CN117367651A - 一种刹车力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及力传感器技术领域，公开一种刹车力传感器，包括：固定环座，其上设有压力槽；硅橡胶环膜，覆盖在固定环座上，压力槽形成压力腔；接插件和压力芯片，压力芯片固定在接插件上，接插件包括绝缘座和导电件，导电件的一端伸出绝缘座，另一端与压力芯片的金属PAD电连接；外压环，包括外套筒和第一外环片，外套筒套设在固定环座上，第一外环片与硅橡胶环膜的外圈抵接；内压环，包括内套筒和第一内环片，固定环座套在内套筒上，第一内环片与硅橡胶环膜的内圈抵接；压块，固定在硅橡胶环膜上，压块分别与外压环和内压环间隔设置。本发明公开的刹车力传感器，体积小，不需要金线引出，适用于高温、强振动和大冲击的环境。

Description

一种刹车力传感器

技术领域

本发明涉及力传感器技术领域，尤其涉及一种刹车力传感器。

背景技术

随着车辆智能化的生产应用，需要测量车辆的刹车力，受安装空间的限制，所要安装的力传感器的体积受限，目前市场上已有的力传感器无法直接使用，体积较小金属材质的压力应变片虽然可以直接安装在该测力位置，但是由于在刹车过程中产生的热量导致刹车片的温度急剧升高，且压力应变片的工作温度较低，使得该压力应变片不适合这种高温环境。此外，为了引出力传感器的电信号，现有技术经常使用金线，由于车辆的振动和冲击均比较大，而金线比较细，因此金线很容易断裂导致信号中断，不利于刹车力的检测。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种刹车力传感器，体积小，不需要金线引出，适用于高温、强振动和大冲击的环境。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种刹车力传感器，包括：

固定环座，其上设有压力槽；

硅橡胶环膜，覆盖在所述固定环座上，所述压力槽形成压力腔；

接插件和压力芯片，所述压力芯片固定在所述接插件上，所述接插件包括绝缘座和固定在所述绝缘座上的导电件，所述导电件的一端伸出所述绝缘座，另一端与所述压力芯片的金属PAD电连接；

外压环，包括固定连接的外套筒和第一外环片，所述外套筒套设在所述固定环座上，所述第一外环片与所述硅橡胶环膜的外圈抵接；

内压环，包括固定连接的内套筒和第一内环片，所述固定环座套在所述内套筒上，所述第一内环片与所述硅橡胶环膜的内圈抵接；

压块，固定在所述硅橡胶环膜上，所述压块分别与所述外压环和所述内压环间隔设置。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述外套筒与所述固定环座的外侧面贴合，所述内套筒与所述固定环座的内侧面贴合，所述硅橡胶环膜包括第一密封膜和设置在所述第一密封膜上的密封凸台，外圈的所述第一密封膜夹设在所述固定环座和所述第一外环片之间，内圈的所述第一密封膜夹设在所述固定环座和所述第一内环片之间，所述密封凸台过盈装配在所述压力槽内，所述密封凸台背离所述第一密封膜的一端与所述压力槽的底壁间隔设置。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述硅橡胶环膜包括第二密封膜、第一外圈挡边和第一内圈挡边，所述第一外圈挡边设置在所述第二密封膜的外圈，所述第一内圈挡边设置在所述第二密封膜的内圈，所述第二密封膜上设有第一外圈密封槽和第一内圈密封槽，所述压力槽的外壁过盈装配在所述第一外圈密封槽内，且所述第一外圈挡边与所述固定环座的外侧面贴合；所述压力槽的内壁过盈装配在所述第一内圈密封槽内，且所述第一内圈挡边与所述固定环座的内侧面贴合。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述硅橡胶环膜包括第三密封膜、第二外圈挡边、第三外圈挡边、第二内圈挡边及第三内圈挡边，所述第二外圈挡边和所述第三外圈挡边间隔设置在所述第三密封膜的外圈且两者形成第二外圈密封槽，所述压力槽的外壁过盈装配在所述第二外圈密封槽内，所述第二内圈挡边和所述第三内圈挡边间隔设置在所述第三密封膜的内圈且两者形成第二内圈密封槽，所述压力槽的内壁过盈装配在所述第二内圈密封槽内。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述内压环包括第二内环片，所述第二内环片位于所述内套筒背离所述第一内环片的一端，所述第二内环片与所述固定环座的底端抵接。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述外压环包括第二外环片，所述第二外环片位于所述外套筒背离所述第一外环片的一端，所述第二外环片与所述固定环座的底端抵接。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述压块包括压板和固定在所述压板上的接触块，所述接触块背离所述压板的一端粘接在所述硅橡胶环膜上。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述固定环座上设有与所述压力腔连通的充液孔，所述充液孔内设有密封件。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述固定环座上设有依次连通的第一柱形孔、过渡孔及第二柱形孔，沿背离所述第一柱形孔的方向，所述过渡孔的直径逐渐减小，所述绝缘座包括依次连接的第一柱形座、过渡座及第二柱形座，所述第一柱形座、过渡座及第二柱形座分别与所述第一柱形孔、所述过渡孔及所述第二柱形孔对应，所述第一柱形座上设有所述压力芯片。

