專利名稱：壓力傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器裝置，該裝置包括
-具有主體且具體為整體式的壓敏元件，其中限定出具有底面和圓周 面的盲腔，所述底面屬于所述主體的膜部，與所述膜部具有工作聯(lián)接的 是檢測元件；以及
-連接結(jié)構(gòu)，其設有與所述腔連通的管道并被設計為用于接納待檢測 壓力的流體，所述結(jié)構(gòu)包括
-用于支撐所述壓敏元件的主體，其限定出相應的通道； -至少一個可壓縮元件，其被設計為與所述流體接觸并配置為用 于補償流體可能的體積的變化。
背景技術(shù)：
在作為參考的已知類型的裝置中，被測量的流體經(jīng)由上述管道被輸 送到敏感元件的主體的腔中，從而導致膜部的彎曲。通過檢測元件測量 所述彎曲的量，所述彎曲的量是流體的壓力的函數(shù)，檢測元件的輸出信 號代表壓力值。壓敏元件的主體通常由硅制成，且設于膜部上的檢測元 件通常為壓阻型的。
在一些應用中，進行壓力測量的一部分流體會與傳感器裝置的脆弱 元件、尤其是壓敏元件接觸或在其內(nèi)部累積。在環(huán)境溫度低的情況下， 所累積的流體可能凝固，結(jié)果使體積增大，使得所述裝置的前述脆弱元 件受到機械應力的作用，從而有引起故障或損壞的危險。
一些已知傳感器裝置設有用于減少與所述裝置相連接的液壓回路中 存在的流體的壓力的可能動態(tài)變化、即通常稱為"壓力峰值"或"水錘 作用"的類型的變化的負面作用的裝置。
在一些已知裝置中，通過使流體向壓敏元件的膜部的通道截面變窄 來實現(xiàn)前述用于減少負面作用的裝置。在其它場合，傳感器裝置結(jié)合有補償插入部件(insert)，或稱為"填充物(plenum)"，它們由塑料或可壓縮 材料制成，插入部件的形變被設計為補償前述壓力峰值或增加。在后一 解決辦法中，插入部件通常安裝于與敏感元件的主體的膜部距離相對較 遠的位置，該膜部受待測量流體的作用。在安裝有傳感器的液壓回路中 的任一點的液體壓力的變化通?？杀坏窒?offset)，基于這樣的事實來選 擇前述位置；在遠離傳感器處的所述可能的安裝通常優(yōu)選使用大尺寸的 獨立插入部件或填充物裝置。在所述遠離或遠距傳感器裝置安裝的情況 中，由于凝固引起的流體體積可能的增加不一定由前述插入部件的形變 或壓縮補償。實際中應當將凝固流體看作是固態(tài)的元件，且力、或推力、 或應力有時會以非均勻方式施加，例如僅施加在一些點上或在一些方向 上，這與遍及液壓回路推進的流體的膨脹或壓力變化是完全不同的情況， 從而使得即使安裝于離壓敏元件非常遠處的補償插入部件也能夠?qū)αM 行衰減。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種設計用于克服前述缺點的壓力傳感器裝置，該 裝置中進一步減小了由于進行壓力檢測的流體可能凝固而造成損壞的危 險。本發(fā)明的另一目的是提供在流體或液體、尤其是至少部分地包含水 的流體、溶液或混合物容易凝固的低溫下仍能工作的壓力傳感器裝置。 本發(fā)明還有一個目的就是提供一種生產(chǎn)簡單且廉價但工作可靠且精確的 壓力傳感器裝置。
根據(jù)本發(fā)明，上述的和其它的目的由具備所附權(quán)利要求書中所指定 的特征的壓力傳感器裝置實現(xiàn)。所述權(quán)利要求書構(gòu)成涉及本發(fā)明提供的 技術(shù)啟示的主要部分。
接下來的完全通過解釋性和非限制性的示例提供的詳細描述以及附 圖將清楚地展現(xiàn)本發(fā)明的其它的目的、特征與優(yōu)點，在附圖中-
-圖l是根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器裝置的側(cè)視圖；-圖2是沿圖1的II-II線的橫截面圖； _圖3是圖1的裝置的俯視-圖4是圖2的裝置的一部分的更大比例的橫截面-圖5是圖1的裝置的局剖立體-圖6是圖5的更大比例的詳細視-圖7是圖2的更大比例的第一詳細視-圖8和圖9是圖2的裝置的插入部件在兩個不同方向上的立體-圖10是圖2的更大比例的第二詳細視-圖11和圖12是圖1的裝置的兩個不同方向上的分解視-圖13和圖14是圖11和圖12的一些元件的更大比例的立體圖； -圖15是類似于圖2的根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一變化實施例的橫截面
-圖16是圖15的裝置的一部分的更大比例的橫截面-圖17是圖15的裝置的局剖立體-圖18是圖16的更大比例的詳細視-圖19和圖20是圖15的裝置在兩個不同方向上的分解視-圖21是類似于圖2的根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二變化實施例的橫截面
-圖22是圖21的更大比例的詳細視-圖23是圖21的裝置的更大比例的局剖立體圖；以及
-圖24、圖25、圖26以及圖27是類似于圖2的根據(jù)本發(fā)明的裝置的各 個變化實施例的橫截面圖。
具體實施例方式
通過非限制性示例，在此假設根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置與用于控制
氮氧化物(Ncg排放的系統(tǒng)結(jié)合使用，具體用于具有內(nèi)燃機的車輛?？勺⒁獾?，所述系統(tǒng)的工作假定使用諸如水溶液中的氨樹膠或尿素等試劑， 需要通過前述類型的傳感器裝置對這些試劑的噴射壓力進行精確控制。
參照圖1到圖3，構(gòu)成本發(fā)明的主題的壓力傳感器裝置從整體上由l表 示，在其結(jié)構(gòu)中可看到由2和3表示的兩個主要部件部件2基本上執(zhí)行支
撐和液壓連接的功能，同時部件3基本上執(zhí)行蓋子和電氣連接或連接器的 功能。兩個部件2和3的主體優(yōu)選地以密封的方式連接到一起，同時用于 形成裝置l的內(nèi)部元件的殼體。
