专利名称：包含压力传感器的手表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手表，该手表包含表壳，该表壳具有可抵抗环境压力的后盖，安装在具有中间环的后盖的孔口内的压力传感器，以及与该压力传感器的端子相连接的印刷电路元件，所述传感器包括配备所述端子的刚性衬底，以防水方式固定在该衬底上并设置成配合在该中间环内的管形壳套，以及压敏元件，该压敏元件安装在该衬底上并位于该管形壳套内。
背景技术：
在一些在表壳的防水后盖上安装有压力传感器的手表中，设置垂直螺旋弹簧以使传感器的端子与手表的主印刷电路电连接。EP专利No.667798示出传感器在表壳的后盖内的各种可能的设置，但是在每种情况下，均利用在该主印刷电路和后盖之间延伸的绝缘支承板将该连接弹簧保持在适当的位置。但是，如果希望使传感器与直接处理这些输出信号的印刷电路元件相连，尤其希望通过校准为每个传感器单独确定的参数来校准压力测量，则结构会更加复杂，并且相互精确定位电触点时会发生问题。
JP专利申请No.2000-292559A的附图中示出具有上述类型的压力传感器的手表。该压力传感器压入罐形中间元件内，该中间元件的周向圆柱形壁自身被从外侧压入表壳的后盖的孔口内。这种组件看来好像可以省略橡胶密封垫圈。但是，仅能借助于可视标记来确保组件尤其是中间元件相对于后盖的正确定向。实际上，在此情况下不需要高水平的定位精度，这是因为传感器与手表的其它电子电路之间的电连接是由焊接到传感器的端子上的柔性印刷电路实现的。但是如果此柔性元件必须将传感器连接到附加的印刷电路板上以处理该传感器信号，则需要进行多个连续的有时是困难的操作来分别将这些部件安装在后盖上以及表壳内。
发明内容
本发明的一个目标是通过一种装置来克服现有技术的缺陷，该装置通过组装该装置的各部分然后是手表本身的简单和容易的方法，将压力传感器安装在表壳的后盖中，该装置在定位不同元件时可提供非常高的精度，并尤其用于在使电触点彼此紧靠之前确保相互定位电触点。此外，该安装装置应允许使用市场上易于买到的标准类型的压力传感器。
因此，提供一种前文所述的类型的手表，其特征在于，该手表包括传感器模块，该传感器模块至少包含中间环、压力传感器、印刷电路元件以及传感器支承件，该传感器支承件紧靠该印刷电路元件放置在所述传感器的相对侧上，并设置成承受由施加在该传感器上的环境压力导致的力，所述力从所述支承件经由用于固定该传感器模块的构件传递到该后盖；该传感器模块以防水的方式安装且定中心在该后盖的孔口内；并且，该中间环包含设置成无间隙地接合在印刷电路元件的定位孔内的支脚。
因此，该中间环确保相对于传感器非常精确地定位该印刷电路元件，从而可仅通过接触使用电连接，而在元件的接触点和传感器端子之间没有任何焊接，这样有助于组装该传感器模块。此外，此环确保相对于表壳的后盖从而相对于表壳的其余部分以及相对于主印刷电路板非常精确地定位该印刷电路元件和传感器模块组件，该模块必须例如利用连接元件例如传感器支承件内容纳的弹簧电连接到该主印刷电路板上。可关于孔口内的中间环或传感器的管形壳套实现传感器模块在后盖孔口内精确地定中心，该传感器管形壳套本身被压入所述环内。这些设置还有助于通过以非常简单的方式在传感器模块和其它电路之间建立电接触，尤其通过避免使用柔性印刷电路，来组装手表。尽可能直接地相对于表壳定位传感器模块的输出元件这一事实打破了累积在传统安装装置内的常见公差链。
在本发明的一个优选实施例内，传感器的管形壳套相对于中间环的正面在后盖的外侧的方向上突出，并且环形密封垫圈例如O形圈接头使该传感器模块防水地安装在该后盖内，该密封垫圈在所述环形壳和后盖孔口的壁之间沿径向被压缩，所述环形密封垫圈能够沿轴向紧靠该中间环的正面。换句话说，此环位于该环形密封垫圈的后面，从而外部压力和湿气不能到达该后盖和该中间环之间的接触面，或者该中间环和传感器之间的那些接触面。此外，该密封垫圈很小，并且将传感器模块和后盖装配在一起的操作很容易，这将在下文进行说明。
从下面的说明中可更清楚地了解本发明的其它特征和优点，该说明结合附图通过非限制性的示例给出了一个有利的实施例，在该附图中-图1是根据本发明的潜水手表的分解仰视图，该手表的表壳包括覆盖有穿孔盖的防水后盖，-图2是后盖和安装在该后盖上的压力传感器模块的横截面视图，-图3是图2中所示的组件的分解透视图，以及-图4是图3中所示的两个部件的放大视图。
具体实施例方式
