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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Differenzdrucksensor,
der den Betrag einer Auslenkung einer Membran detektiert, die zwischen zwei
Kammern angeordnet ist, und der ein Druckdifferenzsignal ausgibt.
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Differenzdrucksensoren,
die den Betrag der Auslenkung einer Membran, die zwischen zwei Kammern
angeordnet ist, detektieren und ein Druckdifferenzsignal ausgeben,
sind beispielsweise in der
Japanische,
offengelegte Patentveröffentlichung Showa 61-230037 und
der
Japanische, offengelegte
Gebrauchsmusterveröffentlichung Reisei 4-113044 offenbart.
Der Differenzdrucksensor, der in der
Japanische, offengelegte Patentveröffentlichung
Showa 61-230037 offenbart ist, hat eine auskragende Blattfeder,
von der ein Ende an einem Gehäuse befestigt ist und von
der das andere Ende die Membran kontaktiert, und die Position des
Kontaktpunktes zwischen der auskragenden Blattfeder und der Membran ändert
sich entsprechend der Druckdifferenz zwischen den Kammern, wobei
ein elektrisches Signal mit einem Niveau, das der Position dieses
Kontaktpunktes entspricht, wird als Druckdifferenzsignal ausgegeben.
Die oben beschriebene, auskragende Blattfeder ist in einer Form
ausgebildet, die sich insgesamt in einer einzigen Richtung von ihrem
festgelegten Ende zu ihrem Kontaktpunkt mit der Membran erstreckt.
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Und
in dem Differenzdrucksensor, der in der
Japanische, offengelegte Gebrauchsmusterveröffentlichung
Reisei 4-113044 offenbart ist, ist ein Kolben in Kontakt
mit einer Membran, wobei dieser Kolben elastisch durch eine Spiralfeder
in die Richtung der Membran gedrückt wird, und ein elektrisches
Signal mit einem Niveau, das der Position dieses Kolbens entspricht,
wird als Druckdifferenzsignal ausgegeben. Um die Spiralfeder immer
in einer exakt geraden Form zu halten, ist die Spiralfeder in ein
enges Rohr eingesetzt.
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Eine
gewisse Rauschkomponente kann in der Druckdifferenz-Ausgangssignalcharakteristik
in dem Druckdifferenzsignal enthalten sein, das von dem Differenzdrucksensor
ausgegeben wird, und dies kann ein Hindernis für die genaue
Druckdifferenzmessung darstellen. Insbesondere bei einer Anwendung,
bei der versucht wird, sehr kleine Druckdifferenzen mit hoher Genauigkeit
zu detektieren, muss diese Art von Rauschkomponentencharakteristik extrem
niedrig sein. Eine Rauschkomponente dieses Typs ist eine Hysteresecharakteristik
(eine Abweichung zwischen der Kurve der Änderung des Ausgangssignalniveaus,
wenn die Druckdifferenz ansteigt, und der Kurve der Änderung
des Ausgangssignalniveaus, wenn die Druckdifferenz abfällt).
Eine hauptsächliche Ursache für solch eine Hysteresecharakteristik-Rauschkomponente
kann die Gleitreibung zwischen den Komponenten oder eine unnötige
Deformation der Membran sein, die bewirkt wird, wenn die Membran
sich bewegt.
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Bei
dem Differenzdrucksensor, der in der
Japanische, offengelegte Patentveröffentlichung
Showa 61-230037 offenbart ist, dreht sich (verschwenkt sich),
wenn sich die Membran bewegt, die auskragende Blattfeder beispielsweise
um ihr festgelegtes Ende als Zentrum, so dass die relative Position
der auskragenden Blattfeder in Bezug auf die Membran sich ändert
(mit anderen Worten findet eine Gleitbewegung zwischen der auskragenden
Blattfeder und der Membran statt). Aus diesem Grund wird eine Gleitreibung
zwischen der auskragenden Blattfeder und der Membran statt. Zusätzlich
dazu verändert die oben beschriebene Dreh- oder Kippbewegung
der auskragenden Blattfeder den relativen Winkel zwischen der auskragenden
Blattfeder und der Membran, und sie ändert damit die Richtung
der Reaktionskraft, die von der auskragenden Blattfeder auf die Membran
angelegt wird. Aufgrund dessen erfährt die Membran eine
Reaktionskraft in einer Richtung, die sich von der Richtung entgegengesetzt
zu ihrer Verschiebungsrichtung unterscheidet, und daher findet eine
unnötige Deformation davon statt.
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Und
mit dem Differenzdrucksensor, der in der
Japanische, offengelegte Patentveröffentlichung Showa
61-230037 offenbart ist, wird, wenn sich die Membran bewegt,
die Spiralfeder ausgedehnt oder zusammengedrückt, und dabei
kommt die Spiralfeder gegen die Wandoberfläche des engen
Rohres, welches sie hält, in Kontakt, und eine Gleitreibung
findet zwischen ihnen statt.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Rauschkomponente
zu reduzieren, die in der Ausgangssignalcharakteristik eines Differenzdrucksensors
enthalten ist.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Gleitreibung
zwischen den Komponenten zu reduzieren, wenn sich die Membran bewegt.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die unnötige
Deformation der Membran zu reduzieren, wenn sich die Membran bewegt.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst ein Differenzdrucksensor
ein Gehäuse, das eine erste Wand umfasst, die eine erste
Kammer bildet, und eine zweite Wand, die eine zweite Kammer bildet;
eine Membran, die in dem Gehäuse zwischen der ersten Kammer
und der zweiten Kammer angeordnet ist und die einen beweglichen
Teil aufweist, der entlang einer gewissen Verschiebungsachse bei
Empfang einer Druckdifferenz zwischen der ersten Kammer und der
zweiten Kammer zu bewegen ist; ein elastischer Reaktionsteil, der
eine elastische Reaktionskraft auf den beweglichen Teil ausübt;
und eine Wandler, der ein elektrisches Signal entsprechend der Position
des beweglichen Teils entlang der Verschiebungsachse ausgibt. Der
elastische Reaktionsteil umfasst einen Kontaktabschnitt, der mit dem
beweglichen Teil in Kontakt steht und zusammen mit dem beweglichen
Teil bewegbar ist, und eine plattenförmige oder lineare
Feder, die ein loses Ende, das mit dem Kontaktabschnitt verbunden
ist, und ein festgelegtes Ende hat, das mit dem Gehäuse
verbunden ist. Die Feder umfasst einen ersten Federabschnitt und
einen zweiten Federabschnitt, die in Reihe zwischen dem losen Ende
und dem festgelegten Ende angeschlossen sind, wobei der erste Federabschnitt
sich in einer ersten Richtung von dem losen Ende zu dem wechselseitigen
Verbindungspunkt zwischen dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt
erstreckt, und der zweite Abschnitt sich in eine zweite Richtung
von dem wechselseitigen Verbindungspunkt zu dem festgelegten Ende
erstreckt. Und der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt
sind so angeordnet, dass die erste Richtung und die zweite Richtung
wechselseitig einen stumpfen Winkel auf einer zweidimensionalen Koordinatenebene
bilden, die senkrecht zu der Bewegungsachse ist.
