CN101788359B - 具有整体密封板的测压模块和测压模块的组装方法 - Google Patents

Abstract

一种测压模块(15)的组装方法包括将压力传感器单元(30)附接到对准工具(100)上并将对准工具(100)标引到电路板(28)上。在压力传感器单元(20)被接到电路板(28)上后，密封板(40)被标引到电路板上。定位特征(48)标引在电路板(28)、对准工具(100)和密封板(40)上的接受元件。整体密封模块(10)包括具有第一表面和相对的第二表面的安装板(40)和延伸穿过其中的至少一条压力通路(52)。一体密封件(54)实现压力端口(53)与第一表面(42)之间的以及压力源(16，17，18，19，20，21)与第二表面(44)之间的流体密封。密封件(54)和定位衬套(50)可以形成单一的连续的液体注射成型构架，包括被安装板(40)包围的部分(58)。压力通路(52)为可在安装板(40)中超模压形成的压力传感器(30)提供流体。

Description

具有整体密封板的测压模块和测压模块的组装方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年11月10日提交的美国专利申请号12/267,889的权益，该文献通过引用被全部纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于测量流体源的压力的测压模块。

背景技术

传动系统是常见的液压流体应用的一个例子。流体压力(液体或气体)是被监测以测定性能并操作该系统的一个要素。

在机动车的自动变速系统中，例如，电控装置常被用于控制流体线路中的液压流体压力。通过改变这些线路中的液压流体压力，可以控制自动变速系统的多种要素，包括各离合器的接合。例如，通过改变流体线路中的液压流体压力，可以控制齿轮组的换挡点。

发明内容

一种测压模块组装方法包括将压力传感器单元安放在对准工具上并将对准工具标引到电路板上。压力传感器单元可以附接到电路板上并且对准工具被从压力传感器单元中移除。密封板被标引到电路板和压力传感器上，从而在压力传感器单元和密封板之间形成流体密封。

还提供一种用于使至少一个压力源与至少一个压力端口隔离的整体密封模块。密封模块包括在其相对两侧具有第一表面和第二表面的安装板、和至少一个定位孔，该定位孔由安装板界定并且在第一和第二表面之间延伸穿过安装板。至少一条压力通路由安装板界定并且在第一和第二表面之间延伸穿过安装板。一体密封件被配置成能实现在至少一个压力端口与第一表面之间的流体密封并且被配置成能实现在所述至少一个压力源与第二表面之间的流体密封。

从以下结合附图对本发明最佳实施方式和其它实施例的详细描述中，将很容易明白本发明的以上特征和优点以及其它特征。

附图说明

图1是被加入测压模块中的整体密封模块的示意透视图，对照示出了其中有压力源的阀或总管(以虚线示出)。

图2是图1所示的整体密封模块及压力传感器的示意截面透视图，在其中一个压力传感器被去掉以便于说明。

图3是对准工具或固定机构以及传感器阵列的示意分解透视图，传感器阵列被用于组装例如如图1所示的测压模块。

图4是超模压的整体密封模块的示意截面透视图，其中的一个压力传感器和与之相关的超模压模具的一部分被去除以便说明。

具体实施方式

参见附图，其中在所有附图中，相同的附图标记对应于相同或相似的零部件，在图1中示出了用于使阀或总管12(以虚线表示)与传感器阵列14隔离的整体密封模块10。为了说明，总管12以虚线表示，以便更好地看到整体密封模块10。本领域技术人员将会认识到，像“在...之上”、“在...之下”、“朝上”、“朝下”等这样的用语被用于描述附图，但不表示对本发明范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求书限定。

在图1中仅部分示出了总管12，它可以是机动车的传动系统、制动系统或其它系统的一部分。或者，总管12可以是非机动车的系统的一部分，例如具有被控或被监测的流体系统的工业生产设备的一部分。总管12中的压力被监测，以帮助流体系统的精确和可重复的控制。传感器阵列14和整体密封模块10组合形成测压模块15，测压模块可以精确测量来自总管12的多个压力源。

在图1所示的实施例中有6个压力源16、17、18、19、20和21，每个压力源通过各自一条管路与总管表面22连通。各压力源16-21可以分别通过测量多条管路24中各自一条的压力被监测。图1所示的总管12具有布置成3对的管路24，对应于成对的压力源16、17；18、19；20、21。本领域技术人员将认识到，压力源16-21和管路24的数目、配置和间隔不必局限于图1所示的实施例。

传感器阵列14包括电路板28，在电路板上装有3个传感器30。在所示的实施例中，每个传感器30都是小型集成电路(SOIC)。本领域技术人员将会认识到，可以布置其它传感器来测量管路24中的压力，并且将会认识到，使用或多或少的传感器30仍落入所附的权利要求书的范围。

