CN1629599A - 钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电动自行车或摩托车的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，包括轮轴、套筒、第一从动轮、第二从动轮，其特征在于在套筒上设有位移传感总成，其位移筒内设有调节垫圈、压缩弹簧和滚动推顶机构；位移筒的右端与滚动推顶机构的转动轮连接，位移盘座与滚动推顶机构的移动轮固定连接；在位移传感总成上设有从动部件，在其内套与其外套之间设有离合装置；设在位移盘座上的位移传感元件与位移信号接收元件相对应，设在从动部件上的转速传感元件与转速信号接收元件相对应；位移信号接收元件和转速信号接收元件与传感器线路板连接。本装置安装在驱动系统终端，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位移、转速信号，为准确控制电机或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

钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置

技术领域

本发明涉及机械传动传感技术领域，具体涉及适用于摩托车、电动自行车的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置。

背景技术

在机械传动中要实现智能化传动控制，负荷是重要的检测指标。目前，无论是在普通传动机械上，还是在车辆上，对这个指标的测量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，以此来测量检测判断负荷的差异。又如采用进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，所以，用进气管压力传感器来判别负荷的变化，检测负荷。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，在车辆前端没有承受载荷间接状态下进行检测，并且是在发动机上检测判断所得到的。这种测量对发动机的一致性要求是非常严格的，而往往发动机生产厂家无法保证，必须对每一台发动机单独进行严格的标定。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，常常发生人为的误操作，误导了发动机对负荷的需求，而发动机则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，对发动机传递输出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检测和控制，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摩托车、电动自行车的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，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度性等各种参数的变化，达到及时准确地控制电动机或发动机的输出功率，高效节能，具有机械自适应特点。

本发明的技术方案如下：

钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，包括轮轴、套在轮轴中部的套筒、连接在套筒左端的单轴承座及轴承、右端的双轴承座及轴承、第一从动轮；在第一从动轮上设有圆弧槽口，与固定连接在单轴承座上的滚轮配合；在套筒的中部设有位移传感总成，其位移筒内的调节垫圈、压缩弹簧和滚动推顶机构依次套在套筒上；位移筒的左端与套筒左部的轴承配合并与第一从动轮固定连接；位移筒的右端与滚动推顶机构的转动轮固定连接，位移盘座与滚动推顶机构的移动轮固定连接，在转动轮与移动轮之间设有滚动体；位移盘通过位移筒上的槽口与位移盘座固定连接；

在位移传感总成上设有从动部件，其内套与设在位移传感总成位移筒上的滚针轴承配合，内套的右端与双轴承座固定连接；在内套与外套之间的左部设有支撑轴承、右部设有外套圈上带有棘齿的轴承，与设在内套上的离合轮及其上的棘爪构成离合关系；

位移盘座从外套的右部设有槽口穿过；设在位移盘座上的位移传感元件，与固定连接在轮轴右端的密封罩内的位移信号接收元件相对应，位移信号接收元件与设在密封罩内的传感器线路板连接；在从动部件的外套的右侧还设有转速传感元件，与设在密封罩外的左侧的转速信号接收元件相对应；转速信号接收元件与传感器线路板连接。

所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其滚动推顶机构的转动轮与位移轮之间的滚动体为钢球或滚柱；转动轮随位移筒转动，位移轮的左侧与压缩弹簧接触，随从动部件的外套转动并可左右移动。

所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，在双轴承座上还设有第二从动轮。当第一种从动轮的动力不足时，由另外的动力源如人力驱动的第二从动轮可以补偿。

所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其的位移传感总成的压缩弹簧为多片碟型弹簧组成。

所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其位移传感元件及位移信号接收元件、转速传感元件及转速信号接收元件可采用差动式、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、超声波传感元件。

