CN111289153A - 包括一件式的支承和传感器体的传感元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括一件式的支承和传感器体的传感元件，其具有支承体(2)和传感器体(3)，其中，传感器体(3)面状地构成，其中，传感器体(3)由弹性材料构成并且传感器体(3)的第一表面(4)和第二表面(5)导电地涂敷，其中，支承体(2)和传感器体(3)一件式地构成。

Description

包括一件式的支承和传感器体的传感元件

技术领域

本发明涉及一种传感元件，具有支承体和传感器体，其中，传感器体面状地构成，其中，传感器体由弹性材料构成并且传感器体的第一表面和第二表面被导电地涂敷。

背景技术

由EP 2 113 760 A1已知，将膜片形的传感元件构成为压力传感器。传感元件在此具有传感器体，所述传感器体局部面状地构成。传感器体接纳在管状的壳体中，其中，第一空间的压力作用在传感器体的第一表面上并且第二空间的压力作用到传感器体的第二表面上。

传感器体在此检测两个空间之间的压差。这如下进行，即，传感器体基于不同的压力变形，其中，基于传感器体的弹性的构成，在第一表面和第二表面之间的距离、亦即传感器体的壁厚改变。

传感器体的导电的第一表面和导电的第二表面在此形成电容器板，其中，由此形成的电容器的电容通过两个表面彼此距离的变化而改变。由此可以借助改变的电容确定在第一表面上邻接的第一空间和在第二表面上邻接的第二空间的压力之间的压差。

在这样的传感元件中，尤其是导电配备的传感器体的两个导电的表面的电触点接通复杂化。此外出现，在测量低的压差时，需要两个导电配备的表面小的距离，以便获得有效力的测量信号。这样的传感器体与此对应具有薄的膜片形式的特别薄的层并且由此难以装配。

发明内容

任务

本发明的任务是，提供一种传感元件，其能够实现低的压差的测量并且在此可低成本并且简单地装配。

技术解决方案

该任务利用权利要求1的特征解决。从属权利要求涉及有利的设计。

按照本发明的传感元件具有支承体和传感器体，其中，传感器体由弹性材料面状构成。所述面状的传感器体具有两个表面。传感器体的第一表面和第二表面导电地涂敷。两个表面彼此电绝缘，即相互不导电地连接。涂敷优选在两个表面上以相同的材料进行，因为这在制造技术上是特别有利的。

为了解决所述任务，支承体和传感器体一件式构成。由此，支承体和传感器体形成一个可装配的单元，由此，简化尤其是传感器体的操作。由此传感器体可以以特别小的层厚度构成，这允许检测特别小的压差。

通过传感器体的第一表面和第二表面在一种特别有利的进一步构成中分别全表面导电地涂敷，表面涂层可以在制造技术上特别简单地实现。

支承体可以管状地构成。在此支承体可以例如以管接头的形式构成。管接头可特别简单地装配。备选地，支承体可以盘形地构成。在此，支承体可以例如以环的形式构成。

传感器体可以盘形、即平面地构成。优选地，盘形的传感器体闭锁支承体的管状的开口。由此，传感器体沿紧固区段作为密封元件起作用并且阻止在传感器体的表面上邻接的两个空间之间的压力补偿。

在按照本发明的传感元件中有利的是，包括传感器体和支承体的传感元件可在一个工作流程中制造并且传感器体和支承体固定地相互连接。

在此尤其是传感器体可更简单地制造，因为传感器体与支承体一起比起膜片状的传感器体单独来说可更简单地从制造工具中脱模。此外，膜片形构成的传感器体的装配也简化，因为所述操作基于与支承体的连接而被简化。此外，为了两个可导电表面的触点接通需要的电极能够简单地集成到紧固区段或支承体的区域中。

传感器体的第一表面和第二表面导电的涂层可以分别至少局部在支承体的第一表面和第二表面上延伸。这简化传感器体的两个导电配备的表面的触点接通。在此尤其是不需要将分开的电极引入、例如硫化到传感器体中。

导电的第一表面和导电的第二表面形成电容器的板，其中，由此形成的电容器的电容主要通过两个表面彼此的距离产生。传感元件在此能以如下布置结构放置，其这样设计，使得第一空间的压力作用在第一表面上并且第二空间的压力作用在第二表面上。如果第一空间的压力与第二空间的压力不同，则膜片体朝具有较小压力的空间方向向前拱起并且在此弹性构成的传感器体变形，其中，同时基于变形传感器体的层厚度改变。由此第一表面和第二表面的距离和通过两个表面形成的平板电容器的电容同时改变。在这里压差的确定可以通过测量平板电容器的改变的电容实现。

