專利名稱：對(duì)稱粘度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)稱粘度傳感器，并且更具體地，涉及一種用于 測(cè)量諸如潤(rùn)滑油或發(fā)動(dòng)機(jī)油的液體的粘度的對(duì)稱粘度傳感器，其中將 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器對(duì)稱地設(shè)置在兩側(cè)，從而由于檢測(cè)有效區(qū)域增大所以可根 據(jù)彈性范圍內(nèi)的振動(dòng)而有效地測(cè)量粘度。
背景技術(shù)：
通常，將用于測(cè)量潤(rùn)滑油或發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度的粘度傳感器設(shè)置在 油路上。該粘度傳感器可用于指示應(yīng)更換油的時(shí)間。公開(kāi)號(hào)為1978-107881的日本專利描述了一種粘度測(cè)量設(shè)備，其中 相對(duì)地設(shè)置圓形的振動(dòng)板，而美國(guó)專利6,247,354描述了一種用于檢測(cè) 流體特性的傳感器，其中用作傳感器單元的壓電板的諧振器成對(duì)地形 成。此外，公布號(hào)為1994-148055的日本專利描述了一種粘度測(cè)量設(shè) 備，其中成對(duì)地形成與傳感器單元相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)單元。但是，由于這 些專利的振動(dòng)單元生成簡(jiǎn)單的振動(dòng)，其缺點(diǎn)是流體的粘度測(cè)量結(jié)果不 準(zhǔn)確。在背景技術(shù)部分所公開(kāi)的以上信息僅用作促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的背景的 理解，所以其可能包含不構(gòu)成本國(guó)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有 技術(shù)的信息。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種對(duì)稱粘度傳感器，其可測(cè)量諸如潤(rùn)滑油或發(fā)動(dòng)機(jī) 油等流體的粘度。由于將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器對(duì)稱地設(shè)置在兩側(cè)，隨著檢測(cè)有 效區(qū)域的增大，可根據(jù)彈性范圍內(nèi)的振動(dòng)而有效地測(cè)量粘度。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種對(duì)稱粘度傳感器，其包括連接軸、扭 轉(zhuǎn)振動(dòng)器、第一和第二絕緣體、多個(gè)振動(dòng)裝置、信號(hào)發(fā)送/接收線和控
制單元，其中扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器與連接軸的兩端對(duì)稱地連接；第一和第二絕緣體插入并連接到連接軸的中間部分；多個(gè)振動(dòng)裝置嵌入在左和右側(cè) 的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器與每個(gè)絕緣體之間；信號(hào)發(fā)送/接收線用于發(fā)送和接收振 動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)信號(hào)；并且控制單元用于通過(guò)信號(hào)發(fā)送/接收線而控 制驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)信號(hào)。


圖la和圖lb示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的拆幵的對(duì)稱粘度傳感益；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)稱粘度傳感器的裝配狀態(tài)； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)稱粘度傳感器的安裝狀態(tài)；圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)稱粘度傳感器的安裝 狀態(tài)；圖5示出了在標(biāo)準(zhǔn)粘度流體中測(cè)量的測(cè)量結(jié)果； 圖6示出了當(dāng)將柴油燃料兌入發(fā)動(dòng)機(jī)油中時(shí)的粘度測(cè)量結(jié)果的改 變值；圖7示出了在將傳感器安裝于車輛上且車輛在常溫啟動(dòng)之后的發(fā) 動(dòng)機(jī)油的粘度測(cè)量結(jié)果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了對(duì)稱地設(shè)置的對(duì)稱粘度傳感器，且將絕緣體設(shè)置在 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器和振動(dòng)裝置之間，從而可交換從外部輸入的信號(hào)。在示例性實(shí)施例中，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器對(duì)稱連接到連接軸的兩端，將 絕緣體插入并連接到連接軸的中間部分，且將多個(gè)振動(dòng)裝置設(shè)置在扭 轉(zhuǎn)振動(dòng)器與各個(gè)絕緣體之間。信號(hào)發(fā)送/接收線發(fā)送和接收振動(dòng)裝置的 驅(qū)動(dòng)和撿測(cè)信號(hào)；而控制單元通過(guò)信號(hào)發(fā)送/接收線而對(duì)驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)信 號(hào)進(jìn)行控制。在另一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置了內(nèi)部殼體以保護(hù)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器、第一和 第二絕緣體、振動(dòng)裝置和信號(hào)發(fā)iH/接收線?？稍儆盟芰献⑸錃んw包圍 所述內(nèi)部殼體。