JP2005531012A - 圧力測定のための装置 - Google Patents

Abstract

圧力測定、特に高圧測定のための装置であって、センサケーシング内に配置された圧力センサが設けられており、センサケーシングが、圧力接続管片を備えた第１のセンサケーシング部と、電気的な接続部を備えた第２のセンサケーシング部とを備えてているものにおいて、製作コストを削減するために、第２のセンサケーシング部が、第１のセンサケーシング部と第２のセンサケーシング部との間に配置された結合部によって、第１のセンサケーシング部に取り付けられており、結合部が、たとえば簡単な打抜曲げ成形部または薄肉の管部として製作することができる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の圧力測定のための装置に関する。

背景技術
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００１４９９２号明細書から公知であるこのような圧力測定装置は、第１のセンサケーシング部と電気的な接続部を備えた第２のセンサケーシング部とを備えており、第１のセンサケーシング部の周壁は六角として形成されており、第２のセンサケーシング部は直接的に第１のセンサケーシング部に取り付けられている。このために第１のセンサケーシング部に溝がフライス加工されており、溝に、第２のセンサケーシングの、環状に延びるケーシング壁部が係合している。第２のセンサケーシングに第１のセンサケーシングを取り付けるために、第１のセンサケーシング部は、溝の領域において、第２のセンサケーシング部の、環状に延びる壁部に沿って縁曲げされている。

発明の利点
公知の従来技術のものに対して、本発明による、請求項１記載の特徴を備えた圧力測定のための装置は経済的で簡単に製作可能である。有利には、第１のセンサケーシング部はプレート状のベース部として極めて簡単に製作することができ、しかも溝または曲げ縁部を第１のセンサケーシング部に設ける必要はない。第１のセンサケーシング部と第２のセンサケーシング部とを結合するために、両方のセンサケーシング部の間に配置された追加的な結合部が設けられており、結合部はたとえば金属薄板または薄肉の金属管体から経済的に製作することができる。結合部によって、第１のセンサケーシング部を製作するための製作上の手間が大幅に削減される。第１のセンサケーシング部に溝が形成されず、溝に曲げ縁部が配置されていないので、第１のセンサケーシング部は比較的薄肉に形成することができ、これによって材料コストが削減される。特に第１のセンサケーシング部は簡単な打抜成形部として製作することができる。

本発明の有利な実施形態および改良形態は、従属請求項に記載の構成によって実現される。

結合部が、簡単な打抜曲げ成形部として形成されるか、または薄肉の管体から形成されると極めて経済的である。

第２のセンサケーシング部に第１のセンサケーシング部を取り付けるために、結合部の、環状、有利には円形リング状の区分が、第１のセンサケーシング部の１面に溶接される。

１実施形態によれば、結合部は、曲げ縁部によって第２のセンサケーシング部に取り付けることができる。追加的に結合部に環状に延びる溝が形成されており、溝に、第２のセンサケーシング部の、環状に延びるケーシング壁部の端面が係合するようになっている。

第２のセンサケーシング部がプラスチックから製作されていると、結合部は、１区分で、第２のセンサケーシング部のプラスチックに埋め込むこともでき、かつ第１のセンサケーシング部との結合のために設けられた別の１区分で、第２のセンサケーシング部から突出している。この実施形態では、第２のセンサケーシング部は、たとえば経済的な射出成形部として製作することができ、ここでは結合部はインサートとして射出成形工具に挿入される。

実施例の説明
本発明の実施例を図示し、以下に詳しく説明する。

図１および図２には、本発明の圧力センサケーシングの１実施例を示した。半導体圧力センサ１０が基台状の支持部５にろう接されている。圧力センサ１０は、有利にはシリコンチップとして形成されていて、かつセンサエレメントとセンサダイヤフラムとを備えている。センサエレメントに対して追加的に、図示していない評価回路を圧力センサ１０に配置することができる。半導体圧力センサ１０と支持部５との間の熱負荷を低減するために、支持部５は、ケイ素の膨張係数に適合された材料、有利には鉄−ニッケル−合金（Ｉｎｖａｒ(R)）または鉄−ニッケル−コバルト−合金（Ｋｏｖａｒ^（Ｒ））から製作されている。図面から判るように、圧力センサ１０は、支持部５内に配置された第１の圧力通路区分５１と接続されているので、センサダイヤフラムは第１の圧力通路区分５１を介して圧力負荷可能である。

