CN1247974C - 具有其中包含压力敏感元件的细长外壳的压力探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力探测器，例如燃烧压力传感器，其包括一个安置在圆筒形外壳中的压力敏感元件。响应施加于压力敏感元件上压力的电信号，在该元件内产生并通过导电线路图传到输出端子，所述导电线路图形成在压力敏感元件和输出端子之间的连接部件的表面上。导电线路图也可以形成在连接部件表面上的凹槽内。可以使用由各向异性的导电材料制作的薄圆盘形的导电部件替代连接部件。

Description

具有其中包含压力敏感元件的细长外壳的压力探测器

技术领域

本发明涉及一种用来探测例如内燃机的燃烧室这样的空间内的压力的压力探测器。

背景技术

日本专利申请JP-A-7-253374中公开了这种类型的压力探测器的例子。所公开的压力探测器包括一个安装在发动机燃烧室里的外壳、一个包含在外壳里的压力敏感元件、一个将施加到外壳上的压力传递到压力敏感元件的压力传递部件，以及一个用来将压力敏感元件的电信号传出的输出连接器。

在该压力探测器中，使用了一个连接部件，用于将压力敏感元件电连接到输出连接器上。与该连接部件一样，也使用了一个端子组件，其包含由密封部件夹持的多个端子。连接部件中的端子的一端，通过焊接连接到输出连接器的连接器插脚；另一端通过引线接合连接到压力敏感元件。

当这种类型的压力探测器用作燃烧压力传感器时，外壳上被施加燃烧压力的一部分，被插入到在发动机体上形成的一个孔中。为了节省用于将压力探测器安装到发动机上的空间，要求使外壳的直径尽可能小。然而，在传统的压力探测器里，因为端子组件是将要包含在外壳中的各个零件中最大的零件，所以外壳的直径由端子组件的尺寸决定。

进一步讲，外壳的直径必须设定成包含端子组件的所有尺寸波动。减少端子组件中的尺寸波动是困难的，这是因为该尺寸波动由多个波动构成，例如端子自身尺寸内的波动、端子之间的空间内的波动以及密封部件的尺寸内的波动。因此，外壳的直径被设定成可以容许端子组件里的最大的尺寸波动。所以，很难减少外壳的直径。

发明内容

本发明致力于解决上述问题，且本发明的一个目的是提供一种改进的、外壳直径减小的压力探测器。

该压力探测器主要包含：一个圆筒形外壳、一个位于所述外壳一端的隔板、一个安置在所述外壳里的压力敏感元件、一个安置在所述隔板和所述压力敏感元件之间压力传递部件、安置在所述外壳的另一端上的输出端子，以及一个安置在所述压力敏感元件和所述输出端子之间的连接部件。由所述隔板所接收到的压力，经由所述压力传递部件传递到所述压力敏感元件。在其中产生了响应作用在压力敏感元件上的压力的电信号。所述压力敏感元件的电信号通过所述连接部件传到所述输出端子。

在所述连接部件的表面上形成了连接所述连接部件的两个纵向端的电导体。所述压力敏感元件通过接合引线而电连接到电导体上，而所述输出端子与所述电导体相接触。由此，所述压力敏感元件的信号通过所述连接部件被传到所述输出端子。

所述连接部件可以制成圆柱形柱体，并置于圆筒形的所述外壳之中。可以沿所述连接部件的纵向轴线在所述连接部件的圆柱形表面上形成凹槽，并且在凹槽中可以形成作为导电线路图(conductor pattern)的电导体。一个半球形部件可以与所述压力敏感元件相连接，从而使所述半球形部件与所述压力传递部件相接触。所述连接部件可以用一个薄圆盘形的导电部件来代替。所述导电部件可以被安置在形成于所述压力敏感元件的表面上的电极与所述输出端子之间。

根据本发明，因为所述外壳的直径只由所述连接部件的尺寸来决定，而无需考虑形成传统的端子组件的其它零件的尺寸和大小波动，所以所述外壳的直径可以制成比传统的外壳的直径小。通过使用尺寸不超出所述压力敏感元件尺寸的圆盘形导电部件，所述外壳的直径可以进一步减小。以下参照附图及优选实施例，来更好地理解本发明的其它目的和特征。

