可复位传感器组件和系统的制作方法

本公开涉及一种可复位传感器组件和一种可复位传感器系统。

背景技术：

制造设备、车辆和许多类型的装置在操作期间受到温度变化。例如，制造操作可以包括加热设备，诸如可以在温度极限之间重复循环的烤炉、干燥器、研磨器等。同样地，诸如汽车、轨道车、航天器和推土机的车辆可以包括一个或多个部件，诸如在操作期间可以受到不同温度的齿轮箱、制动器、流体容器、车轴和轴承。

类似地，诸如电动马达、定时器开关、电焊变压器以及焊枪的电动设备以及诸如滑轮、升降机和钻孔器的机械设备在操作期间可受到摩擦加热。诸如反应器、烤炉、冷却剂管、导管、阀和输送机的处理设备同样可以在不同环境和热条件中操作。

这样的设备、车辆和装置可以预期以最小操作员注意力或监督来操作。例如，装置在操作期间可以由屏蔽罩或套管遮蔽，且设备可以位于物理和/或视觉接近受限制之处。

技术实现要素：

一种可复位传感器组件包括具有纵向轴线并且在其中限定腔体的细长阀体。该细长阀体包括围绕该纵向轴线设置的第一多个螺纹。壳体至少部分设置在该细长阀体内并且与该细长阀体相配合，并且包括与该壳体通信的至少一个电接触件。支撑构件设置在该细长阀体腔体内并且可沿着该纵向轴线在该腔体内平移。

板与设置在该细长阀体腔体内的支撑构件相配合并且可移动成与该至少一个电接触件通信。致动器元件，其配置成用于将该板沿着该纵向轴线在其中该板接触该至少一个电接触件的第一位置与其中该板与该至少一个电接触件间隔开的第二位置之间平移。该致动器元件是由形状记忆合金形成，该形状记忆合金可响应于热活化信号而在奥氏体结晶相与马氏体结晶相之间转变以由此将板在第一位置与第二位置之间平移。

该致动器元件操作地接合该细长阀体和该支撑构件并且配置为第一弹性构件。随着该致动器元件从奥氏体结晶相转变为马氏体结晶相，该致动器元件将该支撑构件在第一方向上沿着该纵向轴线平移。

第二弹性构件围绕壳体设置并且与该支撑构件接触。随着该致动器元件从马氏体结晶相转变为奥氏体结晶相，该第二弹性构件将该支撑构件在与第一方向相反的第二方向上沿着该纵向轴线平移。该壳体包括彼此间隔开的多个电接触件。

当该板设置在第一位置中时该板设置成与该多个电接触件接触，且当该板设置在第二位置中时该板与该多个多个电接触件间隔开。该可复位传感器组件包括电连接至该至少一个电接触件的无线传输器以及电连接至该无线传输器的电池。该细长阀体的第一多个螺纹调整大小以可释放地接合设置在车辆制动系统的制动钳的孔中的第二多个螺纹。

在本公开的另一个实施例中，用于结合车辆制动系统使用的可复位传感器组件包括具有纵向轴线并且在其中限定腔体的细长阀体。该细长阀体包括围绕该纵向轴线设置的第一多个螺纹。壳体至少部分设置在该细长阀体内并且与该细长阀体相配合，该壳体包括至少一个电接触件。

支撑构件设置在该细长阀体腔体内并且可沿着该纵向轴线在该腔体内平移。板与设置在该细长阀体腔体内的支撑构件相配合，该板可移动成与该至少一个电接触件通信。一种具有第一弹性构件的操作地接合该细长阀体和该支撑构件的致动器元件，其配置成用于将该板沿着该纵向轴线在其中该板接触该至少一个电接触件的第一位置与其中该板与该至少一个电接触件间隔开的第二位置之间平移。该致动器元件是由形状记忆合金形成，该形状记忆合金可响应于热活化信号而在奥氏体结晶相与马氏体结晶相之间转变以由此将板在第一位置与第二位置之间平移。

该致动器元件操作地接合该细长阀体和该支撑构件并且配置为第一弹性构件。随着该致动器元件从奥氏体结晶相转变为马氏体结晶相，该致动器元件将该支撑构件在第一方向上沿着该纵向轴线平移。

