JP2020502537A - 力センサ又は圧力センサのセンサハウジングを製造するための方法、及び、センサハウジング、力センサ又は圧力センサ、及び、付加製造装置の使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、圧力センサのセンサハウジングの製造方法と、圧力センサのセンサハウジングと、当該センサハウジングを有する圧力センサと、当該センサハウジングの製造のための付加製造装置の使用と、に関する。供給された金属薄板には、センサ本体及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプが、付加製造を用いて貼付される。その際、付加製造は、一方でのセンサ本体及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプと、他方での金属薄板との間に、材料接続的な、特に平面的な接合を形成する。

Description

本発明は、特に燃焼室内で使用するための、力センサ又は圧力センサのセンサハウジングを製造するための方法と、特に燃焼室内で使用するための、力センサ又は圧力センサのセンサハウジングと、特に燃焼室内で使用するための、当該センサハウジングを有する力センサ又は圧力センサと、特に燃焼室内で使用するための、当該センサハウジングを製造するための付加製造装置の使用と、に関する。

先行技術からは、特に往復動内燃機関の燃焼室内で、圧力を検出するための様々な装置が知られている。その際一般的に、燃焼室に接続された薄膜が、圧力を受容して変形する。薄膜の一部であるか、又は、薄膜に接続されている薄膜スタンプは、この変形又はそれに比例した圧力を、圧力変換器に伝達し、圧力変換器はそれに従って、当該圧力に比例する電気信号を生成する。

特許文献１は、一体的な圧力センサ接続部を通じた圧力の測定に関するものであり、当該圧力センサ接続部は、導管によって隔壁に接続された開口部を有している。当該開口部は、導管を通って隔壁の方向に物質を誘導するように構成されており、それによって、機械的負荷が、当該隔壁に加えられる。当該圧力センサ接続部は、一体成形の材料から形成されており、溶接継ぎ目、はんだ継手、又は、継手を有さない。

特許文献２は、ハウジング開口部を備えたハウジングを有する燃焼室圧力センサに関するものであり、当該ハウジング開口部は、少なくとも１つの薄膜によって密封されている。その際、当該薄膜は、ハウジングと一体的に構成されているか、又は、少なくとも１つのハウジング開口部の領域において、例えば摩擦接続及び／又は形状接続及び／又は溶接といった材料接続等の、少なくとも１つの固定を通じて、ハウジングと接続されていてよい。内部空間には、機械的−電気的変換要素が受容されており、当該機械的−電気的変換要素は、タペットによって伝達される圧力を燃焼室内で把握するように設定されている。

特許文献３は、薄膜を、圧力センサ又は力センサのハウジングに接続するための方法に関するものであり、まず、ハウジング環状面と薄膜環状面との間の内側領域に第１の接続が形成され、次に、ハウジング環状面と薄膜環状面との間に第２の接続が形成される。第１の接続は、はんだ付け、硬ろう付け、溶接、抵抗溶接、接合、又は、熱圧着であり得る。第２の接続は、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アルゴンアーク溶接、タングステン不活性ガス溶接、シールドアーク溶接、又は、接合であり得る。

要約すると、従来のセンサハウジングの製造プロセスにおいては、穿孔、旋回、フライス加工、溶接及び／又は接着等の、特に「古典的な」分離及び／又は接合方法が用いられる。

特許文献４は、媒体の少なくとも１つのプロセス因子を決定又は監視するための、フィールド機器のユーザ固有の構成要素を製造するための方法に関するものであり、当該フィールド機器は、自動化技術のプロセスにおいて用いられ、当該構成要素は、少なくとも１つの材料から製造され、当該構成要素の材料及び構造及び／又は形状は、デジタル記述データを基に予め決定され、当該構成要素は、所定のデジタル記述データに対応して、３Ｄプリント技術で製造される。

独国特許出願公開第１１２０１００００７４８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１１００２５９６号明細書 スイス国特許発明第７０５２６１号明細書 国際公開第２０１６／０４５８８３号

本発明の課題は、圧力センサのセンサハウジングを製造するための容易かつ柔軟な方法と、改良されたセンサハウジングと、センサハウジングの容易な製造のための付加製造装置の使用とについて記載することにあり、特に古典的な分離及び接合方法の制限が回避される。

本課題は、請求項１に記載の、特に燃焼室内で用いるための、力センサ又は圧力センサのセンサハウジングの製造方法と、請求項５に記載の、特に燃焼室内で用いるためのセンサハウジングと、請求項２０に記載の、特に燃焼室内で用いるための力センサ又は圧力センサと、請求項２２に記載の、付加製造装置の使用と、によって解決される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。請求項の教示は、これによって、明細書の一部とされる。

本発明の第１の態様は、特に燃焼室内で用いるための、力センサ又は圧力センサ（１）のセンサハウジングに関するものであり、当該センサハウジングは、金属製のセンサ本体と金属薄板とを有している。当該金属薄板は、センサ本体を、好ましくは片側で閉鎖している。さらに好ましくは、センサ本体は、付加製造によって金属薄板上に貼付され、付加製造の間に形成された、特に平面的な、材料接続的な接合によって、金属薄板と接続されており、当該金属薄板は、センサ本体によって境界を形成された領域において、薄膜、特に円環形の薄膜を形成している。

好ましくは、センサハウジングは、金属薄板と接触している少なくとも１つの金属製薄膜スタンプを有しており、当該薄膜は、センサ本体と薄膜スタンプとの間に形成される。

さらに好ましくは、薄膜スタンプは、付加製造によって、金属薄板に貼付されており、付加製造の間に形成された、特に平面的な、材料接続的な接合によって、金属薄板と接続されている。

本発明の第２の態様は、特に燃焼室内で使用するための、本発明の第１の態様に係るセンサハウジングを有する圧力センサに関する。

本発明の第３の態様は、特に燃焼室内で使用するための、力センサ又は圧力センサのセンサハウジングを製造するための方法に関するものであり、金属薄板が供給され、センサ本体及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプが、付加製造を用いて、金属薄板に貼付される。その際、付加製造は、一方でのセンサ本体及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプと、他方での金属薄板との間に、材料接続による、特に平面的な、接合を形成する。

本発明の第４の態様は、特に燃焼室内で使用するための、本発明の第２の態様に係る圧力センサのセンサハウジングを製造するための、付加製造装置の使用に関する。

以下において、圧力センサと記す場合はつねに、特に同じ構造を有する力センサのことも指している。

本発明に係るセンサ本体は、センサハウジングの一部であり、少なくとも薄膜を支持している。その際、センサ本体は、センサ本体の内部空間である空間の境界を形成している。特に、センサ本体は、少なくとも１つの開口部を広げており、当該開口部は、往復動内燃機関の圧力室、特に燃焼室に対向しているか、又は、対向可能であり、好ましくは薄膜によって閉鎖されているか、又は、閉鎖される。好ましくは、センサ本体は、少なくとも部分的に中空直方体又は中空円筒の形状を有しており、さらに好ましくは、少なくとも１つの端面において開放されている。さらに好ましくは、センサ本体は、内部に、又は、中空直方体若しくは中空円筒によって広げられた内部空間に、薄膜スタンプの少なくとも一部と、圧力変換器の、特に圧電素子の少なくとも一部とを受容するように構成されている。

本発明に係る薄膜スタンプは、薄膜が補剛されている領域である。その際、薄膜スタンプは、薄膜自身によって、又は、別の要素によって形成され得る。好ましくは、薄膜は、薄膜スタンプの領域において、予想される圧力センサの圧力によっては変形し得ない。

本発明に係る金属薄板は、特に平らな、又は、薄い、略均一の金属片であると理解されるべきである。好ましくは、当該金属薄板は、円形の形状を有しており、その直径は、好ましくは、特に同様に円形の、例えば中空円筒として構成されたセンサ本体の直径に対応している。

本発明に係る付加製造は、１つ又は複数の原料からの、特に金属粉塵、金属粉末、粒状金属、又は、金属線からの、特に３次元のワークピースの形成に関する。その際、好ましくは、当該原料は、１つ又は複数の加工ビームを通じて、連続して点別に、特に空間的に高い分解能で、加熱され、又は硬化し、特に溶融又は融解し、その後の凝固又は硬化の際に、唯一の固体が形成される。さらに好ましくは、当該加熱は、１つ又は複数の焦点レーザービーム又は電子ビームによってもたらされる。その際、原料は、好ましくは層状に貼付され、加工されるので、ワークピースは、徐々に、すなわち、層ごとに形成される。それによって、有利なことに、穿孔又はフライス加工等の古典的な分離方法を通じては実現できないワークピース構造が形成される。これは、特にワークピースの成形にも、詳細レベル、すなわち空間分解能にも関する。

