力传感u形夹插入物的制作方法

专利名称：力传感u形夹插入物的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用以在孔内传感力的u形夹插入物，特别是关于一种用以侦査航行器(aircraft)上弹簧锁状态的力传感U形夹插入 物。
背景技术：
目前业界用多种装置及方法侦查航行器弹簧锁是否处于关紧状 态。在这些装置中，有许多是针对确定关紧发动机罩的航行器弹簧锁 是否处于关紧状态的装置。图1是显示航行器发动机1，该航行器发动机1具有一个打开的发 动机罩2和一个闭合的发动机罩3，发动机罩2、 3可透过自固定销5 释放弹簧锁4而转动打开。打开该些罩以保养及维修该些发动机。然 而，打开该些罩之后而没有重新关紧该些罩可能导致该些罩在起飞或 飞行过程中故障。在某些情况下，该些罩可能从航行器上被完全吹掉。 幸运地是，发动机罩遗失对于航行器并不是严重威胁。但将罩意外事 件数量降低仍是有利的。特别来说，在航行器从其闸门脱离之前，地 面人员的责任就是检验所有的发动机罩是关紧的。 一般认为，发动机 罩意外事件的主要原因是在起飞之前地面全体人员未能牢固地锁住发 动机罩。人们已经为协助地面全体人员检验发动机罩是否关紧做出努力。 Porte的美国专利第6334588号案描述一种用于关紧风扇罩(fan cowl) 的系统，在该系统中，因为未关紧的风扇罩的边缘凸出足以让维修人 员直观地侦査，维修人员可直观地侦査未关紧的风扇罩。Arnold等人 的美国专利第5518206号案描述另一种直观侦查未关紧的罩之技术， 该案描述一种装置，当发动机罩未关紧时，该装置对地面人员伸展可 视标记。人们已经在创造透过传感器告知操作者发动机罩是否关紧的系统做出努力。Pratt等人的美国专利申请第20060038410号案描述一种具 有传感器的弹簧锁用以协助控制电子发动机，该电子发动机运作以打 开及关闭风扇罩的弹簧锁。该些传感器也可告知控制器关于该弹簧锁 的状态。现有的方法及系统一般已被认为符合他们预定的目的。然，虽然 视觉上的信号使检验发动机罩牢固地锁上变得容易，但这些技术仍然 依赖地面人员记得去检査该些弹簧锁。尽管已研制这问题的解决方案， 例如使用传感器侦查罩弹簧锁的状态，相同于Pmtt等人的美国专利申 请第20040012212号案所描述的弹簧锁机制中的压力传感器，但该领 域仍然保持有对更敏感、更可靠、更容易改变以作为替换的弹簧锁传 感器的持续需求。该领域亦保持有对便宜且容易制作及使用的弹簧锁 侦查系统之需求，包括在没有实质性改变的情况下翻新改进现有弹簧 锁。本发明提供一种解决方案以解决这些问题。发明内容本发明之目的及优点将在如下描述中阐述并且变得明了。本发明 之其他优点将透过此处的书面描述及权利要求书所指出的方法及系统 以及从附图中予以实现及获得。为达上述及其它优点以及依据本发明之于此具体表达的目的，本发明包含容置在u形夹的第一孔内且具有u形夹插入物的传感器。该 u形夹插入物被配置成容纳弹簧锁销。当力透过该销作用于该u形夹 插入物时，该应变传感元件与该u形夹插入物联合运作以侦查传递给 该u形夹插入物之机械应变。在不背离本发明之精神及范围下，该u形夹插入物可为环形，"c" 或者"u"形，或其他适合的形状。能够想象得到的是，该u形夹插入物可定义凹部，该凹部被配置成容置该应变传感元件并适于集中该应变传感元件上的机械应变。该u形夹插入物可包含贴近于该u形夹插入 物的外围的第一对准特征，该第一对准特征被配置成适合与该u形夹 的第一孔内相应的第二对准特征合作以对准该u形夹插入物。该第一 及第二对准特征被配置成适合当力作用于该u形夹插入物时，沿着力负载所定义的负载路径对准该应变传感元件。该孔内的第二对准特征可包含定义于该孔外围之槽口 (notch)。该第二对准特征呈一般的圆柱 体形状。能够想象得到的是，该U形夹插入物也可装设于发动机罩门 上。该u形夹插入物所定义的凹部可被配置成适合当力作用于该u形夹插入物时，该力压縮该u形夹插入物最接近该应变传感器之一部分。该传感器可进一步包含电性连接至该应变传感元件之电子电路以便测量应变。该应变传感元件可以是表面声波(SAW)应变传感器，其被 配置成适合被第一射频能量所激励，并且无线发射指示该U形夹插入 物所经历的应变的第二射频。该传感器可进一步包括RF收发器，该 RF收发器被配置成适合发射该第一射频至该SAW应变传感器、接收 从该SAW应变传感器发出的该第二射频、以及发射指示该弹簧锁状态 之状态信息。