CN111164833B - 用于电传感器连接的锁定夹 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于安装在车辆组件上的可安装式传感器组件。该可安装式传感器组件可包括传感器电路、传感器外壳、连接器引脚和夹。传感器电路可具有至少一个导电垫。传感器外壳可包括接纳传感器电路的传感器腔室。传感器外壳可具有通过外壳壁与传感器腔室分开的连接器腔室。连接器引脚可延伸穿过连接器腔室与传感器腔室之间的外壳壁。夹可紧固到传感器外壳并且可由导电材料形成。夹可被构造成接合导电垫和对应的连接器引脚,以在导电垫与对应的连接器引脚之间提供电连续性。

Description

用于电传感器连接的锁定夹
相关专利申请
本专利申请要求提交于2017年10月19日的名称为“Lock Clip For ElectricalSensor Connection(用于电传感器连接的锁定夹)”的美国序列号15/788,787的权益,该专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
本专利申请整体涉及用于传感器附接的导电夹。
发明内容
为了满足上述需求以及克服相关领域的枚举缺点和其它限制,本专利申请提供一种在连接器引脚与传感器垫之间提供连接的导电紧固夹。该紧固夹可提供电连接,并且还通过弹簧力物理地约束传感器的位置。可使用倒钩、翼部和开口的各种构型,如本公开所述的那样。
在一个具体实施中,提供了一种用于安装在车辆组件上的可安装式传感器组件。该可安装式传感器组件可包括传感器电路、传感器外壳、连接器引脚和夹。传感器电路可具有至少一个导电垫。传感器外壳可包括接纳传感器电路的传感器腔室。传感器外壳可具有通过外壳壁与传感器腔室分开的连接器腔室。连接器引脚可在连接器腔室与传感器腔室之间延伸。夹可紧固到传感器外壳并且可由导电材料形成。夹可被构造成接合导电垫和对应的连接器引脚,以在导电垫与对应的连接器引脚之间提供电连续性。
参考附加到本说明书并构成本说明书的一部分的附图和权利要求书,本专利申请的其它目的、特征结构和优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。
附图说明
在附图中,部件未必按比例绘制,而是重点说明本专利申请的原理。此外,在整个视图中,类似的附图标号表示对应的部件。
图1是传感器组件的示意性侧视图。
图2是传感器组件的一个具体实施的分解透视图。
图3是传感器组件的透视图,其中传感器已***。
图4是传感器组件的透视图,示出了被***的夹。
图5是没有覆盖件的组装传感器组件的透视图。
图6A和图6B是示出夹设计的一个具体实施的透视图。
图7A和图7B是示出夹设计的一个具体实施的透视图。
图8是示出具有接触圆顶的夹设计的具体实施的透视图。
具体实施方式
低成本解决方案目前使用卫星碰撞传感器来推动设计目标。采用这种设计指令,降低成本的一种选择是实施成本较低的总体电气封装。在一个具体实施中,单片部件的使用消除了使用具有离散部件的PCB的需求。通常通过传感器组件内的离散部件来进行滤波。使用这种类型感测部件必须克服的一个设计障碍是建立并保持从传感器到连接器引线或“引脚”的稳健电连接。本文讨论的设计可通过在传感器的使用寿命内建立稳健的电连接来提供改善的可靠性。
在所讨论的一些具体实施中,感测部件与电连接器引脚之间的连接可由夹直接提供。夹可为由导电材料形成的片簧,以在传感器组件的使用寿命内在传感器引线和引脚上产生正压缩。在一些具体实施中,初始保持特征结构可保持由片簧产生的正压。此外,可将灌封材料注入到片簧夹、传感器和引脚上方。
在一些设计中,可使用“Tinnerman”型夹将片簧保持在引导柱上。稳健的连接对于确保通信信号和电力可在传感器与中央控制模块之间传导是重要的。该连接可足够稳健,以忍受环境条件以及承受高加速度冲击。片簧可由导电材料形成以减少无源电阻损耗和残余加热。初始保持特征结构可用于在注入灌封之前保持片簧,以充分地固定***。该特征结构也可确保片簧处于正确的取向和位置以与两个表面进行适当的接触。翼形设计将允许进一步保持夹。
灌封可提供环境保护,以及通过将部件约束到其初始放置位置来提供机械保持。可使用“Tinnerman”夹型设计的片簧来允许单轴组件。可能仅需要将夹推动到引导柱上,夹随后将其自身压住。缝合型夹设计可允许在制造期间增大夹的保持性。圆顶夹设计可耐磨损,诸如当摩擦去除接触圆顶的镀覆或研磨掉接触圆顶的尖端时,接触面积增大以保持电连接。另外,该连接方法可能比平面连接更稳健,因为它允许增大夹的挠曲。
所讨论的设计允许使用直型端子连接器引脚。这样,端子可被“缝合”到外壳塑料中。这可显著降低外壳的基本成本以及降低引脚的成本,因为可由金属卷冲压出引脚。所述的具体实施还可允许在没有PCB的情况下使用芯片。这可通过去除若干部件来显著降低成本。
图1是传感器组件100的剖视侧视图。传感器组件100可包括外壳110。外壳110可由塑性材料形成并且可例如为注塑成型的。外壳110可包括腔室112和连接器114。腔室112可接纳传感器120,例如加速度计、压力传感器、声音传感器或陀螺仪。传感器120可通过保持特征结构122定位并固定在腔室112内。保持特征结构122可形成为塑料外壳110的一部分。传感器120可为单个硅片。然而,在一些限制中,传感器120可包括封装芯片或包括电路板(PCB)。传感器120可包括一个或多个导电垫124。在一些具体实施中,导电垫124可为单个硅片上的暴露部分。在一些具体实施中,导电垫124可为铜垫。导电垫124是暴露的,用于接触以与其它部件形成电连接。
导电夹128可与导电垫124接触以与对应的连接器引脚126形成电连接。导电夹128可为铜夹。导电夹128可直接接触以接合导电垫124并且与连接器引脚126直接接触,以在传感器120的导电垫124与连接器引脚126之间提供安全和有效的电连接。连接器引脚126可被夹128接合在腔室112内,并且可延伸穿过壁116并突出到连接器114中。连接器114包括塑料护罩132以保护连接器引脚126的物理完整性和电气完整性,并且保持与电连接器的连接和密封。虽然图1中示出了单个连接器垫、夹和连接器引脚组,但在单个传感器组件100中可存在多个垫、夹和引脚组。
柱130可从外壳110延伸。在一些具体实施中,柱130可一体形成为连接器外壳110的一部分。在一些具体实施中,柱130可被***并锁定在外壳单元110内。柱130可具有相对于连接器引脚126和传感器120定位并取向夹128的特征结构。例如,柱130的位置可相对于壁116和保持特征结构122固定,以保持传感器、夹和引脚在组内的相对位置。柱130可具有相对于组的其它部件以及外壳110以三维方式固定夹的位置和取向的特征结构。另外,柱130可对夹128施加向下的力,从而致使夹128向传感器120和连接器引脚126施加压力。这样,夹128可抵靠外壳110和保持特征结构122将传感器120锁定到位。另外,夹128可相对于壁116和/或连接器114将连接器引脚126锁定到适当位置。
腔室112可填充有灌封140。灌封140可由非导电材料制成,该非导电材料可以液体形式施用并且硬化或固化。灌封140可增强部件在腔室112内的位置,以及防止传感器组件100内的任何电气短路或故障。可提供覆盖件115以密封腔室112,从而保护腔室112内的部件免受外部条件的影响。
图2是传感器组件200的一个具体实施的分解透视图。传感器220包括两个导电垫224和225。因此,可提供两个对应的夹228,229,以分别形成从垫224和225到引脚226和227的电连接。可提供覆盖件215以将腔室112与外部元件密封。
