用于wim传感器的传感器封装件以及wim传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于WIM(动态称重)传感器(1)的长形的传感器封装件(6)，其包括第一接收板(7)、多个均匀间隔地成排(15)设置在第一接收板(7)的顶面(9)上的测量元件(10)、覆盖所有测量元件(10)的电极(11)，完全覆盖所述电极(11)的绝缘体(12)、以及覆盖该绝缘体(12)的第二接收板(8)。特别是每个接收板(7，8)由多个接收元件(13)组成，这些接收元件以其端面(14)彼此毗邻地设置成一排(15)。根据本发明，至少一排(15)的接收元件(13)的内部端面(14)具有成型件(16)，这些成型件形状配合地嵌接在相邻接收元件(13)的毗邻端面(14)的成型件(16)中。另外，本发明还涉及WIM传感器(1)，其包括中空成型件(3)，该中空成型件具有管(4)和两个彼此相对地设置在该管中的保持件(5)，在这两个保持件之间预紧地设置根据本发明的传感器封装件(6)。
【专利说明】用于WIM传感器的传感器封装件以及WIM传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于WIM(动态称重)传感器的长形的传感器封装件，其包括第一接收板、多个均匀间隔地成排设置在第一接收板的顶面上的测量元件、覆盖所有测量元件的电极、完全覆盖电极的绝缘体，以及用于覆盖该绝缘体的第二接收板，在此，每个接收板均由多个接收元件组成，所述接收元件以其端面彼此毗邻地被设置成一排。
【背景技术】
[0002]WIM传感器是长度在一米至数米之间的传感器，其被安装在道路中并测量车辆的动态地面反作用力，以由此确定车辆的重量。传感器的基本元件是铝中空成型件，在该中空成型件中被预紧地安装有传感器封装件。为此，在中空成型件的上下设置的保持件在此确保最优的力线通量通过测量元件。该中空成型件包括管状部件，其负责测量元件的预紧和密封。例如在专利文献EP0654654中描述了一种用于上述目的已知的中空成型件。
[0003]传感器封装件包括通常为压电式的测量元件。但是也可以是其它的测量原理，例如电阻式、压阻式、电容式、光学式或磁致弹性式。为了可以在整个传感器长度上进行测量，测量元件在传感器的长度上以规则的间隔设置。该间隔为几厘米。传感器封装件的上面和下面分别具有钢接收板，在该钢接收板之间设置绝缘体和电极薄膜。在电极薄膜和与其毗邻的接收板之间设置有测量元件。接收板必须由钢制成，以确保石英支承件(Quarzauflage)所需的强度和平面性。为了可以在WM传感器的整个长度上以相同的灵敏度和精确性进行测量，所有的测量元件必须在中空成型件中承受完全相同的预紧条件。这需要在中空成型件的生产中具有高精度，而且另一方面在传感器封装件中，其在整个长度上的厚度也必须处于窄公差内。
[0004]具有所期望的一米或更多米的长度和所需要的厚度的钢接收板的生产是最大的问题。作为石英支承件，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，只能通过磨削工艺实现，而这对于这种长度几乎是不可能的，并且需要巨大的成本。这种接收板易于弯曲和扭曲。
[0005]由专利文献EP0892259已知一种WM传感器，其由多个彼此顺序排列的单独�？樽槌桑诖耍扛鲈桓霰坏ザ蓝寥〉拇衅�。这些单独�？榛贡话沧霸诘孛婀斓郎�。已经证实这种结构非常昂贵，因为每个元件必须被单独制造、预紧以及密封。由于这种WIM传感器此外还遭受道路中的环境影响，因此密封质量在一定时间之后也会失去，从而导致单个传感器发生故障。
[0006]在专利文献US5265481中描述了一种具有单独元件的WM传感器系统，该系统被插入到管中。已经证实:这些传感器元件难以被插入到封闭的管中。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提出一种用于WIM传感器的上述类型的传感器封装件，其具有必要的公差，但能够以较低的成本制造并克服了上面提到的缺点。此外，本发明还给出了一种相应的低成本的WIM传感器。
