CN118089996A - 用于emb控制系统的制动力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于EMB控制系统的制动力传感器，传感器包括：壳体，所述壳体具有腔室，所述壳体的一端具有与所述腔室连通的开口；压力端件，所述压力端件的一端从所述开口伸入所述腔室，所述压力端件的侧壁上具有第一沉台，所述壳体的一端的端部止抵且连接所述第一沉台；多个压敏应变片，所述压敏应变片上具有压敏电阻，多个所述压敏应变片上的压敏电阻构成惠斯通电路，所述压敏应变片设置于所述压力端件的一端的端面上；电路板，所述电路板与所述惠斯通电路电连接。该制动力传感器结构简单，装配方便，压力响应精度高，可以替代液压或气压制动压力传感器。

Description

用于EMB控制系统的制动力传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种用于EMB控制系统的制动力传感器。

背景技术

压力传感器广泛应用于多种行业，在汽车工业中的应用尤其突出，通常用于制动系统、车辆稳定系统和燃油压力检测系统。电子机械制动是把原来由液压或者压缩空气驱动的部分改为由电动机来驱动，借以提高响应速度，增加制动效能等，同时也大大简化了结构，降低了装配和维护的难度。由于人们对制动性能要求的不断提高，传统的液压或者空气制动系统在加入了大量的电子控制系统如ABS、TCS、ESP等后，结构和管路布置越发复杂，液压回路泄露的隐患也加大，同时装配和维修的难度也随之提高，压力响应精度不高，难以满足对于压力检测的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于EMB控制系统的制动力传感器，用以解决现有压力传感器的结构复杂，压力响应精度不高的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种用于EMB控制系统的制动力传感器，包括：

壳体，所述壳体具有腔室，所述壳体的一端具有与所述腔室连通的开口；

压力端件，所述压力端件的一端从所述开口伸入所述腔室，所述压力端件的侧壁上具有第一沉台，所述壳体的一端的端部止抵且连接所述第一沉台；

多个压敏应变片，所述压敏应变片上具有压敏电阻，多个所述压敏应变片上的压敏电阻构成惠斯通电路，所述压敏应变片设置于所述压力端件的一端的端面上；

电路板，所述电路板与所述惠斯通电路电连接。

其中，所述惠斯通电路包括第一惠斯通电路与第二惠斯通电路，所述压敏应变片的数量为四个，每个所述压敏应变片上具有串联的两个压敏电阻，两个压敏应变片上的压敏电阻构成第一惠斯通电路，另两个压敏应变片上的压敏电阻构成第二惠斯通电路；所述第一惠斯通电路与所述第二惠斯通电路并联连接。

其中，还包括：

支撑座，所述支撑座包括基座与连接座，所述连接座具有沿所述连接座的长度方向贯穿的容纳腔，所述压力端件的一端从所述连接座的一端伸入所述容纳腔中，所述基座设置于所述连接座的另一端的端部；

