专利名称：一种测量径向力的传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，具体而言涉及一种测量转动的轮子的径向力的传感
O
背景技术：
随着科技的发展，机械装置及设备已经逐渐成为人类生活中不可缺少的元素，而 在越来越多的场合，需要对机械中旋转的元件所受到的径向力进行测量，从而才能保证这 些机械能够安全地、更好地服务于人类。在相关技术领域，中国专利公开号CN01488072A公开了一种用于测量径向力和/ 或轴向力的测量设备，其申请号为01822374. 5，申请人为荷兰的SKF工程研究中心公司，该 专利申请主要公开一种用于测量轴承上轴向负载和/或径向负载的测量设备，所述轴承包 括内环、外环和所述内外环之间的多个滚动体。所述测量设备包括传感器环，该传感器环被 设置得邻接轴承的内环或外环并与它们密切接触，该传感器环的圆周上具有至少一个削弱 部分，至少一个传感器被设置在所述至少一个削弱部分上。中国专利公开号101191736A还公开了一种旋转传感器，其申请号为 200710196158.0，申请人为德国的约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，该专利申请包括 有二个组件，它们围绕轴线相互可旋转地设置。第一组件包括有探测器装置；第二组件包括 有代码盘；具有中心孔的轴、轴肩和具有外表面的连片；环形体，它具有内表面和操纵机 构；以及构件，它布置在外表面和环形体的内表面之间。其中代码盘可以被探测器装置扫描 用来测定两个组件相互之间的相对角度位置，无论是在环形体内表面上的点还是在轴的外 表面上的点至轴线的距离都不同，因此通过操纵机构使环形体支承在轴肩上，从而通过构 件将一个具有径向方向分量的力作用在连片上，从而可以使装入在轴的孔里的机器零件夹 紧住。此外，申请人为清华大学的、申请号为201010100187. 4的专利申请(公开号为 CN101788365A)还公开了一种杆件径向力测量装置，其用于对桨杆径向力进行测量，而且作 用于传感器上的握力和轴向力不会对径向力的测量产生影响。但是，上述的专利申请都不适用于测量皮带对运转中的带轮施加的径向力，上述 用于测量径向力和/或轴向力的测量设备主要是用于测量轴承上的轴向负载和/或径向负 载，上述旋转传感器主要是用于提高所测量的轴和旋转传感器轴之间的夹紧力，而上述杆 件径向力测量装置主要是用于对桨杆径向力进行测量。在针对发动机附件或正时传动系统中，通过皮带或链条传动时，皮带或链条施加 给带轮或链轮一定的径向力，为了了解带轮、链轮或皮带在系统运转过程中的受力情况，需 要对前述径向力进行测量，而上述的传感器都无法进行这样的测量。目前能够完成这样的 测量的传感器主要包括外支撑环、测量弹性体、内固定环，该测量弹性体设置在外支撑环和 内固定环之间，并且通过在外支撑环的外圆周上的多个螺栓(一般为三个)而与外支撑环连 接，该测量弹性体上设置有全桥电路，并且通过固接的方式将外连接件固定在外支撑环的
3端缘上，而该全桥电路的信号引线则先焊接到外连接件上的四个端子，然后再与全桥电路 中应变片的各个接脚连接。由于外支撑环与测量弹性体之间是通过螺栓连接，从而使得贴应变片会比较麻 烦，需先拆掉外支撑环，贴上应变片，然后装上外支撑环，使得整个操作过程比较繁杂，另外 由于外支撑环和测量弹性体是通过螺栓连接，从而使得承受力变小，一般受力超过3000N 后会导致传感器变形损坏。现有技术中，内固定环与测量弹性体之间的间隙通常很大，就是为了方便贴应变 片，这样一来会导致整个传感器尺寸比较大，导致它不能测量小尺寸的轮子的径向力，只能 测量直径大于60mm的轮子，这使得传感器的应用范围受到了影响。为了尽量减少整体尺寸，在保证内固定环与测量弹性体之间的间隙足够大方便贴 应变片时，往往会将测量弹性体的尺寸变小(弹性体变窄)，这样同样使得传感器的受力变 差。公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技 术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知 的现有技术。