第二弹性构件围绕壳体设置并且与该支撑构件接触。随着该致动器元件从马氏体结晶相转变为奥氏体结晶相，该第二弹性构件将该支撑构件在与第一方向相反的第二方向上沿着该纵向轴线平移。该壳体包括彼此间隔开的多个电接触件。

当该板设置在第一位置中时该板设置成与该多个电接触件接触，且当该板设置在第二位置中时该板与该多个多个电接触件间隔开。该可复位传感器组件包括电连接至该至少一个电接触件的无线传输器以及电连接至该无线传输器的电池。该细长阀体的第一多个螺纹调整大小以可释放地接合设置在车辆制动系统的制动钳的孔中的第二多个螺纹。

根据用于实行结合附图和所附权利要求书取得的本公开的优选实施例和最佳模式的以下详述将容易地明白本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1是采用一个或多个盘式制动器的机动车制动系统的示意图；

图2是根据本公开的实施例的结合可复位传感器组件的机动车制动系统的一部分的透视图；

图3是可复位传感器组件的示意截面图；以及

图4是耦接至用于根据本公开的实施例使用的无线传输器的可复位传感器组件的示意图。

具体实施方式

现在将详细地参考附图中说明的本公开的若干实施例。附图和描述中尽可能使用相同或类似的元件符号来指代相同或相似部分或步骤。附图是以简化形式呈现并且没有按精确比例绘制。仅为了方便和清楚起见，可以对附图使用诸如顶部、底部、左侧、右侧、向上、上方、上面、下面、下方、后面和前面的方向术语。这些和类似方向术语不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。

参考附图，其中全部若干图式中的相同元件符号对应于相同或类似部件，图1示出包括制动系统10的机动车1的示意图。制动系统10配置成将车辆1的运动减速或停止。应当理解的是，车辆1可以是用于实现本公开的目的的任何移动平台，诸如飞机、全地形车(atv)、船、个人移动装置、机器人等。

制动系统10包括摩擦制动机构或盘式制动器组件12。摩擦制动机构12示为图2中的盘式制动器组件，但是也可以是如本领域中已知的鼓式制动器组件。盘式制动器组件12包括通常连接至车辆1的路面车轮(未示出)的转子14，使得路面车轮和转子作为整体地旋转。盘式制动器组件12还包括固定地连接至车辆1的车体结构(未示出)的构件16。

构件16可以是需要温度测量和/或条件监测的任何合适装置。例如，作为非限制性实例，构件16可以是如图中所示的齿轮箱、变速器、流体贮存器、导管、发动机、车轴、油盘、冷却剂管、制动钳等的部件。然而，构件16还可以有用于非车辆装置，诸如加热设备(例如，烤炉、干燥器、研磨器等)；电动设备(例如，电动马达、定时器开关、电焊变压器以及焊枪)；机械设备(例如，滑轮、升降机以及钻孔器)；以及处理设备(例如，反应器、烤炉、冷却剂管、导管、阀以及输送机)。

该构件或制动钳16在其中限定孔17并且包括第二多个螺纹18以容纳如下文将更详细地描述的孔17内的第一传感器或可复位传感器组件的第一多个螺纹(未示出)并且与其相配合。卡钳16包括一个或多个活塞(未示出)并且容置制动衬垫组19。

该一个或多个活塞是由液压压力激励以在摩擦制动机构12的操作期间朝转子14延伸。制动衬垫组19通常包括两个制动衬垫，其中转子14的每一侧上设置一个制动衬垫，使得转子14被制动衬垫夹置。当该一个或多个活塞由液压压力推动以朝转子14延伸时，转子14由制动衬垫组19挤压。液压压力经由通过液压通道20从主制动汽缸22输送的不可压缩的流体供应在制动钳16处。

随着用于不可压缩的流体的贮存器连接至制动致动器24，主制动汽缸22可以作用。如图1中所示，制动致动器24包括经由机械连杆27作用以向制动钳16供应液压压力的枢转制动踏板26。制动踏板26在希望将车辆减速时由车辆1的操作员施用力f(即，按下)。制动踏板26处产生的力f用于在主制动汽缸22处且在液压通道20中产生液压压力。

