JP2000505205A - 特に自動車技術用の圧力センサ・ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ハウジングの供給開口１５を経て圧力媒体をそこに給送可能であり、かつハウジング内部から外側に案内された外部の接続接点３５を備えた圧力測定セル５が内部に配置されているハウジング３を有している、特に自動車技術用の圧力センサ・ユニットであり、圧力測定セル５は、圧力媒体の作用を受けることが可能な圧力センサ１９がハウジング内部に、又はこれと接して配置されている測定セル・ハウジング９を含んでおり、圧力ンサ１９の電気接続部が電子配線２５又は電子回路の外部の接続接点３５又は接続線２３と連結されており、測定セル・ハウジング９は少なくとも２つの導電体２１が内部に押し出し成形されたプラスチックの成形構成部分であり、導電体２１が、それぞれ少なくとも１つの第１の接点端末と共に圧力センサ１９を収容する領域内に突起し、かつそれぞれ圧力センサ１９の電気接続線と連結されており、導電体２１が、それぞれ少なくとも１つの第２の接点端末と共に測定セル・ハウジングの圧力媒体、又は圧力伝達媒体によって作用を受けない領域内に突起し、かつ電子配線又は電子回路の外部の接続接点３５又は接続線２３と連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】 特に自動車技術用の圧力センサ・ユニット 本発明は請求の範囲第１項のプリアンブルの特徴を有する、特に自動車技術用 の圧力センサ・ユニットに関する。多様な実施例の圧力センサ・ユニットが公知 であり、自動車技術では例えばエンジンの油圧又は制動圧を監視するためのセン サ素子として使用されている。 このような圧力センサ・ユニットは、通常、圧力が監視されるべき圧力媒体用 の供給開口を有するハウジングを備えている。圧力媒体は供給開口を経てハウジ ング内に収納された圧力測定セルへと給送される。圧力センサ・ユニットのハウ ジングは例えば前部の領域に雄ねじを有し、その雄ねじは、例えばエンジン・ブ ロックのような監視されるべき装置内の雌ねじを有する適宜の凹部部内に圧力セ ンサ・ユニットをねじ止めさせえる作用をする。 特に自動車技術では腐食性の媒体と厳しい環境条件に対する耐性を伴った長期 の安定性が必要であるため、この分野では主として、圧力が監視されるべき圧力 媒体がセンサ素子自体とは接触しないいわゆる媒体分離式の圧力センサ・ユニッ トが使用されている。そのために、センサ素子を圧力測定セルの測定セル・ハウ ジング内に実装し、センサ・ユニットのハウジング内の圧力測定セルを分離薄膜 を用いて供給開口に対して密閉することが公知である。その際に圧力媒体は分離 薄膜を経て分離薄膜の別の側に薄膜とセンサ素子との間に取付けられた圧力伝達 媒体に作用する。このような圧力センサ・ユニットは例えば補足的に基準圧測定 装置として構成されているドイツ特許公報第２９５１１９９６ Ｕ１号から公知 である。 しかし、このような公知の圧力センサ・ユニットの欠点は、単数又は複数のハ ウジング部品と、ハウジング内に実装されているセンサ素子とからなる圧力測定 セルそのものの組立てが比較的高価である点にある。その理由は特に、圧力セン サ素子を当該の支持要素上に組立てること、及びセンサ素子の接続部の接触を確 保することにある。 センサ素子には測定されるべき圧力が常に作用していなければならないので、 圧力センサの接続部を支持要素の作用媒体とは反対側に導出する必要がある。こ のことは公知の圧力センサ・ユニットでは困難であるが、その理由は高圧で発生 する高い圧縮力を受け、それを圧力センサ・ユニットのハウジングに伝達するた めに支持要素は通常は金属製であるからである。この場合、センサの接続接点を 支持要素を介して絶縁して支持要素の背面に導出する必要があり、それに対応し てコストがかかる。（例えばドイツ特許公報第２９５１１９９６ Ｕ１号） 従って出願人は既に、未公開の旧ドイツ特許出願第１９６３７７６３号に記載 されている圧力センサ・ユニットを開発している。この圧力センサ・ユニットは 測定セル・ハウジングが圧力センサ・ユニットのハウジング内に保持されている 測定セルを具備している。測定セル・ハウジングは中央の切欠きを有しており、 センサ素子が据付けられる。その後トランジスタ・ハウジングを例えば溶接によ って測定セル・ハウジングと密閉的に連結することができる。