CN109990943A - 具有一体的密封件和隔膜的压力传感器介质接口 - Google Patents

Abstract

本公开题为“具有一体的密封件和隔膜的压力传感器介质接口”。本公开提供了一种用于压力传感器组件的一体的密封件和隔膜构件，该一体的密封件和隔膜构件可以包括隔膜部分和与隔膜部分成一体的密封件部分。在一些情况下，该一体的密封件和隔膜构件包括与隔膜部分和/或密封件部分成一体的一个或多个保持特征。在一些情况下，密封件部分可以比隔膜部分厚，并且可以围绕隔膜部分的周边延伸。在一些情况下，密封件部分可以被构造为发生变形以形成与外部部件或装置的压力端口的密封，而不导致隔膜部分以任何显著的方式朝向压力端口移动。

Description

具有一体的密封件和隔膜的压力传感器介质接口

技术领域

本公开整体涉及用于感测压力端口中的介质的压力的压力传感器，并且更具体地讲，涉及在压力传感器与压力端口之间的改进的接口。

背景技术

压力传感器用于各种应用，包括例如商业、汽车、航空、工业和医疗应用。在许多应用中，其中需要压力传感器以高准确度和可重复性操作的操作环境可能非常苛刻。另外，通常期望压力传感器感测和/或监视恶劣和/或腐蚀性介质诸如酸、化学品、汽油、油、传动液和/或其他恶劣介质的压力。

在许多情况下，压力传感器必须与外部部件或装置诸如发动机、传动装置、工业管道或其他外部部件或装置的压力端口介接。为此，在压力传感器与压力端口之间设有密封件。密封件有助于容纳介质，同时将压力传感器暴露于该介质的压力。

压力传感器通常包括压力感测管芯，该压力感测管芯将感测到的压力转换成可由外部电子电路(诸如，控制系统等)使用的电信号。在许多情况下，压力感测管芯由隔膜等与介质隔离。当这样设置时，隔膜可以将由介质施加的压力传送到压力感测管芯或传送到将由介质施加的压力传送到压力感测管芯的介入压力传送机构。介入压力传送机构可以包括例如凝胶、滚珠轴承和/或任何其他合适的压力传送机构。

期望的是在压力传感器与外部部件或装置的压力端口之间的改进的接口。

发明内容

本公开整体涉及压力传感器，该压力传感器用于感测压力端口中的介质的压力，并且更具体地讲，涉及在压力传感器与压力端口之间的改进的接口。

在一个示例中，压力传感器组件可以包括壳体、相对于壳体固定的压力感测管芯、相对于壳体固定并与压力感测管芯间隔开的一体的密封件和隔膜构件、以及插置在一体的密封件和隔膜构件的隔膜部分与压力感测管芯之间的压力传送机构。隔膜部分可以被构造为通过介质直接地或间接地(例如，经由压力传送机构)将施加到隔膜部分的压力中的至少一些传送到压力感测管芯。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件的密封件部分可以围绕隔膜部分的周边延伸，并且当密封件部分压靠在压力端口上以形成密封时，可以由壳体支撑。

一体的密封件和隔膜构件可以被注塑成型为单件，并且可以由柔性材料诸如聚合物等形成。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件可以由有机硅形成。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件可以由两种或更多种不同材料一体形成。例如，在一些情况下，隔膜部分可以由柔性不可压缩材料形成，并且密封件部分可以由柔性可压缩材料形成。两种材料可以同时被注塑成型以形成整件。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件的密封件部分可以比隔膜部分厚。在一些情况下，密封件部分可以被构造为接合外部部件或装置的压力端口并形成与外部部件或装置的压力端口的密封，而隔膜部分从压力端口后置。在一些情况下，密封件部分可以被成形为围绕隔膜部分的周边延伸的部分环形，但是这不是必需的。

在一些情况下，隔膜部分和壳体被构造为限定腔体。腔体可以填充有凝胶等，其中压力感测管芯被暴露于腔体中的凝胶。凝胶可以通过隔膜部分将施加到凝胶的压力传送到压力感测管芯。压力感测管芯可以将感测到的压力转换为可由外部电子电路使用的电信号。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件可以被构造为使得隔膜部分保持与凝胶接触而凝胶与隔膜部分之间没有气泡，即使当密封件部分在形成与外部部件或装置的压力端口的密封的情况下发生变形时也是如此。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件被构造为使得密封件部分相对于外部部件或装置的压力端口的变形促使隔膜部分保持与凝胶接触或至少不从凝胶拉开，并有可能增大隔膜部分跨腔体的横向张力。