该U形夹插入物还包含向外延伸的凸缘，以避免该U形夹插入物 穿过该第一孔。该U形夹插入物可进一步包含定义于其中的通道。该 通道可自该U形夹插入物的凹部延伸至最接近该U形夹插入物外围表 面之区域。该通道可自该凹部延伸至该U形夹插入物边缘，该通道可 被配置成适合容纳天线、电线、光纤、或自该应变传感器延伸的其他 适合的通讯方式。本发明也与弹簧锁装置有关，该弹簧锁装置包括U形部分，该U 形部分包括壁，该壁具有延伸穿过该壁的第一孔。该弹簧锁装置进一 歩包含环形插入物，其容纳于该U形部分壁的第一孔内，且具有延伸 穿过该环形插入物之缝隙。锁紧螺帽销延伸穿过该环形插入物的缝隙。 应变传感元件装设于邻近该环形插入物的缝隙以用于当力透过该锁紧 螺帽销作用于该环形插入物时，侦査传递给该环形插入物的机械应变。该U形部分具有第二壁，且该第二壁具有第二孔，该锁紧螺帽销 被配置成适合延伸穿过该环形插入物的缝隙与该U形部分的第二孔。 能够想象得到的是，该U形部分可装设于发动机罩门上。该弹簧锁装 置可进一步包括RF收发器，该RF收发器被配置成适合发射该第一射 频至该SAW应变传感器、接收从该SAW应变传感器发出的该第二射 频、以及发射指示该弹簧锁状态之状态信息。该发明还包括用以测量孔内的销上的力负载之传感器。该传感器包括插入物，该插入物被配置成适合被至少部分插入该孔内。该插入 物定义至少部分穿越该孔的通道。该通道被配置成容置该销。该传感 器还包括可操作连接至该插入物之应变传感元件。该应变传感元件被 配置成适合當该力负载作用于该插入物时侦查该插入物上的机械应 变。依据本发明更进一步的态样，该应变传感元件被配置成适合当力 负载压縮该插入物时侦查该插入物上的机械应变。该应变传感元件可例如为SAW应变传感器，该SAW应变传感器被配置成适合被第一射 频能量激励。该SAW应变传感元件可被配置成适合以无线发射指示该 插入物所经历的应变之第二射频。本发明还包括传感器，用以侦查作用在放置于U形夹第一及第二 孔内的锁紧螺帽销上的力。该传感器包括U形夹插入物，该U形夹插 入物被配置成适合安装在U形夹的第一孔与该锁紧螺帽销之间。应变 传感元件可操作地连接至该U形夹插入物。该应变传感元件被配置成 适合当该力作用于该U形夹插入物时侦查该U形夹插入物上的机械应 变。想象得到的是，该传感器可进一步包含电性连接至该应变传感元 件之电子电路以便测量应变。该电路的其中一种可为惠斯登桥电路 (Wheatstone bridge circuit)。该应变传感元件可例如为SAW应变传感 器，该SAW应变传感器配置成适合被第一射频能量激励，且无线发射 指示该U形夹插入物所经历的应变之第二射频。该传感器可进一步包 括RF收发器，该RF收发器被配置成适合发射该第一射频至该SAW 应变传感器，接收从该SAW应变传感器发出的该第二射频，以及发射 指示该弹簧锁状态之状态信息。本发明也与U形夹插入物有关，其具有本体配置成适合至少部分 插入至弹簧锁的孔内。该插入物定义至少部分穿越该孔的通道。该通 道被配置成容置该弹簧锁的销。该插入物本体定义有凹部。该凹部被 配置成适合容置应变传感元件。本发明也与翻新航行器之发动机罩之弹簧锁之套件有关，用以当 该弹簧锁锁紧时帮助感知。该套件包括U形夹插入物，该U形夹插入 物被配置成适合至少部分插入至该弹簧锁的孔内。该插入物定义至少部分穿越该孔之通道，该通道被配置成适合容置该弹簧锁的销。该套 件进一步包含应变传感元件，该应变传感元件配置成适合可操作地连 接至该U形夹插入物。该应变传感元件被配置成适合当力负载作用于 该插入物上而指示该发动机罩被牢固锁上时侦查该插入物上的机械应 变。依据本发明之其他实施态样，该套件进一步包括对准销，该对准 销被配置成适合被贴附在该弹簧锁孔内藉以将该U形夹插入物对准该 孔。该U形夹插入物的外围表面定义有对准特征。该对准特征可被配 置成适合与该孔内的对准销合作以对准该U形夹插入物，使得当力负载作用于该u形夹插入物并指示该弹簧锁及发动机罩锁紧时，该应变传感元件沿着力负载所定义的路径定位。本发明还包括翻新弹簧锁装置的方法，该方法包含提供u形夹插 入物具有被定义成容置于u形夹壁之孔内的尺寸的u形夹插入物本 体。该u形夹插入物本体中具有用以容置弹簧锁销之缝隙。