CN103792016A - 一种用于测量旋转件内部参数的装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测量旋转件内部参数的装置和方法。所述装置包括：传感器，所述传感器的测量元件埋设于所述旋转件内，其中，所述旋转件具有孔洞，所述传感器的导线从所述旋转件的孔洞引出；轴端滑环，安装于所述旋转件一端的外侧，所述轴端滑环具有转子和定子，所述转子与从所述旋转件内引出的传感器的导线相连接；以及数据采集设备，与所述轴端滑环的定子引出的导线相连接。

Description

一种用于测量旋转件内部参数的装置以及方法

技术领域

本发明涉及旋转件内部参数的测量装置以及测量方法，尤其涉及车辆传动轴护套内部油脂温度的测量装置以及测量方法。

背景技术

就目前所知，现有技术中有多种测量旋转件内部温度的测量方法以及相关装置，然而，该些方法均采用无线测量的方式。这些测量装置基本都包括一个测温装置、温度信号发射装置和温度信号接收装置等。

由于采用无线测量的方式，使得这些方案采用的设备价格都很昂贵，并且测量装置的复杂程度都比较高、操作人员所需要的知识量也比较大，不适合与推广使用。更重要的是，现有技术中的测量装置还存诸多问题。

另外，就目前而言，对于传动轴而言，大部分企业测量的对象是传动轴的力、位移、和振动。现有技术中少见测量整车的处于密封状态的传动轴润滑油油脂温度的做法。

因此，亟需一种降低测量成本以及复杂度的、且能用于测量车辆传动轴护套内部油脂温度的装置以及方法。

发明内容

本发明提供了一种测量旋转件的包括温度在内的各个参数的装置以及方法。该装置以及方法采用纯粹的机械连接的方式来测量车辆传动轴内部处于密封状态下的油脂温度，大大降低了测量成本以及复杂度。

具体而言，本发明提供了一种用于测量旋转件内部参数的装置，所述装置包括：

传感器，所述传感器包括测量元件和导线，其中，所述测量元件埋设于所述旋转件内，所述旋转件具有孔洞，所述传感器的导线从所述旋转件的孔洞引出；

轴端滑环，安装于所述旋转件一端的外侧，所述轴端滑环具有转子和定子，所述转子与从所述旋转件内部引出的传感器的导线相连接；以及

数据采集设备，与所述轴端滑环的定子引出的导线相连接。

在一个实施例中，所述装置还包括固定盘，所述固定盘位于所述旋转件与所述轴端滑环之间，用于将所述轴端滑环固定在所述旋转件上并使所述轴端滑环同轴于所述旋转件。

在一个实施例中，所述传感器包括热传感器，所述参数包括温度参数。

在一个实施例中，所述旋转件包括传动轴和与所述传动轴相连接的车轮轮毂。所述传动轴护套内部包含欲被测量温度的油脂。所述热传感器的测量元件埋设于所述油脂中，所述固定盘与所述车轮轮毂连接，用于将所述轴端滑环固定在所述车轮轮毂上，并使所述轴端滑环中的转子与所述车轮轮毂同轴转动。

在一个实施例中，所述热传感器包括K型温度传感器。

在一个实施例中，所述数据采集设备固定在车厢内部，并相对车身静止。

在一个实施例中，所述转子和定子之间的信号通过所述轴端滑环中轴内部的炭刷来传递，并且所述信息最终传递到所述数据采集设备。

本发明还提供了一种用于测量旋转件内部参数的方法，所述方法包括：

将传感器的测量元件埋设于旋转件内；

在所述旋转件上进行打孔；

将埋设于所述旋转件内的传感器的导线从所述旋转件的打孔处引出；

提供一轴端滑环，所述轴端滑环包括转子和定子；

将从所述旋转件的打孔处引出的传感器的导线与所述轴端滑环的转子相连接；以及

将所述轴端滑环的定子通过导线与数据采集设备相连接。

在一个实施例中，所述方法还包括：

在所述旋转件与所述轴端滑环之间提供一固定盘；以及

利用所述固定盘使所述轴端滑环固定在所述旋转件上并同轴于所述旋转件。

在一个实施例中，所述传感器包括热传感器，所述参数包括温度参数。

在一个实施例中，所述旋转件包括传动轴和车轮轮毂。所述传动轴护套内部包含密封于其中的油脂。所述车轮轮毂与所述传动轴相连接。其中，所述热传感器的测量元件埋设于所述油脂中，所述固定盘与所述车轮轮毂连接，用于将所述轴端滑环固定在所述车轮轮毂上，并使所述轴端滑环中的转子与所述车轮轮毂同轴转动。

