DE102005050598A1

DE102005050598A1 - Druckerkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005050598A1
Application number: DE102005050598A
Authority: DE
Inventors: Teruo Kariya Oda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2006-05-04
Also published as: US7302855B2; US20060090566A1

Abstract

Eine Druckerkennungsvorrichtung weist ein Sensierungsteil (30) auf, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf einen angelegten Druck ausgibt, sowie eine Druckaufnahmemembran (15), welche einen Druck von einem betreffenden Teil erhält, und einen zylindrischen Stopfen (16) mit einem ersten Ende in Verbindung mit dem Sensierungsteil und einem zweiten Ende in Verbindung mit der Druckaufnahmemembran und ein Druckübertragungsteil (17), welches innerhalb des zylindrischen Teils liegt, um den von der Druckaufnahmemembran empfangenen Druck auf das Sensierungsteil zu übertragen. In der Druckerkennungsvorrichtung weist ein Seitenwandabschnitt des zylindrischen Stopfens einen Federabschnitt (16b) auf, der so angeordnet ist, dass er eine elastische Kraft in Axialrichtung des zylindrischen Bauteils erzeugt. Folglich können Schwankungen in der Federcharakteristik, welche auf den Druckübertragunsmechanismus der Druckerkennungsvorrichtung wirken, von dem Federabschnitt wirksam eingeschränkt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckerkennungsvorrichtung, bei der ein Druckübertragungsteil zwischen einer Druckaufnahmemembran und einem Sensierungsteil eingesetzt ist, um das Druckübertragungsteil in Kontakt mit der Druckaufnahmemembran und dem Drucksensierungsteil in einem Zustand zu bringen, in welchem eine Vorspannung oder Vorlast aufgebracht ist, um so einen Druckübertragungsmechanismus zu bilden. In der Druckerkennungsvorrichtung wird der von der Druckaufnahmemembran aufgenommene Druck über das Druckübertragungsteil auf das Sensierungsteil übertragen, um damit den Druck zu erfassen.

Als übliche Druckerkennungsvorrichtungen dieser Art sind Vorrichtungen vorgeschlagen worden, von denen jede aufgebaut ist aus einem Sensierungsteil, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf einen angelegten Druck ausgibt, einer Druckaufnahmemembran, welche den Druck aufnimmt und einem Druckübertragungsteil, welches zwischen dem Sensierungsteil und der Druckaufnahmemembran liegt und den von der Druckaufnahmemembran empfangenen Druck auf das Sensierungsteil überträgt (z.B. JP-A-5-34231).

Bei einer Druckerkennungsvorrichtung dieser Art werden drei Teile, nämlich Sensierungsteil, Druckaufnahmemembran und Druckübertragungsteil in Kontakt miteinander in einen Zustand gebracht, in welchem die Druckaufnahmemembran und das Sensierungsteil zwischen sich das Druckübertragungsteil einschließen, um eine Vorlast aufzubringen, d.h. das Druckübertragungsteil vorzubelasten oder vorzuspannen, um insgesamt einen Druckübertragungsmechanismus zu bilden.

Bei dieser Druckerkennungsvorrichtung wird der von der Druckaufnahmemembran empfangene Druck über das Drucküber tragungsteil auf das Sensierungsteil übertragen. Sodann gibt das Sensierungsteil ein elektrisches Signal in Antwort auf den angelegten und übertragenen Druck aus. Infolgedessen kann diese Druckerkennungsvorrichtung Druck erkennen.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat einen Prototyp einer Druckerkennungsvorrichtung dieser Art gebaut und untersucht und hat die nachfolgenden Probleme herausgefunden, welche sich aus einer derartigen Vorrichtung ergeben.

Eine Druckerkennungsvorrichtung dieser Art, wie sie in der beigefügten 12 gezeigt ist, wird als Verbrennungsdrucksensor verwendet, der in einem Motorblock 200 eines Fahrzeugs angebaut ist und den Druck in einer Brennkammer 202 (den Zylinderdruck) erkennt.

Ein Gehäuse 210 der Druckerkennungsvorrichtung weist ein Erkennungselement 230 als Sensierungsteil auf, welches in Antwort auf einen angelegten Druck ein elektrisches Signal ausgibt.

Dieses Erkennungselement 230 ist beispielsweise aus einem Halbleiterchip gebildet und hat eine Dehnmessfunktion derart, dass das Erkennungselement 230 selbst belastet wird, um ein Signal in Antwort auf einen zu erkennenden Druck basierend auf der Dehnung oder Belastung auszugeben.

Im in 12 gezeigten Beispiel wird das Erkennungselement 230 von einer hohlzylindrischen Metallhülse 220 gelagert, deren eines Ende ein offener Abschnitt 221 ist und deren anderes Ende von einer dünnen Membran 222 verschlossen ist und die Befestigung des Erkennungselements erfolgt durch aufgeschmolzenes Glas oder dergleichen an der äußeren Oberfläche der Membran 222 der Metallhülse 220, welche den Träger bildet.

Die Metallhülse 220 ist in das Gehäuse 210 derart eingesetzt, dass die Membran 222 in Richtung Innenseite des Gehäuses 210 weist und die Metallhülse 220 und das Gehäuse 210 werden miteinander durch Schweißen, Anheften oder dergleichen verbunden und festgelegt.

Gemäß 12 ist ein Endabschnitt eines Metallgehäuses 216, welches Zylinderform hat, an dem Öffnungsabschnitt oder offenen Abschnitt 221 der Metallhülse 220 angeordnet und befestigt, welche wiederum an der Spitze des Gehäuses 210 liegt. Mit anderen Worten, das Erkennungselement 230 als Sensierungsteil ist über die Metallhülse 220 an dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses 216 angekoppelt.

Eine Druckaufnahmemembran 215, welche den Druck aufnimmt und aus Metall in Form einer kreisförmigen Platte gebildet ist, ist an dem anderen Endabschnitt des Metallgehäuses 216 angeordnet. Das Metallgehäuse 216 ist mit der Druckaufnahmemembran 215 durch Schweißen verbunden und hieran festgelegt, beispielsweise durch einen Laserschweißvorgang.

Somit sind die Druckaufnahmemembran 215 und die Metallhülse 220 über das Metallgehäuse 216 zu einer einstückigen Einheit zusammengefasst. Die Druckaufnahmemembran 215 weist in Richtung der oben erwähnten Brennkammer 220 und nimmt den Verbrennungsdruck (Zylinderdruck) auf, wodurch sie unter Belastung verformt (gedehnt) wird.

Wie durch die Pfeile in 12 gezeigt, ist ein Endabschnitt eines Druckübertragungsteils 217 über die Membran 222 der Metallhülse 220 mit dem Erkennungselement 230 derart in Kontakt, dass auf das Erkennungselement 230 eine Vorspannung oder Vorlast aufgebracht wird und der andere Endabschnitt des Druckübertragungsteils 217 ist in Kontakt mit der Druckaufnahmemembran 215 derart, dass auch auf die Druckaufnahmemembran 215 eine Vorspannung oder Vorlast aufgebracht wird.

Bei dem Druckübertragungsmechanismus, der aus der Druckaufnahmemembran 215, dem Druckübertragungsteil 217 und dem Erkennungselement 230 aufgebaut ist, wird Druck in der Brennkammer 202, d.h. der zu erkennende Druck von der Druckaufnahmemembran 215 über das Druckübertragungsteil 217 auf die Membran 222 der Metallhülse 220 und das Erkennungselement 230 aufgebracht.

Um einen Druckaustritt aus der Brennkammer 202 zu vermeiden, ist an der äußeren Umfangsoberfläche der Metallhülse 220, welche in der Druckerkennungsvorrichtung mit dem Erkennungselement 230 ausgestattet ist, eine abgeschrägte Oberfläche 223 ausgebildet und diese abgeschrägte Oberfläche 223 wird gegen eine abgeschrägte Oberfläche auf Seiten eines Gewindebohrungsabschnitts 201 gepresst, so dass der Motorblock 200 versiegelt ist.

In der Druckerkennungsvorrichtung von 12 hat die Druckaufnahmemembran 215 eine Federfunktion. Durch die von der Druckaufnahmemembran 215 ausgeübte Federcharakteristik wird die Vorspannung oder Vorlast zwischen der Druckaufnahmemembran 215, dem Druckübertragungsteil 217 und dem Erkennungselement 230, d.h. die Vorlast zwischen den Teilen, welche den Druckübertragungsmechanismus bilden, gehalten und Schwankungen in der Vorlast aufgrund einer Differenz in den thermischen Ausdehnungen zwischen diesen Teilen werden aufgenommen.

Wenn jedoch die Druckaufnahmemembran 215 die Funktion der Druckaufnahme hat, hat sie die Funktion der Aufrechter haltung der Vorlast, die Funktion der Aufnahme von Schwankungen in der Vorlast aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen zusätzlich zur Funktion der Druckübertragung; weiterhin ist sie direkt der Messumgebung ausgesetzt und es ergeben sich hieraus die folgenden Probleme:
Zunächst wird in dem Fall, in dem die Druckerkennungsvorrichtung als Verbrennungsdrucksensor oder dergleichen verwendet wird, bei einer Flammenbildung in der Brennkammer 202 zum Zeitpunkt der Verbrennung die Druckaufnahmemembran 215, welche der Messumgebung ausgesetzt ist, direkt von der Flamme beaufschlagt.

Dadurch wird die Druckaufnahmemembran 214 erhitzt und von der Flamme erweicht, wenn sie von der Flamme beaufschlagt wird. In diesem Fall wird eine Linearität der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran 215 verschlechtert, so dass die Federeigenschaften verloren gehen.

Bei der Druckaufnahmemembran 215 ist eine Vorlast auf den mittigen Abschnitt der Druckaufnahmemembran 215 durch das Druckübertragungsteil 217 aufgebracht. Wenn somit eine übergroße Last auf die Druckaufnahmemembran 215 aufgebracht wird, kann dies die Linearität der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran 215 beeinträchtigen.

Weiterhin gibt es die Möglichkeit, dass eine Temperaturänderung aufgrund eines thermischen Schocks oder dergleichen die Linearität der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran 215 zum Zeitpunkt niedriger Temperaturen oder hoher Temperaturen beeinträchtigt.

Die Druckaufnahmemembran 215 liegt zur Brennkammer 202 hin, in der die Messumgebung herrscht und damit kann sich Russ oder dergleichen, der in der Brennkammer 202 erzeugt wird, niederschlagen und an der Oberfläche der Druckaufnahmemembran 215 anhaften.

Die Anhaftung von Niederschlägen an der Druckaufnahmemembran 215 ändert die Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran 215 ausgehend von dem Ausgangszustand oder kann die Federcharakteristik beeinträchtigen.

Verschiedene Probleme, beispielsweise das Problem, dass die Linearität der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran 215 beeinträchtigt wird, vergrößern sich durch Hitzeeinwirkung, die Anhaftung von Niederschlägen und die Aufbringung übergroßer Belastung. Kurz gesagt, die Federcharakteristik, die auf den Druckübertragungsmechanismus wirkt, der aus der Druckaufnahmemembran 215, dem Druckübertragungsteil 217 und dem Sensierungsteil 230 gebildet ist, schwankt und hat damit einen nachteiligen Effekt auf die Sensorcharakteristik.

Wenn die Druckerkennungsvorrichtung an dem Motorblock 200 angeordnet wird, wird die abgeschrägte Oberfläche 223 als Dichtfläche, die an der Metallhülse 220, welches das Trägerteil ist, ausgebildet ist, gegen die innere Oberfläche des Gewindebohrungsabschnittes 201 des Motorblocks 200 gepresst, um den Motorblock 200 abzudichten.

In diesem Fall gibt es die Möglichkeit, dass die Metallhülse 220 als ein Teil mit der Dichtoberfläche 223 gegen den Gewindebohrungsabschnitt 201 gepresst wird und damit Verformungen hervorgerufen werden.

Wenn die Metallhülse 220 verformt wird, werden diese Verformungen als mechanische Störungen (Störgeräusche) an das Erkennungselement 230 übertragen, welches sich direkt an der Metallhülse 220 befindet, so dass die Sensoreigen schaften des Erkennungselements 230 verschlechtert werden.

Angesichts der obigen Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckerkennungsvorrichtung zu schaffen, welche verbesserte Sensierungseigenschaften hat.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckerkennungsvorrichtung bereitzustellen, bei der Änderungen der Federcharakteristik in einem Druckübertragungsmechanismus wirksam unterbunden sind.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckerkennungsvorrichtung zu schaffen, bei der Einflüsse auf die Sensoreigenschaften aufgrund von mechanischen Störgeräuschen verringert werden können, die entstehen, wenn die Druckerkennungsvorrichtung an einem Befestigungsabschnitt einer Vorrichtung angebracht ist, an oder in der der Druckmessvorgang stattzufinden hat.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckerkennungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Druckübertragungsleistung von einer Druckaufnahmemembran zu einem Drucksensierungsabschnitt (Sensierungsteil) über ein Druckübertragungsteil verbessert werden kann.

Gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Druckerkennungsvorrichtung ein erstes Sensierungsteil, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf einen angelegten Druck ausgibt, eine Druckaufnahmemembran, welche einen Druck von einem betreffenden Teil empfängt, ein zylindrisches Bauteil, welches ein erstes Ende in Verbindung mit dem Sensierungsteil und ein zweites Ende in Verbindung mit der Druckaufnahmemembran hat, und ein Druckübertragungsteil auf, welches innerhalb des zy lindrischen Teils angeordnet ist, um den von der Druckaufnahmemembran empfangenen Druck auf das Sensierungsteil zu übertragen. In der Druckerkennungsvorrichtung hat das zylindrische Bauteil einen Seitenwandabschnitt, der annähernd zylindrisch ausgebildet ist und der Seitenwandabschnitt hat einen Federabschnitt, der angeordnet ist, um eine elastische Kraft in einer Axialrichtung des zylindrischen Bauteils zu erzeugen. Infolgedessen kann der Federabschnitt des zylindrischen Bauteils eine Schwankung in der Vorlast absorbieren, wodurch es der Druckaufnahmemembran möglich gemacht wird, aus einer steifen Platte ohne Federcharakteristik gebildet zu werden. Selbst wenn somit Hitze auf die Druckaufnahmemembran wirkt und Ablagerungen an der Druckaufnahmemembran anhaften, kann die Druckaufnahmemembran daran gehindert werden, sich zu verformen oder ihre Steifigkeit zu ändern. Folglich sind bei der Druckerkennungsvorrichtung Änderungen in der Federcharakteristik an einem Druckübertragungsmechanismus wirksam eingeschränkt, so dass die Sensierungseigenschaften verbessert sind.

