自帶轉矩傳感器的離合器的制造方法
【專利摘要】自帶轉矩傳感器的離合器是在現有任一種類型離合器的動力輸出端或動力輸入端采用“一種共軸彈性傳動副”結構連接相關設備，并設置傳感器元件、信號處理器和數據顯示器或其中的一部分。它能夠在不增加離合器軸向占用空間的情況下，替代專門的轉矩傳感器并且方便地獲取該離合器傳遞的轉速、轉向、扭矩和軸功率信號和數據。它是一個結構簡單且高集約化的離合器與轉矩傳感器的組合設備。同時，可以使機械傳動中的離合器聯接由剛性傳動轉為彈性傳動，它可以使相關設備結構更簡單、體積更小、重量更輕、制造成本更低，有益于提高機械設備的智能化、輕便化、集約化。
【專利說明】自帶轉矩傳感器的離合器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械傳動中離合器與轉矩傳感器組合的方法，以及這類具有獲得轉矩 信號能力且不增加軸向空間的離合器的結構。
[0002] 本發明涉及"一種共軸彈性傳動副"的結構。"一種共軸彈性傳動副"是本人向國 家專利局提出的專利號為：201220473048. 0、專利申請號為：201210343959. 6的專利技術。
[0003] 本發明屬于"自帶轉矩傳感器的機電設備"中的一種。"自帶轉矩傳感器的 機電設備"是本人向國家專利局提出的專利號為=201220489310.0、專利申請號為 ： 201210357726. 1的專利技術。
【背景技術】
[0004] 隨著社會的發展，機械設備和裝備的發展越來越快，非常需要簡潔、緊湊的結構， 方便獲取實時轉矩（轉速、轉向、扭矩和軸功率。以下同）測量數據的架構，這樣才能使機 械設備和裝備的智能化程度越來越高，且體積越來越小、集約化程度越來越高。
[0005] 通常人們通過專門的扭矩傳感器和轉速傳感器來測量轉矩數據，這類轉矩傳感器 的軸向尺寸較大，影響了繼續設備的集約化。離合器是最常用的機械傳動設備，若能夠在離 合器中組合了轉矩傳感器，并且不增加該離合器的軸向空間（尺寸），將有益于機械設備的 集約化。因此，人們迫切的需要一種簡潔、緊湊、易用、低成本、轉矩數據易測量、耐用的離合 器。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提出一種結構簡單緊湊、節省空間、成本低、方便轉矩數據測 量、應用便利的離合器及其裝置。它能夠在不增加離合器軸向占用空間的情況下，替代專門 的轉矩傳感器并且方便地獲取該離合器傳遞的轉速、轉向、扭矩和軸功率信號和數據。
[0007] 本發明是在現有任一種類型離合器的動力輸出端或動力輸入端采用"一種共軸彈 性傳動副"（以下稱：共軸彈性傳動副）結構連接相關設備，并設置傳感器元件、信號處理器 和數據顯示器或其中的一部分。
[0008] 其特征是：
[0009]自帶轉矩傳感器的離合器是"自帶轉矩傳感器的機電設備"中的一種，它組合了離 合器和轉矩傳感器的功能，能夠在省去專門的轉矩傳感器且不增加離合器軸向占用空間 的情況下，方便地獲取該離合器傳遞的實時轉速、轉向、扭矩和軸功率的信號和數據。
[0010]自帶轉矩傳感器的離合器中的共軸彈性傳動副既可以置于主動軸也可以置于被 動軸。
[0011]自帶轉矩傳感器的離合器中的傳感器元件采用電磁類傳感器元件。
[0012]自帶轉矩傳感器的離合器中的信號處理器設有外接輸出轉矩信號和轉矩數據的 接口。
[0013]自帶轉矩傳感器的離合器中的數據顯示器能夠分別顯示設備的轉速、轉向、扭矩 和軸功率數據，或顯示其中的一部分數據。
