[实用新型]一种六分力测量传感器

说明书

本实用新型公开了一种六分力测量传感器，由弹性体和应变片组成，弹性体由固定端、圆周加载端以及连接在固定端与加载端之间的应变梁组成，四个应变梁分布在固定端上下左右，且应变梁均设有沿轴向对称的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，沿径向对称的周向第一贴片面和周向第二贴片面四个贴片面，同一贴片面上的同一对应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧，应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现测量车轮水平径向、车轮垂直径向和车轮轴向的受力，和沿车轮水平径向、车轮垂直径向和车轮轴向的力矩；测量同一分力方向上的应变片电连接形成独立的惠斯通全桥电路。本实用新型灵敏度高，维间耦合度小，测量精度较高。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种六分力测量传感器。

背景技术

车轮是车辆唯一与地面直接接触的关键功能总成构件，车辆的所有基本使用性能与车轮密切相关，因此，车轮力的测量对于分析车辆的动力学性能具有重要意义。

在车轮坐标系中，车轮受到包括Fx，Fy，Fz三个力和Mx，My，Mz三个力矩在内的六个方向上的载荷。六分力传感器广泛用于采集汽车从轮胎传递到车身的三个方向力和三个方向力矩。目前，国外对车轮六分力传感器的研究较多，美国、德国、瑞士、日本等都生产出了传感器产品。而国内对车轮六分力传感器技术掌握较少，没有完全自主的六分力传感器产品。因此，国内汽车厂家使用的都是国外进口的传感器产品，存在着价格昂贵，无法掌握关键技术等问题，限制了国产车辆的自主开发。

而在现有技术中，现有的六分力传感器也存在着应变片数量多，电桥线路、传感器结构复杂，维度间力的测量影响较大，加工成本高等不足之处。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型公开了一种六分力测量传感器，在保持测量六分力功能的基础上，减小不同维度间力的耦合，避免串扰现象，提高测量精度，降低传感器制造成本。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种六分力测量传感器，由一体成型的弹性体和应变片组成；

所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成；

所述应变梁包括：环形间隙垂直径向两侧的第一应变梁和第二应变梁，环形间隙水平径向两侧的第三应变梁和第四应变梁；

所述应变梁均设有四个贴片面，分别为：中间的轴向端板两侧的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，应变梁两侧的周向侧板外侧的周向第一贴片面和周向第二贴片面；

所述应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，应变梁的每个贴片面分别贴有两对应变片，以实现测量车轮水平径向、车轮垂直径向和车轮轴向三个方向上的受力，以及沿车轮水平径向、车轮垂直径向和车轮轴向三个方向的力矩；

所述轴向第一贴片面和轴向第二贴片面上的应变片沿轴向镜面对称布置，周向第一贴片面与周向第二贴片面对应粘贴的应变片沿径向镜面对称设置；

同一贴片面上的同一对应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧；

测量同一分力方向上的应变片电连接形成独立的惠斯通全桥电路，通过电路中各电桥臂上的应变片电阻值变化引起的测量端电压变化，实现对应六个方向分力的检测。

进一步地，所述应变梁的轴向端板的轴向两侧形成有两个沿轴向对称的应变凹槽；在所述应变梁的径向外侧对应的加载端外沿上，开有弧形的应变通孔。

进一步地，所述应变片中，测量车轮水平径向受力的应变片有8个，分别布置在第一应变梁和第二应变梁上；其中：

第一应变片R1和第二应变片R2粘贴在第二应变梁的轴向第一贴片面中间位置；

第三应变片R3和第四应变片R4粘贴在第二应变梁的轴向第二贴片面中间位置；