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鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置的製作方法

2023-05-10 19:52:31

專利名稱:鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及機械傳動傳感技術領域,具體涉及適用於摩託車、電動自行車的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置。
背景技術:
在機械傳動中要實現智能化傳動控制,負荷是重要的檢測指標。目前,無論是在普通傳動機械上,還是在車輛上,對這個指標的測量普遍是採用多種的傳感器分別獲得相關參數,再綜合判斷。如採用節氣門位置傳感器和轉速傳感器判斷負荷,即所謂的a-n系統。其中,a指節氣門位置,n指轉速。ECU認為,節氣門開度的位置一樣則負荷一樣,節氣門開度的位置不一樣則負荷不一樣,以此來測量檢測判斷負荷的差異。又如採用進氣歧管壓力傳感器和轉速傳感器判斷負荷,即所謂的p-n系統。其中,p指壓力,n指轉速。因為負荷變化,進氣壓力也會隨之發生變化,所以,用進氣管壓力傳感器來判別負荷的變化,檢測負荷。負荷差異引起的噴油變化由氧傳感器修正。
這兩種負荷檢測系統均是在上述傳感器均不直接參與傳動,在車輛前端沒有承受載荷間接狀態下進行檢測,並且是在發動機上檢測判斷所得到的。這種測量對發動機的一致性要求是非常嚴格的,而往往發動機生產廠家無法保證,必須對每一臺發動機單獨進行嚴格的標定。而進氣壓力波動較大,進氣壓力一般也會出現波動,進氣門離解氣門體距離很短,進氣壓力波動較大,使得ECU判定真正的負荷不準確。由於車輛運行的工況極其複雜,人不可能做出準確的判斷,常常發生人為的誤操作,誤導了發動機對負荷的需求,而發動機則完全按照人的操作指令執行,即使校正也是建立在一個不準確的基礎上的,因此造成油耗損失和效率損失。發動機是產生驅動的動力源,對發動機傳遞輸出後的所有傳動機構帶來的功率和效率損失和負載的變化、行駛狀況和各種複雜工況均未進行檢測和控制,因此對車輛傳動和扭矩變化情況的檢測是局部的,微機所做的判斷和發出的指令均不完全合理和準確。而且檢測機構複雜,成本高,性價比差。

發明內容
本發明的目的是提供一種適用於摩託車、電動自行車的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,它安裝在驅動系統終端,以機械的方式直接參與傳動控制,在傳動過程中同步採集扭矩、轉速信號,快速測出車輛啟動、怠速、以及各種負荷及其交變瞬間及過度性等各種參數的變化,達到及時準確地控制電動機或發動機的輸出功率,高效節能,具有機械自適應特點。
本發明的技術方案如下鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,包括輪軸、套在輪軸中部的套筒、連接在套筒左端的單軸承座及軸承、右端的雙軸承座及軸承、第一從動輪;在第一從動輪上設有圓弧槽口,與固定連接在單軸承座上的滾輪配合;在套筒的中部設有位移傳感總成,其位移筒內的調節墊圈、壓縮彈簧和滾動推頂機構依次套在套筒上;位移筒的左端與套筒左部的軸承配合併與第一從動輪固定連接;位移筒的右端與滾動推頂機構的轉動輪固定連接,位移盤座與滾動推頂機構的移動輪固定連接,在轉動輪與移動輪之間設有滾動體;位移盤通過位移筒上的槽口與位移盤座固定連接;
在位移傳感總成上設有從動部件,其內套與設在位移傳感總成位移筒上的滾針軸承配合,內套的右端與雙軸承座固定連接;在內套與外套之間的左部設有支撐軸承、右部設有外套圈上帶有棘齒的軸承,與設在內套上的離合輪及其上的棘爪構成離合關係;位移盤座從外套的右部設有槽口穿過;設在位移盤座上的位移傳感元件,與固定連接在輪軸右端的密封罩內的位移信號接收元件相對應,位移信號接收元件與設在密封罩內的傳感器線路板連接;在從動部件的外套的右側還設有轉速傳感元件,與設在密封罩外的左側的轉速信號接收元件相對應;轉速信號接收元件與傳感器線路板連接。
所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其滾動推頂機構的轉動輪與位移輪之間的滾動體為鋼球或滾柱;轉動輪隨位移筒轉動,位移輪的左側與壓縮彈簧接觸,隨從動部件的外套轉動並可左右移動。
所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,在雙軸承座上還設有第二從動輪。當第一種從動輪的動力不足時,由另外的動力源如人力驅動的第二從動輪可以補償。
所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其的位移傳感總成的壓縮彈簧為多片碟型彈簧組成。
所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其位移傳感元件及位移信號接收元件、轉速傳感元件及轉速信號接收元件可採用差動式、變壓式線形、自感式、電渦流式、電絡式、物位傳感式、電阻式、紅外式、光纖式、超聲波傳感元件。
本發明的第一從動輪可以是輪、盤或其它相似結構。其上的弧形槽用於限定滾動推頂機構的轉動輪轉動的角度範圍,其弧度在是根據初始負荷和最大負荷確定。
本發明的優點是安裝在驅動系統終端處,在直接參與傳動的同時,同步檢測扭矩和速度信號,供後續的計算機處理與控制機構做出準確的判斷,適時控制電機或發動機的動力輸出。在傳動過程中,可以以最高每秒數百次或連續線性自動無級檢測,快速響應測出啟動、怠速、各種負荷狀態以及負荷交變瞬間及過渡性等各項參數變化。在終端獲取的信號更準確、全面及時,對車輛運行狀態進行適時控制,達到高效節能的目的,避免了人為操作控制,前端過程處取信號不準確帶來的弊端。為智能驅動提供最可靠的基礎。本裝具有機械自適應特點。