付加製造は、生成的製造とも呼ばれ、特に、製造されるべきワークピースの原型の形成に関するものである。

本発明に係る平面的な、材料接続的な接合は、特に、少なくとも２つの要素の接続であると理解されるべきであり、当該接合は、これら２つの要素を、連続的に、しかしながら少なくとも複数の、特に多数の接続点において、互いに接続する。その際、当該接続点は、マイクロスコピックに又はメゾスコピックに構成されていてよく、すなわち、マイクロスコピック又はメゾスコピックな空間的広がりを有していてよい。その際、特に、接続点は、略規則的なパターンにおいて、又は、不規則に配置され得る。その際、接続点の分配も、空間的広がりも、均一である必要はなく、すなわち、接続の一方の領域では、接続点は小さく、互いから離れず構成又は配置されているのに対して、他方の領域では、大きく、互いから大きく離れて構成又は配置されていてよい。

本発明に係る燃焼室は、好ましくは閉鎖された空間であり、その内部において、例えばガス又は粉末等の、可燃性の作動媒体が、特に動作サイクルの一部として燃焼する。その際、燃焼は、特に爆発的に、又は、裸火で行われ得る。好ましくは、燃焼室は、内燃機関の、特に往復動内燃機関の燃焼室であると理解されるべきである。有利には、燃焼室は、ガスタービン若しくはジェットエンジンの燃焼室として、特に蒸気機関車の燃焼室として、又は、特にコージェネレーション発電所の燃焼室としても構成され得る。

本発明は特に、特に金属製のセンサ本体、及び／又は、特に金属製の薄膜スタンプを、供給された金属薄板に貼付するというアプローチに基づいている。特に、センサ本体及び／又は薄膜スタンプは、金属薄板上に直接、付加製造によって形成される。言い換えると、金属薄板上で直接、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの原型の形成が行われる。それによって、一方でのセンサ本体及び／又は薄膜スタンプと、他方での金属薄板との間に、材料接続的な、特に平面的な接合が形成される。その際、好ましくは、金属薄板、特にその表面が、材料、特にセンサ本体及び／又は薄膜スタンプを付加製造する際に用いられる金属と接続されている。それによって、金属薄板は、センサ本体と薄膜スタンプとの間に、有利には弾性特性を有する薄膜を形成する。特に、金属薄板は、その面積が、変形、特にたわみの際にも、少なくとも略一定であり続ける薄膜を形成するので、薄膜の変形は、少なくとも略、往復動内燃機関の圧力室、特に燃焼室内で作用する圧力に比例している、及び／又は、比例し続ける。特に、薄膜の圧力と力との比は、少なくとも概ね一定であり続ける。それによって、センサによる圧力測定が、特に信頼性を有する。

さらに、溶接継ぎ目を、完全に、又は、少なくとも大部分省略することが可能であり、それによって、特に薄膜の弾性特性は、ポジティブな影響を受けるか、又は、少なくとも影響を受けないか、特にネガティブな影響は受けない。特に、１つ又は複数の溶接継ぎ目が、溶接プロセスの際の加熱、又は、材料の収縮、又は、材料特性の変化によって、センサ本体の変形及び／又はねじれ及び／又は歪みをもたらすことが回避される。さらに、材料接続的な、特に平面的な接合は、特に薄膜スタンプによって受容された圧力を電気信号に変換するための圧力変換器が配置されているセンサ本体の内部空間を、外側に位置する圧力室に対して、特に確実に気密に密封する。

本発明に係るセンサハウジング及び新種のセンサハウジングの製造方法によって、特に分離方法における成形及び／若しくは詳細レベルに関する、並びに／又は、接合方法における弾性特性の影響に関する、特に古典的な分離及び／又は接合方法の制限が、少なくとも薄膜の領域において克服され得る。

好ましくは、金属薄板は、約０．０５ｍｍから０．３ｍｍ、好ましくは約０．０７５ｍｍから０．２ｍｍ、特に約０．１ｍｍの厚さを有している。それによって、センサ本体及び／又は薄膜スタンプは、付加製造によって、金属薄板に確実に貼付可能であり、当該金属薄板は、センサ本体と薄膜スタンプとの間に、特に柔軟な薄膜を形成する。好ましくは、薄膜は、特に薄膜スタンプに接する領域において、圧力を受容する際に、約３μｍから１５μｍ、好ましくは約４μｍから１０μｍ、特に約４．５μｍ分変形するか、又は、移動する。その際、特に、変形又は移動する薄膜による、薄膜スタンプのたわみは、好ましくは約３μｍから１５μｍ、好ましくは約４μｍから１０μｍ、特に約４．５μｍである。

全体として、本発明は、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの、金属薄板への容易かつ柔軟な接続を可能にするので、少なくとも圧力室、特に燃焼室に対して、特に気密なセンサハウジングが形成され、その薄膜は、有利には、弾性特性を有している。

好ましくは、圧力センサ又はセンサハウジング又はセンサ本体又は薄膜スタンプは、長手軸を有している。対応して、以下において、長手軸Ｘに沿った方向は、「軸方向」と表され、長手軸Ｘに対して垂直な方向は、「径方向」と表される。圧力センサ又はセンサハウジング又はセンサ本体又は薄膜スタンプは、好ましくは、長手軸に関して少なくとも概ね回転対称に構成されているか、又は、構成される。

好ましい実施形態では、特に供給された金属薄板が、分離又は変形方法、特に旋回又は鍛造によって製造されている。好ましくは、金属薄板は、薄膜スタンプを有している。特に、金属薄板は、薄膜スタンプと共に、特に分離方法によって、特に好ましくは旋回又は電解加工（ＥＣＭ）によって、一体的に形成されている。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板が、付加製造の間に、少なくとも部分的に、特に少なくとも表面において、融解する。好ましくは、これは、１つ又は複数の、特に収束したレーザービーム又は電子ビームによってもたらされ、当該レーザービーム又は電子ビームは、金属薄板を、特に少なくとも表面上を走査する。好ましくは同様にレーザービーム又は電子ビームによって融解した原料、特にセンサ本体及び／又は薄膜スタンプを形成する際に用いられる金属は、それによって、冷却又は硬化の際に、特に有利には金属薄板に接続され得る。特に、それによって、一方でのセンサ本体及び／又は薄膜スタンプと、他方での金属薄板との間に、材料接続による、特に平面的な接合が形成される。これは、接続の極めて確実な気密性を保証し、センサ本体と薄膜スタンプとの間に形成された薄膜の弾性特性を損なわない。

さらなる好ましい実施形態では、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの外面が、付加製造に際して、当該外面によって境界を形成される体積又は領域におけるよりも高い分解能で、すなわちより高い詳細レベルで製造され、特に金属薄板と接続される。それによって、付加製造の効率が上昇し得る。

さらなる好ましい実施形態では、付加製造の間に、少なくとも１つの、特に屈曲した空洞が、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ内に形成される。好ましくは、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの形状に適応した空洞が形成される。当該空洞は、様々な機能を果たすことが可能であり、特に材料を削減するための、所定の弾性特性を形成するための冷却管として、作動媒体の供給管として、及び／又は、センサハウジング若しくは圧力センサのさらなる構成要素の受容部として、使用又は構成され得る。一実施形態において、空洞は、リセス又は止まり穴として構成されている。代替的な実施形態において、空洞は、完全に閉鎖されている。付加製造によって、このような空洞を、特にセンサ本体及び／又は薄膜スタンプの付加製造の範囲内で形成することが、特に容易である。特に、空洞は、特に穿孔及び／又はフライス加工等の古典的な分離方法では形成されないように形成されていてもよい。

さらなる好ましい実施形態では、付加製造の間に生じる残滓は、少なくとも１つの空洞から、ボア又は付加製造の間に形成された流入管を通って、特に洗浄又は吹き落としによって除去される。その際、当該流入管は、屈曲していてよく、特にセンサ本体及び／又は薄膜スタンプの形状に適応可能である。それによって、残滓の確実な除去が保証される。好ましくは、流入管は、残滓の除去後、特に圧力センサの動作において、特に冷却媒体のための流入管及び／又は排出管として用いられ得る。

