CN105973528B

CN105973528B - 压力传感器

Info

Publication number: CN105973528B
Application number: CN201610139859.XA
Authority: CN
Inventors: M·J·拉瓦多; M·C·卡罗斯; J·克莱恩布鲁明克
Original assignee: Sensata Technologies Inc
Current assignee: Sensata Technologies Inc
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2019-06-04
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: EP3070451A1; EP3070451B1; JP2016170171A; US9857260B2; KR20160110146A; US20160265997A1; CN105973528A

Abstract

一种压力传感器，所述压力传感器包括第一部分、第二部分和第三部分。所述第三部分设置在所述第二部分中所包含的腔中。另外，密封件放置在所述腔中。所述第一部分和第二部分包括在所述第一部分和所述第二部分结合时用于在所述第三部分上施加向下压力的装置。所述向下压力通过所述第三部分施加至密封件以密封所述腔。

Description

压力传感器

关联申请

本申请要求于2015年3月12日申请的、主题名称为“压力传感器”的美国临时专利申请No.62/132171的优先权，它的内容通过引用而结合于此，就如同在此处作了充分地阐述一样。

技术领域

本发明大体上涉及一种压力传感器。

背景技术

压力传感器是测量压力的装置。由压力传感器所测量的压力通常以信号、例如电信号的形式由压力传感器输出。例如，一些压力传感器采用连线成惠斯登电桥配置并粘合到膜片上的应变仪。此处，施加至压力传感器的压力使膜片产生变形，该变形将应变引入应变仪中。到应变仪的应变在应变仪中产生与压力成比例的电阻变化。电阻变化通常以模拟电信号的形式从压力传感器输出。

一些压力传感器使用被卷边的零件组装。例如,一些压力传感器在压力传感器组装期间使用被卷边的金属元件。此处，卷边可用于设置由压力传感器所采用以防止污染物进入压力传感器的密封件的位置。在压力传感器组装期间对一个或更多个元件进行卷边通常增加了组装压力传感器的成本和/或复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力传感器，所述压力传感器包括:第一部分；第二部分，所述第二部分与所述第一部分结合，所述第二部分具有腔；密封件，所述密封件包含在所述腔中；以及第三部分，所述第三部分包含在所述腔中，其中，所述第一部分包括用于将压力施加至所述第三部分上以压紧所述密封件的边缘。

附图说明

结合到说明书中并构成为说明书的一部分的附图示出了一个或更多个此处所描述的实施例并且与说明书一起解释这些实施例。附图的元件不一定按比例绘制，重点反而是放在解释本公开的原理上。在附图中：

图1A示出了一个压力传感器的示例性实施例；

图1B示出了压力传感器的示例性截面图；

图2示出了压力传感器的第一部分的示例性实施例的第一视图；

图3示出了第一部分的第二视图；

图4A至B示出了第一部分的正视图；

图5示出了压力传感器的第二部分的示例性实施例；

图6示出了压力传感器的第三部分的示例性实施例；以及

图7A至B示出了用于组装该压力传感器的示例性工艺。

具体实施方式

此处所描述的特征可例如用于压力传感器的制造中。压力传感器可用于各种各样的用途。例如，压力传感器可用于在汽车中测量油压或者在锅炉中测量锅炉压力。

在一个实施例中，压力传感器包括第一部分、第二部分和第三部分。第一部分包括用于容纳连接器的装置，该连接器可将压力传感器电连接至外部装置(例如计算机)。第一部分还包括在压力传感器组装期间用于与第二部分结合的装置。此外，第一部分包括用于安置第三部分以使第三部分压紧密封件的装置，该密封件用于密封第三部分而使可能在压力传感器外部的污染物不进入。

第二部分包括在不需要卷边操作情况下用于与第一部分结合的装置。此外，第二部分包括用于容纳第三部分和密封件的装置。另外，第二部分包括将由压力传感器所测量的压力提供至在压力传感器中所包含的感测部件的装置。第二部分还包括用于安装压力传感器的装置。

第三部分包括用于测量压力并基于所测量的压力生成信号的装置。所生成的信号包括代表所测量的压力的电信号。

图1A示出了压力传感器900的示例性实施例。压力传感器900包括第一部分100和第二部分400。正如将在以下进一步描述的，第一部分100尤其包括容纳可连接至压力传感器900的连接器的装置。连接器可将由压力传感器900所生成的信号传输至外部装置、例如计算机。

而且，正如将在以下进一步描述的，第二部分400尤其包括适于压力传感器900的第三部分安置的装置。在一个实施例中，第三部分是包含有用于测量压力的电子元件(例如集成电路、电阻器、电容器、感测部件)的电子模块组件(EMA)，压力被引入至在压力传感器900中所包含的通道里。第三部分被安置靠在压力传感器900中所包含的密封件上。

