CN103728093A - 具有对抗安装应力的稳健性的压力传感器 - Google Patents

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D·伊瓦斯卡
R·C·科斯伯格
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Abstract

一种压力传感器包括金属端口构件，该金属端口构件具有第一封闭端以及相对的第二开口端。金属壳体环绕端口***的一部分。第一焊接连接部将端口连接到壳体。金属底座具有上表面和下表面，并且第二焊接连接部将壳体连接到底座的下表面。检测结构与端口构件的封闭端关联。检测结构被构造和设置为检测端口构件封闭端的压力变化。连接器外壳盖住检测结构。

Description

具有对抗安装应力的稳健性的压力传感器
技术领域
本发明涉及用于高压汽油或柴油直喷或制动***的压力传感器，并且更具体地涉及采用焊接组合费用低廉的各个部件的压力传感器，以便减少压力传感器的总成本。
背景技术
参照图1，示出了美国专利号6813953中公开的一种压力传感器的横截面视图，总体表示为10。端口组件(总体表示为11)具有两件式配置，包括端口或杆12以及环绕式螺纹外壳13。这种复杂的配置难于机加工，浪费原材料且费用高。这种传感器还具有大尺寸，特别是在高度上。
因此，需要提供一种压力传感器，相比于常规的传感器，其具有更简单的几何形状，更易于制造，使用较少的原材料且费用更低廉。
发明内容
本发明的目的是满足上面提及的需要。根据实施例的原理，该目的通过一种压力传感器来实现，该压力传感器包括具有第一封闭端以及相对的第二开口端的金属端口构件。金属壳体环绕端口***的一部分。第一焊接连接部将端口连接到壳体。金属底座具有上表面和下表面，并且第二焊接连接部将壳体连接到底座的下表面。检测结构与端口构件的封闭端关联。检测结构被构造和设置为检测端口构件封闭端的压力变化。连接器外壳盖住检测结构。
根据实施例的另一方面，提供了一种连接压力传感器的部分的方法。该压力传感器具有：金属端口构件，该金属端口构件具有第一封闭端以及相对的第二开口端；环绕端口***的一部分的金属壳体；具有上表面和下表面的金属底座；以及与端口构件的封闭端关联的检测结构。检测结构被构造和设置为检测端口构件封闭端的压力变化。该方法包括将端口构件焊接到壳体以及将壳体焊接到底座下表面的步骤。
通过参照附图考虑接下来的详细说明和所附的权利要求，本发明的其它目的、特点和特征，以及该结构的相关元件的工作方法和功能、部件的组合以及制造的经济性，将会变得更加明显，所有这些形成本发明的部分。
附图说明
通过接下来对本发明优选实施例的详细说明，结合考虑附图，将更好地理解本发明，其中相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是具有两件式端口组件的现有技术压力传感器的横截面视图。
图2是具有四件式端口组件的根据实施例提供的压力传感器的横截面视图。
图3是根据另一实施例提供的压力传感器的横截面视图。
具体实施方式
图2示出了高压传感器，总体表示为14，优选用于高压汽油或柴油直喷或制动***，或者其它类似***。传感器14包括金属端口构件15，优选是具有第一封闭端16和相对的第二开口端17的中空圆柱体的形式。金属壳体18环绕端口构件15的***的一部分。壳体18包括用于装配传感器14的外螺纹19。第一焊接连接部20将端口构件15和壳体18围绕他们的***在端口构件15的端部17附近进行连接。被测压力通过开口端17传输到端口构件15的封闭端16。
检测结构(总体表示为21)与端口构件15的封闭端16关联以检测封闭端16的压力变化。在实施例中，检测结构21包括装配到封闭端16外表面的传感器元件22、以及限定了电路板的基底24，该电路板以常规方式通过引线结合(wire bonding)而电连接到传感器元件22。基底24优选是PCB基底，其上具有专用集成电路23(ASIC)，用于处理和调节来自传感器元件22的信号。传感器元件22可以是包括应变计(未示出)的半导体检测装置，当封闭端16由于被测压力产生应变时，所述应变计同步产生应变以改变应变计的电特征。优选地传感器元件22玻璃结合(glass bonded)到端口构件15封闭端16的外表面25上。基底24通过金属弹簧28(优选螺旋弹簧)电连接到接线端26。图2中仅仅示出了一个弹簧28以及相关接线端26。经基底24处理的信号通过弹簧28和接线端26被传输到外部电路。弹簧28和接线端26可被认为是检测结构21的部分。
金属底座30(优选具有用于接合工具的六边形形状***)在底表面31处通过第二焊接连接部32连接到金属壳体18。中空金属管结构34在一个端部36处通过第三焊接连接部38连接到底座30的顶表面33。优选地检测结构21被封装和设置在管结构34内。连接器外壳40(优选由树脂制成)连接到管结构34的第二端部42(优选地通过舌和槽密封连接44)。连接器外壳40盖住检测结构21。第一、第二及第三焊接连接部可通过激光或其它焊接技术实现。焊接连接部是优选的，但也可以替代地使用紧固件，粘接剂或其它类似的连接方法。
端口构件15，壳体18，底座30以及管结构34组成了四件式端口组件，总体表示为46，与常规传感器相比，具有较简单的几何形状，并且因此更易于制造。与图1所示类型的传感器相比，该压力传感器14减少了使用的原材料，并且降低了成本。与常规的工业压力传感器配置相比，该压力传感器14具有对抗安装应力的稳健性并且减小了高度。
由于与图1的压力传感器的组装相比约束变少了，因此，可以有许多种方式来实现压力传感器14的组装工序。例如，压力传感器14允许在端口15上将检测元件22玻璃印刷(glass printing)之前而制作第一和第二焊接连接部20和32，以及随后引线结合。这种设置是有利的，因为在焊接过程中产生的许多颗粒会污染未受保护的检测元件，ASIC以及引线结合。
利用传感器14，底座30和管结构34之间的最后焊接能够在电路已经被封装和被保护时进行。在常规的两件式端口组件中，焊接所述两件必须在引线结合之前进行，因此，在焊接过程中暴露裸晶片。
图3示出了压力传感器的另一实施例(总体表示为14′)。取代图2中提供的管结构34，连接器外壳40′通过粘接剂(例如高强度硅树脂粘接剂)直接联接到底座30的表面33。该结构还可以去掉图2中的焊接38。
为了解释本发明的结构和功能原理，以及解释优选实施例的使用方法之目的，已经图示和描述了前述的优选实施例，其服从不偏离这种原理的改变。因此，本发明包括包含于以下权利要求范围中的所有修改。

