专利名称：位移差动感应式加速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于加速度测量领域，具体涉及一种位移差动感应式加速度传感器。
背景技术：
近年来，加速度传感器在机动车、航空等领域运用广泛。目前，加速度传感器在机动车行业主要运用于诸如机动车防抱死系统、机动车安全气囊等场合。目前所用的加速度传感器大多是基于压阻效应、压电效应等，这种传感器结构比较复杂，成本较高，且比较容易受外界因素的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种位移差动感应式加速度传感器。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是:本发明位移差动感应式加速度传感器，包括齿轮轴、第一摆杆、重物块、大齿轮、位移差动电容传感器、蜗杆轴、第二摆杆、蜗杆、蜗轮轴、蜗轮和小齿轮；齿轮轴安装于一对第一滚动轴承上，蜗杆轴安装于一对第二滚动轴承上，蜗轮轴安装于一对第三滚动轴承上，小齿轮固定安装于齿轮轴上，大齿轮固定安装于蜗杆轴上且大齿轮与所述小齿轮啮合，蜗轮固定安装于蜗轮轴上且蜗轮与所述蜗杆啮合，第一摆杆固定安装于齿轮轴上，重物块固定安装于第一摆杆上，重物块能够通过第一摆杆带动齿轮轴转动，第二摆杆固定安装于蜗轮轴上。进一步地，本发明所述位移差动电容传感器包括第一推杆、第一弹簧、第二推杆、第二弹簧、相互平行的第一电容和第二电容，第一弹簧的一端与第二摆杆固定连接、第一弹簧的另一端与所述第一电容的动极板固定连接，第一推杆的一端与所述第一电容的动极板固定连接；第二弹簧的一端与第二摆杆固定连接、第二弹簧的另一端与所述第二电容的动极板固定连接，第二推杆的一端与所述第二电容的动极板固定连接；当机动车做加速运动时，第二摆杆能够与第二推杆接触；当机动车做减速运动时，第二摆杆能够与第一推杆接触。进一步地，本发明所述小齿轮位于所述一对第一滚动轴承之间。进一步地，本发明所述大齿轮位于所述一对第二滚动轴承之间。进一步地，本发明所述蜗轮位于所述一对第三滚动轴承之间。与现有技术相比，本发明的有益效果是:
(I)本发明位移差动感应式加速度传感器采用机械传动，结构简单，工作可靠，成本低。(2)本发明采用齿轮与蜗轮蜗杆两级传动，提高了加速度的测量精度与范围。(3)本发明采用位移差动电容传感器进行位移的测量，提高了加速度的测量精度。
图1为本发明一种位移差动感应式加速度传感器的结构示意图； 图2为图1中的位移差动电容传感器的左视 图中，1、齿轮轴，2、第一摆杆,3、重物块,4、大齿轮,5、位移差动电容传感器,6、蜗杆轴，
7、第二摆杆，8、蜗杆，9、蜗轮轴，10、蜗轮，11、小齿轮，12、第一滚动轴承，13、第一推杆，14、第一弹簧，15、定极板，16、动极板，17、第二推杆，18、第二弹簧，19、定极板，20、动极板，21、
第二滚动轴承，22、第三滚动轴承。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的结构和工作过程。如图1和图2所示，本发明位移差动感应式加速度传感器主要包括齿轮轴1、第一摆杆2、重物块3、大齿轮4、位移差动电容传感器5、蜗杆轴6、第二摆杆7、蜗杆8、蜗轮轴9、蜗轮10和小齿轮11。如图1所示，齿轮轴I安装于一对第一滚动轴承12上，蜗杆轴6安装于一对第二滚动轴承21上,蜗轮轴9安装于一对第三滚动轴承22上。