附图说明

图1是显示作为本发明第一实施例的压力探测器的剖视图；

图2是显示将压力敏感元件电连接到输出端子的连接部件的透视图；

图3是显示作为本发明的第二实施例的压力探测器的剖视图

具体实施方式

以下参照图1和2来描述本发明的第一实施例。压力探测器S1可以用作探测内燃机燃烧室内压力的探测器。如图1所示，压力探测器S1主要由如下部件构成：一个安装到发动机上的细长外壳10；一个安置在外壳10中的压力敏感元件20；一个杆状的压力传递部件30，其被安置压力敏感元件20和用来封闭外壳10的一端11的隔板15之间；一个安置在外壳10的另一端12处的连接器40；以及一个安置在压力敏感元件20和连接器40之间将两者电连接起来的连接部件50。

外壳10由例如不锈钢等金属材料制成，并且形成为一个细长的圆筒形。隔板15将要被施加在其上的压力引起形变，安置隔板15用来封闭外壳10的一端11。隔板15通过焊接或类似方法连接到外壳10的一端11。当压力探测器S1被用来作为燃烧压力传感器时，外壳10被插入到形成在气缸体中的一个孔内，从而使隔板15的外表面暴露给燃烧室。这种情况下，围绕圆筒形外壳10形成螺纹，并通过该螺纹将外壳10和发动机缸体连接起来。

杆状压力传递部件30被置于外壳10中，从而其一端31接触隔板15。压力传递部件30由例如不锈钢等金属材料构成。待测的压力施加于隔板15的外表面，如图1箭头所示。经由连接杆21与半球形部件22相连接的压力敏感元件20，被安置在外壳10内，从而半球形部件22接触压力传递部件30的另一表面32。可以使用各种类型的压力传感器作为压力敏感元件20。例如，可以使用在半导体基片上形成计量电阻器而构造成的传感器。更具体说，该计量电阻器可以通过一种扩散方法来制成，而且这些计量电阻器可以连起来形成一个桥接电路。

连接杆21由玻璃制成，以正极连接或类似方法连接至压力敏感元件20。半球形部件22由诸如碳钢的金属材料制成，其使用例如粘合剂连接到连接杆21。因此，压力敏感元件20、连接杆21和半球形部件22连接成一体。施加在隔板15上的压力通过压力传递部件30传递到半球形部件22。传递到半球形部件22的压力，经由连接杆21传递到压力敏感元件20。

如图2所示，连接部件50的形状是三维的圆柱形柱体。如图2所示，连接部件50由圆柱形柱体51和形成在圆柱形柱体51表面上的导电线路图52组成。圆柱形柱体51由像液晶聚合物(LCP)这样的硬树脂制成，导电线路图52由例如铜膜或金膜等金属膜制成。在圆柱形柱体51的外圆柱形表面上，形成了从第一纵向端51a到第二纵向端51b的凹槽51c。导电线路图52可以在使用保护层覆盖不形成导电线路图52的部分之后，在圆柱形柱体51的表面上镀金或铜而形成。

压力敏感元件20被安装在区域20a上，该区域20a为在图2中由虚线环绕并用粘合剂连接到区域20上的区域。如图1所示，压力敏感元件20使用由金、铝或其它金属制成的接合引线24电连接到导电线路图52。由此，压力敏感元件20的输出信号从圆柱形柱体51的第一纵向端51a被引至第二纵向端51b。取替凹槽51c，可以在圆柱形柱体中制成通孔，且可以在这些通孔中形成导电线路图52。

如图1所示，圆柱形柱体51上的第二纵向端51b的一部分突出来，并接触连接器40。连接器40由一个具有封闭端和敞口端41a的连接器外壳41、一个将外壳10的另一端12封闭起来的连接器板43，以及输出端子42组成。连接器外壳41由树脂材料比如聚苯硫醚(PPS)制成。输出端子42和连接器板43通过嵌入成型而一体地连接到连接器外壳41上。输出端子42由铜或类似金属制成，连接器板43由诸如不锈钢的金属材料制成。连接器板43以焊接或砧接的方式连接到外壳10的敞口端12上。

圆柱形柱体51的第二纵向端51b上的突出部分接触连接器板43，因此从隔板15传递到连接部件50的压力被连接器板43所接收。输出端子42的一端贯穿连接器板43而延伸到外壳10的内部空间，并接触导电线路图52。通过利用输出端子42的弹簧作用来确保导电线路图52和输出端子42之间的电连接。输出端子的另一端朝向连接器外壳41上的敞口端41a延伸。通过将输出端子连接到外部设备上而导出压力敏感元件20的信号。

