專利名稱：鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械傳動(dòng)傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于摩托車、電動(dòng)自行車的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置。
背景技術(shù)：
在機(jī)械傳動(dòng)中要實(shí)現(xiàn)智能化傳動(dòng)控制，負(fù)荷是重要的檢測(cè)指標(biāo)。目前，無論是在普通傳動(dòng)機(jī)械上，還是在車輛上，對(duì)這個(gè)指標(biāo)的測(cè)量普遍是采用多種的傳感器分別獲得相關(guān)參數(shù)，再綜合判斷。如采用節(jié)氣門位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器判斷負(fù)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(rèn)為，節(jié)氣門開度的位置一樣則負(fù)荷一樣，節(jié)氣門開度的位置不一樣則負(fù)荷不一樣，以此來測(cè)量檢測(cè)判斷負(fù)荷的差異。又如采用進(jìn)氣歧管壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器判斷負(fù)荷，即所謂的p-n系統(tǒng)。其中，p指壓力，n指轉(zhuǎn)速。因?yàn)樨?fù)荷變化，進(jìn)氣壓力也會(huì)隨之發(fā)生變化，所以，用進(jìn)氣管壓力傳感器來判別負(fù)荷的變化，檢測(cè)負(fù)荷。負(fù)荷差異引起的噴油變化由氧傳感器修正。
這兩種負(fù)荷檢測(cè)系統(tǒng)均是在上述傳感器均不直接參與傳動(dòng)，在車輛前端沒有承受載荷間接狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)，并且是在發(fā)動(dòng)機(jī)上檢測(cè)判斷所得到的。這種測(cè)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的一致性要求是非常嚴(yán)格的，而往往發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家無法保證，必須對(duì)每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)定。而進(jìn)氣壓力波動(dòng)較大，進(jìn)氣壓力一般也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，進(jìn)氣門離解氣門體距離很短，進(jìn)氣壓力波動(dòng)較大，使得ECU判定真正的負(fù)荷不準(zhǔn)確。由于車輛運(yùn)行的工況極其復(fù)雜，人不可能做出準(zhǔn)確的判斷，常常發(fā)生人為的誤操作，誤導(dǎo)了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)荷的需求，而發(fā)動(dòng)機(jī)則完全按照人的操作指令執(zhí)行，即使校正也是建立在一個(gè)不準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上的，因此造成油耗損失和效率損失。發(fā)動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞輸出后的所有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來的功率和效率損失和負(fù)載的變化、行駛狀況和各種復(fù)雜工況均未進(jìn)行檢測(cè)和控制，因此對(duì)車輛傳動(dòng)和扭矩變化情況的檢測(cè)是局部的，微機(jī)所做的判斷和發(fā)出的指令均不完全合理和準(zhǔn)確。而且檢測(cè)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本高，性價(jià)比差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于摩托車、電動(dòng)自行車的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，它安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)終端，以機(jī)械的方式直接參與傳動(dòng)控制，在傳動(dòng)過程中同步采集扭矩、轉(zhuǎn)速信號(hào)，快速測(cè)出車輛啟動(dòng)、怠速、以及各種負(fù)荷及其交變瞬間及過度性等各種參數(shù)的變化，達(dá)到及時(shí)準(zhǔn)確地控制電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，高效節(jié)能，具有機(jī)械自適應(yīng)特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)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(dòng)輪；在第一從動(dòng)輪上設(shè)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(shè)有位移傳感總成，其位移筒內(nèi)的調(diào)節(jié)墊圈、壓縮彈簧和滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)依次套在套筒上；位移筒的左端與套筒左部的軸承配合并與第一從動(dòng)輪固定連接；位移筒的右端與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪固定連接，位移盤座與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的移動(dòng)輪固定連接，在轉(zhuǎn)動(dòng)輪與移動(dòng)輪之間設(shè)有滾動(dòng)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(shè)有從動(dòng)部件，其內(nèi)套與設(shè)在位移傳感總成位移筒上的滾針軸承配合，內(nèi)套的右端與