本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

壓力傳感器是最常用的傳感器之一，按照原理可分為應(yīng)變片式和彈簧式等，但現(xiàn)有的壓力傳感器，通常要求被測(cè)物體與傳感器相對(duì)固定，在被測(cè)物體移動(dòng)的情況下，傳統(tǒng)的傳感器無(wú)法良好實(shí)現(xiàn)測(cè)量，比如應(yīng)變片的觸點(diǎn)需要導(dǎo)線連接，在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通常無(wú)法使用或利用滑環(huán)進(jìn)行連接，但此時(shí)，傳感器壽命將受到滑環(huán)等構(gòu)建的影響，可靠性不佳，缺乏一種適用于運(yùn)轉(zhuǎn)或移動(dòng)情況下的壓力測(cè)量裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足本發(fā)明提供一種壓力測(cè)量裝置，通過(guò)將傳感器外置，并利用轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)的組件受壓對(duì)固定組件造成的壓力進(jìn)行測(cè)量，以間接測(cè)量的方式，解決現(xiàn)有直接測(cè)量方式中，傳感器無(wú)法布置或壽命受限的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種壓力測(cè)量裝置，包括軸承、軸承套和力傳感器，軸承設(shè)置在軸承套內(nèi)，力傳感器設(shè)置在軸承的外圈外側(cè)或設(shè)置在軸承套上。

進(jìn)一步的，軸承套設(shè)置有軸承安裝位和力傳感器安裝位，軸承安裝位和力傳感器安裝位分別設(shè)置在隔板兩側(cè)或軸承安裝位和力傳感器安裝位直接相連。

進(jìn)一步的，當(dāng)力傳感器設(shè)置在軸承上時(shí)，所述軸承的外圈外側(cè)貼合設(shè)置有力傳感器，所述外圈還設(shè)置有鍵槽，并且在所述軸承套的相應(yīng)位置設(shè)置有與所述外圈的鍵槽所匹配的鍵槽。

進(jìn)一步的，軸承還設(shè)置有支撐架和防塵蓋。

進(jìn)一步的，所述軸承安裝位為圓孔，所述鍵槽與力傳感器安裝位相對(duì)布置，所述力傳感器安裝位為槽狀，該槽狀力傳感器安裝位與軸承安裝位的圓孔連接處相切或設(shè)置有圓弧倒角。

進(jìn)一步的，軸承安裝位的圓孔對(duì)軸承的包覆角度不小于181°。

進(jìn)一步的，當(dāng)力傳感器設(shè)置在軸承套上時(shí)，軸承安裝位為圓孔，軸承安裝位外側(cè)設(shè)置有力傳感器安裝位，力傳感器安裝位與軸承安裝位依靠隔板連接，傳感器安裝位為槽或孔，傳感器安裝位與軸承安裝位相鄰一側(cè)設(shè)置成圓弧狀，且與軸承安裝位同軸布置，力傳感器設(shè)置在隔板上。

進(jìn)一步的，隔板與軸承套一體化制造或作為插接板插在軸承套內(nèi)，力傳感器安裝位寬度與軸承安裝位的直徑相同。

進(jìn)一步的，力傳感器為應(yīng)變片。

進(jìn)一步的，還包括線路板，所述線路板外置或設(shè)置在力傳感器安裝位內(nèi)，線路板與力傳感器連接。

進(jìn)一步的，所述軸承為深溝球軸承、滾子軸承、推力軸承或調(diào)心軸承中的一種。

進(jìn)一步的，軸承游隙不大于0.5mm。

一種中軸力矩傳感器，使用本發(fā)明的壓力測(cè)量裝置。

本發(fā)明的有益效果為：

1)通過(guò)將力傳感器貼在軸承外圈或?qū)⒘鞲衅髟O(shè)置在軸承套上，使用間接測(cè)量的方式測(cè)量拉力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。

