本公開(kāi)涉及一種用于車輛的液壓傳感器,該液壓傳感器包括具有流體腔的傳感器殼體、用于感測(cè)流體腔中的流體的壓力的傳感器元件以及電子信號(hào)處理部件,該電子信號(hào)處理部件電連接到所述傳感器元件并且旨在用于處理流體壓力的電信號(hào)特性。
背景技術(shù):
液壓傳感器用于許多領(lǐng)域。因此,例如,在液壓車輛制動(dòng)器的情況下,電子控制單元(ecu)基于由壓力傳感器測(cè)量到的流體通道中的壓力來(lái)激活各種各樣的部件,諸如閥。液壓傳感器通常是液壓控制單元(hcu)的組成部分。如果壓力傳感器與ecu之間或者h(yuǎn)cu與ecu之間的接口可以盡可能靈活地設(shè)計(jì),并且由hcu和ecu組成的整個(gè)單元具有盡可能小的整體高度,則在上述方面是有利的。
用于測(cè)量流體壓力的壓力傳感器通常具有壓阻元件,該壓阻元件的電阻在經(jīng)歷變形時(shí)改變,并且是電阻測(cè)量橋的一部分。電阻測(cè)量橋的分壓器之間的電壓差則是流體壓力的量度。代表流體壓力的電信號(hào)(諸如在電阻測(cè)量橋的情況下的電壓差)則通常被傳遞(為了進(jìn)一步處理)到電子信號(hào)處理部件(諸如asic),并且經(jīng)進(jìn)一步處理的信號(hào)被饋送到電子控制單元。如果壓力傳感器與電子信號(hào)處理部件之間的接口以及電子信號(hào)處理部件與ecu之間的接口也可以被靈活地設(shè)計(jì)并且對(duì)由hcu和ecu組成的單元的整體高度具有盡可能小的不利影響,則在上述方面是有利的。
已知在單獨(dú)的印刷電路板上布置和接觸電子信號(hào)處理部件。然而,限制由hcu和ecu組成的單元的高度的可能性受到在單獨(dú)的印刷電路板上布置和接觸的信號(hào)處理部件的限制,因?yàn)榫哂须娮有盘?hào)處理部件的印刷電路板突出超過(guò)液壓控制單元,并因此電子控制單元與液壓控制單元或壓力傳感器之間的距離被限制成盡可能小的距離。提供額外的印刷電路板也需要額外的費(fèi)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,目的是提供一種用于車輛的液壓傳感器,其避免了現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)。
根據(jù)一個(gè)方面,用于車輛的液壓傳感器包括具有流體腔的傳感器殼體、用于感測(cè)流體腔中的流體的壓力的傳感器元件以及電子信號(hào)處理部件,該電子信號(hào)處理部件電連接到所述傳感器元件并且旨在用于處理流體壓力的電信號(hào)特性。用于傳遞經(jīng)電子信號(hào)處理部件處理的電信號(hào)的導(dǎo)電觸點(diǎn)形成在傳感器殼體的外部主區(qū)域上。
電子信號(hào)處理部件通常是asic。導(dǎo)電觸點(diǎn)可以形成為接觸焊盤。它們可以例如由鎳形成,其上形成有一層金。金層可以用作防腐蝕的保護(hù)。
在一個(gè)實(shí)施方式中,電子信號(hào)處理部件被布置在傳感器殼體的外部主區(qū)域上,在該區(qū)域上形成有導(dǎo)電觸點(diǎn)。因此,電子信號(hào)處理部件被布置在傳感器殼體的還形成有導(dǎo)電觸點(diǎn)的同一外部主區(qū)域上。該電子信號(hào)處理部件可以例如借助粘合劑固定在殼體上。
所描述的布置提供了特別簡(jiǎn)單且緊湊的結(jié)構(gòu)。電子信號(hào)處理部件可以連接到導(dǎo)電觸點(diǎn),用于借助形成在外部主區(qū)域上的接合線和電導(dǎo)體軌道傳遞經(jīng)電子信號(hào)處理部件處理的電信號(hào)。電子信號(hào)處理部件以及接合線位于其中的相鄰區(qū)域可以由硬涂層和/或凝膠涂層覆蓋。硬涂層用作保護(hù)層。