图3是传感器组件200的透视图,其中传感器220已***腔室112中。传感器220的取向可通过腔室112内的特征结构来固定。
图4是传感器组件220的透视图,示出了被***到柱230,231上的夹228,229。夹228,229的一端取向在垫224,225上,而相对端取向在相应的引脚226,227上。
图5是没有覆盖件的组装传感器组件200的透视图。当夹228座置在柱230上并且夹229座置在柱231上时,锁定机构诸如脊或指状物将夹中的每一个锁定到柱上。垫224通过夹229连接到引脚227。类似地,垫225通过夹228连接到引脚226。在使用多个夹的具体实施中,柱230和231可提供防旋转特征结构,以确保夹相对于彼此和腔室112内的其它部件的稳定位置和取向。此外,导电垫可为电力电压垫、接地垫或通信信号垫。这样,夹可将电力、电接地或通信信号从导电垫传导至对应的连接器引脚。
图6A和图6B示出了具有可实现到本文所讨论的任何设计中的某些特征结构的夹设计。夹300可包括安装部分310。安装部分310可包括允许安装柱穿过其延伸的开口311。安装部分310可通过臂312连接到第一接触部分314。接触部分314可被构造成直接接合传感器上或连接器引脚上的垫。因此,接触部分314可包括某种镀覆以改善夹300与传感器组件内的其它部件(例如,传感器或连接器引脚)之间的电连续性。夹300可包括安装部分310与臂312之间的弯曲部316。另外,夹300可包括位于臂与第一接触部分314之间的弯曲部318。弯曲部316和318可被构造成在连接到安装部分310的柱和与传感器垫或连接器引脚连接的第一接触部分314之间产生弹簧力。这样,臂312可相对于安装部分形成角度,例如介于10度和50度之间的角度。接触部分314可平行于安装部分310。然而,在一些具体实施中,连接部分314可相对于安装部分310形成角度。
以类似的方式,安装部分310可通过臂322连接到第二接触部分320。以类似于第一连接部分314和臂312的方式,臂322和第二连接部分320可包括致使弹簧力被施加在安装柱与第二连接部分320接触的部件之间的弯曲部。臂312和第一连接部分314可与臂322和第二连接部分320对称。这样,可在柱与传感器组件内的部件(例如,传感器和连接器引脚)之间施加对称的张力。在对称的张力的情形下,夹300可为自定心的,从而增强传感器、夹、连接器引脚组的稳定性。
开口311可具有带多个直边的多边形构型以约束夹相对于安装柱的取向。此外,可在夹300中设置狭槽330和332。狭槽330和332可延伸超过开口311,从而允许安装部分310的第一部分334随着柱穿过开口311而向上偏转(如图6A中的箭头所示)。在另一侧,随着柱穿过开口311而***,安装部分310的第二部分336也可向上偏转(如图6A中的箭头所示)。柱可具有特征结构(例如倒钩),使得其延伸穿过开口311之后,该特征结构可抵靠安装部分310的第一部分334和第二部分336锁定。这样,第一部分334和第二部分336可接合柱以提供抵抗夹300被移除的保持力。
此外,夹300可包括翼部340和342。翼部340和342可垂直于臂312和322延伸。翼部340和342可用于防止旋转和/或相对于其它特征结构大致锁定夹300的位置和取向,例如,位于外壳的壁内或从腔室的底板延伸并且可形成塑料外壳的一体部分的特征结构。
图7A和图7B示出了可应用于本文所述的夹设计的其它示例性特征结构。夹400包括一个或多个带倒钩的保持部分410。带倒钩的保持部分410可包括延伸到保持部分410的末端的尖端412,以使保持部分相对于外壳上的开口居中。另外,保持部分410可包括可将夹400锁定到外壳上的开口中的倒钩414。可使用多组倒钩414将夹400锁定在不同位置,并且因此在外壳处的附接点与夹400接合的部件(例如,传感器和连接器引脚)之间施加不同的弹簧力。另外,保持部分410可包括弯曲部416以使保持部分410垂直于安装部分取向。这样,保持部分410可平行于安装柱延伸。尽管在一些具体实施中,柱可被保持部分410取代以相对于其它部件固定夹的位置和取向,以及在外壳与其它部件之间提供弹簧力。
