本发明专利技术涉及具有通过经印制导线将应变敏感厚膜电阻电连接形成的桥接电路的一种机电转换器，在此厚膜电阻是直接布置在机械地应受扭转负荷金属构件上的，并且位于应受负荷构件的对于弯矩为中性的线之外，在此在构件扭转时是可以量取与厚膜电阻应变相应的电信号的。在机电转换器上，在其上借助于桥接电路量取电信号，和在其上可靠地防止由于弯矩或拉与压力的电桥信号的产生，桥接电路一个臂的至少各一个厚膜电阻（２；４）像桥接电路第二桥臂中的对称的厚膜电阻（３；５）那样，对于应受负荷构件（１）的中性线（Ｚ轴线）具有相同的距离和按绝对值相同的角度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有通过经印制导线应变敏感厚膜电阻电气连接形成的桥接电路的一种机电转换器，在此厚膜电阻是直接布置在机械地应受扭转负荷的金属构件上的，并且位于应受负荷构件的对于弯矩为中性的线之外，在此在构件扭转时是可以量取与厚膜电阻应变相应的电信号的。从还未公布的德国专利申请19814261.7中公开了一种此类的机电转换器。在此转换器上应变敏感的厚膜电阻是直接布置在构成为载体元件的轴上的。在此轴是受到扭转形式的机械负荷的，在此通过无中间载体地布置在此轴上的电阻量取由此产生的面应变。厚膜电阻在此是以电阻浆料形式的印刷技术涂敷在轴上的，并且在热处理之后与此轴内在地连接的。这样的转矩传感器以理想的方式只应测量扭矩和补偿弯矩以及拉力与压力，即在弯矩，拉力与压力的情况下应在桥接电路上不输出电信号。如果将桥接电路的厚膜电阻布置在轴的对于弯矩为无力区(对于弯矩为中性线)之外的话，则存在在弯矩情况下生成使传感器信号失真的不受欢迎电桥信号的危险。因此本专利技术的任务在于，提供其中借助一个桥接电路量取电信号的一种机电转换器，在此可靠地防止由于弯矩或拉力与压力的电桥信号的生成。按本专利技术如此解决此任务，桥接电路一个第一臂的至少各一个厚膜电阻，像桥接电路第二臂相对的厚膜电阻那样，对于应受负荷构件的中性线具有相同距离和按绝对值相同角度。本专利技术具有的优点在于，在出现弯矩时厚膜电阻均匀地改变它们的电阻值，在连接成测量电桥时由此补偿不受欢迎的信号。借助于厚膜电阻的弯曲补偿布置实现这一点。另可选择地如此解决此任务，布置在一个桥臂中的厚膜电阻对于应受负荷构件的中性线具有相同距离和按绝对值相同角度。在一种设计方案中，应受负荷的构件在它的表面上具有缺口，此缺口在构件机械受力时在厚膜电阻位于其中的构件表面的至少一个范围中生成纵向和横向应变的按绝对值不相等的比例。通过缺口没有轴几何形状复杂改变地容易提高传感器的信号性能。这样的传感器是适合于大量生产的，因为它是可以费用和时间有利地制造的。由于缺口，作用在构件上的机械应力互相叠加，在此在主要方向(纵向，横向)上的应变具有不相等的绝对值，这使得传感器信号性能的加强成为可能。缺口是有利地构成为构件的通孔的。在一种进一步改进中孔是构成为长孔的，在此桥臂第一厚膜电阻是布置在长孔一个第一径向范围附近的，而第二桥臂的第一厚膜电阻是布置在长孔一个第二径向范围附近的，在此在布置在不同径向范围中的厚膜电阻之间进行桥臂的信号量取。由于这种连接一方面保证了，两个在桥臂中互相对称的厚膜电阻对于中性线具有相同距离，并且在弯矩影响下两个桥臂的半桥电压相同地改变。两个桥臂的厚膜电阻在径向范围中是布置在构件纵向长度之上或之下时，实现厚膜电阻弯矩的可靠等同变化。当厚膜电阻是布置在由钢或钢合金制成构件的平面构成的表面上时，机电转换器是可以特别简单地制造的。由于在取消中间载体的条件下厚膜电阻是直接布置在机械的应受负荷构件上的，直接从此构件量取应检测的机构负荷不出现通过中间载体的信号失真。直接将厚膜电阻制作到应受负荷的构件上显著地减少制造费用。为了减小电桥本身之内的由制造决定的失调(零点偏移)，在每个桥臂中布置了其电阻值小于厚膜电阻电阻值的厚膜平衡电阻。桥接电路的这样获得的输出信号使得连接在机电转换器之后的放大器的高放大系数成为可能。同时在测量信号数字化情况下使得通过A/D转换器的信号高分辨率成为可能。一个桥臂的厚膜平衡电阻像另一桥臂的厚膜平衡电阻那样，对于构件的中性线具有相同距离和按绝对值相同角度。因此甚至在平衡电阻上通过相应的定位实现弯矩的补偿。用于电阻分级的厚膜平衡电阻有利地由在平衡时顺序分离的并联电阻带制成。进行这样的数字平衡，直到失调获得最小所希望值时为止。基于这种平衡方法保证输出电信号的长期稳定性。