实用新型内容鉴于上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种测量径向力的传感器， 其能够解决现有技术的传感器不能测量小尺寸轮子的径向力的问题，并且同时可以提高传 感器所承受的径向力。为达成上述目的，本实用新型提供一种测量径向力的传感器，其包括外支撑环， 其截面呈圆环状；内固定环，其截面亦呈圆环状，且所述内固定环的直径小于所述外支撑环 的直径；测量弹性体，所述测量弹性体设置在所述外支撑环和内固定环之间；测量电路，所 述测量电路具有应变片，并且所述应变片设置在所述测量弹性体上；以及信号引线，所述信 号引线与所述应变片电性连接；其中，所述外支撑环、所述测量弹性体和所述内固定环为一 体成型，并且所述外支撑环、所述测量弹性体和所述内固定环同轴。上述的测量径向力的传感器中，沿轴向在所述测量弹性体和外支撑环的相接处贯 穿设置有引线穿孔，所述信号引线穿过所述引线穿孔后与所述应变片电性连接。上述的测量径向力的传感器中，所述外支撑环的圆周面上设置有外环贴片孔。上述的测量径向力的传感器中，所述内固定环的圆周面上设置有内环贴片孔上述的测量径向力的传感器中，所述外环贴片孔和所述内环贴片孔各为两个，并 且彼此相对应地设置。上述的测量径向力的传感器中，所述两个外环贴片孔和所述两个内环贴片孔均相 对于轴心对称。上述的测量径向力的传感器中，所述测量弹性体的一侧的外圆周面与所述外支撑 环的内圆周面一体连接，并且所述测量弹性体相对的另一侧的内圆周面与所述内固定环的 外圆周面一体连接。上述的测量径向力的传感器中，所述内、外环贴片孔的中心到轴心的连线与所述 引线穿孔的中心到轴心的连线的夹角为90°。[0021]上述的测量径向力的传感器中，所述测量弹性体的内、外圆周面相对于所述内、外 环贴片孔的位置设置有应变片置放部。上述的测量径向力的传感器中，所述信号引线在穿过所述引线穿孔的部分套设有 保护套。本实用新型的有益效果是本实用新型与以往同类传感器的不同在于外支撑环、测量弹性体和内固定环是一 体成型的，并且在内固定环和外支撑环上分别具有内、外环贴片孔，这就为小型传感器在狭 小空间内把测力的应变片贴在测量弹性体上提供了一种新的方式，并且内固定环上的内环 贴片孔和外支撑环上的外环贴片孔为把各种敏感测量元件贴在测量弹性体上提供了方便。由于本实用新型的传感器是一体成型的，其结构更加紧凑并且所承受的力更大， 所以其可以测量最小直接50mm轮子的动态径向力，以及可以最大测量到8000N的径向力。此外，本实用新型还采用了深埋式的信号引线，其可以解决现有技术的传感器引 线总是在高速运转测量中易断的问题，避免经常接合拉断的信号引线或重新焊接焊点，从 而给测量操作带来了便利，更避免了因为多次焊接所导致的焊枪的高温烫坏传感器。通过说明书附图以及与附图一起用于说明本实用新型某些原理的具体实施方式
， 本实用新型所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地说明。
图1为本实用新型实施方式的立体图。图2为本实用新型实施方式的另一个角度的立体图。图3为本实用新型的主视图。图4为本实用新型的侧视图。图5为沿图3中A-A线的横截面图。图6为本实用新型安装在轮子上时的平面图。应理解的是，附图中示出的本实用新型的各个特征可能在一定程度上采用了简化 的方式进行表示，而不一定是严格按照比例绘制的。本文所公开的本实用新型的特定设计 特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地根据具体应用以及使用环境而决定。在附图中的附图标记在全部的几个附图中表示本实用新型的相同或等效的部分。
具体实施方式
下面，将详细说明本实用新型的实施例，其实例显示在附图和以下描述中。虽然将 结合示例性的实施例描述本实用新型，但应当理解该描述并非要把本实用新型限制于该示 例性的实施例。相反，本实用新型将不仅覆盖该示例性的实施例，而且还覆盖各种替换的、 改变的、等效的和其他实施例，其可包含在所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范 围内。
