專利名稱：壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械傳動(dòng)傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對各種機(jī)械傳動(dòng)中轉(zhuǎn)速、負(fù)載等參數(shù)的傳感，尤其涉及摩托車、電動(dòng)自行車的壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置。
背景技術(shù)：
在機(jī)械傳動(dòng)中要實(shí)現(xiàn)智能化傳動(dòng)控制，負(fù)荷是重要的檢測項(xiàng)目，目前的無論是在普通傳動(dòng)機(jī)械上，還是在車輛上，對這個(gè)指標(biāo)的測量普遍是采用多種的傳感器分別獲得相關(guān)參數(shù)，再綜合判斷。如現(xiàn)有汽車、摩托車的負(fù)荷檢測方案a)采用節(jié)氣門位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器判斷負(fù)荷，即所謂的a-n系統(tǒng)。其中，a指節(jié)氣門位置，n指轉(zhuǎn)速。ECU認(rèn)為節(jié)氣門開度的位置一樣則負(fù)荷一樣，節(jié)氣門開度的位置不一樣則負(fù)荷不一樣，以此來測量檢測判斷負(fù)荷的差異。
b)采用進(jìn)氣歧管壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器判斷負(fù)荷，即所謂的p-n系統(tǒng)。其中，p指壓力，n指轉(zhuǎn)速。因?yàn)樨?fù)荷變化，進(jìn)氣壓力也會(huì)隨之發(fā)生變化，用進(jìn)氣管壓力傳感器來判別負(fù)荷的變化，檢測負(fù)荷。
這兩種方案，負(fù)荷差異引起的噴油變化由氧傳感器修正。
這兩種負(fù)荷檢測系統(tǒng)均是在上述傳感器均不直接參與傳動(dòng)，在車輛前端沒承受載荷間接狀態(tài)下進(jìn)行檢測，并是在發(fā)動(dòng)機(jī)上檢測判斷所得到的，這種測量對發(fā)動(dòng)機(jī)一致性的要求是非常嚴(yán)格的，而往往發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家無法保證，每一臺發(fā)動(dòng)機(jī)要單獨(dú)進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定；進(jìn)氣壓力傳感器成本高，而進(jìn)氣壓力波動(dòng)較大，進(jìn)氣壓力一般也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，進(jìn)氣門離解氣門體距離很短，進(jìn)氣壓力波動(dòng)較大，使得ECU判定真正的負(fù)荷不準(zhǔn)確。由于車輛運(yùn)行的工況極其復(fù)雜，人不可能做出準(zhǔn)確的判斷，常常做出人為的誤操作，人的誤操作和操作不準(zhǔn)確誤導(dǎo)了發(fā)動(dòng)機(jī)對負(fù)荷的需求，而發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)完全按照人的操作指令執(zhí)行，即使校正也是建立在一個(gè)不準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上的，因此造成油耗損失和效率損失。發(fā)動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，對發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞輸出后的所有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來的功率和效率損失和負(fù)載的變化、行駛狀況和各種復(fù)雜工況均未進(jìn)行檢測和控制，因此對車輛傳動(dòng)和扭矩變化情況的檢測是局部的，微機(jī)所做的判斷和發(fā)出的指令均不完全合理和準(zhǔn)確。而且檢測機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本高，性價(jià)比差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于各種機(jī)械傳動(dòng)過程，尤其適用于摩托車、電動(dòng)自行車的壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置，它安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)終端，以機(jī)械的方式直接參與傳動(dòng)控制，在傳動(dòng)過程中同步采集扭矩、轉(zhuǎn)速信號，快速測出車輛啟動(dòng)、怠速、以及各種負(fù)荷及其交變瞬間及過度性等各種參數(shù)的變化，達(dá)到及時(shí)準(zhǔn)確地控制電機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))的輸出功率，高效節(jié)能，具有機(jī)械自適應(yīng)特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置，包括主動(dòng)件、輪軸、從動(dòng)組件、扭矩調(diào)整器總成、位移傳動(dòng)總成和離合器總成。