CN100416246C - 压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置 - Google Patents

Abstract

压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置，包括主动件、轮轴、从动组件、矩调整器总成、位移传动总成和离合器总成。扭矩调整器总成通过主动件上的弧形槽、螺栓与主动件装配为一体，并装配在轮轴上。位移传动总成通过装配在轮轴上。位移传动总成具有压簧、压板、内外相套的丝杆筒和位移组件，压板与超越离合器总成之间装有压簧。超越离合器总成与从动组件形成离合配合关系，从动组件通过轴承装配在位移传动总成上。位移组件上有位移传感元件，与固定在其附近的位移传感元件相对应，感应位移信号。本装置安装在驱动系统终端，以机械的方式直接参与传动控制，具有机械自适应特点，在传动过程中同步采集扭矩、转速信号，为准确控制电机(发动机)的输出功率提供可靠的基础，使传动系统达到高效节能。

Description

压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置

技术领域

本发明涉及机械传动传感技术领域，具体涉及对各种机械传动中转速、负载等参数的传感，尤其涉及摩托车、电动自行车的压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置。

背景技术

在机械传动中要实现智能化传动控制，负荷是重要的检测项目，目前的无论是在普通传动机械上，还是在车辆上，对这个指标的检测普遍是采用多种的传感器分别获得相关参数，再综合判断，如现有汽车、摩托车的负荷检测方案：

a)采用节气门位置传感器和转速传感器判断负荷，即所谓的a-n系统。其中，a指节气门位置，n指转速。ECU认为节气门开度的位置一样则负荷一样，节气门开度的位置不一样则负荷不一样，以此来测量判断负荷的差异。

b)采用气歧管压力传感器和转速传感器判断负荷，即所谓的p-n系统。其中，p指压力，n指转速。因为负荷变化，进气压力也会随之发生变化，用进气管压力传感器来判别负荷的变化，检测负荷。

这两种方案，负荷差异引起的喷油变化由氧传感器修正。

这两种负荷检测系统均是在上述传感器均不直接参与传动，在车辆前端没承受载荷间接状态下进行检测，并是在发动机上检测判断所得到的，这种测量对发动机一致性的要求是非常严格的，而往往发动机生产厂家无法保证，每一台发动机要单独进行严格的标定；进气压力传感器成本高，而进气压力波动较大，进气压力一般也会出现波动，进气门离解气门体距离很短，进气压力波动较大，使得ECU判定真正的负荷不准确。由于车辆运行的工况极其复杂，人不可能做出准确的判断，常常做出人为的误操作，人的误操作和操作不准确误导了发动机对负荷的需求，而发动机会完全按照人的操作指令执行，即使校正也是建立在一个不准确的基础上的，因此造成油耗损失和效率损失。发动机是产生驱动的动力源，对发动机传递传输后的所有传动机构带来的功率和效率损失和负载的变化、行驶状况和各种复杂工况均未进行监测和控制，因此对车辆传动和扭矩变化情况的检测是局部的，微机所做的判断和发出的指令均不完全合理和准确。而且检测机构复杂，成本高，性价比差。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于各种机械传动过程，尤其适用于摩托车、电动自行车的压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置，它安装在驱动系统终端，以机械的方式直接参与传动控制，在传动过程中同步采集扭矩、转速信号，快速测出车辆启动、怠速、以及各种负荷及其交变瞬间及过渡性等各种参数的变化，达到及时准确地控制电机(发动机)的输出功率，高效节能，具有机械自适应特点。

本发明的技术方案如下：

压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置，包括主动件、轮轴、从动组件、扭矩调整器总成、位移传动总成和离合器总成。扭矩调整器总成通过主动件上的弧形槽、螺栓与主动件装配为一体，扭矩调装器总成又一体装配在轮轴上。位移传动总成通过滚轮机械装配在轮轴上。位移传动总成具有压簧、压板、内外相套的丝杆筒和位移组件，丝杆筒与主动件固定，压板插装在丝杆筒的轴向开口限位滑槽内，外圆与位移组件连接，压板与超越离合器总成之间装有压簧。超越离合器总成与从动组件形成离合配合关系，从动组件通过轴承装配在位移传动总成上。位移组件上有位移传感元件，与固定在其附近的位移接收元件相对应，感应位移信号，传感元件线路连接传感器线路板。