图8示出了可应用于本文所述的其它具体实施的圆顶设计。夹500包括位于第一接触部分514的底表面上的接触圆顶550。类似地,第二接触圆顶552可位于第二接触部分520的底表面上。接触圆顶550和552可为半球形或椭圆形的形式,并且因此在夹与每个接触部分接合的部件(例如,传感器垫或连接器引脚)之间提供较小的接触点。圆顶可采取细长椭圆形圆顶的形式,使得提供线性或平面接触区域,而不是由半球形圆顶提供的点接触。接触部分可包括单个圆顶或可包括具有多个接触圆顶的图案。此外,接触圆顶的形状和频率可改变夹与夹连接的部件之间的接触电阻。接触圆顶也可被镀覆或由与夹不同的材料形成,从而为具体应用提供不同的接触电阻。
本领域技术人员易于理解的是,以上描述的用意是说明本专利申请的原理。该描述并非旨在限制权利要求书的范围或应用,因为组件易于在不脱离以下权利要求书限定的本专利申请的精神的情况下进行修改、改变和改动。

Claims (18)

1.一种用于安装在车辆组件上的可安装式传感器组件,所述可安装式传感器组件包括:
具有至少一个导电垫的传感器电路;
传感器外壳,所述传感器外壳包括接纳所述传感器电路的传感器腔室,所述传感器外壳具有连接器腔室,所述连接器腔室和所述传感器腔室被外壳壁分开;
至少一个连接器引脚,所述至少一个连接器引脚延伸穿过所述连接器腔室与所述传感器腔室之间的所述外壳壁;
位于所述连接器引脚中的所述一个与所述导电垫中的所述一个之间的柱;
紧固到所述传感器外壳的夹,所述夹由导电材料形成并且包括安装部分、臂、接触部分以及分别位于所述安装部分和所述臂之间的弯曲部、位于所述臂和所述接触部分之间的弯曲部,所述安装部分连接到所述柱并且经由所述臂连接到所述接触部分,所述夹被构造成在所述接触部分处分别接合所述导电垫中的一个和所述连接器引脚中的对应一个,以在所述导电垫中的所述一个与所述连接器引脚中的所述对应一个之间提供电连续性,以及所述弯曲部被构造成在连接到所述安装部分的所述柱和与所述导电垫或所述连接器引脚连接的所述接触部分之间产生推压所述柱的弹簧力,以抵靠所述导电垫中的所述一个和所述连接器引脚中的所述一个提供正压。
2.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中所述柱具有防旋转特征结构以防止所述夹的旋转。
3.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中所述夹包括限制所述夹的旋转的翼部。
4.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中,所述柱还包括延伸到所述传感器外壳中并接合所述传感器外壳的带倒钩部分。
5.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,还包括填充所述腔室的灌封和包封所述腔室的覆盖件。
6.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,还包括形成于夹中的接触圆顶,所述接触圆顶接合所述导电垫中的所述一个或所述连接器引脚中的一个。
7.根据权利要求6所述的可安装式传感器组件,还包括形成于夹中的接触圆顶图案,所述接触圆顶图案接合所述导电垫中的所述一个或所述连接器引脚中的一个。
8.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中所述安装部分不与接触部分中的每一个对称地间隔开。
9.根据权利要求8所述的可安装式传感器组件,其中所述安装部分包括具有远端的偏转部分,所述远端在***到安装柱上时远离所述接触部分偏转。
