本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力測量裝置。

背景技術(shù)：

壓力傳感器是最常用的傳感器之一，按照原理可分為應(yīng)變片式和彈簧式等，但現(xiàn)有的壓力傳感器，通常要求被測物體與傳感器相對固定，在被測物體移動的情況下，傳統(tǒng)的傳感器無法良好實現(xiàn)測量，比如應(yīng)變片的觸點需要導(dǎo)線連接，在軸旋轉(zhuǎn)時，通常無法使用或利用滑環(huán)進(jìn)行連接，但此時，傳感器壽命將受到滑環(huán)等構(gòu)建的影響，可靠性不佳，缺乏一種適用于運轉(zhuǎn)或移動情況下的壓力測量裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足本發(fā)明提供一種壓力測量裝置，通過將傳感器外置，并利用轉(zhuǎn)動或移動的組件受壓對固定組件造成的壓力進(jìn)行測量，以間接測量的方式，解決現(xiàn)有直接測量方式中，傳感器無法布置或壽命受限的問題。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種壓力測量裝置，包括軸承、軸承套和力傳感器，軸承設(shè)置在軸承套內(nèi)，力傳感器設(shè)置在軸承的外圈外側(cè)或設(shè)置在軸承套上。

進(jìn)一步的，軸承套設(shè)置有軸承安裝位和力傳感器安裝位，軸承安裝位和力傳感器安裝位分別設(shè)置在隔板兩側(cè)或軸承安裝位和力傳感器安裝位直接相連。

進(jìn)一步的，當(dāng)力傳感器設(shè)置在軸承上時，所述軸承的外圈外側(cè)貼合設(shè)置有力傳感器，所述外圈還設(shè)置有鍵槽，并且在所述軸承套的相應(yīng)位置設(shè)置有與所述外圈的鍵槽所匹配的鍵槽。

進(jìn)一步的，軸承還設(shè)置有支撐架和防塵蓋。

進(jìn)一步的，所述軸承安裝位為圓孔，所述鍵槽與力傳感器安裝位相對布置，所述力傳感器安裝位為槽狀，該槽狀力傳感器安裝位與軸承安裝位的圓孔連接處相切或設(shè)置有圓弧倒角。

進(jìn)一步的，軸承安裝位的圓孔對軸承的包覆角度不小于181°。

進(jìn)一步的，當(dāng)力傳感器設(shè)置在軸承套上時，軸承安裝位為圓孔，軸承安裝位外側(cè)設(shè)置有力傳感器安裝位，力傳感器安裝位與軸承安裝位依靠隔板連接，傳感器安裝位為槽或孔，傳感器安裝位與軸承安裝位相鄰一側(cè)設(shè)置成圓弧狀，且與軸承安裝位同軸布置，力傳感器設(shè)置在隔板上。

進(jìn)一步的，隔板與軸承套一體化制造或作為插接板插在軸承套內(nèi)，力傳感器安裝位寬度與軸承安裝位的直徑相同。

進(jìn)一步的，力傳感器為應(yīng)變片。

進(jìn)一步的，還包括線路板，所述線路板外置或設(shè)置在力傳感器安裝位內(nèi)，線路板與力傳感器連接。

進(jìn)一步的，所述軸承為深溝球軸承、滾子軸承、推力軸承或調(diào)心軸承中的一種。

進(jìn)一步的，軸承游隙不大于0.5mm。

一種中軸力矩傳感器，使用本發(fā)明的壓力測量裝置。

本發(fā)明的有益效果為：

1)通過將力傳感器貼在軸承外圈或?qū)⒘鞲衅髟O(shè)置在軸承套上，使用間接測量的方式測量拉力，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

2)通過將壓力測量裝置設(shè)置在固定組件上，不影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，同時能保證較為準(zhǔn)確的計量值。

3)通過設(shè)置傳感器安裝位，避免力傳感器安裝干涉并通過設(shè)置鍵來固定軸承，實現(xiàn)軸承的良好固定。

4)通過合理的設(shè)置軸承包覆角度和隔板厚度，既保證了軸承安裝的可靠性和穩(wěn)定性，又能良好控制固定組件形變，控制力的測量范圍，并保持較高的靈敏度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種壓力測量裝置的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種壓力測量裝置具有整體軸承套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種壓力測量裝置第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種壓力測量裝置的軸承結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種壓力測量裝置應(yīng)用于自行車中軸時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一種壓力測量裝置的一軸承結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖；