さらに図１から判るように、基台状の支持部５は、圧力センサ１０とは反対側で、たとえば特殊鋼から成る金属製の接続管片４と、たとえばレーザ溶接によって結合される。接続管片４はねじ接続部として形成されていて、かつ個別的な構成部材として、金属製の第１のセンサケーシング部３の外面３２に溶接され、この場合接続管片４は、第１のセンサケーシング部３における中央の貫通開口３１をカバーする。接続管片４によって、圧力測定装置は、ねじ山付受け部を備えた組付開口に取付可能である。ほぼ円筒形に形成された支持部５は、貫通開口３１よりも小さな直径を有している。支持部５の、半導体圧力センサ１０とは反対側に管片５２が形成されており、管片５２内で、第１の圧力通路区分５１がセンタリングして形成されている。接続管片４は、貫通開口３１に向いた側で環状に延びるカラー４２を備えており、カラー４２は、貫通開口３１に向いた側で、接続管片４内に配置された第２の圧力通路区分４１を取り囲むように配置されている。支持部５は管片５２で、カラー４２に挿入されて、カラー４２に溶接される。次いで支持部５は、第１のセンサケーシング部３の貫通開口３１を通って差し込まれ、接続管片４は、第１のセンサケーシング部３の外側の面３２に溶接されることができる。作動中に、第２の圧力通路区分４１から第１の圧力通路区分５１に圧力供給して、そこから半導体圧力センサ１０の下面に圧力供給することができる。

第１のセンサケーシング部３は、第１の面３３と、これに対して平行の、外側空間に向いた第２の面３２と、ねじ回し工具の当接に適した、有利には六角形に形成された周壁３４とを備えたプレート状のベース部分３７として形成されている。接続管片４は、ベース部分３７の第２の面３２から下向きに突出している。図１の実施例において打抜曲げ成形部６として形成された結合部は、有利には円形リング状の区分６３で、第１のセンサケーシング部３の、外側の面３２とは反対側の面３３に載設されていて、かつ円形リング状の区分６３において第１のセンサケーシング部３に溶接されている。結合部６の、半径方向内向きに延びる区分は、プリント基板７を載設するための台部６７を成しており、プリント基板７は、図示していないボンディングワイヤを介して圧力センサ１０と電気的に接続されている。打抜曲げ成形部に載設さされたプリント基板の、導体路７２と電子素子とを備えた表面は、実質的に圧力センサ１０の表面と一平面上に配置されている。図２から判るように、圧力センサ１０の配置された支持部５は、プリント基板に設けられた開口７１と、結合部６に設けられた同心的な開口６８とを貫通している。結合部６は、拡径された開口６８を備えた台部６７なしに形成することもできる。この場合プリント基板７は、たとえば中間部材を在してセンサケーシング部３の内側の面３３に載設することができる。

プリント基板７の接続面７３は、コンタクトばねエレメント９を介して電気的な接続エレメント８と接続されており、接続エレメント８は、プラスチックから形成された第２のセンサケーシング部２内に配置されており、第２のセンサケーシング部２は打抜曲げ部６に被せ嵌められる。第２のセンサケーシング部２は、別の材料、たとえば金属から形成することもできる。したがって接続エレメント８は第２のセンサケーシング２から絶縁する必要がある。接続エレメント８は、電気的な接続部２３からセンサケーシング１の内部に案内されている。

打抜曲げ成形部として製作された結合部６は、溝状の輪郭部６２を備えており、輪郭部６２に、第２のセンサケーシング部２の円筒状の壁部２２が挿入されている。輪郭部６２におけるシール接着部分を介して、第２のセンサケーシング部２は結合部６に対してシールされる。壁部２２の、環状に延びる端部区分の周りに、結合部６の外縁を縁曲げすることによって、結合部６は、第２のセンサケーシング部２に固定される。

図３には第２実施例を示した。この実施例では、圧力センサ１０はモジュールケーシング２０内に配置されており、モジュールケーシング２０はプリント基板７に載設されている。モジュールの電気的なコンタクトエレメントは、プリント基板７の導体路と電気的に接続されており、これに対してモジュール２０の圧力管片５２は、プリント基板の開口を通って案内されていて、かつセンサケーシング１の接続管片４のカラー４２に挿入されていて、かつ図１の実施例と同様にこれに溶接されている。ここでも接続管片４は、第１のセンサケーシング部３に配置されており、第１のセンサケーシング部３は、第１の面３３と、これに対して平行に延びる、外側スペースに向いた第２の面３２と、ねじ工具の当接に適していて、かつ有利には六角として形成された周壁３４とを備えたプレート状の基部３７として形成されている。第２のセンサケーシング部２は、この実施例ではプラスチックから成る射出成形部として製作されている。結合部は、管状の金属スリーブ６４によって形成され、金属スリーブ６４は、インサートとして射出成形型に挿入される。結合部６は、区分６５で、第２のセンサケーシング部２の溝２２に固定されていて、かつ別の区分６９で、溝２２から突出している。取り囲む外側空間からセンサケーシングをシールするよう所望される場合、シール接着部６６またはシールリングは、結合部６と第１のセンサケーシング部２との結合領域をシールすることができる。結合部６の外縁はフランジ状に折り曲げられており、これによって第１のセンサケーシング部３に載設するための、円形リング状の面６３が形成される。結合部６は、面６３の領域で、第１のセンサケーシング部３に溶接される。電気的な接続エレメント８は、第２のセンサケーシング部２を通ってセンサケーシング１の内室に案内されていて、かつプリント基板７と電気的に接続されている。接着剤６７は、圧力センサモジュール２０の蓋部６１と第２のセンサケーシング２の内面とを結合する。

