CN1573309A - 压力传感器的装配结构及装配方法 - Google Patents

压力传感器的装配结构及装配方法 Download PDF

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CN1573309A CN03141204.1A CN03141204A CN1573309A CN 1573309 A CN1573309 A CN 1573309A CN 03141204 A CN03141204 A CN 03141204A CN 1573309 A CN1573309 A CN 1573309A
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葛山大介
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Abstract

一种压力传感器的装配结构及其装配方法，其没有由装配时的应力产生的误差，能确保相同的检测精度。该压力传感器装配结构由基座(10)和传感器元件(12)组成。所述基座(10)，其在一端侧有流体导入口(10a)，在另一端侧有与所述流体导入口(10a)连通的开口部；所述传感器元件(12)，其从所述基座(10)的开口部插入，固定在所述基座(10)上，使设在其一面上的连接面从所述开口部侧露出。

Description

压力传感器的装配结构及装配方法
技术领域
本发明涉及压力传感器，特别是静电容量式压力传感器的装配结构及装配方法。
背景技术
现在，所谓的压力传感器如特开平11-248579号公报和特开2000-9572号公报中所公布的静电容量式压力传感器。前者的压力传感器将传感器元件1临时固定在收纳壳10中，在预先负载铆接固定时产生的压力的状态下进行输出调整，接着，将压力传感器元件1铆接固定在收纳壳10内。
而后者的压力传感器在将传感器元件1收纳在收纳壳10中之前，形成进入能维持密封部件13密封性的合适的压缩率范围的模拟装配状态，同时在压力传感器元件1的压力感受面2a上，在大气压增加的状态下，进行所述压力传感器元件1的输出调整。之后，将所述压力传感器元件1收纳在收纳壳10中，作为在所述压力传感器元件1上负荷大气压的状态，在所述压力传感器元件1的输出变为所述的调整值时，进行铆接加工，最后固定。
因而，上述的任何一种方法都是在将构成部件最后固定前，在压力传感器元件上负荷假想的压力，进行输出调整的方法。
发明内容
可是，在输出调整后，以与所述的假想压力完全相同的压力进行铆接加工是困难的，铆接加工的压力容易产生偏差。因此，容易产生装配误差，每一个压力传感器的检测精度的偏差很大。另外，在所有的构成部件装配上以后的出厂检查时发现不合格时，分解、调整极为困难。花费工夫。因此，实际上必须把发生不合格的压力传感器整体废弃。由于有效利用率差，故存在生产成本上升的问题。
鉴于所述问题，本发明的目的是提供一种压力传感器的装配结构及其装配方法，不产生由装配时的应力引起的装配误差，可以确保一致的检测精度。
有关本发明的压力传感器的装配结构能达到上述目的，其由基座和传感器元件构成，所述基座，其在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部；所述传感器元件，其从上述基座的开口部插入，并固定在所述基座上，使设在其一面上的连接面从所述开口部侧露出。
根据本发明，由于固定在基座上的传感器元件的连接面露出，故可以将输出调整装置连接在所述传感器元件上，进行输出调整。因此，在输出调整后不必将传感器元件固定在基座上，传感器元件的特性没有发生变化，故不产生误差，可以得到具有相同检测精度的压力传感器的装配结构。
有关本发明的另一压力传感器的装配结构由基座、传感器元件和筒状壳组成，所述基座，其在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部；所述传感器元件，其在一面上有连接面，并从所述基座的开口部插入；所述筒状壳，其通过从所述基座的开口部插入并固定在所述基座上，压接在所述传感器元件连接面的外周缘部上，从外部的开口部露出所述传感器元件的连接面。
