CN107250751A - 用于车辆的液压传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的液压传感器(100)，该液压传感器包括包含流体腔的传感器壳体(102)、用于检测流体腔中的流体的压力的传感器元件(108)以及电子信号处理部件(110)，电子信号处理部件(110)电连接到传感器元件(108)以处理表征流体压力的电信号。用于转发经电子信号处理部件(110)处理的电信号的导电触点(130)形成在传感器壳体(102)的外部主表面(134)上。

Description

用于车辆的液压传感器
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的液压传感器，该液压传感器包括具有流体腔的传感器壳体、用于感测流体腔中的流体的压力的传感器元件以及电子信号处理部件，该电子信号处理部件电连接到所述传感器元件并且旨在用于处理流体压力的电信号特性。
背景技术
液压传感器用于许多领域。因此，例如，在液压车辆制动器的情况下，电子控制单元(ECU)基于由压力传感器测量到的流体通道中的压力来激活各种各样的部件，诸如阀。液压传感器通常是液压控制单元(HCU)的组成部分。如果压力传感器与ECU之间或者HCU与ECU之间的接口可以尽可能灵活地设计，并且由HCU和ECU组成的整个单元具有尽可能小的整体高度，则在上述方面是有利的。
用于测量流体压力的压力传感器通常具有压阻元件，该压阻元件的电阻在经历变形时改变，并且是电阻测量桥的一部分。电阻测量桥的分压器之间的电压差则是流体压力的量度。代表流体压力的电信号(诸如在电阻测量桥的情况下的电压差)则通常被传递(为了进一步处理)到电子信号处理部件(诸如ASIC)，并且经进一步处理的信号被馈送到电子控制单元。如果压力传感器与电子信号处理部件之间的接口以及电子信号处理部件与ECU之间的接口也可以被灵活地设计并且对由HCU和ECU组成的单元的整体高度具有尽可能小的不利影响，则在上述方面是有利的。
已知在单独的印刷电路板上布置和接触电子信号处理部件。然而，限制由HCU和ECU组成的单元的高度的可能性受到在单独的印刷电路板上布置和接触的信号处理部件的限制，因为具有电子信号处理部件的印刷电路板突出超过液压控制单元，并因此电子控制单元与液压控制单元或压力传感器之间的距离被限制成尽可能小的距离。提供额外的印刷电路板也需要额外的费用。
发明内容
因此，目的是提供一种用于车辆的液压传感器，其避免了现有技术的一个或更多个缺点。
根据一个方面，用于车辆的液压传感器包括具有流体腔的传感器壳体、用于感测流体腔中的流体的压力的传感器元件以及电子信号处理部件，该电子信号处理部件电连接到所述传感器元件并且旨在用于处理流体压力的电信号特性。用于传递经电子信号处理部件处理的电信号的导电触点形成在传感器壳体的外部主区域上。
电子信号处理部件通常是ASIC。导电触点可以形成为接触焊盘。它们可以例如由镍形成，其上形成有一层金。金层可以用作防腐蚀的保护。
在一个实施方式中，电子信号处理部件被布置在传感器壳体的外部主区域上，在该区域上形成有导电触点。因此，电子信号处理部件被布置在传感器壳体的还形成有导电触点的同一外部主区域上。该电子信号处理部件可以例如借助粘合剂固定在壳体上。
所描述的布置提供了特别简单且紧凑的结构。电子信号处理部件可以连接到导电触点，用于借助形成在外部主区域上的接合线和电导体轨道传递经电子信号处理部件处理的电信号。电子信号处理部件以及接合线位于其中的相邻区域可以由硬涂层和/或凝胶涂层覆盖。硬涂层用作保护层。
在另一个实施方式中，传感器元件被布置在电子信号处理部件与形成在传感器壳体中的流体腔之间。在这种布置中，电子信号处理部件位于传感器元件上方并保护传感器元件。
在开发中，传感器壳体具有用于将形成在传感器壳体中的流体腔流体连接到液压控制单元的流体通道的流体连接区域。因此，压力传感器可以测量液压控制单元的流体通道中的流体的流体压力。
在另一结构中，传感器壳体的形成有导电触点的外部主区域被布置成与传感器壳体的流体连接区域相反。然后优选地，导电触点与电子控制单元(ECU)的印刷电路板平行地布置，电子信号处理部件的信号将被传递到电子控制单元(ECU)。建立印刷电路板与传感器壳体上的导电触点之间的接触的接触元件可以通过布置在壳体中的接触弹簧来实现。具有接触弹簧的壳体然后可以例如借助卡扣连接而固定在传感器壳体上，通过这样的方式使得接触弹簧在一端接触传感器壳体上的导电触点。
在另一结构中，传感器壳体的形成有导电触点的外部主区域被布置在传感器壳体的流体连接区域的旁边。在这种结构的情况下，导电触点则基本上被布置成与电子控制单元(ECU)的印刷电路板成直角，电子信号处理部件的信号将被传递到电子控制单元(ECU)。因此，可以借助简单的接触弹簧进行接触，该接触弹簧与ECU的印刷电路板成直角地延伸并平行于传感器壳体上的导电触点。