2)通過(guò)將壓力測(cè)量裝置設(shè)置在固定組件上，不影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能保證較為準(zhǔn)確的計(jì)量值。

3)通過(guò)設(shè)置傳感器安裝位，避免力傳感器安裝干涉并通過(guò)設(shè)置鍵來(lái)固定軸承，實(shí)現(xiàn)軸承的良好固定。

4)通過(guò)合理的設(shè)置軸承包覆角度和隔板厚度，既保證了軸承安裝的可靠性和穩(wěn)定性，又能良好控制固定組件形變，控制力的測(cè)量范圍，并保持較高的靈敏度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置具有整體軸承套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置的軸承結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置應(yīng)用于自行車(chē)中軸時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置的一軸承結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖；

附圖中各標(biāo)注名稱如下：1、軸承；2、軸承套；3、力傳感器；4、線路板；5、傳感器安裝位；6、內(nèi)圈；7、外圈；8、滾動(dòng)體；9、鍵槽；9-1軸承套鍵槽；10、螺紋連接部；11、唇口；12、軸承安裝位。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種壓力測(cè)量裝置，包括軸承1、軸承套2和力傳感器3，軸承1設(shè)置在軸承套2內(nèi)，力傳感器3設(shè)置在軸承1的外圈7外側(cè)或設(shè)置在軸承套2上，軸承套2設(shè)置有軸承安裝位和力傳感器3安裝位，軸承安裝位和力傳感器3安裝位分別設(shè)置在隔板兩側(cè)或軸承安裝位和力傳感器3安裝位直接相連。

第一實(shí)施例

請(qǐng)參閱圖1和圖2：

一種壓力測(cè)量裝置，包括軸承1、軸承套2和力傳感器3，軸承1設(shè)置在軸承套2內(nèi)，力傳感器3設(shè)置在軸承套2上，軸承套2設(shè)置有軸承安裝位12和力傳感器3安裝位，軸承安裝位12和力傳感器3安裝位分別設(shè)置在隔板兩側(cè)，具體為:

請(qǐng)參閱圖1，軸承套2可以為任意形狀，軸承套2設(shè)計(jì)有一個(gè)橢圓形孔或其他不規(guī)則的弧形孔，通過(guò)隔板形成一個(gè)圓形的軸承安裝位12和一個(gè)傳感器安裝位5，軸承安裝位12和傳感器安裝位5依靠隔板分隔，該隔板為弧形，隔板外徑大于軸承1的外徑，且該隔板可插入軸承套2，并與該軸承套2的對(duì)應(yīng)部分緊密配合，隔板與軸承套2共同組成圓形的軸承安裝位12，圖中，該隔板為等厚度的勻質(zhì)弧形板，當(dāng)然為獲得不同的測(cè)量性能，可根據(jù)需要改變?cè)摳舭甯魈幍暮穸?，本?shí)施中，軸承安裝位12內(nèi)設(shè)置有軸承1。該軸承1為普通軸承1，比如深溝球軸承1，滾子軸承1、推力軸承1、調(diào)心軸承1等，在此不加以限制。

軸承套2與隔板還形成有另一個(gè)傳感器安裝位5，用于設(shè)置力傳感器3和放置線路板4，其中力傳感器3設(shè)置在隔板外側(cè)并緊貼在隔板表面設(shè)置，力傳感器3可選用應(yīng)變片或彈簧式壓力傳感器3，本實(shí)施例中，力傳感器3為應(yīng)變片。需要注意的是，為了獲得更好的性能，力傳感器3安裝位的寬度與軸承1的外徑相同，力傳感器3的邊緣設(shè)置圓弧倒角，以減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致壓力測(cè)量裝置失效。傳感器安裝位5中可設(shè)置線路板4，該線路板4為放大器或其他信號(hào)處理單元，當(dāng)然，線路板4也可外置，并通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在隔板上的應(yīng)變片連接。