本发明的第一从动轮可以是轮、盘或其它相似结构。其上的弧形槽用于限定滚动推顶机构的转动轮转动的角度范围，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：安装在驱动系统终端处，在直接参与传动的同时，同步检测扭矩和速度信号，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或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。在终端获取的信号更准确、全面及时，对车辆运行状态进行适时控制，达到高效节能的目的，避免了人为操作控制，前端过程处取信号不准确带来的弊端。为智能驱动提供最可靠的基础。本装具有机械自适应特点。

附图说明

图1是本发明在设定初始负荷范围内运动的示意图。

图2是本发明在超过初始负荷范围内运动的示意图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是图1的B-B剖视图。

图5是滚动推顶机构顶开状态的示意图。

图6是图5的C-C剖视图。

图7是滚动推顶机构初始状态的示意图。

图8(a)是第一种滚动推顶机构顶开状态的局部示意图，(b)是初始状态的局部示意图。

图9(c)是第二种滚动推顶机构顶开状态的局部示意图，(d)是初始状态的局部示意图。

图10(e)是第三种滚动推顶机构顶开状态的局部示意图，(f)是初始状态的局部示意图。

图11是本发明在设定初始负荷范围内运动的另一示意图。

图12是本发明在超过初始负荷范围内运动的另一示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例详细说明本发明的结构，但本发明的保护不限于以下

实施例。

参见图1，该结构是安装在电动自行车后轮轴上的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，包括轮轴1、套在轮轴中部的套筒2、固定连接在套筒左端和右端的单轴承座3及轴承和双轴承座4及轴承、第一从动轮5；第一从动轮5为大链轮，其上的圆弧槽口28与固定连接在单轴承座3上的滚轮29配合，由电动机轴上的链轮带动；固定连接在双轴承座4上第二从动轮27为小链轮，由人力驱动的链轮带动，起辅助驱动作用，可以减少电能的消耗；

位移传感总成套装在套筒2的中部，其位移筒6内的调节垫圈7、压缩弹簧8和凸轮机构依次套在套筒2上，位移筒6的左端和第一从动轮5同时与套筒2左部的轴承配合；压缩弹簧8由多片碟型弹簧组成，滚动推顶机构由转动轮9a和位移轮9b及位于其间的钢球9c构成；位移筒6的右端与滚动推顶机构的转动轮9a固定连接，位移盘座10与滚动推顶机构的移动轮9b固定连接，位移盘12通过位移筒6上的槽口11与位移盘座10固定连接；

本例中的从动部件为花篮总成，装在位移传感总成的位移筒6外，其内套13与位移筒6上的滚针轴承14配合，内套13的右端与双轴承座4固定连接；在内套13与外套15——即花篮之间的左部设有支撑轴承、右部设有外套圈16上带有棘齿17的轴承，与装在内套13上的离合轮18及其上的棘爪19构成离合关系；

位移传感总成的位移盘座10从外套15——即花篮的右部设有槽口20穿过；设在位移盘座10上的位移传感元件21，与固定连接在轮轴1右端的密封罩22内的位移信号接收元件23相对应，位移信号接收元件23与设在密封罩22内的传感器线路板24连接；装在从动部件的外套15——即花篮的右侧的转速传感元件25与装在密封罩22外的左侧的转速信号接收元件26相对应，转速信号接收元件26与传感器线路板24连接。

参见图1，先调整调节垫圈7的厚度设定初始负荷，车辆启动和在设定初始负荷范围内运动时，第一从动轮5从装在电动自行车的电机获得动力转动，带动从动组件——花篮总成转动，驱动车轮前进。由于此时无负荷或负荷小于设定负荷，此时位移传动总成与从动组件——花篮总成同步转动，装在从动部件的外套15——即花篮上的转速传感元件25不发出转速改变信号；固定连接在位移盘座10上的位移盘12不发生位移。装在位移盘座10上的位移传感元件21也不发出位移改变信号。