[0014] 自帶轉矩傳感器的離合器可以與制動器或變矩器組合在一起。
[0015] 自帶轉矩傳感器的離合器中的共軸彈性傳動副，其特征是：其放置彈性元件的軸 端契槽為半封閉形。
[0016] 自帶轉矩傳感器的離合器中的共軸彈性傳動副，其特征是：共軸彈性傳動副的內 輪可以直接由傳動軸制作而成，該內輪可以替代外接的花鍵連接本離合器。
[0017] 本發明和現有技術相比具有以下優點：
[0018] 本發明它能夠在不增加離合器軸向占用空間的情況下，替代專門的轉矩傳感器并 且方便地獲取該設備實時的轉速、轉向、扭矩和軸功率數據或信號，它是一個結構簡單且高 集約化的離合器與轉矩傳感器的組合設備。同時，可以使機械傳動中的離合器聯接由剛性 傳動轉為彈性傳動，并為該傳動點創造實時測量轉矩和扭矩的機會。它可以使相關設備結 構更簡單、體積更小、重量更輕、制造成本更低，有益于提高機械設備的智能化、輕便化、集 約化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1是目前典型的電磁離合器結構示意圖
[0020] 圖2是在目前典型的電磁離合器一端的機械連接方式改為共軸彈性傳動副結構 而形成的本發明的示意圖
[0021] 圖3是電磁離合器動盤與傳動軸連接采用共軸彈性傳動副的結構圖
[0022] 圖3a是電磁離合器動盤與傳動軸連接采用共軸彈性傳動副的正視圖
[0023] 圖3b是圖3a剖面圖
[0024] 圖4是傳動軸直接作為共軸彈性傳動副內輪的結構圖
[0025] 圖4a是傳動軸直接作為共軸彈性傳動副內輪的正視圖
[0026] 圖4b是圖4a剖面圖
[0027] 圖5是轉矩信號接收器置于離合器與A設備固定端一側的示意圖
[0028] 圖5a是圖5的局部放大圖
[0029] 圖6是轉矩傳信號接收置于離合器與A設備固定端另一側的示意圖
[0030] 圖6a是圖6的局部放大圖
[0031] 圖7是數據顯示器置于本發明外殼的示意圖
[0032] 圖8是信號處理器、數據顯示器的電原理方框圖和波形圖
[0033] 圖9是轉矩信號接收器置于離合器與A設備固定端一側且不帶外殼的示意圖
[0034] 圖10是在目前常用的手動擋汽車的離合器上設置本發明的結構示意圖
[0035] 圖10a是圖10的局部放大圖
[0036] 圖中：
[0037] 1是共軸彈性傳動副的內輪
[0038] 2是共軸彈性傳動副的外輪
[0039] 3是彈性圈（體）
[0040] 4是傳動軸
[0041] 5是擋圈
[0042] 6是彈簧墊圈
[0043] 7是固定螺栓
[0044] 8是彈性傳動副上的轉矩信號的信號測試點（孔或槽，或突、突條）
[0045] 9是轉矩信號接收器（注：8與9共同組成傳感器元件）
[0046] 10是轉矩信號接收器支架
[0047] 11是轉矩信號引出線
[0048] 12是本發明的外殼
[0049] el是主動輪對應的信號接收器經過放大整形后輸出的波形
[0050] e2是被動輪對應的信號接收器經過放大整形后輸出的波形
[0051] δ是主動輪的波形與被動輪的波形前角的變量
[0052] δ '是主動論的波形與被動輪的波形后角的變量
【具體實施方式】
[0053] 以下結合附圖，通過實施例對本發明作進一步的描述：
[0054] 附圖1是目前典型的電磁離合器結構示意圖，附圖2是描述的是將目前典型的電 磁離合器一端的機械連接方式由普通的鍵連接結構改為共軸彈性傳動副結構，從而形成的 本發明的機械部分。