此外為保證隔板的安裝和正常工作，隔板兩端應(yīng)留出適當(dāng)長(zhǎng)度并與軸承套2良好固定。

請(qǐng)參閱圖2，相比如圖1所示的實(shí)施例，圖2中，將隔板與軸承套2一體化設(shè)計(jì)，可通過(guò)鑄造切削等方式直接制造，簡(jiǎn)化制造工藝，降低成本。

第二實(shí)施例，

請(qǐng)參閱圖3和圖4，

一種壓力測(cè)量裝置，包括包括軸承1、軸承套2和力傳感器3，軸承1設(shè)置在軸承套2內(nèi)，力傳感器3設(shè)置在軸承1外側(cè)，軸承套2設(shè)置有軸承安裝位12和力傳感器3安裝位，軸承安裝位12和力傳感器3安裝位不通過(guò)隔板直接相連，具體為:

請(qǐng)參閱圖3，軸承套2可以為任意形狀，軸承套2設(shè)計(jì)有一個(gè)橢圓形孔或其他不規(guī)則的弧形孔，該弧形或橢圓形孔為由圓形的軸承安裝位12和一個(gè)傳感器安裝位5復(fù)合并直接連接形成。其中，軸承安裝位12為大半個(gè)圓，軸承安裝位12可以對(duì)軸承1形成半包覆結(jié)構(gòu)，在軸承安裝位12上設(shè)置有軸承套鍵槽9-1，該軸承套鍵槽9-1可設(shè)置在軸承安裝位12的任意位置，最佳的，該鍵槽9與軸承安裝位12的開(kāi)口相對(duì)布置，軸承安裝位12與軸承1的接觸的兩個(gè)端點(diǎn)到軸承1旋轉(zhuǎn)中心構(gòu)成的角度a為包覆角度，為保證軸承1的良好固定，軸承包覆角度a應(yīng)大于180°，比如在本實(shí)施例中，該角度為220°，當(dāng)然，根據(jù)不同的傳感器設(shè)計(jì)需求，可設(shè)置不同的軸承包覆角度a，僅僅需要保證軸承1能良好固定且不會(huì)從安裝位內(nèi)脫出即可，傳感器安裝位5與軸承安裝位12直接聯(lián)通，如圖3所示，傳感器安裝位5的兩邊與軸承安裝位5的兩側(cè)端點(diǎn)相切，當(dāng)然，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，可不與軸承安裝位12的兩個(gè)端點(diǎn)相切，但應(yīng)該設(shè)置圓弧倒角以避免相交處產(chǎn)生應(yīng)力集中。

除上述的軸承安裝位12的兩個(gè)端點(diǎn)與傳感器安裝位5的兩邊直接相連外，還可設(shè)置將軸承安裝位12的兩端設(shè)計(jì)成唇口11狀，唇口11的前段設(shè)置成圓弧狀，向傳感器安裝位5一側(cè)延伸。本實(shí)施中，軸承安裝位12內(nèi)設(shè)置有軸承1。比如深溝球軸承1，滾子軸承1、推力軸承1、調(diào)心軸承1等，在此不加以限制。

請(qǐng)參閱圖4，需要注意的是，本實(shí)施例中的軸承1為力矩軸承1，該力矩軸承1包括內(nèi)圈6、外圈7和滾動(dòng)體8，軸承1的內(nèi)圈6和外圈7同軸連接，軸承1的內(nèi)圈6和外圈7之間環(huán)形等距排布有滾動(dòng)體8，軸承1的外圈7外側(cè)貼合設(shè)置有力傳感器3，外圈7還設(shè)置有鍵槽9，最佳的，鍵槽9與力傳感器3相對(duì)布置，當(dāng)然，鍵槽9也可與力傳感器3成角度布置，為獲得更好的壽命和性能，軸承1還可增加支撐架和防塵蓋，此外軸承1安裝設(shè)置有一定的游隙，保證軸承1外圈7具有合理的形變量，該游隙不大于0.5mm。