作为一种刹车力传感器的优选方案，所述绝缘座成型在所述导电件的外部，所述导电件为弹簧针或者金属簧片。

本发明的有益效果为：

本发明公开的刹车力传感器，能够检测高温环境下的压力，体积小，适于刹车系统的小型化设置，覆盖在固定环座上的硅橡胶环膜，形成容纳液体的压力腔，设置的外压环和内压环能够进一步实现硅橡胶环膜与固定环座的密封连接，当压块受到刹车力时，该刹车力通过硅橡胶环膜传递至压力腔内的液体，进而作用在压力芯片上，实现对刹车力的检测，由于硅橡胶环膜具有弹性，使得这种结构的刹车力传感器的线性度较高，采用接插件内的导电件将压力芯片的信号向外传输，实现了无引线引出，适用于强振动和大冲击的环境，此外，该刹车力传感器的整体结构呈环形，便于安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的刹车力传感器的第一个剖视图；

图2是本发明具体实施例提供的刹车力传感器的第二个剖视图；

图3是本发明具体实施例提供的刹车力传感器的轴侧视图；

图4是本发明具体实施例提供的刹车力传感器的侧视图；

图5是本发明第一个其他实施例提供的刹车力传感器的剖视图；

图6是图5在圈A处的局部放大图；

图7是本发明第二个其他实施例提供的刹车力传感器的剖视图；

图8是图7在圈B处的局部放大图；

图9是本发明具体实施例提供的刹车力传感器的接插件和压力芯片的剖视图。

图中：

1、固定环座；101、压力腔；102、充液孔；103、第一柱形孔；104、过渡孔；105、第二柱形孔；

2、硅橡胶环膜；21、第一密封膜；22、密封凸台；23、第二密封膜；24、第一外圈挡边；25、第一内圈挡边；26、第三密封膜；27、第二外圈挡边；28、第三外圈挡边；29、第二内圈挡边；210、第三内圈挡边；

31、接插件；311、绝缘座；3110、安装槽；3111、第一柱形座；3112、过渡座；3113、第二柱形座；312、导电件；32、压力芯片；321、金属PAD；

4、外压环；41、外套筒；42、第一外环片；43、第二外环片；

5、内压环；51、内套筒；52、第一内环片；53、第二内环片；

6、压块；61、压板；62、接触块；

7、密封件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种刹车力传感器，如图1至图4以及图9所示，包括固定环座1、硅橡胶环膜2、接插件31、压力芯片32、外压环4、内压环5及压块6，固定环座1上设有压力槽，硅橡胶环膜2覆盖在固定环座1上，压力槽形成压力腔101，压力芯片32固定在接插件31上，接插件31包括绝缘座311和固定在绝缘座311上的导电件312，导电件312的一端伸出绝缘座311，另一端与压力芯片32的金属PAD 321电连接，外压环4包括固定连接的外套筒41和第一外环片42，外套筒41套设在固定环座1上，第一外环片42与硅橡胶环膜2的外圈抵接，内压环5包括固定连接的内套筒51和第一内环片52，固定环座1套在内套筒51上，第一内环片52与硅橡胶环膜2的内圈抵接，压块6固定在硅橡胶环膜2上，压块6分别与外压环4和内压环5间隔设置。

需要说明的是，本实施例的压力芯片32属于现有技术，该压力芯片32包括硅衬底和罩设在硅衬底上的硼硅玻璃盖板，由于硅衬底和硼硅玻璃盖板的热膨胀系数相近，因此，压力芯片32尽可能减小了因温度升高而导致的热膨胀系数的变化，提高了刹车力传感器的使用温度，能够实现高温下对压力的精确测量。