根据本发明，在输出调整前，用基座和筒状壳固定传感器元件，传感器元件的连接面露出。因此，在输出调整后不必将传感器元件固定在基座上，传感器元件的特性没有发生变化，故不产生误差，可以得到具有相同检测精度的压力传感器的装配结构。
有关本发明的另一压力传感器的装配结构，由基座、传感器元件、元件压圈和筒状壳组成，所述基座，其在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部；所述传感器元件，其在一面上有连接面，并从所述基座的开口部插入；所述元件压圈，其从所述开口部插入，触接所述传感器元件连接面的外周缘部；所述筒状壳，其通过从所述基座的开口部插入，并固定在所述基座上，内部的开口缘部压接在所述元件压圈上，从外部的开口部露出所述传感器元件的连接面。
根据本发明，不仅通过固定在基座上的元件压圈和筒状壳将传感器元件固定，而且所述传感器元件的连接面从筒状壳的外部开口部露出。因此，在输出调整后不必将传感器元件固定在基座上，传感器元件的特性没有发生变化，故不产生误差，可以得到具有相同检测精度的压力传感器的装配结构。
作为本发明的压力传感器的装配方法是通过从在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的基座的所述开口部插入传感器元件，将传感器元件固定在所述基座上，使设在所述传感器一面上的连接面从所述开口部侧露出后，将设在印刷基板上的输出调整装置电连接在所述压力传感器元件的连接面上，使所述输出调整装置动作以进行输出调整。接着，把所述印刷基板用固定在所述基座上的壳和罩固定。
根据本发明，将传感器元件固定在所述基座上后，将输出调整装置连接在露出的传感器元件的连接面上，进行输出调整。因此，传感器元件的特性不发生变化，可以得到具有相同检测精度的压力传感器。
有关本发明的另一压力传感器的装配方法是通过从基座的开口部插入一面有连接面的传感器元件，该基座在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部。接着，从所述基座的开口部插入筒状壳，并固定在所述基座上，使所述筒状壳的内部的开口缘部压接在所述传感器元件的连接面的外周缘部上，从其外部开口部露出所述传感器元件的连接面后，将设在印刷基板上的输出调整装置电连接在所述压力传感器元件的连接面上，使所述输出调整装置动作以进行输出调整，接着，把所述印刷基板用所述筒状壳和罩固定。
根据本发明，由基座和针状壳将传感器元件固定后，将输出调整装置连接在露出的传感器元件的连接面上，进行输出调整。因此，传感器元件的特性不发生变化，可以得到具有相同检测精度的压力传感器。
根据有关本发明的另一压力传感器的装配方法通过从基座的所述开口部插入一面有连接面的传感器元件，该基座在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部。接着，通过从所述基座的开口部插入触接所述传感器元件的连接面的外周缘部的元件压圈，进而从所述基座的开口部插入筒状壳，并固定在所述基座上，使所述筒状壳的内部的开口缘部压接在所述元件压圈上，从外部的开口部露出所述传感器元件的连接面后，将设在印刷基板上的输出调整装置电连接在所述压力传感器元件的连接面上，使所述输出调整装置动作以进行输出调整，接着，把所述印刷基板用所述筒状壳和罩固定。
根据本实施例，将传感器元件用所述基座、元件压圈和筒状壳固定后，将输出调整装置连接在露出的传感器元件的连接面上，进行输出调整。因此具有传感器元件的特性不发生变化，可以得到具有相同检测精度的压力传感器的效果。
附图说明
图1表示有关本发明的压力传感器装配结构的第一实施例，图A是立体图，图B是图1A的剖面立体图；
图2是图1中所示的第一实施例的分解立体图；
图3是图1B中所示的第一实施例的正面剖面图；
图4表示有关本发明的压力传感器装配结构的第二实施例，图A是立体图，图B是图4A的剖面立体图；