所述的超越离合器总成具有连接在轮轴上的座套，座套直接或间接带有超越棘爪，与超越棘爪离合相配的超越棘齿则固定在从动组件上。

所述的压簧套在轮轴上，一端通过轴承压紧在压板上，另一端通过滚轮紧压在超越离合器总成的座套上。

所述的位移组件包括套在丝杆筒外的位移螺母、与位移螺母相连的推板或推杆和固定连接在推板或推杆端部的位移盘，位移传感元件装在位移盘上，推板或推杆与超越离合器穿套活动连接。

所述的从动组件上安装有转速传感元件，与固定在其附近的转速接收元件相对应，感应转速信号。

所述的轮轴两端通过轴承与固定的支撑件转动配合。与位移盘上的位移传感元件和从动组件上的转速传感元件分别对应的位移接收元件和转速接收元件固定在传感器安装部件上，传感器安装部件则固定在支撑件上。

另外，在扭矩调整器总成外或离合器总成外还可装第二主动件。这样在存在两种动力源时，一种动力源不足，另一种动力源自适应补偿。

本发明的主动件可是主动轮、主动盘或其它相似结构。主动件上弧形槽用于限定扭簧扭动角度范围，其弧度在是根据初始负荷和最大负荷确定。

本发明的优点是：本装置安装在驱动系统终端处，在直接参与传动的同时，同步检测扭力和速度信号，供后续的计算机处理与控制机构做出准确的判断，适时控制电机或发动机的动力输出。在传动过程中，可以以最高每秒数百次连续线性自动无级检测，快速响应测出启动、怠速、各种负荷状态以及负荷交变瞬间及过渡性等各项参数变化，获取的信号更准确、及时，对车辆运行状态进行适时控制，达到高效节能的目的，为智能驱动提供最可靠的基础，避免了操作控制不准确和零启动带来的弊端。并为根据特殊需求的负荷，扭矩的大小以及其它具体使用需要，设定所需的理想运行模式打下基础。本装置直接参与传动，还具有机械自适应特点。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是图中主动轮的结构图。

具体实施方式

以下结合具体实施例详细说明本发明，本发明的保护不限于以下实施例。

参见图1，该结构是安装于电动自行车或摩托车后轮轴上的压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置，具有主动轮1、轮轴12和从动组件，主动轮1又是电动自行车或摩托车的大传动系统中从动轮，轮轴12是电动自行车或摩托车的后轮轴，从动组件在本例中是电动自行车或摩托车的花篮总成。另外本装置还有位移传动总成、超越离合器总成、扭矩调整器总成、位移传感元件、传感线路板、传感器安装部件和第二主动轮。

参见图1、图2，主动轮1上均匀开有弧形槽30，内有数个位移小滚轮24。扭矩调整器总成包括扭矩调整板28，轴承座27和扭矩调整固定环25，扭矩调整板28通过螺栓29与主动轮弧形槽30内的位移小滚轮24连接，与主动轮1连成一体，主动轮1与扭矩调整器总成可发生相对转动，转动角度在弧形槽30限定的弧度范围内(装配时先按车辆的负载要求调整蝶簧的扭矩，再固定螺栓)，扭矩调整板28与安装在轮轴12上的轴承座27端面啮合，再由扭矩调整固定环25螺纹锁紧扭矩调整板28和轴承座27。位移传动总成包括丝杆筒22、位移组件、压板4和蝶簧7，位移组件包括位移螺母3、推板18和位移盘17。丝杆筒22与主动轮1的中心孔固定连接，丝杆筒22上轴向开有位移滑槽，供压板4穿插并对其限位，使其压板4只能轴向移动，并可随丝杆筒22一体转动。压板4的外圆与套在丝杆筒22外的位移螺母3连接，位移螺母3又连接推板18，推板18穿过超越离合器的缺口，其端部连接位移盘17。丝杆筒22内的蝶簧7则套在轮轴12上，一端通过轴承5紧压压板4一侧，另一端通过滚轮10紧压在超越离合器总成的座套11内侧，在位移传感总成和超越离合器总成之间传递扭力。滚轮10同时是轮轴12和丝杆筒22之间的支撑。超越离合器包括座套11、超越棘爪20和超越棘齿21，座套11和轮轴12一体连接，随轮轴12转动，并从端部套在丝杆筒22上，它们之间装有滚针16，座套11的外圈有超越棘爪20(可以是一体成型，也可以是通过分离部件装配形成)，超越棘齿21则固定在从动组件的轴承座上，形成超越离合关系，从动组件包括花篮23、设在花篮23两端内的轴承2和6，用于在花篮总成和位移传感总成之间形成支撑，其中与花篮23连接的一个轴承座带有超越棘齿21，它与超越离合器的超越棘爪20形成超越离合关系，将花篮的负载传递给超越离合器总成。

