本發(fā)明涉及一種用于檢測依賴于待測量的物理量的物理發(fā)射場的傳感器。

背景技術(shù)：

由WO 2010/037 810 A1已知了具有傳感器電路的傳感器，該傳感器電路被設(shè)置用于，通過依賴于待測量的物理量的物理發(fā)射場輸出依賴于待測量的物理量的傳感器信號。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，改進(jìn)這種傳感器。

該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于檢測依賴于待測量的物理量的物理發(fā)射場的傳感器包括：傳感器電路，用于檢測發(fā)射場和用于輸出依賴于發(fā)射場的傳感器信號；電路載體，具有：第一區(qū)域，在該第一區(qū)域中承載有傳感器電路的至少一部分，和第二區(qū)域，在該第二區(qū)域中至少布置有第一機(jī)械接口和第二機(jī)械接口，用于將電路載體連接到保持架上；該傳感器還包括布置在第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的聲阻元件，該聲阻元件被設(shè)置用于，將通過第一機(jī)械接口進(jìn)入的固體聲/結(jié)構(gòu)噪音傳導(dǎo)到第二機(jī)械接口。

所提出的傳感器基于以下考慮，即傳感器、如所提出的傳感器通常被應(yīng)用在周圍環(huán)境中，在該周圍環(huán)境中由于其它電氣部件、例如電容器或其它機(jī)械部件、例如執(zhí)行器而出現(xiàn)固體聲振動。該固體聲振動可以移動傳感器電路，并因此除了影響真正的物理發(fā)射場之外同樣影響傳感器信號，并因此使待測量的物理量的測量失真。這特別可以在慣性傳感器中觀察到，在該慣性傳感器中，物理發(fā)射場在空間軸中顯示了真正待測量的物理量、例如車輛加速度。

在此，對所提出的傳感器作出以下建議：不將固體聲傳播到傳感器電路，而是盡可能引導(dǎo)其繞過傳感器電路。這由此實(shí)現(xiàn)，即將傳感器分為兩個(gè)區(qū)域，其中，第一區(qū)域至少部分地承載傳感器電路，而第二區(qū)域被連接到周圍環(huán)境、例如車輛，在該周圍環(huán)境中應(yīng)檢測待測量的物理量。在這兩個(gè)區(qū)域之間的聲阻元件像墻一樣對進(jìn)入第二區(qū)域中的固體聲起作用，使得固體聲可靠地遵循以下原理，即始終沿著具有最小電阻的路徑，運(yùn)動繞過墻并重新從第二區(qū)域中離開。

因此，固體聲并不在聲阻元件中出現(xiàn)并且因此不能影響待測量的物理量的測量。結(jié)果是，待測量的物理量的測量明顯更精確。

在提出的傳感器的一改進(jìn)方案中，電路載體被設(shè)計(jì)為引線框架，聲阻元件被設(shè)計(jì)為引線框架中的狹槽。引線框架是一種電路載體，其印刷導(dǎo)線由板形的基礎(chǔ)材料通過如沖壓的分離方法形成。在此也可以在分離方法、如沖壓的范圍中形成為狹槽的聲阻元件，使得能利用相同的工具制造聲阻元件，如電路載體本身以及因此不會出現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)聲阻元件的較大的制造成本。

在提出的傳感器的一特別的改進(jìn)方案中，狹槽被設(shè)計(jì)為圍繞第一區(qū)域，第二區(qū)域與第一區(qū)域通過至少一個(gè)接腿連接。通過圍繞的狹槽使在其中布置有傳感器電路的第一區(qū)域相對于第二區(qū)域具體來說浮動支承，其中，根據(jù)原理保留了小得可以忽略的聲橋、即至少一個(gè)接腿，通過該接腿還能使固體聲從第二區(qū)域進(jìn)入第一區(qū)域中。這種浮動支承在此進(jìn)一步消除進(jìn)入第一區(qū)域中的固體聲，這是因?yàn)檫M(jìn)入的固體聲可以使第一區(qū)域由于其機(jī)械慣性和浮動的支承方式以較弱的程度振動。

優(yōu)選地為了輔助固體聲的浮動的支承方式，提出的傳感器可以在另一改進(jìn)方案中包括機(jī)械退耦元件，該機(jī)械退耦元件包圍電路載體的第一區(qū)域、傳感器電路并至少部分地包圍優(yōu)選被設(shè)計(jì)為前述的狹槽的聲阻元件。通過機(jī)械退耦元件可以進(jìn)一步輔助前面說明的浮動的支承方式，其中，機(jī)械退耦元件也可以衰減其它不是由于固體聲引起的聲波。