在上述结构的情况下，流体腔可以由馈送孔形成，该馈送孔是通向流体连接区域并连通到交叉孔中的开口，该交叉孔通过塞子与外部隔绝。在一个变型中，通向馈送孔并与外部隔绝，并且传感器元件可以与之相连接以测量压力的流体腔然后保留在交叉孔中。
根据一个实施方式，在流体连接区域上提供连接器，传感器壳体可以借助该连接器通过铆接(clinching)固定在液压控制单元上。连接器可以用螺丝拧到传感器壳体上。铆接固定可以产生传感器的高达200巴的密封耐压装配。由于电子控制单元集成在液压传感器中，所以很容易将压力传感器安装在另一部件(诸如HCU)上。
根据另一结构，传感器元件具有邻接流体腔并可在流体压力下变形的元件以及压力相关电阻元件，该压力相关电阻元件提供在所述能够在流体压力下变形的元件的背对流体腔的一侧上。压力相关电阻元件通常是隔膜，其邻接流体腔并且例如通过夹紧固定在所述腔中。传感器元件可以是电阻测量桥，例如惠斯顿(Wheatstone)测量桥，其具有至少一个应变计作为压力相关电阻元件。测量桥的分压器之间的电压差(被称为横桥电压(transverse bridge voltage))则是隔膜的变形的量度，并因此是流体压力的量度。
上述压力传感器可以是液压控制单元的组成部分，而液压控制单元又可以是车辆制动系统的组成部分。
具有压力传感器的液压控制单元可以与电子控制单元(ECU)一起形成组件。传感器壳体上(而不是单独的印刷电路板上)的导电触点的上述结构使得该组件能够被制作得特别紧凑。
附图说明
本公开的其它优点和特征可以在下文中对多个实施方式的描述以及所参考的附图中找到，其中：
图1a示意性地示出了固定在液压控制单元上的液压传感器的第一实施方式的剖面侧视图；
图1b以平面图示意性地示出了图1a中所示出的压力传感器；
图2示意性地示出了传感器壳体的第一结构，该传感器壳体形成为两部分，并且借助接触弹簧接触传感器壳体的接触焊盘；
图3示意性地示出了具有布置在壳体中的接触弹簧以及流体连接器的液压传感器的实施方式；
图4示意性地示出了两部分传感器壳体的第二结构；
图5a以侧视图示意性地示出了液压传感器的第二实施方式，其中，电子信号处理部件和导电触点布置在侧面区域上；
图5b示意性地示出了图5a中所示出的压力传感器的沿图5a中的A-A线的剖面侧视图。
图6示出了图5a和图5b中所示出的第二实施方式的情况下的流体腔的第一结构；以及
图7示出了图5a和图5b中所示出的第二实施方式的情况下的流体腔的第二结构。
具体实施方式
下面描述的示例性实施方式提供了一种用于机动车辆的液压传感器，该液压传感器相对于ECU的接口可以被灵活地设计，这可以以低成本实现，并且该液压传感器可以以简单的方式连接到液压控制单元以形成紧凑的组件。
图1a示意性地示出了液压传感器100的第一实施方式的剖面侧视图。液压传感器100具有传感器壳体102，流体腔104形成在传感器壳体102中。流体腔104用于在车辆制动系统的情况下容纳流体，实际上是不可压缩的介质，例如制动液。流体腔104与隔膜106邻接，隔膜106形成为在流体压力下可变形的元件。相对于图1a布置在隔膜106的上侧(即在隔膜106的背对流体腔104的一侧)的是传感器元件108。电子信号处理部件110也布置在传感器壳体102上并且电连接到传感器元件108。在这里示出的示例性实施方式中，传感器元件108借助接合线112连接到电子信号处理部件110。
在这里示出的示例中，液压传感器100固定在液压控制单元114(HCU)上。传感器壳体102为此具有流体连接区域116，在流体连接区域116上敞开地形成有流体腔104。液压控制单元114同样具有流体连接区域118，在该流体连接区域118上敞开地形成有在HCU 114中形成的流体通道120。传感器壳体102固定在HCU 114上，使得流体腔104与HCU 114的流体通道120流体连接。
在这里示出的示例中，传感器壳体102通过铆接固定在液压控制单元114上。为此，传感器壳体102具有平坦形成的支承区域122，用于铆接的压力可以施加在支承区域122上。这产生了HCU 114上的传感器壳体102的密封耐压装配，例如高达200巴。然而，传感器壳体102也可以以其它方式固定在液压控制单元114上。
传感器元件108具有至少一个电阻元件，其电阻在经历变形时改变。压力相关电阻元件可以是例如应变计。传感器元件可以具有电阻测量桥，电阻测量桥用于将隔膜106由于流体压力而发生的变形转换成取决于变形的幅度的电压信号。电阻测量桥通常具有两个并联连接的分压器，每个分压器具有两个串联连接的电阻元件。
