CN203111433U

CN203111433U - 电动自行车中轴扭力传感装置

Info

Publication number: CN203111433U
Application number: CN 201320059427
Authority: CN
Inventors: 温群峰
Original assignee: SUZHOU SHENGYI MOTOR CO Ltd
Current assignee: SUZHOU SHENGYI MOTOR CO Ltd
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-02-01

Abstract

本实用新型公开了一种电动自行车中轴扭力传感装置，包括五通管和旋转装配于五通管内的中轴；其特征在于中轴上固定或一体设有磁环，所述磁环上沿圆周均匀间隔设有以 S 、 N 极交替排布的若干磁极；中轴上设有由其带动旋转的弹性扭转体，所述弹性扭转体上固定或一体设有隔离环，所述隔离环套于磁环上，其上沿圆周均匀间隔开设若干用于导磁的窗口；还包括固定在五通管内并位于隔离环***用于感应磁通变化的线圈，所述线圈的引出线与电动自行车的电机控制电路板电连接，而电机控制电路板则与电机电连接。本实用新型信号感应灵敏度和精度高，能够检测静态和动态扭矩并且工作性能更加稳定可靠，还可以确保电动自行车在骑行中零启动并保持行驶性能的稳定。

Description

电动自行车中轴扭力传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动自行车中轴扭力传感装置。

背景技术

电动自行车由于其轻快省力及无污染等特点，正日益在我国推广运用。传统的电动自行车都用手把来调速，即用手把来控制电机的输出功率，而目前越来越多的电动自行车则主要采用扭力传感器将人骑行时脚的蹬力转换成相应的电压信号输出，经电机控制电路板放大处理后控制电机的运转功率，这样可以大大节省能源。

目前用于电动自行车中的扭力传感器多为霍尔转速传感器，这种传感器使用磁钢粘贴在电动自行车的中轴或飞轮等旋转部件表面，而在车架主轴等非转动部件上安装霍尔元件，当人踏脚蹬时，中轴或飞轮旋转产生对应于扭力矩的变化电位，并输出相应的电压信号，经放大处理后即可控制电机的输出功率。这类电动自行车传感器存在下述问题：1、不能检测静态和动态扭矩，测量精度差，在骑行中不能零启动，在平路和下坡骑行中会出现电动助力过大而使电池产生不必要的放电。2、中轴及飞轮这类旋转部件在电动自行车的长期使用过程中易磨损或倾斜，导致其上的磁钢与霍尔元件之间的位置发生变化，使得感应电位信号的输出不再准确，传感器的工作稳定性和可靠性均大大下降。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种能够检测静态和动态扭矩并且工作性能更加稳定可靠的电动自行车中轴扭力传感装置，该传感装置还可以确保电动自行车在骑行中零启动并保持行驶性能的稳定。

本实用新型的技术方案是：一种电动自行车中轴扭力传感装置，包括五通管和旋转装配于五通管内的中轴；其特征在于所述中轴上固定或一体设有磁环，所述磁环上沿圆周均匀间隔设有以S、N极交替排布的若干磁极；所述中轴上设有由其带动旋转的弹性扭转体，所述弹性扭转体上固定或一体设有隔离环，所述隔离环套于磁环上，其上沿圆周均匀间隔开设若干用于导磁的窗口；还包括固定在五通管内并位于隔离环***用于感应磁通变化的线圈，所述线圈的引出线与电动自行车的电机控制电路板电连接，而电机控制电路板则与电机电连接。

进一步的，本实用新型中所述磁环由固定或一体设于中轴上的定位环和沿圆周以S、N极交替的顺序均匀间隔固定于定位环上的若干磁钢构成。

更进一步的，本实用新型中所述定位环表面沿圆周均匀间隔设有若干磁钢定位槽，所述磁钢卡固在所述磁钢定位槽内。

进一步的，本实用新型中所述五通管内装有线圈定位管，所述五通管两端通过压入锁紧盖轴向固定所述线圈定位管，所述线圈定位管一端的内壁上对应磁环设有内阶环形槽，所述线圈从线圈定位管一端嵌入所述内阶环形槽内，线圈外端通过套置于弹性扭转体上的卡簧轴向固定。

更进一步的，本实用新型中所述五通管和线圈定位管上对应开有通孔，所述通孔供线圈的所述引出线穿过与电动自行车的电机控制电路板电连接。

更进一步的，本实用新型还包括链盘，所述弹性扭转体一端一体设置带有花键的链盘连接头，所述链盘连接头套置于中轴上，所述链盘上设有与链盘连接头上的花键配合的花键孔，所述链盘连接头伸出五通管一端的锁紧盖与链盘装配。