附圖中各標(biāo)注名稱如下：1、軸承；2、軸承套；3、力傳感器；4、線路板；5、傳感器安裝位；6、內(nèi)圈；7、外圈；8、滾動體；9、鍵槽；9-1軸承套鍵槽；10、螺紋連接部；11、唇口；12、軸承安裝位。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種壓力測量裝置，包括軸承1、軸承套2和力傳感器3，軸承1設(shè)置在軸承套2內(nèi)，力傳感器3設(shè)置在軸承1的外圈7外側(cè)或設(shè)置在軸承套2上，軸承套2設(shè)置有軸承安裝位和力傳感器3安裝位，軸承安裝位和力傳感器3安裝位分別設(shè)置在隔板兩側(cè)或軸承安裝位和力傳感器3安裝位直接相連。

第一實施例

請參閱圖1和圖2：

一種壓力測量裝置，包括軸承1、軸承套2和力傳感器3，軸承1設(shè)置在軸承套2內(nèi)，力傳感器3設(shè)置在軸承套2上，軸承套2設(shè)置有軸承安裝位12和力傳感器3安裝位，軸承安裝位12和力傳感器3安裝位分別設(shè)置在隔板兩側(cè)，具體為:

請參閱圖1，軸承套2可以為任意形狀，軸承套2設(shè)計有一個橢圓形孔或其他不規(guī)則的弧形孔，通過隔板形成一個圓形的軸承安裝位12和一個傳感器安裝位5，軸承安裝位12和傳感器安裝位5依靠隔板分隔，該隔板為弧形，隔板外徑大于軸承1的外徑，且該隔板可插入軸承套2，并與該軸承套2的對應(yīng)部分緊密配合，隔板與軸承套2共同組成圓形的軸承安裝位12，圖中，該隔板為等厚度的勻質(zhì)弧形板，當(dāng)然為獲得不同的測量性能，可根據(jù)需要改變該隔板各處的厚度，本實施中，軸承安裝位12內(nèi)設(shè)置有軸承1。該軸承1為普通軸承1，比如深溝球軸承1，滾子軸承1、推力軸承1、調(diào)心軸承1等，在此不加以限制。

軸承套2與隔板還形成有另一個傳感器安裝位5，用于設(shè)置力傳感器3和放置線路板4，其中力傳感器3設(shè)置在隔板外側(cè)并緊貼在隔板表面設(shè)置，力傳感器3可選用應(yīng)變片或彈簧式壓力傳感器3，本實施例中，力傳感器3為應(yīng)變片。需要注意的是，為了獲得更好的性能，力傳感器3安裝位的寬度與軸承1的外徑相同，力傳感器3的邊緣設(shè)置圓弧倒角，以減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致壓力測量裝置失效。傳感器安裝位5中可設(shè)置線路板4，該線路板4為放大器或其他信號處理單元，當(dāng)然，線路板4也可外置，并通過導(dǎo)線與設(shè)置在隔板上的應(yīng)變片連接。

此外為保證隔板的安裝和正常工作，隔板兩端應(yīng)留出適當(dāng)長度并與軸承套2良好固定。

請參閱圖2，相比如圖1所示的實施例，圖2中，將隔板與軸承套2一體化設(shè)計，可通過鑄造切削等方式直接制造，簡化制造工藝，降低成本。

第二實施例，

請參閱圖3和圖4，

一種壓力測量裝置，包括包括軸承1、軸承套2和力傳感器3，軸承1設(shè)置在軸承套2內(nèi)，力傳感器3設(shè)置在軸承1外側(cè)，軸承套2設(shè)置有軸承安裝位12和力傳感器3安裝位，軸承安裝位12和力傳感器3安裝位不通過隔板直接相連，具體為:

