CN116878703A - 一种msg压力传感器和组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压力传感器技术领域,公开了一种MSG压力传感器和组装方法，其中MSG压力传感器，包括壳体、敏感芯体、电路板、保护盖和插接件，壳体上开设有连通的介质通道和安装腔；敏感芯体安装于介质通道中；敏感芯体的顶部设有敏感膜，敏感膜的顶面设有硅应变计；电路板固定于安装腔中，硅应变计通过导线与电路板电连接；保护盖固定于电路板的顶面，且覆盖硅应变计；插接件通过信号传输件与电路板电连接；本发明通过在软金属材质的壳体内安装硬金属材质的敏感芯体，这样可以统一MSG压力传感器的敏感芯体，当领域不同导致MSG压力传感器的尺寸不同时，由于壳体是软金属材质，便于加工，从而能降低不同尺寸的MSG压力传感器加工难度和加工成本。

Description

一种MSG压力传感器和组装方法

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，具体涉及一种MSG压力传感器和组装方法。

背景技术

采用微熔硅应变片(MSG)技术的MSG压力传感器已经广泛应用于车辆制动系统、车辆稳定控制系统、燃料压力监测系统和传动系统等各种领域中。MSG压力传感器通常包括硅应变片元件，硅应变片元件被玻璃粘合至压力端口本体的金属膜片上并构成敏感元件，其中硅应变片组成惠斯通电桥，根据硅应变片受压阻值减小以及受拉阻值增大的特性，在惠斯通电桥上电后，其节点电压信号随金属膜片的形变而变化。该信号随即被校准为与金属膜片上所受压力成正比的线性输出。

在上述汽车领域应用中，也会用到陶瓷压力传感器。但是，陶瓷压力传感器精度低，还有，为了实现密封，现有陶瓷压力传感器中都会装配O型密封圈来进行密封，随着陶瓷压力传感器的使用时间增加，存在密封圈老化和产品泄漏问题。目前陶瓷压力传感器逐渐被MSG压力传感器替代。

现有MSG压力传感器的结构如图1所示，敏感芯体充当部分外壳结构，应用时直接安装在待测介质管路上。其在生产和使用时存在以下不足：

首先，在生产过程中，出于不同的产品应用需求，MSG压力传感器所需的螺纹接口有多种形式，例如空调管路、机油管路和变速箱油管路等均有特定的接口尺寸要求，而现有的MSG压力传感器若变更尺寸，则与其适配的弹性体加工刀具、硅应变计烧结夹具等均需要重新设计加工，投入成本高；

其次，现有MSG压力传感器在使用时通常是整体硬质金属连接，在实际使用时MSG压力传感器的敏感芯体与外界直接接触，有装配应力传导的问题；

另外，现有MSG压力传感器使用的特殊钢材的价格和加工成本均较高，满足不了终端客户对MSG压力传感器的成本要求；而且现有MSG压力传感器只有表压型的结构，没有绝压型的结构。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明提供了一种MSG压力传感器和组装方法，该MSG压力传感器采用敏感芯体和外壳分离的结构，其敏感芯体和外壳采用不同的材质制作，可以统一敏感芯体，便于批量化生产，降低产品成本。另外，该MSG压力传感器能有效隔离安装应力，使产品性能更稳定。

为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了一种MSG压力传感器，壳体，所述壳体内部从下往上依次开设有连通的介质通道和安装腔，所述壳体的底部设置有安装螺纹，所述壳体的材质为软性金属；所述软性金属的HRC小于20；

敏感芯体，所述敏感芯体安装于所述介质通道与所述安装腔连通的一端，且部分位于所述安装腔中，所述敏感芯体的顶部设有敏感膜，所述敏感膜的顶面设有至少一个硅应变计，所述敏感芯体的材质为硬性金属；所述硬性金属的HRC大于等于20；

电路板，固定于所述安装腔中且位于所述敏感芯体上方，所述硅应变计通过导线与所述电路板电连接；

保护盖，位于敏感芯体的正上方，且覆盖硅应变计，所述保护盖固定于电路板的顶面；

插接件，通过信号传输件与所述电路板的信号传递端电连接，用于与所述电路板进行信号交互，安装于所述安装腔中，且位于所述电路板上方。

在第一方面的某种实施方式中，所述敏感芯体安装于所述介质通道的侧壁上设有至少一个凸出部。

在第一方面的某种实施方式中，所述安装腔内在所述电路板的上方设有密封胶层，所述密封胶层的高度低于所述保护盖的高度。

在第一方面的某种实施方式中，所述保护盖的顶部开设有气孔。

在第一方面的某种实施方式中，所述安装腔的侧壁沿竖向方向开设有定位槽，所述电路板上设有突出于电路板侧壁且与所述定位槽相匹配的定位块，所述定位块位于所述定位槽中。

在第一方面的某种实施方式中，所述安装腔包括从下往上依次连通且依次变宽的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述敏感芯体的部分位于所述第一腔体中，所述第二腔体的底部开设有胶槽，所述胶槽中设有固定电路板的胶层，所述插接件安装在所述第三腔体中。

