CN109387322B - 压力传感器和用于制造压力传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力传感器(100)，具有能运动地支承在所述压力传感器(100)的传感器壳体(102)中的传感器组件(104)其特征在于，弹簧(208)支撑在所述传感器组件(104)和所述传感器壳体(102)上，该弹簧以预紧力(214)预紧。

Description

压力传感器和用于制造压力传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种压力传感器和一种用于制造压力传感器的方法。

背景技术

压力传感器感测介质中的压力并且提供反映压力值的电信号。当压力大于在结构设计上确定的极限值时，可能损坏压力传感器。为了避免所述损坏，可以如此构型压力传感器，使得当压力过大时压力传感器的一部分可以回缩。

DE 10 2008 054 382A1例如示出压力传感器模块，在该压力传感器模块中，压力传感器模块的一部分可以回缩。

发明内容

本发明在该背景下通过这里提出的方案提出一种压力传感器和一种用于制造压力传感器的方法下面描述这里所提出的方案的有利的扩展方案和改进方案。

本发明的实施方案能够以有利的方式实现，压力传感器可以重复地、不受例如由于冻结的介质所产生的过大压力损害地回缩并且当压力下降时总是可靠地达到它的初始位置。压力传感器还具有与安装空间的几何结构无关的提高的精度。

本发明提出一种具有可运动地支承在压力传感器的传感器壳体中的传感器组件的压力传感器，其特征在于，弹簧支撑在传感器组件和传感器壳体上，该弹簧以预紧力预紧。

此外，提出一种用于制造压力传感器的方法，其特征在于，在预紧的步骤中使压力传感器的弹簧以预紧力预紧，其中，弹簧支撑在压力传感器的传感器壳体和压力传感器的可运动地支承在传感器壳体中的传感器组件上。

关于本发明的实施方式的想法还可以视为以下面所描述的思想和认知为基础。

压力传感器反映介质中的压力并且发出以值反映压力的信号。例如传感器元件由于压力变形并且由此改变它的电特性。传感器壳体可以牢固地固定在用于介质的容器上。通过压力传感器尤其可以感测容器的内压。传感器元件是传感器组件的部件。传感器组件相对于传感器壳体并且由此相对于容器可运动。在传感器壳体和传感器组件之间布置有弹簧。弹簧在未安装的状态中已经变形并且被保持在变形的状况下。预紧力是通过弹簧的变形储存在弹簧中的弹簧力。例如弹簧被压紧。预紧力是恒定的并且可以准确地调节。弹簧可以在已储存的变形之外进一步变形。为了使弹簧进一步变形并且使传感器组件运动，通过传感器组件作用到弹簧上的力必须大于预紧力。

传感器组件的止挡面可以通过预紧力压紧到传感器壳体的对应件上，以便限定传感器组件的零位置。当作用到传感器组件上的力大于预紧力时，止挡面可以从对应件抬起。止挡面和对应件可以横向于预紧力的力方向地定向。在作用到传感器组件上的力已变得小于预紧力之后，传感器组件通过止挡面可重复地占据零位置。

弹簧可以通过在预紧力下与传感器壳体连接的支撑环来预紧。支撑环可以通过预紧力压入到传感器壳体中并且与传感器壳体连接。支撑环例如可以拧入到传感器壳体中。同样地，支撑环可以焊入到传感器壳体中。在此，在将支撑环以预紧力压入到壳体中时可以焊接所述支撑环。通过压入可以消除由于生产和安装公差所产生的预紧力波动。

对应件可以通过支撑环构造。传感器组件的法兰可以布置在支撑环和弹簧之间。由此压力传感器可以简单地并且从一侧装配。法兰可以构造用于弹簧的止挡面和支承面。

支撑环还可以具有用于传感器组件的导向面。导向面可以在预紧力的力方向上定向。通过导向面，传感器组件可以在弹入时不侧面偏移并且在此不倾斜。

传感器组件可以由传感器套管、通过分隔膜片隔开的储油器和用于感测储油器中的压力的传感器单元组成。具有分隔膜片的储油器可以使传感器单元在空间上和化学上与待测量的介质分开。由此可以使用更简单的传感器单元。通过储油器也可以在侵蚀性介质的情况下感测压力。

要指出的是，本发明的一些可能的特征和优点在这里参照不同的实施方式描述为压力传感器和用于制造的方法。本领域技术人员看出，所述特征能够以合适的方式组合、适配或替换，以便实现本发明的其他实施方式。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施方式，其中，附图和说明书均不限制性地解释本发明。

