專(zhuān)利名稱(chēng)：差壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及差壓傳感器，其檢測(cè)在兩個(gè)腔室之間配置的膜片的位移量
并輸出差壓信號(hào)。
背景技術(shù)：
檢測(cè)在兩個(gè)腔室之間配置的膜片的位移量并輸出差壓信號(hào)的差壓傳感
器例如被專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2所公開(kāi)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的差壓傳感器具有一 端固定在殼體上而另 一端與膜片接觸的懸臂板簧，該懸臂板簧與膜片的接 觸點(diǎn)的位置根據(jù)腔室之間的差壓而變化，作為差壓信號(hào)輸出具有對(duì)應(yīng)于該 接觸點(diǎn)位置的電平的電信號(hào)。上述懸臂板簧作為整體被形成為從固定端直 到懸臂板簧與膜片的接觸點(diǎn)向單一方向延伸出的形狀。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的差壓傳感器中，活塞與膜片接觸，該活塞通過(guò)螺 旋彈簧而被向膜片彈性按壓，作為差壓信號(hào)輸出具有對(duì)應(yīng)于該活塞位置的 電平的電信號(hào)。為了把螺旋彈簧一直維持為筆直的形狀而把螺旋彈簧插入 狹窄的筒中。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)昭61-230037號(hào)公報(bào)(例如圖2和圖8 ) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本實(shí)開(kāi)平4-113044號(hào)公報(bào)
從差壓傳感器輸出的差壓信號(hào)的差壓-輸出信號(hào)特性在某種程度上包 含有妨礙差壓檢測(cè)精度的干擾成分。特別是在想高精度檢測(cè)微小差壓的用 途中，要求這種干擾成分特性非常小。這種干擾成分之一是滯后特性(差 壓上升時(shí)的輸出信號(hào)電平變化曲線與差壓下降時(shí)的輸出信號(hào)電平變化曲線 之間的差異)。作為滯后特性這樣的干擾成分的主要原因，能夠列舉在膜片 活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的部件之間的滑動(dòng)摩擦、或膜片的不必要的變形。
例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的差壓傳感器中，在膜片活動(dòng)時(shí)，懸臂板簧以 其固定端為中心轉(zhuǎn)動(dòng)(傾斜)，懸臂板簧相對(duì)于膜片的相對(duì)位置變化(即懸 臂板簧與膜片之間產(chǎn)生滑動(dòng))。由此，在懸臂板簧與膜片之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。 除此之外，上述懸臂板簧的轉(zhuǎn)動(dòng)還使懸臂板簧相對(duì)于膜片的相對(duì)角度變化，使從懸臂板簧向膜片所施加的反作用力的方向變化。由此，膜片受到反作 用力，該反作用力的方向不同于與膜片的移動(dòng)方向相對(duì)的方向，乂人而產(chǎn)生
不必要的變形。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2所^^開(kāi)的差壓傳感器中，在膜片活動(dòng)時(shí)螺旋彈簧伸縮，螺 旋彈簧與收容它的狹窄筒的壁面接觸，在兩者之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于減少差壓傳感器的輸出信號(hào)特性中所包含的干擾成分。
本發(fā)明的其他目的在于減少膜片活動(dòng)時(shí)部件之間的滑動(dòng)摩擦。 本發(fā)明的其他目的還在于減少膜片活動(dòng)時(shí)膜片的不必要的變形。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，差壓傳感器包括殼體，其具有限定第一腔 室的第一壁和限定第二腔室的第二壁；膜片，其配置在所述殼體內(nèi)的所述 第一腔室與所述第二腔室之間，并且具有承受所述第一腔室與所述第二腔 室之間的差壓而能夠沿規(guī)定的移動(dòng)軸移動(dòng)的可動(dòng)部；彈性反作用力部件， 其向所述可動(dòng)部施加彈性的反作用力；轉(zhuǎn)換器，其根據(jù)所述可動(dòng)部沿所述 移動(dòng)軸的位置而輸出電信號(hào)。所述彈性反作用力部件具有接觸部，其與 所述可動(dòng)部接觸并能夠與所述可動(dòng)部一起移動(dòng)；板狀或線狀的彈簧，其具 有與所述接觸部連接的浮動(dòng)端和與所述殼體連接的固定端。所述彈簧具有 在所述浮動(dòng)端與所述固定端之間相互串聯(lián)連接的第一彈簧部和第二彈簧 部，從所述浮動(dòng)端直到所述第一彈簧部與第二彈簧部的相互連接點(diǎn)，所述 第一彈簧部在第一方向延伸，從所述相互連接點(diǎn)直到所述固定端，所述第 二彈簧部在第二方向延伸，以使所述第一方向和所述第二方向在與所述移 動(dòng)軸正交的二維坐標(biāo)平面上相互成鈍角的方式配置所述第一彈簧部和所述 第二彈簧部。
