用于测量力特别是扭矩的方法和装置的制作方法

专利名称：用于测量力特别是扭矩的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量力特别是扭矩的方法和装置。本发明尤其用于测 量车辆的输出扭矩，和/或机动车辆中遇到的其他力。因而如下所述的 本发明涉及这样的应用，但意识到本发明也能用于许多其他的应用。
背景技术：
车辆发动机的瞬时输出扭矩能用于控制发动机的燃料供给，和/或 燃料的点火，以便提高车辆发动机的效率。它还可用于提供发动机需 要大修的指示。许多扭矩测量装置已经被用于这些目的。然而，不断 地做出努力以便提高扭矩测量的精度，降低扭矩测量对旋转速度或温 度变化的灵敏度，和/或提供更简单和紧凑的结构，该结构能方便地引 入已存在的车辆中，而且经得起其中严酷的环境条件。发明内容本发明的目的在于提供一种用于测量扭矩及其他力的方法和装 置，特别当该方法和装置用于上述机动车辆的应用中时，其在一个或 多个上述方面具有优势。根据本发明的一个宽泛方面，提供一种测量施加到主体上的力的方法，包括发射循环重复声波，该循环重复声波从该主体上的第一 位置通过所述主体中的传输通道到达该主体上的第二位置；测量所述 声波从所述第一位置通过所述传输通道到达所述第二位置的传输时 间；以及利用所述测量的传输时间产生所述力的测量值。在如下所述的本发明优选实施例中，主体是连接主体，其连接笫 一构件到第二构件。更特别地，连接主体是紧固板，其将第一个构件 紧固到所述第二构件，并因施加到紧固板上的力产生应变，以致测量 的循环重复声波通过传输通道的传输时间表示应变的测量值，从而表 示施加到紧固板上的力的测量值。根据本发明的另一个方面， 一种测量由主动轴沿着共用旋转轴线 施加到从动轴上的扭矩的方法，包括通过在第一固定点处将至少一
个扭矩传感板安装到一个轴上，在第二固定点处将至少一个扭矩传感 板安装到另一个轴上，从而将轴连接在一起，第一固定点相对于共用旋转轴线偏心，第二固定点与第一固定点间隔；测量第一和第二固定 点之间部分扭矩传感板的变形；以及利用测量的变形产生扭矩的测量 值；第二固定点沿着大致垂直于从第一固定点到旋转轴线的径向线的 切向线与第 一 固定点间隔，以致第 一和第二固定点之间扭矩传感板的 变形部分膨胀或收缩，这取决于主动轴的旋转方向。根据另外重要的特征，扭矩传感板还在第三固定点安装到另外一 个轴，第三固定点位于切向线上，相对于第二固定点，第三固定点位 于第一固定点的相反侧，并与第一固定点等间距，从而在第一和第三 固定点之间产生扭矩传感板上的另一个部分，在主动轴旋转期间该部 分在与第一次提到的部分变形方向相反的方向上变形，还测量后者变 形，利用该变形产生扭矩的测量值。本发明的其他方面提供用于根据上述方法测量扭矩或其他力的装置。如下文更特别描述的，包括前述特征的方法和装置能高精度测量 扭矩，同时对旋转速度和温度变化相对不敏感。另外、方法可在装置 中执行，该装置具有相对简单、紧凑的结构，其能够方便地引入已存 在的车辆中，且经得起其中严酷的环境条件。尽管意识到还可使用其它变形测量系统，例如使用常规应变仪， 但是当根据2003年9月16日申请的、转让给本申请受让人的美国专利 6，621，278描述的高精度测量系统实现连接构件(例如，扭矩传感板) 中的变形测量时，可获得特别好的结果。本发明的更多特征和优势根据下文的描述将变得显而易见。


此处参考附图，通过唯一的示例描述本发明，其中图1是阐述根据本发明构造的扭矩测量装置的分解三维视图，但仅显示三个扭矩传感板中的一个；图2是阐述图l具有三个扭矩传感板的扭矩测量装置的端视图； 图3是阐述图1的一个扭矩传感板以及它与图1所示主动轴和从动轴的连接方式的》文大、局部剖面图4是图1和3的扭矩传感板的放大视图，它连接到电气系统， 以便测量由扭矩传感板感测的扭矩；图5是阐述图4电气测量系统的方框图； 图6阐述对图4所示扭矩传感板的修改。应该理解，上述附图和下文的描述主要是用于促进理解本发明的 概念方面和其各种可能的实施例，包括目前认为的优选实施例。为了 清楚和简短，在一个熟悉本领域技术的人员使用常规技能和设计能理 解和实现所述发明所必须的内容基础上，不提供更多细节。应进一步 理解，所述实施例仅是用于示例的目的，本发明能够在与此处所述不 同的形式和应用中实现。