在一个实施例中，所述热传感器包括K型温度传感器。

在一个实施例中，所述数据采集设备固定在车厢内部，并相对车身静止。

在一个实施例中，所述方法还包括：

所述传感器测量所述旋转件内部的至少一个参数，并获得测量数据；

将所述测量数据传递至所述转子；

通过所述轴端滑环的中轴内部的炭刷，将所述测量数据从所述转子传递到所述定子；以及

将所述测量数据从所述定子传递到所述数据采集设备。

本发明提供的用于测量旋转件内部参数的装置和方法具有以下有益效果。首先，本发明提供了一种新的测量方案，能够测量出传动轴护套内部润滑油脂的温度；其次，本发明提供的技术方案利用现有的各种设备和对传动轴进行一定的加工就可以实现，大大降低了测试成本以及测试设备的复杂度；再次，本发明的技术方案可扩展到测量旋转部件的包括温度在内的各个参数；另外，本发明的技术方案还能适用于实车道路试验，由于采用纯机械连接，因此，不会受外部供电、电磁信号干扰等因素约素。

附图说明

本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1示出根据本发明的一个实施例的传动轴油脂温度测量示意图；以及

图2示出根据本发明的一个实施例的用于测量旋转件内部参数的流程图。

具体实施方式

以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

如前所述，在现有技术中，通常都是采用无线方式对车辆传动轴内部的参数进行测量，这造成了测量成本高、测量装置复杂、且对技术人员的知识技能要求高等缺点。

另外，在测量传动轴护套内部油脂温度时，通常会遇到以下几个问题。

问题一：传动轴护套内部油脂处于防尘罩护套和传动轴所围成的密闭空间之内，无法将K型热电偶直接与被测油脂进行直接接触，从而无法测量油脂温度。

问题二：传动轴是一个相对车身高速旋转的零部件，测量温度的传感器与传动轴直接接触并固定在传动轴上面；而数据采集设备是固定在车厢内部，相对车身静止的。因此，如何将旋转的K型温度传感器与静止的数据采集设备连接起来也是一个挑战。

问题三：轴端滑环是需要固定和同轴于车轮轮毂的，如何将其固定和同轴在车轮轮毂上面，这同样也是个问题。

本发明提供了一种基于接触式K型热电偶、轴端滑环的新温度测量方法，采用纯粹的机械连接的方式来测量车辆传动轴内部处于密封状态下的油脂温度，很好地解决了无线测量所带来的缺点以及上述提到的三个问题。

图1示出根据本发明的一个实施例的传动轴油脂温度测量示意图。该传动轴内部油脂温度的测量装置包括传动轴1、与传动轴1相连接的车轮轮毂2、固定盘3、轴端滑环9、热传感器6、热传感器导线7、油脂8。

油脂8处于防尘罩护套和传动轴1所围成的密闭空间之内。热传感器6埋设于油脂8中。热传感器6直接与被测油脂8接触，以直接测量油脂8的温度信息。在一个实施例中，该热传感器6可以是K型温度传感器，即K型热电偶。根据本发明的技术方案，可对传动轴1与防尘罩连接处的光杆进行打孔操作，以将热传感器的导线从传动轴1的中部打孔引出来。对于组装完成之后的传动轴，传动轴和防尘罩护套还是将润滑油脂密闭在其中，但是热传感器的触点已经埋在内部。

以上结构，使得本发明可以采用热传感器直接测量油脂温度，解决了上述问题一，即传动轴内部油脂处于防尘罩护套和传动轴所围成的密闭空间之内而无法将K型热电偶直接与被测油脂进行直接接触从而测量油脂温度的问题。