10.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,还包括紧固到所述传感器外壳的第二夹,所述第二夹由导电材料形成,所述第二夹被构造成接合所述导电垫中的第二个和所述连接器引脚中的对应第二个,以在所述导电垫中的所述第二个与所述连接器引脚中的所述对应第二个之间提供电连续性。
11.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中所述一个导电垫为电力电压垫并且所述夹将电力从所述电力电压垫传导至所述一个连接器引脚,或者所述一个导电垫为通信信号垫并且所述夹将通信信号从所述通信信号垫传导至所述一个连接器引脚。
12.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中所述夹的安装部分包括具有远端的偏转部分,所述远端在***到安装柱上时远离所述夹的接触部分偏转。
13.一种用于安装在车辆组件上的可安装式传感器组件,所述可安装式传感器组件包括:
具有至少一个导电垫的传感器芯片;
传感器外壳,所述传感器外壳包括接纳所述传感器芯片的传感器腔室,所述传感器外壳具有连接器腔室,所述连接器腔室和所述传感器腔室被外壳壁分开;
至少一个导电连接器引脚,所述至少一个导电连接器引脚在所述连接器腔室与所述传感器腔室之间延伸;
位于所述连接器引脚中的所述一个与所述导电垫中的所述一个之间的柱;
紧固到所述传感器外壳的夹,所述夹由导电材料形成并且包括安装部分、臂、接触部分以及分别位于所述安装部分和所述臂之间的弯曲部、位于所述臂和所述接触部分之间的弯曲部,所述安装部分连接到所述柱并且经由所述臂连接到所述接触部分,所述夹被构造成在所述接触部分处分别接合所述导电垫中的一个和所述连接器引脚中的对应一个,以在所述导电垫中的所述一个与所述连接器引脚中的所述对应一个之间直接连接,以及所述弯曲部被构造成在连接到所述安装部分的所述柱和与所述导电垫或所述连接器引脚连接的所述接触部分之间产生推压所述柱的弹簧力,以抵靠所述导电垫中的所述一个和所述连接器引脚中的所述一个提供正压。
14.根据权利要求13所述的可安装式传感器组件,还包括形成于夹中的接触圆顶,所述接触圆顶接合所述连接器引脚中的所述一个。
15.一种用于安装在车辆组件上的可安装式传感器组件,所述可安装式传感器组件包括:
具有至少一个导电垫的传感器电路;
传感器外壳,所述传感器外壳包括接纳所述传感器电路的传感器腔室,所述传感器外壳具有连接器腔室,所述连接器腔室和所述传感器腔室被外壳壁分开;
至少一个导电连接器引脚,所述至少一个导电连接器引脚在所述连接器腔室与所述传感器腔室之间延伸;
附接到所述传感器外壳的柱;和
紧固到所述传感器外壳的夹,所述夹由导电材料形成并且包括安装部分、臂、接触部分以及分别位于所述安装部分和所述臂之间的弯曲部、位于所述臂和所述接触部分之间的弯曲部,所述安装部分连接到所述柱并且经由所述臂连接到所述接触部分,所述夹被构造成在所述接触部分处分别接合所述导电垫中的一个和所述连接器引脚中的对应一个,以在所述导电垫中的所述一个与所述连接器引脚中的所述对应一个之间提供电连续性,以及所述弯曲部被构造成在连接到所述安装部分的所述柱和与所述导电垫或所述连接器引脚连接的所述接触部分之间产生推压所述柱的弹簧力,以抵靠所述导电垫中的所述一个和所述连接器引脚中的所述一个提供正压。
16.根据权利要求15所述的可安装式传感器组件,其中,所述柱延伸穿过所述夹的开口。
17.根据权利要求13所述的可安装式传感器组件,其中,所述柱延伸穿过所述夹的开口。
18.根据权利要求1所述的可安装式传感器组件,其中,所述柱延伸穿过所述夹的开口。
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