JP5039141B2

JP5039141B2 - とりわけ圧力適用のための電気ブッシング、ならびにブッシングの製造方法

Info

Publication number: JP5039141B2
Application number: JP2009531931A
Authority: JP
Inventors: ハルトルヘルムート
Original assignee: BC Tech Holding AG
Current assignee: BC Tech Holding AG
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: EP2076908B1; CN101523518B; US20100025104A1; US8013260B2; CN101523518A; DE102006054843A1; EP2076908A1; WO2008044105A1; DE102006054843B4; JP2010506370A

Description

本発明は、請求項１の上位概念による電気ブッシング、ならびに請求項２８の上位概念による方法に関する。

とりわけガラス−金属−ブッシングとして構成された電気ブッシングは公知であり、例えば２つの別個の空間を電気接続するために用いられる。この２つの空間には、例えば圧力、温度、雰囲気に関して異なる条件が、またはこれらの空間を満たす媒体に関して異なる条件が存在する。

ブッシングの電気導体が引き出されるハウジング側の間に高い圧力差が存在する圧力適用では、導体をハウジング内に固定し、ハウジング通路を閉鎖する材料（ガラス体）、およびこの材料とそれぞれのハウジングとの移行部が、高い機械的負荷に曝される。このことは、圧力が変化する適用では程度がさらに大きくなる。

本発明の課題は、圧力が極端に高くても圧力適用に適する電気ブッシングを提供することである。

この課題は、請求項１に相応して構成されたブッシング、および請求項２８の対象であるブッシングの製造方法により解決される。

本発明の特徴は、ハウジング通路が、少なくとも第１のハウジング端部の領域において少なくとも２つの開口部をハウジング外面の部分に形成し、当該部分はハウジング軸を面状に包囲する部分であり、前記第１のハウジング端部は適用時に圧力負荷されるハウジング側（以下、ハウジング圧力負荷側または圧力側とする）である。ここで少なくとも２つの開口部は有利には、同一面であるかまたは実質的に同一面に構成されている。少なくとも２つの開口部はさらに同じ角度間隔でハウジング軸の周囲にオフセットされており、有利には開口部の軸、ひいては圧力側の圧力から生じる力の力線は共通の点で、有利にはハウジング軸とともに交差する。

この構成によって圧力適用の際に、第１ないしは圧力側ハウジング端部の領域で開口部に作用する圧力が補償される。この補償は、圧力適用の圧力から生じ、ハウジング通路を閉鎖する媒体に作用する力が、第１と第２のハウジング端部の間の方向、すなわちハウジング軸の方向に少なくとも十分に低減されるように行われる。そしてとりわけ、ハウジング通路を閉鎖する材料とハウジングとの移行領域における力または負荷も十分に低減されるように行われる。

ハウジング軸を面状に包囲するハウジング外面の部分とは、本発明では、ハウジング軸を中心に例えば回転対称に構成された周囲部分である。この周囲部分は例えばシリンダ状部分、円錐台状部分であるが、ハウジング外面またはハウジング周囲面が、例えば三角形、四角形、正方形、または多角形の横断面を有するように多角形に構成された周囲部分であると理解すべきである。ここで重要なのは、圧力適用の圧力から生じ、通路開口部に作用する力の力線が共通の点で交差することであり、これにより力の補償が達成される。

本発明を以下、図面に基づき実施例で詳細に説明する。

金属−ガラス−ブッシングとして構成された本発明のブッシングの概略的断面図である。図１の金属−ガラス−ブッシングの正面図である。図１の金属−ガラス−ブッシングの裏面図である。金属−ガラス−ブッシングを形成するコンポーネントを、このブッシングの完成前の状態で示す概略的断面図である。本発明の別の実施形態でのハウジング通路のオリフィスの部分拡大図である。

図面には一般的に１により、金属−ガラス−ブッシングとして構成されたブッシングが示されている。このブッシングはとりわけ高圧適用に適し、例えば圧力室に配置された電気コンポーネント、アクチュエータ、センサ等を圧力室の外に配置された電気コンポーネントまたは構成群と電気接続するのに適する。ここで圧力室の圧力は、流体、気体、および／または蒸気状媒体の圧力であり、例えば数１０００barである。一方、圧力室外の圧力は例えば環境圧であり、約１barの圧力である。このブッシング１は例えば高圧センサの構成部材用のブッシングとして、または高圧センサの構成部材としてのブッシングとして、燃料噴射システムまたは液圧システムに使用される。

