CN111194402A - 用于测量流体压力的压力传感器和用于制造用于测量流体压力的压力传感器的方法 - Google Patents

用于测量流体压力的压力传感器和用于制造用于测量流体压力的压力传感器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于测量流体的压力的压力传感器(10)，其中，所述压力传感器(10)包括：‑用于感测所述流体的压力的传感器元件(18)，‑用于操控和/或分析处理所述传感器元件(18)的测量信号的操控和/或分析处理电路(20)，‑电路载体(30)，其中，所述操控和/或分析处理电路(20)布置在所述电路载体(30)上，‑载体元件(50)，其中，所述电路载体(30)固定在所述载体元件(50)上，和‑壳体元件(60)，其中，具有所述电路载体(30)的所述载体元件(50)形状锁合地和/或力锁合地固定在所述壳体元件(60)中，其特征在于，所述载体元件(50)由不导电材料一件式地构造。

Description

用于测量流体压力的压力传感器和用于制造用于测量流体压 力的压力传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量流体压力的压力传感器和一种用于制造用于测量流体压力的压力传感器的方法。
背景技术
已知多种(高)压力传感器。DE 10 2015 226 115 A1描述了一种压力传感器。所述传感器包括用于操控和/或分析处理传感器元件的测量信号的操控和/或分析处理电路。操控和/或分析处理电路布置在电路载体上，该电路载体又固定在载体元件上。载体元件两件式地构造，即由能导电的部分和电绝缘的部分构造，其中，所述能导电的部分与接地连接或者说接地。
对此的缺点在于，载体元件在技术上是昂贵的并且载体元件尤其基于载体元件的两件式的制造是昂贵的。此外，即使在不需要操控和/或分析处理电路与接地的连接或者说不需要操控和/或分析处理电路的接地时，也总是存在载体元件的能导电的部分。因此，压力传感器具有高的制造费用。
发明内容
本发明的实施方式能够以有利的方式表明技术上简单构造的并且可以成本有利地制造的压力传感器，或者说能够成本有利地并且技术上简单地制造压力传感器。
根据本发明的第一方面，提出一种用于测量流体压力的压力传感器，其中，压力传感器包括：-用于感测流体压力的传感器元件；-用于操控和/或分析处理传感器元件的测量信号的操控和/或分析处理电路；-电路载体，其中，操控和/或分析处理电路布置在电路载体上；-载体元件，其中，电路载体固定在载体元件上，和-壳体元件，其中，载体元件与电路载体形状锁合地和/或力锁合地固定在壳体元件中，其特征在于，载体元件由不导电材料一件式地构造。
由此有利地，压力传感器典型地在技术上简单地构造。此外，压力传感器通常可以成本有利地制造。此外，压力传感器通常可以紧凑地构造，即压力传感器可以占据小的体积或空间。
根据本发明的第二方面，提出一种用于制造用于测量流体压力的压力传感器的方法，其中，所述方法包括以下步骤：-提供压力传感器基本单元，其中，压力传感器基本单元包括壳体元件和用于感测流体压力的传感器元件；-提供具有用于操控和/或分析处理传感器元件的测量信号的操控和/或分析处理电路的电路载体；-通过形状锁合和/或力锁合使电路载体与由不导电材料一件式构造的载体元件连接；并且-将具有电路载体的载体元件装入壳体元件中并且使载体元件与壳体元件连接。
由此有利地，压力传感器典型地在技术上简单地并且成本有利地制造。压力传感器通常可以紧凑地构造，即压力传感器可以占据小的体积或空间。此外，通常不需要电路载体关于壳体元件的费事的定位。这通常降低了制造时间。另一优点是，通常可以在制造压力传感器时建立操控和/或分析处理电路与接地的连接或者不建立该连接。因此，压力传感器在制造时可以典型地灵活适配于所需要的要求。
压力传感器尤其可以是用于测量或确定例如在约10bar至约4000bar的范围中的高压力的高压传感器。
关于本发明的实施方式的想法还可以视为基于下面所描述的思想和认知。
根据实施方式，操控和/或分析处理电路布置在电路载体的两个对置侧上。由此，压力传感器可以典型地特别紧凑地或节省空间地构造。
