CN101285726B - 包括容纳在共用壳体中的温度传感器的压力传感器装置 - Google Patents

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Abstract

一种压力传感器装置(101)包括安装在共用壳体上的温度传感器(70)，该壳体由彼此密封连接的树脂盖(10)和树脂管(35)组成。例如，该压力传感器装置安装在内燃机的进气歧管(90)上，以便基于检测的空气的压力和温度测量供应给内燃机的空气量。压力传感器(20)安装在树脂盖(10)上，并且温度传感器元件(70)支撑在树脂管(35)中。诸如热敏电阻的温度传感器元件的导线(71)电连接到嵌入在树脂管(35)中的导电棒(60)。温度传感器(70)直接露在进气歧管(90)中的空气中，并且使温度传感器和导线的尺寸很小，以便使温度传感器元件的响应速度快。

Description

包括容纳在共用壳体中的温度传感器的压力传感器装置
技术领域
本发明涉及包括容纳在共用壳体中的温度传感器的压力传感器装置，尤其涉及其中改进温度传感器的响应速度的压力传感器装置。
背景技术
在JP-A-2006-194682、JP-A-2006-194683和JP-A-2005-274412中公开了包含温度传感器的压力传感器装置的一些例子。参照附图5，其示出了在JP-A-2006-194682中公开的压力传感器装置的轮廓，将说明一种传统的压力传感器装置的结构。压力传感器100的壳体由彼此连接的树脂盖10和树脂管30组成。用于与外部电路电连接的接线端11嵌入在树脂盖10中。压力传感器元件20安装在形成在树脂盖10上的凹陷部分12上，并且电连接到其中一个接线端11。
树脂管30包括形成压力检测腔16的上端和引入将被监测其压力的空气的下端31。在树脂管30中，形成了空气通道31a和用于安装温度传感器40的空间31b。空气通道31a和空间31b由隔离物32彼此分离。温度传感器元件40紧邻下端31并通过导线24电连接到连接部分23。连接部分23连接到一个接线端11。导线24利用由诸如树脂材料制成的弹性减震垫25支撑在空间31b中。
作为温度传感器元件40，使用具有大约3mm直径的热敏电阻。导线24由具有大约0.5mm直径的金属线制成。导线24从在树脂盖10中的连接部分23延伸到树脂管30的底部。压力传感器100安装在汽车发动机的进气歧管上，以便检测进入发动机的空气压力和温度。基于检测的压力和温度计算进入发动机的空气量。温度传感器元件40必须紧邻树脂管的下开口端31定位，以便其暴露在进气中。为此，温度传感器元件40必须由又粗又硬的导线24支撑。但是，存在粗导线减慢温度传感器的响应速度且有损传感器装置紧凑的问题。
发明内容
鉴于上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供具有紧凑且快响应速度的容纳在共用壳体中的温度传感器的改进的压力传感器装置。
该压力传感器装置包括安装在壳体上的温度传感器，在该同一壳体上安装压力传感器。例如，基于检测的空气的温度和压力，压力传感器检测引入到内燃机的进气歧管的空气量。压力传感器装置包括由彼此密封连接的树脂盖和树脂管组成的壳体。诸如压电元件的压力传感器元件安装在形成在树脂盖中的凹陷部分上，并且电连接到嵌入模制在树脂盖中的第一接线端。
用于引入进气的树脂管具有嵌入其中的导电棒，导电棒的第一端露在树脂盖中而第二端露在进气歧管的空气通道。第一端电连接到嵌入模制在树脂盖中的第二接线端。第二端电连接到诸如热敏电阻的温度传感器元件的导线。温度传感器元件直接暴露在进气歧管的进气中。
将压力传感器连接到第一接线端的部分用诸如氟凝胶的保护件覆盖，将温度传感器的导线连接到导电棒的第二端的部分用诸如环氧树脂的保护树脂覆盖。导电棒的嵌入部分的横截面形成L形状或T形状，以便易于将导电棒定位在树脂管的模制树脂中并改进它的机械强度。温度传感器的直径优选地小于1.0mm。温度传感器的导线的长度优选地小于30mm，且它的直径优选地小于0.3mm。温度传感器的响应速度通过减小温度传感器和它的导线的尺寸来改进。
根据本发明，以压力传感器装置的紧凑结构增加了温度传感器的响应速度。此外，由于导电棒嵌入树脂管中无需支撑导电棒的结构。显而易见，从以下参照附图描述的优选实施例中将更好理解本发明的其它目的和特征。
附图说明
图1是示出了根据本发明的具有温度传感器的压力传感器装置的横截面视图；
图2是示出了从图1的II方向看时，安装在发动机进气歧管上的压力传感器装置的侧视图；
图3(a)，(b)，(c)是视图，每个示出了沿图1的III-III线的嵌入树脂管中的导电棒的横截面视图；
图4是示出了制造图1的压力传感器装置的方法的制图；以及
图5是示出了传统压力传感器装置的横截面视图。
具体实施方式
参照图1-4，描述本发明的优选实施例。如图2所示，图1中示出的压力传感器装置101安装在内燃机进气歧管90上。与图5中示出的传统装置的那些类似的部件具有相同的标号。
压力传感器元件20、温度传感器元件70和其它部件容纳在壳体中，壳体由均用树脂材料制成的树脂盖10和树脂管35组成。包括第一接线端和第二接线端的接线端11嵌入模制在树脂盖10中。压力传感器元件20安装在凹陷部分12上并电连接到第一接线端(接线端11之一)，凹陷部分形成在树脂盖10中。压力传感器元件20检测引入到壳体中的空气的压力。
树脂盖10通过模制用诸如聚亚苯基硫醚(PPS)、聚丁烯对苯二酸酯(PBT)或环氧的树脂材料制成。嵌入模制在树脂盖10中的接线端11由诸如铜或42-合金的导电材料制成。第一接线端的一端露在凹陷部分12外面并镀金，以便它用作焊垫(boding pad)来通过由如金或铝制成的焊线14电连接到压力传感器元件20。第一接线端的另一端露在树脂盖10的开口13中，以便它电连接到外部电路。