在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件可以包括一个或多个保持特征，该一个或多个保持特征与壳体的一个或多个保持特征形成过盈连接。这可以允许更容易地将一体的密封件和隔膜构件与壳体组装在一起。在一些情况下，壳体可以包括基部和封盖，其中封盖固定到基部。在一些情况下，封盖可以包括一个或多个保持特征，该一个或多个保持特征用于形成与一体的密封件和隔膜构件的一个或多个保持特征的过盈连接。在其他情况下，壳体可以是一件式壳体。

在一些情况下，压力传感器组件可以包括相对于壳体固定的印刷电路板。当这样设置时，压力感测管芯可以安装到印刷电路板。在一些情况下，印刷电路板可以被认为是壳体的一部分或可以被认为是单独的部件。印刷电路板可以被定位成使压力传感器管芯暴露于压力传送机构(例如，凝胶)。

在另一个示例中，压力传感器组件可以包括：主体，该主体限定具有敞开顶部的腔体；压力感测管芯，该压力感测管芯相对于主体固定并暴露于腔体；一体的密封件和隔膜构件，该一体的密封件和隔膜构件相对于主体固定，以便闭合腔体的敞开顶部；以及在腔体内的凝胶，该凝胶插置在一体的密封件和隔膜构件的隔膜部分与压力感测管芯之间。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件的密封件部分可以围绕腔体的周边延伸以便由主体支撑，并且隔膜部分可以在腔体的敞开顶部上方延伸。

在另一个示例中，用于压力传感器组件的一体的密封件和隔膜构件可以包括隔膜部分、与隔膜部分成一体的密封件部分以及与隔膜部分和/或密封件部分成一体的一个或多个保持特征。在一些情况下，密封件部分可以比隔膜部分厚，并且可以围绕隔膜部分的周边延伸。在一些情况下，一个或多个保持特征可以被构造为形成与压力传感器组件的一个或多个保持特征的过盈连接。在一些情况下，密封件部分可以被构造为发生变形以形成与外部部件或装置的压力端口的密封，而不导致隔膜部分以任何显著的方式朝向压力端口移动。

以上发明内容不旨在描述本公开的每个公开的说明性示例或每个实施方式。以下描述更具体地例示各种说明性实施方案。

附图说明

应参考附图阅读以下描述。附图不一定按比例绘制，其描绘了所选择的说明性实施方案，并且不旨在限制本公开的范围。结合附图考虑以下对各种说明性实施方案的描述，可以更全面地理解本公开，其中：

图1A是具有一体的密封件和隔膜构件的说明性压力传感器组件的透视图；

图1B是图1A的说明性压力传感器组件的示意性剖视侧面图；

图1C是图1A的说明性压力传感器组件的分解透视图；

图2是具有一体的密封件和隔膜构件的另一个示例性压力传感器组件的示意性剖视侧面图；

图3A是具有一体的密封件和隔膜构件的另一个说明性压力传感器组件的透视图；

图3B是图3A的说明性压力传感器组件的示意性剖视侧面图；

图3C是图3A的说明性压力传感器组件的分解透视图；

图4A是具有用于将压力传感器组件安装到外部部件或装置的安装结构的另一个说明性压力传感器组件的透视图；

图4B是安装到外部部件或装置的图4A的说明性压力传感器组件的示意性剖视侧面图；

图5A是具有用于将压力传感器组件安装到外部部件或装置的安装结构的另一个说明性压力传感器组件的透视图；

图5B是图5A的说明性压力传感器组件的示意性剖视侧面图；

图6A是具有用于将压力传感器组件安装到外部部件或装置的安装结构的另一个说明性压力传感器组件的透视图；并且

图6B是安装到外部部件或装置的图6A的说明性压力传感器组件的示意性剖视侧面图。

具体实施方式

应参考附图阅读以下描述，其中不同附图中的相似元件以相同的方式编号。附图不一定按比例绘制，其描绘了所选择的说明性实施方案，并且不旨在限制本公开的范围。虽然示出了各种元件的构造、尺寸和材料的示例，但是本领域的技术人员将认识到，所提供的许多示例具有可利用的合适的替代方案。

