CN114072648A - 具有压接壳体的传感器装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有压接壳体的传感器装置和组装具有压接壳体的传感器装置的方法。传感器装置包括：传感器端口；耦合到传感器端口且包括压接部分、基部部分，以及在壳体中形成的阶状特征部的管状薄壁壳体，阶状特征部将压接部分与基部部分隔开；设置在壳体的基部部分内的传感器部件；以及耦合到壳体且包括电耦合到传感器部件的引线和连接器凸缘的电连接器，其中，壳体的压接部分的边沿压接在连接器凸缘上，使得电连接器限位在壳体中。壳体边沿和连接器凸缘上的压接模具上的突出部产生的凹坑确保壳体边沿沿旋转方向固定连接器。

Description

具有压接壳体的传感器装置及其组装方法

背景技术

传感器装置可用于测量环境条件。例如，压力传感器装置可用于工业应用中，以通过有线链路或无线连接监测压力状况并将其电传送到远程位置。一种类型的压力传感器装置包括多个部件。例如，压力传感器装置可以包括金属基部件和容纳压力传感器电子元件和感测元件的壳体。压力传感器装置中的压力传感器电子元件可被配置为接收来自感测元件(例如，电容感测元件、电阻感测元件等)的信号。感测元件可检测通过金属基体部件的通道接收的流体的压力。从感测元件传输到压力传感器电子元件的信号依据感测到的流体的压力而变化。除了金属基体部件之外，压力传感器装置还可以包括电耦合到压力传感器电子元件的连接器部件。

在压力传感器装置组装过程中，将压力传感器电子元件、连接器部件以及连接器装置的一部分插入壳体中之后，壳体的一部分可以压接在壳体中连接器装置的部分上，以防止从压力传感器装置上拆下连接器部件。压接后，连接器部件将压力传感器电子元件牢牢固定在壳体中。

在操作过程中，装置壳体中的压力传感器电子元件会产生指示感测到的压力的信号。压力传感器电子元件通过连接器部件中的导线将压力信息传输到远程位置。

发明内容

根据本发明的实施方式涉及一种具有压接壳体的传感器装置和一种组装具有压接壳体的传感器装置的方法。

根据本发明的一个实施方式涉及一种传感器装置。所述传感器装置包括传感器端口和耦合到所述传感器端口的管状薄壁壳体。所述管状壳体包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部。所述阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开。在此实施方式中，传感器部件设置在所述壳体的基部部分内。电连接器耦合到所述壳体，并且包括电耦合到所述传感器部件的引线和连接器凸缘。所述壳体的压接部分的边沿压接在所述连接器凸缘上，从而将所述电连接器固位。

所述传感器部件可包括感测元件、电耦合到所述感测元件的电子电路，以及电耦合到所述电子电路的柔性印刷电路板。所述连接器的引线可接触所述柔性印刷电路板。所述传感器装置还可以包括在所述电连接器和所述壳体的压接部分之间的接合部中的密封剂。所述传感器装置的壳体可焊接到所述传感器端口。

根据本发明的原理，所述壳体可通过冲压过程形成。在一些实施方式中，所述基部部分中的壳体壁的厚度和所述壳体的压接部分中的壳体壁的厚度根据所述冲压过程的方向而变化。当所述冲压过程的方向是第一方向时，所述基部部分中的壳体壁的厚度超过所述压接部分中的壳体壁的厚度。当所述冲压过程的方向是第二方向时，所述压接部分中的壳体壁的厚度超过所述基部部分中的壳体壁的厚度。所述壳体的阶状特征部可以是环形凸台(ledge)，在所述压接部分压接过程中支撑所述凸缘。或者，所述阶状特征部可以是在所述壳体内表面上形成的对应于所述电连接器的凸缘中的多个凹槽的多个突出部。

所述传感器装置可以是压力传感器装置，其中所述传感器部件可以包括测量流体压力的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的压力转换为电子信号的压力传感器电路。所述端口可以包括用于将所述流体引入所述感测元件的通道。

根据本发明的另一个实施方式涉及一种组装具有压接壳体的传感器装置的方法。所述方法包括在传感器端口上接收管状壳体。所述壳体包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部。所述阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开。所述方法还包括在所述壳体内设置传感器部件，并将电连接器的至少一部分插入所述壳体中，包括在所述壳体的压接部分内设置所述电连接器的环形凸缘，使得所述凸缘的底面接触所述阶状特征部。所述方法还包括在所述壳体的基部部分周围放置支撑模具(dye)，并将所述壳体的压接部分压接在所述凸缘上，使得所述压接部分的边沿弯曲到所述凸缘的顶面上。

将所述壳体的压接部分压接在所述凸缘上使得所述压接部分的边沿弯曲接触所述凸缘的顶面可以包括通过第一压接模具，使所述压接部分的边沿朝向所述壳体的旋转轴线向内弯曲，使得所述边沿悬垂于或接触所述凸缘的顶面。在一些实施方式中，所述第一压接模具包括模具突出物，它们在所述压接过程中在所述压接部分的边沿中形成一个或多个凹坑(dimple)且在所述连接器的凸缘中形成相应的凹坑，从而抑制所述连接器在所述壳体中的旋转。压接所述壳体的压接部分还可以包括通过一个或多个第二压接模具，使所述边沿的边缘朝向所述凸缘的顶面弯曲，使得所述边沿的内壁接触所述凸缘的顶面。所述第一压接模具可以包括弯曲唇部和径向约束部分。在此实施方式中，当所述第一压接模具在压接过程中接近所述支撑模具时，所述压接部分可以根据所述唇部的曲率变形，同时所述径向约束部分防止所述压接部分凸起(bulging)。所述一个或多个第二压接模具可以包括平坦的端部，用于在所述压接部分的边沿通过所述第一压接模具弯曲之后将所述压接部分的边沿推靠在所述凸缘的顶面上。在一个实施方式中，通过所述第二压接模具进行的弯曲包括将所述第一压接模具固位在适当位置，使得所述第一压接模具的径向约束部分防止所述压接部分凸起。在另一实施方式中，通过所述第二压接模具进行的弯曲包括不将所述第一压接模具固位在适当位置，其中所述压接部分的凸起由所述第二压接模具的径向约束部分提供。

