專利名稱：具有倒置傳感元件和一體式軸外殼的轉(zhuǎn)矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體而言涉及轉(zhuǎn)矩傳感器。本發(fā)明的實(shí)施例也涉及表面聲波(SAW)傳感裝置和其部件。本發(fā)明的實(shí)施例還涉及采用 SAW傳感元件用于轉(zhuǎn)矩傳感應(yīng)用的轉(zhuǎn)矩傳感器。
背景技術(shù)：
表面聲波(SAW)轉(zhuǎn)矩傳感是用于汽車、運(yùn)輸、鐵路以及用于(例 如)動(dòng)力傳動(dòng)系與底盤應(yīng)用的其它類似部段(segment)的新興技術(shù)。大 量的研發(fā)努力已經(jīng)導(dǎo)致以成本效率價(jià)格來(lái)實(shí)施大量生產(chǎn)的SAW轉(zhuǎn)矩 傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)變速器、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和底盤設(shè)計(jì)者現(xiàn)采用提供具 有改進(jìn)的車輛安全性、性能和經(jīng)濟(jì)性的竟?fàn)幠芰Φ腟AW轉(zhuǎn)矩傳感 器。
一般而言，SAW傳感器為一種由共振器構(gòu)成的裝置，該共振器 的共振頻率在共振器受到應(yīng)變時(shí)而改變。在射頻工作的情況下，這 種裝置可利用詢問(wèn)脈沖無(wú)線激發(fā)且所測(cè)得的(measured)共振頻率響應(yīng) 允許對(duì)應(yīng)變進(jìn)行計(jì)算?？衫眠m當(dāng)?shù)陌b(packaging)與算法從所返回 的信號(hào)推導(dǎo)出所傳感的特性的值來(lái)傳感轉(zhuǎn)矩。
常規(guī)轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)計(jì)采用設(shè)置到包括兩片金屬包殼的配置中的 SAW傳感元件，這兩片金屬包殼必須被焊接在一起且然后再焊接到 軸上。目前的設(shè)計(jì)另外包括平行于該軸和傳感元件平面定位的引線 接合柱從而在？ 1線接合與天線附接中造成困難。
基于前文所述，相信克服常規(guī)轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)和裝置的上述缺陷 的關(guān)鍵在于柱的重新定向和配置轉(zhuǎn)矩傳感器所需的焊接步驟次數(shù)的
減小。本文所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)提供了對(duì)于前文所述缺陷的獨(dú)特的 解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
征中某些創(chuàng)新特征的理解，且該發(fā)明內(nèi)容并非全面的描述。本發(fā)明 實(shí)施例的各種方面的全面理解可通過(guò)將整個(gè)說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、 附圖和摘要作為 一個(gè)整體來(lái)理解而獲得。
因此，本發(fā)明的 一個(gè)方面在于提供一種可檢測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩的改 進(jìn)的轉(zhuǎn)矩傳感器。
本發(fā)明的另 一方面在于提供一種采用 一個(gè)或多個(gè)表面聲波(SAW) 傳感部件的轉(zhuǎn)矩傳感器。
本發(fā)明的又一方面在于提供一種帶有倒置傳感元件和一體式軸 外殼的轉(zhuǎn)矩傳感器。
現(xiàn)可如本文所述實(shí)現(xiàn)前文所述的方面和其它目標(biāo)以及優(yōu)勢(shì)。本 發(fā)明公開(kāi)了轉(zhuǎn)矩傳感方法和系統(tǒng)。 一般而言，可提供傳感元件和用 于維持傳感元件的傳感器外殼?？纱怪庇趥鞲性钠矫鎭?lái)組裝多 個(gè)引線接合柱。然后，可將傳感元件引線接合到多個(gè)引線接合柱上， 使得傳感元件、傳感器外殼和多個(gè)引線接合柱形成用于轉(zhuǎn)矩傳感應(yīng) 用的傳感器外殼組件。然后，將傳感器外殼組件連接到軸上來(lái)形成 它的密封。也可將傳感器外殼組件電氣附接到用于向傳感元件和從 傳感元件無(wú)線傳送數(shù)據(jù)的天線上。傳感元件可被配置為(例如)表面聲 波(SAW)傳感部件。