さらなる好ましい実施形態では、一方での金属薄板、他方でのセンサ本体及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプは、異なった材料を有している。好ましくは、センサ本体及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプは、変形を回避するため、及び／又は、作用する力、特に受容された圧力を、損失無く、特に圧力変換器に伝達することを可能にするために、硬く強靭な材料から構成されている。代替的又は付加的に、金属薄板は、柔らかい弾性材料から構成されるので、弾性薄膜は、特に有利な弾性特性を有して、センサ本体と少なくとも１つの薄膜スタンプとの間に形成され、当該弾性薄膜は、作用する圧力に比例して変形する、若しくは、たわむか、又は、変形若しくはたわみ得る。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板は、少なくとも２つの異なる材料を有している。好ましくは、金属薄板は、特にフィルムでコーティングされている。さらに、好ましくは、当該コーティングは、特に往復動内燃機関の燃焼室からの、薄膜の領域において作用する熱を、熱作用による薄膜の変形又は弾性特性の変化を回避するか、又は、少なくとも軽減するために、遮断又は放出するように設定されている。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板は、少なくとも金属薄板が材料接続による接合によってセンサ本体及び／又は薄膜スタンプに接続されている領域では、硬い部分を有しており、薄膜の領域では、柔軟な部分を有している。それによって、金属薄板は、特に確実にセンサ本体及び／又は薄膜スタンプに、特に歪むことなく接続可能であるが、それにも関わらず、薄膜の領域において、圧力を受容するための非常に優れた弾性特性を有する。

好ましくは、金属薄板は、少なくとも金属薄板が材料接続による、特に平面的な接合によってセンサ本体及び／又は薄膜スタンプに接続されている領域において、硬い材料及び／又は第１の薄板厚さ（Blechstaerke）を有している。さらに、好ましくは、金属薄板は、薄膜の領域において、弾性材料及び／又は第２の薄板厚さを有しており、第１の薄板厚さは、第２の薄板厚さよりも大きい。好ましくは、硬い材料と弾性材料と、及び／又は、第１の薄板厚さと第２の薄板厚さとは、連続的に混ざり合う。言い換えると、硬い材料の濃度及び／又は薄板厚さは、センサ本体及び／又は薄板スタンプとの材料接続による接合領域において増大するが、弾性材料の濃度は減少する。逆に、硬い材料の濃度、及び／又は、薄板厚さは、薄膜の領域内で減少するが、弾性材料の濃度は増大する。それによって、金属薄板の特に有利な弾性特性がもたらされ得る。特に、材料接続による接合の領域に、歪み又はねじれが生じること、又は、薄膜の領域に、特に薄膜内に、歪み又はねじれが伝わることが回避される。特に、薄膜の圧力と力との比が一定に保たれる。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板は、少なくとも部分的に、特に薄膜の領域において、特に概ね径方向に延在する平面において、波形、弓形又はこぶ形に形成されており、熱を吸収する際に、概ね均等に、当該平面の両方の側に、すなわち軸方向に膨張するように設定されている。特に、金属薄板の波形、弓形又はこぶ形の領域は、熱を吸収するように、又は、熱の吸収の際に、特に軸方向に変形するように設定されている。それによって、径方向平面からの金属薄板の変形、特に、金属薄板に接続された薄膜スタンプのたわみが回避される。

さらなる実施形態では、センサ本体及び／又は薄膜スタンプは、少なくとも１つの冷却管を有しており、当該冷却管は、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの付加製造の間に形成される。付加製造の間は、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの所定の領域を、加工ビームによる加工から除外することが、特に容易であるので、対応する空洞が形成される。当該空洞、特に冷却管を冷却媒体が貫流する際、特に往復動内燃機関の燃焼室内でのプロセスを通じて生成される熱が放出されることによって、センサハウジングの温度上昇が、有利には回避され、又は、少なくとも軽減され得る。それによって、薄膜の変形、特にたわみが、受容された圧力に比例し続けることが保証される。

さらなる好ましい実施形態では、少なくとも１つの冷却管は、センサ本体の形状に対応して、特に円形に形成されており、好ましくは少なくとも金属薄板に対して略平行に延在している。特に、少なくとも１つの冷却管が、金属薄板によって形成された薄膜の周りに円形に延在している。それによって、特に金属薄板のコーティングを通じて放出される熱が、特に確実に、少なくとも１つの冷却管を通って流れる冷却媒体によって放出され得る。当該実施形態は、古典的な分離法、特に穿孔及び／又はフライス加工によっては、得られないか、少なくとも非常に大きな負担を伴ってのみ得られる。

さらなる好ましい実施形態では、少なくとも１つの冷却管が、センサ本体内でらせん状に延在している。それによって、熱が、特に大きな体積から運び去られ、特にセンサ本体の内部空間内の温度は、特に確実に制御され得る。

さらなる好ましい実施形態では、センサハウジングは、熱保護要素を有しており、当該熱保護要素は、付加製造によって、センサ本体及び／又は薄膜スタンプに材料接続的に接続されており、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ及び／又は薄膜の、圧力室に対向し得る側に配置されている。付加製造によって、熱保護要素は、特に薄膜の弾性特性にネガティブな影響を与え得る溶接継ぎ目を有さずに、センサ本体及び／又は薄膜スタンプに材料接続的に接続される。それによって、他の場合には外側に向かって閉じられている熱保護要素内に、空洞が実現される。好ましくは、熱保護要素は、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ及び／又は薄膜の圧力室側のシェルとして構成されている。

好ましくは、熱保護要素は、圧力室内、特に往復動内燃機関の燃焼室内でのプロセスに際して発生する熱を吸収及び／又は放出し、それによって、熱の、特に薄膜への作用を回避するか、又は、少なくとも軽減するように設定されている。さらに、好ましくは、熱保護要素は、熱の作用の際、例えば熱衝撃の際に、その表面に沿って、特に径方向に膨張するように設定及び／又は構成され、特に成形されている。代替的又は付加的に、熱保護要素は、その表面に対して垂直に、特に軸方向において膨張するように設定されている。好ましくは、熱保護要素は、突然の、特に非線形の熱作用の際、例えば熱衝撃の際にも、熱を吸収する、若しくは、放出する、並びに／又は、その表面に沿って、特に径方向に、及び／若しくはその表面に対して垂直に、特に軸方向に膨張するようにも設定されている。

本発明に係る熱衝撃は、熱、特に高温の、ワークピースへの高速でショック様の作用に関する。適切な予防対策が講じられない場合、それによって、ワークピースの温度は同様に高速又はショック様に、特に非線形に上昇し、それによって、特に、ワークピースの機械的応力及び／又は歪み及び／又は（弾性的）変形がもたらされ得る。熱衝撃は、例えば、往復動内燃機関の燃焼室内での燃料の燃焼によってもたらされる。

熱保護要素は、好ましくは、熱保護要素の、その表面に沿った、特に径方向における膨張が、センサ本体及び／又は薄膜スタンプにおける歪み又はひずみをもたらさないように、センサ本体及び／又は薄膜スタンプと材料接続的に接続されている。特に、熱保護要素は、好ましくは径方向において、圧力室側の、特に圧力室内に突出した、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの少なくとも１つの突起に接続されている。さらに好ましくは、センサ本体及び／又は薄膜スタンプへの接続は、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの少なくとも１つの突起に関して対称的に構成されている。それによって、熱に起因する熱保護要素の変形の、センサ本体及び／又は薄膜スタンプへの伝達、特に熱に起因する薄膜スタンプの移動が、特に確実に回避される。

さらなる好ましい実施形態では、熱保護要素は、スリット及び／又は開口部を有しており、スリット及び／又は開口部を通じて、圧力が作用するか、又は、圧縮波が広がることが可能である。好ましくは、その際、熱保護要素は、片側に、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ及び／又は薄膜の、圧力室に対向可能な側に配置されており、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ及び／又は薄膜の径方向横断面に架かっている。それによって、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ及び／又は薄膜の加熱、特に薄膜スタンプの熱に起因する移動は、特に確実に回避されるか、又は、少なくとも軽減される。

さらなる好ましい実施形態では、熱保護要素は、特に付加製造される、好ましくは柔軟な接続手段を用いて、センサ本体及び／又は薄膜スタンプに、材料接続的及び／又は熱伝導的に接続されている。好ましくは、当該接続手段は、特に薄型の、ウェブ及び／又は柱及び／又はフレームとして構成されている。さらに、好ましくは、当該接続手段は、熱保護要素を、センサ本体及び／若しくは薄膜スタンプ及び／若しくは薄膜から離間する、並びに／又は、熱保護要素を支持するように設定されている。それによって、熱保護要素が、すでに記載した実施形態におけるように、特に確実に作用する。

好ましくは、柔軟な接続手段は、付加製造の間に、当該接続手段の間に配置された空洞によって画定される。それによって、接続手段を、静力学的又は機能的視点から配置することが可能である。特に、古典的な加工方法、特に穿孔及び／又はフライス加工の制限は、接続手段の配置には何ら関与しない。

さらなる好ましい実施形態では、熱保護要素は、センサ本体及び／又は薄膜スタンプの一部であり、好ましくは、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ内の少なくとも１つの空洞によって画定される。好ましくは、熱保護要素は、接続手段の間に配置された複数の空洞によって画定されるか、又は、センサ本体及び／若しくは薄膜スタンプによって境界を決定される。それによって、熱保護要素が、特に容易に、付加製造の範囲内で、特にセンサ本体及び／又は薄膜スタンプを金属薄板に貼付する間に形成され得る。

