專利名稱：皮帶動(dòng)態(tài)張力測(cè)量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及皮帶動(dòng)態(tài)張力測(cè)量的裝置和方法，更具體的講，涉及應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器為驅(qū)動(dòng)效率測(cè)量而進(jìn)行的皮帶動(dòng)態(tài)張力測(cè)量的裝置和方法。
發(fā)明的背景已知各種應(yīng)變測(cè)量裝置。它們通?？砂蓱?yīng)變構(gòu)件，在其上給予負(fù)載并固定著應(yīng)變片。在已知裝置中有一些裝置包括環(huán)形的計(jì)量環(huán)，它具有可應(yīng)變的桿構(gòu)件和撓曲桿構(gòu)件。撓曲桿構(gòu)件相互連接環(huán)的各部分。
已知裝置中還有雙桿傳感構(gòu)件，它們包括被平行隔開的桿構(gòu)件整體加以連接的隔開的端壁構(gòu)件，這些桿構(gòu)件只在一個(gè)方向較為撓曲或可彎曲。端壁之一通常連接至支承結(jié)構(gòu)，而另一端壁則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)連接至軸上，或直接連接至軸上。
該技術(shù)的代表性裝置是Lehtovaara的美國(guó)專利No.6216547(2001)，它披露了一種負(fù)載傳感器，這種負(fù)載傳感器包括環(huán)形計(jì)量環(huán)，該環(huán)形計(jì)量環(huán)包括環(huán)形內(nèi)環(huán)部分和環(huán)形外環(huán)部分，并具有可應(yīng)變桿構(gòu)件和撓曲桿構(gòu)件?？蓳锨鷹U構(gòu)件連接在環(huán)部分之間。
還可參考2002.9.30存檔的本申請(qǐng)人的未審定美國(guó)專利申請(qǐng)列序號(hào)10/262 035，它披露了一種輪轂負(fù)載傳送器，該傳送器具有可應(yīng)變環(huán)，該可應(yīng)變環(huán)則共平面地設(shè)置在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間。
還知道測(cè)量扭矩負(fù)載用的皮帶輪，它包括連接至皮帶輪的圓柱形形狀，而另一端則連接至軸上，并具有連接至圓柱形形狀的應(yīng)變片。
該技術(shù)有代表性的是日本專利申請(qǐng)公開號(hào)2001099271，它披露了連接至皮帶輪的圓柱形形狀，而另一端則連接至軸上，且具有連接至圓柱形形狀的應(yīng)變片。
現(xiàn)有技術(shù)并未認(rèn)識(shí)到將輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器結(jié)合起來(lái)在系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，輪轂負(fù)載傳送器也較為復(fù)雜，它包括撓曲桿構(gòu)件和可應(yīng)變桿構(gòu)件?，F(xiàn)有技術(shù)的扭矩傳送器還缺少將圓柱形部分在扭轉(zhuǎn)上與其它支承結(jié)構(gòu)隔絕的手段。
需要一種方法和裝置，它應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器來(lái)測(cè)量正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的皮帶跨距的張力。需要一種方法和裝置，它應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器來(lái)測(cè)量皮帶驅(qū)動(dòng)效率。而本發(fā)明符合這些需要。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的主要方面是提出一種應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器，測(cè)量正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的皮帶跨距的張力和曲軸的扭矩的方法和裝置。
本發(fā)明的另一方面是提出一種應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器，測(cè)量皮帶驅(qū)動(dòng)效率的方法和裝置。
本發(fā)明的其它方面將由下述本發(fā)明的說(shuō)明書及附圖指出或變得清晰。
本發(fā)明包括一種方法和裝置，用于應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器測(cè)量正在運(yùn)行中的前端附屬設(shè)備皮帶的張力。輪轂負(fù)載傳送器包括同心環(huán)，它們具有共平面地設(shè)置在內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的可應(yīng)變構(gòu)件。輪轂負(fù)載傳送器應(yīng)用于非扭矩傳送的惰輪。扭矩傳送器包括可應(yīng)變圓柱形構(gòu)件，它連接至皮帶支承表面和旋轉(zhuǎn)軸。扭矩傳送器將扭矩傳送給被驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備。它被用在諸如空調(diào)壓縮機(jī)或功率控制泵的附屬設(shè)備上。來(lái)自輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器的信號(hào)被用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)效率以及驅(qū)動(dòng)與被驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備之間皮帶跨距的張力。
附圖簡(jiǎn)述結(jié)合于說(shuō)明書中，并構(gòu)成其一部分的附圖展示了本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例，并連同說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1是輪轂負(fù)載傳送器的透視圖。
圖2是輪轂負(fù)載傳送器的透視圖。
圖3是輪轂負(fù)載傳送器的傳感器環(huán)的平面圖。
圖4A是輪轂負(fù)載傳送器的平面圖。
圖4B是沿圖4A中直線B-B的橫截面圖。
圖4C是沿圖4B中4C-4C的側(cè)視圖。
圖5是輪轂負(fù)載傳送器的分解透視圖。
圖6是輪轂負(fù)載傳送器的自對(duì)準(zhǔn)部分的局部平面圖。
圖7是輪轂負(fù)載傳送器的自對(duì)準(zhǔn)部分的局部平面圖。
圖8是皮帶附屬設(shè)備驅(qū)動(dòng)的示意圖。
圖9是扭矩傳送器的橫截面圖。
圖10是扭矩傳送器替代性實(shí)施例的橫截面圖。
圖11是扭矩傳送器替代性實(shí)施例的橫截面圖。
圖12是設(shè)置在可應(yīng)變構(gòu)件上的單整橋應(yīng)變片配置的示意圖。
圖13是具有雙極激勵(lì)的單整橋應(yīng)變片配置的示意圖。
圖14是設(shè)置在可應(yīng)變構(gòu)件上的雙橋應(yīng)變片配置的示意圖。
圖15是具有雙極激勵(lì)的雙橋應(yīng)變片配置的示意圖。
圖16是試驗(yàn)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
圖17是對(duì)試驗(yàn)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)得的輪轂負(fù)載和扭矩圖。
圖18是對(duì)試驗(yàn)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在每一時(shí)間步驟計(jì)算獲得的部件張力圖。