为了尽可能均匀地形成丝网涂敷面和丝网印刷时的力的分布，桥接电路为了以丝网印刷技术的制造具有对称的布线。在此对于所有应印刷的厚膜电阻实现尽可能相同的电阻值，以便均衡厚膜电阻的膜厚。为了改善电阻值的印刷精度，通过在构件表面上布置盲导线和/或盲电阻实现严格对称的布局。为了尤其采用机电转换器于像汽车中转向助力那样的安全关键性的用途，在缺口之上布置了一个第一桥接电路，而在缺口之下布置了一个第二桥接电路。本专利技术允许许多实施形式。借助于图纸中表示的图应详述其中之一。所示的附图说明图1为按本专利技术厚膜转矩传感器的第一实施例，图2为剖面图中的厚膜电阻，图3为桥接电路中的电压分布，图4为厚膜转矩传感器的第二实施例，图5为平衡电路，图6为具有平衡电阻的转矩传感器。用相同的相关符号表征相同的特征。图1中表示了转向助力系统中用的转矩传感器。在由钢或钢合金制成的和构成为长方体形的扭转受力的轴1上，布置了由等同构造的应变敏感厚膜电阻2至5组成的电阻电桥。厚膜电阻2至5是通过印制导线6至10电连接成电阻测量电桥的。如从图1中的俯视图中可看出的那样，轴1具有矩形表面10，在此沿轴1的纵向长度(Z方向)对中地构成了完全贯通轴1的长孔11。长孔11在它的端部上具有径向范围12和13，在此长孔中在作用到轴1上的扭转情况下，沿所示的中心线Z在轴1的表面10上出现不同绝对值的两个主应变，这些主应变从各自厚膜电阻2至5的角度相当于纵向应变和横向应变。厚膜电阻2和3是在长孔11的径向范围12中，而厚膜电阻4和5是布置在长孔11的径向范围13中的。经印制导线的布线走向来实现，电阻2和4形成一个桥臂，而电阻3和5形成第二桥臂。在此地线7引到电阻3和4上，并且供电电压UB(导线6)是与电阻2和5连接的。如果轴1通过扭转受力的话，在导线7或9上量取电阻测量电桥的应变信号。电阻电桥是以其整个范围布置在直接支承在构件1上的绝缘材料14上的。图2中表示了通过应变敏感电阻的剖面图。印制导线膜15位于绝缘材料14上。在印制导线的接头之间布置了形成构成为应变片电阻2的电阻膜。仅不覆盖接点面17的纯化膜16形成密封，该接点面17用于电阻2电气接点接通。在厚膜工艺技术中将所述应变片直接制作在载体1上。为了建立绝缘材料14与构件1的内在连接将绝缘材料14以印刷技术借助于非导电浆料涂敷在轴1上。浆料在此含有比轴1的材料在更低温度下可熔化的玻璃熔料。在涂敷浆料之后同样以丝网印刷技术来涂敷形成印制导线膜15和接点面17的导电膜，在此导电膜上又布置了形成电阻的电阻膜。在约为750℃至900℃温度下的高温过程中热处理如此准备的轴1。玻璃膜在此与轴1的钢表面烧结。在此烧结时在绝缘材料2和轴1之间形成保证轴1和绝缘材料14之间不可卸连接的氧化物搭接，由此实现两者之间的强力内在连接。为了改善丝网印刷时的印刷精度，将盲电阻27和盲导线28装入布线中，以便因此使应变片在制作时的电阻偏差维持小。如从图1中可看出的那样，电阻电桥是沿轴的轴线Z围绕长孔11连接的。各个电阻2至5是针对X和Y轴线对于中性线成对地定位的。从弯矩方面为中性的线，在长方体形轴的这种简单几何形状时在轴1的中心沿纵向尺寸Z分布。厚膜电阻3至4经越它们到每个点上的平面的纵向长度，拥有对于中性线的近似相同距离和相同角度。同一的情况适用于虽然定位在另外地点上的，但是满足上述同样条件的厚膜电阻2和5。由于这种布置，厚膜电阻2和5或3和4在弯矩情况下等同地变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有通过借助于印制导线将应变敏感厚膜电阻电连接形成的桥接电路的机电转换器，其中厚膜电阻是直接布置在机械地受扭转负荷金属构件上的，并且分布在金属构件的对于弯矩为中性线的长度方向之外，其中在构件扭转时是可以量取与厚膜电阻应变相应的电信号，其特征在于，桥接电路一个臂的至少各一个厚膜电阻（２；４）像桥接电路第二臂中对称的厚膜电阻（３；５）那样，对于应受负荷构件（１）的中性线（Ｚ轴线）具有相同距离和按绝对值相同角度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J伊利安，A谢菲尔特，B蒂策尔，K维贝尔，
申请(专利权)人：曼内斯曼VDO股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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