Claims (20)

1.一种压力传感器，包括：
具有第一封闭端和相对的第二开口端的金属端口构件，
环绕端口***的一部分的金属壳体，
将端口连接到壳体的第一焊接连接部，
具有上表面和下表面的金属底座，
将壳体连接到底座的下表面的第二焊接连接部，
与端口构件封闭端关联的检测结构，该检测结构被构造和设置为检测端口构件封闭端的压力变化，以及
盖住检测结构的连接器外壳。
2.根据权利要求1的压力传感器，其中，壳体包括外螺纹。
3.根据权利要求1的压力传感器，其中，底座***是六边形形状。
4.根据权利要求1的压力传感器，其中，检测结构包括：装配到端口构件封闭端且构造和设置为探测封闭端的应变的传感器元件；电连接到传感器元件的基底；接线端；以及将基底与相关接线端电连接的弹簧。
5.根据权利要求4的压力传感器，其中，检测结构包括基底上的ASIC。
6.根据权利要求4的压力传感器，其中，弹簧是螺旋弹簧。
7.根据权利要求1的压力传感器，其中，连接器外壳的一部分与底座连接。
8.根据权利要求1的压力传感器，还包括：
具有第一端和第二端的金属管结构，以及
将管结构第一端连接到底座的上表面的第三焊接连接部，
其中，检测结构设置在管结构内并且连接器外壳连接到管结构的第二端。
9.根据权利要求8的压力传感器，其中，连接器外壳与管结构之间的连接部是密封连接部。
10.一种压力传感器，包括：
具有第一封闭端和相对的第二开口端的金属端口构件，
环绕端口***的一部分的金属壳体，
用于将端口连接到壳体的第一装置，
金属底座，
用于将壳体连接到底座的第二装置，
与端口构件封闭端关联的装置，其用于检测端口构件封闭端的压力变化，以及
连接器外壳，其盖住用于检测的装置。
11.根据权利要求10的压力传感器，其中，壳体包括外螺纹。
12.根据权利要求10的压力传感器，其中，底座***是六边形形状。
13.根据权利要求10的压力传感器，其中，用于检测的装置包括：装配到端口构件封闭端以检测封闭端的应变的传感器元件；电连接到用于探测的装置的基底；接线端；以及用于将基底与相关接线端电连接的装置。
14.根据权利要求13的压力传感器，其中，检测结构包括基底上的ASIC。
15.根据权利要求13的压力传感器，其中，用于电连接的装置是螺旋弹簧。
16.根据权利要求10的压力传感器，其中，连接器外壳的一部分与底座连接。
17.根据权利要求10的压力传感器，还包括：
具有第一端和第二端的金属管结构，以及
用于将管结构第一端连接到底座的上表面的第三装置，
其中，用于检测的装置设置在管结构内并且连接器外壳被连接到管结构的第二端。
18.根据权利要求10的压力传感器，其中，连接器外壳与管结构之间的连接部是密封连接部。
19.根据权利要求10的压力传感器，其中，用于连接的第一、第二以及第三装置中的每一个是焊接连接部。
20.一种连接压力传感器的各部分的方法，该压力传感器具有：金属端口构件，该金属端口构件具有第一封闭端以及相对的第二开口端；环绕端口***的一部分的金属壳体；具有上表面和下表面的金属底座；以及与端口构件的封闭端关联的检测结构，该检测结构被构造和设置为检测端口构件封闭端的压力变化，该方法包括以下步骤：
将端口焊接到壳体，以及
将壳体焊接到底座的下表面。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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