輪轂負(fù)載傳送器的較優(yōu)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1是輪轂負(fù)載傳送器的透視圖。此類輪轂負(fù)載傳送器較為緊湊，可用于皮帶輪中以測(cè)量軸負(fù)載或軸的動(dòng)態(tài)性能。這包括測(cè)量輪轂負(fù)載，從而測(cè)量皮帶跨距的張力。輪轂負(fù)載是一種負(fù)載，它通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的皮帶張力作用于皮帶輪及其軸上。
傳送器100一般包括弧形內(nèi)構(gòu)件或輪轂環(huán)101、傳感器環(huán)102和弧形外構(gòu)件或外環(huán)103。輪轂環(huán)101包括孔104，其作用如同將傳送器連接至安裝表面的裝置。諸如螺栓的緊固件嚙合輪轂環(huán)101通過(guò)孔104將傳送器連接至安裝表面。輪轂環(huán)101較為剛硬以形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的裝置，將傳送器連接至安裝表面。輪轂環(huán)101也可包括整體軸，用于將輪轂環(huán)連接至安裝表面。輪轂環(huán)101通過(guò)連接部分或構(gòu)件108連接至傳感器環(huán)102。
開口120和121處于輪轂環(huán)101的兩側(cè)，它們形成通向傳感器環(huán)102的內(nèi)表面122、123的入口。通過(guò)開口120和121的入口被用于將應(yīng)變片302和303安裝至傳感器環(huán)102上。開口120和121的應(yīng)用依賴于狹縫511的寬度。開口120和121的引入使狹縫511的寬度得以減小至在輪轂環(huán)橫向運(yùn)動(dòng)范圍的極限處，傳感器環(huán)102將正好避免接觸輪轂環(huán)101的最小量，從而使傳送器的總直徑得以減小至比現(xiàn)有技術(shù)的小。例如，當(dāng)狹縫511特別狹窄時(shí)，如小于約2mm，用于將應(yīng)變片安裝在傳感器環(huán)102上的入口將十分有限，如不存在開口120、121，恐怕不可能安裝。
傳感器102連接在輪轂環(huán)101與外環(huán)103之間。傳感器環(huán)102包括弧形可應(yīng)變構(gòu)件，它同軸地與內(nèi)輪轂環(huán)101和外環(huán)103的弧形形狀相配合。輪轂環(huán)、傳感器環(huán)與外環(huán)之間的同軸關(guān)系使本發(fā)明的傳送器具有最小的直徑，例如小于60mm，以便用于受限制的區(qū)域，如皮帶輪內(nèi)。
狹縫510設(shè)置在傳感器環(huán)102與外環(huán)103之間。狹縫511設(shè)置在傳感器環(huán)102與內(nèi)環(huán)101之間。在負(fù)載作用下，傳感器環(huán)102變形伸長(zhǎng)或成橢圓形狀，具有在A-A方向的長(zhǎng)軸和在B-B方向的短軸，見圖3。狹縫511的寬度取決于在負(fù)載作用下，傳感器環(huán)102在B-B方向的要求的總變形。狹縫511的寬度也是傳感器環(huán)102的厚度T的函數(shù)。厚度(T)確定于傳感器環(huán)處于的動(dòng)力學(xué)條件，包括最大的設(shè)計(jì)負(fù)載。應(yīng)用有限元分析，可對(duì)厚度(T)加以優(yōu)化，得出在要求的加載條件下優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)范圍。
如圖3所示，至少有一片應(yīng)變片連接至傳感器環(huán)上。輪轂負(fù)載力向量用向量600表示。傳感器環(huán)102的撓曲度是以在輪轂負(fù)載作用至輪轂環(huán)上時(shí)，在應(yīng)變片的位置引起表面應(yīng)變的產(chǎn)生。傳感器環(huán)102通過(guò)弧形連接構(gòu)件512連接至外環(huán)103和部分107。部分107和連接構(gòu)件108設(shè)置在傳感器環(huán)102的基本為相對(duì)的兩側(cè)上。在構(gòu)件512處將傳感器環(huán)102連接至外環(huán)103加強(qiáng)了傳感器環(huán)102的變形，因此在受到輪轂負(fù)載力600沿軸線A-A的作用時(shí)，也就加強(qiáng)了傳感器環(huán)102中的表面應(yīng)變。雖然向量600表示成具有特定的方向，但傳送器能檢測(cè)具有任何方向向量的負(fù)載。當(dāng)然，總敏感度可能依賴于向量600與相對(duì)于此的應(yīng)變片(應(yīng)變片組)位置之間空間關(guān)系而受到影響。因此，傳送器的敏感度根據(jù)向量600相對(duì)部分107和構(gòu)件108的方向、應(yīng)變片的位置，以及傳感器環(huán)102的厚度而加以優(yōu)化。
當(dāng)傳送器在負(fù)載作用之下時(shí)，每一連接構(gòu)件512連同傳感器環(huán)102一起部分地變形。構(gòu)件512具有預(yù)定的彈性率，它是由傳送器，更具體的講，由傳感器環(huán)102支承的動(dòng)負(fù)載的函數(shù)。預(yù)定彈性率轉(zhuǎn)而又決定每一構(gòu)件512的弧形形狀。
人們能意識(shí)到，運(yùn)行期間傳感器環(huán)102將經(jīng)常經(jīng)受振動(dòng)和周期性加載。這轉(zhuǎn)而又將應(yīng)力施加在傳感器環(huán)102與外環(huán)103之間的連接上。因此，構(gòu)件512的弧形形狀通過(guò)分布和分散，從而降低應(yīng)力提升器，強(qiáng)化傳送器運(yùn)行壽命，不然的話應(yīng)力提升器可能呈現(xiàn)于傳感器環(huán)102與外環(huán)103之間的連接上。這轉(zhuǎn)而又使?jié)撛诘钠诹芽p降至最低，不然的話它可能被連接上的應(yīng)力提升器引起。
外環(huán)103中的開口105、106被用于加速應(yīng)變片301和304在傳感器環(huán)102上的安裝，見圖3。通過(guò)開口105和106的入口被用于將應(yīng)變片301和304安裝至傳感器環(huán)102上。開口105、106的應(yīng)用依賴于狹縫510的寬度。開口105和106的引入使狹縫510的寬度得以減小至在傳感器環(huán)橫向運(yùn)動(dòng)范圍的極限處，傳感器環(huán)102將正好避免接觸環(huán)103的最小量，從而使傳送器的總直徑得以減小得比現(xiàn)有技術(shù)的小。例如，當(dāng)狹縫510特別狹窄時(shí)，如小于約2mm，用于將應(yīng)變片安裝在傳感器環(huán)102上的入口將十分有限，如不存在開口105、106，恐怕不可能安裝。
托架500可用于接受應(yīng)變片信號(hào)調(diào)節(jié)器。托架500連接至外環(huán)103。托架也可成形或澆注成外環(huán)103的一個(gè)整體部分。
外環(huán)103向裝置提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也提供一個(gè)將傳送器嚙合至軸承和皮帶輪的手段。外環(huán)103被壓配至皮帶輪軸承中，該軸承轉(zhuǎn)而又與嚙合皮帶的皮帶輪相嚙合。外環(huán)103足夠剛硬，使皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的皮帶輪得以圍繞傳送器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
輪轂環(huán)101、傳感器環(huán)102和外環(huán)103基本上是共平面的。更具體的講，每個(gè)環(huán)同軸地嵌套在另一環(huán)內(nèi)。將環(huán)進(jìn)行嵌套使本發(fā)明的裝置厚度降至最小，從而使傳送器得以應(yīng)用在皮帶輪中，例如，在現(xiàn)存的機(jī)動(dòng)車前端附屬設(shè)備的驅(qū)動(dòng)中，那里設(shè)備的空間有限。本發(fā)明傳送器可用以替代皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中現(xiàn)存的皮帶輪，從而使儀表的安裝只需對(duì)現(xiàn)存系統(tǒng)作少量或不作修改。傳送器也可應(yīng)用于在張緊器中張緊器皮帶輪與張緊器臂之間的張緊器皮帶輪軸上，以便測(cè)量軸的動(dòng)態(tài)性能或張緊器臂的動(dòng)態(tài)性能。
