JPS61104236A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力の作用で？Ｊｔ気一一一的性質を変える
感圧素子（抵抗素子、厚膜抵抗、ピエゾ抵抗素子または
圧電素子）と、この感圧素子およびその１ｕ気導線を支
持する担体とを有し、壁により区画されるＩｘｆｆｉの
圧力の検出、特にディーゼルまたはガソリン機関におけ
る燃焼圧力測定または燃料供給用分配ポンプの圧力測定
用圧力センサに関する。

ｒ従来の技術〕 このような圧力センサはドイツ連邦共和国特許出願公開
第３１２５６４０号明細書から公知で、感圧素子すなわ
ち膜抵抗を支持して部材の圧力空間側端部に設けられて
いる担体を含んでいる。担体は絶縁材料からなる封止用
コンパウンドを収容するブッシングを形成し、この上に
感圧膜抵抗があり、適当な電気導線がこのブッシングに
通される。このような圧力センサでは、膜抵抗用担体と
しても使用できるようにするため、封止用コンパウンド
が必要な機械的強度をもっていないという事情が問題と
なり、さらに感圧素子を隔離することなく圧力媒質に直
接隣接して設けることは必ずしも望ましくない、他方な
るべく感圧１１桧抵抗またはその他のピエゾ抵抗または
圧電ＩＩＩ′Ｉ理で動作する測定素子とすることができ
る感圧素子を、費用がかかりかつ大抵は破壊し易い膜構
造を設けることにより圧力媒質から完全に隔壁すること
も公知で、この膜構造が感圧素子を圧力媒質に対して絶
縁している。しかしこの場合膜材料自体を別としても、
膜を永続的に支持しかつ保持するために複雑な手段を必
要とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがって本発明の基礎となっている課題は、特に安価
で動的に作用する高い圧力の検出に使用でき、圧力媒質
自体の作用による形響または損傷を回避する圧力センサ
を提供することである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この課題を解決するため本発明によれば、担体が圧力を
検出されるａ、質に対し閉じられた盲穴の形の空所を形
成し、この空所内で感圧素子が空所底部に内側から接し
て設けられている。

〔発明の効果〕

本発明による圧力センサは、特に圧力媒質の作用で実質
的な撓みまたは変形がおこらず、担。

体の前部全体の全体として生ずる弾性変形により圧力検
出を行なうことができ、圧力の作用を検出する感圧素子
は、圧力媒質に対し全面を隔訃する担体の内側空所に完
全に閉じられて設けられているので、圧力センサのｎ造
および機能は非常にｒｒｌＩ＃ｌでとりわけ耐久性があ
る。

したがって感圧素子は担体の盲穴状に構成された凹所に
収容されて包囲されているが、担体の底部に対し固定的
に保持されているので、いずれにせよ担体の底部に作用
するけれども底部をもつ壁部分の変形により生ずる弾性
変形を検出して電気信号に変換することができる。

特許請求の範囲第１項の音利な発展と改良は、特許請求
の範囲の従属項の対象かられかる。圧力媒質を包囲する
壁を貫通するねじの形の構成が特に留利で、このねじ自
体が感圧厚膜抵抗またはその他の感圧素子をその内側ね
じ底部へ押付ける別の挿入片を収容し、この挿入片はね
じへなるべく同様にねじ込むことができる。

特に特許請求の範囲第１７項ないし第２１項によれば、
容器または導管の壁が盲穴を形成するのに充分な厚さを
もっていない場合、その圧力測定が可能である。それに
より薄肉容器または導管でも圧力センサを使用できる。

こうして構造変更なしに圧力センサの取付けが可能とな
る。

〔実施例〕

本発明の実施例が図面に示されており、以下これについ
て説明する。

本発明の基本思想によれば、感圧素子が担体部分により
完全に閉じられて、圧力または圧力変化を測定される媒
質に隣接せしめられ、移行範囲における担体の弾性が利
用され、そのため感圧素子が担体の盲穴状収容範囲に１
′！？１１ｒｔに設けられるのみならず、その変形可能
性のため固定的に保持される。