該力矩軸承1通過(guò)調(diào)整外圈7的厚度以實(shí)現(xiàn)不同的剛度，從而調(diào)整力傳感器3的靈敏度與量程。此外也可通過(guò)調(diào)整唇口11的厚度與延伸長(zhǎng)度來(lái)獲得特定的測(cè)量能力。本實(shí)施例中，力傳感器3為應(yīng)變片，該應(yīng)變片,設(shè)置在軸承1外圈7并與軸承1外圈7緊密貼合。應(yīng)變片的輸出連接有線路板4，該線路板4為放大器或其他信號(hào)處理單元，線路板4設(shè)置在傳感器安裝位5內(nèi)，當(dāng)然，線路板4也可外置并通過(guò)導(dǎo)線與力傳感器3連接。

特別的，力傳感器3應(yīng)設(shè)置在軸承安裝位12和一個(gè)傳感器安裝位5相交處，且力傳感器3應(yīng)處于相交處的中心位置。力傳感器3不應(yīng)被軸承安裝位12的任意一處覆蓋，因此，唇口11的延伸長(zhǎng)度不應(yīng)該遮蓋應(yīng)變片。

第三實(shí)施例，

請(qǐng)參閱圖5，本圖為該壓力測(cè)量裝置在自行車(chē)中軸力矩傳感器上的應(yīng)用，軸承套2與力矩中軸的端蓋一體化制造，在端蓋上設(shè)置軸承安裝位12與傳感器安裝位5，軸承安裝位12為圓弧狀態(tài)，軸承安裝位12末端連接有傳感器安裝位5，軸承安裝位12與傳感器安裝位5直接相連，傳感器安裝位5兩側(cè)與軸承安裝位12末端相切，軸承安裝位12的兩端與軸承1旋轉(zhuǎn)軸心的連線構(gòu)成的包覆角度為220°，軸承安裝位12內(nèi)還設(shè)置有鍵槽9，軸承安裝位12內(nèi)設(shè)置有軸承1，該軸承1設(shè)置有鍵槽9，軸承1的鍵槽9與軸承安裝位12的軸承套鍵槽9-1對(duì)齊并依靠鍵定位連接，保證軸承1外圈7的旋轉(zhuǎn)固定，軸承1外圈7貼合有壓力應(yīng)變片，用以測(cè)量軸承1形變，壓力應(yīng)變片的輸出連接到線路板4上，線路板4設(shè)置在傳感器安裝位5內(nèi)。

端蓋一端設(shè)置有螺紋連接部10，該螺紋連接部10與自行車(chē)五通連接。端蓋的軸承1內(nèi)設(shè)置有軸，該軸上設(shè)置有牙盤(pán)和曲柄。

需要特別注意的是，該壓力測(cè)量裝置應(yīng)橫向布置，即，壓力測(cè)量裝置中心與軸承1中心的連線與地面水平。

當(dāng)然，除了使用實(shí)施例2的方案，該自行車(chē)中軸力矩傳感器也可采用實(shí)施例1的方案進(jìn)行壓力測(cè)量。

用作力矩測(cè)量時(shí)，該壓力測(cè)量裝置的工作原理為：工作時(shí)，當(dāng)人踩踏踏板，通過(guò)曲柄帶動(dòng)軸和牙盤(pán)旋轉(zhuǎn)，牙盤(pán)通過(guò)鏈條帶動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。由于車(chē)輪的運(yùn)行阻力，使得鏈條繃緊，鏈條對(duì)牙盤(pán)產(chǎn)生向后的拉力，該拉力通過(guò)軸施加在軸承1上，由于軸承1的力傳感器3橫向布置，當(dāng)軸承1受到向后的壓力時(shí)，壓力作用于軸承1貼合傳感器一側(cè)的外圈7，使得軸承1的外圈7承受拉力，造成形變，通過(guò)應(yīng)變片的阻值改變進(jìn)行壓力測(cè)量，此時(shí)通過(guò)換算可得出輸入扭矩或可直接使用該拉力值作為車(chē)輛的控制信號(hào)，在車(chē)輛靜止或滑行時(shí)，由于鏈條不受力，不產(chǎn)生向后的拉力，此時(shí)，即便人站立在自行車(chē)上，由于人對(duì)軸承1的壓力向下，不產(chǎn)生向后的拉力，此時(shí)的軸承1側(cè)向形變量小，輸出信號(hào)小或無(wú)信號(hào)，以此作為判別車(chē)輛助力的依據(jù)。

