专利名称：压力传感装置,特别是用于汽车技术的压力传感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的压力传感装置，特别是用于汽车技术的压力传感装置。
已经知道，压力传感装置有很多种的构造形式并且在汽车技术中例如作为传感元件用于监控发动机的油压或制动压力。
这类压力传感装置通常包括外壳，外壳具有用于需要监控其压力的压力介质的输入孔，由此，压力介质通过输入孔送入被容纳在外壳中的压力测量单元中。压力传感装置的外壳可以例如在其前区有一外螺纹，它用于将压力传感装置拧入被监控的系统的相应的具有内螺纹的凹座中。
由于特别是在汽车技术中，在抵抗腐蚀介质和粗暴的环境条件的同时，要求有一高的长期稳定性，因此在此处特别要用到一个所谓的与介质分开的压力传感装置，此时，需要监控其压力的压力介质不与传感元件本身接触，而是将传感元件放置在被容纳在压力传感装置的外壳中的压力测量单元中。
为了与介质分开，采用了一个分隔膜，它密封地封闭压力测量单元的进入孔并作用有被监控的压力介质。作用在分隔膜上的压力将通过一压力传递介质传至包含在压力测量单元的压力传感器本身上。在已知的压力测量单元或压力传感装置中，采用硅油作为压力传递介质。分隔膜通常做成厚度较小的弹簧钢(Edelstahl)箔并与压力测量单元的外壳例如用激光焊接焊在一起。在焊接以后，通过一充填小管将其中装有压力传感器本身的压力测量单元的内部空间灌以硅油。
不过，这类例如从“SENSORMAGAZIN(传感器杂志)4/89,16～19页”知道的压力测量单元，由于有分隔膜的焊接过程和通过充填小管的充灌过程，因此有一复杂的结构，它导致相当高的制造费用。复杂的结构使之通常要求，这类压力测量单元必须作为可工作的成品元件由一OEM(原装设备)制造商安装，而最终的使用者例如一汽车制造商则不能对这类测量单元的结构设计产生影响。
从“SENSORREPORT(传感器报告)5/1994,22～24页”知道有另一种与介质分开的压力测量单元，其中，膜由弹胶体如EPDM(乙烯-丙烯三聚物橡胶)、Viton或FVMO做成。在此压力测量单元中，膜做成壶形，此时，壶底用作分隔膜本身，而膜则以其壶壁的向外弯曲的边缘被夹紧在压力测量单元的两个外壳部分之间。压力测量单元的内部空间重新灌以硅油，以作为压力传递介质。
不过，压力测量单元的这类构形有这样的缺点，即为了安装与固定分隔膜，测量单元的外壳的结构比较复杂，而分隔膜同样有比较复杂的结构。同样，这种结构类型还要求，这种压力测量单元由制造商可工作(作为成品)地供应。
从本技术的现状出发，本发明的目的为，制造一种压力传感装置，特别是一种用于汽车技术的压力传感装置，它具有简单的结构形式并且因此可用较少的制造费用实现。
本发明用权利要求1的特征实现该目的。
本发明从这样的认识出发，即通过分隔膜在压力测量单元外壳的外表面之间的简单夹紧并由此使压力传感装置的外壳本身的内表面配合作用，实现压力传感装置的非常简单而价廉的结构。此外，可以放弃迄今所走过的途径，按照该途径，首先要完全可工作地做出压力测量单元本身，而且只在最后才在一构形合适的压力传感装置的外壳中做以用于压力介质的输入孔和用于传感器本身的连接触点。
在本发明的优选实施形式中，测量单元外壳做有一通孔，该孔的一个口是用分隔膜密封的进入孔，另一个口则用于将载体与设置在其上的压力传感器安装在一起。对此，载体可以例如作为一具有连接销的TO(定时断开)外壳来形成，在载体上装有传感器本身。该传感器可以按传统的方式例如作为硅膜形成，该硅膜具有一体的压力电阻效应的半导体电阻。在本发明的优选的实施形式中，分隔膜用合成材料最好为聚酰胺做成。
分隔膜在传感装置的未安装状态最好为平的箔。由此可以得到这样的优点，即制造分隔膜所需的费用特别低。
在本发明的优选的实施形式中，用于夹紧分隔膜的合作的测量单元外壳的外表面和压力传感装置的内表面基本做成平直的。由此可以得到这样的优点，即在同样与用于压力介质的输入孔连接的压力传感装置的外壳的相应的凹座中，只放入分隔膜并接着插入压力测量单元，该分隔膜最好做成平直的箔的形状。为了在平直的表面之间夹紧膜，要在压力测量单元的外壳上作用以相应的压紧力。
