JP6895822B2 - 流体状の媒体の圧力を検出する装置 - Google Patents

Description

先行技術
欧州特許第１５１８０９９号明細書から、圧力を検出するためのこの種の装置が知られている。この装置は、センサケーシング内に配置された圧力ピックアップを有する。センサケーシングは、第１のケーシング部分を有する。この第１のケーシング部分はプレート状の金属部分として形成されていて、その外周壁は、ねじ込み工具のための外側把持部として六角形の輪郭を備えている。圧力通路および雄ねじ山を備えた金属製の圧力接続管が、第１のケーシング部分にたとえばレーザ溶接により結合されている。圧力ピックアップとして、金属製の圧力測定セルが使用される。この圧力測定セルは、盲孔状の内側通路を有する。内側通路は、薄いダイヤフラムにおいて終端している。ダイヤフラムの、盲孔状の内側通路とは反対の側には、圧力センサが設けられている。この圧力センサは、圧力を加えた時のダイヤフラムの変形を検知する。圧力測定セルは、第１のケーシング部分の切欠きを通じて、盲孔状の内側通路が圧力接続管の圧力通路に接続されているように、圧力接続管に被せ嵌められかつ溶接されている。評価回路を有する回路部分は、センサエレメントにたとえばボンディングワイヤを介して接触されており、センサケーシング内部で第１のケーシング部分に貼り付けられている。第２のケーシング部分は、電気的な接続部を備える差込み部分として形成されており、プラスチックから成る射出成形部分として製造されている。肉薄の金属薄板から成る深絞り部分として形成された結合部分は、一方の端部区分において第２のケーシング部分のプラスチック内に埋設されており、第２のケーシング部分とは反対の側の端部区分において第１のケーシング部分に被着されており、この第１のケーシング部分に、周方向に延びる載置面においてレーザにより溶接されている。ばね接点が、第２のケーシング部分の電気的な接続部を回路支持体に接続する。このような装置は、たとえば、高圧センサとして自動車技術において使用され、自動車技術において多様に性能を実証されている。

先行技術において第１のケーシング部分がプレート状の金属部分として形成されていることによって、第１のケーシング部分と第２のケーシング部分との間の機械的な結合のために第３の構成部分として深絞り部分が必要とされる。この深絞り部分は、射出成形時に第２のケーシング部分のプラスチック内に埋め込まれなければならない。これは、結合部分と、金属製のケーシング部分との間の機械的な結合部を溶接により形成することができるようにするために必要である。結合部分を省略するとすれば、プラスチックから成る第２のケーシング部分は、金属製の第１のケーシング部分に結合されなければならず、これは、第１のケーシング部分におけるコストのかかる結合構造を必要とする。しかしこのことは、極めて限られてのみ可能である。第１のケーシング部分は、単純なプレート状の金属部材として形成されており、この金属部材において結合構造は極めて制限された範囲にしか形成され得ないからである。しかし他方では、単純なプレート状の金属部材としての第１のケーシング部分の形成は、第１のケーシング部分の外周壁がねじ込み工具のための安定的な外側把持部を成すという大きな利点を有している。これにより、ねじ山を備えた圧力接続管を、たとえば自動車の、装置に対応する圧力測定開口内にねじ込むことができる。

本発明の課題は、さらに装置のねじ込み時の機械的な安定性を保証する、廉価かつ多様に使用可能な択一的な手段を提供することである。

発明の開示
本発明は、第１のケーシング部分が、プラスチックから成る射出成形部分として製造されており、該第１のケーシング部分が圧力接続管に一体的に射出成形されていることを提案する。

発明の利点
本発明による解決手段により、特に製造すべき深絞り部分として形成されたコストのかかる結合部分を省略することができる、ということが有利に達成される。その代わりに、第２のケーシング部分を直接に第１のケーシング部分に結合することができる。これは、第１のケーシング部分が、プラスチックから成る射出成形部分として圧力接続管に一体的に射出成形されていることにより達成される。これにより、結合構造を簡単な形式で、射出成形部分として形成された第１のケーシング部分に設けることができる。このことは、コスト削減の他に、たとえば、プラスチックから成る両方のケーシング部分を結合するための、レーザ溶接法から超音波溶接法への移行ならびに明らかにコンパクトにされた構造形式も可能にする。

