專利名稱：壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器。
背景技術(shù)：
JP-A-5-34241中披露了一種壓力傳感器，這種傳感器具有均容納于殼體內(nèi)的傳感單元(檢測單元)和壓力傳輸桿。傳感單元例如應(yīng)變儀將與壓力水平對應(yīng)的信號輸出。殼體具有從傳感單元容納部處延伸的管部和位于該管部一端的開口。通過焊接將一壓力接收隔膜(膜片)固定到管部的端部上，從而將開口覆蓋。將壓力傳輸桿布置成使得它的第一端和第二端分別位于傳感單元側(cè)和壓力接收隔膜側(cè)。施加到壓力接收隔膜上的壓力通過壓力傳輸桿傳輸?shù)絺鞲袉卧?br> 通過將管部插入到位于物體內(nèi)的安裝孔中從而將壓力傳感器固定到該物體上，例如發(fā)動(dòng)機(jī)組上，直到管部的端部通過隔膜與該物體的內(nèi)表面接觸。所述隔膜將管部的開口密封。管部和物體內(nèi)表面之間的接觸產(chǎn)生了壓力，即，一作用力沿管部的縱向方向施加于其上并且將管部朝著傳感單元方向推壓。該壓力也施加到壓力傳輸桿上。因此，壓力傳輸桿壓靠在傳感單元上，因而一異常信號從壓力傳感器中輸出。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種壓力傳感器，當(dāng)將其安裝于物體上時(shí)，受一施加于其上的作用力的影響的可能性更小。本發(fā)明的壓力傳感器包括壓力接收隔膜、壓力傳輸桿、傳感單元和殼體。由壓力接收隔膜接收到的壓力通過壓力傳輸桿被輸送到傳感單元，然后傳感單元將與壓力水平對應(yīng)的信號輸出。
殼體容納傳感單元和壓力傳輸桿。壓力傳輸桿以這樣的方式布置在殼體中，以使得其第一端位于傳感單元側(cè)，并且其第二端位于壓力接收隔膜側(cè)。該殼體具有傳感單元容納部，它將傳感單元和以管的形式從傳感單元容納部延伸的管部置于其內(nèi)。管部具有與傳感單元容納部相鄰的第一端以及遠(yuǎn)離傳感單元容納部的第二端。該管部由內(nèi)管和外管構(gòu)成。內(nèi)管被布置在外管的內(nèi)部并固定在外管上。管部的第二端具有開口，并且壓力接收隔膜被焊接在管部的第二端，從而將所述開口覆蓋。
將管部插入到將壓力傳感器固定在其上的物體的安裝孔內(nèi)，所述物體例如為發(fā)動(dòng)機(jī)組，直到使管部的第二端接觸到物體的內(nèi)表面。物體的內(nèi)表面將外管的開口密封。當(dāng)將管部插入到安裝孔內(nèi)時(shí)，沿縱向?qū)ν夤苁┘恿?。然而，由于沒有使得內(nèi)管的端部在管部的第二端處接觸到物體的內(nèi)表面，因此該力施加到內(nèi)管上的可能性較小。這樣，容納于內(nèi)管內(nèi)的壓力傳輸桿受到該力影響的可能性也較小，并且當(dāng)管部插入到安裝孔內(nèi)時(shí)，通過壓力傳輸桿將力施加到傳感單元上的可能性也較小。
一種壓力傳感器的組裝方法包括將傳感單元安裝到第一殼體內(nèi)，將壓力接收隔膜焊接到第二殼體上，將第一和第二殼體組裝到一起，從而將壓力傳輸桿置于到第一和第二殼體內(nèi)。通過將第一殼體和第二殼體組裝到一起將殼體形成為一整體單元。在組裝第一殼體和第二殼體之前，將傳感單元固定到第一殼體上并且將壓力接收隔膜焊接到第二殼體上。
將第一殼體和第二殼體組裝成一個(gè)單元，其中壓力傳輸桿被容納，從而壓力傳輸桿的第一和第二端被分別壓靠于傳感單元和壓力接收隔膜上。即，通過其第一和第二端由壓力傳輸桿將負(fù)荷分別施加于傳感單元和壓力接收隔膜上。
預(yù)先將壓力接收隔膜焊接在第一殼體和第二殼體的組裝件上。即，將壓力接收隔膜焊接到殼體上的過程以及將負(fù)荷施加到壓力接收隔膜上的過程是分別完成的。這樣，由于負(fù)荷的施加發(fā)生在壓力接收隔膜內(nèi)，因此壓力接收隔膜具有熱穩(wěn)定性并且不會發(fā)生熱變形。在焊接過程中，由于施加到壓力接收隔膜上的負(fù)荷，壓力接收隔膜發(fā)生熱變形的可能性較小。


