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Die Erfindung bezieht sich auf einen ölgekapselten Drucksensor, der aus einem ersten Gehäuse besteht, das ein mit Öl gekapseltes Erfassungselement aufweist, und ein zweites Gehäuse, das eine Metallmembran aufweist und mit dem ersten Gehäuse so verbunden ist, dass ein auf die Metallmembran angewandter Druck durch das Öl auf das Erfassungselement übertragen wird.
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Die
JP-A-7-243926 schlägt diese Art von Drucksensor vor. Der Drucksensor besteht aus einem ersten Gehäuse und einem zweiten Gehäuse. Das erste Gehäuse weist eine Aussparung, ein Erfassungselement, das in der Aussparung angeordnet ist, um einen Druck zu erfassen, und Öl, das die Aussparung füllt und das Erfassungselement bedeckt, auf. Das zweite Gehäuse wird mit dem ersten Gehäuse montiert, um die Aussparung zu bedecken, und weist einen Druckeinlass auf, der es ermöglicht, dem ersten Gehäuse einen externen Druck zuzuführen.
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Eine Metallmembran ist am zweiten Gehäuse vorgesehen und trennt die Aussparung und den Druckeinlass, um das Öl abzukapseln. Die Metallmembran ist zwischen einem kreisförmigen Druckteil und dem zweiten Gehäuse befestigt. Noch genauer werden das Druckteil und die Metallmembran gemeinsam am äußeren Teil der Metallmembran an das zweite Gehäuse angeschweißt. Zudem wird ein O-Ring auf einer der Metallmembran gegenüberliegenden Seite des Druckteils angeordnet, das heißt, zwischen dem ersten Gehäuse und dem Druckteil, und kapselt zwischen dem ersten Gehäuse und dem Druckteil ab.
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Im Drucksensor mit der obigen Struktur wird in den Sensor ein Druck durch den Druckeinlass des zweiten Gehäuses eingeführt, und die Metallmembran empfängt den Druck, um eine Spannung (Dehnungsspannung) zu erzeugen. Dann wird die Spannung über das Öl an das Erfassungselement überfragen, und das Erfassungselement gibt ein Signal aus, das dem Druck entspricht. So kann der Druck erfasst werden.
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Es wurde jedoch als Ergebnis von Untersuchungen durch die Erfinder festgestellt, dass der herkömmliche Drucksensor vom ölgekapselten Typ die folgenden Probleme aufweist. 5 zeigt ein ölgekapseltes Teil des Drucksensors.
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Wie in 5 gezeigt, wird eine Metallmembran 134 zwischen einem zweiten Gehäuse 130 und einem Druckteil J1 am Rand umschlossen und wird mit dem zweiten Gehäuse 130 durch Laserschweißen an einem geschweißten Abschnitt 136 in 5 verbunden. Der geschweißte Abschnitt 136 wird als ein Metallmembranbefestigungsabschnitt zum Befestigen der Metallmembran 134 an dem zweiten Gehäuse 130 und dem Druckteil J1 gebildet.
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Die Metallmembran 134 wird durch den ausgeübten Druck auf die Ölseite verformt (in einer Richtung, die durch den Pfeil Y1 in 5 angezeigt ist). Dann wirkt, wie durch einen weißen Pfeil in 5 angedeutet, eine Spannung F, die von der Verformung der Membran 134 erzeugt wird, auf den einschränkenden Punkt P1 in Bezug auf die Membran 134, das heißt, sie wirkt auf die innere umlaufende Kante des Druckteils J1. Aufgrund der Spannung F wirkt als Ergebnis eine Spannung auf den Metallmembranbefestigungsabschnitt (geschweißter Abschnitt) 136, um die Metallmembran 134 und das Druckteil J1 von dem zweiten Gehäuse 130 zu trennen.