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制單元還包括印刷電路板和微型計(jì)算機(jī)， 其中印刷電路板設(shè)置在塑料注射殼體的上側(cè)且連接到信號(hào)發(fā)送/接收線 以進(jìn)行信號(hào)交換，微型計(jì)算機(jī)用子接收從印刷電路板發(fā)送的信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器具有由不銹材料制成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)， 且包括外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板，其暴露于塑料注射殼體的外部；內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)板，其設(shè)置在塑料注射殼體的內(nèi)部殼體中；振動(dòng)軸，其與外部扭轉(zhuǎn) 振動(dòng)板和內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板連接，從而暴露在塑料注射殼體的外部。在另一個(gè)實(shí)施例中，在每塊內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板的內(nèi)側(cè)的中間部分形 成內(nèi)螺紋，以與連接軸的兩端形成的外螺紋連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)送/接收線包括用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)裝置的電 源線，以及用于接收振動(dòng)裝置的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)檢測(cè)線。在另一個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)裝置包括用于在絕緣體與內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 器中的一個(gè)之間進(jìn)行接收，從電源線接收信號(hào)并振動(dòng)的多個(gè)壓電元件； 以及用于在絕緣體與另一個(gè)內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器之間進(jìn)行接收，并通過(guò)信 號(hào)檢測(cè)線發(fā)送信號(hào)至印刷電路板的多個(gè)壓電元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，將壓電元件設(shè)置在內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器與絕緣體 中，且全部四個(gè)元件以相等的間隔沿著連接軸的圓周方向而設(shè)置。本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)稱粘度傳感器具有完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，其中對(duì) 稱地設(shè)置扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12、 14。轉(zhuǎn)矩振動(dòng)器12、 14由不銹材料制成。每個(gè)包括外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板30， 厚度比該外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板的厚度薄的內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板32，和振動(dòng)軸。 內(nèi)螺紋36被設(shè)置在內(nèi)部扭轉(zhuǎn)板32上。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12、 14通過(guò)連接軸10而彼此連接，其中該連接軸IO 的兩端設(shè)置有外螺紋38。外螺紋38連接到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12、 14的內(nèi)部 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板32的內(nèi)螺紋36上。第一絕緣體16和第二絕緣體18連接 到連接軸10，而絕緣體16、 18阻止振動(dòng)裝置的用于接收的壓電元件 46和用于發(fā)送的壓電元件48之間接觸和短接，這在下文中進(jìn)行說(shuō)明。 在一些實(shí)施例中，如圖lb和圖4b所示，僅使用一個(gè)絕緣體17。 振動(dòng)裝置向扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12、 14提供扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，且包括多個(gè)用于接 收的壓電元件46和用于發(fā)送的壓電元件48。將用于接收的多個(gè)壓電元件46設(shè)置在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12的內(nèi)部扭轉(zhuǎn) 板32和第一絕緣體16之間，而將多個(gè)用于發(fā)送的壓電元件48設(shè)置在
扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器14的內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板32和第二絕緣體18之間。可將四個(gè)元件以相等的間隔設(shè)置在每個(gè)壓電元件46、 48中。 內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板32、絕緣體16、 18和多個(gè)壓電元件46、 48由內(nèi)部殼體22包圍，而內(nèi)部殼體22由殼體24包圍。印刷電路板26設(shè)置在殼體24的上部，并與微型計(jì)算機(jī)28連接以進(jìn)行信號(hào)交換。印刷電路板26和用于接收的多個(gè)壓電元件46通過(guò)電源線40和信 號(hào)發(fā)送/接收線20的接地線42而連接。此夕卜，印刷電路板26和用于發(fā) 送的多個(gè)壓電元件48通過(guò)信號(hào)發(fā)送/接收線20的信號(hào)檢測(cè)線44而連 接。如圖3和圖4所示，外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板30和振動(dòng)軸34暴露在殼體 24的外部，而內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板30容納在殼體22的內(nèi)部。