もちろん図３に示した実施例では、モジュールケーシングを省略して、圧力センサを、図１に示したようにセンサケーシング内に配置することもできる。もちろんこれとは逆に、圧力センサモジュールを、図１に示した実施例に用いることもできる。

図４および図５には、本発明のさらに別の実施例を示した。この実施例では、圧力センサとして、特殊鋼から成る圧力測定セル１００が役立ち、圧力測定セル１００は、圧力通路４１とは反対側で、たとえば薄膜技術で製作された抵抗を備えており、抵抗はホイートストーンブリッジを形成する。ホイートストーンブリッジの信号の準備および増幅は、たとえばＡＳＩＣを介して行われ、ＡＳＩＣは、センサケーシングに挿入されたプリント基板７またはハイブリッドに配置されている。コップ状の圧力測定セル１００は、ねじ山を備えた接続管片４に溶接されており、溶接はたとえばレーザ溶接、抵抗溶接、電子ビーム溶接または別の溶接法で行うことができる。このために圧力測定セル１００は、開放側で、接続管片４のカラーに被せ嵌められて、結合領域４５で接続管片４に溶接される。接続管片４と圧力測定セル１００とから成る構成群は、次いで第１のセンサケーシング部３の貫通孔３１に挿入される。第１のセンサケーシング部３は、他の実施例と同様に、プレート状のベース部分として形成されている。領域４３において、接続管片は第１のセンサケーシング３に溶接される。第１のセンサケーシング部３の、接続管片とは反対側の面３３に、プリント基板７が接着剤によって接着されており、第１のセンサケーシング部３は、圧力センサのケーシングに対する電気的なアース接続を形成する。プリント基板７は、ＩＣをフリップチップ組付で備えていて、かつ種々異なる別の電子素子を備えている。コンタクトばね９は、プリント基板と接続エレメント８とを結合しており、接続エレメント８は、第２のセンサケーシング２内に配置されていて、かつ接続コネクタ２３からセンサケーシングの内側に延びている。ボンディングワイヤ１０１を介して、圧力測定セルはプリント基板７と結合されている。

第２のセンサケーシング部２は、接続エレメント８および結合部６の埋め込まれた射出成形部として製作されている。結合部６は、深絞り成形部として形成されていて、かつ円筒形の外周面６４と底部６５ａとを備えた、実質的なポット形状を有しており、底部６５ａは完全にプラスチックに埋め込まれている。結合部６は、極めて薄く形成することができる。結合部の底部６５に設けられた、開口を成す切欠６５ｂを通って、接続エレメント８は、さらに場合によっては設けられる貫通切欠を通って、ケーシング内室からセンサの接続部２３に向かって案内されている。結合部６のポット形状によって、プリント基板７に対する評価電子装置の極めて良好なＥＭＶ保護（ＥＭＶ＝elektromagnetische Vertraeglichkeit；電磁適合性）が達成される。接続エレメント８は結合部６の小さな開口６５ａを通って外側に案内されているので、結合部６はプレート状の第１のセンサケーシング３と共にほぼ閉鎖したＥＭＶ室を形成する。シール作用を有する接着剤から成る、環状に延びる接着剤ビード６６は、センサケーシングの内側で、結合部６と、第２のセンサケーシング部２のリング状の壁部２９との間に挿入されている。接着剤ビードを結合部の外面に設けるか、またはＯリングを外壁６と第２のセンサケーシング部の外周部との間に射出成形することもできる。結合部の、第２のセンサケーシング部２とは反対側の縁部は、外向きに曲げられていて、かつ周方向に延びるカラー６９を形成しており、カラー６９は第１のセンサケーシング部の面３３に溶接されており、溶接は有利にはレーザ溶接または抵抗溶接によって行うことができるので、耐熱性で堅固な結合部が生じる。