在第一方面的某种实施方式中，所述第一腔体的底部在所述敏感芯体的外围开设有应力隔离槽。

第二方面，本发明还提供了一种MSG压力传感器的组装方法，所述压力传感器包括软性金属材质的壳体、硬性金属材质的敏感芯体、电路板、保护盖和插接件，软性金属的HRC小于20，硬性金属的HRC大于等于20；所述壳体内部从下往上开设连通的介质通道和安装腔，所述安装腔包括从下往上依次连通且依次变宽的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二腔体的底部开设胶槽；所述敏感芯体的顶部设有敏感膜，所述敏感膜上设有至少一个硅应变计；

包括以下步骤：

S1：通过冷压铆接技术将敏感芯体的下端固定在介质通道的上端；

S2：在胶槽中注入胶水，然后通过胶水将电路板固定于第二腔体的底部；

S3：在电路板的顶面粘接覆盖住硅应变计的保护盖；

S4：通过导线将电路的信号传递端与插接件电连接，并将插接件安装与第三腔体中。

在第二方面的某种实施方式中，所述软性金属为铝、铜、镁合金或者铝合金，所述硬性金属为钢。

在第二方面的某种实施方式中，S3中在电路板的顶面粘接完保护盖后，在真空箱中对电路板的顶面区域进行灌胶，形成密封胶层。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

首先通过在软金属材质的壳体内安装硬金属材质的敏感芯体，这样对MSG压力传感器来说可以统一敏感芯体，当领域不同导致MSG压力传感器的尺寸不同时，由于壳体是软金属材质，便于加工，从而能降低不同尺寸的MSG压力传感器加工难度和加工成本；

其次通过设置软金属材质的壳体以及在壳体上开设应力隔离槽可以隔绝应力，保证本发明的产品性能更加稳定；

另外通过在电路板的顶面设置保护盖，以及通过是否在保护盖的顶部开设气孔可以决定本发明是表压型产品还是绝压型产品；而且整个结构无密封圈，不存在密封圈老化和按照不良导致的泄漏问题；

最后通过在敏感芯体的外臂设置凸出部可以有效提升敏感芯体与壳体的铆压可靠性。

附图说明

图1为现有MSG压力传感器的结构示意图；

图2为实施例中的绝压型的压力传感器的内部剖视图；

图3为实施例中的绝压型的压力传感器的爆炸图；

图4为实施例中的表压型的压力传感器的内部剖视图；

图5为实施例中的表压型的压力传感器的爆炸图；

图6为实施例中的定位槽和定位块的结构示意图；

图7为实施例中的壳体上的胶槽的结构示意图；

图8为实施例中的第三种压力传感器的剖视图。

具体实施方式

本申请的说明性实施例包括但不限于一种硅应变计及组装方法。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在......时”或“当......时”或“响应于确定”。

实施例一

如图2和3所示，一种MSG压力传感器，包括

壳体1，材质为软性金属，壳体1内部从下往上依次开设有连通的介质通道10和安装腔11；壳体1底部加工有安装螺纹；

敏感芯体2，材质为硬性金属，安装于介质通道10与安装腔11连通的一端，且部分位于安装腔11中；参照图7，敏感芯体2的顶部设有敏感膜，敏感膜的顶面设有硅应变计7；其中硅应变计7的数量可以依据实际需求设置，这里不做限制；

电路板3，固定于安装腔11中且位于敏感芯体2上方，硅应变计7通过导线与电路板3电连接；

保护盖4，固定于电路板3的顶面，且覆盖硅应变计7；

插接件6，通过信号传输件5与电路板3的信号传递端30电连接，用于与电路板3进行信号交互，安装于安装腔11中，且位于电路板3上方。

针对不同MSG压力传感器的应用领域，本发明的MSG压力传感器由于采用统一的敏感芯体2，而且只是壳体1的安装螺纹有所不同，因此可以实现敏感芯体2的统一加工和规模化生产，可大幅降低生产成本。另外由于壳体1的材质为软性金属，因此壳体1不用像现有MSG压力传感器的整体钢结构的壳体一样难加工，再加上不同应用领域只改变安装螺纹，从而能降低本发明MSG压力传感器的加工难度和加工成本。

