CN107923948A - 用于测量电流流动的具有通用接地接触元件的传感器装置 - Google Patents

用于测量电流流动的具有通用接地接触元件的传感器装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于测量电流流动的传感器装置，该传感器装置具有：用于检测电流流动的传感器元件(2)；用于将该传感器元件(2)连接至电流源的第一接触元件(3)；用于将该传感器元件(2)接地的接地接触元件(4)，其中，该接地接触元件(4)包括导电的第一连接元件(5)和导电的第二连接元件(6)，其中，该第一连接元件(5)具有孔洞状开口(7)，并且其中，该第二连接元件(6)具有连接点(9)，该连接点能够被压入该第一连接元件(5)的该孔洞状开口(7)中，从而使得该第二连接元件(6)被固定至该第一连接元件(5)。

Description

用于测量电流流动的具有通用接地接触元件的传感器装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的用于测量电流流动的传感器装置。
背景技术
在许多电子产品中，必须精确地确定或测量电流。例如，可以借助于霍尔传感器或借助于测量用电阻器来执行这种测量。在使用测量用电阻器(又被称为分流器)进行测量的过程中，借助于在跨已知的测量用电阻器的电流流动的情况下出现的电压降来测量电流强度。
对于此的一个使用实例是监测车辆电池的状态及其电流流动的电池传感器。测量用电阻器在此情况下被安排在呈电池端子的形式的接触元件与接地接触元件之间，该接地接触元件借助于缆线连接至车辆底盘。
在此，接地接触元件作为接口适配于接地连接器的特定变体。然而，这产生的问题是，由于接地连接器的变体的多样性，对于电池传感器(尤其接地接触元件)的物流和生产产生了高成本。此外，对于它们的特定接口，某些变体具有减小的传导率或者可能更容易被破坏或变得无法使用。常规的接地连接器包括例如那些具有带有螺纹的螺栓的连接器、还有那些包括具有连接的接地缆线的金属板的连接器。
文件US 2007/0025065 A1披露了一种用于电流传感器的紧固装置，电流传感器根据霍尔原理进行操作。电流传感器被装配在电池的负端子与接地元件之间。接地缆线在其第一端处连接至电池的负端子，在其第二端上具有环形缆线接线头。该环形缆线接线头借助于螺钉-螺母紧固元件被夹紧到所述紧固元件上。由于紧固元件的拧紧，螺钉、垫圈、接地缆线的缆线接线头、以及传感器彼此压靠。在此，产生了接地缆线与紧固元件的导电连接。此外，紧固元件以导电的方式被接地元件。霍尔传感器具有带有开口的电绝缘壳体。紧固元件被压入绝缘的霍尔传感器壳体的开口中。由于导电的紧固元件与电绝缘的传感器壳体的压力配合，霍尔传感器被机械地紧固到紧固元件上。
发明内容
因此，本发明的目的是提供消除上述问题的廉价且可靠的传感器装置。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。优选的改进是从属权利要求的主题，这些改进通过援引并入本说明的主题中。
根据本发明的传感器装置可以实现相对于接地连接器或第二连接元件的不同变体的通用接口，其方式为：对所有变体而言，使用了孔洞状开口，该第二连接元件通过压入来被固定在该孔洞状开口中。这产生高度的模块性，因为在不需要为此目的对应地适配传感器设备的情况下，根据本发明的传感器设备可以被连接至许多不同设计的接地连接器类型。此外，生产过程是简单且廉价的，因为例如可以省却如钎焊等结合方法。此外，连接是可靠的、并且由于压入引起的紧密接触而确保了良好的电流传导性。
在本发明的一个改进中，该第一连接元件的孔洞状开口和/或该第二连接元件的连接点被变形成使得它们可以区域性地压入彼此中。这尤其可以被实现为，该第一连接元件的连接点具有类圆形轮廓。这可以被理解为例如是指基本上圆形、但具有不连续部分、凹陷或区域性隆起部分的轮廓，该第二连接元件可以压在该轮廓上。借助于该类圆形轮廓可以特别容易地实现过盈配合，尤其如果作为配对件的第二连接元件具有圆形轮廓的话。
类圆形轮廓优选地被理解为是指在圆形环的范围内延伸、但优选地具有不平整形式、或不以完全圆形的方式延伸的轮廓。
根据本发明的传感器装置的有利的改进在于，该孔洞状开口的轮廓具有由彼此邻接的圆弧限定的形状，这些圆弧的中心点位于多边形的角上。因此，在孔洞状开口处形成了压入边缘，借助于这些压入边缘以旋转紧固的方式固定该第二连接元件的连接点。
根据本发明的传感器装置的优选的改进在于，该第二连接元件的该连接点具有可弹性变形或可塑性变形的柱形基本形状。这准许到第一连接元件中有简单的压入过程。这可以例如借助于对第二连接元件的适合的材料选择和/或对连接点或圆形环进行尺寸确定来实现。
在根据本发明的传感器装置的另一个有利的实施例中，该第二连接元件的该连接点具有延展性，使该连接点能够完全或部分地采用该第一连接元件的该孔洞状开口的轮廓的形状。因此使得该第二连接元件的固定非常可靠。
根据本发明的传感器装置的有利的改进在于，该孔洞状开口和/或该连接点具有圆锥形形状。以此方式，根据倾斜平面或自强化的原理产生更大的径向接触压力。
在本发明的一个改进中，该传感器装置是电池传感器单元。
根据本发明的传感器装置的优选的改进在于，该连接点垂直于压入方向的最大尺寸至少对应于该孔洞状开口的最小尺寸。这对于压入连接是有利的。
根据本发明的传感器装置的有利的改进在于，该第二连接元件的该连接点优选地被形成为中空柱体。借助于该中空柱体内的压力元件，因此可以在中空柱体的内侧上直接产生力或压力，该力或该压力辅助或实现压入过程。如果压力元件随后保持在此位置中，则力或压力在连接的使用寿命期间没有被耗尽，因为提供了内部支撑。
