JP5893759B2 - 圧力測定グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文の特徴を有する、内燃機関のシリンダヘッド内に使用するための圧力測定グロープラグに関する。

このような形式の圧力測定グロープラグは特許文献１により公知である。この公知の圧力測定グロープラグにおいては、ハウジング内に内燃機関の燃焼混合気を点火するためのグローピンと、内燃機関の燃焼室圧力を検出するための圧力センサを備えた圧力測定ユニットとが配置されている。グローピンは、燃焼室圧力に晒され、圧力検出器として燃焼室圧力を圧力センサに伝達し、この際に、圧力センサは、圧力検出器として作用するグローピンと支持部材との間で、緊締スリーブにより曲げ弾性的なダイヤフラムのばね力でプリロードをかけられている。また、緊締スリーブはハウジングに結合されている。グローピンは、グローピン内に収容された電気式のヒータエレメントのためのグロー電流接点を有しており、このグロー電流接点はグロー電流導線と接触接続されている。この場合、グロー電流導線は、圧力センサを貫通して、ハウジングに設けられた端子接点に通じている。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６００８３５１号明細書

請求項１の特徴を有する本発明は、グロー電流導線が圧力センサの外方にガイドされる、という利点を有している。これによって、圧力センサはグローピンの接触接続部による影響を受けることがない。

本発明の好適な実施態様は、従属請求項の特徴により可能である。

スリーブ状の圧力伝達部材が半径方向の切欠を有していることによって、グロー電流導線を収容スペースから横方向で外方に導出するための、また圧力測定ユニット内でグロー電流導線をさらにガイドするための十分なフリースペースが提供され、この場合、グロー電流導線が、圧力測定ユニットの外側で片持ち式の高圧電流接点と接触接続される。このために、グロー電流導線が圧力測定ユニット内において軸方向で圧力センサに沿ってガイドされていて、最終的に圧力測定装置の外側で片持ち式の高圧電流接点と接触接続するために、圧力センサのための支持部材内に設けられた貫通孔を貫通ガイドされている。片持ち式の高圧電流接点は、好適な形式で、接点ユニットのグローモジュール側の端面側に形成されている。

圧力測定グロープラグの好適な実施例によれば、圧力センサが、曲げ弾性的なダイヤフラムのばね力により付勢されていて、この曲げ弾性的なダイヤフラムが、緊締スリーブによって支持部材に結合されており、この支持部材に、圧力センサが少なくとも間接的に支持されている。この場合、緊締スリーブは、外側の支持区分の外径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ２を有しており、それによって、ハウジングの内径ｄ１と緊締スリーブの外径Ｄ２との間に環状ギャップが得られる。これによって、圧力測定の精度に影響を及ぼす、緊締スリーブとハウジングとの間の摩擦が避けられる。またこれによって、ハウジングの外部で圧力センサのための機械的なプリロードの調節が可能である、グローおよび圧力測定モジュールが得られ、従って、圧力センサの機械的なプリロードは、圧力測定グロープラグを組み立てる際の後の組み付け段階において影響を受けることはない。

本発明による圧力測定グロープラグの断面図である。 図１に示した本発明による圧力測定グロープラグのグローおよび圧力測定モジュールの拡大断面図である。 図２の符号Ｘで示した部分の断面図である。 図２の圧力測定ユニットの支持部材側の端部区分の部分断面図である。

本発明の１実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。

図１に示した圧力測定グロープラグは、自己着火式内燃機関に使用するための一般的なグロープラグと、内燃機関の燃焼室圧力を検出するための圧力測定装置の追加的な圧力測定機能とを１つにまとめたものである。圧力測定グロープラグは、主としてグローおよび圧力測定モジュール１１と電子モジュール１２とから成っており、これらのグローおよび圧力測定モジュール１１と電子モジュール１２とは、少なくとも一部が例えば複数部分より成るハウジング１３内に収容されている。ハウジング１３は、複数のハウジング部分、例えばグローモジュールハウジング１４、電子モジュールハウジング１５、および図示していない接続コネクタと接触接続するための電気的なコネクタ接続部４２のためのコネクタハウジング１６を有している。

