CN118150027A - 一种压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种压力传感器，其包括：金属压力接头，其具有一压力引入通道；用于接收压力引入通道内的压力并产生电信号的压力敏感元件，其固定地封堵于压力引入通道上端；竖直设置且包围压力敏感元件的金属筒壳，其下端固定于压力接头的上端边缘，其侧壁朝内压凹地形成第一支撑结构；用于处理电信号并被金属筒壳所包围的电子模块组件，包括水平设置的一圆形的第一电路板，第一电路板边缘朝下固定地支承于第一支撑结构上并电连接至压力敏感元件；及用于将电子模块组件与外部设备进行机械和电连接的电气接插件，其固定于筒壳上端。上述的压力传感器，能够避免安装应力对压力敏感元件的影响。

Description

一种压力传感器

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种压力传感器。

背景技术

在现有技术中，诸如制动液压传感器等压力传感器，以KR20110088173A为例，其通常使用一个金属筒壳和金属制的压力接头。压力接头焊接于筒壳下端，压力接头内形成的压力通道之上端一体式或分体式地设置有水平金属膜片，金属膜片在接收压力通道内的压力后通过膜片外侧附着的由应变电阻组成的测量电桥生成测量电信号。由于金属筒壳的外部直径通常不足15mm，因此金属膜片尺寸更小，因此通常需要通过引线键合连接至电路板。为满足键合的要求，在键合之前电路板必须可靠地固定至压力接头。在现有技术中，通常地使用至少一个环形支撑座卡接于接头上端加工成的定位凸缘上，再将电路板固定于支撑座上。

这种常用的安装方式，一是需要机加工出这样的定位凸缘，二是定位凸缘消耗了一定的径向尺寸而使得内部壳体外部直径受至进一步限制，三是这样的卡接方式产生的安装应力可能传导到金属膜片而造成测量误差。因此，对上述安装方式实有作出改进的必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种压力传感器，以解决上述问题中的至少一个。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种压力传感器，其包括：

金属压力接头，其具有一压力引入通道；

用于接收压力引入通道内的压力并产生电信号的压力敏感元件，其固定地封堵于压力引入通道上端；

竖直设置且包围压力敏感元件的金属筒壳，其下端固定于压力接头的上端边缘，其侧壁朝内压凹地形成第一支撑结构；

用于处理所述电信号并被金属筒壳所包围的电子模块组件，包括水平设置的一圆形的第一电路板，第一电路板边缘朝下固定地支承于所述第一支撑结构上并电连接至压力敏感元件；

及用于将电子模块组件与外部设备进行机械和电连接的电气接插件，其固定于筒壳上端。

优选地，所述第一支撑结构包括在周上相互孤立的至少三个点状支撑部，或者在周向上连结成整圈的环形支撑部，或者至少一个所述点状支撑部和至少一个弧形支撑部的组合。

优选地，所述第一电路板的下侧边缘粘接于所述第一支撑结构的上部表面。

优选地，还包括由筒壳的侧壁朝内压凹而形成的至少一个第一周向定位部，所述第一周向定位部一体地连接于其中的一个所述支撑部的上部之周向中间处并相对于所述支撑部的上部之周向两侧处朝上拱起；所述第一电路板的边缘对应地形成至少一个第一定位槽口，所述第一定位槽口卡接于对应的第一周向定位部上。

优选地，电子模块组件还包括固定于所述电气接插件下端且被所述筒壳包围的一第二电路板，所述第二电路板通过一柔性电连接件电连接至所述第一电路板，第二电路板通过固定于电气接插件上的数个电连接端子电连接至所述外部设备。

