CN101078658A - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种压力传感器(1)，包括用于检测压力的压力检测元件(4)、具有与压力检测元件(4)连接的电路的电路板(3)以及具有壳体构件(20)和封盖(21、22)的壳体(2)。壳体构件(20)隔出用于容纳压力检测元件(4)的第一空间(24)的至少一部分和用于容纳电路板(3)的第二空间(23)的至少一部分，使得第一空间(24)和第二空间(23)互相分开。封盖(21、22)隔出第一空间(24)和第二空间(23)中每个空间的剩余部分的至少一部分。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及一种压力传感器。

背景技术

乘员约束系统通常安装在车辆上，并且在车辆与物体发生碰撞时保护乘员。例如，通过使气囊充气膨胀的方式来保护乘员头部的气囊装置、或者用于张紧安全带的预紧器被用作乘员约束系统。气囊装置或预紧器由电子控制单元(ECU)控制。ECU基于设置在车辆中的传感器的信号输出判定车辆的碰撞，并基于该判定启动乘员约束系统。

近来，不仅需要在车辆行使方向上(车辆后向和前向)具有碰撞安全性，而且需要在车辆宽度方向上具有侧向碰撞安全性。JP-A-2-249740公开了一种用于保护乘员不受侧向碰撞影响的侧气囊装置。为了使侧气囊装置充气膨胀，要对空间内的压力变化进行检测。压力传感器检测车门内部的内部压力变化作为该空间内的压力变化。

用于检测侧向碰撞的压力传感器包括壳和电路组件。该壳具有大致中空的主体，在该壳内设有气道，以使壳内部和壳外部互相连通。电路组件固定在该壳内，并包括用于检测压力的传感器元件。因为压力传感器需要好的防水性，所以在壳和传感器元件之间设有橡胶垫圈。由于橡胶垫圈设置在电路组件和壳之间，所以除了传感器元件的表面之外，能够限制水渗透到壳内。因此，可以保持电路组件的电路板干燥。

然而，当在压力传感器中使用橡胶垫圈时，因为电路板、传感器元件和壳需要高的尺寸精度，所以压力传感器的成本会增加。此外，橡胶垫圈被压在电路板的检测器和壳之间。也就是说，用于压橡胶垫圈的应力施加到电路板和传感器元件之间的电连接件上。因而，难以保证电连接件、电路板和传感器元件的可靠性。

发明内容

鉴于以上和其他问题，本发明的目的在于提供一种压力传感器。

根据本发明的第一实施方式，压力传感器包括用于检测压力的压力检测元件、具有与压力检测元件连接的电路的电路板以及具有壳体构件和封盖的壳体。壳体构件隔出用于容纳压力检测元件的第一空间的至少一部分和用于容纳电路板的第二空间的至少一部分，使得第一空间和第二空间互相分开。封盖隔出第一空间和第二空间中每个空间的剩余部分的至少一部分。

根据本发明的第二实施方式，压力传感器包括压力检测元件、电路板、壳体和电连接器。该压力检测元件对压力进行检测。该电路板具有与压力检测元件连接的电路。壳体隔出用于容纳压力检测元件的第一空间和用于容纳电路板的第二空间，使得第一空间和第二空间互相分开。电连接器电连接压力检测元件和电路板并与壳体一体构造。

根据本发明的第三实施方式，压力传感器包括用于检测压力的压力检测元件以及具有壳体构件和封盖的壳体。该壳体构件隔出用于容纳压力检测元件的空间的至少一部分，封盖隔出该空间的剩余部分的至少一部分。该空间被隔出为沿着壳体构件的表面延伸。封盖具有使外部和该空间互相连通的连通孔，并且连通孔设置成与压力检测元件对面的位置间隔开。

因而，压力传感器能够具有高的可靠性，并且能够以低成本制造。

附图说明

通过以下参考附图所做的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1是显示了根据本发明实施方式的压力传感器的截面图；

