JP4343276B2 - 内燃機関における吸気管における圧力及び温度を検出する装置並びに該装置を製造する方法 - Google Patents

Description

背景技術
本発明はまず第１に、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、共通のケーシング内に温度センサと、評価回路と一緒にほとんど緊張なしに保持体に固定された圧力センサとが配置されている形式のものに関する。
内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、温度センサと圧力センサとが共通のケーシング内に配置されている形式の装置は、例えばドイツ連邦共和国特許第２８５１７１６号明細書に基づいて公知である。
例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１７３１２号明細書に開示された圧力センサと温度センサとの組合せは、第４図に示されている。
第４図に示された圧力センサではワン-チップ-シリコン-圧力センサ（図示せず）が使用され、この圧力センサはセンサセルを有しており、このセンサセルでは圧力はダイヤフラムの背側に導入され、ダイヤフラムの前側には絶対圧を測定するために基準真空が設けられている。圧力センサは気密のＴＯケーシング８２内に装着されており、このケーシング８２自体は、圧力及び温度を検出する装置全体のケーシング８０内に配置されている。ケーシング８０内にはさらに、電磁的な互換性に関して必要なコンデンサを備えたプリント配線板８３が配置されている。プリント配線板８３はさらに、ケーシング８０に一体成形された管片８５内に配置されている扁平コネクタ接点８４への接続のために働く。
圧力管片８８内にはさらに、管状のプラスチックスリーブ８７内に埋め込まれたＮＴＣ抵抗の形の温度センサ８６が配置されており、この温度センサ８６の接続導体は、ＮＴＣワイヤに溶接された挿入部材９０を介して扁平コネクタ接点８４と導電的に接続されている。
圧力及び温度を検出するこのような形式の装置は、極めて高価な形式でしか製造することができず、例えば温度センサ８６及び圧力センサ８２の接続導体とプリント配線板８５及び扁平コネクタ接点との間における電気的な接続は、完全に組み立てられた状態においてろう接接続部によって生ぜしめることが必要である。したがってこのろう接接続部はシールのために後で接着剤８９によって周囲を埋められねばならない。
このような公知の装置におけるその他の問題点としては次のことが挙げられる。すなわちこのような装置では、温度センサ８６はプラスチックスリーブ８７内に配置されているので、そのために、温度センサ８６は多くの使用において極めて長い応答時間を必要とする。
まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第１９７１１９３９．５号明細書に記載された、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置では、圧力下にある媒体を導入するために、ケーシングに固定された管片部分と保持体及び管片部分に機械的な緊張を遮断するシール接着結合部を介して結合された中間部材が設けられている。
このような装置は確かに、管片部分及び保持体ともっぱら弾性的なシール接着結合部を介して結合されている中間部材によって、緊張の極めて良好な遮断を可能にしている。しかしながらこのような装置には、その製造コストが比較的高価であるという欠点がある。すなわちこの場合、最終的に管片部分を固定することができるようになる前に、まず初めに中間部材が保持体に固定されねばならない。
さらにまた、圧力センサ内における緊張を完全に排除することが不可能である。それというのは、保持体はケーシング壁に固定されていて、その限りでは、圧力センサに作用する圧力によって片側において負荷され、これによってわずかな緊張が生じ得るからである。
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を改良して、極めて簡単に製造することができ、しかも極めて正確な圧力測定を可能にする装置を提供すること、並びにこのような装置を製造する方法を提供することである。
発明の利点
この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式の、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置において、ケーシングが少なくとも２つの互いに隔てられた室を有しており、これらの室のうちの１つの室が、管片を介して吸気管に接続されていて周囲に対してシールされている圧力室を形成していて、該圧力室内に、圧力センサが固定されている保持体の部分が突入しており、かつ別の室が、電気的な接続エレメントを備えた保持体の残りの部分を受容及び固定するために働き、しかも保持体の固定及び圧力室のシールのために、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部が設けられている。