所述支撑座设置于所述腔室中，所述压敏应变片位于所述压力端件与所述基座之间，所述压敏应变片与所述基座间隔设置，所述电路板设置于所述基座上。

其中，所述电路板设置于所述基座远离所述压敏应变片的一侧。

其中，所述压力端件上设有第二沉台，所述连接座的一端的外侧壁的端部止抵且连接在所述第二沉台上。

其中，所述容纳腔的内侧壁与所述压力端件的伸入所述容纳腔部分的外侧壁间隔设置。

其中，还包括：

连接线，所述连接线的一端与所述惠斯通电路电连接，所述基座上具有开槽，所述连接线的另一端穿过所述开槽与所述电路板电连接。

其中，所述壳体的另一端具有与所述腔室连通的通孔，所述通孔中设有连接件，所述连接件与所述电路板电连接。

其中，所述连接件为弹簧。

其中，所述压力端件的外侧壁上具有凹槽，所述凹槽沿所述压力端件的周向延伸，所述凹槽靠近所述压力端件的一端的端面。

其中，所述压力端件的另一端的端面具有环形槽。

第二方面，本发明实施例提供一种EMB控制系统，包括：

上述实施例中所述的制动力传感器。

在本发明实施例的制动力传感器中，所述壳体的一端具有与所述腔室连通的开口，所述压力端件的一端从所述开口伸入所述腔室，所述压力端件的侧壁上具有第一沉台，所述壳体的一端的端部止抵且连接所述第一沉台，所述压敏应变片上具有压敏电阻，多个所述压敏应变片上的压敏电阻构成惠斯通电路，所述压敏应变片设置于所述压力端件的一端的端面上，所述电路板与所述惠斯通电路电连接。在压力检测过程中，电机驱动力矩经过转换为平动，经过压力端件的另一端的端面传递到压力端件的一端的端面，压力端件的一端的端面随之发生应变变形并将此应变传递到压敏应变片上，压敏应变片上的压敏电阻的电阻发生变化，通过压敏电阻的变化检测压力的变化，可以实现压力的快速精确检测。该制动力传感器结构简单，装配方便，压力响应精度高，可以替代液压或气压制动压力传感器。

附图说明

图1为本发明实施例中制动力传感器的一个结构示意图；

图2为压力端件的一个正视图；

图3为压力端件的一个截面图；

图4为压敏应变片的一个结构示意图；

图5为压敏应变片在端面上的一个分布示意图；

图6为惠斯通电路的一个连接示意图；

图7为支撑座的一个俯视图；

图8为支撑座的一个正视图；

图9为电路板的一个俯视图；

图10为电路板的一个正视图；

图11为壳体的一个截面图；

图12为本发明实施例中制动力传感器的另一个结构示意图。

附图标记

壳体10；

第一壳体101；第二壳体102；

腔室11；凹槽12；环形槽13；

压力端件20；

第一沉台21；第二沉台22；

压敏应变片30；

电路板40；

第一惠斯通电路51；第二惠斯通电路52；

支撑座60；

基座61；连接座62；容纳腔63；

连接线64；连接件65；限位结构66。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图12所示，本发明实施例的用于EMB(电子机械系统)控制系统的制动力传感器，包括：壳体10、压力端件20、多个压敏应变片30与电路板40，壳体10具有腔室11，壳体10的一端具有与腔室11连通的开口，压力端件20的一端从开口伸入腔室11，压力端件20的侧壁上具有第一沉台21，第一沉台21围绕压力端件20的外周延伸，壳体10的一端的端部止抵且连接在第一沉台21上，壳体10的一端的端部可以与第一沉台21通过焊接或粘接连接。压力端件20可以呈纽扣式或蹄型，还可以根据需要选择其他的形状。

压敏应变片30可以为硅应变片，压敏应变片30可以为具有两个压阻式半桥电阻器的L型半桥硅应变片。压敏应变片30上可以具有压敏电阻，多个压敏应变片30上的压敏电阻构成惠斯通电路，比如，四个压敏应变片30上的压敏电阻构成惠斯通电路。压敏应变片30设置于压力端件20的一端的端面上，压力端件20的一端的端面可以为平面，压敏应变片30与压力端件20的一端的端面可以平行接触固定连接，使得压敏应变片30可以随着压力端件20的一端的端面的形变而变化，实现压力的精确检测。压敏应变片30与压力端件20的一端的端面之间可以通过固定胶连接，压敏应变片30与压力端件20的一端的端面之间可以通过玻璃微熔技术进行连接，使压敏应变片30与压力端件20的一端的端面之间可以通过玻璃材料连接。压力端件20的一端的端面可以进行喷砂处理，在端面上形成喷砂层，砂材质可以为粒径100目～200目的石英砂或锆砂。压敏应变片30可以为硅应变片，其从晶圆母片剥离出来的方式可以为湿法蚀刻剥离，湿法蚀刻可以去除应变片底部的衬硅，从而提升应变片对于应变响应的精度。

电路板40可以设置于腔室11中，电路板40与惠斯通电路可以电连接，惠斯通电路的输入端、输出端与接地端可以和电路板40的不同位置电连接，可以通过电路板40检测惠斯通电路中的电信号，可以检测压敏应变片30上的压敏电阻的电阻变化，根据电阻的变化可以检测受到的压力，进而检测压力端件20的另一端受到的压力。

