車輛及其行車扭矩測量系統的製作方法

2024-02-10 17:52:15

專利名稱：車輛及其行車扭矩測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別涉及一種車輛及其行車扭矩測量系統。
背景技術：
當前世界能源形勢對汽車領域產生了很大的影響，節能減排已經成為各大汽車廠商以及消費者關注的焦點，而為了實現這一目的，就需要了解車輛的工作環境和車況信息，因此要對車輛的相關參數進行採集和分析，行車扭矩作為一項關鍵參數，對其數據的採集要求精度要高，可靠性強。現有的扭矩測量方式主要包括下述兩種:I)在變速箱的輸出軸上安裝扭矩傳感器進行測量扭矩即車輛的輸出扭矩，該扭矩參數可以通過檢測動力傳動軸的扭矩獲取，比如檢測發動機輸出軸或是變速箱輸出軸的輸出扭矩，而發動機輸出軸受到安裝環境的限制，不易於檢測的實施。2)利用測功機進行測量測功機通過勵磁電流產生制動發動機的制動扭矩，利用測力計來測量以獲取發動機的輸出扭矩。上述兩種檢測方式均需要直接與傳動軸接觸，由於行車過程中，變速箱或是發動機的工作環境較為惡劣，具有強烈的震動，上述檢測方式無法在車輛行駛過程中進行，只能在試驗臺架上進行測量。試驗臺架的測量具有下述局限:試驗臺架雖然在一定程度上能夠模擬實際運轉的情況，但並不全面，很多時候並不能顯示出車輛的實際工作狀況，即無法實時測量，所測量的扭矩並不能精確反應車輛的實際行車扭矩。另外，利用測功機測量時，還有可能因為接觸不良，而使數據失真。有鑑於此，如何改進扭矩測量技術，以實現車輛行車扭矩的實時測量，提高車輛行車扭矩檢測的精確度，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明的目的為提供一種車輛及其行車扭矩測量系統。該測量系統實現了在行車過程中扭矩的實時測量，確保行車扭矩檢測的精確度。本發明提供的行車扭矩測量系統，包括設置於車輛的發動機飛輪上的扭矩傳感器、扭矩信號的無線發射器，以及設置於發動機飛輪殼上的扭矩信號的無線接收器；所述扭矩傳感器和所述無線發射器信號連接；還包括設於所述飛輪上以供電於所述扭矩傳感器和所述無線發射器的電源。該行車扭矩測量系統，通過檢測飛輪的應變獲取輸出軸的扭矩，扭矩傳感器設置於飛輪上即可，無需與輸出軸直接連接，飛輪上具有一定的安裝空間，便於安裝扭矩傳感器、發射器以及電源等；另外，扭矩傳感器實時地將扭矩信號傳遞至無線發射器，無線發射器和無線接收器採取無線傳輸的方式，飛輪旋轉不影響信號的傳遞，避免了由於接觸不可靠造成的信號波動，使得扭矩傳感器能夠實時準確地傳遞至採集模塊；而且行車時，由於飛輪的較大慣量，相較於發動機或是變速箱，飛輪的狀態較為穩定，扭矩傳感器的工作環境相對較為平穩，使得準確地實時測量行車扭矩成為可能。優選地，還包括設置於飛輪殼上且連通有交流電的初級線圈，以及設置於所述飛輪上並與所述初級線圈配套的次級線圈，所述次級線圈為所述電源。初級線圈設置於飛輪殼上不旋轉，僅次級線圈隨飛輪旋轉，即為設置於飛輪上的扭矩傳感器、無線發射器提供了無線電源，保證飛輪高速旋轉時的動平衡，並且無線電源使得該扭矩測量系統能夠連續地長時間工作。優選地，還設置有實現直流電和交流電轉換的轉換器，所述初級線圈通過所述轉換器連接車載蓄電池。如此設計，利用車輛自有的車載蓄電池，再安裝簡單的轉換器，即可獲得所需的交流電，成本較低。優選地，還包括交流電源，所述初級線圈與所述交流電源連接。交流電源易於獲取，易於實現初級線圈的交流電供電。優選地，所述電源為設置於所述飛輪上的電池。電池易於獲取，易於實現扭矩傳感器、無線發射器的供電。