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Bei
diesem Differenzdrucksensor sind der erste und der zweite Federabschnitt,
die in der Feder des oben beschriebenen, elastischen Reaktionsteils enthalten
sind, in einer Richtungsbeziehung angeordnet, wie oben beschrieben
wurde. Mit anderen Worten sind die oben beschriebenen ersten und zweiten
Federabschnitt so angeordnet, dass sie sich auf der oben beschriebenen,
zweidimensionalen Koordinatenebene in im Wesentlichen entgegengesetzten
Richtungen erstrecken. In dieser Beschreibung wird diese Art von
Konstruktion für eine Feder, die verwendet wird, als „ausbalancierte
Konstruktion einer Feder” bezeichnet. Durch Verwendung
eines elastischen Reaktionsteils mit dieser „ausbalancierten
Konstruktion einer Feder” drehen sich, wenn der bewegliche
Teil der Membran und der Kontaktabschnitt des elastischen Reaktionsteils
sich zusammen verschieben, die ersten und zweiten Federabschnitte
in wechselweise entgegengesetzten Richtungen, so dass ihre Drehungen
sich wechselseitig zu einem gewissen Maß ausbalancieren,
und dadurch wird eine Drehung des Kontaktteils in Bezug auf die
Membran unterdrückt. Als Ergebnis wird eine unnötige
Deformation der Membran unterdrückt, so dass der Rauschanteil
in dem Druckdifferenzsignal, der von der Deformation der Membran
herrührt, reduziert wird, und folglich wird die Genauigkeit
der Druckdifferenzmessung verbessert.
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Ein
typisches Beispiel einer Feder, in der solch eine „ausbalancierte
Konstruktion einer Feder” verwendet wird, ist eine plattenförmige
oder lineare Feder, die wie ein Buchstabe „C”, „U”, „V” oder „J” geformt
ist.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Länge
des zweiten Federabschnitts größer als die Länge
des ersten Federabschnitts. Aufgrund dessen wird es einfacher, die
Auflösung der Druckdifferenzmessung zu verbessern, weil
die Länge des Hubes der Membran länger gemacht
wird.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der elastische
Reaktionsteil einer Vielzahl der Federn, von denen jede ein loses
Ende hat, das gemeinsam mit dem Kontaktpunkt verbunden ist; und die
Vielzahl der Federn sind so angeordnet, dass die Richtung, in der
sich jede Feder unter der Vielzahl der Federn erstreckt, und die
Richtung, in der sich wenigstens eine Feder von dem Kontaktabschnitt
weg erstreckt, wechselseitig einen stumpfen Winkel auf der zweidimensionalen
Koordinatenebene bilden.
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In
dieser Beschreibung wird diese Art der Konstruktion einer Vielzahl
von Federn als „ausbalancierten Konstruktion, in der eine
Vielzahl von Federn verwendet werden” bezeichnet. Durch
Verwendung eines elastischen Reaktionsteils mit dieser „ausbalancierten
Konstruktion, in der eine Vielzahl von Federn verwendet werden”,
wenn der bewegliche Teil der Membran und der Kontaktabschnitt des elastischen
Reaktionsteil sich zusammen verschieben, wird bewirkt, dass die
Vielzahl der Federabschnitte und der Kontaktabschnitte sich drehen
und horizontal in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen abweichen,
so dass ihre Rotationen und horizontalen Abweichungen sich wechselweise
zu einem gewissen Grad ausbalancieren, und dadurch wird die Rotation
und die horizontale Auslenkung des Kontaktabschnitts in Bezug auf
die Membran unterdrückt. Als ein Ergebnis wird eine unnötige
Gleitbewegung zwischen der Membran und dem elastischen Teil unterdrückt,
so dass die Hysteresecharakteristik des Druckdifferenzsignals, die
in dieser Gleitbewegung ihre Ursache hat, reduziert wird, und entsprechend wird
die Genauigkeit der Druckdifferenzmessung verbessert.
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Ein
typisches Beispiel einer „ausbalancierten Konstruktion,
in der eine Vielzahl von Federn verwendet werden”, ist
ein solches, bei dem eine Vielzahl symmetrisch in Bezug auf den
Kontaktabschnitt angeordnet ist.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der elastische
Reaktionsteil einen Zweigabschnitt, der mit dem Kontaktabschnitt
verbunden ist und der separat von der Feder ist; und der Wandler ist
in der Lage, das elektrische Signal entsprechend der Position des
Zweigabschnittes auszugeben. Indem diese Art von Struktur verwendet
wird, beeinflusst keine Behinderung die Genauigkeit der Messung,
da der Teil, beispielsweise der Zweigabschnitt, der zur Positionsmessung
durch den Wandler befestigt ist, keinen wesentlichen Einfluss auf
die Elastizitätscharakteristik des elastischen Reaktionsteil
ausübt. Als Abwandlungsbeispiel wäre es auch annehmbar,
den oben beschriebenen Zweigabschnitt an der oben beschriebenen
Feder vorzusehen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der elastische
Reaktionsteil in der ersten Kammer oder in der zweiten Kammer angeordnet;
und der Wandler umfasst eine bewegbare Masse, die an dem Zweigabschnitt
in der ersten Kammer oder zweiten Kammer befestigt ist; und ein
Detektionselement ist außenseitig an der ersten Kammer
und der zweiten Kammer angeordnet, welches die Position der bewegbaren
Masse in der ersten Kammer oder der zweiten Kammer durch die erste
Wand oder die zweite Wand in einer kontaktfreien Art und Weise detektiert.
Wenn diese Art von Struktur verwendet wird, kann, da das Detektionselement
außerhalb der Kammer angeordnet ist, folglich dieser Differenzdrucksensor
bei einem Anwendungsfall angewendet werden, bei dem das Strömungsmittel,
das in die Kammern eingeführt wird, ein solches ist, das
wunschgemäß nicht in Kontakt mit dem Detektionselement kommen
sollte, beispielsweise Öl oder Wasser.