二彈簧部按上述那樣的方向關(guān)系配置。主要是把上述第一和第二彈簧部在 上述二維坐標(biāo)平面上大致配置成相反方向。本說(shuō)明書(shū)中，把采用這種配置 方式的彈簧結(jié)構(gòu)稱(chēng)為"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"。通過(guò)在彈性反作用力部件中采用 該"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"，在膜片的可動(dòng)部與彈性反作用力部件的接觸部一起 移動(dòng)時(shí)，第一和第二彈簧部欲向彼此相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，雙方的轉(zhuǎn)動(dòng)取得一定程度的相互平衡，由此，使接觸部相對(duì)于膜片的轉(zhuǎn)動(dòng)被抑制。其結(jié)果是， 膜片的不必要變形被抑制，能夠減少由膜片變形而引起的對(duì)于差壓信號(hào)的 干擾，提高差壓檢測(cè)精度。
采用"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"的彈簧的典型例是形成為c形、u形、v形 或J形的板狀或線狀的彈簧。
優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第二彈簣部的長(zhǎng)度比所述第一彈簧部的長(zhǎng)度長(zhǎng)。 由此，使膜片的行程長(zhǎng)度更長(zhǎng)，更容易提高差壓檢測(cè)的分辨率。
優(yōu)選的實(shí)施例中，所述彈性反作用力部件具有多個(gè)所述彈簧，這些彈 簣分別具有共同與所述接觸部連接的所述浮動(dòng)端，以如下方式配置所述多 個(gè)彈簧，使所述多個(gè)彈簧中的各一個(gè)彈簧與至少另外一個(gè)彈簧的從所述接 觸部分別延伸的方向在所述二維坐標(biāo)平面上相互成鈍角。
本說(shuō)明書(shū)中，把這種多個(gè)彈簧的配置關(guān)系稱(chēng)為"多個(gè)彈簧的組合的平 衡結(jié)構(gòu)"。通過(guò)在彈性反作用力部件中采用該"多個(gè)彈簧組合的平衡結(jié)構(gòu)"， 在膜片的可動(dòng)部與彈性反作用力部件的接觸部一起移動(dòng)時(shí)，使接觸部向與 多個(gè)彈簧部相互相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向偏移，使它們的轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向偏移取 得一定程度的相互平衡，由此，使接觸部相對(duì)膜片的轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向偏移被抑 制。其結(jié)果是，膜片與彈性反作用力部件之間不必要的滑動(dòng)被抑制，能夠 減少由該滑動(dòng)摩擦而引起的差壓信號(hào)的滯后特性，提高差壓檢測(cè)精度。
"多個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)"的典型例是把所述多個(gè)彈簧關(guān)于所述 接觸部對(duì)稱(chēng)配置。
優(yōu)選的實(shí)施例中，所述彈性反作用力部件還具有與所述接觸部連接的 分枝部，所述分枝部與所述彈簧分離，所述轉(zhuǎn)換器根據(jù)所述分枝部的位置 來(lái)輸出所述電信號(hào)。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，象分枝部這樣的、為了由轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行位置檢測(cè)而追加的零件，對(duì)于彈性反作用力部件的彈性特性沒(méi)有實(shí)質(zhì) 影響，所以對(duì)檢測(cè)精度沒(méi)有妨礙。作為變形例也可以在上述彈簧上設(shè)置上 述分枝部。
優(yōu)選的實(shí)施例中，把所述彈性反作用力部件配置在第一腔室或第二腔
室內(nèi)，所述轉(zhuǎn)換器具有移動(dòng)子，其被安裝在所述第一腔室或第二腔室內(nèi) 的所述分枝部上；檢測(cè)元件，其被配置在所述第一和第二腔室外而經(jīng)由所 述第一壁或第二壁非接觸地檢測(cè)所述第一腔室或第二腔室內(nèi)的所述移動(dòng)子 的位置。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于能夠把檢測(cè)元件配置在腔室之外，所以即使對(duì)于把不優(yōu)選與纟企測(cè)元件直接接觸的、例如油或水這樣的流體向腔室內(nèi)導(dǎo) 入的用途，也能夠適用該差壓傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，差壓傳感器包括殼體，其具有限定第一腔
室的第一壁和限定第二腔室的第二壁；膜片，其配置在所述殼體內(nèi)的所述 第一腔室與所述第二腔室之間，并且具有承受所述第一腔室與所述第二腔 室之間的差壓而能夠沿規(guī)定的移動(dòng)軸移動(dòng)的可動(dòng)部；彈性反作用力部件， 其向所述可動(dòng)部施加彈性的反作用力；轉(zhuǎn)換器，其根據(jù)所述可動(dòng)部沿所述 移動(dòng)軸的位置而輸出電信號(hào)。所述彈性反作用力部件具有接觸部，其與 所述膜片的所述可動(dòng)部接觸并能夠與所述可動(dòng)部一起移動(dòng)；板狀或線狀的 多個(gè)彈簧，這些彈簧分別具有與所述接觸部共同連接的所述浮動(dòng)端和與所 述殼體連接的固定端。以如下方式配置所述多個(gè)彈簧，使所述多個(gè)彈簧中 的各一個(gè)彈簧與至少另外一個(gè)彈簧的從所述接觸部分別延伸的方向在與所 述移動(dòng)軸正交的二維坐標(biāo)平面上相互成鈍角。
