中轴扭力光电传感器结构的制作方法

本发明涉及传感器，尤其涉及一种中轴扭力光电传感器结构。

背景技术：

扭力传感器是用于对各种旋转或非旋转机械部件进行扭转力矩感知和检测的装置，其能够将扭力的物理变化转换成精确的电信号。现有的中轴扭力传感器结构一般是将扭力应变传感器贴合于扭力变形部件上，传感器和扭力变形部件同时形变，整体结构复杂，成本较高且欠缺稳定性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种中轴扭力光电传感器结构。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案。

一种中轴扭力光电传感器结构，包括有中轴，中轴两端分别安设有曲柄，所述中轴上套设有扭力套，所述扭力套的内端头与中轴固定连接，所述扭力套的外端头安装有牙盘并能与中轴相对转动，扭力套的尾端和中轴的另一端分别设有左、右轴承，左、右轴承上分别设有左、右牙碗，左、右牙碗之间设有轴套，轴套上设有线路板；所述扭力套的内端头的前方中轴上套设内圈栅栏、所述内圈栅栏外套设外圈栅栏，外圈栅栏的尾端和扭力套的尾端固定连接；内圈栅栏的内栏板和外圈栅栏的外栏板重叠，内、外栏板沿中轴的径向方向留有缝隙；所述线路板设于内圈栅栏前方且垂直套设在中轴上；线路板上设对射式光电传感器，所述对射式光电传感器用于感应扭力套在受力下发生扭曲变形时，内栏板和外栏板之间缝隙的变化。进一步，内、外栏板为偶数个且其数量一致；内、外栏板分别有两个对正栏板，对正内栏板和对正外栏板中心对正重叠，对正内栏板和对正外栏板的中心分别位于通过中轴一中心线的两端，而除对正栏板外的其他栏板的的板体大小一致、板体之间一一对应的部分重叠且相对中心线对称。

进一步，对正内栏板和对正外栏板分别相对中心线对称设置，内栏板和外栏板之间沿中轴径向的缝隙大小在扭力套变形形变前均一致，且每个缝隙之间的间隔也一致。

进一步，内圈栅栏的内栏板端头和外圈栅栏的外栏板端头对齐设置，内、外栏板的方向与中轴的轴心线平行设置。

进一步，扭力套的内孔尾端侧壁上设销钉孔，与所述销钉孔对应的中轴上设内沉孔，一销钉的两端头分别穿设于销钉孔和内沉孔内，所述内沉孔的直径大于销钉的直径。

进一步，所述对射式光电传感器为两个，且相对于中轴的轴心对称；所述对射式光电传感器的发射端和接收端分别位于内圈栅栏的圈内和外圈栅栏的圈外，对射式光电传感器的发射端和接收端相互对应。

进一步，轴套上靠近左牙碗处设有防转碗，防转碗的外圈设有螺纹，用于旋转安装至车架五通内，防转碗的内圈设有与中轴轴心线相平行的内凹槽，轴套左端外圈设有防滑筋，所述防滑筋嵌于内凹槽内且防滑筋的数量少于内凹槽的数量。

进一步，扭力套安装牙盘位置的内孔与中轴之间设有一滑动轴承。

进一步，左轴承的左端面对应的中轴位置设有一卡环槽，卡环槽内装有卡环。

进一步，左牙碗的端面与左轴承之间保留一定的间隙，间隙之间设有一弹簧垫片。

本发明公开的中轴扭力光电传感器结构，利用对射式光电传感器感应内圈栅栏的内栏板和外圈栅栏的外栏板之间在扭力套受力形变状态下缝隙的变化，进而获得扭力值，本发明整体结构简单，成本较低且稳定性好。