再进一步的，本实用新型中所述中轴一端套设有与链盘连接头固定以轴向锁紧所述链盘的链盘压盖。

再进一步的，本实用新型中所述链盘连接头与中轴之间设置有轴承，而所述两个锁紧盖分别与所述中轴和所述链盘连接头之间也设置有轴承。

进一步的，本实用新型中所述弹性扭转体上一体设有花键套，与中轴上设有的花键配合固定。

本实用新型中的弹性扭转体优先采用现有的韧性和扭转性能好的薄壁钢管制成，例如弹簧钢管，并且为进一步加强这类钢管的扭转性能，亦可于钢管壁上沿螺旋线均匀间隔打孔，或至少铣出内、外螺旋槽之一，或切割出螺旋切口。当然，本实用新型中的弹性扭转体亦可采用常规的弹簧。

本实用新型中涉及的中轴在实际使用时同常规技术一样与自行车脚踏装配固定，并由人踩踏而带动旋转。

本实用新型的具体工作原理是：在电动自行车启动和骑行过程中，人踩脚踏带动中轴旋转，由于在中轴瞬时受力时，弹性扭转体在惯性作用下保持相对静止，这样就使得中轴和弹性扭转体之间产生相对扭转，也即使得磁环和隔离环之间产生相对转动（转动角度不大，通常2度左右）。而磁环上的磁极与隔离环上对应的窗口之间的错动带来了磁通的变化，产生磁通变化量δ，再由线圈感应获得所述磁通变化量δ，并将之转换成电压信号输出给电机控制电路板。所述电机控制电路板根据电压信号的强弱分别输出相应的控制信号，驱动电机降低或者提高运转功率以起到很好的助力效果，大大节省能源。

本实用新型中所述电机控制电路板的作用即接收线圈输出的电压信号，并根据电压信号输出相应的控制信号给电机，驱动电机改变输出功率，其实现方式为本领域技术人员所熟知。

本实用新型的优点是：

1．本实用新型通过磁环和带有窗口的隔离环间的相对转动将人踩踏时中轴所受扭力大小转换为磁通变化量δ，即通过圆周架构来实现中轴扭力与磁通变化量δ之间的转换，相比现有的霍尔扭力传感器，不受感应元件安装位置的限制，也不会存在低转速时感应信号微弱的缺陷，而是始终能确保感应信号的高灵敏度和高精度。

2．本实用新型的中轴和弹性扭转体之间只需有相对转动，即可感应扭力信号，故能够检测静态和动态扭矩，相比现有的霍尔扭力传感器，工作性能更加稳定可靠，而且还可以确保电动自行车在骑行中零启动并保持行驶性能的稳定。

3．本实用新型结构简单、生产方便，制造成本低。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A－A向剖视图。

其中：1、五通管；2、中轴；2a、花键；3、弹性扭转体；3a、花键套；4、隔离环；4a、窗口；5、线圈；5a、引出线；A、磁环、6、定位环；7、磁钢；8、线圈定位管；8a、内阶环形槽；9、卡簧；10、链盘；11、链盘连接头；12、链盘压盖；13、左锁紧盖；14、右锁紧盖；15、轴承。

具体实施方式

实施例：结合图1和图2所示为本实用新型电动自行车中轴扭力传感装置的一种具体实施方式，其由五通管1、中轴2、弹性扭转体3、隔离环4、线圈5、磁环A、线圈定位管8、卡簧9、链盘10、链盘连接头11、链盘压盖12、左锁紧盖13、右锁紧盖14和三个轴承15一同组成。

本实施例中所述中轴2置于五通管1内，中轴2上设有弹性扭转体3，所述弹性扭转体3采用现有的弹簧钢管制成，并且于弹簧钢管的管壁上切割有螺旋切口，以增强其扭转性能。本实施例中的弹性扭转体3的左端一体设有花键套3a，与中轴2上设有的花键2a配合固定，从而使得弹性扭转体3可以随同中轴2一起旋转。

本实施例中所述磁环A上沿圆周均匀间隔设有以S、N极交替排布的12个磁极。具体结合图2所示，所述磁环A具体由一体设于中轴2上的定位环6和沿圆周以S、N极交替的顺序均匀间隔固定于定位环6上的12个磁钢7共同构成。并且本实施例中所述定位环6表面沿圆周均匀间隔开设12个磁钢定位槽，所述磁钢7对应卡固在相应的磁钢定位槽内从而形成磁极。

本实施例中所述弹性扭转体3上一体设有隔离环4，所述隔离环4套于磁环A上，其上沿圆周均匀间隔开设4个用于导磁的窗口4a，具体见图2所示。在初始状态，也即中轴未受力的静置状态下，相邻两个磁钢7的间隙正对窗口4a。