如本领域技术人员所已知，制动增压器(未示出)通常用于扩大由操作员提供的力。虽然制动致动器24示出并且描述为包括具有机械连杆的制动踏板26，但是也可以采用能够经由机械作用或由机电连接件(诸如经由伺服马达)产生液压压力的任何杠杆或按钮。

第二传感器28可以用于感测按下制动踏板26时该制动踏板26的位移。第二传感器28类似地可以用于感测按下制动踏板26时的位移或连杆27。第三传感器30可以用于感测供应在制动钳16处的液压压力。来自第二传感器28的用于制动踏板26的位移数据和来自第三传感器30的液压压力数据传送至控制器32，诸如防抱死制动系统中采用的电子制动控制模块。当连同防抱死制动系统一起采用时，第三传感器30可以集成至控制器32中。指示系统34可以与控制器32相配合和通信以提供系统状态的通知。

参考图3，其中相同的元件符号是指相同元件；示出可复位传感器组件40和可复位传感器系统41；可复位传感器组件40和可复位传感器系统41诸如响应于温度变化且没有另外的电源而被动地操作，并且有用于向操作员警告其中诸如制动钳16的构件或其它装置或流体的温度落在理想的温度范围之外的条件。

一旦该条件结束，可复位传感器组件40和可复位传感器系统41可自动复位。例如，一旦装置或流体的温度再次返回至理想的温度范围内。因此，可复位传感器组件40和可复位传感器系统41可以有用于制造和车辆应用的温度监测。可复位传感器组件还可以有用于非车辆应用(包括(但不限于)化妆、啤酒和葡萄酒制造等)中的温度监测。替代性地，可复位传感器组件40和可复位传感器系统41可以手动复位。

可复位传感器组件40和可复位传感器系统41可以有用于车辆应用，诸如油温监测、冷却剂温度监测、变速器温度监测、车轴流体温度监测、制动钳流体监测等。然而，可复位传感器组件40和可复位传感器系统41还可以有用于非车辆温度监测应用，诸如可以在温度极限之间重复循环的加热设备、烤炉、干燥器以及研磨器。

其还可以有用于电动设备，诸如在操作期间可受到不同温度的电动马达、定时器开关、电焊变压器以及焊枪。另外，诸如在操作期间可受到摩擦加热的滑轮、升降机以及钻孔器的机械设备可以使用可复位传感器组件和可复位传感器系统。另外，诸如反应器、烤炉、冷却剂管、导管、阀和输送机的处理设备同样可以在不同环境和热条件中操作。

可复位传感器组件40包括具有纵向轴线46的细长阀体44。细长阀体44在其中限定至少部分沿着纵向轴线46延伸的腔体48。阀体44包括围绕纵向轴线46设置的第一多个螺纹50，其配置成可释放地固定制动钳16上的孔17中的第二多个螺纹18。阀体44可以根据可复位传感器组件40的操作条件由诸如金属(如黄铜或铜)的导热材料形成。

第一多个螺纹50可以形成螺钉使得阀体44可以螺纹式地附接至制动钳16上的孔17中的第二多个螺纹18。即，可复位传感器组件40的细长阀体44可以旋入或螺合至孔64中。阀体44可以具有大体上圆柱形形状并且可以保护可复位传感器组件40的其它部件在操作期间免受污染。细长阀体44可以具有近端52和沿着纵向轴线46与近端52间隔开的远端54。

虽然未示出，但是在一个实施例中，腔体48可以配置成用于容纳流体(未示出)，诸如油基流体、冷却剂、环境空气等。例如，流体可以是油基制动流体。流体可以增强或降低至可复位传感器组件40的各个部件的传热，如下文更详细地陈述。作为非限制性实例，对于此实施例，阀体44可以在其中限定通道。通道可以配置成容纳密封件56，诸如由弹性材料形成的o环。作为非限制性实例，通道可以沿着阀体44的圆周限定并且可以具有任何理想的形状或配置。

可复位传感器组件40还可以包括支撑构件58，其容纳在细长阀体44的腔体内并且在该腔体内可沿着纵向轴线46反向平移。支撑构件58可以由诸如塑料或复合物的轻质且不导电材料形成。支撑构件58可以具有大体上圆柱形形状并且可以包括可以在腔体48内来回滑动的构件60。

