CN218035449U - 一种扭矩传感器及机械设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种扭矩传感器及机械设备，其中，扭矩传感器包括：转动组件，转动组件沿周向环设有两个限位结构，两个限位结构沿转动组件的轴向方向间隔分布；筒状外壳，筒状外壳套接于转动组件外部，并位于两个限位结构之间；转动组件可相对筒状外壳沿周向转动；其中，在筒状外壳与其中一个限位结构之间设有弹性圆环，弹性圆环套接于转动组件外部，并分别与筒状外壳及限位结构抵接。根据本实用新型实施例提供的技术方案，通过弹性圆环分别抵顶其两侧的筒状外壳及限位结构，通过弹性圆环的弹性性能，向筒状外壳施加弹性作用力，配合筒状外壳两端的限位结构，从而可抵消筒状外壳与限位结构之间的间隙，限制筒状外壳发生轴向位移。

Description

一种扭矩传感器及机械设备

技术领域

本实用新型涉及机械检测技术领域，尤其涉及一种扭矩传感器及机械设备。

背景技术

扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测装置，扭矩传感器可将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器应用的范围非常广泛，可应用于各种机械的扭矩及功率的检测，如车辆的发动机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测等。

但是，目前扭矩传感器在使用时经常会出现测试数据不准确的情况，尤其当出现震动的情况时，测试数据不稳定，从而影响最终的测试结果。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例，以便提供一种解决或改善上述问题的扭矩传感器及机械设备。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种扭矩传感器，包括：

转动组件，所述转动组件沿周向环设有两个限位结构，两个所述限位结构沿所述转动组件的轴向方向间隔分布；

筒状外壳，所述筒状外壳套接于所述转动组件外部，并位于两个所述限位结构之间；所述转动组件可相对所述筒状外壳沿周向转动；

其中，在所述筒状外壳与其中一个所述限位结构之间设有弹性圆环，所述弹性圆环套接于所述转动组件外部，并分别与所述筒状外壳及所述限位结构抵接。

可选地，所述弹性圆环包括至少两个同心且相对设置的抵接环，两个所述抵接环之间，沿周向间隔均匀分布有多个支撑斜杆，所述支撑斜杆的两端分别与两个所述抵接连接。

可选地，多个所述支撑斜杆均同向倾斜。

可选地，所述抵接环与所述支撑斜杆之间具有避让夹角，所述避让夹角为锐角。

可选地，所述避让夹角的范围为大于10度小于90度。

可选地，所述弹性圆环包括至少一个波形弹圈。

可选地，所述波形弹圈为多个时，相邻的两个所述波形弹圈之间波峰与波谷对应连接。

可选地，所述转动组件包括扭力轴及扭力桶；

所述扭力桶位于所述筒状外壳与所述扭力轴之间，并固定套接在所述扭力轴外；

所述扭力桶的外表面对应所述筒状外壳的一端位置处环设有限位凸起，所述扭力抽的外表面对应所述筒状外壳的另一端位置处套接有轴承件，所述限位凸起与所述轴承件分别为所述限位结构。

可选地，所述扭力轴上沿所述转动组件的轴向方向间隔分布有两个限位卡环；

所述扭力桶及所述轴承件均位于两个所述限位卡环之间，其中一个所述限位卡环与所述扭力桶背向所述轴承件的一端连接，另一个所述限位卡环与所述轴承件背向所述扭力桶的一端连接。

相应地，本实用新型实施例还提供了一种机械设备，包括：设备主体及设置在所述设备主体上的如上述中所述的扭矩传感器。

本实用新型实施例提供的技术方案中，通过弹性圆环分别抵顶其两侧的筒状外壳及限位结构，通过弹性圆环的弹性性能，向筒状外壳施加弹性作用力，配合筒状外壳两端的限位结构，从而可抵消筒状外壳与限位结构之间的间隙，限制筒状外壳发生轴向位移，从而减少因筒状外壳抖动造成数据测试结果的不准确的情况，提高数据测试精度。另外，弹性圆环结构简单，易于加工制作，进而可有效节约成本，且装配方便，便于提高装配精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的扭矩传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种弹性圆环的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种弹性圆环的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的再一种弹性圆环的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