當(dāng)然該壓力測(cè)量裝置還可以作為騎行的功率計(jì)或體能消耗的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)源。并適用于前驅(qū)或后驅(qū)輪轂電機(jī)的方案。

第四實(shí)施例

本實(shí)施例為壓力測(cè)量裝置作為一種稱重傳感器的應(yīng)用，具體為，以實(shí)施例1或?qū)嵤├?的傳感器為例。軸承套2內(nèi)設(shè)置有軸承1，軸承1內(nèi)圈6套接有軸，軸承套2可與基座或殼體固定，在安裝軸承套2時(shí)，將軸承套2或軸承1上設(shè)置力傳感器的一面向下垂直地面安裝。力傳感器的輸出連接放大器或處理電路并輸出。

工作時(shí)，當(dāng)軸受到一個(gè)向下的壓力，軸將壓力傳遞給軸承1，軸承1的外圈7或隔板受到壓力產(chǎn)生形變，應(yīng)變片采集該形變并轉(zhuǎn)化為壓力信號(hào)輸出，相比于常規(guī)的靜態(tài)測(cè)量方式，該傳感的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)在于，既可以像傳統(tǒng)的傳感器一樣進(jìn)行靜態(tài)壓力測(cè)量，還可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量，比如將該傳感器設(shè)置在傳送帶上，滾輪帶動(dòng)軸傳動(dòng)，同時(shí)傳送帶上的壓力通過(guò)滾輪和軸對(duì)軸承1施壓產(chǎn)生形變進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)并不影響軸的運(yùn)轉(zhuǎn)工作，實(shí)現(xiàn)傳送帶工作過(guò)程的實(shí)時(shí)測(cè)量。由此擴(kuò)展，該壓力測(cè)量裝置還可用于車(chē)輛輪軸等處的壓力測(cè)量，用于測(cè)量車(chē)輛的裝在量和行駛中的沖擊力等。

本發(fā)明一種壓力測(cè)量裝置的有益效果為：

1)通過(guò)將力傳感器貼在軸承外圈或?qū)⒘鞲衅髟O(shè)置在軸承套上，使用間接測(cè)量的方式測(cè)量拉力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。

2)通過(guò)將壓力測(cè)量裝置設(shè)置在固定組件上，不影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能保證較為準(zhǔn)確的計(jì)量值。

3)通過(guò)設(shè)置力傳感器安裝位，避免力傳感器安裝干涉并通過(guò)設(shè)置鍵來(lái)固定軸承，實(shí)現(xiàn)軸承的良好固定。

4)通過(guò)合理的設(shè)置軸承包覆角度和隔板厚度，既保證了軸承安裝的可靠性和穩(wěn)定性，又能良好控制固定組件形變，控制力的測(cè)量范圍，并保持較高的靈敏度。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制?？梢圆捎貌煌慕M合方式來(lái)實(shí)施本發(fā)明，如電機(jī)可以采用同心同軸安裝或者一側(cè)安裝，減速機(jī)構(gòu)可以通過(guò)行星輪減速或者其他齒輪、鏈條減速結(jié)構(gòu)，中軸可以采用單軸結(jié)構(gòu)或者左右軸結(jié)構(gòu)，傳感器可以采用各種扭矩傳感器或者速度傳感器，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。