传感器30通过管脚32与电路板28电连通，管脚32传送表示由传感器30所测的压力的信号(这将在下文详述)。管脚32接触电路板28上的端子34并可通过钎焊工艺来连接。钎焊剂(未示出)起到将管脚32接合到各自端子34上以及促进管脚和端子之间电连通的作用。

电路板28还包括至少一个对准孔26(在图1中被安装板40挡住而看不见，在图3中示出)，所述至少一个对准孔位于电路板28上的固定位置处。因此，对准孔26提供标引特征，该标引特征允许电路板28的特征如端子34相对对准孔26定位。

整体密封模块10大体布置在总管12与传感器阵列14之间并且包括密封板或安装板40。在安装板40的相对两侧有第一表面42和第二表面44。在图1所示的实施例中，第一表面42面对传感器阵列14，第二表面44面对总管12。

整体密封模块10还包括在第一表面42和第二表面44之间连通和延伸的至少一个定位孔46。此定位孔起到标引接受器的作用，其被配置成使整体密封模块10相对传感器阵列14被定位、销合或对准。

至少一个标引杆48可以附接在总管12上或成为总管12的一部分，因此为传感器阵列14和密封模块10提供来自总管12的固定不动的参照特征。标引杆48在图1中用虚线表示并且被配置成延伸穿过密封模块10和电路板28。标引杆48起到标引特征的作用并且与定位孔46(标引接受器)相互作用，以相对总管12标引整体密封模块10。

标引杆48还被配置成与电路板48的对准孔26相互作用。因此，通过将定位孔46标引到标引杆48并将对准孔26标引到标引杆48，整体密封模块10、电路板28和总管12都以预定的相对空间关系被定位和对准。对准孔26和定位孔46的形状能精密匹配标引杆48的外形。

可选的是，如图1所示，对准孔26和定位孔46中的每一个均可以具有不同形状，从而引导整体密封模块10与总管12和传感器阵列14的匹配。本领域技术人员将会想到其它的、可被用于使整体密封模块10相对传感器阵列14和/或使整体密封模块10相对总管12对准和定位的标引特征和元件。

整体密封模块10包括布置在定位孔46中的一个或多个衬套50(在图1所示的实施例中为2个)。衬套50利于定位孔46同标引杆48的匹配，从而衬套50的内表面起到标引接受器的作用。此外，衬套50通过在定位孔46和标引杆48之间提供柔顺的或可适应的界面来补偿定位孔46相对标引杆48的些许失配。

如图1所示，6条压力通路52由安装板40界定并且在第一表面42和第二表面44之间延伸。压力通路52在总管表面22大体与管路24同轴并且配置成在压力源16-21与传感器30上的压力端口53之间提供流体连通。

根据传感器阵列14和传感器30的配置，每个传感器30可以监测并测量压力源16-21中的一个或多个。在图1所示的实施例中有3个传感器30，每个传感器测量一对压力源16-21。压力传感器30上的压力端口53(从图1的视角看被挡，如图4所示)测量压力源16-21的压力。在每个压力传感器30上的压力端口53的数目决定了可由每个压力传感器30且因而由传感器阵列14测量的独立压力源的数目。每个压力传感器可以具有一个或多个压力端口53。

为了防止流体泄漏和随后发生的压力源16-21中压力的错误读取，整体密封模块10包括在管路24、压力通路52、和传感器30的压力端口53之间的各界面上的密封件54。在图1所示的实施例中，在第一表面42和第二表面44的每个表面上有6个密封件54。所有12个密封件54和两个衬套50形成一个连续的一体密封件56。

电路板28或传感器阵列14的一些其它元件可以配置成接纳安装构件(未示出)，该安装构件将传感器阵列14和整体密封模块10连接到总管12上。安装构件还提供力，用于压缩在传感器30和整体密封模块10的第一表面42之间以及在总管12和第二表面44之间的密封件54。

在一个替代实施例中(未示出)，标引杆48可以按照与总管12分离的构件形式构成。在这样的实施例中，标引杆48可以配置成具有一体的安装构件或特征。因此，除了标引传感器阵列14到整体密封模块10和总管12之外，标引杆48还可以将传感器阵列14和密封模块10连接或附接到总管12上。

现在参见图1，也参见图2，图2为图1所示的整体密封模块的变换视图。图2示出了整体密封模块10和两个压力传感器30的截面图。第三个压力传感器30已从图2中被取掉以便示出在第一表面42上的多个密封件54中的一个。

