具有传感器封装的动态称重传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量车辆在道路上驶过时的车轮作用力的WIM传感器，其具有沿着纵轴线长形构成的、具有内部空间的中空成型件，该内部空间具有第一和第二内按压面，该按压面彼此相对设置并在两侧通过被预紧的弯曲成型件边缘彼此连接；在内部空间中沿着纵轴线设有多个压电测量元件，它们分别具有面对第一或第二按压面的第一和第二力接收面；测量元件被设置在两个接收元件之间，这两个接收元件通过按压面在测量元件上施加预紧力；其中，所有测量元件的第一力接收面通过电极彼此电连接并相对于第一按压面电绝缘；其中，电极被设计为具有单侧配置的导电层的长条状绝缘膜；电极设置在内部空间中在测量元件和第一按压面之间；导电层指向测量元件。

Dynamic weighing sensor with sensor package

The invention relates to a method for measuring the vehicle wheel force in passing on the road of the WIM sensor, which has a longitudinal axis along the hollow molding long shaped, with inner space, the interior space has first and second inner pressing surface, the pressing surface relative to each other and arranged on both sides by bending edge is pre connected to each other; a plurality of piezoelectric measuring element in the interior space along the longitudinal axis, they are facing the first or second press the first and second force receiving surface; the measuring element is provided on the two receiving element between the two receiving element preload on the measuring element by among them, the first pressing surface; all of the measuring element receiving surface through the electrodes are electrically connected with each other and with respect to the first pressing surface of electrical insulation; wherein, the electrode is designed to have a unilateral A long strip insulating film of the configured conductive layer; the electrode is arranged between the measuring element and the first press surface in the inner space; the conductive layer points to the measuring element.

【技术实现步骤摘要】
具有传感器封装的动态称重传感器
本专利技术涉及一种WIM(动态称重)传感器，用于测量车辆在道路上驶过时的车轮作用力；其中，WIM传感器具有沿着纵轴线长形构成的中空成型件，该中空成型件具有内部空间，该内部空间具有第一内按压面和第二内按压面，这些按压面彼此相对地设置，并且在两侧通过弯曲的、被预紧的成型件边缘彼此连接；其中，在内部空间中沿纵轴线的方向设置有多个压电测量元件，每个压电测量元件均具有第一力接收面和第二力接收面，这些力接收面面向第一按压面或第二按压面；其中，每个测量元件均被设置在两个接收元件之间，这两个接收元件通过按压面将预紧力施加在测量元件上；并且其中，所有测量元件的第一力接收面均通过电极彼此电连接并且相对于第一按压面电绝缘。
技术介绍
