JP6093035B2 - 圧力センサ装置並びに圧力センサ装置を組み立てる方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧力接続部を有し、センサチャンバ内に圧力センサを収容しているセンサハウジングと、圧力センサ装置の外部環境との圧力補償を行う圧力補償エレメントとを備えた圧力センサ装置に関する。

背景技術
圧力センサ装置は、圧力接続部に形成された圧力を測定するために用いられる。この圧力は、センサチャンバ内に配置された圧力センサによって測定される。このためにセンサチャンバは圧力接続部に流れ接続されていて、この圧力接続部を介して圧力センサ装置に圧力がかけられる。圧力センサ装置は、例えばプレッシャホースセンサ装置の構成部分である。このようなプレッシャホースセンサ装置では、プレッシャホースとして形成された測定エレメントが、流れ技術的に、少なくとも１つの圧力センサ装置に若しくはこの圧力センサ装置内に配置された圧力センサに流れ接続されている。この場合の流れ接続は、圧力接続部を介して形成されている。この目的で、圧力接続部は例えば圧力接続管片として形成されている。

このような接続管片には、今や例えば、プレッシャホースの端部を被せ嵌めることができる、若しくは被せ嵌めかつここに固定することができる。特に好適には、プレッシャホースの各端部に圧力センサ装置が設けられている。プレッシャホース自体は弾性的に変形可能であるので、プレッシャホース内で圧力センサ装置によって検出可能な圧力変動を生じさせるプレッシャホースに作用する力を、少なくとも１つの圧力センサ装置によって検出することができる。

このような形式のプレッシャホースセンサ装置は例えば自動車において、歩行者保護のために使用される。このために、プレッシャホースは、自動車のフロント領域に、特に自動車のフロントバンパ上に若しくはフロントバンパ内に配置されている。このような形式で、プレッシャホースセンサ装置によって、自動車の障害物への衝突を、例えば歩行者等への衝突を極めて確実に検出することができ、従ってこれに対して反応することができる。即ちプレッシャホースセンサ装置はそれ自体、例えば、プレッシャホースセンサ装置による衝突検出の際に、運転者を支援する措置、特にブレーキ操作等を行うように形成されているドライバアシスト装置の構成部分である。

特に上述したプレッシャホースセンサ装置の範囲では、圧力センサ装置は、特にプレッシャホースと共に、実質的に閉じられたシステムを成す。このような理由から、圧力センサ装置の外部環境に対して圧力補償を可能にする必要があり、この際、圧力補償は特に、圧力接続部と外部環境との間で行われる。公知の圧力センサ装置では、このような圧力補償を可能にする圧力補償エレメントはセンサチャンバ内に配置されている。これにより、圧力補償エレメントは、例えば加圧水、蒸気噴流等により生じる恐れのある外部環境からの不都合な影響に対して保護されている。このような形式の実施態様では、圧力補償開口はセンサチャンバを起点として外部環境へと開口している。センサチャンバ内に圧力センサを配置した後、センサチャンバを閉鎖する前に、圧力補償開口を閉鎖するために圧力補償エレメントをセンサチャンバ内に配置しなければならない。次いで、センサチャンバを閉鎖することができる。

即ち圧力補償は、圧力接続部を起点として、センサチャンバを介してのみ行うことができる。しかしながらこれには欠点があり、即ち、センサチャンバ内に配置されたエレメント、例えば圧力センサ自体が、圧力接続部の方向から侵入する湿分によって損傷される恐れがある。湿分は、例えば拡散により上述したプレッシャホースに到り、次いで低温時に特にセンサチャンバ内で凝縮する。さらに、圧力センサにより測定される圧力は、圧力補償エレメントを直接センサチャンバ内に配置することにより影響を受ける恐れがある。

発明の開示
請求項１に記載の特徴を有する圧力センサ装置は、これに対して、圧力センサの精度を高めることができるという利点を有している。さらに、センサチャンバ内への湿分の侵入は少なくとも部分的に阻止される。このことは本発明によれば、圧力補償エレメントを流れ技術的にセンサチャンバに対して並列に圧力接続部に接続することにより達成される。即ち、これまでのように、圧力補償エレメントをセンサチャンバ内に配置する、若しくはセンサチャンバからの圧力補償開口を閉鎖するものではない。従って、本発明によれば、圧力補償エレメントは流れ技術的に見て、先行技術により公知のものよりも圧力センサから離されて配置されている。これは、測定精度に対する影響が少なくなるので、圧力接続部に加えられる圧力若しくはセンサチャンバ内に生じる圧力を圧力センサによって高い精度で測定することができることを意味する。

