CN114636510A - 传感器组件以及阀装置 - Google Patents

Abstract

一种传感器组件和阀装置，包括温度传感单元、压力传感单元以及电路单元，压力传感单元包括陶瓷基体和金属层，金属层与陶瓷基体密封连接，压力感应部与陶瓷基体限位连接，电路单元印刷于陶瓷基体，温度传感单元还包括导电部，导电部电连接感温部与电路单元，导电部与金属层焊接固定，这样有利于简化结构，降低生产成本。

Description

传感器组件以及阀装置

技术领域

本申请涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种传感器组件以及应用该传感器组件的阀装置。

背景技术

如图24所示，相关技术中的传感器组件100包括压力传感器元件130、电子电路板120和温度传感器元件170。传感器组件100通过开口式液密通道的入口开口部175传送流体到感测压力的压力传感器元件130的表面，以及通过封闭式的液密通道使温度传感器170和导线160与流体隔离。导线160在细长的管状元件165内延伸并从侧方穿过基座的孔连接至电子电路板120。

该结构的传感器组件的零部件较多，组装工艺复杂，生产成本高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种结构简单，有利于降低生产成本的传感器组件和阀装置。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：一种传感器组件，包括外壳、温度传感单元、压力传感单元以及电路单元，所述温度传感单元和所述压力传感单元均与所述电路单元电连接，所述温度传感单元包括感温部，所述压力传感单元包括压力感应部，所述传感器组件具有检测通道，所述感温部位于所述检测通道内，所述感温部能够将所述检测通道内的温度转换为电信号，所述压力感应部能够将所述检测通道内的压力转换为电信号，所述压力传感单元还包括本体部，所述本体部与所述压力感应部固定连接，所述本体部包括陶瓷基体和金属层，所述金属层与所述陶瓷基体密封连接，所述压力感应部与所述陶瓷基体限位连接，所述电路单元成形于所述陶瓷基体，所述温度传感单元还包括导电部，所述导电部电连接所述感温部与所述电路单元，所述导电部与所述金属层焊接固定。

本申请还公开了一种阀装置，包括阀体和传感器组件，所述阀体具有流体通道，所述检测通道与所述流体通道连通，所述传感器组件为以上所述的传感器组件。

本申请的传感器组件和阀装置，传感器组件包括温度传感单元、压力传感单元以及电路单元，压力传感单元包括陶瓷基体和金属层，金属层与陶瓷基体密封连接，压力感应部与陶瓷基体限位连接，电路单元印刷于陶瓷基体，温度传感单元还包括导电部，导电部电连接感温部与电路单元，导电部与金属层焊接固定，这样有利于简化结构，降低生产成本。

附图说明

图1是本申请第一种实施方式的传感器组件的立体结构示意图；

图2是图1的传感器组件的一种分解结构示意图；

图3是图1的传感器组件的一个正视结构示意图；

图4是图3中的A-A剖视结构示意图；

图5是图2中密封组件和第一段组合件的一个视角的立体结构示意图；

图6是图2中密封组件和第一段组合件的另一个视角的立体结构示意图；

图7是图5的俯视结构示意图；

图8是图7中的A-A剖视结构示意图；

图9是图2中基座和第二段的组合件的一个视角的立体结构示意图；

图10是图2中接插组件的一个立体结构示意图；

图11是本申请第二种实施方式的传感器组件的剖视结构示意图；

图12是图11中基座的一个视角的立体结构示意图；

图13是图11中基座的局部结构放大示意图；

图14是本申请的压力传感单元的第一种实施方式的剖视结构示意图；

图15是本申请第三种实施方式的传感器组件的剖视结构示意图；

图16是图15中基座的一个视角的立体结构示意图；

图17是图16中基座的仰视结构示意图；

图18是图17中的A-A剖视结构示意图；

图19是本申请的压力传感单元的第二种实施方式的剖视结构示意图；

图20是本申请第四种实施方式的传感器组件的剖视结构示意图；

图21是本申请第五种实施方式的传感器组件的分解结构示意图；

图22是本申请第五种实施方式的传感器组件的一个剖视结构示意图；

图23是图22中的B部局部放大结构示意图；

图24是现有技术的传感器组件的一个实施方式结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

应当理解，本申请的说明书以及权利要求书中所使用的，例如“第一”、“第二”以及类似的词语，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分特征的命名。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，本申请中出现的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于某一特定位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语是一种开放式的表述方式，意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面的元件及其等同物，这并不排除出现在“包括”或者“包含”前面的元件还可以包含其他元件。本申请中如果出现“若干”，其含义是指两个以及两个以上。