在本发明实施例的制动力传感器中，制动力传感器可以为纽扣式制动力传感器，壳体10的一端具有与腔室11连通的开口，压力端件20的一端从开口伸入腔室11，压力端件20的侧壁上具有第一沉台21，壳体10的一端的端部止抵且连接第一沉台21，压敏应变片30上具有压敏电阻，多个压敏应变片30上的压敏电阻构成惠斯通电路，压敏应变片设置于压力端件20的一端的端面上，电路板40与惠斯通电路电连接。在压力检测过程中，电机驱动力矩经过转换为平动，经过压力端件20的另一端的端面传递到压力端件20的一端的端面，压力端件20的一端的端面随之发生应变变形并将此应变传递到压敏应变片上，压敏应变片30上的压敏电阻的电阻发生变化，通过压敏电阻的变化检测压力的变化，可以实现压力的快速精确检测。该制动力传感器结构简单，装配方便，响应速度快，不需要制动液，安全环保，制动性好，压力响应精度高，可以替代液压或气压制动压力传感器，降低了装配和维护的难度。

在一些实施例中，如图5至图6所示，惠斯通电路可以包括第一惠斯通电路51与第二惠斯通电路52，压敏应变片30的数量可以为四个，四个压敏应变片30可以对称分布。每个压敏应变片30上具有串联的两个压敏电阻，两个压敏应变片上的压敏电阻构成第一惠斯通电路51，另两个压敏应变片上的压敏电阻构成第二惠斯通电路52，第一惠斯通电路51与第二惠斯通电路52并联连接。第一惠斯通电路51与第二惠斯通电路52的输入端、输出端、接地端可以和电路板40的不同位置电连接，可以通过电路板40检测惠斯通电路中的电信号，可以检测压敏应变片30上的压敏电阻的电阻变化，根据电阻的变化可以检测受到的压力，进而检测压力端件20的另一端受到的压力。压敏应变片30上具有串联的两个压敏电阻具有输入端30a、输出端30b和接地端30c，可以与电路板40的不同位置电连接。

惠斯通电路可以包括第一惠斯通电路51与第二惠斯通电路52，压敏应变片30可以包括第一压敏应变片31、第二压敏应变片32、第三压敏应变片33与第四压敏应变片34，第一压敏应变片31、第二压敏应变片32、第三压敏应变片33与第四压敏应变片34可以对称分布。第一压敏应变片31、第二压敏应变片32、第三压敏应变片33与第四压敏应变片34上分别具有串联的两个压敏电阻，第一压敏应变片31上具有串联的压敏电阻R1与压敏电阻R2，第二压敏应变片32上具有串联的压敏电阻R3与压敏电阻R4，第三压敏应变片33上具有串联的压敏电阻R5与压敏电阻R6，第四压敏应变片34上具有串联的压敏电阻R7与压敏电阻R8。

压敏电阻R1的第一端与压敏电阻R2的第一端连接，压敏电阻R1的第二端与输入端INM1连接，压敏电阻R2的第二端与输出端INP1连接；压敏电阻R3的第一端与压敏电阻R4的第一端连接，压敏电阻R3的第二端与输入端INM1连接，压敏电阻R4的第二端与输出端INP1连接，压敏电阻R1的第一端与压敏电阻R3的第一端和接地端D1连接，第一压敏应变片31、第二压敏应变片32上的压敏电阻构成第一惠斯通电路51。压敏电阻R5的第一端与压敏电阻R6的第一端连接，压敏电阻R5的第二端与输入端INM2连接，压敏电阻R6的第二端与输出端INP2连接；压敏电阻R7的第一端与压敏电阻R8的第一端连接，压敏电阻R7的第二端与输入端INM2连接，压敏电阻R8的第二端与输出端INP2连接，压敏电阻R5的第一端与压敏电阻R7的第一端和接地端D2连接，第三压敏应变片33、第四压敏应变片34上的压敏电阻构成第二惠斯通电路52。

在另一些实施例中，如图1、图7和图8所示，传感器还可以包括：支撑座60，支撑座60可以包括基座61与连接座62，连接座62具有沿连接座62的长度方向贯穿的容纳腔63，连接座62呈管体状，压力端件20的一端从连接座62的一端伸入容纳腔63中，基座61设置于连接座62的另一端的端部。支撑座60设置于腔室11中，压敏应变片30位于压力端件20与基座61之间，压敏应变片30与基座61间隔设置，防止基座61干涉或影响压敏应变片30的形变，避免影响压力检测。电路板40设置于基座61上，电路板40可以通过焊接固定在基座61上，电路板40与腔室11的内侧壁间隔设置，防止腔室11的侧壁受到挤压变形时碰到电路板40，电路板40与腔室11的内侧壁之间可以设置弹性结构，弹性结构可以具有缓冲作用。基座61靠近压敏应变片30的一侧可具有弹性层，弹性层具有缓冲作用，防止在受到外部挤压作用或形变时基座61与压敏应变片30之间刚性碰撞接触，防止基座61损伤压敏应变片30。基座61可以为板体状，通过基座61与连接座62可以围绕形成容纳腔63，减少外部对于压敏应变片30的影响。压敏应变片30与容纳腔63的内侧壁之间可以间隔设置，压敏应变片30的面积小于压力端件20的一端的端面面积，压敏应变片30的边沿与压力端件20的一端的端面边沿之间具有间隔，防止连接座62的侧壁受到挤压变形时碰到压敏应变片30。