支承体和传感器体可以由可注塑的塑料构成。由此支承体和传感器体可以一次以注塑法制造。在此对于支承体优选选择硬韧的塑料并且对于传感器体选择弹性的塑料、例如弹性体或热塑性的弹性体。所述制造在该情况中以双组分注塑方法进行。传感器体和支承体由此一件式地构成并且特别是固定地材料锁合地相互连接。

支承体和传感器体可以具有彼此互补的形锁合元件，所述形锁合元件具有一致的体积。例如支承体可以具有适合用于接纳传感器体的材料的空隙和/或穿通部。在制造期间，传感器体的材料进入到所述空隙或穿通部中，这除了材料锁合的连接之外也引起形锁合的固定。

支承体可以具有径向向内指向的凸缘。在此，传感器体可以在凸缘的区域中紧固在支承体上。

优选地，传感器体在支承体的凸缘两侧延伸。由此传感器体特别坚固地连接到支承体上并且传感元件特别坚实。优选空隙和/或穿通部被引入(制出到)凸缘中。

凸缘的区域在压差情况下只不显著地变形，尤其是相比于弹性的传感器体，这改善测量精度。

传感器体可以在向支承体的过渡区域中具有加厚部。在此，加厚部环形地构成并且包围盘形的测量区段。由此产生高的机械稳定性。加厚部的层厚度在此尤其是以多倍大于盘形的测量区段的层厚度。层厚度在此表示第一表面和第二表面之间的距离。

在测量区段和加厚部之间的过渡可以在此阶梯形地进行，其中，层厚度阶跃式地升高。

优选地，层厚度从测量区段出发线性增大直到加厚部的层厚度。由此产生倾斜的过渡区域，所述过渡区域形成测量区段和加厚部之间的过渡。

测量区段和加厚部可以这样相对彼此设置，使得层厚度在两侧并且从测量区段的第一表面和第二表面出发增大，从而测量区段定中心地设置在加厚部中。

备选地，测量区段和加厚部可以沿着一表面设置在一个径向平面中。在该设计中，加厚部的层厚度只沿一个表面增大。

通过加厚部具有比测量区段大的层厚度，在加厚部的区域中进行比在测量区段的区域中显著较小的变形。优选地，加厚部的层厚度这样选择，使得加厚部具有减少的偏移电容。由此加厚部不影响测量结果。当紧固区段的层厚度为测量区段的层厚度的至少两倍那样大时，则产生有利的作用。优选地，紧固区段的层厚度为测量区段的层厚度的三倍。

为了测量小的压差有利的是，测量区段的层厚度为0.3mm至0.8mm、优选0.5mm。

在优选的进一步构成中，在支承体上设置接触元件，以用于建立导电的涂层与测量装置的信号传导的连接。

支承体可以设有至少一个接触元件，以用于与传感器体的导电的第一表面和/或导电的第二表面的导电的触点接通。为此，支承体可以同样设有导电的涂层、例如设有印制的导体电路。备选地，支承体可以构成由导电的金属材料制成的放入元件。这些接触元件因此设置在支承体的表面和支承体的涂层之间。在对支承体涂层时，这样自动实现在接触元件和导电涂层之间的导电连接。

优选地，支承体配备有用于连接线缆或电缆接线夹的元件。这些元件与所述至少一个接触元件处于电接触中。

本发明也涉及一种用于以双组分注塑法制造如上述所述的传感元件的方法，其中，用于支承体和传感器体的可注塑的塑料材料喷射到相应的模具中。在后续的步骤中产生导电的涂层。

附图说明

接着借助附图进一步解释按照本发明的传感元件的一些设计。分别示意性示出：

图1第一传感元件的剖面；

图2另一个传感元件的管状的支承体；

图3包括接触元件的传感元件。

具体实施方式

所述图示出用于检测两个彼此邻近的空间的压差的传感元件1。所述空间处于传感元件1上方和下方并且未进一步示出。传感元件1具有支承体2和传感器体3，其中，传感器体3面状构成并且由弹性的材料制成。在本设计中，传感器体3由三元乙丙橡胶(EPDM)构成。支承体2由聚酰胺(PA)构成。可设想其他的弹性体材料并且可以按照使用情况和作用的介质选择其他的弹性体材料。传感元件的制造以双组分注塑方法进行并且传感器体3和支承体2材料锁合地相互连接。

传感器体3的第一表面4和第二表面5导电地涂敷，其中，所述涂层分别这样地选择，使得传感器体3的第一表面4和第二表面5全表面地导电涂敷。所述导电的涂层可以例如蒸镀到第一表面4和第二表面5上。但所述涂层也可以以包括导电颗粒的漆的形式构成。