這里，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)稱粘度傳感器的工作進(jìn)行說(shuō)明。需要注意外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板30執(zhí)行剪切操作，而扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12、 14 是對(duì)稱的，從而可消除由于外部振動(dòng)(由于發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)齒 輪等引起的振動(dòng))的干擾。此外，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器12、 14以對(duì)稱的方式圍繞振動(dòng)的中間表面而運(yùn) 動(dòng)，且具有慣性平衡。由于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每個(gè)振動(dòng)器的扭轉(zhuǎn)位移在中間 部分逆轉(zhuǎn)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)引起的干擾。當(dāng)通過(guò)印刷電路板26和電源線40將微型計(jì)算機(jī)28的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā) 送至用于接收的壓電元件46時(shí)，用于接收的壓電元件46產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)，振動(dòng)通過(guò)內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板32和連接軸34傳遞至外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板 30。因此，外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板30和連接軸34在流體中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)， 并在振動(dòng)的中部表面周圍產(chǎn)生左/右對(duì)稱移動(dòng)。接下來(lái)，用于發(fā)送的多個(gè)壓電元件48檢測(cè)外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板30和 連接軸34的振動(dòng)頻率，并通過(guò)信號(hào)檢測(cè)線44接著通過(guò)印刷電路板26 將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送至微型計(jì)算機(jī)28。微型計(jì)算機(jī)28測(cè)量流體的粘度。這里，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的對(duì)稱粘度傳感器的測(cè)試實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)稱粘度傳感器的測(cè)試實(shí)例，以及說(shuō)明 在標(biāo)準(zhǔn)粘度流體中測(cè)量的測(cè)量結(jié)果的圖表。如圖5所示，應(yīng)該明白發(fā)動(dòng)機(jī)油的標(biāo)準(zhǔn)粘度的計(jì)算值(虛線)，及 本發(fā)明的傳感器測(cè)量的值(實(shí)線)是一致的。如另一個(gè)測(cè)試實(shí)例，當(dāng)將柴油燃料稀釋在發(fā)動(dòng)機(jī)油中時(shí)，對(duì)粘度 進(jìn)行測(cè)量，在圖6的圖表中示出了結(jié)果。該測(cè)量的油是在駕駛12,500 km之后獲得的退化的發(fā)動(dòng)機(jī)油，且最 初的粘度是在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量的。在每個(gè)預(yù)定時(shí)間段，加入2%的柴油燃 料，并在混合時(shí)測(cè)量粘度。作為測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)隨著加入的柴油燃料增加，粘度顯著地降低。如另一個(gè)測(cè)試實(shí)例，在將本發(fā)明的粘度傳感器安裝至車輛上，且 車輛啟動(dòng)之后，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度，且結(jié)果如圖7的圖表所示。如圖7所示，需要明白，啟動(dòng)后隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，粘度降低，該 現(xiàn)象歸因于發(fā)動(dòng)機(jī)油的溫度的升高，且在產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)中 非常平滑地測(cè)量粘度。通過(guò)這樣的測(cè)試實(shí)例，可以明白根據(jù)本發(fā)明的粘度傳感器可精確 地測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)油的粘度。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)稱粘度傳感器提供了以下效果。1) 由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器對(duì)稱地設(shè)置在兩側(cè)，所以檢測(cè)有效區(qū)域增大， 可在彈性范圍內(nèi)有效地基于振動(dòng)測(cè)量粘度。2) 因?yàn)橛糜跍y(cè)量由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生的粘度的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器形成為完 全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，所以其通?？捎米靼l(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪等中的 粘度測(cè)量裝置，其中產(chǎn)生過(guò)量的振動(dòng)而不影響安裝部分。3) 該傳感器可制造為重量為10g的非常小的裝置，因此可非常方 便地使用。