一种力矩传感器及机械设备的制作方法

1.本实用新型涉及机械检测技术领域，尤其涉及一种力矩传感器及机械设备。


背景技术：

2.力矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测装置，力矩传感器可将扭力的物理变化转换成精确的电信号。力矩传感器应用的范围非常广泛，可应用于各种机械的扭矩及功率的检测，如车辆的发动机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测等。
3.但是，现有的力矩传感器防水性能仍存在不足之处，如只能防泼溅，不能泡水，若遇到洪涝车辆泡在水里，必然要损坏传感器。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例，以便提供一种解决或改善上述问题的力矩传感器及机械设备。
5.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种力矩传感器，包括：
6.筒状外壳；
7.扭力轴，所述扭力轴套接在所述筒状外壳内，并可相对所述筒状外壳沿周向转动；
8.扭力桶，所述扭力桶位于所述筒状外壳与所述扭力轴之间，并固定套接在所述扭力轴外；其中，至少所述扭力桶的外表面与对应的所述筒状外壳的内表面的轴向两端之间具有篦齿封严结构。
9.可选地，所述扭力桶的外表面，对应所述筒状外壳的内表面的轴向两端的位置上分别环设有篦齿结构组，所述篦齿结构组与所述筒状外壳的内表面形成所述篦齿封严结构；
10.或者
11.所述筒状外壳的内表面的轴向两端分别环设有篦齿结构组，所述篦齿结构组与所述扭力桶的外表面形成所述篦齿封严结构；
12.或者
13.所述筒状外壳的内表面的轴向两端及与其对应的所述扭力桶的外表面上分别环设有篦齿结构组，对应的所述篦齿结构之间匹配形成所述篦齿封严结构。
14.可选地，所述篦齿结构组包括多个篦齿，多个所述篦齿沿所述扭力桶的轴向方向间隔均匀排布。
15.可选地，所述篦齿结构组包括至少四个篦齿。
16.可选地，沿所述扭力桶的径向方向的截面，所述篦齿为梯形结构，所述篦齿的齿头一侧为所述梯形结构的短边。
17.可选地，沿所述扭力桶的径向方向的截面，所述篦齿与所述篦齿之间的齿槽为三角形结构，所述齿槽的槽底为所述三角形结构的一个顶角。
18.可选地，所述齿槽的槽底为圆弧形结构。
19.可选地，所述篦齿的表面具有防水润滑层，所述扭力桶相对筒状外壳转动时，所述防水润滑层形成防水膜。
20.可选地，所述扭力桶的外表面环设有定位凸起，所述筒状外壳的一端与所述定位凸起抵接。
21.另外，可选地，所述定位凸起与所述筒状外壳的一端的端面之间具有所述篦齿封严结构。
22.相应地，本实用新型实施例还提供了一种机械设备，包括设备主体及设置在所述设备主体上的如上述中所述的力矩传感器。
23.本实用新型实施例提供的技术方案中，通过篦齿封严结构提高扭力桶与筒状外壳之间的防水性能，有效避免液体进入力矩传感器内部，减少力矩液体造成力矩传感器损坏的几率，同时，无需增设额外的防水部件，避免增加力矩传感器的体积。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例提供的力矩传感器的剖面结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的扭力桶的结构示意图；
27.图3为图1中左侧篦齿封严结构的放大结构示意图；
28.图4为图1中右侧篦齿封严结构的放大结构示意图；
29.图5为本实用新型实施例提供的篦齿封严结构的防水状态示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.发明人在实践中本实用新型实施例时发现，目前，力矩传感器在遇水之后，非常容易损坏。究其原因在于，现有的力矩传感器的防水功能存在不足，只能防泼溅，不能泡水，若遇到洪涝等情况，车辆泡过水之后，液体会进入力矩传感器内部，导致力矩传感器损坏。
32.因此，针对上述问题，本实用新型实施例提供一种力矩传感器及机械设备，可有效提高力矩传感器的防水性能。
33.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
35.图1为本实用新型实施例提供的力矩传感器的剖面结构示意图，参见图1所示。
36.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种力矩传感器，包括：筒状外壳10、扭力轴20及扭力桶30。扭力轴20套接在筒状外壳10内，并可相对筒状外壳10沿周向转动。扭力桶30位于筒状外壳10与扭力轴20之间，并固定套接在扭力轴20外。其中，至少扭力桶30的外表面与对应的筒状外壳10的内表面的轴向两端之间具有篦齿封严结构40。
37.其中，篦齿封严结构40包括多个间隔排列的篦齿，多个篦齿配合扭力桶30的外表面及筒状外壳10的内表面，使得流道空间间隔地突扩和突缩，利用流道的突扩和突缩，消耗流体的动能增加流阻，以限制流体流动，起到非接触式的封严作用。如，流体经过流道间隙时，上游流体的压力能通过节流作用转化为速度能，然后在篦齿与篦齿之间的齿腔内速度能通过湍流旋涡、射流等有效的流动特征耗散为热能，使得流体的能量在流动过程中得到充分的耗散，以实现密封两侧的较大压差，进而实现封严的效果。
38.举例来说，若液体进入筒状外壳10内部时，需要经过两端的篦齿封严结构40，液体经过篦齿封严结构40时能量会逐渐损失，如压力逐渐减小，速度逐渐降低，随着液体的进入，受到篦齿封严结构40的阻挡，液体的能量会越来越低，因此液体就越难进入力矩传感器内部，从而可有效防止液体漏进力矩传感器的内部。本实用新型实施例中，通过篦齿封严结构40提高扭力桶30与筒状外壳10之间的防水性能，有效避免液体进入力矩传感器内部，减少力矩液体造成力矩传感器损坏的几率，同时，无需增设额外的防水部件，避免增加力矩传感器的体积。
39.本实用新型实施例中，继续参见图1，筒状外壳10与扭力轴20、扭力桶30为同心同轴设置，扭力轴20绕着转动轴线可相对筒状外壳10沿周向转动，扭力桶30可随着扭力轴20同步转动。
40.扭力轴20的一种可实现方式是，扭力轴20沿轴向方向的相对两端分别设有连接部，其中至少一个连接部与外部设备的转动轴连接。力矩传感器在使用时，筒状外壳10位置固定，扭力轴20在外部设备的带动下进行转动，从而实现相对筒状外壳10沿周向转动。为更好地实现与外部设备连接，连接部的径向方向上设有卡接槽，或者连接部的截面可为三角形、矩形、十字形、多边形等结构，以便与外部设备连接后，可更好地实现同步转动。扭力桶30通过其上的花键32连接在负载上，从而可通过扭矩传感器检测外部设备施加给负载的转矩。
41.本实用新型实施例中，篦齿封严结构40的实现方式包括多种，下面对本实用新型实施例提供的多种篦齿封严结构40的实现方式做进一步地详细介绍。
42.结合图1，参见图2至图4，篦齿封严结构40的一种可实现方式是，扭力桶30的外表面，对应筒状外壳10的内表面的轴向两端的位置上分别环设有篦齿结构组41，对应两端位置的篦齿结构组41的结构可相同，当然也可以不相同。篦齿结构组41与筒状外壳10的内表面形成篦齿封严结构40，若液体进入筒状外壳10内部时，需经过篦齿结构组41，液体受到篦齿结构组41的阻挡，液体的能量会越来越低，从而可有效防止液体漏进力矩传感器的内部。
43.进一步地，篦齿结构组41除了设置在扭力桶30的外表面上之外，篦齿封严结构40
的一种可实现方式是，筒状外壳10的内表面的轴向两端分别环设有篦齿结构组41，篦齿结构组41与扭力桶30的外表面形成篦齿封严结构40。与上述实现方式的区别仅在于篦齿结构组41的设置位置不同，同样可有效防止液体漏进力矩传感器的内部。
44.上述两种篦齿封严结构40的实现方式可单独实现，也可相互组合实现，组合实现时，扭力桶30的外表面上的篦齿结构组41与筒状外壳10的内表面上的篦齿结构组41可相互错开设置，从而形成双重的篦齿封严结构40，使得防水效果更好。
45.进一步地，篦齿封严结构40的再一种可实现方式是，筒状外壳10的内表面的轴向两端及与其对应的扭力桶30的外表面上分别环设有篦齿结构组41，对应的篦齿结构组41之间匹配形成篦齿封严结构40。此种方式下，扭力桶30的外表面上的篦齿结构组41与筒状外壳10的内表面上的篦齿结构组41相互对应匹配，从而形成篦齿封严结构40，使得防水效果更好。
46.参见图3及图4，本实用新型实施例中，篦齿结构组41的一种可实现方式是，篦齿结构组41包括多个篦齿42，多个篦齿42沿扭力桶30的轴向方向间隔均匀排布。多个篦齿42无论设置在扭力桶30上还是筒状外壳10上，多个篦齿42均为沿扭力桶30的轴向方向间隔均匀排布。参见图5，图5中箭头所示方向即为液体流动方向，液体要进入力矩传感器内部，需要从筒状外壳10与扭力桶30之间的缝隙进入，液体经过篦齿42与篦齿42之间的齿槽43时，液体流入齿槽43内并经过篦齿42的阻挡，液体的能量逐渐损失，如压力逐渐减小，速度逐渐降低，随着液体的进入，受到多个篦齿42的阻挡，液体的能量会越来越低，因此液体就越难进入力矩传感器内部，从而可有效防止液体漏进力矩传感器的内部。同时，篦齿42设置在扭力桶30或外壳上，可合理利用筒状外壳10和扭力桶30之间的空间区域，且无需增设额外的防水部件，避免增加力矩传感器的体积。
47.在本实用新型一些实施例中，篦齿结构组41包括至少四个篦齿42。结合图5，参见图4，以篦齿结构组41包括四个篦齿42为例，从筒状外壳10的外部到内部方向，即从右往左方向，包括四个篦齿42，当然篦齿42的数量越多密封效果越好。液体从右往左流动时，液体受到多个篦齿42的阻挡，使得液体的能量逐渐变低，从而可有效防止液体漏进力矩传感器的内部。
48.继续参见图3及图4，本实用新型实施例中，篦齿42的一种可实现方式是，沿扭力桶30的径向方向的截面，篦齿42为梯形结构，篦齿42的齿头一侧为梯形结构的短边。梯形结构的两个侧边均为斜边，当液体经过篦齿42时，方便液体沿着梯形结构的侧边流入两个篦齿42之间的齿槽43内，从而对液体形成阻挡，减少液体流动的能量。同时，梯形结构的篦齿42，也更方便进行加工制作，减少制作成本。
49.进一步地，沿扭力桶30的径向方向的截面，篦齿42与篦齿42之间的齿槽43为三角形结构，齿槽43的槽底为三角形结构的一个顶角。当液体流入齿槽43时，三角形结构的齿槽43可对液体形成有效阻挡。同时，三角形结构的齿槽43，也更方便进行加工制作，减少制作成本。
50.为了更进一步地降低液体的流动能量，参见图5，齿槽43的槽底为圆弧形结构。当液体流入齿槽43，液体经过槽底时，带有能量的液体经过圆弧形结构时，由于惯性会形成回流，回流的液体对流入的液体造成冲击，抵消部分液体能量，使得液体的能量越来越低，因此液体就越难进入力矩传感器内部，
51.为了使得篦齿封严结构40的防水效果更好，篦齿42的表面具有防水润滑层，扭力桶30相对筒状外壳10转动时，防水润滑层形成防水膜。防水润滑层包括但不限于为由高分子聚合形成的润滑脂。防水润滑层覆盖在篦齿42表面上，两个篦齿42之间的齿槽43内也可填充有防水润滑物，防水润滑层随着扭力桶30旋转后可形成防水膜，防水膜结合篦齿封严结构40可进一步防止液体进入筒状外壳10内部。
52.参见图1及图2，在本实用新型一些实施例中，扭力桶30的外表面环设有定位凸起31，筒状外壳10的一端与定位凸起31抵接。扭力桶30与筒状外壳10连接时，筒状外壳10套接在扭力桶30外部，通过定位凸起31可限制扭力桶30与筒状外壳10之间的相对位置。
53.为防止液体从定位凸起31进入筒状外壳10内部，定位凸起31与筒状外壳10的一端的端面之间具有篦齿封严结构40。篦齿封严结构40的实现方式可参考上述实施例中篦齿封严结构40的实现方式，此处不再赘述。
54.相应地，本实用新型实施例还提供了一种机械设备，包括设备主体及设置在设备主体上的如上述实施例中的力矩传感器。机械设备包括但不限于为汽车、风机、水泵、齿轮箱等。
55.综上所述，本实用新型实施例提供的技术方案，通过篦齿封严结构提高扭力桶与筒状外壳之间的防水性能，有效避免液体进入力矩传感器内部，减少力矩液体造成力矩传感器损坏的几率，同时，无需增设额外的防水部件，避免增加力矩传感器的体积。
56.需要说明的是，虽然结合附图对本实用新型的具体实施例进行了详细地描述，但不应理解为对本实用新型的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本实用新型的保护范围。
57.本实用新型实施例的示例旨在简明地说明本实用新型实施例的技术特点，使得本领域技术人员能够直观了解本实用新型实施例的技术特点，并不作为本实用新型实施例的不当限定。
58.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。