Eine äußere Umfangsoberfläche des zylindrischen Bauteils kann mit einer Dichtoberfläche versehen sein, welche ein Anbaubauteil des betreffenden Teils (zu überwachenden Teils) kontaktiert. Da hierbei das Sensierungsteil in einem Abschnitt unterschiedlich zu der Dichtoberfläche angeordnet ist, kann eine Beeinflussung der Sensoreigenschaften aufgrund von mechanischen Störgeräuschen wirksam unterbunden werden. Hier werden mechanische Störgeräusche bewirkt, wenn die Druckerkennungsvorrichtung an dem Anbaubauteil des überwachenden Teils angeordnet ist.

Beispielsweise kann ein Tragteil, welches an dem zylindrischen Bauteil an dem ersten Ende angebracht ist, vorgesehen sein. In diesem Fall kann das Sensierungsteil an dem Tragteil angebracht sein. Hierbei sind das Tragteil und das zylindrische Bauteil miteinander über eine Schraubverbindung verbindbar.

Das Tragteil kann einen Spannabschnitt aufweisen, der mit dem ersten Ende des Druckübertragungsteils verbunden ist. In diesem Fall kann das Sensierungsteil an dem Spannabschnitt des Tragteils angebracht sein. Weiterhin kann der Spannabschnitt einen vorstehenden Abschnitt haben, der an dem ersten Ende des Druckübertragungsteils befestigt ist und die Druckaufnahmemembran kann einen Membranabschnitt haben, der abhängig von dem Druck verformt wird, sowie einen vorstehenden Abschnitt, der an dem zweiten Ende des Druckübertragungsteils befestigt ist. In diesem Fall kann der Druckübertragungsvorgang von der Druckaufnahmemembran auf das Sensierungsteil über das Druckübertragungsteil wirksam verbessert werden.

Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Druckerkennungsvorrichtung ein erstes Bauteil mit einem Sensierungsteil, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf einen angelegten Druck ausgibt, ein zweites Bauteil mit einer Druckaufnahmemembran, welche Druck von einem zu überwachenden Teil aufnimmt und ein Druckübertragungsteil auf, welches den von der Druckaufnahmemembran aufgenommenen Druck auf das Sensierungsteil überträgt. Hierbei liegt das Druckübertragungsteil zwischen dem Sensierungsteil und der Druckaufnahmemembran derart, dass von der Druckaufnahmemembran über das Druckübertragungsteil eine Last auf das Sensierungsteil aufgebracht wird. In der Druckerkennungsvorrichtung ist ein Federteil zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet, um eine elastische Kraft sowohl auf das Sensierungsteil als auch auf die Druckaufnahmevorrichtung in einer Richtung aufzubringen, in welcher das Sensierungsteil und die Druckaufnahmemembran voneinander getrennt werden. Im Ergebnis begrenzt die Druckaufnahme vorrichtung wirksam Änderungen in der Federcharakteristik, die auf den Druckübertragungsmechanismus ausgeübt wird, so dass die Sensierungseigenschaften verbessert werden.

In diesem Fall kann das erste Bauteil weiterhin mit einem Tragteil versehen sein, an welchem das Sensierungsteil angebracht ist, sowie mit einem Anbauteil, welches mit dem Tragteil verbunden ist und an einer äußeren Umfangsoberfläche eine Dichtoberfläche aufweist. In diesem Fall kontaktiert die Dichtoberfläche einen Anbauabschnitt an dem zu überwachenden Teil. Weiterhin können das Tragteil und das Anbauteil miteinander über eine Schraubverbindung verbunden sein.

In den obigen ersten und zweiten Beispielen der vorliegenden Erfindung können die Druckaufnahmemembran und das Druckübertragungsteil aus einem einzelnen Bauteil gebildet sein oder sie können aus zwei oder mehr separaten Teilen gebildet sein. Weiterhin kann das Federteil zwischen der Druckaufnahmemembran und dem Druckübertragungsteil liegen oder es kann zwischen dem Sensierungsteil und dem Druckübertragungsteil liegen.

Gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Druckerkennungsvorrichtung auf: einen Stopfen mit einem geschlossenen Endabschnitt, der als Drucksensierungsabschnitt verwendet wird und einem offenen Endabschnitt, der mit einem hohlen Abschnitt in dem Stopfen in Verbindung steht; eine Druckaufnahmemembran, welche einen Druck von einem zu überwachenden Teil empfängt und mit dem Stopfen zusammengefügt ist, um den offenen Endabschnitt des Stopfens zu verschließen; und ein Druckübertragungsteil, welches in dem hohlen Abschnitt angeordnet ist, um den von der Druckaufnahmemembran empfangenen Druck auf den Drucksensierungsabschnitt zu übertragen. In der Druckerkennungsvorrichtung ist der Druckaufnahmeabschnitt des Stopfens mit einem ersten Endabschnitt des Druckübertragungsteils befestigt und die Druckaufnahmemembran ist mit einem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils befestigt. Infolgedessen kann ein Druckübertragungsvorgang von der Druckaufnahmemembran auf den Drucksensierungsabschnitt über das Druckübertragungsteil verbessert werden.

Beispielsweise hat der Drucksensierungsabschnitt des Stopfens einen ersten Eingriffsabschnitt, der in Eingriff mit dem ersten Endabschnitt des Druckübertragungsteils ist und die Druckaufnahmemembran hat einen zweiten Eingriffsabschnitt, der in Eingriff mit dem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils ist. Weiterhin können der Drucksensierungsabschnitt des Stopfens und der erste Endabschnitt des Druckübertragungsteils als einzelnes Bauteil ausgeführt sein oder die Druckaufnahmemembran und der zweite Endabschnitt des Druckübertragungsteils können als einzelnes Bauteil ausgeführt sein.

Bei dem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung kann die Druckaufnahmemembran mit einem Membranabschnitt versehen sein, der sich abhängig von dem Druck verformt, sowie mit einem Befestigungsabschnitt, der sich von dem Membranabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils erstreckt. In diesem Fall ist der Befestigungsabschnitt der Druckaufnahmemembran mit dem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils befestigt und der Befestigungsabschnitt kann ein vergrößerter Teil sein, der von einer Seite des zweiten Endabschnitts des Druckübertragungsteils her zu dem Membranabschnitt hin vergrößert ist.

In den oben beschriebenen Beispielen der vorliegenden Erfindung ist das zu überwachende Teil beispielsweise eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
1 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerkennungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung durch einen Teil der Druckerkennungsvorrichtung von 1;
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Druckerkennungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform;
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Druckerkennungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5A und 5B eine Schnittdarstellung bzw. eine Draufsicht auf einen Metallstopfen, der in der Druckerkennungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
6 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerkennungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform;
7 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Druckerkennungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckerkennungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Teils der Druckerkennungsvorrichtung von 8;
10A und 10B eine Draufsicht bzw. Schnittdarstellung eines Metallstopfens gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung;
11 eine schematische Darstellung einer Druckaufnahmemembran und eines Druckübertragungsteils gemäß einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung; und
12 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Druckerkennungsvorrichtung nach dem Stand der Technik.
(Erste Ausführungsform)
Bei dieser Ausführungsform wird eine Druckerkennungsvorrichtung 100 als Verbrennungsdrucksensor verwendet.
Wie in 1 gezeigt, ist bei einer Druckerkennungsvorrichtung 100 als Verbrennungsdrucksensor ein Rohrabschnitt 12 eines Gehäuses 10 in einen Gewindebohrungsabschnitt 201 eingeführt, der in einem Motorblock 200 eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und ist hierin durch Einschrauben befestigt, so dass ein Druck (Zylinderdruck) in einer Brennkammer 202 als zu erkennender Druck erfasst wird.
Das Gehäuse 10 der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ist aufgebaut aus einem zylindrischen Hauptabschnitt 11 und einem schlanken zylindrischen Rohrabschnitt 12, der schlanker als der Hauptabschnitt 11 ist.
Dieser Hauptabschnitt 11 und der Rohrabschnitt 12 sind aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl durch spanabhebende Arbeiten oder Kaltverformung gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Rohrabschnitt 12 die Form einer zylindrischen Röhre, er kann jedoch auch eine quadratische Röhre sein.
In dem Gehäuse 10 sind der Hauptabschnitt 11 und der Rohrabschnitt 12 einstückig ausgebildet. Alternativ können diese Abschnitte 11 und 12 separat ausgebildet sein und dann durch Verschweißen, Anheften, Einpressen, Verschrauben, Verstemmen oder dergleichen zusammengefügt werden, um eine Einheit zu bilden.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform weist das Gehäuse 10 den schlanken Rohrabschnitt 12 auf, der von einem Endabschnitt hiervon vorsteht. Weiterhin ist ein Gewindeabschnitt 13, der für eine Schraubverbindung mit dem Motorblock 200 ausgelegt ist, an der äußeren Umfangsoberfläche des Rohrabschnitts 12 des Gehäuses 10 ausgebildet.
Der Rohrabschnitt 12 des Gehäuses 10 wird in den Gewindebohrungsabschnitt 201 im Motorblock (Anbringbauteil) 200 eingeführt und der Gewindeabschnitt 12 an dem Gehäuse 10 kann in einen Gewindeabschnitt 203 eingeschraubt werden, der an der inneren Umfangsoberfläche des Gewindebohrungsabschnitts 201 ausgebildet ist.
Durch diesen Einschraubaufbau kann die Druckerkennungsvorrichtung 100 in den Motorblock 200 eingeschraubt und hieran angeordnet werden. Hierbei wird die Druckerkennungsvorrichtung 100 derart angeordnet, dass eine Druckaufnahmemembran 15 zu der Brennkammer 202 hin frei vorliegt, welche die Messumgebung bildet oder enthält.
In einem Zustand, in welchem diese Druckerkennungsvorrichtung 100 in den Motorblock 200 eingebaut ist, wird, wie durch den nicht ausgefüllten Pfeil in den 1 und 2 gezeigt, ein Druck (Zylinderdruck) P in der Brennkammer 202 als der zu erkennende Druck von der Spitze des Rohrabschnitts 12 her auf die oben erwähnte Druckaufnahmemembran 15 aufgebracht.
Ein Erkennungselement 30 als Sensierungsteil zur Ausgabe eines elektrischen Signals in Antwort auf den angelegten Druck ist an einem oberen Abschnitt des Rohrabschnitts 12 im Gehäuse 10 angeordnet.
Dieses Erkennungselement (Sensierungsteil) 30 ist beispielsweise ein Halbleiterchip und kann eine Dehnmessstreifenfunktion derart haben, dass das Erkennungselement 30 selbst durch den angelegten Druck verformt wird, um ein Signal auf einen zu erkennenden Druck auf der Grundlage einer entsprechenden Verformung auszugeben.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung ist gemäß den 1 und 2 das Erkennungselement 30 fest direkt an einem Metallstopfen 20 angebracht, der ein Tragteil ist. Dieser Metallstopfen 20 ist aus einem Metall wie Kobalt oder dergleichen gebildet und hat die Form eines Hohlzylinders.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Metallstopfen (das Tragteil) 20 ein Hohlzylinder, dessen eines Ende ein Öffnungsabschnitt 21 ist und dessen anderes Ende von einer Membran 22 als dünnes Dehnteil verschlossen ist. Das Erkennungselement 30 ist an der äußeren Oberfläche der Membran 22 des Metallstopfens 20 durch aufgeschmolzenes Glas oder dergleichen befestigt.
Gemäß 2 ist ein Gewindeabschnitt 23 in Form eines Außengewindes an der äußeren Umfangsoberfläche des Metallstopfens 20 ausgebildet. In diesem Beispiel sei angenommen, dass der hohle Abschnitt des Metallstopfens zylindrisch ist; der hohle Abschnitt des Metallstopfens kann aber auch quadratisch sein.
Der Metallstopfen 20 wird in den Rohrabschnitt 12 so eingeführt, dass die Membran 22 zur Innenseite des Rohrabschnitts 12 weist und der Öffnungsabschnitt 21 in Richtung der Brennkammer 202 weist. Weiterhin wird gemäß den 1 und 2 ein Metallgehäuse 16 in Zylinderform durch Schweißen oder dergleichen am Spitzenabschnitt des Rohrabschnitts 12 im Gehäuse 10 angeordnet und befestigt.
Dieses Metallgehäuse (Zylinderteil) 16 ist aus einer Metallplatte, beispielsweise rostfreiem Stahl, welche in Zylinderform gebracht ist. Ein Endabschnitt (Bodenende in 1 und 2) auf Seiten des Rohrabschnitts 12 im Metallgehäuse 16 ist so angeordnet, dass er den Außenumfang des Öffnungsabschnitts 21 des Metallstopfens 20 umgibt.
Weiterhin ist ein Gewindeabschnitt 16a in Form eines Innengewindes an einer inneren Umfangsoberfläche an einer Endseite des Metallgehäuses 16 ausgebildet und der Gewindeabschnitt 16a dieses Metallgehäuses 16 und der Gewindeabschnitt 23 des Metallstopfens 20 sind miteinander in Schraubverbindung.
Gemäß 2 ist eine Scheibe 18 in Form eines Metallrings zwischen das eine Ende des Metallgehäuses 16 und den Metallstopfen 20 gesetzt. Diese Scheibe 18 verhindert, dass sich die Verbindung zwischen dem Metallgehäuse 16 und dem Metallstopfen 20 lockert.
Auf diese Weise ist das Erkennungselement 30 mit dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses 16 über den Metallstopfen 20 verbunden und befestigt. Der hohle Abschnitt des Metallgehäuses 16 steht mit dem Öffnungsabschnitt 21 des Metallstopfens 20 in Verbindung und der eine Endabschnitt des Metallgehäuses 16 wird von der Membran 22 des Metallstopfens 20 verschlossen.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ein Federabschnitt 16b an der seitlichen Fläche des Metallgehäuses 16 ausgebildet. Die elastische Kraft dieses Federabschnitts 16b ist so ausgelegt, dass sie in einer Richtung wirkt, welche die beiden Enden des Metallgehäuses 16 verbindet (in einer Richtung von oben nach unten in den 1 und 2 bzw. in Axialrichtung des zylindrischen Metallgehäuses).
Mit anderen Worten, das Metallgehäuse 16 hat eine faltenbalgartige Struktur, mittels der das Metallgehäuse 16 selbst elastisch durch den Federabschnitt 16b in einer Richtung verlängert und zusammengezogen werden kann, welche die beiden Enden des Metallgehäuses 16 verbindet. Hierbei ist der Federabschnitt 16b des Metallgehäuses 16 faltenbalgartig und der Federabschnitt 16b kann durch einen Gießvorgang gebildet werden.
Zwischen dem Federabschnitt 16b und einem Endabschnitt (unteren Endabschnitt) der äußeren Umfangsoberfläche des Metallgehäuses 16 ist eine Dichtfläche 16c gebildet. Die Dichtfläche 16c ist eine abgeschrägte Oberfläche mit ei ner Abschrägung, deren Durchmesser sich ausgehend vom Federabschnitt 16b zu dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses 16 hin vergrößert.
Wenn die Druckerkennungsvorrichtung 100 durch Einschrauben mit dem Motorblock 200 verbunden wird, wird diese Dichtfläche 16c an die innere Oberfläche des Gewindebohrungsabschnitts 201 mit einer axialen Kraft gedrückt und in engen Kontakt gebracht. Somit kann eine Abdichtung zwischen dieser Dichtfläche 16c und dem Motorblock 200 erhalten werden.
Die oben erwähnte Druckaufnahmemembran 15, welche den Druck aufzunehmen hat, ist an dem anderen Ende (oberes Ende in den 1 und 2) des Metallgehäuses 16 angeordnet. Das andere Ende des Metallgehäuses 16 wird durch diese Druckaufnahmemembran 15 verschlossen.
Die Druckaufnahmemembran 15 ist aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl und hat Kreisplattenform und ihr Umfangsabschnitt ist mit dem anderen Ende des Metallgehäuses 16 durch Hartlöten, Schweißen oder dergleichen verbunden und hieran befestigt.
Somit wird die Druckaufnahmemembran 15 über das Metallgehäuse 16 mit dem Metallstopfen 20 zusammengefügt. Wie durch die nicht ausgefüllten Pfeile in den 1 und 2 gezeigt, weist die Druckaufnahmemembran 15 in Richtung der oben erwähnten Brennkammer und nimmt den Verbrennungsdruck (Zylinderdruck) P auf, wodurch sie sich verformt.
Ein Heißluftunterbrechungsring 19 liegt zwischen dem Federabschnitt 16b und dem anderen Endabschnitt der äußeren Umfangsoberfläche des Metallgehäuses (Zylinderteils) 16 in Axialrichtung. Der Heißluftunterbrechungsring 19 ist aus hitzebeständigem Kunststoff, beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen) in Ringform und ist in eine Ausnehmung eingepresst, welche an der äußeren Umfangsoberfläche des Metallgehäuses 16 ausgebildet ist, so dass er an dem Metallgehäuse 16 festgelegt ist.
Der Heißluftunterbrechungsring 19 ist in luftdichter Anlage mit der inneren Oberfläche des Gewindebohrungsabschnitts 201, wenn die Druckaufnahmevorrichtung 100 in den Motorblock 200 eingebaut ist, so dass der Eintritt von heißer Luft und von Niederschlägen aus der Brennkammer 202 verhindert ist.
Weiterhin ist ein Druckübertragungsteil 17 in einem Hohlraum angeordnet, der durch den hohlen Teil des Metallstopfens 20 und den hohlen Teil des Metallgehäuses 16 gebildet ist. In dem vorliegenden Beispiel ist das Druckübertragungsteil 17 ein Teil in Form eines Stabs.
Auf diese Weise liegt das Druckübertragungsteil 17 zwischen der Druckaufnahmemembran 15 und der Membran 22 als Druckerfassungsteil des Metallstopfens 20. Das Druckübertragungsteil 17 ist aus Metall, beispielsweise einem rostfreien Stahl, aus Keramik oder dergleichen.
Das eine Ende (Bodenende in den 1 und 2) des Druckübertragungsteils 17 ist in Kontakt mit der Membran 22 des Metallstopfens 20 in einem Zustand, in welchem eine Vorlast oder Vorspannung auf die Membran 22 des Metallstopfens 20 aufgebracht wird und das andere Ende (oberes Ende in den 1 und 2) des Druckübertragungsteils 17 ist in Kontakt mit der Druckaufnahmemembran 15 in einem Zustand, in welchem ebenfalls eine Vorlast oder Vorspannung auf die Druckaufnahmemembran 15 aufgebracht wird.
Obgleich in diesem Beispiel das Druckübertragungsteil 17 stab- oder stiftförmig ist, ist die Form nicht hierauf begrenzt, sondern es kann auch eine Kugelform, eine Halbkugelform, eine Zylinderstumpfform oder dergleichen vorliegen. Der Erkennungsdruck (zu erkennende Druck) P wird von der Druckaufnahmemembran 15 über das Druckübertragungsteil 17 auf die Membran 22 des Metallstopfens 20 und das Erkennungselement 30 aufgebracht.
Das Erkennungselement 30 soll hier die Funktion eines Dehnmessstreifens haben; eine Einschränkung hierauf liegt nicht vor, sondern es kann auch ein Element verwendet werden, bei dem ein Brückenschaltkreis aus diffundierten Widerstandselementen oder dergleichen durch einen entsprechenden Halbleiterbearbeitungsprozess auf einem Siliziumhalbleiterchip ausgebildet wird.
Der Halbleiterchip mit der Dehnmessstreifenfunktion arbeitet derart, dass, wenn die Membran 22 als Druckerfassungsteil des Metallstopfens 20 durch Druck verformt wird, der Halbleiterchip selbst verformt bzw. gedehnt wird, so dass eine Widerstandsänderung auftritt und diese Widerstandsänderung wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und als elektrisches Signal ausgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Erkennungselement 30 als Erfassungs- oder Sensierungsteil aufgebaut, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf einen hieran angelegten Druck ausgibt und das Erkennungselement 30 und die Membran 22 des Metallstopfens 20 sind als Teile ausgelegt, welche die Last aufnehmen, welche von dem zu erkennenden Druck P ausgeübt wird, wobei sie sich verformen oder dehnen. Die Membran 22 und das Erkennungselement 30 haben einen Einfluss auf die Grundfunktion der Druckaufnahmevorrichtung 100.
Weiterhin sei ein Metallmaterial beschrieben, aus welchem der Metallstopfen 20 gebildet ist. Das Metallmaterial muss hohe Festigkeit haben, da es hohem Druck ausgesetzt ist und muss einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, da das Erkennungselement 30 aus einem Si-Halbleiter oder dergleichen an dem Metallstopfen 20 durch ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt oder dergleichen angeheftet ist.
Genauer gesagt, als Metallmaterial zur Herstellung des Metallstopfens 20 kann ein Material mit Fe, Ni, Co oder Fe, Ni als Hauptbestandteile und mit Ti, Nb, Al oder Ti, Nb als Vergütungsbestandteile gewählt werden, also rostfreier vergüteter gehärteter Stahl. Dieser Metallstopfen 20 kann durch Pressen, Spanabhebung oder Kaltumformen hergestellt werden.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung sind das oben erwähnte Druckaufnahmeelement (Sensierungsteil) 30 und der Metallstopfen (das Tragteil) 20 als ein erstes Teil 1 mit dem Sensierungsteil 30 gebildet, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf den anliegenden Druck ausgibt.
Weiterhin sind bei der vorliegenden Druckerkennungsvorrichtung 100 die oben erwähnte Druckaufnahmemembran 15 und das Metallgehäuse (Zylinderteil) 16 zusammen als ein zweites Teil 2 ausgebildet, welches die Membran 15 enthält, die den Druck aufnimmt.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform liegt das Druckübertragungsteil 17 zwischen dem Erkennungselement 30, welches das Sensierungsteil ist und der Druckaufnahmemembran 15 und das erste Teil 1 ist mit dem zweiten Teil 2 in einem Zustand verbunden, wo die Druckaufnahmemembran 15 eine Vorbelastung oder Vorspannung über das Druckübertragungsteil 17 auf das Erkennungselement 30 ausübt.
