專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的扭矩傳感器彈性元件的結(jié)構(gòu)形式以一基本扭矩感應(yīng)部分為彈性元件，在彈性元件中間圓筒的外表面中央對(duì)稱(chēng)貼二到八片應(yīng)變片，當(dāng)扭矩加載在彈性元件兩端時(shí)，彈性元件產(chǎn)生變形，該變形被應(yīng)變片感應(yīng)到并形成電參量的變化，進(jìn)而通過(guò)后續(xù)電路處理而得到扭矩的變化。 這一彈性元件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但在為滿(mǎn)足量程要求情況下必然使圓筒壁較厚，彈性元件對(duì)扭矩很不敏感，分辨率和測(cè)量精度都低；從而使得應(yīng)變片檢測(cè)到的信號(hào)很微弱，易受干擾、不易被后續(xù)電路處理，且易因受側(cè)向力等干擾而測(cè)量不準(zhǔn)確，重復(fù)性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件，以提高分辨率和測(cè)量精度。本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置扭矩感應(yīng)部分；其中部為筒體，筒體的兩端分別設(shè)置為上法蘭盤(pán)和下法蘭盤(pán)；上連接體，是以其上連接環(huán)外套在所述扭矩感應(yīng)部分中的筒體上，并固定連接在上法蘭盤(pán)上，在所述上連接環(huán)的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只上環(huán)瓦片，在所述各上環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有上連接耳；下連接體，是以其下連接環(huán)外套在所述扭矩感應(yīng)部分中的筒體上，并固定連接在下法蘭盤(pán)上，在所述下連接環(huán)的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只下環(huán)瓦片，在所述各下環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有下連接耳；所述各上環(huán)瓦片與各下環(huán)瓦片處在同一圓周位置上并一一交錯(cuò)，相鄰的上連接耳與下連接耳之間以鋼片相連接以形成一整環(huán)，在所述鋼片上設(shè)置應(yīng)變片。本發(fā)明應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件的特點(diǎn)也在于所述上連接體和下連接體均為分體設(shè)置的左右兩半的結(jié)構(gòu)形式。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明在基本扭矩感應(yīng)件的基礎(chǔ)上加裝了機(jī)械放大單元，放大單元可以實(shí)現(xiàn)兩級(jí)放大，且兩級(jí)放大呈倍乘關(guān)系。所以，在保證量程和強(qiáng)度的基礎(chǔ)上能放大應(yīng)變片所貼部位的應(yīng)變，使應(yīng)變片輸出增大，因此提高了分辨率和測(cè)量精度；2、本發(fā)明因?yàn)閼?yīng)變片的輸出增大，可使后續(xù)處理電路更簡(jiǎn)單，放大電路的簡(jiǎn)化又能帶來(lái)體積縮小、功率減小、發(fā)熱減少。并能使整個(gè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)穩(wěn)定易于標(biāo)定，從而使檢測(cè)精度和重復(fù)性提高。


圖I為本發(fā)明中扭矩感應(yīng)部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中上連接體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中下連接體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中應(yīng)變片的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明裝配示意圖；圖中標(biāo)號(hào)11筒體；12上法蘭盤(pán)；13下法蘭盤(pán)；21上連接環(huán)；22上環(huán)瓦片；23上連接耳；31下連接環(huán)；32下環(huán)瓦片；33下連接耳；4鋼片；5應(yīng)變片。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例中應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件的結(jié)構(gòu)設(shè)置為如圖I所示的扭矩感應(yīng)部分；其中部為筒體11，筒體11的兩端分別設(shè)置為上法蘭盤(pán)12和下法蘭盤(pán)13 ；如圖2所示的上連接體，是以其上連接環(huán)21外套在扭矩感應(yīng)部分中的筒體11上，并固定連接在上法蘭盤(pán)12上，在上連接環(huán)21的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只上環(huán)瓦片22，在各上環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有上連接耳23 ；如圖3所示的下連接體，是以其下連接環(huán)31外套在扭矩感應(yīng)部分中的筒體11上，并固定連接在下法蘭盤(pán)13上，在下連接環(huán)31的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只下環(huán)瓦片32，在各下環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有下連接耳33 ；如圖4、圖5所示，各上環(huán)瓦片22與各下環(huán)瓦片32處在同一圓周位置上并一一交錯(cuò)，相鄰的上連接耳23與下連接耳33之間以鋼片4相連接以形成一整環(huán)，在鋼片4上設(shè)置應(yīng)變片5。