詳細には、ブッシングは金属製、例えばスチール製のハウジング２からなる。ハウジングは、図示の実施例では複数のハウジング部分２.１−２.４によりワンピースに構成されている。これら複数のハウジング部分はブッシング１の裏側３から始まって、ブッシング長手方向Ｌをブッシング１の前側４まで相互につながっている。裏側３に直接隣接するハウジング部分２.１、ならびにこれにつながるハウジング部分２.２においてハウジング２は、図示の実施例でそれぞれ１つの円形シリンダ状の外周面を有する。ここでハウジング部分２.２には外ねじを設けることができる。ハウジング部分２.２に続いて、ハウジング外面はハウジング部分２.３において円錐台形状に先細に構成されており、ハウジング部分１.４に移行する。このハウジング部分２.４においてハウジング２は、丸められた角領域を備える正方形断面を有し（図２）、この正方形断面はブッシングの前面４を形成する。ハウジング部分２.２によりブッシング１を、コンポーネント５内にねじ留めによって固定することができる。このコンポーネント５は、圧力室を形成し、この圧力室を環境から分離する。例えば溶接、硬ろう付け等の別の形式の固定も考えられる。図示の実施形態でハウジング部分２.４は平坦な、または実質的に平坦な端面６を形成する。この端面は平面内でハウジング長手軸Ｌに対して垂直であり、電気的または電気機械的構成部材を固定するように構成されている。

ハウジング２には、ハウジング長手軸Ｌと同心に構成された孔部７が設けられている。この孔部の裏側３は開放しており、前側４は閉鎖されている。すなわちハウジング部分２.１−２.３を貫通するがハウジング部分２.４は貫通しない。ハウジング部分２.３には横孔部８が取り付けられている。この横孔部の横断面は長手孔部７の横断面よりも小さく、その軸はハウジング長手軸Ｌと垂直に交差している。これにより横孔部８は２つの孔部分８.１を形成する。これらの孔部分はそれぞれハウジング部分２.３の外面に開口しており、長手孔部７に合流している。これら２つの孔部分の軸は相互に等しく、ハウジング長手軸Ｌに対して半径方向に配向されている。

長手孔部７と孔部分８.１を通って、導電性材料からなる導体ないしワイヤにより形成されたそれぞれ２つの導体９が案内されている。この導体９の導体部分９.１の端部は裏側３から突き出ており、導体部分９.２の端部はハウジング部分２.３の外周を越えて半径方向に、それぞれ孔部分８.２の軸と同心に突き出ている。図示の実施形態で２つの導体９はハウジング２内でそれぞれ直角に曲げられており、導体部分９.１の軸はハウジング長手軸Ｌも含む共通の平面内にあり、導体部分９.２の軸はハウジング長手軸Ｌに対して直角に配向された共通の平面内にある。

導体９をハウジング２内に機械的に固定し、導体９を相互に、かつハウジング２に対して電気絶縁し、ハウジングを孔部７と８に密閉するために、ハウジングにはガラス体１０が設けられている。このガラス体の中に導体９は埋め込まれ、ガラス体は孔部分８.１と孔部７を、裏側３にある比較的短い部分７.１を除いて完全に充填している。

ガラス体１０は、図４に相応して３つのガラス玉１１と１２を使用して作製される。ガラス玉１１の外周面は、ほぼ円形シリンダ状に構成されており、長手孔部７の直径に適合されている。ガラス玉１１は長手孔部７に取り付けられ、ここでは２つの貫通孔部に導体部分９.１が押し込まれる。ガラス玉１２の外周面は、それぞれほぼ円形シリンダ状に構成されており、横孔部８の直径に適合されている。ガラス玉１２はそれぞれ孔部分８.１に取り付けられ、ここでは貫通孔部に導体部分９.２が押し込まれる。加熱によってガラス玉１１と１２はガラス体１０に溶解し、ガラス体１０は導体９を密に包囲し、長手孔部７の壁および孔部分８.１とも密に結合する。

ガラス玉１１と１２の質量は、これらがハウジングの内室ないしハウジング通路を、部分７.１を除いて完全に充填するガラス体１０を形成するように選択される。ガラス体１０のハウジング２における保持を改善し、力がガラス体１０とハウジング２との間で均等に伝達および分配されるようにするため、長手孔部７と孔部分８.１の面は粗化されるか、溝形成される。このことは表面を適切な工具、サンドスプレー、レーザ処理等により材料剥離または切削処理することによって行われる。しかし化学的表面処理により行うこともできる。

ブッシング１の重要な特徴は、導体部分９.２が相互に対向し、ハウジング長手軸Ｌに対して半径方向にハウジング２から引き出されており、これにより孔部分８.１もハウジング長手軸Ｌを基準にして相互に対向して設けられていることである。

これにより、使用時に圧力室の圧力から生じ、ガラス体１０に対して、孔部分８.１の領域、ないしは孔部７と８により形成されるハウジング通路の開口部の領域で作用する力が補償され、これによってガラス体１０が、ハウジング長手方向Ｌに作用する力により負荷されなくなる。

