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用于wim傳感器的傳感器封裝件以及wim傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于WIM(動態(tài)稱重)傳感器(1)的長形的傳感器封裝件(6)，其包括第一接收板(7)、多個均勻間隔地成排(15)設(shè)置在第一接收板(7)的頂面(9)上的測量元件(10)、覆蓋所有測量元件(10)的電極(11)，完全覆蓋所述電極(11)的絕緣體(12)、以及覆蓋該絕緣體(12)的第二接收板(8)。特別是每個接收板(7，8)由多個接收元件(13)組成，這些接收元件以其端面(14)彼此毗鄰地設(shè)置成一排(15)。根據(jù)本發(fā)明，至少一排(15)的接收元件(13)的內(nèi)部端面(14)具有成型件(16)，這些成型件形狀配合地嵌接在相鄰接收元件(13)的毗鄰端面(14)的成型件(16)中。另外，本發(fā)明還涉及WIM傳感器(1)，其包括中空成型件(3)，該中空成型件具有管(4)和兩個彼此相對地設(shè)置在該管中的保持件(5)，在這兩個保持件之間預(yù)緊地設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件(6)。
【專利說明】用于WIM傳感器的傳感器封裝件以及WIM傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于WIM(動態(tài)稱重)傳感器的長形的傳感器封裝件，其包括第一接收板、多個均勻間隔地成排設(shè)置在第一接收板的頂面上的測量元件、覆蓋所有測量元件的電極、完全覆蓋電極的絕緣體，以及用于覆蓋該絕緣體的第二接收板，在此，每個接收板均由多個接收元件組成，所述接收元件以其端面彼此毗鄰地被設(shè)置成一排。
【背景技術(shù)】
[0002]WIM傳感器是長度在一米至數(shù)米之間的傳感器，其被安裝在道路中并測量車輛的動態(tài)地面反作用力，以由此確定車輛的重量。傳感器的基本元件是鋁中空成型件，在該中空成型件中被預(yù)緊地安裝有傳感器封裝件。為此，在中空成型件的上下設(shè)置的保持件在此確保最優(yōu)的力線通量通過測量元件。該中空成型件包括管狀部件，其負責(zé)測量元件的預(yù)緊和密封。例如在專利文獻EP0654654中描述了一種用于上述目的已知的中空成型件。
[0003]傳感器封裝件包括通常為壓電式的測量元件。但是也可以是其它的測量原理，例如電阻式、壓阻式、電容式、光學(xué)式或磁致彈性式。為了可以在整個傳感器長度上進行測量，測量元件在傳感器的長度上以規(guī)則的間隔設(shè)置。該間隔為幾厘米。傳感器封裝件的上面和下面分別具有鋼接收板，在該鋼接收板之間設(shè)置絕緣體和電極薄膜。在電極薄膜和與其毗鄰的接收板之間設(shè)置有測量元件。接收板必須由鋼制成，以確保石英支承件(Quarzauflage)所需的強度和平面性。為了可以在WM傳感器的整個長度上以相同的靈敏度和精確性進行測量，所有的測量元件必須在中空成型件中承受完全相同的預(yù)緊條件。這需要在中空成型件的生產(chǎn)中具有高精度，而且另一方面在傳感器封裝件中，其在整個長度上的厚度也必須處于窄公差內(nèi)。
[0004]具有所期望的一米或更多米的長度和所需要的厚度的鋼接收板的生產(chǎn)是最大的問題。作為石英支承件，其所需要的表面公差，例如平面性、平行性、厚度、表面粗糙度等，只能通過磨削工藝實現(xiàn)，而這對于這種長度幾乎是不可能的，并且需要巨大的成本。這種接收板易于彎曲和扭曲。
[0005]由專利文獻EP0892259已知一種WM傳感器，其由多個彼此順序排列的單獨模塊組成，在此，每個元件包含一個被單獨讀取的傳感器。這些單獨模塊還被安裝在地面軌道上。已經(jīng)證實這種結(jié)構(gòu)非常昂貴，因為每個元件必須被單獨制造、預(yù)緊以及密封。由于這種WIM傳感器此外還遭受道路中的環(huán)境影響，因此密封質(zhì)量在一定時間之后也會失去，從而導(dǎo)致單個傳感器發(fā)生故障。
[0006]在專利文獻US5265481中描述了一種具有單獨元件的WM傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)被插入到管中。已經(jīng)證實:這些傳感器元件難以被插入到封閉的管中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種用于WIM傳感器的上述類型的傳感器封裝件，其具有必要的公差，但能夠以較低的成本制造并克服了上面提到的缺點。此外，本發(fā)明還給出了一種相應(yīng)的低成本的WIM傳感器。