在另一個(gè)實(shí)施方式中,傳感器元件被布置在電子信號(hào)處理部件與形成在傳感器殼體中的流體腔之間。在這種布置中,電子信號(hào)處理部件位于傳感器元件上方并保護(hù)傳感器元件。
在開(kāi)發(fā)中,傳感器殼體具有用于將形成在傳感器殼體中的流體腔流體連接到液壓控制單元的流體通道的流體連接區(qū)域。因此,壓力傳感器可以測(cè)量液壓控制單元的流體通道中的流體的流體壓力。
在另一結(jié)構(gòu)中,傳感器殼體的形成有導(dǎo)電觸點(diǎn)的外部主區(qū)域被布置成與傳感器殼體的流體連接區(qū)域相反。然后優(yōu)選地,導(dǎo)電觸點(diǎn)與電子控制單元(ecu)的印刷電路板平行地布置,電子信號(hào)處理部件的信號(hào)將被傳遞到電子控制單元(ecu)。建立印刷電路板與傳感器殼體上的導(dǎo)電觸點(diǎn)之間的接觸的接觸元件可以通過(guò)布置在殼體中的接觸彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。具有接觸彈簧的殼體然后可以例如借助卡扣連接而固定在傳感器殼體上,通過(guò)這樣的方式使得接觸彈簧在一端接觸傳感器殼體上的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
在另一結(jié)構(gòu)中,傳感器殼體的形成有導(dǎo)電觸點(diǎn)的外部主區(qū)域被布置在傳感器殼體的流體連接區(qū)域的旁邊。在這種結(jié)構(gòu)的情況下,導(dǎo)電觸點(diǎn)則基本上被布置成與電子控制單元(ecu)的印刷電路板成直角,電子信號(hào)處理部件的信號(hào)將被傳遞到電子控制單元(ecu)。因此,可以借助簡(jiǎn)單的接觸彈簧進(jìn)行接觸,該接觸彈簧與ecu的印刷電路板成直角地延伸并平行于傳感器殼體上的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
在上述結(jié)構(gòu)的情況下,流體腔可以由饋送孔形成,該饋送孔是通向流體連接區(qū)域并連通到交叉孔中的開(kāi)口,該交叉孔通過(guò)塞子與外部隔絕。在一個(gè)變型中,通向饋送孔并與外部隔絕,并且傳感器元件可以與之相連接以測(cè)量壓力的流體腔然后保留在交叉孔中。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,在流體連接區(qū)域上提供連接器,傳感器殼體可以借助該連接器通過(guò)鉚接(clinching)固定在液壓控制單元上。連接器可以用螺絲擰到傳感器殼體上。鉚接固定可以產(chǎn)生傳感器的高達(dá)200巴的密封耐壓裝配。由于電子控制單元集成在液壓傳感器中,所以很容易將壓力傳感器安裝在另一部件(諸如hcu)上。
根據(jù)另一結(jié)構(gòu),傳感器元件具有鄰接流體腔并可在流體壓力下變形的元件以及壓力相關(guān)電阻元件,該壓力相關(guān)電阻元件提供在所述能夠在流體壓力下變形的元件的背對(duì)流體腔的一側(cè)上。壓力相關(guān)電阻元件通常是隔膜,其鄰接流體腔并且例如通過(guò)夾緊固定在所述腔中。傳感器元件可以是電阻測(cè)量橋,例如惠斯頓(wheatstone)測(cè)量橋,其具有至少一個(gè)應(yīng)變計(jì)作為壓力相關(guān)電阻元件。測(cè)量橋的分壓器之間的電壓差(被稱為橫橋電壓(transversebridgevoltage))則是隔膜的變形的量度,并因此是流體壓力的量度。
上述壓力傳感器可以是液壓控制單元的組成部分,而液壓控制單元又可以是車輛制動(dòng)系統(tǒng)的組成部分。
具有壓力傳感器的液壓控制單元可以與電子控制單元(ecu)一起形成組件。傳感器殼體上(而不是單獨(dú)的印刷電路板上)的導(dǎo)電觸點(diǎn)的上述結(jié)構(gòu)使得該組件能夠被制作得特別緊湊。
附圖說(shuō)明