柔軟な接続手段は、さらなる好ましい実施形態においては、熱保護要素によって吸収された熱を、センサ本体及び／又は薄膜スタンプを通じて放出するように設定されていてよい。それによって、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ及び／又は薄膜に影響を及ぼし得る熱作用の際の熱保護要素の変形、特にその変形及び／又はねじれ及び／又は歪み及び／又はその移動が確実に回避され得る。特に好ましくは、センサ本体及び／又は薄膜スタンプに誘導された熱は、冷却管内の冷却媒体によって吸収され、放出される。

さらなる好ましい実施形態では、薄膜が、センサ本体の少なくとも１つの部分と共に、熱保護要素を形成しており、さらに、センサハウジングは、支持構造を有しており、金属薄板は、特に薄膜の領域において、特に付加製造された、好ましくは硬い接続手段を用いて、又は、連結媒体を用いて、支持構造と機能的に接続されている。好ましくは、硬い接続手段は、特に薄型の柱及び／又はウェブ及び／又はフレームとして構成されており、熱保護要素を金属薄板から離間する、及び／又は、熱保護要素を支持するように設定されている。さらに好ましくは、連結媒体及び／又は硬い接続手段は、熱を伝導しないように、特に断熱するように設定されているので、熱保護要素から特に金属薄板への熱流と、それに伴う薄膜の圧力と力との比の変化とが、確実に回避される。しかしながら、機能的接続によって、薄膜に加わる、測定されるべき力又は圧力から生じる薄膜の運動が、支持構造に伝達される。

付加製造によって、熱保護要素は、特に薄膜の弾性特性にネガティブな影響を与え得る溶接継ぎ目を有さず、センサ本体及び／又は薄膜スタンプに材料接続的に接続される。

好ましくは、金属薄板は、支持構造よりも小さい薄膜厚さを有しているので、当該薄膜は、作用する熱を、支持構造よりも強く吸収し、特に熱の作用の際、例えば熱衝撃の際に、より速く、又は、より容易に変形する。それによって、熱の支持構造への作用を確実に回避することができる。さらに、薄膜として構成された熱保護要素は、支持構造に、特に硬い接続手段によって、ねじれ及び／若しくは歪みを形成すること無く、又は、薄膜に接続された薄膜スタンプの移動を発生させること無く、容易に変形し得る。

さらなる好ましい実施形態では、機能的接続が専ら、径方向に、すなわちセンサハウジングの長手軸に対して略垂直に作用する。好ましくは、熱保護要素は、それによって、熱の吸収の際、特に熱衝撃の際に変形し得るが、その際に、硬い接続手段を通じて熱保護要素に接続された要素、特に金属薄板若しくは薄膜及び／又はセンサ本体の変形がもたらされることはない。

さらに好ましくは、熱保護要素は、熱の吸収の際、特に熱衝撃の際に、波形又は弓形に変形するように設定されており、硬い接続要素は、好ましくは、波形又は弓形に変形した熱保護要素の接続点に配置されている。

さらなる好ましい実施形態では、支持構造は、薄膜スタンプと接触している。それによって、インパルスが、薄膜から支持構造を通じて薄膜スタンプに伝達され得る。好ましくは、薄膜の変形、特にたわみは、軸方向において、薄膜スタンプに作用する。特に、変形、特にたわみが、薄膜スタンプの対応するたわみを引き起こす。

さらなる好ましい実施形態では、センサ本体及び／又は薄膜スタンプ（４）が、付加製造によって、支持構造（１７）に貼付されており、付加製造の間に形成された、特に平面的で、材料接続的な接合（９）によって、支持構造（５）に接続されている。その際、好ましくは、さらなる薄膜が、少なくとも片面において、材料接続的な、特に平面的な接合によって、センサ本体及び／又は薄膜スタンプに接続される。

さらなる好ましい実施形態では、連結媒体は、特に熱衝撃の際に熱保護要素によって吸収された熱を吸収し、特に転送するように設定されており、それによって、好ましくは連結媒体と接触している金属薄板、特に薄膜が、対応して、特に支持構造に対して鏡面対称に変形する。言い換えると、薄膜と支持構造とは、逆の方向において変形する。その際、薄膜スタンプとの、好ましくは材料接続的な接合に基づいて、変形によって薄膜スタンプに作用する力は、特に軸方向において相殺されるので、薄膜スタンプの熱に起因する移動が回避される。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板及び／又は支持構造は、センサハウジング、特にセンサ本体を気密に閉鎖している。それによって、金属薄板及び／又は支持構造に作用する圧力が、それらによって完全に、又は、少なくとも略完全に受容され、好ましくは変形又はたわみに変換されることが保証されている。

さらなる好ましい実施形態では、センサハウジングは、少なくとも２つの薄膜スタンプと、少なくとも１つのさらなる圧力変換器とを有しており、金属薄板は、センサ本体と、少なくとも２つの薄膜スタンプとの間に、少なくとも２つの、特に円環形の薄膜を形成している。好ましくは、センサ本体は、付加製造を用いて、少なくとも２つの薄膜スタンプと、対応する数の圧力変換器とが、隣り合って、例えば往復動内燃機関の燃焼室又はシリンダヘッド内のボア等の、極めて狭い空間にも配置され得るように構成される。好ましくは、センサ本体は、付加製造を用いて、特に穿孔及び／又はフライス加工及び／又は旋回といった古典的な分離方法を用いた、比較可能な加工が不可能であるように小型化される。少なくとも２つの薄膜スタンプと、対応する数の圧力変換器とによって、特に往復動内燃機関の燃焼室内での圧力は、特に確実に検出可能である。なぜなら、薄膜スタンプと圧力変換器とから成る各対を用いて、重複した測定が行われ、従って、それぞれの測定結果を調整又は検査できるからである。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板は、薄膜の領域において、熱を伝導する、及び／又は、補剛する、特に付加製造された薄膜構造を有しており、当該薄膜構造は、付加製造の間に形成された材料接続的な接合によって、金属薄板に接続されている。好ましくは、薄膜構造は、径方向において、円形若しくは少なくとも弧状、波形、扇形及び／若しくはジグザグ状、又はその他の形状で、又は、偶然に配置されてもいる。その際、薄膜構造は、この配置において、異なる長さも、１つ又は複数の所定の長さも有し得る。好ましくは、薄膜構造は、金属薄板、特に金属薄板のコーティングによって吸収された熱を吸収し、特に、金属薄板の外縁、特に金属薄板によって形成された薄膜の外縁に、特に好ましくは熱保護要素及び／又は冷却管に誘導するように設定されており、それによって、薄膜の変形及び／又は歪み及び／又はねじれ、特に薄膜と接続された薄膜スタンプの移動が回避される。その際、好ましくは、薄膜構造は、回転対称には構成されていない。

さらなる好ましい実施形態では、センサハウジングは、軸方向において、角を有する、特に長方形又は正方形の横断面を有しており、薄膜は、少なくとも、概ね横断面の形状を有している。

それによって、薄膜の面積と、従って、様々な取り付け状況におけるセンサの感度とが、大幅に改善され得る。

さらなる好ましい実施形態では、金属薄板は、少なくとも薄膜の領域において、特にセンサハウジングの長手軸に関して回転対称ではない湾曲を有している。

湾曲によって、測定されるべき空間に対する表面が、周囲の輪郭に、例えば燃焼室壁面の延び具合に適応することが可能である。

本発明の第１の態様に関して既に述べた特徴及び利点は、本発明の第２、第３及び第４の態様に関しても有効であり、技術的に有意義である場合には、逆もあり得る。

以下において、本発明を、図面に示された、限定的ではない実施例を基に、詳細に説明する。図面においては、少なくとも部分的に、以下が概略的に示されている。

本発明に係るセンサハウジングの第１の実施例を有する圧力センサを横断面で示した図である。 金属薄板及び／又はセンサ本体及び／又は薄膜スタンプの複数の配置例を部分的に横断面で示した図である。 本発明に係るセンサハウジングの第２の実施例を部分的に横断面で示した図である。 熱保護要素を有する、本発明に係るセンサハウジングの第３の実施例を部分的に横断面で示した図である。 熱保護要素を有する、本発明に係るセンサハウジングの第４の実施例を部分的に横断面で示した図である。 熱保護要素を有する、本発明に係るセンサハウジングの第５の実施例の２つの選択肢を部分的に横断面で示した図である。 熱保護要素を有する、本発明に係るセンサハウジングの第６の実施例を部分的に横断面で示した図である。 本発明に係るセンサハウジングの第７の実施例を有する圧力センサを、上面図及び横断面で示した図である。 本発明に係るセンサハウジングの第８の実施例を上面図で示した図である。 本発明に係るセンサハウジングの第９の実施例を有するセンサが取り付けられたゾンデを示す様々な図である。