Das erste Teil 1 weist den hohlzylindrischen Metallstopfen 20 mit dem Öffnungsabschnitt 21 an einem Ende und dem Erkennungselement 30 als Sensierungsteil an dem anderen Ende auf. Das zweite Teil 2 weist das hohlzylindrische Metallgehäuse 16 mit einer Öffnung an einem Ende und der Membran 15 am anderen Ende auf. Der Metallstopfen 20 ist durch Einschrauben mit dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses 16 verbunden, so dass das Druckübertragungsteil 17 in dem Metallgehäuse 16 liegt. Gemäß 1 ist bei der vorliegenden Druckerkennungsvorrichtung 100 eine Schaltkreiskarte 40 in Form einer Keramikkarte oder dergleichen in dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 angeordnet.
Die Schaltkreiskarte 40 ist derart angeordnet, dass die Öffnung des Rohrabschnitts 12 an der Grenze zwischen dem Rohrabschnitt 12 und dem Hauptabschnitt 11 bedeckt ist und der Umfangsabschnitt der Schaltkreiskarte 40 ist an dem Gehäuse 10 beispielsweise durch Bondieren befestigt.
Ein IC-Chip 42 ist durch Bondieren oder dergleichen an der Oberfläche der Schaltkreiskarte 40 angeordnet, welche in Richtung der Öffnung des Rohrabschnitts 12 weist. Der IC-Chip 42 ist so aufgebaut, dass ein Schaltkreis zur Verstärkung und Einstellung des Ausgangs vom Erkennungselement 30 hierin ausgebildet ist.
Der IC-Chip 42 und die Schaltkreiskarte 40 sind miteinander durch Bondierungsdrähte 44 aus Aluminium (Al) oder Gold (Au) verbunden und elektrisch angeschlossen. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist die Schaltkreiskarte 40 mit dem oben beschriebenen Erkennungselement 30 durch ein Verdrahtungsteil 50 verbunden.
Eine flexible gedruckte Schaltkreiskarte (FPC) 50 wird als Verdrahtungsteil 50 verwendet. Selbstverständlich kann ein anderes Bauteil als eine FPC, beispielsweise ein Leitungsdraht für das Verdrahtungsteil verwendet werden.
Als flexible gedruckte Schaltkreiskarte 50 kann eine übliche Karte verwendet werden, welche durch Musterung eines elektrischen Leiters aus Kupfer oder dergleichen auf einer Basis aus Polyimid-Harz gebildet ist. Gemäß 1 ist die flexible gedruckte Karte 50 in dem Rohrabschnitt 12 des Gehäuses 10 derart angeordnet, dass sie sich in Längsrichtung des Rohrabschnitts 12 erstreckt.
Ein Endabschnitt 51 der gedruckten Schaltkreiskarte 50 ist elektrisch und mechanisch mit dem Erkennungselement 30 unter Verwendung eines Lots oder dergleichen verbunden. Bevorzugt, obgleich nicht gezeigt, ist der Leiterabschnitt der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 mit einem Kontaktkissen auf der Oberfläche des Erkennungselements 30 verbunden.
Die flexible gedruckte Schaltkreiskarte 50 ist an dem einen Endabschnitt 51, der der mit dem Erkennungselement 30 in Verbindung stehende Abschnitt ist, gebogen, so dass dieser Abschnitt von dem Rohrabschnitt 12 in Richtung der Schaltkreiskarte 40 verläuft.
Weiterhin ist ein Abschnitt auf Seiten des anderen Endabschnitts 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 in dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 angeordnet. Dieser andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 läuft durch eine Durchgangsöffnung 46 in der Schaltkreiskarte 40 und liegt an einer Oberfläche entgegengesetzt der Oberfläche, auf der der IC-Chip 42 auf der gedruckten Schaltkreiskarte 40 angeordnet ist.
Der andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 steht elektrisch mit der Schaltkreiskarte 40 über ein Lot oder dergleichen auf der Oberfläche entgegengesetzt zu der Oberfläche in Verbindung, auf der der IC-Chip 42 an der Schaltkreiskarte 40 angeordnet ist.
Gemäß 1 ist ein Verbindergehäuse 60 mit einem Anschluss 61 an einer Position angeordnet, die gegenüber der Oberfläche ist, an der die flexible gedruckte Schaltkreiskarte 50 mit der Schaltkreiskarte 40 verbunden ist.
Das Verbindergehäuse 60 ist aus Kunststoff, beispielsweise PPS (Polyphenylsulfid) und der Anschluss 61 ist mit dem Verbindergehäuse 60 durch Einsatzgießen oder dergleichen verbunden. Das Verbindergehäuse 60 dient als Verbinderteil zum Abgriff eines Signals vom Erkennungselement 30.
Der Anschluss 61 des Verbindergehäuses 60 steht mit der Schaltkreiskarte 40 durch einen Federkontakt über ein Federteil 62 in Verbindung. Somit ist das Erkennungselement 30 elektrisch mit dem Anschluss 61 des Anschlussgehäuses 60 über die flexible gedruckte Schaltkreiskarte 50 und die Schaltkreiskarte 40 in Verbindung.
Gemäß 1 ist ein Endabschnitt 14 des Hauptabschnitts 11 vom Gehäuse 10 verstemmt und an das Verbindergehäuse 60 angepresst, so dass das Verbindergehäuse 60 fest mit dem Gehäuse 10 zusammengefügt ist.
Der Anschluss 61 kann mit der ECU eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen über ein Verdrahtungsteil (nicht gezeigt) verbunden sein. Somit kann die Druckerkennungsvorrichtung 100 ein Signal nach außen hin abgeben oder von außen her empfangen.
Die Druckerkennungsvorrichtung 100 gemäß obiger Beschreibung wird in den Gewindebohrungsabschnitt 201 im Motorblock 200 eingeführt und der Gewindeabschnitt 13 an der äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses 10 wird in den Gewindeabschnitt 203 an der inneren Umfangsoberfläche des Gewindebohrungsabschnitts 201 eingeschraubt, so dass eine Schraubverbindung mit dem Motorblock 200 erfolgt.
Um hierbei einen Druckaustritt aus der Brennkammer 202 zu vermeiden, ist die Dichtfläche 16c, welche eine geneigte oder schräg verlaufende Oberfläche ist und sich an der äußeren Umfangsoberfläche des Metallgehäuses 16 der Druckerkennungsvorrichtung 100 befindet, in luftdichter Anlage mit einer geneigten Gegenfläche der Gewindebohrung 201 gebracht, so dass der Motorblock 200 abgeschlossen oder versiegelt ist.
Wenn der Druck (Zylinderdruck) in der Brennkammer an die Druckaufnahmemembran 15 angelegt wird, wie durch den nicht ausgefüllten Pfeil in den 1 und 2 gezeigt, wird das Druckübertragungsteil 17 durch die Federdeformation des Federteils 16b des Metallgehäuses 16 in Richtung des Erkennungselementes 30 gedrückt.
Aus diesem Grund wird der Druck von der Druckaufnahmemembran 15 an die Membran 22 des Metallstopfens 20 über das Druckübertragungsteil 17 angelegt. Sodann wird die Membran 22 des Metallstopfens 20 durch den Druck verformt und das Erkennungselement 30 wandelt diese Verformung in ein elektrisches Signal, welches dem Druck folgt.
Das von dem Erkennungselement 30 ausgegebene elektrische Signal wird über die flexible Schaltkreiskarte 50 auf die Schaltkreiskarte 40 übertragen und von dem IC-Chip 42 verarbeitet und ein verarbeitetes Signal wird von dem An schluss 61 nach außen ausgegeben. Auf diese Weise wird die Druckerkennung durch die Druckerkennungsvorrichtung 100 durchgeführt.
Ein bestimmtes Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der Druckerkennungsvorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen 1 und 2 erläutert.
Zuerst wird das Erkennungselement 30 an die Oberfläche der Membran 22 des Metallstopfens 20 unter Verwendung von Glas angeheftet und dann wird der eine Endabschnitt 51 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 mittels eines Lots oder dergleichen an dem Erkennungselement 30 angeschlossen, welches mit dem Metallstopfen 20 zusammengefasst ist. Auf diese Weise wird das erste Teil 1 mit dem Sensierungsteil 30 gebildet.
Der andere Endabschnitt des Metallgehäuses 16 wird durch Hartlöten, Schweißen oder dergleichen mit der Druckaufnahmemembran 15 zusammengefügt und befestigt. Auf diese Weise wird das Metallgehäuse 16 mit der Druckaufnahmemembran 15 vereint, und das zweite Teil 2 mit der Druckaufnahmemembran 15 zusammengefügt und befestigt. Auf diese Weise wird das Metallgehäuse 16 mit der Druckaufnahmemembran 15 vereint, um das zweite Teil 2 mit der Druckaufnahmemembran 15 zu bilden.
Dann wird das Druckübertragungsteil 17 zwischen das Erkennungselement 30, welches das Sensierungsteil ist und die Druckaufnahmemembran 15 gesetzt, wie in 2 gezeigt und der Metallstopfen 20 wird durch Einschrauben der Gewindeabschnitte 23 und 16a und unter Zwischenschaltung der Scheibe 18 mit dem Metallgehäuse 16 verbunden.
Der Gewindeabschnitt 23 des Metallstopfens 20 wird in den Gewindeabschnitt 16a des Metallgehäuses 16 geschraubt, um zwischen der Druckaufnahmemembran 15, dem Druckübertragungsteil 17 und der Membran 22, sowie des Erkennungselement 30 des Metallstopfens 20 eine Vorspannung oder Vorlast aufzubringen. Durch Einstellung der Einschraubtiefe kann somit diese Vorlast oder Vorspannung eingestellt werden.
Die Verbindung des ersten Teils 1 mit dem zweiten Teil 2 wird auf diese Weise abgeschlossen, um eine Einheit zu bilden, in welcher die Druckaufnahmemembran 15, das Metallgehäuse 16, das Druckübertragungsteil 17, der Metallstopfen 20, das Erkennungselement 30 und die flexible gedruckte Schaltkreiskarte 50 zusammengefasst sind.
Danach wird ein Teil auf Seiten des anderen Endabschnitts 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 in der oben beschriebenen Einheit in den Rohrabschnitt 12 des Gehäuses 10 von der Spitze her eingeführt und der andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 wird in den Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 gezogen.
Weiterhin wird das eine Ende des Metallgehäuses 16 mit der Spitze des Rohrabschnittes 12 durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand verbunden, wo die flexible gedruckte Schaltkreiskarte 50 in das Gehäuse 10 eingesetzt ist.
Nachfolgend wird der andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 durch die Durchgangsöffnung 46 der Schaltkreiskarte 40 mit dem IC 42 geführt und der andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 wird durch ein Lot oder dergleichen mit der Schaltkreiskarte 40 verbunden.
Danach wird die Schaltkreiskarte 40 mit dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 zusammengefügt und befestigt.
Dann wird das Verbindergehäuse 60 mit dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 verbunden und der Endabschnitt 14 des Gehäuses 10 wird verstemmt, um das Verbindergehäuse 60 an dem Gehäuse 10 festzulegen.
Wenn das Verbindergehäuse 60 an dem Gehäuse 10 angebracht worden ist, wird der Anschluss 61 in Federkontakt mit der Schaltkreiskarte 40 über das Federteil 62 gebracht, so dass eine elektrische Verbindung mit der Schaltkreiskarte 40 erfolgt. Auf diese Weise wird die Druckerkennungsvorrichtung 100 von 1 vervollständigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine Druckerkennungsvorrichtung 100 geschafften, welche aufweist: das Erkennungselement 30 als Sensierungsteil, welches ein elektrisches Signal in Antwort auf einen angelegten Druck ausgibt; die Druckaufnahmemembran 15, welche den Druck empfängt; das zylindrische Metallgehäuse 16, welches in Zylinderform ausgebildet ist und an seinem einen Endabschnitt das Erkennungselement 30 befestigt hat und an seinem anderen Endabschnitt die Druckaufnahmembran 15 befestigt hat; und das Druckübertragungsteil 17, welches in dem Metallgehäuse 16 angeordnet ist und den von der Druckaufnahmemembran 15 empfangenen Druck auf das Erkennungselement 30 überträgt, und sich in einem Zustand befindet, wo das Druckübertragungsteil 17 zwischen dem Erkennungselement 30 und der Druckaufnahmemembran 15 liegt und wo die Druckaufnahmemembran 15 eine Vorlast auf das Erkennungselement 30 über das Druckübertragungsteil 17 ausübt. In der Druckerkennungsvorrichtung 100 hat das Metallgehäuse 16 den Federabschnitt 16b an einem Seitenabschnitt hiervon und die elastische Kraft dieses Federabschnittes 16b wirkt in einer Richtung (Axialrichtung), welche die beiden Enden des Metallgehäuses 16 verbindet. Da bei dieser Druckerkennungsvorrichtung 100 die elastische Kraft des Federabschnittes 16b in einer Richtung wirkt, welche die beiden Enden des Metallgehäuses 16 verbindet, wird die Vorlast zwischen der Druckaufnahmemembran 15, dem Druckübertragungsteil 17 und dem Erkennungselement 30 gehalten und Schwankungen in der Vorlast oder Vorspannung werden absorbiert. Solche Schwankungen werden durch Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen diesen Teilen erzeugt und von der Federcharakteristik des Federteils 16b dieses Metallgehäuses 16 aufgenommen.
Wenn beispielsweise die Temperatur ansteigt, so dass das Druckübertragungsteil 17 derart verformt wird, dass es sich in 1 und 2 verlängert, kann diese Verformung von der Federverformung des Federabschnittes 16b des Metallgehäuses 16 absorbiert oder aufgenommen werden.
Da das Metallgehäuse 16 näher an der Rückseite der Brennkammer 202 als Messumgebung liegt, als die Druckaufnahmemembran 15, ist es im Federabschnitt 16b des Metallgehäuses 16 möglich, Änderungen der Federcharakteristik aufgrund von Wärme oder Hitze, der Anhaftung von Abscheidungen oder dergleichen weitestgehend zu verhindern.
In der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform kann der Federabschnitt 16b des Metallgehäuses 16 die Funktionen der Aufrechterhaltung einer Vorlast und die Funktion der Aufnahme von Schwankungen in der Vorlast aufgrund von unterschiedlicher thermischer Ausdehnung erfüllen, also Funktionen, die beim Stand der Technik von der Druckaufnahmemembran erfüllt werden. Somit kann die Druckaufnahmemembran 15 aus einer Platte gemacht werden, welche keine Federcharakteristik und eine hohe Steifigkeit hat.
Selbst wenn daher an die Druckaufnahmemembran 15 Hitze angelegt wird oder sich hieran Abscheidungen befinden, kann die Druckaufnahmemembran 15 daran gehindert werden, sich zu verformen oder ihre Steifigkeit zu ändern. Weiterhin, selbst wenn eine überhohe Last auf die Druckaufnahmemembran 15 wirkt, kann die Druckaufnahmemembran 15, welche hohe Steifigkeit hat, daran gehindert werden, sich plastisch zu verformen.
Wenn die Druckerkennungsvorrichtung 100 als Verbrennungsdrucksensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, spielt die Druckaufnahmemembran 15 eine Rolle dahingehend, dass sie der Messumgebung ausgesetzt ist und mit Flammen beaufschlagt wird und sie hat die Funktion einer Druckaufnahme und die Funktion einer Druckübertragung, muß jedoch keine Federcharakteristik haben. Folglich stellt die Membran kein Problem bezüglich der Federcharakteristik in der Druckaufnahmemembran dar.