图1B示出了压力传感器900的示例性截面图。参考图1B，示出了第一部分100、第二部分400和第三部分500在压力传感器900中的示例性放置。要注意的是，在该示例性放置中，(1)第一部分100与第三部分500接触并且(2)第一部分100在第三部分500上提供向下压力。该向下压力由第三部分500施加至密封件710上。密封件710可例如是O形圈密封件。该向下压力压紧密封件710。压紧的密封件710用于密封第三部分500从而防止污染物(例如污物、金属碎片)进入，污染物可经由通道714进入压力传感器900中并潜在地影响第三部分500的操作。

通道714允许压力从压力传感器900的外部进入至压力传感器900。压力被施加至(将在下面进一步描述的)感测部件上，该感测部件在该实施例中是第三部分500的一部分。还要注意的是，压力传感器900包含安装密封件712，该安装密封件在压力传感器900安装至装置(例如发动机、锅炉)时用于给压力传感器900提供密封。安装密封件712可例如为O形圈密封件。

图2示出了第一部分100的示例性实施例的第一视图。参见图2，第一部分100包括连接器区段110和带键区段(keyed section)120。

连接器区段110位于第一部分100的连接器端部140处。连接器区段110容纳压力传感器900和外部装置之间的连接件。该连接件可以是电连接件，该电连接件可使得由压力传感器900所生成的电信号(例如模拟信号、数字信号)在压力传感器900和外部装置之间传输。连接器区段110包括可用于固定该连接件的锁定机构112(例如夹子)。

该带键区段120包括适于使第一部分100和第二部分400结合的装置。此外，第一部分100包括用于将第三部分500安置在第二部分400中且靠在密封件710上的装置。第二部分400和第三部分500的示例性实施例将在以下进一步描述。另外，用于(1)将第一部分100与第二部分400结合以及用于(2)将第三部分500安置在第二部分400中的示例性工艺将在以下进一步描述。

带键区段120包括顶部表面130、底部表面132、端面134和键136。顶部表面130和底部表面132可以是平面。正如将在以下进一步描述的，底部表面132与第三部分500接触并且提供使得第三部分500能够安置在第二部分400中的力(例如向下的力)。

点138位于带键区段120的第一端部处。第一端部位于在带键区段120与连接器区段110会合的点处。端面134位于带键区段120的第二端部处。第二端部与第一端部相对。端面134被键入以适于使第一部分100和第二部分400结合。此外，端面134形成为弧形以遵循第二部分400的形状。

键136由边缘122、124、126和128形成。边缘122从连接器区段110与带键区段120会合处朝着端面134向下倾斜。在一个实施例中，边缘122的斜度基于(1)适于使第一部分100和第二部分400结合和(2)第一部分100施加在第三部分500上的压力值来限定。该压力可包括(1)当压力传感器900组装时由第一部分100施加至第三部分500上的压力和(2)在压力传感器900组装之后由第一部分100施加至第三部分500上的压力。要注意的是，边缘122从点138朝着端面134以一定角度倾斜。该角度可例如介于0和45度之间，尽管也可采用其它角度。

边缘128限定了键136的第一侧部。在第一端部处，边缘128邻近于底部表面132。在(与边缘128的第一端部相对的)第二端部处，边缘128邻近于第一边缘124。边缘126限定了键136的第二侧部。在第一端部处，边缘126邻近于顶部表面130。在(与边缘126的第一端部相对的)第二端部处，边缘126邻近于边缘124的第二端部，此处，边缘124的第一端部与边缘124的第二端部相对。

边缘124朝着边缘126向下倾斜。在其它实施例中，边缘124可朝着边缘126向上倾斜或者完全不倾斜(例如边缘124可垂直于边缘126)。边缘124的斜度可例如基于当第一部分100与第二部分400结合时减少第一部分100的横向运动来限定。要注意的是，边缘124从边缘122朝着边缘126以一定的角度倾斜。该角度可例如介于0和90度之间，尽管也可采用其它的角度。

图3示出了第一部分100的俯视图(top-down view)。参见图3，要注意的是，俯视图示出了键136相对于顶部表面130的位置。此外，俯视图示出了端面134的示例性的弧形。在该实施例中，该弧形与第二部分400的弧形匹配，使得在压力传感器900组装之后，端面134与第二部分400的外表面平齐。

在连接器区段110中，俯视图还示出了相对于带键区段120的尺寸和形状的连接器区段110的尺寸和形状。要注意的是，连接器区段110的侧部比带键区段120的侧部向外延伸更多。延伸部使连接器区段110在第一部分100与第二部分400结合时能够用于作为止挡件。还要注意的是，在图3中示出了不同的锁定机构112的透视图。

