KR101011098B1

KR101011098B1 - 압력 측정 장치

Info

Publication number: KR101011098B1
Application number: KR1020047000938A
Authority: KR
Inventors: 페셀레토마스; 호헨베르거한스-마르틴; 쿤트빈프리트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2002-05-25
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2011-01-25
Also published as: RU2003123602A; US6993976B2; EP1521952B1; JP4582633B2; KR20040111322A; DE10223357A1; US20050103115A1; JP2005527818A; EP1521952A1; RU2330252C2; WO2003100371A1; DE50312955D1

Abstract

센서 요소(31) 및 전기 접속 요소(34)가 제공된 지지부(3)가 배열되며, 하우징(9)은, 센서 요소(31)를 둘러싸고 제1 압력 연결부(12)의 제1 압력 채널(13)과 연결된 제1 하우징 챔버(4)와, 제1 하우징 챔버(4)에 대해 밀봉되고 적어도 전기 접속 요소(34)를 둘러싸는 제2 하우징 챔버(5)를 포함하는, 하우징(9)을 구비한 압력 측정 장치가 제공되며, 상기 하우징(9)은 제1 하우징 챔버(4) 및 제2 하우징 챔버(5)에 대해 밀봉된 제3 하우징 챔버(6)를 포함하고, 상기 제3 하우징 챔버는 제2 압력 연결부(10)의 제2 압력 채널(11)과 연결된다.

압력 측정, 압력차, 센서 요소, 하우징, 지지부, 제3 하우징 챔버, 밀봉

Description

압력 측정 장치 {PRESSURE MEASURING DEVICE}

본 발명은 독립 청구항 제1항의 특징을 갖는 압력 측정 장치에 관한 것이다.

이러한 유형의 압력 측정 장치는 예를 들어 독일 특허 제197 31 420호에 공지되어 있다. 상기 장치는 엔진 흡기관 내의 압력을 측정하기 위해 장착되고, 복합재로 된 판으로 구성되어 하우징 내에 배열된 지지부를 포함한다. 지지부 상에 배열된 센서 요소가 위치하는, 압력 챔버로서 제공된 제1 하우징 챔버는 압력 연결부를 통해 흡기관과 연결 가능하고, 주변부 및 제2 하우징에 대해서는 접착제에 의해 밀봉된다. 압력 챔버로서 제공된 제2 하우징 챔버 내에는 지지부를 커넥터 부품과 전기적으로 연결하는 본딩 와이어가 배열된다.

청구항 제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 압력 측정 장치는 예를 들어 배기가스 압력 측정과 같은 유리하게는 새로운 사용 분야에서 사용 가능하며, 이는 특히 디젤 엔진에서 입자 필터의 장착을 위해 중요하다.
지금까지 단지 절대압 센서로만 사용되던 센서 설계에 대해, 밀봉 접착을 통해 기계적 응력을 차단하면서도 저렴하게 제작 가능하고 두 부품으로 된 간단한 하우징 구조를 통해 압력차 측정에도 사용될 수 있다. 기존의 제작 장치에서 제작될 수 있고 적은 접착 과정이 요구되는 것은 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 장치는 제1 하우징 챔버 및 제2 하우징 챔버에 추가로 제3 하우징 챔버를 포함하며, 이 제3 하우징 챔버는 제1 하우징 챔버와 제2 하우징 챔버에 대해 밀봉되며 제2 압력 연결부의 제2 압력 채널과 연결된다. 센서 요소 하부의 지지부의 리세스를 통해 센서 요소는 제3 하우징 챔버 내의 압력에 의해 가압되고, 장치는 압력차 측정을 위해 작동될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 개선은 종속 청구항에 설명된 특징에 의해 가능하다.

제3 하우징 챔버는 센서 요소 반대쪽의 지지부 측면에 의해, 그리고 지지부에 인접한 제1 하우징부 내측에 형성되고 제2 압력 채널과 연결되거나 또는 제2 압력 채널을 형성하는 리세스의 내벽에 의해 한정된다.

바람직하게는, 제1 압력 연결부 및 제2 압력 연결부가 제1 하우징부에 형성될 수 있으므로, 제2 하우징부가 단순한 덮개부로서 구성될 수 있다.