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Hier wurde diese Art des ölgekapselten Drucksensors im allgemeinen genutzt, um einen Druck in einem Bereich von 0 bis 10 MPa zu erfassen, wie einen Kühlmitteldruck einer Fahrzeugklimaanlage und einen Öldruck einer Servolenkung. Wenn diese Art Drucksensor genutzt wird, um einen Treibstoffdruck, einen Bremsöldruck oder ähnliches zu erfassen; muß der Sensor einen höheren Druck, beispielsweise in einem Bereich von 0 bis 20 MPa erfassen. Wenn der Sensor genutzt wird, um einen höheren Druck zu erfassen, wird die Verformung der Metallmembran groß, und die auf den Metallmembranbefestigungsabschnitt ausgeübte Spannung wird erhöht. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass der Befestigungsabschnitt beschädigt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Haltbarkeit eines Metallmembranbefestigungsabschnitts in Bezug auf Spannung, die auf den Metallmembranbefestigungsabschnitt aufgrund der Verformung einer Metallmembran ausgeübt wird, zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Drucksensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im Druckteil nach der vorliegenden Ausführungsform kann eine Oberfläche zum Andrücken der Membran, die mit der Membran in Kontakt ist, in radialer Richtung eine verringerte Breite aufweisen, während eine andere Oberfläche zur Unterstützung des O-Rings ohne Verringerung eine ausreichende Breite aufweisen kann. Dadurch kann das Unterstützungsteil den O-Ring ausreichend unterstützen. Zur gleichen Zeit kann der Begrenzungspunkt des Druckteils in Bezug auf die Membran im Vergleich zu einem herkömmlichen an einer weiter außen liegenden Umfangsseite angeordnet werden. Das bedeutet, dass ein Abstand zwischen dem einschränkenden Punkt in Bezug auf die Membran und einem Metallmembranbefestigungsabschnitt verringert werden kann. Dadurch kann die auf den Befestigungsabschnitt angewandte Spannung verringert werden, was zu einer verbesserten Haltbarkeit des Metallmembranbefestigungsabschnitts bezüglich darauf wirkender Spannungen in Übereinstimmung mit der Verformung der Membran führt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch einen Drucksensor nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine vergrößerte Ansicht eines ölgekapselten Teils des Drucksensors nach 1;
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3 eine schematische Ansicht zum Erläutern von Vorteilen der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Dicke eines Druckteils und einer auf einen geschweißten Abschnitt wirkenden Spannung zeigt; und
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5 einen Schnitt, der ein ölgekapseltes Teil eines herkömmlichen Drucksensors zeigt.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Unter Bezug auf die 1 und 2 weist ein ölgekapselter Drucksensor S1 in der vorliegenden Ausführungsform ein Verbindergehäuse (erstes Gehäuse) 10 auf. Das Verbindergehäuse 10 wird aus Kunststoff wie PPS (Polyphenylensulfid) oder PBT (Polybutylenterephthalat) im Allgemeinen säulenartig spritzgegossen. Eine Aussparung 11 wird an einer Endoberfläche (untere Endoberfläche in 1) des Verbindergehäuses 10 in axialer Richtung gebildet.
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Ein Sensorchip (Erfassungselement) 20 wird in der Aussparung 11 als ein integriertes Sensorelement zur Erfassung eines Drucks angebracht. Der Sensorchip 20 ist ein Halbleitermembrantyp mit einer (nicht gezeigten) Membran als einem Druckempfangsteil, das den Druck in ein elektrisches Signal umwandelt und es als Sensorsignal ausgibt. Der Sensorchip 20 wird durch anodisches Bonden mit einer aus Glas oder ähnlichem bestehenden Basis 21 vereinigt, und die Basis 21 wird auf den Grund der Aussparung 11 geklebt. Somit wird der Sensorchip 20 am Verbindergehäuse 10 befestigt.
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Zudem weist das Verbindergehäuse 10 verschiedene Anschlüsse (Verbinderpins) 12 auf, die aus metallischen Stiften bestehen, um den Sensorchip 20 mit einer externen Schaltung elektrisch zu verbinden. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Anschlüsse 12 aus Messing, das beispielsweise mit Ni überzogen ist, und sind im Verbindergehäuse 10 durch Umspritzen integriert befestigt.
