JPH01501962A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力センサ 背景技術 本発明は独立請求項の上位概念に記載された圧力センサから出発する。このよう な形式の公知の圧力センサにおいては測定エレメントがケーシングの袋穴内へ挿 入されておシ、特にねじはめられている。このために、比較的大きな穴径の袋穴 ｔ８要とし、これによシケーシングの強度が減少する。さらに、圧力を伝える部 材（グミ力感知エレメント上にできる限シフラットに平らに置かれなければなら ない。極めて僅かな製作誤差及び角度誤差があっても、既に圧力感知エレメント の層厚が比較的薄いため、測定誤差を生じる。

発明の利点 これに対して、独立請求項記載の特徴を有する不発明の圧力センＶは、圧力を圧 力感知エレメントへ極めて精確に伝えることができるという利点を有する。構造 寸＠力；極めて小さいにもかかわらす、比較的大きな公差範囲で製作することが できる。さらに測定エレメントを取付けるためのねじ山を必要としない。このた め袋穴の直径を比較的小さく構成することができ、従ってケーシングの根板的強 度が改善される。ケーシング内における測定エレメントの機械的固定は簡単な形 式で、例えば溶接継手によって、保証される。圧力感知エレメント及びセンサケ ーシングにあるダイヤフラムの範囲には雄ねじ山が製作されていないので、この 範囲には、センサケーシングの取付けによって生じることがある機械的な振動又 は応力が生じない。ダイヤフラムから伝達される圧力値は従って機械的振動によ って誤差を生じることがない。また、圧力センサの圧力感知範囲には、圧力セン サを壁内へねじ込むさいに生じる圧力センサケーシングの応力歪みが生じない。

さらに、簡単な形式で導体ｊ！！を測定エレメント上にプリントすることができ 、その都度測定信号を発することができる。抵抗層を圧力センサの、圧力負荷を 受ける範囲外に接続させることも可能である。導体路及び抵抗層は互いにオーバ ーラツプさせることができる。

問題となるような圧力センサ範囲に給電用導線を必要とせず、若しくは絶縁手段 を必要としないので、簡単な形式で抵抗層への給電がえられる。

従属請求項に記載された手段によシ、独立請求項に記載された圧力センサの有利 な発展が可能でちる。

図面 本発明の一実施例が図面に示されておシ、以下に詳１１ｉＢＫ説明されている。

第１図は圧力センサの縦断面図、第？ａ図は一部の詳細図、第２図は圧力センサ の測定エレメントの縦断面図、第３図は第２図に対して９０度回転させた測定エ レメントの縦断面図、篤４図は第２図のｙ　−ｒｔ’線による断面図でるる。

実施例の説明 第１図において符号１０は圧力センサ１１のケーシングを示し、これはねじ又は ねじ結合体として構成されている。ケーシング１０は雄ねじ山１２によシ圧力容 器の穴１３内へねじはめられ、さらに壁１４から突出して、圧力若しくは圧力変 化を測定しようとする媒体中に侵入している。この場合ケーシング１０はその外 側の表面が圧力容器の壁の外側の表面と一平面をなし該壁の穴１３を閉鎖するよ うにしてもよい。しかしまた同様に、ケーシング１０が穴１３から突出せず、従 って穴１３内に引込んで保護された状態で配置されているようにすることも可能 である。ケーシング１０はほぼ中心に袋穴ｉｓ’を有し、この袋穴の底は圧力ダ イヤフラム１６として構成されている。袋穴１５１Ｃは圧力センサ１１の測定エ レメント１７が挿入されていて、圧力ダイヤフラム１６に接している。ケーシン グ１０の雄ねじ山１２はケーシング１０の、圧力媒体側の端部までは達しておら ず、従って圧力ダイヤフラム１６は機械的応力及び振動を受けない。この、ねじ 山のない区分１８の範囲でケーシング１０は測定エレメント１７にレーザー電子 ビーム溶接継手２２により結合されている。測定エレメント１７はこれによシ圧 力ダイヤフラム１６に接触した状態で固定されている。

ケーシング１００強度は溶接継手２２によって減少していない。しかしまた、区 分１８に貫通する横穴を作製することも可能である。溶接又はろう接継手にょシ ケーシング１０及び測定エレメント１７間に機械的結合部が形成されている。溶 接継手の代ｐにさらに別の根株的結合、例えばねじによる結合を用いることも可 能テある。ケーシング１０の強度を減少させないために横穴の孔径は極めて小さ くすべきである。溶接継手２２は袋穴１５内での測定エレメント１７の固定に役 立つと共に、圧力ダイヤフラム１６に対する反力若しく　ｌ−ｍプレロードを発 生させるためにも役立つ。測定エレメント１７からは電気導線２３が図示されて いない電気的接続端子若しくは図示されていない評価回路へ導かれている。

