電動(dòng)自行車扭力傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，包括中軸、套設(shè)于中軸上的鏈盤及與鏈盤固定的中軸齒輪；其特征在于所述中軸上固定有撥盤，所述撥盤與中軸齒輪之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)撥盤雙向旋轉(zhuǎn)復(fù)位的徑向彈性復(fù)位件，所述中軸上套設(shè)有磁感應(yīng)環(huán)，所述磁感應(yīng)環(huán)上設(shè)有從動(dòng)端面凸輪，前述撥盤上固定有推子，所述推子上設(shè)有與磁感應(yīng)環(huán)上的從動(dòng)端面凸輪配合以驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸移動(dòng)的主動(dòng)端面凸輪，同時(shí)中軸上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)移動(dòng)復(fù)位的軸向彈性復(fù)位件，還包括設(shè)于磁感應(yīng)環(huán)外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈。該傳感裝置能夠檢測靜態(tài)和動(dòng)態(tài)扭矩并且工作性能更加穩(wěn)定可靠，同時(shí)還可以確保電動(dòng)自行車在騎行中零啟動(dòng)并保持行駛性能的穩(wěn)定。
【專利說明】電動(dòng)自行車扭力傳感裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)自行車扭力傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)自行車由于其輕快省力及無污染等特點(diǎn)，正日益在我國推廣運(yùn)用。傳統(tǒng)的電動(dòng)自行車都用手把來調(diào)速，即用手把來控制電機(jī)的輸出功率，而目前越來越多的電動(dòng)自行車則主要采用扭力傳感器將人騎行時(shí)腳的蹬力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)輸出，經(jīng)電機(jī)控制電路板放大處理后控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率，這樣可以大大節(jié)省能源。
[0003]目前用于電動(dòng)自行車中的扭力傳感器多為霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，這種傳感器使用磁鋼粘貼在電動(dòng)自行車的中軸或鏈盤等旋轉(zhuǎn)部件表面，而在車架主軸等非轉(zhuǎn)動(dòng)部件上安裝霍爾元件，當(dāng)人踏腳蹬時(shí)，中軸或鏈盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于扭力矩的變化電位，并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)放大處理后即可控制電機(jī)的輸出功率。這類電動(dòng)自行車傳感器存在下述問題：1、不能檢測靜態(tài)和動(dòng)態(tài)扭矩，測量精度差，在騎行中不能零啟動(dòng)，在平路和下坡騎行中會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)助力過大而使電池產(chǎn)生不必要的放電。2、中軸及鏈盤這類旋轉(zhuǎn)部件在電動(dòng)自行車的長期使用過程中易磨損或傾斜，導(dǎo)致其上的磁鋼與霍爾元件之間的位置發(fā)生變化，使得感應(yīng)電位信號(hào)的輸出不再準(zhǔn)確，傳感器的工作穩(wěn)定性和可靠性均大大下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型目的是：提供一種能夠檢測靜態(tài)和動(dòng)態(tài)扭矩并且工作性能更加穩(wěn)定可靠的電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，該傳感裝置還可以確保電動(dòng)自行車在騎行中零啟動(dòng)并保持行駛性能的穩(wěn)定。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，包括中軸、套設(shè)于中軸上的鏈盤及與鏈盤固定的中軸 齒輪；其特征在于所述中軸上固定有撥盤，所述撥盤與中軸齒輪之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)撥盤雙向旋轉(zhuǎn)復(fù)位的徑向彈性復(fù)位件，所述中軸上套設(shè)有磁感應(yīng)環(huán)，所述磁感應(yīng)環(huán)上設(shè)有從動(dòng)端面凸輪，前述撥盤上固定有推子，所述推子上設(shè)有與磁感應(yīng)環(huán)上的從動(dòng)端面凸輪配合以驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸移動(dòng)的主動(dòng)端面凸輪，同時(shí)中軸上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)移動(dòng)復(fù)位的軸向彈性復(fù)位件，還包括設(shè)于磁感應(yīng)環(huán)外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈。