具体地，本实施例的固定环座1、外压环4、内压环5及压块6均由不锈钢材质制成，具有较强的抗蠕变能力，接插件31的绝缘座311由强度和硬度均比较高的聚醚酰亚胺制成，压力腔101内的液体为硅油。在其他实施例中，固定环座1、外压环4、内压环5及压块6还可以由其他耐高温的金属材料制成，绝缘座311还可为聚醚醚酮座、或者为聚苯硫醚掺玻璃纤维形成的固定座、或者为其他强度和硬度比较高的塑料座，压力腔101内的液体还可以为其他油液等，具体根据实际需要设置。

需要说明的是，为防止外压环4和内压环5在硅橡胶环膜2的弹力作用下被顶起，需要在硅橡胶环膜2被压缩后，将内压环5和外压环4与固定环座1接触的位置进行固定，如使用金属胶、焊接等。

如图2所示，本实施例的固定环座1上设有两个与压力腔101连通的充液孔102，充液孔102用于向压力腔101内注入液体，充液孔102内设有密封件7，密封件7能够密封充液孔102。

本实施例提供的刹车力传感器，能够检测高温环境下的压力，体积小，适于刹车系统的小型化设置，覆盖在固定环座1上的硅橡胶环膜2，形成容纳液体的压力腔101，设置的外压环4和内压环5能够进一步实现硅橡胶环膜2与固定环座1的密封连接，当压块6受到刹车力时，该刹车力通过硅橡胶环膜2传递至压力腔101内的液体，进而作用在压力芯片32上，实现对刹车力的检测，由于硅橡胶环膜2具有弹性，使得这种结构的刹车力传感器的线性度较高，采用接插件31内的导电件312将压力芯片32的信号向外传输，实现了无引线引出，适用于强振动和大冲击的环境，此外，该刹车力传感器的整体结构呈环形，便于安装。

本实施例的外套筒41与固定环座1的外侧面贴合，内套筒51与固定环座1的内侧面贴合，即外套筒41和内套筒51均与固定环座1之间存在较大的摩擦力。如图1所示，本实施例的硅橡胶环膜2包括第一密封膜21和设置在第一密封膜21上的密封凸台22，外圈的第一密封膜21夹设在固定环座1和第一外环片42之间，内圈的第一密封膜21夹设在固定环座1和第一内环片52之间，密封凸台22过盈装配在压力槽内，即密封凸台22的侧面与压力槽的内壁紧密贴合，密封凸台22背离第一密封膜21的一端与压力槽的底壁间隔设置，以保证压力腔101的体积，压力腔101内可以注入适量的液体。

由于硅橡胶环膜2具有很好的弹性，在装配时使用压具作用在内压环5和外压环4上，以将硅橡胶环膜2压至极薄的状态，不仅能够使硅橡胶环膜2与固定环座1形成紧密的密封接触，还可以结合工装挤去压力腔101内多余的液体，保证硅橡胶环膜2顶面的平整度。

当外力作用于压块6上时，硅橡胶环膜2的中心凹陷，硅橡胶环膜2的密封凸台22的边缘会产生向固定环座1的位移，使得硅橡胶环膜2与固定环座1之间形成更紧密的密封，即硅橡胶环膜2与固定环座1形成自锁密封。其中，作用在压块6上的外力越大，硅橡胶环膜2产生的变形越大，形成的密封效果也就越好。

在其他实施例中，本发明的硅橡胶环膜2的结构并不限于上述限制，如图5和图6所示，硅橡胶环膜2包括第二密封膜23、第一外圈挡边24和第一内圈挡边25，第一外圈挡边24设置在第二密封膜23的外圈，第一内圈挡边25设置在第二密封膜23的内圈，第二密封膜23上设有第一外圈密封槽和第一内圈密封槽，压力槽的外壁过盈装配在第一外圈密封槽内，且第一外圈挡边24与固定环座1的外侧面贴合；压力槽的内壁过盈装配在第一内圈密封槽内，且第一内圈挡边25与固定环座1的内侧面贴合。