雙軸承座固定連接；在內(nèi)套與外套之間的左部設(shè)有支撐軸承、右部設(shè)有外套圈上帶有棘齒的軸承，與設(shè)在內(nèi)套上的離合輪及其上的棘爪構(gòu)成離合關(guān)系；位移盤座從外套的右部設(shè)有槽口穿過；設(shè)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(nèi)的位移信號(hào)接收元件相對(duì)應(yīng)，位移信號(hào)接收元件與設(shè)在密封罩內(nèi)的傳感器線路板連接；在從動(dòng)部件的外套的右側(cè)還設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感元件，與設(shè)在密封罩外的左側(cè)的轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件相對(duì)應(yīng)；轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件與傳感器線路板連接。
所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪與位移輪之間的滾動(dòng)體為鋼球或滾柱；轉(zhuǎn)動(dòng)輪隨位移筒轉(zhuǎn)動(dòng)，位移輪的左側(cè)與壓縮彈簧接觸，隨從動(dòng)部件的外套轉(zhuǎn)動(dòng)并可左右移動(dòng)。
所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，在雙軸承座上還設(shè)有第二從動(dòng)輪。當(dāng)?shù)谝环N從動(dòng)輪的動(dòng)力不足時(shí)，由另外的動(dòng)力源如人力驅(qū)動(dòng)的第二從動(dòng)輪可以補(bǔ)償。
所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)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(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其位移傳感元件及位移信號(hào)接收元件、轉(zhuǎn)速傳感元件及轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件可采用差動(dòng)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、超聲波傳感元件。
本發(fā)明的第一從動(dòng)輪可以是輪、盤或其它相似結(jié)構(gòu)。其上的弧形槽用于限定滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍，其弧度在是根據(jù)初始負(fù)荷和最大負(fù)荷確定。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)終端處，在直接參與傳動(dòng)的同時(shí)，同步檢測(cè)扭矩和速度信號(hào)，供后續(xù)的計(jì)算機(jī)處理與控制機(jī)構(gòu)做出準(zhǔn)確的判斷，適時(shí)控制電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。在傳動(dòng)過程中，可以以最高每秒數(shù)百次或連續(xù)線性自動(dòng)無級(jí)檢測(cè)，快速響應(yīng)測(cè)出啟動(dòng)、怠速、各種負(fù)荷狀態(tài)以及負(fù)荷交變瞬間及過渡性等各項(xiàng)參數(shù)變化。在終端獲取的信號(hào)更準(zhǔn)確、全面及時(shí)，對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)控制，達(dá)到高效節(jié)能的目的，避免了人為操作控制，前端過程處取信號(hào)不準(zhǔn)確帶來的弊端。為智能驅(qū)動(dòng)提供最可靠的基礎(chǔ)。本裝具有機(jī)械自適應(yīng)特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明在設(shè)定初始負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明在超過初始負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)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(dòng)推頂機(jī)構(gòu)頂開狀態(tài)的示意圖。
圖6是圖5的C-C剖視圖。
圖7是滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)初始狀態(tài)的示意圖。
圖8(a)是第一種滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)頂開狀態(tài)的局部示意圖，(b)是初始狀態(tài)的局部示意圖。
圖9(c)是第二種滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)頂開狀態(tài)的局部示意圖，(d)是初始狀態(tài)的局部示意圖。
圖10(e)是第三種滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)頂開狀態(tài)的局部示意圖，(f)是初始狀態(tài)的局部示意圖。
圖11是本發(fā)明在設(shè)定初始負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的另一示意圖。