結(jié)合附圖從下面的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加明顯。在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的壓力傳感器的剖視圖；圖2為根據(jù)第一實(shí)施例安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)組上的壓力傳感器的剖視圖；圖3A為根據(jù)第一實(shí)施例位于其管部周圍的壓力傳感器的剖視圖；圖3B為根據(jù)第一實(shí)施例包括在管部內(nèi)的外管的剖視圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的壓力傳感器的局部剖視圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的壓力傳感器的局部剖視圖；圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例的壓力傳感器的剖視圖；圖6為現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器的試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠室晥D；以及圖7為現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器的試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠室晥D。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行解釋。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于相同的部件和裝置。
圖6示出了現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器的試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｔ搲毫鞲衅鞅粯?gòu)造為用于檢查現(xiàn)有技術(shù)中存在的異常輸出問題。將壓力傳感器200安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)組300上，以用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)組300的燃燒室320的內(nèi)壓。壓力傳感器200包括殼體210、傳感單元220、壓力傳輸桿280和連接器400。殼體210由金屬制成，并且呈可安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)組300上的形式。殼體210具有傳感單元容納部210a和管部210c，其中傳感單元容納部210a容納傳感單元220，管部210c容納壓力傳輸桿280。傳感單元220根據(jù)壓力水平輸出信號。壓力傳輸桿80將壓力輸送到傳感單元220。連接器400將從傳感單元220輸出的信號傳輸?shù)揭煌獠垦b置。
管部210c從傳感單元容納部210a延伸。壓力接收隔膜213被焊接到殼體210的開口210d上，從而將開口210d覆蓋，其中該開口位于管部210c遠(yuǎn)離傳感單元220的第二端處。與傳感單元220相鄰的管部210c的第一端與傳感單元容納部210a相連。管部210c被插入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的安裝孔310內(nèi)。管部210c的端部通過壓力接收隔膜213被固定在發(fā)動(dòng)機(jī)組300的內(nèi)壁上并且被密封。管部210c的外周被攻以螺紋(螺紋部211)并被擰入到安裝孔310內(nèi)。
將壓力傳輸桿280布置于管部210c內(nèi)，從而使得第一端和第二端分別位于傳感單元側(cè)和壓力接收隔膜側(cè)。壓力從燃燒室320輸送到壓力接收隔膜213處，然后通過壓力傳輸桿280傳送到傳感單元220處。表示壓力水平的信號從傳感單元220輸出。傳感單元220可以通過將計(jì)量電阻器形成于半導(dǎo)體基底上而構(gòu)成。由鋼、例如碳鋼制成的穹頂形部件220a被連接到傳感單元220上。通過此穹頂形部件220a將負(fù)荷由壓力傳輸桿80施加到傳感單元220上。
連接器400由連接器插塞410、端子420和板430構(gòu)成。連接器插塞410由聚苯撐硫(PPS)制成。端子420和板430通過夾物模壓與連接器插塞4形成一體。連接器400與一外部裝置電連接，以用于將壓力信號輸入到該外部裝置。
