一种三分力测量传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种三分力测量传感器，由弹性体和应变片组成；所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成，四个应变梁分布在环形间隙上下左右，且应变梁均设有沿轴向对称的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，沿径向对称的周向第一贴片面和周向第二贴片面四个贴片面，同一贴片面上的两个应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧，应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现对水平径向、垂直径向和轴向三个方向上的受力；测量同一分力方向上的应变片电连接形成惠斯通全桥电路。本发明专利技术所述三分力测量传感器灵敏度高，维间耦合度小，测量精度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种三分力测量传感器
本专利技术属于传感器
，具体涉及一种三分力测量传感器。
技术介绍
随着中国经济的快速发展，汽车产业取得了极大的进步与提升，从产业规模上，早已成为名副其实的制造大国，然而，大而不强的局面一直没有得到有效改善，自主汽车生产与研发能力依旧薄弱，商用车动力学测试、理论及应用的技术更是严重滞后于乘用车。目前，国外对三分力测量传感器的研究较多，美国、德国、瑞士、日本等都生产出了传感器产品。国内对三分力传感器技术掌握较少，没有完全自主的三分力传感器产品，无法掌握传感器关键技术问题，限制了国产车辆的自主开发。三分力测量传感器所测量的是：直角坐标三维空间的三个力分量，分别为：Fx、Fy、Fz，对应在上，即分别为：水平径向，垂直径向，以及轴向三个方向。三分力测量传感器是多维力传感器中应用最广泛的一种，然而，传感器在使用过程中会产生一定的串扰问题，导致传感器的测量精度受到较大影响。现有技术中，专利公开号为：CN108225622A的专利文件公开了一种三分力传感器,在该技术方案中，所述三分力传感器包括：中空环形的测力结构主体、分别设置在测力结构主体两端面上的第一盖板和第二盖板,其中，第一盖板和第二盖板通过螺栓固定在测力结构主体的两端面上,在测力结构主体内设有中心柱,在中心柱和测力结构主体内壁之间径向设有对称的至少四个方梁,在每个方梁的四个表面上分别铺设有应变片。以上述专利文件为代表的现有技术，普遍存在结构复杂、不易加工、刚度低且测量加载量程较小的缺陷，更重要的是，在传感器的不同测量维度之间存在耦合串扰问题，影响传感器的测量精度。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种三分力测量传感器，本专利技术所述传感器灵敏度高，维间耦合度小，测量精度较高。本专利技术的技术方案如下：一种三分力测量传感器，由一体成型的弹性体和应变片组成；所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成；所述应变梁包括：环形间隙垂直径向两侧的第一应变梁和第二应变梁，环形间隙水平径向两侧的第三应变梁和第四应变梁；所述应变梁均设有四个贴片面，分别为：中间的轴向端板两侧的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，应变梁两侧的周向侧板外侧的周向第一贴片面和周向第二贴片面；所述应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现对水平径向、垂直径向和轴向三个方向上的受力；所述轴向第一贴片面和轴向第二贴片面上的应变片沿轴向镜面对称布置，周向第一贴片面与周向第二贴片面对应粘贴的应变片沿径向镜面对称设置；同一贴片面上的两个应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧；测量同一分力方向上的应变片电连接形成独立的惠斯通全桥电路，通过电路中各电桥臂上的应变片电阻值变化引起的测量端电压变化，实现对应方向分力的检测。进一步地，所述固定端为环形结构，在固定端的圆周内侧设有一圈环形的连接内沿，在所述环形连接内沿的端面上，沿圆周方向均匀地开有固定端螺纹孔；所述固定端的圆周外侧设有一圈环形的固定端过渡结构。进一步地，所述加载端为环形结构，在所述加载端的圆周外侧设有一环形的连接外沿，在所述环形连接外沿的端面上，沿圆周方向均匀地开有加载端螺纹孔组；在所述加载端的圆周内侧设有一圈环形的加载端过渡结构。进一步地，所述应变梁的轴向端板的轴向两侧形成有两个沿轴向对称的应变凹槽；在所述应变梁的径向外侧与所述加载端相连接处，开有一弧形的应变通孔。进一步地，所述应变片中，测量水平径向受力的应变片有8个，分别布置在第一应变梁和第二应变梁上；其中：第一应变片R1和第二应变片R2粘贴在第二应变梁的轴向第一贴片面中间位置；第三应变片R3和第四应变片R4粘贴在第二应变梁的轴向第二贴片面中间位置；第五应变片R5和第六应变片R6粘贴在第一应变梁的轴向第一贴片面中间位置；第七应变片R7和第八应变片R8粘贴在第一应变梁的轴向第二贴片面中间位置。