專利名稱：傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及扭矩測試裝置，具體地講，涉及一種車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸的無線扭矩測試裝置。
背景技術(shù)：
車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸系扭矩測試裝置要安裝在高速旋轉(zhuǎn)的軸系，且傳動裝置安裝空間狹小、油污、較大的離心力等因素，使信號傳輸和能量傳輸成為旋轉(zhuǎn)軸系扭矩測試需要解決的兩個關(guān)鍵技術(shù)，旋轉(zhuǎn)軸系扭矩測試信號傳輸可分為接觸式、非接觸式兩種。接觸式以傳統(tǒng)集流器來實現(xiàn)，有水銀式、電刷式、滑環(huán)式等，集流器通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)軸相連，將電源激勵傳輸?shù)叫D(zhuǎn)軸上粘貼的電阻應(yīng)變計，將電阻應(yīng)變計的變化量傳輸?shù)酵獠繑?shù)據(jù)調(diào)理采集系統(tǒng)。接觸式集流器由于接觸面表面氧化、磨損、高速旋轉(zhuǎn)軸系振動等均可使接觸電阻發(fā)生變化，降低系統(tǒng)可靠性，帶來較大測試誤差，且接觸式集流器體積大不便于安裝，這些限制了接觸式集流器在傳送裝置扭矩測試的應(yīng)用。非接觸式有紅外線傳輸、數(shù)字無線傳輸、儲存測試等多種方式，雖能解決接觸式集流器的接觸面磨損問題，但也有諸多不足之處，如紅外方式數(shù)據(jù)傳輸體積較大不適用于車輛狹小空間的要求，數(shù)字式無線傳輸方式隨著電子技術(shù)的發(fā)展，無線數(shù)傳芯片具有低功耗、 高速率、低誤碼率、微小體積等特點，但不適用于車輛高溫(125°C)的工作環(huán)境。存儲測試是近年發(fā)展起來較先進(jìn)的測試方法，但這種方法不能實時地反映被測信號，且測試裝置的放入與取出給工作帶來諸多的不便。扭矩測試的能量傳輸一般采用電磁感應(yīng)或電池方式，也有采用天線發(fā)送接收的原理，將電波的交流電通過整流濾波后應(yīng)用，但其傳輸功率較低，只有幾毫瓦到上百毫瓦，實際應(yīng)用較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸的無線扭矩測試裝置，該裝置適用于傳動裝置狹小空間、高溫、高振動沖擊環(huán)境的扭矩測試裝置，能夠長時間工作且能對扭矩狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控和診斷，解決了車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸系扭矩測試能量和數(shù)據(jù)傳輸問題。本發(fā)明提供的一種傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，其改進(jìn)之處在于包括通過四芯電纜線與電阻應(yīng)變計橋路相連的軸裝模塊、通過雙角線與軸裝模塊相連的轉(zhuǎn)子線圈和通過雙角線與定子線圈相連的調(diào)理模塊，通過軸裝模塊、調(diào)理模塊、定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈得到與扭矩成線性關(guān)系的頻率信號，經(jīng)采集后存儲。本發(fā)明提供的第一優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述軸裝模塊包括放大器、壓頻轉(zhuǎn)換器、調(diào)制器和整流穩(wěn)壓器，所述放大器、壓頻轉(zhuǎn)換器和調(diào)制器通過電纜串聯(lián)后與整流穩(wěn)壓器并聯(lián)，所述整流穩(wěn)壓器及調(diào)制器通過電纜還與轉(zhuǎn)子線圈連接。
本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述軸裝模塊采用膠粘的形式固定在傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸表面或軸盲孔內(nèi)；所述調(diào)理模塊固定在傳動裝置外殼體。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述調(diào)理模塊包括功率放大器、載波信號發(fā)生器、檢波電路、低通濾波電路、信號放大器和方波信號發(fā)生器；所述功率放大器通過電纜與定子線圈和載波信號發(fā)生器連接，所述定子線圈位于功率放大器和檢波電路之間；所述檢波電路依次與低通濾波電路、信號放大器和方波信號發(fā)生器串聯(lián)。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述定子線圈通過螺栓孔固定在傳動箱箱體連接件上，所述轉(zhuǎn)子線圈通過螺栓孔固定在軸連接件上，隨旋轉(zhuǎn)軸系運(yùn)動；所述定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈安裝在一個水平面且間距小于 Imm0本發(fā)明提供的第五優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述傳動箱箱體連接件和軸連接件采用絕緣材料或金屬，所述絕緣材料采用電木、聚乙火布ο本發(fā)明提供的第六優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈由PCB板敷銅制成，即采用普通印刷電路板制成。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈的形狀均為圓形。本發(fā)明提供的第八優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，定子線圈纏繞在一個U型鐵心上，設(shè)計為U型線圈。本發(fā)明提供的第九優(yōu)選的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，所述電阻應(yīng)變計橋路為惠斯通應(yīng)變橋。