ケーシングが少なくとも２つの互いに隔てられた室を有しており、これらの室のうちの１つの室に、評価回路を備えた圧力センサが固定されている保持体の部分が突入しており、かつ別の室が、電気的な接続エレメントを備えた保持体の残りの部分を固定するために働き、しかも保持体の固定及び圧力室のシールのために、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部が設けられている構成には、圧力センサが固定されている部分が、圧力室において全面から圧力負荷されるという特に大きな利点がある。このような構成によって、保持体の機械的な緊張は、例えばケーシング壁における固定形式に比べてより良好に回避される。本発明による装置にはまた、圧力室が直接的に管片を介して吸気管と接続されていることによって、管片と保持体との間におけるいかなる形式の中間部材をも省くことができるという特別な利点もある。
後でさらに詳しく述べる簡単な組立てに関して特に有利な構成では、ケーシングがベース部分と該ベース部分に結合されたカバー部分とを有しており、ベース部分に管片が配置されていて、かつベース部分に保持体プレートが機械的な緊張を遮断するシール接着結合部によって固定されており、カバー部分が、保持体の上方に位置するように配置されていて、両方の室を形成するための壁を有しており、該壁が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部によって保持体と結合されている。
ベース部分に固定されたカバー部分の緊張、つまり保持体ひいては圧力センサに伝達されるおそれのある緊張を回避するために、本発明の有利な構成では、カバー部分がベース部分にもっぱら、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部を介して固定されている。
原則的には、圧力センサが固定されている保持体は自由に浮遊した状態で圧力室内に突入していることができる。しかしながら特に組立てに関して有利な構成では、ベース部分には圧力室内に支持面が設けられており、該支持面に保持体が、機械的な緊張を遮断する少なくとも１つのシール接着結合部によって固定されている。
周囲からの影響に対して圧力センサを守るために、本発明の有利な構成では、圧力センサの回りにリングが配置されており、該リングと圧力センサとの間における中間室が、耐薬品性（chemikalienbestaendig）のゲルによって満たされている。
そのためには、フッ化シリコン-ゲルが特に有利である。
測定すべき媒体に対して温度センサを特に直接的に接続もしくは接触させることを可能にするために、温度センサはベース部分に、該温度センサが管片の内部に突入するように、固定されていると有利である。
温度センサは管片内において原則的には種々様々な形式で固定することが可能である。
本発明の１つの構成では、温度センサの接続導体が、管片に一体成形されたばね弾性的なクリップ湾曲部材によって、管片に形成された２つのジョーにクランプされるようになっている。このように構成すると、温度センサを極めて簡単な形式で管片に取り付けかつ位置決めすることができるのみならず、クリップ湾曲部材により与えられるクランプ結合部によって、温度センサの接続導体の損傷のない固定を可能にすることができる。
温度センサ及びその接続導体を腐蝕又はその他の周囲からの影響による損傷及び作用から守るために、本発明の別の有利な構成では、温度センサ及び該温度センサの接続導体が、保護ラッカ又は保護被覆層によって、有利にはポリエステルイミドラッカによって、被覆されている。
特に、圧力室から外方に延びる温度センサの接続導体を、簡単に製造可能かつ有利な形式でシールするために、本発明の有利な構成では、温度センサの接続導体が、保持体とベース部分との間における単数又は複数のシール接着結合部を貫いて案内されている。
本発明の別の構成では、温度センサが、管片に形成された受容部内に挿入されていて、接着結合部によって固定されており、該接着結合部が保持体とベース部分との間に配置されていて、温度センサの接続導体の端部を取り囲んでいる。
このような固定形式は特に、温度センサを上から管片内に固定できる点で、つまり温度センサを固定するために圧力センサを固定するのと同じ取付け方向が与えられている点で、有利である。
周囲からの影響による腐蝕及び損傷を回避するために、有利にはこの場合、温度センサの接続導体が、接触接続のため露出した端部を除いてテフロン（登録商標）被覆されており、露出した端部と、テフロン（登録商標）被覆された接続導体の少なくとも１つの部分区分とが、接着剤内に埋め込まれている。このようになっていると、同時に絶縁作用をも有している特に安定的な結合部が得られる。それというのは、接着剤は、テフロン（登録商標）被覆されていない露出した接続端部に特に良好に固着するからである。
特に簡単な組立てを可能にするために本発明のさらに別の有利な構成では、温度センサの接続導体を、ケーシング内に配置されていて外方に向かって案内されたコネクタ接続ピンと接触接続させるために、切断式端子接続部（Schneidklemmverbindung）が設けられている。
温度センサの接続導体を、ケーシング内に配置されていて外方に向かって案内されたコネクタ接続ピンと接触接続させるために有利には、導電接着結合部及び／又はろう接結合部及び／又は溶接結合部が設けられている。
本発明の前記課題を解決する本発明の方法は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を製造する方法であって、以下に記載のステップ、すなわち、
−ケーシングのベース部分における温度センサの固定、
−ベース部分に設けられたコネクタ接続ピンと接続導体との電気的な接触接続部の製造、
−機械的な緊張を遮断するシール接着結合部によるベース部分における保持体の固定、
−保持体の電気的な接点エレメントとベース部分に設けられた接点エレメントとの間における接点の製造、
