CN202018356U - 集成流体压力传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及集成流体压力传感器系统和集成流体压力系统。集成流体压力传感器系统包含印制电路板(20)、具有压力源(22)的压力管汇(18)和传感器(4)。印制电路板可被耦合到压力管汇。印制电路板和压力管汇可限定出压力腔(16)。压力源可被有效配置为将流体释放到压力腔中。传感器可在压力腔内被固定到印制电路板。密封元件(28，29，31，33)可被布置于印制电路板和压力管汇之间。垫圈可被有效配置为对压力腔进行密封。
Description
技术领域
本公开通常涉及集成流体压力传感器系统，包括用于变速器、涡轮机或类似物的集成流体压力传感器系统。
背景技术
流体压力传感器用于多种系统，如变速器、燃气轮机以及内燃机后处理系统或类似物。流体压力传感器典型地由具有自身外壳、接线端口和位于外壳内的印制电路板的离散单元实现。这样的压力传感器设计用来在动态模式下进行测量，从而捕捉压力中的极高速变化。此类型的传感器的一种可能应用是测量发动机汽缸或燃气轮机中的燃烧压力。这些传感器通常由压电材料——例如石英——制成。
参见图1，传统流体压力系统110中的传统流体压力传感器112可具有包含基体120的圆柱形金属体114，其中，在圆柱形金属体114上形成有孔(未示出)。圆柱形金属体114可在圆柱形金属体114的基体120上具有螺纹管件(threaded fitting)116，以便使其可如图所示地通过螺纹穿在压力管汇(pressure manifold)122上。或者，传感器112通常由固定结构——例如挡块111——固定到压力系统110。
圆柱形金属体114和压力管汇122限定出空腔119，其可与相应的压力源121相关联。考虑到传统压力传感器布置110中的传感器112的分立和离散特性，典型地，分立的压力传感器112必须各自分立地安装到系统并分立地校准。另外，每一个传感器112通常将具有各自的外壳单元114和电路单元(未示出)，这将导致相对较高的成本。
在这些传统流体压力传感器圆柱形外壳单元114中，布置了小外形集成电路(SOIC，或SOIC封装包)4。SOIC 4在图2A、2B和2C中示出。 SOIC 4对于特定系统测量压力变化。SOIC 4在此例子中是表面安装集成电路封装包，其所占的面积比等效的双列直插封装包(“DIP”)减少了大约30-50％，典型的厚度减少了约70％。相应地，SOIC 4比DIP更短且更窄。SOIC 4通常具有从两个长侧边8突出的“鸥翼”管脚6(如图2A、2B和2C中所示)以及1.3mm的管脚间距。SOIC 4可安装在圆柱形金属体114中(例如参见图1)。另外，接线端口118典型地布置在圆柱形金属体114的顶部，以提供到达以及来自SOIC 4的电气通信。
如上所述，传统传感器112的圆柱形金属体114通过扣合连接(snap fit connection)或者螺纹圆柱形金属体114直接安装到系统，例如变速器系统。圆柱形金属体114和系统之间的这种连接可在SOIC 4上施加应力，这会对SOIC 4的运行特性产生不利影响。
另外，传统传感器112上的压力端口(未示出)和压力管汇122上的压力端口121之间的公差叠加(tolerance stack-up)大于可允许的最坏情况下的统计叠加。因此，传统传感器112的密封元件(未示出)可能不如人意地超出传统传感器112的平面密封面。
此外，通过具有分立和离散的压力传感器112，且每个压力传感器具有分立的圆柱形金属体114和互相独立的运行，该设计可涉及增大的成本和复杂性。潜在的挑战包括获得压力传感器112和压力管汇122之间的适当密封而不损害如上所述的SOIC 4的运行特性。因此，人们希望改进传感器112和液压源之间的密封接口。