图1A是具有一体的密封件和隔膜构件102的说明性压力传感器组件100的透视图。图1B是图1A的说明性压力传感器组件100的示意性剖视侧面图，并且图1C是图1A的说明性压力传感器组件100的分解透视图。说明性压力传感器组件100包括壳体104、相对于壳体104固定的压力感测管芯106以及一体的密封件和隔膜构件102，该一体的密封件和隔膜构件相对于壳体104固定并且与压力感测管芯106间隔开。压力传送机构108可以插置在一体的密封件和隔膜构件102的隔膜部分110与压力感测管芯106之间，以用于将由介质施加到隔膜部分110的压力P中的至少一些传送到压力感测管芯106。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102的密封件部分112可以围绕隔膜部分110的周边延伸，如图所示。

一体的密封件和隔膜构件102可以被注塑成型为单件，并且可以由柔性材料诸如聚合物形成。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102可以由有机硅形成。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102可以由两种或更多种不同材料一体形成。例如，在一些情况下，隔膜部分110可以由柔性不可压缩材料形成，并且密封件部分112可以由柔性可压缩材料形成。两种材料可以同时被注塑成型以形成整件。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102的密封件部分112可以比隔膜部分110厚，如图所示。在一些情况下，密封件部分112可以被构造为接合外部部件或装置的压力端口(未明确地示出)并形成与外部部件或装置的压力端口的密封，而隔膜部分110保持从压力端口后置。在一些情况下，密封件部分112可以被成形为围绕隔膜部分110的周边延伸的部分(例如，1/4、1/3、1/2、3/4等)环形，但这不是必需的。

在一些情况下，隔膜部分110和壳体104被构造为限定腔体114。压力传送机构108可以将施加到隔膜部分110的压力P传送到压力感测管芯106。设想的是压力传送机构108可以包括例如滚珠轴承和/或任何其他合适的压力传送机构。在一些情况下，压力传送机构108可以包括填充腔体114的凝胶，如点图案所指示，其中压力感测管芯106被暴露于腔体114中的凝胶。凝胶可以通过隔膜部分110将施加到凝胶的压力P传送到压力感测管芯106。然后，压力感测管芯106可以将感测到的压力或力转换为电信号，该电信号可以经由连接器引脚118递送到外部电子电路。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102可以被构造为使得隔膜部分110保持与腔体114中的凝胶接触而凝胶与隔膜部分110之间没有气泡，即使当密封件部分112在形成与外部部件或装置的压力端口的密封的情况下发生变形时也是如此。在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102被构造为使得密封件部分112相对于外部部件或装置的压力端口的变形促使隔膜部分110保持与凝胶接触或至少不从凝胶108拉开，并有可能增大隔膜部分110跨腔体114的横向张力。

在一些情况下，一体的密封件和隔膜构件102可以包括一个或多个保持特征120，该一个或多个保持特征与壳体104的一个或多个保持特征122(例如，狭槽)形成过盈连接。这可以允许更容易地将一体的密封件和隔膜构件102与壳体104组装在一起。在一些情况下，壳体104可以包括基部126和封盖128，其中封盖128固定到基部126。在一些情况下，封盖128包括一个或多个保持特征122，该一个或多个保持特征用于形成与一体的密封件和隔膜构件102的一个或多个保持特征120的过盈连接。在其他情况下，壳体104可以是一件式壳体(参见图2)，并且一个或多个保持部件222可以由一件式壳体104提供。

在一些情况下，印刷电路板130等可以相对于壳体104固定，并且压力感测管芯106可以安装到印刷电路板130。印刷电路板130可以被认为是壳体104的一部分或者可以被认为是单独的部件。印刷电路板130可以被定位成使压力感测管芯106暴露于压力传送机构(例如，腔体114中的凝胶)。在图1A至图1C所示的示例中，印刷电路板130插入成型在壳体104内，并且可以被认为是壳体104的一部分并可以限定腔体114的一部分。

更一般地，压力传感器组件100可以包括主体(例如，壳体104)，其限定具有敞开顶部的腔体114。压力感测管芯106可以相对于主体(壳体104)固定，并且可以被暴露于腔体114，如图所示。一体的密封件和隔膜构件102可以相对于主体固定，以便闭合腔体114的敞开顶部。凝胶可以放置在腔体114中，插置在一体的密封件和隔膜构件102的隔膜部分110与压力感测管芯106之间。在一些情况下，密封件部分112可以围绕腔体114的周边并围绕隔膜部分110延伸，并且隔膜部分110可以在腔体114的敞开顶部上方延伸，如图所示。在一些情况下，当密封件部分112压靠在压力端口上以形成密封时，密封件部分112靠在主体上并由主体支撑。