图2是显示了沿图1中的线II-II截取的压力传感器的截面图；和

图3A是车门的示意性截面图，在车门中安装了包括压力传感器的碰撞检测系统，图3B是图3A中的圆IIIB的放大图。

具体实施方式

如图1所示，压力传感器1包括壳体2、电路板3和传感器元件4。壳体2构造有壳体构件20、第一封盖21和第二封盖22，它们由树脂制成。在壳体2中设有板空间23和传感器空间24。板空间23容纳电路板3，传感器空间24容纳传感器元件4。壳体构件20具有第一凹部230和第二凹部240。第一封盖21覆盖第一凹部230，第二封盖22覆盖第二凹部240。壳体构件20具有第一面和与该第一面相反的第二面。第一凹部230设置在第一面内，第二凹部240设置在与第一面相反的第二面内。也就是说，第一凹部230和第二凹部240在壳体构件20的厚度方向上对称定位。第一凹部230在壳体构件20的第一面内具有开口，第二凹部240在与第一面相反的第二面内具有开口。第一凹部230的底面和第二凹部240的底面大致互相平行。第一凹部230和第二凹部240的每个侧面与第一凹部230和第二凹部240的底面大致垂直。

如图2所示，端子5与壳体构件20一体构造，并且端子5的第一和第二端部50、51分别突出到第一凹部230和第二凹部240内。端子5在连接第一凹部230和第二凹部240的方向上延伸。第一端部50穿过第一凹部230的底面突出到板空间23内，第二端部51穿过第二凹部240的侧面突出到传感器空间24内。第二端部51平行于第二凹部240的底面延伸，第一端部50从第一凹部230的开口突出。

此外，如图1所示，外端子6与壳体构件20一体构造。压力传感器1和外部计算装置(未示出)通过外端子6互相通讯。端子6的第一端部从壳体2突出，端子6的第二端部60突出到隔出板空间23的第一凹部230中。端子6的第二端部60从第一凹部230的开口突出，而且突出部分的直径相对于第二端部60的底部的直径阶梯状减小。

壳体构件20通过夹物模制方法模制成预定形状，其中在夹物模制中，在将端子5和外端子6定位在模具中的状态下注入树脂。

第一封盖21固定在壳体构件20上以覆盖第一凹部230，板空间23形成在第一封盖21和壳体构件20之间。第一封盖21具有与第一凹部230的侧面大致平行的侧面以及与该侧面大致垂直的底面。也就是说，第一封盖21具有带有底面的大致管状外形。第一封盖21的底面与壳体构件20的第一凹部230的开口隔开。

第二封盖22固定在壳体构件20上以覆盖第二凹部240，传感器空间24形成在第二封盖22和壳体构件20之间。传感器空间24具有横截面大致呈曲拐形的部分。传感器空间24的曲拐形部分的中心部分沿着壳体构件20的表面(第二凹部240的开口)延伸。该中心部分的第一端部在壳体构件20的内部延伸以形成第一曲拐，该中心部分的第二端部向外延伸以形成第二曲拐。第一曲拐和第二曲拐中的每个曲拐都大致平行于端子5延伸，并且传感器元件4固定在第一曲拐中。

此外，端子5突出到传感器空间24的第一曲拐内。传感器空间24的第一曲拐由壳体构件20限定，传感器空间24的第二曲拐由第二封盖22限定。通孔221设置于传感器空间24的第二曲拐内，并穿过第二封盖22。也就是说，传感器空间24沿着壳体构件20的表面形成，通孔221设置在第二封盖22中，与从传感器元件4隔开一定距离的位置相对。具体而言，第二封盖22构造有覆盖第二凹部240的主体和从该主体突出的管部。该管部隔出了传感器空间24的第二曲拐。主体具有与壳体构件20相对的内面。

第一封盖21和第二封盖22中的每个封盖都使用树脂通过模制生产以具有简单结构，因此在模制结束后可以容易地从模具中取出。也就是说，能够限制生产封盖21、22的成本增加。

第一封盖21和第二封盖22中的每个封盖都通过例如激光粘合术或粘结剂固定在壳体构件20上。在该实施方式中，封盖21、22和壳体构件20之间的接触部分的所有周缘都被焊接或粘合，以确保诸如气密性或液密性之类的密封性能。