如图12所示，连接座62的外侧壁与壳体10的腔室11的内侧壁之间可以设置弹性密封件72，提高密封作用，防止外部环境影响腔室内部，弹性密封件72可以具有缓冲作用，壳体10受到外部挤压时通过弹性密封件可以减小对于连接座62的影响，防止损伤连接座62，避免影响连接座62的容纳腔63内部结构。

可选地，电路板40可以设置于基座61远离压敏应变片30的一侧，以便于电路板40与连接件65之间的接触连接。

可选地，如图1至图3所示，压力端件20上可以设有第二沉台22，连接座62的一端的外侧壁的端部止抵且连接在第二沉台22上，连接座62的一端的外侧壁的端部与第二沉台22可以通过焊接或粘接连接。基座61、连接座62与压力端件20可以使得容纳腔63封闭，减少外部环境或器件结构对于压敏应变片30的影响，保护压敏应变片30。

可选地，容纳腔63的内侧壁与压力端件20的伸入容纳腔63部分的外侧壁间隔设置，减少连接座62对压力端件20的一端的端面形变的影响，减少影响压敏应变片30的形变，避免影响压力检测。

在一些实施例中，如图1所示，传感器还包括：连接线64，连接线64的一端与惠斯通电路电连接，基座61上具有开槽，连接线64的另一端穿过开槽与电路板40电连接。如图9所示，电路板40可以设有穿线槽41，连接线64的另一端可以穿过穿线槽41与电路板40远离压力端件20的一侧电连接，连接线64的另一端可以与电路板40上的焊盘连接。电路板40远离压力端件20的一侧可以设有接触点42，连接件65的下端可以与接触点42电连接。穿线槽41的数量可以为多个，比如四个，四个穿线槽41可对称分布，每个穿线槽41可以对应一个压敏应变片30。连接线64的另一端可以穿过穿线槽41与电路板40远离压力端件20的一侧的焊盘电连接。

在一些实施例中，连接线64的外侧可以包覆绝缘胶，连接线64与开槽的内壁之间可以填充有绝缘胶，绝缘胶可以为弹性胶，具有缓冲作用。绝缘胶可以为透明胶，便于观察连接线64的情况。绝缘胶可以为密封胶，具有较好的密封作用，提高密封效果，减少外部环境与容纳腔63内部的接触，防止对压敏应变片30的影响。绝缘胶可以覆盖连接线64与惠斯通电路连接的位置，可以防止连接线64与惠斯通电路之间脱落，具有较好的绝缘与固定作用。绝缘胶可以覆盖压敏应变片30上的压敏电阻，可以保护电阻。绝缘胶可以为导热胶，绝缘胶中可以分散有散热粒子，有利于散热。

可选地，壳体10的另一端具有与腔室11连通的通孔，通孔中设有连接件65，连接件65与电路板40电连接。连接件65与壳体10之间可以绝缘，通过连接件65可以与外部的器件电连接，可以实现电信号的传输。连接件65与壳体10的通孔之间可以设置绝缘结构，绝缘结构可以为密封胶，通过绝缘结构可以使得连接件65与壳体10之间绝缘，使得连接件65与壳体10之间密封。

如图1和图11所示，壳体10包括第一壳体101与第二壳体102，第一壳体101具有腔室11，开口可以位于第一壳体101的一端的端部，第二壳体102可以设置于第一壳体101的另一端的端部，第一壳体101可以为金属件，比如第一壳体101可以为不锈钢件，第一壳体101可以具有屏蔽外部干扰的作用。第二壳体102可以为绝缘件，比如第二壳体102可以为塑料件，通孔可以设置于第二壳体102上，连接件65的数量可以为多个，比如，连接件65的数量可以为三个，具体可以根据实际选择。壳体10可以一体成型，壳体10可以与外部接口连接器插接连接，以便为传感器提供电源接入、接地及信号输出。