本公開(kāi)的其它優(yōu)點(diǎn)和特征可以在下文中對(duì)多個(gè)實(shí)施方式的描述以及所參考的附圖中找到,其中:
圖1a示意性地示出了固定在液壓控制單元上的液壓傳感器的第一實(shí)施方式的剖面?zhèn)纫晥D;
圖1b以平面圖示意性地示出了圖1a中所示出的壓力傳感器;
圖2示意性地示出了傳感器殼體的第一結(jié)構(gòu),該傳感器殼體形成為兩部分,并且借助接觸彈簧接觸傳感器殼體的接觸焊盤;
圖3示意性地示出了具有布置在殼體中的接觸彈簧以及流體連接器的液壓傳感器的實(shí)施方式;
圖4示意性地示出了兩部分傳感器殼體的第二結(jié)構(gòu);
圖5a以側(cè)視圖示意性地示出了液壓傳感器的第二實(shí)施方式,其中,電子信號(hào)處理部件和導(dǎo)電觸點(diǎn)布置在側(cè)面區(qū)域上;
圖5b示意性地示出了圖5a中所示出的壓力傳感器的沿圖5a中的a-a線的剖面?zhèn)纫晥D。
圖6示出了圖5a和圖5b中所示出的第二實(shí)施方式的情況下的流體腔的第一結(jié)構(gòu);以及
圖7示出了圖5a和圖5b中所示出的第二實(shí)施方式的情況下的流體腔的第二結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面描述的示例性實(shí)施方式提供了一種用于機(jī)動(dòng)車輛的液壓傳感器,該液壓傳感器相對(duì)于ecu的接口可以被靈活地設(shè)計(jì),這可以以低成本實(shí)現(xiàn),并且該液壓傳感器可以以簡(jiǎn)單的方式連接到液壓控制單元以形成緊湊的組件。
圖1a示意性地示出了液壓傳感器100的第一實(shí)施方式的剖面?zhèn)纫晥D。液壓傳感器100具有傳感器殼體102,流體腔104形成在傳感器殼體102中。流體腔104用于在車輛制動(dòng)系統(tǒng)的情況下容納流體,實(shí)際上是不可壓縮的介質(zhì),例如制動(dòng)液。流體腔104與隔膜106鄰接,隔膜106形成為在流體壓力下可變形的元件。相對(duì)于圖1a布置在隔膜106的上側(cè)(即在隔膜106的背對(duì)流體腔104的一側(cè))的是傳感器元件108。電子信號(hào)處理部件110也布置在傳感器殼體102上并且電連接到傳感器元件108。在這里示出的示例性實(shí)施方式中,傳感器元件108借助接合線112連接到電子信號(hào)處理部件110。
在這里示出的示例中,液壓傳感器100固定在液壓控制單元114(hcu)上。傳感器殼體102為此具有流體連接區(qū)域116,在流體連接區(qū)域116上敞開(kāi)地形成有流體腔104。液壓控制單元114同樣具有流體連接區(qū)域118,在該流體連接區(qū)域118上敞開(kāi)地形成有在hcu114中形成的流體通道120。傳感器殼體102固定在hcu114上,使得流體腔104與hcu114的流體通道120流體連接。
在這里示出的示例中,傳感器殼體102通過(guò)鉚接固定在液壓控制單元114上。為此,傳感器殼體102具有平坦形成的支承區(qū)域122,用于鉚接的壓力可以施加在支承區(qū)域122上。這產(chǎn)生了hcu114上的傳感器殼體102的密封耐壓裝配,例如高達(dá)200巴。然而,傳感器殼體102也可以以其它方式固定在液壓控制單元114上。
傳感器元件108具有至少一個(gè)電阻元件,其電阻在經(jīng)歷變形時(shí)改變。壓力相關(guān)電阻元件可以是例如應(yīng)變計(jì)。傳感器元件可以具有電阻測(cè)量橋,電阻測(cè)量橋用于將隔膜106由于流體壓力而發(fā)生的變形轉(zhuǎn)換成取決于變形的幅度的電壓信號(hào)。電阻測(cè)量橋通常具有兩個(gè)并聯(lián)連接的分壓器,每個(gè)分壓器具有兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻元件。