[0008]該目的是通過獨立權(quán)利要求1和9的特征得以實現(xiàn)的。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的實施方式中，相鄰的接收元件在其端面上形狀配合地彼此連接。由于接收元件的這種連接，使得傳感器封裝件可以被牽拉到中空成型件中。這對于加工和安裝而言意味著具有巨大的優(yōu)勢。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的WIM傳感器包括根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件。當安裝在道路中應(yīng)用時，力從傳感器表面垂直作用在WIM傳感器上。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件的接收元件被設(shè)計為，比現(xiàn)有技術(shù)的傳感器封裝件的一體式構(gòu)成的接收板，相應(yīng)地短多倍。
[0012]這種相對較小的接收元件可以利用相應(yīng)的工具廉價地被大量制造。為此，它們在所要求的窄公差內(nèi)例如被精密沖壓(feingestanzt)并且隨后以標準的方法低成本地被磨肖IJ。由接收元件組成的排通過將接收元件依次排列至所要求的長度而簡單地構(gòu)成。
[0013]大量具有高平面性和高平行性要求的較小的接收元件比具有相同的表面質(zhì)量要求的一米或幾米長的少量的接收板更容易和更便宜地被制造。長接收板已經(jīng)被證實難以制造并且還對材料選擇帶來極大限制，而對于短接收元件，利用例如不銹鋼的期望材料實現(xiàn)高要求可以毫無問題。
[0014]本發(fā)明的另一個主要優(yōu)點在于傳感器長度的靈活性，因為現(xiàn)在較短的接收元件可以被組合在一起達到所需的長度。這降低了產(chǎn)品多樣性的必要性并簡化了安裝。此外還可以構(gòu)造不同長度的WM傳感器，即使超過2m，而這在以前是不可能的。
[0015]其它的根據(jù)本發(fā)明的實施方式在從屬權(quán)利要求中加以說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面參照附圖對本發(fā)明做詳細說明。其中:
[0017]圖1示出了包括傳感器封裝件的WIM中空成型件的截面圖；
[0018]圖2以立體圖示出了其中安裝有WM傳感器的道路的截面；
[0019]圖3示出了用于WIM傳感器的傳感器封裝件的截面的放大視圖；
[0020]圖4示出了如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件縱向部分的側(cè)視圖；
[0021]圖5示出了從上方觀察的如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件的縱向部分的面A-A的視圖；
[0022]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的接收元件的立體圖。
【具體實施方式】
[0023]下面參照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。相同的附圖標記始終表示相同的內(nèi)容。
[0024]在圖1中以截面圖示出了 WIM(動態(tài)稱重)傳感器I的中空成型件3。這種中空成型件3的高度和寬度通常介于30mm與70mm之間，并且在這里沒有示出的這種中空成型件的長度通常介于Im與4m之間。因此，這種中空成型件3可以相應(yīng)地表現(xiàn)為相對于其橫截面的伸展呈長形。
[0025]中空成型件3包括位于中心的管4以及兩個在該管中相對設(shè)置的保持件5。在保持件5之間平面地夾住傳感器封裝件6。管4用于在傳感器封裝件6上均勻預(yù)緊，并且用于在WIM傳感器I的整個長度上對傳感器封裝件6進行密封。在應(yīng)用中，力由中空成型件3通過未命名的外板吸收，并被傳遞到管4中的保持件5上。該力從那里被傳遞到布置成堆疊組(Stapel)的傳感器封裝件6上，并平面地作用于該傳感器封裝件的所有的層上，特別地還經(jīng)過平面地設(shè)置在傳感器封裝件中的測量元件10。
[0026]圖2以立體圖示出了其中安裝有WM傳感器I的道路2的截面。WM傳感器I的頂面在此與路面2平齊地設(shè)置。WIM傳感器I被定向為垂直于以箭頭示出的行駛方向，從而使車輛在駛過時橫穿該WM傳感器I。在需要時，可以將多個WM傳感器I設(shè)置在一條直線上，以便覆蓋整個車道。利用WIM傳感器I可以在車輛駛過時確定車輛的重量。所檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)由為此設(shè)置的未示出的連接被傳送到評估站。
[0027]為了能夠始終正確地確定車輛的重量，傳感器I必須在其整個長度上被相同地構(gòu)造。尤其是必須使被夾在中間的傳感器封裝件6上的預(yù)緊在每一處都與精確限定的預(yù)定值相符。
