特許 6812162 密封した圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6812162

(24)【登録日】2020年12月18日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】密封した圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/14 20060101AFI20201228BHJP

   G01L 9/00 20060101ALI20201228BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20201228BHJP

【ＦＩ】

   G01L19/14

   G01L9/00 303P

   H01L29/84 B

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-151684(P2016-151684)

(22)【出願日】2016年8月2日

(65)【公開番号】特開2017-53840(P2017-53840A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2019年7月25日

(31)【優先権主張番号】15180231.1

(32)【優先日】2015年8月7日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】516188939

【氏名又は名称】センサタ テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202577

【弁理士】

【氏名又は名称】林 浩

(72)【発明者】

【氏名】ジェイコブス フランク ヘンドリ

(72)【発明者】

【氏名】ホップマン ヴィコ

(72)【発明者】

【氏名】タルスマ ヨヘム ヘンドリク

(72)【発明者】

【氏名】ネイス ヨヘム クリスティアーン

(72)【発明者】

【氏名】ホップ エリック

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２０５５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４０１４００６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００５−３７４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２８２９２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１０８８０４４（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体圧力を測定するための密封した圧力センサであって、
密封したハウジングであって、第１のハウジング構造と、内部を形成するために、前記第１のハウジング構造に密封して接続される第２のハウジング構造と、前記内部の中の膜部分であって、前記流体圧力にさらされるように配置される、膜部分と、前記内部に配置されて、前記膜部分に取り付けられる１つ以上の歪み検知要素と、を含む、密封したハウジング、および、
１つ以上の歪み検知要素からの出力信号における前記密封したハウジング上の不均一な力の影響を減らすために、前記膜部分と前記密封したハウジングとの間の機械的経路を形成するために前記膜部分と前記第１のハウジング構造との間に配置されて前記膜部分を前記第１のハウジング構造に接続する環状の波状部分、
を備え、
前記第２のハウジング構造は、ハウジング部を含み、前記ハウジング部は、少なくとも２つの開口の各々を通過する電気的接続ピンを有する前記少なくとも２つの開口を有し、前記電気的接続ピンは、非導電性でかつ密封したシール材料によってそれぞれの前記開口にはり付けられる、
圧力センサ。

【請求項2】

前記第１のハウジング構造は、圧力供給開口を含むベース部、および、前記膜部分を含む膜部であって、前記ベース部に密封して接続される、膜部、を含み、
前記ベース部、前記膜部、および前記圧力供給開口は、キャビティを定め、前記キャビティは、前記膜部分を流体とともに圧力接触に入れるように調整される、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項3】

前記ベース部および前記膜部は、環状の溶接部によって密封して接続される、請求項２に記載の圧力センサ。

【請求項4】

前記第１のハウジング構造および前記第２のハウジング構造は、環状の溶接部によって密封して接続される、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項5】

前記環状の波状部分の少なくとも１つの断面は、実質的にＵ字形である、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項6】

流体圧力を測定するための密封した圧力センサであって、
密封したハウジングであって、第１のハウジング構造と、内部を形成するために前記第１のハウジング構造に密封して接続される第２のハウジング構造と、前記内部の中の膜部分であって、前記流体圧力にさらされるように配置される、膜部分と、前記内部に配置されて、前記膜部分に取り付けられる１つ以上の歪み検知要素と、を含む、密封したハウジング、を備え、
前記第２のハウジング構造は、ハウジング部を含み、前記ハウジング部は、少なくとも２つの開口の各々を通過する電気的接続ピンを有する前記少なくとも２つの開口を有し、前記電気的接続ピンは、非導電性でかつ密封したシール材料によってそれぞれの前記開口にはり付けられ、
前記第１のハウジング構造は、環状の支持部分と、環状のベース部と、第１の厚みを有する環状の曲げ部と、前記第１の厚みよりも大きい第２の厚みを有する環状の剛性部と、を含み、
前記環状の支持部分は、前記環状のベース部を前記環状の曲げ部に接続し、前記環状の剛性部は、前記膜部分と前記密封したハウジングとの間の機械的経路を拡大するために前記膜部分を前記環状の曲げ部に接続し、これにより、前記１つ以上の歪み検知要素における前記密封したハウジング上の力の影響を減らす、
圧力センサ。

【請求項7】

前記環状の曲げ部は、前記膜部分に関してある角度にある、請求項６に記載の圧力センサ。

【請求項8】

前記１つ以上の歪み検知要素がボンディングワイヤによってＰＣＢに電気的に結合される前記密封したハウジング内に配置される印刷回路基板（ＰＣＢ）をさらに備える、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項9】