傳感單元220通過位于傳感單元220和端子420的端部之間的金制接合線或鋁制接合線與端子420電連接。連接器400通過將板430焊接到殼體210上或者通過將板430模鍛在殼體210上而與殼體210相連。將壓力傳感器200擰入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300內(nèi)。管部210c的端部連接到發(fā)動(dòng)機(jī)300的內(nèi)表面上并且被密封。
當(dāng)壓力施加到壓力接收隔膜213上時(shí)，壓力傳輸桿280沿縱向被推壓。通過壓力傳輸桿280和穹頂形部件220a將壓力施加到傳感單元220上。傳感單元220通過接合線220b和端子420將指示壓力水平的信號輸出。結(jié)果是，檢測到燃燒室內(nèi)的壓力。
由于管部210c已經(jīng)通過壓力接收隔膜213接觸到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的內(nèi)表面，因此力沿縱向施加到管部210上。該力也被施加到位于管部210c內(nèi)的壓力傳輸桿280上。因此，該力被傳送到傳感單元220，并且異常信號從傳感單元220輸出。即，不能準(zhǔn)確地檢測到燃燒室320內(nèi)的壓力。
參照圖1和圖2，壓力傳感器100被擰入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300中，以用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)組300的燃燒室320內(nèi)的壓力。壓力傳感器100包括殼體10、壓力接收隔膜12、壓力傳輸桿80以及傳感單元20。殼體10具有第一殼體10a和第二殼體10b。第一殼體10a被形成為圓筒形的形狀。第二殼體10b具有管部10c，該管部形成為管狀，并具有小于第一殼體10a的直徑。為便于說明，在圖1和圖2中將管部10c的長度夸張地畫得較短。
第一殼體10a和第二殼體10b由金屬、例如不銹鋼制成，并且通過切割或冷鍛進(jìn)行加工。第一殼體10a和第二殼體10b通過使第一殼體10a壓配合于第二殼體10b的膨脹部分被接合。第一殼體10a和第二殼體10b可通過焊接、粘接或利用螺釘固定在一起。管部10c的外周的一部分被攻以螺紋，以形成螺紋部ll，從而管部10c能夠被擰入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300中。將管部10c插入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的安裝孔320內(nèi)并且通過螺紋部11擰到發(fā)動(dòng)機(jī)組300上。
傳感單元20容納于第一殼體10a內(nèi)。傳感單元20根據(jù)壓力水平輸出信號。傳感單元20包括金屬莖21、隔膜23和應(yīng)變儀30。金屬莖2l具有位于其一端的開口22和位于其另一端的隔膜23。其形成為在兩端之間的中間部分為中空狀的圓筒形。應(yīng)變儀30通過玻璃焊固定在隔膜23的表面上。金屬莖21被壓配合于第一殼體10a的中空部分內(nèi)并且被固定。它可以通過螺釘固定在殼體10上。將金屬莖21布置成使得開口22與連接第二殼體10b的第一殼體10a的一端相鄰，并且隔膜23與容納傳感單元20的第一殼體10a的一端相鄰。
應(yīng)變儀30為一硅半導(dǎo)體芯片，其中形成有橋接電路。當(dāng)壓力被施加時(shí)，電路內(nèi)的電阻根據(jù)隔膜23的變形而發(fā)生變化。應(yīng)變儀30將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電信號并且將此電信號輸出。金屬莖21、隔膜23和應(yīng)變儀30影響壓力傳感器100的基本性能。
由于金屬莖21置于非常高的壓力之下，因此適用于金屬莖21的材料需要高的剛性以及低的熱膨脹率，并且采用低熔點(diǎn)玻璃將應(yīng)變儀30固定在金屬莖21上。這種材料包括鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)或者含有作為主要成分的Fe、Ni以及作為沉淀硬化成分的鈦(Ti)、鈮(Nb)、鋁(Al)材料或者將Ti和Nb加入到Fe、Ni中的材料。金屬莖2l由擠壓、切割或冷鍛成形。
將第一陶瓷電路板40布置在位于殼體10內(nèi)的隔膜23的周圍。應(yīng)變儀30和第一電路板40通過鋁制接合線42彼此電連接。將第二陶瓷電路板50布置成使其第一表面與第一電路板40相對。一IC芯片44安裝在第二電路板50的第一表面上。特別是，其上接合有接合線42的第一電路板40的第一表面與第二電路板50的第一表面彼此相對。