另外，可提供絕緣體以使引線接合柱與傳感器外殼絕緣。傳感 器外殼可利用黏合劑來(lái)連接到傳感元件上，諸如晶片接合部(di e bond)。而且，可利用發(fā)射器和接收器單元來(lái)向傳感元件和從傳感元 件發(fā)射數(shù)據(jù)。最后，可提供詢問(wèn)電子裝置，其與發(fā)射器與接收器單 元相關(guān)聯(lián)。詢問(wèn)電子裝置產(chǎn)生詢問(wèn)信號(hào)，該詢問(wèn)信號(hào)從發(fā)射器與接收器單元無(wú)線發(fā)射給傳感元件，其中，該詢問(wèn)信號(hào)激發(fā)該傳感元件， 從而從該傳感元件產(chǎn)生共振頻率響應(yīng)，該共振頻率響應(yīng)提供了表示 軸的轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)。


附圖進(jìn)一步說(shuō)明這些實(shí)施例且附圖與具體實(shí)施方式
一起用于解 釋本文所公開(kāi)的實(shí)施例，在附圖中，在所有單獨(dú)視圖中，相同的附 圖標(biāo)記表示相同或功能相似的元件而且附圖被結(jié)合到說(shuō)明書(shū)中并構(gòu) 成說(shuō)明書(shū)的一部分。
圖1說(shuō)明了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例包括倒置傳感元件的轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)
的側(cè)-見(jiàn)圖2說(shuō)明了相對(duì)于軸的一部分在圖1中所描繪的系統(tǒng)的側(cè)視圖3說(shuō)明了在圖1至圖2中所描繪的系統(tǒng)相對(duì)于軸側(cè)視圖4說(shuō)明了可根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來(lái)實(shí)施的系統(tǒng)的框圖；以及
圖5說(shuō)明了操作的高級(jí)流程圖，其描述了建構(gòu)圖1至圖3所描 繪系統(tǒng)可遵循的邏輯l乘作步驟。
具體實(shí)施例方式
可對(duì)在這些非限制性實(shí)例中所討論的特定值和配置進(jìn)行變更， 且對(duì)其進(jìn)行引用僅是為了說(shuō)明至少一個(gè)實(shí)施例且并非用于限制本發(fā) 明的范疇。
圖1說(shuō)明了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例包括倒置傳感元件104的轉(zhuǎn)矩傳感 系統(tǒng)100的側(cè)視圖。圖2說(shuō)明了在圖1中所描繪的系統(tǒng)100相對(duì)于 軸202的一部分的側(cè)3見(jiàn)圖。圖3說(shuō)明了在圖1至圖2中所描繪的系 統(tǒng)100相對(duì)于軸202側(cè)碎見(jiàn)圖。應(yīng)注意，在圖1至圖3中，相同或類 似的零件或部件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。因此，圖1至圖3可在 一起進(jìn)行解釋以達(dá)成對(duì)于系統(tǒng)100的制造和功能的更好的理解。
如前文所示，常規(guī)轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)和裝置的問(wèn)題中的一個(gè)問(wèn)題在于這種傳感器采用包括兩片金屬包殼的設(shè)計(jì)，這兩片金屬包殼必須 焊接在一起且然后被焊接到軸上。另外，這種常規(guī)轉(zhuǎn)矩傳感器并入平行于軸和傳感元件的平面定向的引線接合柱從而在其引線接合與 天線附接中造成困難。
轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)100通過(guò)排除了常規(guī)覆蓋件和相關(guān)聯(lián)的焊接操作 使得轉(zhuǎn)矩傳感器較為簡(jiǎn)易以及通過(guò)垂直于傳感元件104的平面定向引線接合柱114和116使引線接合較為簡(jiǎn)易且將一或多個(gè)天線附接 到系統(tǒng)100上較為簡(jiǎn)易。通過(guò)相對(duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)(flip)傳感晶片(die) 或傳感元件104,可定向引線接合柱114與116使得將個(gè)別引線接合108、106的末端附接到柱114、116的方法更為簡(jiǎn)單。
另外，在引線接合柱114、 116垂直于軸202定位的情況下，引 線接合柱114、 116到天線的電氣附接可被簡(jiǎn)化，因?yàn)橐€接合柱114、116并不妨礙其余的焊接操作。通過(guò)將在負(fù)荷下的軸202用作傳感器包殼的組成部分，僅需要一次焊接操作來(lái)建構(gòu)完全功能性且環(huán)保的 二級(jí)傳感器。
