用于测量力特别是扭矩的方法和装置制造方法及图纸

一种用于测量由第一构件（２５）施加的力的方法和装置，该第一构件通过连接主体（６）连接第二构件（２６），通过：发射循环重复能量波，该循环重复能量波从该主体上的第一位置通过连接主体到达该主体上的第二位置；测量循环重复能量波从第一位置到达第二位置的传输时间；以及利用测量的传输时间产生力的测量值。在优选的所述实施例中，连接主体是紧固板（６），其紧固主动轴（３）和从动轴（５），并测量主动轴的输出扭矩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测量力特别是扭矩的方法和装置。本专利技术尤其用于测 量车辆的输出扭矩，和/或机动车辆中遇到的其他力。因而如下所述的 本专利技术涉及这样的应用，但意识到本专利技术也能用于许多其他的应用。
技术介绍
车辆发动机的瞬时输出扭矩能用于控制发动机的燃料供给，和/或 燃料的点火，以便提高车辆发动机的效率。它还可用于提供发动机需 要大修的指示。许多扭矩测量装置已经被用于这些目的。然而，不断 地做出努力以便提高扭矩测量的精度，降低扭矩测量对旋转速度或温 度变化的灵敏度，和/或提供更简单和紧凑的结构，该结构能方便地引 入已存在的车辆中，而且经得起其中严酷的环境条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于测量扭矩及其他力的方法和装 置，特别当该方法和装置用于上述机动车辆的应用中时，其在一个或 多个上述方面具有优势。根据本专利技术的一个宽泛方面，提供一种测量施加到主体上的力的方法，包括发射循环重复声波，该循环重复声波从该主体上的第一 位置通过所述主体中的传输通道到达该主体上的第二位置；测量所述 声波从所述第一位置通过所述传输通道到达所述第二位置的传输时 间；以及利用所述测量的传输时间产生所述力的测量值。在如下所述的本专利技术优选实施例中，主体是连接主体，其连接笫 一构件到第二构件。更特别地，连接主体是紧固板，其将第一个构件 紧固到所述第二构件，并因施加到紧固板上的力产生应变，以致测量 的循环重复声波通过传输通道的传输时间表示应变的测量值，从而表 示施加到紧固板上的力的测量值。根据本专利技术的另一个方面， 一种测量由主动轴沿着共用旋转轴线 施加到从动轴上的扭矩的方法，包括通过在第一固定点处将至少一个扭矩传感板安装到一个轴上，在第二固定点处将至少一个扭矩传感 板安装到另一个轴上，从而将轴连接在一起，第一固定点相对于共用旋转轴线偏心，第二固定点与第一固定点间隔；测量第一和第二固定 点之间部分扭矩传感板的变形；以及利用测量的变形产生扭矩的测量 值；第二固定点沿着大致垂直于从第一固定点到旋转轴线的径向线的 切向线与第 一 固定点间隔，以致第 一和第二固定点之间扭矩传感板的 变形部分膨胀或收缩，这取决于主动轴的旋转方向。根据另外重要的特征，扭矩传感板还在第三固定点安装到另外一 个轴，第三固定点位于切向线上，相对于第二固定点，第三固定点位 于第一固定点的相反侧，并与第一固定点等间距，从而在第一和第三 固定点之间产生扭矩传感板上的另一个部分，在主动轴旋转期间该部 分在与第一次提到的部分变形方向相反的方向上变形，还测量后者变 形，利用该变形产生扭矩的测量值。本专利技术的其他方面提供用于根据上述方法测量扭矩或其他力的装置。如下文更特别描述的，包括前述特征的方法和装置能高精度测量 扭矩，同时对旋转速度和温度变化相对不敏感。另外、方法可在装置 中执行，该装置具有相对简单、紧凑的结构，其能够方便地引入已存 在的车辆中，且经得起其中严酷的环境条件。尽管意识到还可使用其它变形测量系统，例如使用常规应变仪， 但是当根据2003年9月16日申请的、转让给本申请受让人的美国专利 6，621，278描述的高精度测量系统实现连接构件(例如，扭矩传感板) 中的变形测量时，可获得特别好的结果。本专利技术的更多特征和优势根据下文的描述将变得显而易见。附图说明此处参考附图，通过唯一的示例描述本专利技术，其中图1是阐述根据本专利技术构造的扭矩测量装置的分解三维视图，但仅显示三个扭矩传感板中的一个；图2是阐述图l具有三个扭矩传感板的扭矩测量装置的端视图； 图3是阐述图1的一个扭矩传感板以及它与图1所示主动轴和从动轴的连接方式的》文大、局部剖面图4是图1和3的扭矩传感板的放大视图，它连接到电气系统， 以便测量由扭矩传感板感测的扭矩；图5是阐述图4电气测量系统的方框图； 图6阐述对图4所示扭矩传感板的修改。