JP6159683B2 - 測定プラグ - Google Patents

Description

本発明は、測定プラグおよび測定プラグの組み立て方法に関する。より具体的には、本発明は、燃焼エンジン用のピエゾ抵抗圧力測定プラグに関する。

将来におけるガソリンエンジンのための進歩的な燃焼の方針は、全体のサイクル（圧縮‐燃焼‐排出のサイクル）中に各燃焼シリンダーからの正確な圧力フィードバックの存在に依存する。これらの方針は、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）燃焼を含むことも含まないこともあり、迅速かつ正確な圧力応答を必要とする高い圧力放出速度になり得る。

ピエゾ抵抗圧力測定プラグは、特許文献１により公知である。圧力測定プラグは、燃焼側に近接して位置され得る非常に小さな感知素子を含み、それゆえ非常に高い帯域幅のセンサが実現可能である。ボンディングワイヤを用いて、感知素子は、プラグボディ内に設置されるプリント配線基板（ＰＷＢ）上のセンサ電子部品と電気的に結合される。センサ電子部品は、感知モジュール上に搭載されたピエゾ抵抗素子の抵抗の変化を測定し、条件付けされた測定信号を発生させるために配置される。ボディ内部の温度により、標準部品を有する従来のＰＷＢを使用することはできないことが知られている。その結果、信頼性の高い圧力プラグを得るためには、より高価な部品を使用する必要がある。

ＥＰ２１３８８１９Ａ１

本発明の目的は、熱的過負荷から条件付けされた電子部品を保護する構造を有する改良型の圧力プラグを提供することである。本発明の他の目的は、信頼性のある、製造するのに安価な、半自動または完全自動の生産工程により大量生産が可能な、過酷な圧力媒体に対して長寿命および／もしくは堅牢な、内燃エンジンに典型的な高い温度および振動に耐える、といった構造のうちの少なくともひとつを有する測定プラグを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する測定プラグによって達成される。有利な実施例および本発明を実施する別の方法が、従属項で言及される手段によって実現され得る。

本発明による測定プラグは、中空のプラグボディと、ハウジングと、感知モジュールと、例えばコネクタといった電子部品とを含む。中空のプラグボディは、近位端および遠位端を含む。中空のプラグボディはさらに、プラグボディ軸を含む。ハウジングはプラグボディの遠位端に取り付けられる。電子部品はハウジング内に配置される。感知モジュールは、中空のプラグボディ内に配置され、少なくとも１つの電気的な感知素子およびＰＷＢを含む。ＰＷＢは、少なくとも１つの電気的な感知素子に電気的に結合される。さらに、感知モジュールは、中空のプラグボディの近位端に取り付けられる。測定プラグはさらに、中空のプラグボディを通って電子部品を感知モジュールに電気的に接続するように構成される相互接続モジュールを含む。相互接続モジュールは、第１の端部および第２の端部を有する細長の支持構造を含む。第１の端部および第２の端部は、それぞれ第１の端子および第２の端子を備える。第１の端子は、中空のプラグボディの軸方向にフレキシブルな電気的結合を提供する。１つの実施例では、第１の端子はスプリングタイプの端子である。有利な実施例では、感知モジュールは、燃焼チャンバ内の圧力を測定するように構成される。

これらの特徴は、中空のプラグボディ内の感知素子とハウジング内の電子部品との間の電気的な相互接続を提供する。この相互接続は、少なくとも１００ｍｍの総距離を接続する。感知モジュールが中空のプラグボディに取り付けられた後に、相互接続がなされることができる。スプリングタイプの端子は、自動車エンジンの温度および振動要件に耐えることができる信頼性のある電気的接続をプラグボディ内に提供する。感知モジュールが中空のプラグボディの１つの端部に取り付けられた後に、相互接続モジュールは中空のプラグボディ内に挿入される。相互接続モジュールが中空のプラグボディ内に挿入される一方で、相互接続モジュールの端子は、感知モジュールの接触領域に電気的に接触する。このモジュール構造によって、大量の組み立てが可能となる。接続が軸方向にフレキシブルであることによって、中空のプラグボディの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する細長の支持構造用の材料を使用することができる。膨張の差は、フレキシブルな結合によって補償される。さらに、軸方向のフレキシブルな結合によって、中空のプラグボディ、相互接続モジュールおよび感知モジュールの長さの変化を補償することができる。