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Und
gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung
umfasst ein Differenzdrucksensor ein Gehäuse, das eine
erste Wand hat, die eine erste Kammer bildet, und eine zweite Wand
hat, die eine zweite Kammer bildet; eine Membran, die in dem Gehäuse
zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer angeordnet ist
und einen beweglichen Teil aufweist, der entlang einer gewissen
Bewegungsachse bei Empfang einer Druckdifferenz zwischen der ersten
Kammer und der zweiten Kammer bewegt werden kann; einen elastischen
Reaktionsteil, der eine elastische Reaktionskraft auf den beweglichen Teil
ausübt; und einen Wandler, der ein elektrisches Signal
entsprechend er Position des beweglichen Teils entlang der Bewegungsachse
ausgibt. Der elastische Reaktionsteil umfasst einen Kontaktabschnitt, der
den beweglichen Teil der Membran kontaktiert und der zusammen mit
dem beweglichen Teil bewegbar ist, und eine Vielzahl von plattenförmigen
oder linearen Federn, von denen jede ein loses Ende, das gemeinsam
mit dem Kontaktabschnitt verbunden ist, und ein festgelegtes Ende
aufweist, das mit dem Gehäuse verbunden ist. Und die Vielzahl
der Federn sind so angeordnet, dass die Richtung, in der sich jede
Feder unter der Vielzahl der Federn erstreckt, und die Richtung,
in der sich wenigstens eine andere Feder von dem Kontaktabschnittring
erstreckt, wechselseitig einen stumpfen Winkel auf einer zweidimensionalen
Koordinatenebene bilden, die senkrecht zu der Bewegungsachse ist.
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Bei
diesem Differenzdrucksensor wird die oben beschriebene „ausbalancierte
Konstruktion, in der eine Vielzahl von Federn verwendet wird”,
für den elastischen Reaktionsteil verwendet. Bei dieser „ausbalancierten
Konstruktion, bei der eine Vielzahl von Federn verwendet”,
wird eine unnötige Gleitbewegung zwischen der Membran und
dem elastischen Reaktionsteil unterdrückt, so dass die
Hysteresecharakteristik des Differenzdrucksensors, die sich aus dieser
Gleitreibung ergibt, reduziert wird, und folglich wird die Genauigkeit
der Druckdifferenzmessung verbessert.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die Rauschkomponente, die in der Ausgangssignalcharakteristik
des Differenzdrucksensors enthalten ist, reduziert, und die Genauigkeit
der Druckdifferenzmessung, die er liefert, wird verbessert.
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In
dem Folgenden werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
erläutert.
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1 ist
eine Schnittdarstellung eines Differenzdrucksensors nach einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Darstellung eines elastischen Reaktionsteils,
der an dem Differenzsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
angeordnet ist;
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3 ist eine Figur, um eine ausbalancierte Konstruktion
für eine Feder zu erläutern, die dadurch ausgeführt
wird, dass ein erster und ein zweiter Federabschnitt in im Allgemeinen
entgegen gesetzten Richtungen angeordnet werden;
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4 ist
eine Seitenansicht des elastischen Reaktionsteils zur Erläuterung
der Arbeitsweise dieser ausbalancierten Konstruktion der Feder;
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5 ist
eine Seitenansicht eines elastischen Reaktionsteils zur Erläuterung
eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer ausbalancierten
Konstruktion einer Feder;
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6 ist
eine Seitenansicht eines elastischen Reaktionsteils zur Erläuterung
eines anderen, abgewandelten Ausführungsbeispiels einer
ausbalancierten Konstruktion einer Feder;
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7 ist
eine perspektivische Darstellung eines elastischen Reaktionsteils,
der in einer anderen abgewandelten Ausführungsform einer
ausbalancierten Konstruktion einer Feder verwendet wird;
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8 ist
eine Seitenansicht eines elastischen Reaktionsteils 1186 zur
Erläuterung der Arbeitsweise der ausbalancierten Konstruktion,
die in 6 gezeigt ist;
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9 ist
eine Schnittdarstellung eines Differenzdrucksensors gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine Schnittdarstellung eines Differenzdrucksensors gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel entlang den Linien A-A in 9;
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11 ist
eine perspektivische Darstellung eines elastischen Reaktionsteils,
der in diesem Differenzdrucksensor gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel installiert ist;
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12 ist
eine vereinfachte Seitenansicht des elastischen Reaktionsteils zur
Erläuterung der Arbeitsweise dieser ausbalancierten Konstruktion, bei
der eine Vielzahl von Federn kombiniert ist;
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13 ist
eine perspektivische Darstellung eines elastischen Reaktionsteils,
der in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel dieser ausbalancierten
Konstruktion verwendet wird, in der eine Vielzahl von Federn kombiniert
sind;
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14 ist
eine Seitenansicht eines elastischen Reaktionsteils, der in einem
anderen abgewandelten Ausführungsbeispiel dieser ausbalancierten
Konstruktion verwendet wird, in der eine Vielzahl von Federn kombiniert
sind; und
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15 ist
eine Seitenansicht eines elastischen Reaktionsteils, der in noch
einem anderen, abgewandelten Ausführungsbeispiel dieser
ausbalancierten Konstruktion verwendet wird, in der ein Vielzahl
von Federn kombiniert sind.
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1 ist
eine Schnittdarstellung eines Differenzdrucksensors gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Und 2 ist eine perspektivische Ansicht eines elastischen Reaktionsteils,
der an dem Differenzsensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel
angeordnet ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat der Differenzdrucksensor 100 ein
Gehäuse 102, das aus einem starren Material hergestellt
ist, und dieses Gehäuse 102 hat eine erste Wand 106,
die eine erste Kammer 104 bildet, und eine zweite Wand 110,
die eine zweite Kammer 108 bildet. Die erste Kammer 104 ist
eine Niederdruckkammer, in die ein Strömungsmittel bei einem
niedrigen Druck (beispielsweise Betriebsöl eines Öldruckkreises
bei einem niedrigen Druck) eingeführt wird, während
im Gegensatz dazu die zweite Kammer 108 eine Hochdruckkammer
ist, in die ein Strömungsmittel bei einem hohen Druck (beispielsweise
Betriebsöl eines Öldruckkreises bei einem hohen
Druck) von einer Einlassöffnung 109 aus eingeführt
wird. Als ein Beispiel dafür, wie dieser Differenzdrucksensor 100 verwendet
werden kann, kann das Gehäuse 102 direkt an einem
Testobjekt (beispielsweise an einem Ölfilter in einem Ölkreis)
angeordnet werden, und die Strömungsmittel mit den zwei
unterschiedlichen Druckwerten in dem Testobjekt (beispielsweise
Betriebsöl, bevor es durch ein Filterelement in dem Ölfilter
hindurch dringt und nachdem es durch das Filterelement hindurch
getreten ist) können in die Kammern 104 bzw. 108 eingeführt
werden.
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Eine
Membran 112, die im Wesentlichen als kreisförmige
Platte ausgebildet ist, ist zwischen der Niederdruckkammer 104 und
der Hochdruckkammer 108 angeordnet. Diese Membran 112 hat
einen beweglichen Teil 114 in ihrem zentralen Abschnitt,
und dieser Teil 114 kann sich in der horizontalen Richtung in 1 bei
Empfang einer Druckdifferenz zwischen der Niederdruckkammer 104 und
der Hochdruckkammer 108 bewegen. Hier wird zur Vereinfachung der
Erläuterung ein orthogonales X-Y-Z-Koordinatensystem 200 definiert.
Gemäß diesem Koordinatensystem 200 kann
der bewegliche Teil 114 entlang der X-Achsenrichtung bewegt
werden.