图1的分解图中所示的潜水员腕表1以传统方式包括表壳，该表壳的中间部分2包围电子手表机芯3，该机芯由绝缘材料制成的机板4支承。图1示出机板4具体包含用于传感器模块30的腔室5(图2)和用于给手表供电的电池的腔室6。传感器模块包括以已知的方式提供输出信号的压力传感器，该信号具体代表环境压力并且由电子机芯处理以经由手表显示装置提供压力指示，该显示装置的功能由用户利用表冠7以及按钮8和9控制。
将该压力传感器模块安装在后盖11的孔口12内，该后盖通过压在容纳于中间部分2的凹槽内的环形密封垫圈13上而以防水的方式封闭表壳的底部。在本例内，用具有凸出部16的外部盖罩15将后盖11压在中间部分2上，以便利用接合在中间部分的螺纹孔18内的螺钉17将该盖罩固定在中间部分2上。在后盖11和盖罩15之间，存在高度较低的室20，该室经由设置在盖罩15的倾斜侧面内的窗口18、19与手表的外部连通，以便防止被佩戴手表的人的手腕堵塞。由于具有这些窗口，存在于手表外部的环境压力也永远存在于室20内部。为了能够在窗口18和孔口12——该孔口12位于后盖11中相对较厚和较高的第一区域21内——之间没有任何障碍地传递压力，在后盖的区域21的外表面内设置凹槽22，该凹槽使孔口12与窗口18以及位于该盖罩另一侧上的另一相同的窗口连通。
后盖11的第二区域23包括比第一区域更柔性的部分24，该部分24通过刚性肋部25与凹槽22间隔开。部分24在其内表面上接纳压电元件以形成声换能器，该声换能器经由连接弹簧28被供电。手表可在盖罩15下的室20内传递的声信号通过窗口19被传递到外部，该窗口19优选地设置成朝向后盖11的周向边缘27的凹口26。
本发明尤其涉及传感器模块的设置以及该传感器模块安装在后盖11上的方式，下文将更具体地参照图2到4对此进行说明。应指出，图2中所示的横截面是沿后盖11的凹槽22的纵向轴线得到的。
传感器模块30包括已知类型的压力传感器31、O形圈密封接头32、中间环33、附加的印刷电路板(PCB)34、传感器支承件35以及螺钉36，该螺钉穿过元件34和35中的孔以便接合在后盖11的突出部39的螺纹盲孔37内，以将传感器模块固定在其中。其它孔穿过支承件35，并且螺旋弹簧38容纳在所述孔内，以在附加PCB34和手表的主印刷电路板(PCB)之间提供电连接，该主印刷电路板设置在图1中所示的机板4的顶面上。应指出，可使用已知的名称为导电橡胶(zebras)的弹性体分层连接器来代替弹簧58。
从图2中可更详细地看出，压力传感器31包括例如由陶瓷材料制成的矩形绝缘衬底42，该衬底具有印刷电路并且在其底面上具有压敏半导体元件43，该半导体元件被包在保护凝胶44内，该保护凝胶将环境压力传递给该半导体元件。衬底42的另一面安装有电端子46，与敏感元件43电连接并且紧贴在附加PCB 34的接触点上。压力传感器围绕敏感元件43包括刚性管形壳套47以形成容纳凝胶44的罐，该管形壳套的后端以防水的方式固定在衬底42上。这种类型的压力传感器是公知的并且由多个制造商在市场上销售。
中间环33优选地为合成模制件。该中间环包括其外壁51和内壁52为圆柱形的环形部分50，两对突出部53和54，该突出部具有平的内表面，为定位传感器31的衬底42限定了一个矩形腔室，以及两个平行的圆柱形支脚55，这两个支脚位于所述矩形腔室外部，在此例中位于突出部53上，并且平行于该环的中心轴线朝该手表内部延伸。这两个支脚55设置成无间隙地装配在附加PCB 34的两个孔56内，以便尤其相对于传感器31的端子46将附加PCB 34精确地定位在自己的平面内。此外，支脚55还穿过PCB 34，并装配在传感器支承件35的孔57内，从而与PCB 34相对并且朝向传感器模块30的外部来精确定位弹簧38。
将传感器31压入中间环33内，该传感器的管形壳套47紧靠该环的内表面52以确保一个部件相对于另一个部件很好地定中心。然而，衬底42的定位可利用非常大的公差，这是因为端子46相对于PCB 34不需要有非常高的定位精度。
特别从图2中可看出，传感器的管形壳套47相对于环33的下部正面朝底部突出，这样使得可围绕壳套47装配O形圈接头32。因此，可通过将元件32和33插入后盖的孔口12内而将预装配的传感器模块30安装在手表的后盖11上。在管形壳套47和孔口12的一个圆筒形壁58之间被压缩的接头32在手表的传感器和后盖之间提供防水密封，并且可沿轴向紧靠中间环33的下表面。在文中所述的实施例内，环33可相对于后盖11具有微小的侧向间隙，传感器模块30通过O形圈接头32在孔口12内定中心，但是在其它实施例内，可由中间环33通过其外部圆筒形表面51使该模块在孔口12内定中心。通过接合在螺纹孔37内的螺钉36以及通过中间环的支脚55，将传感器模块30的一组元件围绕孔口12的中心轴线60定向。传感器模块30和后盖11的突出部39占据图1中所示的腔室5。