優選地，還包括調節所述扭矩傳感器輸出信號的調節器，所述扭矩傳感器通過所述調節器信號連接所述無線發射器，所述調節器由所述電源供電。調節器可以將扭矩傳感器檢測的扭矩數據經過信號放大、信號調理等方式處理後，再傳輸至無線發射器，以使無線發射器將合適、精確、無幹擾的扭矩信號傳輸給無線接收器，確保最終採集數據的精確度優選地，所述無線發射器和所述調節器關於所述飛輪的中心軸線對稱設置。對稱設置使得飛輪的質量分布更為均勻，以提高飛輪的動平衡性能。優選地，所述飛輪上設有與所述飛輪同軸的遙測環，所述次級線圈設置於所述遙測環內。設置於遙測環內，能夠進一步提高質量分布的均勻性，保證飛輪動平衡。優選地，所述遙測環具有關於所述飛輪中心軸線對稱設置的兩個凹槽，所述無線發射器和所述調節器分別設置於兩所述凹槽內。無線發射器和調節器替代凹槽處的遙測環部分，以使質量分布更為均勻。優選地，所述飛輪上設置有兩個以上的所述扭矩測量傳感器，且沿所述飛輪的周向均布。均布的多個扭矩傳感器不僅使得檢測結果更加精確，同時也有助於實現飛輪的動平衡。所述飛輪上設有沿周向均布的通槽，相鄰所述通槽之間具有連接筋，所述扭矩傳感器設置於所述連接筋上。如此，可以使扭矩傳感器更加敏感地感受到飛輪變形，加強了測量的靈敏度和準確性。本發明提供的車輛，具有發動機和行車扭矩測量系統，所述行車扭矩測量系統為上述任一項所述的行車扭矩測量系統。
由於上述扭矩測量系統具有上述技術效果，具有該扭矩測量系統的車輛也具有相同的技術效果。優選地，所述無線接收器與所述車輛的CAN總線連接。如此設計，無需單獨設置連接採集模塊和無線接收器的線路，可以簡化傳輸線路，便於結構布置。


圖1為本發明所提供行車扭矩測量系統一種具體實施例的結構框圖；圖2為本發明所提供行車扭矩測量系統一種具體實施例的結構示意圖。圖1-2 中:11飛輪、111安裝盤、112通槽、113連接筋、21無線發射器、22扭矩傳感器、23遙測環、24初級線圈、25調節器、26採集模塊、27次級線圈、28無線接收器
具體實施例方式為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1-2，圖1為本發明所提供行車扭矩測量系統一種具體實施例的結構框圖；圖2為本發明所提供行車扭矩測量系統一種具體實施例的結構示意圖。該行車扭矩測量系統，包括設置於車輛的發動機飛輪11上的扭矩傳感器22、扭矩信號的無線發射器21，以及設置於發動機飛輪殼上的扭矩信號的無線接收器28。發動機飛輪11安裝於發動機曲軸後端，具有較大轉動慣量，通常呈較大的圓盤狀設置。飛輪殼安裝於發動機和變速箱之間，通常外接曲軸箱、起動機等，內置飛輪11總成，起到連接機體、防護和載體的作用。如圖2所示，飛輪11中部具有設置安裝孔的安裝盤111，安裝盤111用於與發動機的輸出軸固定，輸出軸轉動時驅動飛輪11轉動，而飛輪殼相對發動機是固定的，即行車時，飛輪11相對飛輪殼轉動。飛輪11和飛輪殼的具體結構和功用可以參考背景技術理解，此處不再贅述。扭矩傳感器22和無線發射器21信號連接，即扭矩傳感器22檢測的扭矩信號能夠傳遞至無線發射器21，由無線發射器21向外發射。無線發射器21和無線接收器28配套設置，無線接收器28接收無線發射器21發出的扭矩信號。無線發射器21可以通過無線射頻信號傳遞給無線接收器28的接收天線。行車扭矩測量系統還包括設於發動機飛輪11上以供電於扭矩傳感器22和無線發射器21的電源。行車時，扭矩傳感器22與無線發射器21會隨飛輪11轉動，電源設置於飛輪11上，與扭矩傳感器22、無線發射器21同步轉動，可以保持供電線路狀態的穩定，實現供電功能。