図面には圧力媒質に隣接する壁カ一部！どけ示され、符
号１４をつけられている。圧力または圧力変化を測定さ
れる媒質は図面で下の夏６の所にある１図示した圧力セ
ンサ２０の原理的ｎａを、ねじとしてまたはねじ状に構
成された担体１により以下に説明するが、ここではピン
や場合によっては後述するように圧力容器の壁１４の一
部のような他の部材も使用できる。

図面に示された実施例では、担体１は圧力容器の壁１４
を完全に貫通し、担体１の圧力媒質１６と接する下部範
囲は、少なくとも担体１の底部４が圧力媒ｇＩ＋６に接
触するまで、壁１４内へ達している。換言すれば、いず
れにせよ担体Ｉが別個の部材であると、担体１を収容す
る壁の穴１４ａはｔｉｉするように構成せねばならない
。

担体１はなるべく収容穴へねじ込まれているので、この
穴はめねじをもち、担体自体はおねじをもっている。担
体ｌの内側の底部４でなるべく平らに終る盲穴１７があ
るので、図面に示すように所定の厚さａをもつ底部４が
残っている。

所望の場合には、担体ｌの下部は！ｉ￥１４を越えて所
定の距＠ｂだけ、壁１４により包囲される容積の中へ入
り込み、それにより下部範囲における担体ｌの弾性は、
大きい片持ち部分により高められる。

内側から底部４に、したがって盲穴１７の底面に感圧素
子６が、場合によってはまたはなるべく圧力の作用を伝
達する弾性材料（プラスチックまたは金Ｖ４）からなる
仮５の介在後接している。なお後述するように、図面で
は厚膜抵抗である感圧素子６は、内側底面または中間板
５へ押付けられ、しかもいずれにせよ１１ｌ冗すべき圧
力または圧力変動と共に変化しない所定の押圧力で押付
けられ、この押圧力は支持または押圧または保持部材７
により発生される。この保持部材はそれ自体ねＵ状に構
成され、１８の所で担体ｌの冨穴１７の上部めねじにね
じ込むことができる。

厚膜抵抗または一般に感圧素子６自体は、ガラス、セラ
ミックまたはプラスチックからなる中間部分としての絶
縁材料８上に設６プられ、厚膜抵抗の場合例えば印刷さ
れ、中間材料８はそれに含まれる線貫通部および電気接
続片９も収容している。機械的縁どりのため、下方へ板
５上へ載るかまたはこれに対してわずか雇される金属環
１０により中間材料８を包囲することができるので、担
体の下部範囲（底部４および高さｂの所まで露出する壁
）の弾性変形は影響を受けず、感圧素子６によってのみ
検出可能である。いずれにせよ保持部材７は、少なくと
も素子６および８を場合によっては素子９およびｌＯと
共に板５または底部４へ押付けて、定常的に所定の押圧
力を加え、同時にその内部に電気接続片９および１２を
収容できるように形成され、感圧素子６から上方へ導か
れる電気接続片９は、中間範囲例えば１３の所で、外部
へ導かれる電気接続片＋２へ溶装またはろう着すること
ができる。

保持部材７は円筒状に構成され、組立て後その内部空間
ＩＩへ弾性材料を満たすのを可能にするので、接続ケー
ブルの良好な張力軽減と下にある素子の適当な保護が行
なわれる。

このような圧力センサの機能は次のとおりである。圧力
−容器のＩｊｉ１４の穴１４ａへ担体蔦をねじ込むと、
生ずる圧力で、担体ｌ待に担体１の底部４および圧力範
囲にある管状９＋５の弾性変形がおこる。この弾性変形
は、ｖ、膜抵抗または水晶板等とすることのできる感圧
素子６へ力を及ぼすことができるので、この力の作用が
力の測定に利用される。なぜならば、それに応じた感圧
素子６の電気的性質の変化が生ずるからである。