前記電気的接続ピンは、複数の弾力のある電気的接続要素によって前記ＰＣＢに電気的に結合される、請求項８に記載の圧力センサ。

【請求項10】

前記密封したハウジングは、ディスク形状である、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項11】

前記１つ以上の歪み検知要素は、マイクロヒューズのついたシリコン歪ゲージである、請求項１に記載の圧力センサ。
圧力センサ。

【請求項12】

流体圧力を測定するための密封した圧力センサであって、
概して環状の形状を有する第１のハウジング構造であって、環状の外側部と、流体の進入を許容するための圧力供給開口を定めるベース部と、流体圧力での流体を含むキャビティと、前記流体圧力にさらされる流体対向外部表面を有する膜部と、前記膜部と接触して配置される１つ以上の歪み検知要素と、を含む、第１のハウジング構造、および、
概して環状の形状を有して、前記第１のハウジング構造に密封して接続される第２のハウジング構造であって、２つ以上の開口を定めるハウジング部と、２つ以上の電気的接続ピンであって、各ピンは、前記２つ以上の開口のうちの１つを通過する、電気的接続ピンと、前記２つ以上の開口に関して適所に前記２つ以上の電気的接続ピンを固定するために配置される非導電性でかつ密封したシール材料と、を含む、第２のハウジング構造、
を備え、
前記第１および第２のハウジング構造が密封シールを提供すると共に、前記歪み検知要素は、前記キャビティの範囲内で前記流体圧力を測定し、
前記第１のハウジング構造は、前記膜部と前記密封したハウジングの前記環状の外側部との間に機械的経路を形成するために、前記膜部と前記環状の外側部との間に配置されて前記膜部を前記環状の外側部に接続する環状の波状部分を含む、
圧力センサ。

【請求項13】

前記第１のハウジング構造は、金属の１つの連続ピースである、請求項１２に記載の圧力センサ。

【請求項14】

前記ベース部、前記膜部、前記流体対向外部表面、および前記ハウジング部は、金属である、請求項１２に記載の圧力センサ。

【請求項15】

前記環状の波状部分は、複数の剛性部および複数の曲げ部でできている、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項16】

各剛性部は厚みを有し、各曲げ部は厚みを有し、および前記膜部の前記流体対向外部表面は厚みを有し、各曲げ部の前記厚みは、前記膜部の前記流体対向外部表面の前記厚みよりも大きく、かつ各剛性部の前記厚みよりも小さい、請求項１５に記載の圧力センサ。

【請求項17】

前記環状の波状部分の少なくとも１つの断面は、実質的にＳ字形である、請求項１５に記載の圧力センサ。

【請求項18】

前記膜部分、前記環状の波状部分、および環状の支持部分を備える膜部、をさらに備え、
前記環状の波状部分は、環状の剛性部と、環状の曲げ部とを備え、
前記膜部分は、前記環状の剛性部に取り付けられ、
前記環状の曲げ部は、前記環状の剛性部および前記環状の支持部分に取り付けられ、
前記環状の支持部分は、前記膜部を前記第１のハウジング構造に取り付ける、請求項１に記載の圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
この出願は、２０１５年８月７日に出願された欧州特許出願第ＥＰ１５１８０２３１号に対する優先権およびそれの利益を請求する。そしてそれは、参照によって本明細書に組み込まれる。

【0002】

［技術分野］
主題技術は、密封した圧力センサに関する。より詳しくは、主題技術は、自動変速装置用途に用いられる密封した圧力センサに関する。

【背景技術】

【0003】

密封した、すなわち液密の、圧力センサの主なタスクは、過酷なまたは危険な環境条件において圧力を測定することである。密封したセンサを有する第１の重要な理由は、環境がセンサのハウジング内に封入されるセンサの要素に損害を与え得るということである。損害は、センサの故障を作ることができる。第２の重要な理由は、低圧を検知する精度にとって重要である一定の内圧を有することである。実際には、ヘリウム漏れ試験の間、漏れがほぼ５×１０^−８ミリバール×ｌ／秒Ｈｅの制限を上回らないときに、センサハウジングは、密封であるとみなされる。

