[发明专利]汽车选换挡力传感器

权利要求书

1.一种汽车选换挡力传感器，其特征在于：包括底面为平面且整体呈半球形的换挡头，在换挡头的底面设有一容置槽，在该容置槽内设有一应变安装头，所述应变安装头整体呈“凸”型，其侧壁与容置槽内壁之间具有间隙；在应变安装头上部的侧壁上安装有4个应变片，所述应变片绕应变安装头侧壁一周均匀分布，且相对两应变片之间的连线相互垂直，相对的应变片通过导线相连形成应变桥的两支臂，从而使4个应变片形成两路应变桥监测通道，分别测量选档力和换挡力；在应变安装头的上端设有一矩形定位凸台，所述矩形定位凸台的4个侧面分别与4个应变片安装面相对应，在容置槽的顶部，对应矩形定位凸台设有一矩形定位槽，所述矩形定位凸台位于该矩形定位槽内，并通过第一连接螺栓与换挡头固定连接；

在应变安装头的下方设有连接法兰盘，所述连接法兰盘通过第二连接螺栓与应变安装头相连，所述第二连接螺栓从换当头顶部穿过换挡头后将应变安装头与连接法兰相连；所述连接法兰盘套设在一铝合金套管上，在铝合金套管的侧壁上设有锁紧螺钉；该铝合金套管的上部与法兰连接盘固定连接，其下部的外壁呈正方形，且铝合金套管下部的4个侧面分别与4个应变片安装面相对应。

2.根据权利要求1所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：所述连接法兰盘上设有一止口凸台，在应变安装头的下部对应止口凸台设有止口槽，所述止口凸台与止口槽配合相连；在止口凸台上设有一限位管，该限位管的上端具有挡片，所述铝合金套管的上端穿过止口凸台后伸入该限位管内；在应变安装头底部，对应该限位管设有一凹槽，所述限位管位于该凹槽内，且限位管与凹槽之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：在换挡头的外壁上，对应各应变片分别刻有一标记线，所述标记线从换挡头的顶部向下部延伸。

4.根据权利要求1所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：相对的两应变片相连后分别与一标准电阻相连形成完整的应变桥，对应变桥施加电压，应变桥的输出电压经信号调理系统后与数据采集系统相连，由信号处理系统处理后输出换挡力。

5.根据权利要求4所述的汽车选换挡力传感器，其特征在于：所述信号处理系统的处理过程为：

1)建立应变量输出模型：

ϵ=1000*VoEg*K*KF;]]>

式中：V_o—信号调理系统输出电压(mv)，Eg—应变桥供电电压(V)，K—变片灵敏度系数，K_F—放大器的增益，ε——应变；

2)建立选换挡力还原模型：

F_z*l＝M_o；

σ=Mo*yIz;]]>

σ＝Ε*ε；

所以：Fz=IzEϵyl]]>

式中：F_z—换挡头上的输入力，l—力输入点至应变安装头顶端形心的距离，M_o—与输入力矩平衡的力偶矩，y—应变片中心至应变安装头顶端形心的距离，σ—应变片的中心处应力，I_z—绕垂直于相对两应变片中心连线并过球心的水平轴线的转动惯量，Ε—弹性模量，ε—应变。