JP2014515109A - 圧力、特に内燃機関の燃焼室圧を検出するための装置 - Google Patents

Abstract

特に内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための装置が提案される。この装置は、ハウジング（１０）と、このハウジング（１０）内に固定された、センサモジュール（１２）を適合させるためのアダプタエレメント（２６）とを有している。センサモジュール（１２）は、伝達エレメント（２１）と、センサ素子（２０）と、支持エレメント（２２）とを有しており、センサモジュール（１２）は、伝達エレメント（２１）によって、アダプタエレメント（２６）に結合された補償体（２５）に支持されていて、支持エレメント（２２）によって位置固定エレメント（２８）に支持されている。補償体（２５）は、センサモジュール（１２）に向けられた端面（３９）に円形の凹部（４２）を備えて形成されており、この凹部（４２）内に伝達エレメント（２１）がセンタリングされた状態で収容されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、圧力、特に内燃機関の燃焼室圧を検出するための装置に関する。

背景技術
内燃機関の燃焼室圧を検出するための装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１００３８７９８号明細書に基づき公知である。同明細書には、２つの公知例が記載されている。一方の公知例は、燃焼室圧を検出するための単独装置を記載している。この単独装置では、ハウジング内に、圧力検出のためのセンサ素子を備えたセンサモジュールが配置されている。燃焼室の圧力は、ダイヤフラムを介してセンサ素子に伝達される。他方の公知例は、圧力検出のためのセンサ素子を備えたセンサモジュールの組み込まれた解決手段に関する。この解決手段では、センサモジュールが、シース型グロープラグ内に組み込まれている。センサモジュールは、シース型グロープラグのグローピンに連結されている。燃焼室の圧力は、グローピンを介してセンサ素子に伝達される。

本発明の課題は、圧力を検出するための装置をより簡単にかつより効率よく組み付けることができるように、センサモジュールを形成することである。

発明の開示
請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた本発明に係る装置によって、センサモジュールに対するセンタリング機能が提供される。これによって、本発明に係る装置をより簡単にかつより効率よく組み付けることができる。

本発明の有利な改良態様は、従属請求項の手段によって可能となる。

製造上の理由から、センサ素子は、センサモジュールの軸方向の延在長さに対して直角に角形、有利には四角形の横断面を有している。力伝達および力分配に対して、伝達エレメントが、センサモジュールの軸方向の延在長さに対して直角に、センサ素子の角形の横断面にほぼ適合された角形の横断面を有していると有利である。

伝達エレメントを補償体内にセンタリングした状態で収容する有利な構成は、補償体に設けられた凹部が、円形に形成されており、伝達エレメントの角隅が、丸み付け部を備えており、これらの丸み付け部が、１つの共通の丸み付け円を有しており、丸み付け部によって、伝達エレメントが、補償体の円形の凹部内に挿入されている場合に得られる。

センタリングされた状態でのセンサモジュールと補償体との接合は、丸み付け部に対する共通の丸み付け円が、補償体に設けられた円形の凹部の直径よりも小さな直径を有していることによって容易になる。これによって、補償体の円形の凹部内に伝達エレメントを収容するための隙間嵌めが提供される。

さらに、センサモジュールが、支持エレメントを有しており、この支持エレメントによって、センサモジュールが、位置固定エレメントに支持されている。このためには、この位置固定エレメントが、アダプタエレメントにスリーブ状の結合部材を介して固く結合されている。

受圧部材からセンサモジュールへの力伝達は、補償体が、アダプタエレメントに設けられた支持部に支持されており、センサモジュールに補償体と位置固定エレメントとの間で所定の予荷重力によって予荷重が加えられていることによって、力伝達経路を介して行われる。

本発明に係る装置の組付け時のセンサモジュールの良好な取扱い可能性は、伝達エレメントと、センサ素子と、支持エレメントとを備えたセンサモジュールが、収縮チューブによって位置固定されていると共にセンタリングされていることによって可能となる。

内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための装置の断面図である。 図１に示した装置のセンサモジュールの断面図である。 図２に示した伝達エレメントの断面図である。 図２に示したＩＶ−ＩＶ線に準じた断面図である。

実施の形態
本発明の実施の形態を図面に示し、以下に詳しく説明する。

内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための装置は、少なくとも１つのハウジング１０を有している。このハウジング１０内には、センサモジュール１２が配置されている。このセンサモジュール１２には、力伝達経路１４を介して燃焼室の圧力が加えられる。