实用新型内容
本实用新型解决了上面提到的传统传感器体直接安装到系统的问题，密封元件可能不如人意地超出传统传感器的平面密封面的问题，以及如何获得压力传感器和压力管汇之间的适当密封而不损害集成电路运行特性的问题。根据这里公开的实施例的集成流体压力传感器系统包含印制电路板、具有压力源的压力管汇、密封元件和传感器。印制电路板耦合到压力管汇。印制电路板和压力管汇限定出压力腔。压力源可被有效地配置为将流体释 放到压力腔中。传感器可被固定于压力腔内的印制电路板上。密封元件可被布置在印制电路板和压力管汇之间。密封元件可被有效地配置为对压力腔进行密封。
根据一实施形态，集成流体压力传感器系统包含：耦合到压力管汇的印制电路板，印制电路板和压力管汇限定出压力腔，压力管汇包含压力源，压力源被有效配置为将流体释放到压力腔中；在压力腔内固定到印制电路板的传感器；以及布置在印制电路板和压力管汇之间的密封元件，密封元件被有效配置为对压力腔进行密封。
优选为，集成流体压力传感器系统进一步包含：固定到印制电路板的第二传感器；其中，压力管汇和印制电路板限定出容纳第二传感器的第二压力腔，压力管汇包含第二压力源，第二压力源被有效配置为将流体释放到第二压力腔中；布置在印制电路板和压力管汇之间的第二密封元件，第二密封元件被有效配置为对第二压力腔进行密封。
优选为，集成流体压力传感器系统进一步包含布置在密封元件上表面和下表面上的第二聚合物材料。
优选为，集成流体压力传感器系统进一步包含固定到印制电路板和压力管汇的挡块。
优选为，集成流体压力传感器系统进一步包含机械紧固件，机械紧固件被有效配置为将挡块和印制电路板固定到压力管汇。
优选为，压力管汇由铝构成。
优选为，密封元件由聚合物材料构成。
根据一实施形态，集成流体压力系统包含：耦合到压力管汇的印制电路板，印制电路板和压力管汇限定出压力腔，压力管汇包含压力源，压力源被有效配置为将流体释放到压力腔中；用于感测压力腔内的压力变化的装置，感测装置固定到印制电路板；用于对压力腔进行密封的装置，密封装置被布置在印制电路板和压力管汇之间。
优选为，感测装置为小外形集成电路。
优选为，密封装置为垫圈。
优选为，密封装置为密封板。
优选为，集成流体压力系统进一步包含固定到印制电路板和压力管汇的挡块。
附图说明
参照下面的详细说明和附图将明了本公开的实施例的特征和优点，在附图中，相同的附图标记对应于相似——尽管可能不完全相同——的部件。简洁起见，具有前述功能的附图标记或特征可能、或可能不联系它们所出现的其它附图进行描述。
图1为变速器中现有技术的流体压力传感器的透视图；
图2A为小外形集成电路封装包的平面图；
图2B为小外形集成电路封装包的侧视图；
图2C为小外形集成电路封装包的前视图；
图3为本公开的第一实施例的截面图；
图4为本公开的第二实施例的截面图。
图5A为示例性密封板的平面图；
图5B为示例性垫圈的平面图；
图6为制造这种类型的装置的示例性方法的流程图。
具体实施方式
公开了一种用于流体传感器10的密封系统，其中，传感器4被设置在歧管容器或腔16中，从而使整个传感器4可浸入或暴露于介质流体。通过提供可完全浸入流体的传感器4，传感器端口的位置可变得不太重要，密封可移动到传感器电路板20上的区域，使得附加的应变不会作用于传感器4。如果附加的应变作用于传感器4、使得传感器4的运行特性可能受到影响，可包括或实施一个或多于一个附加的传感器，以提供补偿测量。
