專利名稱：壓力測量裝置的制作方法
技術(shù)水平本發(fā)明涉及到的是一種根據(jù)獨立權(quán)利要求類型的用于測量多個流體壓力的裝置。特別是這種裝置預(yù)定安置在用于液壓控制車輛制動裝置的液壓集成塊上。
在采用裝有用于產(chǎn)生制動壓力的電驅(qū)動液壓泵的液壓式外力制動裝置時，需要測量車輪制動缸和制動裝置其他部位、比如主制動缸或者液壓蓄能器中的制動液壓力，測量的壓力轉(zhuǎn)換成電信號并且輸入到控制或者調(diào)節(jié)車輛制動裝置的電子控制器中。
大家比較熟悉的是，采用安置在各個部位或者集中安置在液壓集成塊上并且通過液壓管路與制動裝置的各個部位相連接的壓力傳感器來測量制動裝置各個部位的制動液壓力。本發(fā)明的優(yōu)點按照本發(fā)明的、具有獨立權(quán)利要求特征的壓力測量裝置具有一個用于測量各種不同壓力的、裝有多個測量薄膜的傳感器板。這種裝置特別是預(yù)定用于液壓式車輛制動裝置，當(dāng)然，也可以同樣好地用于任意流體壓力的測量。測量薄膜按照矩陣類型均勻地分布安置在傳感器板上，比如說，它們可以放在假設(shè)的等邊三角形(三角形矩陣)或者正方形(正方形矩陣)的角上，或者比如說等距地分布在假設(shè)的一個圓或多個同心圓上。
傳感器板的固定裝置，比如說螺絲孔，均勻地安排在每個測量薄膜的周圍，同時各個固定裝置被多個測量薄膜包圍。每個測量薄膜被相同數(shù)量的、與各自測量薄膜的距離相等的固定裝置包圍。例如，在三角形矩陣或者正方形矩陣上安置測量薄膜和固定裝置時，每個測量薄膜安置在一個假設(shè)的等邊三角形或者正方形的中心，其角由包圍著測量薄膜的固定裝置構(gòu)成。比如說，在將測量薄膜等距安置在一個圓上時，一個固定裝置安排在圓的中心，與測量薄膜數(shù)量相同的固定裝置安排在位于包圍測量薄膜的同心圓上的每兩個測量薄膜之間的中心等分線上，這樣，每個測量薄膜位于每三個固定裝置之間。
本發(fā)明的優(yōu)點是，所需要數(shù)量的薄膜以簡單的方式安置在一個共同的傳感器板上。比如說，傳感器板在液壓集成塊上的安裝和密封簡單而且快速辦成，制造所需要的壓力傳感器也比較便宜。測量薄膜均勻分布安置在各相同數(shù)量固定裝置之間，可以使傳感器板在液壓集成塊上的安裝應(yīng)力很小。測量薄膜幾乎沒有應(yīng)力，這是在長時間持續(xù)使用期間出錯最少精確測量的先決條件。由于每個測量薄膜一致安置在相同數(shù)量的固定裝置之間，測量薄膜在相同壓力負(fù)荷時變形也是一樣的，這樣，每個用于相同壓力的測量薄膜可提供相同的測量信號。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，緊密靠在一起安置的傳感器板的測量薄膜以及測量薄膜的選擇安置，使得與中心測量電路的連接為短的觸點連接，這同樣可以提高測量精度，特別是省下了插塞連接以及測量薄膜和測定電路之間的長電纜。由于腐蝕和老化，它們可導(dǎo)致傳導(dǎo)電阻提高并且使測量結(jié)果出錯。
從屬權(quán)利要求涉及到了在獨立權(quán)利要求中說明的本發(fā)明的有利構(gòu)造和其他結(jié)構(gòu)。
為了測量流體壓力，根據(jù)權(quán)利要求4所述，尤其在每個測量薄膜的外面和里面裝上可延伸的電阻。電阻同測量薄膜一起隨被測液體的作用而彈性變形，而且其電阻值在這時變化。這些電阻變化用來測定出流體壓力。比如說，電阻應(yīng)變片可作為延伸電阻通過薄層、厚層或者薄膜技術(shù)安裝到測量薄膜上。
為了減少測量誤差，根據(jù)權(quán)利要求5所述，在每個測量薄膜上安置了4個可延伸電阻，而且作為所謂的全橋(惠斯登電橋)連接，這樣，比如說，由溫度變化引起的電阻變化可以被補(bǔ)償。