上述一对第一滚动轴承12、一对第二滚动轴承21和一对第三滚动轴承22可分别直接固定安装于机动车上；当然，作为另一种实施方式，也可另行设置一个外框(图中未示出)，从而将第一滚动轴承12、第二滚动轴承21和第三滚动轴承22分别固定安装于外框上。此外，小齿轮11通过键安装于齿轮轴I上，小齿轮11可以位于两个第一滚动轴承12之间，也可位于其中一个第一滚动轴承12的外侧(图中未示出)。大齿轮4通过键安装于蜗杆轴6上且大齿轮4与小齿轮11啮合。同理，大齿轮4可位于两个第二滚动轴承21之间，也可位于其中一个第二滚动轴承22的外侧。蜗轮10通过键安装于蜗轮轴9上且蜗轮10与蜗杆8啮合，同样，蜗轮10可位于两个第三滚动轴承22之间，也可位于其中一个第三滚动轴承22的外侧。第一摆杆2固定安装于齿轮轴I上，重物块3固定安装于第一摆杆2上。当重物块3随着机动车做加速运动时，能够依靠自身的惯性力通过第一摆杆2带动齿轮轴I转动。此外，第二摆杆7固定安装于蜗轮轴9上。如图2所不,位移差动电容传感器5包括第一推杆13、第一弹簧14、第一电容、第二推杆17、第二弹簧18和第二电容。第一电容和第二电容相互平行。其中，第一电容包括定极板15和动极板16,第二电容包括定极板19和动极板20。第一弹簧14的一端与第二摆杆7固定连接、第一弹簧14的另一端与第一电容的动极板16固定连接，第一推杆13的一端与动极板16固定连接，第二弹簧18的一端与第二摆杆7固定连接、第二弹簧18的另一端与第二电容的动极板20固定连接，第二推杆17的一端与动极板20固定连接。当机动车做加速运动时，第二摆杆7能够与第二推杆17接触；当机动车做减速运动时，第二摆杆7能够与第一推杆13接触。本发明位移差动感应式加速度传感器可用于机动车加速度测量等领域。当用于机动车加速度测量时，将本发明位移差动感应式加速度传感器固定安装于机动车内。以机动车行驶的方向为参照方向，位移差动电容传感器5的第二电容位于第一电容的后方。当机动车做加速运动时，重物块3在自身的惯性力的作用下向后摆动并带动第一摆杆2转动，第一摆杆2带动齿轮轴I转动从而带动位于齿轮轴I上的小齿轮11转动，小齿轮11将运动传递给与其啮合的大齿轮4，大齿轮带动蜗杆轴6转动从而带动蜗杆8转动，蜗杆8带动与之啮合的蜗轮10转动从而带动与蜗轮轴9固定连接的第二摆杆7转动，第二摆杆7推动第二推杆17带动第二电容的动极板20移动，同时第二摆杆7对第一弹簧14施加一个拉力从而带动第一电容的动极板16移动,位移差动电容传感器5将动极板20和动极板16的位移之和的信号传递给PC机进行处理得到机动车加速度。同样的，本发明也可测得当机动车做减速运动时机动车的加速度，当机动车做减速运动时，重物块3由于自身惯性向前摆动并带动第一摆杆2转动，第一摆杆2带动齿轮轴I转动从而带动位于齿轮轴I上的小齿轮11转动，小齿轮11将运动传递给与其啮合的大齿轮4，大齿轮带动蜗杆轴6转动从而带动蜗杆8转动，蜗杆8带动与之啮合的蜗轮10转动从而带动与蜗轮轴9固定连接的第二摆杆7转动，第二摆杆7推动第一推杆13带动动极板16移动，同时第二摆杆7对第二弹簧18施加一个拉力从而带动第二动极板20移动，位移差动电容传感器5将动极板16和动极板20的位移之和信号传递给PC机进行处理得到机动车加速度。当机动车做匀速运动时，则是通过重物块3自身的重力作用使第二摆杆7处于起始位置。本发明采用机械传动方式进行加速度的测量，使得加速度传感器结构简、制造方便且成本较低，同时保证了加速度传感器的工作可靠性。
权利要求