【0004】

圧力センサは、特許文献１から公知である。この圧力センサは、管状ポート部品および管状ハウジングを有する。そしてそれは、比較的長い設計に結果としてなる。ハウジングのフランジおよびポート部品は、密封シールを形成する支持フランジに溶接される。Ｏリング上の圧縮力は、液密シールを形成して、ハウジング内の構成要素の全スタック上の軸方向荷重を維持する。したがって、ハウジングは気密でなくて、電気的要素は、ハウジング内に密封したシールではない。

【0005】

変速装置用途のための、より小さい、完全に密封したセンサの必要がある。これは、センサがより小さい高さを有しなければならないことを意味する。さらに、特に可能性がある銅−硫黄腐食を防止するために、センサのエレクトロニクスは、測定される媒体からシールされることを必要とする。

【0006】

より小型の圧力センサは、特許文献２および特許文献３から公知である。これらのセンサは、それらのセンサ要素のための密封したハウジングを備える。それらは、密封シールハウジング内に配置されるガラスベースを有するセンサチップを使用する。ダイアフラムがセンサチップにおいて形成される。ガラス対金属シールを形成するために、ガラスベースは、ハウジングに溶解される。ガラス対金属シールは、少なくとも２つの場合に失敗の傾向がある。（１）密封した接続の不足（例えば、ハンダ付け工程の欠陥による）、および、（２）グラスは、圧力ピークおよび動的な力が適用されるときにクラックが入るかもしれない脆い材料である。流体圧力がセンサチップ、ガラスベース、および接続（例えば、ガラス−シリコン接続およびガラス−金属接続）上に直接作用しているので、圧力センサは、ガラスベースのまたはガラス接続のいずれかの損傷ために故障するという潜在的な危険がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許第６，７６３，７２４号

【特許文献2】米国特許公開第２００９０２８２９２６号

【特許文献3】米国特許第８，５１６，８９７号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下の特徴のうちの少なくとも１つである気密なハウジング構造を有する改良された密封した圧力センサを提供することは、本技術の目的である。特徴すなわち、信頼性が高い、製造に対してより安価である、半または全自動工程によって高い量において生産できる、持続性がありおよび／または過酷な圧力媒体に対して堅牢である、センサハウジングに作用する位置力に対して感度がより低い、および、自動車変速装置用途を代表する温度および振動に耐えることが可能である。センサは、液体燃料圧力検知およびオイル圧力検知のような他の自動車用途のために使用されることもできる。

【0009】

技術の第１の態様によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する密封した圧力センサによって達成される。主題技術を実行することの有利な実施形態およびさらなる方法は、他の請求項に記載の手段によって達成されてよい。

【0010】

主題技術による密封した圧力センサは、第１のハウジング構造を有する密封したハウジングを含む。第１のハウジング構造は、流体圧力にさらされる膜部分を含む。密封したハウジングはまた、第２のハウジング構造を含む。第２のハウジング構造は、第１のハウジング構造に密封して接続される。第２のハウジング構造は、ハウジング部を含む。ハウジング部は、少なくとも２つの開口を有し、少なくとも２つの開口は、その開口を通過する少なくとも２つの電気的接続ピンを有する。電気的接続ピンは、非導電性でかつ密封したシール材料によって開口にはり付けられる。１つ以上の歪み検知要素は、密封したハウジング内に配置されて、第１のハウジングの膜部分に取り付けられる。密封したハウジングは、ディスク形状でもよい。歪み検知要素は、マイクロヒューズのついたシリコン歪ゲージでもよい。

【0011】

一実施形態において、第１のハウジング構造は、圧力供給開口を有するベース部、および、膜部分を含む膜部であって、ベース部に密封して接続される膜部を有する。この実施形態では、ベース部、膜部、および圧力供給開口は、キャビティを定める。キャビティは、膜部分を流体とともに圧力接触に入れる。ベース部および膜部は、環状の溶接部によって密封して接続されてよい。

【0012】

別の実施形態において、第１のハウジング構造および第２のハウジング構造は、環状の溶接部によって密封して接続されてよい。第１のハウジング構造は、膜部のまわりの環状の波状部分を含んでよい。加えて、環状の波状部分の少なくとも１つの断面は、実質的にＵ字形でありえる。

【0013】

第１のハウジング構造は、環状のベース部、第１の厚みを有する環状の曲げ部、および、第１の厚みより大きい第２の厚みを有する環状の剛性部を有してよい。環状の剛性部および環状の曲げ部は、膜部分をベース部に接続する。さらに、曲げ部は、膜部分に関してある角度にあってよい。