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Das
Material der Membran 112 ist typischerweise ein Material,
das sehr flexibel ist, beispielsweise Gummi, jedoch ist auch ein
Material, das nur geringfügig flexibel ist, beispielsweise
ein Metall, ebenfalls annehmbar, vorausgesetzt, dass die Konstruktion
ermöglicht, dass der bewegliche Teil 114 beweglich
sein kann. Es ist erwünscht, dass die Membran 112 sich
selbst tragen kann, mit anderen Worten, dass die Membran 112 nicht
durch die Wirkung der Schwerkraft deformiert wird, selbst dann,
wenn die relative Lage des Differenzdrucksensors 100 sich
in Bezug auf die Gravitätsrichtung ändert. An
einem Kopfabschnitt davon ist der bewegliche Teil 114 der Membran 112 mit
einer Kugel 116 versehen, die aus einem Material hergestellt
ist, das abriebbeständig ist, und diese Kugel 116 steht
von dem Kopf-Endeabschnitt des beweglichen Teils 114 zu
der Niederdruckkammer 104 hin vor.
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Der
elastische Reaktionsteil 118 ist in der Niederdruckkammer 104 angeordnet,
um eine elastische Reaktionskraft auf den beweglichen Teil 114 der Membran 112 in
der Richtung entgegengesetzt zu seiner Bewegungsrichtung auszuüben.
Wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, umfasst der elastische Reaktionsteil 118 einen Kontaktabschnitt 120 und eine
Feder 122. Die Feder 122 ist eine lange und schmale
Blattfeder, die schematisch in die Form eines Buchstaben „C” oder
in die Form eines Buchstaben „U” entlang der Richtung,
in der sie am dünnsten ist, gebogen ist, und sie ist mit
einem Ende 122A davon (im Folgenden als „loses
Ende” bezeichnet) mit dem Kontaktabschnitt 120 verbunden,
während sie an dem Gehäuse 102, beispielsweise
durch einen Bolzen, an ihrem anderen Ende 122B (im Folgenden als „festgelegtes
Ende” bezeichnet) befestigt ist. Es ist zu beachten, dass
es statt der Verwendung einer Blattfeder für die Feder 122 ebenfalls
akzeptabel wäre, eine lineare Feder zu verwenden. Diese
Feder 122 übt eine elastische Reaktionskraft zu
dem beweglichen Teil 114 auf dem Kontaktabschnitt 120 aus,
so dass ihr Kontaktabschnitt 120 immer kontinuierlich mit
der Kugel 116 des beweglichen Teils 114 der Membran 112 in
Kontakt steht.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst der elastische Reaktionsteil 118 ferner
einen Zweigabschnitt 124, der mit dem Kontaktabschnitt 120 verbunden
ist, und der sich von der oben beschriebnen Feder 122 unterscheidet.
Eine bewegbare Masse 126 ist auf diesem Zweigabschnitt 124 befestigt,
und diese bewegbare Masse 126 ist eine Komponente eines Wandlers
zur Erzeugung eines elektrischen Druckdifferenzsignals, welches
der Position des Kontaktabschnitts 120 entlang der X-Achse
entspricht, mit anderen Worten dem Betrag der Auslenkung. Wie in 1 gezeigt
ist, ist diese bewegbare Masse 126 (ein Permanentmagnet)
in der Niederdruckkammer 104 in der Nachbarschaft eines
dünnen Abschnitts 106A der ersten Wand 106 angeordnet,
die parallel zu der X-Achse ist. Wenn der Kontaktabschnitt 120 sich
entlang der X-Achse zusammen mit dem beweglichen Teil 114 bewegt,
bewegt sich die bewegbare Masse 126 parallel zu der Innenfläche
dieses ausgedünnten Abschnitts 106A in der ersten
Wand 106. Ein kontaktloses Detektionselement 128,
das eine andere Komponente des Wandlers ist, ist außerhalb
der Niederdruckkammer 104 in der Nachbarschaft des ausgedünnten
Abschnitts 106A der ersten Wand 106 angeordnet.
Dieses kontaktlose Detektionselement 128 detektiert die
Position der bewegbare Masse 126 (das heißt des
Permanentmagneten) auf dem Zweigabschnitt 124 entlang der
X-Achse (mit anderen Worten die Position des beweglichen Teils 114 der Membran 112)
durch die erste Wand 106 in einer kontaktfreien Art und
Weise, und es erzeugt ein Spannungssignal (ein Druckdifferenzsignal),
das ein Spannungsniveau entsprechend dieser detektierten Position
hat. Es ist zu beachten, dass es als abgewandeltes Ausführungsbeispiel
akzeptabel wäre, einen Zweigabschnitt vorzusehen, an dem
die bewegbare Masse 126 an einem Punkt auf der Feder 122 befestigt
ist.
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Das
Druckdifferenzsignal, das von dem kontaktfreien Detektionselement 128 ausgegeben
wird, wird von dem Differenzdrucksensor 100 über
eine Verdrahtung 130 nach außen ausgegeben. Das
Niveau des Druckdifferenzsignals zeigt die Größe
der Druckdifferenz zwischen den Kammern 104 und 108 an.
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In
diesem Ausführungsbeispiel wird für den oben beschriebenen
Wandler eine Vorrichtung verwendet, die das kontaktfreie Messprinzip
nutzt, bei dem die magnetische Feldstärke in eine Spannungssignal
unter Verwendung des Hall-Effekts umgesetzt wird, und die bewegbare
Masse 126 ist als Permanentmagnet ausgeführt,
der ein Magnetfeld erzeugt, während das kontaktfreie Detektionselement 128 als Hall-IC
ausgeführt ist. Der Hall-IC, der für das kontaktfreie
Detektionselement 128 verwendet wird, tastet die Intensität
des Magnetfeldes ab, das durch den Permanentmagneten der bewegbaren
Masse 126 erzeugt wird, und er gibt ein Spannungssignal
als Druckdifferenzsignal aus, das ein Spannungsniveau hat, das dieser
Intensität entspricht. Es wäre auch annehmbar,
für den oben beschriebenen Wandler ein Element zu verwenden,
welches ein anderes, kontaktloses Messprinzip ausnutzt.
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Das
kontaktlose Detektionselement 128, beispielsweise ein Hall-IC,
ist außerhalb der Kammern 104 und 108 angeordnet.
Aufgrund dessen kann, selbst wenn als Druckströmungsmittel
eine Flüssigkeit, beispielsweise Betriebsöl eines
Hydraulikkreises oder Betriebswasser eines Wasserdruckkreises, in
die Kammern 104 und 108 eingeführt wird,
diese Flüssigkeit keinen negativen Einfluss auf die elektrische
Schaltung des kontaktlosen Detektionselements 128 ausüben,
weil es nicht mit dem kontaktlosen Detektionselement 128 in
Kontakt kommt. Folglich kann der Differenzdrucksensor 100 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel zur Messung einer Druckdifferenz nicht
nur in einer Druckluftschaltung sondern auch in einer Flüssigkeitsdruckschaltung,
beispielsweise einer hydraulischen (Öldruck) Schaltung oder
einer Wasserdruckschaltung, verwendet werden.