或者，在本发明的其他实施例中，如图7和图8所示，硅橡胶环膜2包括第三密封膜26、第二外圈挡边27、第三外圈挡边28、第二内圈挡边29及第三内圈挡边210，第二外圈挡边27和第三外圈挡边28间隔设置在第三密封膜26的外圈且两者形成第二外圈密封槽，压力槽的外壁过盈装配在第二外圈密封槽内，第二内圈挡边29和第三内圈挡边210间隔设置在第三密封膜26的内圈且两者形成第二内圈密封槽，压力槽的内壁过盈装配在第二内圈密封槽内。

需要说明的是，由于硅橡胶环膜2存在一定的厚度，当硅橡胶环膜2未被压缩时，装配后内压环5和外压环4的底面比固定环座1的上端面高，两者的距离为第一密封膜21的厚度，当硅橡胶环膜2被完全压缩时，内压环5和外压环4的底面重新处于一个水平面，该水平面可以作为判断硅橡胶环膜2是否被完全压缩的依据。

如图2所示，本实施例的内压环5包括第二内环片53，第二内环片53位于内套筒51背离第一内环片52的一端，第二内环片53与固定环座1的底端抵接。同样的，如图2所示，本实施例的外压环4包括第二外环片43，第二外环片43位于外套筒41背离第一外环片42的一端，第二外环片43与固定环座1的底端抵接。具体地，外压环4为两个半环状结构，安装时，首先将两个半环状结构套设在固定环座1和硅橡胶环膜2上，然后将两个半环状结构焊接在一起。

在其他实施例中，如图5和图7所示，内压环5还可以不包括第二内环片53，外压环4也可以不包括第二外环片43，仅仅依靠外压环4的外套筒41和第一外环片42实现对外圈的硅橡胶环膜2的固定，依靠内压环5的内套筒51和第一内环片52实现对内圈的硅橡胶环膜2的固定，使得硅橡胶环膜2与固定环座1的密封连接，保证压力腔101的密封性。

如图1所示，本实施例的压块6包括压板61和固定在压板61上的接触块62，接触块62背离压板61的一端粘接在硅橡胶环膜2上，以保证作用在压块6上的作用力能够完全传递至硅橡胶环膜2上，接触块62与内压环5和外压环4之间留有缝隙，压板61与内压环5和外压环4间隔设置。当压块6受到压力时，压块6能够沿自身的轴向发生轻微的移动，使得作用力通过硅橡胶环膜2传递至压力腔101内的液体，此时压板61与内压环5和外压环4均间隔设置。

本实施例的固定环座1上设有依次连通的第一柱形孔103、过渡孔104及第二柱形孔105，第一柱形孔103、过渡孔104及第二柱形孔105的结构与图7中的结构相同，沿背离第一柱形孔103的方向，过渡孔104的直径逐渐减小，第一柱形孔103的直径等于过渡孔104大端的直径，第二柱形孔105的直径等于过渡孔104小端的直径，如图9所示，绝缘座311包括依次连接的第一柱形座3111、过渡座3112及第二柱形座3113，第一柱形座3111、过渡座3112及第二柱形座3113分别与第一柱形孔103、过渡孔104及第二柱形孔105对应，第一柱形座3111的直径等于过渡座3112大端的直径，第二柱形座3113的直径等于过渡座3112小端的直径，这种倒装结构利于将绝缘座311紧固且密封地安装在固定环座1上，保证两者连接的牢固性和密封性。

具体地，如图9所示，第一柱形座3111和过渡座3112上设有用于安装压力芯片32的安装槽3110，导电件312的一端伸入安装槽3110的底部，压力芯片32的金属PAD 321通过导电胶或者导电银浆固定在安装槽3110的导电件312上，使得压力芯片32的金属PAD 321与导电件312电连接，压力芯片32的其余部件与安装槽3110之间采用绝缘胶固定。进一步地，本实施例的绝缘座311上的导电件312的个数为四个，压力芯片32上的金属PAD 321的个数也为四个，四个导电件312分别与压力芯片32的四个金属PAD 321一一对应。在其他实施例中，绝缘座311上导电件312的个数和压力芯片32上金属PAD 321的个数还可以为其他个数，每个导电件312均与一个金属PAD 321对应，具体根据实际需要设置。

本实施例的绝缘座311成型在导电件312的外部，导电件312为弹簧针或者金属簧片。其中，导电件312为现有技术，此处不在赘述，绝缘座311直接注塑在导电件312的外部，绝缘座311和导电件312成型为接插件31，这种结构便于将压力芯片32检测的压力信号向外传输，抗振动和冲击能力得到大幅度提升。

