專利名稱：助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及助力電動(dòng)自行車，尤其涉及其力矩和速度傳感器。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，包括有位移信號(hào)裝置和傳感頭，其特征在于，所述位移信號(hào)裝置由飛輪、鏈條輪、信號(hào)輪、彈簧、螺母組成；所述飛輪，其鏈條傳動(dòng)輪中心孔周緣固設(shè)有幾個(gè)與傳動(dòng)輪輪面相垂直的排列成環(huán)形的成等間距設(shè)置的傳動(dòng)齒，每一個(gè)傳動(dòng)齒的受力齒面的法線均與飛輪的中軸線相交成相同銳角α，該鏈條傳動(dòng)輪與飛輪的外壁面成可轉(zhuǎn)動(dòng)套接；所述信號(hào)輪呈一平面環(huán)形，其中心孔內(nèi)緣固接有與鏈條傳動(dòng)輪齒數(shù)相等的垂直于輪面的高度略低的傳動(dòng)齒，該傳動(dòng)齒與鏈條輪上的與輪面相垂直并排列成環(huán)形的傳動(dòng)齒成可嚙合，該輪的環(huán)形平面的二個(gè)同心圓周上分別設(shè)有幾個(gè)成等間距排列的信號(hào)元件和聯(lián)接螺孔，該信號(hào)輪以傳動(dòng)齒與鏈條輪環(huán)形傳動(dòng)齒嚙合的方式套接在飛輪的外壁面上，所述信號(hào)元件是磁鐵，也可以是在輪面上的開孔或間隙；所述彈簧，為一中部有聯(lián)接孔、外圍設(shè)有幾個(gè)呈均勻分布的彈性片構(gòu)成的彈簧，聯(lián)接孔內(nèi)緣設(shè)有幾個(gè)可與飛輪上端側(cè)壁面上的凹槽成嵌入配合的向內(nèi)突起，幾個(gè)彈簧片端部均開有聯(lián)接螺孔，彈簧通過設(shè)有向內(nèi)突起的聯(lián)接孔以不可轉(zhuǎn)動(dòng)方式套接在飛輪的外壁面，并由螺絲和聯(lián)接孔與信號(hào)輪聯(lián)接；所述螺母，通過其內(nèi)螺紋螺接在飛輪端部并壓緊彈簧；所述傳感頭是與磁鐵信號(hào)元件相匹配的霍爾傳感頭，也可以是與信號(hào)輪面上的開孔或間隙相配匹的電感式傳感頭，它以不接觸信號(hào)輪的方式通過支架固定在后軸上，由其感知信號(hào)輪位移信號(hào)并傳給控制器。
本實(shí)用新型的助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，由于腳踏力矩是以二個(gè)相互嚙合的斜面形齒輪傳遞的軸向分力與彈簧形變力的位移量作為信號(hào)的，因此位移與力矩大小有良好的線性關(guān)系；又因信號(hào)輪上的信號(hào)元件是成等間距分布的，故信號(hào)脈沖成方波形，其單位時(shí)間內(nèi)的峰數(shù)(或谷數(shù))就反映速度，其脈沖高度則為力矩信號(hào)。也就是說本傳感器所取得的信號(hào)是包括力矩和速度信息的復(fù)合信號(hào)，故無需再添置其它傳感器。本傳感器可以裝在任何車型的電動(dòng)自行車的后軸或后軸電機(jī)上，安裝非常方便。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)自行車力矩與速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說明1飛輪 11飛輪外壁面凹槽2飛輪上的鏈條輪 21鏈條輪輪齒22鏈條輪輪面上的垂直傳動(dòng)齒 3信號(hào)輪31信號(hào)輪輪面上的垂直傳動(dòng)齒 32磁鐵4彈簧 41彈性片5螺母 6傳感頭61傳感頭支架62后軸如