传动轴是一个相对车身高速旋转的零部件，由于测量温度的热传感器与传动轴直接接触并固定在传动轴上，因此，热传感器也相对车身高速旋转。而数据采集设备固定在车厢内部，因此数据采集设备相对车身是静止的。所以，为了解决高速旋转的热传感器与相对静止的数据采集设备之间的线路连接，本发明提供了轴端滑环9。该轴端滑环9包括转子4和定子5。转子4具有转子端信号触点。转子端信号触点与从传动轴1上引出的热传感器导线7连接，使得热传感器所测量到的温度信息通过热传感器导线7传递到转子4。在一个实施例中，热传感器导线通过传动轴的轴端的孔伸出到车轮轮毂外侧与轴端滑环的转子连接。定子5具有定子端信号触点。定子端信号触点与数据采集设备耦接，数据采集设备与定子和车身相连接，使其与车身绑定在一起。定子端信号触点与转子端信号触点之间的信号通过滑环中轴内部的炭刷来传递。由此，热传感器6所测量到的温度信息通过轴端滑环9而顺利地传递至数据采集设备，解决了高速旋转的热传感器6与静止的数据采集设备的信号连接问题，即上述问题二。

轴端滑环9是在高速运转的，如果轴端滑环9不能保持平衡的话，会不断摆动，使得转子和定子之间的信号无法稳定输出。为了解决这个问题（即上述问题三），本发明还提供了固定盘3，位于车轮轮毂2与轴端滑环9之间，该固定盘3用于将轴端滑环9固定在车轮轮毂上并使轴端滑环9与车轮轮毂同轴转动。固定盘本来是一种用于固定测量车轮力矩传感器的装置，此盘具备动平衡好，同轴度对中性能好，用于将轴端滑环9固定在所述旋转件上并同轴于所述旋转件。本发明对固定盘进行了重新的结构改造，使它能够与轴端滑环匹配。这样就充分利用了，动平衡能力和同轴度优良的优势，保证了质量不轻的轴端滑环在高速状态下（≈10000rpm）没有引起自身的偏心运动。

需要指出的是，本发明的技术方案并不仅限于测量传动轴护套内部油脂温度，本发明的技术方案还可以应用到测量各种旋转件内部的各种参数中。因此，本发明实际上提供了一种用于测量旋转件内部参数的装置。该装置包括旋转件、传感器、轴端滑环、数据采集设备、固定盘。

在一个实施例中，该旋转件被打孔（例如，可以在该旋转件的中部进行打孔）。该传感器埋设于旋转件内，传感器的导线从旋转件的打孔处引出。该传感器用于直接测量旋转件内部的参数。在一个实施例中，该参数可包括温度参数。在一个实施例中，本发明可以采用一个或多个传感器来测量旋转件内部的一个或多个参数。

该轴端滑环位于旋转件一端的外侧，该轴端滑环具有转子和定子，从传动轴的打孔处引出的传感器导线与该转子相连接。该数据采集设备固定于车身，且与轴端滑环的定子耦接（例如，通过导线连接）。转子和定子之间的信号通过轴端滑环中轴内部的炭刷来传递。通过采用上述结构，使得随旋转件高速旋转的传感器所测得的测量数据能输出到相对车身静止的数据采集设备上。

固定盘位于旋转件与轴端滑环之间，用于将轴端滑环固定在旋转件上并使轴端滑环同轴于旋转件，从而使得转子和定子之间的信号能够稳定输出。

在一个实施例中，该测量装置被用来测量车辆传动轴内部油脂的温度。此时，该旋转件包括车辆传动轴和车轮轮毂，其中车轮轮毂与传动轴相连接。传感器可以是K型温度传感器，用于测量传动轴内部油脂的温度；固定盘固定在车轮轮毂上，使轴端滑环的转子与车轮轮毂同轴转动。

图2示出根据本发明的一实施例的用于测量旋转件内部参数的流程图。在步骤201中，将传感器的测量元件埋设于旋转件内，所述传感器测量所述旋转件内部的至少一个参数，并获得测量数据。在步骤202中，在所述旋转件上进行打孔。在步骤203中，将埋设于所述旋转件内的传感器的导线从所述旋转件的打孔处引出。在步骤204中，提供一轴端滑环，所述轴端滑环包括转子和定子。在步骤205中，将从所述旋转件的打孔处引出的传感器的导线与所述轴端滑环的转子相连接，以便将所述测量数据传递至所述转子。在步骤206中，通过所述轴端滑环的中轴内部的炭刷，将所述测量数据从所述转子传递到所述定子。在步骤207中，将所述轴端滑环的定子通过导线与数据采集设备相连接，以便将所述测量数据从所述定子传递到所述数据采集设备其中所述数据采集设备固定在车厢内部，并相对车身静止。在步骤208中，在所述旋转件与所述轴端滑环之间提供一固定盘。在步骤209中，利用所述固定盘使所述轴端滑环固定在所述旋转件上并使所述轴端滑环同轴于所述旋转件。