바람직하게는, 지지부에 인접한 제1 하우징부의 내측과 센서 요소 반대쪽의 지지부 측면 사이에는, 제3 하우징 챔버를 제1 하우징 챔버로부터 밀봉하는 제1 밀봉부가 배열된다. 제1 하우징부와 제2 하우징부의 지지 영역 내에는 제1 하우징 챔버를 제2 하우징 챔버로부터 밀봉하는 제2 밀봉부가 배열되며, 제2 밀봉부는 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분을 제1 하우징부와 제2 하우징부의 지지 영역 내에 포함하며 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분을 브릿지 형태로 결합하는 내측 밀봉 부분을 포함하며, 이 내측 밀봉 부분은 지지부와, 제2 하우징부에 형성되어 제1 하우징 챔버를 제2 하우징 챔버로부터 분리하는 분리벽 사이의 전환부를 밀봉한다. 상기 두 밀봉부를 통해 3개의 하우징 챔버가 서로에 대해 동일하게 밀봉되는 것은 바람직하다. 제2 압력 연결부가 제2 하우징에 배열된 층 형상의, 비용이 많이 드는 구조는 바람직하게 제거된다.

제1 밀봉부 및/또는 제2 밀봉부는 각각 밀봉 접착을 통해, 특히 각각의 접착제 비드를 통해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 밀봉부 및/또는 제2 밀봉부는 실질적으로 각각 하나의 층에 배열됨으로써, 접착제 도포 후에 즉시 두 접착 단계 중에 접착제가 융해되는 것이 방지된다.

또한, 전자기적 호환성(EMC, Electromagnetic compatibility)을 보장하는 EMC-보호 콘덴서가 제2 하우징 챔버 내에 단락 방지를 위해 지지부 상에 배열되는데, 이는 제2 하우징 챔버에 제1 하우징 챔버보다 더 적은 양의 배기가스 응축물이 수집되기 때문이다. 이는 배기가스 압력 측정 장치가 연결 도관을 통해 배기가스 시스템과 연결되고 제1 하우징 챔버 내에 더 많은 양의 배기가스 응축물이 축적되면 특히 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예는 도면에 도시되고 더 상세히 설명된다.

도1a는 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 단면도이다.

도1b는 도1a의 장치의 평면도이다.

도2 내지 도7은 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 제작의 여러 단계를 도시하는 도면이다.

도8은 본 발명의 제2 실시예의 단면도이다.

도1a는 압력차 센서로서 형성되고, 제1 하우징부(1) 및 제1 하우징부 상에 끼울 수 있는 덮개부를 형성하는 제2 하우징부(2)를 구비한 두 부품으로 된 하우징(9)을 포함하는, 본 발명에 따른 압력 측정 장치의 제1 실시예의 단면도이다. 제1 하우징부(1)에는 커넥터(40)가 형성되는데, 커넥터의 접촉 요소(41)가 하우징 내부로 안내되고, 거기에 세라믹 복합재로 된 판(3)이 실질적인 센서 요소(31)의 지지부로서 배열된다. 센서 요소(31)는 예컨대 압력 민감 요소가 센서 멤브레인 을 구비한 실리콘계 반도체-압력 센서일 수 있는데, 이 센서는 유리 베이스(38)를 통해 공지된 방식으로 지지부(3) 상에 제공된다. 본딩 와이어는 센서 요소(31)를 지지부(3)의 도전체 트랙과 접촉시킨다. 지지부 상에는 다른 전기/전자 부품이 배열될 수 있다. 센서 요소(31) 둘레에는 프레임(32)이 지지부(3) 상에 끼워지는데, 이 프레임은 해로운 물질에 대해 센서 요소(31)를 보호하기 위해 예컨대 보호 겔로서 플루오르 실리콘 겔로 충전된다. 도전체 트랙과 연결된 지지부의 전기 접속 요소(34)는 본딩 와이어를 통해 커넥터(40)의 접촉 요소(41)와 접촉된다.