該差壓傳感器中，彈性反作用力部件采用上述的"多個(gè)彈簧的組合的 平衡結(jié)構(gòu)"。利用該"多個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)"而使膜片與彈性反作用 力部件之間不必要的滑動(dòng)被抑制，能夠減少由該滑動(dòng)摩擦而引起的差壓信 號(hào)的滯后特性，提高差壓檢測(cè)精度。
根據(jù)本發(fā)明，減少差壓傳感器的輸出信號(hào)特性中所包含的干擾成分， 提高其差壓檢測(cè)精度。


圖l是本發(fā)明第一實(shí)施例的差壓傳感器的剖視圖； 圖2是第 一 實(shí)施例的差壓傳感器所組裝的彈性反作用力部件的立體圖； 圖3A和3B是說(shuō)明通過(guò)第一和第二彈簧部的大致反方向配置而被具體 化的彈簧的平衡結(jié)構(gòu)的圖4是用于說(shuō)明彈簧的平衡結(jié)構(gòu)作用的彈性反作用力部件的側(cè)視圖； 圖5是采用彈簧的平衡結(jié)構(gòu)一個(gè)變形例的彈性反作用力部件的側(cè)視圖； 圖6是采用彈簧的平衡結(jié)構(gòu)其他變形例的彈性反作用力部件的側(cè)視圖； 7是采用彈簧的平衡結(jié)構(gòu)其他變形例的彈性反作用力部件的立體圖； 圖8是說(shuō)明圖6所示的平衡結(jié)構(gòu)作用的彈性反作用力部件1186的側(cè)視圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的差壓傳感器的剖視圖IO是沿圖9的A-A線的第二實(shí)施例的差壓傳感器的剖視圖11是第二實(shí)施例的差壓傳感器所組裝的彈性反作用力部件的立體
圖12是用于說(shuō)明多個(gè)彈簧組合的平衡結(jié)構(gòu)作用的彈性反作用力部件的 簡(jiǎn)化側(cè)視圖13是采用多個(gè)彈簧組合的平衡結(jié)構(gòu)的一個(gè)變形例的彈性反作用力部
件的立體圖14是采用多個(gè)彈簧組合的平衡結(jié)構(gòu)的其他變形例的彈性反作用力部 件的側(cè)視圖15是采用多個(gè)彈簧組合的平衡結(jié)構(gòu)的其他變形例的彈性反作用力部 件的側(cè)視圖。 符號(hào)說(shuō)明 100差壓傳感器 102殼體
104第一腔室(低壓腔室) 106第一壁
106A第一壁的薄壁部 108第二腔室(高壓腔室) 110第二壁 112膜片
114膜片的可動(dòng)部
118彈性反作用力部件
118、 U82、 1184、 1186彈性反作用力部件
120纟妄觸部
122彈簧
122A浮動(dòng)端
122B固定端
122C第一彈簧部
122D第二彈簣部
122E相互連4妻點(diǎn)124分枝部
126移動(dòng)子
128非接觸檢測(cè)元件
130配線
200參照符號(hào)
300差壓傳感器
302、 3022、 3024、 3026彈性反作用力部件
304 "l妄觸部
306、 308、 310彈簧
306A、 308A浮動(dòng)端
306B、 308B固定端
306C、 308C第一彈簧部
306D、 308D第二彈簧部
312分枝部
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的差壓傳感器的剖視圖。圖2是該實(shí)施例的 差壓傳感器所組裝的彈性反作用力部件的立體圖。
如圖1所示，差壓傳感器100具有剛性材料制的殼體102,殼體102 具有限定第一腔室104的第一壁106和限定第二腔室108的第二壁110。第 一腔室104是低壓腔室，向其中導(dǎo)入低壓流體(例如油壓回路的低壓壓力 油)，相對(duì)于此，第二腔室108是高壓腔室，從導(dǎo)入孔109向其中導(dǎo)入高壓 流體(例如油壓回路的高壓壓力油)。作為差壓傳感器100的^f吏用方法的一 例，是把殼體102直接安裝在被測(cè)試體(例如油壓回路的某濾油器)上， 把該被測(cè)試體內(nèi)不同壓力的流體(例如通過(guò)濾油器內(nèi)的濾芯元件之前的壓 力油和通過(guò)該濾芯元件之后的壓力油)分別導(dǎo)入到腔室104、 108中。
在低壓腔室104與高壓腔室108之間配置有大致圓盤(pán)狀的膜片112。膜 片112在其中央部具有可動(dòng)部114,可動(dòng)部114能夠承受低壓腔室104與高 壓腔室108之間的壓力差而向圖1中的水平方向移動(dòng)。在此，為了便于說(shuō) 明而定義X-Y-Z正交坐標(biāo)系200。根據(jù)該坐標(biāo)系200,可動(dòng)部114能夠在X
10軸方向上移動(dòng)。
膜片112的材料典型地是如橡膠那樣富有撓性和彈性的材料，但只要 制作成可動(dòng)部114能夠移動(dòng)，則也可以是金屬那樣撓性稍小的材料。優(yōu)選
膜片112能夠自立，即，即使差壓傳感器100相對(duì)于重力姿態(tài)產(chǎn)生變化， 膜片112也不會(huì)由于重力的作用而變形。膜片112的可動(dòng)部114在其前端部 具有耐磨損材料制的球116,球116從可動(dòng)部114的前端部向低壓腔室104
側(cè)突出。
