JP2012068229A - 媒体の物理的な状態変数を検出するためのデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】媒体の物理的な状態変数を検出するためのデバイスにおいて、プリパッケージを省略し低廉化を図る。
【解決手段】デバイスは、少なくとも一つの測定センサー１０を有し、この測定センサー１０は、電気的な導体７、８に接続され、それにより、信号を伝送するように構成され、ここで、前記測定センサー１０を含む、この導体７、８の少なくとも一つの部分は、鋳物複合体の中に埋め込まれている。この鋳物複合体は、少なくとも一つのキャスティング・コア、及びこのキャスティング・コア１５を包むキャスティング・ジャケットから具体化され、そして、準備措置が、前記測定センサー１０の接触表面に対する媒体が伝導するアクセスのための少なくとも一つのリセスのために、前記鋳物複合体の中で行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、液体の圧力または温度などのような、媒体の物理的な状態変数を検出するためのデバイスに係り、このデバイスは、少なくとも一つの測定センサーを有していて、この測定センサーは、少なくとも一つの電気的な導体に接続され、それにより、信号を伝送するように構成され、ここで、前記センサーを含む少なくとも一つの導体の導体部分は、鋳物複合体（casting compound）の中に埋め込まれている。

以上で挙げた種類のデバイスは、特に、液体コンテナの中または供給ラインの中に、それぞれ配置されることが可能であって、この供給ラインは、加圧され且つ液体状態または気体状態の媒体をガイドし、それにより、媒体の状態変数を検出するように構成され、このようにして、媒体の特定の性質に対する結論を引き出すことが可能になる。

そのようなデバイスは、例えば、DE 10 2008 032 309 A1 から知られている。その中に記載されているデバイスは、例えば、特に車両のエンジンの、オイル・ダクトの中の油圧力及び油温度を測定するために、使用されている。媒体の状態変数を検出するために、このデバイスは、少なくとも一つの測定センサーを含んでいて、この測定センサーは、少なくとも一つの電気的な導体に接続され、それにより、信号を伝送するように構成されている。センサーを含む少なくとも一つの導体の導体部分は、それにより鋳物複合体の中に埋め込まれ、ここで、センサーそれ自体は、鋳物複合体の外側に配置され、それによって、媒体が、被測定変数を検出する前記センサーの接触表面の周りを流れることが可能であるように構成されている。このデバイスの信頼性の高い機能を確保することを可能にするために、既知のデバイスの場合には、測定センサー、並びにこの測定センサーに加えて要求される電子的なコンポーネントの、媒体に対する密封性を有するプリパッケージングが、センサー・モジュールにおいて典型的に不可欠である。このプリパッケージングは、しかしながら、比較的高価であって、それは、既知のデバイスの製造に対してネガティブな影響を有している。

独国特許出願公開第 DE 10 2008 032 309 A1 号明細書

本発明は、上記の種類のデバイス及びデバイスを製造するための方法を作り出す目的に基づいていて、この場合に、コンポーネントの高価なプリパッケージングが避けられ、それにより、製造がシンプルにされる。

本発明によれば、目的のソリューションは、請求項１の特徴を有するデバイスにより、及び請求項１０の特徴を有する方法によりもたらされる。好ましい更なる発展及び本発明の実施形態は、それに従属する従属請求項の中で、それぞれ規定されている。

例えば、液体の圧力または温度などのような、媒体の物理的な状態変数を検出するためのデバイスの場合、このデバイスは、少なくとも一つの測定センサーを有していて、この測定センサーは、少なくとも一つの電気的な導体に接続され、それにより、信号を伝送するように構成されている。ここで、この測定センサーを含む導体の少なくとも一つの部分は、鋳物複合体（casting compound）の中に埋め込まれている。準備措置が、本発明に基づいて行われ、鋳物複合体が、少なくとも一つのキャスティング・コア、及びこのキャスティング・コアを包むキャスティング・ジャケットで具体化され、そして、センサーの接触表面に対する媒体が伝導するアクセスのために、少なくとも一つのリセスが、鋳物複合体の周囲に設けられる。