壳体60设置成邻近于阀体44的近端52并且可移动地接合该近端。壳体60可以包括与细长阀体44的腔体48流体连通的通道62。在本公开的一个实施例中，壳体60形成配置成允许制动流体或空气通过的排放阀喷嘴。壳体60可以由多种材料形成。壳体60可以螺纹式地接合细长阀体44。替代性地，壳体60可以通过诸如粘附剂、磁性附接等的另一种形式的附接相对于阀体44可调地定位。

壳体60可以由导电材料形成并且与细长阀体44相配合且包括至少一个电接触件64。壳体60可以特征化为可以形成电路的一部分的电开关。壳体60可以是常开电接触件，其中壳体60的默认状态致使电流无法通过至少一个电接触件64来完成电路。替代性地，壳体60可以是常闭电接触件，其中壳体60的默认状态致使电流可以通过至少一个电接触件64以完成电路。

如参考图3最佳地所述，壳体60的通道62可以限定沿着纵向轴线46至少部分延伸穿过排放阀壳体60的流体流通道。该至少一个电接触件64可以设置在腔室62内或邻近于该腔室。预期壳体60的一部分66可以延伸至细长阀体44中的腔体48中。该至少一个电接触件64可以与操作地连接至壳体60的端子或其它电连接件电通信，该端子或其它电连接件继而可以连接至传输线、标志和/或处理器以与控制器或其它车辆诊断系统通信。

在一个实施例中，壳体60可以仅包括配置成用于连接至端子处的一根传输线的一个电接触件64。另外，可复位传感器组件40可以独立于任何诊断系统或控制器的控制传送关于可复位传感器组件40的操作状态的数据。因而，可复位传感器组件40可以是被动传感器，其不受系统或控制器控制但是响应于如下文将更详细地描述的条件的发生而启动或致动。

可复位传感器组件40还包括至少设置在腔体48中可以与该至少一个电接触件64接触的板70。板70可以塑形为盘并且可以由诸如黄铜或铜的导电材料形成。在本公开的一个实施例中，板70设置在腔体48内并且操作地连接至致动器元件72。替代性地，板70可以设置在操作地连接至致动器元件72的支撑构件58上并且响应于致动器元件72的移动而可平移穿过该腔体。

在本公开的一个实施例中，致动器元件72配置成经由支撑构件58将板70沿着纵向轴线46在其中板70接触该至少一个电接触件64的第一位置与其中板70与该至少一个电接触件64间隔开的第二位置之间平移。对于其中壳体60包括多个电接触件64的实施例，当支撑构件58设置在第一位置中时板70设置成与该多个电接触件64接触，且当支撑构件58设置在第二位置中时与该多个电接触件64间隔开。

致动器元件72是由形状记忆合金形成，该形状记忆合金可响应于热活化信号而在奥氏体结晶相与马氏体结晶相之间转变以由此将支撑构件58和/或板70在第一位置与第二位置之间平移。

形状记忆合金可响应于热活化信号74而可在第一温度相依状态与第二温度相依状态之间转变。具体地，致动器元件72可以配置为第一弹性构件76并且可以邻接支撑构件58和阀体44。因此，如下文更详细地陈述，致动器元件72可以通过在第一温度相依状态与第二温度相依状态之间转变来致动或平移支撑构件58和/或板70使得平移支撑构件58和/或板70沿着纵向轴线46在腔体48内滑动。

制动钳16可以配置成用于向致动器元件72提供热活化信号74。即，制动钳16在操作期间可以变热和升温，并且借助于传导向阀体44和致动器元件72传热。因此，可复位传感器组件40可以检测何时发生温度偏差，诸如制动钳16的操作温度何时超过形状记忆合金的变换温度或下降至变换温度以下。

如本文所使用，术语“形状记忆合金”是指展现出形状记忆效果并且具有快速改变硬度、弹速和/或形态稳定性方面的性质的能力的合金。即，形状记忆合金可经由分子或结晶重列经历固态结晶相变化以在马氏体结晶相(即，“马氏体”)与奥氏体结晶相(即，“奥氏体”)之间转变。换言之，形状记忆合金可经历位移变换而非扩散变换以在马氏体与奥氏体之间转变。位移变换限定为由于原子或原子组相对于相邻原子或原子组的坐标移动而发生的结构变化。一般来说，马氏体相是指相当低温度的相并且通常比相当高温度的奥氏体相更容易变形。