本発明の有利な態様および変化形は、従属請求項に記載された特徴により可能にされる。

有利には、金属製の圧力接続管は、鍔状の支持区分を備えていてもよい。この支持区分は、第１のケーシング部分のプラスチック内に埋め込まれている。支持区分により、機械的な安定化が達成されて、これにより、ねじ込み時に発生するトルクを支持することができ、かつ第１のケーシング部分のプラスチックと圧力接続管との間の安定的な結合を保証することができる。

プラスチック内に埋め込まれた支持区分が、圧力接続管のねじ込み方向に垂直な横断平面において、外周壁の幾何学形状に一致する幾何学形状を、外周壁の直径に比べて小さな直径で有していると特に有利である。この場合、プラスチックから成る第１のケーシング部分の、外側把持部として形成された外周壁にねじ込み工具により伝達されるトルクが、金属製の支持区分の、直接にプラスチックの下に位置している幾何学形状により吸収され、ねじ込み時の圧力接続管からの第１のケーシング部分の剪断は確実に阻止される。

第１のケーシング部分がプラスチックから成る射出成形部分として形成されるので、第１のケーシング部分の、圧力接続管とは反対の側は、簡単な形式で、圧力ピックアップを収容するための貫通する内部開口を備えることができる。

第１のケーシング部分の、圧力接続管とは反対の側に、簡単かつ廉価な形式で、貫通する内部開口を取り囲む、回路部分を収容するための収容スペースを備えることができると特に有利である。これにより、回路部分を金属製の底部プレートに接着しなければならないという、先行技術において存在する必然性はなくなる。その代わりに、むしろ２つの面において装備された回路部分を収容スペース内に配置することができる。プラスチックから成る第１のケーシング部分は、簡単な形式で、収容スペースの底部に対して間隔を空けて回路部分を載置しかつ／または取り付けるための、相応する保持手段および収容手段を備えることができるからである。

有利には、たとえば収容スペースが、底部と、該底部から突出し、収容スペースを外方に向かって画定する周囲壁部と、を有していてもよい。

簡単な形式で、圧力ピックアップのための貫通する内部開口の他に、底部には、貫通開口がさらに設けられていてもよい。この貫通開口は、回路部分に電気的に接続されたアースコンタクトばねを、貫通開口を通じて圧力接続管に電気的にコンタクトするために用いられる。

周囲壁部の、底部から突出している端部には、有利には段部が形成されていてもよい。この段部には、第２のケーシング部分が係合する。このことは、プラスチックから成る第１のケーシング部分をプラスチックから成る第２のケーシング部分によりたとえば超音波溶接法により簡単かつ廉価に溶接することを可能にする。

有利には、第１のケーシング部分と第２のケーシング部分との結合領域は、第２のケーシング部分の外側輪郭が、ねじ込み方向で見て第１のケーシング部分の外周壁にほぼ面一に係合しているように、形成されていてもよい。これにより、有利には、両ケーシング部分の間で外周壁においてせいぜい小さな段部またはエッジを伴う、できるだけ滑らかな移行部が可能にされる。この移行部は、外周壁の外側把持部におけるねじ込み工具の迅速かつ確実な当付けを可能にする。

外周壁の幾何学形状は、圧力接続管のねじ込み方向に垂直な横断平面において、たとえば正多角形として、特に正六角形の輪郭として形成されていてもよい。

先行技術による圧力を検出する装置を示す図である。 流体状の媒体の圧力を検出する装置の本発明に係る実施の形態のための圧力接続管を示す図である。 図２ａに示した圧力接続管を、プラスチックから成る射出成形部分としての第１のケーシング部分が圧力接続管に一体的に射出成形されている状態で示す図である。 本発明に係る装置のための回路支持体の実施の形態を示す図である。 圧力測定セルの実施の形態を示す図である。 図３ａに示した回路支持体の下面図である。 本発明に係る装置を、組み立てられた状態で示す外面図である。