所謂的橫橋電壓就是其上布置有電阻測(cè)量橋的隔膜的變形的量度。橫橋電壓指示電阻測(cè)量橋的分壓器之間的電壓差。
電阻測(cè)量橋可以形成為全橋,其中四個(gè)電阻元件形成為應(yīng)變計(jì)。然而,電阻測(cè)量橋可以不同地構(gòu)造,例如構(gòu)造為具有兩個(gè)應(yīng)變計(jì)的半橋。
圖1b以平面圖示出了圖1a的液壓傳感器100。傳感器元件108通過(guò)形成在傳感器殼體102上的第一電導(dǎo)體軌道124和接合線112連接到電子信號(hào)處理部件110。在這里示出的示例性實(shí)施方式中,傳感器元件108由兩個(gè)元件組成,以便感測(cè)隔膜106在彼此垂直的兩個(gè)不同方向上的變形。電子信號(hào)處理部件110通常是asic。電子信號(hào)處理部件110又借助接合線112連接到形成在傳感器殼體102上的第二電導(dǎo)體軌道128。第二電導(dǎo)體軌道128連接到形成在傳感器殼體102上的導(dǎo)電觸點(diǎn)130。導(dǎo)電觸點(diǎn)130在此形成為接觸焊盤。它們例如用于使電子信號(hào)處理部件110與在此未示出的電子控制單元(ecu)接觸。
電子信號(hào)處理部件110可以借助粘合劑132固定在傳感器殼體102上(參見(jiàn)圖1a)。
電子信號(hào)處理部件110以及其相鄰區(qū)域(接合線112位于該相鄰區(qū)域中)可以由諸如凝膠涂層的硬涂層覆蓋。該硬涂層用作保護(hù)層。其密封防潮,并且防止受到壓力損壞。
導(dǎo)電觸點(diǎn)130可以由鎳組成,并被一層金覆蓋。金層可以用于防腐蝕。
在圖1a和圖1b中所示出的示例性實(shí)施方式中,電子信號(hào)處理部件110被布置在傳感器殼體102的外部區(qū)域134上的導(dǎo)電觸點(diǎn)130的旁邊。外部區(qū)域134是傳感器殼體102的外表面的一部分。其形成傳感器殼體102的主區(qū)域,該主區(qū)域被布置成與傳感器殼體102的流體連接區(qū)域116相反。
從圖1b中還可以看出,傳感器殼體102具有圓形剖面區(qū)域。然而,傳感器殼體102也可以具有任何其它可能的形狀。
在圖2中,以縱向剖面示出了圖1a和圖1b中所示出的用于車輛的液壓傳感器200的示例性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)于圖1a和圖1b的特征具有相同的附圖標(biāo)記,在每種情況下增加100。傳感器殼體202同樣具有流體腔204、鄰接流體腔204的隔膜206以及布置在隔膜206上的傳感器元件208。在傳感器殼體202的外部區(qū)域234上,傳感器元件208旁邊同樣布置有電子信號(hào)處理部件210,該電子信號(hào)處理部件210電連接到傳感器元件208(在此未示出)。外部區(qū)域234形成被布置成與流體連接區(qū)域216相反的主區(qū)域。
除了圖1a和圖1b中所示出的實(shí)施方式之外,示出了具有可以用于接觸電子控制單元(ecu)的接觸彈簧242的殼體240。接觸彈簧242在傳感器殼體202上接觸電連接到電子信號(hào)處理部件210的導(dǎo)電觸點(diǎn)230。接觸彈簧242借助其殼體240借助形狀匹配(formfit)固定在傳感器殼體202上。在這里示出的示例性實(shí)施方式中,殼體240借助卡扣連接而固定在傳感器殼體202上。
如圖2所示,具有接觸彈簧242的殼體240也可以用于接觸圖1和圖2中所示出的導(dǎo)電觸點(diǎn)130。