在低壓腔室104內(nèi)配置有彈性反作用力部件118,用于向膜片112的可 動(dòng)部114施加與可動(dòng)部的移動(dòng)方向相反方向的彈性反作用力。如圖1和圖2 所示，彈性反作用力部件118具有接觸部120和彈簧122。彈簧122是向其 薄的厚度方向彎曲成大致C形或U形的細(xì)長(zhǎng)板簧，其一端(以下稱(chēng)為浮動(dòng) 端)122A與接觸部120連接，其另一端(以下稱(chēng)為固定端)122B例如利用 螺栓而固定在殼體102上。作為彈簧122也可以代替板簧而使用線狀的彈 簧。彈簧122向接觸部120施加朝向可動(dòng)部114的彈性反作用力，以使接 觸部120—直持續(xù)地與膜片112的可動(dòng)部114的球116接觸。
如圖2所示，彈性反作用力部件118還具有與接觸部120連接的分枝 部124,分枝部124與上述彈簧122分離。把移動(dòng)子126固定在分枝部124 上，移動(dòng)子126是轉(zhuǎn)換器的一個(gè)零件，該轉(zhuǎn)換器用于根據(jù)接觸部120沿X 軸的位置即位移量而生成電差壓信號(hào)。如圖1所示，移動(dòng)子126(永久磁鐵) 在低壓腔室104內(nèi)被配置在第一壁106的與X軸平行的薄壁部106A附近。 在可動(dòng)部114和接觸部120 —起沿X軸移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)子126與第一壁106 的薄壁部106A的內(nèi)表面平行地移動(dòng)。在低壓腔室104外的第一壁106的薄 壁部106A附近配置著轉(zhuǎn)換器的又一個(gè)零件即非接觸4全測(cè)元件128。非接觸 檢測(cè)元件128經(jīng)由第一壁106而非接觸地檢測(cè)分枝部124上的移動(dòng)子126 (永久磁鐵)沿X軸的位置(換言之是膜片112的可動(dòng)部114的位置)，并 生成電壓信號(hào)(差壓信號(hào))，該電壓信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的位置的電壓電 平。作為變形例也可以在彈簧122的某個(gè)部位設(shè)置在該處安裝著移動(dòng)子126 的分枝部。
從非接觸檢測(cè)元件128輸出的差壓信號(hào)通過(guò)配線130向差壓傳感器100 的外部輸出。該差壓信號(hào)的電平就表示腔室104、 108之間差壓的大小。 本實(shí)施例中，作為上述轉(zhuǎn)換器而采用利用霍爾效應(yīng)把磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的、使用非接觸檢測(cè)原理的結(jié)構(gòu)，利用生成磁場(chǎng)的永久磁鐵作為
移動(dòng)子126的具體例，利用霍爾IC作為非接觸檢測(cè)元件128的具體例。作 為非接觸檢測(cè)元件128的霍爾元件IC感知作為移動(dòng)子126的永久磁鐵所形 成的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并輸出作為差壓信號(hào)的電壓信號(hào)，該差壓信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于 該磁場(chǎng)強(qiáng)度的電壓電平。作為上述的轉(zhuǎn)換器也可以采用使用其他非接觸檢 測(cè)原理的結(jié)構(gòu)。
霍爾IC這樣的非接觸^r測(cè)元件128配置在腔室104和108外。因此， 即使作為壓力流體而向腔室104和108導(dǎo)入油壓回路的壓力油或水壓回路 的壓力水這樣的液體，由于該液體不與非接觸4全測(cè)元件128 4^觸，也不會(huì) 對(duì)非接觸檢測(cè)元件128的電路產(chǎn)生不良影響。因此，本實(shí)施例的差壓傳感 器100不僅能夠在氣壓回路，而且能夠在油壓回路和水壓回路這樣的液壓 回路的差壓檢測(cè)中使用。
下面詳細(xì)說(shuō)明上述彈性反作用力部件118的結(jié)構(gòu)，特別是與接觸部120 連接的彈簧122的結(jié)構(gòu)。
彈性反作用力部件118的彈簧122采用了本說(shuō)明書(shū)所說(shuō)的"平衡結(jié)構(gòu)"。 彈簧122的平衡結(jié)構(gòu)是指這樣的結(jié)構(gòu)當(dāng)由于膜片112的可動(dòng)部114和彈性 反作用力部件118的接觸部120沿X軸移動(dòng)而使彈簧122變形時(shí)，通過(guò)使 彈簧122某部分的變形與其他部分的變形相互平衡(抵消)而能夠抑制接 觸部120相對(duì)于可動(dòng)部114的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(傾斜)。以下具體說(shuō)明該平衡結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，彈簧122在浮動(dòng)端122A與固定端122B之間具有相互串 聯(lián)連接的第一彈簧部122C和第二彈簧部122D。從浮動(dòng)端122A到第一彈簧 部122C與第二彈簧部122D之間的相互連接點(diǎn)122E，第一彈簧部122C向 箭頭202所示的方向(以下稱(chēng)為第一方向)延伸。另一方面，從相互連接 點(diǎn)122E到固定端122B,第二彈簧部122D向箭頭204所示的方向(以下稱(chēng) 為第二方向)延伸。如圖3A所示，第一方向202和第二方向2(M在與可動(dòng) 部114的移動(dòng)軸(即X軸)正交的坐標(biāo)平面(即Y-Z平面)上彼此所成的 角度206是180度(即完全反向)。第一方向202和第二方向204在Y-Z平 面上彼此所成的角度206不一定必須是180度，也可以如圖3B所示是鈍角 (即大致反向)。這樣，通過(guò)把第一彈簧部122C和第二彈簧部122D配置成 大致反向，而將彈簧122的平衡結(jié)構(gòu)具體化。