具体实施方式
附图的图1-5阐述根据本发明的新颖的扭矩测量方法和装置，该方 法和装置在汽车中执行，用于产生发动机扭矩的连续测量。在图示执 行中，扭矩测量在连接到发动机输出轴的飞轮和连接到发动机变速箱 轴的离合器盘之间的连接处实现。该连接典型地由三个紧固螺栓构 成，该紧固螺栓将飞轮固定到离合器盘的外边缘。因而，来自发动机 的机械能依靠这三个螺栓而通过飞轮和离合器盘传输。每个螺栓承受 总剪切力F-M/R的载荷，其中"M"是施加到螺栓上的力，"R"是盘旋 转轴线和螺栓轴线之间的距离。发动机扭矩是施加到三个螺栓上的合 力(3F)。在图l-5所示的本发明实施例中，感测这些螺栓的载荷，以便提供 发动机输出扭矩的测量。因而，图1阐述飞轮2和离合器盘4之间的连接，该飞轮通过主 动轴3连接到发动机，该离合器盘通过从动轴5和变速箱(未显示) 连接到负载。该连接由上述三个紧固螺栓实现，其中一个显示为6。每 个紧固螺栓6穿过飞轮盘2上的孔7，通过螺紋柠到螺紋构件9中，该 螺紋构件安装在离合器盘4上。根据本发明，通常用IO表示的紧固板用作扭矩传感板，该紧固板 采用如下方式被每个紧固螺栓6连接到飞轮盘2和离合器盘4:感测由 各个螺栓传递的扭矩。虽然图1仅阐述了一个这样的用于螺栓6的扭 矩传感板IO，但应意识到存在三个这样的扭矩传感板，图2中示意性
地显示为10a、 10b和10c，每个扭矩传感板分别通过紧固螺栓6a、 6b、 6c固定。每个扭矩传感板10具有如图4所示扁平、伸长的结构。它的中部 最宽，朝着它的两个端部宽度减小。它的中部形成有中心孔11，用于 接受它的紧固螺栓6，如上所述该紧固螺栓还将飞轮盘2固定到离合器 盘4。它的两个端部形成有孔12、 13。每个后述孔接受另外的紧固螺 栓14、 15，所述螺栓分別穿过飞轮盘2上对准的孔。螺栓14、 15接受 锁环16、 17和螺母18、 19 (图1和3 )，以便将扭矩传感板10的相对 端部固定到飞轮盘2。因而可以看出，特别如图3所示，穿过各自对应的扭矩传感板10 中心的每个紧固螺栓6，用于在相对于由轴3和5限定的两盘共用旋转 轴线偏心的第一固定点处，将扭矩传感板安装到离合器盘4。还可看 出，穿过各自对应的扭矩传感板10端部孔12、 13的其他两个紧固螺 栓14、 15，用于分别在与紧固螺栓6第一固定点的相对侧等间隔的第 二和第三固定点处，将扭矩传感板安装到飞轮盘2。因而，由飞轮盘2 传递到离合器盘4的扭矩容易使每个扭矩传感板10遭受响应于传递扭 矩的应变或变形，下文将特别描述。图2阐述当全部三个扭矩传感板以如上所述有关图1单个扭矩传 感板10的方式被应用于将飞轮盘2连接到离合器盘4时图1的装配组 件。图2中，三个扭矩传感板，每个相应于图1的板IO，分别确定为 10a、 10b和10c;它们的相应于图1螺栓6、 14和15的三个紧固螺栓 分别确定为6a-6c、 14a-14c和15a-15c。特别如图2所示，三个扭矩传感板10a、 10b和10c中的每一个都 如此安装，以致由三个螺松6a、 6b、 6c实现的第一固定点相对于两个 轴3、 5的共用旋转轴线RA偏心。另外，由螺栓14a-14c和15a-15c 实现的笫二和第三固定点中的每一个分别位于穿过各自螺栓6a-6c的 各自第一固定点的切线上，也就是，位于大致垂直于从各自笫一固定 点到两个轴旋转轴线RA的径向线RL的线上。因而，在飞轮盘2的轴 的旋转期间，由三个螺栓6a-6c中的每一个分別沿如图2箭头A-C所 示的^刀线方向将力施加到三个扭矩传感板10a-10c。这种由三个螺栓 6a-6c中的每一个施加的切向力4吏对应的扭矩传感板10a-10c产生在第 一固定点(螺栓6a-6c)和第二固定点(螺栓14a-14c)之间部分的收缩，使