本発明に基づくデバイスの実施形態のために、準備措置が、測定センサー及び可能性のある更なる電子的なコンポーネントを、鋳物複合体の別個に作り出されたキャスティング・コアの中に、電流の供給を確保する導体の部分と共に、少なくとも領域毎に、前もって埋め込むために行われる。このキャスティング・コアは、前記導体と共に、その後、更にまた、前記デバイスの外側の寸法を具体化するキャスティング・ジャケットにより、それぞれ、取り囲まれまたは収容される。リセスが、それにより、前記鋳物複合体の周囲で具体化され、このリセスは、前記測定センサーの接触表面への媒体をガイドする接続を確保し、且つ、前記鋳物複合体の内側の中に突出している。前記導体の電気的な接触表面に対するアクセスが、前記接続領域の中で更にまた具体化される。

本発明に基づくデバイスの好ましくはシンプルな製造が、これによって実現され、ここで、電子的なコンポーネントの比較的高価なプリパッケージング、または、内側のシールの使用が、それぞれ、デバイスの中で同時に回避される。準備措置が、リセスの壁面が、好ましくは、キャスティング・ジャケットを具体化する鋳造材料によって具体化されるために行われ、ここで、これらの壁面は、特に、被測定変数を検出する測定センサーの接触表面に到達することが可能である。

本発明の更なる発展によれば、準備措置が、好ましくは、鋳物複合体の中のリセスが、キャスティング・コアの中に埋め込まれた導体部分の表面領域に到達するために行われ、ここで、前記導体部分は、媒体のための材料開口の周囲を取り囲み、前記測定センサーは、媒体の反対側の、導体部分の表面の上に配置される。好ましいやり方で静的な圧力のみがその中で支配的であり、それによって、比較的正確な圧力測定が測定センサーの助けにより行われることが可能であるところの測定室が、それにより、測定センサーの領域内で、媒体の反対側の、導体部分の表面の上で、特に具体化されることが可能である。この実施形態において、測定センサーの接触表面は、測定室壁の少なくとも部分的な表面を形成する。

好ましくは、鋳物複合体の中のリセス、及び導体の中の材料開口は、特に、測定室の中への媒体の好ましい経路のために、それぞれ軸の上にまたは同軸上に配置される。

好ましくは、前記測定センサーは、その接触表面が、反対側に向いた導体の表面の開口を覆うように配置され、それは、前記測定センサー及びその接触表面の方位の好ましい形状を表している。前記測定センサーによる圧力の比較的シンプルな且つ正確な検出が、導体の中の、材料開口の開口部の上での、接触表面の直接的な配置により確保される。媒体の反対側の導体の表面と、センサーの接触表面との間の、好ましくは密封性の接触が、更にまた実現されることが可能であり、それによって、領域結合を介してのキャスティング・コアの内側への、測定対象の媒体の意図せざる侵入が、好ましいやり方で回避されることになる。導体の中で具体化される開口は、特に、円形または矩形の断面を含むことが可能であり、ここで、鋳物複合体の中のリセスは、同様なまたは異なる幾何学的な実施形態を有することが可能である。

本発明の更なる発展は、回路基板をもたらし、この回路基板の上に、更なる電子的なコンポーネントが配置されて、導体の上に配置される。例えば、プリント回路基板などのような、回路基板使用は、一方では、電子的なコンポーネント（デバイスを作動させるための測定センサーに加えて更に要求される）が、互いの間で比較的シンプルなやり方で、相互に接続されることが可能であると言う優位性を有している。他方、本発明に基づくデバイスの、電流の供給を確保する導体に対する、回路基板のシンプルにされた接続が、その場合に作り出される。上記回路基板は、特に、導体に対して、形状をロックする状態（form-locking manner）で接続され、これらの導体は、例えば、プレスのプロセスにより、しばしば、パンチまたは金属グリッドとして具体化される。プリント回路基板として具体化される回路基板に対する、電子的なコンポーネントの構造的にまたは導電性の接続は、導電性の接着またはワイヤ・ボンディングのプロセスの助けにより、行われることが可能である。