在較優(yōu)實(shí)施例中，本發(fā)明傳送器能由單塊材料，諸如金屬，包括鋁、鋼、鈦、鎂或它們的組合或合金機(jī)加工而成。裝置也可根據(jù)由傳送器支承的負(fù)載，由諸如塑料、陶瓷、酚醛或粉末金屬的合適材料澆注、切割或模壓制成。
在另一實(shí)施例中，它可包括三件零件，即輪轂環(huán)、傳感器環(huán)和外環(huán)，并由粘接劑或螺絲聯(lián)接，見圖4A。在此實(shí)施例中，輪轂環(huán)和外環(huán)包括陶瓷材料，而傳感器環(huán)包括金屬材料。在又一實(shí)施例中，在特別低的負(fù)載應(yīng)用中，輪轂環(huán)和外環(huán)可包括塑料。塑料只需具有足夠的模量，并對(duì)其安裝所在的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度有足夠的抗熱性，還對(duì)設(shè)計(jì)負(fù)載有足夠的強(qiáng)度。
在又另一實(shí)施例中，傳感器環(huán)和外環(huán)包括單件的機(jī)加工零件，而輪轂環(huán)由螺絲或粘接劑連接至傳感器環(huán)上。在此實(shí)施例中，傳感器環(huán)和外環(huán)可包括金屬材料，而輪轂環(huán)可包括陶瓷材料。在較低負(fù)載應(yīng)用中，輪轂環(huán)也可包括塑料。塑料只需具有足夠的模量，并對(duì)其安裝所在的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度有足夠的抗熱性。
圖2是傳送器的透視圖。所示傳送器100包含于皮帶輪200內(nèi)。軸承或多個(gè)軸承205壓入在外環(huán)103的外側(cè)以占據(jù)外環(huán)103與皮帶輪200之間的環(huán)形空間。托架500用緊固件501、502連接至傳送器100上。皮帶輪200可具有現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何皮帶支承剖面。
圖3是傳送器傳感器環(huán)的平面圖。所示傳感器環(huán)102具有以整橋布置安裝于其上的應(yīng)變片301、302、303、304。應(yīng)變片由電線401、402、403、404加以連接。電線402和403發(fā)送至托架500，用于連接至儀表引線。應(yīng)變片301和304可通過(guò)開口105和106連接至傳感器環(huán)102上。應(yīng)變片302和303則通過(guò)開口120、121安裝至傳感器環(huán)102上。應(yīng)變片指向成，力向量軸線A-A垂直于應(yīng)變片之間的虛線B-B。應(yīng)變片整橋結(jié)構(gòu)基本如在圖12和圖14中所述的。
圖4A是輪轂負(fù)載傳送器的平面圖。此實(shí)施例是如本文別處描述的應(yīng)用分離的輪轂環(huán)101、傳感器環(huán)102和外環(huán)103的實(shí)施例。應(yīng)用螺絲203和204將傳感器環(huán)102緊固至外環(huán)103上。應(yīng)用螺絲201和202將輪轂環(huán)101緊固至傳感器環(huán)102上。緊固環(huán)用的其它手段可包括焊接、粘接、鉚接或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它合適手段。螺絲201、202、203、204如所示的相對(duì)輪轂負(fù)載軸線A-A而指向。
圖4B是沿圖4A中直線B-B的橫截面圖。所示螺絲201和204將傳感器環(huán)102連接至外環(huán)103。如本文別處所述，托架500提供將應(yīng)變片電線連接至儀表引線的手段。
圖4C是沿圖4B中4C-4C的側(cè)視圖。所示螺絲203和204將外環(huán)103連接至傳感器環(huán)102。
圖5是傳送器的分解透視圖。軸承205壓在傳送器100的外環(huán)103上。皮帶輪200壓在軸承205上。開口120和121提供了將應(yīng)變片安裝在傳感器環(huán)102上的入口。
圖6是自對(duì)準(zhǔn)部分的局部平面圖。為了優(yōu)化傳送器的敏感度，要求傳感器環(huán)這樣地相對(duì)輪轂負(fù)載向量600而放置，以使向量600對(duì)準(zhǔn)軸線A-A，從而使應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)軸線B-B，見圖3。這可應(yīng)用自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件700而得到實(shí)現(xiàn)。
更具體地講，偏心的自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件700放置在內(nèi)環(huán)孔104中。為了舉例而不是限制，偏心構(gòu)件700被壓配在孔104中。人們還可意識(shí)到，構(gòu)件700也可簡(jiǎn)單地包括弧形內(nèi)構(gòu)件101的一件整體零件，也即，弧形內(nèi)構(gòu)件包括孔701，其中心705不對(duì)準(zhǔn)傳送器的幾何中心。
偏心構(gòu)件700包括孔701?？?01的中心705偏心地設(shè)置在與偏心構(gòu)件幾何中心704相距一段距離處。偏心構(gòu)件幾何中心704也是與傳送器幾何中心及傳感器環(huán)幾何中心相重合的。軸承702壓入在孔701中。諸如螺栓的緊固構(gòu)件703通過(guò)軸承702突出，并連接軸承702，從而將傳送器連接至安裝表面(未表示)。通過(guò)軸承702的作用，傳送器可圍繞緊固構(gòu)件703自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)例情況中，所示輪轂負(fù)載向量600作用在傳送器上。輪轂負(fù)載是由具有張力的皮帶BT造成的。在實(shí)例結(jié)構(gòu)中，向量600最初橫向偏離孔中心705距離(D)。在施加輪轂負(fù)載600的瞬間，構(gòu)件700的自對(duì)準(zhǔn)特征起作用以適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)傳送器。更具體地講，距離(D)起杠桿臂的作用，它形成施加至偏心構(gòu)件700上的扭矩。扭矩引起偏心構(gòu)件700，從而引起傳送器100和傳感器環(huán)102圍繞軸承702轉(zhuǎn)動(dòng)，直至向量600對(duì)準(zhǔn)中心705，從而消除自對(duì)準(zhǔn)扭矩，恢復(fù)平衡。這種自對(duì)準(zhǔn)運(yùn)行方式的應(yīng)用，與向量600的方向無(wú)關(guān)。
圖7是自對(duì)準(zhǔn)部分的局部平面圖。向量600與孔中心705相對(duì)準(zhǔn)。此指向造成應(yīng)變片301、302、303、304處于最優(yōu)檢測(cè)位置，也即如圖3所述的與軸線B-B相對(duì)準(zhǔn)。
人們能理解的是，傳送器可采用或不采用如圖6和7中所述的自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件700而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件700的應(yīng)用依賴于要求的敏感度和傳送器的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。這還部分依賴于運(yùn)轉(zhuǎn)期間向量600的移動(dòng)范圍。傳送器的敏感度是應(yīng)變片(多個(gè)應(yīng)變片)與負(fù)載向量600相對(duì)準(zhǔn)程序的函數(shù)。例如，如果本發(fā)明的傳送器是在惰輪上應(yīng)用，且向量600的指向范圍很狹窄，自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件的需要就不太重要。另一方面，當(dāng)傳送器應(yīng)用于張緊裝置上，且張緊裝置具有由張緊裝置臂移動(dòng)引起的較大的移動(dòng)范圍，則應(yīng)用自對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件能優(yōu)異地保持傳送器的要求的敏感度。