在一个实施例中，所述传感器包括热传感器，所述参数包括温度参数。在一个实施例中，所述热传感器包括K型温度传感器。

在一个实施例中，该测量方法被用来测量车辆传动轴内部油脂的温度。此时，所述旋转件包括传动轴和车轮轮毂，所述车轮轮毂与所述传动轴相连接，所述热传感器的测量元件埋设于所述传动轴内部油脂中，所述固定盘位于所述车轮轮毂与所述轴端滑环之间，用于将所述轴端滑环固定在所述车轮轮毂上并使所述轴端滑环同轴于所述车轮轮毂。

本发明提供的用于测量旋转件内部参数的装置和方法具有以下有益效果。首先，本发明提供了一种新的测量方案，能够测量出传动轴护套内部润滑油脂的温度；其次，本发明提供的技术方案利用现有的各种设备和对传动轴进行一定的加工就可以实现，大大降低了测试成本以及测试设备的复杂度；再次，本发明的技术方案可扩展到测量旋转部件的包括温度在内的各个参数；另外，本发明的技术方案还能适用于实车道路试验，由于采用纯机械连接，因此，不会受外部供电、电磁信号干扰等因素约素。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于测量旋转件内部参数的装置，其特征在于，所述装置包括：

传感器，所述传感器包括测量元件和导线，其中，所述测量元件埋设于所述旋转件内，所述旋转件具有孔洞，所述传感器的导线从所述旋转件的孔洞引出；

轴端滑环，安装于所述旋转件一端的外侧，所述轴端滑环具有转子和定子，所述转子与从所述旋转件内引出的传感器的导线相连接；以及

数据采集设备，与所述轴端滑环的定子通过导线相连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

固定盘，所述固定盘位于所述旋转件与所述轴端滑环之间，用于将所述轴端滑环固定在所述旋转件上并使所述轴端滑环同轴于所述旋转件。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器包括热传感器，所述参数包括温度参数。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转件包括：

传动轴，所述传动轴的护套内部包含欲被测量温度的油脂；以及

车轮轮毂，与所述传动轴相连接；

其中，所述热传感器测量元件埋设于所述油脂中，所述固定盘与所述车轮轮毂连接，用于将所述轴端滑环固定在所述车轮轮毂上，并使所述轴端滑环中的转子与所述车轮轮毂同轴转动。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述热传感器包括K型温度传感器。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集设备固定在车厢内部，并相对车身静止。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子和定子之间的信号通过所述轴端滑环中轴内部的炭刷来传递，并且所述信息最终传递到所述数据采集设备。

8.一种用于测量旋转件内部参数的方法，其特征在于，所述方法包括：

将传感器的测量元件埋设于旋转件内；

在所述旋转件上进行打孔；

将埋设于所述旋转件内的传感器的导线从所述旋转件的打孔处引出；

提供一轴端滑环，所述轴端滑环包括转子和定子；

将从所述旋转件的打孔处引出的传感器的导线与所述轴端滑环的转子相连接；以及

将所述轴端滑环的定子通过导线与数据采集设备相连接。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述旋转件与所述轴端滑环之间提供一固定盘；以及

通过所述固定盘，使所述轴端滑环固定在所述旋转件上并同轴于所述旋转件。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传感器包括热传感器，所述参数包括温度参数。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述旋转件包括：

传动轴，所述传动轴的护套内部包含欲被测量温度的油脂；以及

车轮轮毂，与所述传动轴相连接；

其中，所述热传感器的测量元件埋设于所述油脂中，所述固定盘与所述车轮轮毂连接，用于将所述轴端滑环固定在所述车轮轮毂上，并使所述轴端滑环中的转子与所述车轮轮毂同轴转动。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热传感器包括K型温度传感器。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述数据采集设备固定在车厢内部，并相对车身静止。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述传感器测量所述旋转件内部的至少一个参数，并获得测量数据；

将所述测量数据传递至所述转子；

通过所述轴端滑环的中轴内部的炭刷，将所述测量数据从所述转子传递到所述定子；以及

将所述测量数据从所述定子传递到所述数据采集设备。

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