図１は、特に燃焼室内で用いるための、本発明に係るセンサハウジング２を有する圧力センサ１の第１の実施例を示している。

圧力センサ１は、センサ本体３及び薄膜スタンプ４を備えたセンサハウジング２を有している。センサ本体３と薄膜スタンプ４とは、付加製造によって、金属薄板５上に形成又は成形されており、当該金属薄板は、圧力室６、特に燃焼室に対向するセンサ本体３の開口部１０を閉鎖している。センサハウジング２の内部には、圧力変換器８が配置されており、特に薄膜スタンプ４と、機能的に接続されているので、薄膜スタンプ４に受容された圧力は、以下において詳細に記載するように、圧力変換器８によって、電気信号に変換され得る。

圧力センサ１は、好ましくは長手軸Ｘを有している。対応して、以下では、長手軸Ｘが明確に記されていない場合でも、長手軸Ｘに沿った方向を「軸方向」、長手軸Ｘに対して垂直な方向を「径方向」と呼ぶ。

センサハウジング２、特にセンサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４及び／又は金属薄板５は、好ましくは長手軸Ｘに関して略回転対称である。代替的に、センサハウジング及び金属薄板は、対称性を有していないか、又は、他の対称性を有していてもよく、例えば平面に関して鏡面対称であってもよい。

好ましくは、センサ本体３及び薄膜スタンプ４が、付加製造によって、金属薄板５に貼付されている。特に、まず金属薄板５が用意され、原料、例えば金属粉塵の層が、金属薄板に貼付される。１つ又は複数の加工ビーム、特にレーザービーム又は電子ビームが、原料の層を、所定の点において加熱し、特に融解させる。特に、所定の点は、連続的に通過、すなわち走査される。好ましくは、その際、少なくとも部分的に、金属薄板５の表面も、特に所定の点において溶融又は融解する。硬化の際には、原料層は、これらの点において、金属薄板５と材料接続的に、特に平面的に接続される。この材料接続による、平面的な接合は、図１において、参照符号９の黒く塗りつぶした部分によって示されている。次に、原料のさらなる層が段階的に貼付され、その下にある、それぞれすでに硬化した層と共に、１つ又は複数の加工ビームによって溶融し得る。

好ましくは、センサハウジング２は、センサ本体３及び薄膜スタンプ４がこのように形成されている場合、薄膜スタンプ４とセンサ本体３との間に、間隙７を有している。金属薄板５は、間隙７を圧力室６への方向において画定する領域、特にセンサ本体３の開口部１０の領域に、特に柔軟又は弾性的な薄膜１１を形成している。それゆえ、薄膜１１は、外側においてセンサ本体３によって、内側において薄膜スタンプ４によって境界を形成されており、従って、円環形に構成されている。

薄膜１１は、圧力室６、特に燃焼室からの圧力を、変形、特にたわみによって受容するように設定されている。薄膜１１の変形、特にたわみは、接合９によって薄膜に接続された薄膜スタンプ４に伝えられる。金属薄板５又は薄膜１１は、薄膜スタンプ４が、薄膜１１に作用する圧力が好ましくは約２μｍから６μｍ、好ましくは約４μｍから５μｍ、特に約４．５μｍである場合に、たわむように設定されている。その際、薄膜１１又は薄膜スタンプ４のたわみは、少なくとも概ね、作用している圧力に比例する。

薄膜スタンプ４は、受容された圧力を、圧力変換器８に放出するか、又は、圧力変換器８に送るか、又は、伝えるように設定されている。従って、圧力変換器８は、圧力室６、特に燃焼室内の圧力に比例する電気信号を生成することができる。好ましくは、圧力変換器８は、圧電素子として構成されており、当該圧電素子は、作用している圧力又は結果として生じる圧縮若しくは減圧（Dekompression）に依存して、電圧を生じさせる。

図２は、第１の実施例に係るセンサハウジングの、金属薄板５及び／又はセンサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４の複数の配置例を示している。

図２Ａは、金属薄板５が円環形に構成されている、センサハウジング２の一部を示している。その際、外側の円環直径と内側の円環直径との差は、概ね同じであり、特にセンサ本体３と薄膜スタンプ４との間の間隙７の幅よりもわずかに大きいのみである。その際、金属薄板の第１の外側縁部５‘ａ及び第２の外側縁部５‘ｂと、金属薄板５の第１の内側縁部５“ａ及び第２の内側縁部５“ｂとは、様々な方法で、特に様々な形状において、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４に固定又は接続されていてよい。以下において、接続形状の４つの例示的な実施形態について記載する。

接続形状の第１の例示的な実施形態では、センサ本体３は、開口部１０において、薄膜スタンプ４に対向する内側面に段を有しており、当該段に、第１の外側縁部５‘ａが接している。その際、段は、金属薄板５の厚さよりも浅く構成されているので、金属薄板５の一部が、軸方向において、センサ本体３から突出している。好ましくは、金属薄板５、特に第１の外側縁部５‘ａが、段の輪郭に沿って、材料接続的及び平面的に、センサ本体３に接続されている。

接続形状の第２の例示的な実施形態では、薄膜スタンプ４は、開口部１０に対向する側において、段を有しており、当該段に、第１の内側縁部５“ａが接している。その際、段は、金属薄板５の厚さよりも深く構成されているので、薄膜スタンプ４の一部が、圧力室側の突起を、特に圧力室６内に突出する突起を形成する。好ましくは、金属薄板５、特に第１の内側縁部５“ａが、段の輪郭に沿って、材料接続的及び平面的に、薄膜スタンプ４に接続されている。

接続形状の第３の例示的な実施形態では、薄膜スタンプ４は、開口部１０に対向する側において、リセスを有しており、当該リセスは、金属薄板５、特に第２の内側縁部５“ｂを、特に形状接続的に受容している。当該実施形態においても、薄膜スタンプ４の一部は、圧力室側の突起を形成し、及び／又は、圧力室６内に突出している。好ましくは、金属薄板５、特に第２の内側縁部５“ｂが、リセスの輪郭に沿って、材料接続的及び平面的に、薄膜スタンプ４に接続されている。

接続形状の第４の例示的な実施形態では、センサ本体３は、開口部１０に対向する内側面に段を有しており、当該段に、第２の外側縁部５‘ｂが接している。その際、段は、金属薄板５の厚さと同じ深さになるように構成されているので、センサ本体３は、圧力室６に対向する側において、金属薄板５と同一平面上にある。好ましくは、金属薄板５、特に第２の外側縁部５‘ｂが、段の輪郭に沿って、材料接続的及び平面的に、センサ本体３に接続されている。

これら４つの実施形態は、交換可能であるか、又は、互いに組み合わせることができることを記載しておく。

図２Ｂは、特に燃焼室内で用いるための、センサハウジング２の一部を示しており、薄膜スタンプ４は、金属薄板５のセンサ本体３の反対側に貼付されているので、薄膜スタンプ４は、圧力室側の突起を、特に圧力室６内、特に燃焼室内に突出する突起を形成している。加工技術的には、これは、まずセンサ本体３を金属薄板５に貼付し、その後で材料接続的及び平面的にセンサ本体３に接続された金属薄板５を旋回させ、次に、薄膜スタンプ４を金属薄板５に貼付することによって得られる。当該実施形態では、圧力変換器も、センサ本体３の内側においてではなく、圧力室側において、薄膜スタンプ４と機能的に接続されるように配置される。

図２ｃは、センサハウジング２の一部を示しており、センサ本体３は、金属薄板５の圧力室６に対向する側において、延長部分３‘に続いている。特に、センサ本体３の延長部分３‘は、少なくとも部分的に、圧力室６内に突出している。これもまた、加工技術的には、付加製造プロセスの間の金属薄板５の旋回又は転回によって得られる。

特に、金属薄板５は、センサ本体３よりも短くなるように構成されていてもよい。この場合、センサ本体３の延在部分３‘は、金属薄板５の周りに構成され、付加製造プロセスにおいて、センサ本体３に直接接続され得る。

図２Ｄは、センサハウジング２の一部を示しており、センサ本体３も薄膜スタンプ４も、金属薄板５の圧力室６に対向する側において、それぞれ延在部分３‘、４‘として続いている。特に、センサ本体３の延在部分３‘及び薄膜スタンプ４の延在部分４‘は、少なくとも部分的に、圧力室６内に突出している。図２Ｄに示されているように、センサ本体３及び薄膜スタンプ４の、圧力室６に対向する部分は、形状及び大きさにおいて異なるように、特に異なる程度で圧力室６内に突出するように構成されていてよい。

