JP5846707B2 - 圧力測定グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文の構成要件を備えた、内燃機関のシリンダヘッドで使用するための圧力測定グロープラグに関するものである。

特許文献１から、グローモジュールと電子モジュールとを備えた圧力測定グロープラグが知られており、グローモジュールはグロープラグの構成部品を含み、電子モジュールは、圧力センサを備えたセンサユニットと、接続プラグを接触させるためのプラグハウジングとを含んでいる。グローモジュールは、電子モジュールハウジングと結合されている中実のグロープラグハウジングによって取り囲まれている。電子モジュールハウジングはセンサユニットを取り囲み、且つプラグハウジングを部分的に取り囲んでいる。センサユニットとプラグハウジングとは互いに切り離された２つの別個の構成部品である。

特許文献２から、グロープラグハウジングを備えた圧力測定グロープラグが知られており、さらに、センサユニットの信号を前処理するための信号処理ユニットが圧力測定グロープラグに組み込まれている。この場合、グロープラグハウジングはグローピンと、センサユニットと、信号処理ユニットとを受容している。グロープラグハウジングには、燃焼室側に、ダイヤフラムを介して固定されてグロープラグ本体と結合されている補助的な保護ハウジングが装着されている。グロープラグハウジングには、接続側で電気プラグコネクタが接続している。

欧州特許出願公開第１６３７８０６Ａ２号明細書 特開２００９−２２９０３９号公報

請求項１の特徴ある構成要件を備えた本発明には、圧力測定グロープラグがモジュール状に形成可能であるという利点がある。これにより、グローモジュールと電子モジュールとをそれぞれ予め組み立て可能な構成ユニットとして製造でき、これら構成ユニットは、グローモジュールハウジングと電子モジュールハウジングとを組み立てる前に、グローモジュールおよび接触モジュールの電気接触部を１か所だけ必要とするにすぎない。

本発明の有利な更なる構成は従属請求項に記載の処置によって可能である。

電子モジュールハウジングの結合を実施するため、電子モジュールハウジングは、グローモジュール側結合個所とプラグ側結合個所とを有し、電子モジュールハウジングは、グローモジュール側結合個所によってグローモジュールハウジングと結合され、プラグ側結合個所によってプラグハウジングと結合されている。

グローモジュールハウジングと電子モジュールハウジングとの間にインターフェースが形成され、該インターフェースには、少なくとも接触ユニットのグローモジュール側端面で露出している、グローモジュールを接触させるための、特にセンサユニットを接触させるためのグローモジュール側接点が形成されている。インターフェースが、さらに、接触ユニットのグローモジュール側端面に、グローモジュールの接続ピンを接触させるための露出した高電流接点を有していれば、更なる簡潔化が得られる。電子モジュールおよびグローモジュールの取り付けを容易にするため、露出しているセンサ側接点および／または高電流接点は、圧力測定グロープラグの非作動状態で、グローモジュール側端面において電子モジュールハウジングから突出し、その結果露出しているセンサ側接点および／または高電流接点は自由にアクセス可能である。

電子モジュールハウジングをロックするため、電子モジュールハウジングは、少なくとも１つの担持体側支持部分と少なくとも１つのプラグ側支持部分とを備えるように実施され、この場合電子モジュールハウジングは、担持体側支持部分でもって少なくとも１つの担持体側担持体部分で、およびプラグ側支持部分でもって少なくとも１つのプラグ側担持体部分で支持され、または、そこで案内されている。これに加えて、さらに、プラグ側担持体部分には、パッキンリングと溶接可能な金属製保持リングとが配置され、その際電子モジュールハウジングはプラグ側支持部分でもってプラグ側担持体部分を少なくともパッキンリングにおいて密に取り囲んで保持リングに固定されている。この場合、担持体側支持部分が、少なくとも１つの第１の内径を備えた少なくとも１つの第１の筒状部分を形成し、プラグ側支持部分が、少なくとも１つの第２の内径を備えた少なくとも１つの第２の筒状部分を形成し、且つプラグ側支持部分の内径が担持体側担持体部分の内径よりも大きいならば、合目的である。

電子モジュールハウジングの製造の際の長すぎる孔を回避するため、電子モジュールハウジングは少なくとも２つのハウジング部分から組み立てられ、その際第１のハウジング部分は少なくとも第１の内径を備えた第１のセンサ側支持部分を形成し、第２のハウジング部分は少なくとも第２の内径を備えたプラグ側支持部分を形成している。