【0014】

圧力センサは、１つ以上の歪み検知要素がボンディングワイヤによってＰＣＢに電気的に結合される密封したハウジング内に配置される印刷回路基板（ＰＣＢ）を含んでよい。電気的接続ピンは、複数の弾力のある電気的接続要素によってＰＣＢに電気的に結合されることができる。

【0015】

さらに別の実施形態において、圧力センサは、流体を受け入れるためのキャビティを定める第１のハウジング構造を有する密封したハウジングを有する。第１のハウジング構造は、金属部、膜部、および流体圧力にさらされる流体対向外部表面を含む。密封したハウジングはまた、第１のハウジング構造に密封して接続される第２のハウジング構造を含む。第２のハウジング構造は、ハウジング部を有する。ハウジング部は、開口を通過する少なくとも２つの電気的接続ピンを有する少なくとも２つの開口を有する。電気的接続ピンは、非導電性でかつ密封したシール材料によって開口にはり付けられる。キャビティ内の流体の流体圧力を測定するために、１つ以上の歪み検知要素は、密封したハウジングに配置される。第１のハウジング構造は、金属の１つの連続ピースであってもよい。ベース部、膜部、流体対向外部表面、およびハウジング部は、全て金属で形成されることができる。

【0016】

さらに別の実施形態において、圧力センサは、概して環状の形状を有する第１のハウジング構造を含む。第１のハウジング構造は、環状の外側部、および、流体の進入を許容するための圧力供給開口を定めるベース部を有する。第１のハウジング構造の範囲内のキャビティは、圧力で流体を含むことができる。第１のハウジング構造の範囲内の膜部は、流体圧力にさらされる流体対向外部表面を有する。歪み検知要素が膜部と接触しているように、１つ以上の歪み検知要素は、第１のハウジング構造の範囲内に配置される。センサはまた、概して環状の形状を有して、第１のハウジング構造に密封して接続される第２のハウジング構造を含む。第２のハウジング構造は、２つ以上の開口を定めるハウジング部を含む。電気的接続ピンは、各開口を通過する。各ピンは、非導電性でかつ密封したシール材によって固定される。この構成において、第１および第２のハウジング構造が密封シールを提供すると共に、歪み検知要素は、キャビティの範囲内で流体圧力を測定する。第１のハウジング構造は、膜部および環状の外側部を接続する環状の波状部分を含むこともできる。環状の波状部分は、複数の剛性部および複数の曲げ部でつくられることができる。環状の波状部分の少なくとも１つの断面は、実質的にＳ字形でありえる。

【0017】

ここでそして後で展開される用途のためのプロセス、装置、システム、デバイス、および方法として制限なしに含む、多くの仕方において、主題技術が実施されることができて、利用されることができることが理解されるべきである。他の特徴および利点は、例えば、実施形態のさまざまな特徴を例示する添付図面と連動してとられる以下の詳述から明らかになる。

【0018】

これらのおよび他の態様、特性および利点は、図面に関する次の説明に基づいて以下に説明される、同様の参照番号は、同様のまたは同等の部分を示す。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、主題技術による圧力センサの第１実施形態の概略的な分解図である。

【図2】図２は、第１の実施形態の概略的断面図である。

【図3】図３は、主題技術による圧力センサの第２実施形態の概略的断面図である。

【図4】図４は、主題技術による圧力センサの第３実施形態の概略的面図である。

【図5】図５は、主題技術による圧力センサの第４実施態様の概略的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

主題技術は、密封した圧力センサと関連した先行技術の課題の多くを解決する。本明細書において開示される技術の利点および他の特徴は、本技術の代表的な実施形態を記載して、そして同様の参照番号が類似の構造要素を確認する図面に関連してなされる特定の好ましい実施形態の以下の詳述から、当業者にとってより直ちに明らかになる。上、下、右、左などのような方向表示が図に関して使われて、制限することを意味しない。

【0021】

図１および図２は、それぞれ、本技術による密封した圧力センサ１００の第１実施形態の分解図および断面図を示す。本願の文脈において、密封は、実質的に気密であることを意味する。主題技術は、可能性がある銅−硫黄腐食を防止するために、センサのエレクトロニクスが測定される媒体（主要媒体）から密封されることを必要とする変速装置用途に特に適用できると想像される。密封した圧力センサ１００は、堅牢で、製造しやすくて、気密で、低コストである。密封した圧力センサ１００は、過酷なまたは危険な環境条件において圧力を測定するために用いることができる。