另外如图8所示，为了隔绝应力，第一腔体111的底部在敏感芯体2的外围开设有应力隔离槽14。对于本发明的MSG压力传感器，由于敏感芯体2是通过冷压铆接技术固定在壳体1上。壳体1上设置有应力隔离结构即应力隔离槽14，从而保证本发明的MSG压力传感器的性能。

具体地，本实施例中，软性金属为铝、铜、镁合金或者铝合金，硬性金属为钢。其中敏感芯体2通过冷压铆接技术固定于介质通道10上，从而形成整体结构。将敏感芯体2与介质通道10的连接面作为冷压处，对于本发明的MSG压力传感器，由于与外界直接接触的是铝、铜等软性金属壳体，因此在MSG压力传感器装配时扳手的扭矩造成的应力在冷压处能进行部分的抵消，并且铝或铜的壳体上设置的应力隔离结构能完全隔离外界应力，从而保证本发明的MSG压力传感器的检测精度。

另外，本实施例中，为了保证敏感芯体2与壳体1的铆接可靠性，敏感芯体2安装于介质通道10的侧壁上设有至少一个凸出部，即敏感芯体2安装于介质通道10的侧壁上设有多个齿，在进行冷压铆接时，凸出部即齿可以嵌入到介质通道10的内侧壁上，从而保证铆接可靠性。经实际测试，本发明的MSG压力传感器可以承受50MPa及以上压力，能替代现有的整体钢结构的MSG压力传感器。

对于本实施例中的MSG压力传感器，其为绝压型MSG压力传感器，因此电路板3和保护盖4还用于实现硅应变计7上方空间的密封，为了进一步提升本发明的密封性能，安装腔11内在电路板3的上方设有密封胶层，密封胶层的高度低于保护盖4的高度。在实际使用时，通过密封胶层一方面可以进一步实现电路板3与壳体1之间的密封，另一方面可以实现保护盖4与电路板3的连接面的密封。

本实施例中，电路板3和插接件6的具体安装方式如下：参照图2和图7，安装腔11包括从下往上依次连通且依次变宽的第一腔体111、第二腔体112和第三腔体113，敏感芯体2的部分位于第一腔体111中，第二腔体112的底部开设有胶槽13，胶槽13中设有固定电路板的胶层，插接件6安装在第三腔体113中。

另外，本实施例中，为了便于工人将电路板3安装在第二腔体112中，参照图6，第二腔体112的侧壁上还开设有定位槽12，电路板3上设有突出于电路板3侧壁且与定位槽12相匹配的定位块，定位块位于定位槽12中。需要说明的是，虽然图6中没有定位块的附图标记，但是可以依据定位槽12中的凸出部分来知道定位块。

综上，本实施例中的MSG压力传感器首先通过在软金属材质的壳体1内安装硬金属材质的敏感芯体2，这样对MSG压力传感器来说可以统一敏感芯体2，当领域不同导致MSG压力传感器的尺寸不同时，由于壳体1是软金属材质，便于加工，从而能降低不同尺寸的MSG压力传感器加工难度和加工成本；

另外通过设置软金属材质的壳体1以及在壳体1上开设应力隔离结构可以隔绝应力，保证本发明的产品性能更加稳定；而且整个器件没有密封圈，不用担心因密封圈老化或者装配不准而出现泄漏的问题；

最后通过在敏感芯体2的外臂设置凸出部可以有效提升敏感芯体2与壳体1的铆压可靠性。

实施例二

与实施例一中的MSG压力传感器不同的是，本实施例提供的MSG压力传感器为表压型压力传感器，即敏感芯体2的硅应变计7与大气压连通。为了实现硅应变计7与大气压连通，如图4和5所示，保护盖4的顶部开设有气孔40，另外由于不需要在硅应变计7上方形成密封空间，因此本实施例中的MSG压力传感器可以不用在电路板3的顶面形成密封胶层。

实施例三

本实施例提供了一种MSG压力传感器的组装方法，压力传感器包括软性金属材质的壳体1、硬性金属材质的敏感芯体2、电路板3、保护盖4和插接件6；壳体1内部从下往上开设连通的介质通道10和安装腔11，安装腔11包括从下往上依次连通且依次变宽的第一腔体111、第二腔体112和第三腔体113，第二腔体112的底部开设胶槽13；敏感芯体2的顶部设有敏感膜，敏感膜上设有硅应变计7；包括以下步骤：