１つの実施例では、スプリングタイプの各端子が螺旋状の圧縮コイルばねを含む。有利な実施例では、螺旋状の圧縮コイルばねは、プラグボディ軸に平行のスプリング軸を備える。自動車用途は、動作温度範囲が広範である。構成要素が異なる熱膨張係数で使用されるので、感知モジュールと相互接続モジュールの間の電気的な接続のストレスは回避されるはずである。この特徴が、温度変動および振動によるモジュール間の距離のばらつきを補償する、確実な電気的接続を提供する。

１つの実施例では、感知モジュールのＰＷＢは、プラグボディ軸に垂直の面にあるいくつかの接触領域を含む。第１の端子は、このいくつかの接触領域に接触している。これらの特徴により、相互接続構造の摺動が可能になり、感知モジュールと接続モジュールの間の信頼性のある接続を可能にする。さらに、この特徴により、測定プラグの製造工程の複雑さが減少する。

１つの実施例では、第２の端子は圧入端子である。相互接続モジュールの一方の側の圧入端子と、相互接続モジュールの他方の側のスプリングタイプの端子との組合せは、相互接続モジュールの両側で信頼性のある電気的接続をするための、費用対効果の高い解決策を提供する。

１つの実施例では、感知モジュールはさらにアライメント素子を含む。感知モジュールのＰＷＢは、少なくとも１つの感知素子とアライメント素子の間に、プラグボディの軸方向に配置される。電気的な感知素子を覆い、腐食から電気的感知素子を保護するゲルを保持するように、ゲルダムが構成される。アライメント素子と、相互接続モジュールの細長の支持構造の端部とは、ＰＷＢに対して相互接続モジュールを整合するように構成される協働するアライメント構造を含む。これらの特徴によって、中空のプラグボディに相互接続モジュールをブラインド状態で挿入することができる。１つの有利な実施例では、アライメント素子のアライメント構造は、ハウジング方向に向かう先端部を有する２つ以上の矢印形状の構造を含む。

１つの実施例では、相互接続モジュールは、導電性のストリップ状の素子含む。ストリップ状の素子の第１の端部は、第１の端子の少なくとも一部を形成する。ストリップ状の素子の第２の端部は、第２の端子を形成する。細長の支持構造は、プラグボディ軸に平行であり、ストリップ状の素子を受け取るように構成される長手方向の窪みを含む。これらの特徴は、費用効率が良く、大量生産がし易い相互接続モジュールを提供する。

別の実施例では、長手方向の窪みは、細長の支持構造の遠位端にある貫通孔内で終わる。細長の窪みとストリップ状の素子の両方が、遠位端方向に先細りとなる構造を含む。これらの特徴によって、ストリップ状の素子が長手方向の窪み内を軸方向に移動できることが防止される。

１つの実施例では、相互接続モジュールは回転対称の構造を有する。この特徴は、中空のプラグボディ内への１つまたはそれ以上の実行可能な装着方法を有する相互接続モジュールを提供して、中空のプラグボディを介した確実な電気的接続をもたらす。

１つの実施例では、相互接続モジュールはオーバーモールド工程により得られた。オーバーモールド工程は、大量生産のために製造コストを削減することができる。

１つの実施例では、中空のプラグボディは内部に突出部を含む。この突出部は、中空のプラグボディ内の相互接続モジュール内の近位端の位置を、プラグボディ軸に沿った方向に規定する。この特徴により、相互接続モジュールの近位端と、感知モジュールのＰＷＢとの間の、温度変化による距離の変動が減少する。

別の実施例では、相互接続モジュールはさらに、中空のプラグボディの遠位端に位置する相互接続モジュールの端部に弾性のＯリングを含む。中空のプラグボディ内の突出とＯリングの結合は、中空のプラグボディ内で軸方向に相互接続構造を固定する。さらに、Ｏリングは、中空のプラグボディと相互接続構造の細長の支持構造との熱膨張係数の差による相互接続構造のストレス量を減少させる。

１つの実施例では、感知モジュールおよび相互接続構造は中央の貫通孔を含み、中空のプラグボディを介して、感知モジュールのこの中央の貫通孔内に取り付けられた電気的素子の電気的な接続をハウジングへと通過させる。この特徴により、中空のプラグボディの近位端で、中空のプラグボディを介した電気的な接続を同じく必要とする別の機能を、測定プラグに組み合わせることができる。

第２の態様では、測定プラグの組み立て方法が提供される。方法は、
感知モジュールおよび中空のプラグボディの組み立てを提供することであって、感知モジュールのＰＷＢが、この中空のプラグボディの開口端から離れて配置されることと、
中空のプラグボディ内で相互接続モジュールを摺動させて、相互接続モジュールと感知モジュールのＰＷＢとの間を電気的に接続することを含む。