【0022】

圧力センサ１００は、第１のハウジング構造１１４および第２のハウジング構造１１２を有するディスク形状の密封したハウジング１１５を含む。本願の文脈において、ディスク形状は、ハウジングの幅よりも小さい高さを有することを意味する。さらに、ハウジング構造１１２、１１４の円周は、通常、形状において環状である。密封したハウジング１１５は、０．７５ｃｍ〜１．５ｃｍの範囲の高さを有してよい。開示されたハウジングがディスク形状であるとはいえ、当業者は、ほかの用途のために、ハウジングがプラグの形状であることができると認める。そして、センサ１００をデバイスのねじ付き開口に取り付けるために、第１のハウジング構造１１４は、雄ねじを含む。

【0023】

まだ図１および図２を参照して、第１のハウジング構造１１４は、金属ベース部１１４Ｆおよび金属膜部１１６を含む。ベース部１１４Ｆおよび膜部１１６は、図２に示される環状の溶接部２２０によって密封して接続される。ベース部１１４Ｆは、圧力供給開口１１４Ｃ、シール面部１１４Ｂ、および側壁部１１４Ａを含む。キャビティ２６０は、膜部１１６と第１のハウジング構造１１４との間に形成される。流体は、圧力供給開口１１４Ｃを介して、キャビティ２６０に入ることができる。このようにして、第１のハウジング構造１１４は、膜部１１６の流体対向面１１９によって形成される流体対向外部表面１１７、および測定される流体と接触するベース部１１４Ｆの表面１１４Ｇを含む。

【0024】

膜部１１６はまた、膜部分１１６Ｃ、環状の波状部分１１６Ｂ、および環状の支持部分１１６Ａを含む。環状の波状部分１１６Ｂは、膜部分１１６Ｃを囲み、そして、支持部分１１６Ａは、環状の波状部分１１６Ｂを囲む。膜部分１１６Ｃは、環状の波状部分１１６Ｂまたは環状の支持部分１１６Ａの厚みよりも少ない厚みを有する。一実施形態では、図２に最も良く示すように、環状の波状部分１１６Ｂの断面は、実質的にＵ字形である。

【0025】

歪み検知要素１２０は、膜部分１１６Ｃに取り付けられる。歪み検知要素１２０は、２つの歪ゲージ１２０Ａ、１２０Ｂを有する。流体圧力が流体対向面１１７上に適用されるときに、１つの歪ゲージ１２０Ａが圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）に入れられるように、そして他の歪ゲージ１２０Ｂが緊張（ｔｅｎｓｉｏｎ）に入れられるように、歪み検知要素１２０は、配置される。別の実施形態では、２つ以上の歪み検知要素は、４つ以上の歪ゲージに電子的に連結される。この実施形態では、膜部分１１６Ｃの中心から歪み検知要素のうちの１つまでのラインと、膜部分１１６Ｃの中心から歪み検知要素のうちの別の１つまでのラインとの間の角度は、９０°で有利な実施形態にある。

【0026】

一実施形態において、歪み検知要素１２０は、マイクロヒューズのついたシリコン歪ゲージ（例えば、マサチューセッツ州、アトルボロのＳｅｎｓａｔａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能な、Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｔｒａｉｎ Ｇａｇｅ（ＭＳＧ））であることができる。この実施形態では、従来の歪ゲージ技術にしたがって歪み検知要素１２０および膜部分１１６Ｃの表面の両方に結合されるガラス材料と共に、歪み検知要素１２０は、ガラス材料によって膜部分１１６Ｃに取り付けられる。半導体歪ゲージ（例えば、ピエゾ抵抗器）、箔歪ゲージ、薄膜歪ゲージ、厚膜歪ゲージ、ポリシリコン歪ゲージ、容量歪ゲージ、それらの組み合わせなど、を含む、多数の他のタイプのいかなる歪ゲージも、歪み検知要素１２０が含むことができることを、当業者は理解する。

【0027】

一実施形態において、第２のハウジング構造１１２は、３つの開口１１２Ｄおよび３つの電気的接続ピン１１２Ｂを有する金属ハウジング部１１２Ａを含む。３つの電気的接続ピン１１２Ｂは、非導電性でかつ密封するシール材料１１２Ｃ（例えば、ガラス）によって、３つの開口１１２Ｄにおいてはり付けられる。３つの電気的接続ピン１１２Ｂがこの実施形態に示されるとはいえ、当業者は、他の数の電気的接続ピンが主題技術を実施するために利用されてよいことを認める。