一体密封件56包括在安装板40两侧的密封件54并且具有在第一表面42和第二表面44之间经过的连接部58。如图2所示，连接部58被安装板40的材料完全围绕和包封。

一体密封件56可以由液体注射成型(LIM)硅胶制成。LIM硅胶被模制到预先形成在安装板40中的槽和凹槽中，由此形成密封件54、衬套50和连接部58。

一体密封件56可以包括多个密封件54并因此可以取代多个密封件，例如小的O形环。多个密封件的取消减少/缩短测压模块15制造的复杂程度、时间和成本。此外，一体密封件56减小密封内部泄漏的可能性，这种泄漏可能造成管路24之间的流体流动并导致压力源16-21的混合。

所制造的产品容易有误差。公差限制单个个体几何形状(如形状和尺寸)所允许的误差并且限制特征之间的几何形状关系(例如定向和定位)。误差累积效应(也称作积累)可能导致不可接受的结构或组装。

概括而言，测压装置需要提供在压力源(如16-21)与测压装置(如压力端口53)之间的耐用密封以及充分的流体连通。然而，误差积累可能会在流体通道(管路24和流体通路52)错位时阻止压力源(16-21)与测压位置(53)之间的流体连通。

如图1和图2所示，为了实现由测压模块15获得适度精确的压力测量结果，压力传感器30上的压力端口53需要与压力源16-21流体连通。精确的测量需要管路24与压力通路52之间的耐用密封，还需要压力通路52与压力传感器30之间的耐用密封。

在整体密封模块10中，在第一表面42和第二表面44上都包括有密封件54，这减小了因单独密封件的制造和安装公差而带来的误差累积效应。通过减少用于密封压力源16-21与传感器30之间界面的零部件，公差累积同样也减小。

整体密封模块10的另一个实施例可包括支架或托架(未示出)。支架或托架被配置成接合或锁合至传感器30并有助于使压力通路52对准传感器30上的压力端口53。例如，支架可配置成锁合在压力传感器30的角部，这可能有助于在将管脚32钎焊到端子34之前相对电路板28保持和对准压力传感器30。

现在参见图3，示出了图1所示的传感器阵列14连同对准工具100或框板的分解透视图。对准工具100被用于在图1所示的测压模块15的组装过程中减小对准误差。

对准工具100包括被配置成将压力传感器30适当定位和对准在传感器阵列14的电路板28上的结构。在图3所示的实施例中，多达3个的压力传感器可被暂时接到或安放在对准工具100上的对应托架102中。托架102可以被构造成具有大体匹配于压力传感器30的轮廓。托架102使压力传感器30相对电路板和相对于彼此(在传感器阵列14使用多于一个压力传感器30的情况下)被保持和适当定位。

至少一个定位孔146由对准工具100限定。定位孔146类似于在整体密封模块10上的定位孔46并且将对准工具100标引到电路板28。定位孔146被配置成与至少一个标引杆148相匹配，所述至少一个标引杆148的配置类似于标引杆48(尽管如图所示来自不同方向)。标引杆148可被附接到电路板28、独自设立或接到另一固定机构或坚硬工具上。标引杆148还配置成匹配电路板28的对准孔26。

在一个替代实施例中(未示出)，标引杆148可以按照对准工具100的整体组成部分的形式来构成。这样的实施例将会取消定位孔146，因为标引杆148已经相对对准工具100被定位。

在所示的实施例中，托架100是渐缩的，这允许托架102沿竖向和横向都使压力传感器30在对准工具100中被对准。通过将压力传感器30附接到对准工具100上并使定位孔146在标引杆148上滑动，每个压力传感器30相对电路板28被标引和定位。

在操作中，压力传感器30可以在生产设备的一个位置处被附接到托架102上，随后在另一位置被移向电路板28。对准工具100和压力传感器30的移动和旋转可以通过抓住在对准工具100的相对两端上的凸起106来完成。可以使用机械手或人工劳动来移动和旋转对准工具100以及将对准工具100标引到电路板28。

为了将压力传感器30临时附接到托架102上，对准工具100可以包括用于抓持或保持压力传感器30的结构。例如，橡胶垫圈(未示出)可以部分重叠托架102的一部分，从而压力传感器30在被压入托架102中时可以通过橡胶垫圈来保持。

在压力传感器30已经相对电路板28被适当定位之后，管脚32可以被钎焊或以其它方式附接到端子34。压力传感器30现在已被连接到电路板28并且对准工具100可被移除，留下组装好的传感器阵列并且准备将其装到测压模块15。在橡胶垫圈被用于将压力传感器30保持于托架102的实施例中，橡胶垫圈如此配置，即用于保持压力传感器30的力小于将管脚32钎焊到端子34的固定力。