压力传感器元件20检测引入到壳体的空气压力并输出电信号。例如，压力传感器元件20由玻璃衬底和安装在玻璃衬底上的半导体传感器芯片组成。半导体传感器芯片可以是已知的具有隔膜和由扩散电阻形成的桥电路的压电元件。压力传感器元件20通过用粘合剂将它的玻璃衬底连接到凹陷部分12来安装在凹陷部分12上。
放在凹陷部分12中的压力传感器元件20和焊线14用保护件15覆盖，保护件由诸如氟凝胶或氟橡胶的具有抗腐蚀特性的绝缘材料制成。在图1示出的特定实施例中，保护件15具有两层结构。下层由具有高弹性模量和抗腐蚀特性的材料制成，诸如氟橡胶，从而抑制在树脂盖10和第一接线端之间的边界处生成气泡。上层由低弹性模量和抗腐蚀特性的材料制成，诸如氟凝胶或氟硅凝胶，从而缓和施加在压力传感器元件20和焊线14上的压力。
树脂管35通过模制由和树脂盖10相同的抗热材料制成，例如PBT或PPS。树脂管35具有连接到树脂盖10的第一开口34a、管部分34和引入空气的第二开口34b。第一开口34a的外围利用诸如强力环氧(hard epoxy)的具有高弹性和抗腐蚀性的粘合剂17密封连接到树脂盖10，在树脂盖10和树脂管35之间形成压力检测腔。诸如已知的热敏电阻的温度传感器元件70靠近第二开口34b，以便其直接暴露在引入到壳体的空气中。如图2所示，O形环33连接到管部分34的外围，以便压力传感器装置101密封连接到进气歧管90。
由诸如黄铜或磷青铜的材料制成的导电棒60嵌入树脂管35，第一端60a和第二端60b露在树脂管35外。通过锡焊、焊接或铆固(staking)，第二端60b电连接到温度传感器元件70的导线71。第一端60a通过焊接电连接到第二接线端(其中一个接线端11)。导电棒60用于电连接温度传感器元件70，其远离放置在树脂盖10的开口13中的第二接线端。温度传感器元件70的导线71通过使用导电棒60可以制成又细又短，从而改进温度传感器元件70的响应速度。
在图3A、3B和3C中示出了导电棒60在嵌入部分(沿图1示出的线III-III)处的横截面形状，图3A中的扁平形状，图3B中的L形状，图3C中的T形状。优选地在嵌入部分处使导电棒60的横截面形成L形或T形，以便易于在模子中定位导电棒60并改进它的机械强度。但是，优选地在露出端，即第一端60a和第二端60b，形成扁平的横截面形状，以便易于电连接到其它元件。优选地导电棒60使用强硬且不贵的诸如黄铜或磷青铜的导电材料制成。
如图1所示，将导电棒60的第二端60b连接到温度传感器元件70的导线71的部分利用由灌封等形成的保护树脂36覆盖。保护树脂36由诸如环氧树脂、氟橡胶或硅橡胶的抗酸和抗腐蚀的材料制成。由保护树脂36覆盖的连接部分靠近温度传感器元件70，以便使导线71尽可能短。因此，如图2所示，保护树脂36暴露在进气歧管90的空气通道中。但是，由于连接部分用保护树脂36覆盖，所以其抗腐蚀和污染。此外，连接部分防止由于潮湿空气导致的电泄漏。
由于温度传感器通过嵌入树脂管35的导电棒60电连接到第二接线端(其中一个接线端11)，所以导线71能够比传统装置的导线又细又短。此外，能够使用又紧凑又轻的温度传感器元件70。因此，在使压力传感器装置101紧凑的同时，提高温度传感器元件的响应速度。
优选地，便宜又紧凑的热敏电阻用作温度传感器元件70。优选地，使用直径1.0mm或更小的热敏电阻(尽管图1示出的温度传感器元件70的尺寸相对大)。优选地，还可以使用0.3mm或更小直径的导线71。优选地长于15mm的导线71使连接过程更容易。优选地，短于30mm的导线确保抗振荡的足够强度。优选地，在导电棒60和导线71之间的连接部分位于这样的点，从树脂管35的末端(底端)到该点的距离不超过树脂管35长度的一半。导线71露出树脂管35的长度优选地不超过10mm。如果该长度太长，温度传感器70将不能由导线71充分支撑。
压力传感器装置101的制造过程将参照图4简要说明。树脂盖10和树脂管35分别制造。在制造树脂盖10的过程中，接线端11与树脂盖10的主体一起嵌入模制。压力传感器元件20安装在树脂盖10的凹陷部分12上并用粘合剂连接其上。压力传感器元件20通过焊线14电连接到接线端11。凹陷部分12用保护件15覆盖，然后保护件15被硬化。
在制造树脂管35的过程中，导电棒60与树脂管35的主体一起嵌入模制。温度传感器元件70的导线71通过阻抗焊接等电连接到导电棒60的第二端60b。将导电棒60连接到导线71的部分用保护树脂36覆盖，然后固化保护树脂36。然后，树脂管35用粘合剂17密封连接到树脂盖10。最后，导电棒60的第一端60a通过阻抗焊接等电连接到第二接线端。
以下将总结本发明的优点。由于温度传感器元件70的导线71通过嵌入的导电棒60连接到接线端，所以在使温度传感器元件70紧凑的同时，导线71能够又细又短。因此，温度传感器元件70快速响应温度的改变。由于树脂盖10和树脂管35分别制造，所以它们的每个能够标准化。通过将各种类型的压力传感器元件20和温度传感器元件70组装到标准的树脂盖10和树脂管35上，能够制造各种类型的压力传感器装置101。基于检测的空气压力和检测的空气温度准确地计算空气量。由于包括温度传感器的压力传感器装置101是紧凑的，所以它易于安装在内燃机的进气歧管上。
虽然参照前述的优选实施例已经示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离附加权利要求限定的本发明的范围的情况下可以作出形式和细节的改变。