以下结合附图对本实用新型的测量径向力的传感器进行具体说明。请参考图1至图5，本实用新型提供一种测量径向力的传感器，其包括外支撑环1，其截面呈圆环状。[0040]内固定环2，其截面亦呈圆环状，且内固定环2的直径小于外支撑环1的直径。测量弹性体3，该测量弹性体3设置在外支撑环1和内固定环2之间。测量电路(图未示)，该测量电路具有应变片(图未示)，并且该应变片设置在测量 弹性体3体上；通常来说，应变片可以使用黏贴的方式而贴在测量弹性体3上。信号引线(图未示)，该信号引线与所述应变片电性连接。在本实用新型的具体实施方式
中，外支撑环1、测量弹性体3和内固定环2可以为 一体成型，并且外支撑环1、测量弹性体3和内固定环2是同轴设置的。所述的一体成型，可 以设置为测量弹性体3的一侧的外圆周面与外支撑环1的内圆周面一体连接(如图3、图5 所示)，并且测量弹性体3相对的另一侧的内圆周面与内固定环2的外圆周面一体连接(如 图3、图5所示)，上述的一体成型是通过电火花加工、线切割加工等方式，而将外支撑环1、 测量弹性体3和内固定环2形成为一体的。在本实用新型的具体实施方式
中，可以沿轴向在所述测量弹性体3和外支撑环1 的相接处贯穿设置有引线穿孔31，并且所述信号引线穿过引线穿孔31后与所述应变片电 性连接。在实际操作中，信号引线在穿过引线穿孔31的部分套设有保护套(图未示)，并且 信号引线穿过引线穿孔31后，可以将其焊接在测量弹性体3上，从而使连接更加牢固。此外，外支撑环1的圆周面上设置有外环贴片孔11，内固定环2的圆周面上设置有 内环贴片孔21。具体来说，外环贴片孔11和内环贴片孔21各为两个，并且彼此相对应地设 置。所谓的彼此相对应设置是指，外环贴片孔11的其中一个与内环贴片孔21的其中一个 相对应地设置(如图1所示)，而外环贴片孔11的另一个则与内环贴片孔21的另一个相对 应地设置(如图1所示)。并且，上述的两个外环贴片孔11和两个内环贴片孔21均相对于 轴心对称。通过设置外环贴片孔11和内环贴片孔21，从而可以使得通过内、外环贴片孔而直 接在测量弹性体3的内、外圆周上黏贴应变片。另外，为了方便地黏贴应变片，还可以在测 量弹性体3的内、外圆周面相对于内、外环贴片孔的位置设置有应变片置放部32、33。在本实用新型的具体实施方式
中，内、外环贴片孔11、21的中心到轴心的连线与 引线穿孔31的中心到轴心的连线的夹角为90°。也就是说，参考图3所示，如果把本实用 新型的传感器看成一个表盘，穿线孔31可以设置在12点钟的位置，那么两对内、外环贴片 孔11、21则分别设置在9点钟位置和3点钟位置，这样就使得内、外环贴片孔11、21的中心 到轴心的连线与引线穿孔31的中心到轴心的连线的夹角为90°。本实用新型在使用时，传感器的安装方向是固定的，如图6所示，外支撑环1的外 圆周套设一个轴承4，而在轴承4的外圆周再套设一个和所要测量的轮子直径相同的适配 器5，并通过中间螺栓7来锁紧固定。在旋转时，皮带6、适配器5和轴承4是转动的，而本 实用新型的传感器本身是不转动的。皮带运转时，会有一个固定方向的对轮子的力(径向力)，这个力最终经由A使测量 弹性体3的B、C处产生形变，应变片通过内、外环贴片孔贴在B、C处附近的应变片置放部 上，它组成一个应变全桥式电路，电阻的变化与弹性变形成正比。这样，我们测出模拟电压 信号就可以得到这个轮子的动态的径向力的大小。其中，上述的A处是指测量弹性体3和 内固定环2 —体连接附近的位置(如图6所示)，而上述的B、C处是指在测量弹性体3上对 应应变片置放部32、33附近的位置(配合图6和图3所示)。[0051]本实用新型多用于测量发动机上由曲轴带动的轮子的径向力，因为曲轴会受到发 动机各次点火冲击，所以这个径向力是一个变动的力。如果是电动机带动的轮子基本上径 向力是变化很小的，除非负载有改变。本实用新型与以往同类传感器的不同在于外支撑环、测量弹性体和内固定环是一 体成型的，并且在内固定环和外支撑环上分别具有内、外环贴片孔，这就为小型传感器在狭 小空间内把测力的应变片贴在测量弹性体上提供了一种新的方式，并且内固定环上的内环 贴片孔和外支撑环上的外环贴片孔为把各种敏感测量元件贴在测量弹性体上提供了方便。因此，由于本实用新型的传感器是一体成型的，其结构更加紧凑并且所承受的力 更大，所以其可以测量最小直接50mm轮子的动态径向力，以及可以最大测量到8000N的径 向力。此外，本实用新型还采用了深埋式的信号引线，其可以解决现有技术的传感器引 线总是在高速运转测量中易断的问题，避免经常接合拉断的信号引线或重新焊接焊点，从 而给测量操作带来了便利，更避免了因为多次焊接所导致的焊枪的高温烫坏传感器。