JP2005527818A - 圧力を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

圧力を測定するための装置が提案される。この装置はハウジング９を有している。このハウジング９内には、センサ素子３１と電気的な接続エレメント３４とを備えた支持体３が配置されている。この場合、ハウジング９は、センサ素子３１を取り囲む、第１の圧力接続部１２の第１の圧力通路１３に接続された第１のハウジング室４と、この第１のハウジング室４に対してシールされた、少なくとも電気的な接続エレメント３４を取り囲む第２のハウジング室５とを有している。この場合、ハウジング９は、第１のハウジング室４と第２のハウジング室５とに対してシールされた第３のハウジング室６を有している。この第３のハウジング室６は、第２の圧力接続部１０の第２の圧力通路１１に接続されている。

Description

背景技術
本発明は、独立請求項１の上位概念部の特徴を備えた、圧力を測定するための装置に関する。

圧力を測定するためのこのような形式の装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３１４２０号明細書に基づき公知である。このドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３１４２０号明細書に開示された装置は、内燃機関の吸気管内の圧力を測定するために使用され、ハイブリッドプレートとして形成された支持体を有している。この支持体はハウジング内に配置されている。支持体に配置されたセンサ素子が位置する、圧力室として設けられた第１のハウジング室は、圧力接続部を介して吸気管に接続可能であり、周辺と第２のハウジング室とに対して接着剤によってシールされている。ボンディング室として設けられた第２のハウジング室内にはボンディングワイヤが配置されている。このボンディングワイヤは支持体をコネクタ部分に電気的に接続している。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた、圧力を測定するための本発明による装置は、有利には新たな使用分野、たとえば排ガス圧の測定に使用可能である。このことは、特にディーゼルエンジンにおけるパティキュレートフィルタの導入のために極めて重要となる。有利には、いまや、これまで絶対圧センサのためにしか使用されなかったセンサコンセプトが、シール接着部と、廉価に製作可能なかつ２つの部分から成る簡単なハウジング構造とを介して機械的な応力を分離することによって差圧測定のためにも提供される。特に有利には、既存の製造装置で製造することができ、少ない接着ステップしか必要とならない。本発明による装置は第１のハウジング室と第２のハウジング室とに対して付加的に第３のハウジング室を有している。この第３のハウジング室は第１のハウジング室と第２のハウジング室とに対してシールされていて、第２の圧力接続部の第２の圧力通路に接続されている。したがって、センサ素子の下方の支持体に設けられた切欠きを介して、センサ素子は、第３のハウジング室内に形成された圧力で負荷することができ、差圧を測定するための装置を使用することができる。

本発明の有利な構成および改良形は、従属請求項に記載された特徴によって可能となる。

特に簡単に製作可能な構成では、第３のハウジング室が、支持体の、センサ素子と反対の側の面と、第１のハウジング部分の、支持体に面した側の内面に形成された、第２の圧力通路に接続されるかまたは第２の圧力通路を形成する切欠きの内壁とによって仕切られるようになっている。

有利には、第１の圧力接続部と第２の圧力接続部が、第１のハウジング部分に形成されていてよく、これによって、第２のハウジング部分を単純なカバー部分として形成することができる。

有利には、第１のハウジング部分の、支持体に面した側の内面と、支持体の、センサ素子と反対の側の面との間に第１のシール部材が配置されていてよく、該第１のシール部材が、第３のハウジング室を第１のハウジング室に対してシールするようになっている。第１のハウジング部分と第２のハウジング部分との当付け領域に第２のシール部材が配置されており、該第２のシール部材が、第１のハウジング室を第２のハウジング室に対してシールするようになっている。この場合、第２のシール部材が、第１のハウジング部分と第２のハウジング部分との当付け領域における全周にわたって延びるシール区分と、該全周にわたって延びるシール区分にブリッジ状に係合する内側のシール区分とを有しており、該内側のシール区分が、支持体と、第２のハウジング部分に形成された、第１のハウジング室を第２のハウジング室から分離する分離壁との間の移行領域をシールするようになっている。両シール部材によって、同様に３つのハウジング室が互いにシールされると有利である。第２の圧力接続部が第２のハウジング部分に配置された手間のかかる層状のハウジング構造は有利には回避される。