通過軸裝模塊、調(diào)理模塊、定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈四個部分得到與扭矩成線性關(guān)系的頻率信號，經(jīng)采集系統(tǒng)采集、筆記本電腦存儲為數(shù)據(jù)文件。定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計安裝須保證在一個水平面且間距小于Imm ；若連接件為金屬，則必須與連接件保持一定距離。軸裝模塊用耐高溫密封膠粘固定在傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸表面或軸盲孔內(nèi)，由放大器、 壓頻轉(zhuǎn)換器、調(diào)制器、整流穩(wěn)壓器組成，結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)約束空間設(shè)計。調(diào)理模塊固定在傳動裝置外殼體，由載波信號發(fā)生器、功率放大器、檢波電路、低通濾波電路、信號放大電路、方波發(fā)生器組成。定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈由PCB板敷銅制成，一般均設(shè)計為圓形，也可將定子線圈纏繞在一個U型鐵心上設(shè)計為U型線圈，節(jié)省空間。轉(zhuǎn)子線圈一般均固定在旋轉(zhuǎn)軸上，定子線圈可根據(jù)空間要求固定在旋轉(zhuǎn)軸或傳動裝置箱體上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸的無線扭矩測試裝置具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用了電磁感應(yīng)方式來實現(xiàn)電信號在轉(zhuǎn)子線圈和定子線圈之間的無接觸傳輸，解決履帶車輛動態(tài)扭矩測量中存在的能量傳輸問題；2、數(shù)據(jù)傳輸采用幅值調(diào)制方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的非接觸傳輸；
3、本發(fā)明感應(yīng)供電和無線數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)新共用一組線圈，其機(jī)械尺寸根據(jù)傳動系統(tǒng)軸系實際尺寸空間需求定制，可以滿足不同傳動系測試要求；4、連接件選用電木、聚乙烯等絕緣材料，保證傳輸效率及減少渦流干擾；5、該裝置適用于傳動裝置狹小空間、高溫、高振動沖擊環(huán)境的扭矩測試裝置，能夠長時間工作且能對扭矩狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控和診斷；6、解決了車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸系扭矩測試能量和數(shù)據(jù)傳輸問題。


圖1是本發(fā)明提供的一種車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸的無線扭矩測試裝置扭矩測試裝置的原理框圖；圖2是本發(fā)明提供的一種車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸的無線扭矩測試裝置扭矩測試裝置的線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖。圖中1、惠斯通應(yīng)變橋；2、放大器；3、壓頻轉(zhuǎn)換器；4、調(diào)制器；5、轉(zhuǎn)子線圈；6、定子線圈；7、功率放大器；8、載波信號發(fā)生器；9、整流穩(wěn)壓器；10、檢波電路；11、低通濾波； 12、信號放大器；13、方波信號發(fā)生器。
具體實施例方式以下通過附圖及實施例對本發(fā)明提供的一種車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸的無線扭矩測試裝置扭矩測試裝置的工作原理作進(jìn)一步說明。實施例1如圖1所示，本發(fā)明采用金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)進(jìn)行扭矩測試，在測試點沿軸士45°方向粘貼兩組350 Ω的應(yīng)變片組成惠斯通應(yīng)變橋1。能量傳輸鏈路為載波信號發(fā)生器8產(chǎn)生2MHz標(biāo)準(zhǔn)方波，經(jīng)功率放大器7將功率放大，使定子線圈6獲得較大的發(fā)射功率， 在周圍一定距離的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生磁場強(qiáng)度很小但高頻變化的電磁場，轉(zhuǎn)子線圈5位于這個電磁場中，定子線圈6磁通量的高頻變化在轉(zhuǎn)子線圈5中產(chǎn)生一定幅值的高頻感應(yīng)電動勢。此電動勢經(jīng)整流穩(wěn)壓器9調(diào)整為直流電5V為軸裝模塊及惠斯通應(yīng)變橋1提供電源和橋壓。數(shù)據(jù)傳輸鏈路為惠斯通應(yīng)變橋1輸出電壓經(jīng)放大器2放大，放大倍數(shù)根據(jù)測試量程通過放大器外置電阻改變，放大倍數(shù)為1-1000倍可選。放大器2輸出信號偏置設(shè)計為放大器電源電壓的1/2，這樣沒有信號輸入時的放大器2的輸出為放大器電源電壓的1/2。壓頻轉(zhuǎn)換器3將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，其輸出頻率可由外置電阻、電容設(shè)置，在輸入信號為 0時壓頻轉(zhuǎn)換器頻率輸出為17. 5KHz。此調(diào)制信號通過調(diào)制器4將信號調(diào)置到2MHz的載波上，由轉(zhuǎn)子線圈5發(fā)射。