【0028】

第１のハウジング構造１１４および第２のハウジング構造１１２は、環状の溶接部２３５によって互いに密封して接続される。接続されるときに、ハウジング構造１１２、１１４は、構成要素のスタックが配置される区画を定める。スタックは、支持リング１４０、ＰＣＢ１３０、弾力のある電気的接続要素１５０、および配列構造１４５を含む。ＰＣＢ１３０は、電子回路を含む。電子回路は、以下のアクション：ホイートストーンブリッジを形成する歪み検知要素１２０によって発生する電気信号の温度補償、較正、内部故障検出、歪み検知要素１２０からの電気信号を条件付きの測定信号（すなわち流体圧力などを表す信号）に変換すること、のうちの少なくとも１つを実行するように調整される。ボンディングワイヤ１１３は、歪み検知要素１２０を電子回路に接続する。電子回路は、必要な較正プロセスを実行するようにさらに構成されることができる。支持リング１４０は、膜部１１６の高くしたエッジに溶接される。ＰＣＢ１３０は、リフローはんだ付けプロセスによって支持リング１４０に結合される。配列構造１４５は、弾力のある電気的接続要素１５０を受け入れるために開口１４７を備える。本実施形態では、弾力のある電気的接続要素１５０は、開いたコイルの螺旋形ばねの形である。配列構造１４５は、弾力のある電気的接続要素１５０の第１の端部１５０ＡをＰＣＢ１３０上の接触領域１３０Ａ上に整列配置し、そして、反対側の第２の端部１５０Ｂを電気的接続ピン１１２Ｂ上に整列配置する。図示の実施形態では、弾力のある電気的接続要素１５０は、開いたコイルの螺旋形ばねとして示される。例えば、弾力のある電気的接続要素１５０が他の方法（例えばＵ字形の薄板ばね、Ｓ字形の薄板ばね、導電性ゴム材料、または導電性エラストマー複合材）で形成されてもよいことを、当業者は理解する。さらに、図示した実施形態では弾力のある電気的接続要素１５０がＰＣＢ１３０に対して接続ポイントを結合するとはいえ、弾力のある電気的接続要素１５０が屈曲箔と置き換えられ得ることを、当業者は認める。

【0029】

環状の波状部分１１６Ｂの特性は、「波」が膜部分１１６Ｃと密封したハウジング１１５の外部表面との間に機械的経路を拡張することである。この結果、センサ１００は、ハウジング１１５上に作用する位置力および均一な同心力のための感度がより低い。したがって、環状の波状部分１１６Ｂによって、センサは、出力信号に重要な影響なしにセンサハウジング１１５上の不均一な力に対処することができる。

【0030】

使用中、ハウジング１１５のシール面１１４Ｄと流体圧力が測定されなければならないデバイスの表面との間に、Ｏリング（図示せず）が圧縮される。Ｏリングは、圧力供給開口１１４Ｃのまわりに芯合わせされる。シール面１１４Ｄは、ハウジングの下側に小さい深さを有する凹所である。取付力が高くなるときに、シール面１１４Ｄのまわりのフランジ１１４Ｅは、Ｏリングを圧縮およびシール面の損害から保護する。Ｏリングの圧縮力は、供給開口１１４Ｃのまわりの均一な同心力によってシール面部１１４Ｄを上方へ押す。その結果、ベース部１１４Ｆは変形して、結果として生じる力は、膜部１１６の環状の支持部分１１６Ａ上に作用する。波状部分１１６の剛性部１１６Ｂ２が最小限変形する一方で、波状部分１１６Ｂの最薄部１１６Ｂ１は変形する。このようにして、膜部分１１６Ｃの表面上でハウジング１１４上に作用する同心力および位置力の影響は、著しく減少する。Ｏリングのサイズが減少するにつれて、ハウジング１１４の底側の変形はより大きい点に留意する必要がある。さらに、「可撓性」ボンディングワイヤ１１３が膜部分１１６Ｃ上の歪み検知要素１２０をＰＣＢ１３０に結合するために用いられるので、膜部分１１６Ｃは、弾力のある電気的接続要素１５０によりＰＣＢ１３０上に作用する力のために機械的に切り離される。