所述方法还可以包括在压接之后用密封剂对所述压接部分和所述电连接器之间的接合部处进行密封。所述方法还可以进一步包括在接收所述壳体和传感器端口之前或在压接之后将所述壳体焊接到所述传感器端口。

根据本发明的原理，所述壳体可以通过冲压过程形成。在一些实施方式中，所述基部部分中的壳体壁的厚度和所述壳体的压接部分中的壳体壁的厚度根据所述冲压过程的方向而变化。当所述冲压过程的方向为第一方向时，所述基部部分中的壳体壁的厚度超过所述压接部分中的壳体壁的厚度。当所述冲压过程的方向为第二方向时，所述压接部分中的壳体壁的厚度超过所述基部部分中的壳体壁的厚度。所述壳体的阶状特征部可以是环形凸台，在所述压接部分压接过程中支撑所述凸缘。或者，所述阶状特征部可以是在所述壳体内表面上形成的对应于所述电连接器的凸缘中的多个凹槽的多个突出部。

组装好的传感器装置可以是压力传感器装置，并且所述传感器部件至少包括用于测量流体压力的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的压力转换成电子信号的压力传感器电路。所述端口可以包括用于将所述流体引入所述感测元件的通道。

本发明的前述和其他目的、特征以及优点将从以下对如附图中所示的本发明的示例性实施方式的更具体描述中变得显而易见，其中相同的附图标记总体表示本发明的示例性实施方式的相同部分。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的组装好的传感器装置的等距视图的图示；

图2是示出图1的传感器装置在组装前的等距视图的图示；

图3是示出根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的特定实施方式的等距视图的图示；

图4是示出根据本发明的实施方式的传感器装置在压接之前的局部横截面视图的图示；

图5是示出根据本发明的实施方式的传感器装置在压接之后的局部横截面视图的图示；

图6是示出用于压接根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的装置的局部横截面视图的图示；

图7是示出用于压接根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的装置的局部横截面视图的图示；

图8是示出用于压接根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的装置的局部横截面视图的图示；

图9是示出根据本发明的实施方式的示例性压接模具的图示；

图10是示出根据本发明的实施方式的另一示例性压接模具的图示；

图11是示出根据本发明的实施方式的另一个示例性传感器装置壳体的立体图的图示；

图12是示出根据本发明的实施方式的连接器的俯视图的图示；

图13是示出根据本发明的实施方式的组装具有压接壳体的传感器装置的方法的特定实施方案的流程图；

图14是示出根据本发明的实施方式的组装具有压接壳体的传感器装置的方法的另一实施方案的流程图；

图15是示出用于压接根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的装置的局部横截面视图的图示；

图16是示出用于压接根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的装置的局部横截面视图的图示；

图17是示出用于压接根据本发明的实施方式的传感器装置壳体的装置的局部横截面视图的图示；以及

图18是示出根据本发明的实施方式的另一示例性传感器装置壳体的立体图的图示。

具体实施方式

压接机用于在金属和塑料零件之间形成坚固的连接。例如，对于压力传感器，这种压接工艺通常用于压接塑料电连接器的凸缘周围的管状壳体。这些壳体通常是经过机械加工的壳体，且通常在底部具有坚固的基部，在顶部具有不牢固的(weak)薄壁区域，以便在顶部周围适当压接，而不会使底部区域屈曲。目前的压接工艺不允许压接具有恒定壁厚的管状壳体，因为由于两个区域的刚度相等，底部区域与顶部区域一样容易变形。当考虑深拉制造工艺时，管状壳体可以做得非常薄，由于材料损耗低和生产率高，这比机械加工工艺成本低得多。因此，本发明涉及使用允许对具有恒定壁厚的壳体进行压接而不会使壳体的非压接基部区域屈曲的压接工艺。

根据本发明的实施方式涉及一种具有压接壳体的传感器装置和一种压接传感器装置的壳体的方法，其中实现了薄壁冲压壳体的好处。例如，在一个实施方式中，管状壳体焊接到传感器端口。壳体包括压接区域、基部区域，以及在壳体中形成的阶状特征部。阶状特征部有效地将压接部分与基部部分隔开。然而，壳体在压接区域和基部区域中的壁厚总体相等，在某些局部区域可能存在厚度变化。根据本领域技术人员将认识到的各种已知方法，将传感器部件设置在管状壳体的腔体内。电连接器的至少一部分插入壳体中。包括在壳体中的部分包括环形凸缘，此环形凸缘设置在壳体的压接区域内，使得凸缘的底面接触阶状特征部。可以在壳体的基部区域周围放置支撑模具，以防止屈曲。然后，将壳体的压接区域压接在凸缘上，使得压接区域的边沿弯曲到凸缘的顶面上。