该u形夹 插入物还包括应变传感元件，该应变传感元件置于该u形夹插入物本 体上临近该缝隙处，用以于当力透过该弹簧锁销作用在该u形夹插入 物上时侦查传递给该u形夹插入物的机械应变。该方法还包括扩大形成在该u形夹壁内的现有孔之步骤。该方法进一歩包含将该u形夹插 入物放置在该u形夹壁之孔内之步骤。想象得到的是，该u形夹可设置于发动机罩门上。本发明进一步包含修改航行器弹簧锁之方法，以便感知该弹簧锁是否锁紧。该方法包括提供u形夹插入物，将该u形夹插入物插入至 该第一孔内，以及将该销插入穿过该销孔以及该u形夹的第二孔，该 u形夹插入物被的尺寸被定义成能安装在该弹簧锁之u形夹之第一孔内。该u形夹插入物包括应变传感元件，该应变传感元件可操作地连 接至该u形夹插入物，以及当该u形夹插入物插进该第一孔内时与该第一孔平行的销孔。该销孔被配置成适合容置该弹簧锁的销。该修改航行器弹簧锁的方法进一步包含扩大该u形夹之第一孔之 歩骤，用以在该第一孔中容置该u形夹插入物。该方法还可包含在该 第一孔内形成第一对准特征，并在该u形夹插入物上提供第二对准特征。该第二对准特征被配置成与该第一孔的第一对准特征合作以对准该第一孔内的应变传感元件。该第二对准特征可被配置成适合当该弹 簧锁锁紧时，沿着该弹簧锁内的操作力负载所定义的负载路径对准该 应变传感元件。该U形夹插入物可包含向外延伸的凸缘，该U形夹插 入物可被插入直至该凸缘接触该U形夹。本发明还贯注于用以确定锁紧航行器上发动机罩之弹簧锁是否锁 紧之方法。依据该方法之弹簧锁包含至少一U形夹与销。该方法包含 提供可操作地连接至U形夹插入物之应变传感元件，该U形夹插入物放置于该u形夹与该销之间。该方法还包括当该应变传感元件感知力负载作用于该弹簧锁的销上时发射第一信号，该第一信号指示该发动 机罩被锁紧。该方法进一步包含当该应变传感元件感知作用于该弹簧 锁的销上的力负载松弛时发射第二信号。该第二信号指示该发动机罩 没有被锁紧。对本领域的技术人员来说，可从以下本发明较佳实施例之能够实 现的描述并结合下述几个图式轻易地明了发明的这些特征及其他特 征、好处、以及本发明所使用的样式。需了解的是前面的概要描述与 之后的详细描述都是示范性的说明，是用来提供进一步揭示本发明的 权利主张。并入本说明书且为本说明书的组成部分之该些附图用于举 例说明及提供进一步理解本发明之方法及系统。图式是与该描述并用 而用于说明本发明之原理。


本发明所属领域之技术人员无需过度的实验即可轻易了解如何制 造及使用本发明之系统，在下文中，将参考图式详细描述本发明之较佳实施例，其中图1为典型航行器发动机之前视图，显示一个罩打开以及一个罩 闭合；图2为依据本发明之传感器之第一代表实施例之透视图，显示力传感U形夹插入物在弹簧锁U形夹孔内的适当位置；图3为依据本发明之图2的传感器之分解透视图，显示位在該U形夹的一个面内用以容纳该力传感U形夹插入物的扩大孔；图4为依据本发明之力传感U形夹插入物之第一代表实施例之透视图，显示应变量规及导线将被放置在该U形夹插入物的凹部的位置； 图5为依据本发明之图4的力传感U形夹插入物之透视图，显示 SAW芯片与天线置于该U形夹插入物的凹部；图6为依据本发明之图2的传感器之部分切掉的剖视图，显示该弹簧锁U形夹孔内的该销及力传感U形夹插入物之横截面；以及图7为依据本发明之图6的一部分传感器之放大透视图，显示位 于该u形夹插入物之凹部内的应力集中区域，以及该对准销维持该孔 内的U形夹插入物之方向。
具体实施方式
现在将对于本发明之较佳实施例详细地做出参考，较佳实施例的 范例将在附图中展示。本发明之方法及相应步骤会结合该系统之详细 描述而予以描述。这里提出的装置及方法可用于侦查弹簧锁销的状态。本发明特别 适合于感知航行器发动机罩是否锁上。根据本发明，提供一种侦査作用于销上的力之传感器，该销置于U形夹的第一及第二孔内，该传感器包含u形夹插入物，该u形夹插入物被配置成适合安装于该u形夹 的第一孔与该销之间。应变传感元件可操作地连接至该u形夹插入物。 该应变传感元件被配置成适合当力作用于该u形夹插入物上时侦查该u形夹插入物上的机械应变。图2所示依据本发明之传感器的例示实施例的局部视图是用以解 释及说明本发明，而非限制本发明，于图2中，该传感器大致被标示 为参考符号100。图3-7所提供的本发明之传感器的其他实施例或态样 同样将被描述。如本发明之图2-3所示，U形夹102具有一对孔106，用以把持弹 簧锁销104。 