第１のシール部材および／または第２のシール部材が、それぞれ１つのシール接着部と、特にそれぞれ１つの接着剤ビードとによって形成されてよい。有利には、第１のシール接着部および／または第２のシール接着部が、主として、それぞれ１つの平面に配置されている。これによって、両接着ステップの間の接着剤塗布直後の接着剤の拡がりが回避される。

さらに、特に有利には、電磁適合性（ＥＭＣ）を保証するＥＭＣ・保護コンデンサが、短絡を回避するために、第２のハウジング室の内部で支持体に配置されている。なぜならば、ここには、第１のハウジング室内よりも少ない量の排ガス凝縮物が堆積させられるからである。このことは、排ガス圧を測定するための装置が、１つの接続管路を介して排ガスシステムに接続されており、第１のハウジング室内により大きな量の排ガス凝縮物が沈積させられる場合に有利である。

実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１ａには、圧力を測定するための本発明による装置の第１実施例の横断面図が示してある。この装置は差圧センサとして形成されていて、第１のハウジング部分１と第２のハウジング部分２とを備えた、２つの部分から成るハウジング９を有している。第２のハウジング部分２は、第１のハウジング部分１に載着可能なカバー部分を形成している。第１のハウジング部分１にはコネクタ４０が形成されている。このコネクタ４０のコンタクトエレメント４１はハウジング内部に案内されている。このハウジング内部には、本来のセンサ素子３１の支持体としてのセラミックス性のハイブリッドプレート３が配置されている。センサ素子３１は、たとえばセンサダイヤフラムに設けられた感圧性のエレメント、つまり、圧力に対して敏感なエレメントを備えたシリコンベースの半導体圧力センサであってよい。この半導体圧力センサはガラス台座３８を介して自体公知の形式で支持体３に被着させられている。ボンディングワイヤがセンサ素子３１を支持体３の導体路にコンタクティング（接触接続）している。支持体３には、さらに別の電気的な／電子的な構成素子が配置されていてよい。センサ素子３１を取り囲んでフレーム３２が支持体３に載着されている。フレーム３２は、センサ素子３１を侵食性の物質に対して防護するために、たとえば防護ゲルとしてのフロロシリコーンゲルで充填されている。支持体３の、導体路に接続された電気的な接続部３４は、ボンディングワイヤを介してコネクタ４０のコンタクトエレメント４１にコンタクティングされている。

図１ｂに認知することができるように、第１のハウジング部分１には、管片状の第１の圧力接続部１２が側方で取り付けられている。図１ａおよび図１ｂには示していない、圧力接続部１２内で延びる圧力通路は第１のハウジング室４に開口している。この第１のハウジング室４は第１のハウジング部分１と第２のハウジング部分２との間に配置されている。第１のハウジング室４内に形成された圧力は防護ゲルを介してセンサ素子３１のダイヤフラムに作用する。第２のハウジング部分２に形成された分離壁２２が第２のハウジング室５を第１のハウジング室４から分離している。第２のハウジング室５内には、支持体３とボンディングワイヤ３４との電気的な接続エレメントが配置されている。管片状の第２の圧力接続部１０は圧力通路１１を有している。この圧力通路１１は切欠きに接続されている。この切欠きは、第１のハウジング部分１の、支持体３に面した側の内面１９に形成されている。支持体３の、内面１９に面した側の下面と、切欠きの内壁１８とによって、第３のハウジング室６が形成される。支持体３に設けられた開口３３と、ガラス台座３８に設けられた円筒状の開口とによって、センサ素子３１の感圧性のダイヤフラムの、支持体３に面した側の下面が、第３のハウジング室６内に形成された圧力で負荷され、これにより、センサ素子３１によって、第１のハウジング室４と第３のハウジング室６との間の差圧が検出される。３つのハウジング室４，５，６はシール接着部１５，１６によって互いにシールされている。このシール接着部１５，１６の製作は以下に本発明による装置の別の実施例で説明する。