[0006]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述中軸齒輪上設(shè)有容納撥盤的中央槽，所述撥盤上沿周向一體間隔設(shè)有若干限位柱，所述中央槽四周一體連有供相應(yīng)的限位柱活動(dòng)的扇形槽，每個(gè)限位柱的兩側(cè)與所在的扇形槽內(nèi)壁間均對(duì)稱抵設(shè)有所述徑向彈性復(fù)位件。
[0007]更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述徑向彈性復(fù)位件為彈簧，所述扇形槽內(nèi)壁上開有容納所述彈簧的彈簧安裝孔。
[0008]更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述撥盤向兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大偏轉(zhuǎn)角度均為a ;人前蹬時(shí)，撥盤上的推子正向旋轉(zhuǎn)并藉由主動(dòng)端面凸輪驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸開始移動(dòng)時(shí)，撥盤的最小偏轉(zhuǎn)角度為b，所述a>b;人后蹬時(shí)，撥盤上的推子反向旋轉(zhuǎn)并藉由主動(dòng)端面凸輪驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸開始移動(dòng)時(shí)，撥盤的最小偏轉(zhuǎn)角度為C，所述c>a。[0009]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述軸向彈性復(fù)位件為彈簧，所述中軸上固定有卡圈，彈黃一端抵在卡圈上，另一端抵在磁感應(yīng)環(huán)上。
[0010]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型還包括電機(jī)總成和電機(jī)控制器，所述電機(jī)總成包括電機(jī)、行星齒輪減速機(jī)構(gòu)和超越離合器，所述電機(jī)的輸出軸通過行星齒輪減速機(jī)構(gòu)與超越離合器相連，所述超越離合器的內(nèi)圈上固定有離合器齒輪，所述離合器齒輪與中軸齒輪嚙合，所述線圈的引出線與所述電機(jī)控制器電連接，而電機(jī)控制器則與電機(jī)電連接。
[0011]本實(shí)用新型中所述電機(jī)(定子和轉(zhuǎn)子組成)、行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、超越離合器均參見現(xiàn)有技術(shù)。
[0012]在實(shí)際使用時(shí)同常規(guī)技術(shù)一樣，本實(shí)用新型中的中軸上固定腳拐，而腳拐與自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動(dòng)中軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]本實(shí)用新型的具體工作原理是：在電動(dòng)自行車啟動(dòng)和騎行過程中，人往前蹬踩腳踏帶動(dòng)中軸旋轉(zhuǎn)，中軸則將扭力傳遞給撥盤。由于在撥盤瞬時(shí)受力時(shí)，其與中軸齒輪間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)（中軸齒輪在慣性作用下保持相對(duì)靜止)，從而帶動(dòng)推子轉(zhuǎn)動(dòng)。而推子則藉由其上的主動(dòng)端面凸輪驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸移動(dòng)，由于磁感應(yīng)環(huán)外圍設(shè)置有線圈故帶來了磁通的變化，產(chǎn)生磁通變化量I線圈感應(yīng)獲得所述磁通變化量I并將之轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出給電機(jī)控制器。所述電機(jī)控制器根據(jù)電壓信號(hào)的強(qiáng)弱分別輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)降低或者提高運(yùn)轉(zhuǎn)功率以起到很好的助力效果，大大節(jié)省能源。