在一些实施方式中，压接由单一的压接模具进行。然而，为了减少壳体的边沿和凸缘之间的空气量，可以使用两种压接模具。在此实施方式的压接过程中，第一压接模具使压接部分的边沿朝向壳体的旋转轴线向内弯曲，使得边沿悬垂于或接触凸缘的顶面。第一压接模具可以包括模具突出部，它们在压接过程中在压接部分的边沿中形成一个或多个凹坑并在连接器的凸缘中形成相应的凹坑，从而抑制连接器在壳体中的旋转。第二压接模具使边沿的边缘朝向凸缘的顶面弯曲，使得边沿的内壁接触凸缘的顶面。第一压接模具包括弯曲唇部，其中当第一压接模具在压接过程中接近支撑模具时，压接部分根据唇部的曲率而变形。第一压接模具还包括径向约束部分，其防止压接部分在压接过程中向外凸出。第二压接模具包括平坦的端部，用于在压接部分的边沿通过第一压接模具弯曲之后将压接部分的边沿推靠在凸缘的顶面上。第二压接模具还可以包括径向约束部分，其防止压接部分在压接过程中向外凸出。在一个实施方式中，在压接之后，压接部分和电连接器之间的接合部处，即在边沿的边缘和连接器凸缘的顶面之间的区域，用密封剂进行密封。

如前所述，壳体可以是冲压金属壳体，其生产成本低于机械加工的壳体。壳体包括阶状特征部，即管状壳体内壁上的一个或多个突出部。例如，突出部可以是环形凸台。作为另一个实施例，突出部可以是壳体内圆周上的多个突出部，它们位于与壳体旋转轴线正交的同一平面上。阶状特征部在靠近连接器的壳体平面处形成，有效地将壳体分为两个区域，使得压接区域小于基部区域。

另一实施方式涉及使用上述过程构造的传感器装置。例如，传感器包括传感器端口和管状壳体，管状壳体耦合到传感器端口，并且包括压接区域、基部区域，以及在壳体中形成的阶状特征部，阶状特征部将压接区域与基部区域隔开。传感器包括设置在壳体的基部区域内的传感器部件。电连接器耦合到壳体，并且包括电耦合到传感器部件的引线。连接器包括凸缘，并且壳体的压接区域的边沿压接在连接器凸缘上，使得电连接器固位在壳体中。传感器部件包括感测元件、电耦合到感测元件的电子电路，并且可以包括电耦合到电子电路的柔性印刷电路板或一端带有到电子电路的连接器的柔性导线。连接器的引线可以连接到柔性导线的另一端，或者可以通过与印刷电路板的接触或者通过焊接导线和/或带有与印刷电路板的连接器的导线电耦合到柔性印刷电路板。柔性印刷电路板允许传感器装置的模块化设计，使得通过选择柔性印刷电路板的相应配置，不同类型的连接器可以耦合到电子传感器电路。不同类型的柔性印刷电路板具有与连接器的引线配置相对应的不同配置，但是每个柔性印刷电路板可以使用相同的配置与电子传感器电路形成接口。压接壳体后，可以在连接器凸缘和压接区域之间的接合部周围使用密封剂，以进一步保护内部传感器部件免受外部元件的影响。

在一个实施方式中，传感器是压力传感器。所述传感器部件至少包括用于测量流体压力的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的压力转换为电子信号的压力传感器电路，且所述端口包括用于将流体引入所述感测元件的通道。电连接器包括引线，这些引线，例如，通过电缆，将壳体内部的传感器电路电连接到外部设备。

如前所述，传感器装置的壳体可以是冲压金属壳体，其生产成本低于机械加工的壳体。壳体包括阶状特征部，即管状壳体的内壁上的一个或多个突出部。例如，突出部可以是环形凸台。作为另一个实施例，突出部可以是壳体的内圆周上的多个突出部，它们位于与壳体旋转轴线正交的同一平面上。阶状特征部在靠近连接器的壳体平面处形成，有效地将壳体分为两个区域，使得压接区域小于基部区域。在特定实施方式中，压接区域的壁厚和基部区域的壁厚可能与局部区域的厚度变化基本相等。

通过以下结合阐述本发明代表性实施方式的附图对某些优选实施方式的详细描述，本领域普通技术人员将更容易了解本文所公开的系统和方法的优点和其他特征。本文使用相同的附图标记来表示相同的部分。此外，定义取向的词语，诸如，“上”、“下”、“远”和“近”仅用于帮助描述部件相对于彼此的位置。例如，零件的“上”表面仅用于描述与该零件的“下”表面分离的表面。不使用表示取向的词语来描述绝对取向(即“上”部必须始终位于顶部)。

图1是示出根据本发明的具有压接壳体的组装好的传感器装置(100)的等距视图的图示。作为一个非限制性实施例，装置(100)可以是非常适合工业或汽车应用，或供暖、通风和空调(HVAC)系统的压力传感器。例如，装置(100)可用于检测冷却剂压力、油或燃料压力、液压，以及其他流体和气体压力。作为其他非限制性实施例，装置(100)可以是压力开关、温度传感器、组合式温度和压力传感器，以及本领域技术人员会想到的其他传感器。图1的装置(100)包括耦合到薄壁管状壳体(以下称为“壳体”)(130)的连接器(110)。在特定实施方式中，壳体(130)可以是壁厚在0.2mm至2.0mm之间的金属壳体。在图1中，壳体(130)位于端口(170)上。例如，连接器(100)可以是用于将外部部件连接到包含在壳体(130)内的电部件的电连接器，这将在以下描述中加以说明。端口(170)可以是能够连接到流体通道并使壳体(130)内的传感器部件暴露于液体或气体的连接器(例如，机械压力连接器)，这将在以下描述中加以说明。