[0055] 附圖3描述的是電磁離合器動盤與傳動軸連接采用共軸彈性傳動副的結構。附圖 3a是電磁離合器動盤與傳動軸連接采用共軸彈性傳動副的正視圖，附圖3b是圖3a剖面圖。 該附圖中共軸彈性傳動副的內輪1通過鍵與設備的動力軸4連接，離合器動盤作為共軸彈 性傳動副的外輪2通過彈性圈（體）3與內輪1彈性連接，以實現彈性傳動。共軸彈性傳動 副的外輪2也是離合器的動盤。
[0056] 附圖4描述的是以傳動軸直接作為共軸彈性傳動副內輪的結構圖。附圖4a是傳 動軸直接作為共軸彈性傳動副內輪的正視圖，附圖4b是圖4a剖面圖。該附圖中共軸彈性 傳動副的內輪1直接由設備動力軸4制作而成，這樣可以使本發明的結構更加緊湊。
[0057] 附圖5描述的是轉矩信號接收器置于離合器與A設備固定端一側的結構示意，圖 5a是圖5的局部放大圖。該附圖在局部放電圖中描述了安置在彈性傳動副上的轉矩信號的 信號測試點8 (孔或槽，或突、突條。以下同）與轉矩信號接收器9共同組成傳感器元件；以 及轉矩信號接收器9及其支架10固定在本發明外殼上的示意。圖中，轉矩信號接收器置于 離合器與A設備固定端一側，而另一端的動盤通過花鍵與另一設備連接。
[0058] 附圖6描述的是轉矩傳信號接收置于離合器與A設備固定端另一側的結構示意， 圖6a是圖6的局部放大圖。該附圖在局部放電圖中描述了彈性傳動副上的轉矩信號的信 號測試點8與轉矩信號接收器9共同組成傳感器元件；以及轉矩信號接收器9及其支架10 固定在本發明外殼12上的結構示意。該附圖中還描述了半封閉形軸端契槽的形狀示意，半 封閉形軸端契槽可以省卻軸端的固定螺栓、擋圈和彈簧墊圈等零件并節約軸向空間。
[0059] 附圖7描述的是數據顯示器置于本發明外殼的示意。但是，在許多場合并不需要 在本發明的外殼上顯示轉矩數據，而只需將信號接收器的信號直接提取即可。所以附圖9 描述了轉矩信號接收器置于離合器與A設備固定端一側且不帶外殼的示意。
[0060] 附圖8描述的是信號處理器、數據顯示器的電原理方框圖和波形圖。該附圖特別 描述了信號處理器中設有外接輸出轉矩信號和轉矩數據的接口一信號、數據輸出接口， 它可以使信號接收器的信號、通過比相后的信號和經過處理的數據或其中的部分通過該接 口輸出。
[0061] 附圖10描述的是在目前常用的手動擋汽車的離合器上設置本發明的結構示意。 圖10a是圖10的局部放大圖。同樣，該附圖在局部放電圖中描述了彈性傳動副上的轉矩信 號的信號測試點8與轉矩信號接收器9共同組成傳感器元件；以及轉矩信號接收器9直接 固定在本發明外殼12上的示意。
[0062] 在具體的實施過程中：
[0063] 首先，制作彈性傳動副的靜態扭矩與內輪和外輪之間相對位移的關系圖表，將該 關系表輸入信號處理電路的第一個數據處理器作為基礎數據。在離合器連接后，主動輪轉 動并通過彈性圈（體）帶動被動輪轉動，此時，內輪與外輪中的一個為主動輪，而另一個則 為被動輪：
[0064] a、當被動輪空載，扭矩為零（或接近零），兩個傳動輪之間的相對位移為零，兩個 信號接收器從信號測試點分別獲得波動信號，這兩個信號經過信號處理電路放大、整形和 比相可以獲得兩個相位一致波形，此時相位差S為零，這兩個信號中的任一個經放大進入 計數器與時鐘信號對比獲得轉速數據（以下同，不重復敘述）；