扭矩传感板产生在相对侧，也就是，在第一固定点(螺栓6a-6c)和第三 固定点(螺栓15a-15c)之间部分的膨胀。图4特别显示每个扭矩传感板10的收缩和膨胀部分。如图所示， 每个扭矩传感板10形成有通常以20指示的槽构造，以便增加扭矩传 感板上述三个固定点之间部分的收缩和膨胀。槽构造20，包括在中心 孔11和一个端部孔12之间的第一对平行槽21、 22，和在中心孔ll和 另一个端部孔13之间的第二对平行槽23、 24。槽21、 22因而限定孔 11和12之间的第一可变形部分25，槽23、 24限定孔11和13之间的 第二可变形部分26。可以看出，在两个盘2、 4的旋转期间，根据施加 到他们各自的紧固螺栓6上的力，两个部分25、 26在相反的方向变形； 也就是说，当这些部分中的一个收缩时，另一个被拉长相等的数量。在每个扭矩传感板10中形成的槽构造20包括另外的两对平行槽 31、 32和33、 34，它们分别相对于槽对21、 22和23、 24成卯°放置。 因而由槽对31、 32限定可变形部分35，由槽对33、 34限定另一个可 变形部分36。然而，尽管扭矩传感板的部分25和26通过收缩或伸长 变形，但是部分35和36通过弯曲变形。传感部分35和36的弯曲因而 增加了传感部分25、 26的收缩或伸长。传感部分25、 26的收缩或伸长进一步通过图4所示的另外的槽增 加，即分别在平4亍槽21-24的外端部形成的向外延伸端部槽37-40，和 使两对槽21-24与两对槽31-34互相连接的连接槽41-44。因而可以看出，每个扭矩传感板10的部分25和26的收缩或伸长 响应于从飞轮盘2到离合器盘4通过各自的扭矩传感板10传递的扭矩 在各自的中心紧固螺栓上产生的力。传感部分25、 26的收缩或伸长可 由传统的应变仪测量。但是，当使用上述引用的美国专利6,621,278中 描述的电气测量系统测量这种变形时，可获得特别好的结果，其允许 极高的精度，以致即使是相对小的变形也可获得。这种电气测量系统由图4中的方框50示意性地表示，更特别地如 图5所示。概括地讲，扭矩传感板10每一个部分25、 26的变形通过以 下来测量朝着另一側发射来自各个部分一侧的循环重复能量波；在 各个部分的另一侧接收循环重复能量波；连续改变循环重复能量波的 发射频率，以致接收波的数目是完整的整数；测量频率的变化；并利 用测量的频率变化产生各个传感部分25、 26变形的测量值。 这种测量值因而是由发动机扭矩在各个扭矩传感板的紧固螺栓6 上产生的力。因而，发动机总扭矩，也就是，飞轮盘2和离合器盘4 之间传递的总扭矩，是由三个扭矩传感板10a、 10b和10c传递的扭矩 的总和，所述三个扭矩传感板通过三个紧固螺栓6a-6c将两个盘连接在 一起。如图4所示，每个扭矩传感板10在它的可变形部分25的一侧设置 有第一发射器51;在它的可变形部分25的相对侧设置有第一接收器 52;在它的可变形部分26的一侧设置有第二发射器53;在它的可变形 部分26的相对側设置有第二接收器54。在所述优选实施例中，两个发 射器和接收器都是声学类型，用于发射和接收循环重复声波。图4方框50内显示的电气测量系统用于测量扭矩传感板10a-10c 的传感部分25和26的伸长和收缩，更特别地如图5所示。为了简化 起见，图5仅阐述电气系统的电路，其与发射器51和接收器52—起 工作，用于测量一个扭矩传感板10a-10c的传感部分25的伸长或收缩。 但是，应意识到系统还包括与发射器53和接收器54 —起工作的类似 电路，用于感测相应扭矩传感板的传感部分26的伸长或收缩，以及用 于在扭矩从飞轮盘2传递到离合器盘4的期间感测另外两个扭矩传感 板中发生的收缩和膨胀的类似电路。因而，如图5所示，电气测量系统50包括振荡器55,该振荡器最 初通过开关SW驱动发射器51 ，直到来自发射器的声波由接收器52接 收。 一旦这种波由接收器52接收，开关SW就开启，以致由接收器52 接收的信号其后用来控制发射器51的发射频率。如图5所示，由接收器52接收的信号通过比较器的输入端56a提 供给比较器56。比较器56包括连接预定偏置的第二输入端56b，以便 检测接收信号中的预定基准点或参考点。在图5所示示例中，该预定 基准点是接收信号的"O"交叉点，因此输入端56b处于零偏置。其他参 考点也能用作基准点，例如接收信号的前沿、最大峰值、或最小峰值。比较器56的输出提供给放大器57，该放大器被触发以便产生用于 接收器53接收信号中每个基准点("0"交叉点)的输出波或输出信号， 来自放大器57的信号通过或门58提供到发射器52。当开关SW闭合 时，或门58还接受来自振荡器55的输出。当发射器52通过或门58接收到来自放大器57的信号的连续流