图2是示出图1的传感器装置(100)组装前的等距视图的图示。连接器(110)可以是，例如，根据公知的电连接器封装和接口的电连接器。此类电连接器的实施例包括但不限于M12型连接器、Metri-Pack型连接器、任何DIN标准型连接器、Deutsch标准型连接器，或飞线型连接器，以及本领域技术人员将认识到的其他此类连接器。一个或多个电引线(118)(参见图5)将来自壳体(130)内的电部件的电信号传输到外部部件。连接器(110)包括位于壳体(130)内的连接器凸缘(112)。连接器凸缘(112)提供支撑，壳体(130)可围绕其压接，本文将对此进一步详细描述。

壳体(130)可以是冲压金属壳体，具有由阶状特征部(132)分开的压接部分(131)和基部部分(133)，阶状特征部(132)用于将连接器(110)安置在壳体(130)中并且将壳体(130)的压接部分(131)压接到连接器(110)。壳体(130)可以通过，例如，将壳体(130)的基部部分(133)的底部边沿(134)焊接或压接到端口(170)而进一步耦合到端口(170)。壳体(130)的腔体(135)包围柔性电路板(140)、电路模块(150)，以及感测元件装置(160)。在一些实施方式中，密封件(120)可应用于连接器(110)和壳体(130)，以将腔体(135)气密地密封。

柔性电路板(140)可以根据连接器(110)的引线(118)(参见图5)的引脚配置进行配置。也就是说，柔性电路板(140)中的电触点(141)被配置为接收连接器(110)的电引线(118)。柔性电路板(140)包括用于连接到电路模块(150)的电缆(142)。柔性电路板(140)通过电缆(142)从电路模块(150)接收电信号并将这些信号中继到连接器(110)的电引线(118)。因此，可以使用与连接器(110)的类型相对应的柔性电路板(140)来将连接器(110)适配到电路模块(150)，而无需针对特定类型的连接器对电路模块(150)进行配置。在一些实施方式中，柔性电路板(140)可以由一端连接到电引线(118)且另一端连接到电路模块(150)的柔性导线(未示出)代替。柔性导线(未示出)可以通过连接器、焊接或本领域技术人员会想到的任何其他电连接方法连接到电引线(118)和电路模块(150)。

电路模块(150)包括被配置为处理、传输和/或存储来自感测元件(160)的信号的电路(151)。例如，此电路可以是专用集成电路(ASIC)，其被配置为将来自感测元件(160)的信号转换成外部部件可理解的数据。电路模块(150)可以包括支撑壳体(130)内的电路(151)的基部(152)。基部(152)可以安置在端口(170)上。

感测元件装置(160)被配置为感测端口(170)的轴向通道(171)(参见图5)内的流体的压力，并且可以具有暴露于端口(170)的轴向通道(171)内的流体的下表面，或可以相对于轴向通道(171)偏离中心。例如，感测元件装置(160)可以包括设计为测量膜片弯曲的电容感测元件、电阻感测元件等。感测元件装置(160)的底部和端口(170)的接合部可以被密封，以防止轴向通道(171)内的流体流入壳体(130)的腔体(135)中。感测元件装置(160)耦合到电路模块(150)，电路模块(150)处理、传输和/或存储来自感测元件(160)的信号。

端口(170)可以是，例如，根据众所周知的压力连接器接口和螺纹尺寸的压力连接器。此类压力连接器的实施例包括G1/4ADIN3852-E、7-16/20UNF、NPT1/4或PT1/4压力端口，以及本领域技术人员将认识到的其他此类连接器。作为另一个实施例，端口(17)可以是温度传感器端口。端口(170)包括端口连接器(175)，其可以插入流体通道中，以用于检测，例如，此通道中流体的压力或温度。端口(170)的端口连接器(175)可以通过端口(170)中的轴向通道(171)将流体从流体通道引入到感测元件装置(160)。端口(170)可由任何合适的材料(诸如，黄铜、铜、合金、可模制塑料等)制成。在一个实施方式中，端口(170)由金属，诸如，黄铜、铝、铜、不锈钢等磨铣。端口(170)可以包括六边形凸缘(173)或其他合适的图案，以能够施加扭矩。

为了进一步说明，图3示出了壳体(130)的放大视图。壳体(130)可以是圆柱体、管体或具有开放腔体(135)的其他合适的形状。壳体(130)包括压接部分(131)，此压接部分是壳体中适于弯曲和压接的可变形部分。压接部分(131)包括在压接(参见图4)过程中与连接器凸缘(112)接触的内壁(139)。壳体(130)还包括基部部分(133)，其中容纳有传感器部件。壳体(130)还包括阶状特征部(132)，其可以是，例如，环形凸台或多个突出部。在图3所示的实施例中，阶状特征部(132)显示为环形凸台。阶状特征部(132)提供支撑，使连接器凸缘(112)在压接过程中保持抵靠，并且还防止连接器(110)被推入壳体(130)中。阶状特征部(132)还为薄壁壳体提供了弯曲和扭转刚度，从而在所有六个自由度上增强了负载吸收。例如，阶状特征部(132)可以是用作弹簧的环形凸台，以吸收轴向负载并在轴向上预加载壳体(130)以在扭矩施加到连接器(110)时提供更高的摩擦扭矩。当连接器(110)由塑料制成时，连接器(110)会由于压接力而发生蠕变(松弛)。弹簧预加载功能将会更好地保持连接器(110)的使用寿命，因此使其具有更高的抗旋转扭矩。壳体(130)可以通过冲压工艺由金属形成。阶状特征部(132)可以基于任何合适的金属加工操作在壳体(130)的内壁上形成。壳体(130)可以通过，例如，将壳体(130)的基部部分(133)的底部边沿(134)焊接或压接到端口而耦合到端口。