【0031】

図３は、主題技術による圧力センサ３００の第２実施形態の断面図を示す。第２実施形態は、ディスク形状の密封したハウジング３１５の構成において主に異なる。密封したハウジング３１５は、ベース部３１４Ｆ、膜部３１６、側壁部３１４Ａ、およびカバー部３１２Ａを含む。膜部３１６は、環状の溶接部３２７によってベース部３１４Ｆに密封接続される。側壁部３１４Ａは、環状の溶接部３２５によって底部３１４Ｂに密封結合される。カバー部３１２Ａは、環状の溶接部３３５によって側壁部３１４Ａに密封結合される。製造プロセスの実施に応じて、ベース部３１４Ｆ、膜部３１６および側壁部３１４Ａのアセンブリは、第１のハウジング構造３１４を形成することができて、カバー部３１２Ａは、第２のハウジング構造３１２を形成することができる。あるいは、ベース部３１４Ｆおよび膜部３１６のアセンブリは、第１のハウジング構造３１４を形成することができて、側壁部３１４Ａおよびカバー部３１２Ａのアセンブリは、第２のハウジング構造３１２を形成することができる。密封したハウジング３１５は、支持構造３４０およびＰＣＢ３３０を含む。支持構造３４０は、リフロープロセスによってＰＣＢ３３０に結合される。結合された支持構造３４０およびＰＣＢ３３０は、接着剤、溶接またはエポキシによって、第１のハウジング構造３１４の鉛直面のエッジに付着される。

【0032】

圧力センサ３００のために、カバー部３１２Ａは、２つの開口３１２Ｄおよび２つの電気的接続ピン３１２Ｂを有する。より多くのまたはより少ない開口および電気的接続ピンが用いられてよいことを、当業者は認める。電気的接続ピン３１２Ｂは、カバー部３１２Ａの開口３１２Ｄを通過して、非導電性の密封したシール材料３１２Ｃによって開口３１２Ｄ内にはり付けられる。弾力のある電気的接続要素３５０は、ＰＣＢ３３０上の回路を電気的接続ピン３１２Ｂに電気的に接続する。この実施形態では、弾力のある電気的接続要素３５０は、Ｕ字形の薄板ばねの形である。薄板ばねは、ＰＣＢ３３０の接触面にリフローされる。第１および第２のハウジング構造３１４、３１２の組立の間、弾力のある電気的接続要素３５０は、密封したハウジング３１５の室内へ突出する連結ピン３１２Ｂの端部に対して押圧される。弾力のある電気的接続要素３５０が他の形状（例えば、Ｓ字形の薄板ばね）でもよいことを、当業者は理解する。導電性ゴム材料または導電性エラストマー複合材の弾力のある電気的接続要素３５０を形成することがさらに可能あるかもしれない。

【0033】

図３において、膜部１１６のそれぞれの部分の厚みは、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、および「ｄ」によって示される。膜部３１６は、膜部分３１６Ｃ、環状の剛性部３１６Ｂ１、環状の曲げ部３１６Ｂ４、および環状の支持部分３１６Ａを備える。膜部分３１６Ｃは、厚み「ａ」を有する。環状の剛性部３１６Ｂ１は、膜部分３１６Ｃの平面に関して曲げられて、厚み「ｂ」を有する。厚み「ｂは」、厚み「ａ」よりも大きい。環状の曲げ部３１６Ｂ４は、２つの環状部分３１６Ｂ２、３１６Ｂ３を有する。第１の環状部分３１６Ｂ２は、膜部分３１６Ｃに実質的に平行であり、厚み「ｃ」を有する。第２の環状部分３１６Ｂ３は、第１の環状部分３１６Ｂ２に関して曲げられて、厚み「ｄ」を有する。「ｃ」および「ｄ」の個々の厚みは、厚み「ｂ」よりも小さくて、そして厚み「ａ」よりも大きい。取付力がベース部３１４Ｆ上にまたはそれを介して作用している場合、力は、最初に環状の曲げ部３１６Ｂ４を通過しなければならず、そしてその後、力の合成が膜部分３１６Ｃに作用している前に、環状の剛性部３１６Ｂ１を通過しなければならない。曲げ部３１６Ｂ４が剛性部３１６Ｂ１よりも薄いので、取付力の主部は、曲げ部３１６Ｂ４の曲げに結果としてなり、そして、小さい残部だけが剛性部３１６Ｂ１上に作用する。したがって、残部上に作用する力のさらにより小さい一部は、環状の剛性部３１６Ｂ１を通過して、膜部分３１６Ｃ上の応力に影響する。このようにして、環状の剛性部３１６Ｂ１および環状の曲げ部３１６Ｂ４を含む環状の波状部分３１６Ｂによって、密封したハウジング３１５の外観に作用する（非対称の）位置の力および（同心の）均一な力のための感度は、著しく減少する。