圖1是本發明在設定初始負荷範圍內運動的示意圖。
圖2是本發明在超過初始負荷範圍內運動的示意圖。
圖3是圖1的A-A剖視圖。
圖4是圖1的B-B剖視圖。
圖5是滾動推頂機構頂開狀態的示意圖。
圖6是圖5的C-C剖視圖。
圖7是滾動推頂機構初始狀態的示意圖。
圖8(a)是第一種滾動推頂機構頂開狀態的局部示意圖,(b)是初始狀態的局部示意圖。
圖9(c)是第二種滾動推頂機構頂開狀態的局部示意圖,(d)是初始狀態的局部示意圖。
圖10(e)是第三種滾動推頂機構頂開狀態的局部示意圖,(f)是初始狀態的局部示意圖。
圖11是本發明在設定初始負荷範圍內運動的另一示意圖。
圖12是本發明在超過初始負荷範圍內運動的另一示意圖。
具體實施例方式
以下結合具體實施例詳細說明本發明的結構,但本發明的保護不限於以下參見圖1,該結構是安裝在電動自行車後輪軸上的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,包括輪軸1、套在輪軸中部的套筒2、固定連接在套筒左端和右端的單軸承座3及軸承和雙軸承座4及軸承、第一從動輪5;第一從動輪5為大鏈輪,其上的圓弧槽口28與固定連接在單軸承座3上的滾輪29配合,由電動機軸上的鏈輪帶動;固定連接在雙軸承座4上第二從動輪27為小鏈輪,由人力驅動的鏈輪帶動,起輔助驅動作用,可以減少電能的消耗;位移傳感總成套裝在套筒2的中部,其位移筒6內的調節墊圈7、壓縮彈簧8和凸輪機構依次套在套筒2上,位移筒6的左端和第一從動輪5同時與套筒2左部的軸承配合;壓縮彈簧8由多片碟型彈簧組成,滾動推頂機構由轉動輪9a和位移輪9b及位於其間的鋼球9c構成;位移筒6的右端與滾動推頂機構的轉動輪9a固定連接,位移盤座10與滾動推頂機構的移動輪9b固定連接,位移盤12通過位移筒6上的槽口11與位移盤座10固定連接;本例中的從動部件為花籃總成,裝在位移傳感總成的位移筒6外,其內套13與位移筒6上的滾針軸承14配合,內套13的右端與雙軸承座4固定連接;在內套13與外套15——即花籃之間的左部設有支撐軸承、右部設有外套圈16上帶有棘齒17的軸承,與裝在內套13上的離合輪18及其上的棘爪19構成離合關係;位移傳感總成的位移盤座10從外套15——即花籃的右部設有槽口20穿過;設在位移盤座10上的位移傳感元件21,與固定連接在輪軸1右端的密封罩22內的位移信號接收元件23相對應,位移信號接收元件23與設在密封罩22內的傳感器線路板24連接;裝在從動部件的外套15——即花籃的右側的轉速傳感元件25與裝在密封罩22外的左側的轉速信號接收元件26相對應,轉速信號接收元件26與傳感器線路板24連接。
參見圖1,先調整調節墊圈7的厚度設定初始負荷,車輛啟動和在設定初始負荷範圍內運動時,第一從動輪5從裝在電動自行車的電機獲得動力轉動,帶動從動組件——花籃總成轉動,驅動車輪前進。由於此時無負荷或負荷小於設定負荷,此時位移傳動總成與從動組件——花籃總成同步轉動,裝在從動部件的外套15——即花籃上的轉速傳感元件25不發出轉速改變信號;固定連接在位移盤座10上的位移盤12不發生位移。裝在位移盤座10上的位移傳感元件21也不發出位移改變信號。
參見圖2,當車輛負荷大於設定初始負荷時,從動組件——花籃總成的轉速低於位移傳動總成的轉速,裝在花籃總成的外套15——花籃右部的軸承外套圈16上的棘齒17與裝在內套13上的離合輪18的上的棘爪19卡合;這時,位移傳動總成的滾動推頂機構的轉動輪9a的轉速大於位移輪9b,轉動輪9a的斜面即推頂鋼球9c,將位移輪9b向左推移,壓迫壓縮彈簧8,裝在位移輪9b上的位移盤12也隨之向左移動;裝在從動部件的外套15——即花籃的右側的轉速傳感元件25則發出轉速改變信號,裝在密封罩22上的轉速信號接收元件26收到轉速改變信號即傳遞給傳感器線路板24,同時,裝在位移盤座10上的位移傳感元件21則發出位移改變信號,裝在密封罩22內的位移信號接收元件23收到位移改變信號後即傳遞傳感器線路板24;傳感器線路板24將收到的轉速改變信號和位移改變信號送到裝在電動自行車的微處理裝置,由微處理裝置利用位移、轉速數位訊號,計算出扭力、角度等相關參數,並得到所需動力大小,指令電機適時給予補償;當負荷減小後,壓縮彈簧自適應回彈,動力自動減小,這樣不停地交變,位移盤不斷地來回位移,指令電機及時準確地做出判斷,從而實現高效節能,智能驅動的目的,避免了操作控制不準確和零啟動帶來的弊端。
本發明用於摩託車上時,則不需要在雙軸承座4上安裝第二從動輪27。
權利要求