根据实施方式，压力传感器还包括用于连接操控和/或分析处理电路与接地的接地弹簧。由此通常可以在技术上简单地建立与接地的连接。此外，典型地在技术上简单地确定电路载体在压力传感器中的位置。
根据实施方式，载体元件具有用于接收接地弹簧的槽。由此接地弹簧通常在技术上简单地并且防丢失地布置。
根据实施方式，压力传感器还包括用于将操控和/或分析处理电路电连接到另外的元件上的至少一个连接弹簧。由此的优点是，压力传感器典型地在技术上简单地并且成本有利地与另外的元件电连接。
根据实施方式，电路载体通过形状锁合的和/或力锁合的连接与载体元件连接。由此有利地，电路载体通常在技术上简单地并且可松脱地与载体元件连接。此外，所述连接通常可以在制造压力传感器时快速地建立。
根据实施方式，电路载体借助于卡锁连接与载体元件连接。由此有利地，电路载体通常在技术上特别简单地并且成本有利地与载体元件连接。
根据实施方式，载体元件通过卡锁连接固定在壳体元件中。由此有利地，载体元件典型地特别可靠地并且成本有利地固定在壳体元件中。
根据所述方法的实施方式，尤其在使电路载体与载体元件连接之前，将用于连接操控和/或分析处理电路与接地的接地弹簧装入到载体元件的槽中。由此优点是，通常在技术上简单地建立与接地的连接。此外，接地弹簧典型地在技术上简单地并且防丢失地布置。
根据所述方法的实施方式，操控和/或分析处理电路布置在电路载体的两个对置侧上。由此可以典型地制造特别紧凑的或节省空间的压力传感器。
根据所述方法的实施方式，借助于卡锁连接使电路载体与载体元件连接，和/或，借助于卡锁连接使载体元件与壳体元件连接。由此通常建立在不同元件之间的特别可靠的并且在技术上简单的连接。卡锁连接典型地尤其是成本有利的。这通常降低制造成本或用于制造所需的时间。
要指出，本发明的一些可能的特征和优点在此参照压力传感器或用于制造压力传感器的方法的不同实施方式来描述。本领域技术人员认识到，所述特征能够以合适的方式组合、适配或更换，以便获得本发明的另外的实施方式。
附图说明
下面参照附图描述本发明的实施方式，其中，附图和说明书均不应视为对本发明的限制。
图1示出具有操控和/或分析处理电路的电路载体的立体视图和在组装之前根据本发明的压力传感器的实施方式的载体元件；
图2示出图1的电路载体和根据本发明的压力传感器的实施方式的下壳体元件，该电路载体已经与图1的载体元件连接；
图3示出根据本发明的压力传感器的实施方式；
图4示出图2的电路载体的横截面视图，该电路载体已经与载体元件连接；和
图5示出图3的压力传感器的横截面视图。
附图仅是示意性的并且不按正确比例。相同的附图标记在附图中表明相同的或功能相同的特征。
具体实施方式
图1示出具有操控和/或分析处理电路20的电路载体30的立体视图和在组装之前的根据本发明的压力传感器10的实施方式的载体元件50。图2示出图1的电路载体30和根据本发明的压力传感器10的实施方式的下壳体元件60，该电路载体已经与图1的载体元件50连接。图3示出根据本发明的压力传感器10的实施方式。图4示出图2中的电路载体30的横截面视图，该电路载体已经与载体元件50连接。图5示出图3中的压力传感器10的横截面视图。
压力传感器10构造成用于测量流体、尤其是液体、例如油的压力。压力传感器10尤其构造成用于测量高的和非常高的压力。
所述压力包围压力传感器基本单元15。压力传感器基本单元15具有用于感测流体压力的传感器元件18、尤其是压力传感器元件18和(下)壳体元件60。传感器元件18感测在压力通道19中的流体的压力。
用于操控和/或分析处理传感器元件18的测量信号的操控和/或分析处理电路20同样是压力传感器10的部件。操控和/或分析处理电路20接收传感器元件18的测量信号并且处理或分析测量信号，以便由此确定流体压力。操控和/或分析处理电路20通常包括多个半导体构件22。在附图中示例性地示出仅一个半导体构件22。操控和/或分析处理电路20可以具有一个或多个半导体芯片或集成电路。所述电路可以包括或者说可以是用于操控压力传感器18的操控电路。附加地或替代地，所述电路可以是用于分析处理压力传感器18的测量信号的分析处理电路20。