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Als
nächstes wird die Konstruktion des elastischen Reaktionselements 118,
das oben beschrieben wurde, und insbesondere die Konstruktion der Feder 122,
die mit dem Kontaktabschnitt 120 verbunden ist, im Detail
beschrieben.
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Eine
Konstruktion, die in dieser Beschreibung als „ausbalancierte
Konstruktion” bezeichnet wird, wird für die Feder 122 des
elastischen Reaktionsteils 118 verwendet. Mit anderen Worten,
was durch die ausbalancierte Konstruktion der Feder 122 gemeint
ist, ist, dass, wenn die Feder 122 durch den beweglichen
Teil 114 der Membran 112 deformiert wird und wenn
der Kontaktabschnitt 120 des elastischen Reaktionsteils 118 sich
entlang der X-Achse bewegt, die Anordnung zu getroffen ist, dass
eine relative Drehung (das heißt Neigung) des Kontaktabschnitts 120 in
Bezug auf den beweglichen Teil 114 unterdrückt
wird, weil die Deformation von einem Teil der Feder 122 und
die Deformation von einem anderen Teil davon einander ausbalancieren
(das heißt eine wechselseitige Aufhebung bewirken). Diese ausbalancierte
Konstruktion wird nun unten in konkreten Begriffen erläutert.
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Wie
in 2 gezeigt ist, hat die Feder 122 zwischen
ihrem losen Ende 122A und ihrem festgelegten Ende 122B einen
ersten Federabschnitt 122C und einen zweiten Federabschnitt 122D,
die miteinander in Reihe verbunden sind. Der erste Federabschnitt 122C erstreckt
sich von dem losen Ende 122A zu dem wechselseitigen Verbindungspunkt 122E zwischen
dem ersten und dem zweiten Federabschnitt 122C und 122D in
einer Richtung, die dem durch einen Pfeil 202 (im Folgenden
als „erste Richtung” bezeichnet). Andererseits
erstreckt sich der zweite Federabschnitt 122D von dem wechselseitigen
Verbindungspunkt 122E zu dem festgelegten Ende 122B in eine
Richtung, die durch einen Pfeil 204 (im Folgenden als „zweite
Richtung” bezeichnet) gezeigt ist. Wie in 3A gezeigt
ist, ist auf der Koordinatenebene (das heißt in der Y-Z-Ebene),
die senkrecht auf der Bewegungsachse des beweglichen Teils 114 steht (mit
anderen Worten zu der X-Achse) der Winkel 206, der zwischen
der ersten Richtung 202 und der zweiten Richtung 204 gebildet
wird, gleich 180° (mit anderen Worten sind sie genau entgegensetzt
zueinander). Es ist zu beachten, dass dieser Winkel 206,
der zwischen der ersten Richtung 202 und der zweiten Richtung 204 auf
der Y-Z-Ebene gebildet wird, nicht notwendigerweise gleich 180°;
es wäre auch akzeptabel, dass der Winkel ein stumpfer Winkel
ist, wie in 3B gezeigt ist (mit anderen
Worten können diese Richtungen allgemein in entgegen gesetzte
Richtungen weisen). Auf diese Weise wird die ausbalancierte Konstruktion
der Feder 122 dadurch verwirklicht, dass der erste Federabschnitt 122C und
der zweite Federabschnitt 122D so angeordnet werden, dass sie
allgemein in entgegen gesetzte Richtungen weisen.
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4 ist
eine vereinfachte Seitenansicht des elastischen Reaktionsteils 118,
um die Arbeitsweise der ausbalancierten Konstruktion der Feder 122,
die oben beschrieben wurde, zu erläutern.
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Wie
in 4 gezeigt ist, wird ein Fall betrachtet, bei dem
ein Druck von der Membran 112 auf den Kontaktabschnitt 120 in
der X-Achsenrichtung wirkt, wie durch den Pfeil 208 gezeigt
ist. In diesem Fall wird die Feder 122 von der Form, die
durch die ausgezogene Linie dargestellt ist, in eine Form deformiert,
die durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist. Darüber
hinaus wird in diesem Fall der zweite Federabschnitt 122D in
Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn von dem festgelegten Ende 122B weg
bewegt, wie durch den Pfeil 210 gezeigt ist. Gleichzeitig
wird der erste Federabschnitt 122C in Rotation im Uhrzeigersinn
von dem wechselseitigen Verbindungspunkt 122E weg verschoben,
wie durch den Pfeil 212 gezeigt ist. Somit werden auf diese
Weise der erste Federabschnitt 122C und der zweite Federabschnitt 122D in
wechselweise entgegen gesetzten Richtungen gedreht. Entsprechend
wird an dem Kontaktabschnitt 120 die Rotation des ersten
Federabschnitts 122C und die Rotation des zweiten Federabschnitts 122D ausbalanciert
(zu einem gewissen Maße, selbst wenn nicht vollständig),
und die relative Rotation (das hießt Neigung) des Kontaktabschnitts 120 in Bezug
auf die Membran 122 wird auf einem extrem kleinen Niveau
unten gehalten. Mit anderen Worten kann der Kontaktabschnitt 120 nahezu
parallel zu der X-Achsenrichtung verschoben werden, während
er sich kaum dreht. Als Resultat wird dadurch, dass der Kontaktabschnitt 120 bewegt
wird, während er kaum gedreht wird, die Richtung der Variationskraft,
die er auf dem Kontaktabschnitt 120 auf der Membran 112 ausübt,
nahezu auf der X-Achsenrichtung gehalten, und dadurch wird eine
unnötige Deformation der Membran 112, die ihren
Ursprung in einer Rotation oder Neigung des Kontaktabschnitts 120 hat,
verhindert. Und das Resultat davon ist, dass die Rauschkomponente,
die ihren Ursprung in einer Deformation der Membran 122 hat
und in der Druckdifferenz-Signalniveaucharakteristik des Druckdifferenzsignals enthalten
ist, das von dem Wandler ausgegeben wird, reduziert wird, so dass
die Genauigkeit der Druckdifferenzmessung verbessert wird.
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Verschiedene,
mögliche, abgewandelte Ausführungsbeispiele sind
für die ausbalancierte Konstruktion der Feder 122 möglich. 5 zeigt
einen elastischen Reaktionsteil 1182, der in einem abgewandelten
Ausführungsbeispiel der ausbalancierten Konstruktion der
Feder 122 verwendet wird.
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Bei
dem elastischen Reaktionsteil 1182, der in 5 gezeigt
ist, ist die Feder 122 in der Form eines Buchstaben „J” ausgebildet,
und daher ist die Länge des zweiten Federabschnitts 122D größer
als die Länge des ersten Federabschnitts 122C.