前記の構成によって、前側４には導体または導体部分により貫通されない面６が形成され、この面に圧力室に配置すべき構成素子または要素、例えばアクチュエータ、センサ等を固定することができる。ハウジング部分２.３および２.４におけるハウジング２の外断面を低減することにより、ならびに導体部分９.２が、ハウジング部分２.４の相互に対向する２つの横部分側の中央領域で引き出されることにより、面６に設けられた構成素子、またはそこに設けられた構成群を接続するための導体部分９.２を、この導体がブッシング１の最大周囲を越えて突出しないように曲げることができる。

図１に破線６.１により示されるように、ハウジング部分２.４により形成される端面側は圧力に適合するために、圧力を逃がすために、および／または圧力を分散するために、および／または他の必要性に適合するために種々異なる形態に構成することができ、例えば球、球面として構成することができる。

図５は本発明のブッシング１ａの別の実施形態を、開口部ないしは孔部分８.１の領域で拡大して部分的に示す。図５のブッシング１ａは図１のブッシング１とは実質的に、導体部分９.２の端部が、絶縁材料ないしはガラス体により形成されるブッシングの外面と面一である点で相違する。

上では、孔部７ないし８ならびに孔部分８.１について述べた。ここでは、本来の意味での孔部または孔部分だけでなく、一般的にハウジング２内に形成された通路またはチャネル一般を意味するものであることは理解されよう。

１，１ａブッシング
２ハウジング
２.１−２.４ハウジング部分
３ブッシングの裏側
４ブッシングの前側
５圧力室を形成するコンポーネント
６，６.１ハウジング２の閉鎖された端面
７長手孔部
７.１長手孔部７の部分
８横孔部
８.１孔部分
９導体
９.１，９.２導体部分
１０ガラス体
１１，１２ガラス体１０を作製するためのガラス玉
Ｌハウジング長手軸