圧力補償エレメントがセンサチャンバの外側に配置されていることにより、さらに、例えばプレッシャホースに加えられる力により必然的に生じる圧力変動により生じたのではないセンサチャンバ内の流体の動きは阻止される。特に、圧力補償エレメントによる圧力補償によってのみ生じるような、センサチャンバ内の流体の動きが阻止される。しかしながら、センサチャンバ内の流体の動きが減じられることにより、湿分を含む流体及び湿分のセンサチャンバ内への侵入も阻止される。従って、センサチャンバ内の中身、特に圧力センサは極めて効果的に、湿分による影響に対して保護される。

特に好適には、圧力補償エレメントはダイヤフラムとして、特に流体密なダイヤフラムとして形成されている。従って圧力補償エレメントによる圧力補償は、ダイヤフラムの弾性によって得られる。好適にはダイヤフラムは流体密であって、即ち、センサチャンバ内若しくはプレッシャホース内に存在する流体の流出を阻止する。しかしながら勿論、ダイヤフラムを別の媒体に対しても密封するように形成することができる。

本発明の別の実施態様では、圧力接続部は圧力接続管路に流れ接続されていて、該圧力接続管路からは、センサチャンバへと開口するセンサ管路が分岐しており、圧力補償エレメントは、圧力接続管路の壁に設けられた圧力補償開口を閉鎖している。即ち、圧力接続部から例えば直接、圧力接続管路が出ている。特に、圧力接続部は少なくとも部分的に、圧力接続管路によって形成されている。従って、圧力補償開口を介して行われる圧力補償若しくは圧力補償エレメントによる圧力補償は、特に圧力接続管路と圧力センサ装置の外部環境との間で行われる。

圧力接続管路は好適にはまっすぐな延在を有していて、即ち例えば孔として形成されている。特に圧力接続管路は、圧力接続部とは反対の側で、特に圧力接続管路を袋孔として形成することにより閉じることができる。圧力補償開口は圧力接続管路の壁に設けられている。この場合、この壁は、円筒状に形成された圧力接続管路の周面であって良く、又は特に袋孔の場合には底面若しくは基部に設けることができる。後者の袋孔の場合、圧力補償開口は例えば、圧力接続管路よりも小さい直径を有しているので、圧力接続管路は全体として段付き孔として形成されている。

圧力接続管路へと開口するセンサ管路は今やこの圧力接続管路から分岐している。好適には、圧力接続管路からのセンサ管路のこのような分岐部は、流れ技術的に、圧力接続管路への圧力補償開口の開口個所よりも圧力接続部の近くに配置されている。しかしながら、圧力接続部とセンサ管路の分岐部との間の間隔と、圧力接続部と圧力補償開口との間の間隔とは流れ技術的に同じであるか、又は、後者の方が小さく、即ち圧力補償開口は流れ技術的に、圧力接続管路よりも圧力接続部の近傍に配置されていてもよい。

本発明の別の構成では、圧力補償開口は、圧力接続管路の長手方向中心軸線の方向で延在している、又は、該長手方向中心軸線に対して垂直に延在している。例えば、圧力接続管路が圧力接続部とは反対の側で閉じられていて、圧力補償開口がこの底面に設けられている場合には、圧力補償開口は圧力接続管路の長手方向中心軸線の方向で延在する。圧力補償開口が圧力接続管路の長手方向中心軸線に対して垂直に延在している場合、圧力補償開口は圧力接続管路の周面に設けられている。しかしながらこの場合勿論、圧力接続管路の長手方向中心軸線と圧力補償開口との間は垂直な配置、即ち９０°の配置でなくても良い。むしろ、長手方向中心軸線との間は例えば鋭角とすることができ、即ち、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度が形成されて良い。両者の場合とも、圧力補償開口は好適には円筒状に形成されていて、即ち例えば、センサハウジング内の孔として形成されている。

