一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，包括裝配于五通管內(nèi)的中軸、固定在中軸兩端的左曲柄和右曲柄、以及套設(shè)于中軸上的牙盤，所述中軸上套有一個當其受到周向扭轉(zhuǎn)力時會產(chǎn)生周向形變的力矩套管，該力矩套管的一端與所述中軸固定，另一端與所述牙盤固定；所述力矩套管的外管壁上固定有一圈與該力矩套管緊貼布置的導(dǎo)磁合金薄片，所述導(dǎo)磁合金薄片上密布開設(shè)有若干孔洞，所述導(dǎo)磁合金薄片的外圍布置有檢測磁性變化的線圈，所述線圈經(jīng)一信號處理器與電機控制器相連，所述五通管內(nèi)還固定設(shè)置有與所述信號處理器相連的速度感應(yīng)霍爾，所述中軸上固定有與所述速度感應(yīng)霍爾對應(yīng)的速度感應(yīng)磁鋼。本實用新型這種中軸力矩速度傳感裝置結(jié)構(gòu)巧妙合理，且感應(yīng)靈敏度和準確性高。
【專利說明】一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電動自行車的零部件，具體涉及一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電動自行車由于其輕快省力及無污染等特點，正日益在我國推廣運用。傳統(tǒng)的電動自行車都用手把來調(diào)速，即用手把來控制電機的輸出功率，而目前越來越多的電動自行車則主要采用力矩傳感器將人騎行時腳的蹬力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號輸出，經(jīng)電機控制電路板放大處理后控制電機的運轉(zhuǎn)功率，這樣可以大大節(jié)省能源。
[0003]目前用于電動自行車中的傳感器多為霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，這種傳感器使用磁鋼粘貼在電動自行車的中軸或飛輪等旋轉(zhuǎn)部件表面，而在車架主軸等非轉(zhuǎn)動部件上安裝霍爾元件，當人踏腳蹬時，中軸或飛輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生對應(yīng)于扭力矩的變化電位，并輸出相應(yīng)的電壓信號，經(jīng)放大處理后即可控制電機的輸出功率。然而這類電動自行車傳感器存在下述問題:
[0004]1、不能檢測靜態(tài)和動態(tài)扭矩，測量精度差，在騎行中不能零啟動，在平路和下坡騎行中會出現(xiàn)電動助力過大而使電池產(chǎn)生不必要的放電。
[0005]2、由于磁鋼并未安裝在中軸有效的受力部位，其因扭力而產(chǎn)生的位移變化并不明顯，往往在低轉(zhuǎn)速時明顯，而高轉(zhuǎn)速時則不明顯，故使得感應(yīng)電位信號的輸出不準確，傳感器的工作穩(wěn)定性和可靠性均大大下降。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型目的是:針對上述問題，提供一種感應(yīng)靈敏度和準確性高的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是:所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，包括裝配于五通管內(nèi)的中軸、固定在中軸兩端的左曲柄和右曲柄、以及套設(shè)于中軸上的牙盤，所述中軸上套有一個當其受到周向扭轉(zhuǎn)力時會產(chǎn)生周向形變的力矩套管，該力矩套管的一端與所述中軸固定，另一端與所述牙盤固定；所述力矩套管的外管壁上固定有一圈與該力矩套管緊貼布置的導(dǎo)磁合金薄片，所述導(dǎo)磁合金薄片上密布開設(shè)有若干孔洞，所述導(dǎo)磁合金薄片的外圍布置有檢測磁性變化的線圈，所述線圈經(jīng)一信號處理器與電機控制器相連，所述五通管內(nèi)還固定設(shè)置有與所述信號處理器相連的速度感應(yīng)霍爾，所述中軸上固定有與所述速度感應(yīng)霍爾對應(yīng)的速度感應(yīng)磁鋼。
[0008]作為優(yōu)選，所述信號處理器為布置在五通管內(nèi)的信號處理線路板。