測定センサーは、特に、測定センサーを有するセンサーの一部であって、これらの測定センサーは、異なる被測定変数を検出し、それは、複数の測定センサーが接触表面により接続されることが可能であると言う優位性を有している、この接触表面は、媒体と接触状態にあり、それにより、信号を伝送するように構成されている。単一の接触表面のみを設ける代わりに、複数の接触表面を設けることも、同様に可能であって、その場合には、接触表面がそれぞれの測定センサーに割り当てられる。この場合において、異なるセンサーの個々の接触表面は、鋳物複合体の中の別個のリセスをそれぞれ介して、媒体と接触することが可能である。鋳物複合体の中に収容された測定センサーは、例えば、媒体にかかる圧力、または媒体の温度を検出するために適切であるところの、組み合わせられたセンサーであることが可能である。

好ましくは、準備措置が、圧力が測定される変数のための更なる圧力センサーのために行われ、その接触表面は、少なくとも圧力を伝達するように、雰囲気に接続されることになる。この目的のために、圧力センサー（これもまたキャスティング・コアの中に少なくとも部分的に収容されている）は、ダクトを介して雰囲気に接続され、そのダクトは、圧力を伝達するように、キャスティング・ジャケットの中で具体化されることになる。

絶対圧力の好ましい記録が、圧力センサーの助けにより実施される。そのような記録は測定センサー（必要な場合に、液体媒体と接触状態にある）を較正することを可能にするために、あるいは、圧力（測定センサーにより相対的に測定される）を訂正することを可能にするために、対応するやり方で、それぞれ、特に、要求されるものである。

鋳物複合体の中のダクトの入口は、それによりシールされること、特に、メンブレンによりシールされることが可能であり、それにより、特に、湿分の侵入またはダクトのコンタミネーションが好ましいやり方で避けられることが可能である。当然ながら、圧力センサーもまた、本発明に基づくデバイスの導体に接続され、それらの導体は、信号を伝送するように、パンチ・グリッドを具体化することになる。ダクト入口は、雰囲気に対する接続を実現するものであって、特に、プラグイン・ケージの領域内で、デバイスの、測定室の反対の側に設けられ、このプラグイン・ケージは、キャスティング・ジャケットにより具体化され、且つ電気的な接続を収容する。

導体の内の少なくとも一つは、更にまた、導体のストランドを含んでいて、この導体のストランドは、鋳物複合体から突出していて、この導体のストランドによって、媒体の電気的な性質が、好ましいやり方で検出されることが可能であり、また、それによって、例えば、燃料の中のエタノール濃度などのような、特定のパラメータが決定されることが可能である。燃料に加えられるエタノールの質も、更にまた、決定されることが可能である。好ましくは、本発明に基づくデバイスは、複数のそのような導体のストランドを含んでいて、それらは、鋳物複合体から突出している。特に、導体のストランドは、測定室の中に突出し、この測定室は、例えば、本発明に基づくデバイスの部分的な領域から具体化され、そこに、調べられる媒体が典型的に存在している。この測定室、それによって、本発明に基づくデバイスにより、及び、デバイスに接続されるフランジ・ボディにより、具体化される。

鋳物複合体から突出する導体のストランドは、好ましくは、鋳物複合体からのそれらの出口領域の中で、物理的にまたは化学的に構成され、それによって、デバイスの内側への媒体の浸透が避けられることが可能になり、好ましい媒体に対する密封性が、それにより、確保されることが可能になる。振動抵抗の改善の目的のために、導体のストランドの両端が、プラスチックで作られた保持リングを介して、相互に接続されることが可能である。

本発明もう一つの更なる実施形態によれば、準備措置が、媒体に対する抵抗性を有する材料から、鋳物複合体が具体化されるために行われ、ここで、熱可塑性樹脂が、特に、部分的にアトマイズされたポリアミドが、好ましくは使用されることが可能である。攻撃的な媒体に対するその抵抗に加えて、本発明に基づくそのようなプラスチックの使用はまた、それが好ましい製造方法により加工されることが可能であると言う優位性を有している。特に、射出成形法が、このために使用されることが可能であり、それは、キャスティング・ジャケットの周囲が再加工されなくても良いと言う優位性を有している。