优选地，所述电连接端子为导电弹簧，所述导电弹簧被保持于电气接插件内设置的弹簧保持孔内，且下端电接触于第二电路板的对应一侧表面设置的多个第四电连接部之一。

优选地，电气接插件的下端边缘朝下延伸形成一筒形部，筒形部的下端形成环形的槽，筒壳的上端插入槽内并与电气接插件之间通过填充于槽内的粘结剂固定。

优选地，压力传感器还包括被包围于筒壳内部且轴向竖直设置的一环形支撑件，支撑件的下端撑抵于第一电路板或第一周向定位部上，支撑件的上端撑抵于电气接插件的下端。

优选地，电气接插件的下端卡扣连接至支撑件的上端。

优选地，第二电路板卡扣连接至支撑件的上端。

附图说明

图1和图2为第一实施例的压力传感器的结构示意图；

图3为第一实施例的压力传感器的部分结构示意图；

图4为第一实施例的压力传感器的压凹部的内侧示意图；

图5为第二实施例的压力传感器的结构示意图；

图6为第三实施例的压力传感器的压凹部的内侧示意图；

图7为第四实施例的压力传感器的结构示意图；

图8为第五实施例的压力传感器的结构示意图；

图中：11、压边；12a、点状支撑部；12b、环形支撑部；12、第一支撑结构；13、第一周向定位部；14、压凹部；15、第二支撑结构；16a、凹腔；16、第二周向定位部；1、筒壳；20、压力引入通道；21、延伸部；23、支撑盘；240、绝缘层；241、弹性膜部；242、连接部；243a、第一电连接部；243、压力测量电路；24、压力敏感元件；2、压力接头；31a、侧壁开口；31、凹室；32、台阶面；33、筒形部；34、槽；35、定位凹部；3、电气接插件；410a、电子元件；410b、电子元件；411、第二电连接部；412、第三电连接部；41a、过孔；41b、第一定位槽口；41、第一电路板；420a、电子元件；420b、电子元件；421、第四电连接部；42、第二电路板；43、柔性板；44、引线；4、电子模块组件；51、卡扣；52、让位口；5、支撑件；6、第一密封圈；7、电连接端子；8、粘结剂。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。下列的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。在以下描述中，相同的标记用于表示相同或等效的元件，并且省略重复的描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该本申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

另外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还应当进一步理解，在本申请说明书和对应的权利要求书中使用的术语“和/或”是指所列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合。

图1至图4示出了第一实施例的压力传感器的结构。在第一实施例中，压力传感器包括金属压力接头2、压力敏感元件24、金属筒壳1、电子模块组件4及电气接插件3。其中，金属压力接头2具有外端朝下设置的一压力引入通道20，其用于从存储有待测介质的容器中引入压力介质。压力敏感元件24用于接收压力引入通道20内的压力并产生电信号，其固定地封堵于压力引入通道20上端。压力敏感元件24可以是由微机械加工工艺制作的利用半导体压阻效应的半导体压力芯片，或者电容式压力元件。

在本实施例中，压力敏感元件24优选为金属膜片，其材质最好与压力接头2使用同种金属制作。压力敏感元件24包括一弹性膜部241，其边缘可固定至压力引入通道20上端朝上延伸的延伸筒21上。弹性膜部241的延伸方向不必进行限定，但若将其水平设置则对于压力敏感元件24与电子模块组件4之间的电连接则是较为有利的，因为现有的键合设备通常被设计为对平行平面上的两个连接点进行键合。弹性膜部241的边缘朝压力接头2一侧延伸形成一圈连接部242，其被定位于压力引入通道20端边缘朝上延伸形成的延伸部21上，并最好被支撑且焊接于由延伸筒21外壁朝外延伸形成的支撑盘23上，在其他的一些方案中，弹性膜部241还可以与压力接头2一体连接。

弹性膜部241的外侧表面固定有一层绝缘层240，绝缘层240上固定附着有压力测量电路243，压力测量电路243可以为由四个应变电阻组成的惠斯通电桥，并包括数个第一电连接部243a。电子模块组件4用于处理电信号，其被筒壳1所包围，其包括一个水平设置的圆形的第一电路板41。第一电路板41上侧表面设置有数个第二电连接部411、电子元件410a和电子元件410b，第二电连接部411与第一电连接部243a之间通过引线44对应地形成电连接。第一电路板41的中部开设有给引线44上下通过的过孔41a。