图4A至B示出第一部分100的正视图。具体地，图4A示出了从连接器区段110朝着带键区段120看的正视图，图4B示出了从带键区段120朝着连接器区段110看的正视图。

参考图4A至B，第一部分100包括键310、止挡件312、开口314和底座(pedestal)316。键310用于定向和引导可在连接器区段110处连接至压力传感器900的连接器。连接器可使用锁定机构112固定。

止挡件312用于引导和约束第三部分500的运动。正如将在以下进一步描述的，第三部分500包括电路板。当第一部分100与第二部分400结合时，止挡件312适用于引导电路板穿过开口314。此外，在第一部分100与第二部分400结合之后，止挡件312用于约束电路板的运动。

提供开口314以容纳第三部分500。在第一部分100与第二部分400结合后，电路板与第三部分500相关联的部分穿过开口314。该电路板的该部分包括导电端子，该导电端子在电路板上的电路和在连接器区段110处所连接的连接器之间提供电连接。

底座316适用于引导电路板穿过开口314。此外，底座316用于在第一部分100与第二部分400结合之后提供用于电路板的搁置点(resting point)。

图5示出了压力传感器900的第二部分400的示例性实施例。参见图5，第二部分400包括开口410、腔416和边缘414。

开口410成形为在压力传感器900组装期间接收第一部分100。开口410包括边缘412，该边缘412例如用于在压力传感器900组装期间将第一部分100与第二部分400对准。例如，正如将在以下进一步描述的，组装压力传感器900包括将第一部分100与第二部分400结合。此处，例如，当第一部分100与第二部分400结合时，边缘412用于将第一部分100与第二部分400对准。

边缘414从第二部分400的前侧部418朝着第二部分400的后侧部420向下倾斜。前侧部418包括第一部分100与第二部分400开始结合的点。后侧部420包括第一部分100与第二部分400完全结合的点。

腔416成形为接收第三部分500。此外，腔416包含容纳密封件710的装置，如在图1B中所示的密封件710放置在腔416中在第三部分500和通道714之间。

边缘414的斜度可例如基于当第一部分100与第二部分400结合时的第一部分100所期望的运动来限定。该期望的运动可适用于使第三部分500在腔416中安置。在腔146中安置第三部分500使得第三部分500给密封件710施加压力以例如压紧密封件710。压紧的密封件710可防止污染物经由通道714进入腔416中。

图6示出了压力传感器900的第三部分500的示例性实施例。第三部分500包括电子电路512、端子514、电路板516和感测部件522。

电子电路512包括用于接收来自感测部件522的读数(例如电容值)并基于读数生成信号的电子元件(例如集成电路、电阻器、电容器)。电子元件安装在电路板516上。端子514是将由电子电路512所生成的信号传输至压力传感器900所连接的外部装置的导电连接件。

感测部件522包括陶瓷基片518和陶瓷膜片520。陶瓷基片518是用于陶瓷膜片的基片。陶瓷基片518是刚性的且具有用于陶瓷膜片520的平台。陶瓷膜片520是用于感测部件522的膜片。陶瓷膜片520基于施加在陶瓷膜片520上的压力弯曲。与感测部件522相关联的电容值基于陶瓷膜片520的弯曲而变化。

可操作地，压力经由通道714(图1B)引入到压力传感器900中并且施加至感测部件522上。压力引起陶瓷膜片520弯曲。感测部件522的电容值基于陶瓷膜片520的弯曲而变化。电容值由电子电路512读出并处理，电子电路512基于电容值生成信号。信号经由端子514从第三部分500传输至压力传感器900所连接的外部装置。

图7A至B示出了用于组装压力传感器900的示例性工艺。参见图7A至B，在第一部分100与第二部分400结合之前将密封件710(图1B)和第三部分500(图6)放置在腔416(图5)中。如在图1B中所示，密封件710放置在腔416中在通道714和第三部分500之间。

带键区段120进入在第二部分400的正侧部418处的开口410(图5)中。边缘412和124用于在开口410中引导和/或对准带键区段120。当带键区段120继续进入开口410中时，边缘414和122用于在带键区段120上施加向下压力。该向下压力被施加至第三部分500上并且使得第三部分500安置在腔416中。此外，该向下压力在腔416中从第三部分500传递至密封件710上并且使得密封件710压紧。压紧的密封件710用于密封腔416以防止原本可例如经由通道714进入腔416的污染物进入。组装后的压力传感器900的示例在图1A中示出。