圖8是皮帶附屬裝置驅(qū)動(dòng)的示意圖。隨著多楔皮帶的發(fā)展，單根蛇形皮帶驅(qū)動(dòng)全部附屬裝置的實(shí)踐和應(yīng)用，包括空調(diào)、功率控制、交流發(fā)電機(jī)和水泵，已被汽車工業(yè)廣為采用。本文描述的驅(qū)動(dòng)既應(yīng)用皮帶(B)的多楔側(cè)，也應(yīng)用背側(cè)。這就消除了在需要驅(qū)動(dòng)每一附屬部件時(shí)對(duì)多根皮帶的需求，轉(zhuǎn)而又縮小了總體前端至后端的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸。皮帶驅(qū)動(dòng)的典型布置如圖8所示。更具體的講，皮帶輪的標(biāo)記是交流發(fā)電機(jī)為“AL”、功率輔助控制泵為“PA”、非扭矩、無(wú)扭矩負(fù)載傳送張緊裝器惰輪為“IDL”、水泵為“WP”，曲軸為“CR”和空調(diào)壓縮機(jī)為“AC”。皮帶輪之間的每一段皮帶跨距標(biāo)記是PA至IDL為“1”、IDL至WP為“2”、WP至CR為“3”、CR至AC為“4”、AC至AL為“5”、AL至PA為“6”。為說(shuō)明起見，輪轂負(fù)載傳送器安裝在張緊裝置IDL上。扭矩傳送器安裝在AC、AL、PA和WP上。扭矩在每一附屬設(shè)備和CR上傳送。
進(jìn)行皮帶張力動(dòng)態(tài)測(cè)量意味著測(cè)量是在發(fā)動(dòng)機(jī)和皮帶處于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的。這與所謂的皮帶張力靜態(tài)測(cè)量相對(duì)，這是在發(fā)動(dòng)機(jī)和皮帶處于停止時(shí)進(jìn)行的。在靜態(tài)測(cè)量時(shí)，應(yīng)用張力計(jì)，通過(guò)激發(fā)每一皮帶跨距中的振蕩就能應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)中已知的跨距振動(dòng)頻率測(cè)量技術(shù)估計(jì)每一皮帶跨距的張力。
本文圖1-7中描述的輪轂負(fù)載傳送器安裝在惰(IDL)皮帶輪上。在惰(IDL)皮帶輪上沒(méi)有負(fù)載(扭矩)傳送。典型的單根蛇形皮帶附屬設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)至少具有一個(gè)惰輪，或是為了皮帶迂回，或是為了皮帶張力控制。當(dāng)惰輪安裝在張緊裝置上時(shí)，這稱為“自動(dòng)張力控制”。另一方面，當(dāng)惰輪安裝在螺旋千斤頂組合件上時(shí)，它稱為“固定中心張力控制”。
從原則上講，當(dāng)沒(méi)有扭矩被皮帶輪傳送時(shí)，皮帶輪兩側(cè)的皮帶跨距張力不會(huì)與初始安裝張力發(fā)生改變。由于沒(méi)有扭矩能被輪轂負(fù)載傳送器傳送，在輪轂負(fù)載傳送器兩側(cè)上的跨距張力可計(jì)算如下T1＝T2＝H/[2sin(θ/2)](1)其中，H是由輪轂負(fù)載傳送器測(cè)得的皮帶輪轂負(fù)載力，而θ是皮帶包角，其因次是在此皮帶輪上的度。皮帶包角可從設(shè)計(jì)的幾何圖形上直接測(cè)得。由傳送器測(cè)得的輪轂負(fù)載力，H，稱為“基線張力測(cè)量”。如按圖1-7所述，在輪轂負(fù)載傳送器上的應(yīng)變片產(chǎn)生信號(hào)，它被輸入至現(xiàn)有技術(shù)中已知的儀表中，如信號(hào)調(diào)節(jié)器/放大器和示波器或數(shù)字測(cè)量?jī)x，用于顯示以牛頓為單位的輪轂負(fù)載力。一個(gè)實(shí)例的應(yīng)變片信號(hào)調(diào)節(jié)器/放大器是顯示于URL的網(wǎng)上的IO Tech應(yīng)變片模塊DBK43ATM8通道應(yīng)變片模塊http//www.iotech.com/catalog/dag/catdbk43.html。
與輪轂負(fù)載傳送器不同，扭矩傳送器能傳送和測(cè)量扭矩。當(dāng)扭矩由皮帶輪傳送時(shí)，例如由水泵WP的皮帶輪傳送時(shí)，在扭矩傳送器的張力差是T3-T2＝2*Q/D(2)其中，Q是以牛一米[N-m]為單位在扭矩傳送器測(cè)得的扭矩，而D是以米[m]為單位的扭矩傳送器的皮帶輪節(jié)圓直徑。通常，扭矩傳送器為了得到最大的摩擦能力而連接至多肋皮帶輪。由扭矩傳送器測(cè)得的扭矩值稱作“增量張力測(cè)量”。
皮帶驅(qū)動(dòng)的效率(η)定義為η＝([P輸出]/[P輸入])*100％其中P輸入是功率輸入，而P輸出是功率輸出。它們分別定義為P輸入＝QCR*ωCRP輸出＝(QAC*ωAC)+(QAL*ωAL)+(QPA*ωPA)+(QWP*ωWP)扭矩QCR、QAC、QAL、QPA和QWP用扭矩傳送器直接在每根相應(yīng)軸上測(cè)量。以轉(zhuǎn)/分(RPM)為單位的旋轉(zhuǎn)速度也在每根相應(yīng)軸上測(cè)量。由于討論的皮帶輪系統(tǒng)的相當(dāng)高的效率，準(zhǔn)能量守恒狀態(tài)能精確地達(dá)到。因此，要求的扭矩傳送器總數(shù)可以是扭轉(zhuǎn)部件總數(shù)減去1。
能量守恒要求總功率輸入在理想情況下，即假定系統(tǒng)中沒(méi)有摩擦損失，等于總功率輸出。
QCRωCR＝QACωAC+QALωAL+QPAωPA+QWPωWP其中ω代表旋轉(zhuǎn)速度，以弧度/秒為因次單位。
假定在皮帶與每一皮帶輪之間沒(méi)有滑動(dòng)，于是ωCR*DCR＝ωAC*DACωCR*DCR＝ωAL*DALωCR*DCR＝ωPA*DPA
ωCR*DWP＝ωAC*DWP應(yīng)用無(wú)滑動(dòng)方程組解能量守恒方程得出以各部件扭矩表示的曲軸扭矩QCR為QCR＝QAC*DCR/DAC+QAL*DCR/DAL+QPA*DCR/DPA+QWP*DCR/DWP(3)應(yīng)指出的是，當(dāng)應(yīng)用方程(2)和(3)時(shí)，驅(qū)動(dòng)扭矩和被驅(qū)動(dòng)扭矩將分別用“+”和“-”標(biāo)注。其中驅(qū)動(dòng)扭矩是曲軸阻尼器扭矩，而被驅(qū)動(dòng)扭矩是各具體部件的扭矩，例如空調(diào)壓縮機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)等。曲軸扭矩應(yīng)用方程(3)加以計(jì)算。在跨距1和跨距2的基線張力應(yīng)用基線張力方程(1)加以計(jì)算。相鄰跨距的張力，如跨距3至6的，則采用扭矩傳送器測(cè)量，應(yīng)用增量張力方程(2)加以計(jì)算。
以下假設(shè)值是隨機(jī)選取的，只是為了展示計(jì)算過(guò)程而提供，而不是限制。
曲軸阻尼器，節(jié)圓直徑DCR＝200[mm]在AC測(cè)得的扭矩，QAC＝-30[N-m]節(jié)圓直徑DAC＝180[mm]在AL測(cè)得的扭矩，QAL＝-20[N-m]節(jié)圓直徑DAL＝60[mm]在PA測(cè)得的扭矩，QPA＝-15[N-m]節(jié)圓直徑DPA＝150[mm]在WP測(cè)得的扭矩，QWP＝-5[N-m]節(jié)圓直徑DWP＝100[mm]如先前指出的，“+”號(hào)表示驅(qū)動(dòng)扭矩，而“-”號(hào)表示被驅(qū)動(dòng)的附屬設(shè)備扭矩。
應(yīng)用方程(3)計(jì)算驅(qū)動(dòng)扭矩(曲軸扭矩)，得QCR＝200/180*30+200/60*20+200/150*15+200/100*5＝+130[N-m]應(yīng)用方程(2)計(jì)算各皮帶跨距上的增量張力，得T34＝2*130*1000/200＝+1300[N]T45＝2*30*1000/180＝-333[N]T56＝2*20*1000/60＝-667[N]
