壓強測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種外部壓強測量裝置，其包括：壓強傳感器，該壓強傳感器包括支撐件(14)和陶瓷膜(16)，該陶瓷膜被安裝在該支撐件上以在外部壓強變化的作用下變形；以及，測量電路，該測量電路包括應(yīng)力測量儀和電子構(gòu)件，該應(yīng)力測量儀被固定在所述陶瓷膜上以具有根據(jù)所述膜的位置而可變的電氣性能，該電子構(gòu)件電連接到所述應(yīng)力測量儀并被配置為用于處理從所述應(yīng)力測量儀接收到的信號，所述裝置的特征在于，所述電子構(gòu)件被固定在所述支撐件上。
【專利說明】
壓強測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種壓強測量裝置，該裝置尤其用于機動車輛?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)地，壓強測量裝置包括壓強傳感器和測量電路。傳統(tǒng)地，壓強傳感器根據(jù)用途包括支撐件和陶瓷膜，陶瓷膜被安裝到支撐件上以在環(huán)境壓強的作用下變形。傳統(tǒng)地，測量電路包括固定在陶瓷膜上的應(yīng)力測量儀和電連接到所述應(yīng)力測量儀的分離的電子構(gòu)件。應(yīng)力測量儀被布置在陶瓷膜上以具有根據(jù)所述膜的位置而可變的電氣性質(zhì)，例如阻抗。電子構(gòu)件被配置以處理從所述應(yīng)力測量儀接收到的信號，以提供對相應(yīng)壓強的估計。
[0003]在車輛電子領(lǐng)域，存在對更緊湊的且制造成本更低的壓強測量裝置的持續(xù)性需求。
[0004]本發(fā)明的一個目的在于至少部分地滿足該需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明，借助于一種外部壓強測量裝置來達到該目的，該裝置包括:
[0006]-壓強傳感器，其包括支撐件和陶瓷膜，陶瓷膜被安裝到支撐件上以在外部壓強的變化的作用下變形，以及
[0007]-測量電路，其包括應(yīng)力測量儀和電子構(gòu)件，該應(yīng)力測量儀被固定在陶瓷膜上以具有根據(jù)所述膜的位置而可變的電氣性質(zhì)，該電子構(gòu)件電連接到所述應(yīng)力測量儀并被配置為用于處理從所述應(yīng)力測量儀接收到的信號。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，電子構(gòu)件被固定在支撐件上。[〇〇〇9]如將在說明書的下文中更詳細地看到的，支撐件因此用于同時固定膜和電子構(gòu)件。該測量裝置因此更加緊湊。而且，該裝置包括數(shù)量更少的部件，這限制了其制造成本。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的測量裝置還可包括以下可選特征中的一個或多個:
[0011]-該測量裝置包括通過柔性連接器連接到支撐件的連接引腳，[〇〇12]-柔性連接器從彈簧(尤其是螺旋彈簧)、絲線和彈性舌件中選擇，
[0013] _所述柔性連接器確保所述電子構(gòu)件與所述引腳之間的電連接，[〇〇14]-所述柔性連接器是螺旋彈簧，
[0015]-所述柔性連接器涂有金層，
[0016]-鎳襯層在該金層下方延伸，
[0017]-支撐件由陶瓷材料制成，
[0018]-壓強傳感器包括玻璃層，該玻璃層保護所述陶瓷膜免受外部損害，該玻璃層優(yōu)選地使所述陶瓷膜與外部隔離，
[0019]-支撐件包括空腔，陶瓷膜可在該空腔中變形，
[0020]-支撐件和陶瓷膜一起限定密閉的內(nèi)部腔室，
[0021]-陶瓷膜適于測量0至300bar之間的壓強。
[0022]-所述處理包括信號的轉(zhuǎn)換或過濾，例如用于確保電磁保護。
[0023]本發(fā)明還涉及一種用于機動車輛的、根據(jù)本發(fā)明的測量裝置。
