专利名称:压力测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量多个流体压力的装置。特别是这种装置预定安置在用于液压控制车辆制动装置的液压集成块上。
大家比较熟悉的是，采用安置在各个部位或者集中安置在液压集成块上并且通过液压管路与制动装置的各个部位相连接的压力传感器来测量制动装置各个部位的制动液压力。
本发明的另一个目的在于，提供一种液压式车辆制动装置，以简单的方式提高其中制动液压力测量的精确性。
根据本发明，提出一种测量多个流体压力的装置，其中，该装置具有一个装有多个测量薄膜的传感器板，通过在上面安装传感器板的部件的流体通道从一侧向测量薄膜供给要测量的流体，测量薄膜按照矩阵类型分布安置在传感器板上，传感器板具有用于安装在部件上面的固定装置，它们按照矩阵类型分布在传感器板上，测量薄膜分别位于相同数量固定装置之间的中心。
根据本发明，还提出一种液压式车辆制动装置，其中，该装置具有一个本发明前述装置，其用于测量车辆制动装置不同部位的制动液体压力，在这里，具有流体通道的部件是一个液压集成块。
本发明压力测量装置具有一个用于测量各种不同压力的、装有多个测量薄膜的传感器板。这种装置特别是预定用于液压式车辆制动装置，当然，也可以同样好地用于任意流体压力的测量。测量薄膜按照矩阵类型均匀地分布安置在传感器板上，比如说，它们可以放在假设的等边三角形(三角形矩阵)或者正方形(正方形矩阵)的角上，或者比如说等距地分布在假设的一个圆或多个同心圆上。
传感器板的固定装置，比如说螺丝孔，均匀地安排在每个测量薄膜的周围，同时各个固定装置被多个测量薄膜包围。每个测量薄膜被相同数量的、与各自测量薄膜的距离相等的固定装置包围。例如，在三角形矩阵或者正方形矩阵上安置测量薄膜和固定装置时，每个测量薄膜安置在一个假设的等边三角形或者正方形的中心，其角由包围着测量薄膜的固定装置构成。比如说，在将测量薄膜等距安置在一个圆上时，一个固定装置安排在圆的中心，与测量薄膜数量相同的固定装置安排在位于包围测量薄膜的同心圆上的每两个测量薄膜之间的中心等分线上，这样，每个测量薄膜位于每三个固定装置之间。
本发明的优点是，所需要数量的薄膜以简单的方式安置在一个共同的传感器板上。比如说，传感器板在液压集成块上的安装和密封简单而且快速办成，制造所需要的压力传感器也比较便宜。测量薄膜均匀分布安置在各相同数量固定装置之间，可以使传感器板在液压集成块上的安装应力很小。测量薄膜几乎没有应力，这是在长时间持续使用期间出错最少精确测量的先决条件。由于每个测量薄膜一致安置在相同数量的固定装置之间，测量薄膜在相同压力负荷时变形也是一样的，这样，每个用于相同压力的测量薄膜可提供相同的测量信号。
本发明的另一个优点是，紧密靠在一起安置的传感器板的测量薄膜以及测量薄膜的选择安置，使得与中心测量电路的连接为短的触点连接，这同样可以提高测量精度，特别是省下了插塞连接以及测量薄膜和测定电路之间的长电缆。由于腐蚀和老化，它们可导致传导电阻提高并且使测量结果出错。
根据本发明的一个优选方案，测量薄膜作为传感器板中的盲孔前壁构成。
测量薄膜与传感器板是成一体的。
为了测量流体压力，尤其在每个测量薄膜的外面和里面装上可延伸的电阻。电阻同测量薄膜一起随被测液体的作用而弹性变形，而且其电阻值在这时变化。这些电阻变化用来测定出流体压力。比如说，电阻应变片可作为延伸电阻通过薄层、厚层或者薄膜技术安装到测量薄膜上。
为了减少测量误差，在每个测量薄膜上安置了4个可延伸电阻，而且作为所谓的全桥(惠斯登电桥)连接，这样，比如说，由温度变化引起的电阻变化可以被补偿。
同样为了改进测量结果，配置4个全桥电阻是用来改进测量结果。各有两个电阻安置在一个测量薄膜中间，另外两个电阻相互相对着安置在测量薄膜周边。这是较大的、相反定向的、机械应力区。4个电阻的延伸方向相互平行并且与穿过两个安置在测量薄膜周边上的电阻的假设的直径线平行。每个外围电阻与中间的电阻串联。通过这样配置4个电桥电阻，使电桥电路有最大的压力敏感性。
本发明装置具有一个用于传感器板所有测量薄膜的电阻的共同电子测定电路。