U形夹102及销104是弹簧锁的典型组件，该些弹簧锁包 含机械过中心锁装置(mechanical over-center latch device), 或其他一 般用于锁航行器组件例如发动机罩(如图1所示)之锁结构。弹簧锁 一般将锁紧螺帽(keeper)锁在销上以锁定该弹簧锁处在闭合位置。以 过中心弹簧锁为例，打开或闭合弹簧锁组件需移动穿过高应力位置。 当闭合时，虽然处在比打开及闭合该弹簧锁过程中所经历的峰值应力低的应力下，但这些弹簧锁仍然被压迫至一定程度。该受力状态有助 于维持该弹簧锁牢固地闭合。由于弹簧锁取决于其是否打开，闭合， 或处于打开与闭合之间的某处而经历各种不同的应力状态，所以感知 该弹簧锁内的组件的应力状态有益于确定该弹簧锁是否锁紧。销104可为被锁紧螺帽锁上的销。然，弹簧锁中的其他销也可适 用于本发明，例如上面有锁紧螺帽转动之销。在不违背本发明的精神 及范畴下，本领域的技术人员将了解到，可使用在该弹簧锁闭合时能 够将力集中以及在该弹簧锁打开时能够将力松弛之的任何销。在这里，图2-5所实现及描述的是为说明本发明，而非限制本发明， 图2-5是揭示一种传感器100，其具有U形夹插入物108， U形夹插入 物108被配置成适合安装在销104与U形夹102的一个孔106之间。 销104安装穿过插入物108中定义的销孔103 (如图4所示)。销104 也被插入穿过U形夹102的两个孔106。如图2所示，在本结构中， 销104之一末端由U形夹102的一个孔106支撑，另一末端由插入物 108支撑。虽然仅描述一个插入物108，但U形夹102的另一面也可使 用第二插入物108，从而使用依据本发明之插入物108支撑销104的每 一末顺。虽然插入物108显示及描述成具有大致环形或圆形，但也可能使 用其他形状的插入物。例如，在不违背本发明的精神及范畴下，插入 物108可为一般的"c"或"u"形。此外，虽然插入物108的孔106完全延 伸穿过插入物108，但也可能使用孔只有部分延伸穿过插入物108的插 入物108，该插入物108类似于销104的端盖，其可将销104把持在U 形夹102内。如图4-5所示，插入物108外围具有向外延伸之凸缘126。 凸缘126是视需要的。然有利的是，在装配或运作过程中，凸缘126 用作避免插入物108完全穿过孔106。 一般来说，在不违背本发明的精 神及范畴下，本领域技术人员将轻易地了解可被用于插入物108的任 何适合的形状，该形状并非限制于任何特定的几何外形。只要该孔或 销符合相互依从的特征，该孔或弹簧锁销将包含在本发明中。当装配进U形夹内时，为被U形夹102支撑而分解操作力，作用 在弹簧锁销104上的操作力必须也完全作用于插入物108。因此，在该 弹簧锁打开、闭合、以及处在锁紧状态时，施加在弹簧锁销104及U形夹102上的力也将大部份作用于U型插入物108上。为进一歩达成本发明，本发明提供一种应变传感元件。如图4所 示，应变传感元件112是可操作地连接至该U形夹插入物。U形夹插 入物108的外表面定义有凹部110。如图4所示之连接线所显示，该凹 部尺寸被定义成容纳应变传感元件112。应变传感元件112是惯用的电阻类型的应变量规。导线116可连 接至电子电路，其包括惠斯登桥，用以提供应变量规112上的应变之 度量。当应变量规112正确地置于凹部110时，在运作该弹簧锁的过 程中，应变量规112可提供U形夹插入物108上由作用于弹簧锁销104 上的力所引起的机械应变之度量。通道114容纳从凹部110通向U形 夹插入物108的外围导线116。现参考图5，描述不同种类的应变传感元件。表面声波芯片(surface acoustic wave; SAW) 118形式之应变传感器显示接置于U形夹插入物 108内的凹部110。天线120从SAW芯片118延伸经过通道114。有一 种可能是如果天线120未延伸超过插入物108的边缘，通道114就不 需要完全延伸至插入物108的边缘。如下详述，天线120增强了SAW 芯片118发送及接收RF信号的能力。可以了解，天线120可以是任何 合适的形状，其可被定义在U形夹插入物108的外周内。例如天线120 可在U形夹插入物108的外围附近弯曲。此外，如期望的一样， 一部 分或整个天线120可从U形夹插入物108表面向外凸出。