[0065] b、當被動輪有實際負載，扭矩為正數值，兩個傳動輪之間產生相對位移（被動輪 滯后），兩個信號接收器從信號測試點分別獲得波動信號，這兩個信號經過信號處理電路放 大、整形和比相可以獲得兩個相位不一致波形，此時相位差δ為正數值，該數值對比第一 個數據處理器中的基礎數據可以獲得具體的即時扭矩數據，第二個數據處理器根據軸功率 與扭矩、轉速的關系推導出即時軸功率；
[0066] c、當之前的負載輸出動力帶動之前的主動軸（如汽車掛擋滑行時，車輛的慣性經 車輪通過傳動機構帶動發動機轉動，以下同），此時被動輪成為實際的主動輪，其位移超前 于實際的被動輪，信號處理電路能夠得出S為負數，推導出的即時軸功率為負值（即原先 的負載帶動原先的動力源做功，或動力源對負載產生阻力而起到制動效果）。
[0067] d、當主動軸反向旋轉（之前需要設定轉向，比如：設定順時針轉向為正），被動輪 滯后的位移方向與之前相反，信號處理電路可以顯示出主動軸的轉向。
[0068] 轉速和扭矩可以組成轉矩和軸功率數據。轉速、轉向、扭矩、軸功率均可以通過信 號處理電路的顯示電路和相應器件顯示。必要時，相關數據還可以通過無線電、計算機網絡 實現遠距離傳輸，其中通過計算機網絡可以實現遠程遙測遙控。第一個數據處理器和第二 個數據處理器可以合并為一個，這里分成兩個只是為了方便描述。
[0069] 在本文的描述中：內輪、外輪與主動輪、被動輪（或之前相應發明中稱呼的主動半 與被動半）的關系，在不同的應用場合其稱呼可以互換。
[0070] 信號接收器可采用光感應、電磁感應等各種類型。推薦采用電磁類型，它具有占用 空間小、結構簡單、工作可靠、獲取信號和信號轉換更方便的特點。當信號接收器采用電磁 信號，信號測試點可以是凸點或突條也可以是凹點或凹槽。其高度或深度只要微凸或微凹 即可。
【權利要求】
1. 自帶轉矩傳感器的離合器，是在現有任一種類型離合器的動力輸出端或動力輸入端 采用"一種共軸彈性傳動副"結構連接相關設備，并設置傳感器元件、信號處理器和數據顯 示器或其中的一部分，其特征是：它是"自帶轉矩傳感器的機電設備"中的一種，它組合了離 合器和轉矩傳感器的功能，能夠在省去專門的轉矩傳感器且不增加離合器軸向占用空間的 情況下，方便地獲取該離合器傳遞的實時轉速、轉向、扭矩和軸功率的信號和數據。
2. 根據權利要求1所述的自帶轉矩傳感器的離合器，其特征是：共軸彈性傳動副既可 以置于主動軸也可以置于被動軸。
3. 根據權利要求1所述的自帶轉矩傳感器的離合器，其特征是：傳感器元件采用電磁 類傳感器元件。
4. 根據權利要求1所述的自帶轉矩傳感器的離合器，其特征是：信號處理器設有外接 輸出轉矩信號和轉矩數據的接口。
5. 根據權利要求1所述的自帶轉矩傳感器的離合器，其特征是：數據顯示器能夠分別 顯示設備的轉速、轉向、扭矩和軸功率數據，或顯示其中的一部分數據。
6. 根據權利要求1所述的自帶轉矩傳感器的離合器，其特征是：它可以與制動器或變 矩器組合在一起。
7. 根據權利要求2所述的共軸彈性傳動副，其特征是：其放置彈性元件的軸端契槽為 半封閉形。
8. 根據權利要求2所述的共軸彈性傳動副，其特征是：共軸彈性傳動副的內輪可以直 接由傳動軸制作而成，該內輪可以替代外接的花鍵連接本離合器。
【文檔編號】F16D27/00GK104088924SQ201410344458
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】李澤奇, 王建鈞 申請人:王建鈞