支承体2具有凸缘8，其径向向内指向。传感器体3的第一表面4和第二表面5的导电涂层局部在支承体2的第一表面6和第二表面7上延伸。由此，在凸缘8两侧形成包括加厚部9的过渡区域，其由传感器体3的材料形成。

将穿通部10引入凸缘8中，所述穿通部以传感器体3的材料填充。由此形成完全一致的形锁合元件，所述形锁合元件实现支承体2和传感器体3的形锁合连接。

加厚部9包围测量区段11，其中，加厚部9的层厚度大于测量区段11的层厚度。

导电的第一表面4和导电的第二表面5形成平板电容器的板，其中，平板电容器的电容基本上通过两个表面4、5的距离产生。如果第一空间的压力作用在第一表面4上并且第二空间的压力作用在第二表面5上的话，基于传感器体3的弹性构成传感器体3变形，其中，第一空间的压力与第二空间的压力不同。如果在两者之间存在压差，则测量区段6朝较小压力的空间的方向向前拱起，其中，传感器体3的测量区段11变形并且其中同时第一表面4和第二表面5的距离改变，这伴随平板电容器的电容的改变而出现。这样可以通过测量平板电容器的电容确定两个在传感器体3上作用的压力的压差。

加厚部9的层厚度在此这样选择，使得该区域具有减少的偏移电容并且由此在测量区段11中确定的电容变化不显著、尤其是不显而易见地被影响。为此，加厚部9的层厚度在本设计中比测量区段6的层厚度大三倍。测量区段6的层厚度为0.5mm。此外出现，支承体2以凸缘8延伸直至加厚部9中并且附加地对其进行加固。

图1示出传感元件1的第一设计。在此，传感器体3盘形地构成。支承体2以环的形式构成为盘形并且具有凸缘8，其中，传感器体3在加厚部9的区域中在凸缘8两侧延伸。支承体2在两侧配备有接触元件12、13，用于与导电的第一表面4和导电的第二表面5电触点接通。两个接触元件12、13具有连接机构，所述连接机构用于接纳用于与测量装置电触点接通的线缆，所述连接机构例如是电缆接线夹的形式。

图2示出在图1中示出的传感元件1的进一步构成。在本设计中，支承体2管状地构成并且在一个端侧上具有包括开口的径向向内指向的凸缘8，其中，传感器体3闭锁支承体2的开口。

图3示出按照图2的设计，其中，支承体2沿凸缘8和管状的区段在两侧配备有接触元件12、13，所述接触元件用于与导电的第一表面4和导电的第二表面5的电触点接通。两个接触元件12、13具有连接机构，所述连接机构用于接纳用于与测量装置的电触点接通的线缆，所述连接机构例如是电缆接线夹的形式。

Claims (12)

1.传感元件(1)，具有支承体(2)和传感器体(3)，其中，传感器体(3)面状地构成，其中，传感器体(3)由弹性材料构成并且传感器体(3)的第一表面(4)和第二表面(5)分别具有导电的涂层，其特征在于，支承体(2)和传感器体(3)一件式地构成。

2.按照权利要求1所述的传感元件，其特征在于，支承体(2)管状或盘形地构成。

3.按照权利要求1或2所述的传感元件，其特征在于，传感器体(3)盘形地构成。

4.按照权利要求3所述的传感元件，其特征在于，传感器体(3)闭锁支承体(2)的开口。

5.按照权利要求1至4之一所述的传感元件，其特征在于，传感器体(3)的第一表面(4)和第二表面(5)的导电的涂层分别至少局部在支承体(2)的第一表面(6)和第二表面(7)上延伸。

6.按照权利要求1至5之一所述的传感元件，其特征在于，支承体(2)和传感器体(3)由可注塑的塑料构成。

7.按照权利要求1至6之一所述的传感元件，其特征在于，支承体(2)和传感器体(3)具有彼此互补的形锁合元件。

8.按照权利要求2至7之一所述的传感元件，其特征在于，支承体(2)具有凸缘(8)，所述凸缘径向向内指向。

9.按照权利要求8所述的传感元件，其特征在于，传感器体(3)在支承体(2)的凸缘(8)的两侧延伸。

10.按照权利要求1至9之一所述的传感元件，其特征在于，传感器体(3)在向支承体(2)的过渡区域中具有加厚部(9)。

11.按照权利要求1至10之一所述的传感元件，其特征在于，在支承体(2)上设置接触元件(12、13)，以用于建立传导性的涂层(4、5)与测量装置的信号传导的连接。

12.用于以双组分注塑法制造按照权利要求6至11之一所述的传感元件的方法。

Images