[0014]本實(shí)用新型中所述電機(jī)控制器的作用即接收線圈輸出的電壓信號(hào)，并根據(jù)電壓信號(hào)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變輸出功率，其實(shí)現(xiàn)方式為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
[0015]人后蹬時(shí)，撥盤上的推子反向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)推子想要通過主動(dòng)端面凸輪驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸開始移動(dòng)時(shí)所需偏轉(zhuǎn)角度至少為c (c設(shè)計(jì)為15° )，然而實(shí)際設(shè)計(jì)中我們限制了撥盤的最大偏轉(zhuǎn)角度為a (a設(shè)計(jì)為12° )，小于C。故人無論怎樣后蹬，都無法通過推子驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)沿中軸移動(dòng)，也就不會(huì)產(chǎn)生磁通變化。這樣設(shè)計(jì)的目的是確保人后蹬使得超越離合器反轉(zhuǎn)時(shí)，線圈不會(huì)給出電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作給人的蹬踩施加阻力。
[0016]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0017]I.本實(shí)用新型通過端面凸輪的架構(gòu)將推子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榇鸥袘?yīng)環(huán)的直線運(yùn)動(dòng)，并以之來傳遞扭力、產(chǎn)生磁通變化量S，即通過一套穩(wěn)固精確的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)扭力與磁通變化量δ之間的轉(zhuǎn)換，相比現(xiàn)有的霍爾扭力傳感器，不受感應(yīng)元件安裝位置的限制，也不會(huì)存在低轉(zhuǎn)速時(shí)感應(yīng)信號(hào)微弱的缺陷，而是始終能確保感應(yīng)信號(hào)的高靈敏度和高精度。
[0018].本實(shí)用新型實(shí)際使用時(shí)，中軸只需受到前蹬力使得撥盤和中軸齒輪之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈即可感應(yīng)扭力信號(hào)，故能夠檢測靜態(tài)和動(dòng)態(tài)扭矩，相比現(xiàn)有的霍爾扭力傳感器，工作性能更加穩(wěn)定可靠，而且還可以確保電動(dòng)自行車在騎行中零啟動(dòng)并保持行駛性能的穩(wěn)定。
[0019].本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)方便，制造成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0021]圖I為本實(shí)用新型的端面視圖；[0022]圖2為圖1的A-A剖面圖；
[0023]圖3為圖2的B-B剖面圖；
[0024]圖4為圖2的C-C剖面圖。
[0025]其中:1、中軸；2、鏈盤；3、中軸齒輪；4、撥盤；4a、限位柱；5、徑向彈性復(fù)位件；6、磁感應(yīng)環(huán)；6a、從動(dòng)端面凸輪；7、推子；7a、主動(dòng)端面凸輪；8、軸向彈性復(fù)位件；9、線圈；10、扇形槽；10a、彈簧安裝孔；11、卡圈；12、電機(jī)控制器；13、電機(jī)；14、行星齒輪減速機(jī)構(gòu)；15、超越離合器；16、離合器齒輪；17、外殼；18、線圈支架。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例:結(jié)合圖f圖4所示為本實(shí)用新型電動(dòng)自行車扭力傳感裝置的一種具體實(shí)施例，其具有外殼17及從外殼17中穿過的中軸1，同常規(guī)技術(shù)一樣，所述中軸I上套設(shè)有鏈盤2和中軸齒輪3,所述鏈盤2位于外殼17外側(cè),而中軸齒輪3位于外殼17內(nèi)側(cè)并且與鏈盤2固定。外殼17內(nèi)部同時(shí)設(shè)置有電機(jī)總成和電機(jī)控制器12,所述電機(jī)總成由電機(jī)13、行星齒輪減速機(jī)構(gòu)14和超越離合器15組成，所述電機(jī)13的輸出軸通過行星齒輪減速機(jī)構(gòu)14與超越離合器15相連，所述超越離合器15的內(nèi)圈上固定有離合器齒輪16，所述離合器齒輪16與中軸齒輪3嚙合。