為此，機(jī)械退耦元件應(yīng)該是一種盡可能軟的材料。在提出的傳感器的一適宜的改進(jìn)方案的范圍中，機(jī)械退耦元件可能包括硅樹脂質(zhì)量體，該硅樹脂質(zhì)量體成本特別低廉，然而滿足了所有對于提出的傳感器的第二區(qū)域與第一區(qū)域的聲退耦的必需的要求。

在一特別的改進(jìn)方案中，為了進(jìn)一步改進(jìn)聲退耦，提出的傳感器的機(jī)械退耦元件可以包括聲退耦薄膜，在該聲退耦薄膜上承載有電路載體的第一區(qū)域。隨后例如可以將硅樹脂質(zhì)量體噴涂到電路載體的與聲退耦薄膜對置的一側(cè)上，這可以在高精確性的條件下以簡單的方式在大批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。隨后可以將電路載體的第一區(qū)域如三明治結(jié)構(gòu)的形式接納在硅樹脂質(zhì)量體與聲退耦薄膜之間。

在提出的傳感器的一附加的改進(jìn)方案中，在兩個(gè)機(jī)械接口中的至少一個(gè)上施加基準(zhǔn)電位。以這種方式可以將機(jī)械接口——該機(jī)械接口例如通過上述接腿與電路載體的第一區(qū)域連接并進(jìn)而與傳感器電路連接——也用于實(shí)現(xiàn)電氣功能。

此外，傳感器可以在另一改進(jìn)方案中包括退耦構(gòu)件、例如聲退耦薄膜，該聲退耦薄膜可以相同于或不同于前述的聲退耦薄膜。也就是說，例如傳感器電路的一部分、例如傳感器電路的一個(gè)或多個(gè)測量傳感器可以被直接地承載在前述的聲退耦薄膜上。在電路載體中隨后可以例如設(shè)計(jì)有空隙，在其中隨后插入傳感器電路的這個(gè)部分。以這種方式可以進(jìn)一步提高聲退耦。

提出的傳感器可以被包圍在例如由熱固性塑料制成的保護(hù)質(zhì)量體中，通過這種方式可以盡可能地保護(hù)提出的傳感器以防止風(fēng)化現(xiàn)象。

提出的傳感器可以是用于車輛的車輪轉(zhuǎn)速傳感器或慣性傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，車輛包括提出的傳感器。

附圖說明

本發(fā)明的上述的性質(zhì)、特征和優(yōu)點(diǎn)以及如何實(shí)現(xiàn)這些性質(zhì)、特征和優(yōu)點(diǎn)的方式和方法以更清楚和更容易理解的方式與下面對結(jié)合附圖的實(shí)施例的說明相結(jié)合詳細(xì)說明，其中：

圖1示出具有行駛動力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的車輛的示意圖，

圖2示出圖1的車輛中的慣性傳感器的示意圖，

圖3示出圖2的慣性傳感器的一個(gè)實(shí)施方式的示意性截面圖，

圖4示出印刷電路板上的圖3的慣性傳感器的示意性側(cè)面圖，

圖5示出圖2的慣性傳感器的一個(gè)另選的實(shí)施方式的示意性截面圖，

圖6示出圖2的慣性傳感器的另一個(gè)另選的實(shí)施方式的示意性截面圖，和

圖7示出圖2的慣性傳感器的另一個(gè)另選的實(shí)施方式的示意性俯視圖。

在附圖中相同的技術(shù)元件用相同的附圖標(biāo)記表示并且僅描述一次。

具體實(shí)施方式

參考圖1，該附圖顯示具有自身已知的行駛動力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的車輛2的示意圖。關(guān)于該行駛動力學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)可以例如由文獻(xiàn)DE 10 2011 080 789 A1中獲得。

車輛2包括底盤4和四個(gè)車輪6。每個(gè)車輪6都可以通過位置固定地緊固在底盤4上的制動器8相對于底盤4減速，以便使車輛2在未進(jìn)一步示出的街道上的運(yùn)動減速。