一般而言，可提供傳感元件104和用于維持傳感元件104的傳感器外殼120?？纱怪庇趥鞲衅?04的平面組裝多個(gè)引線接合柱114、116。傳感元件104可晶片接合到外殼120上且然后引線接合到多個(gè) 引線接合柱114、116使得傳感元件104、傳感器外殼120和多個(gè)引線接合柱114、 116上形成用于轉(zhuǎn)矩傳感應(yīng)用的傳感器外殼組件或系 統(tǒng)100。傳感器外殼組件或系統(tǒng)100然后被連接到軸202上來(lái)形成它 的密封。利用單一焊接操作將完成的傳感器外殼組件或系統(tǒng)100附接到軸202以完成這種密封。傳感器外殼組件或系統(tǒng)100也可電氣附接到天線(在圖1至圖3中未圖示)上，用于將數(shù)據(jù)無(wú)線傳送給傳感 元件104或從傳感元件104進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳送?？蓪鞲性?04配置為(例如)表面聲波(SAW)傳感部件。
圖4說(shuō)明了可根據(jù)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行實(shí)施的系統(tǒng)400的框圖。應(yīng) 注意的是在圖1至圖4中，相同或類似的零件或元件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。因此，系統(tǒng)400包括連接到天線401上的傳感器外殼 組件或系統(tǒng)100。傳感器外殼組件或系統(tǒng)100以圖1至圖3所表示的 方式位于軸202上。系統(tǒng)400還包括發(fā)射器/接收器單元402(例如， 射頻裝置)，其通常與詢問(wèn)電子裝置404相關(guān)聯(lián)。
發(fā)射器/接收器402包括天線403，其可發(fā)射信號(hào)(例如，激發(fā)數(shù) 據(jù))到傳感器外殼組件或系統(tǒng)100。與發(fā)射器/接收器單元402相關(guān)聯(lián) 的詢問(wèn)電子裝置404產(chǎn)生一或多個(gè)詢問(wèn)信號(hào)，該詢問(wèn)信號(hào)從發(fā)射器/ 接收器單元402發(fā)射給所述傳感元件104。這種詢問(wèn)信號(hào)激發(fā)所述傳 感元件104,從而從所述傳感元件產(chǎn)生共振頻率響應(yīng)，其中，所述共 振頻率響應(yīng)提供了表示所述軸202的轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)。
圖5說(shuō)明了操作的高級(jí)流程圖500，其描述了建構(gòu)圖1至圖3所 描繪的系統(tǒng)可遵循的邏輯操作步驟。因此，在流程圖500中所描繪 的操作可在圖1至圖4的情形中進(jìn)行解釋。如方框502所示開(kāi)始該 方法。之后，如在方框504所描述，可提供傳感器外殼120與傳感 元件104。之后，如方框506所描述，可將引線接合柱114、 116組 裝到傳感器外殼120上?？纱怪庇趥鞲性?04的平面配置引線接 合柱114、 116。應(yīng)注意的是可分別在引線接合柱114、 116附近定位 一或多個(gè)絕緣體102、 103來(lái)使柱114、 116絕緣。
之后，如在方框508中所描述，可通過(guò)翁合劑IIO將傳感元件104 晶片接合到傳感器外殼120上。之后，如在方框510中所描述，可 通過(guò)個(gè)別引線接合108、 106將傳感元件104引線接合到引線接合柱 114、 116。其后，如在方框512所描繪，可通過(guò)單一焊接操作將完 成的傳感器外殼組件或系統(tǒng)100附接到軸202上來(lái)完成它的密封。 之后，如在方框514所描繪，可將完成傳感器外殼組件或系統(tǒng)100 組裝并電氣附接到在圖4中所描繪的天線401上。
應(yīng)了解可將上文所公開(kāi)的以及其它特征和功能的變化或其替代 理想地組合到許多其它不同的系統(tǒng)或應(yīng)用中。另外，可由本領(lǐng)域技
術(shù)人員后來(lái)做出的各種目前未預(yù)見(jiàn)或預(yù)期的本發(fā)明的替代、修改、 變化或改進(jìn)也涵蓋于所附權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)矩傳感方法，其包括提供傳感元件和用于維持所述傳感元件的傳感器外殼，其中，所述傳感元件相對(duì)于所述傳感器外殼是倒置的；垂直于所述傳感元件的平面組裝多個(gè)引線接合柱；以及將所述傳感元件引線接合到所述多個(gè)引線接合柱上，使得所述傳感元件、所述傳感器外殼以及所述多個(gè)引線接合柱形成用于轉(zhuǎn)矩傳感應(yīng)用的傳感器外殼組件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩傳感方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 矩傳感方法還包^fe:將所述傳感器外殼組件附接到軸上，以便形成它的密封。