センサモジュール１２はセンサ素子２０を有している。このセンサ素子２０の燃焼室側には、伝達エレメント２１が付設されていて、反対の側には、支持エレメント２２が付設されている。圧電式のセンサとして形成されたセンサ素子２０は、製造上の理由から、センサモジュール１２の軸方向の延在長さに対して直角に角形の横断面、有利には正方形の横断面を有している。センサ素子２０はコンタクト面を有している。このコンタクト面は、たとえば平形のブスバー５０として形成された電気的な接続線路にコンタクトされている。ブスバー５０は軸方向でコンタクト箇所（図示せず）に通じている。

力伝達経路１４は、受圧部材１６と、温度補償のための補償体２５と、アダプタエレメント２６と、スリーブ状の結合部材２７と、位置固定エレメント２８とを有している。補償体２５は、有利には回転対称的に形成されている。

アダプタエレメント２６は、第１の部分３１と、第２の部分３２と、両部分３１，３２の間でほぼ半径方向に延びる曲げ弾性的なウェブ３３とを備えて形成されている。アダプタエレメント２６は第２の部分３２でハウジング１０に固く結合されている。アダプタエレメント２６とハウジング１０との結合は、第２の部分３２がハウジング１０の内壁に固く、たとえば溶接により結合されることによって行われる。さらに、アダプタエレメント２６の第１の部分３１は、燃焼室側で受圧部材１６に結合されていて、燃焼室と反対の側で補償体２５に結合されている。このためには、第１の部分３１が、受圧部材１６を取り付ける取付け部３５を備えて形成されている。反対の側では、第１の部分３１が、補償体２５を支持する支持部３６を有している。補償体２５と位置固定エレメント２８との間の軸方向の間隔は、スリーブ状の結合部材２７によって橋渡しされる。この結合部材２７は、一方でアダプタエレメント２６に、他方で位置固定エレメント２８に、たとえば溶接によって結合されている。

力、運動または圧力を受圧部材１６からセンサ素子２０に直接伝達する上述した力伝達経路１４とは別に、ハウジング１０を通る経路が考慮されてもよい。伝達経路には、それぞれ異なる熱膨張量を有する種々異なる材料が取り入れられているので、装置がさらされている温度変動が大きい場合には、それぞれ異なる熱膨張量に基づき、熱機械的な応力が生じることになる。この熱機械的な応力は、測定結果の悪化や装置の損傷も招いてしまう。このことを回避するために、力伝達経路１４においてセンサモジュール１２に補償体２５が前置されている。つまり、センサモジュール１２の燃焼室側に補償体２５が配置されている。この補償体２５は、たとえば、その長さおよび／またはその熱膨張率の適切な選択によって調整することができ、これによって、装置がさらされる少なくとも典型的な温度範囲内で、それぞれ異なる伝達経路の熱膨張量が少なくとも十分に等しくなる。

受圧部材１６は、燃焼室圧を検出するための図１に示したスタンドアロン（独立型の）装置では、燃焼室にさらされたダイヤフラム１８に結合されている。スタンドアロン装置は、単に、内燃機関の燃焼室圧を検出するために働くだけである。別の実施の形態（図示せず）では、受圧部材１６が、たとえば内燃機関の燃焼室にさらされたシース型グロープラグのグロー管によって形成される。

センサモジュール１２は、補償体２５と位置固定エレメント２８との間に予荷重が加えられた状態で挿入されている。このためには、セラミック材料から形成された伝達エレメント２１が、受圧部材側で補償体２５に支持されている。位置固定エレメント側では、センサモジュール１２が支持エレメント２２によって位置固定エレメント２８に支持されている。

より良好な力伝達および力分配のためには、角形に形成されたセンサ素子２０に隣接した構成部材である伝達エレメント２１および支持エレメント２２が、少なくともセンサ素子２０との接触面に、センサモジュール１２の軸方向の延在長さに対して垂直に角形の横断面を備えて形成されている。この角形の横断面は、センサ素子２０の角形の横断面にほぼ適合されている。本実施の形態では、センサ素子２０が正方形の横断面を備えて四角形に形成されている。伝達エレメント２１は、センサ素子２０の横断面に適合されて、センサモジュール１２の軸方向の延在長さに対して垂直に同じく正方形の横断面を備えて四角形に形成されている。伝達エレメント２１と反対の側では、支持エレメント２２が、第１の区分５１を有している。この第１の区分５１は、同じくセンサ素子２０の横断面に適合されて、センサモジュール１２の軸方向の延在長さに対して垂直に正方形の横断面を備えて四角形に形成されている。