扭矩調(diào)整器總成通過主動(dòng)件上的弧形槽、螺栓與主動(dòng)件裝配為一體，扭矩調(diào)整器總成又一體裝配在輪軸上。位移傳動(dòng)總成通過滾輪機(jī)構(gòu)裝配在輪軸上。位移傳動(dòng)總成具有壓簧、壓板、內(nèi)外相套的絲桿筒和位移組件，絲桿筒與主動(dòng)件固定，壓板插裝在絲桿筒的軸向開口限位滑槽內(nèi)，外圓與位移組件連接，壓板與超越離合器總成之間裝有壓簧。超越離合器總成與從動(dòng)組件形成離合配合關(guān)系，從動(dòng)組件通過軸承裝配在位移傳動(dòng)總成上。位移組件上有位移傳感元件，與固定在其附近的位移傳感元件相對應(yīng)，感應(yīng)位移信號，傳感元件線路連接傳感器線路板。
所述的超越離合器總成具有連接在輪軸上的座套，座套直接或間接帶有超越棘爪，與超越棘爪離合相配的超越棘齒則固定在從動(dòng)組件上。
所述的壓簧套在輪軸上，一端通過軸承壓緊在壓板上，另一端通過滾輪緊壓在超越離合器總成的座套上。
所述的位移組件包括套在絲桿筒外的位移螺母、與位移螺母相連的推板/桿和固定連接在推板/桿端部的位移盤，位移傳感元件裝在位移盤上，推板/桿與超越離合器穿套活動(dòng)連接。
所述的從動(dòng)組件上安裝有轉(zhuǎn)速傳感元件，與固定在其附近的轉(zhuǎn)速傳感元件相對應(yīng)，感應(yīng)轉(zhuǎn)速信號。
所述的輪軸兩端通過軸承與固定的支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)配合。與位移盤上的位移傳感元件和從動(dòng)組件上的轉(zhuǎn)速傳感元件分別對應(yīng)的位移傳感元件和轉(zhuǎn)速傳感元件固定在傳感器安裝部件上，傳感器安裝部件則固定在支撐件上。
另外，在扭矩調(diào)整器總成外或離合器總成外還可裝第二主動(dòng)件。這樣在存在兩種動(dòng)力源時(shí)，一種動(dòng)力源不足，另一種動(dòng)力源自適應(yīng)補(bǔ)償。
本實(shí)用新型的主動(dòng)件可是主動(dòng)輪、主動(dòng)盤或其它相似結(jié)構(gòu)。主動(dòng)件上弧形槽用于限定扭簧扭動(dòng)角度范圍，其弧度在是根據(jù)初始負(fù)荷和最大負(fù)荷確定。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本裝置安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)終端處，在直接參與傳動(dòng)的同時(shí)，同步檢測扭力和速度信號，供后續(xù)的計(jì)算機(jī)處理與控制機(jī)構(gòu)做出準(zhǔn)確的判斷，適時(shí)控制電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。在傳動(dòng)過程中，可以以最高每秒數(shù)百次連續(xù)線性自動(dòng)無級檢測，快速響應(yīng)測出啟動(dòng)、怠速、各種負(fù)荷狀態(tài)以及負(fù)荷交變瞬間及過度性等各項(xiàng)參數(shù)變化，獲取的信號更準(zhǔn)確、及時(shí)，對車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)控制，達(dá)到高效節(jié)能的目的，為智能驅(qū)動(dòng)提供最可靠的基礎(chǔ)。避免了操作控制不準(zhǔn)確和零啟動(dòng)帶來的弊端。并為根據(jù)特殊需求的負(fù)荷、扭矩的大小以及其他具體使用需要，設(shè)定所需的理想運(yùn)動(dòng)模式打下基礎(chǔ)。本裝置直接參與傳動(dòng)，還具有機(jī)械自適應(yīng)特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖中主動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的保護(hù)不限于以下實(shí)施例。
參見圖1，該結(jié)構(gòu)是安裝于電動(dòng)自行車或摩托車后輪軸上的壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置，具有主動(dòng)輪1、輪軸12和從動(dòng)組件，主動(dòng)輪1又是電動(dòng)自行車或摩托車的大傳動(dòng)系統(tǒng)中從動(dòng)輪，輪軸12是電動(dòng)自行車或摩托車的后輪軸，從動(dòng)組件在本例中是電動(dòng)自行車或摩托車的花籃總成。另外本裝置還有位移傳動(dòng)總成、超越離合器總成、扭矩調(diào)整器總成、位移傳感元件、傳感器線路板、傳感器安裝部件和第二主動(dòng)輪。