図４および図５に示した実施例によって、有利には全体構造コンセプトの簡素化に関してセンサ構造高さの低減と、ＥＭＶ保護の大幅な改善とが実現される。

図示の圧力センサは、たとえば車両伝動装置もしくは燃料直接噴射装置に使用するために用いるか、またはコモンレールシステムにおける圧力センサとして用いることができる。

本発明の圧力センサケーシングの第１実施例を示す断面図である。

図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、図１の実施例を示す断面図である。

本発明の圧力センサケーシングの第２実施例を示す断面図である。

本発明の圧力センサケーシングのさらに別の実施例を示す断面図である。

本発明の圧力センサケーシングのさらに別の実施例を示す断面図である。

符号の説明

２ 第２のセンサケーシング部、 ３ 第１のセンサケーシング部、 ４ 接続管片、 ５ 支持部、 ６ 結合部、 ７ プリント基板、 ８ 接続エレメント、 ９ コンタクトばねエレメント、 １０ 圧力センサ、 ２０ モジュールケーシング、 ２２ 壁部、溝、 ２３ 接続部、 ２９ 壁部、 ３１ 貫通開口、 ３２ 第２の面 ３３ 第１の面、 ３４ 周壁、 ３７ ベース部分、 ４１ 圧力通路区分、 ４２ カラー、 ４３ 領域、 ４５ 結合領域、 ５１ 圧力通路区分、 ５２ 管片、 ６１ 蓋部、 ６２ 輪郭部、 ６３ 面、区分、 ６４ 金属スリーブ、 ６５ 区分、 ６５ａ 底部、 ６５ｂ 切欠、 ６６ シール接着部、 ６７ 台部、接着剤 ６８ 開口、 ６９ カラー、 ７１ 開口、 ７２ 導体路、 ７３ 接続面、 １００ 圧力測定セル、 １０１ ボンディングワイヤ

Claims (10)

1. 圧力測定、特に高圧測定のための装置であって、
   センサケーシング（１）内に配置された圧力センサ（１０）が設けられており、センサケーシング（１）が、圧力接続管片（４）を備えた第１のセンサケーシング部（３）と、電気的な接続部（２３）を備えた第２のセンサケーシング部（２）とを備えている形式のものにおいて、
   第２のセンサケーシング部（２）が、第１のセンサケーシング部（３）と第２のセンサケーシング部（２）との間に配置された結合部（６）によって、第１のセンサケーシング部（２）に固定されていることを特徴とする、圧力測定のための装置。
2. 結合部（６）が、打抜曲げ成形部、深絞り成形部または薄肉の管部として形成されている、請求項１記載の装置。
3. 第１のセンサケーシング部（３）が、第１の面（３３）と、該第１の面（３３）に対して平行な第２の面（３２）と、ねじ回し工具の当接に適し、かつ有利には六角として形成された周壁（３４）とを備えたプレート状のベース部（３７）を有しており、接続管片（４）が、第２の面（３２）から突出するようにベース部（３７）に配置されている、請求項１記載の装置。
4. 結合部（６）の、環状に延びる、有利には円形リング状の区分（６３）が、第１のセンサケーシング部（３）の第１の面（３３）に溶接されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 結合部（６）が、曲げ縁部によって、第２のセンサケーシング部に取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 結合部（６）に、環状に延びる溝（６２）が形成されており、該溝（６２）に、第２のセンサケーシング部（２）の、環状に延びるケーシング壁部（２２）の端面が入り込んでいる、請求項５記載の装置。
7. 第２のセンサケーシング部（２）が、プラスチックから、有利には射出成形部として製作されており、結合部（６）が、１区分（６５）で、第２のセンサケーシング部（２）のプラスチック内に取り付けられていて、かつ第１のセンサケーシング部（３）と結合するための別の１区分（６９）で、第２のセンサケーシング部（２）から突出している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
8. 第２のセンサケーシング部（２）と結合部（６）との間に、環状に延びるシール接着部（６６）またはシールが配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 圧力センサが、接続管片（４）に溶接された圧力測定セル（１００）によって形成されており、該圧力測定セル（１００）が、ボンディングワイヤを介して、第１のセンサケーシング部（３）上に配置されたプリント基板（７）と電気的に接続されており、圧力測定セル（１００）が、少なくとも部分的に、第１のセンサケーシング部（３）の貫通開口（３１）内に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 結合部（６）が、第１のセンサケーシング部（３）と共に、開口（６５ｂ）を除いて閉鎖されたＥＭＶ−室を形成しており、電気的な接続部（８）が、開口（６５ｂ）を通って外向きに案内されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。

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