如上所述，一体的密封件和隔膜构件102可以包括隔膜部分110、与隔膜部分110成一体的密封件部分112，以及在一些情况下与隔膜部分110和/或密封件部分112成一体的一个或多个保持特征120。在一些情况下，密封件部分112可以比隔膜部分110厚，并且可以围绕隔膜部分110的周边延伸。在一些情况下，一个或多个保持特征120可以被构造为形成与压力传感器组件的一个或多个保持特征122的过盈连接。在一些情况下，密封件部分112可以被构造为发生变形以形成与外部部件或装置的压力端口的密封，而不导致隔膜部分110以任何显著的方式朝向压力端口移动(例如，朝向压力端口的小于2mm最大偏转)。

图2是具有一体的密封件和隔膜构件202的另一个示例性压力传感器组件200的示意性剖视侧面图。说明性压力传感器组件200类似于图1A至图1C中所示的压力传感器组件100，不同之处在于壳体204被示出为一件式壳体。而且，印刷电路板230不是插入成型在壳体204内，而是安装到壳体104的后部，并且在一些情况下形成腔体214的后部。印刷电路板230可以被认为是壳体204的一部分或可以被认为是单独的部件。印刷电路板230可以被定位成使安装到印刷电路板230的压力传感器管芯206暴露于压力传送机构(例如，腔体214中的凝胶)。

图3A是具有一体的密封件和隔膜构件的另一个说明性压力传感器组件300的透视图。图3B是图3A的说明性压力传感器组件300的示意性剖视侧面图，并且图3C是图3A的说明性压力传感器组件300的分解透视图。说明性压力传感器组件300类似于图1A至图1C中所示的压力传感器组件100，不同之处在于密封件312是与隔膜310分开的部件。也就是说，密封件312和隔膜310不是一体的。该说明性压力传感器组件300可能比图1A至图1C中所示的更难组装。在图3A至图3C所示的示例中，密封件312可以是O形环密封件312，其部分地插入在壳体304中限定的腔体内。壳体304的腔体可以由横向边缘360限定，该横向边缘可以在顶部处或附近向内延伸(在图3B的取向上)，如361处所示，以便减小腔体在顶部处或附近的横向尺寸，以有助于在安装后将O形环密封件312保持在腔体内。在一些情况下，比起腔体的向内延伸的整个圆周，可以提供间隔的凸片364(参见图3C)，其向内延伸以帮助将O形环密封件312保持在腔体内。在组装期间，可以将隔膜310放置在腔体中，接着是O形环密封件312。O形环密封件312可以被压过壳体304的向内延伸的凸片364(或向内延伸的壁)，使得隔膜310和O形环密封件312保持在壳体304的腔体内。O形环密封件312的一部分可以保持在壳体304外，以与外部部件或装置的压力端口接合并形成密封。

图4A至图6B是用于将压力传感器组件(诸如图1至图3中所示的那些)安装到外部部件或装置的说明性安装结构的示意性剖视侧面图。图4A是具有用于将压力传感器组件安装到外部部件或装置的安装结构的说明性压力传感器组件的透视图。图4B是安装到外部部件或装置的图4A的说明性压力传感器组件的示意性剖视侧面图。在图4A至图4B中，壳体404包括相对的翼夹460a和460b。虽然示出了两个翼夹460a和460b，但是设想的是可以提供更多或更少的翼夹。两个翼夹460a和460b可以被构造为当压力传感器组件400被压入接纳容器464(参见图4B)中时向内弯曲，并且可以向外卡合以分别接合容器464的接合特征470a和470b。这可以提供安装压力传感器组件400的简单而安全的方式。设想的是，图1A至图3C的任何示例性压力传感器组件都可以使用这样的翼夹460a和460b进行安装。