[0008]该目的是通过独立权利要求1和9的特征得以实现的。
[0009]在根据本发明的实施方式中，相邻的接收元件在其端面上形状配合地彼此连接。由于接收元件的这种连接，使得传感器封装件可以被牵拉到中空成型件中。这对于加工和安装而言意味着具有巨大的优势。
[0010]根据本发明的WIM传感器包括根据本发明的传感器封装件。当安装在道路中应用时，力从传感器表面垂直作用在WIM传感器上。
[0011]根据本发明的传感器封装件的接收元件被设计为，比现有技术的传感器封装件的一体式构成的接收板，相应地短多倍。
[0012]这种相对较小的接收元件可以利用相应的工具廉价地被大量制造。为此，它们在所要求的窄公差内例如被精密冲压(feingestanzt)并且随后以标准的方法低成本地被磨肖IJ。由接收元件组成的排通过将接收元件依次排列至所要求的长度而简单地构成。
[0013]大量具有高平面性和高平行性要求的较小的接收元件比具有相同的表面质量要求的一米或几米长的少量的接收板更容易和更便宜地被制造。长接收板已经被证实难以制造并且还对材料选择带来极大限制，而对于短接收元件，利用例如不锈钢的期望材料实现高要求可以毫无问题。
[0014]本发明的另一个主要优点在于传感器长度的灵活性，因为现在较短的接收元件可以被组合在一起达到所需的长度。这降低了产品多样性的必要性并简化了安装。此外还可以构造不同长度的WM传感器，即使超过2m，而这在以前是不可能的。
[0015]其它的根据本发明的实施方式在从属权利要求中加以说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面参照附图对本发明做详细说明。其中:
[0017]图1示出了包括传感器封装件的WIM中空成型件的截面图；
[0018]图2以立体图示出了其中安装有WM传感器的道路的截面；
[0019]图3示出了用于WIM传感器的传感器封装件的截面的放大视图；
[0020]图4示出了如图3所示的根据本发明的传感器封装件纵向部分的侧视图；
[0021]图5示出了从上方观察的如图3所示的根据本发明的传感器封装件的纵向部分的面A-A的视图；
[0022]图6示出了根据本发明设计的接收元件的立体图。
【具体实施方式】
[0023]下面参照附图对本发明进行详细说明。相同的附图标记始终表示相同的内容。
[0024]在图1中以截面图示出了 WIM(动态称重)传感器I的中空成型件3。这种中空成型件3的高度和宽度通常介于30mm与70mm之间，并且在这里没有示出的这种中空成型件的长度通常介于Im与4m之间。因此，这种中空成型件3可以相应地表现为相对于其横截面的伸展呈长形。
[0025]中空成型件3包括位于中心的管4以及两个在该管中相对设置的保持件5。在保持件5之间平面地夹住传感器封装件6。管4用于在传感器封装件6上均匀预紧，并且用于在WIM传感器I的整个长度上对传感器封装件6进行密封。在应用中，力由中空成型件3通过未命名的外板吸收，并被传递到管4中的保持件5上。该力从那里被传递到布置成堆叠组(Stapel)的传感器封装件6上，并平面地作用于该传感器封装件的所有的层上，特别地还经过平面地设置在传感器封装件中的测量元件10。
[0026]图2以立体图示出了其中安装有WM传感器I的道路2的截面。WM传感器I的顶面在此与路面2平齐地设置。WIM传感器I被定向为垂直于以箭头示出的行驶方向，从而使车辆在驶过时横穿该WM传感器I。在需要时，可以将多个WM传感器I设置在一条直线上，以便覆盖整个车道。利用WIM传感器I可以在车辆驶过时确定车辆的重量。所检测到的数据经由为此设置的未示出的连接被传送到评估站。
[0027]为了能够始终正确地确定车辆的重量，传感器I必须在其整个长度上被相同地构造。尤其是必须使被夹在中间的传感器封装件6上的预紧在每一处都与精确限定的预定值相符。
