[发明专利]力转换器以及包括该力转换器的台秤

说明书

技术领域

本发明涉及一种传递和测量沿着三个正交轴线的线性力和关于三个正交轴线的力矩的装置。更具体地说，本发明涉及一种特别适用于测量在诸如风道的测试环境中的测试样品上的力和力矩。

背景技术

下面的讨论仅仅提供一般的背景信息，而并不意味着作为确定所要求的主题内容的范围的辅助内容。

精确和准确的力和力矩的负荷测量，对许多应用来说是非常重要的。需要测量数个力矩和力的常见应用是在风道中的样品的测试中。测试样品可放置在位于风道的凹坑中的台秤上。该台秤适用于接纳车辆或其它大型测试样品，而不仅仅是车辆的比例(按比例缩小的)模型。实际车辆，而不是车辆的比例模型，允许设计者确定原型体的实际测量值，而不仅仅是推理测量值。如果测试样品是带有车轮的车辆，那么台秤就可装设有旋转车轮的滚动带，这样才能够显著地提高测量的精度。

力和力矩的六个分量作用于风道中的台秤上的测试样品上。这六个分量已知为升力、拉力、侧力、俯仰力矩、偏转力矩和滚动力矩。这些作用于测试样品上的力矩和力通常由对这些分量灵敏的转换器分解为力的三个分量和力矩的三个分量。每个转换器装有传感器，如应变计，它们组合连接而形成惠斯通(Wheatstone)桥电路。通过适当地连接这些传感器，形成的惠斯通电桥电路的不平衡能够分解为力三个分量和力矩三个分量的读数。

台秤往往易于受到不同测试环境的物理特性的影响，测试环境在没有附加补偿的情况下可能会导致测量的不精确性。例如，风道中温度的瞬变能够导致台秤的热膨胀，这样会对转换器产生不利的影响。此外，大型测试样品易于对转换器产生较大的推力负荷，这样就能产生不精确的测量。因此，就存在一种持续的需求，来开发出一种适用于大型测试样品的台秤。

发明内容

以下的概括和总结是为了以简单的形式介绍一些构思，所述构思将在后面的详细说明中进一步描述。这里的概括和总结不是为了确定所要求的主题的关键特征或必要特征，也不是作为确定所要求的主题的范围的辅助内容。此外，这里所提供的说明内容和所要求的主题不应当被解释为旨在解决所讨论的背景技术的任何缺点。

本发明涉及一种适于使用具有以下特征的转换器在多个方向上传递力和力矩的台秤。所述台秤适用于支撑诸如风道的测试环境中的诸如大型车辆的测试样品。所述台秤包括框形支架和至少三个与框形支架相连接的间隔开的转换器。每个转换器对于两个正交的传感轴线是灵敏的。转换器配合用于提供表示相对于至少两个正交轴线的力和力矩的信号。在一个例子中，框形支架包括第一周边框架和第二周边框架。该例子中的台秤包括将第一周边框架与第二周边框架相连接的四个间隔开的转换器。对两个正交传感轴线灵敏的转换器不会受到框形支架的热膨胀的影响，并抑制在对三个正交传感轴线灵敏的转换器中产生的较大推力负荷。

本发明还涉及一种转换器主体，该转换器主体具有沿着柔量(compliance)的轴线与传感器主体连接的支架。所述传感器主体适于关于两个正交的传感轴线偏转，所述传感轴线与柔量的轴线相互正交。在一个方面中，支架包括沿着柔量的轴线设置在传感器主体相反侧的一对半钩。挠曲组件连接到传感器主体和一个或多个支架上。每个挠曲组件沿着柔量的轴线是柔性的，而沿着与柔量的轴线相互正交的轴线是刚性的。

附图说明

图1是根据本发明构成的台秤的平面图。

图2是具有附加特征并适用于接纳测试样品的图1所示台秤的正视图。

图3是图2所示台秤的正视图，并具有示例性测试样品。

图4是根据本发明构成的并包含于图1所示台秤中的转换器的俯视图。

图5是图4所示转换器的前视图。

图6是图4所示转换器的侧视图。

图7是图4所示转换器的局部放大视图。

图8是根据本发明构成的另一个转换器的侧视图。

图9是根据本发明构成的另一个转换器的前视图。

图10是图9所示的转换器的侧视图。

图11是根据本发明构成的又一个转换器的侧视图。

图12是典型的扭矩传感电路。

图13是挠性枢轴承的透视图。

具体实施方式