形状记忆合金开始从奥氏体结晶相变为马氏体结晶相时的温度视为马氏体开始温度ms。形状记忆合金完成从奥氏体结晶相变为马氏体结晶相时的温度视为马氏体完成温度mf。类似地，随着形状记忆合金加热，形状记忆合金开始从马氏体结晶相变为奥氏体结晶相时的温度视为奥氏体开始温度as。形状记忆合金开始从马氏体结晶相变为奥氏体结晶相时的温度视为奥氏体完成温度af。

形状记忆合金可以具有任何合适形态，即，形状。例如，致动器元件72可以配置为形状变化元件，诸如导线(未示出)、弹簧、带、条带、连续环以及其组合。另外，形状记忆合金可以具有任何合适成分。具体地，形状记忆合金可以组合地包括选自钴、镍、钛、铟、锰、铁、钯、锌、铜、银、金、镉、锡、硅、铂和镓的组的元素。

例如，合适的形状记忆合金可以包括镍-钛基合金、镍-铝基合金、镍-镓基合金、铟-钛基合金、铟-镉基合金、镍-钴-铝基合金、镍-锰-镓基合金、铜基合金(例如，铜-锌合金、铜-铝合金、铜-金合金和铜-锡合金)、金-镉基合金、银-镉基合金、锰-铜基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金以及这些组合中的每一种中的一种或多种的组合。形状记忆合金可为二元、三元或任何更高阶，前提是形状记忆合金展现出形状记忆效果，例如，形状定向、阻尼能力等的变化。通常，可以根据可复位传感器组件40的理想操作温度来选择形状记忆合金。在一个具体实例中，形状记忆合金可以包括镍和钛。

因此，由形状记忆合金形成的致动器元件72可以由冷状态(即，当形状记忆合金的温度低于形状记忆合金的马氏体完成温度mf时)特征化。同样地，由形状记忆合金形成的致动器元件72也可以由热状态(即，当形状记忆合金的温度高于形状记忆合金的奥氏体完成温度af时)特征化。另外，虽然未示出，但是可复位传感器组件40可以包括由形状记忆合金形成的多个致动器元件72。

可以根据可复位传感器组件40的理想稳定性和/或平移支撑构件58和/或板70所需要的力来选择致动器元件72的数量。在一个实施例中，流体(未示出)可以由密封件等保留在腔体48内并且可以修改至致动器元件72的传热以增大或扩大热活化信号74的大小，使得致动器元件72可以更快地改变形状和/或硬度。相反地，流体可以降低热活化信号74的大小使得致动器元件72可以更慢地或根据理想计划改变形状和/或硬度。

致动器元件72可以响应于热活化信号74而收缩长度和/或压缩以随着致动元件72从奥氏体结晶相转变为马氏体结晶相而将支撑构件58和/或板70在第一方向52上沿着纵向轴线46平移。即，致动器元件72可以在支撑构件58和/或板70上推动使得支撑构件58和/或板70沿着纵向轴线46朝壳体60滑动。板70放置成与壳体60接触使得该至少一个接触件64完成电路，该电路将通过与端子(与可复位传感器组件相配合)电通信的导线与控制器或车辆诊断系统通信。

可复位传感器组件40可以进一步包括第二弹性构件78。第二弹性构件78可以至少部分围绕壳体60的部分66设置并且延伸至腔体48中以接合板70和/或支撑构件58。即，第二弹性构件78可以是偏压弹簧并且可以缠绕壳体60的一部分66。更具体地，随着致动器元件72从马氏体结晶相转变为奥氏体结晶相，第二弹性构件78可以将支撑构件58在与第一方向52相反的第二方向56上沿着纵向轴线46平移。因此，随着形状记忆合金冷却，第二弹性构件78可以将支撑构件58在第二方向56上(例如，远离壳体60)推动以由此将可复位传感器组件40复位至初始或默认位置。

可以选择形状记忆合金以改变具体变换温度ttrans下的形状和/或硬度。例如，可以选择变换温度对应于该装置或制动机构12的合适操作温度范围，对于该操作温度范围，可复位传感器组件40测量或监测落在理想的操作温度范围之外(诸如高于或低于该范围)的温度偏差。还预期第二弹性构件78可以由具有用于结合可复位传感器组件40使用的不同形状和/或硬度参数的形状记忆合金形成。