由2a表示的部件2的主體優(yōu)選地由例如熱塑材料或金屬材料等相對 剛性的材料制成，并且被以2b整體表示的腔或通道軸向貫穿。從圖4中也 可看到，可以識別出主體2a包括連接部分4，中間耦接部分5以及末端 部分6。 一般為圓柱狀的連接部分4在外部設有用于徑向密封裝置7的安放 部，徑向密封裝置7優(yōu)選地由0形圈表示。形成裝置的入口的所述連接部 分4設計成連接到液壓回路(未圖示)，待測量壓力的流體位于所述液壓回 路(未圖示)中。中間耦接部分5包括法蘭狀壁，其從連接部分4的頂部向外 徑向延伸。具有環(huán)形結(jié)構(gòu)并且彼此基本上同軸的外壁5a和內(nèi)壁5b從前述 法蘭狀壁上凸起。高于壁5b的壁5a限定出腔或室(圖4和圖13中以CH表 示)，該腔中設有以9整體表示的壓敏元件；室CH優(yōu)選地完全容納敏感元 件9，或者無論如何要容納敏感元件9的主要部分。
敏感元件9具有例如以陶瓷、或塑料材料或鋁制成的整體式主體，且 優(yōu)選地為圓柱狀。參照圖11-圖14，元件9的主體中限定出軸向盲腔11， 其在自身的第一端面上開口 ，所述腔由只在圖14中分別以lla和llb所表 示的底面以及外圍或圓周面限定。在腔ll的底面lla與敏感元件9的主體 的至少一部分第二端面(僅在圖13中以llc表示)之間，限定有在各橫截 面圖中以附圖標記9a表示的膜部，其中集成有僅在圖11和圖13中以虛線 示意性地圖示并以R表示的檢測元件。優(yōu)選地，檢測元件R制作于或固定 于第二面llc上，或處于膜9a的腔ll外的一側(cè)。按照已知技術(shù)，檢測元件 R優(yōu)選的是薄膜壓阻元件，或更普遍的能夠產(chǎn)生代表膜部9a的形變或彎曲 的信號的任何電氣或電子元件。從圖13中也可注意到，用于檢測元件R 和/或相應電子控制電路的電氣連接的端子9b如何從敏感元件9的主體的 第二端面llc凸出。在一種形式(未圖示)中，還可將控制電路至少部分地設于或集成于第二端面llc中，優(yōu)選地設于元件9的整體式主體的較大厚 度部分上，并且具體為要使其環(huán)形部圍繞膜部9a。
繼續(xù)參照圖4，在與壁5a和5b以及連接部分4基本上同軸的位置處， 從法蘭狀壁5的中央?yún)^(qū)域凸起的是通常為圓柱管狀的前述末端部分6，末 端部分6的外部形成有用于放置優(yōu)選地由O形圈表示的密封裝置10的肩部 或安放部。所述0形圈被預設為在末端部分6的外表面與腔ll的圓周面llb 之間形成徑向密封。
末端部分6在壓敏元件9的腔11內(nèi)凸出，且末端部分6上部安裝有以12 表示的具有預定形狀的補償元件。該元件12由可壓縮材料制成，從而可
以抵消或補償被檢測的流體在凝固時體積可能的增加。在目前認為優(yōu)選 的實施例中，補償元件12的主體由海綿或泡沫材料制成，優(yōu)選地例如由 EPDM或硅橡膠等具有閉孔泡沬的不可滲透型材料制成。無論如何，元件 12的主體也可由其它方式制成，例如由設有可壓縮的腔室或內(nèi)部的彈性 材料制成。
可壓縮或補償元件12通常為具有中央通孔的圓柱管狀，其中裝配有 管狀部分6的末端凸起14。例如圖5-7所示，凸起14也是管狀，或者被主 體2a的軸向通道2b的相應部分貫穿。具體地，凸起14中限定有具有用于 將流體輸送到敏感元件9的腔11中的管道的最小通道截面的各個部15。凸 起14的上端(僅在圖7中由14a表示)基本上配置為法蘭狀，以便將補償 元件12保持于工作位置。然而應當注意，可以不設有凸起14，且補償元 件12可以由例如粘合、焊接或超模壓的其它方式固定于管狀部分6。
補償元件12的上表面(僅在圖13中以12a表示)面向膜9a的底面lla 的主要部分，優(yōu)選地面向整個表面lla的大部分或至少超過5013/。。表面12a 與lla之間的距離優(yōu)選地介于0到5mm之間，具體為0到0.5mm之間。在表 面12a與lla之間的距離為最小距離的方案的情況下，例如為近似0.1mm 的情況下，其優(yōu)勢在于使很小量的被凝固的液體或使薄薄的一層液體與 膜9a接觸，液體在凝固之后的膨脹百分比與膜本身的彎曲能力相比可以 忽略。相反，在表面12a與lla互相接觸的方案的情況下，補償元件12優(yōu) 選地考慮使用低硬度的材料，憑借材料的彈性或可縮性，或使流體滲入 并在整個底面lla上面分布為薄膜，和/或同時避免膜的工作或敏感度的波動。優(yōu)選地，補償元件12a的外圍或圓周面(僅在圖13中以12b表示)面 向壓敏元件9的圓周面llb。所述表面12b與表面llb優(yōu)選地相隔介于0到 2mm的距離，具體相隔0到0.5mm。優(yōu)選地，補償元件12的直徑介于8到 10mm之間；補償元件12的直徑還可以大于圓周面llb的直徑，以便能夠 在補償元件12與圓周面llb之間實現(xiàn)過盈配合或徑向密封。如圖4所示， 元件12的至少一部分下表面處入室30中，以后將會描述(元件12的下表面 僅在圖14中以12c表示)。在被認為優(yōu)選的有效配置中，補償元件12設有 暴露于流體的至少一個外表面(即不同于限定對應中央通孔的圓柱表面)， 在圖中所示的例子中，前述表面12a、 12b、 12c至少局部地暴露于流體中。
優(yōu)選地，裝置l包括具有預定形狀的第二補償元件，其安裝方式和一 般功能類似于元件12。以18表示的所述第二補償元件容納于在部分4到6 之間延伸的主體2a的通道2b的一部分中(例如見圖4-6)。具體地，元件18 的上部至少部分地裝配于通道2b的基本上近似于元件18的直徑的中間直 徑的相應部分中，同時元件18的底部位于主體2a的通道2b的具有更大或 最大直徑的部分中。
第二補償元件18整體為圓柱狀，其內(nèi)腔19與凸起14的腔15在軸向上 對齊，從而限定出將待測流體輸送到敏感元件9的腔11中的管道的相應部 分；優(yōu)選地，腔19的通道截面大于凸起14的軸向腔15的通道截面。