도1b에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 하우징부(1)에는 노즐 형상의 제1 압력 연결부(12)가 측부에 설치된다. 압력 연결부(12) 내에서 연장하고 도1a 및 도1b에 도시되지 않은 압력 채널은 제1 하우징부(1)와 제2 하우징부(2) 사이에 배열된 제1 하우징 챔버(4) 내로 개방된다. 제1 하우징 챔버(4) 내의 압력은 보호 겔을 통해 센서 요소(31)의 멤브레인 상에 작용한다. 제2 하우징부(2)에 형성된 분리벽(22)은 제2 하우징 챔버(5)를 제1 하우징 챔버(4)로부터 분리한다. 제2 하우징 챔버(5) 내에는 지지부(3)의 전기 접속 요소(34)와 본딩 와이어가 배열된다. 노즐 형상의 제2 압력 연결부(10)는 지지부(3)에 인접한 제1 하우징부 내측(19)에 형성된 리세스와 연결된 압력 채널(11)을 포함한다. 제3 하우징 챔버(6)는 내측(19)에 인접한 지지부(3)의 하부면과 리세스의 내벽(18)에 의해 형성된다. 지지부(3) 내에 제공된 개구(33)와 유리 베이스(38) 내의 원통형 개구를 통해 지지부(3)에 인접한 센서 요소(31)의 압력 민감 멤브레인의 하부면이 제3 하우징 챔버(6) 내의 압력에 의해 가압되어, 센서 요소(31)에 의해 제1 하우징 챔버(4)와 제3 하우징 챔버(6) 사이의 압력차가 검출된다. 세 개의 하우징 챔버는 밀봉부(15, 16)를 통해 서로 밀봉된다. 이러한 밀봉 접착부의 제작은 이하에 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에서 설명된다.

도2는 제2 하우징부(2)를 제거하고 지지부(3)가 없는 다른 실시예의 제1 하우징부(1)의 평면도이다. 도2에서는 제1 하우징부(1)의 내측(19)을 볼 수 있는데, 하우징부 내측 내에 리세스(18)가 배열된다. 리세스(18)의 가장자리를 둘러싼 홈(17)이 배열된다. 본 실시예에서는 두 개의 노즐 형상의 연결부(10, 12)가 제1 하우징부(1)의 공통 측면으로부터 돌출되는 반면, 이들은 도1a의 실시예에서는 서로 수직으로 배열된다. 제1 압력 연결부(12)의 제1 압력 채널(13)이 측부에서 하우징의 내부로 안내되고 제2 압력 연결부(10)의 제2 압력 채널(11)이 리세스(18) 내로 유입되는 것을 부분 단면도인 도3에서 알 수 있다. 도4는 제1 제작 단계에서 제1 밀봉부(15)로서 접착제 비드가 제1 하우징부(1)의 내측(19)에 도포되는 것을 도시한다. 여기서 홈(17) 내에 삽입된 접착제 비드의 부분(15b)은 리세스(18) 둘레를 둘러싸고, 다른 부분(15a)은 동시에 내측(19)에 직접 도포된다. 그 다음, 센서 요소를 구비한 지지부(3)가 접착제 상에 놓이고, 지지부(3)의 연결부에서 접촉 요소(41)로 본딩 와이어가 연결된다. 지지부(3)에 의해 리세스(18)가 덮인다. 제3 하우징 챔버(6)는 이제 접착제 비드의 부분(15b)에 의해 나머지 하우징 내부 챔버에 대해 밀봉된다. 도6에 도시된 바와 같이, 이제 제2 밀봉부(16)는 다른 접착제를 도포함으로써 제작되는데, 이는 홈(37) 내에 삽입되고 부분적으로 또한 센서 요소(31)가 제공된 지지부(3) 측면 상에 도포된다. 제2 밀봉부(16)는 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분(16a)과, 부분적으로 지지부(3) 상으로 도포되고 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분(16a)을 브릿지 형태로 결합하는 내측 밀봉 부분(16b)을 포함한다. 마지막으로, 도7에 도시된 바와 같이, 제2 하우징부(2)는 제1 하우징부(1) 상에 끼워진다. 여기서 제1 하우징 챔버(4)와 제2 하우징 챔버(5)는 동시에 형성된다. 제2 하우징부(2)에 성형된 분리벽(22)이 내측 밀봉 부분(16b) 내에 결합되어, 단면도인 도8에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이 제1 하우징 챔버(4)가 제2 하우징 챔버(5)로부터 밀봉된다. 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분(16a)은 제2 하우징부(2)를 끼울 때 제1 및 제2 하우징부의 지지 영역을 밀봉한다. 제1 밀봉부(15) 및 제2 밀봉부(16)가 실질적으로 각각 하나의 층에 배열되기 때문에, 도포 후에 접착제가 융해되는 것이 방지되는 것이 특히 바람직하다.