車両（それに対して独立した保護が要求されている）の場合、車両が上記の特徴を有するデバイスを有するために、準備措置が行われる。本発明に基づくデバイスは、それにより、例えば、油または燃料をガイドする車両のラインの中で、特に使用される。これによって、ラインの中にガイドされる媒体の、それぞれ、存在している状態変数または性質についての対応する結論が、特に、導き出されることが可能である。その場合に、車両の電子機器による特別なコントロールが、検出されたデータの関数として行われることが可能である。

準備措置が、更にまた、先行する請求項の内の一つによるデバイスを製造するための方法（それに対しても独立した保護が要求されている）のために行われ、その場合、少なくとも一つの測定センサーが少なくとも一つの導体に固定され、この測定センサーが設けられた少なくとも一つの導体部分が少なくとも部分的に射出成形され、そして、少なくとも部分的に埋め込まれたセンサーを有するキャスティング・コアが、作り出され、そして、このキャスティング・コアが設けられた導体部分が、それに続いて最終的にその上に鋳込まれ、そして、キャスティング・ジャケットが作り出され、ここで、このキャスティング・ジャケットの周囲からセンサーまでのアクセスを具体化するリセスは、鋳造部分により解放された状態で保たれる。

本発明に基づくそのような方法のステップの助けにより、少なくとも一つの状態変数を検出する測定センサーがその中に好ましいやり方で収容された、デバイスを作り出すことが可能であり、それによって、シールを形成することになる、また、同時に、媒体に対するアクセスを有することになる。センサー・モジュールの中への測定センサーの高価なプリパッケージングは、例えば、最初に別個に具体化されなければならないものであるが、好ましいやり方で、その必要が無くなり、それにより、製造がシンプルにされる。使用される測定センサー、または測定センサーのそれぞれ、及び、可能性のある更なる電気的なコンポーネントは、それにより、複数の導体（パンチ・グリッドを具体化する）の上に組み立てられ、それらの導体に接続され、それによって、例えば、導電性の接着剤またはワイヤ・ボンディングなどにより、信号を伝送することになる。

測定センサーが設けられた導体、及び、その上に配置された電気的なコンポーネントは、その後、その上への鋳込みにより、互いに対して固定された構造的な配置を得る。もし必要な場合には、電子的なコンポーネントの一部がプリント回路基板の上の組み立てられるために、準備措置が、それにより、行われることが可能であり、このプリント回路基板は、次に、パンチ・グリッドに接続される。

キャスティング・コアの製造の後、ここで、センサーの接触表面に対するアクセス孔が、広い領域に亘って、解放された状態で保たれと言うことが確保され、キャスティング・コア、並びに特に導体の全てが、最終的にその上に鋳込まれ、そして、キャスティング・ジャケットが作り出され、ここで、センサーに対するアクセスを具体化する少なくとも一つのリセスが、解放された状態で保たれ、特に、この目的のために設けられた鋳造部分により、解放された状態で保たれる。本発明に基づくデバイスの二段階製造の場合に、媒体が少なくとも一つの測定センサーの接触表面に対するアクセスを有すると言うことが、このようにして、常に確保される。

本発明に基づく方法の更なる発展は、導体の内の一つの中で、センサーの少なくとも部分的な領域（その被測定変数を検出する）が、開口の開口部（プレファブリケーションに応じて作り出される）と接触する状態にされることをもたらし、それにより、シールが形成されることになり、そして、鋳造部分が、その上への鋳込みに応じてリセスを具体化するために、導体の開口の反対側の開口部に取り付けられることをもたらす。開口の開口部（導体の中に前もって作り出されている）上での、接触表面の配置、及び、センサー及び対応する導体部分の後続するその上への鋳込みは、接触表面と、センサーの接触表面に接触する状態にある導体表面との間の、比較的高い密封性が、そのような製造に応じて確保されることが可能であると言う優位性を有している。そうすることによって、接続または結合領域をそれぞれを介しての、デバイスの内側への媒体の浸透、特に、キャスティング・コアの中への浸透が、実質的に防止される。