参阅图1至图16，本申请提供的一种传感器组件100，包括压力传感单元1、温度传感单元2、电路单元4、接插件5、密封组件6以及外壳9；电路单元4位于压力传感单元1的一侧，密封组件6位于压力传感单元1 的另一侧，在图1至图10中，电路单元4位于压力传感单元1的上方，密封组件6位于压力传感单元1的下方，温度传感单元2和压力传感单元2 均与电路单元4电性连接，外壳9和接插件5固定连接并形成容纳腔59，压力传感单元1和电路单元4位于容纳腔59，传感器组件100具有检测通道101；温度传感单元2包括感温部21，至少部分感温部21位于检测通道 101内，感温部21能够将检测通道101内的温度转换为电信号，感温部21 可以为热敏电阻，本申请的温感部21类型不以此为限；压力传感单元1 包括压力感应部20和本体部10，本体部10可以为陶瓷基体，压力感应部 20与本体部10连接，压力感应部20能够将检测通道101内的压力转换为电信号，容纳腔59包括电控腔591，电路单元4位于电控腔591，电控腔 591与检测通道101隔离；本实施例中，密封组件6位于外壳9和压力传感单元1之间，密封组件6包括密封部61，密封部61被压紧于压力传感单元1和外壳9之间，密封部61与压力传感单元1密封接触，密封部61 与外壳9密封接触，使得检测通道101的工作介质不能进入电控腔591，通过一个密封组件实现电路单元所在空间的密封，使得电路单元不会接触到被测工作介质，保证密封性能可靠的同时结构简单。

温度传感单元2包括还包括导电部22和基座3，导电部22电性连接感温部21与电路单元4，至少部分导电部22与基座3注塑连接，至少部分密封部61位于基座3和压力传感单元1之间。

参见图5至图8，本实施例中，密封组件6包括密封部61和金属骨架 62，密封部61的主要材料为橡胶材料，密封部61以金属骨架62为嵌件注塑形成，金属骨架62呈圆环状，沿密封组件6的径向，金属骨架62的外缘与密封部61的外缘对齐，沿密封组件6的高度方向，密封部61凸出金属骨架62表面设置，这样，压力传感单元1压缩密封部61后能够与金属骨架62接触，金属骨架62将密封部61压向外壳9的底壁。

密封组件6具有第一贯穿孔63，感温部21通过导电部22与电路单元 4电连接，导电部22包括第一段221，第一段221的一端穿过第一贯穿孔 63与电路单元4电连接，第一段221的另一端形成有第一凸缘部23，第一凸缘部23的外径大于第一贯穿孔63的孔径，这样在密封部和导电部的第一段之间形成迷宫结构，提高密封性。

导电部22还包括第二段222和第三段223，第二段222位于第一段221 和第三段223之间，第二段222电连接第一段221和第三段223。本实施例中，第二段222与基座3注塑连接，第二段222与第一段221弹性接触并电连接，本实施例中，在第二段的一末端通过折弯或冲压形成有弧形凸起部220，弧形凸起部220具有一定的弹性，第二段的另一端形成有平面部230，第一段221的第一凸缘部23与弧形凸起部220抵接并电连接，第三段223与平面部230焊接固定，可以在平面部形成通孔，第三段223插入通孔后焊接固定，平面部230伸入基座的内腔对应的区域，这样第三段 223的插入端可以呈平直状，结构简单，第三段223与感温部21固定连接，在第三段223的一末端连接感温部21。