[0024]本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，該設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的測量裝置，所述設(shè)備優(yōu)選地在由發(fā)動機(尤其是熱力發(fā)動機)、變速箱、制動裝置、空調(diào)機、制冷機和冷凍機構(gòu)成的集合中選擇。壓強傳感器例如可:與油接觸，例如如果該設(shè)備是變速箱或發(fā)動機;或與制冷流體接觸，例如如果該設(shè)備是從空調(diào)機、冷凍機和制冷機中選擇的；或與制動液體接觸，如果該設(shè)備是制動裝置。根據(jù)本發(fā)明的測量裝置可尤其用在伺服系統(tǒng)中和/或確保安全性功能。
[0025]最后，本發(fā)明涉及一種機動車輛，該機動車輛配備有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備?！靖綀D說明】[〇〇26]通過閱讀以下詳細的描述并通過研究附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將進一步顯現(xiàn)，在附圖中，各個圖以立體的且透明的形式(圖1至圖3)、或以局部橫截面和示意性的方式 (圖4)示出根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的一個實施方式。
[0027]非限制性地，形容詞“上部”和“下部”是相對于圖1或圖4中所示的裝置的位置而被使用的。
[0028]除非另有說明，“包括”或“包含”指“包括至少一個”。【具體實施方式】
[0029]如在各個圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的壓強測量裝置10包括殼體11，以及容置于殼體 11中的壓強傳感器和測量電路。
[0030]壓強傳感器包括支撐件14和由陶瓷材料制成的膜16。
[0031]支撐件14是具有大致恒定的厚度的板片，從正面看，該板片具有大致矩形的形狀。 支撐件具有上部面14s和下部面14i。[0032 ]支撐件的厚度優(yōu)選地包括1至5mm。支撐件的寬度優(yōu)選地包括8至16mm。支撐件的長度優(yōu)選地包括10至20_。
[0033]支撐件14可以由從陶瓷材料中選擇的材料制成，優(yōu)選地由從基于鋁粉的陶瓷材料中選擇的材料制成，并例如由獨石陶瓷制成。[〇〇34]優(yōu)選地，支撐件14是單體的。
[0035]優(yōu)選地，下部面14i具有空腔15,該空腔15優(yōu)選地為回轉(zhuǎn)圓柱形，膜16可于外部壓強的增大的作用下在該空腔15中變形。
[0036]大致為平面的、優(yōu)選地為圓盤形的膜16具有上部面16s和下部面16i。
[0037]膜16可由從陶瓷材料中選擇的材料制成，優(yōu)選地由從基于鋁粉的陶瓷材料中選擇的材料制成，且例如由獨石陶瓷制成。[〇〇38] 膜16優(yōu)選地具有包括0.15至0.4mm的厚度。
[0039]優(yōu)選地，膜16通過玻璃層18而與外面隔離，該玻璃層保護膜免受外部環(huán)境損害，同時準(zhǔn)許膜在外部壓強的作用下變形。優(yōu)選地，該玻璃層在膜16的表面的一部分上延伸并由此限定與待測量的外部壓強相接觸的表面。
[0040]膜16的邊緣被密封地固定(例如膠合)在支撐件的下部面14i上。膜16封閉空腔15 以與支撐件一起限定密閉的內(nèi)部腔室17,該內(nèi)部腔室對于其壓強待測量的流體是密封的，該內(nèi)室中具有“內(nèi)部壓強”。膜16的上部面16s由此承受所述內(nèi)部壓強。[〇〇41]膜還在其另一面上與允許確保設(shè)備的密封性的環(huán)形凸緣20相接觸。凸緣20優(yōu)選地具有大于1.5mm的厚度，以使膜16與支撐件14的下部面14i隔開，由此允許膜16在外部壓強的作用下自由變形。密封功能由凸緣的壓縮確保。[〇〇42]凸緣20可與支撐件14是一體的。[〇〇43]凸緣20可例如由這樣的材料構(gòu)成，該材料的化學(xué)成分可根據(jù)目標(biāo)流體和對于確保密封性所必需且可接受的壓力而變化。由此，該材料可從彈性體中選擇，例如氫化丁腈橡膠 (caoutchouc nitryle hydrogeng)或丙稀酸彈性體。
[0044]該整體被配置為使得由凸緣在其壓縮時產(chǎn)生的力不使膜變形，因此不使測量出錯。