图5A是具有用于将压力传感器组件安装到外部部件或装置的安装结构的另一个说明性压力传感器组件500的透视图。图5B是图5A的说明性压力传感器组件500的示意性剖视侧面图。说明性压力传感器组件500可以包括延伸远离壳体的连接器引脚518。连接器引脚518中的一个或多个可以包括铆钉孔隙520。当这样设置时，说明性压力传感器组件500可以经由穿过铆钉孔隙520的铆钉安装到外部部件或装置，如图所示。

图6A是具有用于将压力传感器组件600安装到外部部件或装置的另一个安装结构的另一个说明性压力传感器组件600的透视图。图6B是安装到外部部件或装置的图6A的说明性压力传感器组件600的示意性剖视侧面图。在图6A至图6B中，说明性压力传感器组件600可以包括壳体604，该壳体包括相对的安装凸片660a和660b。虽然示出了两个安装凸片660a和660b，但是设想的是可以提供更多或更少的安装凸片。两个安装凸片660a和660b中的每一者可以分别包括孔隙662a和662b。热熔柱664a和664b、螺钉或任何其他紧固件可以穿过孔隙662a和662b中的每一者，以将压力传感器组件600热熔(或以其他方式安装)到安装表面。

不应认为本公开限于上述具体示例。在阅读本说明书之后，本公开可适用的各种修改、等同工艺以及众多结构对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种压力传感器组件，所述压力传感器组件用于感测介质的压力，包括：

壳体；

压力感测管芯，所述压力感测管芯相对于所述壳体固定；

一体的密封件和隔膜构件，所述一体的密封件和隔膜构件相对于所述壳体固定并且与所述压力感测管芯间隔开，其中所述一体的密封件和隔膜构件的密封件部分围绕所述一体的密封件和隔膜构件的隔膜部分的周边延伸；和

压力传送机构，所述压力传送机构插置在所述一体的密封件和隔膜构件的所述隔膜部分与所述压力感测管芯之间，以用于将由所述介质施加到所述隔膜部分的所述压力中的至少一些传送到所述压力感测管芯。

2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件是单件。

3.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件是由聚合物形成的单件。

4.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件的所述密封件部分比所述一体的密封件和隔膜构件的所述隔膜部分厚。

5.根据权利要求4所述的压力传感器组件，其中所述密封件部分被构造为接合外部部件或装置的压力端口并形成密封，而所述隔膜部分从所述压力端口后置。

6.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述隔膜部分和所述壳体被构造为限定腔体，其中所述压力传送机构包括填充所述腔体的凝胶，并且所述压力感测管芯被暴露于所述腔体中的所述凝胶。

7.根据权利要求6所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件被构造为使得所述隔膜部分保持与所述凝胶接触而所述凝胶与所述隔膜部分之间没有气泡，即使当所述密封件部分发生变形以形成与外部部件或装置的压力端口的密封时也是如此。

8.根据权利要求7所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件被构造为使得所述密封件部分相对于外部部件或装置的压力端口的变形促使所述隔膜部分保持与所述凝胶接触。

9.根据权利要求7所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件被构造为使得所述密封件部分相对于外部部件或装置的压力端口的变形不导致所述隔膜部分从所述凝胶拉开。

10.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述密封件部分被成形为围绕所述隔膜部分的所述周边延伸的部分环形。

11.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件包括一个或多个保持特征，所述一个或多个保持特征与所述壳体的一个或多个保持特征形成过盈连接。

12.根据权利要求11所述的压力传感器组件，其中所述壳体包括基部和封盖，其中所述封盖固定到所述基部，并且其中所述封盖包括所述壳体的所述一个或多个保持特征。

13.一种压力传感器组件，所述压力传感器组件用于感测外部部件或装置的压力端口中的介质的压力，包括：

主体，所述主体限定具有敞开顶部的腔体；

压力感测管芯，所述压力感测管芯相对于所述主体固定并且暴露于所述腔体；

一体的密封件和隔膜构件，所述一体的密封件和隔膜构件相对于所述主体固定，从而闭合所述腔体的所述敞开顶部；

所述腔体内的凝胶，所述凝胶插置在所述一体的密封件和隔膜构件的隔膜部分与所述压力感测管芯之间。

14.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其中所述一体的密封件和隔膜构件的密封件部分围绕所述腔体的周边延伸，并且所述隔膜部分在所述腔体的所述敞开顶部上方延伸。

15.根据权利要求14所述的压力传感器组件，其中当所述密封件部分压靠在外部部件或装置的所述压力端口上以形成密封时，所述密封件部分由所述主体支撑。