感圧素子６を底部４　（または中間板５）に対し自由な
押付は状態に保たねばならないことは明らかで、これは
次のことを意味する。すなわち少なくとも担体の下部範
囲が弾性変形により変化する程度に、保持部材７、金属
環１０．および感圧素子６用押圧力の発生に関与するそ
の他の部分を担体内壁から離して設け、それにより前者
が後者と共に動かないかまたは４ｔＥ８：変形せず、い
ずれにせよ作用する力が測定技術的にａｙ膜抵抗介して
検出されるようにせねばならない。

ねじ状保持部材をその盲穴に収容するなるべくねじ状の
このような担体により、非常に簡単でとりわけ耐久性の
ある圧力センサの構造が実現され、測定結果を得るのに
膜の撓みを利用する必要がない。担体１の前部の全弾性
変形は測定信号の発生に役立ち、比較的大きい底部厚さ
ａでも、例えば圧力変化が比較的大きく、底部４を保持
する環状壁の範囲１５における担体１の弾性短縮も行な
われるとき、なお良好な測定結果を得ることができる。

このような純弾性変形は、強度的に膜構成より簡単に使
いこなされ、実際上老化することがない。したがってこ
のような圧力センサは、燃料噴射装置の分配ポンプにお
ける圧力測定やディーゼルまたはガソリン機関における
燃焼圧力測定に好んで使用される。

既に１述したように、場合によっては壁１４の範囲自体
を担体として利用することができる。

この場合！！２１４へ外から、したがって図面において
上から底部範囲がわずか残るまで盲穴をあける。この底
部範囲は装置の通常の運転のために充分な強度を保証す
るが、充分な弾性をもち、保持部材７を他の素子５．６
．８および９と共にこの壁側盲穴へねじ込む際、桟って
いる壁底部の弾性変形を圧力測定と電気信号発生に利用
することができるようにする。この場合圧力空間へ突出
する壁範囲が存在しないので、残っている底部の弾性変
形が圧力測定に利用可能であるっ第２図には実施例の変
形例が示されている。

同じ部分は再び同じ数字で示しである６ｃｉ持部材７の
外壁２５には削り取り部２６があり、その範囲と担体ｌ
の底部４に近い方にある保持部材７の端面２７とに絶縁
層２８が設けられている。

この絶縁層上に感圧厚膜抵抗２９とその接続帯片３０が
印刷されかつ焼付けられている。第２の絶＠ｆｊＪ３３
により厚膜抵抗２９とその接続帯片３０が覆われている
。この接続帯片は圧力伝達のため担体ｌの底部４に接し
ている。両絶縁層２８、３３は公知の厚膜技術で作られ
ている。絶ｋｉ層２８は、はうろう被覆銅基板で普通の
ようにガラスからできている。第２の絶縁層３３につぃ
、も同様、。ガう８１Ｅえはプう７チツクまよ。よ　　
　　　　　　　ｔワニスが使用される。厚膜技術の適用
により圧力センサを非常に安価にかっｒｒＩＩＩＩＬに
製造することができる。電気接続枠１２は穴３４を経て
保持部材７の内部空間１１から引出されて、接続帯片３
０にろう着されている。

第３図には実施例の第２の変形例が示されている。担体
１の底部４に近い方にある保持部材７の端部３５は旋削
されて、短い突起３６をもっている。第２図の変形例に
おけるように厚膜技術で、この突起３６に２つの絶＃１
ｌＩＪ　２Ｂ、　３３と厚膜抵抗２９とが層状に設けら
れている。２つの穴３７．３８を経て電気接続片１２が
保持部材７の内部空間Ｉ＋へ導入される。両変形例で注
意すべきことは、電気接続片Ｉ２と接続帯片３ｏとのろ
う着個所が保護されて設けられていることである。これ
は保持部材７を担体１の、盲穴２へねじ込むＩＩＪＩ傷
してはならない。保持部材７は圧力空間から保護されて
担体１の盲穴２内に設けられているので、電気接続片１
２は穴３４．３７．３８内に密甜されることなく設けら
れている。