操控和/或分析处理电路20布置在电路载体30上。电路载体30例如可以包括电路板。操控和/或分析处理电路20可以布置或固定在电路载体30的两个对置侧上。
在电路载体30的第一侧(在图1中的上侧)上布置有一个或多个连接弹簧45、46、47。连接弹簧45、46、47与操控和/或分析处理电路20电连接。连接弹簧45、46、47用于操控和/或分析处理电路20与另外的元件的电连接。所述另外的元件可以是压力传感器10的部件或者可以不是压力传感器10的部件。所述另外的元件例如可以包括控制单元，该控制单元基于确定的压力采取确定的措施。
电路载体30与载体元件50连接或固定在该载体元件中。所述连接或固定可以是形状锁合的和/或力锁合的。尤其地，所述连接或固定可以借助于一个或多个卡锁连接实施。
载体元件50由不导电材料或者说电绝缘材料组成。由此避免短路。载体元件50一件式地构造。载体元件50可以被注塑或者通过深拉制造。载体元件50的材料例如可以包括塑料或者可以是塑料。
载体元件50具有用于接收接地弹簧40的槽52。接地弹簧40位于电路载体30的背离连接弹簧45、46、47的一侧上。接地弹簧40使操控和/或分析处理电路20的部件与接地和/或壳体元件60电连接。接地弹簧40是可选的。也可以不设置接地弹簧40。尤其地，当不需要操控和/或分析处理电路20的接地或者说与接地或下壳体元件60的电连接时，省去或不装入该接地弹簧。
通过力锁合的和/或形状锁合的连接，电路载体30可以在两侧装载。由此可以使压力传感器10或具有操控和/或分析处理电路20的电路载体30所需的体积减小或者说最小化。
在将电路载体30固定在载体元件50上之后，这些相互连接的元件(也称为电路载体组件)装入到压力传感器10的下壳体元件60中。图2示出在这种装入到下壳体元件60之前的状态。
下壳体元件60具有(规则的)六边形的形状、尤其是内部形状。电路载体30具有六边形的形状。载体元件50具有对此互补的六边形的形状。由此，电路载体30在装入到载体元件50中时在技术上简单地定向。在将载体元件50装入到壳体元件60中时，具有电路载体30的载体元件50也在技术上简单并且快速地定向。
电路载体30在它的中心具有槽35、尤其是圆形的槽。在将电路载体30装入到下壳体元件60中时，布置在用于接收待测量流体的压力通道19上方的压力传感器10达到该槽35中。同时，通过将具有操控和/或分析处理电路20的电路载体30布置在下壳体元件60中可以建立在压力传感器10和操控和/或分析处理电路20之间的电连接。为此，压力传感器10可以在电路载体30的槽35的区域中接触或触碰电路载体30。
载体元件50在它的中心具有呈槽形式的开口38。在将载体元件50装入到下壳体元件60中时，压力传感器10和压力通道19的一部分达到该开口38中。
因此，压力传感器10可以是非常紧凑或节省体积的。
载体元件50通过力锁合的和/或形状锁合的连接固定在下壳体元件60中。尤其地，在载体元件50和下壳体元件60之间的连接可以是卡锁连接或搭扣连接。
为此，下壳体元件60具有一个或多个向内伸出的突出部61。突出部61可以是环绕的。替代地，下壳体元件60可以具有多个在周边上均匀地或不均匀地分布的突出部61。
载体元件50具有一个或多个与所述一个突出部61或所述多个突出部61互补的卡锁鼻53。卡锁鼻53可以环绕地构造。替代地，可以存在多个在周边上均匀地或不均匀地分布的卡锁鼻53。
载体元件50的所述一个卡锁鼻53或所述多个卡锁鼻53被卡锁或搭扣或挤压在下壳体元件60的所述一个突出部61或所述多个突出部61下面。以该方式可以在技术上简单地、成本有利地并且快速地实现载体元件50的可靠固定和由此与载体元件50可靠连接的、具有操控和/或分析处理电路20的电路载体30的可靠固定。
卡锁连接或卡扣连接或挤压连接能够可松脱地构造。以该方式，具有电路载体30的载体元件50又可以从下壳体元件60中取出，以便更换或检查所述载体元件和所述电路载体。
最后，上壳体元件65与下壳体元件60连接。具有电路载体30和操控和/或分析处理电路20的载体元件50相对于周围或环境受保护。