用SAW技术侦查芯片上的机械应力/应变为本领域所熟知，例如 用在负载传感器及压力传感器中使用的SAW技术(参见例如Lim等人 申请的美国专利第4,265,124号案，Reindl等人申请的美国专利第 6,144,332号案，以及Naito申请的美国专利第4，632，813号案，在此， 每一专利申请案藉由在此引用而整个并入)。SAW芯片118由于其无线 特性而具有优势。临近的收发器可以第一频率之射频能量(RF energy) 激励SAW芯片118，然后SAW芯片118会透过发送出第二频率之射 频能量做出反应。SAW芯片118所发送出的第二频率会依据SAW芯 片118中的应变状态而变化。因此，当SAW芯片118被激励时，临近 的RF探测器可用于依据自SAW芯片118所接收到的RF频率确定U 形夹插入物108上的应变。由于SAW芯片118是无线，透过使用无线传感器，传感器100的装配能被大大简化。此外，如果传感器100使用SAW芯片118且该传感器100需要被替换时，该传感器100可被直 接更换而不需处理电线，连接器等。虽然这里传感器100被描述成与应变量规112或SAW芯片118结 合，在不违背本发明的精神及范畴下，本领域技术人员将了解，可以 使用任何适当的应变传感元件。应变传感晶体，例如压电传感器 (piezoelectric sensor)， 光应变传感器(optical strain sensor)， 或其他 适合的应变传感器可被使用。无论使用何种类型的应变传感元件，本 发明可被用于基于应变传感元件所提供的应变信息而确定弹簧锁是否 锁紧。传感器100所提供的信息可以是开/关信号的形式，例如，当弹簧 锁锁紧时有信号，而当弹簧锁打开时没有信号。如果弹簧锁打开，该 信息也可以是一个信号，如果弹簧锁锁紧该信息可以是一个不同的信 号。以此方式，两种弹簧锁状态都有信号提供，因此，无论弹簧锁处 在什么状态，都可以确定传感器100—直是在正常工作的。此外，传感器100所提供的信息可用在多种情形中。例如，该信 息可以显示在控制台，以供地面人员检验弹簧锁是否锁紧。或者，这 种控制台可置于航行器内部提供飞行机组人员以及特别是置于驾驶员 座舱以供飞行员确定弹簧锁的状态。这种控制台也可以位于其他地方， 例如位于航空终点站，指挥塔台，或任何其他适合的位置。传感器100 也可用于提供数据给飞行控制系统。例如，如果弹簧锁没有锁紧，可 配置航行器停止某些飞行系统以使航行器无法起飞。来自传感器100的信息可以任何适合的形式传达给这种控制台或飞行系统。可以预期的是，该信息可以任何本领域已知的合适方式透 过有限或无线传达。现参考图4及图5，凹部110是视需要的特征。本领域技术人员将 了解如何用设置于不具有任何凹部之U形夹插入物108上的应变传感 元件112/118来实践本发明。然，凹部110提供某些优势。例如，透过 提供保护隔离给脆弱的应变传感元件112/118，凹部110可增强传感器 100整体的健壮性。应变传感元件112/118装上后，该健壮性可透过以 保护材料填充凹部110而得以进一步增强，该保护材料例如为树脂、环氧化物等。在适当位置装上应变传感元件112/118之后，也可能用一层保护材料覆盖传感器100的整个表面来保护应变传感元件112/118 (包括导线116或天线120)。现参考图6及图7，可了解凹部110的更多优势。图6中的大箭头 指示当弹簧锁锁紧时，典型作用于U形夹102内的销104上的力的方 向。图6中圈起来的区域被放大在图7中，其显示U形夹插入物108 的横截面的细节。因U形夹插入物108具有临近凹部110之縮小的横 截面宽度"W"， U形夹插入物108上的机械应变将特别集中在应变传感 元件112/118设置的凹部110中。因此，将应变传感元件112/118定位 在凹部110内增加了传感器100对作用在弹簧锁销104上的力的灵敏 度。本领域技术人员将了解，凹部110的深度越深机械应变的集中度 越大，应变传感元件112/118的灵敏度越大。此外，虽然凹部110仅设 置在U形夹插入物108的一个面，但是也可以有相似的凹部定义在U 形夹插入物108的另外一个面以进一步减少应变传感元件112/118下的 横截面宽度"W"。本领域技术人员将透过选取具有适当弹性模数的材料 作为该U形夹插入物108而能轻易地进一步修改传感器100的灵敏度。 适合的材料包括腐蚀抗性钢，钛合金，以及铝合金。在不背离本发明 之精神与范畴下，本领域技术人员将轻易地了解可被使用的众多其他 适合的材料。进一步根据本发明，在该U形夹插入物上设有对准特征。