図３は、特に燃焼室内で用いるための、本発明に係るセンサハウジング２の第２の実施例を、部分的に示している。

当該実施例では、センサ本体３は、冷却管１２を有しており、当該冷却管は、センサ本体３内において円形に、すなわちセンサ本体３の形状に沿って延在している。冷却管１２は、冷却管の場所において、原料が、１つ又は複数の加工ビームによって加工されないことによって、センサ本体３の付加製造の間に、容易に実現され得る。

それによって、冷却管１２内に残存する原料は、センサ本体３の加工の後、流入管１３を通じて取り除かれ、特に吹き払われるか、又は、洗浄される。その際、流入管１３は、センサ本体３の付加製造の間に直接、又は、後から、例えば穿孔によって形成され得る。好ましくは、流入管１３は、冷却媒体入口としても用いられ、当該流入管を通じて、冷却媒体が、冷却管１２内に誘導されるか、又は、冷却管１２から排出され得る。

図４は、特に燃焼室内で用いるための、熱保護要素１４を有する、本発明に係るセンサハウジング２の第３の実施例を示しており、当該熱保護要素は、金属薄板１１の、圧力室６、特に燃焼室に対向する側に配置されている。熱保護要素１４は、好ましくはセンサハウジング３及び薄膜スタンプ４の付加製造の間に形成され、それによって、センサハウジング３及び薄膜スタンプ４に材料接続的に接続されている。

熱保護要素１４は、特に薄膜１１を、好ましくはセンサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４をも、少なくとも部分的に、圧力室６、特に燃焼室からの熱から保護するように設定、特に成形されている。その際、概略的に示したように、熱保護要素１４は、薄膜から少なくとも部分的に突出しているが、圧力室６から薄膜１１に圧力が作用することを許容している。

これは、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４及び／又は金属薄板５又は薄膜１１への入熱を回避するために有利である。なぜなら、入熱と結びついた膨張、ねじれ及び／又は歪みは、特に薄膜１１の弾性特性と、それによって、圧力センサ１の測定特性とに影響を与えるからである。特に、このような望ましくない入熱は、薄膜１１が、所定の圧力において、比較的強く変形すること、若しくは、あまり強くは変形しないこと、又は、薄膜スタンプ４が、比較的強くたわむこと、若しくは、あまり強くはたわまないことをもたらし得る。それによって、圧力変換器によって生成された電気信号がひずむ、すなわち、対応して比較的強くエラーを生じるか、又は、あまり強くはエラーを生じない。

熱保護要素１４は、特に接続手段１５を通じて、センサ本体３及び薄膜スタンプ４に接続されている。例えばウェブ又は柱として構成され得る接続手段１５は、好ましくは熱伝導性を有するので、熱保護要素１４によって吸収された熱は、圧力室６から、接続手段１５を通じて、センサハウジング３及び／又は薄膜スタンプ４に誘導され、センサハウジング３及び／又は薄膜スタンプ４において、特に好ましくは、冷却媒体によって、冷却管を通じて排出され得る。好ましくは、接続手段１５は柔軟に、すなわち物理的に軟らかく形成されているので、熱に起因する熱保護要素１４の変形、歪み、及び／又は、ねじれは、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４には伝達されない。

熱保護要素１４は、好ましくは、熱作用の際に、その表面に沿って、特に径方向において膨張するように設定されている。その際、好ましくは弾性的な接続手段１５は、変形し、特に歪む。代替的又は付加的に、熱保護要素１４は、熱作用の際に、その表面に対して垂直に、特に軸方向に膨張するように設定されており、好ましくは弾性的な接続手段は変形し、特に引き伸ばされる。

図４に示されているように、熱保護要素１４は、好ましくは略対称的に、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４、特に圧力室側に配置された、特に圧力室６内に突出したそれらの突起と、特に接続箇所１４‘において接続されている。それによって、熱保護要素１４の膨張によってセンサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４にもたらされる力、特に張力は、径方向において両側で、接続箇所１４‘を通じて、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４に作用すると共に、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４の変形及び／又はねじれ及び／又は歪みを引き起こすことによって薄膜１１の弾性特性又は圧力センサ１の測定特性に影響を及ぼすこと無く、互いに相殺される。

図４に示された実施形態に対して代替的に、熱保護要素を、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４にのみ接するように配置することも可能である。

図５は、熱保護要素１４を有する、本発明に係るセンサハウジング２の第４の実施例を示している。

当該実施例では、熱保護要素１４は、金属薄板５、特に薄膜１１に、橋状に架かっている。特に、熱保護要素１４は、概ね、センサハウジング２の圧力室６に対向する側全体を覆っている。その際、好ましくは、熱保護要素１４は、センサ本体３に接続されており、特にセンサ本体３と共に付加的に製造されている。その際、さらに好ましくは、熱保護要素１４は、特に中実に構成されているので、圧力室６から、特に燃焼室からの熱を、特に良好に吸収することができる。圧力室６から、特に燃焼室から、薄膜１１への圧力の作用を可能にするために、熱保護要素１４は、特に軸方向に配置された開口部１６又はスリットを有している。

図６は、熱保護要素１４を有する、本発明に係るセンサハウジング２の第５の実施例を示している。

当該実施例では、熱保護要素１４は、当該実施例では特に金属膜である金属薄板５によって形成される。

薄膜１１は、好ましくは支持構造１７によって支持される。その際、支持構造１７は、好ましくはグリッド又は多孔板として構成されていてよく、薄膜スタンプ４と接触しているか、又は、薄膜スタンプ４と材料接続的に接続されている。

支持構造もまた、金属薄板５のように、好ましくは付加製造の間に、材料接続的かつ平面的に、センサ本体３と、及び／又は、圧力室側に配置された、特に圧力室６内に突出しているセンサ本体３の突起３‘と接続されている。

さらに、支持構造は、好ましくは、特に付加製造された接続手段１５を通じて、金属薄板５と、特に薄膜１１と、材料接続的に接続されている。

接続手段１５は、当該実施例では、好ましくは硬く、熱伝導性を有さないように構成されているので、薄膜１１によって吸収された熱は、支持構造１７に放出されないか、又は、わずかな程度で放出されるのみである。

図６Ａは、第１の、特に弛緩した状態における熱保護要素１４を示しており、当該状態においては、熱保護要素１４は、熱を吸収していないか、わずかに吸収しているのみである。その際、薄膜１１は、略平坦な平面を形成しており、支持構造に対して略平行に配置されている。

薄膜１１は、圧力室６からの熱を吸収し、その際、その表面に沿って、特に径方向に膨張するように設定されている。その際、特に、薄膜１１は、波形又は弓形の形状を有している。

図６Ｂは、作動した状態における熱保護要素１４を示しており、当該状態においては、熱保護要素１４は、特に熱衝撃後の熱を吸収している。薄膜１１、特に金属膜の小さい厚さ、及び、硬い接続手段１５との接続に基づいて、薄膜１１は、膨張の際に、その表面に沿って、軸方向に変形する。特に、薄膜１１は、波形、こぶ型、又は、弓形の形状を有しており、波、こぶ、又は、弓の結合点は、接続手段１５の接続点１５‘に位置している。その際、力は、接続手段１５を通じて支持構造１７には及ばないか、又は、伝達されないので、支持構造１７の変形、ねじれ、及び／又は、歪みと、従って、圧力センサ１の測定特性の影響とは、回避される。

図７は、熱保護要素１４を有する、本発明に係るセンサハウジング２の第６の実施例を示している。

当該実施例においても、熱保護要素１４は、金属薄板５、特に金属膜によって形成され、支持構造１７に橋状に架かっている。特に、薄膜１１は、センサハウジング２の圧力室６に対向する側を覆っている。好ましくは、当該実施例では、薄膜スタンプ４の延在部分４‘は、支持構造１７を薄膜１１と接続している。

支持構造１７は、特にセンサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４の付加製造を通して、材料接続的かつ平面的に、センサ本体３及び薄膜スタンプ４に接続されている。

金属薄板５、特に薄膜１１と、この場合少なくとも液密である支持構造１７との間には、連結媒体１８、好ましくは冷却媒体が配置されている。特に、金属薄板５、特に薄膜１１及び支持構造１７は、連結媒体１８をサンドイッチ状に包囲している。連結媒体１８によって、金属薄板５、特に薄膜１１と、支持構造１７との間に、軸方向において機能的な接続が存在している。

薄膜１１は、圧力室６からの熱を吸収し、連結媒体１８に伝導するように設定されており、当該薄膜は、入熱によって膨張する。連結媒体１８は、径方向において、センサ本体３及び薄膜スタンプ４‘によって硬直して、軸方向において、薄膜１１及び支持構造１７によって弾性的に、境界を形成されるので、その際、薄膜１１及び支持構造１７は、対称的に、すなわち逆方向において変形する。特に、支持構造１７は、センサ本体３の内部空間の方向に、すなわち圧力室６に背向する側に向かってたわむが、薄膜１１は、圧力室６の方向に、すなわち圧力室６に対向する側に向かってたわむ。