如圖2、圖3所示，具體實(shí)施中，為了便于裝配，上連接體和下連接體均為分體設(shè)置的左右兩半的結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明利用杠桿原理、應(yīng)力集中原理和勾股定理對(duì)常見(jiàn)的方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件進(jìn)行改進(jìn)。其中，杠桿原理是利用在同一平面內(nèi)，對(duì)于兩個(gè)同心圓上兩個(gè)相鄰的點(diǎn)在圓心角變化相同時(shí)，大圓上的絕對(duì)變化量大于小圓上的絕對(duì)變化量，根據(jù)圓的周長(zhǎng)與半徑的關(guān)系可知，兩者變化量的比值等于所在圓的半徑的比值；本發(fā)明是將應(yīng)變片5貼于鋼片4，應(yīng)變片5所在圓半徑與扭矩感應(yīng)部分中間筒體的外壁的半徑的比值大于一，所以能起到放大的作用。為了將應(yīng)用杠桿原理后的設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，并且不引入因連接所引起的誤差，通過(guò)將貼有應(yīng)變片5的部位設(shè)計(jì)為在滿(mǎn)足強(qiáng)度的情況下盡量薄，這樣，根據(jù)應(yīng)力集中原理，外部作用力引起的扭轉(zhuǎn)變形就能絕大部分集中在較薄的壁部，再通過(guò)應(yīng)變片檢測(cè)并輸出；應(yīng)變片黏貼的部位有兩種可選方案，一種是類(lèi)似于常見(jiàn)的黏貼方法，另一種使應(yīng)變片能貼在應(yīng)力集中后的彈性元件的端點(diǎn)，或者交錯(cuò)排列在應(yīng)力集中后的彈性元件的中間，為便于組裝和拆卸維修，本實(shí)施例中采取了后一種方法，這樣，利用勾股定理就能計(jì)算出具體的優(yōu)化倍數(shù)。本發(fā)明通過(guò)相當(dāng)于半徑之比的線(xiàn)性放大和勾股定理的二次方放大的兩級(jí)放大，使得傳感器在分辨力和測(cè)量精度上都有大幅提升。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件，其特征是設(shè)置 扭矩感應(yīng)部分；其中部為筒體(11)，筒體(11)的兩端分別設(shè)置為上法蘭盤(pán)(12)和下法蘭盤(pán)(13)； 上連接體，是以其上連接環(huán)(21)外套在所述扭矩感應(yīng)部分中的筒體(11)上，并固定連接在上法蘭盤(pán)(12)上，在所述上連接環(huán)(21)的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只上環(huán)瓦片(22)，在所述各上環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì) 稱(chēng)設(shè)置有上連接耳(23)； 下連接體，是以其下連接環(huán)(31)外套在所述扭矩感應(yīng)部分中的筒體(11)上，并固定連接在下法蘭盤(pán)(13)上，在所述下連接環(huán)(31)的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只下環(huán)瓦片(32)，在所述各下環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有下連接耳(33)； 所述各上環(huán)瓦片(22)與各下環(huán)瓦片(32)處在同一圓周位置上并一一交錯(cuò)，相鄰的上連接耳(23)與下連接耳(33)之間以鋼片(4)相連接以形成一個(gè)整環(huán)，在所述鋼片(4)上設(shè)置應(yīng)變片(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件，其特征是所述上連接體和下連接體均為分體設(shè)置的左右兩半的結(jié)構(gòu)形式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于方向盤(pán)扭矩傳感器的彈性元件，其特征是設(shè)置扭矩感應(yīng)部分；中部為筒體，兩端分別設(shè)置為法蘭盤(pán)；上連接體是以上連接環(huán)外套在扭矩感應(yīng)部分中的筒體上，并固定連接在法蘭盤(pán)上，在上連接環(huán)的外圓周上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩只上環(huán)瓦片，在各上環(huán)瓦片沿圓周方向的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有上連接耳；下連接體以其下連接環(huán)、下環(huán)瓦片和下連接耳與上連接體相對(duì)設(shè)置；各上環(huán)瓦片與各下環(huán)瓦片處在同一圓周位置上并一一交錯(cuò)，相鄰的上連接耳與下連接耳之間以鋼片連接形成整環(huán)，在鋼片上設(shè)置應(yīng)變片。本發(fā)明可以提高分辨率和測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01L3/00GK102967399SQ20121053219
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者金施群, 邢金玉, 吳平方, 李保生 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)