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Jedes Endteil der Anschlüsse 12 steht vom Grund der Aussparung 11 um einen Bereich, in dem der Sensorchip 20 liegt, vor und ist elektrisch mit dem Sensorchip 20 an einer spitzen Fläche durch einen Draht (Bonding-Draht) 13 aus Metall wie Gold oder Aluminium verbunden.
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Wie in 1 gezeigt, wird ein Verkapselungsmittel 14 um die vorstehenden Teile der Anschlüsse 12 angeordnet, um den Raum zwischen den Anschlüssen 12 und dem Verbindergehäuse 10 zu kapseln. Das Verkapselungsmittel besteht beispielsweise aus einem Silikatsystemgel. Selbst wenn Lücken auf dem Grund der Aussparung 11, von wo die Anschlüsse 12 hervorstehen, gebildet werden, kann das Abkapselungsmittel 14 die Lücken füllen. Dann wird die Aussparung 11 mit Öl 15 gefüllt, das den Sensorchip 20, die Anschlüsse 12, die Drähte 13 und das Verkapselungsmittel 14 bedeckt. Das Öl 15 ist beispielsweise Fluoröl und dient als Druckübertragungsmittel.
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Andererseits bildet in 1 ein Endteil des Verbindergehäuses 10 (oberes Ende in 1) auf der der Aussparung 11 gegenüberliegenden Seite ein Verbindungsteil 16, wo die Endteile der Anschlüsse 12 auf der gegenüberliegenden Seite der vorspringenden Teile offenliegen, um elektrisch mit der externen Schaltung (wie einer Fahrzeug-ECU) durch (nicht gezeigte) außen liegende Verdrahtungsteile wie einen Kabelbaum elektrisch verbunden zu werden. Somit wird die Übertragung der Signale zwischen dem Sensorchip 20 und der externen Schaltung durch die Drähte 13 und die Anschlüsse 12 durchgeführt.
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Weiterhin weist der Drucksensor S1 ein Gehäuse (zweites Gehäuse) 30 aus einem Metallmaterial wie Niro-Stahl (SUS) auf. Das Gehäuse 30 weist ein Öffnungsteil 31 auf einer Seite (oberes Ende in 1) in axialer Richtung und einen Druckeinlass (Druckeingangsdurchlass) 32 auf der anderen Seite (unteres Ende in 1) auf, um einen externen Druck (wie einen Kühlmitteldruck einer Klimaanlage oder einen Kraftstoffdruck eines Fahrzeugs) von außen einzuführen. Ein Schraubenabschnitt 33 wird auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses 30 auf der anderen Endseite gebildet, um den Drucksensor S1 an einem geeigneten Platz im Fahrzeug (wie einer Kühlmittelleitung der Klimaanlage oder einer Kraftstoffleitung des Fahrzeugs) zu befestigen.
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Das Gehäuse 30 ist mit dem Verbindergehäuse 10 zusammenmontiert, so dass die Aussparung 11 in einem Zustand bedeckt wird, in dem der untere Endabschnitt des Verbindergehäuses 10 in 1 in das Öffnungsteil 31 des Gehäuses 30 eingefügt wird. Ein Kantenteil 30a des Gehäuses 30 auf der Seite des Öffnungsteils 31 wird durch Bördeln am Verbindergehäuse 10 befestigt.
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Eine dünne Metallmembran 34, die beispielsweise aus Niro-Stahl hergestellt ist, Ist auf dem Grund des Öffnungsteils 31 vorgesehen, und ein ringförmiges metallisches Druckteil (Ringschweißteil) 35 wird am Rand der Metallmembran 34 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der gesamte Rand der Metallmembran 34 gemeinsam mit dem Druckteil 35 am Gehäuse 30 angeschweißt, wodurch ein geschweißter Abschnitt 36 gebildet wird, in dem die Metallmembran 34, das Druckteil 35 und das Gehäuse 30 zusammengeschmolzen sind. Der geschweißte Abschnitt 36 dient als Befestigungsteil zum Befestigen der Metallmembran 34 am Gehäuse 30 und dem Druckteil 35.