補償元件18通過由16標記的插入部件所表示的適當?shù)亩ㄎ谎b置保持 于主體2a的通道2b中。圖8和圖9中詳細圖示的插入部件16由剛性體構(gòu)成， 例如由熱塑材料或金屬或可模制的材料制成， 一般為圓柱狀，并具有塊 狀的或?qū)嵭牡南虏?6a以及空心的上部16b?？招牟?6b從外圍由從實心部 16a的頂上凸出的多個壁或突出部16c限定，突出部之間的隔離部的縫隙 16d以軸向槽的形式從同一實心部延伸，該軸向槽由16e表示。如圖9所示， 在空心部16b的底上，或在實心部16a的頂上，設有成形的凸起16f，其設 計為用于限定補償元件18的安放面以及用于流體的通道的溝道16g。在所 舉例的情況中，在插入部件16的空心部16b的底的中央?yún)^(qū)域設有至少兩個 交叉的溝道16g。
例如圖4和6所示，插入部件16安裝(例如通過過盈配合裝配)于主體2a 的通道2b的具有最大通道截面的部分中，并且從而在插入部件16的空心部中容納有補償元件18的下部，并且補償元件18安放在凸起16f上。于是， 如圖10所示，突出部16c容納于元件18的外表面與主體2a的通道2b的對應 部分的內(nèi)表面之間。
如圖1和2所示，用于電氣連接的部件3的主體設有由底壁20和外圍壁 21限定的下部空心區(qū)域，其末端配置為在部件2的主體2a的壁5a與5b之間 進行耦接。
管狀體部件22從底壁20凸出，用于裝置1的電氣連接的端子23在管狀 體部件22中延伸。在非限制性的例子中，端子23安裝為其各個下端面向 部件3的腔的內(nèi)側(cè)，從而與第一接觸元件24a(圖13)相接觸，第一接觸元件 24a屬于由24整體表示的電路。電路24類似地還包括第二接觸元件，該第 二接觸元件在此構(gòu)造為金屬墊或套管24b(圖5和圖13)，其中裝配和/或焊 接有壓敏元件9的端子9b。
再次在圖2和11-14中，以25表示用于支撐前述電路24的元件，其設 有銷釘25a，該銷釘25a設計為壓在敏感元件9的專設的外圍安放部(其中一 個在圖14中以9c表示)上，該安放部的具體目的是為了提供極性或精確的 相互耦接。銷釘25a可以設有大致半圓形的截面。
例如圖7所示，在裝置的組裝結(jié)構(gòu)中，壓敏元件9的腔11被末端部分6 所占據(jù)，末端部分6的頂部設有補償元件12，補償元件12優(yōu)選地占據(jù)腔本 身的主要部分。如上所述，元件12通過凸起14、尤其是通過其法蘭部14a 定位。如上所述，所述凸起還限定了用于輸送流體的管道的末端部分15， 所述管道還包括限定于第二補償元件18中的部分19。密封或0形圈在腔11 中與部分6的暴露表面一起限定出了室30(圖4、 6以及7)，該室與管道15、 19存在流體連通以用于輸送流體。
在圖10中，流體由箭頭示意性地表示。應當認為，在工作條件下， 流體僅進行微小的移動，或者其實際處于靜止狀態(tài)(因此，接下來引用關 于流體遵循的路徑僅為了闡明流體自身如何與壓敏元件的膜9a接觸或?qū)?膜9a施加壓力)。在裝置l正常工作的情況下，流體經(jīng)由通道自身的下端 限定的入口滲入或流入主體2a的通道2b中。通過形成于插入部件的下部 16a中的軸向槽16e，流體到達突出物16c之間限定的縫隙，并隨后滲入插
17入部件自身的空心部中。流體隨后可以占據(jù)限定于凸起16這間的溝道并 由此到達元件18的腔19。流體也可以此方式占據(jù)凸起14的腔并隨后占據(jù) 室30(圖7);流體的壓力隨后作用于敏感元件9的主體的膜部9a上。優(yōu)選地， 在流體系統(tǒng)正常工作的條件下，流體的壓力不足以引起補償元件12和18 的顯著壓縮，于是使得至少一個能夠在流體凝固時進一步壓縮以用于補 償。
膜部9a由此產(chǎn)生的彎曲引起圖13的檢測元件R的對應形變，并由此引 起檢測元件R的電阻特性的變化。這樣，就會產(chǎn)生代表流體的壓力值的信 號，并被送到元件9的端子9b。所述信號被電路24的合適的電子元件以自 身已知的方式放大和/或處理，之后到達端子23，端子23電氣連接于與合 適的控制單元相連接的導線(未圖示)，所述控制單元例如是車輛或用于檢 査氧化氮的排放的系統(tǒng)的電子控制單元。
在具體情況下，部分被測量的流體可在室30中并在流體流經(jīng)主體2a 的管道中積聚；在環(huán)境溫度低的情況中，所述積聚的流體可能凝固并因 此體積增大。敏感元件9的腔11在很大程度上被上述元件占據(jù)，結(jié)果是其 中積聚流體的有用體積減小。而且，準確地說，由于在膜部9a的附近積 聚的流體所處的空間(即室30)被補償元件12的表面限制到相當大的程 度，所述補償元件可被因凝固而增大體積的流體的推力所壓縮，故所述 腔ll中所包含的實際上是補償元件的整個主體，這使得在膜部9a上施加 應力的危險降到最低。
根據(jù)優(yōu)選的特征，通道設有由槽16e、和/或縫隙16d、各/或溝道16g(圖 IO)所確定的最小的截面，這能夠確定處于對應管道內(nèi)的流體開始凝固時 的優(yōu)先區(qū)域。于是，實際中，在對應于通道16e、 16d、 16g的前述最小截 面的位置基本上形成毛細管通道，這使得在在距離膜部9a相對較遠、但 在緊挨著第二補償元件18的位置最初形成一種"冰塞"。在某種程度上， 小截面的管道15的部分也具有類似的功能，管道15也緊挨著補償元件18 和/或補償元件12。
管部16e、 16d、 16g、 15中的前述冰塞可在流體的凝固的第一步中形 成，有助于應對由于隨后更大量的流體、尤其是存在于較大截面的管道 部分中的流體的凝固而造成的膨脹。實際中，隨后，所述冰塞可構(gòu)成一種"自然屏障"，既能避免流體進一步流入到可能發(fā)生故障的區(qū)域，又能
應對有效體積內(nèi)的凝固物質(zhì)向膜部9a的方向的推力。在流體的凝固從延 伸部15朝著膜部9a的方向推進的情況下，元件12將會通過補償室30中存 在的受限部分的流體的體積的增加而阻礙凝固的進行。
圖15-20所示為根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一替代實施例。在所述圖中， 使用圖1-14的附圖標記表示與上述的元件技術(shù)上等效的元件。