附图说明

图1为本发明中轴扭矩光电传感器结构的剖视结构示意图；

图2为图1的b-b剖视结构示意图；

图3为图2中内栏板和外栏板之间在扭力套受力形变状态下缝隙变化的示意图；

图4为内栏板和外栏板之缝隙变大和变小处光电传感信号示意图；

图5为图4中的光电传感信号进行差分处理后所获得的信号示意图；

图6为图1的c-c剖视结构示意图；

图7为图6在所受扭力达到极限时的结构示意图；

图8为图1的a-a剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种中轴扭力光电传感器结构，结合图1至图8所示，其包括有中轴1，中轴1两端分别安设有曲柄2，中轴1上套设有扭力套3，扭力套3的内端头31与中轴1固定连接，扭力套3的外端头安装有牙盘4并能与中轴1相对转动，扭力套3的尾端和中轴1的另一端分别设有左、右轴承51、52，左、右轴承51、52上分别设有左、右牙碗61、62，左、右牙碗61、62之间设有轴套7，轴套7上设有线路板8；扭力套3的内端头31的前方中轴1上套设内圈栅栏9，内圈栅栏9外套设外圈栅栏10，外圈栅栏10的尾端101和扭力套3的尾端固定连接；内圈栅栏9的内栏板91和外圈栅栏10的外栏板101重叠，内、外栏板91、101沿中轴的径向方向留有缝隙；线路板8设于内圈栅栏9前方且垂直套设在中轴1上；线路板8上设对射式光电传感器12，对射式光电传感器12用于感应扭力套3在受力下发生扭曲变形时，内栏板91和外栏板101之间缝隙的变化。在骑行时，曲柄2受力驱动中轴1转动，中轴1带动扭力套3，扭力套3带动牙盘4驱动链条，这时扭力套3在受力的情况下发生扭曲变形，扭力套3扭曲变形时，内、外栏板91、101之间的缝隙大小发生变化，射式光电传感器12感应内、外栏板91、101之间的缝隙大小变化并经电路板8输出光电传感信号，进而检测到所受扭矩及踏力。

在上述方案中，内、外栏板91、101为偶数个且其数量一致；内、外栏板91、101分别有两个对正栏板，对正内栏板911和对正外栏板1011中心对正重叠，对正内栏板911和对正外栏板1011的中心分别位于通过中轴1一中心线11的两端，而除对正栏板外的其他栏板的板体大小一致、板体之间一一对应的部分重叠且相对中心线11对称。基于其他栏板相对应的部分重叠且相对中心线11对称，则在中心线11两边内、外栏板91、101受扭力形变后所形成的缝隙为一侧变大，另一侧变小，如图3所示，对射式光电传感器12因缝隙变大和变小生成不同光电传感信号，如图4所示，对该光电传感信号进行差分处理后，生成差分后信号，如图5所示，对差分信号处理后可获得扭矩及踏力数据。

优选地，对正内栏板911和对正外栏板1011分别相对中心线11对称设置，内栏板91和外栏板101之间沿中轴1径向的缝隙大小在扭力套3变形形变前均一致，且每个缝隙之间的间隔也一致。

优选地，内圈栅栏9的内栏板91端头和外圈栅栏10的外栏板101端头对齐设置，内、外栏板91、101的方向与中轴1的轴心线平行设置。

优选地，扭力套3的内孔尾端侧壁上设销钉孔33，与销钉孔33对应的中轴1上设内沉孔18，一销钉13的两端头分别穿设于销钉孔33和内沉孔18内，内沉孔18的直径大于销钉13的直径。如图6、图7所示，在扭力套3受力相对中轴1形变到极限值时，销钉13处于图7所示位置，防止扭力套3过载造成永久形变。

优选地，对射式光电传感器12为两个，且相对于中轴1的轴心对称；对射式光电传感器12的发射端121和接收端122分别位于内圈栅栏9的圈内和外圈栅栏10的圈外，对射式光电传感器12的发射端121和接收端122相互对应。两个对射式光电传感器12同时收集内、外栏板91、101之间的缝隙变大和变小的光电传感信号，用于差分处理。

优选地，轴套7上靠近左牙碗61处设有防转碗63，防转碗63的外圈设有螺纹，用于旋转安装至车架五通内，防转碗63的内圈设有与中轴1轴心线相平行的内凹槽631，轴套7左端外圈设有防滑筋71，防滑筋71嵌于内凹槽631内且防滑筋71的数量少于内凹槽631的数量，可以防止轴套7转动把出线绞断，也防止扭动左牙碗61把出线绞断，如图8所示.

优选地，扭力套3安装牙盘4位置的内孔与中轴1之间设有一滑动轴承17，使扭力套3与中轴1之间可以相对滑动避免侧向压力，防止扭力套3径向变形与中轴1产生摩擦。

优选地，左轴承51的左端面对应的中轴1位置设有一卡环槽14，卡环槽14内装有卡环15，防止相对中轴1的脱出。

优选地，左牙碗61的端面与左轴承51之间保留一定的间隙，间隙之间设有一弹簧垫片16，以防止五通的长度不一时导致中轴1的串动。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。