为了同时相对于输入孔密封压力测量单元的输入孔和压力传感装置的外壳的内部空间，可在测量单元外壳或压力传感装置的外壳的各自的配合作用的表面上设置一个或多个用于容纳密封元件，最好是O形圈的槽。这些密封元件在未安装状态略越过各自的表面伸出，并在安装时通过相应的压缩以简单的方式起着可靠的密封作用。
在本发明的优选实施形式中，用一种凝胶状或冻胶状的压力传递介质代替迄今常用的硅油，以作为压力传递介质。由此可以得到这样的优点，即可以比较简单地密封压力传感装置，这是因为，这类压力介质不具备渗漏性能。凝胶状压力传递介质的粘度最好如此选择，即凝胶基本上不会由于重力的作用而从测量单元外壳的凹座中流失或是至多有可以容忍的很慢的流失。
如果压力传递介质的粘度如此进一步降低，以使之有一冻胶状性能，则完全可以避免流失。不过对此应当注意，冻胶的硬度/弹性应当如此选择，以使之仍然保持作为压力传递介质的功能。
通过使用冻胶状或凝胶状的压力传递介质，可以得到这样的优点，即可以简单地充灌压力测量单元的凹座和在压力传感装置的外壳中简单地安装压力测量单元。
在本发明的优选实施形式中，采用一种双组分硅凝胶或硅冻胶作为凝胶状或冻胶状的压力传递介质。由此可以保证更简单地充灌压力测量单元的凹座，这是因为，这两个组分在混合后不久仍然有比较高的粘度，因而可能作简单的充灌。在例如通过温度或紫外线辐射“凝固”以后，就可达到压力传递介质的所要求的粘度或硬度/弹性，其结果为，可以在有少量的不密封性的情况下避免压力传递介质本身的流失。
在本发明的优选实施形式中，压力传感装置的外壳做成剖分的，此时，压力测量单元装在外壳的具有输入孔的第一部分中，而在外壳的第二部分中设有与传感器本身接触的连接触点。
在压力传感装置中通常还设有一用于分析和/或处理压力传感器的信号的电子线路，它可与外壳的第二部分中的连接触点直接连接。于是，压力传感器的接触可以以更简单的方式通过在电子线路上设置一插座而实现，在此插座中可以插入压力传感器的插销。这种插入可以同时在安装压力传感装置的两半个外壳时完成。
电子线路可例如用作传感器信号的温度补偿和/或实现压力传感装置的开关功能。对此，电子线路可将压力测量单元的信号与至少一个预定的最好是贮存的阈值比较，并且在超过和/或低于阈值时，在至少一个连接触点上产生一个或多个信号或是将两个或多个连接触点电连接或电分开。
本发明的其它实施形式由从属权利要求得出。
下面将根据在图中示出的实施例更详细地说明本发明。
该唯一的图示出了按照本发明的压力传感装置1的实施形式，它由两个剖分的外壳3形成，其中设置一压力测量单元5。
压力测量单元5安装在一下部的第一外壳部分3a中，对此，该外壳部分有一凹座7，凹座7可例如做成一个孔的形式，它至少在其下部有一内径，该内径基本上对应于优先做成盘形的测量单元外壳9的外径。
此第一外壳部分3a在其下部区有一基本为圆柱形的凸肩11，该凸肩用设置在其上的外螺纹13在安装地点例如在一制动系统的缸体上或在发动机组上拧入相应的螺纹孔中。
为了输入必须测得其压力的压力介质，则从第一外壳部分3a的凸眉11的端面开始，设置一输入孔15，压力介质通过该孔被传输至压力测量单元上。
压力测量单元在其测量单元外壳9上有一通孔17，该孔如图所示，在测量单元外壳9的下部区形成一直径较小的孔，而在测量单元外壳9的上部区形成一直径较大的孔。在直径较大的孔的上部区设有一相对于该直径还要扩大的区，它用于接纳载体19，在载体上设置压力传感器21本身。此传感器可例如作为具有整体的压力电阻效应的半导体电阻的硅膜形成。载体有连接销23，它们用连接线25与压力传感器21连接。载体可以以有利的方式作为TO外壳形成，它通常用于接纳晶体管或其它半导体元件。由此可得到制造费用低廉的优点。
于是TO外壳或其载体19可在其插入金属的测量单元外壳9的通孔的扩大的上部区中以后与外壳紧密地焊接在一起。作为焊接方法，此处可采用电阻焊，它同样可以带来制造费用低廉的优点。
在载体19与测量单元外壳9焊接在一起以后，就可以将通孔17的其余的内部空间充灌以压力传递介质27。
按照本发明的优先选用的压力传递介质27具有凝胶状或冻胶状的稠度。按照本发明，在凝胶状稠度时，其粘度要如此选择，即在进入孔29的走向不十分与重力的方向平行而且进入孔朝上时，可以防止压力传递介质27从测量单元外壳9本身的进入孔29流失或至少产生可以容忍的很慢的流失。
