CN112292589B - 碰撞压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于安装在车门中的压力传感器包括壳体、压力换能器、弹性体连接器、以及电导体，该电导体有助于与压力传感器的电连接。压力换能器安装在壳体中、与弹性体连接器相邻近。壳体被配置成施加力，该力将压力换能器压靠在弹性体连接器上。弹性体连接器包括导电区域，这些导电区域被配置成压靠压力换能器和电导体的电接触件，以建立并保持压力换能器与电导体之间的电连接。

Description

碰撞压力传感器

技术领域

本发明涉及车辆碰撞传感器，并且更具体地涉及一种用于安装在车门中的碰撞压力传感器。

背景技术

车辆乘员保护系统可以包括一个或多个车辆乘员保护装置、比如气囊，这些车辆乘员保护装置是可致动(例如，可充气)的，以在发生需要进行乘员保护的事件、比如碰撞或冲撞时帮助保护(多个)车辆乘员。保护系统还可以包括用于控制对保护装置的致动的控制器，以及用于监测车辆状态并且为控制器提供指示那些状态的信号的一个或多个传感器。控制器被配置成响应于(多个)传感器提供的(多个)信号来检测需要进行乘员保护的事件的发生。当控制器检测到这样的事件发生时，该控制器可以致动(多个)车辆乘员保护装置，以帮助保护车辆的(多个)乘员。

车辆碰撞传感器可以包括机械装置、比如开关，这些机械装置响应于车辆的变形或车辆的突然减速而闭合。机械装置的闭合产生给控制器的、指示这些感测到的状态的信号，该控制器可以使用这些状态来确定车辆碰撞状态的发生。控制器可以响应于此确定而致动(多个)保护装置。

其他车辆碰撞传感器可以包括电气装置、比如换能器，这些电气装置被配置成感测车辆状态并且提供与感测到的状态相应的输出信号。例如，加速度计可以被配置成感测车辆沿不同方向的加速度、并且可以为控制器提供与在所指配的方向上感测到的加速度相应的信号。当控制器确定来自传感器的信号达到或超过阈值水平时，该控制器可以确定车辆碰撞状态的发生并且致动(多个)保护装置。

用于检测车辆的侧面撞击的车辆碰撞传感器必须具有特别快速的响应时间。这是因为侧面撞击保护装置必须要在其间展开的时间段显著地小于其他保护装置、比如正面保护装置必须要在其间展开的时间段。为了改善车辆碰撞传感器对感测侧面撞击的响应时间，通常将车辆碰撞传感器定位在车辆的侧面位置处、比如车辆的侧门内。

安装在门中的侧面撞击碰撞传感器可以包括加速度计和压力传感器，这些加速度计检测指示侧面撞击事件的车辆侧向移动，这些压力传感器响应于车门内压力变化来检测侧面撞击。在后一情况下，因为门内部是基本上封闭的空间，门内的空气压力对侧面撞击事件引起的门变形做出快速响应。控制器可以从侧面撞击压力传感器接收压力信号、响应于那些信号确定侧面撞击碰撞状态的发生、并且相应地致动(多个)侧面撞击保护装置。