その他の特徴および利点が、例として、実施例の様々な特徴を示す添付の図面と共に、以下の詳細な説明から明らかとなろう。

これらおよび他の態様、特性および利点を、図面を参照して以下の説明に基づいて説明する。図面中の類似の参照番号は、類似の、または比較可能な部分を示す。
圧力測定プラグの実施例の断面図を概略的に示す。 中空のプラグボディ内で相互接続モジュールを摺動させるときの、図１の実施例の断面図を概略的に示す。 図１の相互接続モジュールの側面図を概略的に示す。 相互接続モジュールの斜視図を示す。 相互接続モジュールで使用するためのコンダクタの斜視図を示す。 相互接続モジュールの上面図を示す。 相互接続モジュールの底面図を示す。 図６および図７の線ＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩに沿った、相互接続モジュールの側面図を概略的に示す。 感知モジュールの上面図を示す。 相互接続モジュールの第２の実施例を概略的に示す。 相互接続モジュールの第３の実施例を概略的に示す。

図１は、燃焼エンジン用の圧力測定プラグ１００の実施例の断面図を概略的に示す。測定プラグ１００は、中空のプラグボディ１０２、感知モジュール１０４、相互接続モジュール１０８、電子回路１１６およびハウジング１１０を含む。ハウジング１１０は、レンチによる測定プラグの装着を可能にするための、六角形の外周（図示せず）を備える。

中空のプラグボディ１０２は、遠位端１０２Ｄおよび近位端１０２Ｐを含む。中空のプラグボディは、燃焼エンジンのシリンダーヘッドにプラグボディ１０２を装着するための雄ネジ１０２Ａを備える。中空のプラグボディ１０２は、プラグボディ軸１０２Ｃを有する。プラグボディ軸は、圧力測定プラグ１００の長手方向の軸と一致する。ハウジング１１０のベース部１１０Ａは、中空のプラグボディ１０２の遠位端１０２Ｄに溶接によって取り付けられる。ハウジングはさらに、コネクタ素子（図示せず）を備えるキャップ１１０Ｂを含む。ハウジング１１０は、条件付け電子部品やコネクタ素子のような電子部品１１６を収容するように構成される。電子回路または電子部品は、次の動作のうちの少なくとも１つを実行するように配置される：圧力センサ、すなわちピエゾ抵抗素子から取得された信号の温度補償、少なくとも１つの電気的感知素子から取得された信号のキャリブレーション、内部故障検出、少なくとも１つの電気的感知素子から条件付けされた信号への変換、すなわち燃焼チャンバ内の圧力を示す信号への電気信号の変換である。

感知モジュール１０４は、中空のプラグボディ１０２内に配置される。中空のプラグボディ内で感知モジュールが占有する領域は、図１にＡで示される。感知モジュール１０４は、中空のプラグボディの近位端１０４Ｐに取り付けられる。感知モジュールは、エンジンの燃焼チャンバ内の圧力を測定するように構成される。感知モジュール１０４は、第１の細長の環状のボディ部１０４Ｂ、リング形状の感知構造１０４Ａおよび第２の細長の環状のボディ部１０４Ｃを含む。第１の細長の環状のボディ部１０４Ｂは、一方の端部で中空のプラグボディ１０２の近位端１０２Ｐに溶接により取り付けられ、中空のプラグボディ内を延在して、中空のプラグボディの近位端から一定距離でリング形状の感知構造１０４Ａを位置決めし、それゆえ燃焼チャンバから遠ざけられる。リング形状の感知構造１０４Ａは、第１の細長の環状のボディ部１０４Ｂの他方の端部に取り付けられる。

少なくとも１つの電気的な感知素子（図示せず）は、燃焼チャンバから逸されたリング形状の感知構造の表面上に配置される。少なくとも１つの電気的な感知素子は、歪みゲージ（例えば、マイクロフューズド歪みゲージ（ＭＳＧ）のようなシリコン歪みゲージ）の形態であることができる。歪みゲージは、好ましくはピエゾ抵抗感知素子である。少なくとも１つの電気的な感知素子は、燃焼チャンバ内の圧力の変動によるリング形状の感知構造１０４Ａの使用中の変形を測定するように構成される。感知モジュールの動作原理は、出願人の特許出願ＥＰ２１３８８１９により詳細に説明されている。第２の細長の環状のボディ部１０４Ｃは、第１の細長の環状のボディ部１０４Ｂ内に配置され、リング形状の感知構造１０４Ａに一方の端部で結合される。第２の細長の環状のボディ部１０４Ｃは、ロッド状の素子を受け取るための空間を形成する。ロッド状の素子の例は、グローロッド、温度ロッド、およびダミーロッドであるが、これらに限定されない。