当环境压力高时，尤其在深潜水期间，由环境压力施加在孔口12内的传感器31上的力通过衬底42、端子46和附加PCB 34传递到支承件35，支承件35足够刚硬以防止上述元件变形并经由螺钉36将力传递给后盖11。
前文的说明表明，本发明能够以防水和非常精确的方式将传感器模块30的元件容易地装配在后盖11上，从而当后盖安置在表壳上的适当位置时，传感器模块的连接元件38将具有紧贴手表电路的相应触点所要求的精确位置，该手表电路由手表的机板3支承。
本发明可应用于任何包含压力传感器的手表，尤其是潜水员手表或高度计手表。
权利要求
1.一种手表，该手表包含表壳，该表壳具有抵抗环境压力的后盖(11)，安装在具有中间环(33)的该后盖的孔口(12)内的压力传感器(31)，以及与该压力传感器的端子相连接的印刷电路元件(34)，所述传感器包括配备所述端子的刚性衬底(42)，以防水方式固定在该衬底上并设置成装配在该中间环内的管形壳套(47)，以及压敏元件(43)，该压敏元件安装在该衬底上并位于该管形壳套内，该手表的特征在于，该手表包括传感器模块(30)，该传感器模块至少包含中间环(33)、压力传感器(31)、印刷电路元件(34)以及传感器支承件(35)，该传感器支承件紧靠该印刷电路元件放置在所述传感器的相对一侧上，并设置成承受由施加在该传感器上的环境压力引起的力，所述力从所述支承件通过用于固定该传感器模块的元件传递到该后盖；该传感器模块(30)以防水的方式安装和定中心在该后盖的孔口(12)内；并且，该中间环包含设置成无间隙地接合在印刷电路元件(34)的定位孔(56)内的支脚(55)。
2.根据权利要求1的手表，其特征在于，所述支脚还接合在该传感器支承件(35)中的孔内。
3.根据权利要求1的手表，其特征在于，所述支脚是圆柱形的。
4.根据前面任何一项权利要求的手表，其特征在于，该传感器的管形壳套(47)相对于中间环(33)的正面朝该后盖的外侧突出；并且，通过环形密封垫圈(32)将该传感器模块以防水的方式安装在该后盖内，该环形密封垫圈在所述管形壳套(47)和后盖的孔口(12)的一个壁之间被沿径向压缩，所述环形密封垫圈能够沿轴向紧靠所述正面。
5.根据权利要求4的手表，其特征在于，通过该环形密封垫圈(32)使该传感器模块在所述孔口内定中心。
6.根据权利要求4的手表，其特征在于，通过将该中间环(33)压入该孔口内而使该传感器模块在所述孔口内定中心。
7.根据权利要求1的手表，其特征在于，该表壳包括中间部分(2)以及盖罩(15)，该后盖(11)以防水的方式连接到该中间部分上，该盖罩从外部覆盖该后盖从而在该后盖和该盖罩之间设置一个室，环境压力通过该盖罩中的至少一个窗口(18，19)传递到该室内。
8.根据权利要求7的手表，其特征在于，该盖罩(15)固定在中间部分(2)上，并且推压该后盖以防水的方式紧靠该中间部分。
9.根据权利要求7的手表，其特征在于，该后盖(11)以防水的方式固定在该中间部分上，并且该盖罩(15)固定在该后盖上。
10.根据权利要求7的手表，其特征在于，该后盖(11)包括第一区域(21)，在该区域内所述孔口(12)和一凹槽(22)位于所述室的侧面上，并且该凹槽使所述孔口与该盖罩中的所述窗口相连接，以及第二区域(23)，该第二区域具有比第一区域更柔性的部分(24)，所述部分和所述凹槽被刚性肋部(25)间隔开。
11.根据权利要求10的手表，其特征在于，压电元件固定在所述更柔性的部分(24)上以形成声换能器。
全文摘要
本发明涉及一种用于简单和精确地将压力传感器安装在潜水员手表或高度计手表的后盖(11)上的装置。该压力传感器(31)压入形成传感器模块(30)的一部分的中间环(33)，该传感器模块还包括附加的PCB(34)、传感器支承件(35)以及在该附加的PCB(34)和手表的主PCB之间的连接元件(38)。为了确保相对于该后盖非常精确地定位，该中间环(33)包括接合在该附加PCB和传感器支承件中的孔内的支脚(35)。密封垫圈(32)在该后盖的孔口(12)的壁与该压力传感器的管形壳套(47)之间被沿径向压缩。该后盖(11)被穿孔盖从外部覆盖。
文档编号G04G99/00GK1790196SQ20051012609
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月24日 优先权日2004年12月17日
发明者P·罗伯特, F·马蒂 申请人:Eta瑞士钟表制造股份有限公司