一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置及方法。該裝置包括：一對傳動比為1:n的齒輪副，n≥1，其主動齒輪和機(jī)械變速器輸出軸連接，從動齒輪連接在從動齒輪軸上，從動齒輪軸通過軸承支撐在測量裝置殼體內(nèi)；磁性元件安裝在從動齒輪軸的端面上；磁場測量芯片和外圍電路固定在測量裝置殼體上，其包括測量芯片用以感應(yīng)測量磁性元件的磁場變化，并輸出測量信號。通過傳動比為1:n的齒輪副，磁性元件和磁場測量芯片和外圍電路，測量從動齒輪軸的角位移，從而得到機(jī)械變速器輸出軸的角位移，進(jìn)而間接測得接合套轉(zhuǎn)過的絕對角度。本發(fā)明通過測量機(jī)械變速器輸出軸的角位移間接測量各檔接合套轉(zhuǎn)過的絕對角度，測量精度高，成本低。
【專利說明】
一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械變速器接合套角位移測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)械變速器的換檔過程中，接合套和接合齒圈的相對角度是產(chǎn)生換檔沖擊的主要因素。為了觀測并主動調(diào)節(jié)該相對角度，需要在換檔過程中動態(tài)測量接合套的角位移。由于變速器是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，難以直接觀測接合套的角位移。由于不同檔位的接合套均通過花鍵和變速器輸出軸連接，可以通過測量變速器輸出軸的角位移，間接測量不同檔位的接合套角位移。然而，由于變速器輸出軸和車輛傳動軸連接，沒有空間布置能夠測量其角位移的傳感器。
[0003]近年來，基于巨磁阻效應(yīng)的測量技術(shù)發(fā)展迅速。鐵氧體磁性層與非磁性層的多層薄膜在磁場作用下，其阻值會發(fā)生很大的變化。巨磁電阻(GMR)傳感器利用具有巨磁電阻效應(yīng)的磁性納米金屬多層薄膜材料，通過半導(dǎo)體集成工藝制作而成，具有體積小、測量精度高(0.1°)、響應(yīng)速度快(42.7us)、工作溫度范圍寬(-40 °C?150 °C)、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于變速器的工作條件，能夠滿足接合套角位移的測量要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，本發(fā)明提供了一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置及方法。
[0005]—種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，包括:
[0006]—對傳動比為1: η的齒輪副，η多I;其主動齒輪4和機(jī)械變速器輸出軸連接，從動齒輪5連接在從動齒輪軸12上，從動齒輪軸12通過軸承支撐在測量裝置殼體10內(nèi)；
[0007]磁性元件6安裝在從動齒輪軸5的端面上；
[0008]磁場測量芯片和外圍電路7固定在測量裝置殼體10上，其包括測量芯片用以感應(yīng)測量磁性元件6的磁場變化，并輸出測量信號。
[0009]優(yōu)選地，所述主動齒輪4和機(jī)械變速器輸出軸通過鍵連接，和/或從動齒輪5固接在從動齒輪軸12上。
[0010]優(yōu)選地，所述主動齒輪4和從動齒輪5采用斜齒結(jié)構(gòu)，精度等級高于5級。
[0011]優(yōu)選地，所述磁場測量芯片和外圍電路7的測量芯片、從動齒輪軸5以及磁性元件6保持同軸；以及磁場測量芯片和外圍電路7的測量芯片與磁性元件6之間具有一定間隙。
[0012]優(yōu)選地，所述從動齒輪軸5的端面上設(shè)有用于定位的沉孔，磁性元件6安裝在沉孔上，保證磁性元件6和從動齒輪軸5的同軸度偏差小于0.025mm。
[0013]—種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的方法:
[0014]通過一對傳動比為1:n的齒輪副，n^l，并通過布置在從動齒輪軸12端面的磁性元件6和布置在測量裝置殼體10上的磁場測量芯片和外圍電路7，測量從動齒輪軸12的角位移，從而得到機(jī)械變速器輸出軸的角位移，進(jìn)而間接測得接合套轉(zhuǎn)過的絕對角度。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
[0016]本發(fā)明通過測量機(jī)械變速器輸出軸的角位移間接測量各檔接合套轉(zhuǎn)過的絕對角度，測量精度高，且測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝方便，通用性強(qiáng)，解決了換檔過程中難以觀測接合套角位移的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置示意圖。