结合图4和图9，部分第二段222与基座3注塑固定，基座3具有第二凸缘部31和筒部32，第二凸缘部31的外缘尺寸大于筒部32的外缘尺寸，第二凸缘部31凸出筒部32设置，第二凸缘部31的上端面与密封组件 6的下端面抵接，第二凸缘部31的下端面与外壳9的底壁接触，密封组件6的上端面与压力传感单元1的下端面抵接并密封连接。筒部32具有缺口部321，缺口部321的高度与感温部21的高度对应，缺口部321与基座3 的内腔或者说检测通道101连通，以使得工作介质能够通过缺口部321进入检测通道101。本实施例中，缺口部321为四个，沿筒部31的周向均匀分布；弧形凸起部220和平面部230均凸出第二凸缘部31的上端面，弧形凸起部220和平面部230均露出于第二凸缘部31的上端面。筒部32形成部分检测通道101的侧壁。

结合参阅图4，外壳9具有第一台阶部91和第二台阶部92，第一台阶部91和第二台阶部92位于外壳9的底壁，第一台阶部91具有第一台阶面 911，第二台阶部92具有第二台阶面922，第一台阶面911比第二台阶面 922更加靠近压力传感单元1，密封部61的下端面与第一台阶面911密封连接，第一段221的第一凸缘部23与第一台阶面911可以抵接限位，防止第一凸缘部23将弧形凸起部压溃；第二台阶部92具有安装孔923，第二凸缘部31与第二台阶面922抵接轴向限位，第二凸缘部32通过第二台阶部92的侧壁横向限位，基座3的筒部32位于安装孔923内，至少缺口部 321露出外壳9设置。本实施例中，外壳9还具有第三台阶面93，金属骨架62与第三台阶面93抵接，能够防止金属骨架62将密封部61压紧的变形量过大，甚至压溃。

结合参阅图4和图10，接插件5包括插针52和接插壳体51，插针52 与电路单元4电连接，插针52能够电连接电路单元4与外部电源，插针 52与接插壳体51注塑固定，外壳9与接插壳体51固定连接，本实施方式中，外壳9与接插壳体51通过铆接固定连接，接插壳体51包括限位部511，限位部511能够与压力传感单元1的上端面抵接。在一种实施方式中，为了防止传感器组件由于温度变化零部件产生形变的原因导致密封性受影响，限位部511不与电路单元所在的电路板直接抵接，限位部511避开电路单元所在的电路板与压力传感单元1抵接，这样限位部511可以为限位柱或者环形部具有缺口，参阅图10，限位部511为环形部具有缺口，外壳9与接插壳体51固定连接，限位部511与压力传感单元1抵接，压力传感单元 1的下端面与密封组件6的上端抵接，密封组件6的下端面与第二凸缘部 31的上端面以及外壳9的第一台阶面911抵接，第二凸缘部31的下端面与外壳9的底壁接触，这样通过外壳9与接插壳体51固定连接，将电路单元4密封于电控腔591的方案，安装方便，相对于需要安装两个密封圈的方案，由于本申请一个密封部，结构简单，密封部一体成型，材料相同，温度一致性较好，密封可靠性提高。

图11-图13为传感器组件100的第二种实施方式，第二种实施方式与第一种实施方式的主要区别在于：导电部22的第一段221和第二段222 的连接方式不同，本实施例中，导电部的第一段221和第二段222固定连接，为刚性连接，具体可以为焊接；在该实施方式中，第二段222与基座3注塑连接，第二段222的一端具有露出基座3的延伸部224，延伸部224 形成有第一凹槽225，第一凹槽225为盲孔，第一段221的末端伸入第一凹槽225内轴向限位或作为组装定位的基准并通过焊接连接第一段和第二段，第一段221和第二段222电连接，延伸部224的外缘大于第一贯穿孔 63的孔径，延伸部224的上端面与密封部61密封接触，延伸部224的下端面与基座3注塑固定。