在传感器板中的测量薄膜由用于电子测定电路的扁平支座搭接，安置在测量薄膜上的电阻的连接触点在传感器板上面自由地位于支座边缘旁，采用电连接材料与电子测定电路连接。
测定电路采用多路工作方式工作。
采用装有整体O型圈的扁平密封件，可以以最低的费用比如说相对液压集成块来密封传感器板中具有测量薄膜的盲孔。传感器板和液压集成块相对的面不需要为放置密封圈留间隙。扁平的密封件用于安装时O型圈的定位，不需要在传感器板的整个表面上有，比如说，相互连接O型圈的接片就足够了。
图1以透视图的形式示出了按照本发明所述的一个圆形的传感器板剖面图；图2从图1放大的剖面图；图3按照本发明第2个实施形式所述的剖开的、矩形传感器板；图4按照本发明的压力测量装置的剖面图；图5图4的透视图；图6图4的零件图；图7按照本发明的电液式车辆制动装置。
这些图以相互不同的比例绘制。
在图1中示出的、按照本发明的压力测量装置10具有一个由金属制成的圆形传感器板12，比如说，它也可以用陶瓷制成。传感器板总共有7个螺丝孔14、16，作为把传感器板固定在另外一个部件上的固定装置，螺丝孔之一16位于传感器板中间，其余6个螺丝孔14相互等距安排在传感器板12周围的靠近边缘处。靠近边缘的螺丝孔14与中间的螺丝孔保持相等的距离，与靠近边缘的相邻螺丝孔14之间的间距一样。在其角是由两个相邻的、靠近边缘处的螺丝孔14和中间的螺丝孔16构成的、假设的三角形的中心点，分别安放一个测量薄膜18。由于在传感器板上这样分布螺丝孔14、16和测量薄膜18，如果将传感器板安装在一个部件上，测量薄膜18几乎没有应力。由于每个测量薄膜18一致安置在三个螺丝孔14、16之间的中心，尽管有这种应力最佳化的安置但可能还会出现的剩余应力在每个测量薄膜18中都是相同的，这样，由于这种剩余应力造成的小的测量误差，对于所有6个测量薄膜来说都是相同的，因此，在测量值相同时，测量薄膜18上的压力也相同。
测量薄膜18同传感器板12(图2)是一体的，它们是通过传感器板12固定侧22的盲孔20构成的，传感器板12通过固定侧固定在设备的一个部件处。比如说，盲孔20可以钻，或者，如果传感器板12是烧结件，盲孔可以在烧结过程中制成。盲孔20的前面构成了测量薄膜18，测量薄膜直径是10mm，在实施例中，测量薄膜厚度在0.5和1mm之间，薄膜厚度取决于按照本发明的压力测量装置要进行测量的压力和测量薄膜能经受住的防爆压力。在实施例中，测量压力可达250bar，预先规定的防爆压力为1200bar。
在每个测量薄膜18上都装有以薄层、厚层或者薄膜技术制作的电阻应变片24、25，其中两个电阻应变片24相互相对着安置在测量薄膜边缘范围内，另外两个电阻应变片25并排安置在测量薄膜中间，所有4个电阻应变片是相互平行并且以其纵向和延伸方向与穿过两个安置在边缘上的电阻应变片24的假设的直径线平行放置的。在测量薄膜18由于施加压力而变形时，电阻应变片24、25被延伸和向下压，而且其电阻也发生变化，这用来测定压力。借助于印刷电路板上的线路26，电阻24、25接成一个全电桥(惠斯登电桥)，而且同4个连接触点28导电连接。
图3示出了按照本发明的压力测量装置传感器板30的第二实施形式。传感器板30是矩形的，共有6个装有电阻电桥24、25的测量薄膜18，分两行相邻安置，在这里，这两行是围绕着两个测量薄膜18的半个间距彼此相对布置，测量薄膜18位于到另外一行测量薄膜18的“空隙”中。采用这种方式可以使每个测量薄膜18到相邻测量薄膜18的距离相等，它们位于假设的等边三角形的角上。
螺丝孔32按照等边三角形的三角形矩阵类型在6个测量薄膜18之间并且围绕着布置，因此，也象采用圆形传感器板12时一样，测量薄膜18位于假设的等边三角形中间，其角是由三个螺丝孔32构成的。
除了传感器板30的形状和测量薄膜18的布置及螺丝孔32不同以外，这种方法与图1中所示的传感器板12是一样的，具有同样的功能。为了避免重复，就这点而言，图1和图2的实施可以参考。在下面，借助于矩形传感器板30介绍了按照本发明的压力测量装置，其实施也同样适用于圆形传感器板12。