本発明のいくつかの実施形態が図面に図示されており、以下の説明で詳細に説明する。

圧力測定グロープラグの構成における本発明による圧力測定装置の断面図である。 図１の圧力測定グロープラグの接触モジュールの第１実施形態の断面図である。 図１の圧力測定グロープラグの接触モジュールの第２実施形態の断面図である。

図１に図示した圧力測定グロープラグは、自己点火式内燃機関で使用するための従来のグロープラグに、内燃機関の燃焼室圧力を検知するための圧力測定装置の補助圧力測定機能を合体させたものである。圧力測定グロープラグは実質的にグローモジュール１１と電子モジュール１３とを含んでおり、これらモジュールは少なくとも一部がハウジングに受容されている。ハウジングは、少なくとも１つのグローモジュールハウジング２０と、電子モジュールハウジング８０と、プラグハウジング５０とを含んでいる。

グローモジュール１１は、グロープラグの本来の部品と、圧力測定のためのセンサユニット１２とを含んでいる。グローモジュール１１はグローモジュールハウジング２０内に挿着されているグローピン２１を含み、グローピン２１はグローモジュールハウジング２０から突出するとともに、その突出部分でもって内燃機関の燃焼室内へ突出して、圧力ピックアップを形成している。グローピン２１は、本実施形態では、金属製のグロー放電管であり、その中に、該グロー放電管および接続ピン２３と接触している加熱コイル２２が配置されている。さらに、グロー放電管と接続ピン２３との間には電気絶縁性密封要素２４が配置されている。しかし、グローピン２１をセラミックス製の加熱要素として実施することも可能である。

センサユニット１２は、グローモジュールハウジング２０の内部に収納され、たとえば圧電式圧力センサ３０と、グロー放電管側加圧部材３１と、固定要素側加圧部材３２とを有し、この場合圧力センサ３０は、グロー放電管側加圧部材３１と固定要素側加圧部材３２との間に位置決めされている。センサユニット１２は、さらに、スリーブ状の伝達要素３３と固定要素３４とを含んでいる。スリーブ状の伝達要素３３は、開口部の周囲を取り囲むようにしてグロー放電管２１と固定結合され、端面でもってグロー放電管側加圧部材３１を押し、その結果伝達要素３３はグロー放電管２１に作用する燃焼室内の圧力を圧力センサ３０へ伝達する。固定要素３４は、圧力センサ３０のための位置固定対向支持部材を形成するために、たとえば周回するように延在する第１の溶接継目３５を用いてグローモジュールハウジング２０に固定されている。グローピン２１は、該グローピン２１に作用する圧力による軸線方向の運動を実施するため、曲げ弾性のあるダイヤフラム３７を用いて、たとえば周回するように延在している第２の溶接継目３８によりグローモジュールハウジング２０と結合されている。

電子モジュール１３は、図２および図３に詳細に図示した接触ユニット４０を有している。接触ユニット４０は、信号処理ユニット６０または信号処理ユニット６０の回路（たとえばＡＳＩＣ）を受容するための担持体４１と、図示していない接続プラグと接触させるための電気プラグコネクタ５２とを含んでいる。プラグコネクタ５２は、プラグハウジング５０にたとえばリング状の接続接点５４と、中央に、接続プラグを接触させるための高電流接点５５とを有している。

担持体４１とプラグハウジング５０とは電気絶縁性材料、たとえばプラスチックから実施され、この場合担持体４１は軸線方向縦延在部においてプラグハウジング５０に一体成形されている。これにより、接触ユニット４０は圧力測定装置の軸線方向縦延在部内に延在している。製造技術的には、担持体４１とプラグハウジング５０とが同じ電気絶縁性材料から製造され、且つ担持体４１がプラグハウジング５０と一体の構成要素であるのが合目的である。これによって担持体４１とプラグハウジング５０とを一体の部材としてたとえば射出成形により製造することができる。しかし、担持体４１とプラグハウジング５０とを、少なくとも電気的結合部にわたって適当に接触している別個の部材として形成することも考えられる。

担持体４１は、信号処理ユニット６０または信号処理ユニット６０の回路を受容するための受容部分７０を有している。受容部分７０は、筒状に実施されている担持体４１の側面に形成された繰り抜き部７１として実施され、該繰り抜き部は、たとえば実質的に平坦な底面７３を備えた補助凹部７２を備えている。凹部７２の底面７３を備えた繰り抜き部７１は、担持体４１の長手方向延在部の軸線に対し実質的に平行に延在し、担持体４１の軸線方向縦延在部に対し横方向において担持体４１の外周で終わっている。凹部７２の底面７３は、たとえば半径方向において最大でほぼ担持体４１の中央にあり、その結果一方では、担持体４１の筒部分が脆弱化しすぎることはなく、他方ではしかし受容部分７０のための十分大きな底面７３が担持体４１に形成される。信号処理ユニット６０は底面７３上に位置決めされ、その際凹部７３は少なくとも部分的に沈降している。