1.一种位移差动感应式加速度传感器,包括齿轮轴(I)、第一摆杆(2)、重物块(3)、大齿轮(4)、位移差动电容传感器(5)、蜗杆轴(6)、第二摆杆(7)、蜗杆(8)、蜗轮轴(9)、蜗轮(10)和小齿轮(11);齿轮轴(I)安装于一对第一滚动轴承(12)上,蜗杆轴(6)安装于一对第二滚动轴承(21)上，蜗轮轴(9)安装于一对第三滚动轴承(22)上，小齿轮(11)固定安装于齿轮轴(I)上，大齿轮(4)固定安装于蜗杆轴(6)上且大齿轮(4)与所述小齿轮(11)啮合，蜗轮(10)固定安装于蜗轮轴(9)上且蜗轮(10)与所述蜗杆(8)啮合，第一摆杆(2)固定安装于齿轮轴(I)上，重物块(3)固定安装于第一摆杆(2)上，重物块(3)能够通过第一摆杆(2)带动齿轮轴(I)转动，第二摆杆(7)固定安装于蜗轮轴(9)上。
2.根据权利要求1所述的位移差动感应式加速度传感器,其特征在于:所述位移差动电容传感器(5)包括第一推杆(13)、第一弹簧(14)、第二推杆(17)、第二弹簧(18)、相互平行的第一电容和第二电容，第一弹簧(14)的一端与第二摆杆(7)固定连接、第一弹簧(14)的另一端与所述第一电容的动极板(16)固定连接，第一推杆(13)的一端与所述第一电容的动极板(16)固定连接；第二弹簧(18)的一端与第二摆杆(7)固定连接、第二弹簧(18)的另一端与所述第二电容的动极板(20)固定连接，第二推杆(17)的一端与所述第二电容的动极板(20)固定连接；当机动车做加速运动时，第二摆杆(7)能够与第二推杆(17)接触；当机动车做减速运动时，第二摆杆(7)能够与第一推杆(13)接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种位移差动感应式加速度传感器，其特征是:所述小齿轮(11)位于所述一对第一滚动轴承(12)之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种位移差动感应式加速度传感器，其特征是:所述大齿轮(4)位于所述一对第二滚动轴承(21)之间。
5.根据权利要求1或2所述的一种位移差动感应式加速度传感器，其特征是:所述蜗轮(10)位于所述一对第三滚动轴承(22)之间。
6.根据权利要求3所述的一种位移差动感应式加速度传感器，其特征是:所述蜗轮(10)位于所述一对第三滚动轴承(22)之间。
7.根据权利要求4所述的一种位移差动感应式加速度传感器，其特征是:所述蜗轮(10)位于所述一对第三滚动轴承(22)之间。
全文摘要
本发明公开了一种位移差动感应式加速度传感器，它包括齿轮轴、第一摆杆、重物块、大齿轮、位移差动电容传感器、蜗杆轴、第二摆杆、蜗杆、蜗轮轴、蜗轮和小齿轮；齿轮轴安装于一对第一滚动轴承上，蜗杆轴安装于一对第二滚动轴承上，蜗轮轴安装于一对第三滚动轴承上，小齿轮固定安装于齿轮轴上，大齿轮固定安装于蜗杆轴上且大齿轮与所述小齿轮啮合，蜗轮固定安装于蜗轮轴上且蜗轮与所述蜗杆啮合，第一摆杆固定安装于齿轮轴上，重物块固定安装于第一摆杆上，重物块能够通过第一摆杆带动齿轮轴转动，第二摆杆固定安装于蜗轮轴上。本发明的优点是结构简单，成本低，工作可靠，测量精度高、范围广。
文档编号G01P15/125GK103163328SQ20131008363
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月17日 优先权日2013年3月17日
发明者何文华, 戴明新, 胡滨鹏, 侯明阳 申请人:浙江大学