測定エレメント１７は、他の図面に詳細に示されているようＩＣ１円筒形の特殊 鋼体２７を有し、これは縦側に２つの、直径方向で互いに反対側に偏平面２８を 有している。特殊鋼体２７の偏平面２８及び端面２９にはエナメル材料よ構成る 絶縁層３０が設けられている。特殊鋼体２７は丸面取り−ｇれたエツジ３１ｔ− 有してお９、これにより、絶縁層３０の良好な付着かえられる。絶縁層３０上に は、偏平面２８に及びほぼエツジ３１上に、例えば銀パラジウムよ構成る導体路 ３２が従来公知の形式で厚膜技術によってプリントされている。しかしこの場合 薄膜技術を利用してもよい。特殊鋼体２７の端面２９上には絶縁層３０上に圧力 感知抵抗３３が設けられている。エツジ３１の範囲でれ抵抗３３及び導体路３２ がオーバーラツプしている。抵抗３３に公知の圧電抵抗効果に基いて作動するこ とができ、特１（厚膜技術でプリントすることができる。抵抗３３上にはカバ一 層３４があり、これは抵抗３３と導体路３２とのオーバーラツプ個所を越えると ころまで達している。カバ一層３４は抵抗３３の保護体として役立つと同時に、 特殊鋼体２７の端面２９上にはめ込まれるフード３５のだめの接着結合部として も役立つ。このフードは硬質材料、有利１ｃは焼入れ鋼又はセラミックからつく られている。フード３５は半球状でおるか又は湾臼した表面を有している。この 場合重要なことは、フード３５が圧力ダイヤフラム１６に点状シて支持されてい ることである。溶接継手２２は抵抗３３よシ後方で特殊鋼体２７に配置されてい る。

圧力センサ１１の作用形式は従来公知であり、従ってこ＼では簡単に説明する。

圧力媒体の圧力によって圧力ダイヤフラム１６中に生じたたわみにフード３５に よシ一様に抵抗３３上へ伝達される。フード３５は殆んど点で圧力ダイヤフラム １６上に接しているから、これ自体を抵抗３３に対して精確にフラットにかつ平 行に構成する必要がない。圧力ダイヤフラム１６の最大たわみ範囲のダイヤフラ ム行程はフードのフラット面によって一様にかつ誤差なく抵抗層３３上へ伝達さ れる。フードの点状接触によシ、抵抗３３が非対称形に押圧されることに基く、 測定値の非線型特性が防止される。フードのフラット面（抵抗層側の面）の表面 粗さはダイヤフラム内面よシも著しく小さく製作することが可能でちるから、表 面粗さによシ抵抗３３に局部的な点状の負荷がかけられること、ひいてはまたこ れによシ非線型特性を生じる結果となることが避けられる。フード３５に半球状 の代シに河Ｈした表面を有していてもよい。フード３５の質量が小さくなればな る程、それだけ圧力センサ１１の動力学的特性は良好になる。

袋穴の底面を湾Ｈさせることも可能である。しかしこの場合底面とフードの臼率 半径は、底面とフードとの間に締付作用が生じることを避けるために、互いに具 ならせなければならない。

以上のような圧力センサは、ディーゼル機関又はオツトー機関における燃料Ｉ５ を射系の分配ポンプ内の圧力測定並びに燃焼圧力の測定に％１ｃ有利に使用する ことができる。殊に高圧用として使用することができ、また大量生産に適する。

圧力センサはコスト的に有利にかつ大量生産に適する作業工程で製作することが できる。

ＦＩＧ、　２　ＦＩＧ、　３ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）昭和６３年　９月２′Ｌ日 特許庁長官　吉　１）　文　毅　殿 １、国際出願番号 ＰＣＴ／ＤＥ　８７１０００９６ ２、発明の名称 圧力センサ ３、特許出願人 名　称　ローベルト　ボッシュ　ゲゼルシャフト　ミントベシュレンクテル　ハ フラング ４、代理人 住所　〒１００東京都千代田区丸の内３丁目３番１号新東京ビルヂング５５３号 電話（２１６）５０３１〜５番氏名　（６］８１）弁理士　矢野敏雄 ５、補正音の提出年月日 昭和６３年　２月　２２　日 ６、添付書類の目録 （１）補正音の翻訳文　１通 請　求　の　範　囲 １、圧力センサ、殊に、壁（１４）によって制限された媒体の圧力を検出するた めの、例えばディーゼル機関及びオツトー機関における燃焼圧力の測定又は燃料 供給用の分配ポンプ内の圧力の測定のための圧力センサであって、圧力の作用に より電気的性質が変化する、圧力に敏感な皮膜抵抗（３３）、厚膜抵抗又は薄膜 抵抗と、皮膜抵抗（３３）及びその導電線（２３）を支承している支持体（］０ ）とを有し、該支持体が、圧力を検出しようとする媒体に対して閉じられた、袋 孔の形の中空室（Ｊ５）を形成して８ｖ１該中亜室内において皮膜抵抗（３３） が、圧力を伝達する材料から成るフード（３５）を介して、内側から殆んど点状 に中空室！Ｅ　（１６）に接触している圧力センサ。