担持体４１は、実質的に筒状に形成され、図２および図３によれば、たとえば第１の径Ｄ１を備えた第１の担持体側担持体部分４２と、これからプラグハウジング５０の方向において軸線方向に間隔をもって位置する、第２の径Ｄ２を備えた第２の担持体側担持体部分４３とを有し、この場合第１の径Ｄ１と第２の径Ｄ２とは実質的に同じ大きさである。プラグハウジング５０には、第３の径Ｄ３を備えたプラグ側担持体部分５８が実施されている。プラグ側担持体部分５８には、パッキンリング４６と、外径Ｄ４を備えた溶接可能な金属製保持リング４７とが配置され、この場合保持リング４７は好ましくはプラグハウジング５０の材料に一体に成形されている。他のプラグ側担持部分５８で実施されている第３の径Ｄ３と保持リング４７の外径Ｄ４とは、それぞれ、担持体側担持体部分４２と４３のそれぞれの径Ｄ１とＤ２よりも大きい。

担持体４１には、図１によれば、さらに、グローモジュール１１を接触させるためのインターフェース１０が形成されている。インターフェース１０は、第１の担持体側担持体部分４２のグローモジュール側端面４８に形成されている、センサモジュール１２を接触させるために露出したグローモジュール側接点６３と、接続ピン２３を接触させるために露出したグローモジュール側高電流接点６６とから形成され、その際センサユニット１２の接触は電気接続部２５を介して、接続ピン２３の接触は他の電気接続部２６を介して行われる。

さらに、担持体４１およびプラグハウジング５０には、センサ側接続線６１およびプラグ側接続線６２とが組み込まれている。センサ側接続線６１は一端でもって露出しているセンサ側接点６３に通じている。センサ側接続線６１の他端は、信号処理ユニット６０のためのセンサ側接続接点６７と結合されている。プラグ側接続線６２は、一端で、信号処理ユニット６０のためのプラグ側接続接点６８に電気接続され、さらにプラグハウジング５０を貫通してプラグコネクタ５２のリング状接続接点５４に電気接続されている。信号処理ユニット６０の電気接触は、センサ側接続接点６７およびプラグ側接続接点６８と接触している電気接続部６９を用いてそれぞれ行われる。

さらに、センサ側およびプラグ側接続線６１，６２から半径方向に間隔をもって、接触ユニット４０を軸線方向に貫通するように高電流線６５が延び、この高電流線はセンサ側で、露出している高電流接点６６へ通じている。高電流線６５は、さらに、プラグ側でプラグハウジング５０を貫通してプラグコネクタ５２の高電流接点５５へ通じている。センサ側およびプラグ側接続線６１，６２および／または高電流線６５は、合目的には担持体４１とプラグハウジング５０とに鋳込まれている。合目的には、担持体４１のグローモジュール側端面４８にあるセンサ側接点６３は、担持体４１に組み込まれているセンサ側接続線６１によって形成される。これに対応して、同様にセンサ側端面４８にある高電流接点６６は、担持体４１に組み込まれている高電流線６５によって形成することができる。

接触ユニット４０は、少なくとも部分的に、管状の電子モジュールハウジング８０によって取り囲まれ、この場合担持体４１は完全に、そしてプラグハウジング５０は部分的に電子モジュールハウジング８０によって取り囲まれている。電子モジュールハウジング８０には、内燃機関のシリンダヘッドにねじ込むための雄ねじ８３が配置されている。なお、電子モジュールハウジング８０は一体または多体で実施されていてよい。

電子モジュールハウジング８０は、少なくとも１つの第１の内径ｄ１を備えた少なくとも１つの第１の筒状部分を備える少なくとも１つの担持体側支持部分８１と、少なくとも１つの第２の内径ｄ２を備えた少なくとも１つの第２の筒状部分を備える少なくとも１つのプラグ側支持部分８２とを有している。この場合、プラグ側支持部分８２の第２の内径ｄ２は担持体側支持部分８１の第１の内径ｄ１よりも大きい。これによって、少なくとも１つの筒段を備えた筒状の電子モジュールハウジング８０が生じる。担持体側支持部分８１の第１の内径ｄ１は、第１の担持体側担持体部分４２および場合によっては設けられる第２の担持体側担持体部分４３の径Ｄ１に整合している。プラグ側支持部分８２の第２の内径ｄ２は、プラグ側担持体部分５８の径Ｄ３および保持リング４７の径Ｄ４に次のように整合しており、すなわち電子モジュールハウジング８０が、担持体側支持部分８１でもって、少なくとも第１の担持体側担持体部分４２の径Ｄ１および場合によってはさらに設けられる第２の担持体部分４３の第２の径Ｄ２を取り囲み、そこで支持され、または、そこで案内されているように、整合している。電子モジュールハウジング８０のプラグ側支持部分８２の第２の内径ｄ２は、プラグ側担持体部分５８の径Ｄ３および保持リング４７の外径Ｄ４に次のように整合しており、すなわち少なくとも１つのプラグ側内径ｄ２がプラグ側担持体部分５８を取り囲み、その際にパッキンリング４６を密に取り囲んで保持リング４７に当接するように、整合している。