圖4是用于說(shuō)明上述彈簧122的平衡結(jié)構(gòu)的作用的彈性反作用力部件
12118的簡(jiǎn)略側(cè)4見(jiàn)圖。
如圖4所示，假設(shè)從膜片112向接觸部120施加有箭頭208所示的X 軸方向的按壓力的情況。這時(shí)，彈簧122從實(shí)線表示的形狀向點(diǎn)劃線表示 的形狀變形。這時(shí)，第二彈簧部122D從固定端122B看是如箭頭210所示 那樣向左旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，第一彈簧部122C從相互連接點(diǎn)122E看是如 箭頭212所示那樣向右旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，第一彈簧部122C和第二彈簧部 22D彼此向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在接觸部120,第一彈簧部122C的轉(zhuǎn) 動(dòng)和第二彈簧部122D的轉(zhuǎn)動(dòng)(有可能并非完全而是某種程度上)取得平衡， 接觸部120相對(duì)于膜片112的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(傾斜)被抑制得非常小。換言之， 接觸部120能夠幾乎不轉(zhuǎn)動(dòng)地向X軸方向大致平^^移動(dòng)。結(jié)果是通過(guò)4妄觸 部120幾乎不轉(zhuǎn)動(dòng)地大致平4亍移動(dòng)而使接觸部120向膜片112施加的反作 用力的方向大致維持在X軸方向上，能夠防止由接觸部120的轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜 而引起的膜片112的不必要的變形。其結(jié)果是能夠減少?gòu)霓D(zhuǎn)換器輸出的差 壓信號(hào)的差壓-信號(hào)電平特性所包含的、由膜片112變形所引起的干擾成分， 差壓檢測(cè)的精度被改善。
彈簧122的平衡結(jié)構(gòu)存在有各種變形例。圖5表示采用了彈簧122的 平衡結(jié)構(gòu)的 一 個(gè)變形例的彈性反作用力部件118 2 。
圖5所示的彈性反作用力部件1182中，彈簧122形成為J形，其中， 第二彈簧部112D的長(zhǎng)度比第一彈簧部122C的長(zhǎng)度長(zhǎng)。與此相對(duì)，圖1和 圖2所示的彈性反作用力部件118中，彈簧122形成為C形或U形，其中， 第一彈簧部122C和第二彈簧部122D的長(zhǎng)度大致相同。圖5所示的作為彈 簧122的形狀的J形與圖1和圖2所示的C形和U形相比，當(dāng)向接觸部120 施加有相同大小的力時(shí)，接觸部120向X軸方向移動(dòng)的距離(行程長(zhǎng)度) 變得更長(zhǎng)，使彈簧122的設(shè)計(jì)變得容易。若接觸部120的行程長(zhǎng)度變長(zhǎng)， 則差壓才全測(cè)的分辨率被提高。
圖6表示采用了彈簧122的平衡結(jié)構(gòu)的其他變形例的彈性反作用力部 件1184。
圖6所示的彈性反作用力部件1184中，彈簧122作為整體而形成為V 形，其中，第一彈簧部122C和第二彈簧部122D都具有大致筆直的形狀。 與此相對(duì)，圖1和圖2所示的彈性反作用力部件118或圖5所示的彈性反作 用力部件1182中，彈簧122作為整體而形成為C形、U形或J形，其中，第一彈簧部122C和第二彈簧部122D都被彎曲成大致圓弧狀。無(wú)論平衡結(jié) 構(gòu)的彈簧122的具體形狀是C形、U形、J形還是V形，如參照?qǐng)D4所說(shuō)明 的那樣，其都能夠起到抑制接觸部120轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。
圖7是采用了彈簧122的平衡結(jié)構(gòu)的其他變形例的彈性反作用力部件 1186的立體圖。圖8是說(shuō)明圖7所示的平tf結(jié)構(gòu)的作用的彈性反作用力部 件1186的側(cè);f見(jiàn)圖。
上述彈性反作用力部件118、 1182和1184中的任一個(gè)中，彈簧122都 是板簧，并且向其薄的厚度方向彎曲(換言之，向以與接觸部120的移動(dòng) 軸(X軸)正交的軸為中心旋轉(zhuǎn)的方向彎曲)。與此相對(duì)，圖7所示的彈性 反作用力部件1186中，彈簧122是向比厚度寬的寬度方向彎曲(換言之， 向以與接觸部120的移動(dòng)軸(X軸)平行的軸為中心旋轉(zhuǎn)的方向彎曲)的 板簧。但即使是圖7所示的彈性反作用力部件1186,在把第一彈簧部122C 和第二彈簧部122D大致向相反方向配置這一點(diǎn)上，也與上述的彈性反作用 力部件118、 1182和1184相同。從膜片112 (圖示省略)向接觸部120施 加箭頭208所示的X軸方向的按壓力。