グローおよび圧力測定モジュール１１は、内燃機関を点火するためのグロープラグ２０および燃焼室圧力測定のための圧力測定ユニット３０の本来の構成部分を有している。グローおよび圧力測定モジュール１１は、グローモジュールハウジング１４から燃焼室側に突き出すグローピン２１を有しており、このグローピン２１は、その付き出した部分が内燃機関の燃焼室内に突入し、それによって、燃焼室内に形成される圧力のための圧力検出器を形成する。グローピン２１は、この実施例では、金属製のグロー管であって、このグロー管内に、例えば加熱コイルとして構成された電気的なヒータエレメント２２が配置されており、この場合、ヒータエレメント２２は一方の極を形成するためにグロー管に接続されていて、他方の極を形成するためにグロー電流接点２３に接続されている。グロー電流接点２３は、グロープラグ２１の、燃焼室とは反対側の端面側で、接続ピンの形で片持ち式にグローピン２１から突き出している。グロー管とグロー電流接点２３との間に、さらに電気的に絶縁されたシールエレメント２４が配置されている。しかしながら、グローピン２１をセラミック製のヒータエレメントとして構成することも考えられる。

電子モジュール１２は接点ユニット４０を有しており、この接点ユニット４０は、信号処理ユニット７０例えばＡＳＩＣを収容するための支持体４１、およびコネクタハウジング１６を有している。支持体４１およびコネクタハウジング１６は、電気的に絶縁された材料、例えばプラスチックより構成されており、この場合、支持体４１は、軸方向の縦長さに亘ってコネクタハウジング１６に一体成形されている。従って、接点ユニット４０は、圧力測定グロープラグの軸方向の縦長さに亘って延在している。

接点ユニット４０は、支持体４１のグローモジュール側の端面側４３に、グローおよび圧力測定モジュール１１との接触接続のためのインターフェースを有している。インターフェースは、圧力センサ３１との接触接続のための、グローモジュール側の端面側４３に形成された、グローモジュール側の片持ち式のセンサ接点４５と、グロー電流接点２３との接触接続のための、グローモジュール側の片持ち式の高圧電流接点４６とから形成されており、この場合、圧力センサ３１の接触接続はセンサ導線１７を介して行われ、またグロー電流接点２３の接触接続はグロー電流導線１８を介して行われる。

支持体４１およびコネクタハウジング１６内にはさらに、センサ側の接続導線４７およびコネクタ側の接続導線４８が組み込まれている。センサ側およびコネクタ側の接続導線４７，４８から半径方向で間隔を保って、かつ接点ユニット４０を軸方向に貫通して延在する高圧電流導線４９が設けられており、この高圧電流導線４９は、センサ側で片持ち式の高圧電流接点４６に通じている。さらに、コネクタ側で高圧電流導線４９はコネクタハウジング１６を貫通して、コネクタ接続部４２におけるグロープラグ２０のグロー電流のための高圧接続部に通じている。センサ側およびコネクタ側の接続導線４７，４８および／または高圧電流導線４９は、好適な形式で、支持体４１内およびコネクタハウジング１６内に鋳込まれている。好適な形式で、グローモジュール側の端面側４３に設けられたセンサ接点４５は、支持体４１内に組み込まれたセンサ側の接続導線４７によって形成される。それに応じて、同様にセンサ側の端面側４３に設けられた高圧電流接点４６は、支持体４１内に組み込まれた高圧電流導線４９によって形成されている。