所谓的横桥电压就是其上布置有电阻测量桥的隔膜的变形的量度。横桥电压指示电阻测量桥的分压器之间的电压差。
电阻测量桥可以形成为全桥，其中四个电阻元件形成为应变计。然而，电阻测量桥可以不同地构造，例如构造为具有两个应变计的半桥。
图1b以平面图示出了图1a的液压传感器100。传感器元件108通过形成在传感器壳体102上的第一电导体轨道124和接合线112连接到电子信号处理部件110。在这里示出的示例性实施方式中，传感器元件108由两个元件组成，以便感测隔膜106在彼此垂直的两个不同方向上的变形。电子信号处理部件110通常是ASIC。电子信号处理部件110又借助接合线112连接到形成在传感器壳体102上的第二电导体轨道128。第二电导体轨道128连接到形成在传感器壳体102上的导电触点130。导电触点130在此形成为接触焊盘。它们例如用于使电子信号处理部件110与在此未示出的电子控制单元(ECU)接触。
电子信号处理部件110可以借助粘合剂132固定在传感器壳体102上(参见图1a)。
电子信号处理部件110以及其相邻区域(接合线112位于该相邻区域中)可以由诸如凝胶涂层的硬涂层覆盖。该硬涂层用作保护层。其密封防潮，并且防止受到压力损坏。
导电触点130可以由镍组成，并被一层金覆盖。金层可以用于防腐蚀。
在图1a和图1b中所示出的示例性实施方式中，电子信号处理部件110被布置在传感器壳体102的外部区域134上的导电触点130的旁边。外部区域134是传感器壳体102的外表面的一部分。其形成传感器壳体102的主区域，该主区域被布置成与传感器壳体102的流体连接区域116相反。
从图1b中还可以看出，传感器壳体102具有圆形剖面区域。然而，传感器壳体102也可以具有任何其它可能的形状。
在图2中，以纵向剖面示出了图1a和图1b中所示出的用于车辆的液压传感器200的示例性实施方式的结构。对应于图1a和图1b的特征具有相同的附图标记，在每种情况下增加100。传感器壳体202同样具有流体腔204、邻接流体腔204的隔膜206以及布置在隔膜206上的传感器元件208。在传感器壳体202的外部区域234上，传感器元件208旁边同样布置有电子信号处理部件210，该电子信号处理部件210电连接到传感器元件208(在此未示出)。外部区域234形成被布置成与流体连接区域216相反的主区域。
除了图1a和图1b中所示出的实施方式之外，示出了具有可以用于接触电子控制单元(ECU)的接触弹簧242的壳体240。接触弹簧242在传感器壳体202上接触电连接到电子信号处理部件210的导电触点230。接触弹簧242借助其壳体240借助形状匹配(form fit)固定在传感器壳体202上。在这里示出的示例性实施方式中，壳体240借助卡扣连接而固定在传感器壳体202上。
如图2所示，具有接触弹簧242的壳体240也可以用于接触图1和图2中所示出的导电触点130。
图2中所示出的传感器壳体202与图1a和图1b中所示出的传感器壳体102的不同之处在于传感器壳体202形成为两部分。具体地，传感器壳体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例如借助焊接连接彼此固定地连接在一起。相应的连接区域248在传感器壳体202的纵向方向上延伸。第一部分244包括流体腔304、隔膜206以及布置在隔膜206上的传感器元件208。第二部分246相对于图3布置在第一部分244的侧面，并且包括支承区域222，用于将传感器壳体202铆接到HCU的压力可以施加在支承区域222上。第二部分246在圆周方向上围绕第一部分244。此外，具有接触弹簧242的壳体240固定在传感器壳体202的第二部分246上。
如图3所示，壳体240可以具有用于接触多个导电触点230的多个接触弹簧242。还可以提供各自具有接触弹簧的多个壳体。
图3示意性地示出了液压传感器300，液压传感器300的导电触点与布置在壳体340中的多个接触弹簧342接触。对应于图1a、图1b和图2的特征具有相同的附图标记，在每种情况下增加200或100。液压传感器300具有传感器壳体302，具有多个接触弹簧342的壳体340例如借助卡扣连接固定在传感器壳体302上。此外，液压传感器300在流体连接区域316上具有连接器350，传感器壳体302可以借助连接器350通过铆接固定在HCU上。