特に好適な実施態様では、圧力補償開口は、圧力接続管路の、センサチャンバとは反対の側で、圧力接続管路に開口している。この場合、例えば圧力補償開口の長手方向中心軸線は、センサ管路の長手方向中心軸線に平行、又は一致している。

別の実施態様では、圧力補償エレメントは、センサハウジングの外面に取り付けられていて、センサハウジングのカバーによって少なくとも所定の領域で覆われている。即ち圧力補償開口は、圧力接続管路から圧力センサ装置の外部環境までセンサハウジングを貫通している。従って、圧力補償開口はまず、圧力接続管路と外部環境との間の流れ接続を形成するが、この流れ接続はその後、圧力補償エレメントによって少なくとも部分的に再び遮断される。圧力補償エレメントはセンサハウジングの外面に配置されていて、即ち、圧力補償開口の、圧力接続管路とは反対の側に配置されている。圧力補償エレメントは、圧力補償開口のこの面を好適には完全に閉鎖する。

圧力補償エレメントがダイヤフラムとして形成されている場合には特に、この圧力補償エレメントは機械的負荷に対して敏感である。センサハウジングの外面に設けられた圧力補償エレメントの損傷を阻止するために、圧力補償エレメントは、センサハウジングのカバーによって少なくとも所定の領域で覆われているのが望ましい。ただしこのカバーは、圧力補償の目的で、圧力補償エレメントが動くこと、特に弾性的に変形することを引き続き問題なく可能にするように、圧力補償エレメントから間隔を置いて位置している。カバーによって圧力補償エレメントを覆うということは、圧力補償開口の縦中心軸線に関して半径方向でこのカバーが、圧力補償エレメントと少なくとも同じ寸法を有している、好適にはより大きな寸法を有していることを意味している。

本発明の別の構成では、センサハウジングは第１のハウジング部分と第２のハウジング部分とから成っており、センサチャンバは両ハウジング部分によって一緒に形成されている。即ち、第１のハウジング部分又は第２のハウジング部分に凹部を設けることができ、この凹部は、両ハウジング部分を互いに組み付ける際にその都度、他方のハウジング部分によって閉鎖される。この他方のハウジング部分に、例えば圧力接続管路とセンサ管路とが設けられていて、このセンサ管路は組み付け後にセンサチャンバに開口する。しかしながら勿論、選択的には、両ハウジング部分がそれぞれ１つの凹部を有していても良く、両ハウジング部分を互いに組み付けた後、これらの凹部が一緒にセンサチャンバを成す。

本発明の別の実施態様によれば、圧力接続部は第１のハウジング部分に、圧力センサは第２のハウジング部分に設けられており、圧力補償エレメントは第１のハウジング部分の外面に配置されていて、圧力補償エレメントに少なくとも所定の領域で重なる前記カバーは第２のハウジング部分に配置されている。多部分から成るセンサハウジングの実施態様によれば、組み付け時に圧力センサを、両ハウジング部分の一方に配置し、次いで両ハウジング部分を互いに結合するだけで良いので、圧力センサ装置を特に簡単に組み付けることができる。多部分構成によりさらに、圧力補償エレメントを簡単に取り付けることができる。この場合、圧力補償開口は第１のハウジング部分に設けられているので、圧力補償エレメントは第１のハウジング部分の外面に配置される。組み付けの際にはまず、圧力補償エレメントが、圧力補償開口を閉じるように、第１のハウジング部分の外面に取り付けられる。次いで、第２のハウジング部分を第１のハウジング部分に配置し、特に第１のハウジング部分に固定し、これにより、その後、カバーが、圧力補償エレメントを、圧力センサ装置の外部環境からの外的影響に対して保護する。

最後に、第１のハウジング部分と前記第２のハウジング部分とは形状接続的に、特に背後からの係合による結合部を介して互いに結合されている。原則的には勿論、両ハウジング部分間では任意の結合が可能である。しかしながらさらに解離可能に形成することができる形状接続による結合が特に好適である。これは例えば背後からの係合による結合により実現可能である。この目的で、第１のハウジング部分は少なくとも１つの係止エレメント、例えば係止舌片を有していて、第２のハウジング部分は、この係止エレメントと協働する少なくとも１つの対応係止エレメント、例えば係止孔を有していて、両ハウジング部分が互いに組み付けられる際に、この係止孔に係止突起が係合して掛止される。