定子線圈6接收到幅值調(diào)制的信號通過檢波電路10得到較弱的信號，低通濾波11 濾除2MHz載波，經(jīng)三級信號放大電路12將信號的幅值放大，方波信號發(fā)生器13將信號整形，復(fù)現(xiàn)調(diào)制波形，此波形進(jìn)入采集系統(tǒng)采集其頻率信號，在筆記本電腦存儲數(shù)據(jù)。如圖2所示為扭矩測試裝置的線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中轉(zhuǎn)子線圈通過Φ2.4的螺栓孔固定在軸連接件(如改造的軸承擋圈)上，隨旋轉(zhuǎn)軸系運(yùn)動。定子線圈通過Φ2. 4的螺栓孔固定在箱體連接件。由于采用電磁感應(yīng)的傳輸方式，定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈安裝須保證在一個水平面且間距小于1mm。為保證傳輸效率及減少渦流干擾，連接件應(yīng)盡量選用電木、聚乙烯等絕緣材料，若連接件為金屬，則必須與連接件保持一定距離，如圖中尺寸1、尺寸2、 尺寸3、尺寸4所示，才能使信號可靠傳輸。尺寸1表示定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈的螺栓孔距離最小為22mm，尺寸2表示定子線圈內(nèi)徑與箱體連接件的距離最小為8mm，尺寸3表示轉(zhuǎn)子線圈外徑與軸連接件的距離最小為8mm，尺寸4表示連體連接件與軸連接件的距離最小為 8mm ο 以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀本申請后，參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行種種修改或變更，但這些修改或變更，均在申請待批本發(fā)明的權(quán)利申請要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，其特征在于包括 通過四芯電纜線與電阻應(yīng)變計橋路相連的軸裝模塊、通過雙角線與軸裝模塊相連的轉(zhuǎn)子線圈(5)和通過雙角線與定子線圈(6)相連的調(diào)理模塊，通過軸裝模塊、調(diào)理模塊、定子線圈 (6)、轉(zhuǎn)子線圈(5)得到與扭矩成線性關(guān)系的頻率信號，經(jīng)采集后存儲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置， 其特征在于所述軸裝模塊包括放大器(2)、壓頻轉(zhuǎn)換器(3)、調(diào)制器(4)和整流穩(wěn)壓器(9)， 所述放大器⑵、壓頻轉(zhuǎn)換器(3)和調(diào)制器⑷通過電纜串聯(lián)后與整流穩(wěn)壓器(9)并聯(lián)，所述整流穩(wěn)壓器(9)及調(diào)制器⑷通過電纜還與轉(zhuǎn)子線圈(5)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置， 其特征在于所述軸裝模塊采用膠粘的形式固定在傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸表面或軸盲孔內(nèi)；所述調(diào)理模塊固定在傳動裝置外殼體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，其特征在于所述調(diào)理模塊包括功率放大器(7)、載波信號發(fā)生器(8)、檢波電路(10)、低通濾波電路(11)、信號放大器(12)和方波信號發(fā)生器(12)；所述功率放大器(7)通過電纜與定子線圈(6)和載波信號發(fā)生器(8)連接，所述定子線圈(6)位于功率放大器(7)和檢波電路(10)之間；所述檢波電路(10)依次與低通濾波電路(11)、信號放大器(12)和方波信號發(fā)生器(12)串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置， 其特征在于所述定子線圈(6)通過螺栓孔固定在傳動箱箱體連接件上，所述轉(zhuǎn)子線圈通過螺栓孔固定在軸連接件上，隨旋轉(zhuǎn)軸系運(yùn)動；所述定子線圈(6)和轉(zhuǎn)子線圈(5)安裝在一個水平面且間距小于1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置， 其特征在于所述傳動箱箱體連接件和軸連接件采用絕緣材料或金屬，所述絕緣材料采用電木、聚乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，其特征在于所述定子線圈(6)和轉(zhuǎn)子線圈(5)由PCB板敷銅制成，即采用普通印刷電路板制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置， 其特征在于定子線圈(6)和轉(zhuǎn)子線圈(5)的形狀均為圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置， 其特征在于定子線圈(6)纏繞在一個U型鐵心上，設(shè)計為U型線圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，其特征在于所述電阻應(yīng)變計橋路為惠斯通應(yīng)變橋(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸能量和信號同步無線傳輸?shù)呐ぞ販y試裝置，其特征在于，包括與電阻應(yīng)變計橋路相連的軸裝模塊；與軸裝模塊相連的轉(zhuǎn)子線圈；與定子線圈相連的調(diào)理模塊解決車輛傳動裝置旋轉(zhuǎn)軸系扭矩測試能量和數(shù)據(jù)傳輸問題，提供一種適用于傳動裝置狹小空間、高溫、高振動沖擊環(huán)境的扭矩測試裝置，能夠長時間工作且能對扭矩狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控和診斷。
文檔編號G08C17/02GK102261975SQ20111010444
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者黨玲, 劉云鵬, 卜樹峰, 吳才成, 張洪彥, 徐宜, 李振平, 葛東良 申請人:中國北方車輛研究所