リング形状の支持１０４Ｄは、リング形状の感知構造１０４Ａの外周に取り付けられる。プリント配線基板１０４Ｅは、リング形状の支持１０４Ｄ上に位置決めされる。リング形状の支持１０４Ｄは、リング形状の感知構造１０４Ａから最小の距離でプリント配線基板（ＰＷＢ）１０４Ｅを位置決めするように構成され、その結果、プラグボディ軸の方向のプリント配線基板上に作用する力は、リング形状の感知構造１０４Ａの外周に導かれる。この方法で、圧力測定プラグ内の変動する力による測定信号の歪みが著しく減少される。

感知モジュール１０４はさらに、アライメント素子１０４Ｆを含む。アライメント素子１０４Ｆは、中空のプラグボディ１０２内に位置される感知モジュール１０４の端部を形成する。アライメント素子１０４Ｆは、感知モジュール１０４の上面図を示す図９でより詳細に理解され得る。アライメント素子は、後でより詳細に説明するアライメント構造１０４Ｆ１を含む。アライメント素子１０４Ｆは、２つの大きな開口１０４Ｆ２を有するディスク形状の部分を含む。大きな開口１０４Ｆ２のそれぞれは、リング形状の感知構造に取り付けられる電気的な感知素子１０４Ａ１、ボンディングワイヤ９０２およびＰＷＢ１０４Ｅの部品上を延在する。ボンディングワイヤ９０２は、電気的な感知素子１０４Ａ１をＰＷＢに電気的に結合する。

上述のように、感知構造は、中空のプラグボディ内に、以下の素子の積み重ねである端部を含む：リング形状の感知構造１０４Ａ、リング形状の支持１０４Ｄ、ＰＷＢ１０４Ｅおよびアライメント素子１０４Ｆである。アライメント素子１０４Ｆは、リング形状の支持１０４Ｄの連結構造１０４Ｄ１により、リング形状の支持１０４Ｄに機械的に連結される。連結構造１０４Ｄ１は、アライメント素子１０４Ｆのそれぞれの開口内で押しつぶされる。他の連結構造がアライメント素子をリング形状の支持に取り付けてもよいことが明らかであろう。

アライメント素子１０４Ｆはさらに、中央の開口１０６と、４つの小さな開口１０４Ｆ３とを含む。４つの開口１０４Ｆ３のそれぞれは、相互接続構造のフレキシブルコンタクトをＰＷＢ１０４Ｅの接触領域１０４Ｅ１にガイドするように、また、この接触領域上の適所にこのフレキシブルコンタクトを保つように構成される。

感知モジュール１０４は、中空のプラグボディ１０２内に細長い孔内に一部分として組み立てられる。この方法で、電気的な感知素子およびＰＷＢは、燃焼チャンバから離れて位置決めされて、その結果、プラグボディ内の電子部品にとって厳しい運転条件が少なくなる。測定プラグを組み立てる方法は、
感知モジュールと中空のプラグボディの組み立てを提供し、感知モジュールのＰＷＢが、中空のプラグボディの開口端部から離れて位置されることと、
中空のプラグボディ内で相互接続モジュールを摺動させて、相互接続モジュールと感知モジュールのＰＷＢとの間を電気的に接続することを含む。

相互接続モジュール１０８は、ハウジング１１０のキャビティ内の電子部品１１６を感知モジュール１０４のＰＷＢへ中空のプラグボディ１０２を介して電気的に接続するように構成される。相互接続モジュールが中空のプラグボディ内で占有する領域を、図１にＢで示す。相互接続モジュール１０８は、第１の端子１０８Ｃが設けられた近位端１０８Ｐと、第２の端子１０８Ｂ１が設けられた遠位端１０８Ｄとを有する細長の支持構造１０８Ａを含む。第１の端子１０８Ｃは、プラグボディ軸１０２Ｃに平行のばね軸を有する螺旋状の圧縮ばねの形態のスプリングタイプの端子である。第２の端子１０８Ｂ１は、本実施例では圧入端子である。第２の端子１０８Ｂ１は、圧力測定プラグ１００のハウジング１１０内に配置されたＰＷＢに電気的に結合される。