应该理解，上述附图和下文的描述主要是用于促进理解本专利技术的 概念方面和其各种可能的实施例，包括目前认为的优选实施例。为了 清楚和简短，在一个熟悉本领域技术的人员使用常规技能和设计能理 解和实现所述专利技术所必须的内容基础上，不提供更多细节。应进一步 理解，所述实施例仅是用于示例的目的，本专利技术能够在与此处所述不 同的形式和应用中实现。具体实施方式附图的图1-5阐述根据本专利技术的新颖的扭矩测量方法和装置，该方 法和装置在汽车中执行，用于产生发动机扭矩的连续测量。在图示执 行中，扭矩测量在连接到发动机输出轴的飞轮和连接到发动机变速箱 轴的离合器盘之间的连接处实现。该连接典型地由三个紧固螺栓构 成，该紧固螺栓将飞轮固定到离合器盘的外边缘。因而，来自发动机 的机械能依靠这三个螺栓而通过飞轮和离合器盘传输。每个螺栓承受 总剪切力F-M/R的载荷，其中"M"是施加到螺栓上的力，"R"是盘旋 转轴线和螺栓轴线之间的距离。发动机扭矩是施加到三个螺栓上的合 力(3F)。在图l-5所示的本专利技术实施例中，感测这些螺栓的载荷，以便提供 发动机输出扭矩的测量。因而，图1阐述飞轮2和离合器盘4之间的连接，该飞轮通过主 动轴3连接到发动机，该离合器盘通过从动轴5和变速箱(未显示) 连接到负载。该连接由上述三个紧固螺栓实现，其中一个显示为6。每 个紧固螺栓6穿过飞轮盘2上的孔7，通过螺紋柠到螺紋构件9中，该 螺紋构件安装在离合器盘4上。根据本专利技术，通常用IO表示的紧固板用作扭矩传感板，该紧固板 采用如下方式被每个紧固螺栓6连接到飞轮盘2和离合器盘4:感测由 各个螺栓传递的扭矩。虽然图1仅阐述了一个这样的用于螺栓6的扭 矩传感板IO，但应意识到存在三个这样的扭矩传感板，图2中示意性地显示为10a、 10b和10c，每个扭矩传感板分别通过紧固螺栓6a、 6b、 6c固定。每个扭矩传感板10具有如图4所示扁平、伸长的结构。它的中部 最宽，朝着它的两个端部宽度减小。它的中部形成有中心孔11，用于 接受它的紧固螺栓6，如上所述该紧固螺栓还将飞轮盘2固定到离合器 盘4。它的两个端部形成有孔12、 13。每个后述孔接受另外的紧固螺 栓14、 15，所述螺栓分別穿过飞轮盘2上对准的孔。螺栓14、 15接受 锁环16、 17和螺母18、 19 (图1和3 )，以便将扭矩传感板10的相对 端部固定到飞轮盘2。因而可以看出，特别如图3所示，穿过各自对应的扭矩传感板10 中心的每个紧固螺栓6，用于在相对于由轴3和5限定的两盘共用旋转 轴线偏心的第一固定点处，将扭矩传感板安装到离合器盘4。还可看 出，穿过各自对应的扭矩传感板10端部孔12、 13的其他两个紧固螺 栓14、 15，用于分别在与紧固螺栓6第一固定点的相对侧等间隔的第 二和第三固定点处，将扭矩传感板安装到飞轮盘2。因而，由飞轮盘2 传递到离合器盘4的扭矩容易使每个扭矩传感板10遭受响应于传递扭 矩的应变或变形，下文将特别描述。图2阐述当全部三个扭矩传感板以如上所述有关图1单个扭矩传 感板10的方式被应用于将飞轮盘2连接到离合器盘4时图1的装配组 件。图2中，三个扭矩传感板，每个相应于图1的板IO，分别确定为 10a、 10b和10c;它们的相应于图1螺栓6、 14和15的三个紧固螺栓 分别确定为6a-6c、 14a-14c和15a-15c。特别如图2所示，三个扭矩传感板10a、 10b和10c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量施加到主体上的力的方法，包括：发射循环重复声波，该循环重复声波从该主体上的第一位置通过所述主体中的传输通道到达该主体上的第二位置；测量所述声波从所述第一位置通过所述传输通道到达所述第二位置的传输时间；以及利用所述测量的传输时间产生所述力的测量值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伯斯特恩，A阿里夫，V拉威特奇，
申请(专利权)人：内克申斯有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]