[发明专利]机械传感器

说明书

本发明涉及一种机械传感器，它响应于施加于其上的一个方向上的力，产生在另一方向上的、一大小不同的力。

通常要求通过一个小力来控制一个大力，例如汽车就是利用脚刹车踏板提供的一相对小的力使其制动而静止的。通常也要求用一较弱的信号产生一足够的力来控制信号装置，例如空气管道内的叶片可探测出很轻微的空气流动，然而由于它的尺寸，它可以施加一足够的力来操纵锅炉或空调装置内的控制开关。然而，这些例子中的控制，要求相当大而复杂的放大系统，或者在空气阀的情况下，有可能导致来自振动、过冲、低冲或阻尼较大引起的延时等干扰。如果把活塞或类似装置用作缓冲器、阻尼器或驱动器，则力-推力之比取决于装置内径的大小：为了容纳或产生大的力，除非采用令人难以接受的高压，则面积、从而也就是直径，必须增大。然而，增大内径的尺寸，即增加对低压的灵敏度，也会使轴向移动的活塞或气缸增大惯性，从而减弱装置对外部冲击和振动力的响应和反应。例如，一压力开关（包括一由一压敏驱动器控制的电开关）可利用一大的圆形膜片由其表面的低压力产生一足够的力来克服开关的释放力（开关可以是微动开关）。这种装置的缺点是，膜片所在的平面垂直于操作开关所必需的位移的轴线，这样装置的体积就要求大。膜片的质量和其他动部件也会使装置对轴向振动的反应受到损害，从而引起错误操作。

本发明的一个目的在于提供一种能克服上述缺点的机械传感器。

本发明所提供的机械传感器包括一转换器，转换器包括多根两端各自连在一起的细长柔性元件，且围绕传感器的纵向轴线间隔排列，转换器的两端沿所述的轴可以彼此相向或反向移动，该位移是由所述元件的弯曲或伸直产生的，这样加在所述转换器上的轴向力就转换成由所述元件发出的径向力，或者施加在所述元件上的径向力就被转换成轴向力。

可以理解，转换器具有由多根肋条构成的笼形构件的一般形式。加在肋条笼形件的两端之间的轴向力可以是推力或拉力，使元件或肋条径向地向外或径向地向内弯曲或伸直。肋条笼形件所包含的体积比肋条笼形件两端轴向移动的位移体积大得多。加在肋条上的径向向内或向外的力，在肋条笼形件的两端产生放大得多的轴向力。这一力的放大量，在肋条弯曲或离开其伸直位置时特别大。

最好在转换器或肋条笼形件的两端有一施加或传递轴向力的装置。肋条笼形件的两端可以是各自连接的，以便施加或传递轴向力，连接可以绕在肋条笼形件的外围或穿过肋条笼形件，或者两种形式连接都有。

一弹性元件可以围绕肋条笼形件外面或置于其内部，它可用来施加或吸收作用在肋条笼形件上的力。这种弹性元件可包括一具有弹性或回弹力的、可承受肋条偏移的薄膜或膜片，从而可以吸收外部施加给肋条笼形件的轴向力的能量。膜片也可以是非弹性的，或可以是塑性的，有保持其偏移（转）后的新形状的倾向，或如果是弹性的，则它不需要在肋条笼形件上施加任何弹性力。

膜片可在肋条笼形件的内部和外部之间形成密封。流体压力可以加到肋条笼形件的内部或外部以产生或吸收加在肋条笼形件两端的轴向力。膜片可包括一在其两端基本上封闭或密闭的筒形膜片。

一止动元件可放在肋条笼形件的内部或外部，限制肋条向内或向外的径向位移和/或限制肋条笼形件两端的轴向位移。用这种方法，止动元件能阻止肋条伸得太直，或过分伸直（即反向弯曲）或过分弯曲。

肋条笼形件可由一片状材料形成或者制成单片模件。肋条也可由在其端部连接到或枢轴地连接到肋条笼形件的端部元件上的分离元件组成。

肋条笼形件一般是圆柱形的，但也可以是其他任何适当的横截面（例如六角形的），且其侧壁可以是平行的，锥形的，双锥形的，阶梯形的或其他任何的外形。

如果肋条笼形件在正常情况下肋条向外弯曲，肋条的中间可以比其端部宽，以便减小相邻肋条之间的间隙。单根肋条可以具有任何适当的形状或横截面。肋条可以制造得使其摩擦力或弹性特征改变或适合于传感器。

下面参照附图对本发明的一个实施例进行描述，该实施例仅作为本发明的用以举例说明的一个例子，其中：

图1为本发明传感器的纵向剖面图，表示传感器静止时的情况;

图2为与图1相似的剖面图，表示传感器受到所施加力时的情况;

图3为形成传感器肋条笼形件的一种片状材料的平面图;

图4为表示肋条笼形件弯曲情况时的剖面图;

图5表示由图3的片状材料形成的肋条笼形件处在不弯曲时的情况;

图6表示肋条笼形件弯曲时的情况;

图7为由单个肋条元件组装成的另一种形式的肋条笼形件的剖面图;和

图8为圆锥形肋条笼形件的剖面图。