[0045]殼體11限定管道22,該管道22使外部與玻璃層18的下部面18i(或如果不存在該玻璃層，與膜16的下部面16i)流體連通，以使得所述膜承受環(huán)境壓強，或“外部壓強”。
[0046]優(yōu)選地，所述測量裝置包括密封件或凸緣20,其密封地插置于一方面的殼體11和另一方面的支撐件14或玻璃層18(如所示出地)或膜16之間，以限定外部腔室24,管道22通向該外部腔室。
[0047]因此，膜16在外部壓強的變化的作用下，如同被固定在鼓的主體上的皮，通過彎曲而變形。
[0048]管道22的通道的截面?zhèn)鹘y(tǒng)地包括1.5至5mm。[〇〇49]測量電路包括電子構(gòu)件30,該電子構(gòu)件30例如借助于爪部32而被固定到支撐件14 的、與下部面14i相對的上部面14s上。電子構(gòu)件30電連接到固定在膜16上的應(yīng)力測量儀33， 以使得電流可在電子構(gòu)件30和所述應(yīng)力測量儀之間流通。
[0050]應(yīng)力測量儀的特點在于具有取決于其幾何形狀的電氣性質(zhì)，例如電阻或電容。特別地，在其被固定在可變形的膜上時，其幾何形狀可在該變形的作用下變化。
[0051]電子構(gòu)件30尤其可被配置為把來自于應(yīng)力測量儀33的電信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于使所述應(yīng)力測量儀變形的外部壓強的信息。該電子構(gòu)件30還可被配置為確保該信號的處理，以對測量裝置的環(huán)境進行電磁保護。[〇〇52]測量電路還包括三個支承在支撐件的上部面14s上的螺旋彈簧40(在圖4中未示出)，軌線(未示出)確保彈簧40中的每個與電子構(gòu)件30之間的電連接。彈簧40的自由端部被固定到引腳42,該引腳本身則被固定到殼體11上并在所述殼體11上凸起。引腳42允許與外部電氣設(shè)備的連接，該外部電氣設(shè)備例如用于確保給測量裝置供電和/或確保向外部傳輸測量結(jié)果。[〇〇53]優(yōu)選地，引腳42和電子構(gòu)件30的爪部32之間的電連接僅由彈簧和(如有必要)在支撐件14的上部面上延伸的軌線來確保。
[0054]優(yōu)選地，彈簧40被鎳襯層覆蓋，該鎳襯層本身被金層覆蓋。有利地，由此可限制、甚或避免摩擦腐蝕并確保良好的導(dǎo)電性。[〇〇55] 可考慮不同于彈簧40的柔性連接器以用于建立引腳42和電子構(gòu)件30之間的電連接，例如片彈簧或絲線。該柔性連接器還可呈彈性舌件的形式。
[0056]柔性連接器的使用有利地允許吸收支撐件14(其優(yōu)選地由陶瓷材料制成)和引腳 42(其傳統(tǒng)地是金屬的)之間的熱脹差，因此限制使該電連接斷開的風(fēng)險。
[0057]有利地，根據(jù)本發(fā)明的測量裝置尤其良好地適于這樣的應(yīng)用，在所述應(yīng)用中該裝置承受振動和溫度變化，尤其是適于汽車應(yīng)用，在汽車應(yīng)用中該裝置可承受在_40°C和+160 °C之間變化的溫度。特別地，焊接不能良好地抵抗這樣的溫度變化。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的測量裝置可特別地:用于變速箱的油壓傳感器中、用于空調(diào)機中、用于冷凍機或制冷機中，以測量制冷流體的壓強；用于制動裝置中，尤其是用于測量制動液體的壓強;或用于發(fā)動機中，以測量所述發(fā)動機中的油壓。
[0059]所示出的測量裝置如下運行:引腳42被連接到供電電源和/或需要接收壓強測量的設(shè)備。
[0060]在工作位置中，測量裝置周圍的流體通過管道22進入外部腔室24的內(nèi)部。該流體的壓強由此施加在膜16上，可選地通過玻璃層施加在膜16上。密封件20避免該流體與支撐件14和/或與電子構(gòu)件30和/或與柔性連接器(在該例子中為彈簧40)相接觸。
