JP2012508387A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

車両のエアバッグセンサに適している圧力センサを提供する。この圧力センサは、小さい開口と大きい開口とを備えた圧力室（１０２）と、圧力検知面を備えた圧力センサ素子（１０１）と、前記大きい開口を閉鎖するために形成されているダイアフラム（１０３）とを有している。ダイアフラム（１０３）は、大きい開口を閉鎖するために形成されている。圧力センサ素子（１０１）は、前記小さい開口を少なくとも前記圧力検知面によって閉鎖するために形成されている。

Description

本発明は、車両のエアバッグセンサに適している、請求項１記載の圧力センサに関する。

本発明の開示
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０２４６６６号明細書において、車両の側面部に配置されている少なくとも１つの空気圧センサの信号に基づき、衝突を検出する衝突検出のための装置について開示されている。

圧力センサ（ＰＰＳ：周辺圧力センサ）に基づく側面エアバッグセンサにおいて、エアバッグは衝突時に、閉じた容積、例えば車両ドア内の圧力変化に基づいて作動する。媒体及び湿分からの圧力センサの保護の実現には手間がかかる。

圧力ダイアフラムとして肉薄のシートを備えた圧力センサの構成は、センサの応答特性を著しく変えてしまう。特に圧力センサの感度は著しく減じられ、動的な圧力変化は十分に正確に検出することができない。

上記背景から本発明は、請求項１に記載する、車両のエアバッグセンサに適している圧力センサを提供する。有利な構成は各従属請求及び以下の説明に明示する。

本発明は、圧力センサ周辺の動的な圧力変化をセンサ素子、ダイアフラム及び基準容積の所望の配置により増幅させることができる、という考えに基づく。このためにダイアフラムを備えたＰＰＳ圧力センサのための圧力信号の機械的な増幅を提案する。

有利には本発明による構成により、動的な圧力変化を十分な正確性を持って検出し評価することができる。

本発明は、小さい開口及び大きい開口を有する圧力室を備えており、圧力検知面を有する圧力センサ素子を備えており、圧力センサ素子は、小さい開口を少なくとも圧力検知面によって閉鎖するために形成されており、大きい開口を閉鎖するために形成されているダイアフラムを備えている、車両のエアバッグセンサに適している、圧力センサを提供する。

圧力室は一方においてダイアフラムにより、他方において圧力センサ素子により完全に閉鎖することができる。圧力センサ素子は、圧力室内の圧力を検知し、この圧力に対応するセンサ信号を発信することに適した任意の素子であってよい。圧力検知は圧力センサ素子の圧力検知面を介して行われる。圧力検知面はダイアフラムよりも小さい面を有しているので、圧力室の小さい開口は、大きい開口よりも小さい横断面又は小さい開口面を有することができる。これらの開口の種々異なる大きさにより、ダイアフラムの面は可能な限り大きく、圧力検知面の面は可能な限り小さく、圧力室により閉鎖された容積は可能な限り小さく設定されているように、圧力室の形状を適合させることができる。

１つの構成において、圧力室は小さい開口に向かって先細りしている壁区分を有していてよい。こうして圧力室の容積を減じることができ、圧力検知面への圧力伝達の質を向上させることができる。

本構成において、先細りしている壁区分は直線状に形成されていてよい。直線状の構成は廉価に実現することができる。

択一的には先細りしている壁区分は湾曲して構成されている。これにより圧力室の容積のさらなる縮小が可能になる。

ダイアフラムは最大限検知され得る圧力において、所定の湾曲を有することができる。したがって、先細りしている壁区分は、上述の所定の湾曲に適した形状を有することができる。これにより、ダイアフラムは最大限検知される圧力において、先細りしている壁区分に対して少なくとも部分的に平行に延在している。こうして、圧力室の容積は最小の値にまで減じることができる。最大限検知したい圧力は、圧力センサの使用領域の上側の圧力限界を規定することができる。

さらに、圧力室は、小さい開口と先細りしている壁区分との間に配置されている円筒状の壁区分を有することができる。したがって、圧力室は漏斗状に形成されていてよい。

圧力室の小さい及び／又は大きい開口は、長方形の横断面を有していてよい。

別の構成によれば、圧力センサは圧力室と圧力センサの周囲との間の圧力調整を行うために形成されている圧力調整素子を有していてよい。こうして、例えば雰囲気に起因する空気圧変化を調整することができる。

さらに、圧力センサは、圧力室に相対しているダイアフラムの面を覆うために形成されているカバーを有していてよい。このカバーはダイアフラムの機械的な損傷からの保護部として働くことができる。

カバーは隣接している圧力入口通路を備えた開口を有することができる。圧力入口通路は開口に完全に跨って架設される。したがって、周囲圧がダイアフラムに直接的に作用することができる一方で、ダイアフラムは、例えば飛沫水から保護されている。