圖12是本發(fā)明在超過初始負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的另一示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的保護(hù)不限于以下參見圖1，該結(jié)構(gòu)是安裝在電動(dòng)自行車后輪軸上的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)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(dòng)輪5；第一從動(dòng)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(dòng)機(jī)軸上的鏈輪帶動(dòng)；固定連接在雙軸承座4上第二從動(dòng)輪27為小鏈輪，由人力驅(qū)動(dòng)的鏈輪帶動(dòng)，起輔助驅(qū)動(dòng)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(nèi)的調(diào)節(jié)墊圈7、壓縮彈簧8和凸輪機(jī)構(gòu)依次套在套筒2上，位移筒6的左端和第一從動(dòng)輪5同時(shí)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(dòng)推頂機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)輪9a和位移輪9b及位于其間的鋼球9c構(gòu)成；位移筒6的右端與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪9a固定連接，位移盤座10與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的移動(dòng)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(dòng)部件為花籃總成，裝在位移傳感總成的位移筒6外，其內(nèi)套13與位移筒6上的滾針軸承14配合，內(nèi)套13的右端與雙軸承座4固定連接；在內(nèi)套13與外套15——即花籃之間的左部設(shè)有支撐軸承、右部設(shè)有外套圈16上帶有棘齒17的軸承，與裝在內(nèi)套13上的離合輪18及其上的棘爪19構(gòu)成離合關(guān)系；位移傳感總成的位移盤座10從外套15——即花籃的右部設(shè)有槽口20穿過；設(shè)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(nèi)的位移信號(hào)接收元件23相對(duì)應(yīng)，位移信號(hào)接收元件23與設(shè)在密封罩22內(nèi)的傳感器線路板24連接；裝在從動(dòng)部件的外套15——即花籃的右側(cè)的轉(zhuǎn)速傳感元件25與裝在密封罩22外的左側(cè)的轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件26相對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件26與傳感器線路板24連接。
參見圖1，先調(diào)整調(diào)節(jié)墊圈7的厚度設(shè)定初始負(fù)荷，車輛啟動(dòng)和在設(shè)定初始負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一從動(dòng)輪5從裝在電動(dòng)自行車的電機(jī)獲得動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)組件——花籃總成轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車輪前進(jìn)。由于此時(shí)無負(fù)荷或負(fù)荷小于設(shè)定負(fù)荷，此時(shí)位移傳動(dòng)總成與從動(dòng)組件——花籃總成同步轉(zhuǎn)動(dòng)，裝在從動(dòng)部件的外套15——即花籃上的轉(zhuǎn)速傳感元件25不發(fā)出轉(zhuǎn)速改變信號(hào)；固定連接在位移盤座10上的位移盤12不發(fā)生位移。裝在位移盤座10上的位移傳感元件21也不發(fā)出位移改變信號(hào)。
參見圖2，當(dāng)車輛負(fù)荷大于設(shè)定初始負(fù)荷時(shí)，從動(dòng)組件——花籃總成的轉(zhuǎn)速低于位移傳動(dòng)總成的轉(zhuǎn)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(nèi)套13上的離合輪18的上的棘爪19卡合；這時(shí)，位移傳動(dòng)總成的滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪9a的轉(zhuǎn)速大于位移輪9b，轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)；裝在從動(dòng)部件的外套15——即花籃的右側(cè)的轉(zhuǎn)速傳感元件25則發(fā)出轉(zhuǎn)速改變信號(hào)，裝在密封罩22上的轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件26收到轉(zhuǎn)速改變信號(hào)即傳遞給傳感器線路板24，同時(shí)，裝在位移盤座10上的位移傳感元件21則發(fā)出位移改變信號(hào)，裝在密封罩22內(nèi)的位移信號(hào)接收元件23收到位移改變信號(hào)后即傳遞傳感器線路板24；傳感器線路板24將收到的轉(zhuǎn)速改變信號(hào)和位移改變信號(hào)送到裝在電動(dòng)自行車的微處理裝置，由微處理裝置利用位移、轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)，計(jì)算出扭力、角度等相關(guān)參數(shù)，并得到所需動(dòng)力大小，指令電機(jī)適時(shí)給予補(bǔ)償；當(dāng)負(fù)荷減小后，壓縮彈簧自適應(yīng)回彈，動(dòng)力自動(dòng)減小，這樣不停地交變，位移盤不斷地來回位移，指令電機(jī)及時(shí)準(zhǔn)確地做出判斷，從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，智能驅(qū)動(dòng)的目的，避免了操作控制不準(zhǔn)確和零啟動(dòng)帶來的弊端。
本發(fā)明用于摩托車上時(shí)，則不需要在雙軸承座4上安裝第二從動(dòng)輪27。
權(quán)利要求