螺旋状の圧力コイルばねは、軸方向にフレキシブルな電気的接続を提供する。本出願におけるフレキシブルな電気的接続が意味するのは、接続により結合された２つの電気部品間の距離は、ひとつの圧力測定プラグ内で、または複数の測定プラグ間で、時間的に変化することができることであり、２つの電気部品の電気的な接続の信頼性が維持される。軸方向のフレキシブルな電気的接続によって、中空のプラグボディの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する細長の支持構造用の材料を使用することが可能になる。膨張の差は、フレキシブルな結合により補償される。さらに、軸方向のフレキシブルな結合により、中空のプラグボディ、相互接続モジュール、および感知モジュールの長さの変化を補償することができる。

相互接続モジュール１０８は、中空のプラグボディの遠位端１０２Ｄの開口を通って中空のプラグボディ内の細長い孔内にある。図２は、相互接続モジュールが中空のプラグボディ内の最終的な位置にない断面図を示す。相互接続モジュールの最終的な位置では、細長の支持構造１０８Ｐの第１の端部が中空のプラグボディ１０２の内壁上の突出部１０２Ｅに抗するように位置いる。本実施例において、突出部とは、中空のプラグボディ１０２の内側に沿った環状の縁部である。突出部１０２Ｅは、中空のプラグボディ１０２内において相互接続モジュールの近位端１０８Ｐの軸方向の位置を規定し、その結果、相互接続モジュール１０８の近位端１０８Ｐと感知モジュール１０４のＰＷＢ１０４Ｅの間の距離を規定する。ＰＷＢ１０４Ｅは、プラグボディ軸と垂直の平面にある複数の接触領域１０４Ｅ１を含む。相互接続構造１０８を挿入した後、第１の端子１０８Ｃの螺旋状のばねは、この複数の接触領域に接触する。突出部１０２Ｅを使用は、螺旋状のばね端子が感知モジュール１０４のＰＷＢに作用する力を制限する。細長の支持構造と中空のプラグボディとの材料の熱膨張係数は異なることがある。突出部の使用は、中空のプラグボディ内において相互接続モジュール１０８の軸方向の位置を固定することによる感知モジュールのＰＷＢに作用する力に関して、これの影響を減少させる。

相互接続構造１０８はさらに、相互接続モジュール１０８の遠位端１０８Ｄの環状の縁部に弾性のＯリングを含む。遠位端１０８Ｄは、中空のプラグボディ１０２の遠位端１０２Ｄに位置する。ハウジング１１０のベース部１１０Ａがプラグボディ１０２の遠位端１０２Ｄに取り付けられた後に、突出部１０２Ｅと組み合わされた弾性のＯリング１０８Ｅは、中空のプラグボディ１０２内の軸方向に相互接続モジュールを固定する。弾性のＯリング１０８Ｅによってさらに、細長の支持構造と中空のプラグボディとの材料の熱膨張係数の差による相互接続モジュール１０８の細長の支持構造１０８Ａの応力量を削減することが可能となる。

感知モジュール１０４および相互接続モジュール１０８の双方は、ハウジングにより形成されるキャビティから測定プラグの先端までの１つの貫通孔１０６を形成する中央通路を含む。貫通孔１０６は、グローロッド、温度感知ロッドおよびダミーロッドのようなロッド形状の素子を受け取るように構成されるが、これらの例に限定されない。グローロッドと温度感知ロッドの両方は、貫通孔１０６を介して提供される電気的な接続を必要とする。

感知モジュール１０４のアライメント素子１０４Ｆと、接続モジュール１０８の細長の支持構造１０８Ａとは、協働するアライメント構造１０４Ｆ１、１０８Ａ２を含む。これらアライメント構造は、感知構造１０４に対して相互接続構造１０８を整合させるように構成されて、相互接続構造１０８の端子は、感知モジュールのＰＷＢ上の対応する接触領域と電気的に接続する。アライメント素子１０４Ｆのアライメント構造１０４Ｆ１は、ハウジングの方向に向かう先端を有する２つの矢印形状の構造を含む。アライメント素子１０４Ｆのアライメント構造１０４Ｆ１は、細長の支持構造１０８の近位端１０８Ｐで中心の孔内へ突出するように構成される。中心孔の表面は、相互接続モジュール１０８のアライメント構造１０８Ａ２Ａを形成する矢印形状の輪郭を有する。アライメント構造１０８Ａ２の輪郭は、感知モジュールの方向に向かう先端を含む。図１は、感知モジュールおよび相互接続モジュールの整合された位置を示す。図２は、相互接続モジュールのアライメント構造１０８Ａ２Ａの先端が感知モジュールのアライメント構造１０４Ｆ１の先端に接触している状況を示す。この状況は、相互接続モジュールが中空のプラグボディに目に見えない状態で挿入されるときに生じ得る。アライメント構造は、感知構造の方向に移動する間に相互接続構造をプラグボディ軸１０２Ｃの周りで回転させる。感知モジュールおよび相互接続モジュールが相互に正確な配向を有しているとき、相互接続モジュールの近位端が中空のプラグボディ１０２の突出部１０２Ｅにぶつかるまで、相互接続モジュールは、プラグボディ軸の周りで回転されることなく、軸方向において感知モジュールまで移動され得る。端子１０８Ｃの螺旋状のばねは軸方向に圧縮され、感知モジュール１０４のＰＷＢ上の接触領域に接触する。それゆえ、感知モジュールと電気的に接触するために相互接続モジュールの端子が測定プラグの軸方向に移動された後に、感知モジュールおよび相互接続モジュールのアライメント構造は、これらのモジュールの配向を整合させるために最初に相互接続モジュールを回転させるように構成される。アライメント素子１０４Ｆの開口１０４Ｆ３は、螺旋状のばねの形態の端子をＰＷＢ上の対応する接触領域へ導く。開口１０４Ｆ３はさらに、螺旋状のばねが圧縮された後に軸方向において曲がらないことを保証する。軸方向において螺旋状のばねを曲げると、ＰＷＢの接触領域との接触が失われることになり得る。