IC芯片44包括放大和調(diào)整應(yīng)變儀30的輸出的電路。IC芯片44通過接合線42與第二電路板50電連接。第一電路板40和第二電路板50通過彈簧45彼此電連接。每一彈簧45為導(dǎo)電彈性件，并且它的端部之一通過銅焊或錫焊固定在第一電路板40或第二電路板50上。當(dāng)彈簧45的另一端接觸到第一和第二電路板40和50中未與彈簧固定的另一個(gè)時(shí)，第一和第二電路板40和50之間便建立了電連接。
由樹脂、例如聚苯撐硫(PPS)制成的連接器殼體70固定在第二電路板50的第二表面上，所述第二表面位于與第一表面的相對側(cè)上。端子61通過夾物模壓一體地設(shè)有連接器殼體70并容納于連接器殼體70內(nèi)。端子61通過導(dǎo)電連接器63與第二電路板50電連接。導(dǎo)電連接器63可以為彈簧、導(dǎo)電粘合劑或者布置于橡膠內(nèi)的各向異性導(dǎo)體銷。連接器殼體70旋鍛或模鍛于第一殼體10a的端部12內(nèi)。端子61與一外部裝置電連接，該外部裝置包括通過連接件安裝于汽車內(nèi)的電子控制裝置(ECU)。
管部10c從第二殼體10b的傳感單元容納部分上突出，其中第二殼體10b將傳感單元20容納于其中。管部10c具有與傳感單元容納部相鄰的第一端和遠(yuǎn)離傳感單元容納部布置的第二端。壓力接收隔膜13由金屬、例如不銹鋼制成，并且被焊接到管部10c的第二端，從而將開口10d覆蓋。壓力傳輸桿80也由金屬制成，并且被布置于殼體10內(nèi)，以使得它的第一端和第二端分別位于傳感單元側(cè)和壓力接收隔膜側(cè)。
將壓力傳輸桿80通過開口22從第一端插入到金屬莖21內(nèi)，直到第一端接觸到隔膜23。壓力傳輸桿80被定位成使得它將負(fù)荷施加到位于第一端處的隔膜23以及位于第二端處的壓力接收隔膜13上。壓力接收隔膜13接收到的壓力通過壓力傳輸桿80被傳輸?shù)絺鞲袉卧?0，從而檢測到該壓力。
管部10c形成于具有內(nèi)管11c和外管12c的雙管結(jié)構(gòu)。內(nèi)管11c被布置在外管12c的內(nèi)部并固定在外管12c上。內(nèi)管11c的第一端通過螺紋部11與第二殼體10b的傳感單元容納部相連。內(nèi)管11c的第二端從外管12c突出。壓力接收隔膜13被焊接到內(nèi)管11c的第二端上，從而將內(nèi)管11c的開口覆蓋。
下面對管部10c的組裝方法進(jìn)行解釋。準(zhǔn)備僅具有圖3A中所示的內(nèi)管11c和圖3B中所示的外管12c的第二殼體10b。將內(nèi)管11c插入到外管12c內(nèi)，并在圖2中以黑點(diǎn)K示出的與管部10c的第一端靠近的點(diǎn)處通過焊接或銅焊將內(nèi)管11c和外管12c固定在一起。將壓力接收隔膜13焊接在內(nèi)管11c的第二端處。
下面將解釋組裝壓力傳感器100的方法。將固定應(yīng)變儀30的金屬莖21壓配合到第一殼體10a上并固定。將第一電路板40布置在金屬莖21的周圍，并且通過接合線42將第一電路板40和應(yīng)變儀30連接在一起。將其上安裝有IC芯片44并與接合線42電連接的第一電路板40和第二電路板50通過彈簧45連接在一起。
通過旋鍛第一殼體10a的端部12將連接器殼體70安裝到第一殼體10a上并固定。采用導(dǎo)電連接件33將端子61與第二電路板彼此相連。將傳感單元20、第一殼體10a以及連接器殼體70組裝成一個(gè)單元。
將隔膜13焊接到內(nèi)管11c的第二端上并且通過焊接將內(nèi)管11c固定到外管12c的內(nèi)部。通過開口將壓力傳輸桿80從第一端插入到金屬莖21內(nèi)，并且從第二端插入到管部10c內(nèi)。然后，通過壓配合將第一殼體10a和第二殼體10b組裝成一個(gè)單元。因此，便產(chǎn)生了如圖1所示的壓力傳感器100。
如圖2所示，通過將管部10c和螺紋部11插入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的安裝孔310內(nèi)并且將螺紋部11接合到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的螺紋部上，從而將壓力傳感器100固定到發(fā)動(dòng)機(jī)組300上。內(nèi)管11c的第二端并不與發(fā)動(dòng)機(jī)組300的內(nèi)表面接觸。使外管12c的第二端在具有較大直徑和具有較小直徑的安裝孔310之間的邊界處與發(fā)動(dòng)機(jī)組300的內(nèi)表面接觸，并且被密封。該密封結(jié)構(gòu)可結(jié)合基于安裝孔的直徑以及內(nèi)管11c和外管12c的直徑和厚度的考慮通過機(jī)械設(shè)計(jì)很容易地獲得。