上述行車扭矩測量系統的工作過程如下:a、扭矩傳感器22實時檢測輸出軸的扭矩；飛輪11隨輸出軸轉動，飛輪11表面的應變可以反應出輸出軸的扭矩，如圖2所示，在飛輪11上設置應變片作為扭矩傳感器22。其中，安裝盤111與輸出軸連接，故安裝盤111附近的形變最能反應輸出軸的扭矩，作為優選的方案，可以將扭矩傳感器22設置於安裝盤111附近，如圖2所示，扭矩傳感器22設置於安裝盤111處。b、扭矩傳感器22將檢測的扭矩信號實時地傳輸至無線發射器21 ；C、無線發射器21將接收的扭矩信號實時地傳輸至無線接收器28，無線接收器28將接收的扭矩信號傳輸給車輛的採集模塊26，如圖1所示。車輛的採集模塊26可以設置於駕駛室內，比如，集成於車輛的總控制器內，由總控制器進行分析、存儲，以備調用查看，或直接顯示於駕駛室內的顯示器，也可以通過總控制器內的分析計算模塊直接描繪出行車扭矩和其他行車參數(比如車速、耗油量等)的關係、變化曲線等。無線接收器28可以直接連接車輛的CAN總線，CAN總線採集車輛的各類信號並傳輸至車輛總控制器，如此設計，無需單獨設置連接採集模塊26和無線接收器28的線路，可以簡化傳輸線路，便於結構布置。該行車扭矩測量系統，通過檢測飛輪11的應變獲取輸出軸的扭矩，扭矩傳感器22設置於飛輪11上即可，無需與輸出軸直接連接，飛輪11上具有一定的安裝空間，便於安裝；另外，扭矩傳感器22實時地將扭矩信號傳遞至無線發射器21，無線發射器21和無線接收器28採取無線傳輸的方式，飛輪11旋轉不影響信號的傳遞，避免了由於接觸不可靠造成的信號波動，使得扭矩傳感器22能夠實時準確地傳遞至採集模塊26 ;而且行車時，由於飛輪11的較大慣量，相較於發動機或是變速箱，飛輪11的狀態較為穩定，扭矩傳感器22的工作環境相對較為平穩，使得準確地實時測量行車扭矩成為可能。進一步地，針對上述各實施例，行車扭矩測量系統還可以包括設置於發動機飛輪殼上且連通有交流電的初級線圈24，以及設置於飛輪11上並與初級線圈24配套的次級線圈27，此時，次級線圈27充當了為無線發射器21和扭矩傳感器22供電的電源。需要說明的是，為清楚顯示扭矩測量系統的結構，圖2並未顯示飛輪殼，相應地，圖2中顯示的初級線圈24並未與飛輪11連接，而是為了便於理解。初級線圈24與交流電接通後,初級線圈24周圍會產生電磁場，當飛輪11旋轉時，由於電磁場的作用，對應的次級線圈27中就會產生感應電流。無線發射器21和扭矩傳感器22與次級線圈27連接時，次級線圈27就可以為二者供電。此時，初級線圈24和次級線圈27形成非接觸式變壓器，初級線圈24設置於飛輪殼上不旋轉，僅次級線圈27隨飛輪11旋轉，即為設置於飛輪11上的扭矩傳感器22、無線發射器21提供了無線電源，保證飛輪11高速旋轉時的動平衡，並且無線電源使得該扭矩測量系統能夠連續地長時間工作。為了保證次級線圈27能夠與初級線圈24感應生電，次級線圈27大致呈環狀地設置於飛輪11的盤面上，如圖2所示，次級線圈27設置於環狀設置的遙測環23內，飛輪11盤面上設有環形槽，遙測環23置於環形槽內，無線發射器21也可以設置於遙測環23內，即無線發射器21、次級線圈27均設於遙測環13內，以便整體安裝。可以理解，在飛輪11上直接設置電池作為扭矩傳感器22和無線發射器21的電源也是可以的。只是，如此設置，飛輪11旋轉時的動態平衡性能、工作連續時間均次於上述的非接觸式無線電源方案。針對上述設置無線電源的方案，初級線圈24的交流電可以來自於車載蓄電池。通常，車輛上會自帶有車載蓄電池，一般為24V車載蓄電池並設置於駕駛室內，車載蓄電池提供直流電。此時可以設置能夠實現直流電和交流電轉換的轉換器，初級線圈24通過轉換器連接車載蓄電池。