如圖8所示，當(dāng)向接觸部120施加箭頭208所示的按壓力時(shí)，從固定 端122B看，第二彈簧部122D如箭頭210所示那樣向右旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)， 從相互連接點(diǎn)122E看，第一彈簧部122C如箭頭212所示那樣向左4t轉(zhuǎn)地 轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，(特別是在按壓方向的移動(dòng)距離小時(shí))第一彈簧部U2C和第 二彈簧部122D的轉(zhuǎn)動(dòng)(有可能并非完全而是某種程度上)取得平衡，接觸 部120相對(duì)于膜片112 (圖示省略)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)被抑制。
如上所述，彈性反作用力部件能夠采用的彈簧的平衡結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu) 有各種變化。對(duì)于把彈性反作用力部件配置在殼體內(nèi)的何種位置也有不同 的變化。例如圖1所示的例中把彈性反作用力部件118配置在低壓腔室104 內(nèi)。作為變形例，也能夠采用把彈性反作用力部件配置在高壓腔室108內(nèi) 的設(shè)計(jì)。
圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的差壓傳感器的剖視圖。圖10是沿圖9的 A-A線的該差壓傳感器的剖視圖。圖11是該差壓傳感器所組裝的彈性反作 用力部件的立體圖。
如圖9~圖11所示，第二實(shí)施例的差壓傳感器300與圖1和圖2所示 的第一實(shí)施例的差壓傳感器100的不同點(diǎn)主要在于彈性反作用力部件的結(jié)構(gòu)。即第二實(shí)施例的差壓傳感器300所組裝的彈性反作用力部件302,如圖 11所清楚地表示的那樣，具有在結(jié)構(gòu)、尺寸和彈性特性方面實(shí)質(zhì)上將相同 的兩個(gè)彈簧306和308共同與一個(gè)接觸部304連接的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)彈簧306 和308在與接觸部304的移動(dòng)軸(X)正交的坐標(biāo)平面(Y-Z平面)上被配 置成關(guān)于接觸部308對(duì)稱(chēng)。如圖5所示，各個(gè)彈簧306和308被形成為J 形的板狀或線狀彈簧(或者，也可以是圖1和圖2所示的C或U形的彈簧， 或者，也可以是圖6所示的V形的彈簧)。彈簧306和308各自的浮動(dòng)端306A 和308A共同與接觸部304連接，各自的固定端306B和306A例如利用螺 栓被固定在殼體102上。接觸部304上，還另外連接有安裝著移動(dòng)子126 的分枝部312,分技部312與兩個(gè)彈簧306和308分離。作為變形例也可以 在彈簧306或308的某個(gè)部位設(shè)置有分枝部，在該分枝部上安裝著移動(dòng)子 126。
圖11所示的彈性反作用力部件302采用兩種"平衡結(jié)構(gòu)"。第一種"平 衡結(jié)構(gòu)"是各個(gè)彈簧306和308采用的已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"。 即彈簧306中，第一彈簧部306C和第二彈簧部306D在Y-Z平面上配置成 彼此呈大致相反的方向。彈簧308中，也把第一彈簧部308C和第二彈簧部 308D在Y-Z平面上配置成彼此呈大致相反的方向。由此，各個(gè)彈簧306和 308能夠單獨(dú)地發(fā)揮參照?qǐng)D4已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的作用。除此之外，還作為第二種 "平衡結(jié)構(gòu)，，而采用"多個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)"。作為"多個(gè)彈簧的組 合的平衡結(jié)構(gòu)，，的具體例是把兩個(gè)彈簧306和308在Y-Z平面上關(guān)于接觸 部308對(duì)稱(chēng)配置的結(jié)構(gòu)。這種兩個(gè)彈簧306和308的對(duì)稱(chēng)配置，換言之是 指兩個(gè)彈簧306和308 (特別是與接觸部304連接的第一彈簧部306C和 308C ) /人接觸部304分別延伸的方向402和404在Y-Z平面上所成的角度 是180度。兩個(gè)彈簧306和308的方向402和404在Y-Z平面上所成的角 度不一定必須是180度(即完全的反方向)，只要是鈍角(即大致的反方向) 即可。
圖12是用于說(shuō)明上述多個(gè)彈簧(例如兩個(gè)彈簧)組合的平衡結(jié)構(gòu)的作 用的、彈性反作用力部件302的簡(jiǎn)略側(cè)一見(jiàn)圖。
如圖12所示，在從膜片112(圖示省略)向接觸部304施加有箭頭208 所示的按壓力的情況下，兩個(gè)彈簧306和308從實(shí)線表示的形狀向點(diǎn)劃線 表示的形狀變形。這時(shí)， >(人固定端306B和308B看，兩個(gè)彈簧306和308與接觸部304連接的部分(第一彈簧部)306C和308C如箭頭406和408 所示那樣相互向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，雙方的轉(zhuǎn)動(dòng)(有可能并非完全而是某種程 度上)取得平衡(相互抵消)，接觸部304相對(duì)于膜片112的轉(zhuǎn)動(dòng)被抑制。 其結(jié)果是如箭頭410所示那樣，接觸部304實(shí)質(zhì)上向X軸方向平行地移動(dòng)。