发明人在实践中本实用新型实施例时发现，目前，扭矩传感器在使用时经常会出现测试数据不准确的情况，尤其当出现震动的情况时，测试数据不稳定，从而影响最终的测试结果。

究其原因在于，扭矩传感器的壳体与扭力桶之间会发生轴向的相对位移，在进行测试时，壳体来回窜动，导致壳体上PCB板上的传感器随之移动，传感器无法在一个相对稳定的位置上对扭力桶进行检测，从而使得测得的数据不稳定，影响最终的测试结果。目前，解决这个问题的一种方式是，在壳体的端部处加装调整垫片，但是，需要调节调整垫片的厚度尺寸，有时还需要配磨垫片的厚度尺寸，费时费力，抵消间隙的效果也不够明显。另一种解决方式是，在壳体的端部处加装压簧来抵消间隙，但是，压簧受力不均，施加在壳体上的作用力就会不均，导致壳体发生倾斜，最终也会影响测试结果。

因此，针对上述问题，本实用新型实施例提供一种扭矩传感器及机械设备，可有效抵消筒状外壳与限位结构之间的间隙，提高测试结果的准确性。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

图1为本实用新型实施例提供的扭矩传感器的结构示意图，参见图1所示。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种扭矩传感器，包括：转动组件10及筒状外壳20。其中。转动组件10包括扭力轴40及扭力桶50，具体实现方式可参考下面实施例中的详细介绍，此处不再详述。转动组件10沿周向环设有两个限位结构11，两个限位结构11沿转动组件10的轴向方向间隔分布。

筒状外壳20套接于转动组件10外部，并位于两个限位结构11之间。两个限位结构11的一个作用是限定筒状外壳20相对转动组件10的位置，减少筒状外壳20相对转动组件10发生轴向的位移。转动组件10可相对筒状外壳20沿周向转动，在实际使用时，筒状外壳20的位置相对固定，转动组件10相对筒状外壳20沿周向转动，进而筒状外壳20上的检测传感器可检测出转动组件10的扭矩数据。

为进一步地避免筒状外壳20相对转动组件10发生轴向移动，其中，在筒状外壳20与其中一个限位结构11之间设有弹性圆环30，弹性圆环30套接于转动组件10外部，并分别与筒状外壳20及限位结构11抵接。以图1中方位为例，筒状外壳20套接在转动组件10的外部后，两端的端面分别对应于两个限位结构11，筒状外壳20左侧一端的端面可抵接在一个限位结构11上，另一端的端面可通过弹性圆环30抵接在另一个限位结构11上，从而通过弹性圆环30抵消掉筒状外壳20与限位结构11之间的间隙。当然，也可将筒状外壳20右侧一端的端面抵接在一个限位结构11上，另一端的端面可通过弹性圆环30抵接在另一个限位结构11上，从而通过弹性圆环30抵消掉筒状外壳20与限位结构11之间的间隙。

本实用新型实施例提供的技术方案中，通过弹性圆环30分别抵顶其两侧的筒状外壳20及限位结构11，通过弹性圆环30的弹性性能，向筒状外壳20施加弹性作用力，配合筒状外壳20两端的限位结构11，从而可抵消筒状外壳20与限位结构11之间的间隙，限制筒状外壳20发生轴向位移，从而减少因筒状外壳20抖动造成数据测试结果的不准确的情况，提高数据测试精度。另外，弹性圆环30结构简单，易于加工制作，进而可有效节约成本，且装配方便，便于提高装配精度。

结合图1，参见图2至图4，本实用新型实施例中，弹性圆环30可通过多种方式进行实现，可根据不同的需求在相应的位置设置不同形式的弹性圆环30，以实现相应的抵消效果，从而提高数据测试精度。

下面对本实用新型实施例提供的弹性圆环30的多种实现方式进行详细介绍。

结合图1，参见图2，本实用新型实施例中，弹性圆环30的一种可实现方式是，弹性圆环30包括至少两个同心且相对设置的抵接环31，两个抵接环31之间，沿周向间隔均匀分布有多个支撑斜杆32，支撑斜杆32的两端分别与两个抵接连接。抵接环31的数量可根据不同的需求设置为两个、三个及多个，相邻的两个抵接环31之间相互平行设置，每相邻的两个抵接环31之间设有多个支撑斜杆32。以抵接环31为两个为例，弹性圆环30可通过位于两侧的抵接环31分别抵接在限位结构11及筒状外壳20上，通过支撑斜杆32为两侧的抵接环31提供弹性作用力，且多个支撑斜杆32沿抵接环31周向均布，从而使得抵接环31的受力均匀，使得施加在筒状外壳20上的作用力均匀，避免筒状外壳20发生倾斜。