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Das Druckteil 35 befestigt die Metallmembran 34 und umschließt sie mit dem Gehäuse 30, und die Metallmembran 34, die an ihrem Rand am Gehäuse 30 befestigt wird, teilt (trennt) die Aussparung 11 vom Druckeinlass (Durchlass) 32 und kapselt das Öl 15 ab.
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In den so zusammengebauten Gehäusen 10 und 30 ist das Öl 15 zwischen der Aussparung 11 des Gehäuses 10 und der Metallmembran 34 des Gehäuses 30 eingekapselt. Der mit dem Öl 15 gefüllte Raum ist als eine Druckerfassungskammer 40 vorgesehen.
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Ein ringförmiger (O-förmiger) Graben 41 wird am äußerem Umfang der Druckerfassungskammer 40 gebildet, und ein O-Ring 42 wird in den Graben 41 eingelegt, um die Druckerfassungskammer 40 hermetisch abzudichten. Der O-Ring 42 besteht aus elastischem Material wie Silikonkautschuk und liegt zwischen dem Verbindergehäuse 10 und dem Druckteil 35. Der O-Ring 42 wird zwischen das Verbindergehäuse 10 und das Druckteil 35 gepreßt und kann daher die Druckerfassungskammer 40 (das heißt, das Öl 15 in der Aussparung 11) zusammen mit der Metallmembran 34 abkapseln.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Sicherheitsring 43 auf der Außenseite des O-Rings 42 vorgesehen. Der Sicherheitsring 43 besteht aus Kunststoffmaterial wie 4-Fluorethylen-Kunststoff und verhindert, dass der O-Ring 42 in die Lücke zwischen dem Verbindergehäuse 10 und dem Druckteil 35 eindringt und so beschädigt wird, wenn sich der O-Ring 42 ausdehnt.
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Somit drückt das Druckteil 35 auf der einen Seite (untere Seite in 2) die Metallmembran 34 und unterstützt den O-Ring 42 auf der gegenüberliegenden Seite. Der Aufbau des Druckteils 35 wird nachstehend genauer beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt, weist das Druckteil 35 ein Kontaktteil (erstes Teil) 35a an einem äußeren Umfang und ein nicht-berührendes Teil (zweites Teil) 35b an seiner inneren Umfangsseite auf. Das Kontaktteil 35a berührt die Metallmembran 34, und das nicht-berührende Teil 35b weist eine Dicke auf, die dünner als die des Kontaktteils 35a ist, um die Metallmembran 34 nicht zu berühren. Dieses ringförmige Druckteil 35 kann leicht durch Umformen eines metallischen Materials gebildet werden. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform das nicht-berührende Teil 35b als Keilabschnitt ausgebildet, der keilförmig vom berührenden Abschnitt 35a zur inneren umlaufenden Kante des Druckteils 35 verläuft.
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Zudem weist in der vorliegenden Ausführungsform das Druckteil 35 im Schnitt (in radialer Richtung) eine L-Form auf. Das heißt, dass das Druckteil 35 aus einem ersten Abschnitt 351 besteht, das sich zwischen dem Verbindergehäuse 10 und dem Gehäuse 30 in der Einfügerichtung des Verbindergehäuses 10 in das Gehäuse 30 (das heißt, in der axialen Richtung des Verbindergehäuses 10 und des Gehäuses 30) erstreckt, und einem zweiten Abschnitt 352, der vom ersten Abschnitt 351 gebogen ist und der sich ungefähr parallel mit der Membran 34 erstreckt, um die Membran 34 zu befestigen.