[0028]在圖3中示出了 WM傳感器I的傳感器封裝件6的截面的放大視圖。在圖4中示出了這種傳感器封裝件6在根據(jù)本發(fā)明的實施方式中的縱向部分的側(cè)視圖。
[0029]傳感器封裝件6包括第一接收板7，在該接收板上設(shè)置有多個測量元件10。這些測量元件10以均勻的間隔成排地設(shè)置在第一接收板7的頂面(表面)9上。這些測量元件10直接或間接地被電極11覆蓋。電極11再被絕緣體12完全地覆蓋，該絕緣體12可以特別地被設(shè)計為箔膜或涂層。最后，第二接收板8直接或間接地覆蓋絕緣體12并構(gòu)成傳感器封裝件6的最后需要的組件。
[0030]傳感器封裝件6的上述組件(即兩個接收板7、8)、測量元件10以及電極11和絕緣體12，全部平坦地彼此設(shè)置在其相應(yīng)的表面上，這些組件在其平整度、平面性和粗糙度方面必須足以滿足高的質(zhì)量要求。通過窄公差來分別確保對于不同的表面質(zhì)量和/或厚度的適當尺寸。
[0031]由圖4可以看到，根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件6的各個接收板7、8由多個接收元件13組成，這些接收元件的端面14彼此毗鄰而布置成一排15。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，接收板7、8沒有相應(yīng)地被設(shè)計為呈一體(一件)，而是彼此相鄰地被設(shè)置。由接收元件13形成的排與傳感器封裝件6的總長度一樣長。
[0032]特別地，一排15中的所有接收元件13都是彼此相同的。這尤其關(guān)系到接收元件13的材料選擇和表面質(zhì)量。此外，如果接收元件13在所有的尺寸上也都是相同的，則生產(chǎn)成本也會降低。
[0033]優(yōu)選地，接收元件13由不銹鋼構(gòu)成。這種材料具有理想的硬度、強度、表面加工性和耐腐蝕性。常規(guī)的一件式(一體的)的接收板7、8不能由不銹鋼制成。
[0034]在圖5中示出了本發(fā)明的設(shè)計方案。在該實施方式中，至少一排的接收元件13的內(nèi)部端面14具有成型件16，所述成型件形狀配合地嵌接在相鄰接收元件13的毗鄰端面14的成型件16中。由此在接收元件13之間形成形狀配合的連接17，其使得由接收元件13組成的排15被配置成鏈(串)。這樣做的優(yōu)點在于，傳感器封裝件還可以被選擇性地牽拉到中空成型件3的保持件5之間。為此，可以在最前面的接收元件13的外部的成型件16上設(shè)置用于牽拉的固定件。
[0035]圖6用比例略有不同的立體圖同樣示出了根據(jù)本發(fā)明的接收元件13。并且，從該視圖可以看到，多個這樣的接收元件13通過在端面14的成型件16上的形狀配合的連接而形成為鏈。在圖4中還以虛線示出了該連接區(qū)域17。測量元件10不應(yīng)該設(shè)置在該連接區(qū)域17中。
[0036]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的接收元件13的長度為60mm至300臟，特別地為10mm至150mm ;其寬度為5mm至25mm,特別地為8mm至15mm ;并且其厚度為Imm至6mm,特別地為2mm至2.5mm。這些數(shù)值已經(jīng)被證明有利于簡單的生產(chǎn)。這使得能夠在各接收元件13上設(shè)置多個測量元件10，其優(yōu)選彼此以Icm至1cm之間的間隔設(shè)置。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，全部接收元件13的厚度和平行性的公差最大為30μπι。由此確保傳感器封裝件6的總厚度符合測量精度的要求。
[0038]此外，接收元件13的面向或背對測量元件10的表面的平面性的公差應(yīng)該最大為50 μ m0所述表面的兩個內(nèi)表面面向測量元件10，并因此必須被非常精確地加工。兩個位于外側(cè)的表面在安裝狀態(tài)下平放在中空成型件3的保持件5上，其同樣也必須要滿足平面性的要求。
[0039]根據(jù)本發(fā)明，接收元件13的與測量元件10毗鄰的頂面9的粗糙度的值最大為Ral.6。這對于使測量元件10同樣具有所限定的平坦的支承是很重要的。
[0040]優(yōu)選地，所有的接收元件13都被構(gòu)造成是相同的。這涉及到其材料選擇、尺寸以及表面和厚度的所有公差。其優(yōu)點在于，不必在用于第一和第二接收板7，8的接收元件13之間進行區(qū)分。對于所有的接收元件13可以使用相同的工具。此外，它們可以全部采用相同的加工步驟，以獲得所需的表面質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明，用于最后平放接收元件13的兩個表面也被設(shè)計為是相同的。由此可以防止接收元件13在根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件6的組裝過程中被無意地、錯誤取向地使用。