在本實施例中，用于定位補償元件12的裝置是以17整體表示的由例 如熱塑或金屬材料的剛性材料制成的管狀插入部件。如圖16和19-20所 示，剛性插入部件17具有管狀截面17a，部分地插入(例如通過螺紋連接) 到形成于主體2a中的通道2b的相應部分中，具體是插入到軸向地貫穿部5 和6的通道的部分中。未插入部分6的管狀部17a的區(qū)域上安裝有補償元件 12。以17b表示的插入部件17的上端配置為用于保持元件12或避免其向外 滑出，且至少部分地位于補償元件12的上表面上的對應安放面或凹部中。 如圖19-20所示，插入部件17的末端17b實質(zhì)上由一系列徑向凸起形成(而 且，元件17可以為不同的形狀，例如沒有所述凸起)。
再次如圖16和圖18所示，插入部件17中限定有向敏感元件9的腔輸送 流體的管道的相應末端部分。在所示例的情況中，所述管道部包括以A 和B表示的兩個延伸部，這兩個延伸部具有不同的通道截面，并被大體上 為錐形的中間變窄部C隔開。管道A的延伸部優(yōu)選地配置為毛細管通道或 管道。應當注意，在末端部分6與補償元件12之間，優(yōu)選地設有墊片元件 13，其與圖18中以6a表示的肩部一起限定出用于密封裝置或O形圈10的安 放部。
在本實施例中，裝置l也包括容納于主體2a的連接部分4中所限定的 軸向通道2b的相應部分中的第二補償元件18。第二補償元件18整體為圓 柱狀，設有與插入部件17軸向?qū)实耐ㄇ?9，從而限定出將待測流體輸 送到室30的管道的相應部分。
在裝置的裝配構(gòu)造中，例如圖18所示，元件9的腔11在相當大的程度 上由末端部分6占據(jù)，在末端部分6的頂上設有由插入部件17定位的補償元件12。如上所述，插入部件17還限定出流體管道的末端延伸部，該流
體管道還包括限定于第二補償元件18中的延伸部19。
不論就流體的壓力值的檢測而言還是就對因流體凝固而可能體積增
加的補償功能而言，圖15-20的裝置的一般工作原理基本上類似于圖1-14 所述的裝置的工作原理。而且應當指出，在本實施例中，并根據(jù)另一獨 立的創(chuàng)造性方面，提供僅僅一段毛細管道A具有預判斷(實際上)流體開 始凝固的區(qū)域的功能。于是在實際中，冰塞最初在對應于毛細管道A的位 置開始形成。
隨后，流體的凝固趨于朝著直徑更寬的管道B、 C的部分、即與膜部 9a相對的部分推進或前進。由于第二補償元件18使得在相對于壓敏元件 的對側(cè)也能實現(xiàn)對流體的凝固的補償，故第二補償元件18的存在進一步 減小了損壞裝置l的危險。
圖21-23所示為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的裝置。在所述附圖中，同 樣使用先前圖中的附圖標記指代與前述元件技術(shù)上等效的元件。
在圖21-23所示的本發(fā)明的實施例中，裝置1在敏感元件9的腔11中僅 包括一個補償元件12。在本實施例中，主體2a設有通道直徑大于前述實 施例的軸向通道2b，軸向通道2b中嵌有補償元件12以及由117表示的剛性 插入部件。
末端部分6的上端形成為避免補償元件12向著其外側(cè)滑出。為了所述 目的，在圖23的例子中設有橫向隔板6b，其限定出多個軸向通道。插入 部件117從下方裝配到主體2a中，使得元件12位于插入部件117的頂與隔 板6b之間。
而且，在本實施例中，插入部件117設有被毛細管管道A的延伸部軸 向貫穿的上凸起部117a(圖22-23)?；旧蠟榄h(huán)形的元件12圍著繞所述凸 起117a。在實驗中的方案中，未設置墊片13。而且，在本實施例中，插 入部件117通過以35表示的底閉合元件定位，底閉合元件35例如螺栓連接 或裝配于主體2a的在連接部分4中延伸的通道2b的延伸部中。
根據(jù)第三實施例的裝置的工作原理類似于第二實施例中的工作原 理；然而，如前所述，在所表示的情況中，裝置不包括補償元件18。圖24-27是本發(fā)明的其它可能實施例的示意性橫截面圖。在所述圖
中，同樣使用先前圖中的附圖標記表示與已經(jīng)描述的元件技術(shù)上等效的 元件。
圖24的第四實施例概念上類似于圖15-20的實施例，然而與之不同的 是，在本情況中，插入部件17設有基本上呈圓形且直徑有所減小的頂法 蘭部17b，且未限定出一段毛細管道，或僅包括實質(zhì)上等效于前述管道B 的一段管道。而且，在本實施例中，未設有墊片13，從而由主體2a的部 分6中所設的槽形成用于密封或O形圈10的安放部。
在圖25的第五實施例的情況中，兩個補償元件12和18配置為由40整 體表示的單個部件。優(yōu)選地，在兩個元件12與18之間設有部件40的直徑 受約束的中間部分，從而形成與主體2a的部分6的對應區(qū)域相配合的槽。 而且，在本實施例中，密封裝置10工作于敏感元件9的主體的腔11開口方 向的面與主體2a的中間法蘭狀部件5之間，敏感元件9的主體的面優(yōu)選地 至少部分為平面，且部件5設有至少部分為平面的面。
用于輸送流體的管道整體地形成于部件40中。或者，部件40可設有 連接兩個元件12和18且不形成流體管道的延伸部的中間部分，所述中間 部分優(yōu)選地部分處于主體2a的部分6中。
單個部件40可單獨制造并隨后借助于所用材料的彈性安裝于主體2a 上。在特別優(yōu)選的實施例中，部件40通過對優(yōu)選地為泡沫類型的材料進 行模制或超模壓(over-moulding)而獲得。例如在根據(jù)本發(fā)明的裝置的 主體2a或殼體的一部分上、具體是至少局部地在部分4、 6的內(nèi)部、或在 對應插入部件上直接得到超模壓。
主體2a的部分6內(nèi)部的單個部件40的中間部分例如可由模塑材料制 成，該模塑材料是有意地填充于主體2a的溝道中，所述溝道在用于容納 兩個補償元件12和18的區(qū)域之間延伸。所述溝道用作模塑材料的溝道， 模塑材料隨后變硬并形成前述中間部分。然而，同樣為了提供用于固定 到裝置l的主體2a的對應凸起或元件的目的，部件40可由其它方式模制。 為此，主體2a可優(yōu)選地設有設計用于溝道和/或固定模塑或超模壓材料的 安放部、凸起或溝道。在一般形式下，主體2a可由例如熱塑材料的第一材料制成，而部件 40由例如EPDM或硅像膠的第二材料制成。當以第一材料得到主體2a之 后，將其插入合適的模具中，隨后將形成部件40的第二材料注入到該模 具中。