本発明は勿論、特に自動車用のプレッシャホースセンサ装置のためにも形成されている。プレッシャホースセンサ装置は、プレッシャホースと、上述した実施態様による少なくとも１つの圧力センサ装置を有している。プレッシャホースは、圧力センサ装置の圧力接続部に接続されている。好適には複数の圧力センサ装置が設けられていて、この場合、プレッシャホースは全ての圧力センサ装置に接続されている。

本発明はさらに、圧力センサ装置、特に上述した実施態様による圧力センサ装置を組み立てる方法に関し、この場合、圧力センサ装置は、圧力接続部を有し、センサチャンバ内に圧力センサを収容しているセンサハウジングと、圧力センサ装置の外部環境との圧力補償を行う圧力補償エレメントとを有している。この場合、圧力補償エレメントは流れ技術的にセンサチャンバに対して並列に圧力接続部に接続されている。このような実施形態の圧力センサ装置の利点若しくはこのような形式の方法の利点については既に言及した。方法及び圧力センサ装置を、上述した実施態様により、さらに構成することができ、それについては上記記載を参照されたい。

本発明の好適な実施態様では、センサハウジングは第１のハウジング部分と第２のハウジング部分とから成っていて、センサチャンバは両ハウジング部分によって一緒に形成されており、圧力接続部は第１のハウジング部分に設けられていて、圧力補償エレメントは第１のハウジング部分の外面に設けられていて、圧力センサは第２のハウジング部分に設けられており、第１のハウジング部分を第２のハウジング部分に取り付ける際に、第２のハウジング部分に配置された圧力補償エレメントのカバーが、圧力補償エレメントに少なくとも所定の領域で重なるように配置されている。これについては既に上述した記載が参照される。

即ち、第１のハウジング部分を第２のハウジング部分に取り付ける前に、圧力補償エレメントを第１のハウジング部分の外面に、外部環境から自由にアクセス可能であるように設ける。このような構成は、圧力補償開口を閉鎖するために圧力補償エレメントを簡単に第１のハウジング部分の外面に配置し固定することができるので、圧力センサ装置の良好な組み付け可能性のために有効である。その後、第２のハウジング部分を、第１のハウジング部分に関して、圧力補償エレメントが外部環境からの影響に対してできるだけ保護されるように配置する。このために、少なくとも所定の領域で重ねられている。これについては既に言及した。

以下に本発明を、図示した実施態様につき詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

第１のハウジング部分と第２のハウジング部分とから成るセンサハウジングを備えた圧力センサ装置を示した図である。 第２のハウジング部分を示す図である。 第１のハウジング部分を示す図である。 第１のハウジング部分を示す別の図である。 選択的な実施態様における第１のハウジング部分を示す図である。

図１には圧力センサ装置１が示されている。この圧力センサ装置１はセンサハウジング２を有している。センサハウジング２は複数の部分から形成されていて、この場合少なくとも１つの第１のハウジング部分３と第２のハウジング部分４とを有している。圧力センサ装置１は、圧力接続部５を有していて、この圧力接続部５は例えば、ホース用の接続フランジとして形成されている。ホースはこの場合、例えばプレッシャホースセンサ装置の構成部分である。この場合、プレッシャホースセンサ装置は少なくとも１つの圧力センサ装置１を有している。しかしながら好適には、プレッシャホースの異なる端部に接続されている複数の圧力センサ装置１が設けられている。両ハウジング部分３，４は形状接続的に互いに結合されている。このために、ハウジング部分４には少なくとも１つの係止エレメント６が設けられていて、ハウジング部分３には少なくとも１つの対応係止エレメント７が設けられている。係止エレメント６は例えば係止突起として形成されていて、対応係止エレメント７は、係止突起６を収容する係止穴として形成されている。

センサハウジング２には、この図面では見えていないセンサチャンバ８が形成されていて、このセンサチャンバ８は、圧力センサを収容する。センサチャンバ８は圧力接続部５に流れ接続されている。さらに圧力センサ装置１は、この図面では単に部分的に示されている圧力補償エレメント９を有している。圧力補償エレメント９は、第１のハウジング部分３の外面に配置されていて、第２のハウジング部分４に配置されたカバー１０によって少なくとも部分的に覆われている。