即通過轉換器將車載蓄電池的直流電轉換為交流電，提供至初級線圈24，以使初級線圈24能夠產生電磁場，保證無線電源的產生。如此設計，利用車輛自有的車載蓄電池，再安裝簡單的轉換器，即可獲得所需的交流電。當然，直接設置交流電源供電至初級線圈24也是可以的，比如，直接將交流電源設置於飛輪殼處，只是該種方案的簡易性次於上述實施例，成本也相對較高。針對上述各實施例，行車扭矩測量系統還可以設置調節器25，調節器25用於調節扭矩傳感器22輸出的扭矩信號。調節器25可以將扭矩傳感器22檢測的扭矩數據經過信號放大、信號調理等方式處理後，再傳輸至無線發射器21，以使無線發射器21將合適、精確、無幹擾的扭矩信號傳輸給無線接收器28，確保最終採集數據的精確度。此時，調節器25需與扭矩傳感器22連接，調節器25也設置於飛輪11上，調節器25與扭矩傳感器22可以由同一電源供電，電源可以是如上所述的無線電源或是電池。調節器25可以與無線發射器21、次級線圈27共同設置於遙測環23內，即該測量系統位於飛輪11上的設備均設置於遙測環23內，形成整體。無線發射器21和調節器25優選地關於飛輪11的中心軸線對稱設置。如圖2所示，二者對稱設置使得飛輪11的質量分布更為均勻，以提高飛輪11的動平衡性能。為了進一步降低無線發射器21和調節器25設置對原飛輪11質量分布均勻性的影響，上述的遙測環23設置有關於飛輪11中心軸線對稱的兩凹槽，無線發射器21和調節器25插固於凹槽內，圖2中，為便於查看到無線發射器21和調節器25，兩凹槽處顯示為凹槽。飛輪11上可以設置有兩個以上的扭矩測量傳感器，且沿飛輪11的周向均布。如圖2所示，共設置了 6個扭矩傳感器22，多個扭矩傳感器22可以檢測出輸出軸附近多個點的應變，從而全面地反應輸出軸的扭矩，使得檢測結果更為準確。而且均布的扭矩傳感器22不僅使得檢測結果更加精確，同時也有助於實現飛輪11的動平衡。圖2中，對飛輪11的主體盤面進行了局部切除，使得安裝盤111與主體盤面之間具有六個沿周向均布的通槽112，通槽112之間設有連接筋113，扭矩傳感器22設置於連接筋113上。如此，可以使扭矩傳感器22更加敏感地感受到飛輪11變形，加強了測量的靈敏度和準確性。遙測環25位於連接筋113的外側，即遙測環25相較於連接筋113遠離飛輪11的中心，使得整個測量系統的布置更為科學合理。除了上述行車扭矩測量系統，本發明還提供一種車輛，具有發動機和行車扭矩測量系統，行車扭矩測量系統為上述任一實施例所述的行車扭矩測量系統。由於上述行車扭矩測量系統具有上述技術效果，提供的車輛也具有相同的技術效果，此處不再贅述。以上對本發明所提供的一種車輛及其行車扭矩測量系統均進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種行車扭矩測量系統，其特徵在於，包括設置於車輛的發動機飛輪(11)上的扭矩傳感器(22)、扭矩信號的無線發射器(21)，以及設置於發動機飛輪殼上的扭矩信號的無線接收器(28);所述扭矩傳感器(22)和所述無線發射器(21)信號連接；還包括設於所述飛輪(11)上以供電於所述扭矩傳感器(22)和所述無線發射器(21)的電源。
2.如權利要求1所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，還包括設置於所述飛輪殼上且連通有交流電的初級線圈(24)，以及設置於所述飛輪(11)上並與所述初級線圈(24)配套的次級線圈(27)，所述次級線圈(27)為所述電源。