1.鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,包括輪軸(1)、套在輪軸中部的套筒(2)、固定連接在套筒左端和右端的單軸承座(3)及軸承和雙軸承座(4)及軸承、第一從動輪(5),在第一主動輪(5)上設有圓弧槽口(28),與固定連接在單軸承座(3)上的滾輪(29)配合;其特徵在於a)在套筒(2)的中部設有位移傳感總成,其位移筒(6)內的調節墊圈(7)、壓縮彈簧(8)和滾動推頂機構依次套在套筒(2)上;位移筒(6)的左端與套筒(2)左部的軸承配合併與第一主動輪(5)固定連接;位移筒的右端與滾動推頂機構的轉動輪(9a)固定連接,位移盤座(10)與滾動推頂機構的移動輪(9b)固定連接,在轉動輪(9a)與移動輪(9b)之間設有動體(9c);位移盤(12)通過位移筒(6)上的槽口(11)與位移盤座(10)固定連接;b)在位移傳感總成上設有從動部件,其內套(13)與設在位移傳感總成位移筒(6)上的滾針軸承(14)配合,內套(13)的右端與雙軸承座(4)固定連接;在內套(13)與其外套(15)之間的左部設有支撐軸承、右部設有外套圈(16)上帶有棘齒(17)的軸承,與設在內套(13)上的離合輪(18)及其上的棘爪(19)構成離合關係;c)位移盤座(10)從外套(15)的右部設有槽口(20)穿過;設在位移盤座(10)上的位移傳感元件(21),與固定連接在輪軸(1)右端的密封罩(22)內的位移信號接收元件(23)相對應,位移信號接收元件(23)與設在密封罩(22)內的傳感器線路板(24)連接。
2.根據權利要求1所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其特徵在於在從動部件的外套(15)的右側還設有轉速傳感元件(25);在密封罩(22)外的左側設有轉速信號接收元件(26)、與外套(15)上的轉速傳感元件(25)相對應;轉速信號接收元件(26)與傳感器線路板(24)連接。
3.根據權利要求1或2所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其特徵在於凸輪機構的轉動輪(9a)與位移輪(9b)之間的滾動體(9c)為鋼球或滾柱;轉動輪(9a)隨位移筒(6)轉動,位移輪(9b)的左側與壓縮彈簧(8)接觸,隨從動部件的外套(15)轉動並可左右移動。
4.根據權利要求1所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其特徵在於在雙軸承座(4)上還設有第二從動輪(27)。
5.根據權利要求1所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其特徵在於位移傳感總成的壓縮彈簧(8)為多片碟型彈簧組成。
6.根據權利要求1或2所述的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,其特徵在於其位移傳感元件(21)及位移信號接收元件(23)、轉速傳感元件(25)及轉速信號接收元件(26)可採用差動式、變壓式線形、自感式、電渦流式、電絡式、物位傳感式、電阻式、紅外式、光纖式、超聲波傳感元件。
全文摘要
本發明涉及用於電動自行車或摩託車的鋼球/滾柱推頂式機械扭矩轉速傳動傳感裝置,包括輪軸、套筒、第一從動輪、第二從動輪,其特徵在於在套筒上設有位移傳感總成,其位移筒內設有調節墊圈、壓縮彈簧和滾動推頂機構;位移筒的右端與滾動推頂機構的轉動輪連接,位移盤座與滾動推頂機構的移動輪固定連接;在位移傳感總成上設有從動部件,在其內套與其外套之間設有離合裝置;設在位移盤座上的位移傳感元件與位移信號接收元件相對應,設在從動部件上的轉速傳感元件與轉速信號接收元件相對應;位移信號接收元件和轉速信號接收元件與傳感器線路板連接。本裝置安裝在驅動系統終端,直接參與傳動控制,具有機械自適應特點,在傳動過程中同步採集位移、轉速信號,為準確控制電機或發動機的輸出功率提供可靠的基礎,使傳動系統達到高效節能。
文檔編號G01P3/02GK1629599SQ200310104040
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月15日 優先權日2003年12月15日
發明者薛榮生 申請人:西南師範大學

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