当筒状外壳20具有轴向移动的趋势时，会通过抵接环31向弹性圆环30施力，抵接环31受力时，多个支撑斜杆32朝向倾斜方向压缩，支撑斜杆32具有弹性，因此可向抵接环31施加反作用力，从而配合限位结构11可抵住筒状外壳20，抵消间隙，防止筒状外壳20发生轴向位移。

本实用新型实施例中，抵接环31及支撑斜杆32可通过塑性材料制成，并为一体成型结构。如，可注塑形成一个整体圆环，再在整体圆环的侧壁上间隔掏空，从而形成多个支撑斜杆32，通过均布的支撑斜杆32，可使塑性材料制成的弹性圆环30具有更大的弹性变形量，同时，塑性材料制成的抵接环31也可为筒状外壳20提供一定的弹性变形量。进一步地，抵接环31及支撑斜杆32可通过橡胶材料制成，并为一体成型结构。如，可通过橡胶材料一次性注塑形成弹性圆环30，多个支撑斜杆32之间的镂空结构在注塑时形成。通过橡胶材料制成的支撑斜杆32，可使得弹性圆环30具有较好的弹性变形量，同时，橡胶材料制成的抵接环31也可为筒状外壳20提供一定的弹性变形量。

进一步地，为了使得支撑斜杆32提供的反作用力更加均匀，本实用新型实施例中，多个支撑斜杆32均同向倾斜。在受力时，多个支撑斜杆32可同步、同向地进行形变压缩，因此，多个支撑斜杆32在提供反作用力也会是同步、同向，从而使得抵接环31的受力均匀，使得施加在筒状外壳20上的作用力均匀，避免筒状外壳20发生倾斜。

进一步地，为使得支撑斜杆32更好地提供弹性反作用力，抵接环31与支撑斜杆32之间具有避让夹角321，避让夹角321为锐角。当抵接环31受力，支撑斜杆32朝倾斜方向压缩时，角度逐渐变小的角即为避让夹角321，如图2中所示的角即为一个避让夹角321，与其对应的内错角亦为一个避让夹角321。支撑斜杆32为倾斜设置，且避让夹角321为锐角，当抵接环31受力时，通过支撑斜杆32可很好地为抵接环31提供反作用力。在本实用新型实施例中，避让夹角321的范围为大于10度小于90度，根据不同的需求，设置避让夹角321的范围，如可将避让夹角321设置为80度。

本实用新型实施例中，弹性圆环30除了上述实现方式之外，参见图3及图4，弹性圆环30的另一种可实现方式是，弹性圆环30包括至少一个波形弹圈。波形弹圈周向间隔设置有波峰33及波谷34，通过波峰33及波谷34分别抵接在筒状外壳20及限位结构11上，从而为筒状外壳20及限位结构11提供弹性作用力，且波峰33及波谷34沿均匀周向均布，从而使得施加在筒状外壳20上的作用力均匀，避免筒状外壳20发生倾斜。

波形弹圈的数量可根据不同的需求设置为一个或者多个，波形弹圈为多个时，相邻的两个波形弹圈之间波峰33与波谷34对应连接。对应的波峰33和波底各自抵接在位于其两侧的筒状外壳20及限位结构11上，使其均匀受力。当然，波形弹圈为多个时，相邻的两个波形弹圈之间，波峰33与波峰33对应连接，波谷34与波谷34对应连接亦可，从而增加波形弹圈的弹性强度，从而更好地为筒状外壳20提供弹性反作用力，更有效地抵消间隙。

参见图1，在本实用新型的一些可实现的实施例中，转动组件10的一种可实现方式是，转动组件10包括扭力轴40及扭力桶50。扭力桶50位于筒状外壳20与扭力轴40之间，并固定套接在扭力轴40外。扭力桶50的外表面对应筒状外壳20的一端位置处环设有限位凸起51，扭力轴40的外表面对应筒状外壳20的另一端位置处套接有轴承件41，限位凸起51与轴承件41分别为限位结构11。筒状外壳20与扭力轴40、扭力桶50为同心同轴设置，扭力轴40绕着转动轴线可相对筒状外壳20沿周向转动，扭力桶50可随着扭力轴40同步转动。

扭力轴40的一种可实现方式是，扭力轴40沿轴向方向的相对两端分别设有连接部，其中至少一个连接部与外部设备的转动轴连接。扭矩传感器在使用时，筒状外壳20位置固定，扭力轴40在外部设备的带动下进行转动，从而实现相对筒状外壳20沿周向转动。为更好地实现与外部设备连接，连接部的径向方向上设有卡接槽，或者连接部的截面可为三角形、矩形、十字形、多边形等结构，以便与外部设备连接后，可更好地实现同步转动。扭力桶50通过其上的花键52连接在负载上，从而可通过扭矩传感器检测外部设备施加给负载的转矩。