第４図には特に薄肉担体の実施例が示されている。保持
部材７ａ例えばノズル保持体には、はぼ中心の縦穴４）
が構成されている。この縦穴４）に対して平行に、保持
部材７ａの壁に小さい直径の穴４３がある。この穴４３
は保持部材７ａの外壁のできるだけ近くに設けられて、
圧力を導くのに役立つ。保持部材７ａの壁には、保持部
材７ａの外側で穴４３の範囲に感圧素子６ａが接してい
る。この感圧素子は第１図や第２図および第３図に述べ
たとの同じように構成することができる。環４４により
感圧素子６ａが保持部材７ａに取付けられている。さら
に環４４は感圧素子６ａの押付けの際反力を生ずるため
にも必要である。第４図にはわからないが、環４４にス
リットを切って、引張りねじにより保持部材７ａに固定
的に設けることができる。さらに環４４にめねじを設け
て、保持部材７ａ上にねじはめることができる。

もちろん環４４への感圧素子６ａの異なる配置も考えら
れる。感圧素子６ａの突起４５を瑠４４の穴４６へねじ
込むか、Ｊ＋２４４の内側に設けられた小さい凹所へ感
圧素子６ａを収容することも可能である。

第５図には第４図による実施例の変形例が示さねている
。ここでは保持部材７ａの外壁に凹所４７例えば削り取
り部が形成され、その中に感圧素子６ａが設けられてい
る。それにより感圧素子６ａと圧力を導く穴４３との間
の肉厚を小さくし、感圧素子６ａを保持部材７ａに取付
けることができる。この場合１Ｉ４４は不要である。

しかし５１４４は感圧素子６ａをさらにその位置に保持
し、機械的損傷から保護する。

第４図および第５図による購成は特に噴射弁の圧力ｒＢ
定に有利なことがわかった。

明細書、特許請求の範囲および図面に示したすべての特
徴は、個々にまたは任意の組合わせで本発明にとって重
要である。

４　図面の１ｌＩ７ｉ車な説明 第１図は感圧素子を支持して圧力１１ｘ質を収容する壁
にはめ込まれている担体の半分を切欠いた立面図、第２
図および第３図はそれぞれ第１図による実施例の変形例
の川石断面図、第４図および第５図はそれぞれ別の実施
例の１１′！直断面図である。