T61＝2*15*1000/150＝-200[N]T23＝2*5*1000/100＝-100[N]“1000”這一項(xiàng)是簡(jiǎn)單地從單位換算導(dǎo)出的，即1.0N-m＝1000.0N-mm。
張緊裝置惰輪IDL上的包角θ＝60°。由輪轂負(fù)載傳送器在IDL上測(cè)得的輪轂負(fù)載H＝350[N]。
應(yīng)用方程(1)，計(jì)算得到在跨距1和跨距2上的皮帶張力為T1＝T2＝H/[2*sin(θ/2)]＝350[N ]因此，可算得相鄰跨距的張力為T3＝T2+T23＝350-100＝250[N]T4＝T3+T34＝250+1300＝1550[N]T5＝T4+T45＝1550-333＝1217[N]T6＝T5+T56＝1217-667＝550[N]T1＝T6+T61＝550-200＝350[N]扭矩傳送器圖9是扭矩傳送器的橫截面圖。所示扭矩傳感器1000連接至軸1001。軸1001是一根旋轉(zhuǎn)軸，用于將功率(扭矩)輸入至諸如AC、AL、WP、PA的被驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備，或從諸如曲軸CRK的驅(qū)動(dòng)器輸出功率(扭矩)。傳感器1000包括環(huán)1002，它被用于通過(guò)螺紋緊固件1003將傳送器緊固至軸1001。環(huán)1002還緊固至可應(yīng)變圓柱體1005?？蓱?yīng)變圓柱體1005轉(zhuǎn)而又緊固至皮帶嚙合環(huán)1007。皮帶嚙合環(huán)1007還包括皮帶嚙合部分1008。所示部分1008具有多楔剖面。但根據(jù)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用的皮帶，部分1008也可包括平面的或單一凹槽(V-皮帶)的剖面。
可應(yīng)變圓柱體1005足夠的薄，以致當(dāng)受到運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩負(fù)載作用時(shí)可扭轉(zhuǎn)應(yīng)變。體1005可包括任何材料，只要其強(qiáng)度和韌性足以經(jīng)受扭矩傳送使用，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載作用下，其柔軟度還足以抵擋應(yīng)變而不會(huì)破損?？刹捎玫牟牧嫌兴芰弦约敖饘俨牧?，包括鋁、鋼、鈦、鎂及它們的合金和組合。材料根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求加以選擇。
另一方面，環(huán)1002、環(huán)1007和部分1008與體1005相比，每一件又足夠剛硬，以致基本上在環(huán)1002、環(huán)1007和部分1008中的所有應(yīng)變與圓柱體1005中的應(yīng)變相比都微不足道的小。扭矩傳送器中所有應(yīng)變基本上都顯現(xiàn)于圓柱體1005中，是符合要求的。這使應(yīng)變片檢測(cè)到的應(yīng)變達(dá)到最大，從而使應(yīng)變片中的電阻改變達(dá)到最大，這轉(zhuǎn)而又優(yōu)化了連接的儀表裝置檢測(cè)到的電壓改變。
低摩擦軸承1009設(shè)置于環(huán)1007和部分1008與圓柱體1005之間。軸承1009同時(shí)徑向地支承著環(huán)1007和部分1008，還阻止環(huán)1007相對(duì)環(huán)1002變得扭轉(zhuǎn)地被固定，從而將要傳送的全部扭矩限于通過(guò)圓柱體1005。軸承1009可包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何合適的低摩擦軸承，包括而不限于滾珠軸承、滾針軸承和滾柱軸承。潤(rùn)滑的低摩擦滑移表面也可應(yīng)用以替代軸承。
圖10是扭矩傳送器替代性實(shí)施例的橫截面圖。應(yīng)用于本發(fā)明扭矩傳送器中的信號(hào)調(diào)節(jié)器2002和滑動(dòng)環(huán)2001是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，如由Michigan Scientific Inc.提供的、零件號(hào)(part no.)Short S6/X/SG1的整體組件。所示滑動(dòng)環(huán)2001與連接器2012相配合。部件軸2006應(yīng)用楔2015連接至連接器2012。連接器2012由緊固件2011連接至可應(yīng)變圓柱體2009。軸承2003和2004在兩端各自支承著皮帶支承表面2005，而使應(yīng)變得以隔絕在圓柱體2009中。連接器平板2010應(yīng)用緊固件2016將滑動(dòng)環(huán)/信號(hào)調(diào)整器連接至圓柱體2009。粘接至圓柱形可應(yīng)變體2009表面上的應(yīng)變片布置可包括圖12至15說(shuō)明中的任一種。
圖11是扭矩傳送器替代性實(shí)施例的橫截面圖。輪轂3002應(yīng)用螺栓3005連接至曲軸3001。曲軸3001是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(未表示)的一部分。輪轂3002包括可應(yīng)變圓柱形或管狀部分3006。應(yīng)變片如文中圖12-15中所述的連接至管狀部分表面3007?？蓱?yīng)變管狀部分3006由螺栓3013連接至外環(huán)3003。已知的滑動(dòng)環(huán)和信號(hào)調(diào)節(jié)器3011由螺栓3012連接至管狀部分3006。部分3006和外環(huán)3003也可機(jī)加工或生產(chǎn)成一件單獨(dú)組件，從而消除了對(duì)螺栓3012和3013的需要，從而降低了總的部件重量。
軸承3004放置在外環(huán)3003與輪轂3002之間的環(huán)形空間3015中。環(huán)形空間3015和軸承3004徑向相距曲軸3001而設(shè)置以優(yōu)化管狀部分3006上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變。當(dāng)經(jīng)受扭矩時(shí)，軸承3004使外環(huán)3003得以相對(duì)輪轂3002稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使管狀部分3006與施加的扭矩成比例地變形。外環(huán)3003的足夠高的模量確保所有與扭矩有關(guān)的應(yīng)變基本隔絕至管狀部分3006中。軸承3004支承著管狀部分3006，用以防止它在負(fù)載作用下過(guò)分地變形或扭歪。軸承3004包括密封的滾珠軸承。當(dāng)管狀部分3006和外環(huán)3003是一件單獨(dú)組件時(shí)，軸承3004通過(guò)壓配合而安裝。
彈性體構(gòu)件3008設(shè)置于外環(huán)3003與皮帶支承構(gòu)件3009之間。彈性體構(gòu)件3008可包括任何的天然橡膠或合成橡膠或它們的任何組合，包括但不限于HNBR和/或EPDM。構(gòu)件3008通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的粘結(jié)劑夾持于構(gòu)件3009與外環(huán)3003之間，或被壓縮在環(huán)形空間3014中，或通過(guò)它們的組合。彈性體構(gòu)件3008的壓縮位于未壓縮厚度的20％至70％的范圍內(nèi)。
彈性體構(gòu)件3008阻尼由于曲軸旋轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)引起的曲軸振動(dòng)。以此方式進(jìn)行的振動(dòng)阻尼減少由曲軸驅(qū)動(dòng)的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上的磨損，從而增加系統(tǒng)部件的有用壽命，并降低不希望有的噪聲和振動(dòng)向汽車框架和乘客的傳送。皮帶支承構(gòu)件3009具有多楔剖面3010，用于嚙合多楔皮帶。