本構成は空気圧力センサに関するものである。

本発明に係る圧力センサの実施の形態を示す図である。 本発明に係る圧力センサを示す別の図である。

以下に、本発明を添付の図面に基づいて例示的に詳細に説明する。

以下の図において同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を用いることができる。さらに、図面、図面の説明及び特許請求の範囲は複数の特徴の組合せを含んでいる。当業者にとって、これらの特徴を個別に扱うこともできるか、又はこれらの特徴を組み合わせて詳細に記載していない他の組合せを形成することもできる、ということは自明である。

図１に、本発明の実施の形態に基づく圧力センサを示す。この圧力センサは、例えば車両のエアバッグセンサとして使用することができる。さらにこの圧力センサは、衝突によりもたらされる圧力変化を検知することができ、適切な制御信号をエアバッグ制御機器に供給する。特に圧力センサは、急激な圧力ピークを検出するために構成することができる。圧力検知のために、圧力センサは、例えば車両のドアに配置されていてよい。

圧力センサは、圧力センサ素子１０１、圧力室１０２及びダイアフラム１０３を有している。圧力室１０２は、圧力センサ素子１０１とダイアフラム１０３との間に配置されている。圧力室１０２は、小さい開口と大きい開口とを有している。小さい開口は大きい開口とは反対側に配置することができる。圧力室１０２の小さい開口は圧力センサ素子１０１、特に圧力センサ素子１０１の圧力検知面によって閉鎖される。この圧力検知面は圧力室１０２内部の圧力の検知のために形成されている。圧力室１０２の大きい開口は、ダイアフラム１０３によって閉鎖される。したがって、圧力室１０２は閉じた容積を有する。圧力センサの外側の圧力が変化すると、このことがダイアフラム１０３の形状変化をもたらし、ひいては圧力室１０２内部の圧力変化をもたらす。この圧力変化を、圧力センサ素子１０１によって検知することができる。

本実施の形態において、圧力室１０２は大きな容積から小さな容積に変わる。特に、ダイアフラム１０３の大きい圧力作用面は、圧力センサ素子１０１の小さい圧力作用面に変換される。これにより圧力室１０２の外側の圧力変化を増大させることができ、圧力センサ素子１０１により比較的正確に検知することができる。

本実施の形態によれば、圧力室１０２は漏斗形に形成されている。ダイアフラム１０３に隣接している、圧力室の環状の壁領域は、圧力センサ素子１０１に向かって円錐状に先細りしている。壁は真っ直ぐに延びていてよい。圧力センサ素子１０１に隣接する、圧力室の環状の壁領域は、円筒状に形成されていてよい。本実施の形態によれば、ダイアフラム１０３と圧力センサ素子１０１との間の間隔は、圧力室１０２の大きい開口の直径若しくはダイアフラム１０３の直径よりも小さい。

先細りしている壁領域は、弓形又は放物線状に形成されていてもよい。特に先細りしている壁領域は、圧力センサによって最大限検知できる圧力において発生するダイアフラムのたわみ曲線に適合されていてよい。こうして圧力室１０２の容積は可能な限り小さく保つことができる。しかし、ダイアフラム１０３は圧力センサの測定領域においては、圧力室１０２の内壁に衝突しない、ということを保証することができる。

ダイアフラム１０３及び圧力センサ素子１０１によって閉鎖されている、圧力室１０２の開口は直角を成して成形されていてよい。

択一的には、円形、楕円形又は別の横断面を選択することもできる。

本実施の形態によれば圧力センサはカバー１１１を有している。このカバー１１１は圧力室１０２とは反対側においてダイアフラム１０３を取り囲む。カバー１１１は圧力入口通路１１２が設けられている開口を有している。圧力入口通路１１２とカバー１１１における開口とを通じて、ダイアフラム１３は圧力センサの周囲と直接的に接続されている。圧力入口通路１１２はカバー１１１の、ダイアフラム１０３とは反対側において、圧力センサの一方の側から、ダイアフラム１０３に対して平行にカバー１１１における開口にまで延在している。カバー１１１における開口は、圧力入口通路１１２により完全に跨って覆われており、ひいては外側の影響から遮断される。

ダイアフラム１０３、ひいては圧力入口通路１１２が圧力センサにおいて下側に設けられているように、圧力センサを車両のドアに配置することができる。

圧力センサは、選択的に圧力調整素子（Druck-Ausgleichs-Element: DAE）１２１を有していてもよい。圧力室１０２と圧力センサの周囲との間の圧力調整を行ことに適している、公知の圧力調整素子１２１を使用することができる。本実施の形態によれば、ダイアフラム１０３は圧力調整素子１２１を有している。この圧力調整素子１２１はゴア・ダイアフラム（Gore-Membran）として構成されていてよい。