図３から図８は、相互接続モジュール１０８をより詳細に示す。図３は、相互接続モジュールの側面図を示す。相互接続モジュール１０８は、導電性のストリップ状の素子１０８Ｂを含む。ストリップ状の素子１０８Ｂは、細長の支持構造１０８Ａの遠位端１０８Ｄから近位端１０８Ｐまで延在する。遠位端１０８Ｄでは、ストリップ状の素子１０８Ｂは圧入端子を含む。近位端１０８Ｐでは、ストリップ状の素子１０８Ｂは、端子の一部を形成する針(ニードル)状の端部１０８Ｂ２を含む。針状の端部１０８Ｂ２は、螺旋状のばねの開口に押しこめられて、ここに固定される。図３は、相互接続モジュール１０８の側面図を示す。細長の支持構造１０８Ａは、プラスチック材料から作られることができるものであり、第1の部分１０８Ａ１および第２の部分１０８Ａ２を含む。Ｏリング１０８Ｅは、第１の部分１０８Ａ１に取り付けられる。図６は相互接続モジュールの上面図を示し、図７は相互接続モジュールの底面図を示す。相互接続モジュールは回転対称の構造を有することが理解されよう。端子は相互接続モジュールの縦軸の周りに回転対称に分布される。本実施例におけるこの分布は、相互接続モジュールが、ハウジング内の電子部品に感知モジュールを電気的に接続するための２つの可能性を有するものである。図６および図７はさらに、ハウジングから測定プラグの先端までの通路を形成する中心の孔１０６を示す。図７はさらに、アライメント構造１０８Ａ２Ａの２つの先端と、感知モジュールのアライメント構造を受け取るための２つの窪み１０８Ａ２Ｂとを示す。図７はさらに、針状の端部１０８Ｂ２の先端が螺旋状のばね素子１０８Ｃの開口に挿入されることを示す。

図８は、図６および図７における線ＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩに沿った相互接続モジュールの断面図である。１つの導電性のストリップ状の素子１０８Ｂのみが示されていることに留意すべきである。この図が示すのは、細長の支持構造１０８Ａが導電性のストリップ状の素子１０８Ｂを受け取るように構成される長手方向の窪み６０２を含むことである。窪み６０２は、プラグボディ軸と平行に延在する。長手方向の窪み６０２は、細長の支持構造１０８Ａの遠位端１０８Ｄにある第１の部分１０８Ａ１の貫通孔６０４内の１つの端部で終わる。長手方向の窪み６０２は、第２の部分１０８Ａ２の貫通孔の反対側の端部で終わる。ストリップ状の素子１０８Ｂを細長の支持構造の長手方向に固定するために、細長の窪み６０２とストリップ状の素子１０８Ｂの両方が、細長の支持構造１０８の端部方向に向かって狭くなる構造を含む。

第１の部分１０８Ａ１および第２の部分１０８Ａ２は、スナップフィットを用いて結合される。参照番号１０８Ａ１Ａは、細長の支持構造１０８Ａの第１の部分１０８Ａ１のスナップフィット構造を示し、参照番号１０８Ａ２Ａは、細長の支持構造１０８Ａの第２の部分１０８Ａ２のスナップフィット構造を示す。

