安装头3的下方设有连接法兰盘7,所述连接法兰盘7通过第二连接螺栓8 与应变安装头3相连，所述第二连接螺栓8从换当头顶部穿过换挡头1后将应变安装头3 与连接法兰相连。所述连接法兰盘7套设在一铝合金套管9上，在铝合金套管9的侧壁上 设有锁紧螺钉；该铝合金套管9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9下部的4个侧面分别与4个应变片安装面相对应。
[0028] 所述连接法兰盘7上设有一止口凸台10,在应变安装头3的下部对应止口凸台10 设有止口槽，所述止口凸台10与止口槽配合相连；从而对应变安装头3的位置进行定位。 在止口凸台10上设有一限位管11，该限位管11的上端具有挡片，所述铝合金套管9的上 端穿过止口凸台10后伸入该限位管11内；以避免安装使用时，换挡杆直接与应变安装头3 接触，使选换挡力测量失准；具体实施时，该挡片呈环形。在应变安装头3底部，对应该限位 管11设有一凹槽，所述限位管11位于该凹槽内，且限位管11与凹槽之间具有间隙。
[0029] 在测量时，选档力和换挡力由换挡头1经第一链接螺栓传到应变安装头3的矩形 定位凸台5处，当铝合金套管9套在变速器换挡杆上时，则在连接法兰盘7处形成一受力支 点，则应变安装头3的上下部之间承受弯矩，引起应变安装头3受力变形，产生应变；测量此 应变并与实际加载的换挡力和选档力进行标定，就可以通过应变桥的输出测得选档力和换 挡力。
[0030] 所述应变片经信号调理系统后与数据采集系统相连，经信号采集系统后输入信号 处理系统，由信号处理系统处理后输出换挡力。
[0031] 所述信号处理系统的处理过程为：
[0032] 1)建立应变量输出模型：
[0033]
[0034] 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-变片灵敏度 系数，KF-放大器的增益，ε-一应变；
[0035] 2)建立选换挡力还原模型：
[0036]Fz*l=Μ。；
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 式中：FZ-换挡头上的输入力（选档力或换挡力），1一力输入点至应变安装头顶 端形心的距离，M。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，Iz-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，E-弹性模量，ε-应变。其中和σ为中间参量，12为选换挡力传感器制作 完成后的固有参量，通过测量和计算能够获得，但本发明的目的在于利用该选换挡力传感 器测量选换挡力，因此，1 2的测量过程不是本发明的要点，暂不公开具体测量及解算过程。
[0041] 最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方 案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而 不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 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； 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。2. 根据权利要求1所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：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。3. 根据权利要求1所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：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。4. 根据权利要求1所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：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。5. 根据权利要求4所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：所述信号处理系统的处 理过程为： 1) 建立应变量输出模型：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； 2) 建立选换挡力还原模型：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。
【专利摘要】本发明公开了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，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，在应变安装头上部的侧壁上安装有4个应变片，相对的应变片通过导线相连形成应变桥的两支臂；所述应变安装头通过第一连接螺栓与换挡头固定连接；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，所述连接法兰盘套设在一铝合金套管上，该铝合金套管的下部的外壁呈正方形。本发明结构简单，安装及使用不方便，能够对选换当力进行测量，并且测量精度高。
【IPC分类】G01L5/22
【公开号】CN105333987
【申请号】CN201510848378
【发明人】邹喜红, 施全, 石晓辉, 张志刚, 杨真亮, 彭吉刚, 刘瑜, 董昌勇
【申请人】重庆理工大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月26日