−機械的な緊張を遮断するシール接着結合部による保持体及びベース部分におけるカバー部分の固定
というステップを特徴とする、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を製造する方法である。
このような方法によって、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、極めて正確に作動する装置を、有利な形式で迅速ひいては安価に製造することができる。
図面
次に図面につき本発明の有利な実施例を説明する。
第１図は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する本発明による装置の第１実施例を示す断面図である。
第２図は、温度センサを固定するために働きかつ管片部分に配置されたクリップ湾曲部材を示す平面図である。
第３図は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する本発明による装置の第２実施例を示す断面図である。
第４図は、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する、先行技術に基づいて公知の装置を示す断面図である。
実施例の記載
第１図に示された、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置の第１実施例は、全体を符号１０で示されたケーシングを有しており、このケーシング１０は、ベース部分１２とカバー部分１４とを有している。
ケーシング１０は２つの室に、つまり圧力室１６と別の室１８とに分割されており、この別の室１８内においては保持体２０が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部２２によってベース部分１２に固定されている。保持体２０はこの場合、保持体２０が単にベース部分１２のウェブ１３にだけ載設されるように、ウェブ１３に固定されている。ウェブ１３は、ボンディングワイヤ２３が保持体２０に接触接続されている箇所に配置されている。ボンディングワイヤ２３は、ベース部分１２内に配置された扁平コネクタ接点３０と、保持体２０における電気的な接続導体との間における電気的な接続部を形成している。
保持体２０には、自体公知の圧力センサ４０が配置されており、この圧力センサ４０はガラス台と、このガラス台に配置されたシリコンチップとを有しており、このシリコンチップの表面には例えば評価回路が設けられており、この評価回路は例えばピエゾ抵抗式の抵抗素子から成るホイートストンブリッジの形で構成されている。圧力検出のために必要なダイヤフラムは、シリコンチップ背側のエッチングによって生ぜしめられている。ガラス台とシリコンチップとの結合部は真空下で生ぜしめられ、その結果次いで、エッチングによって形成された空洞には真空が存在している。
カバー部分１４に向けられた圧力センサ４０は、例えばＩＣリングであるリング４２によって取り囲まれている。リング４２と圧力センサ４０との間における圧力室４４は、フッ化シリコン-ゲルによって満たされている。このフッ化シリコン-ゲルによって、圧力センサ４０はその細いワイヤゴールドボンディング（Duenndrahtgoldbond）をを含めて、内燃機関内における媒体例えばガソリン又は排ガス凝縮体との接触及びコンタクトを確実に防止されている。
圧力センサ４０は、圧力室１６内に突入している保持体２０の部分２１に配置されている。圧力室１６は、ベース部分１２と一体的に結合された管片１５を介して、内燃機関の吸気管（図示せず）と結合されている。評価回路は有利には圧力センサ４０のチップに装着されている。また、保持体２０の、カバー部分１４に向けられた、圧力室１６内に位置している側に、評価回路を設けることも可能である。評価回路に加えてさらにＥＭＶ保護回路（EMV-Schutzbeschaltung）が、圧力室の外側に例えば室１８内に設けられていてもよい。
圧力室１６内にはベース部分に支持面１７が設けられており、この支持面１７には保持体２０の部分２１の自由端部が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部２５を介して固定されている。これは主として組立てのために役立ち、保持体２０が組立ての際に圧力室１６内に内方旋回することを阻止する。
カバー部分１４はベース部分１２と、同様に機械的な緊張を遮断するシール接着結合部２７によって結合されている。
カバー部分１４は圧力センサ４０に隣接して壁１９を有しており、この壁１９は保持体２０と、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部２８を介して結合されている。この壁１９によって特に簡単な形式で、ケーシングは２つの室１６，１８に圧密に分割されることができる。同時に壁１９は保持体２０を安定化させるためにも役立つ。
温度センサ７０はベース部分１２に次のように、すなわち該温度センサが管片１５内に突入するように、配置されている。温度センサ７０の接続導体７１はベース部分１２と保持体２０との間におけるシール接着結合部２１を通して案内されている。