为了进一步说明，图4示出了壳体(130)和连接器(110)在压接之前的横截面视图。如图4所示，连接器凸缘(112)设置在壳体(130)的压接部分(131)内的腔体(135)内。连接器凸缘的顶面(113)位于壳体(130)的压接部分(131)的上边沿(137)的下方。连接器凸缘(112)的底面(115)接触并搁置在壳体(130)的阶状特征部(132)上。在压接过程中，边沿(137)朝向壳体的旋转轴线向内转动，并且朝向连接器凸缘(112)的顶面(113)向下转动。此外，在压接过程中，阶状特征部(132)提供与压接力相反的力，使得连接器(110)不被推入壳体(130)中。壳体(130)可由冲压工艺形成。因此，壳体(130)的压接部分(131)中的壳体壁的厚度可以大体等于壳体(130)的基部部分(133)中的壳体壁的厚度，仅局部区域的厚度有微小的变化。然而，基部部分(133)中的壳体壁的厚度和压接部分(131)中的壳体壁的厚度可以根据冲压过程的方向而变化。当冲压过程的方向是第一轴向，使得冲头(未示出)的面接近壳体(130)以接触壳体(130)的基部部分(133)时，基部部分(133)中的壳体壁的厚度超过压接部分(131)中的壳体壁的厚度。当冲压过程的方向为第二轴向，使得冲头(未示出)的面接近壳体(130)以与壳体(130)的压接部分(131)接触时，压接部分(131)中的壳体壁的厚度比基部部分(133)中的壳体壁的厚度厚。此外，边沿(137)中的壳体壁的厚度可以比压接部分(131)的其余部分中的壳体壁的厚度更薄，且底部边沿(134)中的壳体壁的厚度可以比基部部分(133)的其余部分中的壳体壁的厚度更薄。在压接过程中，壳体(130)的基部部分(133)可由增强模具支撑，以防止在向压接部分(131)施加压接力过程中基部部分(133)发生屈曲。

为了进一步说明，图5示出了图1和图2的装置(100)的横截面视图，其中图1和图2中采用相同的编号表示相同的部分。如图5所示，电引线(118)从壳体(130)的腔体(135)的内部通过连接器(110)轴向延伸到插座区域(111)，其接收，例如，外部部件的凹插头(未示出)。同样，如图3所示，端口(170)包括用于将流体从流体通道引入到感测元件装置(160)的轴向通道(171)。轴向通道(171)可以是，例如，钻孔。

从图5的细节可以看出，在压接之后，壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)已经向内和向下弯曲，使得边沿(137)的内壁与连接器凸缘(112)的顶面(113)完全接触。此外，还可以看出，连接器凸缘(112)的底面(115)接触并搁置在阶状特征部(132)上。

从图5的细节可以看出，在一个实施方式中，端口(170)包括焊接边沿(177)。壳体(130)可以在焊接边沿(177)处焊接到端口(170)。在其他实施方式中，壳体(130)可以以本领域技术人员将想到的其他方式耦合到端口(170)。

现在参考图6，示出了用于压接根据本发明的传感器壳体的系统(600)的局部横截面视图。图6示出了部分插入壳体(130)中使得连接器凸缘(112)完全包含在壳体(130)的压接部分(131)内的连接器(110)。壳体(130)位于端口(170)上。图6示出了用于在压接过程开始之前压接传感器的系统。可以看出，连接器凸缘(112)位于壳体的边沿(137)下方。

在图6的系统中，基部支撑模具(230)放置在壳体(130)的基部部分(133)周围。基部支撑模具(230)可以是，例如，夹持在一起的两个半圆形模具。还提供了第一压接模具(210)。第一压接模具(210)包括弯曲唇部(211)，当第一压接模具(210)被压到壳体上时，即，当第一压接模具(210)接近基部支撑模具(230)时，它与壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)接合。第一压接模具(210)能够为压接部分(131)提供支撑，以防止压接部分(131)在边沿(137)向内压接时向外径向凸出。在一个实施方式中，还提供了第二压接模具(220)。第二压接模具(220)包括一个平面，此平面向下压在壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)上，以便使边沿(137)的内壁压在连接器凸缘(112)的顶面(113)并使其基本上平坦化。第二压接模具(220)可以与第一压接模具(210)结合使用，使得第一压接模具(210)提供支撑，以防止在通过第二压接模具(220)施加压接力过程中压接部分(131)向外径向凸出。在一些实施方式中，第二压接模具(210)与第一压接模具(210)分开使用，并且包括支撑件(见图10)，以防止压接部分(131)向外径向凸出。

虽然图6示出了系统(600)的局部横截面，但本领域技术人员应了解，第一压接模具(210)、第二压接模具(220)以及基部支撑模具(230)在周向上与壳体(130)接合。

现在参考图7，示出了用于压接根据本发明的传感器壳体的系统(600)的局部横截面视图。如同图6一样，图7示出了部分插入壳体(130)中使得连接器凸缘(112)完全包含在壳体(130)的压接部分(131)内的连接器(110)。壳体(130)位于端口(170)上。然而，图7示出了在由第一压接模具(210)施加压接力完成之后的系统(600)。从图7可以看出，壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)已经根据第一压接模具(210)的唇部(211)的曲率变形。从图7可以进一步看出，边沿(137)已经向内弯曲并且现在悬垂于连接器凸缘(112)上。在此，连接器(110)现在固定在壳体(130)中。为了减少边沿(137)和连接器凸缘(112)的顶面(113)之间的空气量，可以由第二压接模具执行第二压接动作。

虽然图7示出了系统(600)的局部横截面，但本领域技术人员将理解，第一压接模具(210)、第二压接模具(220)以及基部支撑模具(230)在周向上与壳体(130)接合。