Claims

圧力適用のための電気ブッシングであって、ハウジング（２）と、少なくとも１つの電気導体（９）を備え、
前記ハウジングは、相互に離間した少なくとも２つのハウジング側（３，４）の間を伸長する少なくとも１つのハウジング通路（７，８）を有し、
前記電気導体は、前記ハウジング通路（７，８）内を通って案内され、該ハウジング通路（７，８）を少なくとも大部分で充填し、かつ密に閉鎖する材料（１０）に埋め込まれているおよび／または固定されている形式のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）は、少なくとも第１のハウジング側（４）に少なくとも１つの開口部（８.１）を有し、
該開口部は、ハウジング軸（Ｌ）を面状に包囲するハウジング外面の部分に設けられている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１記載のブッシングにおいて、
前記少なくとも１つの開口部（８.１）の軸は、第１のハウジング側（４）の領域でハウジング軸（Ｌ）に対して半径方向に配向されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１または２記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）は、少なくとも第１のハウジング側（４）に少なくとも２つの開口部（８.１）を有する、ことを特徴とするブッシング。
請求項１または２記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）は、少なくとも第１のハウジング側（４）に２つ以上の開口部（８.１）を有する、ことを特徴とするブッシング。
請求項３または４記載のブッシングにおいて、
前記開口部（８.１）は、１/ｎ３６０°の角度間隔でハウジング軸（Ｌ）周囲に相互にオフセットして配置されており、
ここでｎは、第１のハウジング側（４）の領域における開口部（８.１）の数である、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から５までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記少なくとも２つの開口部は、前記第１のハウジング側（４）の領域においてともに同一面にある、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から６までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
少なくとも２つの開口部（８.１）を有するハウジング通路（７，８）の少なくとも一部は、該通路を密に閉鎖する材料（１０）によって完全に充填されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項７記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）は、第２のハウジング側（３）にある小さな容積領域（７.１）を除いて、前記ハウジング通路（７，８）を密に閉鎖する材料（１０）によって完全に充填されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から８までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記開口部（８.１）の軸は、有利にはハウジング軸（Ｌ）にある共通の点で交差する、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から９までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記導体（９）の数は、第１のハウジング側（４）の領域における開口部（８.１）の数と等しい、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１０までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記開口部（８.１）は、第１のハウジング側（４）の領域においてそれぞれ１つの孔部（８）または孔部分（８.１）により形成されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１１までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
少なくとも１つの導体（９）は、前記ハウジング（２）の内部に延在する部分で直角に曲げられている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１２までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
少なくとも１つの導体（９）は、前記ハウジング通路（７，８）の少なくとも１つの開口部（８.１）においてハウジング（２）から突出している、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１３までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
少なくとも１つの導体（９）は前記第１のハウジング側（４）において、前記ハウジング軸（Ｌ）を基準にして半径方向にハウジング（２）から突出している、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１４までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路は、前記ハウジング軸（ｌ）と同心に構成された長手の孔部（７）と、該長手の孔部（７）に合流する別の孔部（８，８.１）により形成されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１５までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記少なくとも１つの導体（９）をハウジング通路（７，８）内に固定し、該ハウジング通路を密に閉鎖する材料はガラス体（１０）である、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１６までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング（２）は金属製である、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１７までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）は、その内面の少なくとも一部が滑らかに構成されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１８までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）はその内面の少なくとも一部において、ハウジング通路を閉鎖する材料（１０）の付着を改善するために溝形成または粗化されており、および／またはねじ山の形態の多数の突起が設けられている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から１９までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング通路（７，８）は、第２のハウジング側（３）にただ１つの開口部を有する、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から２０までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング（２）は第１のハウジング側（４）において閉鎖された端面（６，６.１）を、電気的および／または機械的構成素子を収容するために形成する、ことを特徴とするブッシング。
請求項２１記載のブッシングにおいて、
前記端面は平坦に構成されており、ハウジング軸に対して直角の平面にある、ことを特徴とするブッシング。
請求項２１記載のブッシングにおいて、
前記端面は３次元に、ハウジング軸（Ｌ）を包囲する回転面として成形されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から２３までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記第１のハウジング側（４）は、適用時に圧力により負荷されるハウジング側である、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から２４までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
前記ハウジング（２）はその長さの少なくとも一部でスリーブ状に構成されているか、またはその外周面がハウジング軸（Ｌ）に対して回転対称に構成されている、ことを特徴とするブッシング。
請求項１から２５までのいずれか一項記載のブッシングにおいて、
ブッシングは、使用時に高圧により負荷される電気的または電気機械的構成素子、例えば高圧センサの構成部材である、ことを特徴とするブッシング
圧力適用のための電気ブッシング（１，１ａ）の製造方法であって、
前記ブッシングは、ハウジング（２）と、少なくとも１つの電気導体（９）を備え、
前記ハウジングは、少なくとも１つのハウジング通路（７，８）を有し、
前記電気導体は、前記ハウジング通路（７，８）内を通って案内され、相互に離間した２つのハウジング側（３，４）において両側で、ハウジング通路（７，８）のそれぞれ１つの開口部を通ってハウジングから突出しており、
さらに前記電気導体は、前記ハウジング通路（７，８）を少なくとも大部分で充填し、かつ密に閉鎖する材料（１０）に埋め込まれているおよび／または固定されている形式のブッシングの製造方法において、
ハウジング（２）に少なくとも１つのハウジング通路を設け、
該ハウジング通路は、ハウジング長手軸（Ｌ）方向に伸長する少なくとも１つの第１の孔部（７）と、該第１の孔部（７）に合流し、かつ該第１の孔部に対して半径方向に導かれた第２の孔部（８，８.１）により形成されており、
導電材料からなる少なくとも１つの導体（９）を、該導体（９）の全長の一部が前記第１の孔部（７）に収容され、前記全長の折り曲げられた別の一部が前記第２の孔部に収容されるように取り付け、
それぞれ少なくとも１つのガラス玉（１１，１２）を前記孔部（７，８.１）に嵌め込み、
前記ガラス玉を溶融して前記ガラス体（１０）を形成する、ことを特徴とする製造方法。
請求項２７記載の方法において、
少なくとも１つのハウジング通路が、少なくとも１つの第１の孔部（７）と、該第１の孔部（７）に合流し、かつ該第１の孔部に対して半径方向に導かれた少なくとも２つの第２の孔部（８，８.１）により形成されているハウジング（２）を使用する、ことを特徴とする方法。
請求項２７または２８記載の方法において、
少なくとも１つの導体を、その少なくとも１つの端部がハウジングから突出するように取り付ける、ことを特徴とする方法。
請求項２７から２９までのいずれか一項記載の方法において、
少なくとも１つの導体を、該導体の少なくとも１つの端部がハウジングの外面と面一であるように取り付ける、ことを特徴とする方法。
請求項２７から３０までのいずれか一項記載の方法において、
前記ハウジング（２）に嵌め込まれた導体（９）の数は、各第２の孔部（８.１）に少なくとも１つの導体がその全長の一部とともに収容されるように選択される、ことを特徴とする方法。
請求項２７から３１までのいずれか一項記載の方法において、
前記ガラス玉（１１，１２）の少なくとも一部は、少なくとも１つの導体（９）に数珠のようにつながれる、ことを特徴とする方法。
請求項２７から３２までのいずれか一項記載の方法において、
少なくとも１つの第２の孔部（８.１）は横孔部（８）により形成される、ことを特徴とする方法。
請求項２７から３３までのいずれか一項記載の方法において、
少なくとも１つの第１の孔部は長手の孔部（７）である、ことを特徴とする方法。