压力探测器S1按如下方式组装。经由连接杆21而一体连接到半球形部件22上的压力敏感元件20，被安装在圆柱形柱体51的第一纵向端51a上。然后，压力敏感元件20通过接合引线24电连接到导电线路图52。在压力传递部件30被插入外壳10之后，上面承载有压力敏感元件20的连接部件50插入外壳10中。之后，连接器板43被焊接或砧接到外壳10的敞口端12上，同时将连接器板43推向连接部件50。这样，就形成了压力探测器S1。

当压力探测器S1被用来作为燃烧压力传感器时，外壳10被插入到形成在发动机体中的一个孔内，从而使隔板15置于燃烧室内，且燃烧室中的压力施加在隔板15上。施加在隔板15上的压力通过压力传递部件30传递给压力敏感元件20。压力敏感元件20响应传递到其上的压力而产生输出信号。输出信号从输出端子42通过接合引线24和形成在圆柱形柱体51上的导电线路图52而被传出。

在上述的第一实施例中，压力敏感元件20的输出信号通过外壳10中的圆柱形连接部件50传至输出端子42。由于外壳10的内径由连接部件50的外径所决定，因此在确定外壳10的内径时仅需考虑连接部件的尺寸偏差或波动。换句话说，不必考虑其它零件的尺寸偏差或波动，而这些在传统的使用端子组件的探测器中必须要考虑。所以，根据第一实施例，外壳的尺寸可以做得小一些。

以下参照图3来描述本发明的第二实施例。在该实施例中，用于第一实施例中的连接部件50被导电部件60代替。用于导出压力敏感元件20中产生的输出信号的电极25，通过喷溅涂覆法或气相沉积法在压力敏感元件20的底表面上形成。导电部件60位于电极25和输出端子42之间。由此，压力敏感元件20和输出端子42电连接。

导电部件60是一个各向异性的导电膜，通过仅在膜的厚度方向上排列例如银粉这样的导电粉末而制成，因此只在膜的厚度方向上具有导电性。可选地，导电部件60也可以由各向异性的导电粘合剂或像银膏这样的导电粘合剂制成。如果导电部件60由这样的导电粘合剂制成，则有必要将导电部件60分成两部分，以避免两个输出端子42之间发生短路。

在第二实施例中，不必在压力敏感元件20之外形成接合引线。与导电部件60接触的电极25，在压力敏感元件20的尺寸之内形成，也就是，在垂直于外壳10的轴线方向的平面内的压力敏感元件20的外周尺寸之内形成，且输出端子42被安置在压力敏感元件20的尺寸之内。因此，圆筒形外壳10可以做得更小一些。

本发明已经参照前述的优选实施例进行说明和描述；很明显地，对于本技术领域的熟练技术人员来说可以在形式和细节上进行改变，同时不偏离在附加的权利要求书中限定的发明范围。

Claims (5)

1、一种压力探测器，包含：

一个细长外壳，其具有一个隔板，所述隔板适于响应施加到其上的压力而发生形变，并被安置在所述细长外壳的一端；

一个压力敏感元件，其被安置在所述细长外壳里，将响应所施加的压力的信号输出；

一个压力传递部件，其被安置在所述隔板和所述压力敏感元件之间，从而根据所述隔板的应变而将压力施加给所述压力敏感元件；

用于输出所述压力敏感元件的信号的输出端子，其被安置在所述细长外壳的另一端；以及

一个用于将所述压力敏感元件电连接到所述输出端子的连接部件，其被安置在所述压力敏感元件和所述输出端子之间，其中：

所述连接部件是三维的柱体形，而在所述柱体形的连接部件的两个纵向端之间延伸的电导体形成在所述连接部件的表面上。

2、如权利要求1所述的压力探测器，其中：

所述细长外壳是圆筒形；以及

所述连接部件是圆柱形柱体，并且被安置在圆筒形外壳中与圆筒形外壳的一个内孔相配合。

3、如权利要求2所述的压力探测器，其中：

所述电导体是形成在所述连接部件表面上的导电线路图。

4、如权利要求3所述的压力探测器，其中：

在所述连接部件的圆柱形表面上沿其轴线方向形成有凹槽；以及

所述导电线路图形成在所述凹槽里。

5、如权利要求1所述的压力探测器，其中：

一个接触所述压力传递部件的半球形部件与所述压力敏感元件相连接。