発明の実施の形態
図１は、流体状の媒体の圧力を検出するための、先行技術から公知の装置の外面を示している。公知の装置１は、第１のケーシング部分３と第２のケーシング部分４とを備えたセンサケーシングを有する。第１のケーシング部分３は、プレート状の金属部分として形成されていて、その外周壁３７は、ねじ込み工具のための外側把持部として六角形の輪郭を備えている。確認することができない圧力通路と、雄ねじ山２１と、を備えた金属製の圧力接続管２は、第１のケーシング部分３に溶接結合部により結合されている。第２のケーシング部分４は、電気的な接続部を備えた差込み部分として形成されており、プラスチックから成る射出成形部分として製造されている。深絞り部分として肉薄の金属薄板から形成された結合部分７０は、一方の端部区分において第２のケーシング部分４のプラスチック内に埋め込まれていて、第２のケーシング部分４とは反対の側の端部区分７１で第１のケーシング部分３に被着されて、この第１のケーシング部分３に、周囲載置面において溶接されている。外周壁３７の、六角形として形成された外側把持部へのねじ込み工具の当付けにより、圧力接続管２を備えた装置を、自動車の圧力管路の対応する圧力測定開口内へとねじ込むことができる。ねじ込み方向１０は、図１に示した装置１の中心軸線に沿って延びている。

図２ａおよび図２ｂは、圧力接続管２および第１のケーシング部分３の本発明に係る実施の形態を示している。図２ａでは、圧力接続管２が、欧州特許第１５１８０９９号明細書から公知の、金属から成る圧力接続管と同じように構成されていてもよく、雄ねじ山２１ならびに圧力接続管２を通じて延びる貫通する圧力通路２３を有していてもよいことを確認することができる。圧力通路２３は、たとえば圧力接続管２の端面２２における端部側で突出部２５に設けられた開口に通じていてもよい。公知の圧力接続管とは異なり、図２ａに図示された圧力接続管２は、鍔状の支持区分２４を有する。支持区分２４は、ねじ込み方向１０に垂直な横断平面で、たとえば図示された六角形の輪郭に相当する幾何学的形状を有する。

この圧力接続管２は、射出成形工具内で、射出成形時にプラスチックから成る第１のケーシング部分３のプラスチックにより取り囲まれる。その結果を図２ｂに示す。圧力接続管２の下側部分では雄ねじ山２１が引き続き露出されているのに対して、プラスチックから成る射出成形部分としての第１のケーシング部分３が圧力接続管２の上側部分に一体的に射出成形されており、この場合、支持区分２４が、第１のケーシング部分３のプラスチック内に完全に埋め込まれていることを確認することができる。プラスチックから成る第１のケーシング部分３は、少なくとも部分的に、外側把持部としてたとえば六角形の輪郭を備えて形成された、プラスチックから成る外周壁３７を有する。この有利な実施の形態では、プラスチック内に埋め込まれた支持区分２４は、圧力接続管２のねじ込み方向１０に垂直な横断平面において、外周壁３７の幾何学形状に一致する幾何学形状（すなわちここでは同様に六角形の輪郭）を、外周壁３７の直径ｄ１に比べて小さな直径ｄ２で有することを確認することができる。当然ながら、プラスチックから成る外周壁３７は、その輪郭が別の正多角形の輪郭またはねじ込み工具の作用に適した別の輪郭を有する外側把持部を備えて形成されていてもよい。この場合、支持区分２４も相応する幾何学形状を有していてもよい。

しかし別の実施の形態では、安定性を以下のことによっても達成することができる。すなわち、支持区分２４が、外周壁３７の幾何学形状とは異なる形状を有する。この場合も、支持区分２４が、圧力接続管２のねじ込み方向１０に垂直な横断平面において円形ではない輪郭を有していると有利である。これにより、装置１のねじ込み時の第１のケーシング部分３の剪断を阻止することができる。したがってたとえば、支持区分が、半径方向での複数の突起を備えて、または放射状に形成されていることが考えられ、これにより第１のケーシング部分３のプラスチック内に歯のように食い込むことができ、ねじ込み時の安定性を高めることができる。

図２ｂでは、第１のケーシング部分３の、圧力接続管２とは反対の側が、圧力ピックアップ６を収容するための貫通する内部開口３３を有していることを確認することができる。圧力ピックアップ６は、図３ｂに示されているように、ここではっきりと関連付けられる欧州特許第１５１８０９９号明細書におけるのと同様に、金属製の圧力測定セル６２として形成されていてもよい。この圧力測定セル６２は、盲孔状の内側通路（図示せず）を有し、この内側通路は、薄いダイヤフラムにおいて終端している。ダイヤフラムの、盲孔状の内側通路とは反対の側には、圧力センサ６１が被着されている。圧力センサ６１は、圧力を加えられた時のダイヤフラムの変形を検知する。反対に位置する側には、突出部６３が形成されている。圧力測定セル６２の突出部６３は、圧力接続管２に、圧力接続管２に設けられた突出部２５の領域において、たとえば圧力接続管２を取り囲むようにプラスチックを射出成形する前または後に、溶接されてもよい。この場合、図示されていない盲孔状の内側通路が、圧力接続管２の圧力通路２３に接続される。しかし基本的には、内部開口３３に導入され、圧力接続管２に接続されることが可能な、異なって形成された圧力ピックアップ６も使用されてもよい。