[0041]本發(fā)明還涉及一種WM傳感器1，其包括具有管4的中空成型件3，在該管4中安置兩個彼此相對的保持件5，在這兩個保持件之間設(shè)置處于預(yù)緊狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝件6。這種WIM傳感器I在圖1中示出，盡管在該圖中并不能明顯示出，但是接收板7、8均由多個彼此形狀配合地嵌接的接收元件13組成。這種WM傳感器I明顯比傳統(tǒng)的WIM傳感器I更具有經(jīng)濟性，因為在該WIM傳感器中使用的根據(jù)本發(fā)明的傳感器封裝體6成本更低。
[0042]附圖標記列表
[0043]I WIM (動態(tài)稱重)傳感器,橫渡傳感器(Oberfahrsensor)
[0044]2 道路
[0045]3中空成型件
[0046]4 管
[0047]5保持件
[0048]6傳感器封裝件
[0049]7第一接收板
[0050]8第二接收板
[0051]9第一接收板的頂面
[0052]10測量元件,測量石英
[0053]11 電極[0054]12絕緣體
[0055]13接收元件
[0056]14接收元件的端面
[0057]15由接收元件組成的排
[0058]16用于形狀配合連接的端面的成型件
[0059]17形狀配合的連接，連接區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種用于WIM(動態(tài)稱重)傳感器(I)的長形的傳感器封裝件(6)，其包括第一接收板(7)、多個均勻間隔地成排設(shè)置在所述第一接收板(7)的頂面(9)上的測量元件(10)、直接或間接地覆蓋所有測量元件(10)的電極(11)，完全覆蓋所述電極(11)的絕緣體(12)、以及直接或間接地覆蓋該絕緣體(12)的第二接收板(8)，其中，每個接收板(7，8)均由多個接收元件(13)組成，所述接收元件以其端面(14)彼此毗鄰地被設(shè)置成一排(15)，其特征在于，至少一排(15)的接收元件(13)的內(nèi)部端面(14)具有成型件(16)，所述成型件形狀配合地嵌接在相鄰接收元件(13)的毗鄰端面(14)的成型件(16)中。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器封裝件，其特征在于，一排(15)中的所有接收元件(13)都彼此相同。
3.如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件，其特征在于，所述接收元件(13)由不銹鋼制成。
4.如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件，其特征在于，所述接收元件(13)的長度為60mm至300mm,特別地為10mm至150mm ;所述接收元件的寬度為5mm至25mm,特別地為8mm至15mm ;并且所述接收元件的厚度為1mm至6mm,特別地為2mm至2.5mm。
5.如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件，其特征在于，全部接收元件(13)的厚度和平行性的公差最大為30 μ m。
6.如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件，其特征在于，所述接收元件(13)的面向或背對所述測量元件(10)的表面的平面性的公差最大為50 μ m。
7.如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件，其特征在于，所述接收元件(13)的與所述測量元件(10)相毗 鄰的表面的粗糙度的最大值為Ral.6。
8.如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件，其特征在于，所有的接收元件(13)都被設(shè)計為是相同的。
9.一種WIM傳感器(I)，包括中空成型件(3)，該中空成型件(3)具有管(4)和兩個彼此相對地設(shè)置在該管中的保持件(5)，在所述保持件之間預(yù)緊地設(shè)置如前面任一項權(quán)利要求所述的傳感器封裝件(6)。
【文檔編號】G01G19/02GK104040307SQ201380004966
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月11日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·科爾尼, 安德里安·霍夫曼, 彼得·弗雷 申請人:基斯特勒控股公司