トランジスタ・ハ ウジングを使用することによって、センサ素子自体を事前に接触された測定セル ・ハウジング内に据付け、これと連結することができる。公知のセンサ・ユニッ トと比較して、この手続きは組立てが容易になるという利点が達成される。 しかし、これは、センサ素子自体をトランジスタ・ハウジング内に据付け、か つトランジスタ・ハウジングを測定セル・ハウジングと固定して、密閉的に連結 することは、コストがかかることが欠点である。 従って本発明の目的は、安い経費で、ひいては低コストで製造できる、特に自 動車技術用の圧力センサ・ユニットを製造することにある。 本発明は上記の目的を請求の範囲１に記載の特徴で達成するものである。セン サ素子の接触に必要な少なくとも２個の導電体を測定セル・ハウジングに射出成 形することによって、測定セルもしくは圧力センサ・ユニットの製造コストが極 めて安くなるという利点が得られる。 例えば半導体チップ上に形成される本来のセンサ素子は測定セル・ハウジング 上に直接、もしくはハウジング内部に配置することができる。圧力センサの電気 接続部は例えば接着により導電体の接点端末と接続することができ、前記の導電 体は測定セル・ハウジングの、圧力媒体、もしくは圧力伝達媒体が作用する側に 突出している。 それによって測定セルを簡単に、また低コストで製造することができるととも に、圧力センサ・ユニットのハウジング内に簡単に取付けることができる。 本発明の好適な実施例では、導電体は打ち抜き格子として形成され、その打ち 抜き格子は、射出成形プロセスの前、ないしその最中に所望の形状に曲折される 。 本発明の好適な実施例では、打ち抜き格子は対応する接点端子が接着により圧 力ンサの対応する接続部と接続可能であるように構成されている。そのためには 打ち抜き格子の接続接点端子が研磨され、又は少なくとも研磨された領域を備え ていることが必要である。更に、製造プロセス全体を通して、前記の領域が汚れ ないようにしなければならない。その際に特に、押し出し成形プロセスのために は分離媒体の使用を断念しなければならない。従って場合によっては、押し出し 成形された構成部分の成形を容易にするためにより強い勾配が必要である。 測定セル・ハウジングの圧力側とは反対側に突起している導電体の接点端末は 、センサ信号を評価し、もしくは処理するための電子回路、又は回線の機械的保 持手段としての役割を、同時に果たすことができる。すなわち、接点と支持要素 の機能を同時に果たすのである。そのために、測定セル・ハウジングの形状は、 据付けられ或いは接触された電子配線、もしくは電子回路が測定セル・ハウジン グ内の切欠き部に収納されるように構成することができる。 電子配線、もしくは電子回路に対するセンサ端子の接点は、導電体の対応する 接点端子を、差し込み接点又は刃先接点（Steck-odel Schneidkontakte）を形成 し、その差し込み又は刃先接点は、電子配線又は電子回路に備えられた別の対向 する要素を構成する他の差し込み接点又は刃先接点とそれぞれ共同することがで きる。 本発明の好適な実施例では、チップとして構成された圧力センサを測定セル・ ハウジングの凹部の内壁にじかに接着することが有利である。それによって圧力 測定セルの構造が著しく簡単になる。例えば極めて温度安定性が高い圧力センサ ・ユニット用の本発明の別の実施例では、圧力ンサを測定セル・ハウジングに接 して、又はその内部に備えられた、好適にはセラミック製の硬い要素の表面上 に取付けることもできる。それによって、特に温度変化によって発生する、測定 セル・ハウジング内の応力が敏感なセンサ素子に伝達することとがない。従って 測定ミス、ましてやセンサ素子の破壊は確実に防止される。 特に測定圧力が高い場合に適した本発明の別の実施例では、測定セル・ハウジ ングの裏側に補強板を備えることができる。この補強板はセンサの接続接点を通 すための開口部を備えることができ、また測定セル・ハウジクに接して、又はそ の内部に射出成形又は押し出し成形することもできる。 本発明のその他の実施例は従属クレームに記載されている。 次に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。 図１は、本発明に基づく、特に高圧用の圧力センサ・ユニットの実施例の断面 図である。 図２は、本発明に基づく、特に低圧及び中程度の圧力向けに使用される、圧力 センサ・ユニットの別の実施例の下部ハウジング部の透視図である。 