제작된 장치는 세 개의 하우징 챔버를 포함하며, 예컨대 제3 하우징 챔버(6)는 제2 압력 채널(11)을 통해 하방으로부터 센서 요소 상에 작용하는 측정 압력에 의해 가압될 수 있고, 제1 하우징 챔버(4)는 제1 압력 채널(13)을 통해 상방으로부터 센서 요소 상에 작용하는 기준 압력에 의해 가압될 수 있다. 제2 하우징 챔버(5) 내에는 바람직하게는 EMC-보호 콘덴서(35)가 지지부(3) 상에 배열될 수 있는데, 이는 여기에서 예컨대 제1 하우징 챔버(4) 내에 축적된 유해한 물질에 대해 보호된다.

Claims

제1 하우징부(1) 및 제2 하우징부(2)를 포함하는 하우징(9)을 구비한 압력 측정 장치이며,

상기 하우징 내에는 센서 요소(31) 및 전기 접속 요소(34)가 제공된 지지부(3)가 배열되며,

하우징(9)은 센서 요소(31)를 둘러싸고 제1 압력 연결부(12)의 제1 압력 채널(13)과 연결된 제1 하우징 챔버(4)와, 제1 하우징 챔버(4)에 대해 밀봉되고 적어도 전기 접속 요소(34)를 둘러싸는 제2 하우징 챔버(5)와, 제1 하우징 챔버(4) 및 제2 하우징 챔버(5)에 대해 밀봉된 제3 하우징 챔버(6)를 포함하고,

상기 제3 하우징 챔버는 제2 압력 연결부(10)의 제2 압력 채널(11)과 연결되며, 제1 밀봉부(15)가 제1 하우징 챔버(4)에 대해 제3 하우징 챔버(6)를 밀봉하며, 제2 밀봉부(16)가 제1 하우징부(1)와 제2 하우징부(2)의 지지 영역 내에 배열되는 압력 측정 장치에 있어서,

제1 하우징부(1)와 제2 하우징부(2)의 지지 영역 내에 배열된 제2 밀봉부(16)는 제1 하우징 챔버(4)를 제2 하우징 챔버(5)로부터 밀봉하는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1항에 있어서, 제2 하우징부(2)는 덮개로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제3 하우징 챔버(6)는 센서 요소(31) 반대쪽의 지지부(3) 측면에 의해, 그리고 지지부(3)에 인접한 제1 하우징부(1)의 내측(19)에 형성되고 제2 압력 채널(11)과 연결되거나 또는 제2 압력 채널로 이어지는 리세스의 내벽(18)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 압력 연결부(12) 및 제2 압력 연결부(10)는 제1 하우징부(1)에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제3항에 있어서, 상기 지지부(3)에 인접한 제1 하우징부(1)의 내측(19)과 센서 요소(31) 반대쪽의 지지부(3) 측면 사이에 제1 밀봉부(15)가 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제2 밀봉부(16)는 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분(16a)을 제1 하우징부(1)와 제2 하우징부(2)의 지지 영역 내에 포함하며 둘레를 둘러싸는 밀봉 부분(16a)을 브릿지 형태로 결합하는 내측 밀봉 부분(16b)을 포함하며, 이 내측 밀봉 부분(16b)은 지지부(3)와, 제2 하우징부(2)에 형성되어 제1 하우징 챔버(4)를 제2 하우징 챔버(5)로부터 분리하는 분리벽(22) 사이의 전환부를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제5항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 밀봉부(15), 제2 밀봉부(16), 또는 제1 밀봉부(15)와 제2 밀봉부(16)는 각각 밀봉 접착을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 밀봉부(15), 제2 밀봉부(16), 또는 제1 밀봉부(15)와 제2 밀봉부(16)는 각각 하나의 층에 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 압력 연결부(12) 및 제2 압력 연결부(10)는 제1 하우징부(1)의 공통 측면으로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 압력 연결부(12)는 제1 하우징부(1)로부터 제2 압력 연결부(10)에 대해 직각으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1항 내지 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, EMC-보호 콘덴서(35)가 제2 하우징 챔버(5) 내부에 지지부(3) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.
제1항 내지 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 압력차 센서로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 장치.