现在参考图8，示出了用于压接根据本发明的传感器壳体的系统(600)的局部横截面视图。如同图7一样，图8示出了部分插入壳体(130)中使得连接器凸缘(112)完全包含在壳体(130)的压接部分(131)内的连接器(110)。壳体(130)位于端口(170)上。然而，图8示出了在由第二压接模具(220)施加第二压接力完成之后的系统(600)。从图8可以看出，第二压接模具(220)的平面已经使壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)进一步变形，使得边沿(137)的内壁现在基本上平行于并接触连接器凸缘(112)的顶面(113)。

虽然图8示出了系统(600)的局部横截面，但本领域技术人员将理解，第一压接模具(210)、第二压接模具(220)以及基部支撑模具(230)在周向上与壳体(130)接合。

压接完成后，可以在连接器(110)和壳体(130)的压接部分(131)之间的整个圆周上施加由诸如硅胶、胶水等材料制成的密封件(120)(参见图2)，以形成额外的密封，从而防止液体、水、空气或物质在压接之后进入壳体(130)的腔体(135)。

现在参考图9，示出了根据本发明的一个实施方式的第一压接模具(310)和第二压接模具(320)。第一压接模具(310)包括具有曲率(312)的压接唇部(311)，在操作中向被压接壳体的径向轴线弯曲。第一压接模具(310)还包括径向约束部分(313)，其在第一压接模具(310)的第一压接动作过程中向壳体的压接部分提供径向支撑。径向约束部分(313)还通过第二压接模具(320)在第二压接动作过程中向壳体的压接部分提供径向支撑。第二压接模具(320)包括平坦的下压端部(321)，其在第二压接动作过程中将壳体的压接部分的边沿向下推向连接器的凸缘。

现在参考图10，示出了根据本发明的另一个实施方式的第一压接模具(410)和第二压接模具(420)。不同于图9的第二压接模具(320)，图10的第二压接模具(420)用于与第一压接动作完全分开的第二压接动作，即，在第一压接动作已经完成并且第一压接模具(410)已经释放壳体之后。第一压接模具(410)包括具有曲率(412)的压接唇部(411)，其在操作中朝向被压接的壳体的径向轴线弯曲。第一压接模具(410)还包括径向约束部分(413)，其在第一压接模具(410)的第一压接动作过程中向壳体的压接部分提供径向支撑。第二压接模具(420)包括平坦的下推端部(421)，其在第二压接动作过程中将壳体的压接部分的边沿向下推向连接器的凸缘。第二压接模具(420)还包括径向约束部分(423)，其在第二压接模具(420)的第二压接动作过程中向壳体的压接部分提供径向支撑。

现在参考图11，示出了根据本发明的另一实施方式的壳体(530)的立体图。壳体(530)包括阶状特征部(132)作为在壳体外部形成的多个凹口(531)，它们作为壳体内壁上的突出部(539)(参见图18)平移穿过壳体壁。在壳体的外部和内部形成的多个凹口(531)也可向薄壁壳体提供弯曲和扭转刚度，从而在所有六个自由度中提供增强的负载吸收。凹口(531)可通过本领域技术人员将认识到的金属加工方法形成。例如，在连接器已经组装(未示出)之后，通过在薄壳壳体壁中沿径向向内推动工具，可以在壳体中形成多个凹口(531)。由凹口(531)形成的壳体内部上的突出部(539)被布置为对应于连接器凸缘中的凹槽(未示出)，使得连接器位于由凹口(531)形成的壳体的内壁上的突出部上。

现在参考图18，示出了壳体(530)的平面图。壳体(530)的腔体(535)的内壁(537)包括与图11中所示的凹口(531)相对应的突出部(539)。每个突出部(539)对应于连接器凸缘(112)的底面上的凹槽(未示出)并与之对齐。凹槽可以是，例如，凸缘(112)中的凹口，使得当连接器插入腔体中且凹槽(未示出)和突出部(539)对齐时，凸缘中的每个凹槽位于突出部(539)上。

现在参考图12，示出了根据本发明的另一实施方式的连接器(610)。图12示出了连接器的顶面。连接器(610)可以在连接器(610)的凸缘(612)中预先形成有防旋转凹坑(618)。虽然示出为在连接器(610)的顶面上，但防旋转凹坑(618)可以附加地或替代地在连接器(610)的底面上(未示出)。当防旋转凹坑位于凸缘(612)的底侧时，这些防旋转凹坑的形状可以是在壳体(未示出)内部形成的多个突出部(539)的窄(negative)形状。第一压接模具可以包括模具突出部，在压接过程中，这些模具突出部在压接部分的边沿中形成一个或多个对应的凹坑，与连接器(610)的凸缘(612)中的凹坑(618)接合，从而抑制连接器(610)在壳体中的旋转。

为了进一步说明，图13示出了流程图，此流程图示出了根据本发明实施方式的用于组装具有压接壳体的传感器的示例性方法，所述方法包括在传感器端口上接收(1310)冲压管状壳体，所述壳体包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部，所述阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开。在传感器端口上接收(1310)冲压管状壳体，可由接收位于端口(170)上的壳体(130)的组装器执行(参见图2)，所述壳体包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部，阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开。壳体(130)可在组装器接收壳体(130)和端口(170)之前或在后续步骤中，例如，通过焊接，耦合到端口(170)。壳体(130)可以是圆柱体、管体或具有开放腔体(135)的其他合适形状。壳体(130)包括压接部分(131)，即壳体中适于弯曲和压接的可变形部分(参见图3)。壳体(130)还包括基部部分(133)，传感器部件被容纳在基部部分(133)中(参见图3)。壳体(130)还包括阶状特征部(132)，其可以是，例如，环形凸台或多个突出部。阶状特征部(132)可基于在组装器接收壳体(130)和端口(170)之前的任何合适的金属加工操作在壳体(130)的内壁上形成。