如在图4或图5的横截面视图中清楚看出，接地弹簧40在电路载体30的下侧和下壳体元件60之间防丢失地布置在载体元件50的槽52中。同时，载体元件50在下壳体元件60中的位置通过接地弹簧40和连接弹簧45、46、47可靠地确定。
连接弹簧45、46、47建立在操控和/或分析处理电路20和布置在上壳体元件65中的部件的一部分之间的电连接。因此，建立操控和/或分析处理电路20的在技术上简单的电连接。
压力传感器10能够在技术上简单地并且无需工具或机器地组装或连接。尤其地，不需要材料锁合的连接或不需要粘接，以便使具有载体元件50的电路载体30或载体元件50与压力传感器10的下壳体元件60连接。
最后要指出，概念如“具有”、“包括”等不排除另外的元件或步骤并且概念如“一个”不排除多个。在权利要求中的附图标记不视为限制。

Claims (10)

1.用于测量流体的压力的压力传感器(10)，其中，所述压力传感器(10)包括：
-用于感测所述流体的压力的传感器元件(18)，
-用于操控和/或分析处理所述传感器元件(18)的测量信号的操控和/或分析处理电路(20)，
-电路载体(30)，其中，所述操控和/或分析处理电路(20)布置在所述电路载体(30)上，
-载体元件(50)，其中，所述电路载体(30)固定在所述载体元件(50)上，和
-壳体元件(60)，其中，带有所述电路载体(30)的所述载体元件(50)形状锁合地和/或力锁合地固定在所述壳体元件(60)中，
其特征在于，
所述载体元件(50)由不导电材料一件式地构造。
2.根据权利要求1所述的压力传感器(10)，其中，
所述操控和/或分析处理电路(20)布置在所述电路载体(30)的两个对置侧上。
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器(10)，其中，
所述压力传感器(10)还包括用于连接所述操控和/或分析处理电路(20)与接地的接地弹簧(40)。
4.根据权利要求3所述的压力传感器(10)，其中，
所述载体元件(50)具有用于接收所述接地弹簧(40)的槽(52)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(10)，其中，所述压力传感器(10)还包括用于将所述操控和/或分析处理电路(20)电连接到另外的元件上的至少一个连接弹簧(45、46、47)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(10)，其中，所述电路载体(30)通过形状锁合的和/或力锁合的连接与所述载体元件(50)连接。
7.根据权利要求6所述的压力传感器(10)，其中，
所述电路载体(30)借助于卡锁连接与所述载体元件(50)连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(10)，其中，
所述载体元件(50)通过卡锁连接固定在所述壳体元件(60)中。
9.用于制造用于测量流体的压力的压力传感器(10)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-提供压力传感器基本单元(15)，其中，所述压力传感器基本单元(15)包括壳体元件(60)和用于感测所述流体的压力的传感器元件(18)；
-提供具有用于操控和/或分析处理所述传感器元件(18)的测量信号的操控和/或分析处理电路(20)的电路载体(30)；
-通过形状锁合和/或力锁合使所述电路载体(30)与由不导电材料一件式构造的载体元件(50)连接；并且
-将带有所述电路载体(30)的所述载体元件(50)插入到所述壳体元件(60)中并且使所述载体元件(50)与所述壳体元件(60)连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
尤其在使所述电路载体(30)与所述载体元件(50)连接之前，将用于连接所述操控和/或分析处理电路(20)与接地的接地弹簧(40)装入到所述载体元件(50)的槽(52)中。
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