汽车选换挡力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种汽车选换挡力传感器。
【背景技术】
[0002] 换挡机构是车辆中的一个非常重要的人机交互机构，换挡过程中换挡力的控制是 变速器的关键技术之一。基于换挡性能评价系统的换挡力试验，主要通过换挡手柄处换挡 力的测量，分别在动态和静态两种模式下测试，为整车换挡性能提供一个客观试验支撑。换 挡力的大小直接影响变速器的换挡品质，良好的换挡性能将给客户带去强烈的驾驶愉悦 感，将换挡力控制在合理的区间是提高变速器换挡性能的重要途径之一。那么，精确地监测 变速器的实时换挡力就显得非常重要。目前专用于选换挡力测量装置比较缺乏，并且实际 使用中安装很不方便，测试误差比较大，使得对变速器选换挡力的精确测量还存在一定难 度；并且现有的测量装置其测试量程比较小，无法满足一些剧烈的换挡工况的测试需求。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决选换当力测量装置缺 乏，安装及使用不方便，测量精度低的问题，提供一种汽车选换挡力传感器。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种汽车选换挡力传 感器，其特征在于：包括底面为平面且整体呈半球形的换挡头，在换挡头的底面设有一容置 槽，在该容置槽内设有一应变安装头，所述应变安装头整体呈"凸"型，其侧壁与容置槽内壁 之间具有间隙；在应变安装头上部的侧壁上安装有4个应变片，所述应变片绕应变安装头 侧壁一周均匀分布，且相对两应变片之间的连线相互垂直，相对的应变片通过导线相连形 成应变桥的两支臂，从而使4个应变片形成两路应变桥监测通道，分别测量选档力和换挡 力；在应变安装头的上端设有一矩形定位凸台，所述矩形定位凸台的4个侧面分别与4个应 变片安装面相对应，在容置槽的顶部，对应矩形定位凸台设有一矩形定位槽，所述矩形定位 凸台位于该矩形定位槽内，并通过第一连接螺栓与换挡头固定连接；
[0005] 在应变安装头的下方设有连接法兰盘，所述连接法兰盘通过第二连接螺栓与应变 安装头相连，所述第二连接螺栓从换当头顶部穿过换挡头后将应变安装头与连接法兰相 连；所述连接法兰盘套设在一铝合金套管上，在铝合金套管的侧壁上设有锁紧螺钉；该铝 合金套管的上部与法兰连接盘固定连接，其下部的外壁呈正方形，且铝合金套管下部的4 个侧面分别与4个应变片安装面相对应。
[0006] 进一步地，所述连接法兰盘上设有一止口凸台，在应变安装头的下部对应止口凸 台设有止口槽，所述止口凸台与止口槽配合相连；在止口凸台上设有一限位管，该限位管的 上端具有挡片，所述铝合金套管的上端穿过止口凸台后伸入该限位管内；在应变安装头底 部，对应该限位管设有一凹槽，所述限位管位于该凹槽内，且限位管与凹槽之间具有间隙。
[0007] 进一步地，在换挡头的外壁上，对应各应变片分别刻有一标记线，所述标记线从换 挡头的顶部向下部延伸。
[0008] 进一步地，相对的两应变片相连后分别与一标准电阻相连形成完整的应变桥，对 应变桥施加电压，应变桥的输出电压经信号调理系统后与数据采集系统相连，由信号处理 系统处理后输出换挡力。
[0009] 进一步的，所述信号处理系统的处理过程为：
[0010] 1)建立应变量输出模型：
[0011]
[0012] 式中：V。一信号调理系统输出电压（mv)，Eg-应变桥供电电压（V)，K一变片灵敏度 系数，KF-放大器的增益，ε-一应变；
[0013] 2)建立选换挡力还原模型：
[0014] Fz*1=M。；
[0015；
[0016；
[0017；
[0018] 式中：匕一换挡头上的输入力，1 一力输入点至应变安装头顶端形心的距离，Μ。一与 输入力矩平衡的力偶矩，y-应变片中心至应变安装头顶端形心的距离，σ-应变片的中心 处应力，Ιζ-绕垂直于相对两应变片中心连线并过球心的水平轴线的转动惯量，Ε-弹性模 量，ε-应变。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：该选换挡力传感器安装在车辆上档位杆 把手处，用于档位杆换挡测试，可测量双向力，通过铝合金套管可以简捷方便地安装在任何 车辆上的换挡杆上；该选换挡力传感器的形状尺寸较好地符合人体工程学，逼真地接近实 际的换挡杆球头，提高了人员的使用舒适性；并且，该选换挡力传感器可以同时满足实车或 试验台架的使用要求，可以较好的兼容既有测量系统。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的结构示意图。
[0021] 图2为本发明的主视图。
[0022] 图3为应变桥的电路原理图。
[0023] 图中：1一换挡头，2-容置槽，3-应变安装头，4一应变片安装槽，5-矩形定位凸 台，6-第一连接螺栓，7-连接法兰盘，8-第二连接螺栓，9一铝合金套管，10-止口凸台， 11 一限位管。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 实施例：参见图1、图2以及图3,一种汽车选换挡力传感器，包括底面为平面且整 体呈半球形的换挡头1，在换挡头1的底面设有一容置槽2,在该容置槽2内设有一应变安 装头3。所述应变安装头3整体呈"凸"型，其侧壁与容置槽2内壁之间具有间隙；该应变安 装头3的上部呈柱状，在应变安装头3上部的侧壁上安装有4个应变片（&、R2、R3、R4)，所 述应变片绕应变安装头3侧壁一周均匀分布（即4个应变片两两相对设置），且相对两应变 片之间的连线相互垂直。具体实施时，在应变安装头3上部设有4个应变片安装槽4,4个 应变片分别安装于一应变片安装槽4内。相对的应变片通过导线相连形成应变桥的两支臂 0^与R3相连、R2与R4相连），相对的两应变片相连后分别与一标准电阻R相连形成完整的 应变桥，对应变桥施加电压，应变桥的输出电压经信号调理系统后与数据采集系统相连，由 信号处理系统处理后输出换挡力；从而使4个应变片形成两路应变桥监测通道，分别测量 选档力和换挡力。
[0026] 在应变安装头3的上端设有一矩形定位凸台5,所述矩形定位凸台5的4个侧面 分别与4个应变片安装面相对应，在容置槽2的顶部，对应矩形定位凸台5设有一矩形定位 槽，所述矩形定位凸台5位于该矩形定位槽内，并通过第一连接螺栓6与换挡头1固定连 接；具体实施时，所述第一连接螺栓6从换档头顶部穿过后与应变安装头3的矩形定位凸台 5相连。在换挡头1的外壁上，对应各应变片分别刻有一标记线，所述标记线从换挡头1的 顶部向下部延伸，从而便于安装、测量及使用。
[0027] 在应变