インターフェース１０は、圧力測定グロープラグの軸線方向縦延在部に対し垂直な面Ｉ−Ｉ内にあり、この面内では、圧力測定グロープラグの非作動位置で、担持体４１のグローモジュール側端面４８で露出しているセンサ側接点６３が電子モジュールハウジング８０の外側にあり、従って電子モジュール１３に自由にアクセス可能である。このようにして、インターフェース１０において、電子モジュール１３を予め組み立てる際に、グローモジュール１１およびセンサユニット１２の電気接触を行うことができる。

電子モジュールハウジング８０は、グローモジュール側結合個所８５とプラグ側結合個所８６とを有している。電子モジュールハウジング８０とプラグハウジング５１との結合は、電子モジュールハウジング８０をプラグ側結合個所８６とともにたとえば周回するように延在している溶接継目８７を用いて保持リング４７に固定することにより、プラグ側結合個所８６を用いて実現される。さらに、電子モジュールハウジング８０とグローモジュールハウジング２０との結合は、たとえば周回するように延在している他の溶接継目８８によって、グローモジュールハウジング２０を電子モジュールハウジング８０とともにグローモジュール側結合個所８５に固定することにより、該グローモジュール側結合個所８５において実現される。この場合、グローモジュール側結合個所８８は少なくとも面Ｉ−Ｉの付近にある。

図２の実施形態では、電子モジュールハウジング８０は溶接可能な金属材料から一体に実施されている。電子モジュールハウジング８０は担持体４１を介して変位し、その際担持体側支持部分８１により第１の担持体側担持体部分４２と第２の担持体側担持体部分４３とで案内され、且つプラグ側支持部分８２によりプラグ側担持体部分５８で案内される。その後、電子モジュールハウジング８０を、溶接継目８７により、保持リング４７に設けたプラグ側結合個所８６と溶接する。次に、電気接続部２５，２６を介して、露出しているセンサ側接点６３および露出している高電流接点６６を圧力センサ３０の接続部および予め作製されているグローモジュール１２の接続ピン２３の接続部と電気接触させる。その後、最後に、グローモジュールハウジング２０を、溶接継目８８を用いてグローモジュール側結合個所８５において電気モジュールハウジング８０と溶接する。

図１にも図示した図３の実施形態では、電子モジュールハウジング８０は、製造技術的な理由から、第１のハウジング部分９１と第２のハウジング部分９２とから組み立てられている。両ハウジング部分９１と９２は、製造技術的な理由から、溶接可能な金属から実施され、その際第１のハウジング部分９１はシリンダヘッドにねじ込むための雄ねじ８３を有している。第１のハウジング部分９１には径ｄ１を備えた担持体側支持部分８１が形成され、第２のハウジング部分９２には径ｄ２を備えたプラグ側支持部分８２が形成されている。両ハウジング部分９１と９２は、たとえば周回するように延在している溶接継目９５により他の結合個所９４において結合される。更なる組み立ては、図２の実施形態の場合と同様に、プラグ側支持部分８２がプラグ側担持体部分５８で案内され、担持体側支持部分８１が第１の担持体側担持体部分４２および場合によっては設けられる第２の担持体側担持体部分４３で案内されるように、行う。その後、電子モジュールハウジング８０を、溶接継目８７を用いてプラグ側結合個所８６により保持リング４７に溶着させる。次に、露出しているセンサ側接点６３および露出している高電流接点６６を、電気接続部２５，２６を介して、圧力センサ３０の接続部および予め作製されているグローモジュール１２の接続ピン２３の接続部と電気接触させる。その後、最後に、グローモジュールハウジング２０を、溶接継目８８を用いてグローモジュール側結合個所８５において電気モジュールハウジング８０と溶接する。