[0018]標(biāo)號說明:1-機(jī)械變速器;2-四檔和三檔的接合套;3-二檔和一檔的接合套;4-主動齒輪;5-從動齒輪;6-磁性元件;7-磁場測量芯片和外圍電路;8-第一軸承;9-第二軸承；10-測量裝置殼體;11-機(jī)械變速器輸出軸;12-從動齒輪軸。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0020]如圖1所示本實(shí)施方式中需要測量的是機(jī)械變速器I中四檔和三檔的接合套2與二檔和一檔的接合套3轉(zhuǎn)過的角位移。由于四檔和三檔的接合套2與二檔和一檔的接合套3安裝在機(jī)械變速器I內(nèi)部，在運(yùn)行過程中靠箱體內(nèi)的潤滑油飛濺潤滑，難以在機(jī)械變速器I內(nèi)布置光電式或霍爾式傳感器直接測量二者的角位移。四檔和三檔的接合套2、二檔和一檔的接合套3與機(jī)械變速器輸出軸11之間均是通過花鍵連接，本發(fā)明在機(jī)械變速器I的輸出端布置能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，通過測量機(jī)械變速器輸出軸11轉(zhuǎn)過的絕對角度間接測量四檔和三檔的接合套2與二檔和一檔的接合套3的角位移。
[0021]—種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置如圖1所示，包括主動齒輪4、從動齒輪5、從動齒輪軸12、磁性元件6、磁場測量芯片和外圍電路7、測量裝置殼體10。
[0022]主動齒輪4和從動齒輪5是一對傳動比為1:n(n多I)的齒輪副，主動齒輪4和機(jī)械變速器輸出軸11通過鍵連接，從動齒輪5固接在從動齒輪軸12上，從動齒輪軸12通過第一軸承8和第二軸承9進(jìn)行支撐，其中，第一軸承8安裝在機(jī)械變速器I的殼體上，第二軸承9通過一個(gè)軸承座安裝在測量裝置殼體10上;本實(shí)施方式中，第一軸承8和第二軸承9均采用滾珠軸承。為了獲得更高的測量精度，本實(shí)施方式中的測量齒輪即主動齒輪4和從動齒輪5采用斜齒結(jié)構(gòu)，精度等級高于5級。
[0023]磁性元件6安裝在從動齒輪軸5的右端面上。其中，從動齒輪軸5的右端面有一個(gè)用于定位的沉孔，保證磁性元件6和從動齒輪軸5的同軸度偏差小于0.025mm。磁性元件6通過金屬專用膠固定在從動齒輪軸5的右端面上。
[0024]磁場測量芯片和外圍電路7上用于測量磁場變化的芯片選用英飛凌的TLE5012B，該芯片和從動齒輪軸5以及磁性元件6保持同軸，距離磁性元件6的距離為lcm。磁場測量芯片和外圍電路7通過螺栓固定在測量裝置殼體10上。磁場測量芯片和外圍電路7的電源線和信號線從測量裝置殼體10上的小孔引入和引出。當(dāng)從動齒輪軸5位于某一位置時(shí)，磁場測量芯片和外圍電路7上的測量芯片感應(yīng)測量磁性元件6的磁場，輸出某一占空比的脈沖信號；當(dāng)從動齒輪軸5轉(zhuǎn)過一定角度時(shí)，磁性元件6的磁場發(fā)生變化，磁場測量芯片和外圍電路7上的測量芯片輸出另一占空比的脈沖信號。從動齒輪軸5在O?360°范圍內(nèi)對應(yīng)的脈沖信號占空比為6.25%?93.75%。
[0025]測量裝置殼體10通過螺栓固定在機(jī)械變速器I上。
[0026]在車輛行駛過程中，從動齒輪軸12和機(jī)械變速器輸出軸11高速旋轉(zhuǎn)。本測量裝置將四檔和三檔的接合套2與二檔和一檔的接合套3的角位移轉(zhuǎn)化為從動齒輪軸12的角位移，并通過布置在從動齒輪軸12端面的磁性元件6和布置在測量裝置殼體10上的磁場測量芯片和外圍電路7，測量從動齒輪軸12的角位移，從而得到機(jī)械變速器輸出軸11的角位移，進(jìn)而間接測得四檔和三檔的接合套2與二檔和一檔的接合套3的角位移。
[0027]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，其特征在于，包括: 一對傳動比為I: η的齒輪副，I;其主動齒輪(4)和機(jī)械變速器輸出軸連接，從動齒輪(5)連接在從動齒輪軸(12)上，從動齒輪軸(12)通過軸承支撐在測量裝置殼體(1)內(nèi)； 磁性元件(6)安裝在從動齒輪軸(5)的端面上； 磁場測量芯片和外圍電路(7)固定在測量裝置殼體(10)上，其包括測量芯片用以感應(yīng)測量磁性元件(6)的磁場變化，并輸出測量信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，其特征在于，主動齒輪(4)和機(jī)械變速器輸出軸通過鍵連接，和/或從動齒輪(5)固接在從動齒輪軸(12)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，其特征在于，主動齒輪(4)和從動齒輪(5)采用斜齒結(jié)構(gòu)，精度等級高于5級。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，其特征在于，磁場測量芯片和外圍電路(7)的測量芯片、從動齒輪軸(5)以及磁性元件(6)保持同軸；以及磁場測量芯片和外圍電路(7)的測量芯片與磁性元件(6)之間具有一定間隙。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的裝置，其特征在于，從動齒輪軸(5)的端面上設(shè)有用于定位的沉孔，磁性元件(6)安裝在沉孔上，保證磁性元件(6)和從動齒輪軸(5)的同軸度偏差小于0.025mm。6.一種能動態(tài)測量機(jī)械變速器接合套角位移的方法，其特征在于，通過一對傳動比為1:n的齒輪副，η多I，并通過布置在從動齒輪軸(12)端面的磁性元件(6)和布置在測量裝置殼體(10)上的磁場測量芯片和外圍電路(7)，測量從動齒輪軸(12)的角位移，從而得到機(jī)械變速器輸出軸的角位移，進(jìn)而間接測得接合套轉(zhuǎn)過的絕對角度。
【文檔編號】G01B7/30GK106091918SQ201610460037
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】陳紅旭, 田光宇, 盧紫旺, 黃勇
【申請人】清華大學(xué)