不^又4妾觸部304相對(duì)于膜片112的轉(zhuǎn)動(dòng)4皮抑制，而且4妻觸部304相對(duì) 于膜片112的橫向偏移(即向與X軸正交方向的移動(dòng))也被抑制。即，僅 利用參照?qǐng)D4已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"，由于產(chǎn)生圖4中箭頭214 所示那樣的接觸部120的少許橫向偏移，所以在接觸部120與膜片112之 間產(chǎn)生少許滑動(dòng)摩擦。相對(duì)于此，如圖ll所示那樣，根據(jù)"多個(gè)彈簧的組 合的平衡結(jié)構(gòu)"，由于多個(gè)彈簧306和308是與X軸正交地相互向相反方向 移動(dòng)，所以雙方的移動(dòng)(有可能并非完全而是某種程度上)取得平衡，接 觸部304的橫向偏移被抑制，接觸部120與膜片112之間的滑動(dòng)被抑制。 其結(jié)果是接觸部120與膜片112之間的滑動(dòng)摩擦被抑制，能夠把由該滑動(dòng) 摩擦而引起的差壓信號(hào)的滯后特性抑制得非常小，提高差壓檢測(cè)精度。
"多個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)"也能夠有多種變化。圖13表示采用多 個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)的一個(gè)變形例的彈性反作用力部件3022。
如圖13所示，兩個(gè)彈簧306和308的每一個(gè)是如圖7所示那樣向?qū)挾?方向彎曲成C形、U形、J形或V形的板簧。該兩個(gè)彈簧306和308共同與 接觸部304連接，在Y-Z平面上在相互成鈍角的方向(例如關(guān)于4妾觸部304 對(duì)稱(chēng))配置。
圖14表示采用多個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)的、其他變形例的彈性反作 用力部件3024。
圖14所示的彈性反作用力部件3024中，兩個(gè)彈簧306和308的每一 個(gè)沒(méi)有釆用已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"。但第一彈簧部306C和第二 彈簧部306D共同與接觸部304連接，在Y-Z平面上在相互成《屯角的方向(例 如關(guān)于接觸部304對(duì)稱(chēng))配置。即使在這樣不采用"彈簧的平衡結(jié)構(gòu)"而 僅采用"多個(gè)彈簧組合的平衡結(jié)構(gòu)"的情況下，也能夠得到參照?qǐng)D12所說(shuō) 明的作用。
圖15是采用多個(gè)彈簧的組合的平衡結(jié)構(gòu)的其他變形例的彈性反作用力 部件3026。
圖15所示的彈性反作用力部件3026中，三個(gè)彈簧306、 308和310共同與接觸部304連接，在Y-Z平面上在相互成鈍角的方向(例如關(guān)于接觸
部304對(duì)稱(chēng))配置。在接觸部304沿X軸移動(dòng)時(shí)，在三個(gè)彈簧306、 308和 310之間各個(gè)彈簧的轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向偏移取得平衡，接觸部304成為實(shí)質(zhì)上沿X
軸平4于移動(dòng)。
作為其他變形例雖然未圖示，但也能夠采用四個(gè)以上彈簧組合的平衡 結(jié)構(gòu)。即四個(gè)以上的彈簧共同與一個(gè)接觸部連接，任一個(gè)彈簧與其他至少 一個(gè)彈簧在Y-Z平面上在相互成鈍角的方向(例如關(guān)于接觸部304對(duì)稱(chēng)) 配置。各彈簧可以采用彈簧的平衡結(jié)構(gòu)，也可以不采用。
以上說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明的范圍并不限定于上 述的實(shí)施例，能夠不變更其主旨地以其他各種形態(tài)實(shí)施。
權(quán)利要求
1、一種差壓傳感器，其中，包括殼體(102)，其具有限定第一腔室(104)的第一壁(106)和限定第二腔室(108)的第二壁(110)；膜片(112)，其配置在所述殼體內(nèi)的所述第一腔室與所述第二腔室之間，并且具有承受所述第一腔室與所述第二腔室之間的差壓而能夠沿規(guī)定的移動(dòng)軸(X)移動(dòng)的可動(dòng)部(114)；彈性反作用力部件(118、1182、1184、1186、302、3022、3024或3026)，其向所述可動(dòng)部施加彈性的反作用力；轉(zhuǎn)換器(126和128)，其根據(jù)所述可動(dòng)部沿所述移動(dòng)軸的位置而輸出電信號(hào)；所述彈性反作用力部件(118、1182、1184、1186、302、3022、3024或3026)具有接觸部(120或304)，其與所述可動(dòng)部接觸并能夠與所述可動(dòng)部一起移動(dòng)；板狀或線狀的彈簧(122、306、308或310)，其具有與所述接觸部連接的浮動(dòng)端(122A、306A或308A)和與所述殼體連接的固定端(122B、306B或308B)，所述彈簧具有在所述浮動(dòng)端與所述固定端之間相互串聯(lián)連接的第一彈簧部(122C、306C或308C)和第二彈簧部(122D、306D或308D)，從所述浮動(dòng)端直到所述第一彈簧部與第二彈簧部的相互連接點(diǎn)，所述第一彈簧部在第一方向延伸，從所述相互連接點(diǎn)直到所述固定端，所述第二彈簧部在第二方向延伸，以使所述第一方向和所述第二方向在與所述移動(dòng)軸正交的二維坐標(biāo)平面(Y-Z)上相互成鈍角的方式配置有所述第一彈簧部和所述第二彈簧部。