１０ インターフェース
２０ グローモジュールハウジング
２１ グローピン
３０ 圧力センサ
４０ 接触ユニット
４１ 担持体
４２ 第１の担持体側担持体部分
４３ 第２の担持体側担持体部分
４６ パッキンリング
４７ 保持リング
４８ 接触ユニットのグローモジュール側端面
５０ プラグハウジング
５２ プラグコネクタ
５４ 接続接点
５８ プラグ側担持体部分
６０ 信号処理ユニット
６３ グローモジュール側接点
６５ 高電流接点
８０ 電子モジュールハウジング
８１ 担持体側支持部分
８２ プラグ側支持部分
８５ グローモジュール側結合個所
８６ プラグ側結合個所
９１ 第１のハウジング部分
９２ 第２のハウジング部分

Claims (8)

1. 内燃機関の燃焼混合気を点火するためのグローピン（２１）と、内燃機関の燃焼室圧力を検知するための圧力センサ（３０）とが配置されているハウジングを備えた圧力測定グロープラグであって、信号処理ユニット（６０）を受容するための担持体（４１）と、接続接点（５４）を備えたプラグコネクタ（５２）とを有する接触ユニット（４０）を備え、前記グローピン（２１）が燃焼室圧力に曝されて、該燃焼室圧力を前記圧力センサ（３０）へ少なくとも間接的に伝送し、前記プラグコネクタ（５２）のためのプラグハウジング（５０）が設けられている前記圧力測定グロープラグにおいて、前記グローピン（２１）と前記圧力センサ（３０）とを受容するための少なくとも１つのグローモジュールハウジング（２０）と、前記担持体（４１）を受容するための電子モジュールハウジング（８０）とが設けられ、
   前記電子モジュールハウジング（８０）が、少なくとも１つの担持体側支持部分（８１）でもって、前記担持体（４１）の少なくとも１つの担持体側担持体部分（４２，４３）で支持され、または、そこで案内され、
   前記電子モジュールハウジング（８０）が、少なくとも１つのプラグ側支持部分（８２）でもって、前記プラグハウジング（５０）の少なくとも１つのプラグ側担持体部分（５８）で支持され、または、そこで案内されていることを特徴とする、圧力測定グロープラグ。
2. 前記電子モジュールハウジング（８０）が、少なくとも１つのグローモジュール側結合個所（８５）により前記グローモジュールハウジング（２０）と結合され、且つ少なくとも１つのプラグ側結合個所（８６）によって前記プラグハウジング（５０）と結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定グロープラグ。
3. グローモジュールハウジング（２０）と電子モジュールハウジング（８０）との間に、前記接触ユニット（４０）のグローモジュール側端面（４８）にて露出しているグローモジュール側接点（６３）を有するインターフェース（１０）が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力測定グロープラグ。
4. 前記インターフェース（１０）が、前記接触ユニット（４０）の前記モジュール側端面（４８）にて露出している高電流接点（６５）を補助的に有していることを特徴とする、請求項３に記載の圧力測定グロープラグ。
5. 前記露出しているグローモジュール側接点（６３）および／または前記露出している高電流接点（６５）が、前記圧力測定グロープラグの非作動状態で、前記電子モジュールハウジング（８０）の外側からアクセス可能であることを特徴とする、請求項３または４に記載の圧力測定グロープラグ。
6. 前記プラグ側担持体部分（５８）に、パッキンリング（４６）と溶接可能な保持リング（４７）とが配置されていること、前記電子モジュールハウジング（８０）が前記プラグ側支持部分（８２）でもって前記パッキンリング（４６）を密に取り囲み、前記保持リング（４７）に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定グロープラグ。
7. 前記担持体側支持部分（８１）が、少なくとも１つの第１の内径ｄ１を備えた少なくとも１つの第１の筒状部分を形成し、前記プラグ側支持部分（８２）が、少なくとも１つの第２の内径ｄ２を備えた少なくとも１つの第２の筒状部分を形成していること、前記プラグ側支持部分（８２）の前記内径ｄ２が前記担持体側支持部分（８１）の前記内径ｄ１よりも大きいことを特徴とする、請求項１または６に記載の圧力測定グロープラグ。
8. 前記電子モジュールハウジング（８０）が少なくとも２つのハウジング部分（９１，９２）から組み立てられていること、第１のハウジング部分（９１）が少なくとも前記第１の内径ｄ１を備えた前記担持体側支持部分（８１）を形成し、第２のハウジング部分（９２）が少なくとも前記第２の内径ｄ２を備えた前記プラグ側支持部分（８２）を形成していることを特徴とする、請求項７に記載の圧力測定グロープラグ。

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