第１図及び第２図に示された実施例では、ＮＴＣ抵抗の形をした温度センサは、管片１５に一体成形されたばね弾性的なクリップ湾曲部材９５によって固定されている。クリップ湾曲部材９５は第２図に組み付けられていない状態で示されている。温度センサ７０の接続導体７１を固定するために、温度センサ７０の接続導体７１に向けられた前方領域に係止突起９７を有している２つのクランプエレメント９６は、クリップ湾曲部材９５に設けられた係止開口９８内に、矢印Ａで示された方向に沿って押圧され、その際にジョー９６に一体成形されたクランプ面９９が温度センサ７０の接続導体７１に接触し、かつこの温度センサ７０を、管片部分１５に一体成形された突出部９１にしっかりとクランプするようになっている。クリップ湾曲部材９５はこの場合次のように、すなわちＯリングパッキン１００（第１図）が管片１５をシールするために、温度センサ７０が上述のクリップ結合によって既に管片部分１５に固定されている場合にしか、管片１５に差し嵌められ得ないように、構成されている。
温度センサ７０のＬ字形に曲げられた接続導体７１は、シール接着結合部２２を貫通案内された後で、自体公知の切断式端子接続部７３を用いて、コネクタ接続ピン３０と導電接続される。コネクタ接続ピン３０はそのためにその下部領域にＶ字形の開口（図示せず）を有しており、この開口に温度センサ７０の接続導体７１が自体公知の形式で押し込まれる。
温度センサ７０及びその接続導体７１は、ポリエステルイミド保護ラッカによって被覆されており、これによって、外部から温度センサ７０及びその接続導体７１に作用する媒体に対する保護のみならず、温度センサの特に有利な応働時間をも達成することができる。
圧力室１６内に圧力センサ４０をこのように配置することによって特に有利な形式で、圧力センサ４０全体を圧力負荷された媒体内に位置させることが保証され、これによって、圧力下にある媒体によって圧力センサの片側が負荷された場合に生じ得る、圧力センサの緊張が、回避される。
さらに述べれば、支持面１７が保持体２０の部分２１、つまり温度センサ４０が固定されている部分２１に、シール接着結合部２５を介して載設されているということは、必ずしも必要なことではない。そして圧力センサ４０が固定されている保持体２０の部分２１は、片持ち式につまり自由に浮遊するように圧力室１６内に突入していてもよい。
第３図には、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置の第２実施例が示されており、この場合第１実施例におけるエレメントと同一のエレメントには、同一符号が付けられており、同一エレメントに対しては説明を省く。
この第２実施例では第１実施例とは異なり、温度センサ７０はクリップ結合によって管片１５に固定されているのではなく、温度センサ７０のために設けられた受容部に上から押し込まれている。温度センサ７０の接続導体７１は、Ｌ字形に曲げられており、その端部で、ベース部分１２と保持体２０との間に配置されたシール接着結合部２２内において固定されている。温度センサ７０の接続導体７１は接触接続のために露出したその端部を除いて、テフロン（登録商標）被覆されている。シール接着結合部２２はこの場合露出した端部と、テフロン（登録商標）被覆された接続導体７１の少なくとも１つの部分区分とを取り囲んでいる。このようにして、接着剤が特に良好に露出した金属製の接続脚に固着することによって、特に良好な固定部が得られる。
さらに、第１図に示された実施例とは異なり、温度センサ７０の接続導体はコネクタ接続ピン３０と、切断式端子接続部によってではなく、例えば導電接着結合部又は溶接結合部又はろう接結合部によって、接触接続されている。
さらにまた、ベース部分１２の縁部に配置された支持面１７の代わりに、点状の支持面１７ａが設けられており、これらの支持面１７ａは保持体２０の下におけるどこかの箇所に、例えば第３図に示されているように圧力センサ４０の下に、配置されている。
第１図及び第３図に示された圧力センサ４０は有利には以下のようにして製造される。まず初めに温度センサ７０はベース部分１２の管片１５に上述の形式で固定される。次いで温度センサ７０の電気的な接続導体７１がコネクタ接続ピン３０と接触接続される。このことは導電接着結合によって行うことができる。この場合このような導電接着結合部の硬化時間は有利には、保持体をベース部分に固定するシール接着結合部（これについては後で述べる）の硬化時間と、組み合わせることが可能である。
さらに、保持体２０はベース部分１２に、機械的な緊張を十分に遮断するシール接着結合部２２によって固定される。保持体２０における導体路とコネクタ接続ピン３０との間における電気的な接点は、ボンディングワイヤ２３によって製造される。そして最後にカバー部分１４が、保持体２０とカバー部分１４との間におけるシール接着結合部２８及びカバー部分１４とベース部分１２との間におけるシール接着結合部２７によって、ベース部分１２に固定される。このようにしてカバー部分１４及びベース部分１２の構成に基づいて、両方の室１６，１８が形成され、この場合圧力センサ４０が固定されている保持体２０の部分２１は、圧力室１６内に配置されている。

Claims (15)