在图13的示例性方法中，壳体和传感器端口可以设置有已经设置在壳体内部的传感器部件，诸如，通过组装器将传感器元件(160)插入壳体(130)的腔体(135)中(参见图2)。然后，组装器将压力传感器电路(150)插入传感器元件(160)上方的腔体(135)中(参见图2)。

图13的示例性方法还包括将电连接器的至少一部分插入(1330)壳体中，包括将电连接器的环形凸缘设置在壳体的压接部分内，使得凸缘的底面接触阶状特征部。将电连接器的至少一部分插入(1330)壳体中，包括将电连接器的环形凸缘设置在壳体的压接部分内，使得凸缘的底面接触阶状特征部，可以通过以下方式进行：组装器将连接器(110)的至少一部分(即凸缘(112))插入压力传感器电路(150)上方的壳体(130)的腔体(135)中(参见图2)。连接器与柔性印刷电路板(140)对齐，使得连接器的引线(118)与柔性印刷电路板(140)上的导体(141)进行电接触。连接器凸缘的顶面(113)位于壳体(130)的压接部分(131)的上边沿(137)下方(参见图4)。连接器凸缘(112)的底面(115)接触并搁置在壳体(130)的阶状特征部(132)上(参见图4)。

图13的示例性方法还包括在壳体的基部部分周围放置(1340)支撑模具。在壳体的基部部分周围放置(1340)支撑模具可以通过在壳体(130)的基部部分(133)周围放置基部支撑模具(230)的组装器来进行(参见图15)。基部支撑模具(230)可以是，例如，夹持在一起的两个半圆形模具。

图13的示例性方法还包括将壳体的压接部分压接(1350)在凸缘上，使得压接部分的边沿弯曲到凸缘的顶面上。另外参考图15和图16，将壳体的压接部分压接(1350)在凸缘上使得压接部分的边沿弯曲到凸缘的顶面上可以通过将包括至少一种模具(210)的模具压机降低到壳体(130)的压接部分(131)上使得压接部分(131)的边沿(137)朝向壳体的旋转轴线向内转动并且朝向连接器凸缘(112)的顶面(113)向下转动进行(参见图15)。例如，当第一模具(210)接触基部支撑模具(230)时(参见图16)，第一压接动作完成。

为了进一步说明，图14阐述了示出根据本发明的实施方式的用于组装具有压接壳体的传感器的另一示例性方法的流程图。如同图13一样，图14包括在传感器端口上接收(1310)冲压管状壳体，所述壳体包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部，所述阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开，围绕所述壳体的基部部分放置(1340)支撑模具，将所述壳体的压接部分压接(1350)在凸缘上，使得所述压接部分的边沿弯曲到凸缘的顶面上。

图14的示例性方法与图13的示例性方法的不同之处在于，将壳体的压接部分压接(1350)在凸缘上使得压接部分的边沿弯曲到凸缘的顶面上还包括通过第一压接模具使压接部分的边沿朝向壳体的旋转轴线向内弯曲(1410)，使得边沿悬垂于凸缘的顶面上。通过第一压接模具使压接部分的边沿朝向壳体的旋转轴线向内弯曲(1410)使得边沿悬垂于凸缘的顶面上可以通过将包括第一压接模具(210)的模具压机降低到壳体(130)的压接部分(131)上，使得压接部分(131)的边沿(137)朝向壳体的旋转轴线向内转动，并且朝向连接器凸缘(112)的顶面(113)向下转动来进行(参见图15)。例如，当第一模具(210)接触基部支撑模具(230)时(参见图16)，第一压接动作完成。在压接部分的边沿(137)的弯曲(1410)过程中，第一压接模具(210)的径向约束部分(313)为剩余的压接部分提供支撑，以防止压接部分(131)在压接过程中向外凸起。通过第一压接模具使压接部分的边沿朝向壳体的旋转轴线向内弯曲(1410)使得边沿悬垂于凸缘的顶面上可以包括通过压接模具突出部在压接部分的边沿中产生凹坑。

图14的示例性方法与图13的示例性方法的不同之处还在于，将壳体的压接部分压接(1350)在凸缘上使得压接部分的边沿弯曲到凸缘的顶面上还包括通过第二压接模具使边沿的边缘朝向凸缘的顶面弯曲(1420)，使得边沿的内壁接触凸缘的顶面。通过第二压接模具使边沿的边缘朝向凸缘的顶面弯曲(1420)，使得边沿的内壁接触凸缘的顶面可以通过将包括第二压接模具(220)的模具压机降低到已经被第一压接模具向内弯曲的壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)上来进行(参见图17)。第二压接模具(220)包括一个平面，此平面向下压在壳体(130)的压接部分(131)的边沿(137)上。边沿(137)的内壁基本上平靠在连接器凸缘(112)的顶面(113)上。第二压接模具(220)的第二压接动作可使边沿(137)和连接器凸缘(112)的顶面(113)之间的空气量显著减少。可在边沿(137)和连接器凸缘(112)的顶面(113)之间的接合处涂抹一条密封剂，以进一步密封传感器装置。在第二压接模具(220)的第二压接动作完成后，可升高包括第一压接模具(210)和第二压接模具(220)的模具压机，并且可移除基部支撑模具(230)，以取回传感器装置。

应注意的是，本文中的技术非常适合用于任何类型的传感器应用，诸如，本文中讨论的压力传感器组件和温度传感器组件。然而，应当注意，本文的实施方式不限于在此类应用中使用，并且本文讨论的技术也非常适合于其他应用。