金属筒壳1竖直设置且包围压力敏感元件24外侧，其下端固定通常为焊接至压力接头2的上端边缘。筒壳1的侧壁朝内压凹地形成第一支撑结构12。第一支撑结构12包括在周向上相互孤立的三个点状一支撑部12a，从而朝上对第一电路板41形成三点支撑。在其他的一些方案中，点状一支撑部12a还可以多于三个，这些点状一支撑部12a的上侧表面位于同一水平面。第一电路板41边缘朝下支承于第一支撑结构12上，且其下侧边缘粘接至至少三个点状一支撑部12a的上侧表面。更佳地，筒壳1的侧壁朝内压凹而形成至少一个第一周向定位部13。第一周向定位部13可以与支撑部相分离，但为了便于压凹操作，第一周向定位部13最好一体地连接于其中的一个支撑部的上部之周向中间处并相对于支撑部的上部之周向两侧处朝上拱起，其第一支撑结构12可合称为压凹部14，其便于通过模具一同地压凹形成。第一电路板41的边缘对应地形成至少一个第一定位槽口41b。第一定位槽口41b卡接于对应的第一周向定位部13上。

电气接插件3用于将电子模块组件4与外部设备进行机械和电连接，其压铆于筒壳1上端。具体地，筒壳1上端朝内收卷而形成一圈压边11，压边11朝下抵压至电气接插件3的外壁上形成的一朝上的台阶面32，台阶面32与压边11之间还可通过一第一密封圈6进行密封。其中，压力传感器还包括用于上下两端撑抵于电气接插件3与筒壳1的内壁之间的支撑件5，其被包围于筒壳1内部且轴向竖直设置，其最好设置成环形。支撑件5的下端撑抵于第一电路板41，支撑件5的上端撑抵于电气接插件3的下端。优选地，支撑件5的上端与电气接插件3之间进行卡扣连接，例如电气接插件3的下端边缘处朝内凹陷而形成凹室31，支撑件5的上端可对应形成数个卡扣51，卡扣51伸入凹室31的侧壁开口31a内并与侧壁开口31a相卡接。支撑件5的侧壁上可以开设有给柔性电连接件让位的让位口52。卡扣51的上端可直接撑抵于电气接插件3上，或者由支撑件5的其他部分撑抵于电气接插件3上。

其中，电子模块组件4还可以包括固定于电气接插件3下端且被筒壳1包围的一第二电路板42。第二电路板42通过一柔性电连接件(例如柔性板43或者较长的引线)电连接至第一电路板41。第二电路板42通过固定于电气接插件3上的数个电连接端子电连接至外部设备，例如，第二电路板42的上表面固定至电气接插件3的下端，第二电路板42的下表面设有电子元件420a，第二电路板42的上表面之边缘处可设有电子元件420b，电子元件420b位于凹室31内，这样可以提高电子元件的布置面积。第二电路板42的下表面与第一电路板41的上表面的第三电连接部412之间通过柔性电连接件电连接，第二电路板42的上表面设有多个第四电连接部421，电连接端子7与第四电连接部421电连接。

优选地，上述的电连接端子7为导电弹簧，导电弹簧被保持于电气接插件3内设置的弹簧保持孔(未标记)内，且下端电接触于第二电路板42的对应一侧表面设置的多个第四电连接部421之一。上述导电弹簧可以为阶梯形，即包括两段外径不同的部分及连接它们的过渡部分，外径较大的部分朝向第四电连接部421，外径较小的部分朝向外部设备。弹簧保持孔也相应地为阶梯形，其内部形成朝下抵压过渡部分的一压紧面。电连接端子7的外径较小的部分可紧密盘绕度，以使其与外部设备连接时具有较适宜的刚度。