図１は、フランジ・ボディとの組み合わせで、本発明に基づくデバイスの斜視図を示していて、このフランジ・ボディは、断面図で、媒体のための測定室を具体化している。 図２は、本発明に基づくデバイスの部分的な図を、断面図で示している。

更なる本発明の特徴、及びそれからもたらされるところの本発明の代表的な実施形態が図の中に示されている：
参照符号“１”は、媒体の状態変数を検出するためのデバイスを示していて、このデバイスは、フランジ・ボディ２に接続され、それにより、シールを形成し、それにより、測定室３が、これらのコンポーネントの間の領域の中で具体化されるようになる。フランジ・ボディ２は、特に、ダクト５，６を有する供給接続４を含んでいて、これらのダクトを介して、媒体の一部が、図に示されていない供給ラインから測定室３の中へ、連続的に再方向付けられる。媒体の状態変数の連続的なモニタリングが、このようにして可能になる。

デバイス１は、特に、複数の導体７，８を含んでいて、それらは、パンチ・グリッドとして具体化され、ここで、導体７は、孔状の材料開口９の周囲を取り囲み、その材料開口の一方の開口部は、測定センサー１０の接触表面により閉じられ、それにより、シールを形成するように構成されている。デバイス１は、更なる圧力センサー１１を含んでいて、この圧力センサーは、ダクト１２を介して絶対圧力を検出するために、雰囲気に接続され、それにより、圧力を伝達するように構成されている。

測定センサー１０、及び圧力センサー１１、及び更なる電気的なコンポーネント１３，１４の、モニターされる媒体との直接的な接触を避けるために、これらのコンポーネント、及びそれぞれ割り当てられた導体７，８の前もって決定された部分は、図２から明確に分かるように、それぞれ、キャスティング・コア１５により、実質的に取り囲まれまたは埋め込まれている。しかしながら、キャスティング・コア１５（例えば、熱可塑性樹脂から具体化される）は、孔状の材料開口９の領域内で形成されず、それにより、測定センサーの接触表面１０に対するアクセスが確保される。キャスティング・ジャケット１８は、キャスティング・コア１５、並びに、導体７，８の電気的な接続１６，１７（図１）をほぼ完全に包み込んでいて、且つ、媒体に対する抵抗性を有する材料で作られていて、続いて、キャスティング・コア１５の周りで具体化されている。

リセス１９は、特に、漏斗の形状のリセスは、材料開口９に割り当てられていて、それにより、キャスティング・ジャケット１８により具体化されている。リセス１９の壁面または壁は、それぞれ、好ましくは導体の表面７上で、材料開口９の反対側の開口部の領域に対して鋳込まれていて、それにより、特に、キャスティング・ジャケット１８それ自体により、具体化される。同時に、プラグイン・ケージ２０は、電気的な接続１６，１７を収容し、且つ、その上にまたはそれを介して、電気的な接続リセスラインのプラグが、好ましいやり方で、それぞれ、通されることが可能であって、このプラグイン・ケージ２０は、キャスティング・ジャケット１８により具体化される。

ダクトの入口１２は、それを介して、雰囲気に対する圧力センサー１１の圧力を伝達する接続リセスが作り出されるものであって、このダクトの入口１２は、キャスティング・ジャケット１８の中の、プラグイン・ケージ２０に続く領域の中に、特に、設けられている。ダクトの入口１２は、好ましくは、フレキシブルな且つこのようにして圧力を伝達するメンブレン２１により、それぞれ、シールされまたは閉じられている。特に、導体７，８に接続された、２２から２５までの四本の導体のストランドは、更にまたキャスティング・ジャケット１８から、媒体のための測定室３の中へ、突出している。２２から２５までの導体のストランドは、電極の機能を有していて、それにより、例えば、燃料の中の、それぞれ、エタノール濃度またはエタノールの質などの、測定される媒体の電気的な性質が決定されることが可能になる。導体のストランドの上端部は、保持リング２６を介して互いに接続され、この保持リングは、プラスチックで作られ、それにより、その好ましい振動抵抗が得られる。