图15-图18为传感器组件100的第三种实施方式，与第一种实施方式的主要区别点在于：本实施方式中，密封组件6不包括金属骨架，密封部具有第一贯穿孔63，压力传感单元1具有第二贯穿孔64，导电部22的第一段221穿过密封部的第一贯穿孔63和压力传感单元的第二贯穿孔64与电路单元4机械连接并可以电连接，第一段221的第一凸缘部23的上端面与密封部61的下端面抵接，第一凸缘部23的下端面与基座3限位连接，第二段222包括竖直段226，竖直段226与第一凸缘部23抵接并电连接，该实施方式的压力传感单元也可以用于第一种实施方式的传感器组件100。与第一种实施方式相比较，节省了金属骨架，有利于进一步降低成本。本实施例中，基座3还包括限位环33，限位环33的上端面与压力传感单元1 的下端面具有间隙，密封部61呈环形，密封部61位于限位环33和外壳9 的侧壁之间。

参阅图14和图19，压力传感单元1包括本体部10和压力感应部20，压力感应部20与本体部10固定连接，限位部与本体部的上端部抵接。

在图14中，压力传感单元1可以为陶瓷电容传感器，该实施例中，压力传感单元1包括本体部10和压力感应部20，本体部10包括第一端部11，压力感应部20包括第二端部12，第一端部11与第二端部12位于压力传感单元1厚度方向的相反两侧，电路单元4位于第一端部11的上方，本实施例中，电路单元4位于电路板，电路板位于第一端部11的上方，压力感应部位于第二端部12。第二端部12包括第一区121与第二区122，第一区 121为压力感应敏感区，第二区122围设在第一区121的外沿。第一区121 暴露于检测通道中，用于将流体压力信号转化为电信号。本体部10具有沿压力传感单元1厚度方向延伸的第二凹槽113，第二凹槽1113与第一区对应，压力感应单元1还包括导电针，导电针的一端位于第二凹槽113内，导电针与第一区121对应，将检测通道内的压力信号转换为电信号，压力传感单元1还包括导电柱14，导电柱14电性连接第一区121与电路单元4，用于将第一区121的电信号传递至电路单元4。

以上压力传感器可以用于在图15中的实施方式中，压力传感单元1 具有第二贯穿孔64，导电部22的第一段221穿过密封组件的第一贯穿孔 63和压力传感单元的第二贯穿孔64与电路单元4机械连接并可以电连接，第一段221的第一凸缘部的上端面与密封部的下端面抵接并密封，该实施方式的压力传感单元1也可以用于第一种实施方式的传感器组件100，结合图4，第一段221的第一凸缘部23的下端面可以与弧形凸起部220弹性抵接并电连接。当然，该实施方式的压力传感单元也可以用于第二种实施方式的传感器组件100，结合图11至图13，该实施方式中，第二段222 与基座3注塑连接，第二段222的一端具有露出基座的延伸部224，延伸部224形成有第一凹槽225，第一凹槽225为盲孔，第一段221的末端伸入第一凹槽225内轴向限位或作为组装定位的基准并通过焊接连接第一段 221和第二段222，第一段221和第二段222电连接，延伸部224的外缘大于第一贯穿孔63的孔径，使得延伸部可以覆盖第一贯穿孔63，延伸部 224的上端面与密封部61密封接触，延伸部224的下端面与基座3注塑固定。在图19中，压力传感单元1为MEMS(微机电系统)压力传感器，分为压阻式和电容式两类，分别以体微机械加工技术和牺牲层技术为基础制造；压力感应部20为敏感元件与信号处理、校准、补偿、微控制器集成的单芯片。压力传感单元1包括第一端部11与第二端部12，第一端部11 与第二端部12位于压力传感单元1厚度方向的相反两侧，电路单元4位于第一端部11的上方，本体部10形成有第三贯穿孔65，压力感应部20位于第一端部11的一侧，通过第三贯穿孔65压力感应部能够检测检测通道内的流体的压力。该压力传感器可以用于第三种实施方式的传感器组件100，压力传感单元1具有第二贯穿孔64，导电部的第一段221穿过密封组件的第一贯穿孔63和压力传感单元的第二贯穿孔64与电路单元4机械连接并可以电连接，第一段的第一凸缘部的上端面与密封部的下端面抵接并密封，检测通道101与第三贯穿孔连通，压力感应部20的感应膜露于第三贯穿孔；当然该压力感应单元也可用于第一种和第二种实施方式。基座 3以导电部的第二段222为注塑嵌件通过注塑包胶工艺(inert molding)成型，以实现将第二段222密封固定于基座3内。