在此以對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式可能發(fā)生以下情況：車輛2的車輪6失去其路面附著力，并且車輛2由于轉(zhuǎn)向不足或過度轉(zhuǎn)向運(yùn)動甚至遠(yuǎn)離例如通過未進(jìn)一步示出的方向盤預(yù)先規(guī)定的軌道。這通過自身已知的調(diào)節(jié)回路、如ABS(防抱死制動系統(tǒng))和ESP(電子穩(wěn)定程序)避免。

在當(dāng)前的實(shí)施方式中，車輛2為此具有車輪6上的轉(zhuǎn)速傳感器10，該轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輪6的轉(zhuǎn)速12。此外，車輛2具有慣性傳感器14，該慣性傳感器檢測車輛2的在下面被稱為行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16的慣性數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)例如可以包括車輛2的俯仰率、橫搖率、橫擺率、橫向加速度、縱向加速度和/或豎直加速度。

基于檢測到的轉(zhuǎn)速12和行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16，調(diào)節(jié)器18可以以對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式確定出，車輛2是否在行車道上打滑或甚至偏離于上述預(yù)先規(guī)定的軌道，并且相應(yīng)地以已知的調(diào)節(jié)器輸出信號20對此作出反應(yīng)。隨后可以由執(zhí)行裝置22使用調(diào)節(jié)器輸出信號20，以便借助于調(diào)整信號24操控調(diào)整構(gòu)件、如制動器8，其對打滑和偏離于預(yù)先規(guī)定的軌道以自身已知的方式作出反應(yīng)。

調(diào)節(jié)器18可以例如被集成/內(nèi)置在車輛2的自身已知的發(fā)動機(jī)控制器中。調(diào)節(jié)器18和調(diào)整裝置22也可以設(shè)計(jì)為共同的調(diào)節(jié)裝置并且可選地集成在前述的發(fā)動機(jī)控制器中。

為了簡化下面的說明，應(yīng)該以不局限于此的方式從以下情況出發(fā)：慣性傳感器14檢測在圖2中表明的、車輛上的橫向加速度26以及橫擺率28作為行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16，車輛2以該橫擺率圍繞車輛豎直軸轉(zhuǎn)動，這是因?yàn)橥ǔＴ谇笆龅姆€(wěn)定性程序的范圍中使用該橫擺率。

雖然根據(jù)慣性傳感器14詳細(xì)說明本發(fā)明，然而可以將本發(fā)明用于任意的傳感器、例如所述的轉(zhuǎn)速傳感器10。

在下面根據(jù)圖2詳細(xì)說明用于慣性傳感器14的可能的原理。

為了檢測橫向加速度26，在慣性傳感器14中布置有橫向加速度測量傳感器30。該橫向加速度測量傳感器30經(jīng)受到離心力場32形式的物理發(fā)射場，其作用于橫向加速度測量傳感器30并隨著車輛2上的待檢測的橫向加速度26加速。檢測到的橫向加速度26隨后被輸出給信號編輯電路34。

為了檢測橫擺率28，在慣性傳感器14中布置有科里奧利加速度測量傳感器36。該科里奧利加速度測量傳感器36經(jīng)受到科里奧利力場38形式的物理發(fā)射場。作為對于科里奧利力場38的響應(yīng)，科里奧利加速度測量傳感器36輸出了傳感器信號40，該傳感器信號隨后可以在可能情況下附屬于科里奧利加速度測量傳感器36的另外的運(yùn)算裝置42中被換算為橫擺率28。如何能基于科里奧利力場38檢測到橫擺率28的一個(gè)例子在出版文獻(xiàn)DE 10 2010 002 796 A1中描述，因此在這里出于簡潔的原因不進(jìn)行描述。檢測到的橫擺率28被輸出到信號編輯電路34。

在信號編輯電路34中，這樣檢測到的橫向加速度26和橫擺率28可以被再加工，以便例如減小噪聲頻帶距離并提高信號強(qiáng)度。被這樣編輯的橫向加速度26和橫擺率28隨后可以被輸出到接口44，該接口隨后將檢測到的兩個(gè)信號作為行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16發(fā)送到調(diào)節(jié)器18。該接口44例如可能基于PSI5-標(biāo)準(zhǔn)或CAN-標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建。