优选的是，该中空柱体借助于在其内侧上的铆钉或压入螺栓形成与该第一连接元件的过盈配合连接。
在本发明的一个改进中，该中空柱体具有内螺纹。
在优选的改进中，该接地接触元件(4)具有与该中空柱体的该内螺纹的螺钉连接或螺栓螺母连接。
根据本发明的传感器装置的有利的改进在于，该中空柱体被形成为金属板凸缘。
在另一个有利的实施例中，该金属板凸缘具有准许足以压在一起的变形的壁厚度和/或具有准许足以压在一起的变形的槽缝。
根据本发明的传感器装置的有利的改进在于，该第二连接元件的该连接点沿着该压入方向突出超过该第一连接元件、并且在其突出区域处形成为径向套环。因此，可以根据铆钉原理或通过压接来执行该固定。
在此，径向套环优选地抵靠在第一连接元件上。
在根据本发明的传感器装置的另一个有利的实施例中，该第二连接元件具有基本上扁平或圆形的形状。这些形状变体是常见且易于生产的。
附图说明
以下将基于四个示例性实施例和附图更详细地描述本发明。在附图中，在各自情况下在示意图中：
图1示出了根据现有技术的传感器装置。
图2a示出了第一示例性实施例的孔洞状开口的细节视图。
图2b出于说明性目的使用由虚线示出的几何形状示出了图2a的图示。
图3根据第一示例性实施例示出了根据本发明的传感器装置的接地接触元件的截面视图。
图4根据第三示例性实施例示出了根据本发明的传感器装置的接地接触元件的截面视图。
图5根据第四示例性实施例示出了根据本发明的传感器装置的接地接触元件的截面视图。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的传感器装置1，该传感器装置具有第一接触元件3、传感器元件2、以及接地接触元件4。
所示出的传感器装置1是电池传感器单元，该电池传感器单元被连接至机动车辆的电池(未示出)以便检测电池的电流或电压。
与电池的连接是通过呈端子柱形式的第一接触元件3来实现的，该端子柱为此目的具有套筒状的形状、其内轮廓与电池的端子相配合。为了确保与端子的牢固连接，接触元件3被设计成使得其可以借助于夹紧螺钉被拧紧。
在附图中，呈测量用电阻器的形式的传感器元件2由壳体覆盖、并且以导电的方式连接至接触元件3和接地接触元件4，从而使得从电池到接地的电流流动成为可能的。
接地接触元件4包括具有螺纹的螺栓6a。可以借助于螺母将接地缆线紧固到所述类型的螺栓6a上。为此目的，接地缆线具有例如带有孔洞的缆线接线头，螺栓6a可以被引导穿过该孔洞。出于固定的目的，该螺母随后被旋拧到螺栓6a的螺纹上。这构成若干迄今为止常规的接口之一。
以下所描述的根据本发明的实施例可以使用统一接口，该统一接口同时是生产廉价且安全的。
图2a以平面视图示出了根据本发明的传感器装置1的接地接触元件4的第一连接元件5的孔洞状开口7。可以看到，轮廓8偏离圆形形状。轮廓8包括三个压入边缘12，这三个压入边缘防止了被压入的连接点9和因此的第二连接元件6的旋转。代替锁止边缘，轮廓的内侧可以形成有突出部、弯曲部、或凸块状隆起部。由于其外轮廓超过孔洞开口9的由压入边缘12界定的圆形的大小，连接点9的表面(尤其是可能的氧化层)在连接元件6的压入过程(类似于电路板上的压入配合接触中的情况)中被撕掉，这改善了电流的传输。
通过由虚线描绘的三角形在图2b中再一次展示了由三角形的角上的圆弧所描述的轮廓8的造型。换言之，轮廓8还可以被描述为由被安排在三角形或也可以是通常的多边形的角上的多个圆弧区段构成。
图3示出了图2a和图2b中所示出的根据本发明的传感器装置的示例性实施例，其中，第二连接元件6构造成大部分为平坦的形式并且具有作为连接点9的圆柱形凸缘，该圆柱形凸缘的外径至少略微大于孔洞状开口7的最小自由直径。孔洞状开口7的轮廓在截面图示中看不到，但其对应于图2和图2a中所示出的轮廓。
在这个图示中已经发生过的压入过程中，由箭头描绘的轴向力11和/或径向力10取决于所使用的方法来作用在第二连接元件上。例如，如果通过拧紧螺栓螺母连接来施予轴向力，则一方面是连接点9由于这三个压入边缘12而变形，另一方面产生在圆周上来看大小不同的径向力10。所述径向力在压入边缘12处较大、并且在圆化部分处较小。压入过程所需的轴向力10因此平均而言保持在生产方面有利的水平上。
变形至少导致沿着圆周有略微的形状配合，该形状配合防止第二连接元件6旋转。由径向力10引起的力配合连接将连接点9以及因此的第二连接元件6固定在第一连接元件5上。
由于径向力10的出现对于固定作用来说是至关重要的，所以强化所述力的另外的措施(未展示)是有利的。例如，可以想到的是在圆柱形凸缘的内壁上设有螺纹，具有特定的超尺寸的螺钉被旋拧到该螺纹中，从而直接引入径向力10。在此，还如其他压入方法中的，借助于圆锥形形状的连接点9和/或孔洞开口7可以强化径向力10，该连接点和/或该孔洞开口沿着压入方向向下渐缩。如果连接点9和孔洞状开口7的轮廓以相同的方式延伸(也就是说，没有出现上述类型的变形)，则也可以利用自强化或倾斜平面的这个原理。
由于孔洞状开口7被设定尺寸成使得图1的说明中提及的螺栓也可以被压入其中，所以这个示例性实施例可以灵活地用于接地接触元件的所有常见接口。
图4中示出了第二示例性实施例。第一连接元件5的连接点9在此情况下被设计成伸出第二连接元件6外。端部被形成为压靠在第一连接元件5上的径向套环14或铆钉套环。已经结合图3讨论了另外的特征，并且此时将不对其进行重复。
图5示出了第三示例性实施例，其中，第一连接元件5的孔洞状开口7和第二连接元件6的连接点9具有圆锥形或倾斜的形状。以任意方式实施的轴向力11因此成比例地作用在第二连接元件6的连接点9和第一连接元件5的孔洞状开口7的被压在一起的表面上，或者所述力以倾斜力15的形式辅助径向力。这个示例性实施例的进一步展示的特征对应于第一和第二示例性实施例的特征，并因此将不再进行重复。