在这里 实现及在图4、 5、及7所描述的是为说明本发明，而非限制本发明， 图4、 5、及7揭示一种U形夹插入物108具有定义在其外围的第一对 准特征122。第一对准特征122被描写成半月形缺口以配置成如图7 所描述与孔106中的第二对准特征124啮合。对准特征124被描述成 从孔106周围向内延伸的一般圆柱形凸出。然，可了解的是，可以使 用任何适合的横截面形状之凸出，只要在U形夹插入物108与孔106 之间提供配准。对准特征122及124致使U形夹插入物108在孔106内具有特定 定位。如图7所示，对准特征122及124用以定位U形夹插入物108， 使得当该弹簧锁锁紧时(大箭头所指示)，凹部110及应变传感元件 112/118直接位于作用在销104上的力所定义的负载路径上。然，本领域技术人员将，对准特征可依据本发明而为视需要的，该些对准特征 的优势在于确保应变传感元件112/118经受强应变读数。在此定位中， 该指示的力将会作用而压縮凹部110。在不背离本发明之精神与范畴下，该凹部也可被定位成不同方向，例如从其显示的地方转180度， 在此情形下，该指示力可作用而令凹部110至少部分处在张力状态。 没有对准特征时，U形夹插入物108 —开始可能被放置成没有对准， 或者透过反复闭锁及开锁或机械振动，U形夹插入物108可能被逐渐 影响而转旋至丧失对准。虽然当U形夹插入物108丧失对准时，仍有 可能感知U形夹插入物108上的应变，但保持U形夹插入物108适当 的对准时，可以侦查到更强及更一致的应变。第二对准特征124与U形夹102 —起完整的形成是可能的。第二 对准特征124是一个与孔106完全地分离的分离件也是可能的。例如， 孔106可具有类似于U形夹插入物108的特征122之半月形槽口，而 该第二对准特征可以是销，该销被配置成插入孔106中的槽口与U形 夹插入物108的特征122所定义的开口中。在没有被以上特定例子限 制下，本领域技术人员将轻易地了解所有的众多其他适合的对准特征 结构可依据本发明进行实践。根据本发明的另一个态样，本发明提供一种用以确定锁紧航行器 上的发动机罩之弹簧锁是否锁紧之方法。该方法包括提供应变传感元 件，该应变传感元件可操作地连接至U形夹插入物。该U形夹插入物 置于该U形夹与弹簧锁销之间。该方法进一步包括当该应变传感元件 感知到作用在弹簧锁销上的力负载时发射第一信号。该第一信号指示 该发动机罩是锁紧的。该方法还包括当该应变传感元件感知作用在在 弹簧锁销上的力负载松弛时发射第二信号。该第二信号指示该发动机 罩是没有锁紧的。在这里实现及在图2-7所描述的是为说明本发明，而非限制本发 明，图2-7提供一种应变传感元件(例如112/118)，该应变传感元件是 设于U形夹插入物(例如108)。该U形夹插入物位于该U形夹(例 如102)与该销(例如104)之间。当应变传感元件感知到作用在弹簧锁销上的力负载时，该发射第 一信号之步骤会指示发动机罩被锁紧。该信号可透过上述线缆或无线方式发射。此外，如上参考传感器100时所述，该信号可被发射至控 制台用以将该弹簧锁的状态告知操作人员。当该应变传感元件感知作 用在在弹簧锁销上的力负载松弛时，发射该第二信号。如上所述，在 该弹簧锁锁紧时具有第一信号及在该弹簧锁没有锁紧时具有第二信号 之优势在于无论该弹簧锁是否锁紧，至少清楚该传感器是可运作的。 如上所述，该第一及第二信号可由应变量规、SAW芯片、或任何其他 适合的应变传感元件产生。根据本发明之另一个态样，本发明提供一种修改航行器弹簧锁以 便感知该弹簧锁是否锁紧之方法。该方法包括提供U形夹插入物，该u形夹插入物的尺寸符合安装在该弹簧锁的u形夹之第一孔内。该u形夹插入物具有可操作地连接至该U形夹插入物的应变传感元件，以 及当该U形夹插入物插进该第一孔内时具有与该第一孔平行的销孔。 该销孔被配置成适合容置该弹簧锁销。该方法进一步包含将该U形夹 插入物插进该第一孔以及将该销插入穿过该销孔与该U形夹的第二 孔。在这里实现及在图1-7所描述的是为说明本发明，而非限制本发 明，该方法可用于翻新已知弹簧锁以用来包含依据本发明之传感器(例 如100)。提供一种U形夹插入物(例如108)，包含设置于其上的应变 传感元件(例如112/118)。该U形夹插入物的尺寸被定义成能被插进 该弹簧锁的U形夹之孔(例如106)内，及用以当该插入物及销插进 该U形夹的第一孔时，用以容纳该销(例如104)穿过销孔(例如103) 而支撑该U形夹内的销。