1.鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)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(dòng)輪(5)，在第一主動(dòng)輪(5)上設(shè)有圓弧槽口(28)，與固定連接在單軸承座(3)上的滾輪(29)配合；其特征在于a)在套筒(2)的中部設(shè)有位移傳感總成，其位移筒(6)內(nèi)的調(diào)節(jié)墊圈(7)、壓縮彈簧(8)和滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)依次套在套筒(2)上；位移筒(6)的左端與套筒(2)左部的軸承配合并與第一主動(dòng)輪(5)固定連接；位移筒的右端與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪(9a)固定連接，位移盤座(10)與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的移動(dòng)輪(9b)固定連接，在轉(zhuǎn)動(dòng)輪(9a)與移動(dòng)輪(9b)之間設(shè)有動(dòng)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(shè)有從動(dòng)部件，其內(nèi)套(13)與設(shè)在位移傳感總成位移筒(6)上的滾針軸承(14)配合，內(nèi)套(13)的右端與雙軸承座(4)固定連接；在內(nèi)套(13)與其外套(15)之間的左部設(shè)有支撐軸承、右部設(shè)有外套圈(16)上帶有棘齒(17)的軸承，與設(shè)在內(nèi)套(13)上的離合輪(18)及其上的棘爪(19)構(gòu)成離合關(guān)系；c)位移盤座(10)從外套(15)的右部設(shè)有槽口(20)穿過；設(shè)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(nèi)的位移信號(hào)接收元件(23)相對(duì)應(yīng)，位移信號(hào)接收元件(23)與設(shè)在密封罩(22)內(nèi)的傳感器線路板(24)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其特征在于在從動(dòng)部件的外套(15)的右側(cè)還設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感元件(25)；在密封罩(22)外的左側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件(26)、與外套(15)上的轉(zhuǎn)速傳感元件(25)相對(duì)應(yīng)；轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件(26)與傳感器線路板(24)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其特征在于凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪(9a)與位移輪(9b)之間的滾動(dòng)體(9c)為鋼球或滾柱；轉(zhuǎn)動(dòng)輪(9a)隨位移筒(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，位移輪(9b)的左側(cè)與壓縮彈簧(8)接觸，隨從動(dòng)部件的外套(15)轉(zhuǎn)動(dòng)并可左右移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其特征在于在雙軸承座(4)上還設(shè)有第二從動(dòng)輪(27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其特征在于位移傳感總成的壓縮彈簧(8)為多片碟型彈簧組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，其特征在于其位移傳感元件(21)及位移信號(hào)接收元件(23)、轉(zhuǎn)速傳感元件(25)及轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件(26)可采用差動(dòng)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、超聲波傳感元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電動(dòng)自行車或摩托車的鋼球/滾柱推頂式機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)傳感裝置，包括輪軸、套筒、第一從動(dòng)輪、第二從動(dòng)輪，其特征在于在套筒上設(shè)有位移傳感總成，其位移筒內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)墊圈、壓縮彈簧和滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)；位移筒的右端與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪連接，位移盤座與滾動(dòng)推頂機(jī)構(gòu)的移動(dòng)輪固定連接；在位移傳感總成上設(shè)有從動(dòng)部件，在其內(nèi)套與其外套之間設(shè)有離合裝置；設(shè)在位移盤座上的位移傳感元件與位移信號(hào)接收元件相對(duì)應(yīng)，設(shè)在從動(dòng)部件上的轉(zhuǎn)速傳感元件與轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件相對(duì)應(yīng)；位移信號(hào)接收元件和轉(zhuǎn)速信號(hào)接收元件與傳感器線路板連接。本裝置安裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)終端，直接參與傳動(dòng)控制，具有機(jī)械自適應(yīng)特點(diǎn)，在傳動(dòng)過程中同步采集位移、轉(zhuǎn)速信號(hào)，為準(zhǔn)確控制電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率提供可靠的基礎(chǔ)，使傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到高效節(jié)能。
文檔編號(hào)G01P3/02GK1629599SQ200310104040
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者薛榮生 申請(qǐng)人:西南師范大學(xué)