ｌ・・・担体、４・・・底部、６．６ａ、　２９・・・
感圧素子、１２・・・電気導線（電気接続片）、ｉ６・
・・圧力媒質、１７・・・空所（盲穴）、２ｏ・・・圧
力センサ、４３・・・空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　圧力の作用で電気的性質を変える感圧素子と、この
   感圧素子およびその電気導線を支持する担体とを有し、
   壁により区画される媒質の圧力を検出するものにおいて
   、担体（ｌ）が圧力を検出される媒質に対し閉じられた
   盲穴の形の空所（１７）を形成し、この空所内で感圧素
   子（６）が空所底部に内側から接して設けられているこ
   とを特徴とする、圧力センサ。 ２　感圧素子が内側から保持部材（７）により担体底部
   （４）へ押付けられていることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の圧力センサ。 ３　担体（１）の底部（４）の内面と感圧素子（６）と
   の間に、圧力を伝達する弾性材料からなる中間板（５）
   が設けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の圧力センサ。 ４　感圧素子（６）が絶縁中間材料（ガラス、セラミツ
   ク、プラスチツク８）上に設けられ、厚膜抵抗の場合こ
   の上へ押付けられ、中間材料（８）が感圧素子への電気
   接続片（９）も収容していることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項に記載の圧力センサ。 ５　中間材料（８）が包囲する金属環（１０）により機
   械的に縁どりされていることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載の圧力センサ。 ６　保持部材（７）が担体（ｌ）へ締込まれなるべくね
   じ込まれて、中間材料（８）を介して感圧素子（６）へ
   所定の押圧力を及ばしていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第２項に記載の圧力センサ。 ７　保持部材（７）と金属環（１０）が１片の部材から
   なり、電気接続片（９）および感圧素子（６）をもつ中
   間材料（８）が保持部材（７）の下端に直接取付けられ
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載
   の圧力センサ。 ８　担体（ｌ）の底部（４）が作用する圧力により弾性
   変形し、この変形が保持部材により無関係に援助されか
   つ支持される感圧素子 （６）へ影響を及ばすように、担体（ｌ）の少なくとも
   底部（４）が構成されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第２項に記載の圧力センサ。 ９　担体（ｌ）がねじ状部材で、壁（１４）の収容穴（
   １４ａ）へねじ込まれて、内側へ圧力空間へ突出する担
   体環状壁範囲（１５）も、担体（ｌ）の底部（４）に加
   えて弾性変形することを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の圧力センサ。 １０　保持部材（７）が担体（ｌ）の盲穴（１７）へね
   じ込み可能な中空ねじとして構成され、その内側の空所
   （１１）が組立ておよび電気導線の導入後弾性材料によ
   り満たされることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載の圧力センサ。 １１　圧力媒質に対し閉じられる盲穴状空所が、圧力媒
   質を収容する圧力容器の壁（１４）により形成され、こ
   の壁へ保持部材（７）がその上部（外部）をねじ込まれ
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の圧力センサ。 １２　少なくとも担体（ｌ）の弾性変形範囲に、保持部
   材（７）が担体（ｌ）に対し離れて設けられていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の圧力セン
   サ。 １３　絶縁中間材料（２８）、感圧素子（２９）および
   第２の絶縁層（３３）が、厚膜技術で層状に、担体（ｌ
   ）の底部（４）に近い方にある保持部材（７）の端面（
   ２７）に設けられ、第２の絶縁層（３３）が底部（４）
   に接していることを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   に記載の圧力センサ。 １４　感圧素子（２９）用の電気接続片（１２）が、穴
   （３４，３７，３８）を経て保持部材の空所（１１）へ
   導かれていることを特徴とする、特許請求の範囲第１３
   に記載の圧力センサ。 １５　保持部材（７）の外壁（２５）が凹所（２６）を
   形成され、この凹所の範囲で感圧素子（２９）の接続帯
   片（３０）とその電気接続片（１２）とが互いに接続さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１０項に
   記載の圧力センサ。 １６　担体（ｌ）の底部（４）に近い方にある保持部材
   （７）の端部（３５）が突起（３６）をもち、この突起
   上に厚膜技術で層状に絶縁中間材料（２８）、感圧素子
   （２９）および第２の絶縁層（３３）が設けられている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載の圧
   力センサ。 １７　圧力の作用で電気的性質を変える感圧素子と、こ
   の感圧素子およびその電気導線を支持する担体とを有し
   、壁により区画される媒質の圧力を検出するものにおい
   て、担体（７ａ）が圧力を検出される媒質用の空間（４
   ３）をもち、感圧素子（６ａ）が空間（４３）の壁に外
   側から直接接して設けられていることを特徴とする、圧
   力センサ。 １８　感圧素子（６ａ）ができるだけわずか離れた範囲
   で空間（４３）の壁に設けられていることを特徴とする
   、特許請求の範囲１７項 に記載の圧力センサ。 １９　感圧素子（６ａ）が空間（４３）の壁に形成され
   た切欠き（４７）に設けられていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１７項に記載の圧力センサ。 ２０　感圧素子（６ａ）が取付け素子（４４）により担
   体（７ａ）に設けられていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１７項に記載の圧力センサ。 ２１　担体（７ａ）が噴射弁の一部であることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１７項に記載の圧力センサ。