若需要，该孔可被扩大以容纳该U形夹插入 物。然，若该孔的尺寸已可容纳相等该U形夹插入物尺寸的间隔物， 则不需扩大该孔，反而，可依据本发明将该现存的间隔物简单地替换 成该U形夹插入物。该U形夹插入物可包括向外延伸的凸缘(例如 126)，使得在该插入物的插入期间该凸缘可与该U形夹咬合，从而避 免该U形夹插入物完全地穿过该孔。进一步根据本发明，也可包含在该第一孔内形成第二对准特征(例 如124)之步骤，以及提供具有第一对准特征(例如122)之U形夹插 入物之步骤。如上所述关于传感器100，该第二对准特征被配置成与该 第一对准特征合作以对准该第一孔内的应变传感元件。特别地是，翻新完成后，当该弹簧锁锁紧时有利于对准特征沿着该弹簧锁内的操作 力负载所定义的负载路径对准该应变传感元件。若需要，其他组件可 被安装在靠近该弹簧锁处。如上所述，该些组件可包含，例如，与该U形夹插入物内的SAW芯片结合用以发射及感知RF射频能量之RF收 发器，或该U形夹插入物内的应变量规之电路。前述程序显示即使本 发明应用于相当简单的现存弹簧锁中仍是非常有用。根据本发明之另一个态样，本发明提供一种用以翻新航行器发动 机罩之弹簧锁之套件(kit)，以便于该弹簧锁锁紧时帮助感知。该套件 包括U形夹插入物，该U形夹插入物配置成适合至少部分地插进该弹 簧锁的孔内，该插入物定义至少部分穿越该孔之通道。该通道被配置 成容置该弹簧锁的销。该套件还包括应变传感元件，其配置成适合可 操作地连接至该U形夹插入物。该应变传感元件被配置成适合当力负 载作用在该插入物而指示该发动机罩被牢固地锁上时侦査该插入物上 的机械应变。在这里实现及在图1-7所描述的是为说明本发明，而非限制本发 明，该套件包含U形夹插入物(例如108)，该U形夹插入物被配置成 安装在弹簧锁的销与U形夹之间。如上所述，依据本发明之套件使用 该U形夹插入物可能需要依据该销、孔、以及U形夹插入物的相关尺 寸而扩大该U形夹插入物的一个孔。提供一种应变传感元件(例如 112/118)。该套件之应变传感元件与上述的应变传感元件相同，其可能 己经安置于该U形夹插入物上或与该U形夹插入物分离。根据本发明之另一个态样，可能包括具有该套件之对准销。如上 所述，该对准销被配置成适合插在该孔与该U形夹插入物之间以对准 该插入物。该U形插入物可被供应在该套件内，其外围已具有对准特 征而与该对准销或形成在该U形夹之孔内的其他对准特征结合使用。 如上所述，该对准销及/或对准特征用于沿着负载路径对准该应变传感 元件。虽然本发明在U形夹的应用环境内已被详细描述如上，特别是用 于航行器发动机罩之弹簧锁中的U形夹，但是本领域技术人员将明了 本发明也可应用在其他环境中。例如，该力传感U形夹插入物可当成 任何销及孔结合处的负载单元(load cell)以作为测量该孔及销上的力、应力、或应变的一种手段。此外，该传感器可用在整个航行器之不同 位置以感知弹簧锁的闭合。例如，在不背离本发明之精神及范畴下， 本发明之传感器可用于感知航行器门锁是否闭合上。上述及图示之本发明之方法及系统提供具有包括一致、敏感读书、 易于使用、以及不需重大修改现存系统即可替换之出众性能之传感器， 以及低成本。本领域技术人员可在不违背本发明的精神及范畴下，对 本发明之装置及方法进行各种修饰与改变。因此，本发明意指包含落 入该申请的权利要求及其对等物之范畴内的修饰与改变。
权利要求
1、一种传感器，包括a)U形夹插入物，容置于U形夹的第一孔内，该U形夹插入物用于容纳弹簧锁销；以及b)应变传感元件，当力透过该销作用于该U形夹插入物时，该应变传感元件与该U形夹插入物联合运作以侦查传递给该U形夹插入物的机械应变。
2、 如权利要求1所述的传感器，其中，该U形夹插入物定义凹部， 该凹部配置成容置该应变传感元件及适合集中该应变传感元件上的机 械应变。
3、 如权利要求2所述的传感器，其中，该U形夹插入物包含贴近 于该U形夹插入物的外围的第一对准特征，该第一对准特征被配置成 适合与该U形夹的第一孔内相应的第二对准特征合作，以对准该U形 夹插入物。
4、 如权利要求3所述的传感器，其中，该第一及第二对准特征被 配置成适合当力作用于该U形夹插入物时沿着力负载所定义的负载路 径对准该应变传感元件。
5、 如权利要求4所述的传感器，其中，该U形夹插入物所定义的 凹部被配置成适合当该力作用于该U形夹插入物时，该力压縮该U形 夹插入物最接近该应变传感元件的一部分。