[0009]作為優(yōu)選，所述速度感應(yīng)霍爾集成在所述信號處理線路板上。
[0010]作為優(yōu)選，所述孔洞在導(dǎo)磁合金薄片上形成有至少兩條左右對稱分布的環(huán)形的孔洞分布帶，每一條環(huán)形的孔洞分布帶中的孔洞均沿著所述導(dǎo)磁合金薄片的圓周方向均勻間隔分布。
[0011]作為優(yōu)選，所述環(huán)形的孔洞分布帶共有兩條。[0012]作為優(yōu)選，所述孔洞為長條孔。
[0013]作為優(yōu)選，所述孔洞傾斜于所述導(dǎo)磁合金薄片的長度方向布置。
[0014]作為優(yōu)選，所述孔洞與導(dǎo)磁合金薄片的長度方向之間的夾角為45°。
[0015]作為優(yōu)選，所述五通管內(nèi)設(shè)置有罩在所述線圈外的導(dǎo)磁套和導(dǎo)磁墊片。
[0016]作為優(yōu)選，所述五通管內(nèi)布置有定位襯套，五通管兩端通過壓入左護腕和右護碗而將所述定位襯套軸向鎖緊，所述信號處理線路板與所述定位襯套之間灌膠密封固定，所述線圈纏繞在所述定位襯套上。
[0017]本實用新型的優(yōu)點是:
[0018]1、本實用新型中只需中軸受力扭轉(zhuǎn)即可通過線圈獲得力矩信號，故能夠檢測靜態(tài)和動態(tài)扭矩，相比現(xiàn)有的霍爾力矩傳感裝置，工作性能更加穩(wěn)定可靠，而且還可以確保電動自行車在騎行中零啟動并保持行駛性能的穩(wěn)定。
[0019]2、本實用新型能夠同時檢測中軸的力矩信號和速度信號，綜合根據(jù)力矩信號和速度信號的大小來控制電機的輸出功率，使電機的工作模式更加貼近實際需求。
[0020]3、本實用新型這種力矩速度傳感裝置上設(shè)置有能夠處理力矩信號和速度信號的信號處理器，將該信號處理器與中軸設(shè)置在一起，從而使得本傳感裝置在出廠前就可以對每個產(chǎn)品產(chǎn)進行調(diào)試，因為每個產(chǎn)品的感應(yīng)參數(shù)都是不一樣的、個性化的，所以在出廠前需要對每個傳感裝置都進行調(diào)試，確保出廠后的產(chǎn)品的一致性和通用性。如果不將信號處理器與中軸設(shè)置在一起，扭力裝置和信號處理器就需要到整車廠進行分開安裝，就會造成車輛之間的差別，通用性和一致性就比較差了。將信號處理器裝在中軸上，使得本速度力矩傳感裝置可作為一整套產(chǎn)品出售，一致性和通用性比較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0022]圖1為本實用新型實施例這種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本實用新型實施例這種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0024]圖3為本實用新型實施例這種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0025]圖4為圖1的A部放大圖。
[0026]圖5為本實用新型實施例這種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]其中:1-左護腕，2-右護腕，4-中軸，5-力矩套管，6-信號處理線路板，7_導(dǎo)磁套，8-導(dǎo)磁墊片，9-引出線，10-定位襯套，11-鋼絲卡簧，12-速度感應(yīng)磁鋼，13-座曲柄，14-右曲柄，15-螺栓，16-牙盤，17-孔洞，18-速度感應(yīng)霍爾，19-線圈，20-導(dǎo)磁合金薄片。
【具體實施方式】
[0028]圖1?圖4出示了本實用新型這種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置的一個具體實施例，它主要由左護腕1、右護腕2、中軸4、力矩套管5、信號處理線路板6、導(dǎo)磁合金薄片、導(dǎo)磁墊片8、引出線9、定位襯套10、鋼絲卡簧11、速度感應(yīng)磁鋼12、左曲柄13、右曲柄14、螺栓15、牙盤16、導(dǎo)磁合金薄片17、速度感應(yīng)霍爾18、速度感應(yīng)磁鋼12這些部件構(gòu)成。
[0029]同常規(guī)技術(shù)一樣，裝配時，所述中軸4要穿設(shè)在五通管(圖中未示出)內(nèi)，中軸4的兩端均通過螺栓15分別固定連接左曲柄13和右曲柄14，同時所述中軸4上套設(shè)牙盤16，該牙盤16位于五通管的右側(cè)，五通管兩端分別設(shè)置有左護腕I和右護腕2。本實施例中涉及的左曲柄和右曲柄在實際使用時同常規(guī)技術(shù)一樣與電動自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動旋轉(zhuǎn)。
[0030]本實用新型的關(guān)鍵改進在于:中軸4上套有一個當其受到周向扭轉(zhuǎn)力時會產(chǎn)生周向形變的力矩套管5，該力矩套管5的一端與中軸4固定，另一端與牙盤16固定。所述力矩套管5的外管壁上固定有一圈與該力矩套管緊貼布置的導(dǎo)磁合金薄片20，導(dǎo)磁合金薄片20上密布開設(shè)有許多孔洞17。導(dǎo)磁合金薄片20的外圍布置有能夠檢測磁性變化的線圈，而且該線圈經(jīng)一信號處理器與電機控制器相連。五通管內(nèi)還固定設(shè)置有與所述信號處理器相連的速度感應(yīng)霍爾，中軸4上固定有與所述速度感應(yīng)霍爾對應(yīng)的速度感應(yīng)磁鋼。
[0031]再參照圖1所示，現(xiàn)將本實施例這種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置的工作原理簡單介紹如下:
[0032]在電動自行車騎行過程中，人踩腳踏帶動左右曲柄和中軸4旋轉(zhuǎn)，中軸4則將扭力傳遞給力矩套管5，力矩套管5再將扭力傳遞給牙盤16，牙盤帶動鏈條旋轉(zhuǎn)。在此過程中，由于力矩套管5受到周向扭力，從而使其發(fā)生周向變形，這樣一來，固定在力矩套管5上的導(dǎo)磁合金薄片20也就會隨之發(fā)生周向變形，并且導(dǎo)磁合金薄片20上的孔洞17也發(fā)生形狀和面積的改變，進而引起所述線圈周圍的磁場發(fā)生變化，使線圈產(chǎn)生電動勢變化，從而向所述信號處理器輸入力矩信號。與此同時，速度感應(yīng)磁鋼12隨中軸4旋轉(zhuǎn)而使其產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，利用速度感應(yīng)霍爾18獲得速度感應(yīng)磁鋼12的磁場變化速度信號，并將該速度信號傳輸給信號處理器。信號處理器對其接收到的力矩信號和速度信號進行綜合處理，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號之后經(jīng)引出線9輸出給電機控制器，電機控制電路板根據(jù)信號處理器傳輸過來的電信號強弱而輸出相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動電動自行車的電機降低或者提高運轉(zhuǎn)功率以起到很好的助力效果，節(jié)省能源。
[0033]導(dǎo)磁合金薄片20上的孔洞17具有增強導(dǎo)磁合金薄片20的變形能力的作用，同時還具有避免導(dǎo)磁合金薄片20因頻繁變形而產(chǎn)生的自身結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的作用。
[0034]本實施例中，所述信號處理器是一個布置在五通管內(nèi)的信號處理線路板6，當然，其也可以采用位于五通管外部的其他結(jié)構(gòu)形式。而且所述的速度感應(yīng)霍爾18是直接集成在該信號處理線路板6上的。
[0035]所述孔洞17可以采用圓孔、方孔、橢圓孔等各種孔型，本例中所述孔洞17為長條孔。而且所述孔洞17在導(dǎo)磁合金薄片20上形成有至少兩條(本例為兩條)左右對稱分布的環(huán)形的孔洞分布帶(即孔洞分布帶的形狀為圓環(huán)形，如圖3)，每一條環(huán)形的孔洞分布帶中的孔洞17均沿著所述導(dǎo)磁合金薄片20的圓周方向均勻間隔分布。
[0036]本例中，所述孔洞17傾斜于導(dǎo)磁合金薄片20的長度方向(也即軸向方向)布置。本例中孔洞17 (的長度方向)與導(dǎo)磁合金薄片20的長度方向之間的夾角為45°，因孔洞左右對稱分布，故可以理解為:位于左側(cè)的孔洞17與導(dǎo)磁合金薄片20的長度方向之間的夾角為+45°，而位于右側(cè)的孔洞17與導(dǎo)磁合金薄片20的長度方向之間的夾角為-45°，如圖30