更进一步地，测量水平径向受力的应变片所组成的惠斯通全桥电路结构如下：第一应变片R1和第三应变片R3依次串联组成的第一桥臂；第二应变片R2和第四应变片R4依次串联组成的第二桥臂；第五应变片R5和第七应变片R7依次串联组成的第三桥臂；第六应变片R6和第八应变片R8依次串联组成的第四桥臂；测量水平径向受力的惠斯通全桥电路的电压测量端一端连接至第二应变片R2与第三应变片R3之间，电压测量端另一端连接至第七应变片R7和第六应变片R6之间。进一步地，所述应变片中，测量轴向受力的应变片有16个，分别布置在第一应变梁、第二应变梁、第三应变梁和第四应变量上；其中：第九应变片R9和第十应变片R10粘贴在第二应变梁的周向第一贴片面中间位置；第十一应变片R11和第十二应变片R12粘贴在第二应变梁的周向第二贴片面中间位置；第十三应变片R13和第十四应变片R14粘贴在第一应变梁的周向第一贴片面中间位置；第十五应变片R15和第十六应变片R16粘贴在第一应变梁的周向第二贴片面中间位置；第十七应变片R17和第十八应变片R18粘贴在第三应变梁的周向第一贴片面中间位置；第十九应变片R19和第二十应变片R20粘贴在第三应变梁的周向第二贴片面中间位置；第二十一应变片R21和第二十二应变片R22粘贴在第四应变梁的周向第一贴片面中间位置；第二十三应变片R23和第二十四应变片R24粘贴在第四应变梁的周向第二贴片面中间位置。更进一步地，测量轴向受力的应变片所组成的惠斯通全桥电路结构如下：第九应变片R9、第十一应变片R11、第二十一应变片R21和第二十三应变片R23依次串联组成的第一桥臂；第十应变片R10、第十二应变片R12、第二十二应变片R22和第二十四应变片R24依次串联组成的第二桥臂；第十五应变片R15、第十三应变片R13、第十九应变片R19和第十七应变片R17依次串联组成的第三桥臂；由第十六应变片R16、第十四应变片R14、第二十应变片R20和第十八应变片R18依次串联组成的第四桥臂；测量轴向受力的惠斯通全桥电路的电压测量端一端连接至第二十三应变片R23与第十应变片R10之间，电压测量端另一端连接至第十六应变片R16和第十七应变片R17之间。进一步地，所述应变片中，测量垂直径向受力的应变片有8个，分别布置在第三应变梁和第四应变梁上；其中：第二十五应变片R25和第二十六应变片R26粘贴在第三应变梁的轴向第一贴片面中间位置；第二十七应变片R27和第二十八应变片R28粘贴在第三应变梁的轴向第二贴片面中间位置；第二十九应变片R29和第三十应变片R30粘贴在第四应变梁的轴向第一贴片面中间位置；第三十一应变片R31和第三十二应变片R32粘贴在第四应变梁的轴向第二贴片面中间位置。更进一步地，测量垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三分力测量传感器，其特征在于：/n由一体成型的弹性体和应变片组成；/n所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成；/n所述应变梁包括：环形间隙垂直径向两侧的第一应变梁和第二应变梁，环形间隙水平径向两侧的第三应变梁和第四应变梁；/n所述应变梁均设有四个贴片面，分别为：中间的轴向端板两侧的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，应变梁两侧的周向侧板外侧的周向第一贴片面和周向第二贴片面；/n所述应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现测量车轮水平径向、车轮垂直径向和车轮轴向三个方向上的受力；/n所述轴向第一贴片面和轴向第二贴片面上的应变片沿轴向镜面对称布置，周向第一贴片面与周向第二贴片面对应粘贴的应变片沿径向镜面对称设置；/n同一贴片面上的两个应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧；/n测量同一分力方向上的应变片电连接形成独立的惠斯通全桥电路，通过电路中各电桥臂上的应变片电阻值变化引起的测量端电压变化，实现对应方向分力的检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种三分力测量传感器，其特征在于：
由一体成型的弹性体和应变片组成；
所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成；
所述应变梁包括：环形间隙垂直径向两侧的第一应变梁和第二应变梁，环形间隙水平径向两侧的第三应变梁和第四应变梁；
所述应变梁均设有四个贴片面，分别为：中间的轴向端板两侧的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，应变梁两侧的周向侧板外侧的周向第一贴片面和周向第二贴片面；
所述应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现测量车轮水平径向、车轮垂直径向和车轮轴向三个方向上的受力；
所述轴向第一贴片面和轴向第二贴片面上的应变片沿轴向镜面对称布置，周向第一贴片面与周向第二贴片面对应粘贴的应变片沿径向镜面对称设置；
同一贴片面上的两个应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧；
测量同一分力方向上的应变片电连接形成独立的惠斯通全桥电路，通过电路中各电桥臂上的应变片电阻值变化引起的测量端电压变化，实现对应方向分力的检测。