盡管結(jié)合當(dāng)前認(rèn)為是實(shí)用的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明， 應(yīng)該明白本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反地，覆蓋包括在權(quán)利要 求的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)的各種修改和等效設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)稱粘度傳感器，包括連接軸，其包括第一端、第二端和中間部分；第一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器，其連接到所述連接軸的所述第一端；第二扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器，其連接到所述連接軸的所述第二端；至少一個(gè)絕緣體，其連接到所述連接軸的所述中間部分；至少一個(gè)第一振動(dòng)裝置，其在所述第一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器和所述絕緣體之間；至少一個(gè)第二振動(dòng)裝置，其在所述第二扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器和所述絕緣體之間；信號(hào)發(fā)送/接收線，其用于發(fā)送和接收所述第一和第二振動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)信號(hào)；和控制單元，其用于通過(guò)所述信號(hào)發(fā)送/接收線而控制所述驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱粘度傳感器，還包括第一殼體，所述 第一殼體容納所述絕緣體、所述第一和第二振動(dòng)裝置、所述信號(hào)發(fā)送/ 接收線和所述第一和第二扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器的每個(gè)的內(nèi)部。
3. 如權(quán)利要求2所述的對(duì)稱粘度傳感器，還包括包圍所述第一殼 體的第二殼體。
4. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱粘度傳感器，其中所述控制單元包括: 電路板，其連接到所述信號(hào)發(fā)送/接收線，和微型計(jì)算機(jī)，其用于接收從所述電路板發(fā)送的信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱粘度傳感器，其中所述第一和第二扭 轉(zhuǎn)振動(dòng)器的每個(gè)包括外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板； 內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板；和振動(dòng)軸，其連接到所述外部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板和所述內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)板。
6. 如權(quán)利要求5所述的對(duì)稱粘度傳感器，其中每個(gè)內(nèi)部扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 板包括內(nèi)螺紋，并且所述連接軸包括兩端，每個(gè)所述端包括與所述內(nèi) 螺紋的一個(gè)連接的外螺紋。
7. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱粘度傳感器，其中所述信號(hào)發(fā)送/接收線包括電源線，其用于驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)裝置；和 信號(hào)檢測(cè)線，其用于接收所述振動(dòng)裝置的檢測(cè)信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)稱粘度傳感器，其中所述第一振動(dòng)裝置包括在所述絕緣體和所述第一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器之間 的至少一個(gè)用于接收的第一壓電元件，用于從所述信號(hào)發(fā)送/接收線接收信號(hào)；且所述第二振動(dòng)裝置包括在所述絕緣體和所述第二扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器之間 的至少一個(gè)用于發(fā)送的第二壓電元件，用于通過(guò)所述信號(hào)發(fā)送/接收線 而將信號(hào)發(fā)送至所述控制單元。
9. 如權(quán)利要求8所述的對(duì)稱粘度傳感器，其中所述壓電元件設(shè)置 在所述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器和所述絕緣體中。
全文摘要
一種用于測(cè)量諸如潤(rùn)滑油或發(fā)動(dòng)機(jī)油的流體的粘度的對(duì)稱粘度傳感器。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器對(duì)稱地設(shè)置在兩側(cè)。該粘度傳感器包括連接軸；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器，其與連接軸的兩端對(duì)稱地連接；至少一個(gè)絕緣體，其連接到連接軸的中間部分；多個(gè)振動(dòng)裝置，其設(shè)置在每個(gè)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)器和絕緣體之間；信號(hào)發(fā)送/接收線，其用于發(fā)送和接收振動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)信號(hào)；和控制單元，其用于通過(guò)信號(hào)發(fā)送/接收線而控制驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N11/16GK101165468SQ20071008606
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者曹珍喜 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社