参见图2，当车辆负荷大于设定初始负荷时，从动组件——花篮总成的转速低于位移传动总成的转速，装在花篮总成的外套15——花篮右部的轴承外套圈16上的棘齿17与装在内套13上的离合轮18的上的棘爪19卡合；这时，位移传动总成的滚动推顶机构的转动轮9a的转速大于位移轮9b，转动轮9a的斜面即推顶钢球9c，将位移轮9b向左推移，压迫压缩弹簧8，装在位移轮9b上的位移盘12也随之向左移动；装在从动部件的外套15——即花篮的右侧的转速传感元件25则发出转速改变信号，装在密封罩22上的转速信号接收元件26收到转速改变信号即传递给传感器线路板24，同时，装在位移盘座10上的位移传感元件21则发出位移改变信号，装在密封罩22内的位移信号接收元件23收到位移改变信号后即传递传感器线路板24；传感器线路板24将收到的转速改变信号和位移改变信号送到装在电动自行车的微处理装置，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，指令电机适时给予补偿；当负荷减小后，压缩弹簧自适应回弹，动力自动减小，这样不停地交变，位移盘不断地来回位移，指令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。

本发明用于摩托车上时，则不需要在双轴承座4上安装第二从动轮27。

Claims (6)

1、钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，包括轮轴(1)、套在轮轴中部的套筒(2)、固定连接在套筒左端和右端的单轴承座(3)及轴承和双轴承座(4)及轴承、第一从动轮(5)，在第一主动轮(5)上设有圆弧槽口(28)，与固定连接在单轴承座(3)上的滚轮(29)配合；其特征在于：

a)在套筒(2)的中部设有位移传感总成，其位移筒(6)内的调节垫圈(7)、压缩弹簧(8)和滚动推顶机构依次套在套筒(2)上；位移筒(6)的左端与套筒(2)左部的轴承配合并与第一主动轮(5)固定连接；位移筒的右端与滚动推顶机构的转动轮(9a)固定连接，位移盘座(10)与滚动推顶机构的移动轮(9b)固定连接，在转动轮(9a)与移动轮(9b)之间设有动体(9c)；位移盘(12)通过位移筒(6)上的槽口(11)与位移盘座(10)固定连接；

b)在位移传感总成上设有从动部件，其内套(13)与设在位移传感总成位移筒(6)上的滚针轴承(14)配合，内套(13)的右端与双轴承座(4)固定连接；在内套(13)与其外套(15)之间的左部设有支撑轴承、右部设有外套圈(16)上带有棘齿(17)的轴承，与设在内套(13)上的离合轮(18)及其上的棘爪(19)构成离合关系；

c)位移盘座(10)从外套(15)的右部设有槽口(20)穿过；设在位移盘座(10)上的位移传感元件(21)，与固定连接在轮轴(1)右端的密封罩(22)内的位移信号接收元件(23)相对应，位移信号接收元件(23)与设在密封罩(22)内的传感器线路板(24)连接。

2、根据权利要求1所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其特征在于在从动部件的外套(15)的右侧还设有转速传感元件(25)；在密封罩(22)外的左侧设有转速信号接收元件(26)、与外套(15)上的转速传感元件(25)相对应；转速信号接收元件(26)与传感器线路板(24)连接。

3、根据权利要求1或2所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其特征在于凸轮机构的转动轮(9a)与位移轮(9b)之间的滚动体(9c)为钢球或滚柱；转动轮(9a)随位移筒(6)转动，位移轮(9b)的左侧与压缩弹簧(8)接触，随从动部件的外套(15)转动并可左右移动。

4、根据权利要求1所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其特征在于在双轴承座(4)上还设有第二从动轮(27)。

5、根据权利要求1所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其特征在于位移传感总成的压缩弹簧(8)为多片碟型弹簧组成。

6、根据权利要求1或2所述的钢球/滚柱推顶式机械扭矩转速传动传感装置，其特征在于其位移传感元件(21)及位移信号接收元件(23)、转速传感元件(25)及转速信号接收元件(26)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、超声波传感元件。

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