传感器元件4对压力进行检测，并且可以是能够对压力进行检测的任何类型的元件。已知的压力传感器可以用作传感器元件4。在该实施方式中，膜片式压力传感器用作传感器元件4。

用于执行必要控制的元件设置在电路板3上，使得传感器元件4能够检测压力。此外，基于来自传感器元件4的检测信号输出计算压力的计算装置(未示出)和用于将压力信号发送到外部的接口(未示出)设置在电路板3上。

传感器元件4和电路板3通过端子5互相连接。此外，电路板3连接到外端子6。

电路板3插入第一凹部230内，并通过连接固定到端子5上。传感器元件4插入第二凹部240内，并通过连接固定到端子5上。这里，端子5的第一端部50突出到壳体构件20的第一凹部230中，端子5的第二端部51突出到壳体构件20的第二凹部240中。因此，电路板3能够通过被第一端部50引导而布置在预定位置，传感器元件4能够通过被第二端部51引导而布置在预定位置。也就是说，因为端子5与壳体构件20一体构造，所以端子5引导了电路板3和传感器元件4。因而，能够容易地确保端子5的尺寸精度，并且能够容易地装配电路板3和传感器元件4。

此后，电路板3连接到端子5的第一端部50，传感器元件4连接到端子5的第二端部51。因此，电路板3能够固定在预定位置，传感器元件4能够固定在预定位置。这时，电路板3定位成端子5的第一端部50穿过电路板3的状态，并在该状态下对端子5和电路板3进行焊接以使其互相连接。

此外，由于外端子6的第二端部60的上述形状，所以电路板3与第二端部60在第二端部60从第一凹部230的开口突出的位置处接合。因此，在进行焊接时，壳体构件20不会影响焊接工具。也就是说，能够容易地将电路板3焊接到端子5上。此外，在焊接之后，能够容易地对连接状态进行检查和检验。如图2中的实线所示，在端子5的第一端部50穿过电路板3的状态下焊接电路板3和端子5。然而，端子5的第一端部50可以在穿过电路板3后弯曲，然后焊接电路板3和端子5，如图2的虚线所示。

这里，在端子5的第一端部50穿过电路板3之后，电路板3与外端子6的第二端部60在阶梯状部分处接合。因此，电路板3能够保持在从第一凹部230的开口突出的位置处。

根据本实施方式，压力传感器1具有传感器空间24和板空间23，传感器空间24容纳用于对压力进行检测的传感器元件4，板空间23容纳用于驱动传感器元件4的电路板3。壳体构件20隔开了板空间23和传感器空间24。电路板3和传感器元件4分别设置在板空间23和传感器空间24中，这样应力不会施加到电路板3和传感器元件4上。也就是说，由于非必要的应力不会施加到电路板3和传感器元件4上，所以能够减少电路板3和传感器元件4上的应力集中。因此，压力传感器1具有高的可靠性。

压力传感器1包括用于检测压力的传感器元件4、具有连接到传感器元件4的电路的电路板3以及具有壳体构件20和封盖21、22的壳体2。壳体构件20隔出用于容纳传感器元件4的传感器空间24的至少一部分和用于容纳电路板3的板空间23的至少一部分，使得传感器空间24和板空间23互相分开。封盖21、22隔出了传感器空间24和板空间23中每一个空间的剩余部分的至少一部分。

传感器空间24和板空间23被隔开成彼此分开(独立)。确保在各个空间23、24中具有防水性，因此确保了传感器元件4的防水性和电路板3的防水性。压力传感器1不包括位于传感器元件4和壳体2之间的橡胶垫圈。因而，能够降低压力传感器1所需的定位精度。此外，因为应力不施加到传感器元件4上，所以能够减少应力集中。因此，压力传感器1具有高的可靠性并能够以低成本制造。

此外，板空间23形成在壳体构件20的第一面内，传感器空间24形成在与第一面相反的第二面内。因此，能够限制压力传感器1的尺寸增加。此外，可以将端子5制造得更短。而且，因为在制造压力传感器1的过程中不需要特殊的工艺，所以压力传感器1能够简单制造。