时，开关SW开启。当开关SW开启时，发射器52因而以根据接收器 53接收信号中的基准点确定的频率发射，该频率由比较器56检测，以 便控制放大器57。因此，发射器52的发射频率如此设置，以致由发射 器51发射和由接收器52接收的循环重复能量波的波的数目是完整的 整数。因而可以看出，尽管发射器52的频率随它和接收器53之间距离 的变化而变化，该距离变化由传感部分25的伸长或收缩导致，但是由 发射器52发射信号中的波长数目仍然为完整的整数。从发射器52发 射的信号波长数值仍然是完整的整数。这是因为，如上所述，根据接 收器53接收信号的基准点("O"交叉点)控制发射器52的发射。当发射 器和接收器之间波的数目保持为完整的整数时，发射器52的该频率变 化能精确判断发射器和接收器之间的距离。因而，正如已知的F-C/X， 其中F和C分别是相应介质中循环重复能量波的频率和速度；5t是波 长。比较器56中检测的"O"交叉点用于控制发射器52的频率，还提供 给计数器60计算次数"N"，该计数器输出提供给另一个计数器61，该 计数器由时钟脉冲62控制。计数器61产生到微处理器63和显示器64 的输出，该微处理器根据测量的伸长和收缩执行发动机扭矩的计算， 显示器64显示微处理器的输出。微处理器63的输出因而表示测量的扭矩。它可用作控制信号，如 65所示，以便控制发动机的燃料供给或燃料的点火。它还可用于提供 发动机扭矩输出、发动机状态(例如，需要修理或大修)的连续指示，或 与发动机扭矩输出有关的任何其他信息或控制。关于图5所述测量系统的更多细节可从上述引用的美国专利 6,621,278中获得，其内容于此处并入作为参考。已经发现，使用这种 测量系统测量扭矩传感板中的上述变形可产生极高精度的扭矩测量。 虽然因而这种测量系统是优选的，但也可使用测量扭矩传感板变形的 其它电气测量系统，例如常规应变仪。还发现，使用一个部分承受伸长、另一个部分承受补充收缩的扭 矩传感器不但产生高精度的扭矩测量，而且测量值对温度或角速度变 化相对不敏感。因而，温度对膨胀信号和收缩信号的影响是一样的， 因此从另一个信号中减去一个信号可消除温度影响。另外，因为在所
述优选实施例中，感测的力相对于旋转轴线是切向力，而不是径向力， 所以产生的输出信号相对不受旋转速度影响，该旋转速度产生径向力 (离心力)。所述扭矩传感器的另外优势在于它提供简单和紧凑的结构，该结 构很方便地结合到已存在的车辆传动系中，能经得起恶劣环境。扭矩传感板在所述车辆实施例中优选为金属，该板产生相对小的 伸长和收缩，但是在其他实施例中，它们可能是塑料或弹性体材料， 该材料具有良好的超声波传导率，产生较大的伸长和收缩。每一个传感板10a-10c的伸长和收缩可如上所述独立地测量，以便产生总扭矩的 精密测量；可作为选择地，实际只测量一个传感板的伸长和收缩，这 种测量值代表的扭矩乘以这种板的数目(三个)，从而获得总扭矩相 当准确的近似值。传感器输出通过滑动环、无线发射器等提供给电气 测量系统。图6阐述扭矩传感板的修改，图中通常以110指示。扭矩传感板 110还是由金属制成，形成有三个紧固孔，以111、 112和113显示， 相应于图4中的孔11、 12和13。但是，在这种情况下，每个孔由插座 llla、 112a、 113a限定，该插座通过被一系列腹板lllc间断的圆形槽 (例如，lllb)浮动安装在传感板的其余部分。所有的槽lllb和形成 的与孔112和113有关的相应槽充满绝缘材料，优选为环氧树脂，趋 向于吸收传感板中产生的声波反射。在图6所示的传感板110中，声波传输通道，图中以125和126(分 别相应于图4中的通道25和26)指示，还被若干槽141-144限定，这 些槽分别相应于图4中的槽41-44。但是，在这种情况下，槽要宽得多， 以便产生狭窄的传输通道125、 126，和狭窄的腹板135、 136，该腹板 安装在扭矩传感板的中心部分到外缘部分。