壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置的製作方法
2023-10-10 17:56:34
專利名稱：壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械傳動傳感技術領域，具體涉及對各種機械傳動中轉速、負載等參數的傳感，尤其涉及摩託車、電動自行車的壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置。
背景技術：
在機械傳動中要實現智能化傳動控制，負荷是重要的檢測項目，目前的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。如現有汽車、摩託車的負荷檢測方案a)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。
b)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，用進氣管壓力傳感器來判別負荷的變化，檢測負荷。
這兩種方案，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，在車輛前端沒承受載荷間接狀態下進行檢測，並是在發動機上檢測判斷所得到的，這種測量對發動機一致性的要求是非常嚴格的，而往往發動機生產廠家無法保證，每一臺發動機要單獨進行嚴格的標定；進氣壓力傳感器成本高，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，常常做出人為的誤操作，人的誤操作和操作不準確誤導了發動機對負荷的需求，而發動機會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
本實用新型的目的是提供一種適用於各種機械傳動過程，尤其適用於摩託車、電動自行車的壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置，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機(發動機)的輸出功率，高效節能，具有機械自適應特點。
本實用新型的技術方案如下壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置，包括主動件、輪軸、從動組件、扭矩調整器總成、位移傳動總成和離合器總成。扭矩調整器總成通過主動件上的弧形槽、螺栓與主動件裝配為一體，扭矩調整器總成又一體裝配在輪軸上。位移傳動總成通過滾輪機構裝配在輪軸上。位移傳動總成具有壓簧、壓板、內外相套的絲杆筒和位移組件，絲杆筒與主動件固定，壓板插裝在絲杆筒的軸向開口限位滑槽內，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組件形成離合配合關係，從動組件通過軸承裝配在位移傳動總成上。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，感應位移信號，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杆筒外的位移螺母、與位移螺母相連的推板/杆和固定連接在推板/杆端部的位移盤，位移傳感元件裝在位移盤上，推板/杆與超越離合器穿套活動連接。
所述的從動組件上安裝有轉速傳感元件，與固定在其附近的轉速傳感元件相對應，感應轉速信號。
所述的輪軸兩端通過軸承與固定的支撐件轉動配合。與位移盤上的位移傳感元件和從動組件上的轉速傳感元件分別對應的位移傳感元件和轉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，在扭矩調整器總成外或離合器總成外還可裝第二主動件。這樣在存在兩種動力源時，一種動力源不足，另一種動力源自適應補償。
本實用新型的主動件可是主動輪、主動盤或其它相似結構。主動件上弧形槽用於限定扭簧扭動角度範圍，其弧度在是根據初始負荷和最大負荷確定。
本實用新型的優點是本裝置安裝在驅動系統終端處，在直接參與傳動的同時，同步檢測扭力和速度信號，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度性等各項參數變化，獲取的信號更準確、及時，對車輛運行狀態進行適時控制，達到高效節能的目的，為智能驅動提供最可靠的基礎。避免了操作控制不準確和零啟動帶來的弊端。並為根據特殊需求的負荷、扭矩的大小以及其他具體使用需要，設定所需的理想運動模式打下基礎。本裝置直接參與傳動，還具有機械自適應特點。
圖1是本實用新型的結構圖；圖2是圖中主動輪的結構圖。
具體實施方式
以下結合具體實施例詳細說明本實用新型，但本實用新型的保護不限於以下實施例。
參見圖1，該結構是安裝於電動自行車或摩託車後輪軸上的壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置，具有主動輪1、輪軸12和從動組件，主動輪1又是電動自行車或摩託車的大傳動系統中從動輪，輪軸12是電動自行車或摩託車的後輪軸，從動組件在本例中是電動自行車或摩託車的花籃總成。另外本裝置還有位移傳動總成、超越離合器總成、扭矩調整器總成、位移傳感元件、傳感器線路板、傳感器安裝部件和第二主動輪。