现在参考图3，示出了本公开的一实施例。集成流体压力传感器系统10包含耦合到压力管汇18的印制电路板(或电路卡)20。印制电路板20 和压力管汇18限定出压力腔16。压力管汇18包含被有效配置为将流体——例如变速器流体的非限制性实例——释放到压力腔16中的压力源22。传感器4固定到压力腔16内的印制电路板20上。这里使用的术语“固定”被广义地使用，并考虑了用于固定、附着或者以其它方式连接相关联部件的多种形式。传感器4还可包含安装在电路卡/印制电路板20上的电阻器47和电容器49。例如，电阻器47和电容器49可被布置于外壳(例如，塑模壳44)和印制电路板20之间，如图3一般地所示。密封元件28——例如但不限于垫圈33或O形环或密封板31——可被布置于印制电路板20和压力管汇18之间。密封元件28可被有效地配置为在印制电路板20和压力管汇18的接合处密封压力腔16。
如图3所示，连接器管脚42可被布置在电路卡或印制电路板20内，并被进一步布置在具有模铸进的连接器壳体46的塑料壳44内。连接器管脚42可被有效配置为将传感器4和电路卡/印制电路板20的电气连接引到外部或非潮湿环境。如图3所示，塑料壳44可固定于压力管汇18。例如但不限于，塑料壳44可以通过如图所示的热熔柱48或者多种其他常规机械紧固器(未示出)固定到压力管汇18。塑料壳44也可以通过以下方式固定到压力管汇18：在塑料壳44顶部实现挡块(未示出)，使得挡块至少部分地将塑料壳44附着或固定在挡块和压力管汇18之间。在图3所示的实施例中，垫圈33用于密封压力腔16。垫圈33可包含与压力腔16的尺寸大体上对应的开口35。
参照图4，示出了本公开的另一实施例，其中，集成流体压力传感器系统10可进一步包含多个传感器，例如，包含固定到印制电路板20的第二传感器4。例如，多个传感器4可以通过使用焊接工艺固定到印制电路板20。
压力管汇18和印制电路板20可限定出可容纳第二传感器4的第二压力腔16’。通过此实施例，压力管汇18可包含第二压力源22’，例如，第二压力源22’可被有效地配置为将流体释放进第二压力腔16’内，如图4所示。为了有助于第二压力腔16’的密封，第二垫圈(未示出)或密封板28 可被布置在印制电路板20和压力管汇18之间。密封元件28(图4中被示为密封板29)可有效地配置为密封第二压力腔16’。随着添加附加的传感器4(例如第三传感器)，附加的压力腔(例如第三压力腔16”)可被限定，以便对应附加的传感器4，例如图4中所示的。将会明了，密封元件28(采用图5A所示密封板29的形式或图5B所示垫圈33的形式)可由聚合物材料制成，压力管汇18可由塑料、铝、钢铁或其他合适的材料制成。
如上所述，密封元件28也可包含密封板29(图5A所示29)而不是垫圈(图3和图5B所示33)，其中，此密封板29可适当地密封一个或多于一个的相应的压力腔16、16’、16”(图4所示)。此密封板29可以以实质上与垫圈33相同的方式运行和发挥作用，也可类似地放置在压力管汇18和印制电路板20之间。此密封板29可由塑料制成，其中，塑料被注塑的地方产生具有在其中限定的开口31的板状结构。密封板29中的开口31可与一个或多于一个的压力腔相符合。聚合物材料——例如但不限于硅橡胶30——可被注塑到密封板，以便进一步加强密封性能。在密封元件28是密封板29的实例中可使用硅橡胶或其他密封材料30。密封板29可被放置在印制电路板20和压力管汇18之间的接合处。和垫圈33类似，密封板29可以是压力管汇18和印制电路板20之间在压力腔周缘的周围的密封元件28，以便更好的防止压力管汇18和印制电路板20之间的泄漏。
如图4一般地所示，挡块24也可用于集成压力传感器系统10，其中，挡块24被固定到印制电路板20和压力管汇18。机械紧固件26是可用于将挡块24固定到印制电路板20和压力管汇18的手段或装置的非限制性实例。