信号処理ユニット７０の接続部は、電気的な接続部１９によって、それぞれセンサ側の接続導線４７およびコネクタ側の接続導線４８に接触接続されている。

接点ユニット４０は、少なくとも部分的に、管状の電子モジュールハウジング１５によって包囲されており、この場合、支持体４１は完全に電子モジュールハウジング１５によって包囲されていて、コネクタハウジング１６は部分的に電子モジュールハウジング１５によって包囲されている。電子モジュールハウジング１５には、内燃機関のシリンダヘッド内にねじ込むための雄ねじ山４４が設けられている。この場合、電子モジュールハウジング１５は、一体的に構成されているかまたは複数部分より構成されている。

圧力測定ユニット３０は、グローモジュールハウジング１４内に収容されていて、この場合、グローモジュールハウジング１４は、圧力測定ユニット２０を収容するために内径ｄ１を有している。図２によれば、圧力測定ユニット３０は、センサユニット３０′と、曲げ弾性的なダイヤフラム６０と、緊締スリーブ６６と、スリーブ状の伝達部材５０とを有している。

センサユニット３０′は、圧電式の圧力センサ３１と、グローピン側の圧力部材３２と、支持部材側の圧力部材３３と、支持部材３４とを有しており、この場合、圧力センサ３１は、グローピン側の圧力部材３２と支持部材側の圧力部材３３との間に位置決めされていて、支持部材側の圧力部材３３によって支持部材３４に支えられている。支持部材３４は、センサ導線１７を貫通ガイドするための第１の切欠３５と、グロー電流導線１８を貫通ガイドするための第２の切欠３６とを有している。

スリーブ状の伝達部材５０は、燃焼室とは反対側の、グローピン２１の開口部の周囲に配置されていて、グローピン２１と堅固に結合されている。スリーブ状の伝達部材５０は、グローピン側に中空円筒形の収容スペース５１を有していて、センサ側に圧力部材収容部５２を有している。中空円筒形の収容スペース５１とセンサ側の圧力部材収容部５１との間に、センサ側の支持面５４を備えた頑丈な仕切壁５３が形成されている。収容スペース５１内に、高圧電流接点２３の、燃焼室とは反対側の端部が突入している。収容スペース５１内で、グロー電流接点２３がグロー電流導線１８と電気的に接続されている。圧力部材収容部５２内に、グローピン側の圧力収容面５７で以って支持面５４に隙間なく当接するように、グローピン側の圧力部材３２が収容されている。

スリーブ状の伝達部材５０の円筒形壁内に、少なくとも１つの半径方向の開口部５５が設けられており、この開口部を通って、グロー電流導線１８が横方向で外方にガイドされている。グロー電流導線１８は、横方向にガイドされてから、ほぼ９０°曲げられており、それによってグロー電流導線１８は、高圧電流接点４６に向かって圧力測定ユニット３０の縦長さに亘ってほぼ軸方向に、さらにガイドされている。グロー電流導線１８は、軸方向で、センサユニット３０′と緊締スリーブ６６との間において、圧力センサ３１に沿ってガイドされ、支持部材３４内に形成された貫通孔３６を貫通ガイドされ、次いで接点ユニット４０の高圧電流接点４６と接触接続する。これによって、グロー電流導線１８は、９０°曲げられてから、センサユニット３０′と緊締スリーブ６６との間において軸方向で外方に向かって、スリーブ状の伝達部材５０のセンサ側の区分、グローピン側の圧力部材３２、圧力センサ３１および支持部材側の圧力部材３３に沿って、支持部材３４の切欠３６を貫通して高圧電流接点４６まで延在している。

曲げ弾性的なダイヤフラム６０によって、圧力検出器として用いられるグローピン２１は、ばね弾性的にグローモジュールハウジング１４内に保持される。曲げ弾性的なダイヤフラム６０は、グローピン側の内側の支持区分６１と、ハウジング側の外側の支持区分６２とを有している。この場合、曲げ弾性的なダイヤフラム６０は、内側の支持区分６１が環状の第１の溶接継ぎ目６３によってグローピン２１の外側２５に固定されていて、外側の支持区分６２が環状の唯一の第２の溶接継ぎ目６４によってグローモジュールハウジング１４の内側２６に固定されている。この場合、第２の溶接継ぎ目６４は、グローモジュールハウジング１４内でグローおよび圧力測定モジュール１１を固定するための、外側の支持区分６２における唯一の固定個所を形成する。