さらにたとえば、ダイヤフラムを備えた金属製の圧力測定セルを圧力接続管と一体的に形成し、たとえば測定ブリッジもしくはセンサチップとして形成された圧力センサを直接に圧力接続管に、もしくは圧力接続管の、圧力測定セルと見なされる区分に被着することももちろん可能である。この場合、圧力センサを備えた圧力接続管は、第１のケーシング部分のプラスチックに射出成形時に取り囲まれ得る。この場合にも、圧力接続管の、圧力ピックアップと見なされる、圧力センサを備えた部分は、プラスチックの射出成形により、第１のケーシング部分３の内部開口３３内に収容される。適切な射出成形工具により、この場合、射出成形材料が内部開口の領域内に進入し、圧力センサに到達することは阻止され得る。

図３ｂにおいてさらに確認することができるように、第１のケーシング部分３の、圧力接続管２とは反対の側には、貫通する内部開口３３を取り囲む、回路部分５を収容するための収容スペース３１が形成されている。収容スペース３１は、底部３２と、該底部３２から突出し、収容スペース３１を外方に向かって画定する周囲壁部３４と、を有する。収容スペース３１内には、第１のケーシング部分３に回路部分５を載置しかつ／または取り付けるための保持手段３５，３６が形成されている。このためには、たとえば収容スペース３１の縁部において、壁部３４の近傍に配置されている複数のウェブ３５と、内部開口３３をほぼ完全に取り囲む環状の囲い３６が挙げられる。回路部分５は、保持手段３５，３６により底部３２に対して間隔を空けて保持されてもよく、これにより、２つの面において装備される回路部分５の使用が可能にされる。収容スペース３１において使用可能である回路部分５のための例が図３ａに図示されている。回路部分５は、たとえば上面５１および／または下面５２に、電気的な評価回路の電子的な構成エレメント５３を備えたプリント配線板であってもよい。プリント配線板５は、圧力ピックアップ６を貫通ガイドするための切欠き５５を有していてもよい。この場合、圧力ピックアップ６は、たとえばボンディングワイヤを介して回路部分５に接続されていてもよい。さらに図２ｂにおいて確認することができるように、収容スペース３１の底部３２は、貫通する内部開口３３の他に、貫通開口３９をさらに有する。この貫通開口３９はたとえば、図３ｃに図示した、回路部分５の下面５２に接続された電気的なアースコンタクトばね５６を貫通開口３９を通じて金属製の圧力接続管２に電気的にコンタクトし、これにより回路部分５をアースにコンタクトすることができるように、設けられていてもよい。

さらに、周囲壁部３４の、底部３２から突出した端部には、段部３８が形成されていてもよい。段部３８内には、第２のケーシング部分４が係合する。詳しく説明されない第２のケーシング部分４は、プラスチックから、射出成形時に該プラスチック内に埋め込まれた接続エレメントを備えて製造されていてもよく、つまり欧州特許第１５１８０９９号明細書と同様に、しかし結合部分なしに製造されていてもよい。第２のケーシング部分４の図示されていない接続エレメントは、欧州特許第１５１８０９９号明細書において説明されているものと同様に、たとえばコンタクトばねエレメントを介して回路支持体５にコンタクトされ得る。

段部３８および補足的または択一的に別の取付け手段により、第２のケーシング部分４は第１のケーシング部分３に取り付けられ得る。この場合、たとえば係止結合部、スナップ結合部、溶接結合部またはねじ結合部等が考えられる。有利な実施の形態では、第２のケーシング部分４が、たとえばレーザ溶接または超音波溶接により第１のケーシング部分３に環状に溶接され、このことは特に簡単に実施可能である。両方のケーシング部分がプラスチックから成っているからである。