參見圖1、圖2，主動輪1上均勻開有弧形槽29，內有數個位移小滾輪24。扭矩調整器總成包括扭矩調整板28、軸承座27和扭矩調整固定環25，扭矩調整板28通過螺栓29與主動輪弧形槽29內的位移小滾輪24連接，與主動輪1連成一體，主動輪1與扭矩調整器總成可發生相對轉動，轉動角度在弧形槽29限定的弧度範圍內(裝配時先按車輛的負載要求調整蝶簧的扭矩，再固定螺栓)，扭矩調整板28與安裝在輪軸12上的軸承座27端面嚙合，再由扭矩調整固定環25螺紋鎖緊扭矩調整板28和軸承座27。位移傳動總成包括絲杆筒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。絲杆筒22與主動輪1的中心孔固定連接，絲杆筒22上軸向開有位移滑槽，供壓板4穿插並對其限位，使其壓板4隻能軸向移動，並可隨絲杆筒22一體轉動。壓板4的外圓與套在絲杆筒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。絲杆筒22內的蝶簧7則套在輪軸12上，一端通過軸承5緊壓壓板4一側，另一端通過滾輪10緊壓在超越離合器總成的座套11內側，在位移傳感總成和超越離合器總成之間傳遞扭力。滾輪10同時又是輪軸12和絲杆筒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轉動，並從端部套在絲杆筒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則固定在從動組件的軸承座上，形成超越離合關係。從動組件包括花籃23、設在花籃23兩端內的軸承2和6，用於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形成超越離合關係，將花籃的負載傳遞給超越離合器總成。
支撐輪軸12的固定支撐件13是車架與後輪的固定連接軸，其上固定連接有罩狀的傳感器安裝部件9，在花籃23的圓環上設有轉速傳感元件19B，在傳感器安裝部件外側設有與之對應的轉速接收元件19A，在位移盤17的圓周上設有位移傳感元件8B，在傳感器安裝部件內側設有與位移傳感元件對應的位移接收元件8A。傳感元件與設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、超聲波等現有各種成熟傳感元件。
本裝置若用於電動自行車時，可採用電動和人力雙鏈驅動結構，其人力驅動機構的從動輪即本裝置的第二主動輪14可安裝在離合器座套上，可以達到人力驅動為主時，電力自適應補償的效果。
另外，根據需要，位移推板也可換成了位移推桿，其功能作用完全相同。
工作過程車輛啟動和在設定初始負荷範圍內運動時，主動輪從外部電機或發動機處獲得動力轉動，帶動蝶簧，將動力傳遞給離合器總成，最後帶動從動組件即花籃總成，驅動車輪，由於此時無負荷或負荷小於設定負荷，此時位移傳動總成也在同步轉動，位移盤不發生位移。
當車輛負荷大於設定初始負荷時，花籃總成的負荷傳遞給超越離合器總成，超越離合器總成通過輪軸將負荷傳遞給蝶簧，此時驅動力和負荷相交，在兩個力的共同作用下，蝶簧被壓縮，扭矩調整器總成與主動輪發生相對轉動(角度在設定的最大負荷範圍內)，位移盤產生位移。在不同的負荷狀態，產生不同的位移量，通過位移傳感元件和轉速傳感元件不斷地將數位訊號傳遞給後續的微處理裝置，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，指令電機或發動機適時給予補償；當負荷減小後，碟簧自適應回彈，動力自動減少，這樣兩個力不停地交變，位移盤不斷地來回位移，指令發動機或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。
權利要求1.壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置，包括主動件、輪軸和從動組件，其特徵在於還具有扭矩調整器總成、位移傳動總成和超越離合器總成；扭矩調整器總成通過主動件上的弧形槽、螺栓與主動件裝配為一體，扭矩調整器總成又一體裝配在輪軸上；位移傳動總成通過滾輪機構裝配在輪軸上，位移傳動總成具有壓簧、壓板、內外相套的絲杆筒和位移組件，絲杆筒與主動件固定，壓板插裝在絲杆筒的軸向開口限位滑槽內，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組件形成離合配合關係，從動組件通過軸承裝配在位移傳動總成上；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，感應位移信號，傳感元件線路連接傳感器線路板。
2.根據權利的要求1所述的傳感裝置，其特徵在於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組件上。
3.根據權利的要求1或2所述的傳感裝置，其特徵在於壓簧套在輪軸上，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.根據權利的要求1或2所述的傳感裝置，其特徵在於位移組件包括套在絲杆筒外的位移螺母、與位移螺母相連的推板/杆和固定連接在推板/杆端部的位移盤，位移傳感元件裝在位移盤上，推板/杆穿過超越離合器總成，並連接位移盤。
5.根據權利的要求1或2所述的傳感裝置，其特徵在於從動組件上安裝有轉速傳感元件，與固定在其附近的轉速傳感元件相對應，感應轉速信號。
6.根據權利的要求1或2所述的傳感裝置，其特徵在於輪軸兩端通過軸承與固定的支撐件轉動配合。
7.根據權利的要求6所述的傳感裝置，其特徵在於與位移盤上的位移傳感元件和從動組件上的轉速傳感元件分別對應的位移傳感元件和轉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.根據權利的要求1或2所述的傳感裝置，其特徵在於在扭矩調整器總成外或離合器總成外裝有第二主動件。
專利摘要壓力式機械扭矩轉速角度位移傳動傳感裝置，包括主動件、輪軸、從動組件、矩調整器總成、位移傳動總成和離合器總成。扭矩調整器總成通過主動件上的弧形槽、螺栓與主動件裝配為一體，並裝配在輪軸上。位移傳動總成通過裝配在輪軸上。位移傳動總成具有壓簧、壓板、內外相套的絲杆筒和位移組件，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組件形成離合配合關係，從動組件通過軸承裝配在位移傳動總成上。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，感應位移信號。本裝置安裝在驅動系統終端，以機械的方式直接參與傳動控制，具有機械自適應特點，在傳動過程中同步採集扭矩、轉速信號，為準確控制電機(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G01L5/00GK2667478SQ20032011467
公開日2004年12月29日 申請日期2003年11月15日 優先權日2003年11月15日
發明者薛榮生 申請人:西南師範大學