緊締スリーブ６６は、曲げ弾性的なダイヤフラム６０と支持部材３４とを、グローモジュールハウジング１４内で堅固に結合し、この場合、緊締スリーブ６６は一端部が曲げ弾性的なダイヤフラム６０に例えば第１の溶接継ぎ目６７によって固定されていて、他端部が例えば第２の溶接継ぎ目６８によって支持部材３４に固定されている。これによって、収容スペース２８は、緊締スリーブ６６内でダイヤフラム６０によって、内燃機関の燃焼室に対してシールされる。緊締スリーブ６６の外壁とグローモジュールハウジング１４の内壁との間に環状ギャップ６９が形成されていれば、好適であることが分かった。

この場合、緊締スリーブ６６は、外側の支持区分６２の外径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ２を有しているので、グローモジュールハウジング１４の内径ｄ１と緊締スリーブ６６の外径Ｄ２との間の円周方向の環状ギャップ６９が形成される。

緊締スリーブ６６によって、圧力センサ３１は、センサユニット３０′内において、伝達部材５０と支持部材３４との間でプリロードによって保持され、この場合、プリロードは、曲げ弾性的なダイヤフラム６０のばね力によってもたらされる。これによって、グローおよび圧力測定ユニット１１は、予め組立可能な組立ユニットとして構成され、この組立ユニットは、圧力測定ユニット３０およびグロープラグ２０の構成部分を含有していて、センサ接点４５および電子モジュール１２の高圧電流接点４６と接触接続せしめられる。次いで、グローモジュールハウジング１４が前記組立ユニットに被せ嵌められ、電子モジュールハウジング１５に溶接される。次いで、唯一の溶接継ぎ目６４を用いて、グローおよび圧力測定モジュール１６は、曲げ弾性的なダイヤフラム６０の外側の支持部６２をグローモジュールハウジング１４の内壁２６に溶接することによって、別の溶接継ぎ目６４によってグローモジュールハウジング１４に固定される。このような製造の連続によって、圧力センサ３１のためのプリロードが最終組立前に調節可能であり、後の組立段階によって影響されないことが、保証される。

燃焼室内に形成される圧力は、圧力検出器として作用するグローピン２１に押圧力を加える。このような燃焼室内の圧力は、曲げ弾性的なダイヤフラム６０に基づいて、グローピン２１がハウジング１４に対して縦軸線に沿った軸方向運動を行うように、作用する。曲げ弾性的なダイヤフラム６０は、曲げ強さを有していて、しかも、グローピン２１がハウジング１４内で、グローピン２１に作用する押圧力を圧力センサ３１に伝達させるために必要な軸方向運動を行うことができるように、ばね弾性的に構成されている。

１１ グローおよび圧力測定モジュール
１２ 電子モジュール
１３ ハウジング
１４ グローモジュールハウジング
１５ 電子モジュールハウジング
１６ コネクタハウジング
１７ センサ導線
１８ グロー電流導線
１９ 電気的な接続部
２０ グロープラグ
２１ グローピン
２２ ヒータエレメント
２３ グロー電流接点
２４ シールエレメント
２５ グローピンの外側
３０ 圧力測定ユニット
３１ 圧力センサ
３２ 圧力部材
３３ 圧力部材
３４ 支持部材
３５ 第１の切欠、ギャップ
３６ 第２の切欠、貫通孔
４０ 接点ユニット
４１ 支持体
４２ コネクタ接続部
４３ 端面側
４４ 雄ねじ山
４５ センサ接点
４６ 高圧電流接点
４７ 接続導線
４８ 接続導線
４９ 高圧電流導線
５０ 伝達部材
５１ 収容スペース
５２ 圧力部材収容部
５３ 仕切壁
５４ 支持面
５５ 切欠
５７ 圧力収容面
６０ ダイヤフラム
６１ 内側の支持区分
６２ 外側の支持区分
６３ 第１の溶接継ぎ目
６４ 第２の溶接継ぎ目
６６ 緊締スリーブ
６７ 第１の溶接継ぎ目
６８ 第２の溶接継ぎ目
６９ 環状ギャップ
７０ 信号処理ユニット