Somit ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, Schwankungen in der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran, beispielsweise Änderungen in der Linearität der Federcharakteristik aufgrund von Hitze und der Anhaftung von Abscheidungen wie bei einer herkömmlichen Druckaufnahmemembran zu vermeiden, so dass durch den Federabschnitt 16b an dem Metallgehäuse 16 wirksam vermieden wird, dass die Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran aufgrund von Hitze und der Anhaftung von Niederschlägen schwankt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließen in der Druckerkennungsvorrichtung 100 die Druckaufnahmemembran 15 und das Erkennungselement 30 das Druckübertragungsteil 17 zwischen sich ein, so dass das Druckübertragungsteil 17 in Kontakt mit der Druckaufnahmemembran 15 und dem Erkennungselement 30 in einem Zustand ist, in welchem eine Vorlast aufgebracht wird, so dass ein Druckübertragungsmechanismus gebildet ist. Damit ist es möglich, Schwankungen in der Federcharakteristik zu vermeiden, welche auf den Druckübertragungsmechanismus einwirken, so dass nachteilige Auswirkungen auf die Sensoreigenschaften verringert sind.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ist die Dichtfläche 16c, welche auf den Gewindebohrungsabschnitt 201 des Motorblocks 200 gedrückt wird, um den Motorblock 200 zu versiegeln, wenn die Vorrichtung 100 an dem Motorblock 200 angeordnet wird, an der äußeren Umfangsoberfläche des Metallgehäuses 16 als Zylinderteil ausgebildet und das Erkennungselement 30 als Sensierungsteil ist an dem Metallstopfen 20 als Tragteil separat von dem Metallgehäuse 16 angeordnet und der Metallstopfen 20 ist mit dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses 16 verbunden.
In dem Vergleichsbeispiel gemäß 12 ist das Erkennungselement 230 direkt an dem Metallstopfen 220 mit der Dichtfläche 223 befestigt. Wenn in diesem Fall die Druckerkennungsvorrichtung an dem Motorblock 200 angeordnet wird, besteht die Möglichkeit, dass die Dichtfläche 223 auf den Gewindebohrungsabschnitt 201 gepresst wird, so dass der Metallstopfen 220 verformt wird, was mechanisches Störgeräusch erzeugen kann. Somit wird ein nachteiliger Effekt für das Erkennungselement 230 erzeugt.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform könnte, wenn die Vorrichtung 100 an dem Motorblock 200 angeordnet wird, das Metallgehäuse 16 mit der Dichtfläche 16c dadurch verformt werden, dass die Dichtfläche 16c gegen die innere Oberfläche des Gewindebohrungsabschnittes 201 gepresst wird, jedoch wird diese Verformung nur sehr schwer auf das Erkennungselement 30 übertragen, welches an dem Metallstopfen 20 angeordnet ist, der separat zu dem Metallgehäuse 16 ausgebildet ist.
Damit ist es möglich, nachteilige Effekte auf die Sensoreigenschaften zu verringern, welche durch mechanische Geräusche erzeugt werden können, wenn die Druckerkennungsvorrichtung 100 an dem Motorblock 200 angeordnet wird.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in den obigen Zeichnungen gezeigt, der Metallstopfen 20 mit dem Metallgehäuse 16 durch eine Verschraubung verbunden, obgleich der Metallstopfen 20 mit dem Metallgehäuse 16 durch Schweißen, Hartlöten, Verkleben oder dergleichen zusammengefügt werden kann.
Bei dieser Schraubverbindung ist es durch Einstellung der Einschraubtiefe möglich, eine Vorspannung oder Vorlast zwischen der Druckaufnahmemembran 15, dem Druckübertragungsteil 17 und dem Erkennungselement 30, d. h. eine auf den Druckübertragungsmechanismus wirkende Vorspannung oder Vorlast einzustellen.
3 ist eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Teils einer Druckerkennungsvorrichtung in Form einer Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform, gesehen nahe der Spitze des Rohrabschnittes 12 im Gehäuse 10.
Im Beispiel der 1 und 2 werden heiße Luft und Abscheidungen an einem Eintritt von der Brennkammer 202 aus gehindert, in dem der Heißluftunterbrechungsring 19 an der äußeren Umfangsoberfläche des Metallgehäuses (des Zylinderteils) 16 vorgesehen ist. Gemäß 3 ist es auch möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem der Heißluftunterbrechungsring weggelassen ist. Im Beispiel von 3 sind die verbleibenden Teile ähnlich oder gleich zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
(Zweite Ausführungsform)
Gemäß 4 weist eine Druckerkennungsvorrichtung 110 dieser Ausführungsform das erste Teil 1 mit dem Erkennungsteil 30 als Sensierungsteil, das zweite Teil 2 mit der Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 auf. Das erste Teil und das zweite Teil 2 sind miteinander derart verbunden, dass das Druckübertragungsteil 17 zwischen dem Erkennungselement 30 und der Druckaufnahmemembran 15 liegt und die Druckaufnahmemembran 15 legt eine Vorspannung oder Vorlast über das Druckübertragungsteil 17 an das Erkennungselement 30 an.
In der obigen ersten Ausführungsform besteht das erste Teil 1 aus zwei Teilen, nämlich dem Erkennungselement 30 und dem Metallstopfen 20. In der zweiten Ausführungsform gemäß 4 ist das erste Teil aus drei Teilen aufgebaut, nämlich aus dem Erkennungselement 30, dem Metallstopfen 20 und einem Anbauteil 24.
Der Metallstopfen 20 ist wie in der obigen ersten Ausführungsform ein hohlzylindrisches Teil, dessen eines Ende den Öffnungsabschnitt 21 aufweist und dessen anderes Ende durch die Membran 22 als dünnes dehnungsverformbares Teil verschlossen ist. Das Erkennungselement 30 ist an der äußeren Oberfläche der Membran 22 des Metallstopfens 20 durch geschmolzenes Glas oder dergleichen befestigt.
Der Metallstopfen 20 der zweiten Ausführungsform ist als ein Tragteil ausgebildet, welches mit dem Erkennungselement 30 als Sensierungsteil versehen ist. Weiterhin ist auch bei diesem Metallstopfen 20 der Gewindeabschnitt 23 als Außengewinde an der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildet. Der Metallstopfen 20 wird in den Rohrabschnitt 12 eingeführt, wobei die Seite der Membran 22 zur Innenseite des Rohrabschnittes 12 weist und der Öffnungsabschnitt 21 zu der Brennkammer 202 weist.
Das Anbauteil 24 ist gemäß 4 in Form eines Zylinders mit einer Stufe ausgebildet und ist durch Schweißen oder dergleichen an dem Rohrabschnitt 12 angeordnet und befestigt. Ein Endabschnitt (Bodenendabschnitt in 4) des Anbauteils 24 ist in den Spitzenabschnitt des Rohrabschnitts 12 des Gehäuses 10 eingeführt. Das Anbauteil 24 kann beispielsweise aus dem gleichen Metall wie der Metallstopfen 20 sein.
Ein Gewindeabschnitt 25 mit Innengewinde ist an der inneren Umfangsoberfläche des einen Endabschnittes des Anbauteils 24 ausgebildet. Der Gewindeabschnitt 25 des Anbauteils 24 und der Gewindeabschnitt 23 des Metallstopfens 20 werden miteinander durch Einschrauben verbunden. Weiterhin ist die Scheibe 18 zum Verhindern eines Lösens der Verschraubung zwischen dem Anbauteil 24 und dem Metallstopfen 20 angeordnet.
Eine Dichtfläche 26 ist an einem Abschnitt der äußeren Umfangsoberfläche des Anbauteils 24 ausgebildet und steht von dem Rohrabschnitt des Gehäuses 10 vor. Diese Dichtfläche 26 ist eine abgeschrägte Oberfläche mit der gleichen abgeschrägten Form wie die Dichtfläche 16c (siehe 2) des Metallgehäuses 16 in der obigen ersten Ausführungsform.
Die Dichtfläche 26 des Anbauteils 24 ist eine Oberfläche, welche auf den oben beschriebenen Gewindebohrungsabschnitt 201 gedrückt wird, um damit den Motorblock 200 abzudichten oder zu versiegeln, wenn die vorliegende Vorrichtung 110 an dem Motorblock 200 angeordnet wird, der als der Körper dient, an welchem Anbauteile angebracht werden.
Weiterhin ist bei der Druckerkennungsvorrichtung 110 ähnlich zur obigen ersten Ausführungsform das zweite Teil 2 aufgebaut aus der Druckaufnahmemembran 15 und dem Metallgehäuse 16, welches mit der Druckaufnahmemembran 15 zusammengefügt ist und der andere Endabschnitt (obere Endabschnitt in 4) des Anbauteils 24 im ersten Teil 1 ist mit dem einen Endabschnitt (Bodenendabschnitt in 4) des Metallgehäuses 16 verbunden.
Auf diese Weise ist das Druckübertragungsteil 17 zwischen dem Erkennungselement 30 und der Druckaufnahmemembran 15 im ersten Teil 1 und im zweiten Teil 2, welche miteinander verbunden sind, angeordnet und die Druckaufnahmemembran 15 übt eine Vorspannung oder Vorlast über das Druckübertragungsteil 17 auf das Erkennungselement 30 aus.
Ein vertiefter Abschnitt 16d (Vertiefungsabschnitt) ist an der äußeren Umfangsoberfläche des einen Endabschnittes des Metallgehäuses 16 ausgebildet und ein vorstehender Abschnitt 27, der in diesem vertieften Abschnitt 16d eingreift, ist an der Umfangsoberfläche des anderen Endabschnittes des Anbauteils 24 ausgebildet. Das erste Teil 1 mit dem Anbauteil 24 wird mit dem zweiten Teil 2 mit dem Metallgehäuse 16 durch Eingriff des vorstehenden Abschnittes 27 in dem vertieften Abschnitt 16d verbunden.
Weiterhin ist in der zweiten Ausführungsform gemäß 4 die Breite des vertieften Abschnittes 16d am Metallgehäuse 16 24 in einer Axialrichtung größer als die Breite des vorstehenden Abschnittes 27 an dem Anbauteil, welche die beiden Enden des Metallgehäuses 16 verbindet, d. h. in 4 in einer Richtung von oben nach unten.
Die ersten und zweiten Teile 1 und 2 gleiten relativ zueinander und sind entlang der Richtung nach oben und unten in 4 verschiebbar, da die Breite des vertieften Abschnittes 16d in einem Verbindungsabschnitt größer ist, in welchem das erste Teil 1 mit dem zweiten Teil 2 verbunden ist.
Eine Passstruktur, bei der der vorstehende Abschnitt 27 in dem vertieften Abschnitt 16b gleiten kann, wird in dem Verbindungsabschnitt verwendet, in welchem das erste Teil 1 mit dem zweiten Teil 2 verbunden ist, d. h., in einem Verbindungsabschnitt, wo das Anbauteil 24 mit dem Metallgehäuse 16 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein ringförmiges Dichtteil 28 vorgesehen, welches zur Abdichtung dieses Verbindungsabschnittes dient. Das Dichtteil 28 kann aus dem gleichen hitzebeständigen Material wie der oben beschriebene Heißluftunterbrechungsring 19 sein, beispielsweise aus PTFE.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß 4 ein Federteil 70 zur Aufbringung einer elastischen Kraft auf das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 in einer Richtung, welche das Erkennungselement 30 von der Druckaufnahmemembran 15 trennt (d. h. in einer Richtung nach oben und unten in 4) zwischen das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 gesetzt.
Genauer gesagt, das Federteil 70 dieses Beispiels ist eine ringförmige Schraubenfeder, welche den Umfang des Druckübertragungsteils 17 umgibt und ist aus Federstahl oder dergleichen. Dieses Federteil 70 ist in einem Zustand angeordnet, in welchem es zwischen eine abgestufte Oberfläche an der inneren Umfangsoberfläche des anderen Endabschnittes des Anbauteils 24 und dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses 16 eingesetzt ist, wie in 4 gezeigt.
Durch Zwischenschaltung des Federteils 70 auf diese Weise wirkt die elastische Kraft des Federteils 70 in einer Richtung, in der das Anbauteil 24 und das Metallgehäuse 16 auseinander gedrängt werden, d. h. von einander getrennt werden.
Wenn der Druck (Zylinderdruck) P in der Brennkammer bei der vorliegenden Ausführungsform auf die Druckaufnahmemembran 15 wirkt, wie durch den Pfeil in 4 gezeigt, wird das Metallgehäuse 16, an welchem die Druckaufnahmemembran 15 befestigt ist, in Richtung auf das Anbauteil 24 verschoben, so dass das Federteil 70 zusammengedrückt wird und das Federteil 70 so verformt wird, dass es kontraktiert.
Folglich wird Druck von der Druckaufnahmemembran 15 über das Druckübertragungsteil 17 auf die Membran 22 des Metallstopfens 20 übertragen, so dass die Membran 22 des Metallstopfens 20 verformt wird und ein elektrisches Signal mit einer Höhe entsprechend dem Druck von dem Erkennungselement 30 ausgegeben wird.
Aus diesem Grund kann bei der Druckerkennungsvorrichtung 110 dieser Ausführungsform die Druckerkennung korrekt durchgeführt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird somit eine Druckerkennungsvorrichtung 110 geschaffen, welche das erste Teil 1 mit dem Erkennungselement 30 als Sensierungsteil, das zweite Teil 2 mit der Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 zwischen dem Erkennungselement 30 und der Druckaufnahmemembran 15 aufweist. Weiterhin ist das erste Teil 1 mit dem zweiten Teil 2 in einem Zustand verbunden, in welchem die Druckaufnahmemembran 15 die Vorspannung auf das Erkennungselement 30 über das Druckübertragungsteil 17 aufbringt. Bei der Druckerkennungsvorrichtung 110 ist das Federteil 70, welches eine elastische Kraft auf das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 in einer Richtung aufbringt, welche das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 voneinander wegtrennt, zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 2 angeordnet.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 100 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Federteil 16b an dem Metallgehäuse 16 angeordnet, welches Teil des ersten Teils 1 ist (siehe 1 und 2). Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Federteil 70, welches wirkungsmäßig dem Federteil 16b entspricht, zwischen das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 gesetzt ist.
Bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform wirkt die elastische Kraft des Federteils 70 auf das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 in einer Richtung, welche das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 voneinander wegbewegt. Somit wird durch die Federcharakteristik des Federteils 70 die auf die Druckaufnahmemembran 15, das Druckübertragungsteil 17 und das Erkennungselement 30 aufgebrachte Vorlast oder Vorspannung gehalten, und Schwankungen in der Vorspannung aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung zwischen diesen Teilen werden absorbiert.
Das Federteil 70 ist zwischen das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 gesetzt und liegt damit näher an der Rückseite der genannten Brennkammer, welche die Messumgebung ist oder enthält, als die Druckaufnahmemembran 15. Damit ist es möglich, Änderungen der Federcharakteristik des Federteils 70 aufgrund von Hitzeeinwirkung und der Anhaftung von Niederschlägen zu beschränken.
Mit anderen Worten, bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Federteil 70 die Funktion des Haltens der Vor spannung und die Funktion der Aufnahme von Schwankungen in der Vorspannung aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausführungen durchführen. Somit kann die Druckaufnahmemembran 15 aus einer Platte oder Federcharakteristik und mit hoher Steifigkeit gebildet werden.
Daher ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Problem von Schwankungen der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran, beispielsweise eine Änderung der Linearität der Federcharakteristik aufgrund von Hitze, der Anhaftung von Niederschlägen etc., wie sie bei einer herkömmlichen Druckaufnahmemembran vorkommen, zu vermeiden. Somit werden Schwankungen aufgrund von Hitze und der Anhaftung von Niederschlägen durch das Federteil 70 wirksam begrenzt.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 110 schließen die Druckaufnahmemembran 15 und das Erkennungselement 30 das Druckübertragungsteil 17 zwischen sich ein, um das Druckübertragungsteil 17 in Kontakt mit der Druckaufnahmemembran 15 und dem Erkennungselement 30 in einem Zustand zu haben, in welchem die Vorlast oder Vorspannung aufgebracht wird, so dass der Druckübertragungsmechanismus gebildet wird. Somit ist es möglich, Schwankungen in der Federcharakteristik zu verhindern, welche auf diesen Druckübertragungsmechanismus einwirken, und somit nachteilige Effekte an den Sensoreigenschaften zu beseitigen.