2、 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其中， 所述彈簧被形成C形、U形、V形或J形。
3、 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其中，所述彈性反作用力部件(302、 3022、 3024或3026)具有多個(gè)所述彈 簧(306與308、或者，306與308與310)，這些彈簧分別具有共同與所述接觸部(304)連接的所述浮動(dòng)端，以如下方式配置所述多個(gè)彈簧，使所述多個(gè)彈簧中的每一個(gè)彈簧(306) 與至少另外一個(gè)彈簧(308或310)的從所述接觸部分別延伸的方向在所述 二維坐標(biāo)平面上相互成4屯角。
4、 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其中， 把所述多個(gè)彈簧關(guān)于所述接觸部對(duì)稱(chēng)配置。
5、 如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其中，所述第二彈簧部(122D、 306D或308D)的長(zhǎng)度比所述第一彈簧部 (122C、 306C或308C)的長(zhǎng)度長(zhǎng)。
6、 如權(quán)利要求1 ~5中任一項(xiàng)所述的差壓傳感器，其中， 所述彈性反作用力部件還具有與所述接觸部連接的分枝部(124或312),所述分枝部(124或312)與所述彈簧分離。所述轉(zhuǎn)換器根據(jù)所述分枝部的位置來(lái)輸出所述電信號(hào)。
7、 如權(quán)利要求6所述的差壓傳感器，其中， 所述彈性反作用力部件配置在所述第一腔室或第二腔室內(nèi)， 所述轉(zhuǎn)換器具有移動(dòng)子(126)，其被安裝在所述第一腔室或第二腔室內(nèi)的所述分枝部上；檢測(cè)元件(128)，其被配置在所述第一和第二腔室外， 經(jīng)由所述第一壁或第二壁非接觸地檢測(cè)所述第一腔室或第二腔室內(nèi)的 所述移動(dòng)子的位置。
8、 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的差壓傳感器，其中， 所述彈簧具有所述分枝部(124或312)，在所述分枝部上安裝有所述轉(zhuǎn)換器的一部分(126)。
9、 如權(quán)利要求3所述的差壓傳感器，其中，所述第一腔室(104)是低壓腔室，所述第二腔室(108)是高壓腔室，所述彈性反作用力部件(302、 3022、 3024或3026) ^皮配置在所述低 壓腔室(104)內(nèi)，所述彈性反作用力部件(302、 3022、 3024或3026)還具有與所述接 觸部(304)連接的分枝部(312)，所述分枝部(312)與所述彈簧分離。所述轉(zhuǎn)換器(126和128 )具有移動(dòng)子(126),其被安裝在所述分枝部(312)上； 檢測(cè)元件(128),其被配置在所述低壓腔室(104)和高壓腔室(108) 外，經(jīng)由所述低壓腔室(104)的壁非接觸地檢測(cè)所述移動(dòng)子(126)的位置，所述多個(gè)彈簧(306與308、或者，306與308與310)中的每一個(gè)彈 簧邱皮形成C形、U形、V形或J形，所述多個(gè)彈簧(306與308、或者，306與308與310)中的每一個(gè)彈 簧具有在所述浮動(dòng)端與所述固定端之間相互串聯(lián)連接的第一彈簧部(306C 或308C)和第二彈簧部(306D或308D)，從所述浮動(dòng)端直到所述第一彈簧 部與所述第二彈簧部的相互連接點(diǎn)，所述第一彈簧部在第一方向延伸，從 所述相互連接點(diǎn)直到所述固定端，所述第二彈簧部在第二方向延伸，所述 第二彈簧部(122D、 306D或308D)的長(zhǎng)度比所述第一彈簧部(122C、 306C 或308C)的長(zhǎng)度長(zhǎng)，所述多個(gè)彈簧(306和308或306和308和310 )關(guān)于所述接觸部被對(duì) 稱(chēng)配置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種差壓傳感器，為了減少差壓傳感器的輸出信號(hào)特性中所包含的滯后或其他干擾成分，設(shè)置在差壓傳感器的腔室內(nèi)且與膜片一起活動(dòng)的彈性反作用力部件(302)具有與膜片接觸的接觸部(304)和關(guān)于接觸部(304)對(duì)稱(chēng)配置的多個(gè)彈簧(306、308)。各個(gè)彈簧(306、308)是被彎曲成C形、U形、J形或V形的板狀彈簧或線狀彈簧，其一端被固定在限定腔室的壁上，另一端與接觸部(304)連接。當(dāng)接觸部(304)與膜片一起移動(dòng)時(shí)，多個(gè)彈簧(306、308)的變形彼此達(dá)到平衡，接觸部(304)相對(duì)于膜片的轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向偏移被抑制。
文檔編號(hào)G01L9/14GK101646932SQ200880010079
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
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