完成した装置が図４に図示されている。図４において、第１のケーシング部分３と第２のケーシング部分４との結合領域４１は、第２のケーシング部分４の外側輪郭４２がねじ込み方向１０で見てほぼ面一に、第１のケーシング部分３の外周壁３７に係合しているように、形成されていることが可能であることを良好に確認することができる。本出願の文脈において、ほぼ面一とは、たとえば第１のケーシング部分と第２のケーシング部分との溶接に基づく小さな起伏が十分に可能であることを意味している。両方のケーシング部分の間には、ねじ込み方向１０で見て、外周壁において大きな段部およびエッジなしにほぼ滑らかな移行部が生じる。この移行部は、外周壁３７の外側把持部におけるねじ込み工具の迅速かつ確実な当付けを可能にする。ねじ込み工具を、容易に外側輪郭４２に沿ってガイドすることができるからである。しかし外周壁３７は、ねじ込み工具の把持が有利に第１のケーシング部分３の外周壁３７においてのみ行うことができるように形成されている。これにより、ねじ込み時に、両ケーシング部分の接合領域において剪断応力が形成されることを回避することができる。しかし、外側輪郭４２を、外周壁３７に面一に形成せず、代わりに段付けされた移行部として設けることも可能である。

Claims (12)

1. センサケーシング（１）内に配置された圧力ピックアップ（６）を備えた、流体状の媒体の圧力を検出する装置であって、前記センサケーシング（１）は、金属製のねじ山付き部材として形成された圧力接続管（２）を備えた第１のケーシング部分（３）と、電気的な接続部を備えた第２のケーシング部分（４）と、を有し、前記第１のケーシング部分（３）は、少なくとも部分的に、外側把持部として形成された外周壁（３７）を有する、装置において、
   前記第１のケーシング部分（３）は、プラスチックから成る射出成形部分として、前記圧力接続管（２）に一体的に射出成形されており、前記外周壁（３７）はプラスチックから成ることを特徴とする、流体状の媒体の圧力を検出する装置。
2. 前記圧力接続管（２）は、鍔状の支持区分（２４）を備えており、該支持区分（２４）は、前記第１のケーシング部分（３）の前記プラスチック内に埋め込まれている、請求項１記載の装置。
3. 前記プラスチック内に埋め込まれた前記支持区分（２４）は、前記圧力接続管（２）のねじ込み方向（１０）に垂直な横断平面において、前記外周壁（３７）の幾何学形状に一致する幾何学形状を、前記外周壁（３７）の直径（ｄ１）に比べて小さな直径（ｄ２）で有する、請求項２記載の装置。
4. 前記第１のケーシング部分（３）の、前記圧力接続管（２）とは反対の側が、前記圧力ピックアップ（６）を収容するための貫通する内部開口（３３）を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記第１のケーシング部分（３）の、前記圧力接続管（２）とは反対の側に、回路部分（５）を収容するための、前記貫通する内部開口（３３）を取り囲む収容スペース（３１）が形成されている、請求項４記載の装置。
6. 前記収容スペース（３１）は、底部（３２）と、該底部（３２）から突出し前記収容スペース（３１）を外方に向かって画定する周囲壁部（３４）と、を有する、請求項５記載の装置。
7. 前記底部（３２）に、前記貫通する内部開口（３３）の他に、貫通開口（３９）がさらに形成されており、該貫通開口（３９）は、前記回路部分（５）に電気的に接続されたアースコンタクトばね（５６）を、前記貫通開口（３９）を通じて前記圧力接続管（２）に電気的にコンタクトするように、設けられている、請求項６記載の装置。
8. 前記周囲壁部（３４）の、前記底部（３２）から突出する端部に、段部（３８）が形成されており、該段部（３８）内に前記第２のケーシング部分（４）が係合する、請求項６記載の装置。
9. 前記収容スペース（３１）内に、前記第１のケーシング部分（３）に前記回路部分（５）を載置しかつ／または取り付けるための保持手段（３５，３６）が形成されている、請求項５から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 前記第１のケーシング部分（３）と前記第２のケーシング部分（４）との結合領域（４１）は、前記第２のケーシング部分（４）の外側輪郭（４２）が前記圧力接続管（２）のねじ込み方向（１０）で見て前記第１のケーシング部分（３）の前記外周壁（３７）に面一に係合しているように、形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 前記外周壁（３７）の幾何学形状は、前記圧力接続管（２）のねじ込み方向（１０）に垂直な横断平面において、正多角形として形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 前記正多角形は、正六角形である、請求項１１記載の装置。

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