Weiterhin enthält bei der Druckerkennungsvorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform das erste Teil 1 den Metallstopfen 20 als Tragteil, an welchen das Erkennungselement 30 als Sensierungsteil angeordnet ist, und das Anbauteil 24 mit der Dichtfläche 26. Die Dichtfläche 26 wird in den Gewindebohrungsabschnitt 201 gepresst, um den Motorblock 200 zu versiegeln, wenn die Vorrichtung 110 an dem Motor block 200 angeordnet wird, und das Anbauteil 24 ist mit dem Metallstopfen 20 zusammengefügt.
Mit anderen Worten, bei der obigen ersten Ausführungsform ist die Dichtfläche 16c an dem Metallgehäuse 16 ausgebildet, welches das zweite Teil ist, wohingegen in der zweiten Ausführungsform der Unterschied zur ersten Ausführungsform darin liegt, dass das Anbauteil 24 zusätzlich als Bauteil des ersten Teils 1 vorgesehen ist und die Dichtfläche 26 aufweist.
Bei der Anordnung der vorliegenden Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass, wenn die Druckerkennungsvorrichtung 110 an dem Motorblock 200 angeordnet wird, das Anbauteil 24 mit. der Dichtfläche 26 verformt werden kann, da die Dichtfläche gegen die innere Oberfläche des Gewindebohrungsabschnittes 201 gepresst wird, jedoch wird diese Verformung höchst unwahrscheinlich auf das Erkennungselement 30 an den Metallstopfen 20 übertragen, der separat von dem Anbauteil 24 ist.
Damit ist es bei der zweiten Ausführungsform möglich, nachteilige Einflüsse auf die Sensorcharakteristik zu verringern, welche durch mechanische Geräusche erzeugt werden, die sich ergeben, wenn die Druckerkennungsvorrichtung 110 an dem Motorblock 200 angeordnet wird.
Weiterhin ist es eine Eigenschaft der Druckerkennungsvorrichtung 110 der zweiten Ausführungsform, dass der Metallstopfen 20 mit dem Anbauteil 24 durch eine Verschraubung verbunden ist, wie in obigem Beispiel gezeigt; der Metallstopfen 20 kann jedoch an dem Anbauteil 24 auch durch Schweißen, Hartlöten, eine Haftverbindung oder dergleichen angeordnet werden.
Bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform ist es wie bei der obigen ersten Ausführungsform möglich, die auf den Druckübertragungsmechanismus wirkende Vorlast oder Vorspannung einzustellen.
Weiterhin ist im Beispiel von 4 ein vorstehendes Teil 18a zur Positionierung der Scheibe 18 an dem Randabschnitt des Öffnungsabschnittes 21 des Metallstopfens 20 vorgesehen. Die 5A und 5B zeigen den Aufbau eines Teils des Metallstopfens 20 mit dem vorstehenden Teil 18a zur Positionierung der Scheibe 18.
Wenn ein solches vorstehendes Teil 18a zur Positionierung der Scheibe 18 gemäß den 5A und 5B vorgesehen ist, kann die Scheibe 18 einfach positioniert werden. Das vorstehende Teil 18A zur Positionierung der Scheibe 18 kann auch an dem Metallgehäuse 16 vorgesehen sein, in welches der Metallstopfen 20 eingeschraubt wird.
6 ist eine vergrößerte Ansicht einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform und zeigt einen Abschnitt nahe der Spitze des Rohrabschnittes 12 des Gehäuses 10.
Das Federteil 70, welches zwischen das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 gesetzt ist, ist im Beispiel von 4 eine ringförmig gewickelte Feder, welche entlang des Umfangs des Druckübertragungsteils 17 gewickelt ist; es ist jedoch auch möglich, wie in 6 gezeigt, eine Mehrzahl von Federteilen 70 vorzusehen.
(Dritte Ausführungsform)
7 zeigt eine Druckerkennungsvorrichtung 120 der dritten Ausführungsform.
Die Druckerkennungsvorrichtung 120 der vorliegenden dritten Ausführungsform ist eine Abwandlung der Druckerkennungsvorrichtung der obigen zweiten Ausführungsform.
Genauer gesagt, die Druckerkennungsvorrichtung 120 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dahingehend, dass die Einbaulage des Federteils 70 anders ist.
Gemäß 7 ist ähnlich zu der Druckerkennungsvorrichtung 100 oder 110 der obigen ersten und zweiten Ausführungsformen die Druckerkennungsvorrichtung 120 der dritten Ausführungsform ebenfalls mit dem ersten Teil 1 mit dem Erkennungselement 30 als Sensierungsteil und dem zweiten Teil 2 mit der Druckaufnahmemembran 15 ausgestattet. Weiterhin ist das Druckübertragungsteil 17 zwischen das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 gesetzt, und das erste Teil 1 ist mit dem zweiten Teil 2 in einem Zustand verbunden, in welchem die Druckaufnahmemembran 15 eine Vorlast oder Vorspannung über das Druckübertragungsteil 17 auf das Erkennungselement 30 ausübt.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 110 der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform liegt das Federteil 70, welches eine elastische Kraft auf das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 in einer Richtung aufbringt, welche das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 voneinander trennt, zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 2 (siehe 4 und 6).
Im Gegensatz hierzu ist bei der dritten Ausführungsform ein Federteil 70 zwischen die Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 oder zwischen das Druckübertragungsteil 17 und das Erkennungselement 30 (Membran 22) gesetzt.
Im Beispiel von 7 ist das Federteil 70 zwischen das Druckübertragungsteil 17 und das Erkennungselement 30 (Membran 22) gesetzt. Genauer gesagt, das Federteil 70 liegt in einem hohlen Abschnitt des Metallstopfens 20 und ist zwischen die innere Oberfläche der Membran 22 des Metallstopfens 20 und das Druckübertragungsteil 17 derart gesetzt, dass es zwischen diesen eingeschlossen ist.
Ein Aufbau, bei dem das Federteil 70 zwischen die Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 gesetzt ist, kann ebenfalls einfach dadurch realisiert werden, dass das Federteil 70 zwischen die rückwärtige Oberfläche der Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 gesetzt wird.
Auch in der dritten Ausführungsform können das erste Teil und das zweite Teil 2 relativ zueinander gleiten und sind entlang einer Richtung von oben nach unten in 7 (Axialrichtung) verschiebbar, da die Breite des vertieften Abschnittes 16d in Axialrichtung in einem Abschnitt, wo das erste Teil 1 mit dem zweiten Teil 2 verbunden ist, größer gemacht ist.
Durch Zwischenschalten des Federteils 70 auf diese Weise wird die elastische Kraft des Federteils 70 auf das Anbauteil 24 und das Metallgehäuse 16 in einer Richtung aufgebracht, in der das Anbauteil 24 und das Metallgehäuse 16 auseinandergedrängt werden, das heißt, voneinander getrennt werden.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Druck (Zylinderdruck) P in der Brennkammer auf die Druckaufnahmemembran 15 wirkt, wie durch den Pfeil in 7 gezeigt, wird das Druckübertragungsteil 17 in Richtung der Membran 22 des Metallstopfens 20 verschoben, das heißt, in Richtung des Erkennungselements 30, wodurch das Federteil 70 zusammengedrückt wird. Damit wird das Federteil 70 zusammengedrückt und verformt.
Folglich wird der Druck von der Druckaufnahmemembran 15 über das Druckübertragungsteil 17 auf die Membran 22 des Metallstopfens 20 übertragen, so dass die Membran 22 des Metallstopfens 20 verformt wird, wodurch ein elektrisches Signal mit einem Pegel entsprechend dem Druck vom Erkennungselement 30 ausgegeben wird. Somit kann auch bei der Druckerkennungsvorrichtung 120 der vorliegenden dritten Ausführungsform eine Druckerkennung durchgeführt werden.
Somit wird der bei vorliegenden Ausführungsform eine Druckerkennungsvorrichtung 120 geschaffen, welche das erste Teil 1 mit dem Erkennungselement 30 als Sensierungsteil, das zweite Teil 2 mit der Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 zwischen dem Erkennungselement 30 und der Druckaufnahmemembran 15 aufweist. Hierbei ist das erste Teil mit dem zweiten Teil 2 in einem Zustand verbunden, in welchem die Druckaufnahmemembran 15 die Vorlast über das Druckübertragungsteil 17 auf das Erkennungselement 30 ausübt. In der Druckerkennungsvorrichtung 120 liegt das Federteil 70, welches die elastische Kraft auf das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 in einer Richtung ausübt, welche danach trachtet, das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 voneinander zu trennen, zwischen der Druckaufnahmemembran 15 und dem Druckübertragungsteil 17 oder zwischen dem Druckübertragungsteil 17 und dem Erkennungselement 30.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 120 der dritten Ausführungsform wird durch die Federcharakteristik des Federteils 70 die Vorlast oder Vorspannung im Druckübertragungsmechanismus gehalten, und Schwankungen in dieser Vorspannung aufgrund unterschiedlicher thermischer Aus dehnungen zwischen den jeweiligen Teilen werden absorbiert oder aufgenommen.
In der vorliegenden Ausführungsform liegt das Federteil 70 zwischen der Druckaufnahmemembran 15 und dem Druckübertragungsteil 17 oder zwischen dem Druckübertragungsteil 17 und dem Erkennungselement 30 und liegt somit näher an der Rückseite der oben erwähnten Brennkammer, welche die Messumgebung ist oder enthält, als die Druckaufnahmemembran 15. Somit ist es möglich, wirksam zu unterbinden, dass sich die Federcharakteristik des Federteils 70 aufgrund von Hitze und der Anhaftung von Niederschlägen ändert.
Mit anderen Worten, bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Federteil 70 die Funktion des Haltens der Vorspannung und die Funktion der Aufnahme von Schwankungen der Vorspannung aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen durchführen, was bislang im Stand der Technik von der Druckaufnahmemembran durchgeführt wurde. Daher kann die Druckaufnahmemembran 15 hier aus einer Platte ohne Federcharakteristik mit hoher Steifigkeit gemacht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, das Problem von Schwankungen der Federcharakteristik wie bei einer herkömmlichen Druckaufnahmemembran zu vermeiden, so dass es möglich ist, eine Federcharakteristik in einer Druckaufnahmemembran zu realisieren, bei der Schwankungen aufgrund von Hitze und der Anhaftung von Niederschlägen aufgrund des Federteils 70 wirksam verhindert sind.
Daher ist es bei der Druckerkennungsvorrichtung 120, bei der die Druckaufnahmemembran 15 und das Erkennungselement 30 das Druckübertragungsteil 17 zwischen sich einschließen, so dass das Druckübertragungsteil 17 in Kontakt mit der Druckaufnahmemembran 15 und dem Erkennungselement 30 in einen Zustand gebracht wird, in welchem die Vorlast oder Vorspannung aufgebracht wird, so dass ein Druckübertragungsmechanismus gebildet wird, möglich, Schwankungen in der Federcharakteristik, die auf diesen Druckübertragungsmechanismus wirkt, zu verhindern, so dass nachteilige Effekte auf die Sensorcharakteristiken verringert oder beseitig sind.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Druckerkennungsvorrichtung 130 gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist in der Druckerkennungsvorrichtung 130 das Erkennungselement 30 an einem hohlzylindrischen Metallstopfen 120 befestigt, dessen eines Ende ein Öffnungsabschnitt 121 ist und dessen anderes Ende von einem dünnen dehnungsbelastbaren Teil 122 verschlossen ist. Das heißt, das dehnungsbelastbare Teil 122 ist ein Teil oder Abschnitt, der den Metallstopfen 120 verschließt. Das Erkennungselement 30 (Drucksensierungsabschnitt) ist an der äußeren Oberfläche des dehnungsbelastbaren Abschnittes 122 durch geschmolzenes Glas oder dergleichen befestigt.
Der Metallstopfen 120 ist ein Metallteil und in Form eines Hohlzylinders bearbeitet mit einem Flansch 123 (Dichtfläche), der in einer Richtung senkrecht zur Außenoberfläche von dieser äußeren Umfangsoberfläche vorsteht. In diesem Beispiel ist der hohle Abschnitt des Metallstopfens 120 zylindrisch, er kann jedoch auch quadratisch oder von einer sonstigen Form sein.
Der Metallstopfen 120 wird in den Rohrabschnitt 12 derart eingeführt, dass der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 zur Innenseite des Rohrabschnittes 12 weist und der Öffnungsabschnitt 121 benachbart der Brennkammer zu liegen kommt. Der Flansch 123 des Metallstopfens 120 ist mit dem Randabschnitt der Spitze des Rohrabschnittes 12 durch Schweißen, Anheften oder dergleichen in Verbindung und dort befestigt.
Wie weiterhin in 9 gezeigt, ist einer oder eine Mehrzahl von vorstehenden Abschnitten 12a an der Spitze des Rohrabschnittes 12 des Gehäuses 10 angeordnet, und einer oder eine Mehrzahl von vertieften Abschnitten 123a ist an einem Abschnitt oder Abschnitten des Metallstopfens 120 entsprechend dem vorstehenden Abschnitt oder den Abschnitten 12a angeordnet. Der vorstehende Abschnitt oder die Abschnitte und der vertiefte Abschnitt oder die Abschnitte 123a können jedoch auch andere Formen haben, welche unterschiedlich zu den obigen Formen sind und einander an den einander gegenüberliegenden Bereich entsprechen, und der vertiefte Abschnitt oder die Abschnitte 123a können die Form eines Ausschnitts haben.
In einem Zustand, in welchem der Rohrabschnitt 12 des Gehäuses 10 mit dem Metallstopfen 120 verbunden ist, ist der Abschnitt oder sind die Abschnitte 12a in den vertieften Abschnitt oder die Abschnitte 123a eingesetzt. Dies verhindert, dass der Metallstopfen 120 und das Gehäuse 10 in einer Position um die Achse des Metallstopfens 120 zueinander verdreht werden.
Die äußere Umfangsoberfläche des Flansches 123 des Metallstopfens 120 ist eine abgeschrägte Oberfläche, so dass sich der Durchmesser des Flansches 123 in Richtung des dehnungsbelastbaren Teils 122 ausgehend von dem Öffnungsabschnitt 121 vergrößert, wie in den 8 und 9 gezeigt. Wenn die Druckerkennungsvorrichtung 130 mit dem Motorkopf über den Gewindeabschnitt 13 durch eine Schraubverbindung verbunden wird, gelangt die abgeschrägte Oberfläche des Flansches 123 in luftdichten Kontakt mit der inneren Oberfläche der Befestigungsöffnung am Motorkopf, so dass der Motorkopf versiegelt wird.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist die Druckaufnahmemembran 15 in dem Öffnungsabschnitt 121 des Metallstopfens 120 so angeordnet, dass sie den Öffnungsabschnitt 121 an der Spitze des Rohrabschnittes 12 des Gehäuses 10 verschließt.
Die Druckaufnahmemembran 15 ist aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, und hat Kreisscheibenform, und der Umfangsabschnitt der Druckaufnahmemembran 15 ist an dem Abschnitt des Öffnungsabschnittes 121 des Metallstopfens 120 durch Hartlöten, Schweißen oder dergleichen angeordnet und befestigt.
Folglich ist die Druckaufnahmemembran 15 mit dem Metallstopfen 120 integriert. Die Druckaufnahmemembran 15 weist in Richtung der oben erwähnten Brennkammer und nimmt den Verbrennungsdruck (Zylinderdruck) P auf, wie durch die nicht ausgefüllten Pfeile in den 8 und 9 gezeigt, so dass sie dehnungsbelastet und verformt wird.
Das Druckübertragungsteil 17 ist in dem hohlen Abschnitt des Metallstopfens 120 angeordnet. Das heißt, das Druckübertragungsteil 17 liegt zwischen der Druckaufnahmemembran 15 und dem dehnungsbelastbaren Teil 122 des Metallstopfens 120. Dieses Druckübertragungsteil 17 ist aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, aus einer Keramik oder dergleichen.