図３は、本発明に基づく、特に低圧及び中程度の圧力向けの別の実施例である 。 図１に示した第１の実施例の圧力センサ・ユニット１は、圧力測定セル５を内 部に配置された２片のハウジング３からなっている。ハウジング３は金属製又は 高強度のプラスチックで作られてもよい。 圧力測定セル５は取付け用の凹部７を有する下部の第１ハウジング要素３ａ内 に取り付けられている。凹部７は例えば、少なくとも下部の内径が、好適には円 板形に形成された測定セル・ハウジング９の外径とほぼ対応する穴の形式で形成 することができる。 この第１ハウジング要素３ａはその下部領域にほぼ円筒形の延長部１１を備え ており、延長部はこれに設けられた雄ねじ１３によって、例えば制動系統のシリ ンダ又はエンジン・ブロック内の組立て部位の対応するねじ穴内にねじ込むこと ができる。 圧力を検出すべき圧力媒体を給送するために、第１ハウジング部３ａの延長部 １１の端面から始まって、圧力媒体を圧力測定セルまで給送されるための供給開 口１５が設けられている。 圧力測定セルはその測定セル・ハウジング９内に、本来の圧力センサ１９を収 納する凹部１７を備えている。圧力センサは例えばピエゾ抵抗性の集積半導体抵 抗を有するシリコン薄膜として形成することができる。 測定セル・ハウジング９は、本発明によれば、プラスチック構成部分を備えて おり、その構成部分には少なくとも２つの導電体２１が導入される。それによっ て、好適には適宜に曲折した打ち抜き格子として形成されている導電体２１は、 測定セル・ハウジング９を介して密閉的にかつ電気的に絶縁されて、測定セル・ ハウジングの作用圧とは反対側に導出されるという利点が得られる。 測定セル・ハウジング９の圧力側とは反対側に出ている接点端末の接触は、こ れを電子配線２５の端子ラグ２３と相互に作用する刃先接点として構成すること によって簡単に行われる。 電子配線２５は、図１に示した実施例では、ハウジング３の上部の第２のハウ ジング要素３ｂ内に保持されている。そのために電子回路２５のプレート２５ａ は側部の凹部が設けてあり、この中にハウジング３の上部ハウジング要素３ｂと 連結された保持アーム２７が嵌合している。このようにして、電子回路２５の端 子ラグ２３と導電体すなわち打ち抜き格子２１の対応する接点端末との間の電気 的接続は、双方のハウジング要素３ａと３ｂを相互に差し込むことによって簡単 に行われる。そのために図１に示すように、下部ハウジング要素３ａは上部ハウ ジング要素３ｂの端面用のストッパとして肩部を有する収納部分２９を備え、か つ上部ハウジング要素３ｂを下部ハウジング要素３ａに差し込んだ後に、ショル ダ３３を越えて上部ハウジング要素３ａの下側に突起する上部ハウジング壁３１ を備えることができる。この壁は双方のハウジング要素３ａ、３ｂを互いに差し 込んだ後、ハウジング部３ａ、３ｂを固く連結するために縁曲げすることができ る。 上部ハウジング要素３ｂ内には差し込み接続領域に外部の接続接点３５が備え られ、これを介して圧力センサ・ユニット１はプラグ（図示せず）によって接触 可能である。接続接点３５は例えば接続線３７によって上部ハウジング要素３ｂ 内に保持された電子回路２５と接続可能である。しかし、外部の接続接点３５と 電子回路との接触のためにプラグ接続を使用することも勿論可能である。 図１に示した実施例では、測定セル・ハウジング９は補足的に圧力側とは反対 側の背面に備えられた補強部材３９を含んでいる。これは例えば、導電体もしく は打ち抜き格子２１の接触接点がそれを通って導出される開口４１を設けた金属 板の形式で実施することができる。補強部材３９は圧力センサ・ユニットの組立 ての際に、円板として測定セル・ハウジング９のプラスチック成形構成部分に緩 く載置するか、又はプラスチックの射出成形された部片上に予め押し込まれるか 、又はその内部に注入することができる。 圧力測定セル５をハウジング３内に据付けるには、先ず凹部１７を圧力伝達媒 体で充填しなければならない。というのは、図１に示した実施例は媒体と分離さ れた圧力センサ・ユニットを含むからである。凹部１７を充填した後、測定セル ・ハウジング９を分離薄膜４３とともに下部ハウジング要素３ａの凹部７内に据 付ける。測定セル・ハウジング９を切欠き部７の床側に押圧することによって、 周囲溝内に備えたシールリング４５と連携して、密閉状態が生ずるので、圧力伝 達媒体が凹部１７と分離薄膜４３とで画成される空隙から漏れることはない。 