[0027]本實(shí)用新型的改進(jìn)如下:具體結(jié)合圖2和圖3所示，所述中軸I上固定有撥盤4，所述撥盤4與中軸齒輪3之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)撥盤4雙向旋轉(zhuǎn)復(fù)位的徑向彈性復(fù)位件5，所述中軸I上套設(shè)有磁感應(yīng)環(huán)6，所述磁感應(yīng)環(huán)6上設(shè)有從動(dòng)端面凸輪6a，前述撥盤4上固定有推子7，所述推子7上設(shè)有與磁感應(yīng)環(huán)6上的從動(dòng)端面凸輪6a (具體參見圖3中所示)配合以驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6沿中軸I移動(dòng)的主動(dòng)端面凸輪7a，同時(shí)中軸I上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6移動(dòng)復(fù)位的軸向彈性復(fù)位件8。同時(shí)外殼17內(nèi)壁上固定有線圈支架18，所述線圈支架18上繞有位于磁感應(yīng)環(huán)6外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈9，所述線圈9的引出線與所述電機(jī)控制器12電連接，而電機(jī)控制器12則與電機(jī)13電連接。
[0028]具體結(jié)合圖4所示，本實(shí)施例中所述中軸齒輪3上設(shè)有容納撥盤4的中央槽，所述撥盤4上沿周向一體均勻間隔設(shè)有三根限位柱4a，所述中央槽四周一體連有供相應(yīng)的限位柱4a活動(dòng)的扇形槽10，每個(gè)限位柱4a的兩側(cè)與所在的扇形槽10內(nèi)壁間均對(duì)稱抵設(shè)有所述徑向彈性復(fù)位件5。
[0029]本實(shí)施例中所述徑向彈性復(fù)位件5為彈簧，所述扇形槽10內(nèi)壁上開有容納所述彈簧的彈簧安裝孔10a。所述軸向彈性復(fù)位件8也為彈簧，所述中軸I上固定有卡圈11，彈簧一端抵在卡圈11上，另一端抵在磁感應(yīng)環(huán)6上。
[0030]本實(shí)施例中所述撥盤4向兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大偏轉(zhuǎn)角度均為12° ;人前蹬時(shí)，撥盤4上的推子7正向旋轉(zhuǎn)并藉由主動(dòng)端面凸輪7a驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6沿中軸I開始移動(dòng)時(shí)，撥盤4的最小偏轉(zhuǎn)角度小于12° ;人后蹬時(shí)，撥盤4上的推子7反向旋轉(zhuǎn)并藉由主動(dòng)端面凸輪7a驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6沿中軸I開始移動(dòng)時(shí)，撥盤4的最小偏轉(zhuǎn)角度為15°。
[0031]在實(shí)際使用時(shí)同常規(guī)技術(shù)一樣，本實(shí)用新型中的中軸I上固定腳拐，而腳拐與自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動(dòng)中軸I旋轉(zhuǎn)。
[0032]本實(shí)施例的具體工作原理是:在電動(dòng)自行車啟動(dòng)和騎行過程中，人往前蹬踩腳踏帶動(dòng)中軸I旋轉(zhuǎn)，中軸I則將扭力傳遞給撥盤4。由于在撥盤4瞬時(shí)受力時(shí)，其與中軸齒輪3間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)（中軸齒輪3在慣性作用下保持相對(duì)靜止)，從而帶動(dòng)推子7轉(zhuǎn)動(dòng)。而推子7則藉由其上的主動(dòng)端面凸輪7a驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6沿中軸I移動(dòng)，由于磁感應(yīng)環(huán)6外圍設(shè)置有線圈9故帶來了磁通的變化，產(chǎn)生磁通變化量δ，線圈9感應(yīng)獲得所述磁通變化量δ，并將之轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出給電機(jī)控制器12。所述電機(jī)控制器12根據(jù)電壓信號(hào)的強(qiáng)弱分別輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)13降低或者提高運(yùn)轉(zhuǎn)功率以起到很好的助力效果，大大節(jié)省能源。
[0033]人后蹬時(shí)，撥盤4上的推子7反向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)推子7想要通過主動(dòng)端面凸輪7a驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6沿中軸I開始移動(dòng)時(shí)所需偏轉(zhuǎn)角度至少為15°，然而實(shí)際設(shè)計(jì)中我們限制了撥盤的最大偏轉(zhuǎn)角度為12°，小于15°。故人無論怎樣后蹬，都無法通過推子7驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)6沿中軸I移動(dòng)，也就不會(huì)產(chǎn)生磁通變化。這樣設(shè)計(jì)的目的是確保人后蹬使得超越離合器15反轉(zhuǎn)時(shí)，線圈9不會(huì)給出電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13工作給人的蹬踩施加阻力。