Der eine Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 ist mit dem dehnungsbelastbaren Teil 122 des Metallstopfens 120 integriert und hieran befestigt, und der andere Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 ist mit der Druckaufnahmemembran 15 integriert und hieran befestigt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Befestigungsabschnitt 17a, wo der dehnungsbelastbare Teil 122 des Metallstopfens 120 mit dem einen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 verbunden ist, durch Zusammenfügen dieser Teile durch Hartlöten, Schweißen oder dergleichen aufgebaut, und ein Befestigungsabschnitt 17b, wo die Druckaufnahmemembran 15 und der andere Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 miteinander verbunden sind, wird ebenfalls durch Zusammenfügen der Teile durch Hartlöten, Schweißen oder dergleichen gebildet.
Weiterhin ist ein stiftförmiger Abschnitt 122a, der sich von der inneren Oberfläche des dehnungsbelastbaren Teils 122 des Metallstopfens 120 aus zu dem Druckübertragungsteil 17 erstreckt, an dieser inneren Oberfläche angeordnet. Der stiftförmige Abschnitt 122a des Metallstopfens 120 wird in einen vertieften Abschnitt eingeführt, der an einem Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 ausgebildet ist, und wird hierin durch Hartlöten oder dergleichen festgelegt.
Weiterhin ist ein stiftförmiger Abschnitt 15a, der sich von der inneren Oberfläche der Druckaufnahmemembran 15 zu dem Druckübertragungsteil 17 erstreckt, an dieser inneren Oberfläche angeordnet. Dieser stiftförmige Abschnitt 15a der Membran 15 ist ein Abschnitt der Membran 15, der durch den Druck P nicht verformt wird. In der Membran 15 ist ein dünner Abschnitt 15b um diesen stiftförmigen Abschnitt 15a herum der vom Druck P zu verformende Abschnitt.
Der stiftförmige Abschnitt 15a ist ein Abschnitt in der Druckaufnahmemembran 15, der mit dem Druckübertragungsteil 17 befestigt wird. Der stiftförmige Abschnitt 15a wird in einen vertieften Abschnitt am anderen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 eingesetzt und hier durch Hartlöten oder dergleichen befestigt.
Wie in 9 gezeigt, ist der stiftförmige Abschnitt 15a der Druckaufnahmemembran 15 in einer Form ausgebildet, welche sich von dem anderen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 zur Druckaufnahmemembran 15 erstreckt.
Auf diese Weise ist der eine Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 mit dem dehnungsbelastbaren Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 integriert und hieran befestigt, und der andere Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 ist mit der Druckaufnahmemembran 15 integriert und hieran befestigt.
Wie in 9 gezeigt, ist eine dünne Bohrung 124, durch welche ein Raum an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses 10 des Metallstopfens 120 mit dem hohlen Abschnitt des Metallstopfens 120 in Verbindung steht, in dem Metallstopfen 120 ausgebildet.
Das Hartlöten des oben genannten Druckübertragungsteils 17 an die Druckaufnahmemembran 15 und den Metallstopfen 120 wird in einem Zustand durchgeführt, in welchem ein Hartlötmaterial an den Abschnitten angeordnet wird, an denen diese drei Teile miteinander zu verbinden sind und wo diese drei Teile miteinander zusammengefügt sind. Die oben beschriebene dünne Bohrung 124 dient hierbei als eine Öffnung zum Ablass eines Binde- oder Flussmittels des Lotmaterials aus dem hohlen Abschnitt des geschlossenen Metallstopfens 120.
Das Druckübertragungsteil 17, die Druckaufnahmemembran 15 und der Metallstopfen 120 sind zu einem Teil integriert. Folglich ist es bevorzugt, die Dichtigkeit in dem hohlen Abschnitt des Metallstopfens 120 messen zu können, und die Messung der Dichtigkeit kann durch die dünne Bohrung 124 durchgeführt werden.
Das Druckübertragungsteil 17 ist hier ein Teil in Form eines Stabs. Die Form des Druckübertragungsteils 17 ist jedoch nicht auf diese Form begrenzt, sondern das Teil kann auch die Form einer Kugel, einer Halbkugel oder eines Zylinderstumpfes haben. Der Erkennungsdruck P wird von der Druckaufnahmemembran 15 über das Druckübertragungsteil 17 auf den dehnungsbelastbaren Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 und das Erkennungselement 30 übertragen.
Weiterhin hat das Erkennungselement 30 eine Dehnmessfunktion; es besteht keine Beschränkung hierauf, und ein Element mit beispielsweise einem Brückenschaltkreis, gebildet aus einem Diffusionswiderstandselement oder dergleichen, kann auf einem Siliziumhalbleiterchip ausgebildet werden, was durch einen Halbleiterherstellungsprozess erfolgt.
Ein Halbleiterchip mit einer Dehnmessfunktion arbeitet dahingehend, dass der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 als Drucksensierungsteil des Metallstopfens 120 durch den Druck verformt wird; der Halbleiterchip selbst wird einer Dehnungsbelastung abhängig von dieser Deformation oder Verformung unterworfen und wandelt eine Widerstandsänderung aufgrund der Dehnung in ein elektrisches Signal und gibt dieses elektrische Signal aus.
Der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 und das Erkennungselement 30 sind als ein Abschnitt aufgebaut, welcher von dem Erkennungsdruck P mit einer Last beaufschlagt wird und hierdurch dehnungsverformt wird. Dieser dehnungsbelastbare Abschnitt 122 und das Erkennungselement 30 haben somit die Grundfunktion der Druckerkennungsvorrichtung 100 zu erfüllen.
Das Metallmaterial, aus welchem der Metallstopfen 120 aufgebaut ist, muss hohe Festigkeit und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizient haben, da der Metallstopfen 120 das Erkennungselement 30 aufweist, welches aus einem Siliziumhalbleiter oder dergleichen ist und welches hieran durch Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt oder einen ähnlichen Werkstoff befestigt ist.
Insbesondere kann als Metallmaterial für den Metallstopfen 120 ein Material mit den Hauptbestandteilen von Fe, Ni und Co oder Fe, Ni gewählt werden, welches Bestandteile von Ti, Ni und Al oder Ti, Nb zur Vergütung hinzugefügt hat, also beispielsweise gehärteter vergüteter rostfreier Stahl. Der Metallstopfen 120 kann durch Pressen, spanabhebende Bearbeitung, Kaltverformen oder dergleichen gebildet werden.
Weiterhin ist gemäß 8 die Schaltkreiskarte 40 aus einem Keramikmaterial oder dergleichen in dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 angeordnet. Diese Schaltkreiskarte 40 ist so angeordnet, dass die Öffnung des Rohrabschnittes 12 an einer Grenze zwischen dem Hauptabschnitt 11 und dem Rohrabschnitt 12 bedeckt wird, und der Umfangsabschnitt der Schaltkreiskarte 40 wird an dem Gehäuse 10 durch Bondieren oder dergleichen befestigt.
Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens für die Druckerkennungsvorrichtung 100 wird nun beschrieben.
Zunächst werden der Metallstopfen 120, die Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 zusammengefügt, und ein Hartlotmaterial wird an den Abschnitten angeordnet, wo diese Teile miteinander zu verbinden sind. Dann wird der Metallstopfen 120 an die Druckaufnahmemembran 15 geschweißt. Danach werden die jeweiligen Teile durch Erhitzen miteinander hartverlötet.
Die Druckaufnahmemembran 15, das Druckübertragungsteil 17 und der Metallstopfen 120 werden so zu einer Einheit zusammengefasst, und dann wird das Erkennungselement 30 an der äußeren Oberfläche des dehnungsbelastbaren Abschnittes 122 des Metallstopfens 120 angebracht. Genauer gesagt, das Erkennungselement 30 wird an der äußeren Oberfläche des dehnungsbelastbaren Abschnittes 122 mit Glas (nicht gezeigt) mit einem niedrigen Schmelzpunkt befestigt. Durch Erhitzen und Aushärtenlassen des Glases wird das Erkennungselement 30 mit dem Metallstopfen 120 verbunden.
Nachfolgend wird in der Einheit, zu der der Metallstopfen 120, das Erkennungselement 30 und die Druckaufnahmemembran 15 zusammengefasst worden sind, ein Endabschnitt 51 der flexiblen gedruckten Karte 50 mit dem Erkennungselement 30 über ein Lot oder dergleichen verbunden.
Der andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Schaltkreiskarte 50 wird in den Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 von dem Rohrabschnitt 12 des Gehäuses 10 her eingeführt und in das Innere des Hauptabschnittes 11 des Gehäuses 10 bewegt.
Danach wird der andere Endabschnitt 52 der flexiblen gedruckten Karte 50 durch die Durchgangsöffnung 46 in der Schaltkreiskarte 40 geführt, auf der der IC-Chip 42 über Drahtbondierung angeordnet ist, und wird mit der Schaltkreiskarte 40 über ein Lot oder dergleichen verbunden.
Danach wird die Schaltkreiskarte 40 am Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 angebondet und befestigt. Dann wird das Verbindergehäuse 60 mit dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 zusammengefügt, und der Randabschnitt 14 des Gehäuses 10 wird verstemmt, um das Verbindergehäuse 60 an dem Gehäuse 10 festzulegen.
Wenn das Verbindergehäuse 60 an dem Gehäuse 10 angeschlossen ist, steht der Anschluss 61 in Federkontakt mit der Schaltkreiskarte 40 über das Federteil 62, so dass eine elektrische Verbindung mit der Schaltkreiskarte 40 erfolgt. Auf diese Weise wird die Druckerkennungsvorrichtung 130 von 8 gebildet.
Diese Druckerkennungsvorrichtung 130 wird in einer Gewindebohrung (Befestigungsbohrung) angeordnet, welche in dem oben erwähnten Motorkopf ausgebildet ist, was über den Gewindeabschnitt 13 des Gehäuses 10 erfolgt, so dass eine Verbindung und Festlegung an und mit dem Motorkopf erfolgt.
Wenn der Druck (Zylinderdruck) P in der Brennkammer von der Druckaufnahmemembran 15 über das Druckübertragungsteil 17 an den dehnungsbelastbaren Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 übertragen wird, wie durch die Pfeile in den 8 und 9 gezeigt, wird der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 durch den Druck verformt, und diese Verformung wird von dem Erkennungselement 30 in ein elektrisches Signal umgewandelt, so dass der Druck P erkannt wird.
Das elektrische Signal von dem Erkennungselement 30 wird von der Schaltkreiskarte 40 über die flexible gedruckte Karte 50 übertragen und von dem IC-Chip 42 verarbeitet, und ein verarbeitetes Signal wird von dem Anschluss 61 zur Außenseite hin abgegeben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Druckerkennungsvorrichtung 130 auf: den hohlzylindrischen Metallstopfen 120 mit dem dehnungsbelastbaren Teil 122, welches das Drucksensierungsteil ist und das als Verschlussteil dient und an einem Ende hiervon angeordnet ist und mit dem Öffnungsabschnitt 121 am anderen Ende hiervon; die Druckaufnahmemembran 15, die an dem Metallstopfen 120 so angeordnet ist, dass der Öffnungsabschnitt 121 des Metallstopfens 120 verschlossen ist; und das Druckübertragungsteil 17, welches in dem hohlen Abschnitt des Metallstopfens 120 in einem Zustand angeordnet ist, wo ein Endabschnitt hiervon auf Seiten des dehnungsbelastbaren Abschnittes 122 liegt und der andere Endabschnitt hiervon auf Seiten der Druckaufnahmemembran 15 liegt. Das Druckübertragungsteil 17 überträgt den auf die Druckaufnahmemembran 15 angelegten Druck auf den dehnungsbelastbaren Abschnitt 122. In der Druckerkennungsvorrichtung 130 ist der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 mit dem einen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 integriert und hieran befestigt, und die Druckaufnahmemembran 15 ist mit dem anderen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 integriert und hieran befestigt.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die drei Teile von Metallstopfen 120, Druckübertragungsteil 17 und Druckaufnahmemembran 15 zu einer Einheit zusammengefasst und miteinander verbunden. Damit ist es möglich, eine Änderung des Kontaktzustands zwischen diesen Teilen und ein Kriechen der Teile aufgrund der angelegten Vorlast oder Vorspannung zu verhindern.
Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform der Druckerkennungsvorrichtung 130, bei der der von der Druckaufnahmemembran 15 empfangene Druck über das Druckübertragungsteil 17 auf den dehnungsbelastbaren Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 übertragen wird, möglich, die Druckübertragungsleistung zwischen den drei Teilen (Metallstopfen 120, Druckübertragungsteil 17 und Druckaufnahmemembran 15) zu verbessern.
Bei der Druckerkennungsvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform werden der Befestigungsabschnitt, wo der dehnungsbelastbare Teil 122 des Metallstopfens 120 mit einem Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 verbunden ist, und der Befestigungsabschnitt, wo die Druckaufnahmemembran 15 mit dem anderen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 verbunden ist, dadurch gebildet, dass die jeweiligen Teile miteinander verbunden werden.
Weiterhin ist bei der Druckerkennungsvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform der stab- oder stiftförmige Abschnitt 15a, der in der Druckaufnahmemembran 15 mit dem Druckübertragungsteil 17 verbunden ist, ein Abschnitt, der von dem Druck nicht verformt wird, und dieser stiftförmige Abschnitt 15a hat eine Form, welche sich vom Druckübertragungsteil 17 zu der Druckaufnahmemembran 15 erstreckt.
Folglich kann eine effektive Fläche A (siehe 9), wo die Druckaufnahmemembran 15 den Druck aufnehmen kann, vergrößert werden. Wenn angenommen wird, dass eine von der Druckaufnahmemembran 15 auf das Druckübertragungsteil 17 übertragene Kraft F ist, dann gilt F = PxA.
Mit anderen Worten, durch Vergrößern der obigen effektiven Fläche A kann die Druckaufnahmemembran 15 eine große Kraft F durch den Druck P, der von der Druckaufnahmemem bran 15 empfangen wird, auf das kleine Druckübertragungsteil 17 übertragen.
Wie weiterhin in 9 gezeigt, ist der vorstehende Teil oder Abschnitt 12a an der Spitze des Rohrabschnittes 12 des Gehäuses 10 vorhanden, und der vertiefte Abschnitt 123a ist in dem Flansch 123 des Metallstopfens 120 vorgesehen, und der vorstehende Abschnitt 12a wird in den vertieften Abschnitt 123a eingesetzt.
Wenn folglich die Druckerkennungsvorrichtung 130 mit dem oben erwähnten Motorkopf durch Einschrauben verbunden wird, ist es möglich, zu verhindern, dass der Metallstopfen 120 um die Achse des Metallstopfens 120 gegenüber dem Gehäuse 10 drehverschoben wird.
Der Metallstopfen 120 und das Gehäuse 10 können miteinander durch Schweißen oder dergleichen verbunden werden. Wenn jedoch die Druckerkennungsvorrichtung 130 in den Motorkopf eingeschraubt wird, wirkt eine Scherkraft aufgrund des Einschraubvorgangs auf den verschweißten Abschnitt, wo der Metallstopfen 120 mit dem Gehäuse 10 verschweißt ist. Es besteht die Gefahr, dass dieser verschweißte Abschnitt bricht. Wie jedoch oben in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, kann die Anschlagwirkung des Eingriffs zwischen dem vorstehenden Abschnitt 12a und dem vertieften Abschnitt 123a verhindern, dass der verschweißte Abschnitt bricht.
Bei der oben beschriebenen vierten Ausführungsform werden der Befestigungsabschnitt, wo der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 als Drucksensierungsabschnitt des Metallstopfens 120 mit dem Druckübertragungsteil 17 verbunden ist, und der Befestigungsabschnitt, wo die Druckaufnahmemembran 15 mit dem Druckübertragungsteil 17 verbunden ist, durch Zusammenfügen der jeweiligen Teile gebildet.