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Der zweite Abschnitt 352 des Druckteils 35 weist den berührenden Abschnitt 35a und den nicht-berührenden Abschnitt 35b auf. Im Druckteil 35 ist der zweite Abschnitt 352 dicker als der erste Abschnitt 351. Beispielsweise ist der erste Abschnitt 351 0,3 mm dick, und der zweite Abschnitt 352 ist 0,4 mm dick oder dicker.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Drucksensors S1 erläutert. Zunächst wird das Verbindergehäuse 10 mit den umspritzten Anschlüssen 12 vorbereitet. Dann wird der Sensorchip 20 mittels eines Klebstoffs aus Silikonharz oder ähnlichem in der Aussparung 11 durch die Basis 21 an das Verbindergehäuse 10 angeklebt. Das Verkapselungsmittel 14 wird in die Aussparung 11 eingespritzt, um die jeweiligen Anschlüsse 12 zu umgeben, und ausgehärtet. Die vorderen Enden der vorstehenden Teile der Anschlüsse 12 werden elektrisch mit dem Sensorchip 20 durch Drahtbonden unter Nutzung der Drähte 13 verbunden. Dann wird das Verbindergehäuse 10 mit dem Sensorchip 20 nach oben abgestellt, und eine bestimmte Menge Öl 15 wie Fluoröl wird unter Nutzung eines Spenders oder ähnlichem in die Aussparung 11 eingespritzt.
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Anschließend wird das Gehäuse 30, an dem der gesamte Umfang der Metallmembran 34 und des Druckteils 35 angeschweißt ist, vorbereitet und wird horizontal abgesenkt, so dass das Öffnungsteil 31 des Gehäuses 30 das Gehäuseteil 10 in sich aufnimmt. Dann wird das zusammengebaute Verbindergehäuse 10 und das Gehäuse 30 in eine Vakuumkammer gesetzt, und die Luft wird im Vakuum aus der Druckerfassungskammer 40 entfernt.
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Danach wird das Verbindergehäuse 10 angedrückt, um das Druckteil 35 ausreichend zu berühren, wodurch der Druckerfassungsraum 40 mit der Metallmembran 34 und dem O-Ring 42 abgedichtet wird. Dann werden das Gehäuse 30 und das Verbindergehäuse 10 durch Bördeln des Kantenteils 30a des Gehäuses 30 um das Verbindergehäuse 10 vereinigt. Somit sind das Verbindergehäuse 10 und das Gehäuse 30 fest miteinander verbunden, und der Drucksensor S1 nach 1 ist vollständig.
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Im Folgenden wird der grundlegende Betrieb des Drucksensors S1 zum Erfassen eines Drucks erläutert. Der Drucksensor S1 wird beispielsweise an einem geeigneten Platz in einem Fahrzeug durch den Schraubenabschnitt 33 des Gehäuses 30 eingebaut. Dann wird ein Druck (wie ein Kühlmitteldruck der Klimaanlage oder ein Kraftstoffdruck des Fahrzeugs) von außen durch den Druckeinlass 32 des Gehäuses 30 in den Drucksensor S1 eingeführt. Der eingeführte Druck wirkt auf die Metallmembran 34 und erzeugt eine Spannung (Dehnungsspannung) in der Metallmembran 34. Die Spannung wird durch das Öl 15 in der Druckerfassungskammer 40 an den Sensorchip 20 übertragen und wirkt auf die druckempfangende Oberfläche des Sensorchips 20.
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Dann gibt der Sensorchip 20 ein elektrisches Signal als ein Sensorsignal aus, das dem angewandten Druck entspricht. Das Sensorsignal wird durch die Drähte 13 und die Anschlüsse 12 an die externe Schaltung übermittelt. Dies ist der grundlegende Vorgang zur Erfassung des Drucks mittels des Drucksensors S1.