6、 如权利要求5所述的传感器，还包括电性连接至该应变传感单 元的电子电路，以便测量应变。
7、 如权利要求1所述的传感器，其中，该应变传感元件是SAW 应变传感器，该SAW应变传感器被配置成适合被第一射频能量所激励，并且无线发射指示该U形夹插入物所经历的应变的第二射频。
8、 如权利要求7所述的传感器，还包括与该U形夹插入物联合运 作的RF收发器，该RF收发器被配置成适合发射该第一射频至该SAW 应变传感器、接收从该SAW应变传感器发出的该第二射频、以及发射 指示该弹簧锁状态的状态信息。
9、 如权利要求1所述的传感器，其中，该U形夹是装设在发动机 罩门上。
10、 一种弹簧锁装置，包括a) U形部分，该U形部分包含壁，该壁具有延伸穿过该壁的第一孔；b) 环形插入物，容纳于该U形部分的壁的第一孔内，且具有延伸 穿过该环形插入物的缝隙；c) 锁紧螺帽销，延伸穿过该环形插入物的该缝隙；以及d) 应变传感元件，装设于邻近该环形插入物的该缝隙，当力透过 该锁紧螺帽销作用于该环形插入物时，侦查传递给该环形插入物的机 械应变。
11、 如权利要求10所述的弹簧锁装置，其中，该U形部分具有第 二壁，且该第二壁具有第二孔，该锁紧螺帽销被配置成适合延伸穿过 该环形插入物中的缝隙与该U形部分中的该第二孔。
12、 如权利要求10所述的弹簧锁装置，其中，该环形插入物定义 凹部，该凹部适合容置该应变传感元件，且该凹部被配置成适合集中 该应变传感元件上的机械应变。
13、 如权利要求12所述的弹簧锁装置，其中，该环形插入物包含 贴近于该环形插入物的外围的第一对准特征，该第一对准特征被配置 成适合与该U形部分的该第一孔内相应的第二对准特征合作，以对准 该环形插入物。
14、 如权利要求13所述的弹簧锁装置，其中，该第一及第二对准 特征被配置成适合当力作用于该环形插入物时，沿着力负载所定义的 负载路径对准该应变传感元件。
15、 如权利要求14所述的弹簧锁装置，其中，该第一孔内的第二 对准特征包含定义于该第一孔外围的槽口 。
16、 如权利要求15所述的弹簧锁装置，其中，该第二对准特征呈 一般的圆柱体形状。
17、 如权利要求14所述的弹簧锁装置，其中，该环形插入物所定 义的凹部被配置成适合当力作用于该环形插入物时，该力压縮该环形 插入物最接近该应变传感元件的一部分。
18、 如权利要求17所述的弹簧锁装置，还包括电性连接至该应变 传感元件的电子电路，以便测量应变。
19、 如权利要求10所述的弹簧锁装置，其中，该应变传感元件是 SAW应变传感器，该SAW应变传感器被配置成适合被第一射频能量 所激励，并且无线发射指示该环形插入物所经历的应变的第二射频。
20、 如权利要求19所述的弹簧锁装置，还包括与该环形插入物联 合运作的RF收发器，该RF收发器被配置成适合发射该第一射频至该 SAW应变传感器、接收从该SAW应变传感器发出的该第二射频、以 及发射指示该弹簧锁状态的状态信息。
21、 如权利要求10所述的弹簧锁装置，其中，该U形部分装设于 发动机罩门上。
22、 一种翻新弹簧锁装置的方法，包括下列步骤 a)提供U形夹插入物，该U形夹插入物具有权利要求书第4/4页i)U形夹插入物本体，该U形夹插入物本体的尺寸被定义 成适合容置在U形夹壁的孔内，该U形夹插入物本体中具有缝隙用以 容置弹簧锁销；以及ii )应变传感元件，设于该U形夹插入物本体上临近该缝隙 处，用于当力透过该销作用于该U形夹插入物上时侦查传递给该U形 夹插入物的机械应变；b) 扩大该U形夹的壁上现有的孔；以及c) 将该U形夹插入物安置于该U形夹的该壁中的该孔内。
23、如权利要求22所述的翻新弹簧锁装置的方法，其中，该U形 夹是装设于发动机罩门上。
全文摘要
一种传感器包括U形夹插入物(clevis insert)，该U形夹插入物容置于U形夹的第一孔内。该U形夹插入物配置成容纳弹簧锁销。当力透过该销作用于该U形夹插入物时，该应变传感元件与该U形夹插入物联合运作以侦查传递给该U形夹插入物之机械应变。本发明还提供一种翻新罩弹簧锁装置的方法。
文档编号G01B15/06GK101402397SQ20081016138
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者J·R·鲍威尔, S·D·埃斯布兰德 申请人:罗斯蒙特航宇公司