[0061]在流體壓強變化的作用下，分別根據(jù)外部壓強是高于或是低于內(nèi)部壓強，膜16(其周邊邊緣被固定在空腔15的凸邊上)在空腔15的內(nèi)部朝支撐件14彎曲、或朝向管道22彎曲。 該變形改變被固定在膜16上的應(yīng)力測量儀的幾何形狀。在圖4中，虛線以夸張的方式示出了膜的上部表面16s在高于內(nèi)部壓強的外部壓強的作用下的位置。經(jīng)過電子構(gòu)件30和經(jīng)過應(yīng)力測量儀33的電路因此具有根據(jù)外部壓強而可變的性能。例如，應(yīng)力測量儀的電阻可被改變，這可體現(xiàn)于在電路中流通的電流強度的減小。電子構(gòu)件30被配置為(例如借助于模型) 根據(jù)所述電路的性能確定對外部壓強的估計。該信息可通過引腳42被傳輸?shù)饺魏卧O(shè)備，例如以用于確保安全性功能(例如用于在過壓的情況下停用該設(shè)備)或用于確保具體的調(diào)節(jié) (例如在伺服回路中的具體調(diào)節(jié))。[〇〇62]在溫度上升的作用下，引腳42的長度可能會增大。彈簧40允許吸收該長度增大，以使得該長度增大與支撐件14基本不相互作用。[〇〇63]如現(xiàn)在已清楚地顯現(xiàn)的，根據(jù)本發(fā)明的測量裝置有利地允許以更低的成本、用數(shù)量受限的部件來測量外部壓強。此外，該裝置準(zhǔn)許在非常不同的溫度條件中的運行。
[0064]當(dāng)然，本發(fā)明不限于所述和所示出的、作為示意性例子而提供的實施例。
【主權(quán)項】
1.一種外部壓強測量裝置，其包括:-壓強傳感器，該壓強傳感器包括支撐件(14)和陶瓷膜(16)，該陶瓷膜(16)被安裝在所 述支撐件上以在所述外部壓強的變化的作用下變形，以及-測量電路，該測量電路包括應(yīng)力測量儀(33)和電子構(gòu)件(30)，所述應(yīng)力測量儀(33)被 固定在所述陶瓷膜上以具有根據(jù)所述膜的位置而可變的電氣性質(zhì)，所述電子構(gòu)件(30)電連 接到所述應(yīng)力測量儀并被配置為用于處理從所述應(yīng)力測量儀接收到的信號，所述裝置的特征在于，所述電子構(gòu)件被固定在所述支撐件上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，該裝置包括通過柔性連接器(40)連接 到所述支撐件的連接引腳(42)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量裝置，其特征在于，所述柔性連接器從彈簧、絲線或彈性 舌件中選擇，所述彈簧尤其是螺旋彈簧。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量裝置，其特征在于，所述柔性連接器是螺旋彈簧。5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述柔性連接器確保 所述電子構(gòu)件和所述引腳之間的電連接。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述柔性連接器涂有金層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量裝置，其特征在于，鎳襯層在所述彈簧和所述金層之間延伸。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述支撐件由陶瓷材 料制成。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述壓強傳感器包括 玻璃層(18)，該玻璃層(18)保護所述陶瓷膜免受外部損害，該玻璃層(18)優(yōu)選地使所述陶 瓷膜與外部隔離。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述支撐件和所述陶 瓷膜一起限定密閉的內(nèi)部腔室(17)。11.一種設(shè)備，該設(shè)備包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的測量裝置，該設(shè)備從由 發(fā)動機、變速箱、制動裝置、空調(diào)機、制冷機和冷凍機構(gòu)成的集合中選擇，所述發(fā)動機尤其是 熱力發(fā)動機。
【文檔編號】G01L9/00GK106062527SQ201480076564
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月19日
【發(fā)明人】P.扎克祖斯基, N.格勒茲
【申請人】法雷奧電機控制系統(tǒng)公司