[0037]本例在所述五通管內(nèi)設(shè)置有罩在線圈外19的導(dǎo)磁套7和導(dǎo)磁墊片8，設(shè)置的導(dǎo)磁套7和導(dǎo)磁墊片8對線圈19起磁屏蔽作用，以提高線圈19的抗磁干擾能力。
[0038]本例中所述信號處理線路板6和線圈19的具體裝配方式如下:五通管內(nèi)布置有一個定位襯套10，五通管兩端通過壓入左護腕I和右護碗2而軸向鎖緊定位襯套10，信號處理線路板6與定位襯套10之間灌膠密封固定，線圈19纏繞在定位襯套10上。
[0039]當然，上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓人們能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，包括裝配于五通管內(nèi)的中軸(4)、固定在中軸(4)兩端的左曲柄(13)和右曲柄(14)、以及套設(shè)于中軸(4)上的牙盤(16)，其特征在于:所述中軸(4)上套有一個當其受到周向扭轉(zhuǎn)力時會產(chǎn)生周向形變的力矩套管(5)，該力矩套管(5)的一端與所述中軸(4)固定，另一端與所述牙盤(16)固定；所述力矩套管(5)的外管壁上固定有一圈與該力矩套管緊貼布置的導(dǎo)磁合金薄片(20)，所述導(dǎo)磁合金薄片(20)上密布開設(shè)有若干孔洞(17)，導(dǎo)磁合金薄片(20)的外圍布置有檢測磁性變化的線圈(19)，所述線圈(19)經(jīng)一信號處理器與電機控制器相連，所述五通管內(nèi)還固定設(shè)置有與所述信號處理器相連的速度感應(yīng)霍爾(18)，所述中軸(6)上固定有與所述速度感應(yīng)霍爾(18)對應(yīng)的速度感應(yīng)磁鋼(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述信號處理器為布置在五通管內(nèi)的信號處理線路板(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述速度感應(yīng)霍爾(18)集成在所述信號處理線路板(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述孔洞(17)在導(dǎo)磁合金薄片(20)上形成有至少兩條左右對稱分布的環(huán)形的孔洞分布帶，每一條環(huán)形的孔洞分布帶中的孔洞(17)均沿著所述導(dǎo)磁合金薄片(20)的圓周方向均勻間隔分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述環(huán)形的孔洞分布帶共有兩條。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述孔洞(17)為長條孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述孔洞(17)傾斜于所述導(dǎo)磁合金薄片(20)的長度方向布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述孔洞(17)與導(dǎo)磁合金薄片(20)的長度方向之間的夾角為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述五通管內(nèi)設(shè)置有罩在所述線圈(19)外的導(dǎo)磁套(7)和導(dǎo)磁墊片(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，其特征在于:所述五通管內(nèi)布置有定位襯套(10)，五通管兩端通過壓入左護腕(I)和右護碗(2)而將所述定位襯套(10)軸向鎖緊，所述信號處理線路板(6)與所述定位襯套(10)之間灌膠密封固定，所述線圈(19)纏繞在所述定位襯套(10)上。
【文檔編號】B62M6/50GK203806093SQ201420197915
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】王清華, 丁俊, 左本友 申請人:蘇州八方電機科技有限公司