在下面根據(jù)圖3詳細(xì)說明慣性傳感器14的一實(shí)施方式。

在當(dāng)前實(shí)施方式的范圍中，兩個(gè)測量傳感器30，36和信號編輯電路34形成傳感器電路46，該傳感器電路被承載和連接在設(shè)計(jì)為引線框架48的電路載體上?？赡芮闆r下不能在引線框架48上實(shí)現(xiàn)的電路連接可以在此通過壓接引線50形式的電導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)。接口44可以被集成到信號編輯電路34中并設(shè)計(jì)為專用集成電路，其在下面稱ASIC 34(英文：application-specific integrated circuit(專用集成電路))。

傳感器電路46還可以被硅樹脂材料形式的機(jī)械退耦材料51——也稱為球頂狀-質(zhì)量體51——包圍，該硅樹脂材料又可以被共同地封裝到注塑材料52中，例如環(huán)氧樹脂52形式的熱固性塑料。

最后，相應(yīng)的接觸部件——如圖2中示出的小型腿件54——為了實(shí)現(xiàn)與電路、例如調(diào)節(jié)器18的電接觸而從慣性傳感器14上凸出。

參考圖4，根據(jù)該附圖詳細(xì)說明行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16的可能的失真。

將橫向加速度26和/或橫擺率28作為行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16檢測的慣性傳感器14可能在自身已知的回流焊接過程中被直接焊接到印刷電路板56上，在該印刷電路板上例如也能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器18。在該印刷電路板56上可以額外地設(shè)有陶瓷電容器58。額外地，印刷電路板56可以通過螺栓緊固件60與車輛2中的其它技術(shù)元件、例如電氣閥和/或圖4中顯示的殼體62連接。

已經(jīng)證明了，通過連接的電容器、如陶瓷電容器58和/或其它技術(shù)元件、如前述的例如可以設(shè)計(jì)為電磁閥的電氣閥和/或底盤4的車身振動產(chǎn)生的固體聲64可以通過電路板56和小型腿件52傳導(dǎo)到引線框架48并從那里傳導(dǎo)到測量傳感器26，28。

固體聲64激勵(lì)兩個(gè)測量傳感器26，28產(chǎn)生振動，該振動疊加于離心力場32和科里奧利力場38并因此可以影響待檢測的橫向加速度26和/或待檢測的橫擺率28。這種與發(fā)射場32，38的疊加可以因此導(dǎo)致行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16形式的錯(cuò)誤的傳感器信號，這又會導(dǎo)致調(diào)節(jié)器18的錯(cuò)誤的反應(yīng)。

因此應(yīng)盡可能避免由固體聲64激勵(lì)的振動。

這在下面根據(jù)圖5詳細(xì)說明，該附圖以一另選的實(shí)施方式示出慣性傳感器14。僅出于簡潔和清楚的原因在圖5中略去了科里奧利加速度測量傳感器36。

在圖5中所示的慣性傳感器14的范圍中，通過固體聲64激勵(lì)的振動利用聲阻元件66被消除。該聲阻元件66被設(shè)計(jì)為引線框架48中圍繞傳感器電路46的狹槽66，從而引線框架48被分成第一區(qū)域68和第二區(qū)域70。兩個(gè)區(qū)域68，70可以在此通過薄的接腿72——例如在圖7中可以看到該接腿——相互連接。

印刷電路板48被安置在聲退耦薄膜74上的傳感器電路46下方，其中，聲退耦薄膜74和球頂狀-材料51可以在環(huán)繞的狹槽66中接觸。引線框架48的第二區(qū)域70通過圖5中未示出的小型腿件54固定地與印刷電路板56連接，這通過固定支承件76表明。相應(yīng)地，引線框架48的第一區(qū)域68通過環(huán)繞的狹槽66浮動支承，從而其由固體聲64不能對該第二區(qū)域激勵(lì)起振動。因此測量傳感器30，36也不能被激勵(lì)起振動，進(jìn)而不能使行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16失真。

為了能進(jìn)一步提高聲退耦，如在圖6中根據(jù)橫向加速度測量傳感器30所示，測量傳感器30，36被直接布置在聲退耦薄膜74上。為此可以在引線框架48的第一區(qū)域68中設(shè)計(jì)相應(yīng)的空隙78，在該空隙中隨后可以接納相應(yīng)的測量傳感器30，36。

如在圖7中所示，各個(gè)測量傳感器30，36可以被安置在唯一的測量傳感器電路中，其中，信號編輯電路34將各個(gè)這樣檢測到的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16通過壓接引線50輸出到電氣接口80。此外，引線框架48可以例如在固定支承件76之一上與基準(zhǔn)電位82連接。