3.如權利要求2所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，還設置有實現直流電和交流電轉換的轉換器，所述初級線圈(24)通過所述轉換器連接車載蓄電池。
4.如權利要求2所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，還包括交流電源，所述初級線圈(24)與所述交流電源連接。
5.如權利要求2-4任一項所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，還包括調節所述扭矩傳感器(22)輸出信號的調節器(25)，所述扭矩傳感器(22)通過所述調節器(25)信號連接所述無線發射器(21)，所述調節器(25)由所述電源供電。
6.如權利要求5所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述無線發射器(21)和所述調節器(25)關於所述飛輪(11)的中心軸線對稱設置。
7.如權利要求6所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述飛輪(11)上設有與所述飛輪(11)同軸的遙測環(23)，所述次級線圈(27)設置於所述遙測環(23)內。
8.如權利要求7所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述遙測環(23)具有關於所述飛輪中心軸線對稱設置的兩個凹槽，所述無線發射器(21)和所述調節器(25)分別設置於兩所述凹槽內。
9.如權利要求1-4任一項所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述電源為設置於所述飛輪(11)上的電池。
10.如權利要求1-4任一項所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述飛輪(11)上設置有兩個以上的所述扭矩測量傳感器(22)，且沿所述飛輪(11)的周向均布。
11.如權利要求10所述的行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述飛輪(11)上設有沿周向均布的通槽，相鄰所述通槽之間具有連接筋，所述扭矩傳感器設置於所述連接筋上。
12.—種車輛，具有發動機和行車扭矩測量系統，其特徵在於，所述行車扭矩測量系統為權利要求1-11任一項所述的行車扭矩測量系統。
13.如權利要求12所述的車輛，其特徵在於，所述無線接收器(28)與所述車輛的CAN總線連接。
全文摘要
本發明公開一種車輛及其行車扭矩測量系統，測量系統包括設置於飛輪上的扭矩傳感器、無線發射器，以及設置於飛輪殼上的無線接收器；扭矩傳感器和無線發射器信號連接；還包括設於飛輪上以供電於扭矩傳感器和無線發射器的電源。該測量系統通過檢測飛輪的應變獲取輸出軸的扭矩，扭矩傳感器設置於飛輪上即可，無需與輸出軸直接連接，便於安裝；另外，無線發射器和無線接收器採取無線傳輸的方式，避免了由於接觸不可靠造成的信號波動，使得扭矩傳感器能夠實時準確地傳遞至採集模塊；而且，由於飛輪的較大慣量，相較於發動機或是變速箱，飛輪的狀態穩定，扭矩傳感器的工作環境平穩，使得準確地實時測量行車扭矩成為可能。
文檔編號G01L3/00GK103196605SQ20131009783
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者韓爾樑, 李會收, 潘鳳文, 曾金, 劉信奎, 於欽江 申請人:濰柴動力股份有限公司