在圖1和圖2中，如白色箭頭Y所示，燃燒室320內(nèi)的壓力作用到壓力接收隔膜13上，并且通過壓力傳輸桿80傳送到傳感單元20。在壓力的作用下金屬莖21的隔膜23發(fā)生變形，并且隔膜23的變形通過應(yīng)變儀30轉(zhuǎn)化成電信號。表示壓力水平的電信號由IC芯片44進(jìn)行處理，并且通過端子61輸出到外部裝置。
如上所述，壓力傳感器100具有殼體10、位于殼體10內(nèi)的傳感單元20、壓力接收隔膜13以及壓力傳輸桿80。殼體10具有管部10c，該管部具有位于其第二端處的開口10d，并且壓力接收隔膜13被焊接到管部10c的第二端處，從而將開口10d覆蓋。壓力傳輸桿80被布置在殼體10內(nèi)，以使得它的第一端位于傳感單元側(cè)，它的第二端位于壓力接收隔膜側(cè)。通過這種構(gòu)造，由壓力接收隔膜13接收到的壓力通過壓力傳輸桿80被輸送到傳感單元20。因此，便檢測到壓力。
管部10c形成為具有內(nèi)管11c和外管12c的雙管結(jié)構(gòu)。內(nèi)管11c位于外管12c的內(nèi)部并固定在外管12c上。具有開口的內(nèi)管11c的第二端從外管12c突出。壓力接收隔膜13被焊接在內(nèi)管11c的第二端上，從而將開口覆蓋。
管部10c被插入到安裝孔310內(nèi)，從而使得外管12c的第二端與發(fā)動(dòng)機(jī)組300的內(nèi)表面接觸并且被密封。在沒有被連接到內(nèi)表面的情況下，壓力接收隔膜13將內(nèi)管11c的第二端密封。即，雖然力可能會沿管的縱向作用在外管12c上，但是此力沿縱向施加在內(nèi)管11c上的可能性很小。因此，力作用到位于內(nèi)管11c內(nèi)的壓力傳輸桿80上的可能性也很小，并且當(dāng)管部10c插入到安裝孔310內(nèi)時(shí)，壓力傳輸桿80對傳感單元20產(chǎn)生推壓的可能性也很小。
內(nèi)管11c在管部10c的第一端的附近處固定在外管12c上，即外管12c固定在管部10c的第一端附近處。這樣，可能使外管12c發(fā)生變形的力便可以作用在外管12c的大面積區(qū)域上，并且可以降低可能沿縱向作用到內(nèi)管11c上的作用力。
傳感單元20由金屬莖21和應(yīng)變儀30構(gòu)成。金屬莖21具有位于其中間的中空部分、位于其第一端處的開口22以及位于第二端處的隔膜23。應(yīng)變儀30安裝在隔膜23的表面上。通過這種構(gòu)造，可以正確地檢測燃燒室320內(nèi)的壓力。
參照圖4A，將內(nèi)管11c布置成使得其第二端位于外管12c的第二端的內(nèi)部。在它們第二端處，采用壓力接收隔膜13將內(nèi)管11c和外管12c的開口密封。當(dāng)將管部10c插入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的安裝孔310內(nèi)時(shí)，外管12c的第二端被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的安裝孔310內(nèi)。其它部件的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同，這里將不再討論。通過這種結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生與第一實(shí)施例相同的效果。
參照圖4B，將內(nèi)管11c布置成使得內(nèi)管11c的第二端位于外管12c的第二端的內(nèi)部。在內(nèi)管的第二端處通過壓力接收隔膜13對內(nèi)管11c的開口進(jìn)行密封，并且在外管的第二端附近處通過壓力接收隔膜13對外管12c的開口進(jìn)行密封。當(dāng)將管部10c插入到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的安裝孔310內(nèi)時(shí)，將外管12c的第二端連接到發(fā)動(dòng)機(jī)組300的內(nèi)表面處。其它部件的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同，這里將不再討論。通過這種結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生與第一實(shí)施例相同的效果。