圖1所示，本實(shí)用新型助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，包括有位移信號(hào)裝置和傳感頭，位移信號(hào)裝置由飛輪1、鏈條輪2、信號(hào)輪3、彈簧4、螺母5組成；所述飛輪1，其鏈條傳動(dòng)輪2中心孔周緣固設(shè)有幾個(gè)與傳動(dòng)輪輪面相垂直的排列成環(huán)形的成等間距設(shè)置的傳動(dòng)齒22，每一個(gè)傳動(dòng)齒22的受力齒面的法線均與飛輪1的中軸線相交成相同銳角α，該鏈條傳動(dòng)輪2與飛輪1的外壁面成可轉(zhuǎn)動(dòng)套接；所述信號(hào)輪3呈一平面環(huán)形，其中心孔內(nèi)緣固接有與鏈條傳動(dòng)輪齒數(shù)相等的垂直于輪面的高度略低的傳動(dòng)齒31，該傳動(dòng)齒31與鏈條輪2上的與輪面相垂直并排列成環(huán)形的傳動(dòng)齒22成可嚙合，該輪的環(huán)形平面的二個(gè)同心圓周上分別設(shè)有幾個(gè)成等間距排列的信號(hào)元件和聯(lián)接螺孔，該信號(hào)輪3以傳動(dòng)齒31與鏈條輪環(huán)形傳動(dòng)齒22嚙合的方式套接在飛輪的外壁面上；所述彈簧，為一中部有聯(lián)接孔、外圍設(shè)有幾個(gè)呈均勻分布的彈性片構(gòu)成的彈簧，聯(lián)接孔內(nèi)緣設(shè)有幾個(gè)可與飛輪1上端側(cè)壁面上的凹槽11成嵌入配合的向內(nèi)突起，幾個(gè)彈簧片41端部均開有聯(lián)接螺孔，彈簧通過設(shè)有向內(nèi)突起的聯(lián)接孔以不可轉(zhuǎn)動(dòng)方式套接在飛輪1的外壁面，并由螺絲和聯(lián)接孔與信號(hào)輪3聯(lián)接；所述螺母5，通過其內(nèi)螺紋螺接在飛輪1端部并壓緊彈簧4。
所述信號(hào)元件是磁鐵32，也可以是在輪面上的開孔或間隙。
所述傳感頭6是與磁鐵信號(hào)元件相匹配的霍爾傳感頭，也可以是與信號(hào)輪面上的開孔或間隙相配匹的電感式傳感頭，它以不接觸信號(hào)輪1的方式通過支架61固定在后軸62上，由其感知信號(hào)輪位移信號(hào)并傳給控制器。
當(dāng)腳踏腳輪并旋轉(zhuǎn)后，與腳輪相聯(lián)的鏈條即帶動(dòng)飛輪1上的鏈條輪2上的輪齒21并使之旋轉(zhuǎn)，鏈條輪2上垂直固接的傳動(dòng)齒22即撥動(dòng)與之嚙合的垂直固裝在信號(hào)輪3上的傳動(dòng)齒31，使信號(hào)輪3旋轉(zhuǎn)并克服彈簧4的阻力而產(chǎn)生軸向位移；信號(hào)輪3上成等間距設(shè)置的磁鐵32在旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)霍爾傳感頭32產(chǎn)生作用，使其對(duì)控制器發(fā)出方波的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)的高度(強(qiáng)度)賴于霍頭傳感頭32與信號(hào)輪(磁鐵)間的距離，亦即依賴于與力矩成正比的信號(hào)輪軸向位移量的大小，而單位時(shí)間內(nèi)的信號(hào)個(gè)數(shù)則與標(biāo)志速度的轉(zhuǎn)速成正比，故該脈沖信號(hào)是力矩和速度的復(fù)合信號(hào)。如前所述，由于鏈條輪與信號(hào)輪上的垂直于輪面的傳動(dòng)齒的受力面均有一定斜率，故垂(軸)向力(矩)與切向力(矩)的比為一常數(shù)；而壓在信號(hào)輪上的力是由彈簧4提供的，該力大小與彈簧形變量成正比，當(dāng)彈簧壓力與垂向力腳蹬力的軸向分力相等時(shí)信號(hào)輪才達(dá)到平衡不再繼續(xù)位移，該位移量正比于切向力(矩)；故本傳感器對(duì)腳蹬力矩具有良好的線性關(guān)系，而且不受鏈條振顫的影響，有很高的穩(wěn)定性；本傳感器可以適用于多種車型、裝配、調(diào)整都很簡(jiǎn)單易行。