本实施例中所述五通管1内装有线圈定位管8，所述五通管1两端通过压入左、右锁紧盖13、14轴向固定所述线圈定位管8，所述线圈定位管8一端的内壁上对应磁环A设有内阶环形槽8a，所述线圈5从线圈定位管8一端嵌入所述内阶环形槽8a内，线圈5外端通过套置于弹性扭转体3上的卡簧9轴向固定。所述线圈5位于隔离环4***用于感应磁通变化。所述五通管1和线圈定位管8上对应开有通孔（图上未标注），所述线圈5的引出线5a从所述通孔中穿出从而与电动自行车的电机控制电路板（图中未画出）电连接，而电机控制电路板则与电机（图中未画出）电连接。

本实施例中所述弹性扭转体3右端一体设置带有花键的链盘连接头11，所述链盘连接头11套置于中轴2上，所述链盘10上设有与链盘连接头11上的花键配合的花键孔，所述链盘连接头11伸出五通管1一端的锁紧盖与链盘10装配。所述中轴2右端套设有与链盘连接头11固定以轴向锁紧所述链盘10的链盘压盖12，本实施例中所述链盘压盖12是套紧在链盘连接头11上的。

本实施例中所述链盘连接头11与中轴2之间设置有轴承15，而所述左锁紧盖13与所述中轴2之间，以及右锁紧盖14与所述链盘连接头11之间也均设置有轴承15。

本实施例中涉及的中轴2在实际使用时同常规技术一样与自行车脚踏装配固定，并由人踩踏而带动旋转。

本实用新型的具体工作原理是：在电动自行车启动和骑行过程中，人踩脚踏带动中轴2旋转，由于在中轴2瞬时受力时，弹性扭转体3在惯性作用下保持相对静止，这样就使得中轴2和弹性扭转体3之间产生相对扭转，也即使得磁环A和隔离环4之间产生相对转动（转动角度不大，通常2度左右）。而磁环A上的磁极与隔离环4上对应的窗口4a之间的错动带来了磁通的变化，产生磁通变化量δ，再由线圈5感应获得所述磁通变化量δ，并将之转换成电压信号输出给电机控制电路板。所述电机控制电路板根据电压信号的强弱分别输出相应的控制信号，驱动电机降低或者提高运转功率以起到很好的助力效果，大大节省能源。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电动自行车中轴扭力传感装置，包括五通管（1）和旋转装配于五通管（1）内的中轴（2）；其特征在于所述中轴（2）上固定或一体设有磁环（A），所述磁环（A）上沿圆周均匀间隔设有以S、N极交替排布的若干磁极；所述中轴（2）上设有由其带动旋转的弹性扭转体（3），所述弹性扭转体（3）上固定或一体设有隔离环（4），所述隔离环（4）套于磁环（A）上，其上沿圆周均匀间隔开设若干用于导磁的窗口（4a）；还包括固定在五通管（1）内并位于隔离环（4）***用于感应磁通变化的线圈（5），所述线圈（5）的引出线（5a）与电动自行车的电机控制电路板电连接，而电机控制电路板则与电机电连接。

2.根据权利要求1所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述磁环（A）由固定或一体设于中轴（2）上的定位环（6）和沿圆周以S、N极交替的顺序均匀间隔固定于定位环（6）上的若干磁钢（7）构成。

3.根据权利要求2所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述定位环（6）表面沿圆周均匀间隔设有若干磁钢定位槽，所述磁钢（7）卡固在所述磁钢定位槽内。

4.根据权利要求1所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述五通管（1）内装有线圈定位管（8），所述五通管（1）两端通过压入锁紧盖轴向固定所述线圈定位管（8），所述线圈定位管（8）一端的内壁上对应磁环（A）设有内阶环形槽（8a），所述线圈（5）从线圈定位管（8）一端嵌入所述内阶环形槽（8a）内，线圈（5）外端通过套置于弹性扭转体（3）上的卡簧（9）轴向固定。

5.根据权利要求4所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述五通管（1）和线圈定位管（8）上对应开有通孔，所述通孔供线圈（5）的所述引出线（5a）穿过与电动自行车的电机控制电路板电连接。

6.根据权利要求4所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于还包括链盘（10），所述弹性扭转体（3）一端一体设置带有花键的链盘连接头（11），所述链盘连接头（11）套置于中轴（2）上，所述链盘（10）上设有与链盘连接头（11）上的花键配合的花键孔，所述链盘连接头（11）伸出五通管（1）一端的锁紧盖与链盘（10）装配。

7.根据权利要求6所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述中轴（2）一端套设有与链盘连接头（11）固定以轴向锁紧所述链盘（10）的链盘压盖（12）。

8.根据权利要求6所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述链盘连接头（11）与中轴（2）之间设置有轴承（15），而所述两个锁紧盖分别与所述中轴（2）和所述链盘连接头（11）之间也设置有轴承（15）。

9.根据权利要求1所述的电动自行车中轴扭力传感装置，其特征在于所述弹性扭转体（3）上一体设有花键套（3a），与中轴（2）上设有的花键（2a）配合固定。