JP5818970B2 - 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

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、予め組み付けられたセンサモジュールに、接続線路に対して規定された間隔および規定された位置が提供される。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。

有利な態様は、接続線路に対する支持面が形成された区分が、センサモジュールの長手方向延在長さに対して垂直に、センサ素子の横断面よりも大きな横断面を有しており、支持面が、区分の外面に配置されていることによって提供される。

接続線路をセンサ素子のコンタクトタブの位置に半径方向の配置において適合させることは、外面が、区分の円筒状の周面によって形成されており、この円筒状の周面に支持面が形成されていることによって簡単に達成可能となる。さらに、区分が、円形の端面を備えて形成されており、この端面で支持エレメントが、ハウジングに対して不動の位置固定エレメントに支持されていることが提供される。

センサモジュールの長手方向延在長さに対して垂直により大きな横断面を備えた区分に支持面を形成するためには、区分が、センサモジュールの軸方向でセンサ素子から間隔を置いて支持エレメントの位置固定エレメント側に形成されており、この支持エレメントにセンサ素子側の別の区分が設けられており、センサモジュールの長手方向延在長さにおける位置固定エレメント側の区分の横断面が、同方向におけるセンサ素子側の区分の横断面よりも大きく寸法設定されていることが提案されている。これによって、センサ素子のコンタクトタブに対して軸方向の間隔を置いて、接続線路をさらに確実に位置決めするための半径方向の規定された間隔が形成される。この規定された間隔は、センサ素子のコンタクトタブの半径方向の間隔にほぼ対応している。

支持エレメントが、燃焼室側の区分と接続側の区分との間に円錐形の移行区分を有していると、支持エレメントをセラミックボディとして簡単にかつ有利に製造することができる。

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、センサ素子と支持エレメントとが、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おり、この収縮チューブが、付加的に、接続線路を支持面に向かって押圧していることによって可能となる。これによって、センサモジュールへの接続線路の簡単な位置固定が達成される。接続線路は、有利には平形のブスバーとして形成されている。

センサモジュールには、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。このためには、位置固定エレメントが、スリーブ状の結合部材によってアダプタエレメントに固く結合されている。

接続線路は、位置固定エレメントが、接続線路を軸方向に貫通案内するための切欠きもしくは孔を有していることによって、センサモジュールの外部での軸方向への付加的なガイドを獲得する。

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に示したセンサモジュールの一部の断面図である。 図３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はコンタクトプレート３８を有している。このコンタクトプレート３８はコンタクトタブ３９．１，３９．２でセンサ素子２０の横断面を越えて張り出している。コンタクトタブ３９．１，３９．２は、たとえば平形のブスバーとして形成された電気的な接続線路５０．１，５０．２にコンタクトされている。この接続線路５０．１，５０．２は軸方向で接続コンタクト（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、同じくセラミック材料から形成された支持エレメント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、同じくセンサモジュール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、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存在する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。

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、センサ素子２０に隣接して、センサ素子側に直方体状の区分５１を有している。この区分５１は、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、センサ素子２０の横断面に適合された正方形の横断面を有している。支持エレメント２２は、反対の側に位置固定エレメント側の区分５２を有している。この区分５２は、センサモジュール１２の延在長さに対して垂直に、第１の区分５１の横断面よりも大きな横断面を有している。本実施の形態では、位置固定エレメント側の区分５２が、周面５６と円形の端面５４とを備えて円筒状に形成されている。支持エレメント２２は円形の端面５４で位置固定エレメント２８に支持されている。さらに、センサ素子側の区分５１と位置固定エレメント側の区分５２との間の移行部は、円錐形の移行区分５３によって形成されている。これによって、図２および図３に示したように、直方体状の区分５１と、円錐形の移行区分５３と、円筒状の区分５２とが重ねられている。

位置固定エレメント側の区分５２は２つの支持面５５．１，５５．２を有している。両支持面５５．１，５５．２には、両接続線路５０．１，５０．２が接触している。本実施の形態では、２つの支持面５５．１，５５．２が、円筒状の周面５６における２つの箇所によって形成される。支持面５５．１，５５．２は、センサ素子２０のコンタクトタブ３９．１，３９．２に対して軸方向の間隔を置いて、接続線路５０．１，５０．２に対する規定された半径方向の位置決めを実施している。支持面５５．１，５５．２による規定された半径方向の位置決めは、主として、コンタクトタブ３９．１，３９．２の半径方向の位置決めによって設定されている。

さらに、センサモジュール１２は収縮チューブ４６によって取り囲まれている。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。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。収縮チューブ４６は、センサモジュール１２の構成部材の位置固定およびセンタリングのほかに、付加的に、接続線路５０．１，５０．２が円筒状の周面５６に押圧されることにより、支持面５５．１，５５．２への接続線路５０．１，５０．２の拘止を引き受ける。

位置固定エレメント側の区分５２のより大きな横断面への両接続線路５０．１，５０．２の当付けによって、両接続線路５０．１，５０．２に対して、予め組み付けられたセンサモジュール１２における規定された間隔および規定された位置が提供される。この場合、規定された位置は、収縮チューブ４６によって付加的に位置固定を達成する。

Claims (9)

1. 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つのセンサ素子（２０）と支持エレメント（２２）とを有しており、該支持エレメント（２２）を支持する位置固定エレメント（２８）が設けられており、センサ素子（２０）が、センサモジュール（１２）のほぼ軸方向に延びる接続線路（５０．１，５０．２）に電気的にコンタクトされている、圧力を検出するための装置において、支持エレメント（２２）が、接続線路（５０．１，５０．２）に対する支持面（５５．１，５５．２）が形成された区分（５２）を有しており、該区分（５２）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、センサ素子（２０）の横断面よりも大きな横断面を有しており、支持面（５５．１，５５．２）が、前記区分（５２）の外面（５６）に配置されており、該外面（５６）が、前記区分（５２）の円筒状の周面によって形成されており、該円筒状の周面によって前記支持面（５５．１，５５．２）が形成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. 前記区分（５２）が、位置固定エレメント側に円形の端面（５４）を有しており、該端面（５４）で支持エレメント（２２）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。
3. 前記区分（５２）が、軸方向でセンサ素子（２０）から間隔を置いて支持エレメント（２２）の位置固定エレメント側に形成されており、該支持エレメント（２２）にセンサ素子側の別の区分（５１）が設けられており、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、位置固定エレメント側の区分（５２）の横断面が、センサ素子側の区分（５１）の横断面よりも大きく寸法設定されている、請求項１または２記載の装置。
4. 支持エレメント（２２）が、センサ素子側の区分（５１）と位置固定エレメント側の区分（５２）との間に円錐形の移行区分（５３）を有している、請求項３記載の装置。
5. センサ素子（２０）と支持エレメント（２２）とが、収縮チューブ（４６）によって位置固定されており、該収縮チューブ（４６）が、接続線路（５０．１，５０．２）を支持面（５５．１，５５．２）に向かって押圧している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 接続線路（５０．１，５０．２）が、ブスバーとして形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. センサモジュール（１２）に、位置固定エレメント（２８）と、アダプタエレメント（２６）に結合された補償体（２５）との間で所定の予荷重力によって予荷重が加えられており、位置固定エレメント（２８）が、スリーブ状の結合部材（２７）によってアダプタエレメント（２６）に固く結合されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 位置固定エレメント（２８）が、接続線路（５０．１，５０．２）を軸方向に貫通案内するための切欠き（５７）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前記装置が、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための装置である、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。

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