支撑轮轴12的固定支撑件13是车架与后轮的固定连接轴，其上固定连接有罩状的传感器安装部件9，在花篮23的圆环上设有转速传感元件19B，在传感器安装部件外侧设有与之对应的转速接收元件19A，在位移盘17的圆周上设有位移传感元件8B，在传感器安装部件内侧设有与位移传感元件对应的位移接收元件8A。传感元件与设在传感器安装部件上的传感器线路板15连接，传感器线路板15将信号传给外部的处理部分。传感元件可采用差动式、变压式线形、自感式、电涡流式、电络式、物位传感式、电阻式、红外式、光纤式、超声波等现有各种成熟传感元件。

本装置若用于电动自行车时，可采用电动和人力双链驱动结构，其人力驱动机构的从动轮即本装置的第二主动轮14可安装在离合器座套上，可以达到人力驱动为主时，电力自适应补偿的效果。

另外，根据需要，位移推板也可换成了位移推杆，其功能作用完全相同。

工作过程：车辆启动和在设定初始负荷范围内运动时，主动轮从外部电机或发动机处获得动力转动，带动蝶簧，将动力传递给离合器总成，最后带动从动组件即花篮总成，驱动车轮，由于此时无负荷或负荷小于设定负荷，此时位移传动总成也在同步转动，位移盘不发生位移。

当车辆负荷大于设定初始负荷时，花篮总成的负荷传递给超越离合器总成，超越离合器总成同过轮轴将负荷传递给蝶簧，此时驱动力和负荷相交，在两个力的共同作用下，蝶簧被压缩，扭矩调整器总成与主动轮发生相对转动(角度在设定的最大负荷范围内)，位移盘产生位移。在不同的负荷状态，产生不同的位移量，通过位移传感元件和转速传感元件不断地将数字信号传递给后续的微处理装置，由微处理装置利用位移、转速数字信号，计算出扭力、角度等相关参数，并得到所需动力大小，指令电机或发动机实时给予补偿；当负荷减小后，蝶簧自适应回弹，动力自动减少，这样两个力不停地交变，位移盘不断地来回位移，指令发动机或电机及时准确地做出判断，从而实现高效节能、智能驱动的目的，避免了操作控制不准确和零启动带来的弊端。

Claims (7)

1. 压力式机械扭矩转速角度位移传动传感装置，包括主动件、轮轴和从动组件，其特征在于：还具有扭矩调整器总成、位移传动总成和超越离合器总成；

扭矩调整器总成通过主动件上的弧形槽、螺栓与主动件装配为一体，扭矩调整器总成又一体装配在轮轴上；

位移传动总成通过滚轮机构装配在轮轴上，位移传动总成具有压簧、压板、内外相套的丝杆筒和位移组件，丝杆筒与主动件固定，压板插装在丝杆筒的轴向开口限位滑槽内，压板的外圆与位移组件连接，压板与超越离合器总成之间装有压簧；

超越离合器总成与从动组件形成离合配合关系，从动组件通过轴承装配在位移传动总成上；

位移组件上有位移传感元件，与固定在其附近的位移接收元件相对应，感应位移信号，传感元件线路连接传感器线路板；

从动组件上安装有转速传感元件，与固定在其附近的转速接收元件相对应，感应转速信号。

2. 根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于：超越离合器总成具有连接在轮轴上的座套，座套直接或间接带有超越棘爪，与超越棘爪离合相配的超越棘齿则固定在从动组件上。

3. 根据权利要求1或2所述的传感装置，其特征在于：压簧套在轮轴上，一端通过轴承压紧在压板上，另一端通过滚轮紧压在超越离合器总成的座套上。

4. 根据权利要求1或2所述的传感装置，其特征在于：位移组件包括套在丝杆筒外的位移螺母、与位移螺母相连的推板或推杆和固定连接在推板或推杆端部的位移盘，位移传感元件装在位移盘上，推板或推杆穿过超越离合器总成，并连接位移盘。

5. 根据权利要求4所述的传感装置，其特征在于：与位移盘上的位移传感元件和从动组件上的转速传感元件分别对应的位移接收元件和转速接收元件固定在传感器安装部件上，传感器安装部件则固定在支撑件上，所述支撑件是车架与后轮的固定连接轴。

7. 根据权利要求1或2所述的传感装置，其特征在于：轮轴两端通过轴承与固定的支撑件转动配合，所述支撑件是车架与后轮的固定连接轴。

8. 根据权利要求1或2所述的传感装置，其特征在于：在扭矩调整器总成外或超越离合器总成外装有第二主动件。

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