图20为传感器组件的第四种实施方式，与第三种实施方式的主要区别点在于：本实施例中，温度传感部的导电部22还包括弹性部227，第一段 221通过弹性部227与电路单元4电连接，本实施例中，弹性部227为弹簧，电路单元4印刷于电路板42，弹性部227抵接于电路板41和第一段 221之间，电路板42设置有焊盘，第一段221设置有台阶部2211，弹性部227与焊盘和台阶部2211抵接，弹性部227在焊盘和台阶部之间处于压缩状态；当然弹性部也可以与焊盘或台阶部之一焊接，与另一抵接。第二段 222与第一段221固定连接，第一段221的第一凸缘部23的下端与第二部的上端面焊接固定或压接固定。压力感应单元1的本体部10为陶瓷基体，陶瓷基体具有第二贯穿孔64，弹性部位227于第二贯穿孔64内，这样有利于增加弹性部的导向稳定性。

图21-图23为传感器组件的第五种实施方式结构示意图；本实施例中，传感器组件100，包括外壳9、温度传感单元2、压力传感单元1以及电路单元4，温度传感单元2和压力传感单元1均与电路单元4电连接，温度传感单元2包括感温部21，压力传感单元1包括压力感应部11和本体部 10，本体部10为陶瓷基体，感温部21能够将检测通道101内的温度转换为电信号，压力感应部11能够将检测通道101内的压力转换为电信号，压力传感单元1还包括金属层228，金属层228与陶瓷基体密封连接，压力感应部11与陶瓷基体限位连接，电路单元4成形于陶瓷基体，温度传感单元2的导电部22电连接感温部21与电路单元4，导电部22与金属层228 焊接固定；直接利用陶瓷基体成形电路单元，不需要单独设置电路板。

本实施例中的压力感应单元为MEMS压力传感器，压力感应部11包括MEMS感应部111和传输部112，MEMS感应部111通过传输部112与电路单元4电连接，陶瓷基体和金属层228具有第二贯穿孔64，第一段221 的一端穿过第二管穿孔64并与所述电路单元4电连接，第一段221的另一端具有第一凸缘部23，第一凸缘部23的外径大于第二贯穿孔64的孔径，第一凸缘部23的上端面能够覆盖第二贯穿孔64并与金属层228焊接固定，第一凸缘部23的下端面与第二段222电连接。传感器组件100可以安装在具有流道的部件上，部件可以是电子膨胀阀，用于车辆空调系统中的制冷剂流量控制，实现对制冷剂的节流。传感器组件100作为温度压力一体传感器，可以用于检测经过流道内的制冷剂的压力和温度。当然，部件也可以是四通阀、换热器、流体管路热管理系统部件等，可以实现对热管理系统部件内制冷剂的压力和温度进行测量。与第三种实施方式相同的地方，在此不再赘述。