さらに圧力センサは圧力室１０２と圧力センサ素子１０１とを取り囲むハウジング１３１を有していてよい。

図２に、図１に示した圧力センサの立体図を示す。特に圧力入口通路１１２を備えたカバー１１１を示す。このカバーは、ダイアフラム１０３を機械的な損傷から保護する蓋として形成されている。ダイアフラム１０３は丸味付けされた角を持った長方形の形状を有している。中央においてダイアフラム１０３は、圧力調整素子１２１によって閉鎖されている円形の開口を有している。

さらに図２に、漏斗として構成された圧力室１０２が配置されているハウジング１３１を示す。圧力室１０２はハウジング１３１により形成することができる。

本発明に係る圧力センサは、圧力室１０２の形式の組み込まれた機械的な圧力増幅部とダイアフラム１０３とを有している。ダイアフラム１０３は、例えば肉薄のシートの形式の任意の適切な圧力ダイアフラムであってよい。

ダイアフラム１０３を介しての圧力伝達の質は複数の要因に基づく。したがって圧力伝達はダイアフラムの厚さ、ダイアフラムの弾性係数、ダイアフラムのエッジ長さ、ダイアフラムの後方の閉鎖された容積及び接している圧力の影響を受ける。これらの要因は、圧力伝達の質を決定する関係において異なる重要性を占める。しかしダイアフラムのエッジ長さは、影響を与える最大の要因である。

ダイアフラム１０３のエッジ長さが長くなる場合、ダイアフラム１０３の後方の閉鎖された容積を一定に保つために包囲された容積の量は相応に減じられる。包囲された容積は圧力室１０２の容積に一致する。ダイアフラム１０３の後方の閉鎖された容積１０２がさらに縮小されると、外側の圧力によるダイアフラム１０３の撓みが、閉鎖された容積１０２においては比較的大きな圧力上昇に繋がる。この圧力上昇は、適切に簡単に検出することができる。

漏斗等として閉鎖された容積１０２を形成することにより、容積１０２を著しく減じることができ、それにもかかわらず、圧力上昇によりもたらされるダイアフラム１０３の撓みのために十分な空間を実現することができる。

ダイアフラムサイズ及び閉鎖された容積１０２の調整により、センサの必要な感度を任意に調節することができ、作動点を最適に設定することができる。この調整は圧力センサの設計又は製造時に行うことができる。したがって、圧力センサは種々異なる使用領域に適合させることができる。

静的な圧力変化の影響を排除するために、圧力ダイアフラム１０３又は包囲された容積１０２は圧力調整素子１２１を介して換気することができる。

上記実施の形態は、単に例示的に選択されており、互いに組み合わすことができる。

Claims (10)

1. 車両のエアバッグセンサに適している圧力センサであって、
   小さい開口と大きい開口とを備えた圧力室（１０２）を備えており、
   圧力検知面を備えた圧力センサ素子（１０１）を備えており、該圧力センサ素子は、前記小さい開口を少なくとも前記圧力検知面によって閉鎖するために形成されており、
   前記大きい開口を閉鎖するために形成されているダイアフラム（１０３）を備えている、
   という特質を有していることを特徴とする、車両のエアバッグセンサに適している圧力センサ。
2. 前記圧力室（１０２）は前記小さい開口に向かって先細りしている壁区分を有していることを特徴とする、請求項１記載の圧力センサ。
3. 前記先細りしている壁区分は直線状に形成されていることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサ。
4. 前記先細りしている壁区分は湾曲して形成されていることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサ。
5. 前記ダイアフラム（１０３）は最大限検出できる圧力において規定の湾曲部を有し、前記先細りしている壁区分は前記規定の湾曲部に適合している形状を有していて、前記ダイアフラムは最大限検知できる圧力において、前記先細りしている壁区分に対して少なくとも部分的に平行に延在していることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサ。
6. 前記圧力室（１０２）は、前記小さい開口と前記先細りしている壁区分との間に配置されている円筒状の壁区分を有していることを特徴とする、請求項３から５までのいずれか一項記載の圧力センサ。
7. 前記圧力室（１０２）と前記圧力センサの周囲との間の圧力調整を行うために形成されている圧力調整素子（１２１）を備えていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の圧力センサ。
8. 前記小さい開口及び／又は前記大きい開口は長方形の横断面を有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項記載の圧力センサ。
9. 前記ダイアフラム（１０３）の、前記圧力室（１０２）とは反対の側を覆うために形成されているカバー（１１１）を備えていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項記載の圧力センサ。
10. 前記カバー（１１１）は、隣接する圧力入口通路（１１２）を備えた開口を有しており、前記圧力入口通路は前記開口に完全に跨って架設されていることを特徴とする、請求項７記載の圧力センサ。

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