图4和图5示出了按照本发明的压力测量装置，在这里，用螺丝36穿过传感器板30的螺丝孔32把矩形传感器板30与液压集成块34装在一起。图4所示的按照本发明的压力测量装置的截面图是在交替着的螺丝孔32和测量薄膜18的盲孔20截开的，测量薄膜与螺丝孔实际上位于两个不同平面上。每个可对测量薄膜用流体加载的流体通道38通到盲孔一个20。为了密封，在传感器板30和液压集成块34之间放入一个密封片40(图6)，密封片有与之成为一体的O型圈42，使它在测量薄膜18的盲孔20上定位，在没安装密封片40时，O型圈42的圈的厚度大于密封片40厚度。
为了测量电阻应变片24、25的电阻值和从电阻值中确定盲孔20中存在的压力，电阻应变片-测量电桥24、25的连接触点28用粗线材44，也就是用铝线同测定电路46相连接，铝线是通过摩擦焊接安装在连接触点28上的。测定电路46安装在一个扁平的支座48上，在俯视图中，支座呈工字形，用它的在传感器板30的上面有较小间距的接片与液压集成块34用螺丝钉拧在一起，连接触点28位于传感器板30上紧邻但不接触支座48边缘，在采用图1所示出的圆形传感器板12时也是这样。在这里，每三个测量薄膜18的连接触点直线安置。测定电路46位于6个测量薄膜18的中心，这样，从电阻应变片24、25到测定电路46的电线连接距离比较短，尤其是一样长。这可以以最小的测量误差来准确测量压力。
测定电路46可以分开来计算处理所有6个测量薄膜18的电阻应变片24、25的电阻值。在本发明的实施形式中，测量薄膜18的电阻应变片24、25的电阻值以多路工作方式一个接一个地测量并且计算处理，这样，所有6个测量薄膜18的电阻值由相同的电子元件来计算处理，通过此，避免了在各个测量薄膜18压力状况相同时出现不同的测量结果。
在图7中示出了在使用所说明的压力测量装置情况下的按照本发明的液压式车辆制动装置。车辆制动装置具有两个相互补充的制动系统，即一个常用制动装置，它借助于一个液压泵50产生制动液体压力并且对全部车轮的制动油缸52、54产生作用，还有一个辅助制动装置，它从踏板操作的主制动油缸55中获得制动液体压力，但只对一个轴的两个车轮的制动油缸52产生作用。
每个车轮制动油缸52、54具有一个在正常位置中打开的第一个关闭阀56和一个在正常位置中关闭的第二个关闭阀58。
在操作主制动油缸55的制动踏板62时，一个踏板状态传感器64和一个压力传感器74向在图中没有示出的制动装置的控制电路输送一个电信号，这个控制电路控制按照本发明的车辆制动装置的所有阀以及一个泵的电机66。第二个关闭阀被打开而且以这种方式对车轮制动油缸52、54施加来自液压蓄能器68的压力，液压蓄能器那方面是由液压泵50施加压力的，这样，在液压泵50不工作时，也存在着处于压力下的制动液体。液压蓄能器68中的压力由一个压力传感器72来监测，一个限压阀60保护液压蓄能器68免超负荷。在车轮制动油缸52、54中达到制动液体压力时，这个压力同主制动油缸55有关，第二个关闭阀58关闭。在这种情况下，第一个关闭阀也关闭，这样，在采用常用制动装置制动期间不能有制动液体通过关闭阀从车轮制动油缸52、54中漏出来。
在车轮制动油缸52、54，主制动油缸55和液压蓄能器68中的制动液体压力通过管路和液压集成块34中的流体通道38输入给测量薄膜18，测量薄膜18同安置在其上面的电阻应变片24、25和测定电路46一起构成了压力传感器70、72和74.其信号输入给按照本发明的车辆制动装置的控制电路。
如果在车轮制动油缸中的制动液体压力高于用主制动油缸55产生的并用压力传感器74测定的压力的话，通过打开车轮制动油缸52中的第一个关闭阀可以使制动液体压力下降，制动液体流入主制动油缸55的油箱76中。
只要在常用制动装置出故障时在液压蓄能器中没有足够的制动压力，在操作制动踏板62时，所有4个车轮制动油缸52、54的第一个关闭阀56就打开并且第二个关闭阀58关闭。与辅助制动装置相连接的两个车轮制动油缸52由主制动油缸55通过主制动油缸一关闭阀78施加压力，它在其正常位置是打开的，在使用常用制动装置时是关闭的，而且将主制动油缸55与车轮制动油缸52、54和常用制动装置分开。