这样的WIM传感器被安装在道路中，使其横跨至少一个车道，但优选横跨用于道路车辆的整个车道。已知的还有长至4m的WIM传感器。WIM传感器能够确定所驶过车轮的动态车轮负载，从而能够最终推断出车辆(大多数情况下与挂车一起)的动态总负载，车辆在驶过传感器时会作用在一个或多个WIM传感器上。目前存在各种式样的、基于不同测量原理的WIM传感器。对于本专利技术来说重要的是开头部分所述类型的WIM传感器。在专利文献US5265481A中描述了这种WIM传感器的第一示例。在中空成型件的内部空间中叠置地设有两个压电测量元件。在这两个压电测量元件之间设有电极，该电极使所有这些测量元件彼此连接起来并在中空成型件的端部上与插头或输出导体电连接。在两侧、也就是在测量元件的上方和下方设有支承元件。这些支承元件负责使按压面之间的测量元件被水平地平放在内部空间中。这些按压面在两侧通过成型件边缘彼此连接，并通过使成型件边缘处于张力下来确保在测量元件上作用有均匀的预紧力。为了实现精确的测量，重要的是使预紧力在WIM传感器的整个长度上强度均匀。为此，必须首先使中空成型件在整个长度上关于成型件边缘的壁厚、按压面相互之间的间隔和按压面的平整度被均匀地设计。此外，被推入到中空成型件中的整个传感器封装也必须在所有测量元件上具有相同的厚度。这除了测量元件本身之外特别是涉及到支承元件和电极。在专利文献US5265481A中，每对测量元件均具有一对支承元件。这种配置方案的组装是相对困难的，因为传感器封装的所有组件必须相对于彼此精确地取向，并且不允许发生位移，直到传感器封装被完全插入到撑开的中空成型件中。另一个难点涉及到钢电极的使用，这些钢电极将被辊轧以符合厚度公差。这种辊轧会使得带材暂时性地具有弧形形状，该弧形形状蜿蜒经过带材的整个长度。由此虽然遵守了厚度的公差和宽度的公差，但是侧向偏移可能会以每米绝对多于2mm的幅度变化。这会导致很多废料，因为仅可以使用带材的直线延伸的区段，否则会发生侧向短路。专利文献WO201304080A1描述了一种具有相同测量原理的WIM传感器。其关注于在符合所需公差的情况下以更具成本效益的方式生产传感器封装。这通过在端部侧利用形状配合的连接彼此连接的长形接收元件来实现。由此，一方面可以使用大大得短于WIM传感器的总长度的接收元件，另一方面，通过这种形状配合的连接，可以很容易地将整个传感器封装拉入到中空成型件中。相比于较长的接收元件。实现较短的接收元件的尺寸精度要容易得多。由于这种传感器封装相比于源于专利文献US5265481A的传感器封装在一个测量位置上不是具有测量元件对，而是仅具有一个测量元件，因此使所有测量元件彼此连接的电极要用绝缘件来遮盖。最后，由专利文献EP0654654A1可知一种如开头部分所述类型的WIM传感器，该WIM传感器具有绝缘板，在该绝缘板上平方有两个不同类型的、并排或叠置设置的测量元件。该绝缘板局部地配设有导线路径(Leitpfaden)。当电极的绝缘层和导电层被组装成一个单个的部件时，其优点在于：它们不再能够相对于彼此移动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种具有较高测量精度的如开头部分所述类型的WIM传感器。此外，该WIM传感器应当在制造时更便宜并且更容易被组装。本专利技术的目的通过第一个权利要求的特征来实现。根据本专利技术，所述电极被设计为长条状的绝缘膜并具有单侧配置的导电层，其中，电极被设置在内部空间中在测量元件与第一按压面之间，并且导电层指向测量元件。按照本专利技术的思想，这些组件的总厚度公差可以通过如下的方式来降低：即，将绝缘件与电极一起设计成一个单个的部件，特别是设计为具有导电层的绝缘膜。由于合成材料的厚度公差通常为总厚度的大约10％，因此如果将绝缘件设计为膜，而不是板，就可以大大的减少该公差。此外，当如同根据本专利技术的装置中所设置的那样将电极作为导电层安放在绝缘膜上时，由于在两个部件(即绝缘件和电极)的部位上仅安装有一个部件，因此可以进一步地减小公差。由于每个部件沿力通量的方向在其两个侧面上均具有一定的不平整性，并且所有这些不平整性一起降低了整个结构的厚度的尺寸精度，所以通过减少部件的数量可以更好地实现所需要的厚度。相应地，这种改进一方面可以通过减少这些部件、特别是合成材料绝缘件的总厚度来实现，另一方面也可以通过减少部件的数量来实现。导电层被材料配合地安放在绝缘膜上，该绝缘膜承担了电极的技术功能。在下文中也将电极所在的部位称为绝缘膜，因为根据本专利技术将电极以层的形式安装在该部位上。为了获得精确的测量结果，优选使用单晶体作为压电测量元件，特别是由石英制成的单晶体。附图说明下面参照附图对本专利技术做详细说明。其中：图1以示意图示出了安装有WIM传感器的道路，将有车辆驶过该WIM传感器；图2以横截面图示意性示出了根据现有技术的、被安装在道路中的WIM传感器；图3分别以横截面图示意性示出了WIM传感器，其具有按照现有技术的传感器封装(a)和根据本专利技术的实施方式的传感器封装(b)；图4以横截面图示意性示出了根据本专利技术的传感器封装，其具有贴靠的按压面；图5以纵截面图示意性示出了根据本专利技术的WIM传感器的边缘区域的一部分；图6a以横截面图示意性示出了根据本专利技术的一种实施方式的绝缘膜；图6b示出了根据图6a的绝缘膜的一种替代的实施方式；图7a以示意图示出了根据图5的截面A-A的、用于保持传感器封装的保持架；图7b示出了根据图7a的保持架沿截面B-B的示意图。