进一步地，为了防止扭力桶50相对扭力轴40发生轴向的位移，扭力轴40上沿转动组件10的轴向方向间隔分布有两个限位卡环42。扭力桶50及轴承件41均位于两个限位卡环42之间，其中一个限位卡环42与扭力桶50背向轴承件41的一端连接，另一个限位卡环42与轴承件41背向扭力桶50的一端连接。限位卡环42可拆卸连接在扭力轴40上，安装在扭力轴40上之后，位置相对固定。通过两个限位卡环42形成容置空间，扭力桶50及轴承件41均设置在容置空间内，筒状外壳20套接在扭力桶50外部，同样位于容置空间内。以图1中方位为例，一种方式是，其中一个限位卡环42抵接在扭力桶50的左端，扭力桶50通过限位凸起51抵接在筒状外壳20的左端，筒状外壳20通过右端通过弹性圆环30抵接在轴承件41上，轴承件41的右端抵接在另一个限位卡环42上，各部件的相互作用使得各部件相对位置稳定，不会出现轴向移动的情况。

相应地，本实用新型实施例还提供了一种机械设备，包括设备主体及设置在设备主体上的如上述实施例中的扭矩传感器。机械设备包括但不限于为自行车、汽车、风机、水泵、齿轮箱等。

综上所述，本实用新型实施例提供的技术方案，通过弹性圆环分别抵顶其两侧的筒状外壳及限位结构，通过弹性圆环的弹性性能，向筒状外壳施加弹性作用力，配合筒状外壳两端的限位结构，从而可抵消筒状外壳与限位结构之间的间隙，限制筒状外壳发生轴向位移，从而减少因筒状外壳抖动造成数据测试结果的不准确的情况，提高数据测试精度。另外，弹性圆环结构简单，易于加工制作，进而可有效节约成本，且装配方便，便于提高装配精度。

需要说明的是，虽然结合附图对本实用新型的具体实施例进行了详细地描述，但不应理解为对本实用新型的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例的示例旨在简明地说明本实用新型实施例的技术特点，使得本领域技术人员能够直观了解本实用新型实施例的技术特点，并不作为本实用新型实施例的不当限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种扭矩传感器，其特征在于，包括：

转动组件，所述转动组件沿周向环设有两个限位结构，两个所述限位结构沿所述转动组件的轴向方向间隔分布；

筒状外壳，所述筒状外壳套接于所述转动组件外部，并位于两个所述限位结构之间；所述转动组件可相对所述筒状外壳沿周向转动；

其中，在所述筒状外壳与其中一个所述限位结构之间设有弹性圆环，所述弹性圆环套接于所述转动组件外部，并分别与所述筒状外壳及所述限位结构抵接。

2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，所述弹性圆环包括至少两个同心且相对设置的抵接环，两个所述抵接环之间，沿周向间隔均匀分布有多个支撑斜杆，所述支撑斜杆的两端分别与两个所述抵接连接。

3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，多个所述支撑斜杆均同向倾斜。

4.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，所述抵接环与所述支撑斜杆之间具有避让夹角，所述避让夹角为锐角。

5.根据权利要求4所述的扭矩传感器，其特征在于，所述避让夹角的范围为大于10度小于90度。

6.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，所述弹性圆环包括至少一个波形弹圈。

7.根据权利要求6所述的扭矩传感器，其特征在于，所述波形弹圈为多个时，相邻的两个所述波形弹圈之间波峰与波谷对应连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于，所述转动组件包括扭力轴及扭力桶；

所述扭力桶位于所述筒状外壳与所述扭力轴之间，并固定套接在所述扭力轴外；

所述扭力桶的外表面对应所述筒状外壳的一端位置处环设有限位凸起，所述扭力抽的外表面对应所述筒状外壳的另一端位置处套接有轴承件，所述限位凸起与所述轴承件分别为所述限位结构。

9.根据权利要求8所述的扭矩传感器，其特征在于，所述扭力轴上沿所述转动组件的轴向方向间隔分布有两个限位卡环；

所述扭力桶及所述轴承件均位于两个所述限位卡环之间，其中一个所述限位卡环与所述扭力桶背向所述轴承件的一端连接，另一个所述限位卡环与所述轴承件背向所述扭力桶的一端连接。

10.一种机械设备，其特征在于，包括：设备主体及设置在所述设备主体上的如权利要求1至权利要求9中任一项所述的扭矩传感器。

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