請參閱圖3，軸承套2可以為任意形狀，軸承套2設(shè)計有一個橢圓形孔或其他不規(guī)則的弧形孔，該弧形或橢圓形孔為由圓形的軸承安裝位12和一個傳感器安裝位5復(fù)合并直接連接形成。其中，軸承安裝位12為大半個圓，軸承安裝位12可以對軸承1形成半包覆結(jié)構(gòu)，在軸承安裝位12上設(shè)置有軸承套鍵槽9-1，該軸承套鍵槽9-1可設(shè)置在軸承安裝位12的任意位置，最佳的，該鍵槽9與軸承安裝位12的開口相對布置，軸承安裝位12與軸承1的接觸的兩個端點到軸承1旋轉(zhuǎn)中心構(gòu)成的角度a為包覆角度，為保證軸承1的良好固定，軸承包覆角度a應(yīng)大于180°，比如在本實施例中，該角度為220°，當(dāng)然，根據(jù)不同的傳感器設(shè)計需求，可設(shè)置不同的軸承包覆角度a，僅僅需要保證軸承1能良好固定且不會從安裝位內(nèi)脫出即可，傳感器安裝位5與軸承安裝位12直接聯(lián)通，如圖3所示，傳感器安裝位5的兩邊與軸承安裝位5的兩側(cè)端點相切，當(dāng)然，根據(jù)不同的設(shè)計要求，可不與軸承安裝位12的兩個端點相切，但應(yīng)該設(shè)置圓弧倒角以避免相交處產(chǎn)生應(yīng)力集中。

除上述的軸承安裝位12的兩個端點與傳感器安裝位5的兩邊直接相連外，還可設(shè)置將軸承安裝位12的兩端設(shè)計成唇口11狀，唇口11的前段設(shè)置成圓弧狀，向傳感器安裝位5一側(cè)延伸。本實施中，軸承安裝位12內(nèi)設(shè)置有軸承1。比如深溝球軸承1，滾子軸承1、推力軸承1、調(diào)心軸承1等，在此不加以限制。

請參閱圖4，需要注意的是，本實施例中的軸承1為力矩軸承1，該力矩軸承1包括內(nèi)圈6、外圈7和滾動體8，軸承1的內(nèi)圈6和外圈7同軸連接，軸承1的內(nèi)圈6和外圈7之間環(huán)形等距排布有滾動體8，軸承1的外圈7外側(cè)貼合設(shè)置有力傳感器3，外圈7還設(shè)置有鍵槽9，最佳的，鍵槽9與力傳感器3相對布置，當(dāng)然，鍵槽9也可與力傳感器3成角度布置，為獲得更好的壽命和性能，軸承1還可增加支撐架和防塵蓋，此外軸承1安裝設(shè)置有一定的游隙，保證軸承1外圈7具有合理的形變量，該游隙不大于0.5mm。

該力矩軸承1通過調(diào)整外圈7的厚度以實現(xiàn)不同的剛度，從而調(diào)整力傳感器3的靈敏度與量程。此外也可通過調(diào)整唇口11的厚度與延伸長度來獲得特定的測量能力。本實施例中，力傳感器3為應(yīng)變片，該應(yīng)變片,設(shè)置在軸承1外圈7并與軸承1外圈7緊密貼合。應(yīng)變片的輸出連接有線路板4，該線路板4為放大器或其他信號處理單元，線路板4設(shè)置在傳感器安裝位5內(nèi)，當(dāng)然，線路板4也可外置并通過導(dǎo)線與力傳感器3連接。

特別的，力傳感器3應(yīng)設(shè)置在軸承安裝位12和一個傳感器安裝位5相交處，且力傳感器3應(yīng)處于相交處的中心位置。力傳感器3不應(yīng)被軸承安裝位12的任意一處覆蓋，因此，唇口11的延伸長度不應(yīng)該遮蓋應(yīng)變片。

第三實施例，

請參閱圖5，本圖為該壓力測量裝置在自行車中軸力矩傳感器上的應(yīng)用，軸承套2與力矩中軸的端蓋一體化制造，在端蓋上設(shè)置軸承安裝位12與傳感器安裝位5，軸承安裝位12為圓弧狀態(tài)，軸承安裝位12末端連接有傳感器安裝位5，軸承安裝位12與傳感器安裝位5直接相連，傳感器安裝位5兩側(cè)與軸承安裝位12末端相切，軸承安裝位12的兩端與軸承1旋轉(zhuǎn)軸心的連線構(gòu)成的包覆角度為220°，軸承安裝位12內(nèi)還設(shè)置有鍵槽9，軸承安裝位12內(nèi)設(shè)置有軸承1，該軸承1設(shè)置有鍵槽9，軸承1的鍵槽9與軸承安裝位12的軸承套鍵槽9-1對齊并依靠鍵定位連接，保證軸承1外圈7的旋轉(zhuǎn)固定，軸承1外圈7貼合有壓力應(yīng)變片，用以測量軸承1形變，壓力應(yīng)變片的輸出連接到線路板4上，線路板4設(shè)置在傳感器安裝位5內(nèi)。