圖7示出了根據(jù)另一現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器的試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＝饘贇んw710的外周的一部分被攻以螺紋，以用于將壓力傳感器擰入到發(fā)動(dòng)機(jī)組中。該螺紋部分被表示為螺紋部711。傳感單元720容納于殼體710內(nèi)。傳感單元720包括金屬莖721、隔膜723和應(yīng)變儀730。金屬莖721具有位于一端的開口722和位于另一端的隔膜723。它被形成為圓筒狀，并在其端部之間的中部呈中空體。
通過玻璃焊將應(yīng)變儀730固定在隔膜723的表面上。當(dāng)與壓力相關(guān)的力作用時(shí)，隔膜723發(fā)生變形。應(yīng)變儀730為一半導(dǎo)體芯片，其將由于隔膜723的變形產(chǎn)生的電阻變化轉(zhuǎn)化成電信號并將此信號輸出。螺紋部724形成于金屬莖721的部分外周上。通過該螺紋部724將金屬莖721擰到殼體721上。
將陶瓷電路板740布置于到金屬莖721的外周的一側(cè)上。電路板740粘附在隔離件741上。通過接合線742將應(yīng)變儀730和電路板740彼此電連接。銷743連接在電路板740的表面上，其中接合線742通過端子760與電路板實(shí)現(xiàn)電連接。IC芯片744安裝在電路板740的相對表面上，以用于對應(yīng)變儀730的輸出進(jìn)行放大或調(diào)整。IC芯片740通過位于電路板740上的通孔與銷743實(shí)現(xiàn)電連接。
連接器760為一組件，其中端子761通過夾物模壓組裝到樹脂件762上。端子761和電路板740通過激光焊接連接到銷743上。連接器760容納于樹脂連接器殼體770內(nèi)并通過將殼體710的端部712旋鍛于連接器殼體770上而被固定。在此過程中，連接器殼體770與殼體710形成一體并與殼體710一起形成一包裝件，以用于防止應(yīng)變儀730、IC芯片和電連接部件受潮以及免于遭受機(jī)械應(yīng)力。端子761通過連接件與一外部裝置相連。
殼體710具有管部710c，該管部從容納傳感單元720的傳感單元容納部延伸。管部710c在其端部具有開口710d。金屬壓力接收隔膜713被焊接到管部710c的端部上，從而將開口710d覆蓋。管部710c容納金屬壓力傳輸桿780。壓力傳輸桿780從第一端通過開口722插入到金屬莖721內(nèi)并且使第一端與隔膜723接觸，從而通過第一端將負(fù)荷施加到隔膜723上。
使壓力傳輸桿780的第二端與壓力接收隔膜713相接觸，從而通過第二端將負(fù)荷施加到壓力接收隔膜713上。由壓力接收隔膜接收到的壓力通過壓力傳輸桿780被傳輸給傳感單元720，從而通過傳感單元進(jìn)行檢測。
下面將解釋組裝該壓力傳感器的過程。將應(yīng)變儀730連接到金屬莖721上。將金屬莖721擰到殼體710上。將分隔件741插入到殼體710內(nèi)并連接到電路板740上。采用接合線742將應(yīng)變儀730和電路板740電連接。將端子760和銷743通過激光焊相連。通過將殼體710的端部712旋鍛于連接器殼體770上而將連接器殼體770安裝到殼體710上并固定。
壓力傳輸桿780通過開口710d插入到殼體710內(nèi)，并且將壓力接收隔膜713放置于管部710c的端部處，從而其將開口710d覆蓋。在負(fù)荷施加到壓力接收隔膜713的同時(shí)，將壓力接收隔膜713焊接到管部710的端部上，從而隔膜723通過壓力傳輸桿780被推壓。然后，組裝過程完成。
采用螺紋部711將壓力傳感器安裝到物體、例如發(fā)動(dòng)機(jī)組上。沿白色箭頭Y所示的方向施加于壓力接收隔膜上的壓力通過壓力傳輸桿780傳輸?shù)絺鞲袉卧?20。此壓力使隔膜723發(fā)生變形，并且此變形通過應(yīng)變儀730轉(zhuǎn)換成電信號。因此，壓力被檢測。
在組裝過程中，在隔膜713的焊接期間，通過壓力傳輸桿780將負(fù)荷施加到壓力接收隔膜713上。下面將說明在負(fù)荷施加到壓力接收隔膜713上的同時(shí)進(jìn)行焊接的兩個(gè)主要原因。