Claims (11)

1.一种压力传感器装置(101)，包括：
由树脂盖(10)和树脂管(35)构成的壳体，树脂管的一端(34a)连接到树脂盖，而树脂管的另一端(34b)朝外界开口；
接线端(11)，具有第一接线端和第二接线端，待电连接到外部电路，接线端嵌入模制在树脂盖(10)中；
压力传感器元件(20)，用于检测通过树脂管(35)引入壳体的流体的压力，压力传感器元件电连接到第一接线端并安装在树脂盖上；
导电棒(60)，其嵌入树脂管(35)，它的第一端(60a)和第二端(60b)露在外面；以及
温度传感器元件(70)，用于检测流体的温度，温度传感器元件靠近树脂管的开口端，其中：
导电棒(60)的第一端(60a)电连接到第二接线端；
导电棒(60)的第二端(60b)靠近树脂管(35)的开口端并通过导线(71)电连接到温度传感器元件；以及
导线(71)的直径是0.3mm或更小。
2.根据权利要求1所述的压力传感器装置，其中：将导电棒的第二端(60b)连接到导线(71)的部分覆盖有保护树脂(36)。
3.根据权利要求1所述的压力传感器装置，其中温度传感器元件是热敏电阻元件(70)。
4.根据权利要求3所述的压力传感器装置，其中热敏电阻(70)的直径是1.0mm或更小。
5.根据权利要求3所述的压力传感器装置，其中导线(71)的长度长于15mm且短于30mm。
6.根据权利要求1所述的压力传感器装置，其中导电棒(60)的嵌入部分的横截面是L形。
7.根据权利要求1所述的压力传感器装置，其中导电棒(60)的嵌入部分的横截面是T形。
8.根据权利要求1所述的压力传感器装置，其中导电棒(60)由黄铜或磷青铜制成。
9.根据权利要求1所述的的压力传感器装置，其用于内燃机的进气歧管(90)中。
10.根据权利要求9的压力传感器装置，其中压力传感器装置(101)检测通过进气歧管(90)引入的进气的压力和温度。
11.根据权利要求10所述的的压力传感器装置，其中温度传感器元件(70)直接暴露在通过进气歧管(90)引入的进气中。
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