図２には、カバー部分２を取り外して支持体３なしで別の実施例の第１のハウジング部分１の平面図が示してある。図２には、第１のハウジング部分１の内面１９を認知することができる。この内面１９には切欠き１８が配置されている。この切欠き１８の縁部を取り囲んで、全周にわたって延びる溝１７が配置されている。この実施例では、両接続管片１０，１２が第１のハウジング部分１の共通の側から突出しているのに対して、図１ａの実施例では、両接続管片１０，１２は互いに直角に配置されている。図３の部分断面図に認知することができるように、第１の圧力接続部１２の第１の圧力通路１３は側方でハウジングの内部に案内されており、第２の圧力接続部１０の第２の圧力通路１１は切欠き１８に開口している。図４には、第１の製作ステップで第１のシール部材として接着剤ビード１５が第１のハウジング部分１の内面１９にどのように被着させられるかが示してある。この場合、接着剤ビード１５の、溝１７内に供給された第１の区分１５ｂは、全周にわたって切欠き１８を取り囲んでいる。別の区分１５ａは第１の区分１５ｂのすぐ側方で内面１９に被着させられる。次いで、センサ素子３１を備えた支持体３が接着剤に載着され、コンタクトエレメント４１に対する支持体３の接続部のボンディングワイヤ接続が形成される。支持体３によって切欠き１８はカバーされる。いまや、第３のハウジング室６は接着剤ビード１５の区分１５ｂによって残りのハウジング内室に対してシールされている。図６に示したように、いま、第２のシール部材１６が後続の接着剤塗布によって形成される。この接着剤は溝３７内に供給され、支持体３の、センサ素子３１を備えた面にも部分的に被着させられる。第２のシール部材１６は、全周にわたって延びるシール区分１６ａと、部分的に支持体３に被着させられた、全周にわたって延びるシール区分１６ａにブリッジ状に係合する内側のシール区分１６ｂとを有している。次いで、図７に示したように、第２のハウジング部分２が第１のハウジング部分１に載着される。この場合、同時に第１のハウジング室４と第２のハウジング室５とが形成される。この場合、第２のハウジング部分２に一体成形された分離壁２２が内側のシール区分１６ｂに係合し、これによって、図８の横断面図に最も良く認知することができるように、第１のハウジング室４が第２のハウジング室５に対してシールされる。全周にわたって延びるシール区分１６ａは第２のハウジング部分２の載着時に第１のハウジング部分１と第２のハウジング部分２との間の当付け領域をシールする。特に有利には、第１のシール接着部１５および第２のシール接着部１６が、主として、それぞれ１つの平面に配置されている。これによって、塗布後の接着剤の拡がりが阻止される。

完成した装置は３つのハウジング室４，５，６を有している。この場合、たとえば第３のハウジング室６は第２の圧力通路１１を介して、下方からセンサ素子に作用する測定圧で負荷可能であり、第１のハウジング室４は第１の圧力通路１３を介して、上方からセンサ素子に作用する基準圧で負荷可能である。第２のハウジング室５内では、有利にはＥＭＣ（電磁適合性）・保護コンデンサ３５を支持体３に配置することができる。ＥＭＣ・保護コンデンサ３５は、そこで、たとえば第１のハウジング室４内に沈積させられる有害な物質に対して防護されている。

本発明による装置の第１実施例の横断面図である。

図１ａに示した装置の平面図である。

本発明による装置の第２実施例の製作時の第１のステップを示す図である。

本発明による装置の第２実施例の製作時の第２のステップを示す図である。

本発明による装置の第２実施例の製作時の第３のステップを示す図である。

本発明による装置の第２実施例の製作時の第４のステップを示す図である。

本発明による装置の第２実施例の製作時の第５のステップを示す図である。

本発明による装置の第２実施例の製作時の第６のステップを示す図である。

本発明の第２実施例の横断面図である。

符号の説明

１ 第１のハウジング部分、 ２ 第２のハウジング部分、 ３ 支持体、 ４ 第１のハウジング室、 ５ 第２のハウジング室、 ６ 第３のハウジング室、 ９ ハウジング、 １０ 第２の圧力接続部、 １１ 圧力通路、 １２ 第１の圧力接続部、 １３ 圧力通路、 １５ シール部材、 １５ａ 区分、 １５ｂ 区分、 １６ シール部材、 １６ａ シール区分、 １６ｂ シール区分、 １７ 溝、 １８ 切欠き、 １９ 内面、 ２２ 分離壁、 ３１ センサ素子、 ３２ フレーム、 ３３ 開口、 ３４ 接続部、 ３５ ＥＭＣ・保護コンデンサ、 ３７ 溝、 ３８ ガラス台座、 ４０ コネクタ、 ４１ コンタクトエレメント