圖2中所示出的傳感器殼體202與圖1a和圖1b中所示出的傳感器殼體102的不同之處在于傳感器殼體202形成為兩部分。具體地,傳感器殼體202具有第一部分244和第二部分246,第一部分244和第二部分246例如借助焊接連接彼此固定地連接在一起。相應(yīng)的連接區(qū)域248在傳感器殼體202的縱向方向上延伸。第一部分244包括流體腔304、隔膜206以及布置在隔膜206上的傳感器元件208。第二部分246相對(duì)于圖3布置在第一部分244的側(cè)面,并且包括支承區(qū)域222,用于將傳感器殼體202鉚接到hcu的壓力可以施加在支承區(qū)域222上。第二部分246在圓周方向上圍繞第一部分244。此外,具有接觸彈簧242的殼體240固定在傳感器殼體202的第二部分246上。
如圖3所示,殼體240可以具有用于接觸多個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)230的多個(gè)接觸彈簧242。還可以提供各自具有接觸彈簧的多個(gè)殼體。
圖3示意性地示出了液壓傳感器300,液壓傳感器300的導(dǎo)電觸點(diǎn)與布置在殼體340中的多個(gè)接觸彈簧342接觸。對(duì)應(yīng)于圖1a、圖1b和圖2的特征具有相同的附圖標(biāo)記,在每種情況下增加200或100。液壓傳感器300具有傳感器殼體302,具有多個(gè)接觸彈簧342的殼體340例如借助卡扣連接固定在傳感器殼體302上。此外,液壓傳感器300在流體連接區(qū)域316上具有連接器350,傳感器殼體302可以借助連接器350通過(guò)鉚接固定在hcu上。
圖4示意性地示出了作為液壓傳感器的兩部分傳感器殼體的圖2的另選方案的結(jié)構(gòu)的縱向剖面。對(duì)應(yīng)于圖1a、圖1b和圖2的特征具有相同的附圖標(biāo)記,在每種情況下增加300或200。兩部分傳感器殼體402仍然具有第一部分444和第二部分446,每個(gè)部分具有連接區(qū)域448,連接區(qū)域448分別在傳感器殼體402的橫向方向上延伸。第一部分444和第二部分446可以借助焊接連接彼此連接。第一部分444包括用于施加壓力以便將液壓傳感器400固定在hcu上的支承區(qū)域442,并且還包括連通到形成在第二部分446中的流體腔404中的流體通道460。第二部分446還包括與流體腔404、傳感器元件以及電子信號(hào)處理部件鄰接的隔膜(盡管在圖4中未示出)。
圖5a和圖5b示出了液壓傳感器500的第二示例性實(shí)施方式。對(duì)應(yīng)于圖1a和圖1b的特征具有相同的附圖標(biāo)記,在每種情況下增加400。
圖5a示出了液壓傳感器500的側(cè)視圖。液壓傳感器500與圖1a和圖1b中所示出的壓力傳感器100的不同之處在于,本實(shí)施方式的傳感器殼體502為矩形,并且傳感器元件508(參見(jiàn)圖5b)、電子信號(hào)處理部件510和導(dǎo)電觸點(diǎn)530布置在傳感器殼體502的、位于傳感器殼體502的流體連接區(qū)域516旁邊的側(cè)面區(qū)域534上。側(cè)面區(qū)域534在流體連接區(qū)域516旁邊形成外部主區(qū)域。
在圖5a中,可以看到傳感器殼體502的側(cè)面區(qū)域534,在該側(cè)面區(qū)域534上布置有傳感器元件508、電子信號(hào)處理部件510、電導(dǎo)體軌道(在此未示出)以及導(dǎo)電觸點(diǎn)530(在此被形成為接觸焊盤)。電子信號(hào)處理部件510可以焊接在傳感器殼體502上。此外,液壓傳感器500在流體連接區(qū)域516上具有連接器550,液壓傳感器500可以通過(guò)連接器550通過(guò)鉚接固定在hcu上。
圖5b以沿著線a-a的縱向剖面示出了圖5a的實(shí)施方式。從圖5b中可以看出,傳感器元件508布置在電子信號(hào)處理部件510的下方,也就是說(shuō),布置在傳感器殼體502或隔膜506與電子信號(hào)處理部件510之間,使得傳感器元件508被保護(hù)。
從圖5b中還可以看出,在圖5a和圖5b中所示出的實(shí)施方式的情況下,可以使用沒(méi)有殼體的簡(jiǎn)單接觸彈簧542來(lái)接觸ecu,而不是固定在殼體340中的接觸彈簧342。