图4示意性地示出了作为液压传感器的两部分传感器壳体的图2的另选方案的结构的纵向剖面。对应于图1a、图1b和图2的特征具有相同的附图标记，在每种情况下增加300或200。两部分传感器壳体402仍然具有第一部分444和第二部分446，每个部分具有连接区域448，连接区域448分别在传感器壳体402的横向方向上延伸。第一部分444和第二部分446可以借助焊接连接彼此连接。第一部分444包括用于施加压力以便将液压传感器400固定在HCU上的支承区域442，并且还包括连通到形成在第二部分446中的流体腔404中的流体通道460。第二部分446还包括与流体腔404、传感器元件以及电子信号处理部件邻接的隔膜(尽管在图4中未示出)。
图5a和图5b示出了液压传感器500的第二示例性实施方式。对应于图1a和图1b的特征具有相同的附图标记，在每种情况下增加400。
图5a示出了液压传感器500的侧视图。液压传感器500与图1a和图1b中所示出的压力传感器100的不同之处在于，本实施方式的传感器壳体502为矩形，并且传感器元件508(参见图5b)、电子信号处理部件510和导电触点530布置在传感器壳体502的、位于传感器壳体502的流体连接区域516旁边的侧面区域534上。侧面区域534在流体连接区域516旁边形成外部主区域。
在图5a中，可以看到传感器壳体502的侧面区域534，在该侧面区域534上布置有传感器元件508、电子信号处理部件510、电导体轨道(在此未示出)以及导电触点530(在此被形成为接触焊盘)。电子信号处理部件510可以焊接在传感器壳体502上。此外，液压传感器500在流体连接区域516上具有连接器550，液压传感器500可以通过连接器550通过铆接固定在HCU上。
图5b以沿着线A-A的纵向剖面示出了图5a的实施方式。从图5b中可以看出，传感器元件508布置在电子信号处理部件510的下方，也就是说，布置在传感器壳体502或隔膜506与电子信号处理部件510之间，使得传感器元件508被保护。
从图5b中还可以看出，在图5a和图5b中所示出的实施方式的情况下，可以使用没有壳体的简单接触弹簧542来接触ECU，而不是固定在壳体340中的接触弹簧342。
在图1至图4中所示出的实施方式的情况下，传感器壳体上的导电触点被布置成平行于与导电触点相连接的ECU的印刷电路板。为此，为了电接触，接触元件(诸如与导电触点成直角布置的接触弹簧)是必需的。这例如借助布置在壳体中的接触弹簧是可能的，所述接触弹簧与导电触点以及ECU的印刷电路板成直角地延伸。
另一方面，在图5a和图5b中所示出的实施方式的情况下，传感器壳体502上的导电触点530已经与ECU的印刷电路板成直角地布置。这使得能够借助图5中所示出的接触弹簧542进行简单的布置，接触弹簧542平行于导电触点530延伸。
图6示出了如在图5a和图5b中所示出的第二实施方式的情况下可以形成的流体腔504的第一结构。传感器壳体502具有形成流体腔504的简单的孔570以及与流体腔504邻接的隔膜506。简单的孔570形成为通向流体连接区域516。在隔膜506的背对流体腔504的一侧设置有用于测量流体腔504中的流体压力的传感器元件508。
在图7中可以看到传感器壳体502中作为图6所示的另选方案的流体腔504的实施方式。这里，流体腔504具有馈送孔572，馈送孔572通向流体连接区域516并且连通到交叉孔574中。交叉孔574具有比馈送孔572大的直径。交叉孔574通过塞子576与外部隔绝，使得交叉孔574仍然形成与隔膜506邻接的小流体腔578。
液压传感器的上述实施方式可以是液压控制单元的组成部分。液压控制单元又可以是车辆制动系统的组成部分。具有压力传感器的液压控制单元可以与电子控制单元形成一个单元，所述电子控制单元与压力传感器的导电触点接触。
在上述实施方式的情况下，电子信号处理部件未布置在单独的印刷电路板上，而是集成在液压传感器中。电子信号处理部件、传感器元件以及用于接触ECU的导电触点被布置在传感器壳体的公共主区域上，该公共主区域或者布置成相对于HCU与流体连接区域相反，或者布置在HCU的流体连接区域旁边。
液压传感器与电子信号处理部件形成一个部件的一体化集成的优点在于，通过省去用于电子信号处理部件的单独的印刷电路板，需要较少的部件，因此可以降低成本。此外，形成一个部件的一体化集成使得HCU或液压传感器相对于ECU的接口能够更加灵活地设计。具有集成的电子信号处理部件的液压传感器具有比连接到单独的电子信号处理部件的液压传感器小的尺寸，从而能够降低液压传感器的安装高度。
另一个优点是电子信号处理部件的接触可以由同一公司连同液压传感器的生产一起执行，这同样导致成本的降低。最后，形成单个部件的一体化集成使得能够实现液压传感器安装简化的优点。图5a和图5b中所示出的实施方式(其中，导电触点与HCU和ECU的印刷电路板成直角布置)使得能够使用简单的接触弹簧，并因此代表特别简单的设计和低成本。

Claims (13)

1.一种用于车辆的液压传感器(100、200、300、400、500)，所述液压传感器具有：