图5是图4中所示的第二实施例的分解立体图；
图6是图4B中所示的第二实施例的正面剖面图；
图7表示有关本发明的压力传感器装配结构的第三实施例，图A是立体图，图B是图7A的剖面立体图；
图8是图7中所示的第三实施例的分解立体图；
图9是图7B中所示的第三实施例的正面剖面图；
图10A是表示有关本发明的压力传感器装配结构的第四实施例的剖面图，图10B是表示第五实施例的剖面图；
图11的图11A是表示有关本发明的压力传感器装配结构的第六实施例的剖面图，图11B是表示第七实施例的剖面图；
图12的图12A是表示有关本发明的压力传感器装配结构的第八实施例的剖面图，图12B是表示第九实施例的剖面图；
图13是表示有关本发明的压力传感器装配结构的第十实施例的剖面图。
具体实施方式
根据图1至图13的附图说明有关本发明的实施方式。
有关本发明的第一实施例如图1至图3所示，是适用于静电容量式压力传感器的情况。所述压力传感器在基座10上依次安装O形环11、传感器元件12、壳13、第一、第二基板14、15及罩17。
所述基座10为了易于进行安装作业，其外周形状作成六角螺母形，在其一侧的端面上突出设置具有流体导入口10a的突出部10b，剩下的另一侧为大开口。
作为所述传感器元件12，例如可以举出将两个陶瓷基板结合成一体形成的静电容量式压力传感器，在面对第一基板14的一侧端面上突出着连接用针状端子(图中未示出)。
所述第一基板14装有能连接所述传感器元件12的针状端子上的通孔(图中未示出)，同时如图3所示，通过挠性的薄膜状导线14a连接在第二基板15上。所述第二基板15由后述的所述壳13的台阶部13a和罩17的前端缘部夹持固定。
所述壳13具有能从所述基座10的开口缘部10c插入的外周形状，在其内周面上形成使第二基板15定位的台阶部13a。
所述罩17具有能插入到所述壳13的外周形状，在其内部突出设置与所述第二基板15的表面触接的圆筒部17a。
其次，对由所述结构部件组成的压力传感器的装配方法进行说明。
首先从基座10的开口缘部10c装入O形圈11、传感器元件12和壳13后，铆接固定所述开口缘部10c，使所述传感器元件12确实固定在所述基座10上。接着，将第一基板14安装在基座10上，电连接在所述传感器元件12的针状端子上，在该阶段进行用于记忆的压力特性、温度特性的输出调整作业。
之后，将通过挠性的薄膜状导线14a连接在所述第一基板14上的第二基板15用所述壳13的台阶部13a定位。将导线16a、16b和16c电连接在所述第二基板15上。同时将插通所述导线16a、16b和16c的罩17安装在所述壳13上进行定位，用图中未示出的密封材料将罩17封在壳13上固定。
在本实施例中，将传感器元件12固定在基座10上后，安装其它结构部件第一、第二基板14、15、导线16a、16b和16c及罩17。但在安装第一、第二基板14、15等时，完全不用担心在所述传感器元件12上负载很大压力。因此即使在装配结束后，所述传感器元件12的动作特性也没有变化，具有可以得到检测精度一致的压力传感器的优点。
另外，也可以将第一基板14预先电连接在传感器元件12上，还可以将导线16a、16b和16c预先电连接在第二基板15上。进而，所述壳13也可以与基座10螺纹连接形成一体。所述罩17也可以与所述壳13螺纹连接形成一体或铆接固定。
有关第二实施例的压力传感器如图4至图6所示，在基座10上安装有O形圈11、传感器元件12、元件压圈18、第一、第二基板14、15、隔圈19、壳20、O形圈21及罩22。
所述基座10为了易于进行安装作业，其外周形状作成六角螺母形，在其一侧的端面上突出设置具有流体导入口10a的突出部10b，剩下的另一侧为大开口，在其内周面上形成图中未示出的阴螺纹部。
作为所述传感器元件12，例如可以举出将两个陶瓷基板结合成一体形成的静电容量式压力传感器，在面对第一基板14的一侧端面上突出着连接用针状端子12a(图6)。
所述元件压圈18具有能触接所述传感器元件12的一侧端面的外缘部的内径，同时，以等齿距设置能与所述基座10的内周面触接的四个突起18a等。