通过模具或滚槽机在筒壳1上以较低成本成型出压凹部，对支撑件5和第一电路板41及电气接插件3进行有效支撑和定位，同时避免了压装时的较大安装应力对压力敏感元件24的影响。

图5示出了第二实施例的压力传感器的结构，相比于第一实施例，其通过在周向上连结成整圈的环形支撑部12b来代替第一实施例中的多个点状支撑部12a。这样能够使第一电路板41与第一支撑结构12在粘接时具有更大的粘接面积和支撑强度。在其他的一些方案中，第一支撑结构12还可以包括至少一个点状支撑部12a和至少一个弧形支撑部(未示出)的组合，弧形支撑部是指其在周向上延伸一定角度的支撑部，其为第一电路板41提供在周向上连结的多个支撑点。在其他的一些方案中，优选地，还可以省略支撑件5，而使电气接插件3的下端直接支撑于由筒壳1的侧壁朝内压凹形成的第二支撑结构15上。更进一步进地，为对支撑件5进行周向定位，可以使筒壳1的侧壁朝内压凹而形成至少一个第二周向定位部16，电气接插件3的下端边缘可对应形成与第二周向定位部16配合的定位凹部35。

图6示出了第三实施例的压力传感器的第二周向定位部16的另一种结构，本实施例相比于第二实施例，其不同之处在于，第二周向定位部16一体地连接于第二支撑结构15的上部之周向两端处，并周向两端相对于支撑部的上部之周向中央处朝上凸起而在第二周向定位部16的周向中部留下一个凹腔16a，电气接插件3的下端边缘可对应形成数个支撑腿(未示出)并对应地插入凹腔16a内。为避免在将第一电路板41朝下装配时与第二支撑结构15相干涉，第一电路板41的边缘设有与第二支撑结构15相对应的让位槽口(未示出)；为使让位槽口在电路板上占据更小的面积，可进一步地使第二支撑结构15为在周向上相互孤立的至少三个点状支撑部。

在其他的一些方案中，优选地，第二支撑结构15可设置于第一支撑结构12的下侧或与第一支撑结构12设置于同一水平面上，且第二支撑结构15与第一支撑结构的点状支撑部在周向上相互错开。此种情形下，为避免在将电气接插件3朝下装配时与第一支撑结构13相干涉，第一电路板41的边缘设有与第二支撑结构15相对应的让位槽口(未示出)，以给电气接插件3下端朝下伸出的在周向上间隔分布且支撑于第二支撑结构15上的至少三个支撑腿(未示出)让位。

图7示出了第四实施例的压力传感器的结构，本实施例与第一的不同之处在于，由第一周向定位部13的上端对支撑件5的下端进行支撑，而不是由第一电路板41或第二支撑结构15进行支撑。此时第一周向定位部13的延伸高度大于第一电路板41的厚度，从而在对支撑件5进行支撑时，避免对第一电路板41产生影响。支撑件5的下端可形成一个第二定位槽口53，第二定位槽口53的侧部卡接于第一周向定位部13的两侧，第二定位槽口53的底部支撑于第一周向定位部13的顶部。

图8示出了第五实施例的压力传感器的结构，本实施例中，电气接插件3与筒壳1之间不是通过压铆方式连接，而是替代性地使两都之间进行粘接。具体地，电气接插件3的下端边缘朝下延伸形成一筒形部33，筒形部33的下端形成环形的槽34，筒壳1的上端插入槽34内并与电气接插件3之间通过填充于槽34内的粘结剂8固定。这样，本实施例的筒壳1的高度可以设置的相对较短，从而避免弹性膜部241的上表面离筒壳1的顶部之间高度H过大而导致的不便于键合设备伸入的缺点。