端蓋一端設(shè)置有螺紋連接部10，該螺紋連接部10與自行車五通連接。端蓋的軸承1內(nèi)設(shè)置有軸，該軸上設(shè)置有牙盤和曲柄。

需要特別注意的是，該壓力測量裝置應(yīng)橫向布置，即，壓力測量裝置中心與軸承1中心的連線與地面水平。

當(dāng)然，除了使用實施例2的方案，該自行車中軸力矩傳感器也可采用實施例1的方案進(jìn)行壓力測量。

用作力矩測量時，該壓力測量裝置的工作原理為：工作時，當(dāng)人踩踏踏板，通過曲柄帶動軸和牙盤旋轉(zhuǎn)，牙盤通過鏈條帶動車輪旋轉(zhuǎn)。由于車輪的運行阻力，使得鏈條繃緊，鏈條對牙盤產(chǎn)生向后的拉力，該拉力通過軸施加在軸承1上，由于軸承1的力傳感器3橫向布置，當(dāng)軸承1受到向后的壓力時，壓力作用于軸承1貼合傳感器一側(cè)的外圈7，使得軸承1的外圈7承受拉力，造成形變，通過應(yīng)變片的阻值改變進(jìn)行壓力測量，此時通過換算可得出輸入扭矩或可直接使用該拉力值作為車輛的控制信號，在車輛靜止或滑行時，由于鏈條不受力，不產(chǎn)生向后的拉力，此時，即便人站立在自行車上，由于人對軸承1的壓力向下，不產(chǎn)生向后的拉力，此時的軸承1側(cè)向形變量小，輸出信號小或無信號，以此作為判別車輛助力的依據(jù)。

當(dāng)然該壓力測量裝置還可以作為騎行的功率計或體能消耗的傳感器數(shù)據(jù)來源。并適用于前驅(qū)或后驅(qū)輪轂電機的方案。

第四實施例

本實施例為壓力測量裝置作為一種稱重傳感器的應(yīng)用，具體為，以實施例1或?qū)嵤├?的傳感器為例。軸承套2內(nèi)設(shè)置有軸承1，軸承1內(nèi)圈6套接有軸，軸承套2可與基座或殼體固定，在安裝軸承套2時，將軸承套2或軸承1上設(shè)置力傳感器的一面向下垂直地面安裝。力傳感器的輸出連接放大器或處理電路并輸出。

工作時，當(dāng)軸受到一個向下的壓力，軸將壓力傳遞給軸承1，軸承1的外圈7或隔板受到壓力產(chǎn)生形變，應(yīng)變片采集該形變并轉(zhuǎn)化為壓力信號輸出，相比于常規(guī)的靜態(tài)測量方式，該傳感的測量優(yōu)勢在于，既可以像傳統(tǒng)的傳感器一樣進(jìn)行靜態(tài)壓力測量，還可以在運動過程中進(jìn)行測量，比如將該傳感器設(shè)置在傳送帶上，滾輪帶動軸傳動，同時傳送帶上的壓力通過滾輪和軸對軸承1施壓產(chǎn)生形變進(jìn)行測量，此時并不影響軸的運轉(zhuǎn)工作，實現(xiàn)傳送帶工作過程的實時測量。由此擴(kuò)展，該壓力測量裝置還可用于車輛輪軸等處的壓力測量，用于測量車輛的裝在量和行駛中的沖擊力等。

本發(fā)明一種壓力測量裝置的有益效果為：

1)通過將力傳感器貼在軸承外圈或?qū)⒘鞲衅髟O(shè)置在軸承套上，使用間接測量的方式測量拉力，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

2)通過將壓力測量裝置設(shè)置在固定組件上，不影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，同時能保證較為準(zhǔn)確的計量值。

3)通過設(shè)置力傳感器安裝位，避免力傳感器安裝干涉并通過設(shè)置鍵來固定軸承，實現(xiàn)軸承的良好固定。

4)通過合理的設(shè)置軸承包覆角度和隔板厚度，既保證了軸承安裝的可靠性和穩(wěn)定性，又能良好控制固定組件形變，控制力的測量范圍，并保持較高的靈敏度。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制?？梢圆捎貌煌慕M合方式來實施本發(fā)明，如電機可以采用同心同軸安裝或者一側(cè)安裝，減速機構(gòu)可以通過行星輪減速或者其他齒輪、鏈條減速結(jié)構(gòu)，中軸可以采用單軸結(jié)構(gòu)或者左右軸結(jié)構(gòu)，傳感器可以采用各種扭矩傳感器或者速度傳感器，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。