同樣為了改進(jìn)測量結(jié)果，根據(jù)權(quán)利要求6所述，配置4個全橋電阻是用來改進(jìn)測量結(jié)果。各有兩個電阻安置在一個測量薄膜中間，另外兩個電阻相互相對著安置在測量薄膜周邊。這是較大的、相反定向的、機(jī)械應(yīng)力區(qū)。4個電阻的延伸方向相互平行并且與穿過兩個安置在測量薄膜周邊上的電阻的假設(shè)的直徑線平行。每個外圍電阻與中間的電阻串聯(lián)。通過這樣配置4個電橋電阻，使電橋電路有最大的壓力敏感性。
采用根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝有整體O型圈的扁平密封件，可以以最低的費用比如說相對液壓集成塊來密封傳感器板中具有測量薄膜的盲孔。傳感器板和液壓集成塊相對的面不需要為放置密封圈留間隙。扁平的密封件用于安裝時O型圈的定位，不需要在傳感器板的整個表面上有，比如說，相互連接O型圈的接片就足夠了。附圖下面借助于兩個在圖中示出的實施例詳細(xì)介紹按照本發(fā)明的壓力測量裝置。


圖1以透視圖的形式示出了按照本發(fā)明所述的一個圓形的傳感器板剖面圖；圖2從圖1放大的剖面圖；圖3按照本發(fā)明第2個實施形式所述的剖開的、矩形傳感器板；圖4按照本發(fā)明的壓力測量裝置的剖面圖；圖5圖4的透視圖；圖6圖4的零件圖7按照本發(fā)明的電液式車輛制動裝置。
這些圖以相互不同的比例繪制。實施例在圖1中示出的、按照本發(fā)明的壓力測量裝置10具有一個由金屬制成的圓形傳感器板12，比如說，它也可以用陶瓷制成。傳感器板總共有7個螺絲孔14、16，作為把傳感器板固定在另外一個部件上的固定裝置，螺絲孔之一16位于傳感器板中間，其余6個螺絲孔14相互等距安排在傳感器板12周圍的靠近邊緣處。靠近邊緣的螺絲孔14與中間的螺絲孔保持相等的距離，與靠近邊緣的相鄰螺絲孔14之間的間距一樣。在其角是由兩個相鄰的、靠近邊緣處的螺絲孔14和中間的螺絲孔16構(gòu)成的、假設(shè)的三角形的中心點，分別安放一個測量薄膜18。由于在傳感器板上這樣分布螺絲孔14、16和測量薄膜18，如果將傳感器板安裝在一個部件上，測量薄膜18幾乎沒有應(yīng)力。由于每個測量薄膜18一致安置在三個螺絲孔14、16之間的中心，盡管有這種應(yīng)力最佳化的安置但可能還會出現(xiàn)的剩余應(yīng)力在每個測量薄膜18中都是相同的，這樣，由于這種剩余應(yīng)力造成的小的測量誤差，對于所有6個測量薄膜來說都是相同的，因此，在測量值相同時，測量薄膜18上的壓力也相同。
測量薄膜18同傳感器板12(圖2)是一體的，它們是通過傳感器板12固定側(cè)22的盲孔20構(gòu)成的，傳感器板12通過固定側(cè)固定在設(shè)備的一個部件處。比如說，盲孔20可以鉆，或者，如果傳感器板12是燒結(jié)件，盲孔可以在燒結(jié)過程中制成。盲孔20的前面構(gòu)成了測量薄膜18，測量薄膜直徑是10mm，在實施例中，測量薄膜厚度在0.5和1mm之間，薄膜厚度取決于按照本發(fā)明的壓力測量裝置要進(jìn)行測量的壓力和測量薄膜能經(jīng)受住的防爆壓力。在實施例中，測量壓力可達(dá)250bar，預(yù)先規(guī)定的防爆壓力為1200bar。