其中，附图标记列表如下1WIM传感器2车辆3道路4纵轴线5中空成型件6内部空间7第一内按压面8第二内按压面9成型件边缘10力导入法兰或力导出法兰11灌封材料12补偿壁13填充材料14传感器封装15压电测量元件16第一力接收面17第二力接收面18接收元件19电极20绝缘板21绝缘膜22导电层23防腐保护24绝缘的边缘区域25导电对置层26附加绝缘膜27保持架28留空29夹子30，30′插嵌轨道具体实施方式图1示出了道路3，车辆2在该道路上沿箭头方向驶过安装在道路3中的WIM传感器1，该WIM传感器1具有纵轴线4。WIM传感器1的宽度为大约5cm，比车辆2的车轮的支承面窄，其长度通常跨越车辆2的整个轮距，如图1所示地跨越整个道路3。WIM传感器测量车辆2驶过WIM传感器时作用在道路3上的动态负载。图2以横截面图示意性示出了根据现有技术的WIM传感器1，该WIM传感器被安装在道路3中。该WIM传感器被设计为长形的，在此，其纵轴线4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WIM传感器(1)，用于在车辆(2)驶过道路(3)时测量车轮作用力；其中，所述WIM传感器(1)具有沿着纵轴线(4)设计为长形的中空成型件(5)，所述中空成型件具有内部空间(6)，所述内部空间(6)具有第一内按压面(7)和第二内按压面(8)，所述按压面(7，8)彼此相对地设置并在两侧通过弯曲的、被预紧的成型件边缘(9)彼此连接；其中，在所述内部空间(6)中沿所述纵轴线(4)设置有多个压电测量元件(15)，所述压电测量元件分别具有第一力接收面(16)和第二力接收面(17)，所述力接收面(16，17)面向第一按压面(7)或第二按压面(8)；其中，各个测量元件(15)均被设置在两个接收元件(18)之间，所述两个接收元件(18)通过按压面(7，8)在所述测量元件(15)上施加预紧力；并且其中，所有测量元件(15)的第一力接收面(16)均通过电极(19)彼此电连接并相对于所述第一按压面(7)电绝缘；其特征在于，所述电极(19)被设计为长条状的绝缘膜(21)，所述绝缘膜具有单侧配置的导电层(22)；所述电极(19)被设置在内部空间(6)中在所述测量元件(15)和所述第一按压面(7)之间；并且所述导电层(22)指向所述测量元件(15)。...

【技术特征摘要】
2016.07.26 EP 161812591.一种WIM传感器(1)，用于在车辆(2)驶过道路(3)时测量车轮作用力；其中，所述WIM传感器(1)具有沿着纵轴线(4)设计为长形的中空成型件(5)，所述中空成型件具有内部空间(6)，所述内部空间(6)具有第一内按压面(7)和第二内按压面(8)，所述按压面(7，8)彼此相对地设置并在两侧通过弯曲的、被预紧的成型件边缘(9)彼此连接；其中，在所述内部空间(6)中沿所述纵轴线(4)设置有多个压电测量元件(15)，所述压电测量元件分别具有第一力接收面(16)和第二力接收面(17)，所述力接收面(16，17)面向第一按压面(7)或第二按压面(8)；其中，各个测量元件(15)均被设置在两个接收元件(18)之间，所述两个接收元件(18)通过按压面(7，8)在所述测量元件(15)上施加预紧力；并且其中，所有测量元件(15)的第一力接收面(16)均通过电极(19)彼此电连接并相对于所述第一按压面(7)电绝缘；其特征在于，所述电极(19)被设计为长条状的绝缘膜(21)，所述绝缘膜具有单侧配置的导电层(22)；所述电极(19)被设置在内部空间(6)中在所述测量元件(15)和所述第一按压面(7)之间；并且所述导电层(22)指向所述测量元件(15)。2.根据权利要求1所述的WIM传感器(1)，其特征在于，所述绝缘膜(21)是合成材料膜，优选是聚酰亚胺膜；并且所述绝缘膜(21)的厚度为0.02mm至0.2mm，优选为0.05mm。3.根据权利要求1或2所述的WIM传感器(1)，其特征在于，所述绝缘膜(21)的厚度公差在其整个长度上最高为10％，并且最高为0.01mm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的WIM传感器(1)，其特征在于，所述导电层(22)被层压或被热汽化渗镀或被溅镀覆层或被电镀覆层在所述绝缘膜(21)上。5.根据权利要求1所述的WIM传感器(4)，其特征在于，所述导电层(22)的厚度为0.005mm至0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·普夫鲁格，
申请(专利权)人：基斯特勒控股公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH