專利名稱：位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加速度測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器。
背景技術(shù)：
近年來，加速度傳感器在機(jī)動(dòng)車、航空等領(lǐng)域運(yùn)用廣泛。目前，加速度傳感器在機(jī)動(dòng)車行業(yè)主要運(yùn)用于諸如機(jī)動(dòng)車防抱死系統(tǒng)、機(jī)動(dòng)車安全氣囊等場(chǎng)合。目前所用的加速度傳感器大多是基于壓阻效應(yīng)、壓電效應(yīng)等，這種傳感器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，且比較容易受外界因素的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，包括齒輪軸、第一擺桿、重物塊、大齒輪、位移差動(dòng)電容傳感器、蝸桿軸、第二擺桿、蝸桿、蝸輪軸、蝸輪和小齒輪；齒輪軸安裝于一對(duì)第一滾動(dòng)軸承上，蝸桿軸安裝于一對(duì)第二滾動(dòng)軸承上，蝸輪軸安裝于一對(duì)第三滾動(dòng)軸承上，小齒輪固定安裝于齒輪軸上，大齒輪固定安裝于蝸桿軸上且大齒輪與所述小齒輪嚙合，蝸輪固定安裝于蝸輪軸上且蝸輪與所述蝸桿嚙合，第一擺桿固定安裝于齒輪軸上，重物塊固定安裝于第一擺桿上，重物塊能夠通過第一擺桿帶動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第二擺桿固定安裝于蝸輪軸上。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述位移差動(dòng)電容傳感器包括第一推桿、第一彈簧、第二推桿、第二彈簧、相互平行的第一電容和第二電容，第一彈簧的一端與第二擺桿固定連接、第一彈簧的另一端與所述第一電容的動(dòng)極板固定連接，第一推桿的一端與所述第一電容的動(dòng)極板固定連接；第二彈簧的一端與第二擺桿固定連接、第二彈簧的另一端與所述第二電容的動(dòng)極板固定連接，第二推桿的一端與所述第二電容的動(dòng)極板固定連接；當(dāng)機(jī)動(dòng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二擺桿能夠與第二推桿接觸；當(dāng)機(jī)動(dòng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二擺桿能夠與第一推桿接觸。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述小齒輪位于所述一對(duì)第一滾動(dòng)軸承之間。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述大齒輪位于所述一對(duì)第二滾動(dòng)軸承之間。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述蝸輪位于所述一對(duì)第三滾動(dòng)軸承之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器采用機(jī)械傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低。(2)本發(fā)明采用齒輪與蝸輪蝸桿兩級(jí)傳動(dòng)，提高了加速度的測(cè)量精度與范圍。(3)本發(fā)明采用位移差動(dòng)電容傳感器進(jìn)行位移的測(cè)量，提高了加速度的測(cè)量精度。


圖1為本發(fā)明一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中的位移差動(dòng)電容傳感器的左視 圖中，1、齒輪軸，2、第一擺桿,3、重物塊,4、大齒輪,5、位移差動(dòng)電容傳感器,6、蝸桿軸，
7、第二擺桿，8、蝸桿，9、蝸輪軸，10、蝸輪，11、小齒輪，12、第一滾動(dòng)軸承，13、第一推桿，14、第一彈簧，15、定極板，16、動(dòng)極板，17、第二推桿，18、第二彈簧，19、定極板，20、動(dòng)極板，21、
第二滾動(dòng)軸承，22、第三滾動(dòng)軸承。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作過程。如圖1和圖2所示，本發(fā)明位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器主要包括齒輪軸1、第一擺桿2、重物塊3、大齒輪4、位移差動(dòng)電容傳感器5、蝸桿軸6、第二擺桿7、蝸桿8、蝸輪軸9、蝸輪10和小齒輪11。如圖1所示，齒輪軸I安裝于一對(duì)第一滾動(dòng)軸承12上，蝸桿軸6安裝于一對(duì)第二滾動(dòng)軸承21上,蝸輪軸9安裝于一對(duì)第三滾動(dòng)軸承22上。上述一對(duì)第一滾動(dòng)軸承12、一對(duì)第二滾動(dòng)軸承21和一對(duì)第三滾動(dòng)軸承22可分別直接固定安裝于機(jī)動(dòng)車上；當(dāng)然，作為另一種實(shí)施方式，也可另行設(shè)置一個(gè)外框(圖中未示出)，從而將第一滾動(dòng)軸承12、第二滾動(dòng)軸承21和第三滾動(dòng)軸承22分別固定安裝于外框上。此外，小齒輪11通過鍵安裝于齒輪軸I上，小齒輪11可以位于兩個(gè)第一滾動(dòng)軸承12之間，也可位于其中一個(gè)第一滾動(dòng)軸承12的外側(cè)(圖中未示出)。大齒輪4通過鍵安裝于蝸桿軸6上且大齒輪4與小齒輪11嚙合。同理，大齒輪4可位于兩個(gè)第二滾動(dòng)軸承21之間，也可位于其中一個(gè)第二滾動(dòng)軸承22的外側(cè)。蝸輪10通過鍵安裝于蝸輪軸9上且蝸輪10與蝸桿8嚙合，同樣，蝸輪10可位于兩個(gè)第三滾動(dòng)軸承22之間，也可位于其中一個(gè)第三滾動(dòng)軸承22的外側(cè)。第一擺桿2固定安裝于齒輪軸I上，重物塊3固定安裝于第一擺桿2上。當(dāng)重物塊3隨著機(jī)動(dòng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠依靠自身的慣性力通過第一擺桿2帶動(dòng)齒輪軸I轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，第二擺桿7固定安裝于蝸輪軸9上。如圖2所不,位移差動(dòng)電容傳感器5包括第一推桿13、第一彈簧14、第一電容、第二推桿17、第二彈簧18和第二電容。第一電容和第二電容相互平行。其中，第一電容包括定極板15和動(dòng)極板16,第二電容包括定極板19和動(dòng)極板20。第一彈簧14的一端與第二擺桿7固定連接、第一彈簧14的另一端與第一電容的動(dòng)極板16固定連接，第一推桿13的一端與動(dòng)極板16固定連接，第二彈簧18的一端與第二擺桿7固定連接、第二彈簧18的另一端與第二電容的動(dòng)極板20固定連接，第二推桿17的一端與動(dòng)極板20固定連接。當(dāng)機(jī)動(dòng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二擺桿7能夠與第二推桿17接觸；當(dāng)機(jī)動(dòng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二擺桿7能夠與第一推桿13接觸。本發(fā)明位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器可用于機(jī)動(dòng)車加速度測(cè)量等領(lǐng)域。當(dāng)用于機(jī)動(dòng)車加速度測(cè)量時(shí)，將本發(fā)明位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器固定安裝于機(jī)動(dòng)車內(nèi)。以機(jī)動(dòng)車行駛的方向?yàn)閰⒄辗较颍灰撇顒?dòng)電容傳感器5的第二電容位于第一電容的后方。當(dāng)機(jī)動(dòng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物塊3在自身的慣性力的作用下向后擺動(dòng)并帶動(dòng)第一擺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，第一擺桿2帶動(dòng)齒輪軸I轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)位于齒輪軸I上的小齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪11將運(yùn)動(dòng)傳遞給與其嚙合的大齒輪4，大齒輪帶動(dòng)蝸桿軸6轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)蝸桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿8帶動(dòng)與之嚙合的蝸輪10轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)與蝸輪軸9固定連接的第二擺桿7轉(zhuǎn)動(dòng)，第二擺桿7推動(dòng)第二推桿17帶動(dòng)第二電容的動(dòng)極板20移動(dòng)，同時(shí)第二擺桿7對(duì)第一彈簧14施加一個(gè)拉力從而帶動(dòng)第一電容的動(dòng)極板16移動(dòng),位移差動(dòng)電容傳感器5將動(dòng)極板20和動(dòng)極板16的位移之和的信號(hào)傳遞給PC機(jī)進(jìn)行處理得到機(jī)動(dòng)車加速度。同樣的，本發(fā)明也可測(cè)得當(dāng)機(jī)動(dòng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)動(dòng)車的加速度，當(dāng)機(jī)動(dòng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物塊3由于自身慣性向前擺動(dòng)并帶動(dòng)第一擺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，第一擺桿2帶動(dòng)齒輪軸I轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)位于齒輪軸I上的小齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪11將運(yùn)動(dòng)傳遞給與其嚙合的大齒輪4，大齒輪帶動(dòng)蝸桿軸6轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)蝸桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿8帶動(dòng)與之嚙合的蝸輪10轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)與蝸輪軸9固定連接的第二擺桿7轉(zhuǎn)動(dòng)，第二擺桿7推動(dòng)第一推桿13帶動(dòng)動(dòng)極板16移動(dòng)，同時(shí)第二擺桿7對(duì)第二彈簧18施加一個(gè)拉力從而帶動(dòng)第二動(dòng)極板20移動(dòng)，位移差動(dòng)電容傳感器5將動(dòng)極板16和動(dòng)極板20的位移之和信號(hào)傳遞給PC機(jī)進(jìn)行處理得到機(jī)動(dòng)車加速度。