在每個測量薄膜18上都裝有以薄層、厚層或者薄膜技術(shù)制作的電阻應(yīng)變片24、25，其中兩個電阻應(yīng)變片24相互相對著安置在測量薄膜邊緣范圍內(nèi)，另外兩個電阻應(yīng)變片25并排安置在測量薄膜中間，所有4個電阻應(yīng)變片是相互平行并且以其縱向和延伸方向與穿過兩個安置在邊緣上的電阻應(yīng)變片24的假設(shè)的直徑線平行放置的。在測量薄膜18由于施加壓力而變形時，電阻應(yīng)變片24、25被延伸和向下壓，而且其電阻也發(fā)生變化，這用來測定壓力。借助于印刷電路板上的線路26，電阻24、25接成一個全電橋(惠斯登電橋)，而且同4個連接觸點28導(dǎo)電連接。
圖3示出了按照本發(fā)明的壓力測量裝置傳感器板30的第二實施形式。傳感器板30是矩形的，共有6個裝有電阻電橋24、25的測量薄膜18，分兩行相鄰安置，在這里，這兩行是圍繞著兩個測量薄膜18的半個間距彼此相對布置，測量薄膜18位于到另外一行測量薄膜18的“空隙”中。采用這種方式可以使每個測量薄膜18到相鄰測量薄膜18的距離相等，它們位于假設(shè)的等邊三角形的角上。
螺絲孔32按照等邊三角形的三角形矩陣類型在6個測量薄膜18之間并且圍繞著布置，因此，也象采用圓形傳感器板12時一樣，測量薄膜18位于假設(shè)的等邊三角形中間，其角是由三個螺絲孔32構(gòu)成的。
除了傳感器板30的形狀和測量薄膜18的布置及螺絲孔32不同以外，這種方法與圖1中所示的傳感器板12是一樣的，具有同樣的功能。為了避免重復(fù)，就這點而言，圖1和圖2的實施可以參考。在下面，借助于矩形傳感器板30介紹了按照本發(fā)明的壓力測量裝置，其實施也同樣適用于圓形傳感器板12。
圖4和圖5示出了按照本發(fā)明的壓力測量裝置，在這里，用螺絲36穿過傳感器板30的螺絲孔32把矩形傳感器板30與液壓集成塊34裝在一起。圖4所示的按照本發(fā)明的壓力測量裝置的截面圖是在交替著的螺絲孔32和測量薄膜18的盲孔20截開的，測量薄膜與螺絲孔實際上位于兩個不同平面上。每個可對測量薄膜用流體加載的流體通道38通到盲孔一個20。為了密封，在傳感器板30和液壓集成塊34之間放入一個密封片40(圖6)，密封片有與之成為一體的O型圈42，使它在測量薄膜18的盲孔20上定位，在沒安裝密封片40時，O型圈42的圈的厚度大于密封片40厚度。
為了測量電阻應(yīng)變片24、25的電阻值和從電阻值中確定盲孔20中存在的壓力，電阻應(yīng)變片-測量電橋24、25的連接觸點28用粗線材44，也就是用鋁線同測定電路46相連接，鋁線是通過摩擦焊接安裝在連接觸點28上的。測定電路46安裝在一個扁平的支座48上，在俯視圖中，支座呈工字形，用它的在傳感器板30的上面有較小間距的接片與液壓集成塊34用螺絲釘擰在一起，連接觸點28位于傳感器板30上緊鄰但不接觸支座48邊緣，在采用圖1所示出的圓形傳感器板12時也是這樣。在這里，每三個測量薄膜18的連接觸點直線安置。測定電路46位于6個測量薄膜18的中心，這樣，從電阻應(yīng)變片24、25到測定電路46的電線連接距離比較短，尤其是一樣長。這可以以最小的測量誤差來準(zhǔn)確測量壓力。
測定電路46可以分開來計算處理所有6個測量薄膜18的電阻應(yīng)變片24、25的電阻值。在本發(fā)明的實施形式中，測量薄膜18的電阻應(yīng)變片24、25的電阻值以多路工作方式一個接一個地測量并且計算處理，這樣，所有6個測量薄膜18的電阻值由相同的電子元件來計算處理，通過此，避免了在各個測量薄膜18壓力狀況相同時出現(xiàn)不同的測量結(jié)果。
在圖7中示出了在使用所說明的壓力測量裝置情況下的按照本發(fā)明的液壓式車輛制動裝置。車輛制動裝置具有兩個相互補(bǔ)充的制動系統(tǒng)，即一個常用制動裝置，它借助于一個液壓泵50產(chǎn)生制動液體壓力并且對全部車輪的制動油缸52、54產(chǎn)生作用，還有一個輔助制動裝置，它從踏板操作的主制動油缸55中獲得制動液體壓力，但只對一個軸的兩個車輪的制動油缸52產(chǎn)生作用。