図２によれば、補償体２５とセンサモジュール１２とを同軸的に位置決めするために、補償体２５が、センサモジュール１２に向けられた端面３９に円形の凹部４２を備えている。この凹部４２内には、伝達エレメント２１が一方の端面４４で収容されている。このためには、伝達エレメント２１の４つの角隅が、図３および図４に示したように、丸み付け部４０を備えている。これらの丸み付け部４０は、これら全ての丸み付け部４０を通る１つの共通の仮想の丸み付け円４１に位置している。円形の凹部４２の直径は、伝達エレメント２１における仮想の丸み付け円４１の直径よりも僅かに大きく設定されている。これによって、丸み付け円４１と円形の凹部４２との間に僅かなクリアランスが提供される。このクリアランスによって、組付け上の理由から、円形の凹部４２内への伝達エレメント２１の導入が容易になる。丸み付け部４０の選択された形状によって、伝達エレメント２１を補償体２５の内部でセンタリングすることが可能となる。これによって、補償体２５の円形の凹部４２と、伝達エレメント２１の仮想の丸み付け円４１とが、１つの共通の中心線に軸方向で位置している。

支持エレメント２２は、センサモジュール１２の軸方向の延在長さに対して直角にセンサ素子２０の横断面に適合されたすでに述べた第１の区分５１のほかに、より大きな横断面を備えた第２の区分５２を有している。この第２の区分５２は、たとえば外周面５４を備えて円筒状に形成されている。支持エレメント２２は円筒状の区分５２の円形の端面で位置固定エレメント２８に支持されている。円筒状の区分５２の外周面５４には、両ブスバー５０が接触しており、したがって、両ブスバー５０を軸方向でガイドするために、規定された間隔が形成されている。

さらに、組付けプロセスは、センサモジュール１２が収縮チューブ４６によって取り囲まれており、この収縮チューブ４６によって、組付けプロセスの間、センサモジュール１２の構成部材が位置決めされていることによって改善される。収縮チューブ４６の収縮によりセンサモジュール１２を収縮チューブ４６で取り囲んだ後、この収縮チューブ４６は、センサモジュール１２の内部での伝達エレメント２１、センサ素子２０および支持エレメント２２の位置固定ひいてはセンタリングを引き受ける。付加的には、収縮チューブ４６によって、ブスバー５０が支持エレメント２２に位置固定される。

Claims (10)

1. 特に内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための装置であって、該装置が、少なくとも１つのハウジング（１０）と、該ハウジング（１０）内に配置されたセンサモジュール（１２）と、ハウジング（１０）内に固定されたアダプタエレメント（２６）とを備えており、センサモジュール（１２）が、少なくとも１つの伝達エレメント（２１）とセンサ素子（２０）とを有しており、センサモジュール（１２）が、伝達エレメント（２１）によって、アダプタエレメント（２６）に結合された補償体（２５）に支持されている、圧力を検出するための装置において、補償体（２５）が、センサモジュール（１２）に向けられた端面（３９）に凹部（４２）を備えて形成されており、該凹部（４２）内に伝達エレメント（２１）がセンタリングされた状態で収容されていることを特徴とする、圧力を検出するための装置。
2. 伝達エレメント（２１）が、センサモジュール（１２）の軸方向の延在長さに対して垂直に角形の横断面を有しており、伝達エレメント（２１）の角隅が、丸み付け部（４０）を備えている、請求項１記載の装置。
3. 伝達エレメント（２１）の角形の横断面が、センサ素子（２０）の角形の横断面にほぼ適合されている、請求項２記載の装置。
4. 補償体（２５）に設けられた凹部（４２）が、円形に形成されており、丸み付け部（４０）が、１つの共通の丸み付け円（４１）を有しており、丸み付け部（４０）によって、伝達エレメント（２１）が、補償体（２５）の円形の凹部（２６）内に挿入されている、請求項１記載の装置。
5. 丸み付け部（４０）に対する共通の丸み付け円（４１）が、補償体（２５）に設けられた円形の凹部（４２）の直径よりも小さな直径を有している、請求項４記載の装置。
6. 補償体（２５）が、アダプタエレメント（２６）に設けられた支持部（３６）に支持されている、請求項１記載の装置。
7. センサモジュール（１２）が、支持エレメント（２２）を有しており、該支持エレメント（２２）によって、センサモジュール（１２）が、位置固定エレメント（２８）に支持されている、請求項１記載の装置。
8. 位置固定エレメント（２８）が、アダプタエレメント（２６）にスリーブ状の結合部材（２７）によって固く結合されている、請求項７記載の装置。
9. センサモジュール（１２）に補償体（２５）と位置固定エレメント（２８）との間で所定の予荷重力によって予荷重が加えられている、請求項７または８記載の装置。
10. 伝達エレメント（２１）と、センサ素子（２０）と、支持エレメント（２２）とを備えたセンサモジュール（１２）が、収縮チューブ（２３）によって位置固定されていると共にセンタリングされている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。

Images