S1：通过冷压铆接技术将敏感芯体2的下端固定在介质通道10的上端；

S2：在胶槽13中注入胶水，然后通过胶水将电路板3固定于第二腔体112的底部；

S3：在电路板3的顶面粘接覆盖住硅应变计的保护盖4；

S4：通过导线将电路板3的信号传递端30与插接件6电连接，并将插接件6安装与第三腔体113中。

具体地，本实施例中，软金属材质为铝或者铜，硬金属材质为钢。

本实施例中，如果要让本发明方法制作的MSG压力传感器是绝压型的MSG压力传感器，在步骤S3中将保护盖4粘接在电路板3上后，在电路板3的顶面进行灌胶，以此形成密封胶层，另外需要在在真空箱中进行灌胶，从而能够在保护盖4下方形成真空。

另外，本实施例中，为了保证敏感芯体2与介质通道10的铆接可靠性，敏感芯体2安装于介质通道10的侧壁上设有至少一个凸出部，即敏感芯体2安装于介质通道10的侧壁上设有多个齿，在进行冷压铆接时，凸出部即齿可以嵌入到介质通道10的内侧壁上，从而保证铆接可靠性。经实际测试，本发明的MSG压力传感器可以承受50MPa及以上压力，能替代现有的整体钢结构的MSG压力传感器。

另外，如果需要本发明方法制作的MSG压力传感器是表压型MSG压力传感器，在步骤S3中将顶部设有气孔的保护盖粘接在电路板3的顶面上。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容。

Claims (8)

1.一种MSG压力传感器，其特征在于，包括

壳体，所述壳体内部从下往上依次开设有连通的介质通道和安装腔，所述壳体的底部设置有安装螺纹，所述壳体的材质为软性金属，所述软性金属的HRC小于20；

敏感芯体，所述敏感芯体安装于所述介质通道与所述安装腔连通的一端，且部分位于所述安装腔中，所述敏感芯体的顶部设有敏感膜，所述敏感膜的顶面设有至少一个硅应变计，所述敏感芯体的材质为硬性金属，所述硬性金属的HRC大于等于20；

电路板，固定于所述安装腔中且位于所述敏感芯体上方，所述硅应变计通过导线与所述电路板电连接；

保护盖，位于敏感芯体的正上方，且覆盖硅应变计，所述保护盖固定于电路板的顶面；

插接件，通过信号传输件与所述电路板的信号传递端电连接，用于与所述电路板进行信号交互，安装于所述安装腔中，且位于所述电路板上方；

所述安装腔包括从下往上依次连通且依次变宽的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述敏感芯体的部分位于所述第一腔体中，所述第二腔体的底部开设有胶槽，所述胶槽中设有固定电路板的胶层，所述插接件安装在所述第三腔体中；所述第一腔体的底部在所述敏感芯体的外围开设有应力隔离槽。

2.根据权利要求1所述的一种MSG压力传感器，其特征在于，所述软性金属为铝、铜、镁合金或者铝合金；所述硬性金属为钢。

3.根据权利要求1或2所述的一种MSG压力传感器，其特征在于，所述敏感芯体安装于所述介质通道的侧壁上设有至少一个凸出部。

4.根据权利要求1所述的一种MSG压力传感器，其特征在于，所述安装腔内在所述电路板的上方设有密封胶层，所述密封胶层的高度低于所述保护盖的高度。

5.根据权利要求1所述的一种MSG压力传感器，其特征在于，所述保护盖的顶部开设有气孔。

6.根据权利要求1所述的一种MSG压力传感器，其特征在于，所述安装腔的侧壁沿竖向方向开设有定位槽，所述电路板上设有突出于电路板侧壁且与所述定位槽相匹配的定位块，所述定位块位于所述定位槽中。

7.一种MSG压力传感器的组装方法，用于组装权利要求1-6任一项所述的MSG压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括软性金属材质的壳体、硬性金属材质的敏感芯体、电路板、保护盖和插接件；所述壳体内部从下往上依次开设有连通的介质通道和安装腔，所述安装腔包括从下往上依次连通且依次变宽的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第二腔体的底部开设胶槽；所述敏感芯体的顶部设有敏感膜，所述敏感膜上设有至少一个硅应变计；

包括以下步骤：

S1：通过冷压铆接技术将敏感芯体的下端固定在介质通道的上端；

S2：在胶槽中注入胶水，然后通过胶水将电路板固定于第二腔体的底部；

S3：在电路板的顶面粘接覆盖住硅应变计的保护盖；

S4：通过导线将电路板的信号传递端与插接件电连接，并将插接件安装与第三腔体中。

8.根据权利要求7所述的一种MSG压力传感器的组装方法，其特征在于，S3中在电路板的顶面粘接完保护盖后，在真空箱中对电路板的顶面区域进行灌胶，形成密封胶层。