图1示出根据实施例的压力传感器的示图；和

图2示出根据实施例的压力传感器的剖面图。

附图仅是示意性的并且不是按正确比例的。在附图中相同的附图标记表明相同或作用相同的特征。

具体实施方式

图1示出根据实施例的压力传感器100的示图。压力传感器100具有传感器壳体102，传感器组件104可运动地支承在该传感器壳体中。在传感器壳体102和传感器组件104之间布置有弹簧，该弹簧以预紧力预紧并且将传感器组件104压到零位置中。在这里由传感器组件104基本上可以看到用于插入到接收开口中的传感器套管106。传感器套管106在零位置中从传感器壳体102中伸出。传感器套管106具有柱形基体。用于O形环的槽围绕基体走向，该O形环用于相对于柱形接收开口的壁密封。传感器套管106在背离传感器壳体102的一侧上具有平坦侧面，在该侧面上布置有分隔膜片108。分隔膜片108是圆形的并且具有同心的波纹结构。

在实施例中，传感器套管106在侧面上具有充注开口110。传感器组件104在具有储油器的压力传感器100的分隔膜片108和传感器单元之间通过充注开口110充注。充注开口110布置在O形环和传感器壳体102之间并且例如通过球严密地封闭。

传感器壳体102具有空心柱形的基体并且在背离传感器套管106的端部上具有用于使压力传感器100电接触的电接口112。传感器壳体102在面向传感器套管106的端部上具有固定法兰114。在这里固定法兰114具有两个用于固定压力传感器100的固定开口。传感器壳体102和固定法兰114是由塑料制成的部件，接触部位于该部件中。接触部是注塑包封的插入件。

图2示出根据实施例的压力传感器100的剖面图。在此，压力传感器100基本上相当于图1中的压力传感器。这里示出传感器组件104的零件。传感器组件104由传感器套管106、分隔膜片108、穿过传感器套管106的由油充注的通道200和邻接于该通道的传感器单元202组成，该传感器单元用于感测在分隔膜片108和传感器单元202之间的储油器204中的压力。膜片108在油下面焊接到传感器套管106上。由此储油器204包含较小的油量。这样可以实现提高的精度。传感器单元202通过弹动的触点206电接触。弹簧208布置在传感器组件104的环绕的法兰210和传感器壳体102的突出部之间。弹簧208例如可以是碟形弹簧组，该碟形弹簧组在传感器组件104的弹入方向上被导向通过传感器壳体102。法兰210在零位置中贴靠在焊接到传感器壳体中的支撑环212上。

在制造时，首先将弹簧208和传感器组件104布置在传感器壳体102中。然后将支撑环212放置到法兰210上并且以限定的力压入到传感器壳体102中。在随后到达的位置上将支撑环212与传感器壳体102焊接。

在将支撑环210压入时使弹簧208以预紧力214预紧。当施加到传感器套管106上的力大于预紧力214时，法兰210从支撑环212抬起。

当传感器组件104弹入到传感器壳体102中时，所述传感器组件通过支撑环212在弹入方向上被导向。在装配状态中传感器组件104还通过贴靠在孔216的内侧上的密封件218被导向。

相比于图1中的示图，在这里固定法兰114布置在传感器壳体102的背离传感器套管106的端部上。由此压力传感器100构造成用于，以传感器壳体102和传感器套管106插入到孔216中，使得只有电接口112超过固定法兰114伸出。在这里所示出的压力传感器100中，传感器套管106具有小于传感器壳体102的直径。因此，为了插入这里所示出的压力传感器100需要台阶孔216。只要用于传感器壳体102的两个固定孔位于壳体孔上，传感器套管也可以简单地导入到该壳体孔216中。

在实施例中，法兰210通过传感器单元202的两个半壳之间的连接接口构造。在此，所述半壳通过预紧力214相互挤压。所述半壳相互焊接。

在实施例中，传感器套管106与传感器单元202焊接。环绕传感器套管106的凸缘220贴靠在支撑环212上并且在弹入方向上引导传感器组件104。

换言之，在图2中示出针对冰稳定的压力传感器100。

通过这里所提出的压力传感器100即使在能冻结的介质222的情况下也可以测量在测量中或油/燃料应用中的吸管压力。由此压力传感器100不被损坏。压力传感器100具有储油器204。钢膜片与储油器204防止能冻结的待测量的介质222的直接接触。冰压力补偿元件抵消在结冰时产生的力。

通过这里所描述的改进的、具有简化的整体结构概念的结构可以实现关于精度、压力、温度、机械振动、进一步的信号加工(即数字信号加工)和结构空间和重量的减小方面的要求。在此，减小连接技术和部件的数量、机器使用和复杂性。