第一個(gè)原因?yàn)?，如果沒有施加負(fù)荷，則壓力傳輸桿780可與壓力接收隔膜713和隔膜723中的至少一個(gè)分離。這是因?yàn)閴毫鬏敆U780可能根據(jù)線性膨脹系數(shù)隨著溫度變化而收縮。
第二個(gè)原因?yàn)?，?dāng)施加負(fù)壓時(shí)，壓力接收隔膜713可能會發(fā)生向外彎曲并且與壓力傳輸桿780分離。當(dāng)壓力傳感器用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部的壓力時(shí)，負(fù)壓可能會被施加。
對于上述兩個(gè)原因，在負(fù)荷被施加以維持壓力傳輸桿780和隔膜713、723之間的接觸的同時(shí)對壓力接收隔膜進(jìn)行焊接。然而，由于焊接熱，隔膜會變軟，因此在焊接過程中當(dāng)負(fù)荷被施加到壓力接收隔膜713上時(shí)，壓力接收隔膜713非常容易在熱的作用下發(fā)生壓力變形。這可能會引起另一個(gè)問題，即，通過壓力傳輸桿780被施加到隔膜713和723上的負(fù)荷可能不會被正確地設(shè)置成預(yù)定值。
參照圖5將解釋壓力傳感器100的組裝方法。通過將第一殼體10a和第二殼體10b組裝在一起而將殼體10形成為一整體單元。在組裝第一殼體10a和第二殼體10b之前，將傳感單元20固定到第一殼體10a上，并且將壓力接收隔膜13焊接到第二殼體10b上。第一殼體10a和第二殼體10b組裝成一個(gè)單元，壓力傳輸桿80容納于其中，從而壓力傳輸桿80的第一端和第二端分別壓靠傳感單元20和壓力接收隔膜13。即，壓力傳輸桿80分別通過其第一和第二端將負(fù)荷施加到傳感單元20和壓力接收隔膜13上。
預(yù)先將壓力接收隔膜13焊接到第一殼體10a和第二殼體10b的組裝件上。即分別完成將壓力接收隔膜13焊接到殼體10上的過程和將負(fù)荷施加到壓力接收隔膜13上的過程。這樣，壓力接收隔膜13具有熱穩(wěn)定性，并且沒有由于負(fù)荷的施加而導(dǎo)致的熱變形產(chǎn)生于壓力接收隔膜13上。在焊接過程中，由于負(fù)荷施加到壓力接收隔膜13上，因此壓力接收隔膜13發(fā)生熱變形的可能性很小。
通過壓配合將第一殼體10a和第二殼體10b組裝在一起。傳感單元20由金屬莖21和應(yīng)變儀30構(gòu)成。金屬莖在其中心處具有中空部分，在其第一端具有開口22，并且在其第二端具有隔膜23。將應(yīng)變儀30安裝到隔膜23的表面上。通過這種結(jié)構(gòu)，可以正確地檢測燃燒室內(nèi)的壓力。
本發(fā)明不應(yīng)局限于前面所討論和附圖所示的實(shí)施例，而是可以在不偏離本發(fā)明的精神的情況下以不同方式實(shí)施。例如，殼體10可以在不組裝多個(gè)部件、例如第一殼體10a和第二殼體10b的情況下以一單件形成。只要其能夠輸出與壓力傳輸桿80傳輸?shù)膲毫ο鄬?yīng)的信號，傳感單元20可以具有不同的構(gòu)造。壓力傳感器100除了檢測發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的壓力外，還可以用于檢測其它壓力。
可將第一殼體10a和第二殼體10b形成為使得它們在管部10c內(nèi)連接。在這種情況下，金屬莖21可不從管部10c壓配合到殼體10上。這樣，可將金屬莖21擰入到殼體10上。還可通過焊接、粘接或螺釘將第一殼體10a和第二殼體10b固定在一起。
權(quán)利要求
1.一種壓力傳感器(100)，包括接收壓力的壓力接收隔膜(13)；根據(jù)壓力水平輸出信號的傳感單元(20)；將由壓力接收隔膜(13)接收到的壓力傳輸?shù)絺鞲袉卧?20)的壓力傳輸桿(80)；以及容納傳感單元(20)和壓力傳輸桿(80)的殼體(10)，其特征在于，該壓力傳輸桿(80)被布置在該殼體(10)的內(nèi)部，從而其第一端位于傳感單元側(cè)，其第二端位于壓力接收隔膜側(cè)，該殼體(10)具有容納該傳感單元的傳感單元容納部和從該傳感單元容納部以管的形式延伸的管部(10c)，該管部(10c)具有與該傳感單元容納部相鄰的第一端以及遠(yuǎn)離該傳感單元容納部的第二端，該管部(10c)的第二端具有開口(10d)，該管部(10c)由內(nèi)管(11c)和外管(12c)構(gòu)成，該內(nèi)管(11c)布置在該外管(12c)的內(nèi)