2.如权利要求1所述一种三分力测量传感器，其特征在于：
所述固定端为环形结构，在固定端的圆周内侧设有一圈环形的连接内沿，在所述环形连接内沿的端面上，沿圆周方向均匀地开有通孔；
所述固定端的圆周外侧设有一圈环形的固定端过渡结构。


3.如权利要求1所述一种三分力测量传感器，其特征在于：
所述加载端为环形结构，在所述加载端的圆周外侧设有一环形的连接外沿，在所述环形连接外沿的端面上，沿圆周方向均匀地开有加载端通孔；
在所述加载端的圆周内侧设有一圈环形的加载端过渡结构。


4.如权利要求1所述一种三分力测量传感器，其特征在于：
所述应变梁的轴向端板的轴向两侧形成有两个沿轴向对称的应变凹槽；
在所述应变梁的径向外侧与所述加载端相连接处，开有一弧形的应变通孔。


5.如权利要求1所述一种三分力测量传感器，其特征在于：
所述应变片中，测量车轮水平径向受力的应变片有8个，分别布置在第一应变梁和第二应变梁上；其中：
第一应变片R1和第二应变片R2粘贴在第二应变梁的轴向第一贴片面中间位置；
第三应变片R3和第四应变片R4粘贴在第二应变梁的轴向第二贴片面中间位置；
第五应变片R5和第六应变片R6粘贴在第一应变梁的轴向第一贴片面中间位置；
第七应变片R7和第八应变片R8粘贴在第一应变梁的轴向第二贴片面中间位置。


6.如权利要求5所述一种三分力测量传感器，其特征在于：
测量车轮水平径向受力的应变片所组成的惠斯通全桥电路结构如下：
第一应变片R1和第三应变片R3依次串联组成的第一桥臂；
第二应变片R2和第四应变片R4依次串联组成的第二桥臂；
第五应变片R5和第七应变片R7依次串联组成的第三桥臂；
第六应变片R6和第八应变片R8依次串联组成的第四桥臂；
测量车轮水平径向受力的惠斯通全桥电路的电压测量端一端连接至第二应变片R2与第三应变片R3之间，电压测量端另一端连接至第七应变片R7和第六应变片R6之间。


7.如权利要求1所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢荡，刘前进，马尧，韦勇，刘涛，金春瑛，黄元毅，贾永辉，索艳茹，
申请(专利权)人：吉林大学，上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州中动智轮科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22