每個車輪制動油缸52、54具有一個在正常位置中打開的第一個關(guān)閉閥56和一個在正常位置中關(guān)閉的第二個關(guān)閉閥58。
在操作主制動油缸55的制動踏板62時，一個踏板狀態(tài)傳感器64和一個壓力傳感器74向在圖中沒有示出的制動裝置的控制電路輸送一個電信號，這個控制電路控制按照本發(fā)明的車輛制動裝置的所有閥以及一個泵的電機(jī)66。第二個關(guān)閉閥被打開而且以這種方式對車輪制動油缸52、54施加來自液壓蓄能器68的壓力，液壓蓄能器那方面是由液壓泵50施加壓力的，這樣，在液壓泵50不工作時，也存在著處于壓力下的制動液體。液壓蓄能器68中的壓力由一個壓力傳感器72來監(jiān)測，一個限壓閥60保護(hù)液壓蓄能器68免超負(fù)荷。在車輪制動油缸52、54中達(dá)到制動液體壓力時，這個壓力同主制動油缸55有關(guān)，第二個關(guān)閉閥58關(guān)閉。在這種情況下，第一個關(guān)閉閥也關(guān)閉，這樣，在采用常用制動裝置制動期間不能有制動液體通過關(guān)閉閥從車輪制動油缸52、54中漏出來。
在車輪制動油缸52、54，主制動油缸55和液壓蓄能器68中的制動液體壓力通過管路和液壓集成塊34中的流體通道38輸入給測量薄膜18，測量薄膜18同安置在其上面的電阻應(yīng)變片24、25和測定電路46一起構(gòu)成了壓力傳感器70、72和74。其信號輸入給按照本發(fā)明的車輛制動裝置的控制電路。
如果在車輪制動油缸中的制動液體壓力高于用主制動油缸55產(chǎn)生的并用壓力傳感器74測定的壓力的話，通過打開車輪制動油缸52中的第一個關(guān)閉閥可以使制動液體壓力下降，制動液體流入主制動油缸55的油箱76中。
只要在常用制動裝置出故障時在液壓蓄能器中沒有足夠的制動壓力，在操作制動踏板62時，所有4個車輪制動油缸52、54的第一個關(guān)閉閥56就打開并且第二個關(guān)閉閥58關(guān)閉。與輔助制動裝置相連接的兩個車輪制動油缸52由主制動油缸55通過主制動油缸-關(guān)閉閥78施加壓力，它在其正常位置是打開的，在使用常用制動裝置時是關(guān)閉的，而且將主制動油缸55與車輪制動油缸52、54和常用制動裝置分開。
在使用常用制動裝置時，在其正常位置是關(guān)閉的止回閥80打開，當(dāng)?shù)谝粋€關(guān)閉閥56打開時，通過打開的止回閥80可以使制動液體從兩個與輔助制動裝置相連接的車輪制動油缸52中回流到主制動油缸55的油箱76中。在使用輔助制動裝置時，關(guān)閉的止回閥阻止了制動液體從主制動油缸55回流到油箱76中。
一個已知的行程模擬器84通過在其正常位置是關(guān)閉的關(guān)閉閥82與主制動油缸55相連接，行程模擬器可以以已知的方式根據(jù)壓力接收制動液體，以便在使用常用制動裝置和關(guān)閉由主制動油缸55操作的輔助制動裝置時使駕駛員有通常的制動踏板感覺，在這種情況中，踏板62隨所加的力而相應(yīng)地向下。
權(quán)利要求
1.測量多個流體壓力的裝置，其特征是，該裝置具有一個裝有多個測量薄膜的傳感器板(12，30)，通過在上面安裝傳感器板(12，30)的部件(34)的流體通道(38)從一側(cè)向測量薄膜供給要測量的流體，測量薄膜(18)按照矩陣類型分布安置在傳感器板(12，30)上，傳感器板(12，30)具有用于安裝在部件(34)上面的固定裝置(14，16，32)，它們按照矩陣類型分布在傳感器板上，測量薄膜分別大約位于相同數(shù)量固定裝置(14，16，32)之間的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