図１に示すように、測定セル５の固定は、剥離プロセスによって凹部７の側部 の内壁の単数又は複数の領域、又はその周囲領域が、測定セル・ハウジングの背 部を押さえる位置に置かれることによって達成される。このようにして、組立て プロセス中、及びそのプロセスを経て剥離プロセスの終了後も基本的に維持され る測定セル・ハウジング９に適宜の圧力を発生させることが可能である。 このような剥離プロセスの代わりに、測定セル・ハウジングは、好適には金属 製のハウジング要素３ａを先細にすることによっても固定することができる。そ のためには、ハウジング要素３ａは嵌め込まれた測定セル・ハウジングの上端部 の上でほぼ半径方向に圧搾される。 図１に示すように、本来の圧力センサ１９自体を測定セル・ハウジング９内の 凹部１７の内壁に接して、例えばセラミック製の小板の形式のデカップリング素 子（Ｅｎｔｋｏｐｐｅｌｅｍｅｎｔｓ）４７上に配置することができる。セラミ ック製の小板４７自体は切欠き部１７の内側に接着するか、又は予め測定セル・ ハウジング９のプラスチックの成形構成部分内に一緒に成形することができる。 このようなデカップリング素子を使用することによって、例えば温度の変化又は 測定セル・ハウジング９への据付けプロセス中に生ずるたとがある、敏感なセン サ１９への応力を防止することができる。 しかし場合によっては、適当なプラスチック又は混合材料を使用することによ って上記のようなデカップリング素子４７を使用しなくてもよい。 図１に示した圧力センサ・ユニットは特に高圧を測定するのに適しているが、 明らかに簡略化された図２に示した実施例は低圧及び中程度の圧力用に使用する ことができる。 図２は実施例のハウジング３の下部ハウジング要素３ａだけを一部を破断した 透視図で示したものである。 下部ハウジング要素３ａの凹部７の床には図１に示した測定セルと基本的に対 応する測定セル５が嵌め込まれている。勿論、低圧及び中程度の圧力用に使用で きる図２に示した実施例の場合、補強板３９は省くことができる。 この場合も測定セル・ハウジング９は、導電体２１が内部に成形され得るプラ スチックの成形構成部分からなっている。この実施例では、この場合も打ち抜き 格子として形成できる導電体２１は、測定セル・ハウジング９が同時に導電板の 機能をも果たし得るように、導電体が測定セル・ハウジング９の圧力側とは反対 側に誘導されるように構成されている。 導電体２１のこのような構成では、例えば特にＡＳＩＣである集積回路のよう な電子構成要素を導電体２１上に直接溶接することができる。 電子構成要素と上部ハウジング要素（図示せず）内に配置された外部の接続接 点との接触は、測定セル・ハウジング９から垂直に上部ハウジング要素の方向に 延びる接続接点端子２１ａによって行われる。接点端子２１ａを接触させるため に、上部ハウジング要素から適宜の対向接点が下方に延びている。 勿論、主として当該の実施例の説明にのみ示した電子配線もしくは電子回路の 構成、及びセンサ１９もしくは外部の接続接点３５との接触はそれぞれ別の実施 例にも転用できる。 図３は測定セル・ハウジング９がその上側で上部ハウジング部３ｂの半径方向 内側に延びる肩部５０によって押圧される、特に低圧及び中程度の圧力用に適し た別の実施例を示している。従って、双方のハウジング要素３ａ、３ｂを組合わ せ、下部ハウジング要素３ａの壁３１を縁曲げすることによって、測定セル５が ハウジング内に固定される。それによって製造、及び組立てコストが更に節減さ れる。 このような措置は勿論、センサ・ユニットを構成するための従来の構造の測定 セルにも適用できる。 更に、この実施例ではセンサ１９のための補足的な電気、又は電子構成要素が 省略されている。例えば必要な電子部品の全部をセンサ２１内に集積することが でき、又は信号の評価をセンサ・ユニットの外部で行うこともできる。従って測 定セル・ハウジング９内に射出成形された導体２１を接続接点３５と一体に形成 することができ、もしくは導体２１の端部を接続接点３５として測定セル・ハウ ジング９の上側に導出することができる。このような手段によっても製造及び組 立てコストが更に節減される。 それでもなおその他の電気、又は電子構成要素が必要である場合は、接続接点 ３５も測定セル・ハウジング９内に成形し、導体２１と同様に部品用の機械的な 保持手段としても同時に役立てることができる。 