这种深埋式的信号引线把焊接点留在传感器反面，带保护套的线缆从引线穿孔中 引出，引线穿孔中的这段线缆的保护套由专用胶水使之与引线穿孔孔壁紧密结合，工作中 由保护套来承受拉力，不易使信号引线被拉断，而且由于空间改变了，固定中间紧固螺栓时 较为方便。上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型的具体实现并不 受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或者 未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护 范围之内。
权利要求1.一种测量径向力的传感器，其特征在于，包括外支撑环，其截面呈圆环状；内固定环，其截面亦呈圆环状，且所述内固定环的直径小于所述外支撑环的直径；测量弹性体，所述测量弹性体设置在所述外支撑环和内固定环之间；测量电路，所述测量电路具有应变片，并且所述应变片设置在所述测量弹性体上；以及信号引线，所述信号引线与所述应变片电性连接；其中，所述外支撑环、所述测量弹性体和所述内固定环为一体成型，并且所述外支撑 环、所述测量弹性体和所述内固定环同轴。
2.根据权利要求1所述的测量径向力的传感器，其特征在于，沿轴向在所述测量弹性 体和外支撑环的相接处贯穿设置有引线穿孔，所述信号引线穿过所述引线穿孔后与所述应 变片电性连接。
3.根据权利要求2所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述外支撑环的圆周面 上设置有外环贴片孔。
4.根据权利要求3所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述内固定环的圆周面 上设置有内环贴片孔。
5.根据权利要求4所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述外环贴片孔和所述 内环贴片孔各为两个，并且彼此相对应地设置。
6.根据权利要求5所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述两个外环贴片孔和 所述两个内环贴片孔均相对于轴心对称。
7.根据权利要求6所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述测量弹性体的一侧 的外圆周面与所述外支撑环的内圆周面一体连接，并且所述测量弹性体相对的另一侧的内 圆周面与所述内固定环的外圆周面一体连接。
8.根据权利要求7所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述内、外环贴片孔的中 心到轴心的连线与所述引线穿孔的中心到轴心的连线的夹角为90°。
9.根据权利要求4所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述测量弹性体的内、外 圆周面相对于所述内、外环贴片孔的位置设置有应变片置放部。
10.根据权利要求2所述的测量径向力的传感器，其特征在于，所述信号引线在穿过所 述引线穿孔的部分套设有保护套。
专利摘要本实用新型涉及一种测量径向力的传感器，其包括外支撑环，其截面呈圆环状；内固定环，其截面亦呈圆环状，且所述内固定环的直径小于所述外支撑环的直径；测量弹性体，所述测量弹性体设置在所述外支撑环和内固定环之间；测量电路，所述测量电路具有应变片，并且所述应变片设置在所述测量弹性体上；以及信号引线，所述信号引线与所述应变片电性连接；其中，所述外支撑环、所述测量弹性体和所述内固定环为一体成型，并且所述外支撑环、所述测量弹性体和所述内固定环同轴。本实用新型与以往同类传感器的不同在于外支撑环、测量弹性体和内固定环是一体成型的，并且在内固定环和外支撑环上分别具有内、外环贴片孔，从而便于测量操作。
文档编号G01L1/22GK201867275SQ201020628728
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者汪保国 申请人:盖茨优霓塔传动系统(上海)有限公司