デバイス１の製造に応じて変換された方法は、二段階製造プロセスであって、それらは次々に直ちに実行される。

Claims (11)

1. 例えば液体の圧力または温度などのような、媒体の物理的な状態変数を検出するためのデバイスであって、
   少なくとも一つの測定センサーを有し、この測定センサーは、少なくとも一つの電気的な導体に接続され、それにより、信号を伝送するように構成され、
   前記測定センサーを含む前記導体の少なくとも一つの部分は、鋳物複合体の中に埋め込まれている、
   デバイスにおいて、
   前記鋳物複合体は、少なくとも一つのキャスティング・コア（１５）、及びこのキャスティング・コアを包むキャスティング・ジャケットから具体化されること、及び、
   準備措置が、前記測定センサーの接触表面（１０）に対する、媒体が伝導するアクセスのための少なくとも一つのリセス（１９）ために、前記鋳物複合体の中で行われること、
   を特徴とするデバイス。
2. 下記特徴を有する請求項１に記載のデバイス：
   前記リセス（１９）は、前記埋め込まれた導体部分の表面領域に到達し、
   この導体部分は、前記媒体のための材料開口（９）の周囲を取り囲み、
   前記測定センサー（１０）は、前記媒体の反対側の、前記導体部分の表面の上に配置されている。
3. 下記特徴を有する請求項１または２に記載のデバイス：
   前記測定センサー（１０）は、その接触表面で、反対側の前記導体（７）の表面の前記開口（９）を覆うように配置され、それによって、シールを形成するように構成されている。
4. 下記特徴を有する請求項１から３の何れか１項に記載のデバイス：
   更なる電子的なコンポーネント（１３，１４）がその上に配置される回路基板が、前記導体（７，８）の上に配置されている。
5. 下記特徴を有する請求項１から４の何れか１項に記載のデバイス：
   前記測定センサー（１０）は、異なる被測定変数を検出する測定センサーを有するセンサーの部分である。
6. 下記特徴を有する請求項１から５の何れか１項に記載のデバイス：
   準備措置が、圧力測定のための更なる圧力センサー（１１）のために行われ、この更なるセンサーの接触表面は、雰囲気に接続され、それによって、圧力を少なくとも伝えるように構成されている。
7. 下記特徴を有する請求項１から６の何れか１項に記載のデバイス：
   前記導体（７，８）の内の少なくとも一つは、導体のストランド（２１から２５）を含んでいて、この導体のストランドは、前記鋳物複合体から突出している。
8. 下記特徴を有する請求項１から７の何れか１項に記載のデバイス：
   前記キャスティング・ジャケット（１８）は、媒体に対する抵抗性を有する材料で具体化されている。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載のデバイスを有する車両。
10. 請求項１から８の何れか１項に記載のデバイスを製造するための方法であって、
    少なくとも一つの測定センサー（１０）が、少なくとも一つの導体（７，８）に接続され、それにより、信号を伝送するように構成され、前記測定センサー（１０）が設けられた少なくとも一つの導体部分が、少なくとも部分的にその上に鋳込まれて、少なくとも部分的に埋め込まれたセンサー（１０）を有するキャスティング・コア（１５）が作り出され、
    前記キャスティング・コア（１５）が設けられた前記導体部分が、それに続いて最終的に、その上に鋳込まれて、キャスティング・ジャケット（１８）が作り出され、
    前記測定センサー（１０）に対するアクセスを具体化するリセス（１９）が、鋳造部分により解放された状態で保たれること、
    を特徴とする方法。
11. 下記特徴を有する請求項１０に記載の方法：
    その被測定変数を検出する前記測定センサー（１０）の少なくとも部分的な領域が、前記導体（７，９）の内の一つの中で、前記プレファブリケーションに応じて作り出された開口（９）の開口部と接触する状態にされ、それによって、シールを形成するように構成され、
    前記鋳造部分は、前記その上への鋳込みに応じて前記リセス（１９）を具体化するために、前記導体（７）の中の前記開口（９）の反対側の開口部に取り付けられる。

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