図示しない実施例では、上部ハウジング要素３ｂも測定セル・ハウジング９と 一体に形成することができるので、センサを除けば、センサ・ユニットの構成に わずか２つの部品を組立てるだけでよい。 総じて、予め内部にセンサの接触用の電気接点が射出成形される測定セル・ハ ウジング９の少なくとも重要な構成部品としてプラスチック成形部分を使用する ことによって、公知の圧力センサ・ユニットと比較して圧力測定セルの製造のみ ならず、圧力センサ・ユニットのハウジングへの圧力測定セルの据付けも明らか な簡略化が達成される。 個々の実施例について記載した特徴は勿論、他の実施例とも有意義に組合わせ ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコフルヤネック，ローベルト ドイツ連邦共和国デー―78345 バンクホ ルツェン，シュタイナーヴェーク 13アー 【要約の続き】 ５又は接続線２３と連結されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ａ）圧力測定セル（５）が内部に配置されているハウジング（３）を有し、そ の圧力測定セルにハウジングの供給開口（１５）を経て圧力媒体を導入可能であ り、かつ圧力測定セルがハウジング内部から外側に案内された外部の接続接点（ ３５）を備え、 ｂ）圧力測定セル（５）は測定セル・ハウジング（９）を含んでおり、圧力媒 体の作用を受けることが可能な圧力センサ（１９）がその測定セル・ハウジング 内部に、又はこれと接して配置され、 ｃ）圧力センサ（１９）の電気接点が電子配線（２５）又は電子回路の外部の 接続接点（３５）又は接続部（２３）と連結されている形式の、特に自動車技術 用の圧力センサ・ユニットにおいて、 ｃ）測定セル・ハウジング（９）は、少なくとも２つの導電体（２１）が内部 に突出成形されたプラスチックの成形構成部分であり、 ｄ）導電体（２１）がそれぞれ少なくとも１つの第１の接点端末と共に圧力セ ンサ（１９）を収容する領域内に突出し、かつ圧力センサ（１９）の電気接続部 とそれぞれ連結されており、 ｅ）導電体（２１）のそれぞれの少なくとも１つの第２の接点端末が測定セル ・ハウジングの圧力媒体、又は圧力伝達媒体によって作用を受けない領域内に突 起し、かつ電子配線又は電子回路の外部の接続接点（３５）又は接続部（２３） と連結されており、 ｆ）圧力の作用方向に関して、測定セル・ハウジング（９）の圧力を受ける側 とは逆の側においてハウジング（３）内に固定された好適には金属製の補強板（ ３９）を備えたことを特徴とする圧力センサ・ユニット。 ２．導電体（２１）を打ち抜き格子として形成したことを特徴とする請求の範囲 １に記載の圧力センサ・ユニット。 ３．圧力センサ（１９）を半導体チップ上に形成したことを特徴とする請求の範 囲１又は２に記載の圧力センサ・ユニット。 ４．半導体チップ上に処理及び評価用の電子部品の少なくとも一部を配置したこ とを特徴とする請求の範囲３に記載の圧力センサ・ユニット。 ５．打ち抜き格子の少なくとも１つの第１の接点端末を圧力センサ（１９）の対 応する接続部と接着により連結したことを特徴とする請求の範囲２から４の１つ に記載の圧力センサ・ユニット。 ６．導電体（２１）の第２の接点端末を、電子配意線（２５）又は電子回路用の 機械的支持体として形成したことを特徴とする前記請求の範囲の１つに記載の圧 力センサ・ユニット。 ７．導電体（２１）の第２の接点端末を、導電体の対応する接点端末を、差し込 み接点又は刃先接点を形成し、電子配線（２５）又は電子回路に備えられた対向 する要素（２３）を形成する差し込み接点又は刃先接点と相互に作用することを 特徴とする前記請求の範囲の１つに記載の圧力センサ・ユニット。 ８．圧力センサ（１９）を測定セル・ハウジング（９）の壁にじかに接着するこ とを特徴とする前記請求の範囲の１つに記載の圧力センサ・ユニット。 ９．圧力センサ（１９）を測定セル・ハウジングに接して、又はその内部に備え られた、好適にはセラミック製のデカップリング素子（４７）の表面上に取付け たことを特徴とする請求の範囲１から８の１つに記載の圧力センサ・ユニット。 １０．デカップリング素子（４７）を測定セル・ハウジング（９）内に射出成形 したことを特徴とする請求の範囲９に記載の圧力センサ・ユニット。 １１．補強板（３９）を測定セル・ハウジング（９）に接して、又はその内部に 射出成形したことを特徴とする請求の範囲１０に記載の圧力センサ・ユニット。