部并且被固定在該外管(12c)上，以及該壓力接收隔膜(13)在該管部(10c)的第二端處焊接在內(nèi)管(11c)上，從而該壓力接收隔膜(13)將內(nèi)管(11c)的開口覆蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(100)，其特征在于，該內(nèi)管(11c)在與該管部(10c)的第一端相鄰的位置處被固定在該外管(12c)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓力傳感器(100)，其特征在于，該內(nèi)管(11c)在管部(10c)的第二端處從外管(12c)突出。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(100)，其特征在于，該內(nèi)管(11c)被布置成使得其端部在管部(10c)的第二端處位于外管(12c)的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求4所述的壓力傳感器(100)，其特征在于，該壓力接收隔膜(13)在管部(10c)的第二端處被焊接在內(nèi)管(11c)上，從而壓力接收隔膜(13)將內(nèi)管(11c)的開口和外管(12c)的開口密封。
6.如權(quán)利要求4所述的壓力傳感器(100)，其特征在于，該壓力接收隔膜(13)在管部(10c)的第二端處被焊接在內(nèi)管(11c)上，從而壓力接收隔膜(13)將內(nèi)管(11c)的開口密封。
7.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(100)，其特征在于該壓力傳輸桿(80)被布置在殼體(10)的內(nèi)部，從而其第一端和第二端分別與傳感單元(20)和壓力接收隔膜(13)接觸，并且負(fù)荷從第一端和第二端分別施加在傳感單元(20)和壓力接收隔膜(13)上；殼體(10)通過將第一殼體(10a)和第二殼體(10b)組裝成一個(gè)單元而構(gòu)成；以及傳感單元(20)被固定到第一殼體(10a)上，并且壓力接收隔膜(13)被固定到第二殼體(10b)上。
8.如權(quán)利要求7所述的壓力傳感器(100)，其特征在于，第一殼體(10a)和第二殼體(10b)通過壓配合被固定在一起。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的壓力傳感器(100)，其特征在于該傳感單元(20)包括金屬莖(21)和應(yīng)變儀(30)；該金屬莖(21)在第一端具有開口(22)，在第二端具有隔膜(23)，并且其中部為中空體；以及該應(yīng)變儀(30)被安裝在該隔膜(23)的表面上。
10.一種用于組裝壓力傳感器(100)的方法，該壓力傳感器具有壓力接收隔膜(13)、傳感單元(20)、壓力傳輸桿(80)以及由第一殼體(10a)和第二殼體(10b)構(gòu)成的殼體(10)，所述方法包括將傳感單元(20)固定到第一殼體(10a)上；將壓力接收隔膜(13)焊接到第二殼體(10b)上；將第一殼體(10a)和第二殼體(10b)組裝在一起，從而將壓力傳輸桿(80)容納于第一和第二殼體(10a，10b)內(nèi)，并且將壓力傳輸桿(80)的第一端和第二端分別壓靠傳感單元(20)和壓力接收隔膜(13)。
全文摘要
一種壓力傳感器(100)，其具有容納于殼體(10)內(nèi)的傳感單元(20)、壓力傳輸桿(80)和壓力接收隔膜(13)。該殼體具有傳感單元容納部和從該傳感單元容納部以管的形式延伸的管部(10c)。該管部包括內(nèi)管(11c)和外管(12c)。內(nèi)管布置在外管的內(nèi)部并固定在外管上。該管部具有與傳感單元(20)相鄰的第一端和遠(yuǎn)離傳感單元(20)的第二端。內(nèi)管在管部的第二端處從外管突出。壓力接收隔膜(13)在管部的第二端處焊接在內(nèi)管(11c)上，從而將內(nèi)管(11c)的開口覆蓋。壓力傳輸桿(80)布置在殼體(10)的內(nèi)部，從而其第一端和第二端分別位于傳感單元側(cè)和壓力接收隔膜側(cè)。由壓力接收隔膜(13)接收到的壓力通過壓力傳輸桿(80)傳輸?shù)絺鞲袉卧?20)。
文檔編號G01L7/08GK1664526SQ200510051810
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者小田輝夫, 柴田安夫 申請人:株式會社電裝