專利名稱：壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械傳動傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對各種機械傳動中轉(zhuǎn)速、負載等參數(shù)的傳感，尤其涉及摩托車、電動自行車的壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動傳感裝置。
背景技術(shù)：
在機械傳動中要實現(xiàn)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采用多種的傳感器分別獲得相關(guān)參數(shù)，再來綜合判斷。如現(xiàn)有汽車、摩托車的負荷檢測方案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認為節(jié)氣門開度的位置一樣則負荷一樣，節(jié)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)采用進氣歧管壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器判斷負荷，即所謂的p-n系統(tǒng)。其中，p指壓力，n指轉(zhuǎn)速。因為負荷變化，進氣壓力也會隨之發(fā)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(tǒng)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(tài)下進行檢測，并是在發(fā)動機上檢測判斷所得到的，這種測量對發(fā)動機一致性的要求是非常嚴格的，而往往發(fā)動機生產(chǎn)廠家無法保證，每一臺發(fā)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(xiàn)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。由于車輛運行的工況極其復(fù)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(dǎo)了發(fā)動機對負荷的需求，而發(fā)動機會完全按照人的操作指令執(zhí)行，即使校正也是建立在一個不準確的基礎(chǔ)上的，因此造成油耗損失和效率損失。發(fā)動機是產(chǎn)生驅(qū)動的動力源，對發(fā)動機傳遞輸出后的所有傳動機構(gòu)帶來的功率和效率損失和負載的變化、行駛狀況和各種復(fù)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(fā)出的指令均不完全合理和準確。而且檢測機構(gòu)復(fù)雜，成本高，性價比差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于各種機械傳動過程，尤其適用于摩托車、電動自行車的壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動傳感裝置，它安裝在驅(qū)動系統(tǒng)終端，以機械的方式直接參與傳動控制，在傳動過程中同步采集扭矩、轉(zhuǎn)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(shù)的變化，達到及時準確地控制電機(發(fā)動機)的輸出功率，高效節(jié)能，具有機械自適應(yīng)特點。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)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(diào)整器總成、位移傳動總成和離合器總成。扭矩調(diào)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(diào)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(gòu)裝配在輪軸上。位移傳動總成具有壓簧、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組件形成離合配合關(guān)系，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(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連接。
所述的從動組件上安裝有轉(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)動配合。與位移盤上的位移傳感元件和從動組件上的轉(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(yīng)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(jié)構(gòu)。主動件上弧形槽用于限定扭簧扭動角度范圍，其弧度在是根據(jù)初始負荷和最大負荷確定。
本發(fā)明的優(yōu)點是本裝置安裝在驅(qū)動系統(tǒng)終端處，在直接參與傳動的同時，同步檢測扭力和速度信號，供后續(xù)的計算機處理與控制機構(gòu)做出準確的判斷，適時控制電機或發(fā)動機的動力輸出。在傳動過程中，可以以最高每秒數(shù)百次連續(xù)線性自動無級檢測，快速響應(yīng)測出啟動、怠速、各種負荷狀態(tài)以及負荷交變瞬間及過度性等各項參數(shù)變化，獲取的信號更準確、及時，對車輛運行狀態(tài)進行適時控制，達到高效節(jié)能的目的，為智能驅(qū)動提供最可靠的基礎(chǔ)。避免了操作控制不準確和零啟動帶來的弊端。并為根據(jù)特殊需求的負荷、扭矩的大小以及其他具體使用需要，設(shè)定所需的理想運動模式打下基礎(chǔ)。本裝置直接參與傳動，還具有機械自適應(yīng)特點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖中主動輪的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護不限于以下實施例。
參見圖1，該結(jié)構(gòu)是安裝于電動自行車或摩托車后輪軸上的壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)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托車的大傳動系統(tǒng)中從動輪，輪軸12是電動自行車或摩托車的后輪軸，從動組件在本例中是電動自行車或摩托車的花籃總成。另外本裝置還有位移傳動總成、超越離合器總成、扭矩調(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輪。
參見圖1、圖2，主動輪1上均勻開有弧形槽29，內(nèi)有數(shù)個位移小滾輪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與主動輪弧形槽29內(nèi)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(diào)整器總成可發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度在弧形槽29限定的弧度范圍內(nèi)(裝配時先按車輛的負載要求調(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，并可隨絲桿筒22一體轉(zhuǎn)動。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，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則固定在從動組件的軸承座上，形成超越離合關(guān)系。從動組件包括花籃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。
本裝置若用于電動自行車時，可采用電動和人力雙鏈驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其人力驅(qū)動機構(gòu)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(qū)動為主時，電力自適應(yīng)補償?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。
工作過程車輛啟動和在設(shè)定初始負荷范圍內(nèi)運動時，主動輪從外部電機或發(fā)動機處獲得動力轉(zhuǎn)動，帶動蝶簧，將動力傳遞給離合器總成，最后帶動從動組件即花籃總成，驅(qū)動車輪，由于此時無負荷或負荷小于設(shè)定負荷，此時位移傳動總成也在同步轉(zhuǎn)動，位移盤不發(fā)生位移。
當車輛負荷大于設(shè)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(qū)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(diào)整器總成與主動輪發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(角度在設(shè)定的最大負荷范圍內(nèi))，位移盤產(chǎn)生位移。在不同的負荷狀態(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，計算出扭力、角度等相關(guān)參數(shù)，并得到所需動力大小，指令電機或發(fā)動機適時給予補償；當負荷減小后，碟簧自適應(yīng)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(fā)動機或電機及時準確地做出判斷，從而實現(xiàn)高效節(jié)能，智能驅(qū)動的目的，避免了操作控制不準確和零啟動帶來的弊端。
權(quán)利要求
1.壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動傳感裝置，包括主動件、輪軸和從動組件，其特征在于還具有扭矩調(diào)整器總成、位移傳動總成和超越離合器總成；扭矩調(diào)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(diào)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(gòu)裝配在輪軸上，位移傳動總成具有壓簧、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組件形成離合配合關(guān)系，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(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件。
全文摘要
壓力式機械扭矩轉(zhuǎn)速角度位移傳動傳感裝置，包括主動件、輪軸、從動組件、矩調(diào)整器總成、位移傳動總成和離合器總成。扭矩調(diào)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，并裝配在輪軸上。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(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組件形成離合配合關(guān)系，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(yīng)，感應(yīng)位移信號。本裝置安裝在驅(qū)動系統(tǒng)終端，以機械的方式直接參與傳動控制，具有機械自適應(yīng)特點，在傳動過程中同步采集扭矩、轉(zhuǎn)速信號，為準確控制電機(發(fā)動機)的輸出功率提供可靠的基礎(chǔ)，使傳動系統(tǒng)達到高效節(jié)能。
文檔編號G01L5/00GK1616937SQ20031011097
公開日2005年5月18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)