[0034]當(dāng)然上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，包括中軸（I)、套設(shè)于中軸（I)上的鏈盤（2)及與鏈盤（2)固定的中軸齒輪（3);其特征在于所述中軸（I)上固定有撥盤（4)，所述撥盤（4)與中軸齒輪（3)之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)撥盤（4)雙向旋轉(zhuǎn)復(fù)位的徑向彈性復(fù)位件（5)，所述中軸（I)上套設(shè)有磁感應(yīng)環(huán)（6)，所述磁感應(yīng)環(huán)（6)上設(shè)有從動(dòng)端面凸輪（6a)，前述撥盤（4)上固定有推子（7)，所述推子（7)上設(shè)有與磁感應(yīng)環(huán)（6)上的從動(dòng)端面凸輪（6a)配合以驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)(6)沿中軸（I)移動(dòng)的主動(dòng)端面凸輪（7a)，同時(shí)中軸（I)上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)（6)移動(dòng)復(fù)位的軸向彈性復(fù)位件（8)，還包括設(shè)于磁感應(yīng)環(huán)（6)外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈（9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，其特征在于所述中軸齒輪（3)上設(shè)有容納撥盤（4)的中央槽，所述撥盤（4)上沿周向一體間隔設(shè)有若干限位柱（4a)，所述中央槽四周一體連有供相應(yīng)的限位柱（4a)活動(dòng)的扇形槽（10)，每個(gè)限位柱（4a)的兩側(cè)與所在的扇形槽（10)內(nèi)壁間均對(duì)稱抵設(shè)有所述徑向彈性復(fù)位件（5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，其特征在于所述徑向彈性復(fù)位件(5)為彈簧，所述扇形槽（10)內(nèi)壁上開有容納所述彈簧的彈簧安裝孔（10a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，其特征在于所述撥盤（4)向兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大偏轉(zhuǎn)角度均為a ;人前蹬時(shí)，撥盤（4)上的推子（7)正向旋轉(zhuǎn)并藉由主動(dòng)端面凸輪（7a)驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)（6)沿中軸（I)開始移動(dòng)時(shí)，撥盤（4)的最小偏轉(zhuǎn)角度為b，所述a>b ；人后蹬時(shí)，撥盤（4)上的推子（7)反向旋轉(zhuǎn)并藉由主動(dòng)端面凸輪（7a)驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)環(huán)（6)沿中軸（I)開始移動(dòng)時(shí)，撥盤（4)的最小偏轉(zhuǎn)角度為C，所述c>a。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，其特征在于所述軸向彈性復(fù)位件(8)為彈黃，所述中軸（I)上固定有卡圈（11)，彈黃一端抵在卡圈（11)上，另一端抵在磁感應(yīng)環(huán)（6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)自行車扭力傳感裝置，其特征在于還包括電機(jī)總成和電機(jī)控制器（12)，所述電機(jī)總成包括電機(jī)（13)、行星齒輪減速機(jī)構(gòu)（14)和超越離合器（15)，所述電機(jī)（13)的輸出軸通過行星齒輪減速機(jī)構(gòu)（14)與超越離合器（15)相連，所述超越離合器（15)的內(nèi)圈上固定有離合器齒輪（16),所述離合器齒輪（16)與中軸齒輪（3)哨合,所述線圈（9)的引出線與所述電機(jī)控制器（12)電連接，而電機(jī)控制器（12)則與電機(jī)（13)電連接。
【文檔編號(hào)】B62M6/50GK203581299SQ201320481822
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】溫群峰 申請(qǐng)人:蘇州盛億電機(jī)有限公司