通过减小支撑结构的直径和长度实现较小的油量。由此可以实现非常高的精度。

在实施例中，在支撑部与传感器模块的连接过程期间进行油充注。由此能够实现较少的设施和部件以及部件的较简单的几何结构。

冰压力补偿元件的例如通过弹簧208的附接能够以明显较小的形式进行并且也更好地适用于更高的压力。

通过减小结构高度也能够实现整个系统的更简单的安装。电连接既可以通过电缆也可以通过外部的引线框实现。

压力区域的改变通过模块中的传感器芯片的改变进行并且可以在单独的生产线上进行。结构概念模块化地设计并且可以简单地适配于几何和/或电学方面的要求。因此，传感器可以是成本优化的。

具有冰压力补偿元件的传感器在内部预紧并且由此与用户接头几何形状无关。通过以恒定值进行内部预紧，可以消除由于零件的生产公差而产生的预紧力波动，由此决定性地改善精度。

传感器壳体102被拧入到具有引导介质的壳体中并且通过O形环密封。传感器通过弹簧元件、例如碟形弹簧内部预紧并且在此通过支撑部212抵着弹簧力支撑。传感器被充注以液体、如油，该液体通过膜片与待测量的介质222分开。功能是在待测量的介质222结冰时保护传感器和膜片。在结冰时介质222的聚集态改变，这导致体积膨胀。在没有这里可能的偏移运动的情况下体积膨胀可能导致膜片的损坏。在示出的情况下，传感器可以逆着弹簧力向上偏移。因此，膜片被保护免受由于介质222的冻结而引起的损坏。弹簧力如此大，以至于能够可靠地测量最大要测量的系统压力。如果力例如在冻结时变得较大，那么传感器可以偏移并且通过在融化时通过弹簧力又回位。传感器单元202的电接触也通过弹动的元件进行。

传感器系统如此调节，使得可以多次重复冻结。

通过所选择的结构，传感器可以用于其他应用领域。传感器的电接触可以通过不同的方法如钎焊、通过弹簧元件如S形弹簧、螺旋弹簧或压入技术实现。传感器单元202的电接触也可以通过S形弹簧或螺旋弹簧实现。

油充注也可以在支撑部与传感器模块的连接过程之后与随后的球封闭一起进行。

最后要指出，概念“具有”、“包括”等不排除其他元件或步骤，并且概念“一个”不排除多个。附图标记不视为限制。

Claims (7)

1.压力传感器(100)，具有能运动地支承在所述压力传感器(100)的传感器壳体(102)中的传感器组件(104)，其中，弹簧(208)支撑在所述传感器组件(104)和所述传感器壳体(102)之间，该弹簧以预紧力(214)预紧，其中，所述传感器组件(104)的止挡面通过所述预紧力(214)压紧到所述传感器壳体(102)的对应件上，以便限定所述传感器组件(104)的零位置，其中，当作用到所述传感器组件(104)上的力大于所述预紧力(214)时，所述止挡面从所述对应件抬起。

2.根据权利要求1所述的压力传感器(100)，在所述压力传感器中，所述弹簧(208)通过在所述预紧力(214)下与所述传感器壳体(102)连接的支撑环(212)预紧。

3.根据权利要求2所述的压力传感器(100)，在所述压力传感器中，所述对应件通过所述支撑环(212)构造，其中，所述传感器组件(104)的法兰(210)布置在所述支撑环(212)和所述弹簧(208)之间。

4.根据权利要求3所述的压力传感器(100)，在所述压力传感器中，所述支撑环(212)还具有用于所述传感器组件(104)的导向面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压力传感器(100)，在所述压力传感器中，所述传感器组件(104)由传感器套管(106)、通过分隔膜片(108)隔开的储油器(204)和用于感测所述储油器(204)中的压力的传感器单元(202)组成。

6.用于制造根据权利要求1至5中任一项所述的压力传感器(100)的方法，其特征在于，在预紧的步骤中使所述压力传感器(100)的弹簧(208)以预紧力(214)预紧，其中，所述弹簧(208)支撑在所述压力传感器(100)的传感器壳体(102)和所述压力传感器(100)的能运动地支承在所述传感器壳体(102)中的传感器组件(104)之间，其中，所述传感器组件(104)的止挡面通过所述预紧力(214)压紧到所述传感器壳体(102)的对应件上，以便限定所述传感器组件(104)的零位置，其中，当作用到所述传感器组件(104)上的力大于所述预紧力(214)时，所述止挡面从所述对应件抬起。

7.根据权利要求6所述的方法，在所述方法中，在所述预紧的步骤中，将支撑环(212)以所述预紧力(214)压入到所述传感器壳体(102)中并且将所述支撑环与所述传感器壳体(102)连接，使得所述弹簧(208)通过所述支撑环(212)在所述预紧力(214)下预紧。

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