如圖10描述的整體滑動(dòng)環(huán)和信號(hào)調(diào)節(jié)器3011應(yīng)用螺栓3012連接至輪轂3002。本發(fā)明扭矩傳送器是足夠的緊湊，所以它適用于目前要求的曲軸阻尼器相同尺寸的體積中。
圖12是如設(shè)置在可應(yīng)變構(gòu)件上的單整橋應(yīng)變片配置的示意圖。所示圓柱體1005在平面圖中“展開”，并將圓柱形位置標(biāo)記為0°和180°。旋轉(zhuǎn)軸線是R-R。所示的45°應(yīng)變片對(duì)T1C1和T2C2位于在體2005的向外設(shè)置的表面上的位置0°和180°處。名詞“45°”指每一應(yīng)變片主軸方向與軸線A-A的角向關(guān)系。軸線A-A設(shè)置成與軸線R-R成90°角度。此角向關(guān)系對(duì)檢測(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)變提供最大的敏感度，因?yàn)閼?yīng)變片軸線基本對(duì)準(zhǔn)主要的應(yīng)變方向。當(dāng)角度位于約45°-50°的范圍內(nèi)時(shí)，其結(jié)果是可接受的。圖12-15中描述的也是應(yīng)變片在管狀部分3006上的典型配置。
圖13是具有雙極激勵(lì)的單整橋應(yīng)變片配置的示意圖。每片應(yīng)變片T1、T2、C1、C2均包括適合于使用的已知電阻。每片應(yīng)變片粘接至如圖11所示的圓柱體1005的表面上。體1005的變形正比于皮帶輪/傳感器組合傳送的扭矩。輸送至應(yīng)變片信號(hào)調(diào)節(jié)器和被連接的儀表裝置模塊的信號(hào)用S+和S-表示。電壓源用P+和P-表示。
圖14是設(shè)置在可應(yīng)變構(gòu)件上的雙橋應(yīng)變片配置的示意圖。所示圓柱體1005在平面圖中“展開”，并在體1005的向外設(shè)置的表面上將圓柱形位置標(biāo)記為0°、90°、180°和270°。45°應(yīng)變片對(duì)設(shè)置如下T1C1在0°，T2C2在90°，T3C3在180°，而T4C4在270°。每片應(yīng)變片T1、T2、T3、T4、C1、C2、C3、C4均包括適合于使用的已知電阻。每片應(yīng)變片如圖13所示地粘接至圓柱體1005的表面上，從而體1005的應(yīng)變被測(cè)量，它們正比于由皮帶輪/傳感器組合傳送的扭矩。如圖12中指出的，名詞“45°”指每一應(yīng)變片主軸方向與軸線A-A的角向關(guān)系。軸線A-A設(shè)置成與軸線R-R成90°角度。此角向關(guān)系對(duì)檢測(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)變提供最大的敏感度，因?yàn)閼?yīng)變片軸線基本對(duì)準(zhǔn)主要應(yīng)變方向。當(dāng)角度位于約40°-50°的范圍內(nèi)時(shí)，其結(jié)果是可接受的。
圖15是具有雙極激勵(lì)的雙橋應(yīng)變片配置的示意圖。雙極應(yīng)變片為檢測(cè)小應(yīng)變提供增加的敏感度。輸送至應(yīng)變片信號(hào)調(diào)節(jié)器和儀表裝置模塊的信號(hào)用S+和S-表示。電壓源用P+和P-表示。
本發(fā)明的系統(tǒng)和部件可應(yīng)用于現(xiàn)存的汽車前端附屬設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，并只需最小的修改。輪轂負(fù)載傳送器裝配在惰輪內(nèi)。扭矩傳送器呈現(xiàn)很大的靈活性，因?yàn)槊恳慌ぞ貍魉推骰蚩勺鳛樵驮O(shè)備加以安裝，或加以改裝以適合現(xiàn)存的扭矩傳送附屬設(shè)備皮帶輪和曲軸。
圖16是試驗(yàn)的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。在此實(shí)施系統(tǒng)中，扭矩傳送器安裝在P-S，功率控制和ALT，交流發(fā)電機(jī)皮帶輪上。輪轂負(fù)載傳送器安裝在惰(IDL)皮帶輪上。皮帶由曲軸皮帶輪CRK沿方向D加以驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然，使用者可應(yīng)用一個(gè)輪轂負(fù)載傳送器和多個(gè)扭矩傳送器測(cè)試(n-1)個(gè)皮帶輪，其中(n)是皮帶輪的總數(shù)。圖15的系統(tǒng)中包括n＝8個(gè)皮帶輪。
圖16中試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)如下設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)[mm]設(shè)計(jì)#1

CRKP_SAL1IDRIDRA_CTENW_P皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的幾何形狀

CRKP_SAL1IDRIDRA_CTENW_P相應(yīng)張力按以下方程進(jìn)行計(jì)算
Hidler＝測(cè)得的T3=T4=Hidler2sin(wrapidler2)]]>HAlt=sin(θAlt2)(Tidler+TAlt)T2=T3+QAltφAlt/2]]>H=sin(θPS2)(TAlt+TPS)T1=T2+QPSφPS/2]]>T＝張力，H＝輪轂負(fù)載，Q＝扭矩，φ＝直徑，θ＝包角為了展示而不是限制，實(shí)例計(jì)算包括T3=T4=192.63N2sin(34.42)=325.7N]]>T2=325.7+5.2060.05331/2=521.0N]]>T1=521.0+16.3720.13997/2=754.9N]]>為計(jì)算驅(qū)動(dòng)效率，還需測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度以確定此量。如對(duì)上實(shí)例，曲軸上的扭矩應(yīng)應(yīng)用扭矩傳送器直接測(cè)量以替代計(jì)算Qcr＝+135[N-m]，在曲軸的旋轉(zhuǎn)速度CR＝1000rpmQac＝-30[N-m]，在空調(diào)器的旋轉(zhuǎn)速度AC＝1100rpmQal＝-20[N-m]，在交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度AL＝3300rpmQpa＝-15[N-m]，在功率控制的旋轉(zhuǎn)速度PA＝1300rpmQwp＝-5[N-m]，在水泵的旋轉(zhuǎn)速度WP＝2000rpm驅(qū)動(dòng)效率計(jì)算如下η＝abs([QAC*AC+QAL*AL+QPA*PA+QWP*WP]/[QCR*CR])*100％＝|(30*1100+20*3300+15*1300+5*2000)/(135*1000)*100|η＝95.19％圖17是對(duì)試驗(yàn)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)得的輪轂負(fù)載和扭矩圖。以上進(jìn)行的抽樣皮帶跨距張力計(jì)算取于23秒的時(shí)間步驟。雖然扭矩T1、T2、T3和T4可在每一時(shí)間步驟計(jì)算，因此時(shí)間步驟23是隨時(shí)抽取。曲線(A)是惰輪輪轂負(fù)載。曲線(B)是交流發(fā)電機(jī)扭矩，而曲線(C)是功率控制泵(P/S)扭矩。每一部件的值均由此說(shuō)明書中描述的儀表設(shè)備加以測(cè)量，并如圖16所展示。
試驗(yàn)系統(tǒng)經(jīng)受三種負(fù)載/卸載循環(huán)的作用。從時(shí)間0至約時(shí)間4秒，交流發(fā)電機(jī)扭矩和惰輪輪轂負(fù)載基本為常數(shù)。在約時(shí)間2秒，功率控制扭矩增加，對(duì)應(yīng)負(fù)載增加。負(fù)載保持基本為常數(shù)直至約時(shí)間11秒。從約時(shí)間4秒至?xí)r間5秒，交流發(fā)電機(jī)扭矩下降。在時(shí)間5秒時(shí)，交流發(fā)電機(jī)扭矩穩(wěn)步增加直至?xí)r間9秒，在此達(dá)到平衡。在約時(shí)間4秒時(shí)，輪轂負(fù)載下降直至?xí)r間6秒。在時(shí)間6秒時(shí)，它突然增加至在時(shí)間4秒時(shí)測(cè)得的值。在時(shí)間11秒時(shí)，循環(huán)重復(fù)直至?xí)r間25秒，并再一次重復(fù)直至?xí)r間37+秒。