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，包括有位移信號(hào)裝置和傳感頭，其特征在于，所述位移信號(hào)裝置由飛輪、鏈條輪、信號(hào)輪、彈簧、螺母組成；所述飛輪，其鏈條傳動(dòng)輪中心孔周緣固設(shè)有幾個(gè)與傳動(dòng)輪輪面相垂直的排列成環(huán)形的成等間距設(shè)置的傳動(dòng)齒，每一個(gè)傳動(dòng)齒的受力齒面的法線均與飛輪的中軸線相交成相同銳角α，該鏈條傳動(dòng)輪與飛輪的外壁面成可轉(zhuǎn)動(dòng)套接；所述信號(hào)輪呈一平面環(huán)形，其中心孔內(nèi)緣固接有與鏈條傳動(dòng)輪齒數(shù)相等的垂直于輪面的高度略低的傳動(dòng)齒，該傳動(dòng)齒與鏈條輪上的與輪面相垂直并排列成環(huán)形的傳動(dòng)齒成可嚙合，該輪的環(huán)形平面的二個(gè)同心圓周上分別設(shè)有幾個(gè)成等間距排列的信號(hào)元件和聯(lián)接螺孔，該信號(hào)輪以傳動(dòng)齒與鏈條輪環(huán)形傳動(dòng)齒嚙合的方式套接在飛輪的外壁面上；所述彈簧，為一中部有聯(lián)接孔、外圍設(shè)有幾個(gè)呈均勻分布的彈性片構(gòu)成的彈簧，聯(lián)接孔內(nèi)緣設(shè)有幾個(gè)可與飛輪上端側(cè)壁面上的凹槽成嵌入配合的向內(nèi)突起，幾個(gè)彈簧片端部均開有聯(lián)接螺孔，彈簧通過設(shè)有向內(nèi)突起的聯(lián)接孔以不可轉(zhuǎn)動(dòng)方式套接在飛輪的外壁面，并由螺絲和聯(lián)接孔與信號(hào)輪聯(lián)接；所述螺母，通過其內(nèi)螺紋螺接在飛輪端部并壓緊彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，其特征在于所述信號(hào)元件是磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，其特征在于所述信號(hào)元件是在輪面上的開孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，其特征在于所述傳感頭是與磁鐵信號(hào)元件相匹配的霍爾傳感頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，其特征在于所述傳感頭是與輪面上的開孔相匹配的電感式傳感頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，其特征在于所述傳感頭與信號(hào)輪有間距地安裝在固定于后軸的支架上。
專利摘要一種助力電動(dòng)自行車用力矩與速度傳感器，由飛輪、鏈條輪、信號(hào)輪、彈簧、螺母組成的感力位移信號(hào)裝置和傳感頭構(gòu)成；飛輪，其鏈條輪中心孔周緣固設(shè)與傳動(dòng)輪相垂直的傳動(dòng)齒，傳動(dòng)齒的受力齒面成斜面，該鏈條輪與飛輪的外壁面成套接；信號(hào)輪呈一平面環(huán)形，其中心孔內(nèi)緣固接有與鏈條輪齒數(shù)相等的高度略低的垂直傳動(dòng)齒，該輪的二個(gè)同心圓周上分別設(shè)有成等間距排列的信號(hào)元件和聯(lián)接螺孔，該信號(hào)輪以傳動(dòng)齒與鏈條輪環(huán)形傳動(dòng)齒嚙合的方式套接在飛輪的外壁面上，彈簧以不可轉(zhuǎn)動(dòng)方式套接在飛輪的外壁面，并與聯(lián)接信號(hào)輪聯(lián)接；螺母螺接在飛輪端部并壓緊彈簧。本實(shí)用新型傳感器能線性反映力矩和速度，其穩(wěn)定性和普適性高，裝配簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B62M23/02GK2599529SQ0228162
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者劉名軍 申請(qǐng)人:劉名軍