Im Gegensatz dazu war bei dem elastischen Reaktionsteil 118,
der in den 1 und 2 gezeigt
ist, die Feder 122 in der Form eines Buchstaben „C” oder
in Form eines Buchstaben „U” ausgebildet, von
daher waren die Längen des ersten Federabschnitts 122C und des
zweiten Federabschnitts 122D nahezu gleich groß.
Bei der Form nach dem Buchstaben „J”, welches
die Form der Feder 122 ist, die in 5 gezeigt ist,
ist es einfach, die Feder 122 so auszulegen, dass die Bewegungsdistanz
(das heißt die Hublänge) in der X-Achsenrichtung
des Kontaktabschnitts 120 länger wird, wenn eine
Kraft mit der gleichen Größe durch den Kontaktabschnitt 120 ausgeübt
wird, im Vergleich mit der Form nach einem Buchstaben „C” oder
der Form nach einem Buchstaben „U” wie in den 1 und 2 gezeigt
ist. Wenn die Hublänge des Kontaktabschnitts 120 länger
wird, wird sodann die Auflösung der Druckdifferenzmessung
verbessert.
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6 zeigt
einen elastischen Reaktionsteil 1184, der in einem anderen,
abgewandelten Ausführungsbeispiel der ausbalancierten Konstruktion
der Feder 122 verwendet wird.
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Bei
dem elastischen Reaktionsteil 1184, der in 6 insgesamt
gezeigt ist, hat die Feder 122 die Form eines Buchstaben „V”,
so dass sowohl die erste Feder 122C als auch der zweite
Federabschnitt 122D nahezu vollständig gerade
Formen haben. Im Gegensatz dazu war bei dem elastischen Reaktionsteil 118,
der in den 1 und 2 gezeigt
ist, oder bei dem elastischen Reaktionsteil 1182, der in 5 gezeigt
ist, die Feder 122 in Form eines Buchstabens „C”,
in Form eines Buchstaben „U” oder in Form eines Buchstaben „J” ausgebildet,
und daher waren der erste Federabschnitt 122C und der zweiten
Federabschnitt 122D beide in nahezu kreisförmige
Bögen kurvenförmig ausgebildet. Unabhängig
davon, ob die konkrete Konstruktion der Feder 122 eine
ausbalancierte Konstruktion die Form eines Buchstaben „C”, die
Form eines Buchstaben „U”, die Form eines Buchstaben „J” oder
die Form eines Buchstaben „V” hat, ist es daher
möglich, einen Betrieb vorzusehen, bei dem die Drehung
des Kontaktabschnitts 120 unterdrückt wird, wie
unter Bezugnahme auf 4 erläutert wurde.
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7 ist
eine perspektivische Darstellung eines elastischen Reaktionsteils 1186,
der in einen noch anderem, abgewandelten Ausführungsbeispiel der
ausbalancierten Konstruktion der Feder 122 verwendet wird.
Und in 8 ist eine Seitenansicht des elastischen Reaktionsteils 1186 zur
Erläuterung der Arbeitsweise der ausbalancierten Konstruktion,
die in 7 gezeigt ist.
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Bei
allen elastischen Reaktionsteilen 118, 1182 und 1184,
die oben beschrieben wurden, ist die Feder 122 eine Blattfeder,
die in der Richtung gebogen ist, in der ihre Dicke dünner
ist (mit anderen Worten, sie ist in einer Rotationsrichtung über
einer Achse gebogen, die senkrecht auf der Bewegungsachse des Kontaktabschnitts 120 steht
(die X-Achse )). Im Gegensatz dazu ist bei dem elastischen Reaktionsteil 1186,
der in 7 gezeigt ist, die Feder 122 eine Blattfeder,
die in der Richtung gebogen ist, in der die Dicke größer
ist (mit anderen Worten ist sie einer Rotationsrichtung um eine
Achse als Zentrum gebogen, die parallel zu der Bewegungsachse des
Kontaktabschnitts 120 ist (die X-Achse)). Bei dem elastischen Reaktionsteil 1186,
der in 7 gezeigt ist, ist jedoch das Merkmal, dass der
erste Federabschnitt 122C und der zweite Federabschnitt 122D in
im Wesentlichen entgegen gesetzten Richtungen angeordnet sind, die
gleiche wie in den oben beschriebenen, elastischen Reaktionsteilen 118, 1182 und 1184.
Der Druck in der X-Achsenrichtung, der durch den Pfeil 208 gezeigt
ist, wird von der Membran 112 (in der Figur nicht gezeigt)
auf den Kontaktabschnitt 120.
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Wie
in 8 gezeigt ist, wenn ein Druck wie der, der durch
den Pfeil 208 gezeigt ist, auf den Kontaktabschnitt 120 wirkt,
wird, wie durch den Pfeil 210 gezeigt ist, der zweite Federabschnitt 122D im
Uhrzeigersinn mit Blickrichtung von dem festgelegten Ende 122B gedreht,
und gleichzeitig wird der erste Federabschnitt 122C gegen
den Uhrzeigersinn mit Blickrichtung von dem wechselseitigen Verbindungspunkt 122E gedreht,
wie durch den Pfeil 212 gezeigt ist. Folglich werden (insbesondere,
wenn die Bewegungsdistanz in der Druckrichtung klein ist) die Rotation
des ersten Federabschnitts 122C und die Rotation des zweiten
Federabschnitts 122D ausbalanciert (zu einem gewissen Maße,
selbst wenn nicht vollständig), und die relative Rotation
des Kontaktabschnitts 120 in Bezug auf die Membran 112 (in
der Figur nicht gezeigt) wird niedrig gehalten.
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Wie
oben beschrieben wurde, sind verschiedene Arten von Abwandlungen
in der konkreten Konstruktion der ausbalancierten Konstruktion der
Feder möglich, die als der elastische Reaktionsteil eingesetzt
werden kann. Darüber hinaus sind unterschiedliche Abwandlungen
möglich selbst dann, wenn der elastische Reaktionsteil
innerhalb des Gehäuses angeordnet wird. Beispielsweise
ist in dem Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt
ist, der elastische Reaktionsteil 118 in der Niederdruckkammer 104 angeordnet.
Als abgewandeltes Ausführungsbeispiel kann jedoch auch
ein Design verwendet werden, bei dem der elastische Reaktionsteil
in der Hochdruckkammer 108 angeordnet ist.
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9 ist
eine Schnittdarstellung eines Differenzdrucksensors gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Und 10 ist eine Schnittdarstellung dieses Differenzdrucksensors
entlang den Linien A-A in 9. Darüber
hinaus ist 11 eine perspektivische Darstellung
eines elastischen Reaktionsteils, der in diesem Differenzdrucksensor
installiert ist.