传感器壳体(102、202、302、402、502)，所述传感器壳体具有流体腔(104、204、404、504)；
传感器元件(108、208、508)，所述传感器元件用于感测所述流体腔(104、204、404、504)中的流体的压力；
电子信号处理部件(110、210、510)，所述电子信号处理部件电连接到所述传感器元件(108、208、508)，并且用于处理所述流体压力的电信号特性，其中，
在所述传感器壳体(102、202、302、402、502)的外部主区域(134、234、534)上形成导电触点(130、230、530)，所述导电触点用于传递经所述电子信号处理部件(110、210、510)处理的所述电信号。
2.根据权利要求1所述的液压传感器(100、200、300、400、500)，其中，所述电子信号处理部件(110、210、510)布置在所述传感器壳体(102、202、302、402、502)的、形成有所述导电触点(130、230、530)的所述外部主区域(134、234、534)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的液压传感器(500)，其中，所述传感器元件(508)布置在所述电子信号处理部件(510)与形成在所述传感器壳体(502)中的所述流体腔(504)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液压传感器(100、200、300、400、500)，其中，所述传感器壳体(102、202、302、402、502)具有流体连接区域(116、316、516)，所述流体连接区域用于将形成在所述传感器壳体(102、202、302、402、502)中的所述流体腔(104、204、404、504)流体连接到液压控制单元(114)的流体通道(120)。
5.根据权利要求4所述的液压传感器(100、200、300、400、500)，其中，所述传感器壳体(102、202、302、402)的、形成有所述导电触点(130、230)的所述外部主区域(134、234)被布置成与所述传感器壳体(102、220、302、402)的所述流体连接区域(116、316)相反。
6.根据权利要求4所述的液压传感器(500)，其中，所述传感器壳体(502)的、形成有所述导电触点(530)的所述外部主区域(534)被布置在所述传感器壳体(502)的所述流体连接区域(516)的旁边。
7.根据权利要求6所述的液压传感器(500)，其中，所述流体腔(504)由馈送孔(572)形成，所述馈送孔(572)通向所述流体连接区域(516)并连通到交叉孔(574)中，所述交叉孔(574)通过塞子(576)与外部隔绝。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的液压传感器(300、500)，其中，在所述流体连接区域(316、516)上提供有连接器(350、550)，所述传感器壳体(302、502)能够借助所述连接器通过铆接固定在液压控制单元上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的液压传感器(100、200、300、400、500)，其中，所述传感器元件(108、208、508)具有与所述流体腔(104、204、404、504)邻接并且在流体压力下能够变形的元件(106、206、506)以及压力相关电阻元件，所述压力相关电阻元件设置在所述能够在流体压力下变形的元件(106、206、506)的背对所述流体腔(104、204、404、504)的一侧上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的液压传感器(100、200、300、400、500)，其中，所述导电触点(130、230、530)被形成为接触焊盘。
11.一种液压控制单元(114)，所述液压控制单元具有根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(100、200、300、400、500)。
12.一种车辆制动系统，所述车辆制动系统具有根据权利要求11所述的液压控制单元(114)。
13.一种组件，所述组件具有根据权利要求11所述的液压控制单元(114)以及电子控制单元，其中，所述电子控制单元接触所述传感器壳体(102、202、302、402、502)的所述外部主区域(134、234、534)上的所述导电触点(130、230、530)。
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