所述第一基板14装有能与所述传感器元件12的针状端子12a连接的通孔14a(图6)，同时通过挠性的薄膜状导线14a连接在第二基板15上，进而在所述第二基板15上电连接导线16a、16b和16c。
所述隔圈19是具有能嵌合在后述的壳20的外周面上的内径的环，用所述基座10和所述壳20夹持。
所述壳20其一侧部分具有能从所述基座10的开口部插入的外周形状，另一方面，剩下的一侧部分的内周面上形成用于使后述的罩22定位的台阶部20a，同时能铆接其开口缘部20b。
所述罩22能从所述壳20的开口部插入，且具有能嵌合到所述台阶部20a中的外周形状。
下面对由所述结构部件组成的压力传感器的装配方法进行说明。
首先从基座10的开口部装进O形圈11、传感器元件12和元件压圈18。接着，将嵌合了隔圈19的壳20插入所述基座10，通过螺纹连接成一体，将传感器元件12确实固定在所述基座10上。为了便于说明，表示所述基座10和所述壳20螺纹连接状态的部分没有用图表示。
进而，将第一基板14装入所述基座10，将所述传感器元件12的针状端子12a插入第一基板14的通孔14b中进行电连接，在该阶段进行用于记忆压力特性、温度特性的输出调整作业。
本实施例由于隔圈19发挥作为将壳20固定在基座10上时的厚度标准的机能，故不必测量铆接力和转矩。
之后，使通过挠性的薄膜状导线14a连接在第一基板14上的第二基板15在所述壳20内定位。接着，使O形圈21和罩22顺次装入所述壳20定位后，铆接固定所述壳20的开口缘部20b。
本实施例将传感器元件12确实固定在基座10上，在此连接第一基板14进行输出调整后，安装作为其它结构部件的第二基板15等。特别是在壳20上铆接固定罩22时，铆接力由所述传感器元件12的外周缘部负担。因此，即使装配结束后，所述传感器元件12的动作特性也不发生变化，有能得到检测精度一致的压力传感器的优点。
也可以事先将第一基板14电连接在传感器元件12上。所述壳20也可以铆接固定在基座10上。所述罩22也可以螺纹连接在所述壳20上形成一体。
有关本发明的第三实施例如图7至图9所示，在基座10上安装有O形圈11、传感器元件12、第一、第二基板14、15、罩23和壳24。
所述基座10为了易于进行安装作业，其外周形状作成六角螺母形，在其一侧的端面上突出设置具有流体导入口10a的突出部10b，剩下的另一侧为大开口，其开口缘部10c可以铆接。
作为所述传感器元件12，例如可以举出将两个陶瓷基板结合成一体形成的静电容量式压力传感器，在面对第一基板14的一侧端面上突出着连接用针状端子(图中未示出)。
所述第一基板14装有能与所述传感器元件12的针状端子连接的通孔(图中未示出)，同时如图9所示，通过挠性的薄膜状导线14a连接在第二基板15上，所述第二基板15由后述的壳24的台阶部24a和罩23的前端缘部夹持固定。
所述罩23具有能插入后述的壳24的外周形状，在其内部突出设置与所述第二基板15的表面的中央部触接的圆筒部23a。
所述壳24是能嵌合在所述基座10的单侧端部的外周面上的针状体，在其内周面上形成使第二基板15定位的台阶部24a，同时能够铆接开口缘部24b。
下面对由所述结构部件组成的压力传感器的装配方法进行说明。
首先从基座10的开口缘部10c装入O形圈11、传感器元件12后，铆接固定所述基座10的开口缘部10c，将所述传感器元件12确实固定在基座10上。接着，在进行所述基座10的铆接加工的一侧端部的外周面上嵌合固定壳24。进而将所述传感器元件12的针状端子电连接在第一基板14上，在该阶的段进行用于记忆压力特性、温度特性的调整作业。
之后，将通过挠性的薄膜状导线14a连接在所述第一基板14上的第二基板15在所述壳24的台阶部24a上定位。接着，通过插通连接在所述第二基板15上的所述导线16a、16b和16c使罩23安装在所述壳24上定位，通过铆接所述壳24的开口缘部24b以固定罩23。