模具可包括例如至少一個固定部件和至少一個活動部件，所述部件 能夠根據(jù)其內(nèi)部已知的形態(tài)而呈現(xiàn)工作或閉合位置以及打開位置。根據(jù) 己知技術(shù)，當所述部件閉合于工作位置時，所述部件在模具內(nèi)具有形狀 為限定出公共腔的相應印記。所述腔部分地被主體2a占據(jù)，并被設置為 接納形成部件40的材料，腔的整體形狀設計為用于與主體2a的軸向通道 2b—起限定出具有對應軸向管道的所述部件40的形狀。為得到具有超模 壓部件40的主體2a，可能的模制順序例如可以包括以下步驟
i) 例如通過固定，將主體2a插入模具的相應第一部分；
ii) 關閉模具的部件中的例如為可活動的第二部分，以便限定出前述 的腔；
iii) 將用于形成部件40的材料引入到模具的直接與腔連通的注射管道
中；
iv) 填充腔并隨后暫停，以便使用于形成部件40的材料冷卻并因此凝
固；
v) 打開模具并抽出由此得到的半成品，即包括部件40的主體2a。
明顯地，即使僅有一個元件12和18也可以超模壓到主體2a上。
在第六實施例中(圖26所示)，敏感元件9的腔被主體2a的末端部分6 部分地占據(jù)，末端部分6的頂上例如通過粘合或焊接或模制放置或固定有 補償元件12。在簡單放置的情況下，補償元件可定位于末端部分6的表面 與敏感元件9的至少一個表面之間，可能被輕微地壓縮。在第六實施例中 也可以考慮使用第二補償元件18，然而也可以不設置第二補償元件18。 在本實施例中，流體的管道部分由補償元件12、 18的軸向腔形成，部分 由主體2a的軸向通道2b的延伸部形成。最后，在第七實施例中，參照圖27,敏感元件的腔主要被厚度或高 度比上述實施例有所增大的補償元件12所占據(jù)。所述元件12放置或固定
(例如通過粘合)在部分6的頂上，這種情況中，部分6僅在前述腔11中 凸起較小的程度；或者，部分6可處于腔11外面或者甚至不存在。同樣在 本實施例中，用于輸送流體的管道部分由補償元件12和18的軸向腔形成， 部分由主體2a的軸向通道2b的中間延伸部形成。在本實施例中，密封元 件10安裝于類似于參照圖25所述的位置，即安裝在敏感元件9的和部分5 的法蘭狀壁的兩個基本上平坦的相對平面之間。
本申請人進行的實際測試發(fā)現(xiàn)了這樣的事實相比于現(xiàn)有技術(shù)，構(gòu) 成本發(fā)明的主題的傳感器裝置受到因流體的凝固而損壞的風險的影響確 實更小，同時確保了壓力測量的必要精度。
在敏感元件的腔內(nèi)設置補償元件明顯地減小了對相應膜部和/或與 之聯(lián)接的檢測元件造成損壞的風險。所述腔在很大程度上被補償元件和/ 或支撐敏感元件的結(jié)構(gòu)的部分所占據(jù)，這一事實減小了允許可能凝固的 流體滯留的體積。
在設有兩個補償元件的情況下，兩個補償元件的存在一定程度上增 加了對裝置的特定區(qū)域中的流體可能的凝固的補償。
當在流體管道中存在毛細管通道或任何情況下截面減小的通道時， 可以相當精確地預測流體開始凝固的一個或者多個區(qū)域，在管道的更寬 截面的部分或與敏感元件的膜部相對的方向上可能隨后會繼續(xù)凝固。
所述各種實施例的多個特征以及單個特征，可以彼此結(jié)合，以便形 成甚至可能與借助于非限制性例子所描述和/或圖示的裝置不同的裝置。
明顯地，本領域的技術(shù)人員可對在此通過例子所描述的裝置作出很 多變化，而不會因此脫離由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。
可預先安裝補償元件12，以便提供前面由10表示的密封元件的功能。 基于這種想法，元件12可包括具有0形圈功能的至少一個可變形外圍部 件，該部件的直徑可相對于壓敏元件9的外圍壁llb和/或裝置l的主體或 殼體的部分和/或插入部件確實進行過盈配合。如前所述，補償元件或元件可由泡沫型的或非泡沬型的硅橡膠、或 混合有氣泡的硅橡膠制成，這些材料例如傾注到模具或合適的支座中并 會變硬。同樣使用所述材料，補償元件可構(gòu)造成單個部件，和/或獨立制
造和/或在主體2a上模制。
同樣，為主體2a而設的插入部件，例如插入部件17可在主體自身上 模制，其形態(tài)基本上類似于上面關于補償元件12的超模壓所述的形態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種壓力傳感器裝置，其包括-具有主體且具體為整體式的壓敏元件(9)，其中限定有具有底面(11a)和圓周面(11b)的盲腔(11)，所述底面(11a)屬于所述主體的膜部(9a)，與所述膜部(9a)存在工作聯(lián)接的是檢測元件(R)；以及-連接結(jié)構(gòu)(2)，其設有與所述盲腔(11)連通并用于容納待測壓的流體的管道，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括-所述壓敏元件(9)的支撐主體(2a)，其限定出至少一個相應通道(2b)；以及-可壓縮元件，其設計為與所述流體接觸并配置為用于補償所述流體的體積的可能的變化；其特征在于，所述可壓縮元件(12、18)至少部分地處于所述盲腔(11)內(nèi)和/或靠近所述盲腔(11)的所述支撐主體(2a)的通道(2b)的延伸部中。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述管道(15、 19; A、 B、 C) 的末端延伸部(15; A)所延伸穿過的所述連接結(jié)構(gòu)(2)的部分(6、 12、 14; 6、 12、 17; 6、 12、 117)在所述盲腔(11)內(nèi)凸出，所述連接結(jié)構(gòu)(2)的部分 (6、 12、 14; 6、 12、 17; 6、 12、 117)還占據(jù)所述盲腔的相當大的部分， 并包括所述可壓縮元件(12)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12)占據(jù) 所述盲腔(ll)的相當大的部分。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述支撐主體(2a)的部分 (6)在所述盲腔(11)內(nèi)凸出并至少占據(jù)盲腔(ll)的一部分，其具體目的是為 了支撐或固定所述可壓縮元件(12)。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述支撐主體(2a)的所述部分 (6)包括所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的末端延伸部(15)。