[0028]在图3中示出了 WM传感器I的传感器封装件6的截面的放大视图。在图4中示出了这种传感器封装件6在根据本发明的实施方式中的纵向部分的侧视图。
[0029]传感器封装件6包括第一接收板7，在该接收板上设置有多个测量元件10。这些测量元件10以均匀的间隔成排地设置在第一接收板7的顶面(表面)9上。这些测量元件10直接或间接地被电极11覆盖。电极11再被绝缘体12完全地覆盖，该绝缘体12可以特别地被设计为箔膜或涂层。最后，第二接收板8直接或间接地覆盖绝缘体12并构成传感器封装件6的最后需要的组件。
[0030]传感器封装件6的上述组件(即两个接收板7、8)、测量元件10以及电极11和绝缘体12，全部平坦地彼此设置在其相应的表面上，这些组件在其平整度、平面性和粗糙度方面必须足以满足高的质量要求。通过窄公差来分别确保对于不同的表面质量和/或厚度的适当尺寸。
[0031]由图4可以看到，根据本发明的传感器封装件6的各个接收板7、8由多个接收元件13组成，这些接收元件的端面14彼此毗邻而布置成一排15。与现有技术不同的是，接收板7、8没有相应地被设计为呈一体(一件)，而是彼此相邻地被设置。由接收元件13形成的排与传感器封装件6的总长度一样长。
[0032]特别地，一排15中的所有接收元件13都是彼此相同的。这尤其关系到接收元件13的材料选择和表面质量。此外，如果接收元件13在所有的尺寸上也都是相同的，则生产成本也会降低。
[0033]优选地，接收元件13由不锈钢构成。这种材料具有理想的硬度、强度、表面加工性和耐腐蚀性。常规的一件式(一体的)的接收板7、8不能由不锈钢制成。
[0034]在图5中示出了本发明的设计方案。在该实施方式中，至少一排的接收元件13的内部端面14具有成型件16，所述成型件形状配合地嵌接在相邻接收元件13的毗邻端面14的成型件16中。由此在接收元件13之间形成形状配合的连接17，其使得由接收元件13组成的排15被配置成链(串)。这样做的优点在于，传感器封装件还可以被选择性地牵拉到中空成型件3的保持件5之间。为此，可以在最前面的接收元件13的外部的成型件16上设置用于牵拉的固定件。
[0035]图6用比例略有不同的立体图同样示出了根据本发明的接收元件13。并且，从该视图可以看到，多个这样的接收元件13通过在端面14的成型件16上的形状配合的连接而形成为链。在图4中还以虚线示出了该连接区域17。测量元件10不应该设置在该连接区域17中。
[0036]优选地，根据本发明的接收元件13的长度为60mm至300臟，特别地为10mm至150mm ;其宽度为5mm至25mm,特别地为8mm至15mm ;并且其厚度为Imm至6mm,特别地为2mm至2.5mm。这些数值已经被证明有利于简单的生产。这使得能够在各接收元件13上设置多个测量元件10，其优选彼此以Icm至1cm之间的间隔设置。
[0037]根据本发明，全部接收元件13的厚度和平行性的公差最大为30μπι。由此确保传感器封装件6的总厚度符合测量精度的要求。
[0038]此外，接收元件13的面向或背对测量元件10的表面的平面性的公差应该最大为50 μ m0所述表面的两个内表面面向测量元件10，并因此必须被非常精确地加工。两个位于外侧的表面在安装状态下平放在中空成型件3的保持件5上，其同样也必须要满足平面性的要求。
[0039]根据本发明，接收元件13的与测量元件10毗邻的顶面9的粗糙度的值最大为Ral.6。这对于使测量元件10同样具有所限定的平坦的支承是很重要的。
[0040]优选地，所有的接收元件13都被构造成是相同的。这涉及到其材料选择、尺寸以及表面和厚度的所有公差。其优点在于，不必在用于第一和第二接收板7，8的接收元件13之间进行区分。对于所有的接收元件13可以使用相同的工具。此外，它们可以全部采用相同的加工步骤，以获得所需的表面质量。根据本发明，用于最后平放接收元件13的两个表面也被设计为是相同的。由此可以防止接收元件13在根据本发明的传感器封装件6的组装过程中被无意地、错误取向地使用。