例如，随着致动器元件72从奥氏体结晶相转变为马氏体结晶相(即，随着形状记忆合金从大于变换温度的偏差温度冷却至低于变换温度的温度)，致动器元件72可以膨胀并且推抵支撑构件58和/或板70使得支撑构件58和/或板70沿着纵向轴线46朝壳体60平移。随着支撑构件58和/或板70平移，支撑构件58和/或板70还可以压缩第二弹性构件78使得板70接触该至少一个电接触件64。

取决于壳体60是配置为常开还是常闭电开关，板70可以完成或中断电路使得输出信号(未示出)通过端子传输至输出信号的导线，该输出信号诸如视觉信号、诸如标志或颜色变化或指示器，诸如如警铃的可听信号，或其组合。例如，当壳体60配置为常开电开关时，电路可以在形状记忆合金加热至高于变换温度的温度时闭合使得向操作员呈现指示器信号。替代性地，当壳体60配置为常闭电开关时，电路可以在形状记忆合金加热至高于变换温度的温度时断开使得不再向操作员呈现指示器信号。

例如，在可复位传感器组件40的操作期间，一旦制动钳16的操作温度升温至变换温度或高于变换温度的温度(诸如当致动器元件72从马氏体结晶相转变为奥氏体结晶相时)，致动器元件72可以收缩使得第二弹性构件78克服第一弹性构件76的弹力并且推抵支撑构件58的构件60以由此将支撑构件58在第二方向56上平移远离壳体60。因而，板70还平移远离该至少一个电接触件64使得电路中断或断开以由此将壳体60复位至断开状态。

相反地，可复位传感器组件40可以相反配置设置。例如，随着致动器元件72从奥氏体结晶相转变为马氏体结晶相(诸如，当形状记忆合金冷却至低于变换温度的偏差温度时)，致动器元件72可以膨胀并且推抵支撑构件58和/或板70使得支撑构件58和/或板70沿着纵向轴线46朝壳体60平移。随着支撑构件58和/或板70平移，支撑构件58和/或板70还可以使第二弹性构件78膨胀使得板70接触该至少一个电接触件64以闭合该电路。

如参考图4所述，可复位传感器组件40可以无线地操作。例如，可复位传感器组件40可以进一步包括电连接至该至少一个电接触件64的无线传输器80以及电连接至无线传输器80的电池82。例如，无线传输器80可以是如图4中所示的振荡器。

形状记忆合金(sw)的活化可以使振荡器通电和断电。当振荡器断电时，信号传输可能不需要电力。该信号可以由调谐至与振荡器相同的频率的频率的接收器接收。即，无线传输器80可以具有与接收器相同的频率。电池82可以是热电堆，其可以从腔体48与阀体44之间的温差产生电力。应当明白的是，其它电路和/或设备可以用于无线通信。例如，可复位传感器组件40可以在整个网络、电路、装置以及与技术、wi-fi技术、技术等相关联的软件中无线地操作。

可复位传感器组件40和可复位传感器系统41可以提供具成本效益和能量效率的自主监测。可复位传感器组件40和可复位传感器系统41可以提供远程、装置专用过热信号以警告温度偏差超出或低于理想水平或范围。可复位传感器组件40是紧凑和轻质的并且可监测具有小尺寸或严格制造公差的设备的温度偏差。另外，可复位传感器组件40和可复位传感器系统41是耐用的并且可自动复位、提供组合传感器和致动器，并且可以根据理想的温度警告极限而调谐。

详细描述和附图或图式支持并且描述本公开，但是本公开的范围仅仅是由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实行本公开的某些最佳模式和其它实施例，但是也存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代设计和实施例。另外，附图中所示的实施例或本描述中提及的各个实施例的特性不一定被理解为实施例彼此独立。实情是，可行的是，实施例的一个实例中描述的每个特性可与来自其它实施例的一个或多个其它期望特性组合，从而产生没有以文字描述或没有通过参考图式描述的其它实施例。因此，这些其它实施例落在随附权利要求书的范围的框架内。