需要说明的是，当压力芯片32上设有凸盖时，安装槽3110上设有避让压力芯片32的凸盖的避让槽，以保证压力芯片32能够安装在安装槽3110内。具体地，本实施例的压力芯片32的凸盖为玻璃盖，避让槽能够避让玻璃盖。本实施例的安装槽3110为长方形槽，为了便于安装，安装槽3110的长度大于芯片的长度，安装槽3110的宽度大于芯片的宽度。在其他实施例中，安装槽3110内还可以不设置避让槽，具体与所适用的芯片的具体结构相关。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种刹车力传感器，其特征在于，包括：

固定环座，其上设有压力槽；

硅橡胶环膜，覆盖在所述固定环座上，所述压力槽形成压力腔；

接插件和压力芯片，所述压力芯片固定在所述接插件上，所述接插件包括绝缘座和固定在所述绝缘座上的导电件，所述导电件的一端伸出所述绝缘座，另一端与所述压力芯片的金属PAD电连接；

外压环，包括固定连接的外套筒和第一外环片，所述外套筒套设在所述固定环座上，所述第一外环片与所述硅橡胶环膜的外圈抵接；

内压环，包括固定连接的内套筒和第一内环片，所述固定环座套在所述内套筒上，所述第一内环片与所述硅橡胶环膜的内圈抵接；

压块，固定在所述硅橡胶环膜上，所述压块分别与所述外压环和所述内压环间隔设置。

2.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述外套筒与所述固定环座的外侧面贴合，所述内套筒与所述固定环座的内侧面贴合，所述硅橡胶环膜包括第一密封膜和设置在所述第一密封膜上的密封凸台，外圈的所述第一密封膜夹设在所述固定环座和所述第一外环片之间，内圈的所述第一密封膜夹设在所述固定环座和所述第一内环片之间，所述密封凸台过盈装配在所述压力槽内，所述密封凸台背离所述第一密封膜的一端与所述压力槽的底壁间隔设置。

3.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述硅橡胶环膜包括第二密封膜、第一外圈挡边和第一内圈挡边，所述第一外圈挡边设置在所述第二密封膜的外圈，所述第一内圈挡边设置在所述第二密封膜的内圈，所述第二密封膜上设有第一外圈密封槽和第一内圈密封槽，所述压力槽的外壁过盈装配在所述第一外圈密封槽内，且所述第一外圈挡边与所述固定环座的外侧面贴合；所述压力槽的内壁过盈装配在所述第一内圈密封槽内，且所述第一内圈挡边与所述固定环座的内侧面贴合。

4.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述硅橡胶环膜包括第三密封膜、第二外圈挡边、第三外圈挡边、第二内圈挡边及第三内圈挡边，所述第二外圈挡边和所述第三外圈挡边间隔设置在所述第三密封膜的外圈且两者形成第二外圈密封槽，所述压力槽的外壁过盈装配在所述第二外圈密封槽内，所述第二内圈挡边和所述第三内圈挡边间隔设置在所述第三密封膜的内圈且两者形成第二内圈密封槽，所述压力槽的内壁过盈装配在所述第二内圈密封槽内。

5.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述内压环包括第二内环片，所述第二内环片位于所述内套筒背离所述第一内环片的一端，所述第二内环片与所述固定环座的底端抵接。

6.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述外压环包括第二外环片，所述第二外环片位于所述外套筒背离所述第一外环片的一端，所述第二外环片与所述固定环座的底端抵接。

7.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述压块包括压板和固定在所述压板上的接触块，所述接触块背离所述压板的一端粘接在所述硅橡胶环膜上。

8.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述固定环座上设有与所述压力腔连通的充液孔，所述充液孔内设有密封件。

9.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述固定环座上设有依次连通的第一柱形孔、过渡孔及第二柱形孔，沿背离所述第一柱形孔的方向，所述过渡孔的直径逐渐减小，所述绝缘座包括依次连接的第一柱形座、过渡座及第二柱形座，所述第一柱形座、过渡座及第二柱形座分别与所述第一柱形孔、所述过渡孔及所述第二柱形孔对应。

10.根据权利要求1所述的刹车力传感器，其特征在于，所述绝缘座成型在所述导电件的外部，所述导电件为弹簧针或者金属簧片。