可选地，连接件65可以为弹簧，具有缓冲作用，可以避免连接件65与电路板40之间的刚性接触。弹簧的下端可以与接触点42电连接。弹簧中间区域的直径可以大于上端的直径，壳体10的另一端可以设有限位结构66，限位结构66围绕弹簧的上端设置，防止弹簧向上弹出。电路板40远离压力端件20的一侧可以设有三个接触点42，弹簧的数量可以为三个，每个弹簧可以与对应的接触点42接触连接。

在一些实施例中，如图1至图3所示，压力端件20的外侧壁上可以具有凹槽12，凹槽12沿压力端件20的周向延伸，凹槽12可以为环形，凹槽12靠近压力端件20的一端的端面，使得压力可以更好地作用在压力端件20的一端的端面上，使得压力端件20的一端的端面产生形变，提高压力检测的精确度。

如图12所示，凹槽12中可以设置有弹性密封圈71，弹性密封圈71可以为弹性硅胶圈，弹性密封圈71的外周可以止抵容纳腔63的内侧壁，可以提高密封性，同时可以减少对压力端件20的一端的端面形变的影响。

可选地，如图1、图3所示，压力端件20的另一端的端面可以具有环形槽13。使得压力端件20的另一端的端面的作用力有效地传递到压力端件20的一端的端面，使得压力端件20的一端的端面随之发生应变变形并将此应变传递到压敏应变片上，可以提高压力检测的精确度。

本发明实施例提供一种EMB控制系统，包括：上述实施例中所述的制动力传感器。具有上述实施例中所述的制动力传感器的EMB控制系统，压力响应精度高，响应速度快。EMB控制系统可以包括传动件，通过传动件可以将电机驱动力矩转换为平动，经过压力端件20的另一端的端面传递到压力端件20的一端的端面。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于EMB控制系统的制动力传感器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有腔室，所述壳体的一端具有与所述腔室连通的开口；

压力端件，所述压力端件的一端从所述开口伸入所述腔室，所述压力端件的侧壁上具有第一沉台，所述壳体的一端的端部止抵且连接所述第一沉台；

多个压敏应变片，所述压敏应变片上具有压敏电阻，多个所述压敏应变片上的压敏电阻构成惠斯通电路，所述压敏应变片设置于所述压力端件的一端的端面上；

电路板，所述电路板与所述惠斯通电路电连接。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述惠斯通电路包括第一惠斯通电路与第二惠斯通电路，所述压敏应变片的数量为四个，每个所述压敏应变片上具有串联的两个压敏电阻，两个压敏应变片上的压敏电阻构成第一惠斯通电路，另两个压敏应变片上的压敏电阻构成第二惠斯通电路；所述第一惠斯通电路与所述第二惠斯通电路并联连接。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括：

支撑座，所述支撑座包括基座与连接座，所述连接座具有沿所述连接座的长度方向贯穿的容纳腔，所述压力端件的一端从所述连接座的一端伸入所述容纳腔中，所述基座设置于所述连接座的另一端的端部；

所述支撑座设置于所述腔室中，所述压敏应变片位于所述压力端件与所述基座之间，所述压敏应变片与所述基座间隔设置，所述电路板设置于所述基座上。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述电路板设置于所述基座远离所述压敏应变片的一侧。

5.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述压力端件上设有第二沉台，所述连接座的一端的外侧壁的端部止抵且连接在所述第二沉台上。

6.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述容纳腔的内侧壁与所述压力端件的伸入所述容纳腔部分的外侧壁间隔设置。

7.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，还包括：

连接线，所述连接线的一端与所述惠斯通电路电连接，所述基座上具有开槽，所述连接线的另一端穿过所述开槽与所述电路板电连接。

8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述壳体的另一端具有与所述腔室连通的通孔，所述通孔中设有连接件，所述连接件与所述电路板电连接。

9.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，所述连接件为弹簧。

10.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述压力端件的外侧壁上具有凹槽，所述凹槽沿所述压力端件的周向延伸，所述凹槽靠近所述压力端件的一端的端面。

11.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述压力端件的另一端的端面具有环形槽。

12.一种EMB控制系统，其特征在于，包括：

权利要求1-11中任一项所述的制动力传感器。