，測量薄膜(18)作為傳感器板(12，30)中的盲孔(20)前壁構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的裝置，其特征是，測量薄膜(18)與傳感器板(12，30)是成一體的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的裝置，其特征是，在每個測量薄膜(18)上至少安裝一個可延伸的電阻(24，25)，在測量薄膜變形時，電阻長度、以至于同時其電阻值也能變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征是，每個測量薄膜(18)上至少安裝4個可延伸的電阻(24，25)，它們相互連接成一個全電橋電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是，兩個電阻(25)安置在一個測量薄膜(18)中心，另外兩個電阻(24)相互相對著安置在測量薄膜周邊，在這里，4個電阻(24，25)的延伸方向與一條穿過兩個外圍電阻(24)的直徑線平行，在這里，每個外圍電阻(24)與一個中間的電阻(25)串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6所述的裝置，其特征是，該裝置具有一個用于傳感器板(12，30)所有測量薄膜(18)的電阻(24，25)的共同電子測定電路(46)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，在傳感器板(12，30)中的測量薄膜(18)由用于電子測定電路(46)的扁平支座(48)搭接，安置在測量薄膜(18)上的電阻(24，25)的連接觸點在傳感器板上面自由地位于支座(48)邊緣旁，采用電連接材料(44)與電子測定電路(46)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的裝置，其特征是，測定電路(46)采用多路工作方式工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9所述的裝置，其特征是，在傳感器板(12，30)和具有流體通道(38)的部件(34)之間可放入一個扁平形的密封件(40)，與密封件成一體的O型墊圈(42)將傳感器板(12，30)中的盲孔(20)入口包圍住，而且在O型墊圈(42)里面有流體通流口。
11.液壓式車輛制動裝置，其特征是，該裝置具有一個根據(jù)前面的權(quán)利要求所述的用于測量車輛制動裝置不同部位的制動液體壓力的傳感器板，在這里，具有流體通道(38)的部件是一個液壓集成塊(34)。
全文摘要
為了測量多個流體壓力,本發(fā)明建議采用具有固定孔(32)的傳感器板(30),固定孔按照矩陣類型分布安排在傳感器板(30)上,在固定孔之間安置著測量薄膜(18),測量薄膜構(gòu)成了傳感器板(30)中的盲孔(20)前壁。通過安裝著傳感器板(30)的液壓集成塊的流體通道對測量薄膜施加壓力。用安置在每個測量薄膜(18)上的4個電阻應(yīng)變片(24,25)進(jìn)行計算處理,這些電阻應(yīng)變片相互連接成一個全橋(惠斯登電橋)。由于能夠應(yīng)力最佳化地安置傳感器板(30),可以用傳感器板以最小的測量誤差測量各種不同壓力。
文檔編號B60T8/40GK1182480SQ96193410
公開日1998年5月20日 申請日期1996年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月16日
發(fā)明者賴納·維利希 申請人:羅伯特·博施有限公司