6. 如至少一項前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括至少一個所述可壓縮元件(12、 18)。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12)在相當大 的程度上、具體說是完全地位于所述盲腔(ll)中。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12)設有大部 分地面向所述底面(lla)的至少一個上表面(12a)，優(yōu)選地面向所述底面 (lla)的至少大約50%。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12)設有與所 述底面(lla)的間距介于0-5mm之間、優(yōu)選地介于Omm-0.5mm之間的至 少一個上表面(12a)，和/或面向所述盲腔(ll)的所述圓周面(llb)并與所述 圓周面(llb)的間距具體地介于0-2mm之間、優(yōu)選地介于Omm-0.5mm之 間的至少一個相應圓周面(12b)。
10. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12)的直徑等 于或大于由所述盲腔(ll)的所述圓周面(llb)所限定的直徑，所述可壓縮 元件(12)的直徑優(yōu)選地介于8-10mm之間。
11. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括聯(lián) 接或固定于所述支撐主體(2a)的剛性插入部件(16; 17; 117)。
12. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括用 于定位所述可壓縮元件(12、 18)的元件(14、 16; 17; 117)，該用于定位 的元件與所述支撐主體(2a)制成單一部件，或者具體以剛性插入部件的形 式聯(lián)接或固定于所述支撐主體(2a)。
13. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述管道設有具有不同 通道截面的延伸部(15、 16e、 16d、 16g; 19; A、 B、 C)，其中，至少一 個所述延伸部基本上配置成毛細管通道(15; 16e、 16d、 16g; A)。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的裝置，其中，配置成毛細管通道(15、 16e、 16d、 16g; A)的延伸部至少部分地限定于所述定位元件(14、 16;17; 117)中或由所述定位元件(14、 16; 17; 117)所限定。
15. 如至少一項前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述可壓縮元件 (12、 18)設有外表面，至少一個所述外表面至少部分地與所述流體接觸， 或者與所述支撐主體(2a)限定出所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的至少一部分。
16. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括至 少部分地定位于所述盲腔(11)中的第一可壓縮元件(12)以及定位于靠近 所述盲腔(ll)的支撐主體(2a)的通道(2b)的延伸部中的第二可壓縮元件 (18)。
17. 如權(quán)利要求l或2所述的裝置，其中，所述支撐主體(2a)包括被 所述通道(2b)貫穿并面向所述敏感元件(9)的所述盲腔(ll)的管狀區(qū)(6)。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，還包括工作于所述管狀區(qū)(6)與所述 盲腔(ll)的所述圓周壁(llb)之間的徑向密封裝置(10)，其中，所述管狀區(qū) (6)具體限定出所述密封裝置(10)的定位安放部的至少一部分。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12) 安裝于所述管狀區(qū)(6)的末端附近或頂部。
20. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，所述插入部件或定 位元件(14; 17; 117)的至少一個部分(14a; 17b; 117a)暴露于流體中。
21. 如權(quán)利要求12和19所述的裝置，其中，所述定位元件(17; 117) 固定于所述管狀區(qū)(6)。
22. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，所述插入部件或定位元件(16; 17; 117)至少部分地容納于所述支撐主體(2a)的通道(2b)內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，所述可壓縮元件容 納于或固定于所述定位元件(14)的一部分上。
24. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12、 18)通過 粘合、或過盈配合、或焊接、或模制、或超模壓固定于所述支撐主體(2a) 上。
25. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，所述插入部件或定 位元件(14、 16; 17; 117)設有靠在所述可壓縮元件(12)的端表面上的法 蘭部(14b; 17b)。
26. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的末端延伸部限定于所述插入部件或定位元件(14; 17; 117)中。
27. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，在所述插入部件或 定位元件(17; 117)中限定有管道的具有不同通道截面的至少兩個延伸部 (A、 B)。
28. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述可壓縮元件(12)容納于 在所述盲腔(l l)中凸出的所述管狀區(qū)(6)中。
29. 如權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述管狀區(qū)(6)具有面向所述 膜部(9a)的頂端(6b)，所述頂端(6b)中限定有一個以上使所述盲腔(ll)與其 中容納有所述可壓縮元件(12)的所述管狀區(qū)(6)的一部分連通的通道。
30. 如權(quán)利要求11和/或12所述的裝置，其中，所述定位元件(14; 17; 117)設有被所述可壓縮元件(12)圍繞的相應管狀部分。
31. 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述定位元件(16)包括其中 容納有所述可壓縮元件(18)的相應部分的空心部(16b)。
32. 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述定位元件(16)設有面向 所述支撐主體(2a)的所述通道(2b)的表面的至少一個表面槽(16e)，以與所 述通道(2b)的表面限定出所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的延伸部。
33. 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述空心部(16b)具有限定所 述可壓縮元件(18)的安放凸起(16f)的底，其中，所述底、所述凸起(16f) 以及所述可壓縮元件(18)具體地在它們之間限定出所述管道(2b、 15、 19;A、 B、 C)的至少一個延伸部(16g)。
34. 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述空心部(16b)由一系列從 塊狀部(16a)凸出的突出部或壁(16c)限定。
35. 如權(quán)利要求31到34的至少一項所述的裝置，其中，所述定位 元件(16)插入所述支撐主體(2a)的所述通道(2b)的延伸部中，且所述可壓 縮元件具有構(gòu)成所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的一部分的相應軸向通 道(19)。
36. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述管道(2b、 15、 19; A、B、 C)的至少一部分由所述第一可壓縮元件(12)和/或所述第二可壓縮元件 (18)所限定。
37. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述第一和第二可壓縮元件 (12、 18)之間設有所述支撐主體(2a)的延伸部的一部分，所述延伸部的一 部分還包括構(gòu)成所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的延伸部的對應通道(2b) 的延伸部。
38. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述第一和第二可壓縮元件 (12、 18)制成為單個部件(40)。
39. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述連接結(jié)構(gòu)(2)的所述部分 (6、 12、 14; 6、 12、 17; 6、 12、 117)主要由所述可壓縮元件(12)形成。
40. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述支撐主體(2a)的壁(5)與 所述壓敏元件(9)的主體的縱向端面之間設有密封裝置(10)。
41. 如至少一項前述權(quán)利要求所述的裝置，還包括電氣連接到所述 壓敏元件(9)的電路裝置(24)。
42. 如權(quán)利要求41所述的裝置，還包括所述電路裝置(24)的定位裝 置(25)。
43. 如至少一項前述權(quán)利要求所述的裝置，包括連接到所述支撐主 體(2a)的殼體部(3)。
44. 如權(quán)利要求43所述的裝置，還包括由所述殼體部(3)支撐的電氣 連接端子(23)。
45. —種壓力傳感器裝置，其包括-具有主體且具體為整體式的壓敏元件(9)，其中限定有具有底面(lla) 和圓周面(llb)的盲腔(ll)，所述底面(lla)屬于所述主體的膜部(9a)，與所 述膜部(9a)存在工作聯(lián)接的是檢測元件(R);以及-連接結(jié)構(gòu)(2)，其設有與所述盲腔(ll)連通且用于容納待測壓的流體 的管道，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括-所述壓敏元件(9)的支撐主體(2a)，其限定出至少一個相應通道 (2b);以及-可壓縮元件，其設計為與所述流體接觸并配置為用于補償所述 流體的體積的可能的變化；其特征在于，所述可壓縮元件(12)的至少一個主要部分位于所述盲 腔(11)中。