本公开也考虑了制造这种类型的装置的方法。制造集成流体压力传感器系统10的方法可包含：(1)提供具有固定于其上的传感器4的印制电路板20；(2)提供密封元件；(3)将印制电路板20耦合到压力管汇，使得垫圈被布置在印制电路板20和压力管汇18之间，印制电路板20和压力管汇18限定出被有效配置为安放传感器4的压力腔；(4)提供挡块24；(5)将挡块24固定到印制电路板20和压力管汇18。还应注意的是，例 如，如果类似于垫圈的元件包含密封板29，可视情况可选地添加在密封板29上提供硅的步骤。
还将明了，制造本公开的集成流体压力传感器系统10的方法可进一步包含提供固定到印制电路板20的第二传感器的步骤。第二传感器4’可被布置在由印制电路板20和压力管汇18限定出的对应的第二压力腔16’内。就提供附加传感器方面来说，这样的附加传感器4也可在对应的且分立的压力腔16内提供，例如如图4所示。进一步的，这样的传感器4可在压力腔16内焊接到印制电路板20。
尽管已经详细描述了本公开的多个实施例，本领域技术人员将会明了，可修改所公开的实施例。因此，前面的描述仅看作示例而不是限制。
Claims (12)
1.一种集成流体压力传感器系统，其特征在于包含：
耦合到压力管汇(18)的印制电路板(20)，印制电路板和压力管汇限定出压力腔(16)，压力管汇包含压力源(22)，压力源被有效配置为将流体释放到压力腔中；
在压力腔内固定到印制电路板的传感器(4)；以及
布置在印制电路板和压力管汇之间的密封元件(28，29，31，33)，密封元件被有效配置为对压力腔进行密封。
2.根据权利要求1的集成流体压力传感器系统，其特征在于进一步包含：
固定到印制电路板的第二传感器(4)；
其中，压力管汇和印制电路板限定出容纳第二传感器的第二压力腔(16’)，压力管汇包含第二压力源(22’)，第二压力源(22’)被有效配置为将流体释放到第二压力腔中；以及
布置在印制电路板和压力管汇之间的第二密封元件(28，29，31，33)，第二密封元件被有效配置为对第二压力腔进行密封。
3.根据权利要求1的集成流体压力传感器系统，其特征在于进一步包含布置在密封元件上表面和下表面上的第二聚合物材料。
4.根据权利要求1的集成流体压力传感器系统，其特征在于进一步包含固定到印制电路板和压力管汇的挡块(24)。
5.根据权利要求4的集成流体压力传感器系统，其特征在于进一步包含机械紧固件(26)，机械紧固件(26)被有效配置为将挡块和印制电路板固定到压力管汇。
6.根据权利要求2的集成流体压力传感器系统，其特征在于，压力管汇由铝构成。
7.根据权利要求1的集成流体压力传感器系统，其特征在于，密封元件由聚合物材料构成。
8.一种集成流体压力系统，其特征在于包含：
耦合到压力管汇(18)的印制电路板(20)，印制电路板和压力管汇限定出压力腔(16)，压力管汇包含压力源(22)，压力源(22)被有效配置为将流体释放到压力腔中；
用于感测压力腔内的压力变化的装置(4)，感测装置固定到印制电路板；以及
用于对压力腔进行密封的装置(28，29，31，33)，密封装置被布置在印制电路板和压力管汇之间。
9.根据权利要求8的集成流体压力系统，其特征在于，感测装置为小外形集成电路(4)。
10.根据权利要求8的集成流体压力系统，其特征在于，密封装置为垫圈(33)。
11.根据权利要求8的集成流体压力系统，其特征在于，密封装置为密封板(29)。
12.根据权利要求8的集成流体压力系统，其特征在于进一步包含固定到印制电路板和压力管汇的挡块(24)。
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