Claims (13)

1. 圧力を測定するための装置であって、ハウジング（９）が設けられており、該ハウジング（９）内に、センサ素子（３１）と電気的な接続エレメント（３４）とを備えた支持体（３）が配置されており、ハウジング（９）が、センサ素子（３１）を取り囲む、第１の圧力接続部（１２）の第１の圧力通路（１３）に接続された第１のハウジング室（４）と、該第１のハウジング室（４）に対してシールされた、少なくとも電気的な接続エレメント（３４）を取り囲む第２のハウジング室（５）とを有している形式のものにおいて、ハウジング（９）が、第１のハウジング室（４）と第２のハウジング室（５）とに対してシールされた第３のハウジング室（６）を有しており、該第３のハウジング室（６）が、第２の圧力接続部（１０）の第２の圧力通路（１１）に接続されていることを特徴とする、圧力を測定するための装置。
2. ハウジング（９）が、第１のハウジング部分（１）と、有利にはカバーとして形成された第２のハウジング部分（２）とを有している、請求項１記載の装置。
3. 第３のハウジング室（６）が、支持体（３）の、センサ素子（３１）と反対の側の面と、第１のハウジング部分（１）の、支持体（３）に面した側の内面（１９）に形成された、第２の圧力通路（１１）に接続されるかまたは第２の圧力通路（１１）を形成する切欠きの内壁（１８）とによって仕切られるようになっている、請求項２記載の装置。
4. 第１の圧力接続部（１２）と第２の圧力接続部（１０）とが、第１のハウジング部分（１）に形成されている、請求項２記載の装置。
5. 第１のハウジング部分（１）の、支持体（３）に面した側の内面（１９）と、支持体（３）の、センサ素子（３１）と反対の側の面との間に第１のシール部材（１５）が配置されており、該第１のシール部材（１５）が、第３のハウジング室（６）を第１のハウジング室（４）に対してシールするようになっている、請求項３記載の装置。
6. 第１のハウジング部分（１）と第２のハウジング部分（２）との当付け領域に第２のシール部材（１６）が配置されており、該第２のシール部材（１６）が、第１のハウジング室（４）を第２のハウジング室（５）に対してシールするようになっている、請求項２記載の装置。
7. 第２のシール部材（１６）が、第１のハウジング部分（１）と第２のハウジング部分（２）との当付け領域における全周にわたって延びるシール区分（１６ａ）と、該全周にわたって延びるシール区分（１６ａ）にブリッジ状に係合する内側のシール区分（１６ｂ）とを有しており、該内側のシール区分（１６ｂ）が、支持体（３）と、第２のハウジング部分（２）に形成された、第１のハウジング室（４）を第２のハウジング室（５）から分離する分離壁（２２）との間の移行領域をシールするようになっている、請求項６記載の装置。
8. 第１のシール部材（１５）および／または第２のシール部材（１６）が、それぞれ１つのシール接着部と、特にそれぞれ１つの接着剤ビードとによって形成されるようになっている、請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 第１のシール接着部（１５）および／または第２のシール接着部（１６）が、主として、それぞれ１つの平面に配置されている、請求項８記載の装置。
10. 第１の圧力接続部（１２）と第２の圧力接続部（１０）とが、第１のハウジング部分（１）の共通の側から突出している、請求項２記載の装置。
11. 第１の圧力接続部（１２）が、第２の圧力接続部（１０）に対して直角を成して第１のハウジング部分（１）から突出している、請求項２記載の装置。
12. ＥＭＣ・保護コンデンサ（３５）が、第２のハウジング室（５）の内部で支持体（３）に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 当該装置が、差圧センサとして形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。

Images