一种阀装置，其包括阀体部和传感器组件100，传感器组件100固定安装于阀体部，阀体部包括流道，传感器组件100的检测通道101与流道连通，压力传感单元1能够检测流道内流体的压力，温度传感单元2能够检测流道内流体的温度。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种传感器组件，包括外壳、温度传感单元、压力传感单元以及电路单元，所述温度传感单元和所述压力传感单元均与所述电路单元电连接，所述温度传感单元包括感温部，所述压力传感单元包括压力感应部，所述传感器组件具有检测通道，所述感温部位于所述检测通道内，所述感温部能够将所述检测通道内的温度转换为电信号，所述压力感应部能够将所述检测通道内的压力转换为电信号，其特征在于：所述压力传感单元还包括本体部，所述本体部与所述压力感应部固定连接，所述本体部包括陶瓷基体和金属层，所述金属层与所述陶瓷基体密封连接，所述压力感应部与所述陶瓷基体限位连接，所述电路单元成形于所述陶瓷基体，所述温度传感单元还包括导电部，所述导电部电连接所述感温部与所述电路单元，所述导电部与所述金属层焊接固定。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于：所述压力传感单元为MEMS压力传感单元，所述压力感应部包括MEMS感应部和传输部，所述MEMS感应部通过所述传输部与所述电路单元电连接，所述导电部包括第一段和第二段，所述陶瓷基体和金属层具有贯穿孔，所述第一段的一端穿过所述贯穿孔并与所述电路单元电连接，所述第一段的另一端具有第一凸缘部，所述第一凸缘部的外径大于所述贯穿孔的孔径，所述第一凸缘部的上端面能够覆盖所述贯穿孔并与所述金属层焊接固定，所述第一凸缘部的下端面与所述第二段电连接。

3.根据权利要求2所述的传感器组件，其特征在于：所述温度传感单元还包括基座，所述基座与所述外壳限位连接，所述感温部位于所述基座形成的内腔，所述检测通道包括所述基座形成的内腔，所述导电部包括第三段，所述第二段与所述基座注塑连接，所述第二段与所述第一段接触并电连接，所述第三段与所述感温部固定连接，所述第三段与所述第二段焊接固定。

4.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于：所述传感器组件还包括密封组件，所述密封组件位于所述外壳和所述压力传感单元之间；所述传感器组件还包括接插件，所述接插件包括插针和接插壳体，所述插针与所述电路单元电连接，所述插针能够电连接所述电路单元与外部电源，所述插针与所述接插壳体注塑固定，所述外壳与所述接插壳体固定连接，所述压力传感单元和所述密封组件限位于所述外壳的底壁和所述接插壳体的内侧壁之间，所述密封组件包括密封部，所述密封部被压紧于所述压力传感单元和所述外壳之间，所述密封部与所述压力传感单元密封接触，所述密封部与所述外壳密封接触。

5.根据权利要求4所述的传感器组件，其特征在于：所述压力传感单元的上端面与所述接插壳体抵接，所述压力传感单元的下端面压缩所述密封部后与所述外壳抵接，所述密封部的上端面与所述压力传感单元的下端面抵接并密封连接，所述密封部的下端面与所述外壳密封连接。

6.根据权利要求4或5所述的传感器组件，其特征在于：所述密封部的主要材料为橡胶材料，部分所述密封部位于所述基座和所述本体部之间。

7.根据权利要求6所述的传感器组件，其特征在于：所述接插壳体包括限位部，所述限位部能够与所述压力传感单元的上端面抵接，所述外壳与所述接插壳体铆接固定，所述基座具有第二凸缘部，所述第二凸缘部的上端面与所述密封组件的下端面抵接，所述第二凸缘部的下端面与所述外壳的底壁接触，所述密封组件的上端面与所述本体部的下端面抵接。

8.根据权利要求6或7所述的传感器组件，其特征在于：所述外壳具有第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部和所述第二台阶部位于所述外壳的底壁，所述第一台阶部具有第一台阶面，所述第二台阶部具有第二台阶面，所述第一台阶面比所述第二台阶面更加靠近所述压力传感单元，所述密封部的下端面与所述第一台阶面密封连接，所述第二台阶部具有安装孔，所述第二凸缘部与所述第二台阶面抵接，所述第二凸缘部通过所述第二台阶部的侧壁限位，部分所述基座位于所述安装孔内。

9.根据权利要求8所述的传感器组件，其特征在于：所述基座还包括限位环，所述限位环的上端面与所述压力传感单元的下端面具有间隙，所述密封部呈环形，所述密封部位于所述限位环和所述外壳的侧壁之间。

10.一种阀装置，包括阀体部和传感器组件，所述阀体部具有流体通道，所述检测通道与所述流体通道连通，所述传感器组件为权利要求1-9任一项所述的传感器组件。

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