參見圖1、圖2，主動(dòng)輪1上均勻開有弧形槽29，內(nèi)有數(shù)個(gè)位移小滾輪24。扭矩調(diào)整器總成包括扭矩調(diào)整板28、軸承座27和扭矩調(diào)整固定環(huán)25，扭矩調(diào)整板28通過螺栓29與主動(dòng)輪弧形槽29內(nèi)的位移小滾輪24連接，與主動(dòng)輪1連成一體，主動(dòng)輪1與扭矩調(diào)整器總成可發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度在弧形槽29限定的弧度范圍內(nèi)(裝配時(shí)先按車輛的負(fù)載要求調(diào)整蝶簧的扭矩，再固定螺栓)，扭矩調(diào)整板28與安裝在輪軸12上的軸承座27端面嚙合，再由扭矩調(diào)整固定環(huán)25螺紋鎖緊扭矩調(diào)整板28和軸承座27。位移傳動(dòng)總成包括絲桿筒22、位移組件、壓板4和蝶簧7，位移組件包括位移螺母3、推板18和位移盤17。絲桿筒22與主動(dòng)輪1的中心孔固定連接，絲桿筒22上軸向開有位移滑槽，供壓板4穿插并對其限位，使其壓板4只能軸向移動(dòng)，并可隨絲桿筒22一體轉(zhuǎn)動(dòng)。壓板4的外圓與套在絲桿筒22外的位移螺母3連接，位移螺母3又連接推板18，推板18穿過超越離合器的缺口，其端部連接位移盤17。絲桿筒22內(nèi)的蝶簧7則套在輪軸12上，一端通過軸承5緊壓壓板4一側(cè)，另一端通過滾輪10緊壓在超越離合器總成的座套11內(nèi)側(cè)，在位移傳感總成和超越離合器總成之間傳遞扭力。滾輪10同時(shí)又是輪軸12和絲桿筒22之間的支撐。超越離合器包括座套11、超越棘爪20和超越棘齒21，座套11與輪軸12一體連接，隨輪軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，并從端部套在絲桿筒22上，它們之間裝有滾針16，座套11的外圈有超越棘爪20(可以是一體成型，也可以是通過分離部件裝配形成)，超越棘齒21則固定在從動(dòng)組件的軸承座上，形成超越離合關(guān)系。從動(dòng)組件包括花籃23、設(shè)在花籃23兩端內(nèi)的軸承2和6，用于在花籃總成和位移傳感總成之間形成支撐，其中與花籃23連接的一個(gè)軸承座帶有超越棘齒21，它與超越離合器的超越棘爪20形成超越離合關(guān)系，將花籃的負(fù)載傳遞給超越離合器總成。
支撐輪軸12的固定支撐件13是車架與后輪的固定連接軸，其上固定連接有罩狀的傳感器安裝部件9，在花籃23的圓環(huán)上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感元件19B，在傳感器安裝部件外側(cè)設(shè)有與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)速接收元件19A，在位移盤17的圓周上設(shè)有位移傳感元件8B，在傳感器安裝部件內(nèi)側(cè)設(shè)有與位移傳感元件對應(yīng)的位移接收元件8A。傳感元件與設(shè)在傳感器安裝部件上的傳感器線路板15連接，傳感器線路板15將信號傳給外部的處理部分。傳感元件可采用差動(dòng)式、變壓式線形、自感式、電渦流式、電絡(luò)式、物位傳感式、電阻式、紅外式、光纖式、超聲波等現(xiàn)有各種成熟傳感元件。
本裝置若用于電動(dòng)自行車時(shí)，可采用電動(dòng)和人力雙鏈驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其人力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的從動(dòng)輪即本裝置的第二主動(dòng)輪14可安裝在離合器座套上，可以達(dá)到人力驅(qū)動(dòng)為主時(shí)，電力自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 另外，根據(jù)需要，位移推板也可換成了位移推桿，其功能作用完全相同。
工作過程車輛啟動(dòng)和在設(shè)定初始負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪從外部電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)處獲得動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝶簧，將動(dòng)力傳遞給離合器總成，最后帶動(dòng)從動(dòng)組件即花籃總成，驅(qū)動(dòng)車輪，由于此時(shí)無負(fù)荷或負(fù)荷小于設(shè)定負(fù)荷，此時(shí)位移傳動(dòng)總成也在同步轉(zhuǎn)動(dòng)，位移盤不發(fā)生位移。
當(dāng)車輛負(fù)荷大于設(shè)定初始負(fù)荷時(shí)，花籃總成的負(fù)荷傳遞給超越離合器總成，超越離合器總成通過輪軸將負(fù)荷傳遞給蝶簧，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力和負(fù)荷相交，在兩個(gè)力的共同作用下，蝶簧被壓縮，扭矩調(diào)整器總成與主動(dòng)輪發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)(角度在設(shè)定的最大負(fù)荷范圍內(nèi))，位移盤產(chǎn)生位移。