【0034】

図４は、主題技術による密封した圧力センサ４００の第３実施形態の断面図を概略的に示す。第１のハウジング構造４１４および膜部４１６が１つの金属ピースから形成されるという点で、この実施形態は、前述の実施形態と異なる。センサ４００の１つの利点は、センサ４００がより複雑でないということである。不利な点は、対象物が大きなポート４１４Ｃを通して容易に膜に到達することができて、したがって、膜が損傷を受けるということである。第１のハウジング構造４１４上に作用する力の影響を減らすために、膜部分４１６Ｃは、環状の剛性部４１６Ｂ１によって囲まれる。環状の曲げ部４１６Ｂ４は、環状の剛性部４１６Ｂ１を第１のハウジング構造４１４の環状の外側部４１４Ａに接続する。環状の曲げ部４１６Ｂ４は、剛性部４１６Ｂ１の厚みよりも少ない厚みを有する。さらに、環状の曲げ部４１６Ｂ４は、膜部分４１６Ｃに関して曲げられる。影響を減らす方法は、前述の実施形態のそれと類似している。この実施形態では、弾力のある電気的接続要素４５０は、ＰＣＢ４３０に垂直な中心軸線を有する開いたコイルばねである。

【0035】

図５は、密封したハウジング５１５上に作用する力のための減少した感度を有する密封したハウジング５１５を有する圧力センサ５００の第４の実施態様の概略断面図を示す。この実施形態は、膜部分５１６Ｃを環状の外側部５１６Ａに連結する波状部分５１６Ｂにおいて、第３の実施形態と異なる。この実施形態では、環状の外側部５１６Ａと膜部分５１６Ｃとの間の機械的経路は、さらに増加する。環状の波状部分は、第１の剛性部５１６Ｂ１、５１６Ｂ２、第１の曲げ部５１６Ｂ３、第２の剛性部５１６Ｂ４、および第２の曲げ部５１６Ｂ５を含む。膜部分５１６Ｃは、膜部５１６のすべての構成要素のうちで最も薄い厚みを有する。曲げ部５１６Ｂ３、５１６Ｂ５は、剛性部５１６Ｂ１、５１６Ｂ２、および５１６Ｂ４よりも薄い。第１の剛性部５１６Ｂ１、５１６Ｂ２は、垂直部５１６Ｂ１および水平部５１６Ｂ２を備える。一般に、剛性部を有する膜部分５１６Ｃを囲むことは、測定される圧力信号の寄生効果の影響を減らすことができる。垂直部５１６Ｂ１が膜部分５１６Ｃとして相当する厚みを有する場合、膜部５１６上に作用する流体圧力は、膜部分５１６Ｃおよび垂直部５１６Ｂ１の両方を曲げる。しかしながら、垂直部５１６Ｂ１の曲げは、膜部分５１６Ｃの応力に影響を与えて、したがって、測定される流体圧力に影響する。膜部分５１６Ｃを囲む剛性部を有することによって、測定される流体圧力のこの種の歪みは、減少する。

【0036】

提示された実施形態は、とりわけ、０〜２０バールの作動範囲の圧力を測定する、そして、測定される媒体の最大１２０バールの圧力突出に耐える自動車産業の変速装置用途に適している。他の用途では、作動範囲は、０〜７０バールでありえる。測定が比較的低圧であるときに、一定の内圧がハウジングにあることは、重要である。主題技術は、要求される溶接の数および必要な溶接の長さを減らして、これにより、作られる潜在的リーク経路をより少なくする。さらに、ガラス−対−金属シール１１２Ｃが、連結ピン１１２Ｂのまわりで第２のハウジング構造１１２の開口１１２Ｄにおいて使われるだけである。この側が測定される流体圧力にしたがわないので、流体圧力変化によるガラス−対−金属シール１１２Ｃの損傷の危険は、取るに足らない。

【0037】

本明細書において開示されるすべての特許および他の参照は、参照によって全体として本明細書に明白に組み込まれる。主題技術がいくつかの実施形態に関して記載された一方で、その代替、修正、置換および等価物が、明細書を読んで即座におよび図面を学んで即座に当業者にとって明らかになると考えられる。主題技術は、例示の実施形態に限られない。変化は、添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲でなされることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】