在以上的各实施例中，将电气接插件3以压铆方式连接于筒壳1的上端时，还可以通过筒壳1上形成的第二支撑结构15对电气接插件3形成支撑压力，但将第一电路板41的安装方式则与现有技术中一样，即以粘接或扣合方式固定于位于筒壳1内的一环形支撑座之上端，而使环形支撑座的下端卡接于压力接头2的上端边缘形成一定位凸缘上，或者将环形支撑座支承于第一支撑结构12上，相应地，上述各实施例中的与第一电路板41上的安装相关的结构特征(例如定位槽口41b)相应地转移于环形支撑座上，例如定位槽口41b设置于环形支撑座上而不是设置于第一电路板41上，支撑件5的下端可撑抵于环形支撑座上而不是撑低于第一电路板41上，从而避免在定位时对较薄的电路板造成损伤。此时，由于避免了压铆时的压力对压力接头2的影响，也能够相当程度地降低对测量结果的影响。

本公开内容的范围不是由详细描述限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案范围内的所有变型都解释为包含在本公开内容中。

Claims (10)

1.一种压力传感器，其特征在于，包括：

金属压力接头(2)，其具有一压力引入通道(20)；

用于接收压力引入通道(20)内的压力并产生电信号的压力敏感元件(24)，其固定地封堵于压力引入通道(20)上端；

竖直设置且包围压力敏感元件(24)的金属筒壳(1)，其下端固定于压力接头(2)的上端边缘，其侧壁朝内压凹地形成第一支撑结构(12)；

用于处理所述电信号并被金属筒壳(1)所包围的电子模块组件(4)，包括水平设置的一圆形的第一电路板(41)，第一电路板(41)边缘朝下固定地支承于所述第一支撑结构(12)上并电连接至压力敏感元件(24)；

及用于将电子模块组件(4)与外部设备进行机械和电连接的电气接插件(3)，其固定于筒壳(1)上端。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一支撑结构(12)包括在周上相互孤立的至少三个点状支撑部(12a)，或者在周向上连结成整圈的环形支撑部(12b)，或者至少一个所述点状支撑部(12a)和至少一个弧形支撑部的组合。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电路板(41)的下侧边缘粘接于所述第一支撑结构(12)的上部表面。

4.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，还包括由筒壳(1)的侧壁朝内压凹而形成的至少一个第一周向定位部(13)，所述第一周向定位部(13)一体地连接于其中的一个所述支撑部的上部之周向中间处并相对于所述支撑部的上部之周向两侧处朝上拱起；所述第一电路板(41)的边缘对应地形成至少一个第一定位槽口(41b)，所述第一定位槽口(41b)卡接于对应的第一周向定位部(13)上。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，电子模块组件(4)还包括固定于所述电气接插件(3)下端且被所述筒壳(1)包围的一第二电路板(42)，所述第二电路板(42)通过一柔性电连接件电连接至所述第一电路板(41)，第二电路板(42)通过固定于电气接插件(3)上的数个电连接端子电连接至所述外部设备。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述电连接端子为导电弹簧，所述导电弹簧被保持于电气接插件(3)内设置的弹簧保持孔内，且下端电接触于第二电路板(42)的对应一侧表面设置的多个第四电连接部(421)之一。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的压力传感器，其特征在于，电气接插件(3)的下端边缘朝下延伸形成一筒形部(33)，筒形部(33)的下端形成环形的槽(34)，筒壳(1)的上端插入槽(34)内并与电气接插件(3)之间通过填充于槽(34)内的粘结剂(8)固定。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的压力传感器，其特征在于，还包括被包围于筒壳(1)内部且轴向竖直设置的一环形支撑件(5)，支撑件(5)的下端撑抵于第一电路板(41)或第一周向定位部(13)上，支撑件(5)的上端撑抵于电气接插件(3)的下端。

9.根据权利要求8所述的压力传感器，其特征在于，电气接插件(3)的下端卡扣连接至支撑件(5)的上端。

10.根据权利要求9所述的压力传感器，其特征在于，第二电路板(42)卡扣连接至支撑件(5)的上端。