从前面的描述可以理解，在不偏离本发明真正精神的情况下，可以对本发明的各种实施方式进行修改和改变。本说明书中的描述仅用于说明，不应被解读为具有限制性意义。本发明的范围仅限于以下权利要求的语言。

Claims (20)

1.一种传感器装置，包括：

传感器端口；

薄壁管状壳体，耦合到所述传感器端口，并且包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部，所述阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开；

传感器部件，设置在所述壳体的基部部分内；以及

电连接器，耦合到所述壳体，并且包括电耦合到所述传感器部件的引线和连接器凸缘，其中所述壳体的压接部分的边沿压接在所述连接器凸缘上，从而将所述电连接器固位在所述壳体中。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述传感器部件包括：

感测元件；

电子电路，电耦合到所述感测元件；以及

一个或多个电导体，电耦合到所述电子电路，其中所述连接器的引线电耦合到所述一个或多个电导体。

3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述一个或多个电导体包括柔性印刷电路板、每一端具有连接器的多个电线以及多个焊接导线中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述壳体的阶状特征部包括环形凸台，并且其中所述环形凸台在所述压接部分压接过程中支撑所述凸缘并为所述壳体提供弯曲和扭转刚度。

5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述壳体包括多个凹坑，所述多个凹坑在所述壳体中形成，对应于所述电连接器的凸缘中的多个凹坑，使得所述壳体中的凹坑与所述凸缘中的凹坑接合，以防止所述连接器在所述壳体中的旋转。

6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述壳体由冲压过程形成。

7.根据权利要求6所述的传感器装置，其中所述基部部分中的壳体壁的厚度和所述壳体的压接部分中的壳体壁的厚度根据所述冲压过程的方向而变化，

其中当所述冲压过程的方向为第一方向时，所述基部部分中的壳体壁的厚度超过所述压接部分中的壳体壁的厚度，并且

其中当所述冲压过程的方向为第二方向时，所述压接部分中的壳体壁的厚度超过所述基部部分中的壳体壁的厚度。

8.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述传感器是压力传感器，所述传感器部件至少包括用于测量流体压力的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的压力转换成电子信号的压力传感器电路，并且所述端口包括用于将所述流体引入所述感测元件的通道。

9.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述传感器是温度传感器，所述传感器部件至少包括用于测量流体温度的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的温度转换成电子信号的温度传感器电路，并且所述端口包括用于将所述流体引入所述感测元件的通道。

10.一种组装具有压接壳体的传感器装置的方法，包括以下步骤：

在传感器端口上提供薄壁管状壳体，所述壳体包括压接部分、基部部分，以及在所述壳体中形成的阶状特征部，所述阶状特征部将所述压接部分与所述基部部分隔开，其中传感器部件设置在所述壳体内；

将电连接器的至少一部分插入所述壳体中，包括在所述壳体的压接部分内设置所述电连接器的环形凸缘，使得所述凸缘的底面接触所述阶状特征部；

在所述壳体的基部部分周围放置支撑模具；以及

将所述壳体的压接部分压接在所述凸缘上，使得所述压接部分的边沿弯曲到所述凸缘的顶面上。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述壳体的压接部分压接在所述凸缘上使得所述压接部分的边沿弯曲接触所述凸缘的顶面包括：

通过第一压接模具，使所述压接部分的边沿朝向所述壳体的旋转轴线向内弯曲，使得所述边沿悬垂于所述凸缘的顶面上；以及

通过一个或多个第二压接模具，使所述边沿的边缘朝向所述凸缘的顶面弯曲，使得所述边沿的内壁接触所述凸缘的顶面。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一压接模具包括弯曲唇部和径向约束部分，并且其中当所述第一压接模具在压接过程中接近所述支撑模具时，所述压接部分根据所述唇部的曲率变形，并且其中所述径向约束部分防止所述壳体的压接部分向外凸起。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一压接模具包括多个突出部，所述多个突出部在压接过程中在所述压接部分的边沿中形成凹坑与所述凸缘中的相应凹坑接合，从而抑制所述连接器在所述壳体中的旋转。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个第二压接模具包括平坦的端部，用于在所述压接部分的边沿通过所述第一压接模具弯曲之后将所述压接部分的边沿推靠在所述凸缘的顶面上。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述壳体的阶状特征部包括环形凸台，并且其中所述环形凸台在所述压接部分压接过程中支撑所述凸缘。

16.根据权利要求10所述的方法，其中所述阶状特征部包括在所述壳体内表面上形成的对应于所述电连接器的凸缘中的多个凹槽的多个突出部。

17.根据权利要求10所述的方法，其中所述壳体由冲压过程形成。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述基部部分中的壳体壁的厚度和所述壳体的基部部分中的壳体壁的厚度根据所述冲压过程的方向而变化，

其中当所述冲压过程的方向为第一方向时，所述基部部分中的壳体壁的厚度超过所述压接部分中的壳体壁的厚度，并且

其中当所述冲压过程的方向为第二方向时，所述压接部分中的壳体壁的厚度超过所述基部部分中的壳体壁的厚度。

19.根据权利要求10所述的方法，其中所述传感器是压力传感器，所述传感器部件至少包括用于测量流体压力的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的压力转换成电子信号的压力传感器电路，并且所述端口包括用于将所述流体引入所述感测元件的通道。

20.根据权利要求10所述的方法，其中所述传感器是温度传感器，所述传感器部件至少包括用于测量流体温度的感测元件和耦合到所述感测元件以将所述感测元件感测到的温度转换成电子信号的温度传感器电路，并且所述端口包括用于将所述流体引入所述感测元件的通道。

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