对准工具100的另一实施例可以包括用于在对准工具100的移动过程中以及在钎焊过程中暂时保持压力传感器30贴靠托架102的其它结构。对准工具还配备有能将压力传感器30锁定到托架102上的夹子(未示出)。另外，也可以使用临时粘合剂来保持压力传感器30。此外，在对准工具100上可以建立负压以保持压力传感器30，直至管脚32被钎焊到端子34上为止。

当钎焊剂熔化时，管脚32被钎焊到端子34上，这在单个管脚32与端子之间产生液体层。液体层可能导致压力传感器30浮动，这可能导致压力传感器30滑动或旋转，直至焊料冷却，这导致压力传感器30可能相对电路板28未对准。

因钎焊过程中的运动所导致的压力传感器30的可能未对准增大了可由传感器阵列14组装成的测压模块15的误差累积。当在钎焊过程中用对准工具100来保持压力传感器30时，可限制压力传感器30浮动，因此压力传感器相对电路板28以更高的精度被对准。

随后，(适当对准的)传感器阵列14可以被连接到整体密封模块10或其它密封板上，以形成测压模块15。整体密封模块10和对准工具100上的标引特征被配置成提供压力通路52与压力传感器30上的压力端口53之间、还有与总管12的管路24之间的高精度对准。

如上所述且再次参见图1和图3，对准工具100可与测压模块的组装方法连用。为了说明，参考对准工具100和测压模块15来描述该方法。但本领域技术人员将理解可用其它结构来实施如权利要求书所述的方法。

该方法包括将压力传感器单元附接到对准工具100上。压力传感器单元可以类似于传感器阵列14并且可以包括一个或多个压力传感器30，这些压力传感器通过对准工具100被调整至与测压模块15中的压力传感器30所期望的样式或配置相匹配的样式或配置。压力传感器30可以通过临时的粘合剂、负压装置、垫圈或被配置成将压力传感器30临时保持到托架102的其它结构来附接在对准工具100上。

随后，对准工具100和被对准的压力传感器单元被协同移送到电路板28，在此，对准工具被标引到电路板28。标引可以通过一个或多个定位特征(如标引杆148)来实现，该定位特征对准在对准工具100上的一个或多个接受元件(如定位孔146)。

在将对准工具100标引到电路板28并因此使压力传感器单元中的一个或多个压力传感器30中的每一个对准电路板28并定位于电路板中之后，压力传感器单元被附接到电路板28。压力传感器30可以通过将管脚32钎焊到端子34或者通过实体上截留管脚32被接到电路板，从而压力传感器30与电路板28接通。

随后，对准工具100可以从压力传感器单元30移除，留下牢固连接到电路板28上的一个或多个压力传感器30或压力传感器单元。然后，密封板如整体密封模块10被标引到电路板28。密封板如此连接，密封板覆盖压力传感器单元，从而在压力传感器单元与密封板之间形成流体密封。

然后，组装完的测压模块15被附接到总管12或其它要被测压模块15测量的压力源。如图1和图3所示，该方法可以包括附接压力传感器单元，该压力传感器单元具有至少3个压力传感器30的图形或阵列。

测压模块(类似于图1所示的测压模块15)的另一组装方法包括使用改进的整体密封模块(未示出)作为对准工具。在此方法中，改进的整体密封模块将包括具有支架、托架或配置成保持压力传感器30的其它结构(未示出)的支承安装板(未示出)。支架被配置成相对支承安装板的压力通路52标引压力传感器30。

上述方法通过如此将改进的整体密封模块用作对准工具，即压力传感器30被附接到支承安装板的支架上，随后将改进的整体密封模块和压力传感器标引到电路板28。在这样的实施例中，改进的整体密封模块被配置成能经受住钎焊作业的热，从而压力传感器30可以被钎焊到电路板28上，而它同时已被接到改进的整体密封模块上。该方法使组装过程不再需要使多个压力传感器30分别对准压力通路52，因此消除随之而产生的误差。

现在参见图4，示出了整体密封模块的另一实施例的局部截面图：超模压的密封模块210包括被超模压到安装板240材料中的压力传感器30。在超模压的密封模块210中，安装板240形成模具(未示出)，压力传感器30已安放在该模具中并被适当对准。

超模压部分260从第一表面242延伸出来，从而至少部分包围压力传感器30。但是，管脚32没有被完全超模压，仍是被钎焊或以其它方式附接到电路板34。在安装板240中形成的压力通路52将总管12的管路24与压力传感器30上的压力端口53直接连通，从而在压力传感器30与压力通路52之间不需要密封件。从图4所示的视图中可以注意到，其中一个压力传感器30的一部分和超模压部分260已经被除去，以便示出一条压力通路52和对应的压力端口53。