传感器元件4设置在沿电路板厚度方向从电路板3延伸的位置处，因此传感器元件4的压力接收面大致平行于电路板3。传感器元件4在电路板厚度方向上穿过壳体构件20与电路板3相对。因此，板空间23形成在壳体构件20的第一面内，传感器空间24形成在与第一面相反的第二面内。因此，能够减小压力传感器1的尺寸。此外，传感器元件4和电路板3通过穿过壳体构件20的端子5互相连接。因此，可以将端子5制造得更短。

板空间23由设置在壳体构件20中的凹部230和用于覆盖凹部230的封盖21构造。板空间23容纳电路板3使得电路板3的表面从凹部230的开口突出。因此，电路板3能够容易地将组装到压力传感器1中。

接下来，使用用于碰撞检测系统和乘员约束系统的压力传感器1描述压力传感器1的优点。碰撞检测系统是乘员约束系统的一部分。具体而言，碰撞检测系统检测侧向碰撞，以便在侧向碰撞时使侧部气囊充气膨胀保护乘员。

如图3A所示，碰撞检测系统的压力传感器1布置在车辆的门7中。当车辆发生侧向碰撞时，门7产生变形。门7的变形使得门7内部发生压力变化。压力传感器1对该压力变化进行检测，因此碰撞检测系统检测到侧向碰撞。当碰撞检测系统检测到侧向碰撞时，碰撞检测系统就启动侧气囊，即乘员约束设备。

压力传感器1安装在门7内部使得传感器空间24的曲拐形部分的中心部分在竖直方向上延伸，使得第一曲拐和第二曲拐在车辆宽度方向上延伸。也就是说，壳体纵向对应于竖直方向，壳体厚度方向对应于车辆宽度方向。

车辆的门7包括外面板70、内面板71、窗玻璃72和门内饰73。外面板70形成车辆外表面的一部分，内面板71形成车辆乘坐室的内表面。在外面板70和内面板71之间提供了大致封闭的空间74。门7的内部和门7的外部通过封闭空间74互相轻度连通。当门7外部的压力变化时，门7内部的压力也产生变化。当封闭空间74的内部体积迅速减小时，封闭空间74的内部压力增加。门内饰73设置在内面板71的车辆乘坐室侧。压力传感器1安装在内面板71和门内饰73之间的空间内。

如图3B所示，内面板71具有使封闭空间74和车辆乘坐室互相连通的连通孔。压力传感器1安装成使得封盖22的通孔221插入到内面板71的连通孔中。因此，压力传感器1能够测量封闭空间74中的压力。

接下来描述通过碰撞检测系统检测碰撞。当物体与车辆的门7发生碰撞时，物体接触外面板70并朝着车辆乘坐室挤压外面板70。从而，外面板70发生变形而向内面板71突出。由于碰撞的应力不直接施加到内面板71，所以在发生碰撞后的预定时间段里内面板71的形状不发生变形。因而，当外面板70发生变形时，门7内的封闭空间74的体积迅速减小。当封闭空间74的体积迅速减小时，封闭空间74的压力增加。因为封闭空间74被形成为不跟随内部压力的迅速变化而变化，所以虽然封闭空间74与门7的外部轻度连通，但封闭空间74的压力仍然增加。随后，通过压力传感器1测量该封闭空间74的压力。

当门7的封闭空间74的压力增加时，靠近压力传感器1的压力也增加。因为压力传感器1具有通孔221，所以压力经由通孔221从封闭空间74传递到传感器空间24内。因此，传感器空间24的压力增加。增加的压力施加到传感器元件4上，并且传感器元件4检测到该增加的压力。传感器元件4通过端子5将检测结果传送到电路板3。设置在电路板3中的电子元件基于检测结果测量压力。测量的压力信号通过外端子6发送到侧气囊的电子控制单元(ECU)。ECU基于该压力信号判定是否发生了碰撞。当ECU判定发生了碰撞时，ECU就会使侧气囊充气膨胀。

