JP2004511796A - 圧力センサモジュール - Google Patents

Abstract

差圧力測定のための、背景技術による圧力センサモジュールは別のダイヤフラム及び例えば油のような別の運転媒体を有しており、これにより、ダイヤフラムが破損した場合に、少なくとも時間的に異なった圧力が支配しているところの２つの供給導管が互いに接続されることが、阻止される。
本発明による圧力センサモジュール（１）は、１つの供給導管内に簡単な弁（１５）を有しており、この弁は、別の運転媒体なしに、センサのダイヤフラムが破損したときに、２つの供給導管が互いに接続されることを阻止する。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の圧力センサモジュールから出発する。
【０００２】
進歩する機関制御部においては、燃料圧力が燃料加熱を減少するため及び燃料の放出を減少するために、制御される。この場合、燃料圧力センサによって、燃料圧力と吸気管圧力との間の差が測定される。安価な燃料圧力センサとして、現在ケイ素をベースとするマイクロメカニックなセンサが使用される。この場合、回路とは逆の側のダイヤフラム側が燃料で負荷され、回路に面したダイヤフラム側が吸気管と接続されている。製作誤差あるいは操作誤差によって、センサのダイヤフラムが破損すると、燃料が破損したダイヤフラムを通って直接に吸気管内にポンピングされ、かつ、燃料衝撃によって機関の損傷をもたらすことがある。
【０００３】
圧力側に付加的に金属ダイヤフラムを有しており、この金属ダイヤフラム上に圧力が及ぼされ、かつ、これが圧力を、シリコン油を介してセンサのダイヤフラムに伝達するようになっている差圧センサは公知である。センサのダイヤフラムが過負荷によって破損すると、金属ダイヤフラムは設けられている支持面に接触し、かつ、圧力を受容し、これにより、圧力側の媒体がセンサケーシング内に、かつ又は他方の圧力側の範囲内に達することがある。単に、存在しているシリコン油のわずかな量だけが、吸気管内に達する。このセンサはしかしながら、金属ダイヤフラムのための高価な構造及びシリコン油のための気密な容積の構成のために、高価である。このことは、結合技術のための物質費及びプロセス費、油の充てん及び油の充てん後の平衡によるものである。精度要求を維持するために、金属ダイヤフラムの最少値及びこれにより相応する構造大きさも必要であり、これは小型化の妨げになる。
【０００４】
ＧＢ ２２６４０７０ Ａ１から、差圧圧力センサ及び弁を備えた装置が公知であり、この弁は差圧圧力センサへの供給導管を閉鎖することができる。このことは、単に電子的な制御部を介してだけ、行うことができる。
【０００５】
発明の利点
本発明による圧力センサモジュールは、これに対し、簡単な形式で一方の供給導管から他方の供給導管への媒体の移行が阻止され、その際このことは、圧力に無関係に、若しくは媒体の流動に無関係に、行われるという利点を有している。
【０００６】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した圧力センサモジュールの有利な展開及び改善が可能である。
【０００７】
弁の有利な構成は、浮力体が一方の導管の２つの狭窄部の間に配置されており、センサチップが供給導管をもはや互いに分離しないときに、この供給導管を、一方の狭窄部に接触することによって閉鎖することによって、生ずる。
【０００８】
第１の狭窄部は有利には穴格子によって形成されている。
【０００９】
浮力体としては有利には玉が使用され、これは供給導管よりも小さな横断面を有している。
【００１０】
本発明の有利な構成は請求項６に記載されており、この場合、圧力センサモジュールは、内燃機関の吸気管と燃料導管とに接続されている。
【００１１】
圧力センサモジュールが鉛直に取り付けられていると、有利である。それはこれによって、浮力体が供給導管を不所望の形式で閉鎖しないかたである。
【００１２】
浮力体が液状の燃料よりもわずかな密度を有していると、有利である。それは、浮力体が燃料内の浮力に基づいて第２の狭窄部に接触し、かつ、これによって供給導管を閉鎖し、これにより、燃料が吸気管内に達することがないからである。