超模压密封模块210包括液体注射成型至安装板240中而形成的连续密封件256。但是，不像图1和图2所示的一体密封件56，该超模压实施例的连续密封件256仅包括在压力通路52与总管12的管路24之间的密封件254。该超模压实施例的连续密封件256还包括围绕定位孔的衬套250，该衬套类似于如在图1中在整体密封模块10上所示出的衬套。

在组装过程中，压力传感器30和安装板240一起成型。然后，连续密封件256可以被液体注射成型而完成超模压密封模块210，而压力传感器30已相对压力通路被附接和正确定位和对准。超模压密封模块210然后可以相对电路板28被标引且管脚32可以钎焊到端子34。

尽管已详细描述了实施权利要求书的最佳方式和其它实施例，但是本领域技术人员将会认识到，为了实施本发明，可以有许多落入所附权利要求书范围的替代设计和实施方式。

Claims (14)

1.一种用于压力流体的测压模块(15)的组装方法，包括：

将压力传感器单元安放在对准工具(100)上；

将该对准工具(100)标引到电路板(28)；

将该压力传感器单元附接到该电路板(28)上；

将该对准工具(100)从该压力传感器单元移除；

将密封板标引到该电路板(28)，其中该密封板界定用于所述压力流体的至少一条的压力通路(52)；和

用该密封板覆盖该压力传感器单元，从而通过一体密封件(54)在该压力传感器单元与该密封板之间形成流体密封。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括：将该电路板(28)上的第一接受元件(26)标引到定位特征(48)，其中将该对准工具(100)标引到电路板(28)包括使该定位特征(48)对准在该对准工具(100)上的第二接受元件(146)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，在该电路板(28)上的第一接受元件(26)与在该对准工具(100)上的第二接受元件(146)基本相同。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，该压力传感器单元包括由至少三个压力传感器(30)构成的阵列(14)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，将该压力传感器单元附接到该电路板(28)上包括钎焊。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，将该密封板标引到该电路板(28)上包括使该定位特征(48)与在该密封板上的第三接受元件对准，在该密封板上的第三接受元件与在该对准工具(100)上的第二接受元件(146)基本相同。

7.一种用于使至少一个压力端口(53)与至少一个压力源(16，17，18，19，20，21)隔离的整体密封模块(10)，包括：

安装板(40)，该安装板在其相对的两侧具有第一表面(42)和第二表面(44)；

由该安装板(40)界定的至少一个定位孔(46)，所述至少一个定位孔在该第一表面和第二表面(42，44)之间穿过该安装板(40)；

由该安装板(40)界定的至少一条压力通路(52)，所述至少一条压力通路在第一表面(42)和第二表面(44)之间穿过该安装板(40)；和

一体的密封件(54)，被配置成实现在所述至少一个压力端口(53)与第一表面(42)之间的流体密封并且被配置成实现在所述至少一个压力源(16，17，18，19，20，21)与第二表面(44)之间的流体密封；

其中，该密封件(54)是液体注射成型的构架，该液体注射成型的构架包括被安装板(40)完全包围的部分(58)。

8.根据权利要求7所述的密封模块(10)，其特征是，还包括设置在所述至少一个定位孔(46)中的定位衬套(50)。

9.根据权利要求8所述的密封模块(10)，其特征是，该密封件(54)和该定位衬套(50)形成单个连续单元。

10.根据权利要求9所述的密封模块(10)，其特征是，所述至少一个压力端口(53)包括6个压力端口(53)，所述至少一个压力源(16，17，18，19，20，21)包括6个压力源(16，17，18，19，20，21)，其中所述至少一条压力通路(52)包括6条压力通路(52)，每条压力通路配置成在所述六个压力端口(53)中的各自一个压力端口和所述六个压力源(16，17，18，19，20，21)中的各自一个压力源之间提供流体连通。

11.根据权利要求10所述的密封模块(10)，其特征是，还包括至少一个压力传感器(30)，所述至少一个压力端口(53)分别位于所述至少一个压力传感器(30)上。

12.根据权利要求11所述的密封模块(10)，其特征是，所述至少一个压力传感器(30)是小型集成电路。

13.根据权利要求12所述的密封模块(10)，其特征是，所述至少一个压力传感器(30)在该安装板(40)中超模压形成。

14.根据权利要求12所述的密封模块(10)，其特征是，还包括整合在该安装板(40)中的至少一个支架，所述至少一个支架被配置成接合所述至少一个压力传感器(30)。

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