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Im Folgenden werden die Vorteile des Druckteils 35 mit der oben beschriebenen Struktur mit Bezug auf eine schematische Ansicht der 3 im Vergleich mit einem herkömmlichen Druckteil J1 nach 5 erläutert. Im herkömmlichen Druckteil J1 hat eine Oberfläche zur Unterstützung der Metallmembran eine Breite W1 in radialer Richtung, die gleich der einer anderen Oberfläche zum Andrücken der Metallmembran 34 ist, die die Metallmembran 34 berührt. Im Unterschied dazu hat, wie in 3 gezeigt, die Oberfläche des Druckteils 35 nach der vorliegenden Ausführungsform zur Unterstützung des O-Rings 42 eine Breite W2 in radialer Richtung, die ausreichend breit ist, wie in der herkömmlichen Ausführungsform, während die Oberfläche zum Andrücken der Metallmembran 34, die die Membran 34 berührt, eine Breite W3 in radialer Richtung hat, die kleiner als die Breite W2 ist.
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Daher kann im Druckteil 35 die Funktion der Unterstützung des O-Rings 42 ausreichend sichergestellt werden. Zur gleichen Zeit kann der Begrenzungspunkt P2 im Vergleich zum einschränkenden Punkt P1 des herkömmlichen Druckteils J1 in Richtung des äußeren Umfangs positioniert (verlagert) werden, weil der Begrenzungspunkt P2 des Druckteils 35 in Bezug auf die Metallmembran 34 am Rand zwischen dem berührenden Abschnitt 35a und dem nicht-berührenden Abschnitt 35b vorgesehen ist.
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Das bedeutet, dass der Begrenzungspunkt P2 in Bezug auf die Membran 34 sich in der vorliegenden Ausführungsform dem geschweißten Abschnitt (Metallmembranbefestigungsabschnitt) 36 nähern kann, und der Abstand 12 zwischen dem einschränkenden Punkt P2 und dem Metallmembranbefestigungsabschnitt ist im Vergleich zum Abstand L1 zwischen dem herkömmlichen einschränkenden Punkt und dem Befestigungsteil kürzer. Aus diesem Grund kann die Auswirkung der Spannung F auf den geschweißte Abschnitt (Metallmembranbefestigungsabschnitt) 36 im Vergleich zu konventionellen Ausführungen verringert werden, auch wenn aufgrund der Verformung der Metallmembran 34 eine Spannung F (wie in 3 durch einen weißen Pfeil gezeigt) von der Metallmembran 34 auf den einschränkenden Punkt P2 wirkt. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Haltbarkeit des Metallmembranbefestigungsabschnitts 36 mit Bezug auf darauf wirkende Spannung aufgrund der Verformung der Metallmembran 34 verbessert werden.
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Zudem ist es nicht Immer notwendig, dass der nicht-berührende Abschnitt 35b keilförmig ist, obwohl der nicht-berührende Abschnitt 35b des Druckteils 35 in der vorliegenden Ausführungsform ein keilförmiges Teil ist, dessen Dicke vom berührenden Abschnitt 35a bis zur inneren umlaufenden Kante des Druckteils 35 kontinuierlich fällt. Beispielsweise kann zwischen dem nicht-berührenden Teil 35b und dem berührenden Teil 35a eine Stufe vorgesehen sein, so dass das nicht-berührende Teil 35b diskontinuierlich gegenüber dem berührenden Teil 35a dünner ist. Das keilförmige nicht-berührende Teil 35b hat jedoch folgende Vorteile.
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Insbesondere, wenn das nicht-berührende Teil 35b wie in der vorliegenden Ausführungsform keilförmig ist, kann die Unterstützungsstärke des O-Rings 42 am nicht-berührenden Teil 35b im Vergleich zu dem Fall, in dem das nicht-berührende Teil diskontinuierlich dünner wird, verbessert werden. Zudem verbessert dieses keilförmige Teil die Verlagerungsmerkmale der Metallmembran 34 zur Ölseite. Das bedeutet, dass die Größe der Verlagerung im Vergleich mit der in 5 gezeigten herkömmlichen Struktur erhöht werden kann, weil der Verlagerungspunkt (Begrenzungspunkt) der Metallmembran zur Außenseite verschoben ist.
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Auch wenn die Membran 34 zur Seite des Öls 15 verlagert (verformt) wird, sollte die Membran 34 nicht gegen den nicht-berührenden Abschnitt 35b gepreßt werden. Daher sollte der Winkel des keilförmigen Teils, das heißt, der Winkel θ zwischen dem keilförmigen Teil und einer Ebene, die parallel zur Grenzfläche ist, auf der der berührende Abschnitt 35a die Metallmembran 34 berührt, ein Verlagerungswinkel der Metallmembran oder größer (beispielsweise 16° oder größer) sein.
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Außerdem hat das Druckteil 35 in der vorliegenden Ausführungsform eine L-Form im Schnitt in radialer Richtung, die aus dem ersten Abschnitt 351 und dem zweiten Abschnitt 352 besteht. Der zweite Abschnitt 352 umfaßt, wie in 2 gezeigt, den berührenden Abschnitt 35a und den nicht-berührenden Abschnitt 35b.
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Wie in der vorliegenden Ausführungsform ist in dem Fall, in dem das Endteil des Verbindergehäuses 10 auf der Seite der Aussparung 11 in das Öffnungsteil 31 des Gehäuses 30 zur Montage eingeführt wird, das Verfahren zum Befestigen des Druckteils 35 an dem Öffnungsteil 31 des Gehäuses 30 durch Presspassen durchgeführt. Zu dieser Zeit kann der Kontaktbereich des pressgepassten Teils aufgrund des ersten Abschnitt 351 vergrößert werden, wenn das Druckteil 35 ein ringförmiges Teil mit einer L-Form in Schnitt ist, das aus dem ersten Abschnitt 351 und dem zweiten Abschnitt 352 besteht. Daher kann die Güte der Befestigung des Druckteils 35 in dem Öffnungsteil 31 des Gehäuses 30 durch Einpressen verbessert werden.
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Zudem wird beim ringförmigen Druckteil 35 bevorzugt, dass der zweite Abschnitt 352 eine Dicke aufweist, die wie beim Druckteil 35 mit einem L-förmigen Schnitt in der vorliegenden Ausführungsform dicker als die des ersten Abschnitts 351 ist. Die Gründe sind folgende.
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Zuerst kann die Haltbarkeit des Metallmembranbefestigungsabschnitts in Bezug auf eine darauf wirkende Spannung aufgrund der Verformung der Metallmembran 34 weiter verbessert werden, weil der zweite Abschnitt 352 zum Andrücken der Membran 34 dick ist. Zudem kann die Vergrößerung des Druckteils 35 in radialer Richtung unterdrückt werden, weil der erste Abschnitt 351, der zwischen dem Verbindergehäuse 10 und dem Gehäuse 30 liegt, dünn ist.
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Wie oben beschrieben, ist im Druckteil 35 die Dicke des berührenden Abschnitts 35a bevorzugt 0,4 mm oder größer. Aufgrund der Verformung der Metallmembran 34 auf den geschweißten Abschnitt (Metallmembranbefestigungsabschnitt) 36 wirkende Spannungen werden im Hinblick auf die Stärke der Materialien verringert, wenn die Dicke des Druckteils vergrößert wird. Noch genauer ist die Spannung umgekehrt proportional zu einem Quadrat der Dicke des Druckteils 35. Als Ergebnis von Studien der Erfinder ist die Dicke von 0,4 mm oder großer ausreichend, damit der berührende Abschnitt 35a die auf den geschweiften Abschnitt 36 wirkende Spannung reduziert.
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Im Hinblick auf diesen Punkt berechneten die Erfinder eine Beziehung zwischen der Dicke des berührenden Teils 35a des Druckteils 35 und der auf den geschweißten Abschnitt 36 wirkenden Spannung in dem Fall, in dem eine auf das Druckteil 35 wirkende Last im Bereich des Gebrauchsdrucks lag. Das Ergebnis wird in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt, ist offenbar, dass die auf den geschweißten Abschnitt 36 wirkende Spannung sicher unter die Streckgrenze (beispielsweise 280 MPa) des Druckteils 35 gebracht werden kann, wenn die Dicke des Druckteils 35 0,3 mm oder mehr ist, und noch sicherer bei einer Dicke von 0,4 mm oder mehr.