在圖1至圖4中所示出的實(shí)施方式的情況下,傳感器殼體上的導(dǎo)電觸點(diǎn)被布置成平行于與導(dǎo)電觸點(diǎn)相連接的ecu的印刷電路板。為此,為了電接觸,接觸元件(諸如與導(dǎo)電觸點(diǎn)成直角布置的接觸彈簧)是必需的。這例如借助布置在殼體中的接觸彈簧是可能的,所述接觸彈簧與導(dǎo)電觸點(diǎn)以及ecu的印刷電路板成直角地延伸。
另一方面,在圖5a和圖5b中所示出的實(shí)施方式的情況下,傳感器殼體502上的導(dǎo)電觸點(diǎn)530已經(jīng)與ecu的印刷電路板成直角地布置。這使得能夠借助圖5中所示出的接觸彈簧542進(jìn)行簡(jiǎn)單的布置,接觸彈簧542平行于導(dǎo)電觸點(diǎn)530延伸。
圖6示出了如在圖5a和圖5b中所示出的第二實(shí)施方式的情況下可以形成的流體腔504的第一結(jié)構(gòu)。傳感器殼體502具有形成流體腔504的簡(jiǎn)單的孔570以及與流體腔504鄰接的隔膜506。簡(jiǎn)單的孔570形成為通向流體連接區(qū)域516。在隔膜506的背對(duì)流體腔504的一側(cè)設(shè)置有用于測(cè)量流體腔504中的流體壓力的傳感器元件508。
在圖7中可以看到傳感器殼體502中作為圖6所示的另選方案的流體腔504的實(shí)施方式。這里,流體腔504具有饋送孔572,饋送孔572通向流體連接區(qū)域516并且連通到交叉孔574中。交叉孔574具有比饋送孔572大的直徑。交叉孔574通過(guò)塞子576與外部隔絕,使得交叉孔574仍然形成與隔膜506鄰接的小流體腔578。
液壓傳感器的上述實(shí)施方式可以是液壓控制單元的組成部分。液壓控制單元又可以是車輛制動(dòng)系統(tǒng)的組成部分。具有壓力傳感器的液壓控制單元可以與電子控制單元形成一個(gè)單元,所述電子控制單元與壓力傳感器的導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸。
在上述實(shí)施方式的情況下,電子信號(hào)處理部件未布置在單獨(dú)的印刷電路板上,而是集成在液壓傳感器中。電子信號(hào)處理部件、傳感器元件以及用于接觸ecu的導(dǎo)電觸點(diǎn)被布置在傳感器殼體的公共主區(qū)域上,該公共主區(qū)域或者布置成相對(duì)于hcu與流體連接區(qū)域相反,或者布置在hcu的流體連接區(qū)域旁邊。
液壓傳感器與電子信號(hào)處理部件形成一個(gè)部件的一體化集成的優(yōu)點(diǎn)在于,通過(guò)省去用于電子信號(hào)處理部件的單獨(dú)的印刷電路板,需要較少的部件,因此可以降低成本。此外,形成一個(gè)部件的一體化集成使得hcu或液壓傳感器相對(duì)于ecu的接口能夠更加靈活地設(shè)計(jì)。具有集成的電子信號(hào)處理部件的液壓傳感器具有比連接到單獨(dú)的電子信號(hào)處理部件的液壓傳感器小的尺寸,從而能夠降低液壓傳感器的安裝高度。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電子信號(hào)處理部件的接觸可以由同一公司連同液壓傳感器的生產(chǎn)一起執(zhí)行,這同樣導(dǎo)致成本的降低。最后,形成單個(gè)部件的一體化集成使得能夠?qū)崿F(xiàn)液壓傳感器安裝簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。圖5a和圖5b中所示出的實(shí)施方式(其中,導(dǎo)電觸點(diǎn)與hcu和ecu的印刷電路板成直角布置)使得能夠使用簡(jiǎn)單的接觸彈簧,并因此代表特別簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和低成本。