図２には第２のハウジング部分４の斜視図が示されている。この図面ではセンサチャンバ８を見ることができ、このセンサチャンバ８は、両ハウジング部分３，４を互いに組み付けた状態では、第１のハウジング部分３によって閉じられる。さらに、第２のハウジング部分４に、圧力センサの電気的コンタクトのために用いられるコンタクト装置１１が設けられていることが判る。コンタクト装置１１は図示した実施態様では、プラグ用のプラグ受容部として形成されている。

図３には第１のハウジング部分３の斜視図が示されている。この図によりさらに、第２のハウジング部分４が第１のハウジング部分３に取り付けられておらず、カバー１０が圧力補償エレメント９を少なくとも部分的に覆っていない場合には、圧力補償エレメント９に圧力センサ装置１の外部環境１２から難なくアクセスできることが判る。圧力補償エレメント９は、第１のハウジング部分３内に形成されている圧力補償開口１３（図示せず）を閉鎖している。圧力補償エレメント９は周方向で少なくとも所定の領域で、軸方向で突出するウェブによって取り囲まれているので、周囲の影響から付加的に保護されていることがわかる。しかしながらこのウェブは付加的なものである。

図４には第１のハウジング部分３の断面図が示されている。この図から、圧力接続部５が圧力接続管路１４に流れ接続されている、若しくはこの圧力接続管路１４によって形成されていることが明らかである。圧力接続管路１４は、センサハウジング２、特に第１のハウジング部分３における円筒状の空所として設けられている。円筒状の空所は特に袋孔として形成されていて、即ち、圧力接続部５とは反対側の面に底面１５を有している。この底面１５は、圧力補償開口１３によって貫通されている。この場合、圧力補償開口１３は、その長手方向中心軸線に関して半径方向で、圧力接続管路１４よりも小さい寸法を有している。

圧力接続管路１４からはセンサ管路１６が分岐している。センサ管路１６は、両ハウジング部分３，４を互いに組み付けた後、圧力接続管路１４、従って圧力接続部５と、センサチャンバ８との間で流れ接続を形成する。圧力補償エレメント９は流れ技術的にセンサチャンバ８に対して並列に圧力接続部５に接続されていることが明らかである。センサ管路１６若しくはその長手方向中心軸線はこの場合、ここに図示した実施の形態では、圧力接続管路１４の長手方向中心軸線に対して垂直に延びている。しかしながら勿論、センサ管路１６の別の配置も選択することができる。

圧力補償エレメント９とセンサチャンバ８との図示した並列な配置により複数の利点が得られる。１つには、圧力補償エレメント９によって行われる圧力補償による、センサチャンバ８内に配置された圧力センサに対する影響が阻止されるので、測定精度が改善されることである。また１つには、圧力補償によって生じるセンサチャンバ８内の流れが少なくとも部分的に阻止されることである。即ち圧力補償は、流体がセンサチャンバ８から流れ出す、又はセンサチャンバ８内へ流れ込むことなしに行うことができる。従って、湿分が、若しくは湿分を含む流体がセンサチャンバ８内に侵入することもほぼ阻止される。従って、センサチャンバ８内に配置されたエレメント、特に圧力センサの損傷は効果的に回避される。

圧力センサ装置１の組み付けも著しく簡易になる。外部環境１２から圧力補償エレメント９へのアクセス、若しくは圧力補償エレメント９が取り付けられるべきハウジング部分３の位置へのアクセスは簡単に可能であるので、ダイヤフラムの形の圧力補償エレメント９は、両ハウジング部分３，４を互いに組み付ける前に、ハウジング部分３に取り付けることができる。両ハウジング部分３，４を互いに組み付ける際に、カバー１０が少なくとも部分的に圧力補償エレメント９を覆うので、その後は圧力補償エレメント９は少なくとも部分的にカバーされている。従って圧力補償エレメント９を介して圧力補償は行えるが、外部環境１２からの外的影響による圧力補償エレメント９の損傷は阻止される。