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Wie
in den 9 bis 11 gezeigt ist, ist der hauptsächliche
Unterschiedspunkt zwischen dem Differenzdrucksensor 300 entsprechend
dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem Differenzdrucksensor 100 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel, das in den 1 und 2 gezeigt
ist, die Konstruktion des elastischen Reaktionsteils. Mit anderen
Worten hat, wie am deutlichsten in 11 gezeigt
ist, der elastische Reaktionsteil 302, der in dem Differenzdrucksensor 300 nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel installiert ist, eine Konstruktion,
bei der zwei Federn 306 und 308, die im Wesentlichen
die gleiche Konstruktion, Größe und Elastizitätscharakteristik
haben, beide mit einem einzigen, gemeinsamen Kontaktabschnitt 304 verbunden
sind. Diese zwei Federn 306 und 308 sind so angeordnet,
dass sie symmetrisch in Bezug auf den Kontaktabschnitt 308 auf
der Koordinatenebene (das heißt der Y-Z-Ebene) sind, die
senkrecht auf der Bewegungsachse des Kontaktabschnitts 304 (das
heißt der X-Achse) ist. Wie in 5 gezeigt
ist, ist jede der Federn 306 und 308 eine plattenförmige
oder lineare Feder, die in die Form eines Buchstabens „J” geformt ist
(dies kann auch die Form eines Buchstabens „C” oder
die Form eines Buchstaben „U” sein, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, oder die Form eines Buchstaben „V” sein,
wie in 6 gezeigt ist). Die Federn 306 und 308 sind
mit dem gemeinsamen Kontaktabschnitt 304 über
ihre jeweiligen losen Enden 306A und 308A verbunden,
und sie sind an dem Gehäuse 104 durch ihre jeweiligen
festgelegten Enden 306B und 306A, beispielsweise
durch Bolzen, verbunden. Darüber hinaus ist separat von
den beiden Federn 306 und 308 ein Zweigabschnitt 302,
an dem eine bewegbare Masse 126 befestigt ist, mit dem
Kontaktabschnitt 304 verbunden. Es ist zu beachten, dass
als abgewandeltes Ausführungsbeispiel akzeptabel wäre,
einen Zweigabschnitt an einem Punkt auf der Feder 306 oder
auf der Feder 308 vorzusehen, wobei die bewegbare Masse 126 daran
befestigt ist.
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Bei
dem elastischen Reaktionsteil 302, der in 11 gezeigt
ist, werden „ausbalancierte Konstruktionen” in
zwei Arten verwendet. Die „ausbalancierte Konstruktion” des
ersten Typs ist eine „ausbalancierte Konstruktion einer
Feder” des Typs, der bereits beschrieben wurde, bei dem
die zwei Federn 306 und 308 verwendet werden.
Mit anderen Worten sind bei der Feder 306 der erste und
der zweite Federabschnitt 306C und 306D so angeordnet,
dass sie sich im Allgemeinen wechselweise in entgegen gesetzten Richtungen
auf der Y-Z-Ebene erstrecken. Und bei der Feder 308 sind
ebenfalls der erste und der zweite Federabschnitt 308C und 308D so
angeordnet, dass sie sich im Allgemeinen wechselweise in entgegen gesetzten
Richtungen auf der Y-Z-Ebene erstrecken. Folglich ist jede der Federn 306 und 308 individuell
in der Lage, die Betriebsweise auszuführen, die bereits unter
Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde. Und zusätzlich
dazu wird als „ausbalancierte Konstruktion” eines
zweiten Typs eine „ausbalancierte Konstruktion, bei der
eine Vielzahl von Federn verwendet wird”, verwendet. Mit
anderen Worten wird diese „ausbalancierte Konstruktion,
bei der eine Vielzahl von Federn verwendet wird”, als Konstruktion ausgeführt,
bei der die zwei Federn 306 und 308 symmetrisch
in der Y-Z-Ebene in Bezug auf den Kontaktabschnitt 308 angeordnet
sind. Mit anderen Worten ist der Winkel, der auf der Y-Z-Ebene durch
die Richtungen 402 und 404, in denen sich die
zwei Federn 306 und 308 von dem Kontaktpunkt 304 erstrecken,
gebildet wird (und insbesondere durch die ersten Federabschnitte 306C und 308C,
die mit dem Kontaktabschnitt 304 verbunden sind) gleich
180°. Es ist zu beachten, dass diese Winkel, den die Richtungen 402 und 404 der
beiden Federn 306 und 308 auf der Y-Z-Ebene bilden,
nicht notwendigerweise gleich 180° sein muss (das heißt,
dass sie sich nicht in genau entgegen gesetzten Richtungen erstrecken müssen);
es kann auch ein stumpfer Winkel sein (mit anderen Worten können
sie sich in allgemein entgegen gesetzten Richtungen erstrecken).
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12 ist
eine vereinfachte Seitenansicht eines elastischen Reaktionsteils 302 zur
Erläuterung der Arbeitsweise der oben beschriebenen, ausbalancierten
Konstruktion, bei der eine Vielzahl von Federn (beispielsweise zwei
Federn) kombiniert werden.
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Wie
in 12 gezeigt ist, wenn der Druck von der Membran 112 (nicht
gezeigt in der Figur) auf den Kontaktabschnitt 304 angewendet
wird, die durch den Pfeil 208 gezeigt ist, werden sodann
die zwei Federn 306 und 308 von ihrer Form, die
durch die ausgezogene Linie gezeigt ist, in die Form deformiert,
die durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt
werden die Abschnitte 306C und 308C der zwei Federn 306 und 308,
die mit dem Kontaktabschnitt 304 verbunden sind (das heißt
ihre ersten Federabschnitte) in wechselseitig entgegen gesetzten
Richtungen bei Blickrichtung von ihren festgelegten Enden 306B und 308B in
Drehung versetzt, wie durch die Pfeile 406 und 408 gezeigt
ist, und diese zwei Drehbewegungen gleichen sich gegeneinander aus
(das heißt sie heben einander auf) (wenigstens zu einem
gewissen Teil selbst wenn nicht vollständig), so dass die
Drehbewegung des Kontaktabschnitts 304 in Bezug auf die
Membran 112 unterdrückt wird. Als Ergebnis wird
der Kontaktabschnitt 304 im Wesentlichen parallel zu der
Richtung der X-Achse verschoben, wie durch den Pfeil 410 gezeigt
ist.
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Ferner
wird nicht nur die Drehbewegung des Kontaktabschnitts 304 im
Bezug auf die Membran 112 unterdrückt, sondern
auch die horizontale Abweichung des Kontaktabschnitts 304 im
Bezug auf die Membran 112 (das heißt eine Bewegung
in einer Richtung, die senkrecht zu der X-Achse ist) wird unterdrückt.
Mit anderen Worten findet, da bei nur der „ausbalancierten
Konstruktion einer Feder”, die bereits unter Bezugnahme
auf 4 erläutert wurde, eine geringfügige
horizontale Abweichung des Kontaktabschnittes 120 stattfindet,
wie durch den Pfeil 214 in 4 gezeigt
ist, entsprechend ein geringer Betrag an Gleitreibung zwischen dem
Kontaktabschnitt 120 und der Membran 112 statt.