在采用具有冻胶状稠度的压力传递介质时，则由于沿进入孔29的出口方向的逐步变小的截面积，怎么也不可能有流失。不过，在压力传递介质27具有冻胶状稠度时，应当注意，其硬度/弹性要如此选择，即保证压力能有效地从进入孔29的出口传递至压力传感器21本身上。
按照本发明，特别采用了一种具有各自的冻胶状或凝胶状稠度的双组分硅凝胶或双组分硅橡胶凝胶。这类压力传递介质有这样的优点，即在该两个组分混合后不久，该压力传递介质仍然有较高的粘度，以致可以保证简单地充灌测量单元外壳9的通孔17的内部空间，特别是保证用压力传递介质完全灌满通孔。
由于化学反应，该两个组分“凝固”或是以后得到所要求的冻胶状或凝胶状稠度，该化学反应可例如通过加热或紫外线辐射而得到加强。所要求的稠度可通过确定两个组分的相应的混合比来调节。
在用压力传递介质充灌通孔17的内部空间以后，将分隔膜31的底面侧嵌入压力传感装置1的下部的第一外壳部分3a的凹座7中。分隔膜至少要选得这样大，以使它能盖住用于压力介质的输入孔15的底面侧的入口。为了保证尽可能可靠的密封，则如图所示，分隔膜31可以做成圆形，此时，分隔膜的直径同样基本上对应于凹座7的下部区的内径。
为了使外壳7的内部同时还有测量单元外壳9的通孔17的内部空间可靠地对通过输入孔15输入的压力介质密封，可以在测量单元外壳9的下端面侧和下外壳部分3a的凹座7中都设置用于接纳密封元件33的槽，该密封元件最好做成O形圈。此时，槽的深度要如此选择，以使具有足够的弹性或可压缩性的密封元件在测量单元外壳的未安装状态下略越过各自的表面突出。
在将分隔膜31放在凹座7中以后，就将测量单元5插入凹座中，直至它同样以其下侧靠在分隔膜31上。在此位置固定测量单元5，此时必须确保沿朝着凹座7的底部的方向作用有足够的压力，以保证有足够的紧密性。如图所示，测量单元5的固定可如此完成，即借助一刮削工序将凹座7的侧内壁的一个或几个区或一周向区放置成在后面抓住测量单元外壳的位置上。在安装过程中并借助安装过程可用这种方式在测量单元外壳9上产生一相应的压力，该压力即使在刮削工序结束时仍基本能保持。
用这种方式可以借助单个制造步骤同时密封其中具有压力传递介质的通孔17的内部空间和下部外壳部分3a的凹座7的内部空间。
在上部的第二外壳部分3b中，在插接件连接区中设有连接触点37，压力传感装置1可通过该触点与未示出的插接件接触。连接触点37可例如借助连接导线39与同样被夹持在上部的第二外壳部分3b中的电子线路41连接。
对此，电子线路41可借助夹持元件43固定在外壳部分3b中(参看附图
)或是直接由从例如注射入外部分3b的连接触点的伸入外壳内部的端部支承。
电子线路41可以在最简单的情况下只由一印刷电路板组成，在该电路板上装有所要求的结构元件。印刷电路板可同时有用于接纳载体19的连接销23的插座45。于是，电子线路与压力传感器21的接触可以以较简单的方式与上部的外壳部分3b的插在下部的外壳部分3a上同时实现。
对此，可以如图所示，下部的外壳部分3a有一具有台肩的接纳区47，该台肩用作上部的外壳部分3b的端面侧的止挡，该外壳部分3a还有一上部的外壳壁49，它在上部的外壳部分3b插在下部的外壳部分3a上以后越过上部的外壳部分3b的下侧的台肩51伸出。这样就可在将两个外壳部分3a、3b组合在一起以后用于卷边地紧固连接外壳部分。
为了保证密封地封闭外壳内空间，可在两个外壳部分3a、3b的连接位置设置其它密封元件53，例如其形状为O形圈的密封元件。
电子线路可以以已知的方式产生传感器信号的温度补偿和/或信号的放大。如果对此并无需要，则不言自明，也可将传感器直接与连接触点37相连。
不过，电子线路也可以另外对传感器信号进行其它处理例如电子线路可以将压力测量单元的信号与一个或几个预定的、预定的最好是贮存的阈值比较，并且在超过和/或低于阈值时产生相应的动作或释放信号。对此，可进行传感器信号的数字化，以使可用一微处理机或一相应地设计的专用的开关电路(ASIC)从传感器信号得到实际上为任意的动作。这也可以例如实现一具有多个开关点的开关。为了改变开关点，于是必须只向电子线路输入其它的阈值。不过，不言自明，也可以结合以其它更复杂的功能。
权利要求