Hierbei kann bei der oben beschriebenen Druckerkennungsvorrichtung 130 jeder oder irgendeiner der Befestigungsabschnitte, wo der dehnungsbelastbare Abschnitt 122 des Metallstopfens 120 mit dem einen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 verbunden ist und wo die Druckaufnahmemembran 15 mit dem anderen Endabschnitt des Druckübertragungsteils 17 verbunden ist, gebildet werden, indem die jeweiligen Teile einstückig miteinander verbunden werden.
Beispielsweise kann der Metallstopfen 120 und das Druckübertragungsteil 17 durch MIM (metal injection molding), spanabhebende Bearbeitung, Schmieden oder Pressen einstückig ausgebildet werden, und das Druckübertragungsteil 17 kann an der Druckaufnahmemembran 15 befestigt werden. Alternativ können das Druckübertragungsteil 17 und die Druckaufnahmemembran 15 durch eines der oben beschriebenen Verfahren einstückig ausgebildet werden, und das Druckübertragungsteil 17 kann an dem Metallstopfen 120 befestigt werden.
Weiterhin ist bei der obigen vierten Ausführungsform die dünne Bohrung 124 zum Hartlöten oder zur Dichtigkeitsmessung in dem Metallstopfen 120 gebildet. Diese dünne Bohrung 124 öffnet sich zum Inneren des Gehäuses 10 hin und muss somit nicht verschlossen werden und hat keine Einwirkungen auf die Sensoreigenschaften.
Diese dünne Bohrung 124 kann in einem Abschnitt gebildet werden, der den hohlen Abschnitt des Metallstopfens 120 mit der Außenseite des Gehäuses 10 verbindet; in diesem Fall ist es jedoch notwendig, die dünne Bohrung 124 durch einen Kleber oder dergleichen zu verschließen, nachdem das Hartlöten durchgeführt wurde oder die Dichtigkeit gemessen wurde.
(Andere Ausführungsformen)
Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen hiervon unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben wurde, sei festzuhalten, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, welche im Ermessen des Fachmanns liegen.
Beispielsweise sind in den oben beschriebenen ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen der Metallstopfen 20 und das Metallgehäuse 16 miteinander durch eine Verschraubung verbunden, und der Metallstopfen 20 und das Anbauteil 24 sind miteinander durch eine Verschraubung verbunden.
In dem Fall, in dem der Metallstopfen 20 den Gewindeabschnitt 23 hat, wie in 10A gezeigt, kann ein Sechseckabschnitt 20a zur Einschraubung des Metallstopfens 20 vorgesehen werden.
Die 10A und 10B zeigen ein Beispiel des Metallstopfens 20 mit dem Sechseckabschnitt 20a. Im Beispiel der 10A und 10B ist der Sechseckabschnitt 20a an der vorderen Oberfläche der Membran 22 ausgebildet, an der das Erkennungselement 30 angeordnet ist, und das Erkennungselement 30 ist an dem Sechseckabschnitt 20a angeheftet.
Wenn der Gewindeabschnitt 23 des Metallstopfens 20 in ein Gegenteil geschraubt wird, beispielsweise das Metallgehäuse 16 oder das Anbauteil 24, kann der Gewindeabschnitt 23 durch den Sechseckabschnitt 20a einfach eingeschraubt werden.
Weiterhin kann der Sechseckabschnitt 20a als Werkzeugpassabschnitt verwendet werden, an welchem ein Werkzeug, beispielsweise eine Ratsche oder ein Schraubenschlüssel, zum Drehen angesetzt werden kann. Die Form des Werkzeugpassabschnittes ist nicht auf ein Sechseck begrenzt, sondern kann ein beliebiges Polygon mit zwei oder mehr flachen Oberflächen an seinen Seiten sein, beispielsweise ein Dreieck oder Sechseck.
Wenn weiterhin der Metallstopfen 20 mit einem Gegenstück durch Einschrauben verbunden wird, tritt eine Reibung an einem Abschnitt auf, wo der Metallstopfen 20 in Kontakt mit dem Druckübertragungsteil 17 ist, da die Vorlast oder Vorspannung aufgebracht wird. Um diese Reibung zu verringern, kann der Metallstopfen 20 mit dem Gegenstück durch Einschrauben in einem Zustand verbunden werden, wo ein Schmiermittel auf die Kontaktfläche aufgebracht wird, wo der Metallstopfen 20 in Kontakt mit dem Druckübertragungsteil 17 steht.
Weiterhin ist in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen die Druckaufnahmemembran 15 separat vom Druckübertragungsteil 17; wie jedoch in 11 gezeigt, ist es auch möglich, dass die Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 einstückig sind.
Wie oben beschrieben, kann bei der Druckerkennungsvorrichtung der obigen ersten und zweiten Ausführungsformen die Druckaufnahmemembran 15 aus einer Platte ohne Federcharakteristik und mit hoher Steifigkeit gebildet werden, so dass die Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 einstückig ausgebildet werden können.
Wenn bei der dritten Ausführungsform das Federteil 70 zwischen die Druckaufnahmemembran 15 und das Druckübertragungsteil 17 gesetzt wird, kann die Anordnung von 11, bei der die Druckaufnahmemembran 15 mit dem Druckübertragungsteil 17 einstückig ist, nicht verwendet werden. Wenn jedoch das Federteil 70 zwischen das Druckübertragungsteil 17 und das Erkennungselement 30 gesetzt wird, kann der Aufbau von 11 verwendet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Druckaufnahmemembran 15 ein Teil ohne Federcharakteristik und mit hoher Steifigkeit, jedoch kann die Druckaufnahmemembran 15 ein Teil mit zumindest einer gewissen Federcharakteristik sein. In diesem Fall treten Schwankungen der Federcharakteristik der Druckaufnahmemembran 15 auf, jedoch können diese Schwankungen durch die Federcharakteristik des Federabschnittes 16b des Metallgehäuses 16 und/oder des Federteils 70 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen verringert werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Erkennungselement 30 separat von der Schaltkreiskarte 40, und somit werden diese Teile 30 und 40 miteinander durch die flexible gedruckte Karte 50 verbunden. Die Verbindung der Teile 30 und 40 auf diese Art und Weise stellt jedoch keine Einschränkung dar.
Beispielsweise ist in 1 durch Ausbildung des Druckübertragungsteils 17 als langes Teil, welches sich annähernd über die gesamte Länge des Rohrabschnittes 12 erstreckt, der Metallstopfen 20 in oder nahe dem Hauptabschnitt 11 des Gehäuses 10 angeordnet. Folglich können das Erkennungselement 30 und die Schaltkreiskarte 40 miteinander durch eine Drahtbondierung oder dergleichen verbunden werden.
Alternativ kann durch Abwandlung der Form des Gehäuses 10, beispielsweise durch Ausbilden des Rohrabschnittes 12 so kurz als möglich oder durch Weglassen des Rohrab schnittes 12, der Abstand zwischen dem Erkennungselement 30 und der Schaltkreiskarte 40, welche auf der Verbinderseite liegt, kurz gemacht werden. Folglich können das Erkennungselement 30 und die Schaltkreiskarte 40 auch über eine Drahtbondierung oder dergleichen miteinander verbunden werden.
Mit anderen Worten, das Gehäuse 10 ist nicht auf die Form mit dem zylindrischen Hauptkörper 11 und dem Rohrabschnitt 12 gemäß obiger Beschreibung begrenzt. Diese Form des Gehäuses 10 ist geeignet für einen Verbrennungsdrucksensor, und folglich kann auch eine andere Gehäuseform verwendet werden.
Weiterhin kann ein Element mit einer anderen Funktion als der oben beschriebenen Dehnungsmessfunktion als Erkennungselement 30 verwendet werden. Es ist lediglich notwendig, dass ein Erkennungselement 30 ein elektrisches Signal in Antwort auf den Erkennungsdruck ausgibt, den das Erkennungselement von dem Druckübertragungsteil 17 empfängt.
Weiterhin sind im Beispiel von 1 der IC-Chip 42, die Schaltkreiskarte 40 und verschiedene Arten von elektrischen Verbindungsteilen in dem Abschnitt zwischen dem Erkennungselement 30 und dem Verbinderabschnitt 60 in dem Gehäuse 10 angeordnet. Der Aufbau dieses Abschnittes ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann je nach Bedarf abgewandelt werden.
Weiterhin versteht sich, dass die Anwendung der Druckerkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht auf den oben beschriebenen Verbrennungsdrucksensor beschränkt ist.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen hiervon beschrieben. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen und Ausgestaltungen begrenzt ist. Die Erfindung umfasst vielmehr darüber hinausgehende Abwandlungen und äquivalente Anordnungen. Weiterhin, obgleich verschiedene Elemente der bevorzugten Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen gezeigt wurden, welche als momentan bevorzugt erachtet werden, liegen andere Kombinationen und Ausgestaltungen mit mehr, weniger oder nur einem der dargestellten Elemente ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Eine Druckerkennungsvorrichtung mit: einem Sensierungsteil (30) welches in Antwort auf einen angelegten Druck ein elektrisches Signal ausgibt; einer Druckaufnahmemembran (15) welche von einem betreffenden Teil einen Druck empfängt; einem zylindrischen Bauteil (16) mit einem ersten Ende, welches mit dem Sensierungsteil verbunden ist und einem zweiten Ende, welches mit der Druckaufnahmemembran verbunden ist; und einem Druckübertragungsteil (17), welches innerhalb des zylindrischen Bauteils angeordnet ist und den von der Druckaufnahmembran empfangenen Druck auf das Sensierungsteil überträgt, wobei: das zylindrische Bauteil einen Seitenwandabschnitt aufweist, der annähernd zylindrisch ausgebildet ist; und wobei der Seitenwandabschnitt einen Federabschnitt (16b) aufweist, der vorgesehen ist, um in einer Axialrichtung des zylindrischen Bauteils eine elastische Kraft zu erzeugen.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zylindrische Bauteil eine äußere Umfangsoberfläche hat, die mit einer Dichtfläche (16c) versehen ist, welche ein Anbauteil (200) des betreffenden Teils luftdicht kontaktiert.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit einem Tragteil (20), welches an dem ersten Ende mit dem zylindrischen Bauteil (16) verbunden ist, wobei das Sensierungsteil (30) an dem Tragteil (20) angebracht ist.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Tragteil (20) und das zylindrische Bauteil (16) miteinander durch eine Schraubverbindung verbunden sind.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Tragteil (20) einen dehnungsbelastbaren Abschnitt (22; 122) aufweist, der mit dem ersten Ende des Druckübertragungsteils verbunden ist und wobei das Sensierungsteil (30) an dem dehnungsbelastbaren Teil (22; 122) des Tragteils (20) angebracht ist.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das dehnungsbelastbare Teil (122) einen vorstehenden Abschnitt (122a) hat, der an dem ersten Ende des Druckübertragungsteils befestigt ist und wobei die Druckaufnahmemembran (15) einen Membranabschnitt (15b) aufweist, der abhängig von dem Druck verformt wird, sowie einen vorstehenden Abschnitt (15a) aufweist, der mit dem zweiten Ende des Druckübertragungsteils verbunden ist.
Eine Druckerkennungsvorrichtung mit: einem ersten Teil (1) mit einem Sensierungsteil (30), welches in Antwort auf einen angelegten Druck ein elektrisches Signal ausgibt; einem zweiten Teil (2) mit einer Druckaufnahmemembran (15), welche Druck von einem betreffenden Teil empfängt; einem Druckübertragungsteil (17), welches den von der Druckaufnahmemembran (15) erhaltenen Druck auf das Sensierungsteil (30) überträgt, wobei das Druckübertragungsteil (17) zwischen dem Sensierungsteil und der Druckaufnahmemembran derart angeordnet ist, dass über das Druckübertragungsteil eine Last von der Druckaufnahmemembran auf das Sensierungsteil aufgebracht wird; und einem Federteil (70), welches zwischen dem ersten Teil (1) und dem zweiten Teil (2) angeordnet ist, um eine elastische Kraft sowohl auf das Sensierungsteil (30) als auch auf die Druckaufnahmemembran (15) in einer Richtung aufzubringen, welche das Sensierungsteil (30) und die Druckaufnahmemembran (15) auseinander drängt.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das erste Teil weiterhin ein Tragteil (20), an welchem das Sensierungsteil (30) angebracht ist und ein Anbauteil (24) in Verbindung mit dem Tragteil (20) und mit einer Dichtfläche (26) an ihrer äußeren Umfangsoberfläche aufweist und wobei die Dichtfläche (26) einen Anbringabschnitt (200) des betreffenden Teils kontaktiert.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Tragteil (20) und das Anbauteil (24) miteinander durch eine Schraubverbindung verbunden sind.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckaufnahmemembran und das Druckübertragungsteil als einzelnes Bauteil ausgeführt sind.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Federteil (70) zwischen der Druckaufnahmemembran (15) und dem Druckübertragungsteil (17) liegt.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Federteil (70) zwischen dem Sensierungsteil (30) und dem Druckübertragungsteil (17) liegt.
Eine Druckerkennungsvorrichtung mit: einem Stopfen (120) mit einem hohlzylindrischen Abschnitt hierin, wobei der Stopfen einen geschlossenen Endabschnitt, der als Drucksensierungsabschnitt (122) verwendet wird und einen offenen Endabschnitt hat, der mit dem hohlzylindrischen Abschnitt in Verbindung steht; einer Druckaufnahmemembran (15), welche Druck von einem betreffenden Teil aufnimmt und welche mit dem Stopfen zum Verschließen des offenen Endabschnittes des Stopfens verbunden ist; und einem Druckübertragungsteil (17) welches in dem hohlzylindrischen Abschnitt angeordnet ist, um von der Druckaufnahmemembran (15) erhaltenen Druck auf den Drucksensierungsabschnitt (122) zu übertragen, wobei der Drucksensierungsabschnitt (122) des Stopfens (120) an einem ersten Endabschnitt des Druckübertragungsteils befestigt ist und die Druckaufnahmemembran an einem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils befestigt ist.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Drucksensierungsabschnitt (122) des Stopfens (120) einen ersten Eingriffsabschnitt (122a) in Eingriff mit dem ersten Endabschnitt des Druckübertragungsteils (17) hat und wobei die Druckaufnahmemembran (15) einen zweiten Eingriffsabschnitt (15a) in Eingriff mit dem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils (17) hat.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Drucksensierungsabschnitt (122) des Stopfens und der erste Endabschnitt des Druckübertragungsteils als einzelnes Bauteil ausgeführt sind.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Druckaufnahmemembran (15) und der zweite Endabschnitt des Druckübertragungsteils als einzelnes Bauteil ausgeführt sind.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Druckaufnahmemembran (15) einen Membranabschnitt (15b), der abhängig von dem Druck verformbar ist und einen Befestigungsabschnitt (15a) aufweist, der sich von dem Membranabschnitt zum zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils (17) erstreckt; wobei der Befestigungsabschnitt (15a) der Druckaufnahmemembran (15) an dem zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils (17) befestigt ist; und wobei der Befestigungsabschnitt (15a) ein vergrößertes Teil ist, welches von einer Seite bis zweiten Endabschnitt des Druckübertragungsteils her zu dem Membranabschnitt (15b) vergrößert ist.
Die Druckerkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das betreffende Teil eine Brennkammer eines Motors ist.