Im Gegensatz dazu werden entsprechend einer „ausbalancierten
Konstruktion, in der eine Vielzahl von Federn verwendet wird”,
wie in 11 gezeigt ist, da sie so ausgelegt
ist, dass die Vielzahl der Federn 306 und 308 sich
in wechselseitig entgegen gesetzten Richtungen senkrecht zu der
X-Achse bewegen, folglich diese zwei Bewegungen gegeneinander ausbalanciert
(wenigstens zu einem gewissen Maße, wenn nicht absolut
perfekt), so dass eine horizontale Abweichung des Kontaktabschnitts 304 unterdrückt
wird und somit die Gleitbewegung zwischen dem Kontaktabschnitt 120 und
der Membran 112 unterdrückt wird. Als Ergebnis wird
die Gleitreibung zwischen dem Kontaktabschnitt 120 und
der Membran 112 unterdrückt, und die Hysteresecharakteristik
des Druckdifferenzsignals, die ihren Ursprung in dieser Gleitreibung
hat, wird auf einen extrem kleinen Wert unterdrückt, so
dass die Genauigkeit der Druckdifferenzmessung verbessert wird.
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Viele
weitere Abwandlungen bei der „ausbalancierten Konstruktion,
in der ein Vielzahl von Federn verwendet wird”, ist möglich. 13 zeigt
einen elastischen Reaktionsteil 3022, der ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel solch einer ausbalancierten Konstruktion
verwendet, bei der eine Vielzahl von Federn kombiniert werden.
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Wie
in 13 gezeigt ist, ist jede der zwei Federn 306 und 308 eine
Blattfeder, die in der Richtung ihrer Breite, wie in 7 gezeigt
ist, in die Form eines Buchstaben „C”, „U”, „J” oder „V” gebogen
ist. Diese zwei Federn 306 und 308 sind beide
mit einem gemeinsamen Kontaktabschnitt 304 verbunden, und sie
sind in Richtungen angeordnet, die wechselseitig einen stumpfen
Winkel auf der Y-Z-Ebene einschließen (beispielsweise symmetrisch
im Bezug auf den Kontaktabschnitt 304).
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14 zeigt
einen elastischen Reaktionsteil 3024, der in einer anderen
abgewandelten Ausführungsform dieser ausbalancierten Konstruktion
verwendet wird, bei der eine Vielzahl von Federn kombiniert sind.
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Bei
dem elastischen Reaktionsteil 3024, der in 14 gezeigt
wird, wird eine „ausbalancierte Konstruktion einer Feder”,
wie sie oben erläutert wurde, nicht für jede der
zwei Federn 306 und 308 verwendet. Die ersten
Federabschnitte 306C und 308C sind jedoch beide
mit einem gemeinsamen Kontaktabschnitt 304 verbunden, und
sie sind in Richtungen angeordnet, die wechselweise einen stumpfen
Winkel auf der Y-Z-Ebene bilden, beispielsweise symmetrisch in Bezug
auf den Kontaktabschnitt 304. Auf diese Weise kann selbst
dann, wenn nur eine „ausbalancierte Konstruktion, in der
eine Vielzahl von Federn verwendet wird”, jedoch keine „ausbalancierte
Konstruktion einer Feder” verwendet wird, eine Betriebsweise
erhalten werden, wie sie beispielsweise in Bezug auf 12 erläutert
wurde.
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15 zeigt
einen elastischen Reaktionsteil 3026, der in einer noch
anderen, abgewandelten Ausführungsform der ausbalancierten
Konstruktion, bei der eine Vielzahl von Federn kombiniert sind,
verwendet wird.
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Bei
dem elastischen Reaktionsteil 3026, der in 15 gezeigt
ist, sind drei Federn 306, 308 und 310 alle
mit einem gemeinsamen Kontaktabschnitt 304 verbunden (und
sie sind beispielsweise mittig in Bezug auf den Kontaktabschnitt 304 angeordnet). Wenn
der Kontaktabschnitt 304 sich entlang der X-Achse bewegt,
werden die Drehbewegungen und die horizontalen Abweichungen zwischen
diesen drei Federn 306, 308 und 310 ausbalanciert,
und somit bewegt sich der Kontaktabschnitt 304 parallel
zu der X-Achse.
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Als
weitere abgewandelte Ausführungsform, die nicht durch eine
Figur gezeigt ist, ist es auch möglich, eine ausbalancierte
Konstruktion, bei der vier oder mehr Federn kombiniert sind, zu
verwenden. Mit anderen Worten wären diese vier oder mehr
Federn mit einem einzigen, gemeinsamen Kontaktabschnitt verbunden,
und für jede diese Federn würde wenigstens eine
andere Feder in einer Richtung angeordnet, die einen stumpfen Winkel
auf der Y-Z-Ebene bildet, beispielsweise wäre sie symmetrisch
dazu in Bezug auf den Kontakt 304 angeordnet. Es wäre
annehmbar, eine „ausbalancierte Konstruktion einer Feder” für
jede dieser Federn zu verwenden, oder, alternativ, wäre
es auch annehmbar, eine solche Konstruktion zu verwenden.
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Obwohl
mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung oben erläutert wurden, ist der Umfang der vorliegenden
Erfindung nicht so zu betrachten, dass er auf nur die beschriebenen
Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist; die vorliegende
Erfindung kann in verschiedener Art und Weise ausgeführt
werden, solange ihr Kern nicht davon abweicht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Um
die hysterese und andere Rauschkomponenten, die in der Ausgangssignalcharakteristik
eines Differenzdrucksensors enthalten sind, zu reduzieren, umfasst
ein elastischer Reaktionsteil (302), der zwischen einer
Membran, die in einer Kammer des Differenzdrucksensors vorgesehen
ist, arbeitet, umfasst einen Kontaktabschnitt (304), der
mit der Membran in Kontakt steht, und eine Vielzahl von Federn (306, 308)
die symmetrisch um den Kontaktabschnitt (304) angeordnet
sind. Jede der Federn (306, 308) ist eine plattenförmige
oder linearförmige Feder, die in die Form eines Buchstaben
C, U, J oder V gebogen ist und mit einem ihrer Enden an einer Wand befestigt
ist, die eine Kammer bildet, während ihr anderes Ende mit
dem Kontaktabschnitt (304) verbunden ist. Wenn der Kontaktabschnitt
(304) sich zusammen mit der Membran bewegt, werden die
Deformationen der Vielzahl der Federn (306, 308)
wechselseitig ausbalanciert, so dass eine Drehbewegung und eine
horizontale Abweichung des Kontaktabschnitts (304) im Bezug
auf die Membran unterdrückt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 61-230037 [0002, 0002, 0005, 0006]
- - JP 4-113044 [0002, 0003]