相互接続モジュール１０８は、以下の方法で組み立てられる。まず、４つのストリップ状の素子１０８Ｂが第１の部分の窪みに位置決めされる。これは、圧入端子１０８Ｂ１を有するストリップ状の端子の端部を、開口を通して、細長の支持構造の遠位端を形成する第１の部分の領域に挿入することによって成される。続いて、ストリップ状の素子を窪み６０２内に位置決めする。この後、第２の部分１０８Ａ２がストリップ状の素子の針状の端部上に移動され、第１の部分１０８Ａ１にスナップフィットされる。それから、螺旋状のばね素子１０８Ｃが導電性のストリップ状の素子の針状の端部に取り付けられる。最後に、弾性のＯリング１０８Ｅが細長の支持構造１０８Ａの遠位端に取り付けられる。

相互接続モジュール１０８を組み立てる別の方法では、螺旋状のばねがストリップ状の素子の針状の端部の周りに位置決めされる。このばねは、ばねをクランピングすること、溶接すること、または変形させることにより、針状の端部に取り付けることができる。その後、４つのストリップ状の素子１０８Ｂが第１の部分の窪み内に位置決めされる。これは、圧入端子１０８Ｂ１を有するストリップ状の素子の端部を、開口を介して、細長の支持構造の遠位端を形成する第１の部分の領域に挿入することによって成される。続いて、ストリップ状の素子が窪み６０２内に位置決めされる。この後、第２の部分１０８Ａ２が、ストリップ状の素子の針状の端部に位置する螺旋状のばねに対して移動され、または押し付けられ、第１の部分１０８Ａ１にスナップフィットされる。

好ましくは、第２の部分１０８Ａ２の開口は、螺旋状のばねの断面よりもわずかに小さい断面を有する。この方法で、螺旋状のばねは、挿入後に第２の部分１０８Ａ２の開口に固定される。

細長の支持構造およびストリップ状の素子の組み立てが、オーバーモールド工程によって得ることができることに留意されたい。

図１０は、測定プラグで使用するための相互接続の第２の実施例の斜視図を示す。この実施例は、中心の孔を含まない点で、前述の実施例とは異なる。これによって、この実施例が、空間内の圧力のみを測定する測定プラグに適したものとなる。別の相違点は、相互接続モジュールのアライメント構造１０８Ａ２Ａ’が外側の面に位置することである。アライメント構造１０４Ｆ１’を有する対応するアライメント構造１０４Ｆもまた図１０に示される。弾性のＯリングはこの図では示されていない。

図１１は、相互接続モジュールの第３の実施例の斜視図を示す。この実施例では、相互接続モジュールは電子回路を含む。電子回路は、感知モジュールの電子的な感知素子によって発生される電子信号を条件付けるように配置される。相互接続モジュールの遠位端１０８Ｄに、接触領域１１０８が設けられる。ハウジング内のＰＷＢに取り付けられた螺旋状の接触ばねは、ハウジング内の電子部品と相互接続モジュール上の回路との間の電気的な接続のために使用されることができる。この実施例では、近位端１０８Ｐでの相互接続モジュール１０８のアライメント構造１０８Ａ２Ａ’は、細長の支持構造１０８Ａの外側の面にある。

上述の実施例において、螺旋状のばね素子は、相互接続モジュールと感知モジュールの間の電気的な接続に使用される。他のスプリングタイプの端子が、例えば、板ばね素子との接続のような接続を行うのに使用されることができる。軸方向のフレキシブルな結合は、フレキシブルな導電性のＯリングによって、または、相互接続モジュールの端子に取り付けられる先端部分によって提供されてもよい。フレキシブルな導電性材料は、例えば、導電性エラストマーである。相互接続モジュールと感知モジュールの間を電気的に接続するために圧入端子を使用することも可能であろう。しかしながら、圧入端子が使用されるならば、相互接続モジュールのもう一方の側の接続は、プラグボディの軸方向でフレキシブルな結合を持つべきである。

ここでの説明は、電気的感知素子を信号条件付け電子回路から比較的長い距離で隔離するための相互接続システムの設計である。この方法で、電子回路は熱的過負荷から保護される。相互接続システムは、自動車のエンジンシリンダーの温度および振動に耐え、大量の組み立ておよび共通プロセスに適している。相互接続構造１０８は、自動車の温度および振動の要求を満足する。この設計は、異なる長さの様々なエンジンヘッドのレイアウト、およびセンサがプラグボディの一方の端部に位置され、条件付け電子回路がプラグボディの他方の端部に位置される他の測定プラグセンサに適用可能である。