应当要注意的是，在第一部分100和第二部分400之间的摩擦力可在组装后的压力传感器900中将这些部分100、400保持在一起。这可避免在组装压力传感器900时不得不采用卷边操作。

应当要注意的是，在其它实施例中，可使用用于将上述部分100和400保持在一起的其它工艺(例如锁定、卡合)。

以上所描述的这些实施例旨在提供说明和描述，但是不旨在面面俱到或者将本发明限制到所公开的精确的形式。根据以上教导能够得到改进和变型或者根据本发明的实践能够获得的改进和变型。

除非本身明确说明，此处所使用的部件、过程或说明没有一个应当是关键的或者必须的。而且，正如此处所使用的冠词“一(a)”旨在包括一项或者更多项。当仅表示一项时，使用术语“一个(one)”或类似的语言。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非原本有明确的说明。

本发明不限于以上所披露的具体实施例，而本发明还将包括落入随后所附的权利要求的范围内的任何或者所有具体实施例以及等同方式。

Claims

1.一种压力传感器，所述压力传感器包括:

第一部分；

第二部分，所述第二部分与所述第一部分结合，所述第二部分具有腔；

密封件，所述密封件包含在所述腔中；以及

第三部分，所述第三部分包含在所述腔中，

其中，所述第一部分包括：

用于将向下压力施加至所述第三部分上以压紧所述密封件的倾斜的第一边缘，所述倾斜的第一边缘的斜度基于用以压紧所述密封件的向下压力的期望大小来限定；

适于使所述压力传感器连接至外部装置的连接器区段；和

适于使所述第一部分与所述第二部分接合的带键区段。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中，所述带键区段包括从所述连接器区段与所述带键区段会合的点向下倾斜的所述第一边缘。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其中，所述第一边缘以介于0和45度之间的角度向下倾斜。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述带键区段包括第二边缘、第三边缘和第四边缘，并且

其中，所述第二边缘邻近于所述带键区段的底部表面和所述第四边缘，所述第三边缘邻近于所述带键区段的顶部表面和所述第四边缘，并且所述第四边缘邻近于所述第二边缘和所述第三边缘，并且

其中，所述第四边缘朝着所述第三边缘倾斜。

5.根据权利要求4所述的压力传感器，其中，所述第四边缘朝着所述第三边缘以介于0和90度之间的角度向下倾斜。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其中，所述第二部分包括倾斜的第二边缘，在组装期间所述倾斜的第二边缘与所述倾斜的第一边缘相互作用以施加所述向下压力。

7.一种压力传感器，所述压力传感器包括：

第一部分；

密封件，所述密封件包含在所述腔中；以及

第三部分，所述第三部分包含在所述腔中，

其中：

所述第一部分包括用于将向下压力施加至所述第三部分上以压紧所述密封件的倾斜的第一边缘；

所述第二部分包括用于接收所述第一部分的开口；并且

所述第二部分包括在所述第一部分与所述第二部分结合期间用于将所述第一部分和所述第二部分对准的边缘，

其中所述第二部分包括倾斜的第二边缘，在组装期间所述倾斜的第二边缘与所述倾斜的第一边缘相互作用以限定和施加所述向下压力。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其中，所述第一部分和所述第二部分布置成使得向所述第二部分施加横向压力以用于进行组装，所述横向压力垂直于所述向下压力。

9.一种具有沿纵向轴线对准的通道的压力传感器，所述通道允许外部压力进入所述压力传感器以用于进行测量，所述压力传感器包括：

第一部分，其具有：沿横向轴线在第一端部与第二端部之间延伸的键，所述键包括第一边缘，所述第一边缘相对于所述纵向轴线向下倾斜；和

第二部分，其具有：外壳，该外壳限定用于沿横向轴线接收所述第一部分的开口，所述外壳具有内边缘，该内边缘沿横向轴线延伸并且从前侧到后侧相对于纵向轴线向下倾斜；和在所述开口内流体连接至压力通道的腔；

落座在所述腔内的第三部分，该第三部分具有暴露于所述压力通道的陶瓷膜片；和

密封件，所述密封件布置在所述第二部分与所述第三部分之间，

其中，当所述第二部分的开口接收所述第一部分时，所述内边缘沿纵向轴线的方向将力施加至所述键，使得所述第一部分将所述第三部分压靠在所述密封件上，由此将所述第三部分密封至所述压力通道。

10.根据权利要求9所述的压力传感器，其中，所述第一部分还包括联接至所述键的连接器区段。

11.根据权利要求9所述的压力传感器，其中，所述第一边缘向下倾斜介于0和45度之间。

12.根据权利要求9所述的压力传感器，其中，所述内边缘向下倾斜介于0和45度之间。