在不同的負(fù)荷狀態(tài)，產(chǎn)生不同的位移量，通過位移傳感元件和轉(zhuǎn)速傳感元件不斷地將數(shù)字信號傳遞給后續(xù)的微處理裝置，由微處理裝置利用位移、轉(zhuǎn)速數(shù)字信號，計(jì)算出扭力、角度等相關(guān)參數(shù)，并得到所需動(dòng)力大小，指令電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)適時(shí)給予補(bǔ)償；當(dāng)負(fù)荷減小后，碟簧自適應(yīng)回彈，動(dòng)力自動(dòng)減少，這樣兩個(gè)力不停地交變，位移盤不斷地來回位移，指令發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)及時(shí)準(zhǔn)確地做出判斷，從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，智能驅(qū)動(dòng)的目的，避免了操作控制不準(zhǔn)確和零啟動(dòng)帶來的弊端。
權(quán)利要求1.壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置，包括主動(dòng)件、輪軸和從動(dòng)組件，其特征在于還具有扭矩調(diào)整器總成、位移傳動(dòng)總成和超越離合器總成；扭矩調(diào)整器總成通過主動(dòng)件上的弧形槽、螺栓與主動(dòng)件裝配為一體，扭矩調(diào)整器總成又一體裝配在輪軸上；位移傳動(dòng)總成通過滾輪機(jī)構(gòu)裝配在輪軸上，位移傳動(dòng)總成具有壓簧、壓板、內(nèi)外相套的絲桿筒和位移組件，絲桿筒與主動(dòng)件固定，壓板插裝在絲桿筒的軸向開口限位滑槽內(nèi)，外圓與位移組件連接，壓板與超越離合器總成之間裝有壓簧；超越離合器總成與從動(dòng)組件形成離合配合關(guān)系，從動(dòng)組件通過軸承裝配在位移傳動(dòng)總成上；位移組件上有位移傳感元件，與固定在其附近的位移傳感元件相對應(yīng)，感應(yīng)位移信號，傳感元件線路連接傳感器線路板。
2.根據(jù)權(quán)利的要求1所述的傳感裝置，其特征在于超越離合器總成具有連接在輪軸上的座套，座套直接或間接帶有超越棘爪，與超越棘爪離合相配的超越棘齒則固定在從動(dòng)組件上。
3.根據(jù)權(quán)利的要求1或2所述的傳感裝置，其特征在于壓簧套在輪軸上，一端通過軸承壓緊在壓板上，另一端通過滾輪緊壓在超越離合器總成的座套上。
4.根據(jù)權(quán)利的要求1或2所述的傳感裝置，其特征在于位移組件包括套在絲桿筒外的位移螺母、與位移螺母相連的推板/桿和固定連接在推板/桿端部的位移盤，位移傳感元件裝在位移盤上，推板/桿穿過超越離合器總成，并連接位移盤。
5.根據(jù)權(quán)利的要求1或2所述的傳感裝置，其特征在于從動(dòng)組件上安裝有轉(zhuǎn)速傳感元件，與固定在其附近的轉(zhuǎn)速傳感元件相對應(yīng)，感應(yīng)轉(zhuǎn)速信號。
6.根據(jù)權(quán)利的要求1或2所述的傳感裝置，其特征在于輪軸兩端通過軸承與固定的支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
7.根據(jù)權(quán)利的要求6所述的傳感裝置，其特征在于與位移盤上的位移傳感元件和從動(dòng)組件上的轉(zhuǎn)速傳感元件分別對應(yīng)的位移傳感元件和轉(zhuǎn)速傳感元件固定在傳感器安裝部件上，傳感器安裝部件則固定在支撐件上。
8.根據(jù)權(quán)利的要求1或2所述的傳感裝置，其特征在于在扭矩調(diào)整器總成外或離合器總成外裝有第二主動(dòng)件。
專利摘要壓力式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動(dòng)傳感裝置，包括主動(dòng)件、輪軸、從動(dòng)組件、矩調(diào)整器總成、位移傳動(dòng)總成和離合器總成。扭矩調(diào)整器總成通過主動(dòng)件上的弧形槽、螺栓與主動(dòng)件裝配為一體，并裝配在輪軸上。位移傳動(dòng)總成通過裝配在輪軸上。位移傳動(dòng)總成具有壓簧、壓板、內(nèi)外相套的絲桿筒和位移組件，壓板與超越離合器總成之間裝有壓簧。超越離合器總成與從動(dòng)組件形成離合配合關(guān)系，從動(dòng)組件通過軸承裝配在位移傳動(dòng)總成上。位移組件上有位移傳感元件，與固定在其附近的位移傳感元件相對應(yīng)，感應(yīng)位移信號。本裝置安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)終端，以機(jī)械的方式直接參與傳動(dòng)控制，具有機(jī)械自適應(yīng)特點(diǎn)，在傳動(dòng)過程中同步采集扭矩、轉(zhuǎn)速信號，為準(zhǔn)確控制電機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))的輸出功率提供可靠的基礎(chǔ)，使傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到高效節(jié)能。
文檔編號G01L5/00GK2667478SQ20032011467
公開日2004年12月29日 申請日期2003年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月15日
發(fā)明者薛榮生 申請人:西南師范大學(xué)