相互接続モジュールの遠位端にある圧入端子により、大量生産のための容易な組立が保証される。相互接続モジュールの近位端は、支持リングに取り付けられるＰＷＢの接触領域に接触する螺旋状のばね素子を有する。相互接続モジュールが、感知モジュールの端部に一体化されたアライメント特徴と整合するので、大量生産の際に簡単な組み立てのため目に見えない挿入が可能な方法で、相互接続モジュールは設計される。相互接続モジュールにより、高温抵抗によるセラミックの組み込みが可能となる。

いくつかの実施例の点から本発明が説明されたが、本発明の代替物、修正物、置換物および等価物が、明細書を読み、図面を検討することによって、当業者に明らかとなろうことが期待される。本発明は説明された実施例に限定されるものではない。本発明の思想から逸脱することなく、変形形態が成されることができる。

Claims (14)

1. 近位端、遠位端およびプラグボディ軸を含む中空のプラグボディと、
   前記プラグボディの前記遠位端に取り付けられるハウジングと、
   前記ハウジング内に取り付けられる１つもしくは複数の電子部品と、
   前記中空のプラグボディ内に配された感知モジュールであって、当該感知モジュールは、少なくとも１つの電気的な感知素子と、当該少なくとも１つの電気的な感知素子に電気的に結合されたプリント配線基板（ＰＷＢ）とを含み、前記ＰＷＢが、プラグボディ軸に垂直な面にある１つもしくは複数の接触領域を含み、前記感知モジュールが前記中空のプラグボディの前記近位端に取り付けられる前記感知モジュールと、
   前記中空のプラグボディを介して前記電子部品を前記感知モジュールに電気的に接続するように構成された相互接続モジュールとを含み、
   前記相互接続モジュールが、前記１つもしくは複数の接触領域に接触する第１の端子が設けられた第１の端部と、第２の端子が設けられた第２の端部とを有する細長の支持構造を含み、前記第１の端子が軸方向にフレキシブルな電気的結合を提供する、測定プラグ。
2. 前記第１の端子はスプリングタイプの端子である、請求項１に記載の測定プラグ。
3. 各スプリングタイプの端子が螺旋状の圧力ばねを含む、請求項２に記載の測定プラグ。
4. 前記螺旋状の圧力ばねが、前記プラグボディ軸に対して平行のばね軸を含む、請求項３に記載の測定プラグ。
5. 前記ＰＷＢが前記少なくとも１つの電気的な感知素子とアライメント素子との間に配置され、前記感知モジュールが前記アライメント素子を含み、前記アライメント素子と前記細長の支持構造の端部とが、前記ＰＷＢに対して前記相互接続モジュールを整合するよう構成されて協働するアライメント構造を含む、請求項１に記載の測定プラグ。
6. 前記アライメント素子のアライメント構造が、前記ハウジングの方向に向かう先端部を有する、２つ以上の矢印形状の構造を含む、請求項５に記載の測定プラグ。
7. 前記相互接続モジュールが導電性のストリップ状の素子を含み、当該導電性のストリップ状の素子の第１の端部は、第１の端子の少なくとも一部を形成し、前記ストリップ状の素子の第２の端部は、第２の端子を形成し、前記細長の支持構造は、前記プラグボディ軸と平行の長手方向の窪みを含み、かつ前記ストリップ状の素子を受けるように構成される、請求項１に記載の測定プラグ。
8. 前記長手方向の窪みは、前記細長の支持構造の遠位端の貫通孔で終わり、前記細長の窪みとストリップ状の素子の双方が、前記遠位端の方向に狭くなる構造を含む、請求項７に記載の測定プラグ。
9. 前記相互接続モジュールが回転対称の構造を有する、請求項１に記載の測定プラグ。
10. 前記相互接続モジュールがオーバーモールド工程によって得られる、請求項１に記載の測定プラグ。
11. 前記中空のプラグボディが、前記中空のプラグボディ内に前記相互接続モジュールの近位端の位置を規定する突出部を内部に含む、請求項１に記載の測定プラグ。
12. 前記相互接続モジュールがさらに、前記中空のプラグボディの前記遠位端に位置する前記相互接続モジュールの１つの端部に弾性のＯリングを含む、請求項１１に記載の測定プラグ。
13. 前記感知モジュールおよび前記相互接続構造は、前記中空のプラグボディを通過する中央貫通孔を含み、当該中央貫通孔は、感知モジュールに取り付けられた電気的素子のハウジングへの電気的接続のために構成される、請求項１に記載の測定プラグ。
14. 前記電気的素子がグローロッドであり、前記感知モジュールが燃焼チャンバ内の圧力を測定するように構成される、請求項１３に記載の測定プラグ。

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