[0041]本发明还涉及一种WM传感器1，其包括具有管4的中空成型件3，在该管4中安置两个彼此相对的保持件5，在这两个保持件之间设置处于预紧状态下的根据本发明的传感器封装件6。这种WIM传感器I在图1中示出，尽管在该图中并不能明显示出，但是接收板7、8均由多个彼此形状配合地嵌接的接收元件13组成。这种WM传感器I明显比传统的WIM传感器I更具有经济性，因为在该WIM传感器中使用的根据本发明的传感器封装体6成本更低。
[0042]附图标记列表
[0043]I WIM (动态称重)传感器,横渡传感器(Oberfahrsensor)
[0044]2 道路
[0045]3中空成型件
[0046]4 管
[0047]5保持件
[0048]6传感器封装件
[0049]7第一接收板
[0050]8第二接收板
[0051]9第一接收板的顶面
[0052]10测量元件,测量石英
[0053]11 电极[0054]12绝缘体
[0055]13接收元件
[0056]14接收元件的端面
[0057]15由接收元件组成的排
[0058]16用于形状配合连接的端面的成型件
[0059]17形状配合的连接，连接区域
【权利要求】
1.一种用于WIM(动态称重)传感器(I)的长形的传感器封装件(6)，其包括第一接收板(7)、多个均匀间隔地成排设置在所述第一接收板(7)的顶面(9)上的测量元件(10)、直接或间接地覆盖所有测量元件(10)的电极(11)，完全覆盖所述电极(11)的绝缘体(12)、以及直接或间接地覆盖该绝缘体(12)的第二接收板(8)，其中，每个接收板(7，8)均由多个接收元件(13)组成，所述接收元件以其端面(14)彼此毗邻地被设置成一排(15)，其特征在于，至少一排(15)的接收元件(13)的内部端面(14)具有成型件(16)，所述成型件形状配合地嵌接在相邻接收元件(13)的毗邻端面(14)的成型件(16)中。
2.如权利要求1所述的传感器封装件，其特征在于，一排(15)中的所有接收元件(13)都彼此相同。
3.如前面任一项权利要求所述的传感器封装件，其特征在于，所述接收元件(13)由不锈钢制成。
4.如前面任一项权利要求所述的传感器封装件，其特征在于，所述接收元件(13)的长度为60mm至300mm,特别地为10mm至150mm ;所述接收元件的宽度为5mm至25mm,特别地为8mm至15mm ;并且所述接收元件的厚度为1mm至6mm,特别地为2mm至2.5mm。
5.如前面任一项权利要求所述的传感器封装件，其特征在于，全部接收元件(13)的厚度和平行性的公差最大为30 μ m。
6.如前面任一项权利要求所述的传感器封装件，其特征在于，所述接收元件(13)的面向或背对所述测量元件(10)的表面的平面性的公差最大为50 μ m。
7.如前面任一项权利要求所述的传感器封装件，其特征在于，所述接收元件(13)的与所述测量元件(10)相毗 邻的表面的粗糙度的最大值为Ral.6。
8.如前面任一项权利要求所述的传感器封装件，其特征在于，所有的接收元件(13)都被设计为是相同的。
9.一种WIM传感器(I)，包括中空成型件(3)，该中空成型件(3)具有管(4)和两个彼此相对地设置在该管中的保持件(5)，在所述保持件之间预紧地设置如前面任一项权利要求所述的传感器封装件(6)。
【文档编号】G01G19/02GK104040307SQ201380004966
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月11日 优先权日:2012年1月11日
【发明者】大卫·科尔尼, 安德里安·霍夫曼, 彼得·弗雷 申请人:基斯特勒控股公司
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