【００１３】
狭窄部又は浮力体が付加的にシールエレメントを有しており、このシールエレメントがシールを容易にすると、有利である。
【００１４】
浮力体を案内するために、供給導管は有利な形式で案内レールを有しており、この案内レールは、浮力体が常に最適に狭窄部に接触し、かつ、正常運転においては充分なスペースが、吸気管の圧力変化の際の媒体交換のために存在している。
【００１５】
実施例の説明
図１は本発明による圧力センサモジュール１を示し、これはなかんずくモジュールケーシング８より成っており、この中に少なくとも部分的にセンサ室５が配置されている。センサ室５は例えばセンサチップ３（図３）を有し、これは圧力若しくは圧力差を測定することができる。普通はこれは、ダイヤフラムを有している、ケイ素をベースとするマイクロメカニックなセンサである。センサ室５には例えば内燃機関の吸気管と接続されている第１の供給導管１０と、例えば燃料導管と接続されている第２の供給導管１２とが接続されている。
【００１６】
センサチップ３はそのダイヤフラムで、第１の供給導管１０と第２の供給導管１２とを互いに分離しており、これにより、媒体が一方の供給導管１０，１２から他方の供給導管１２，１０に達することはない。
【００１７】
例えば第１の供給導管１０の部分範囲１０ｂ内に、ダイヤフラムが破損し、かつ、このようにして第１の供給導管１０と第２の供給導管１２とが分離していないときに、第１の供給導管１０を閉じることのできる弁１５が配置されており、これにより媒体が第２の供給導管１２から第１の供給導管１０内に達することはない。
【００１８】
弁１５は例えば、第１の狭窄部１８と第２の狭窄部１９とを有している、第１の供給導管１０の部分範囲１０ｂである。供給導管１０の残りの部分は１０ａで示されている。２つの狭窄部１８，１９の間には、浮力体２２が配置されており、これは弁１５の可動の弁部材を形成している。
【００１９】
ダイヤフラムが第１の供給導管１０及び第２の供給導管１２を互いに分離しているときに、浮力体２２はその重量によって第１の狭窄部１８上に接触しており、その際浮力体は第１の供給導管を閉鎖していない。換言すれば、第１の供給導管１０内の圧力は一方のダイヤフラム側に作用し、第２の供給導管１２からの圧力は他方のダイヤフラム側に作用し、これにより差圧が測定される。
【００２０】
第１の狭窄部１８は例えば穴格子である。第２の狭窄部１９は例えば、第１の供給導管１０ｂの横断面が減少せしめられることによって、形成される。浮力体２２は例えば玉、円柱体あるいは、弁座を形成する第２の狭窄部１９への接触によって供給導管１０を閉じることのできる他の形状であり、２つの狭窄部１８，１９の間の例えば丸い供給導管１０ｂよりもわずかな横断面を有している。
【００２１】
ダイヤフラムが第１の供給導管１０及び第２の供給導管１２をもはや互いに分離しいていないときに、第２の供給導管１２内の例えばより高い圧力によって、浮力体２２が第２の供給導管１２内のより高い圧力及び流動する媒体によって第２の狭窄部１９に圧着され、かつ、このようにして、第１の供給導管１０を閉じ、第１の供給導管及び第２の供給導管１２を再び互いに分離する。
【００２２】
第２の供給導管１２内の媒体が液状の媒体、例えば液状の燃料のような媒体であって、かつこれが破損したダイヤフラムの場合に、第１の狭窄部１８を通って供給導管１０ｂ内に達する場合には、浮力体は浮力を得る。それは浮力体２２は有利には液状の燃料よりもわずかな密度を有しているからである。浮力体２２は浮力及び供給導管１２内のより高い圧力によって、第２の狭窄部１９に圧着される。
【００２３】
弁１５の制御は要するに付加的な補助手段なしに行われる。それは、一方の供給導管１２内の媒体若しくは供給導管１０，１２内の圧力差は弁１５の閉鎖を生ぜしめるからである。
【００２４】
圧力センサモジュール１は更に電気的な接続エレメント２５を有しており、これは、外部の電気的なエネルギ源及び又は制御ユニットへの接続に役立つ差し込みプラグ２７の部分である。例えば少なくとも１つの供給導管１０，１２はその外周に例えばシールリング２９を有しており、これは圧力センサモジュール１を別の構造部分に導入する際に、シールするのにに役立つ。
【００２５】
圧力センサモジュール１は更に固定フランジ３１を有しており、これは圧力センサモジュール１を構造部分に固定するために役立つ。
【００２６】
図２ａは本発明の別の実施例のための、図１の部分を示す。これは大体において弁１５の別の構成を示す。
【００２７】
第１の狭窄部１８は例えばセンサ室５のケーシング３７内の開口によって形成されており、この開口は浮力体２２よりも小さな横断面を有している。
【００２８】
第２の狭窄部１９は、図１のように、第１の供給開口１０ｂの横断面の減少によって構成されている。
【００２９】
浮力体２２は、一貫した縦溝３５を有しているエレメント３３によって形成されている。縦溝３５によって、エレメント３３の外周面が第１の供給導管１０ｂの２つの狭窄部１８，１９の間の横断面と同一である場合にも、第１の供給導管１０のセンサ室５への接続が与えられている。
【００３０】
例えば供給導管１０ｂはこの範囲において、円形の横断面を有しており、浮力体２２は、相応する一貫した縦溝３５を有している円柱体によって形成されている。円柱体３３は部分的に直接に供給導管１０ｂに接触しており、その際しかし縦溝３５によって、第１の供給導管１０からセンサ室５への移行が保証されている。円柱体３３も図１に示すように、ダイヤフラムが破損されて、狭窄部１９に面した、円柱体３３の端面が狭窄部１９に適合せしめられているときに、例えば端面と狭窄部１９が円すい状に構成されているときに、供給導管１０を閉じる。
【００３１】
図２ｂは、玉を浮力体２２として示し、これは案内レール１７によって案内されている。円柱体又は他の形状も案内レールによって案内することができる。案内レール１７は、玉が常に最適に狭窄部１９に接触することを保証する。それは、案内レール１７の自由端部によって形成される円の直径がほぼ玉の外径に一致するからである。
【００３２】
工作部１９と浮力体２２との間のシールを容易にするために、狭窄部１９の範囲内に少なくとも１つのシールエレメント１６、例えば環状のゴム***部が取り付けられている。シールエレメント１６は弾性的に変形可能であり、これにより大きなシール面が生じる。シールエレメント１６は浮力体２２に存在していることもできる。図２ｄは玉を浮力体２２として示しており、この玉はシールエレメント１６により取り囲まれている。
【００３３】
図２ｃは、図２ｂの線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。例えば横断面が三角形の、あるいは棒形の案内レール１７によって、供給導管１０の部分が形成されており、これらの部分を通って、供給導管１０からの圧力がセンサチップ３のダイヤフラムに作用することができる。
【００３４】
図３は、例えば本発明による圧力センサモジュール１が使用されているセンサ室５を示す。センサ室５はセンサケーシング３７を有しており、このセンサケーシング内に、センサチップ３がガラス台３９上に配置されている。センサチップ３はセンサケーシング３７内で、例えばゲル４５によって、保護されている。センサチップ３はボンディングワイヤ４１によって電気的なセンサ接続エレメント４３に接続されており、このセンサ接続エレメント自体は、電気的な接続エレメント２５と接続されている。ケーシング３７は開口を有しており、この開口は第１の狭窄部１８の範囲内に配置されているか、あるいは第１の狭窄部を形成し（図２）、かつ、供給導管１０に接続されている。センサチップ３の他方の側は、破線で示すように、供給導管１２に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による圧力センサモジュールを示す。
【図２ａ】
本発明による別の圧力センサモジュールの細部を示す。
【図２ｂ】
本発明による更に別の圧力センサモジュールの細部を示す。
【図２ｃ】
図２ｂの線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。
【図２ｄ】
浮力体のための更に別の実施例を示す。
【図３】
本発明による圧力センサモジュール内に取り付けられているセンサ室を示す。
【符号の説明】
１　圧力センサモジュール、　３　センサチップ、　５　センサ室、　８　モジュールケーシング、　１０　第１の供給導管、　１０ａ　残りの部分、　１０ｂ　部分範囲、　１２　第２の供給導管、　１５　弁、　１６　シールエレメント、　１７　案内レール、　１８　第１の狭窄部、　１９　第２の狭窄部、　２２　浮力体、　２５　接続エレメント、　２７　差し込みプラグ、　２９　シールリング、　３１　固定フランジ、　３３　エレメント、　３５　縦溝、　３７　センサケーシング、　３９　ガラス台、　４１　ボンディングワイヤ、　４３　センサ接続エレメント、　４５　ゲル

Claims (12)

1. 圧力差を測定するための圧力センサモジュールであって、少なくとも、圧力差を測定するためのセンサチップと、センサチップにより互いに分離された少なくとも２つの供給導管を有しているモジュールケーシングとを備え、かつ、前記供給導管内に少なくとも時間的に異なった圧力が存在している形式のものにおいて、
   少なくとも１つの供給導管（１０，１２）内に、弁（１５）が配置されており、この弁（１５）は、この供給導管（１０，１２）を、センサチップ（３）が供給導管（１０，１２）をもはや互いに分離していないときに、閉鎖することを特徴とする、圧力センサモジュール。
2. 弁（１５）が、１つの供給導管（１０，１２）の少なくとも２つの狭窄部（１８，１９）と、この供給導管（１０，１２）内で可動に配置されている浮力体（２２）とから成っており、この浮力体は、２つの狭窄部（１８，１９）の間に配置されていて、第１の狭窄部（１８）上に載置されており、この浮力体はその横断面によって供給導管（１０）を閉鎖せず、センサチップ（３）が供給導管（１０，１２）をもはや互いに分離しないときに、それが第２の狭窄部（１９）に接触することによって、供給導管（１０）を閉鎖することを特徴とする、請求項１記載の圧力センサモジュール。
3. 第１の狭窄部（１８）が穴格子によって形成されていることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサモジュール。
4. 浮力体（２２）が玉であり、これは供給導管（１０，１２）よりも小さな横断面を有していることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサモジュール。
5. 浮力体（２２）が、縦溝（３５）を備えたエレメント（３３）によって形成されていることを特徴とする、請求項２又は４記載の圧力センサモジュール。
6. 圧力センサモジュール（１）が、第１の供給導管（１０）と第２の供給導管（１２）とを有しており、第１の供給導管（１０）は内燃機関の吸気管に接続されており、第２の供給導管（１２）は燃料導管に接続されており、かつ、弁（１５）が第１の供給導管（１０）内に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の圧力センサモジュール。
7. 内部に浮力体（２２）が配置されている供給導管（１０，１２）の少なくとも一部分の長手方向軸線がほぼ鉛直に延びていることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサモジュール。
8. 浮力体（２２）が液状の燃料よりも小さい密度を有していることを特徴とする、請求項２又は４又は５又は７記載の圧力センサモジュール。
9. ２つの供給導管（１０，１２）が設けられており、一方の供給導管（１０，１２）内で少なくとも所定の時間で、他方の供給導管（１２，１０）内の圧力よりも大きいか、あるいはこれと同じである圧力が支配することを特徴とする、請求項１又は２又は６記載の圧力センサモジュール。
10. 供給導管（１０，１２）が、２つの狭窄部（１８，１９）の間で少なくとも部分的に案内レール（１７）を有していることを特徴とする、請求項２又は６記載の圧力センサモジュール。
11. 浮力体（２２）が少なくとも１つのシールエレメント（１６）を有していることを特徴とする、請求項２又は４又は５又は７又は８記載の圧力センサモジュール。
12. 浮力体が供給導管（１０，１２）をシールするところの狭窄部（１８，１９）の範囲内に、少なくとも１つのシールエレメント（１６）が存在していることを特徴とする、請求項２記載の圧力センサモジュール。