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Im Druckteil 35 der vorliegenden Ausführungsform liegt der Begrenzungspunkt P2, wie in den 2 und 3 gezeigt, an der Grenze zwischen dem berührenden Abschnitt 35a und dem nicht-berührenden Abschnitt 35b. Andererseits gibt es ebenfalls im Gehäuse 30 den Begrenzungspunkt P3 in Bezug auf die Metallmembran 34 auf der Grenze zwischen dem berührenden Teil und dem nicht-berührenden Teil mit der Metallmembran 34 (siehe 3).
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Hier ist es zu bevorzugen, dass der Begrenzungspunkt P2 des Druckteils 35 in radialer Richtung verlagert wird, so dass er nicht mit dem einschränkenden Punkt P3 des Gehäuses 30 in axialer Richtung des Gehäuses 30 übereinstimmt. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 3 gezeigt, der Begrenzungspunkt P3 des Gehäuses 30 weiter als der Begrenzungspunkt P2 des Druckteils 35 an die äußere Umfangsseite der Metallmembran 34 gelegt.
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Wenn ein Druck erfaßt wird, wird die Metallmembran 34 zur Seite des Öls 15 verlagert. In einer Hochtemperaturumgebung kann das Öl 15 sich jedoch ausdehnen, so dass die Membran 34 in Richtung der Seite des Gehäuses 30 (zu der Seite des Druckeinlasses 32) verlagert wird. Wenn die zwei Begrenzungspunkte P2, P3 in diesem Fall in axialer Richtung überlappen (das heißt, ungefähr in der Verlagerungsrichtung der Membran 34), wird die Membran 34 wiederholt in entgegengesetzte Richtungen mit einem Drehpunkt an der gleichen Stelle verlagert. Dies ist im Hinblick auf die Haltbarkeit der Membran 34 nicht erwünscht, weil Biegespannung wiederholt auf die gleiche Stelle der Metallmembran 34 wirkt.
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In diesem Zusammenhang werden in der vorliegenden Ausführungsform die Stellen der Begrenzungspunkte P2, P3 voneinander verlagert Daher wirken die Biegespannungen aufgrund der Verlagerungen in gegenüberliegende Richtungen nicht auf die gleiche Stelle der Membran 34. Dies wird im Hinblick auf die Haltbarkeit der Metallmembran 34 bevorzugt. Im in 2 gezeigten Beispiel liegt der Begrenzungspunkt P3 des Gehäuses 30 an der inneren Seite der Mitte des O-Rings 42 in dessen Breiten(radialen)Richtung, das heißt, auf der Innenseite des Radius, den man erhält, indem man eine Summe des inneren Umfangsradius des O-Rings 42 und des äußeren Umfangsradius des O-Rings 42 durch zwei teilt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen von Form und Details durchgeführt werden können, ohne vom in den beigefügten Ansprüchen definierten Sinn der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise kann das Druckteil 35 nicht nur ein ringförmiges Teil mit einem L-förmigen Schnitt wie oben beschrieben sein, das aus dem ersten Abschnitt 351 und dem zweiten Abschnitt 352 besteht. Das Druckteil 35 kann ein ringförmiges Teil sein, das nur aus dem zweiten Abschnitt 352 besteht. Der Metallmembranbefestigungsabschnitt kann durch Kleben oder andere Verfahren zusätzlich zum Schweißen gebildet werden.
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Zusätzlich zu Kraftfahrzeugdrucksensoren zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Fahrzeugs und des Kühlmitteldrucks einer Klimaanlage kann die vorliegende Erfindung geeignet auf einen Drucksensor angewandt werden, der die Fähigkeit besitzt, einen hohen Druck in einem Bereich von 0 bis 20 MPa zu erfassen, die Nutzbarkeit ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