２、皮膜抵抗（３３）が測定ニレメン）（１７）に配置されており、かつ機械的 結合部（２２）により支持体（１０）に不動ｊ；結合されていることを特徴とす る請求の範囲第１項記載の圧力センサ。

３、圧力センサ（１１）の支持体（１０）が皮膜抵抗（３３）の範囲ｌ；達する 迄の区間にのみ雄ねじ山（１２）を有していることを特徴とする請求の範囲第１ 、項ｒ！駅の圧力センサ。

４、皮膜抵抗（３３）と支持体の雄ねじ山（１２）との間の範囲に夕なくとも１ つの横孔（２Ｉ）が配置されて８す、該横孔内ｌ：機械的結合部（２２）が配置 されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記 載の圧力センサ。

５、機械的結合部（２２）がレーザビーム又は電子ビームにより太られた溶接継 手であることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１”Ｊ記 載の圧力センサ。

６、絶縁層（３０）及び皮膜抵抗（３３）の導体路（３２）が厚膜技術により測 定エレメント（１７）上にプリントされており、かつ導体路（３２）及び皮膜抵 抗（３３）が互いにオーバーラツプしていることを特徴とする請求の範８第１項 から第５項までのいずれか１項記載の圧力センサ。

７、フード（３５）が湾曲し！二表面を有していることを特徴とする請求の範囲 第１項から第６項までのいずれか１項記載の圧力センサ。

国際調査報告 λＮＮ＝ｘ：Ｏ−五＝　：５−ニアー’Ｇ、：：ロ；曇入−Ｓ！λ：ｑ＝＝　Ｒ ＥアＣＲＴ　ＯＮ・−−・―−―−−＋−−−−―−伊−＋＋＋＋＋―−伊−■ ―・＋争−――＋＋―−・−・―：　Ｎ：ＭＦ−’：Ａ：：　ｃＮＡＬ　Ａ？Ｐ Ｌ：ＣＡ：：ＯＮ　Ｎｏ−ＰＣ：／コニ　ε７／ＣＯロ９６　（ＳＡ　：６３： ９）―−−―・―−・・−―−・−昏＋＋＋―−＋＋−−−―＋―−＋＋−−― −−拳＋−・−＋＋−拳−−−――−−―・−−

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．圧力センサ、殊に、壁（１４）に工つて制限された媒体の圧力を検出するた めの、例えばディーゼル機関及びオットー機関における燃焼圧力の測定又は燃料 供給用の分配ポンプ内の圧力の測定のための圧力センサてあって、圧力の作用に より電気的性質が変化する圧力感知エレメント（３３）、例えば抵抗素子、厚膜 抵抗、圧電抵抗素子又は圧電素子を有し、かつ圧力感知エレメント（３３）及び その導電線（２３）を支持する支持体（１０）を有し、該支持体（１０）が、圧 力を検出しようとする媒体に対して閉じられた、袋穴の形の中空室（１５）を形 成しており、該中空室（１５）内に圧力感知エレメント（３３）が配置されてい て中空室底（１６）に対して内側から接触している形式のものに｝いて、圧力感 知エレメント（３３）が圧力を伝える材料から成るフード（３５）を介して中空 室底（１６）に内側から接触していることを特徴とする圧力センサ。
2. ２．圧力感知エレメント（３３）が測定エレメント（１７）に配置されており、 該測定エレメント（１７）が機械的結合部（２２）により支持体（１０）に不動 に結合されていることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の圧力センサ。
3. ３．圧力センサ（１１）の支持体（１０）がたんに、圧力感知エレメント（３３ ）の範囲までの区分にのみ、雄ねじ山（１２）を有していることを特徴とする、 請求の範囲第１項又は第２項記載の圧力センサ。
4. ４．機械的結合部（２２）がレーザビーム溶接継手又は電子ビーム溶接継手であ ることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の圧 力センサ。
5. ５．支持体（１０）の雄ねじ山（１２）と圧力感知エレメント（３３）との間の 範囲に少なくとも１つの横穴（２１）が形成されていて、該横穴（２１）内に機 械的結合手負（２２）が配置されていることを特徴とする、請求の範囲第１項か ら第３項までのいずれか１項記載の圧力センサ。
6. ６．圧力感知エレメント（３３）が厚膜技術によりプリントされていることを特 徴とする、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の圧力センサ。
7. ７．圧力感知エレメント（３３）の導体路（３２）及び絶縁層（３０）が厚膜技 術により測定エレメント（１７）上にプリントされておりかつ導体路及び圧力感 知エレメント（３３）が互いにオーバーラツプしていることを特徴とする、請求 の範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の圧力センサ。
8. ８．フード（３５）が湾曲した表面を有していることを特徴とする、請求の範囲 第１項から第７項までのいずれか１項記載の圧力センサ。
9. ９．フード（３５）が半球であることを特徴とする、請求の範囲第１項から第７ 項までのいずれか１項記載の圧力センサ。