圖18是在每一時(shí)間步驟對(duì)試驗(yàn)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算獲得的張力圖。光標(biāo)X放置在23秒標(biāo)記上以對(duì)比和展示由圖16得到的結(jié)果。曲線(A)是惰輪張力，T4。曲線(B)是交流發(fā)電機(jī)張力，T3，而曲線(C)是功率控制泵(P/S)張力，T2。文中描述的計(jì)算最好由編程計(jì)算機(jī)進(jìn)行。計(jì)算機(jī)編程應(yīng)用已知方法完成。
圖17中描述的每一循環(huán)的進(jìn)展可在圖18中清楚地看到。例如，由于惰輪不傳送扭矩，在圖16中所示的跨距3和跨距4上的惰輪皮帶跨距張力對(duì)應(yīng)圖17所示的惰輪輪轂負(fù)載。在跨距2中的皮帶張力(曲線(B))是交流發(fā)電機(jī)扭矩的函數(shù)，見圖17。在跨距1中的皮帶張力(曲線(C))是交流發(fā)電機(jī)扭矩和功率控制扭矩的函數(shù)，見圖17。
人們可想到，本文描述的系統(tǒng)和方法可應(yīng)用扭矩傳送器用于檢測(cè)所有皮帶輪，但裝備有輪轂負(fù)載傳送器的惰輪除外，因?yàn)槎栎啿粋魉团ぞ亍?br> 雖然文中已描述了發(fā)明的形式，但對(duì)該技術(shù)的技術(shù)人員而言，顯然，只要不偏離文中描述的發(fā)明的精神和范圍，可對(duì)結(jié)構(gòu)和各部件之間的關(guān)系進(jìn)行改變。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種扭矩傳送器，此扭矩傳送器包括圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件，具有表面和第一部分與第二部分；所述第一部分可連接至一軸；所述第二部分連接至一皮帶支承部分；一低摩擦軸承，設(shè)置在所述皮帶支承部分與圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件之間，用于將扭矩感生的應(yīng)變隔絕在所述表面上；以及至少一片應(yīng)變片，安裝在所述表面上，所述應(yīng)變片產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，正比于扭矩感生的應(yīng)變。
2.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括滑動(dòng)環(huán)，嚙合圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件，用于接收信號(hào)；和信號(hào)調(diào)節(jié)器，電設(shè)置在應(yīng)變片與滑動(dòng)環(huán)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，所述低摩擦軸承包括滾珠軸承。
4.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，所述皮帶支承部分包括多楔剖面。
5.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括多個(gè)應(yīng)變片，這些應(yīng)變片安裝至所述表面上，并按整橋電學(xué)布置而設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括一第二應(yīng)變片，該第二應(yīng)變片安裝至所述表面上，并配合地連接至上述應(yīng)變片。
7.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，一應(yīng)變片軸線與圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線(R-R)成角度設(shè)置，該角度在約40°-50°的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括一阻尼構(gòu)件，設(shè)置在皮帶支承部分與圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件之間。
9.如權(quán)利要求8所述的扭矩傳送器，其特征在于，所述阻尼構(gòu)件包括彈性體材料。
10.正在運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中皮帶動(dòng)態(tài)張力的一種測(cè)量方法，該方法包括的步驟有使皮帶嚙合驅(qū)動(dòng)輪和被驅(qū)動(dòng)輪；用驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)皮帶和被驅(qū)動(dòng)輪；應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器測(cè)量在惰輪上的輪轂負(fù)載；應(yīng)用扭矩傳送器測(cè)量在被驅(qū)動(dòng)輪上的被驅(qū)動(dòng)輪扭矩；測(cè)量被驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)速度；以及應(yīng)用測(cè)得的被驅(qū)動(dòng)輪扭矩和測(cè)得的輪轂負(fù)載，計(jì)算皮帶跨距張力。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，此方法還包括的步驟有應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器檢測(cè)(n-1)個(gè)皮帶輪，其中(n)是皮帶輪的總數(shù)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，此方法還包括的步驟有應(yīng)用被驅(qū)動(dòng)輪扭矩和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)效率。
權(quán)利要求
1.一種傳送器，此傳送器包括外環(huán)構(gòu)件，它至少具有一個(gè)開口；輪轂構(gòu)件，它至少具有一個(gè)開口；弧形傳感器構(gòu)件；弧形傳感器構(gòu)件連接在外環(huán)構(gòu)件與輪轂構(gòu)件之間，弧形傳感器構(gòu)件由具有弧形形狀的連接構(gòu)件連接至外環(huán)構(gòu)件用以分散應(yīng)力；而外環(huán)構(gòu)件和輪轂構(gòu)件是共平面的。
2.如權(quán)利要求1所述的傳送器，該傳送器還包括至少一片應(yīng)變片，它設(shè)置在弧形傳感器構(gòu)件的表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的傳送器，其特征在于，弧形傳感器構(gòu)件和外環(huán)構(gòu)件及輪轂構(gòu)件是共平面的。
4.如權(quán)利要求1所述的傳送器，其特征在于，內(nèi)環(huán)構(gòu)件形成將輪轂構(gòu)件連接至安裝表面的手段。
5.如權(quán)利要求1所述的傳送器，其特征在于，外構(gòu)件與輪轂構(gòu)件是同軸的。
6.一種傳送器，此傳送器包括外構(gòu)件，它具有開口；內(nèi)輪轂構(gòu)件，它具有開口；弧形可應(yīng)變構(gòu)件；弧形可應(yīng)變構(gòu)件在第一位置連接至外構(gòu)件，并在第二位置連接至內(nèi)輪轂構(gòu)件；第一位置和第二位置設(shè)置在弧形可應(yīng)變構(gòu)件的基本為相對(duì)的側(cè)面上；而外構(gòu)件和內(nèi)輪轂構(gòu)件是共平面的。
7.如權(quán)利要求6所述的傳送器，該傳送器還包括至少一片應(yīng)變片，它設(shè)置在弧形可應(yīng)變構(gòu)件的每一側(cè)面上。