在使用常用制动装置时，在其正常位置是关闭的止回阀80打开，当第一个关闭阀56打开时，通过打开的止回阀80可以使制动液体从两个与辅助制动装置相连接的车轮制动油缸52中回流到主制动油缸55的油箱76中。在使用辅助制动装置时，关闭的止回阀阻止了制动液体从主制动油缸55回流到油箱76中。
一个已知的行程模拟器84通过在其正常位置是关闭的关闭阀82与主制动油缸55相连接，行程模拟器可以以已知的方式根据压力接收制动液体，以便在使用常用制动装置和关闭由主制动油缸55操作的辅助制动装置时使驾驶员有通常的制动踏板感觉，在这种情况中，踏板62随所加的力而相应地向下。
权利要求
1.测量多个流体压力的装置，其特征是，该装置具有一个装有多个测量薄膜的传感器板(12，30)，通过在上面安装传感器板(12，30)的部件(34)的流体通道(38)从一侧向测量薄膜供给要测量的流体，测量薄膜(18)按照矩阵类型分布安置在传感器板(12，30)上，传感器板(12，30)具有用于安装在部件(34)上面的固定装置(14，16，32)，它们按照矩阵类型分布在传感器板上，测量薄膜分别位于相同数量固定装置(14，16，32)之间的中心。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征是，测量薄膜(18)作为传感器板(12，30)中的盲孔(20)前壁构成。
3.根据权利要求
2所述的装置，其特征是，测量薄膜(18)与传感器板(12，30)是成一体的。
4.根据权利要求
1至3之一所述的装置，其特征是，在每个测量薄膜(18)上至少安装一个可延伸的电阻(24，25)，在测量薄膜变形时，电阻长度、以至于同时其电阻值也能变化。
5.根据权利要求
4所述的装置，其特征是，每个测量薄膜(18)上至少安装4个可延伸的电阻(24，25)，它们相互连接成一个全电桥电路。
6.根据权利要求
5所述的装置，其特征是，两个电阻(25)安置在一个测量薄膜(18)中心，另外两个电阻(24)相互相对着安置在测量薄膜周边，在这里，4个电阻(24，25)的延伸方向与一条穿过两个外围电阻(24)的直径线平行，在这里，每个外围电阻(24)与一个中间的电阻(25)串联。
7.根据权利要求
4所述的装置，其特征是，该装置具有一个用于传感器板(12，30)所有测量薄膜(18)的电阻(24，25)的共同电子测定电路(46)。
8.根据权利要求
7所述的装置，其特征是，在传感器板(12，30)中的测量薄膜(18)由用于电子测定电路(46)的扁平支座(48)搭接，安置在测量薄膜(18)上的电阻(24，25)的连接触点在传感器板上面自由地位于支座(48)边缘旁，采用电连接材料(44)与电子测定电路(46)连接。
9.根据权利要求
7所述的装置，其特征是，测定电路(46)采用多路工作方式工作。
10.根据权利要求
2所述的装置，其特征是，在传感器板(12，30)和具有流体通道(38)的部件(34)之间可放入一个扁平形的密封件(40)，与密封件成一体的O型垫圈(42)将传感器板(12，30)中的盲孔(20)入口包围住，而且在O型垫圈(42)里面有流体通流口。
11.液压式车辆制动装置，其特征是，该装置具有一个根据权利要求
1至3之一或10所述的装置，其用于测量车辆制动装置不同部位的制动液体压力，在这里，具有流体通道(38)的部件是一个液压集成块(34)。
专利摘要
为了测量多个流体压力，本发明建议采用具有固定孔(32)的传感器板(30)，固定孔按照矩阵类型分布安排在传感器板(30)上，在固定孔之间安置着测量薄膜(18)，测量薄膜构成了传感器板(30)中的盲孔(20)前壁。通过安装着传感器板(30)的液压集成块的流体通道对测量薄膜施加压力。用安置在每个测量薄膜(18)上的4个电阻应变片(24，25)进行计算处理，这些电阻应变片相互连接成一个全桥(惠斯登电桥)。由于能够应力最佳化地安置传感器板(30)，可以用传感器板以最小的测量误差测量各种不同压力。
文档编号B60T8/36GKCN1108517SQ96193410
公开日2003年5月14日 申请日期1996年4月30日
发明者赖纳·维利希 申请人:罗伯特·博施有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan