JP2017032557A - 圧電型圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧力プロファイルを検出するための膜21と、検出された圧力プロファイルによって分極電荷を生成する圧電センサ22と、生成された分極電荷を信号として電荷出力部23.2を介して送受信する電極配列部23と、電気接続要素43,53及び電気信号導体41.1,51.1とを備える圧電型圧力センサ1。電気接続要素43,53が電気信号導体41.1,51.1に電気的及び機械的に接続され、電荷出力部23.2が、特定の領域で電気接続要素43,53に接続され、電気接続要素43,53を通じて信号を電気信号導体41.1,51.1へ送るようになっている。
【選択図】図3
Description
a.第1の支持領域では、電荷ピックオフ23.1が第1の電気絶縁体25と補償要素26とを介して予応力付与本体24.2によって機械的に支持される。図3に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷ピックオフ23.1、第1の電気絶縁体25、補償要素26、及び、予応力付与本体24.2が互いに機械的に接触している。図4〜図6に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷ピックオフ23.1、第1の電気絶縁体25、補償要素26、及び予応力付与本体24.2が互いに機械的に接続される。第1の支持領域の少なくとも1つの機械的接続は、圧密である材料結合による接続である。第1の支持領域の全ての機械的接続が圧密である材料結合による接続であると、非常に有益である。
b.図3に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷出力部23.2が電気的フィードスルー配列部27によって第2の支持領域で機械的に支持され、この場合、電荷出力部23.2、電気的フィードスルー配列部27、及び予応力付与本体24.2が相互に機械的接続される。第2の支持領域の少なくとも1つの機械的接続は、圧密である材料結合により形成される接続である。第2の支持領域の全ての機械的接続が圧密である材料結合による接続であると、非常に有益である。
c.図3〜図6に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷ピックオフ23.1が第3の支持領域で圧電センサ22を介して予応力付与スリーブ24.1上に機械的に支持される。この場合、電荷ピックオフ23.1、圧電センサ22、予応力付与スリーブ24.1、及び予応力付与本体24.2が相互にて機械的接続される。第3の支持領域の少なくとも1つの機械的接続は、圧密である材料結合により形成される接続である。第3の支持領域の全ての機械的接続が圧密である材料結合による接続であると、非常に有益である。
長手方向軸線CC’上で互いに離間される幾つかの支持領域で与えられるこの複数の機械的支持により、信号出力の機械的安定性が高められる。しかしながら、この点においては、センサアセンブリ2の全ての機械的接続が材料結合であると有利である。
A÷A’ 断面線
BB’ 水平軸線
B÷B’ 断面線
CC’ 長手方向軸線
1 圧電型圧力センサ
2 センサアセンブリ
4 信号ケーブルアセンブリ
5 評価ユニット
20 センサハウジングアセンブリ
20.1 センサハウジング
20.2 補強スリーブ
21 膜
22 圧電センサ
22.1 第1の支持要素
22.2 圧電センサ素子
22.3 第2の支持要素
23 電極配列部
23.1 電荷ピックオフ
23.2 電荷出力部
24 予応力付与アセンブリ
24.1 予応力付与スリーブ
24.2 予応力付与本体
25 第1の電気絶縁体
26 補償要素
27 電気的フィードスルー配列部
27.1 第1のアダプタ要素
27.2 第2の電気絶縁体
27.3 第2のアダプタ要素
40 接続要素ハウジング
40.1 接続要素ハウジング張出部
41 信号ケーブル
41.1 電気信号導体
41.2 電気絶縁要素
41.20 第2のロック要素
41.3 信号ケーブルシース
42 支持体
42.1 支持体フレーム
43 電気接続要素
43.00 第1のロック要素
50 回路基板ハウジング
51 電気回路基板
51.1 電気信号導体
52 支持体
53 電気接続要素
Claims (15)
- 圧電型圧力センサ(1)であって、
圧力プロファイルをとらえる膜(21)と、
前記とらえられた圧力プロファイルによって分極電荷を生成する圧電センサ(22)と、
前記生成された分極電荷を信号として電荷出力部(23.2)を介して送受信する電極配列部(23)と、
電気接続要素(43,53)及び信号導体(41.1,51.1)と
を備え、前記電気接続要素(43,53)が前記電気信号導体(41.1,51.1)に電気的及び機械的に接続されている、圧電型圧力センサ(1)において、
前記電荷出力部(23.2)は、特定の領域で材料結合により前記電気接続要素(43,53)に接続され、前記電気接続要素(43,53)を通じて信号を前記信号導体(41.1,51.1)へ送るようになっていることを特徴とする圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電荷出力部(23.2)の後端が前記電気接続要素(43,53)内へ突出し、この領域で、前記電荷出力部(23.2)の外表面と前記電気接続要素(43,53)の内表面とが材料結合により互いに接続されていることを特徴とする請求項1に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 前記圧電型圧力センサ(1)が予応力付与本体(24.2)を備え、
前記電極配列部(23)が電荷ピックオフ(23.1)を備え、
前記予応力付与本体(24.2)は、前記電荷ピックオフ(23.1)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側に配置され、
前記予応力付与本体(24.2)が前記圧電センサ(22)に対して機械的な予応力を付与するようになっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電荷ピックオフ(23.1)と前記予応力付与本体(24.2)とは、間に配置された第1の電気絶縁体(25)によって電気的に絶縁されることを特徴とする請求項3に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 前記電荷出力部(23.2)が前記電荷ピックオフ(23.1)に電気的及び機械的に接続され、
前記電荷出力部(23.2)は、前記電荷ピックオフ(23.1)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側に配置され、
前記電荷出力部(23.2)は、第1の電気絶縁体(25)及び前記予応力付与本体(24.2)を貫いて中心に延在して、前記第1の電気絶縁体(25)及び前記予応力付与本体(24.2)から第3の隙間だけ離間され、
前記電荷出力部(23.2)は、前記予応力付与本体(24.2)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側で電気的フィードスルー配列部(27)上に機械的に支持され、
前記電気的フィードスルー配列部(27)が前記予応力付与本体(24.2)に機械的に接続されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 第1の支持領域では、前記電極配列部(23)が前記電荷ピックオフ(23.1)を介して機械的に支持され、前記電荷ピックオフ(23.1)、前記第1の電気絶縁体(25)、補償要素(26)、及び、前記予応力付与本体(24.2)が互いに機械的に接触し、
第2の支持領域では、前記電極配列部(23)が前記電荷出力部(23.2)を介して支持され、前記電荷出力部(23.2)、前記電気的フィードスルー配列部(27)、及び、前記予応力付与本体(24.2)が互いに機械的に接続されることを特徴とする請求項5に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電気的フィードスルー配列部(27)は、第1のアダプタ要素(27.1)と、第2の電気絶縁体(27.2)と、第2のアダプタ要素(27.3)とを有し、
前記電荷出力部(23.2)が前記第2のアダプタ要素(27.3)に電気的及び機械的に接続され、
前記電荷出力部(23.2)と前記予応力付与本体(24.2)とは、間に配置された第2の電気絶縁体(27.2)によって電気的に絶縁されることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 第1の支持領域では、前記電極配列部(23)が前記電荷ピックオフ(23.1)を介して機械的に支持され、
前記電荷ピックオフ(23.1)、前記第1の電気絶縁体(25)、補償要素(26)、及び、前記予応力付与本体(24.2)が互いに機械的に接続されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 第3の支持領域では、前記電極配列部(23)が前記電荷ピックオフ(23.1)を介して支持され、
前記電荷ピックオフ(23.1)、前記圧電センサ(22)、予応力付与スリーブ(24.1)、及び、前記予応力付与本体(24.2)が互いに機械的に接続されることを特徴とする請求項8に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記圧電センサ(22)が圧電素子(22.2)と第2の支持要素(22.3)とを備え、
前記第2の支持要素(22.3)は、前記圧電素子(22.2)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側に配置され、
前記第2の支持要素(22.3)が、前記圧電素子(22.2)と前記電荷ピックオフ(23.1)との間に配置され、
前記第2の支持要素(22.3)は、材料結合によって前記圧電素子(22.2)に接続されるとともに、材料結合によって前記電荷ピックオフ(23.1)に接続されることを特徴とする請求項9に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記圧電センサ(22)が第1の支持要素(22.1)を備え、
前記第1の支持要素(22.1)は、前記圧電素子(22.2)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側に配置され、
前記第1の支持要素(22.1)は、材料結合によって前記圧電素子(22.2)に接続されるとともに、材料結合によって前記予応力付与スリーブ(24.1)に接続されることを特徴とする請求項10に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電気接続要素(43)は外面上に第1のロック要素(43.00)を備え、
前記第1のロック要素(43.00)は、電気絶縁要素(41.2)の内面上の第2のロック要素(41.20)内へ突出し、
前記第1のロック要素(43.00)と前記第2のロック要素(41.20)とは、互いに適合して形成され、遊びを伴う形状的拘束又は接触拘束を形成することを特徴とする請求項1から11までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 請求項1から12までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)を製造する方法であって、
センサアセンブリ(2)を半仕上げ製品として提供する段階であって、前記センサアセンブリ(2)は、膜(21)と、圧電センサ(22)と、電荷出力部(23.2)を有する電極配列部(23)とを備える、前記センサアセンブリ(2)を提供する段階と、
センサケーブルアセンブリ(4)又は評価ユニット(5)の電気接続要素(43,53)を提供する段階であって、前記電荷出力部(23.2)が特定の領域で前記電気接続要素(43,53)に接続される、前記電気接続要素(43,53)を提供する段階と、
前記電荷出力部(23.2)と前記電気接続要素(43,53)との間で材料結合を行う段階と
を特徴とする方法。 - 信号ケーブルアセンブリ(4)が支持体(42)を有し、前記支持体(42)が支持体フレーム(42.1)を備え、前記電気接続要素(43)が前記支持体(42)内に配置され、前記電気接続要素(43)には前記支持体フレーム(42.1)の少なくとも1つの窓を通じて外側からアクセスできるようになっており、前記材料結合を前記支持体フレーム(42.1)の前記窓を通じて行なうことを特徴とする請求項13に記載された方法。
- 接続要素ケーシング(40)を有する信号ケーブルアセンブリ(4)が提供され、前記接続要素ケーシング(40)が前記支持体(42)上に押し進められ、前記支持体フレーム(42.1)に前記接続要素ハウジング(40)が所定位置にある状態で外側からアクセスできるようになり、前記センサアセンブリ(2)がセンサハウジング(20)を備え、前記電荷出力部(23.2)が前記センサハウジング(20)内に配置され、前記接続要素ケーシング(40)は、前記材料結合が行われた後に前記センサハウジング(20)に対して移動され、前記接続要素ケーシング(40)の移動後には前記支持体フレーム(42.1)に外側からアクセスできないようになることを特徴とする請求項14に記載された方法。
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