図５には、第１のハウジング部分３の第２の実施態様が示されている。以下では単に相違点のみについて述べるので、上記説明を参照されたい。圧力補償開口１３は、図示した実施態様では、圧力接続管路１４の、センサチャンバ８とは反対側に配置されている、若しくはこの反対側で圧力接続管路１４に開口している。従って、圧力補償エレメント９は、圧力接続管路１４の上記の側に配置されている。このような実施態様では、第２のハウジング部分４におけるカバー１０は省かれている。しかしながら、圧力補償エレメント９のカバーを図示した位置で可能にするために、カバーを別の形で設けることもできる。

Claims (9)

1. 圧力接続部（５）を有し、センサチャンバ（８）内に圧力センサを収容しているセンサハウジング（２）と、圧力センサ装置（１）の外部環境（１２）との圧力補償を行う圧力補償エレメント（９）とを備えた圧力センサ装置（１）において、
   前記圧力補償エレメント（９）は流れ技術的に前記センサチャンバ（８）に対して並列に前記圧力接続部（５）に接続されており、
   前記圧力補償エレメント（９）は、前記センサハウジング（２）の外面に取り付けられていて、前記センサハウジング（２）のカバー（１０）によって少なくとも所定の領域で覆われていることを特徴とする、圧力センサ装置。
2. 前記圧力接続部（５）は圧力接続管路（１４）に流れ接続されていて、該圧力接続管路（１４）からは、前記センサチャンバ（８）に開口するセンサ管路（１６）が分岐しており、前記圧力補償エレメント（９）は、前記圧力接続管路（１４）の壁に設けられた圧力補償開口（１３）を閉鎖している、請求項１記載の圧力センサ装置。
3. 前記圧力補償開口（１３）は、前記圧力接続管路（１４）の長手方向中心軸線の方向で延在している、又は、該長手方向中心軸線に対して垂直に延在している、請求項２記載の圧力センサ装置。
4. 前記圧力補償開口（１３）は、前記圧力接続管路（１４）の、前記センサチャンバ（８）とは反対の側で、前記圧力接続管路（１４）に開口している、請求項２又は３記載の圧力センサ装置。
5. 前記センサハウジング（２）は第１のハウジング部分（３）と第２のハウジング部分（４）とから成っており、前記センサチャンバ（８）は前記両ハウジング部分（３，４）によって一緒に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧力センサ装置。
6. 前記圧力接続部（５）は前記第１のハウジング部分（３）に、前記圧力センサは前記第２のハウジング部分（４）に設けられており、前記圧力補償エレメント（９）は前記第１のハウジング部分（３）の外面に配置されていて、前記圧力補償エレメント（９）を少なくとも所定の領域で覆う前記カバー（１０）は前記第２のハウジング部分（４）に配置されている、請求項５記載の圧力センサ装置。
7. 前記第１のハウジング部分（３）と前記第２のハウジング部分（４）とは形状接続的に互いに結合されている、請求項５又は６記載の圧力センサ装置。
8. 前記第１のハウジング部分（３）と前記第２のハウジング部分（４）とは、背後からの係合による結合部を介して互いに結合されている、請求項７記載の圧力センサ装置。
9. 圧力センサ装置（１）を組み立てる方法であって、前記圧力センサ装置（１）は、圧力接続部（５）を有し、センサチャンバ（８）内に圧力センサを収容しているセンサハウジング（２）と、圧力センサ装置（１）の外部環境（１２）との圧力補償を行う圧力補償エレメント（９）とを有している、方法において、
   前記圧力補償エレメント（９）を流れ技術的に前記センサチャンバ（８）に対して並列に前記圧力接続部（５）に接続し、
   前記センサハウジング（２）は第１のハウジング部分（３）と第２のハウジング部分（４）とから成っていて、前記センサチャンバ（８）は前記両ハウジング部分（３，４）によって一緒に形成されており、前記圧力接続部（５）は前記第１のハウジング部分（３）に設けられていて、前記圧力補償エレメント（９）は前記第１のハウジング部分（３）の外面に設けられていて、前記圧力センサは前記第２のハウジング部分（４）に設けられており、前記第１のハウジング部分（３）を前記第２のハウジング部分（４）に取り付ける際に、前記第２のハウジング部分（４）に配置されたカバー（１０）が、前記圧力補償エレメント（９）に少なくとも所定の領域で重なるように配置されていることを特徴とする、方法。

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