如上所述相对于图4，每个传输通道125、 126包括位于其相对端 部的发射器和接收器,如元件151-154所示，这些元件相应于图4的发 射器和接收器51-54。在所有其它方面，图6所示扭矩传感板110具有与上述图1-5的扭 矩传感板10大致一样的结构，并以大致相同的方式工作。虽然已经结合其具体实施例描述了本发明，但是很明显，对熟悉 本技术领域的人员而言许多替换、修改和变化是显而易见的。本发明 可在用于感测或测量其他力的方法和装置中实现，例如重量等，可感 测施加到其它形式的连接构件上的力，例如螺栓等。因此，它用来包 含落入后附权利要求书的精神和宽泛范闺内的所有这些替换、修改和 变化。在该说明书中提到的由登记号码识别的所有出版物、专利、专 利申请和序列在此处将它们的全部内容并入该i兌明书作为参考，以致 达到好象每个由登记号码识别的单个出版物、专利、专利申请或序列明确和分别地指出在此处合并作为参考的一样程度。另外，本申请中 引证或标识的任何参考文献不应看作是承认这些参考文献能作为本发 明的现有技术利用。
权利要求
1、一种测量施加到主体上的力的方法，包括发射循环重复声波，该循环重复声波从该主体上的第一位置通过所述主体中的传输通道到达该主体上的第二位置；测量所述声波从所述第一位置通过所述传输通道到达所述第二位置的传输时间；以及利用所述测量的传输时间产生所述力的测量值。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述主体是连接主体， 其连接第一构件和第二构件。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述连接主体是紧固 板，其将所述第一构件紧固到所述笫二构件，并因施加到所述紧固板 上的所述力产生应变，以致测量的循环重复声波通过所述传输通道的 传输时间表示所述应变的测量值，从而表示施加到所述紧固板上的力 的测量值。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一和第二构件 是第一和第二旋转构件，它们被所述紧固板紧固，以便围绕共用旋转 轴线一起旋转，以致测量的力是由所述第一旋转构件施加到所述第二 旋转构件的扭矩。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述紧固板在第一固 定点安装到所迷第一旋转构件，在笫二固定点安装到所述第二旋转构 件；紧固板的所述传输通道位于所述第一和第二固定点之间，以致所 述测量的循环重复能量波的传输时间表示在所述第一和第二固定点之 间所述传输通道中的紧固板应变的测量值。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二固定点沿着 大致垂直于从所述第 一 固定点到所述旋转轴线的径向线的切向线与所 述第一 固定点间隔，以致所述第一和第二固定点之间的部分紧固板因 膨胀或收缩而变形，这取决于所述旋转构件的旋转方向。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述紧固板还在第三 固定点安装到所述第二旋转构件，所述第三固定点位于所述切向线 上，相对于所迷第二固定点，所述第三固定点位于所述第一固定点的 相反側，并与所述第一固定点等间距，从而在所述第一和第三固定点 之间产生紧固板上的另一个传输通道，在所述主动轴旋转期间该传输 通道在与所述第一次提到的传输通道变形方向相反的方向上变形；还 测量所述后者变形，使用该变形产生所述扭矩的测量值。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述紧固板形成有槽 构造，在主动轴旋转期间该槽构造在变形的紧固板中限定所述第 一和 笫二传输通道。
9、 如权利要求5所迷的方法，其特征在于，所述紧固板由金属制 成，通过金属紧固件安装到所述第一和第二旋转构件上，该紧固件接 收在插座中，该插座通过充满绝缘材料的槽浮动安装到所述紧固板 上，以便使声波反射最小化。
10、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，两个旋转构件通过 若干所述紧固板连接在一起，所述紧固板等间距偏心地围绕在旋转构 件的旋转轴线周围。
11、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一旋转构件 是车辆的主动轴，所述第二旋转构件是车辆的从动轴。
12、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环重复声波 从所述第一位置到所述第二位置的传输时间通过以下步骤测量检测在所述第二位置接收的循环重复声波中的预定基准点； 根据检测的每个接收波的基准点连续改变循环重复声波的发射频率，以致接收波的数目是完整的整数；利用测量的频率变化产生循环重复声波从所述第一位置到达所述第二位置的所述传输时间的测量值。
13、 一种测量由主动轴沿着共用旋转轴线施加到从动轴上的扭矩 的方法，包括通过在第一固定点处将至少一个扭矩传感板安装到一个所述轴 上，在第二固定点处将至少一个扭矩传感板安装到另一个所述轴上， 从而将所述轴连接在一起，所述第一固定点相对于所述共用旋转轴线 偏心，所述笫二固定点与所述第一固定点间隔；测量所述第一和第二固定点之间部分所述扭矩传感板的变形； 以及利用所述测量的变形产生所述扭矩的测量值； 所述第二固定点沿着大致垂直于从所述第 一 固定点到所述旋转轴 线的径向线的切向线与所述第一 固定点间隔，以致所述第一和第二固 定点之间扭矩传感板的变形部分膨胀或收缩，这取决于所述主动轴的 旋转方向。
14、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述扭矩传感板还 在第三固定点安装到所述另一个所述轴，所述第三固定点位于所述切 向线上，相对于所述第二固定点，所述第三固定点位于所述第一固定 点的相反侧，并与所述第一固定点等间距，从而在所述第一和第三固 定点之间产生扭矩传感板上的另一个部分，在所述主动轴旋转期间该 部分在与所述第一次提到的部分变形方向相反的方向上变形；还测量 所述后者变形，使用该变形产生所述扭矩的测量值。
15、 如权利要求13所迷的方法，其特征在于，两个轴通过若干所 述扭矩传感板连接在一起，所述扭矩传感板等间距偏心地围绕在轴的 旋转轴线周围。
16、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一和第二固 定点之间的部分中所述扭矩传感板的变形通过以下步骤测量朝着所述部分的另一侧发射来自所述部分一侧的循环重复能量波；在所述部分的另一侧接收循环重复能量波； 检测接收的循环重复能量波中的预定基准点； 根据检测的每个接收波的基准点连续改变循环重复能量波的发射 频率，以致接收波的数目是完整的整数； 测量频率变化；利用测量的频率变化产生所述第 一和第二固定点之间所述部分扭 矩传感板的变形的测量值，从而产生所述扭矩的测量值。
17、 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述扭矩传感板由 金属制成，通过金属紧固件安装到所述第一和笫二旋转构件上，该紧 固件接收在插座中，该插座浮动安装到充满绝缘材料的所述扭矩传感 板上，以便使声波反射最小化。
18、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述主动轴是车辆 发动机的输出轴。
19、 一种用于测量施加到主体上的力的装置，包括 位于所述主体上笫一位置的发射器，其用于发射通过所述主体中的传输通道到达该主体上第二位置的循环重复声波；位于所迷主体上所述第二位置的接收器，其用于接收所述循环重 复声波；和电气系统，其用于测量循环重复声波从所述第一位置通过所述 传输通道到达所述笫二位置的传输时间，并利用所述测量的传输时间 产生所述力的测量值。
20、 如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述主体是连接主体，其连接第一构件和第二构件。
21、 如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述连接主体是紧 固板，其将所述第一构件紧固到所述第二构件，并因施加到所述紧固 板上的所述力产生应变，以致测量的循环重复声波通过所述传输通道 的传输时间表示所述应变的测量值，从而表示施加到所述紧固板上的 力的测量值。
22、 如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第一和第二构 件是第一和第二旋转构件，它们被所述紧固板紧固，以便围绕共用旋 转轴线一起旋转，以致测量的力是由所述第一旋转构件施加到所述第 二旋转构件的扭矩。
23、 如权利要求22所迷的装置，其特征在于，所述紧固板在第一 固定点安装到所述第 一旋转构件，在第二固定点安装到所述第二旋转 构件；紧固板的所述传输通道位于所述第一和第二固定点之间，以致 所述测量的循环重复能量波的传输时间表示在所述第一和第二固定点 之间所迷传输通道中的紧固板应变的测量值。
24、 如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第二固定点沿 着大致垂直于从所述第一固定点到所述旋转轴线的径向线的切向线与 所述第 一 固定点间隔，以致所述第 一和第二固定点之间紧固板的变形 部分膨胀或收缩，这取决于所述旋转构件的旋转方向。
25、 如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述紧固板还在第 三固定点安装到所述第二旋转构件，所述第三固定点位于所述切向线 上，相对于所述第二固定点，所述第三固定点位于所述第一固定点的 相反側，并与所述第一固定点等间距，从而在所述第一和第三固定点 之间产生紧固板上的另一个传输通道，在所述主动轴旋转期间该传输 通道在与所述第一次提到的传输通道变形方向相反的方向上变形；还 测量所述后者变形，使用该变形产生所述扭矩的测量值。
26、 如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述紧固板形成有 槽构造，在主动轴旋转期间该槽构造在变形的紧固板中限定所述第一 和第二传输通道。
27、 如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述紧固板由金属 制成，通过金属紧固件安装到所述第一和第二旋转构件上，该紧固件 接收在插座中，该插座通过充满绝缘材料的槽浮动安装到所述紧固板 上，以便使声波反射最小化。
28、 如权利要求23所述的装置，其特征在于，两个旋转构件通过 若干所述紧固板连接在一起，所述紧固板等间距偏心地围绕在旋转构 件的旋转轴线周围。
29、 如权利要求23所述装置，其特征在于，所述第一旋转构件是 车辆的主动轴，所述第二旋转构件是车辆的从动轴。
30、 如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述电气系统通过 以下步骤测量所述传输时间检测在所述第二位置接收的循环重复声波中的预定基准点； 根据检测的每个接收波的基准点连续改变循环重复声波的发射频率，以致接收波的数目是完整的整数；利用测量的频率变化产生循环重复声波从所述第一位置到达所述第二位置的所述传输时间的测量值。
全文摘要
一种用于测量由第一构件(25)施加的力的方法和装置，该第一构件通过连接主体(6)连接第二构件(26)，通过发射循环重复能量波，该循环重复能量波从该主体上的第一位置通过连接主体到达该主体上的第二位置；测量循环重复能量波从第一位置到达第二位置的传输时间；以及利用测量的传输时间产生力的测量值。在优选的所述实施例中，连接主体是紧固板(6)，其紧固主动轴(3)和从动轴(5)，并测量主动轴的输出扭矩。
文档编号G01L3/02GK101107516SQ200480041894
公开日2008年1月16日 申请日期2004年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者A·阿里夫, M·伯斯特恩, V·拉威特奇 申请人:内克申斯有限公司