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩傳感方法，其特征在于，所述傳 感元件包括表面聲波(SAW)傳感部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩傳感方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 矩傳感方法還包括提供發(fā)射器與接收器單元，用于向所述傳感元件 和從所述傳感元件發(fā)射數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)矩傳感方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子裝置，所述詢問(wèn)電子裝置產(chǎn)生詢問(wèn)信號(hào)，所述詢問(wèn)信號(hào)從所述發(fā) 射器與接收器單元無(wú)線發(fā)射給所述傳感元件，所述詢問(wèn)信號(hào)激發(fā)所 述傳感元件，從而從所述傳感元件產(chǎn)生共振頻率響應(yīng)，所述共振頻 率響應(yīng)提供表示所述軸的轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)。
6. —種轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)，其包括傳感元件和用于維持所述傳感元件的傳感器外殼，其中，所述 傳感元件相對(duì)于所述傳感器外殼是倒置的；以及垂直于所述傳感元件的平面組裝的多個(gè)引線接合柱，使得所述 傳感元件被引線接合到所述多個(gè)引線接合柱上，其中，所述傳感元件、所述傳感器外殼以及所述多個(gè)引線接合柱形成用于轉(zhuǎn)矩傳感應(yīng) 用的傳感器外殼組件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述傳 感器外殼組件電氣附接到天線上，用于向所述傳感元件和從所述傳 感元件無(wú)線傳送數(shù)據(jù)。
8. —種轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)，其包括傳感元件和用于維持所述傳感元件的傳感器外殼，其中，所述 傳感元件相對(duì)于所述傳感器外殼是倒置的，且所述傳感元件包括表 面聲波(SAW)傳感部件；垂直于所述傳感元件平面組裝的多個(gè)引線接合柱；用于使所述多個(gè)引線接合柱與所述傳感器外殼絕緣的絕緣體；并且其中，所述傳感元件被引線接合到所述多個(gè)引線接合柱，所述 傳感元件、所述傳感器外殼以及所述多個(gè)引線接合柱形成用于轉(zhuǎn)矩 傳感應(yīng)用的傳感器外殼組件，所述傳感器外殼組件附接到軸上來(lái)形 成它的密封，且所述傳感器外殼組件電氣附接到天線上以向所述傳 感元件和從所述傳感元件無(wú)線傳送數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 矩傳感系統(tǒng)包括用于將所述傳感元件連接到所述傳感器外殼上的晶 片接合部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)矩傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 矩傳感系統(tǒng)還包括發(fā)射器與接收器單元，用于向所述傳感元件和從所述傳感元件 發(fā)射數(shù)據(jù)；以及與所述發(fā)射器與接收器單元相關(guān)聯(lián)的詢問(wèn)電子裝置，所述詢問(wèn) 電子裝置產(chǎn)生詢問(wèn)信號(hào)，所述詢問(wèn)信號(hào)從所述發(fā)射器與接收器單元 無(wú)線發(fā)射給所述傳感元件，所述詢問(wèn)信號(hào)激發(fā)所述傳感元件，從而 從所述傳感元件產(chǎn)生共振頻率響應(yīng)，所述共振頻率響應(yīng)提供表示所 述軸的轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了轉(zhuǎn)矩傳感方法和系統(tǒng)。一般而言，可提供傳感元件和用于維持該傳感元件的傳感器外殼。可垂直于該傳感元件的平面組裝多個(gè)引線接合柱。然后，可將傳感元件引線接合到該多個(gè)引線接合柱上，使得該傳感元件、該傳感器外殼以及該多個(gè)引線接合柱形成用于轉(zhuǎn)矩傳感應(yīng)用的傳感器外殼組件。然后，將該傳感器外殼組件連接到軸上以形成它的密封。該傳感器外殼組件也可電氣附接到用于向該傳感元件和從該傳感元件無(wú)線傳送數(shù)據(jù)的天線上。例如，該傳感元件可被配置為表面聲波(SAW)傳感部件。
文檔編號(hào)G01L3/10GK101203737SQ200680022668
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者R·J·哈斯肯 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司