本实施例在基座10上确实固定传感器元件12，电连接第一基板14进行输出调整后，安装作为其它结构部件的第二基板15等。然而，即使在将罩23铆接固定在壳24上的场合，所述传感器元件12也没有负担大的压力。因此，即使装配结束后，所述传感器元件12的动作特性也没有变化，具有能得到检测精度一致的压力传感器的优点。
也可以预先将第一基板14电连接在传感器元件12上。另外，所述壳24也可以与基座12螺纹连接成一体，或者通过密封材料粘接成一体。另外，所述罩23也可以与所述壳24螺纹连接成一体，或者用粘接剂连成一体。
有关本发明的第四实施例如图10A所示，是将O形圈11和传感器元件12收纳在基座10中进行定位后，铆接所述基座10的开口缘部10c。之后，在铆接的开口缘部10c的外周面上配置O形圈25，同时在所述基座10的一侧端部上嵌合壳26的凸缘部26a并压紧。接着，将收纳在所述壳26内的第一基板14通过导线电连接在所述传感器元件12上，在该状态下进行压力特性等的输出调整作业。进而，使所述第一基板14在所述壳26的凸缘部26b上定位。接着，使电连接在所述第一基板14上的第二基板15重合。之后，将罩27插入到所述壳26中，将O形圈28介于中间，铆接固定所述壳26的开口缘部26c。
根据第四实施例，由于壳26的凸缘部26b承受铆接固定时的压力，故压力不落到传感器元件12上，输出调整的动作特性没有变化。
有关本发明的第五实施例如图10B所示，是将O形圈11和传感器元件12收纳在基座10中定位后，铆接所述基座的开口缘部10c。之后，在铆接的开口缘部10c的外周面上配置O形圈25，同时嵌合在所述基座10的一侧端部上的壳26的凸缘部26a上并压紧。接着将收纳在所述壳10内的第一基板14通过导线电连接在所述传感器元件12上，在该状态下进行压力特性等的输出调整作业。进而，使电连接在所述第一基板14上的第二基板15重合。之后，将罩27插入到所述壳26中，将O形圈28介于中间，铆接固定所述壳26的开口缘部26c。
根据第五实施例，由于第一基板14直接与传感器元件12触接，故具有能使外形尺寸小的优点。
有关本发明的第六实施例如图11A所示，与所述的第四实施例相同，不同点在于传感器元件12的形状。
即，传感器元件12是把作为隔膜片的小直径的基板12b结合在厚的大直径的基台12a上而成为一体化。O形圈11压接在所述基台12a的外周缘部上。因此，铆接基座10时产生的应力全部由基台12a承担，具有对传感器元件12的动作特性影响极小的优点。
有关本发明的第七实施例如图11B所示，与所述的第五实施例相同，不同点是传感器元件12是把作为隔膜片的小直径的基板12b结合在厚的大直径的基台12a上而成为一体化的情况。因此，与所述第五实施例相同，具有能得到由基座10的铆接产生的动作特性的变化极小的压力传感器的优点。
有关本发明的第八实施例如图12A所示，在基座10中收纳O形圈11和传感器元件12，同时收纳壳29。接着，在所述壳29中插通O形圈30，定位后，通过铆接所述基座10的开口缘部10c以固定所述壳29。之后，从壳29的开口缘部29a插入第一基板14，电连接在所述传感器元件12上，在该状态下进行压力特性等的输出调整。之后，将电连接在第一基板14上的第二基板15插入所述壳29，接着，收纳截面大致为“T”字状的罩31。进而，在所述罩31上嵌合O形圈32进行定位后，通过铆接所述壳29的开口缘部29a，使所述O形圈32介于中间，固定罩31。
有关本发明的第九实施例如图12B所示，与所述第八实施例几乎相同，是传感器元件12在大直径的基台12a上结合作为小径的隔板的基板12b形成一体的情况。因此具有能得到由铆接产生的动作特性的变化极小的压力传感器的优点。
有关本发明的第十实施例如图13所示，首先，在基座10中收纳O形圈11和传感器元件12，定位。之后，通过在所述基座10上使壳33的凸缘部33a定位并压紧，使传感器元件12固定。这时，传感器元件12的图中未示出的针状端子插通后述的第一基板14的通孔进行电连接。收纳在所述壳33中的两块基板14、34从图中未示出的插入孔插入并定位，两者要完全电绝缘。另外，基板14通过缓冲材料35触接传感器元件12。