1．压力传感装置，特别是用于汽车技术的压力传感装置，a)它具有外壳(3)，其中设有一压力测量单元(5)，该测量单元通过外壳(3a,3b)的输入孔(15)输入压力介质，外壳有一从外壳内部引至外面的连接触点(37)，b)其中，压力测量单元(5)包括一具有凹座(17)的测量单元外壳(9)，在凹座中放置一压力传感器(21)并且一直到进入孔(29)为止都灌以作用在压力传感器(21)上的压力传递介质(27)，c)以及其中设置一用于将压力介质与压力传递介质(27)分开的分隔膜(31)，它将进入孔(29)封闭，其特征为，d)用于密封进入孔(29)的分隔膜(31)放置在测量单元外壳(9)的一个或几个外表面之间，因而是压力传感装置(1)的外壳(3a、3b)的配合作用的内表面之间。e)其中可通过在各自的配合作用的外表面和内表面之间施加足够的压紧力而形成压力测量单元(5)的进入孔(29)的紧密的封闭。
2．如权利要求1的压力传感装置，其特征为，测量单元外壳(9)的凹座(17)作为通孔形成，压力传感器(21)放置在一载体(19)上，载体(19)如此与测量单元外壳(9)连接，以致压力传感器(21)伸入凹座(17)中并通过载体(19)紧密地封闭安装孔。
3．如权利要求1或2的压力传感装置，其特征为，分隔膜(31)用合成材料最好为聚酰胺做成。
4．如前述权利要求的任一项的压力传感装置，其特征为，分隔膜(31)在未安装状态为平的箔。
5．如前述权利要求的任一项的压力传感装置，其特征为，用于夹紧分隔膜(31)的配合作用的测量单元外壳(9)的外表面和压力传感装置(1)的外壳(3,3a)的内表面基本为平直的。
6．如前述权利要求的任一项的压力传感装置，其特征为，起着分隔膜(31)的夹紧作用的测量单元外壳(9)的外表面和/或与之配合作用的压力传感装置(1)的外壳(3,3a)的内表面有一个或几个用于接纳密封元件(33)最好是O形圈的槽，该密封元件在安装状态作用在分隔膜(31)上，以用作密封。
7．如前述权利要求的任一项的压力传感装置，其特征为，压力传递介质(27)有凝胶状或冻胶状性能。
8．如权利要求7的压力传感装置，其特征为，凝胶的粘度要如此选择，以使不产生由重力引起的凝胶的从凹座(17)中的流失或只有可容忍的缓慢的流失。
9．如权利要求7或8的任一项的压力传感装置，其特征为，凝胶或冻胶是双组分硅凝胶或硅冻胶，或双组分硅橡胶凝胶或冻胶，它在各组分混合之后不久有一较小粘度，而在各组分混合之后经过预定的时间达到所要求的粘度或硬度/弹性。
10．如前述权利要求的任一项的压力传感装置，其特征为，外壳(3；3a,3b)做成剖分的，压力测量单元(5)装在外壳(3)的具有输入孔(15)的第一部分(3a)中，并在外壳(3)的第二部分(3b)中设置连接触点(37)。
11．如前述权利要求的任一项的压力传感装置，其特征为，压力测量单元(5)和连接触点(37)与设置在外壳(3)中的电子线路(41)连接，该线路用于分析和/或处理压力传感器(21)的信号。
12．如权利要求12的压力传感装置，其特征为，电子线路(41)将压力传感器(21)的信号与至少一个预定的、最好是贮存的阈值比较，并在超过和/或低于阈值时在至少一个连接触点(37)上产生一个或几个信号或是使两个或更多的连接触点(37)电连接或电分离。
全文摘要
压力传感装置,特别是用于汽车技术的压力传感装置,它具有外壳(3),其中设有一压力测量单元(5),该测量单元通过外壳(3a,3b)的输入孔(15)输入压力介质,外壳有一从外壳内部引至外面的连接触点(37),此时,压力测量单元(5)包括一具有凹座(17)的测量单元外壳(9),在凹座中放置一压力传感器(21)并且一直到进入孔(29)为止都灌以作用在压力传感器(21)上的压力传递介质(27),以及此时设置一用于将压力介质与压力传递介质(27)分开的分隔膜(31),它将进入孔(29)封闭,此时,用于密封进入孔(29)的分隔膜(31)放置在测量单元外壳(9)的一个或几个外表面之间,因而是压力传感装置(1)的外壳(3a,3b)的合作的内表面之间,此时可通过在各自的合作的外表面和内表面之间施加足够的压紧力而形成压力测量单元(5)的进入孔(29)的紧密的封闭。
文档编号G01L9/00GK1231030SQ97197920
公开日1999年10月6日 申请日期1997年6月25日 优先权日1996年9月16日
发明者乌韦·普罗布斯特, 罗伯特·斯科夫詹克 申请人:Trw车辆电气与零件有限两合公司