压力传感器1安装在车辆的门7中使得传感器空间24的曲拐形部分的中心部分在竖直方向上延伸。因此，如果异物，例如水或灰尘，进入门7的封闭空间74，则异物不能进入传感器空间24。此外，如果异物通过通孔221进入传感器空间24，则异物会由于施加在异物上的重力而被排除在外。因此，异物不能到达传感器元件4。

传感器空间24由壳体构件20和封盖22隔出。传感器空间24具有曲拐形部分，因此异物不能直接附着在传感器元件4上。此外，连通孔221设置在封盖22中使得传感器元件4不能通过连通孔221可视地看到。如果异物通过连通孔221进入传感器空间24，则异物不能接近传感器元件4。

压力传感器1能以低成本制造并具有更好的可靠性。因为在碰撞检测系统中使用了压力传感器1，所以碰撞检测系统能以低成本制造，并且具有更好的可靠性。

这些改变和改型应理解为落在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种压力传感器(1)，包括：

用于检测压力的压力检测元件(4)；

电路板(3)，其具有与压力检测元件(4)连接的电路；以及

壳体(2)，其包括：

壳体构件(20)，其隔出用于容纳压力检测元件(4)的第一空间(24)的至少一部分和用于容纳电路板(3)的第二空间(23)的至少一部分，使得第一空间(24)和第二空间(23)互相分开；和

封盖(21、22)，其隔出第一空间(24)和第二空间(23)中每个空间的剩余部分的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的压力传感器(1)，其中

压力检测元件(4)设置在沿电路板厚度方向从电路板(3)延伸的位置处，使得压力检测元件(4)的压力接收面大致平行于电路板(3)。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器(1)，其中

第二空间(23)由设置在壳体构件(20)中的凹部(230)和用于覆盖该凹部(230)的封盖(21)构造；并且

第二空间(23)容纳电路板(3)使得电路板(3)的表面从该凹部(230)的开口突出。

4.根据权利要求1或2所述的压力传感器(1)，其中

封盖(21)密封设置在壳体构件(20)中的凹部(230)，使得第二空间(23)是具有防水性能的大致封闭的空间。

5.一种压力传感器(1)，包括：

用于检测压力的压力检测元件(4)；

电路板(3)，其具有与压力检测元件(4)连接的电路；以及

壳体(2)，其隔出用于容纳压力检测元件(4)的第一空间(24)和用于容纳电路板(3)的第二空间(23)，使得第一空间(24)和第二空间(23)互相分开；和

用于电连接压力检测元件(4)和电路板(3)的电连接器(5)，其中

电连接器(5)与壳体(2)一体构造。

6.根据权利要求5所述的压力传感器(1)，其中

压力检测元件(4)设置在沿电路板厚度方向从电路板(3)延伸的位置处，使得压力检测元件(4)的压力接收面大致平行于电路板(3)。

7.根据权利要求5或6所述的压力传感器(1)，其中

第二空间(23)由设置在壳体(2)中的凹部(230)和用于覆盖该凹部(230)的封盖(21)构造；并且

第二空间(23)容纳电路板(3)使得电路板(3)的表面从该凹部(230)的开口突出。

8.根据权利要求7所述的压力传感器(1)，其中

封盖(21)密封设置在壳体(2)中的凹部(230)，使得第二空间(23)是具有防水性能的大致封闭的空间。

9.一种压力传感器(1)，包括：

用于检测压力的压力检测元件(4)；和

壳体(2)，其包括：

壳体构件(20)，其隔出用于容纳压力检测元件(4)的空间(24)的至少一部分，和

封盖(22)，其隔出该空间(24)的剩余部分的至少一部分，其中

该空间(24)被隔出为沿壳体构件(20)的表面延伸，并且封盖(22)具有使外部和该空间(24)互相连通的连通孔(221)，并且该连通孔(221)设置成与压力检测元件(4)对面的位置间隔开。

10.根据权利要求9所述的压力传感器(1)，其中连通孔(221)设置在不能通过连通孔(221)可视地看到压力检测元件(4)的位置处。

11.根据权利要求1、5、9中任一项所述的压力传感器(1)，其中压力检测元件(4)测量车辆的门(7)内的压力。

Images