Claims (15)

1.一种用于测量电流流动的传感器装置(1)，该传感器装置具有
-用于检测电流流动的传感器元件(2)，
-用于将该传感器元件(2)连接至电流源的第一接触元件(3)，
-用于将该传感器元件(2)接地的接地接触元件(4)，其中，该接地接触元件(4)包括导电的第一连接元件(5)和导电的第二连接元件(6)，
其中，该第一连接元件(5)具有孔洞状开口(7)，并且
其中，该第二连接元件(6)具有连接点(9)，该连接点能够被压入该第一连接元件(5)的该孔洞状开口(7)中，从而使得该第二连接元件(6)被固定至该第一连接元件(5)。
2.如权利要求1所述的传感器装置(1)，其中，该第一连接元件(5)的该孔洞状开口(7)和/或该第二连接元件(6)的该连接点(9)具有类圆形的轮廓(8)。
3.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该孔洞状开口(7)的轮廓(8)具有由彼此邻接的圆弧限定的形状，这些圆弧的中心点位于多边形的角上。
4.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该第二连接元件(6)的该连接点(9)具有可弹性变形或可塑性变形的柱形的基本形状。
5.如权利要求4所述的传感器装置(1)，其中，该第二连接元件(6)的该连接点(9)具有延展性，使该连接点(9)能够完全或部分地占据该第一连接元件(5)的该孔洞状开口(7)的轮廓(8)的形状。
6.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该孔洞状开口(7)和/或该连接点(9)具有圆锥形形状。
7.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该传感器装置(1)是电池传感器单元。
8.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该连接点(9)垂直于压入方向的最大尺寸至少对应于该孔洞状开口(7)的最小尺寸。
9.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该第二连接元件(6)的该连接点(9)被形成为中空柱体。
10.如权利要求9所述的传感器装置(1)，其中，该中空柱体借助于在其内侧上的铆钉或压入栓形成与该第一连接元件(5)的过盈配合连接。
11.如权利要求9所述的传感器装置(1)，其中，该中空柱体具有内螺纹。
12.如权利要求11所述的传感器装置(1)，其中，该接地接触元件(4)具有与该中空柱体的该内螺纹的螺钉连接或螺栓螺母连接。
13.如权利要求9所述的传感器装置(1)，其中，该中空柱体被形成为金属板凸缘。
14.如权利要求12所述的传感器装置(1)，其中，该金属板凸缘具有准许对于压在一起足够的变形的壁厚度和/或具有准许对于压在一起足够的变形的槽缝。
15.如以上权利要求之一所述的传感器装置(1)，其中，该第二连接元件(6)的该连接点(9)沿着该压入方向伸出该第一连接元件(5)外、并且在其伸出区域处形成为径向的套环(14)。
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