Claims (8)

1. ハウジング（１３，１４）を有する圧力測定グロープラグであって、前記ハウジング（１３，１４）内に、内燃機関の燃焼混合気を点火するためのグローピン（２１）と、内燃機関の燃焼室圧力を検出するための圧力センサ（３１）を備えた圧力測定ユニット（３０）とが配置されており、前記グローピン（２１）が、電気式のヒータエレメント（２２）のためのグロー電流接点（２３）を有しており、前記グローピン（２１）の、燃焼室とは反対側の端部に圧力伝達部材（５０）が固定されていて、該圧力伝達部材（５０）が、前記グローピン（２１）に作用する燃焼室圧力を前記圧力測定ユニット（３０）に伝達する形式のものにおいて、
   前記圧力伝達部材（５０）が、スリーブ状に構成されていて、前記グローピン側で、前記ヒータエレメント（２２）のグロー電流接点（２３）のための収容スペース（５１）を形成し、該収容スペース（５１）内で、前記グロー電流接点（２３）がグロー電流導線（１８）と接触接続され、
   前記スリーブ状の圧力伝達部材（５０）が切欠（５５）を有しており、該切欠（５５）を貫通して、前記グロー電流導線（１８）が前記収容スペース（５１）から横方向で外方へ導出ガイドされていることを特徴とする、圧力測定グロープラグ。
2. 前記グロー電流導線（１８）が、前記圧力測定ユニット（３０）内をガイドされていて、前記圧力測定ユニット（３０）の外側に設けられた片持ち式の高圧電流接点（４６）と接触接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定グロープラグ。
3. 前記グロー電流導線（１８）が、前記圧力測定ユニット（３０）内において軸方向で前記圧力センサ（３１）に沿ってガイドされていて、前記片持ち式の高圧電流接点（４６）と接触接続するために、前記圧力センサ（３１）のための支持部材（３４）内に設けられた貫通孔（３６）を貫通して、前記圧力測定ユニット（３０）から外方へガイドされていることを特徴とする、請求項２に記載の圧力測定グロープラグ。
4. 前記片持ち式の高圧電流接点（４６）が、接点ユニット（４）のグローモジュール側の端面側（４３）に形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の圧力測定グロープラグ。
5. 前記支持部材（３４）に、前記圧力センサ（３１）のための別の電気的な導線（１７）を貫通ガイドするための少なくとも１つの別のギャップ（３５）が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の圧力測定グロープラグ。
6. 前記圧力センサ（３１）が、曲げ弾性的なダイヤフラム（６０）のばね力により付勢されており、前記曲げ弾性的なダイヤフラム（６０）が、緊締スリーブ（６６）によって前記支持部材（３４）に固定され、外側の支持区分（６２）によって前記ハウジング（１３，１４）に固定されていることを特徴とする、請求項２に記載の圧力測定グロープラグ。
7. 前記緊締スリーブ（６６）が、前記外側の支持区分（６２）の外径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ２を有しており、それによって、前記ハウジング（１４）の内径ｄ１と前記緊締スリーブ（６６）の外径Ｄ２との間に環状ギャプ（６９）が得られることを特徴とする、請求項６に記載の圧力測定グロープラグ。
8. 前記外側の支持区分（６２）に、前記ハウジング（１３，１４）内で前記圧力測定ユニット（６０）を固定するための唯一の固定個所（６４）が形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の圧力測定グロープラグ。

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