1. 内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置であって、共通のケーシング（１０）内に温度センサ（７０）と、評価回路と一緒に保持体（２０）に固定された圧力センサ（４０）とが配置されている形式のものにおいて、ケーシング（１０）が２つの互いに隔てられた室（１６，１８）を有しており、該両方の室のうちの第１の室が、管片（１５）を介して吸気管に接続されていて周囲に対してシールされている圧力室（１６）を形成していて、該圧力室（１６）内に、圧力センサ（４０）が固定されている保持体（２０）の部分（２１）が配置されており、前記両方の室のうちの第２の室（１８）が、接続エレメント（２３）を備えた保持体（２０）の残りの部分を受容及び固定するために働く室であり、保持体（２０）の固定及び圧力センサ（４０）のシールのために、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部（２２，２８）が設けられていることを特徴とする、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置。
2. ケーシング（１０）がベース部分（１２）と該ベース部分（１２）に結合されたカバー部分（１４）とを有しており、ベース部分（１２）に管片（１５）が配置されていて、かつベース部分（１２）に保持体プレートが機械的な緊張を遮断するシール接着結合部（２２）によって固定されており、カバー部分（１４）が、保持体の上方に位置するように配置されていて、両方の室（１６，１８）を形成するための壁（１９）を有しており、該壁（１９）が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部（２８）によって保持体（２０）と結合されている、請求項１記載の装置。
3. カバー部分（１４）がベース部分（１２）に、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部（２７）を介して固定されている、請求項２記載の装置。
4. ベース部分には圧力室（１６）内に支持面（１７）が設けられており、該支持面（１７）に保持体が、機械的な緊張を遮断するシール接着結合部（２５）によって固定されている、請求項２記載の装置。
5. 圧力センサ（４０）の回りにリング（４２）が配置されており、該リング（４２）と圧力センサ（４０）との間における中間室（４４）が、耐薬品性のゲルによって満たされている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 耐薬品性のゲルが、フッ化シリコン-ゲルである、請求項５記載の装置。
7. 温度センサ（７０）はベース部分（１２）に、該温度センサ（７０）が管片（１５）の内部に突入するように、固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 温度センサ（７０）の接続導体（７１）が、管片（１５）に一体成形されたばね弾性的なクリップ湾曲部材（９５）によって、管片（１５）に形成された２つのジョーにクランプされる、請求項７記載の装置。
9. 温度センサ（７０）及び該温度センサの接続導体（７１）が、保護ラッカ又は保護被覆層によって、有利にはポリエステルイミドラッカによって、被覆されている、請求項８記載の装置。
10. 温度センサの接続導体（７１）が、保持体（２０）とベース部分（１２）との間における単数又は複数のシール接着結合部（２２）を貫いて案内されている、請求項８又は９記載の装置。
11. 温度センサ（７０）が、管片に形成された受容部内に挿入されていて、接着結合部（２２）によって固定されており、該接着結合部（２２）が保持体とベース部分との間に配置されていて、温度センサ（７０）の接続導体（７１）の端部を取り囲んでいる、請求項７記載の装置。
12. 温度センサ（７０）の接続導体（７１）が、接触接続のために露出した端部を除いてテフロン（登録商標）被覆されており、露出した端部と、テフロン（登録商標）被覆された接続導体（７１）の少なくとも１つの部分区分とが、接着結合部（２２）内に埋め込まれている、請求項１１記載の装置。
13. 温度センサ（７０）の接続導体（７１）を、ベース部分（１２）に配置されていて外方に向かって案内されたコネクタ接続ピン（３０）と接触接続させるために、切断式端子接続部（７３）が設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 温度センサ（７０）の接続導体（７１）を、ベース部分（１２）に配置されていて外方に向かって案内されたコネクタ接続ピン（３０）と接触接続させるために、導電接着結合部及び／又はろう接結合部及び／又は溶接結合部が設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
15. 内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を製造する方法、特に請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置を製造する方法であって、以下に記載のステップ、すなわち、
    −ケーシング（１０）のベース部分（１２）における温度センサ（７０）の固定、
    −ベース部分（１２）に設けられたコネクタ接続ピン（３０）と接続導体（７１）との電気的な接触接続部の製造、
    −弾性的なシール接着結合部（２２）によるベース部分（１２）における保持体（２０）の固定、
    −保持体（２０）の導体路とベース部分（１２）におけるコネクタ接続ピン（３０）との間における電気的な接点の製造、
    −弾性的なシール接着結合部（２７，２８）による保持体（２０）及びベース部分（１２）におけるカバー部分（１４）の固定
    というステップを特徴とする、内燃機関の吸気管における圧力及び温度を検出する装置を製造する方法。

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