當(dāng)機(jī)動(dòng)車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則是通過重物塊3自身的重力作用使第二擺桿7處于起始位置。本發(fā)明采用機(jī)械傳動(dòng)方式進(jìn)行加速度的測(cè)量，使得加速度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、制造方便且成本較低，同時(shí)保證了加速度傳感器的工作可靠性。
權(quán)利要求
1.一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器,包括齒輪軸(I)、第一擺桿(2)、重物塊(3)、大齒輪(4)、位移差動(dòng)電容傳感器(5)、蝸桿軸(6)、第二擺桿(7)、蝸桿(8)、蝸輪軸(9)、蝸輪(10)和小齒輪(11);齒輪軸(I)安裝于一對(duì)第一滾動(dòng)軸承(12)上,蝸桿軸(6)安裝于一對(duì)第二滾動(dòng)軸承(21)上，蝸輪軸(9)安裝于一對(duì)第三滾動(dòng)軸承(22)上，小齒輪(11)固定安裝于齒輪軸(I)上，大齒輪(4)固定安裝于蝸桿軸(6)上且大齒輪(4)與所述小齒輪(11)嚙合，蝸輪(10)固定安裝于蝸輪軸(9)上且蝸輪(10)與所述蝸桿(8)嚙合，第一擺桿(2)固定安裝于齒輪軸(I)上，重物塊(3)固定安裝于第一擺桿(2)上，重物塊(3)能夠通過第一擺桿(2)帶動(dòng)齒輪軸(I)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二擺桿(7)固定安裝于蝸輪軸(9)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器,其特征在于:所述位移差動(dòng)電容傳感器(5)包括第一推桿(13)、第一彈簧(14)、第二推桿(17)、第二彈簧(18)、相互平行的第一電容和第二電容，第一彈簧(14)的一端與第二擺桿(7)固定連接、第一彈簧(14)的另一端與所述第一電容的動(dòng)極板(16)固定連接，第一推桿(13)的一端與所述第一電容的動(dòng)極板(16)固定連接；第二彈簧(18)的一端與第二擺桿(7)固定連接、第二彈簧(18)的另一端與所述第二電容的動(dòng)極板(20)固定連接，第二推桿(17)的一端與所述第二電容的動(dòng)極板(20)固定連接；當(dāng)機(jī)動(dòng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二擺桿(7)能夠與第二推桿(17)接觸；當(dāng)機(jī)動(dòng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二擺桿(7)能夠與第一推桿(13)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，其特征是:所述小齒輪(11)位于所述一對(duì)第一滾動(dòng)軸承(12)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，其特征是:所述大齒輪(4)位于所述一對(duì)第二滾動(dòng)軸承(21)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，其特征是:所述蝸輪(10)位于所述一對(duì)第三滾動(dòng)軸承(22)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，其特征是:所述蝸輪(10)位于所述一對(duì)第三滾動(dòng)軸承(22)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，其特征是:所述蝸輪(10)位于所述一對(duì)第三滾動(dòng)軸承(22)之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種位移差動(dòng)感應(yīng)式加速度傳感器，它包括齒輪軸、第一擺桿、重物塊、大齒輪、位移差動(dòng)電容傳感器、蝸桿軸、第二擺桿、蝸桿、蝸輪軸、蝸輪和小齒輪；齒輪軸安裝于一對(duì)第一滾動(dòng)軸承上，蝸桿軸安裝于一對(duì)第二滾動(dòng)軸承上，蝸輪軸安裝于一對(duì)第三滾動(dòng)軸承上，小齒輪固定安裝于齒輪軸上，大齒輪固定安裝于蝸桿軸上且大齒輪與所述小齒輪嚙合，蝸輪固定安裝于蝸輪軸上且蝸輪與所述蝸桿嚙合，第一擺桿固定安裝于齒輪軸上，重物塊固定安裝于第一擺桿上，重物塊能夠通過第一擺桿帶動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第二擺桿固定安裝于蝸輪軸上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，測(cè)量精度高、范圍廣。
文檔編號(hào)G01P15/125GK103163328SQ20131008363
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月17日
發(fā)明者何文華, 戴明新, 胡濱鵬, 侯明陽 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)