8.如權(quán)利要求6所述的傳送器，其特征在于，弧形可應(yīng)變構(gòu)件和外構(gòu)件及內(nèi)輪轂構(gòu)件是共平面的。
9.如權(quán)利要求6所述的傳送器，其特征在于，內(nèi)輪轂構(gòu)件成形有孔，用于安裝緊固件。
10.如權(quán)利要求6所述的傳送器，其特征在于，外構(gòu)件與內(nèi)輪轂構(gòu)件是同軸的。
11.如權(quán)利要求6所述的傳送器，其特征在于，弧形可應(yīng)變構(gòu)件由連接構(gòu)件連接至外構(gòu)件，該連接構(gòu)件具有弧形形狀，用于分散應(yīng)力集中。
12.一種傳送器，此傳送器包括弧形外構(gòu)件，它具有開口；弧形內(nèi)構(gòu)件，它具有開口；弧形可應(yīng)變構(gòu)件；弧形可應(yīng)變構(gòu)件，它連接于弧形外構(gòu)件與弧形內(nèi)構(gòu)件之間；至少一片應(yīng)變片，它設(shè)置在弧形可應(yīng)變構(gòu)件的表面上；弧形外構(gòu)件和弧形內(nèi)構(gòu)件是共平面的；而弧形內(nèi)構(gòu)件包括與傳送器中心相偏離的孔，從而傳送器偏心地圍繞傳送器中心而轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的傳送器，其特征在于，弧形可應(yīng)變構(gòu)件和弧形外構(gòu)件及弧形內(nèi)構(gòu)件是共平面的。
14.如權(quán)利要求12所述的傳送器，其特征在于，弧形內(nèi)構(gòu)件形成有孔。
15.如權(quán)利要求12所述的傳送器，其特征在于，弧形外構(gòu)件和弧形內(nèi)構(gòu)件是同軸的。
16.如權(quán)利要求12所述的傳送器，此傳送器還包括位于弧形可應(yīng)變構(gòu)件與弧形外環(huán)之間的弧形連接構(gòu)件。
17.如權(quán)利要求12所述的傳送器，此傳送器還包括軸承，它設(shè)置在偏移的孔中，用于嚙合緊固件。
18.一種扭矩傳送器，此扭矩傳送器包括圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件，具有表面和第一部分與第二部分；所述第一部分可連接至一軸；所述第二部分連接至一皮帶支承部分；一低摩擦軸承，設(shè)置在所述皮帶支承部分與圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件之間，用于將扭矩感生的應(yīng)變隔絕在所述表面上；以及至少一片應(yīng)變片，安裝在所述表面上，所述應(yīng)變片產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，正比于扭矩感生的應(yīng)變。
19.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括滑動(dòng)環(huán)，嚙合圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件，用于接收信號(hào)；和信號(hào)調(diào)節(jié)器，電設(shè)置在應(yīng)變片與滑動(dòng)環(huán)之間。
20.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，所述低摩擦軸承包括滾珠軸承。
21.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，所述皮帶支承部分包括多楔剖面。
22.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括多個(gè)應(yīng)變片，這些應(yīng)變片安裝至所述表面上，并按整橋電學(xué)布置而設(shè)置。
23.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括一第二應(yīng)變片，該第二應(yīng)變片安裝至所述表面上，并配合地連接至上述應(yīng)變片。
24.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，一應(yīng)變片軸線與圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線(R-R)成角度設(shè)置，該角度在約40°-50°的范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求18所述的扭矩傳送器，其特征在于，此扭矩傳送器還包括一阻尼構(gòu)件，設(shè)置在皮帶支承部分與圓柱形可應(yīng)變構(gòu)件之間。
26.如權(quán)利要求25所述的扭矩傳送器，其特征在于，所述阻尼構(gòu)件包括彈性體材料。
27.正在運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中皮帶動(dòng)態(tài)張力的一種測(cè)量方法，該方法包括的步驟有使皮帶嚙合驅(qū)動(dòng)輪和被驅(qū)動(dòng)輪；用驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)皮帶和被驅(qū)動(dòng)輪；應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器測(cè)量在惰輪上的輪轂負(fù)載；應(yīng)用扭矩傳送器測(cè)量在被驅(qū)動(dòng)輪上的被驅(qū)動(dòng)輪扭矩；測(cè)量被驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)速度；以及應(yīng)用測(cè)得的被驅(qū)動(dòng)輪扭矩和測(cè)得的輪轂負(fù)載，計(jì)算皮帶跨距張力。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，此方法還包括的步驟有應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器檢測(cè)(n-1)個(gè)皮帶輪，其中(n)是皮帶輪的總數(shù)。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，此方法還包括的步驟有應(yīng)用被驅(qū)動(dòng)輪扭矩和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)效率。
全文摘要
一種方法和裝置，用于應(yīng)用輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器測(cè)量正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的前端附屬設(shè)備皮帶的張力。輪轂負(fù)載傳送器(100)包括多個(gè)同軸環(huán)，這些環(huán)具有共平面地設(shè)置在內(nèi)環(huán)(101)與外環(huán)(103)之間的可應(yīng)變構(gòu)件(102)。輪轂負(fù)載傳送器應(yīng)用于非扭矩傳送的惰輪。扭矩傳送器包括可應(yīng)變圓柱形構(gòu)件，它連接至皮帶支承表面和旋轉(zhuǎn)軸。扭矩傳送器將扭矩傳送給被驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備。它被用在諸如空調(diào)壓縮機(jī)或功率控制泵的附屬設(shè)備上。來(lái)自輪轂負(fù)載傳送器和扭矩傳送器的信號(hào)被用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)效率以及驅(qū)動(dòng)與被驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備之間皮帶跨距的張力。
文檔編號(hào)G01L5/10GK1798962SQ200480015418
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
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