接着，在另一个基座36上插入O形圈37和传感器元件38并定位后，安装所述壳33的所述凸缘部33b并压紧。这时，所述传感器元件38的针状端子通过缓冲材料39插入基板34的通孔以进行电连接。
根据本实施例，由于配置两个传感器元件12、38，故具有用一个可以进行两种测定的优点。
在所述的所有实施例中，由于没有把传感器元件12与第一基板14等结构部件粘接成一体，故易于分解，具有容易修理、更换的优点。
根据本发明，由于固定在基座上的传感器元件的连接面露出，可以将输出调整装置连接在所述传感器元件上进行输出调整。因此，在输出调整后不必将传感器元件固定在基座上，传感器元件的特性没有发生变化，故不产生误差，可以得到具有相同检测精度的压力传感器的装配结构的效果。

Claims (6)

1、一种压力传感器的装配结构，其特征在于，由基座和传感器元件构成，所述基座，其在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部；所述传感器元件，其从所述基座的开口部插入，并固定在所述基座上，使设在其一面上的连接面从所述开口部侧露出。
2、一种压力传感器的装配结构，其特征在于，由基座、传感器元件和筒状壳组成，所述基座，其在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部；所述传感器元件，其在一面上有连接面，并从所述基座的开口部插入；所述筒状壳，其通过从所述基座的开口部插入并固定在所述基座上，压接在所述传感器元件连接面的外周缘部上，从外部的开口部露出所述传感器元件的连接面。
3、一种压力传感器的装配结构，其特征在于，由基座、传感器元件、元件压圈和筒状壳组成，所述基座，其在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部；所述传感器元件，其在一面上有连接面，并从所述基座的开口部插入；所述元件压圈，其从所述开口部插入，与所述传感器元件连接面的外周缘部触接；所述筒状壳，其通过从所述基座的开口部插入，并固定在所述基座上，内部的开口缘部压接在所述元件压圈上，从外部的开口部露出所述传感器元件的连接面。
4、一种压力传感器的装配方法，其特征在于，通过从在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部的基座的所述开口部插入传感器元件，将传感器元件固定在所述基座上，使设在所述传感器元件一面上的连接面从所述开口部侧露出后，将设在印刷基板上的输出调整装置电连接在所述压力传感器元件的连接面上，使所述输出调整装置动作以进行输出调整，接着，把所述印刷基板用固定在所述基座上的壳和罩固定。
5、一种压力传感器的装配方法，其特征在于，通过从在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部的基座的所述开口部插入一面有连接面的传感器元件，接着，从所述基座的开口部插入筒状壳，并固定在所述基座上，使所述筒状壳的内部的开口缘部压接在所述传感器元件的连接面的外周缘部上，从其外部开口部露出所述传感器元件的连接面后，将设在印刷基板上的输出调整装置电连接在所述压力传感器元件的连接面上，使所述输出调整装置动作以进行输出调整，接着，把所述印刷基板用所述筒状壳和罩固定。
6、一种压力传感器的装配方法，其特征在于，通过从在一端侧有流体导入口，且在另一端侧有与所述流体导入口连通的开口部的基座的所述开口部插入一面有连接面的传感器元件，接着，通过从所述基座的开口部插入与所述传感器元件的连接面的外周缘部触接的元件压圈，进而从所述基座的开口部插入筒状壳，并固定在所述基座上，使所述筒状壳的内部的开口缘部压接在所述元件压圈上，从外部的开口部露出所述传感器元件的连接面后，将设在印刷基板上的输出调整装置电连接在所述压力传感器元件的连接面上，使所述输出调整装置动作而以进行输出调整，接着，把所述印刷基板周所述筒状壳和罩固定。
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