好ましくは、薄膜１１の弾性特性と、支持構造１７の弾性特性とが同じであり、それによって、薄膜１１内でのたわみと支持構造１７内でのたわみとが、逆方向において同じである。

代替的又は付加的に、連結媒体１８は、吸収した熱を支持構造１７に伝導し、それによって、薄膜１１及び支持構造１７内でのたわみは、逆方向において同じである。それゆえ、薄膜スタンプ４に作用する、薄膜１１及び支持構造１７のたわみに起因する力は補償される。すなわち、熱作用による、特に熱衝撃の際の、薄膜スタンプ４のたわみは回避される。

好ましくは、センサ本体３は、少なくとも１つのさらなる流入管１３‘を有しており、当該流入管は、金属薄板５とさらなる薄膜１７との間に配置されている。さらなる流入管１３‘を通じて、連結媒体１８、特に冷却媒体が、金属薄板５、特に薄膜１１と、さらなる薄膜１７との間に誘導され、及び／又は、その間から排出され得る。好ましくは、さらなる流入管１３‘が、センサ本体３の付加製造の間に形成される。

図８は、特に燃焼室内で用いるための、本発明に係るセンサハウジング２を有する圧力センサ１の第７の実施例を示している。

付加製造によって、センサ本体３は、３つの薄膜スタンプ４がセンサ本体３内に配置され、特に付加製造の間に形成されるか、又は、金属薄板５に貼付され得るように、金属薄板５に貼付されている。対応して、センサハウジング２は、当該実施例において、３つの圧力変換器８を有しており、当該圧力変換器はそれぞれ、薄膜スタンプ４と機能的に接続されている。

図８Ａは、圧力センサ１の本発明に係るセンサハウジング２の第７の実施例を、圧力室からの上面図で示している。見やすさのために、センサ本体３の３つの開口部１０を圧力室６に向かって閉鎖している金属薄板は、記されていない。

上面図では、３つの薄膜スタンプ４のそれぞれとセンサ本体３との間の３つの間隙７が、良好に認められる。図示されていない金属薄板は、センサ本体３と３つの薄膜スタンプ４との間の３つの開口部１０において、それぞれ薄膜を形成しているので、３つの薄膜スタンプ４は、特に互いから独立して、軸方向に移動できるように取り付けられており、それによって、各薄膜に作用する圧力を受容することが可能であるか、又は、各圧力変換器にさらに誘導するか、若しくは、放出することができる。

図８Ｂは、圧力センサ１の本発明に係るセンサハウジング２の第７の実施例を、上面図に対して垂直な横断面で示している。その際、切断面に位置していない薄膜スタンプ４及び圧力変換器８は、破線で示されている。

センサ本体３の開口部１０は、圧力室６に向かって、金属薄板５で閉鎖されており、当該金属薄板は、センサ本体３と薄膜スタンプ４のそれぞれとの間に、それぞれ薄膜１１を形成している。薄膜スタンプ４のそれぞれは、圧力変換器８と機能的に接続されているので、薄膜スタンプ４に接続された薄膜１１の、圧力に起因する変形、特にたわみは、薄膜１１に作用する圧力に比例する電気信号の生成をもたらす。

センサ本体３内に、又は、センサ本体３上に配置されている３つ、又は、２つ以上の圧力変換器８、薄膜スタンプ４及び薄膜１１を有するセンサハウジング２によって、圧力室６内の圧力の、対応する圧力センサ１を用いた測定は、３つ又は２つ以上の電気信号を供給する。この冗長性は、各圧力変換器８の管理又は監視を可能にするので、圧力測定の信頼性が増大する。

図９は、本発明に係るセンサハウジング２の第８の実施例を上面図で示している。金属薄板５は、斜線で示された領域において、付加製造によって、材料接続的かつ平面的に、センサ本体３及び薄膜スタンプ４と接続されている。センサ本体３と薄膜スタンプ４との間において、金属薄板５は、薄膜１１を形成している。

金属薄板５、特に薄膜１１は、熱の吸収及び／又は熱の放出のために、薄膜構造１９−１９“‘を有している。代替的又は付加的に、薄膜構造１９−１９“‘は、薄膜１１の弾性特性に影響を与えるように、特に薄膜１１を補剛するように設定されている。薄膜構造１９−１９“‘は、薄膜１１の表面上で、特に線形に延在しており、例えば直線状及び／又は屈曲した状態で延在している。好ましくは、薄膜構造１９−１９“‘は、センサ本体３及び／又は薄膜スタンプ４の付加製造の間に、金属薄板５、特に薄膜１１に貼付され、これらと材料接続的に接続される。特に、薄膜要素１９−１９“‘は、金属薄板５、特に薄膜１１と材料接続的に接続された金属ストリップとして構成され、好ましくは、吸収された熱を、径方向において、センサ本体３に放出するように設定されており、センサ本体３では、熱が、好ましくは冷却管内の冷却剤によって吸収され、放出される。

第１の実施形態では、薄膜構造１９は、径方向において、特に扇形に、特に内側の薄膜縁部１１‘から外側の薄膜縁部１１“に向かって延在する。

第２の実施形態では、薄膜構造１９‘は、波形に、特に径方向において、特に内側の薄膜縁部１１‘から外側の薄膜縁部１１“に向かって延在する。

第３の実施形態では、薄膜構造１９“は、内側の薄膜縁部１１‘の周りに、円形及び／又は部分円形に延在する。

第４の実施形態では、薄膜構造１９“‘は、径方向において、特に同じ長さ、又は、異なる長さで、特に偶然に分配されて延在している。

図１０は、本発明に係るセンサハウジング２の第９の実施例を有するセンサ１が備えられたゾンデ２０を示す様々な図である。

図１０ａ及び図１０ｂはそれぞれ、ゾンデ２０の軸に関して４５°回転させたゾンデ２０の側面図である。図１０ｃは、図１０ｂの面ＩＩ‐ＩＩで切断したゾンデ２０の横断面を示している。

シリンダ圧力を測定するために、例えば内燃機関内で、例えば図１に示した圧力センサ１のような圧力測定センサを用いる場合、薄膜１１は、一般的に、図１に示したように、圧力センサ１の端部に配置されており、当該端部は、測定地点に、例えば燃焼室に導入される。その際、典型的には、図１に係る圧力センサ１が、エンジンブロック内の開口部に固定され、特にネジで固定される。この場合、最適の空間効率を得るためには、圧力センサ１が円形であると有意義である。

しかしながら、付加製造の使用によって、軸対称ではないセンサ形状又はセンサハウジング形状が実現する。特に、図１０ａ及び図１０ｂから明らかであるように、同様に長方形の薄膜１１を有する長方形のセンサハウジング２が実現する。

その際、基本的には、本発明に係るセンサハウジング２の全ての実施例において、センサハウジング２が、外側において、角を有する、特に長方形の輪郭を有すると規定することができる。この場合、センサ本体３によって支持される薄膜１１もまた、長方形の形状を有し得る。

これは、センサハウジング２が、多くの場所が存在する空間方向において、他の空間方向におけるよりも大きく膨張し得るという利点を有している。薄膜１１がより大きく膨張し、それと共に面積が増大することによって、このような薄膜１１が設けられた圧力センサ１は、より高い感度を有する。特に、このような長方形のセンサハウジング２又は長方形のセンサ１は、比較的小さい取り付けボアを通じて、例えば燃焼室６内に導入され得る。

例えば、このような圧力センサ１は、例えばオーストリア国特許発明第４０７５７７号明細書に示されているように、ゾンデ２０の側面に配置可能であり、オーストリア国特許発明第４０７５７７号明細書では、圧力センサは、ゾンデ２０として用いられている点火プラグに組み込まれている（これについては、特にオーストリア国特許発明第４０７５７７号明細書の図３を参照のこと）。ここでは、圧力センサは、点火プラグと結びついて、内燃機関の燃焼室内の点火プラグボアに導入される。その際、その長方形の形状によって、圧力センサ１の薄膜は、大幅に増大した面積を有している。

本発明に係るセンサハウジング２を有する圧力センサ１も、図１０ａ、１０ｂ及び１０ｃにおいて異なる視点から示したように、例えばゾンデ２０の側面に配置され得る。

付加的に、図１０ｂ及び図１０ｃに示したように、薄膜１１もまた、空間方向に沿って弓形であって良い。一般化して表現すると、回転対称ではない薄膜形状が実現し得る。

長方形の形状によって、圧力センサ１又はその薄膜１１は、大幅に拡大した作用面と、それと共に増大した感度とを有している。図１０に示したようなゾンデ２０、又は、オーストリア国特許発明第４０７５７７号明細書の図３に示したような、点火プラグに組み込まれたゾンデ内に配置する場合、取り付けボアは、非常に小さいままであり得る。ゾンデ２０は、取り付けボアに押し込まれ、ゾンデソケット２１を用いて、クランクケース又はそれぞれ測定されるべき対象にネジで固定される。