46. 如權(quán)利要求45所述的裝置，還包括可壓縮元件(18)，所述可壓 縮元件(18)的至少一個主要部分位于所述盲腔(11)的外部并處于所述支 撐主體(2a)的所述通道(2b)中。
47. 如權(quán)利要求45所述的并具有權(quán)利要求1到44中的至少一個所 述的一個以上特征的裝置。
48. —種壓力傳感器裝置，其包括-具有主體且具體為整體式的壓敏元件(9)，其中限定有具有底面(11&) 和圓周面(llb)的盲腔(ll)，所述底面(lla)屬于所述主體的膜部(9a)，與所 述膜部(9a)存在工作聯(lián)接的是檢測元件(R);以及-連接結(jié)構(gòu)(2)，其設有與所述盲腔(ll)連通并用于容納待測壓的流體 的管道，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括-所述壓敏元件(9)的支撐主體(2&)，其限定出至少一個相應通道 (2b);以及-可壓縮元件(12、 18)，其設計為與所述流體接觸并配置為用于 補償所述流體的體積的可能的變化；其特征在于，所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)設有基本上配置為 毛細管通道的至少一個截面收縮部(15; 16e、 16d、 16g; A)。
49. 如權(quán)利要求48所述的裝置，其中，所述截面收縮部(15; 16e、 16d、 16g; A)至少部分地由所述可壓縮元件(12、 18)形成或限定。
50. 如權(quán)利要求48所述的裝置，其中，所述截面收縮部(16e、 16d、 16g; A)至少部分地由所述支撐主體(5a)的插入部件(17; 117)形成或限定。
51. 如權(quán)利要求48到50的至少一項所述的并具有權(quán)利要求1到44 中的至少一個所述的一個以上的特征的裝置。
52. —種壓力傳感器裝置，其包括-具有主體且具體為整體式的壓敏元件(9)，其中限定有具有底面(11&)和圓周面(llb)的盲腔(ll)，所述底面(lla)屬于所述主體的膜部(9a)，與所 述膜部(9a)存在工作聯(lián)接的是檢測元件(R);以及-連接結(jié)構(gòu)(2)，其設有與所述盲腔(ll)連通且用于容納待測壓的流體 的管道，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括-所述壓敏元件(9)的支撐主體(2&)，其限定出至少一個相應通道 (2b);以及-可壓縮元件(12、 18)，其設計為與所述流體接觸并配置為用于 補償所述流體的體積的可能的變化；其特征在于，所述管道(2b、 15、 19; A、 B、 C)的末端延伸部(15; A)所延伸通過的所述連接結(jié)構(gòu)(2)在所述盲腔(ll)中凸出并占據(jù)其主要部 分，所述連接結(jié)構(gòu)(2)的所述部分(6、 12、 14; 6、 12、 17; 6、 12、 117) 包括所述可壓縮元件(12)。
53. —種如一項以上前述權(quán)利要求所述的壓力傳感器裝置的生產(chǎn)方 法，其包括以下步驟i) 提供具有主體且具體為整體式的壓敏元件(9)，其中限定有具有底 面(lla)和圓周面(llb)的盲腔(ll)，所述底面(lla)屬于所述主體的膜部 (9a)，與所述膜部(9a)存在工作聯(lián)接的是檢測元件(R);ii) 提供裝置(l)的連接結(jié)構(gòu)(2)，該連接結(jié)構(gòu)(2)包括限定出至少一個相 應通道(2b)的所述壓敏元件(9)的支撐主體(2a)，所述連接結(jié)構(gòu)(2)設有與所 述盲腔(ll)連通的管道，該管道設計為容納待測壓力的流體；以及iii) 提供設計為與所述流體接觸并配置為用于補償所述流體的體積 的可能的變化的至少一個可壓縮元件，其特征在于，所述可壓縮元件(12、 18; 40)模制在所述連接結(jié)構(gòu)(2) 的一部分上方。
54. 如權(quán)利要求53所述的方法，其中，所述可壓縮元件(12、 18; 40) 至少局部地模制在所述支撐主體(2a)上方。
55. 如權(quán)利要求53所述的方法，其中，所述可壓縮元件(12、 18; 40)至少局部地模制在所述支撐主體(2a)的插入部件上方。
56. 如權(quán)利要求53所述的方法，其中，所述連接結(jié)構(gòu)(2)包括基本上 為剛性且至少局部地模制在所述支撐主體(2a)上方的插入部件(17; 117)。
57. 如權(quán)利要求53所述的方法，其中，所述裝置包括至少在所述連 接結(jié)構(gòu)(2)的一部分上方模制的且配置為單個部件(40)的第一可壓縮元件 (12)和第二可壓縮元件(18)。
全文摘要
一種壓力傳感器裝置(1)，其包括具有主體的壓敏元件(9)，其中限定有盲腔，并設有膜部(9a)，檢測元件(R)與膜部(9a)存在工作聯(lián)接；以及連接結(jié)構(gòu)(2)，其設有與壓敏元件(9)的盲腔連通的管道并用于容納待測壓力的流體。連接結(jié)構(gòu)(2)包括壓敏元件(9)的限定出各個通道(2b)的支撐主體(2a)以及設計為與流體接觸并配置用于補償流體體積可能的變化的可壓縮元件(12、18)?？蓧嚎s元件(12、18)至少部分地處于壓敏元件(9)的盲腔(11)內(nèi)和/或靠近壓敏元件(9)的盲腔(11)的支撐主體(2a)的通道(2b)的延伸部中。
文檔編號G01L19/06GK101611299SQ200780046820
公開日2009年12月23日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者丹尼爾·維爾納·米勒, 喬治·馬丁嫩戈, 保羅·科隆博, 毛羅·佐澤圖, 馬爾科·比格利提 申請人:埃爾特克公開有限公司