发明内容

根据一个方面，车辆安全系统包括：一个或多个车辆乘员保护装置；控制器，该控制器用于控制(多个)保护装置的致动；以及安装在车门中的压力，该压力用于感测门中的压力变化并且为控制器提供指示感测到的压力变化的信号。压力传感器暴露于门内的腔体并且可以因此可以使用整个车门、或该车门的显著部分作为感测区域。这允许传感器对各种碰撞情形是牢固的，包括杆碰撞以及撞击门高处区域的碰撞(比如SUV冲撞)以及撞击到门的低处的碰撞(比如护栏冲撞)。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，一种用于安装在车门中的压力传感器包括：壳体、压力换能器、弹性体连接器、以及电导体，该电导体有助于与压力传感器的电连接。压力换能器安装在壳体中、与弹性体连接器相邻近。壳体可以被配置成施加力，该力将压力换能器压靠在弹性体连接器上。弹性体连接器包括导电区域，这些导电区域被配置成压靠压力换能器和电导体的电接触件，以建立并保持压力换能器与电导体之间的电连接。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，弹性体连接器可以包括与导电区域相邻近的电绝缘区域。电绝缘区域可以帮助使压力换能器和电导体的电接触件彼此电隔离、并且与任何周围的导电结构电隔离。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，压力传感器还可以包括垫圈。所述压力换能器可以安装在所述壳体中、在所述垫圈与所述弹性体连接器之间。所述壳体施加的力作用在所述垫圈上并且使所述垫圈与所述弹性体连接器之间的所述压力换能器压缩。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，所述壳体可以包括入口端口，所述入口端口提供所述壳体的内部与所述壳体的外部之间的流体连通。所述垫圈可以包括开口，所述开口使所述压力换能器暴露于所述压力传感器外部的空气压力。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，所述壳体可以被配置成被安装在所述车门内的门板上，以将所述入口端口定位在所述车门的湿侧，并且将所述电导体定位在所述车门的干侧。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，所述压力传感器使所述车门的湿侧与所述车门的干侧隔离开。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，压力换能器和弹性体连接器可以至少部分地定位在壳体的传感器壳体部分的凹部中。所述压力换能器具有：上表面，所述垫圈抵靠所述上表面定位；相反的下表面，所述弹性体连接器抵靠所述下表面定位；以及外周边缘，所述外周边缘与所述壳体的限定所述凹部的壁相邻近地定位。所述垫圈、所述弹性体连接器、以及所述传感器壳体部分可以在除了所述换能器的感测部分之外的所有侧面上围绕所述压力换能器，所述感测部分经由所述垫圈中的开口暴露于所述传感器的外部。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，所述垫圈、所述弹性体连接器、以及所述传感器壳体部分可以限定所述压力换能器周围的水密密封。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，壳体可以包括本体部分，该本体部分包括传感器壳体部分和电连接器部分。壳体还可以包括盘形部分，所述盘形部分包括盘状的主要部分和从所述主要部分的第一侧延伸的入口端口。传感器壳体部分可以包括用于接纳压力换能器、弹性体连接器、以及垫圈的凹部。所述盘形部分可以经由卡扣配合连接而连接至所述本体部分，所述卡扣配合连接经由所述垫圈中的开口和所述入口端口而将所述压力换能器置于与所述壳体的外部相流体连通。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，所述本体部分与所述盘形部分之间的卡扣配合连接可以使得所述力施加在所述垫圈上。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，通过所述盘形部分上的固位接片卡扣到所述本体部分上可以有助于所述本体部分与所述盘形部分之间的卡扣配合连接。

根据另一个方面，单独或与任意其他方面组合，壳体还可以包括基部环部分，该基部环部分包括环形壁和基部壁，该基部壁跨过环形壁限定的内部空间的一部分。基部壁可以包括：开口，该开口的形状和大小被确定成接纳盘形部分的入口端口；第一延伸部，该第一延伸部遮罩入口端口；和第二延伸部，该第二延伸部遮罩电连接器部分。基部环部分可以被配置成具有与盘形部分的卡扣配合连接。基部环部分可以被配置成有助于将压力传感器连接至车门。

附图说明

在阅读以下参考附图的描述之后，本发明的前述和其他特征和优点对于本发明所属领域的技术人员将变得显而易见，在附图中：

图1是框图，展示了车辆安全系统。

图2是第一透视图，展示了形成车辆安全系统的一部分的碰撞压力传感器的示例性构型。

图3是压力传感器的第二透视图。

图4是压力传感器的第一分解视图。

图5是压力传感器的第二分解视图。

图6是碰撞压力传感器组件的总体上沿图2中的线6-6截取的截面图。

图7A至图7F展示了压力传感器的组装。

图8是示意性截面图，展示了压力传感器中部件的布置。

具体实施方式

参考图1，车辆12包括车辆安全系统10。车辆安全系统10包括控制器20，该控制器可操作地连接至保护装置22、比如气囊。控制器20还可操作地连接至传感器24，这些传感器被配置成感测各种车辆状态和/或乘员状态，并且将表示那些感测到的状态的信号传输给控制器。控制器20被配置成解释感测到的状态，以便确定需要进行乘员保护的事件的发生、比如车辆撞击(impact)或冲撞(本文还称为“车辆碰撞状态”)。控制器20进一步被配置成响应于确定车辆碰撞状态而致动保护装置22。

如图1所示，传感器24包括安装在车门30中的传感器。这个传感器是压力传感器50，该压力传感器用于响应于由于撞击门引起的车门30的压力变化而检测车辆碰撞状态。如示出的，压力传感器50安装至车门30的内部区域34中的内部结构(在此被称为门板32)。门板32划分了内部区域34并且帮助限定车门30的干侧40和湿侧42。压力传感器50具有位于车门30的干侧40的一部分以及位于车门的湿侧42的一部分。

顾名思义，车门30的干侧40与环境状况隔绝，以便保持干燥或基本上干燥。同样地，车门30的湿侧42可以承受环境状况，从而允许在门的这一侧存在水分、比如雨水。为了将压力传感器50的特定部分定位在干侧40并且将传感器的其他部分定位在湿侧42，传感器可以被配置成连接到门板32中的开口中。这种连接可以例如经由压入卡扣配合连接或插入-接合和旋转或扭转-锁定连接来实现。在压力传感器50与门板32之间的连接可以是水密的，以便保持车门30的干侧40和湿侧42的完整性。

在车门30被撞击的碰撞事件期间，压力传感器50测量内部区域34的空气压力的变化。车门30的撞击将使外侧门板36向内变形到内部空间34中，并且这减小了内部空间的体积，从而使得空气压力增大。这使得压力传感器50感测到的空气压力增大。压力传感器50向控制器20提供与感测到的压力的大小相应的信号。控制器20可以使用来自压力传感器50的信号来帮助确定车辆碰撞状态。

参考图2至图5，压力传感器50包括本体部分100(下文为“本体100”)、盘形部分200(下文为“盘200”)、以及基部环部分300(下文为“基部环300”)。本体100、盘200、以及基部环300可连接至彼此，以限定压力传感器50的壳体。压力传感器50还包括安装在壳体中、具体地安装在本体部分100中的接线引脚60形式的电连接器或电导体、压力换能器70、弹性体连接器80、以及垫圈90。压力换能器70可以例如是具体地被设计用于压力感测应用的专用集成电路(“ASIC”)。在压力传感器50的组装状态下，本体100、盘200、以及基部环300连接至彼此，并且接线引脚60、压力换能器70、弹性体连接器80、以及垫圈90安装在它们中。

本体100具有模制塑料构造并且包括传感器壳体部分110和电连接器部分150。传感器壳体部分110具有用于支撑压力换能器70、弹性体连接器80、以及垫圈90的凹部112。电连接器部分150包括容纳接线引脚60的护罩152。在所展示的示例性构型中，护罩152是接纳凸形连接器(未示出)的凹形连接器部分。凸形连接器可以终接用于将信号从压力传感器50传输至控制器20(参见图1)的导线。为了保持与凸形连接器的机械连接，护罩152可以包括锁定接片154。

盘200具有模制塑料构造并且包括平坦的、圆形的、盘状的主要部分202。入口端口210从主要部分202的第一侧204延伸。一系列固位接片220从主要部分202的相反的第二侧206延伸。固位接片220接纳本体100的传感器壳体部分110。固位接片220包括固位钩部222，这些固位钩部在传感器壳体部分110的肩部部分120上滑动并且卡扣到其上，以将本体100连接至盘200。

基部环300具有模制塑料构造并且具有总体上圆柱形或环形构造。基部环300包括圆柱环形壁310和基部壁320，该基部壁跨过环形壁限定的内部空间的一部分。基部壁320包括开口322，该开口的形状和大小被确定成接纳盘200的入口端口210。基部环300包括第一延伸部330，该第一延伸部遮罩入口端口210，以帮助阻挡水进入并且妨碍传感器50的电子器件。基部环300还包括第二延伸部340，该第二延伸部遮罩本体100的电连接器部分150。

基部环300还包括固位结构360，这些固位结构定位在开口322的相反两侧上。固位结构340具有斜坡状构型、并且被配置成当安装至车门30、尤其是门板32时帮助固位压力传感器50。

图7A至图7F展示了压力传感器50的组装。参考图7A，压力传感器50的组装的第一步骤是将接线引脚60安装到本体100中。为了做到这一点，将接线引脚60插入本体100的传感器壳体部分110中，使得引脚的连接器部分62定位在电连接器部分150中，从而使得接触部分64暴露于传感器壳体部分110的凹部112中。

接下来，参考图7B，将弹性体连接器80安装在传感器壳体部分110的凹部112中，使得连接器接合接线引脚60的暴露的接触部分64。然后将压力换能器70安装在凹部112中，使得压力换能器接合弹性体连接器80。接下来，参考图7C，将垫圈90安装在凹部112中，使得该垫圈接合压力换能器70。

接下来，参考图7D，将盘200安装到本体100上，使得固位接片220在传感器壳体部分110上滑动并且固位钩部222卡扣到肩部部分120上(例如参见图3)。固位接片220将本体100连接至盘200。接下来，参考图7E，安装基部环300并将其连接至本体100和盘200的装配体。在示例性构型中，这个连接至少部分地通过固位钩部230卡扣在基部环300的第一延伸部330上而形成。这完成了压力传感器50的组装，如图7F所示。

有利地，压力传感器50被配置成使得其部件的如参考图7A至图7F描述的组装完成了机械上和电气上的构造。压力传感器50的构型消除了对传统电连接件的需要(例如焊料或兼容引脚)，这有助于通过手或自动地(即，机器人)快速组装。存在若干有助于这种构造的部件。

参考图6，在组装状态下，压力换能器70夹在垫圈90与弹性体连接器80之间。垫圈90由弹性材料、比如硅树脂构成，并且垫圈所具有的厚度被选择成使得当盘200连接至本体100时，垫圈90在传感器壳体部分110的凹部112中变形。弹性垫圈90在变形后压靠压力换能器70，该压力换能器压靠弹性体连接器80。这个按压力通过弹性体连接器80传递，该弹性体连接器压靠接线引脚60的接触部分64。

弹性垫圈90确保压力换能器70、弹性体连接器80、以及接线引脚60之间的牢固物理接触得以保持。有利地，这种牢固接触有助于70与接线引脚60之间牢固的、可靠的电连接，这有助于压力传感器50与控制器20之间的电通信。这种电连接通过弹性体连接器80的构造产生。

参考图8，弹性体连接器80包括导电区域82和电绝缘区域84。这些连接器是可商购的并且有时被称为“Zebra”连接器，这是日本富士高分子工业有限公司的注册商标。导电区域82延伸穿过连接器80的厚度并且被配置并布置成与压力换能器70的电接触件72和接线引脚60的接触部分64物理接触。弹性体连接器80因此建立并保持压力换能器70与接线引脚60之间的电接触。连接器80的绝缘区域84帮助将接线引脚60和压力换能器70与周围结构电隔离。

因为弹性体连接器80大部分由弹性材料(比如硅树脂)形成，所以该弹性体连接器还可以用作密封件，以帮助使压力换能器70与环境隔离。压力换能器70因此夹在两个弹性本体(垫圈90与连接器80)之间并且被塑料传感器壳体部分110包绕。这种构造有利地为压力换能器70提供了所期望的防水性，垫圈提供湿侧隔离并且连接器80提供干侧隔离。这种构造还使得压力换能器70、弹性体连接器80、以及接线引脚60之间的物理接触和电通信对于冲击和振动是牢固的。

垫圈90包括中心开口92，该中心开口经由入口端口210提供了压力换能器70与门腔体34之间的流体连通。更具体地，开口92经由入口端口210将压力换能器70的感测部分72暴露于门压力。因此，虽然压力换能器70由弹性体连接器80和垫圈90防水，但是压力换能器70保持暴露于门腔体34内的压力并且可以对门压力的变化敏感。

根据本发明的以上描述，本领域技术人员将意识到改进、变化、以及修改不会影响垫圈90、IC 70、连接器80、以及接线引脚60的夹层弹性构型以及这个构型提供的优点(如以上所描述的)。例如，压力传感器被描述为经由插入/扭转-锁定布置附接至内部门板。可以使用任何其他附件。另外，塑料部分，即本体100、盘200、以及环300及其组件的特定构型在不脱离本发明的精神的情况下也可以变化。所附权利要求旨在涵盖在本领域技术范围内的这种改进、变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于安装在车门中的压力传感器，所述压力传感器包括：

壳体；

压力换能器；

弹性体连接器；

电导体，所述电导体有助于与所述压力传感器进行电连接；以及

垫圈，

其中，所述压力换能器安装在所述壳体中、与所述弹性体连接器相邻近，其中，所述壳体被配置成施加力，所述力将所述压力换能器压靠在所述弹性体连接器上，并且其中，所述弹性体连接器包括导电区域，所述导电区域被配置成压靠所述压力换能器和所述电导体的电接触件，以建立并保持所述压力换能器与所述电导体之间的电连接；

其中，所述壳体包括：

本体部分，所述本体部分包括传感器壳体部分和电连接器部分；

盘形部分，所述盘形部分包括盘状的主要部分和从所述主要部分的第一侧延伸的入口端口；以及

基部环部分，所述基部环部分包括环形壁和基部壁，所述基部壁跨过所述环形壁限定的内部空间的一部分，

其中，所述传感器壳体部分包括用于接纳所述压力换能器、所述弹性体连接器、以及所述垫圈的凹部，

其中，所述盘形部分能够经由卡扣配合连接而连接至所述本体部分，所述卡扣配合连接经由所述垫圈中的开口和所述入口端口而将所述压力换能器置于与所述壳体的外部相流体连通；

其中，所述基部壁包括：开口，所述开口的形状和大小被确定成接纳所述盘形部分的入口端口；第一延伸部，所述第一延伸部遮罩所述入口端口；以及第二延伸部，所述第二延伸部遮罩所述电连接器部分，其中，所述基部环部分被配置成与所述盘形部分进行卡扣配合连接，并且其中，所述基部环部分被配置成有助于将所述压力传感器连接至所述车门；

其中，所述基部环部分被配置成便于将压力传感器连接到门板上，通过将所述入口端口插入门板上的开口，并扭转压力传感器以将压力传感器锁定在门板上。

2.如权利要求1所述的压力传感器，其中，所述弹性体连接器进一步包括与所述导电区域相邻近的电绝缘区域，所述电绝缘区域帮助使所述压力换能器和所述电导体的电接触件彼此电隔离、并且与任何周围的导电结构电隔离。

3.如权利要求1所述的压力传感器，其中，所述压力换能器安装在所述壳体中、在所述垫圈与所述弹性体连接器之间，其中，所述壳体施加的力作用在所述垫圈上并且使所述垫圈与所述弹性体连接器之间的所述压力换能器压缩。

4.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述壳体包括入口端口，所述入口端口提供所述壳体的内部与所述壳体的外部之间的流体连通，并且其中，所述垫圈进一步包括开口，所述开口使所述压力换能器暴露于所述压力传感器外部的空气压力。

5.如权利要求4所述的压力传感器，其中，所述壳体被配置成被安装在所述车门内的门板上，以将所述入口端口定位在所述车门的湿侧，并且将所述电导体定位在所述车门的干侧。

6.如权利要求5所述的压力传感器，其中，所述压力传感器使所述车门的湿侧与所述车门的干侧隔离开。

7.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述压力换能器和所述弹性体连接器至少部分地定位在所述壳体的传感器壳体部分的凹部中，所述压力换能器具有：上表面，所述垫圈抵靠所述上表面定位；相反的下表面，所述弹性体连接器抵靠所述下表面定位；以及外周边缘，所述外周边缘与所述壳体的、限定所述凹部的壁相邻近地定位，其中，所述垫圈、所述弹性体连接器、以及所述传感器壳体部分在除了所述换能器的感测部分之外的所有侧面上围绕所述压力换能器，所述感测部分经由所述垫圈中的开口暴露于所述传感器的外部。

8.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述垫圈、所述弹性体连接器、以及所述传感器壳体部分限定所述压力换能器周围的水密密封。

9.如权利要求1所述的压力传感器，其中，所述本体部分与所述盘形部分之间的所述卡扣配合连接使得所述力施加在所述垫圈上。

10.如权利要求1所述的压力传感器，其中，通过所述盘形部分上的固位接片卡扣到所述本体部分上来有助于所述本体部分与所述盘形部分之间的卡扣配合连接。

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