圧力センサ１は、好ましくは側面からゾンデ２０に押し込まれ、ゾンデ２０内で、例えばネジ継手、又は、その他の接合技術によって固定される。

自明のことながら、他のセンサ形状、又は、他のセンサハウジング形状、及び、他の薄膜形状が可能である。特に、金属薄板５は、複数回起伏しているか、又は、概ね空間方向に沿ってのみ延在する別の構造を有することも可能である。

これまでに記載された例示的な実施例は、単に、本発明の保護範囲、適用及び構造を何ら制限すべきではない例である。むしろ、当業者には、先行する記載によって、少なくとも１つの例示的な実施例を実施するための手引きが与えられ、特に記載された構成要素の機能及び配置に関する様々な変更、及び、様々な実施例の特徴の組み合わせを、請求項及び等価の特徴の組み合わせから生じる保護範囲を離れることなく行うことができる。

１ センサ
２ センサハウジング
３ センサ本体
４ 薄膜スタンプ
５ 金属薄板
５‘ａ、５‘ｂ 第１、第２の外側縁部
５“ａ、５“ｂ 第１、第２の内側縁部
６ 圧力室
７ 間隙
８ 圧力変換器
９ 材料接続的接合
１０ センサ本体の開口部
１１ 薄膜
１２ 空洞
１３ 流入管
１３‘ さらなる流入管
１４ 熱保護要素
１４‘ 接続箇所
１５ 接続手段
１５‘ 接続点
１６ 開口部
１７ さらなる薄膜
１８ 連結媒体
１９、１９‘、１９“、１９“‘ 薄膜構造
２０ ゾンデ
２１ ゾンデソケット

Claims (25)

1. 特に燃焼室内で用いるための、力センサ又は圧力センサ（１）のセンサハウジング（２）であって、
   −金属製のセンサ本体（３）と、
   −前記センサ本体（３）を片側において閉鎖している金属薄板（５）と、を有しており、
   前記センサ本体（３）は、付加製造によって、前記金属薄板（５）に貼付され、付加製造の間に形成された、特に平面的な、材料接続的な接合（９）によって、前記金属薄板（５）に接続されており、前記金属薄板（５）が、前記センサ本体（３）によって境界を形成された領域に、特に円形の薄膜（１１）を形成しているセンサハウジング（２）。
2. さらに、
   −前記金属薄板（５）と接触している、少なくとも１つの金属製の薄膜スタンプ（４）を有しており、
   前記薄膜（１１）は、特に円環形に、前記センサ本体（３）と前記薄膜スタンプ（４）との間に形成される、請求項１に記載のセンサハウジング（２）。
3. 前記薄膜スタンプ（４）が、付加製造によって、前記金属薄板（５）に貼付され、付加製造の間に形成された、特に平面的な、材料接続的な接合（９）によって、前記金属薄板（５）に接続されている、請求項２に記載のセンサハウジング（２）。
4. 一方での前記金属薄板（５）と、他方での前記センサ本体（３）及び／又は少なくとも１つの前記薄膜スタンプ（４）とが、異なる材料を有している、請求項２又は３に記載のセンサハウジング（２）。
5. 前記金属薄板（５）が、少なくとも材料接続的な接合（９）によって前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）に接続された領域において、硬い部分を有し、前記薄膜（１１）の領域において、柔軟な部分を有している、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
6. 前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）が、少なくとも１つの冷却管（１３）を有しており、前記冷却管は、前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）の付加製造の間に形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
7. 少なくとも１つの前記冷却管（１３）が、前記センサ本体（２）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）の形状に対応して、特に円形に構成されており、好ましくは、少なくとも前記金属薄板（５）に対して略平行に延在している、請求項６に記載のセンサハウジング（２）。
8. 少なくとも１つの前記冷却管（１３）が、らせん形に、前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）内で延在している、請求項６又は７に記載のセンサハウジング（２）。
9. 熱保護要素（１４）を有しており、前記熱保護要素は、付加製造によって、材料接続的に、前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）に接続されており、前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）及び／又は前記薄膜（１１）の、圧力室（６）に対向し得る側に配置されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
10. 前記熱保護要素（１４）が、特に付加製造された、好ましくは柔軟な接続手段（１５）を用いて、材料接続的に、及び／又は、熱を伝導するように、前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（４）に機能的に接続されている、請求項９に記載のセンサハウジング（２）。
11. 前記薄膜（１１）が、前記センサ本体（３）の少なくとも１つの部分と共に、熱保護要素（１４）を形成しており、さらに、支持構造（１７）を有しており、前記金属薄板（５）は、特に前記薄膜（１１）の領域において、特に付加製造された、好ましくは硬い接続手段（１５）を用いて、又は、連結媒体（１８）を用いて、前記支持構造（１７）と機能的に接続されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
12. 機能的な接続が、専ら前記センサハウジング（２）の径方向において作用する、請求項１０又は１１に記載のセンサハウジング（２）。
13. 前記支持構造（１７）が、前記薄膜スタンプ（４）と接触している、請求項１２に記載のセンサハウジング（２）。
14. 前記センサ本体及び／又は前記薄膜スタンプ（４）が、付加製造によって、前記支持構造（１７）に貼付され、付加製造の間に形成された、特に平面的な、材料接続的な接合（９）によって、前記支持構造（５）と接続されている、請求項１１又は１２に記載のセンサハウジング（２）。
15. 前記金属薄板（５）及び／又は前記支持構造（１７）が、前記センサハウジング（２）、特に前記センサ本体（３）を気密に閉鎖している、請求項１から１４のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
16. 少なくとも２つの薄膜スタンプ（４）と、少なくとも１つのさらなる圧力変換器（８）と、を有しており、前記金属薄板（５）が、前記センサ本体（３）と、少なくとも２つの前記薄膜スタンプ（４）との間に、少なくとも２つの、特に円環形の薄膜（１１）を形成している、請求項１から１５のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
17. 前記金属薄板（５）が、前記薄膜（１１）の領域に、熱を伝導する、及び／又は、補剛する、特に付加製造された薄膜構造（１９−１９“‘）を有しており、前記薄膜構造は、付加製造の間に形成された、材料接続的な接合（９）によって、前記金属薄板（５）と接続されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
18. 軸方向において、角を有する、特に長方形又は正方形の横断面を有しており、前記薄膜（１１）は、少なくとも概ね、前記横断面の形状を有している、請求項１から１７のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
19. 前記金属薄板（５）が、少なくとも前記薄膜の領域において、特に前記センサハウジング（２）の長手軸に関して回転対称ではない湾曲を有している、請求項１から１８のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）。
20. 特に燃焼室内で用いるための、圧力センサ（１）又は力センサであって、請求項１から１９のいずれか一項に記載のセンサハウジング（２）と、圧力変換器（８）、特に圧電測定素子と、を有しており、前記圧力変換器（８）は、センサ本体（３）の内部に配置されており、薄膜スタンプ（４）によって受容される圧力／力を電気信号に変換するように設定されている圧力センサ（１）。
21. 特に燃焼室内で用いるための、力センサ又は圧力センサ（１）のセンサハウジング（２）を製造するための方法であって、以下の、
    −金属薄板（５）を供給するステップ、及び、
    −センサ本体（３）及び／又は少なくとも１つの薄膜スタンプ（４）を、前記金属薄板（５）に、付加製造を用いて貼付するステップであって、付加製造は、材料接続による、特に平面的な接合（９）を、一方での前記センサ本体（３）及び／又は少なくとも１つの前記薄膜スタンプ（４）と、他方での前記金属薄板（５）との間に形成するステップ、
    を有している方法。
22. 前記金属薄板（５）が、付加製造の間に、少なくとも部分的に、特に少なくとも表面上で融解する、請求項２１に記載の方法。
23. 付加製造の間に、少なくとも１つの、特に屈曲した空洞（１２）が、前記センサ本体（３）及び／又は前記薄膜スタンプ（３）内に形成される、請求項２１又は２２に記載の方法。
24. さらに以下の、
    −付加製造の間に生じる残滓を、少なくとも１つの空洞（１２）から、ボア又は付加製造の間に形成された流入管（１３）を通じて、特に洗浄又は吹き落としによって除去するステップ、
    を有する、請求項２３に記載の方法。
25. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の、特に燃焼室内で用いるための、力センサ又は圧力センサ（１）のセンサハウジング（２）を製造するための付加製造装置の使用。

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