專利名稱：單磁極電動自行車力矩助力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動助力車驅(qū)動控制用部件，尤其是一種能感應是否需 要電力助力的傳感器，具體地說是一種單磁極電動自行車力矩助力傳感器。
背景技術：
眾所周知，電動自行車既是一種環(huán)保型交能工具，又是一種十分方便的 健身器材，當電動車作為健身和交通用工具時，動力主要來自于騎車人的腳 踏，當遇到上坡或需要休息時，人們希望借助電力助力以減少騎行的疲勞， 因此及時感知是否需要助力長期以來是人們研究的重點。為此人們開發(fā)了各 種各樣希望能感知到需要電動助力的傳感器。而據(jù)申請人所知，目前主要的 傳感器有以下幾類
1、 速度助力傳感器該助力傳感器輸出動力信號大小與騎車人腳蹬的速 度成正比，并不能實際感應到需要助力的時機，只要騎車人在騎行狀態(tài)就會 感應到需要助力，很難起到實際的助力效果。
2、 多對磁敏力矩助力傳感器該方案使用磁極和霍爾電路較多，電路復 雜，成本高，功耗電流大，通用性差，工作時需要提供專門的電源，而且由 于使用的磁鐵數(shù)量多，吸力大，很容易將含鐵雜質(zhì)吸入。
3、 光電助力傳感器該傳感器相比多對磁敏力矩助力傳感器，雖然成本 低，功耗電流小。但有一個較大的弱點就是電路不能密封，泥水和塵土等會 使其失去功能，對使用環(huán)境要求較高，實用性差。
4、 應變片力矩助力傳感器該傳感器使用的應變片和彈簧片受自然環(huán)境 因素(溫度、泥水、灰塵等)影響較大，特別是道路顛簸引起的誤動作難于 克服。
因此，現(xiàn)有的傳感器存在的問題不是無法實現(xiàn)真正的助力，就是結(jié)構(gòu)復 雜，工作可靠性差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的助力傳感器存在的結(jié)構(gòu)復雜，工作可靠性差 的問題，設計一種結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的單磁極電動自行車力矩助力傳感器。 本發(fā)明的技術方案是
一種單磁極電動自行車力矩助力傳感器，它包括固定在電動自行車中軸 附近的固定盤1，其特征是所述的固定盤1上設有一個通道2，通道2的兩側(cè) 分別安裝有磁鐵3和能感應磁場變化的霍爾集成芯片4，霍爾集成芯片4與 檢測電路相連，內(nèi)齒5和外齒6的齒端插入所述的通道2中，內(nèi)齒5和外齒 6之間的間隙可變，且它們插入通道2的深度應超過磁場的位置，內(nèi)齒5與 花盤9的內(nèi)盤7固定相連，外齒6與花盤9的外盤8固定相連，所述的內(nèi)盤 7位于外盤8中，兩者之間通過驅(qū)動彈簧相連，外盤8與后輪驅(qū)動鏈條相連， 內(nèi)盤7與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的腳踏曲柄相連。
所述的內(nèi)齒5和外齒6為能阻擋磁力線通過的鐵質(zhì)齒或含鐵的復合齒。
所述的內(nèi)齒5的厚度為0.1mm 3mm，齒數(shù)1-100個，外徑30~180mm， 齒高lmm 20mm;所述外齒6的厚度為0.1mm 3mm，齒數(shù)1~100個，外徑 30~180mm，齒高lmm 20mm，且內(nèi)齒5的外徑小于外齒6的內(nèi)徑，以便使 二者之間能作無磨擦的相對運動。
通道2的寬度為l~10mm,且通道2的寬度至少應大于內(nèi)齒5和外齒6 的厚度之和。
所述的通道2兩側(cè)安裝的磁鐵3的數(shù)量至少為1個，霍爾集成芯片4的 數(shù)量也至少為一個。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用單磁鐵和單霍爾元件，因此元器件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單，可使 產(chǎn)品成本大大降低；采用單霍爾電路，使產(chǎn)品功耗電流較小，可以直接與電 動自行車的控制器相連；采用巧妙的磁路結(jié)構(gòu)設計，使產(chǎn)品尺寸較小，適用 于目前市場上所有車型。
本發(fā)明安裝簡單，通用性強；檢測回路采用灌膠密封，磁力線能穿過除 鐵以外的任何物質(zhì)，因此使用中不怕水、泥和灰塵等，在自然環(huán)境中工作穩(wěn) 定、可靠性高。
由于本發(fā)明采用的磁鐵只有一個，因此對內(nèi)齒或外齒的磁作用力很小，內(nèi)齒和外齒可采用厚度尺寸較小的鐵板制造而不會在使用過程中變形，精度
保持性好。
圖l是本發(fā)明的原理圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。。 圖3是本發(fā)明的內(nèi)齒或外齒的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。 如圖2、 3所示。 -
一種單磁極電動自行車力矩助力傳感器，它包括固定在電動自行車中軸 附近的固定盤l (一般采用塑料盤)，所述的固定盤1上設有一個通道2，通 道2通常為圓弧形結(jié)構(gòu)，其徑向?qū)挾纫话阍趌-10毫米之間，但至少應大于內(nèi) 齒5和外齒6的厚度之和，通道2的兩側(cè)分別安裝有磁鐵3和能感應磁場變 化的霍爾集成芯片4(型號可為4犯)，霍爾集成芯片4與檢測電路相連，內(nèi)齒 5和外齒6的齒端插入所述的通道2中，內(nèi)齒5和外齒6之間的間隙可變， 且它們插入通道2的深度應超過磁場的位置，本發(fā)明所述的內(nèi)齒5和外齒6 不同于一般意義上的齒輪，它實際上是在凸起在齒盤圓周上的塊狀結(jié)構(gòu)(見 圖3所示)，內(nèi)齒5與花盤9的內(nèi)盤7固定相連，外齒6與花盤9的外盤8 固定相連，所述的內(nèi)盤7位于外盤8中，兩者之間通過驅(qū)動彈簧相連，外盤 8與后輪驅(qū)動鏈條相連，內(nèi)盤7與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的腳踏10及曲柄11相連，如 圖2所示。
具體實施時，內(nèi)齒5和外齒6應采用能阻擋磁力線通過的鐵質(zhì)材料制造，
也可采用表面覆蓋有鐵片的復合齒。
具體實施時內(nèi)齒5的厚度可在0.1mm 3mm之間選取，齒數(shù)1~100個， 外徑30 180mm，齒高lmm 20mm;外齒6的厚度可在0.1mm 3mm之間選 取，齒數(shù)在1 100個之間，外徑30 180mm，齒高lmm 20mm，且內(nèi)齒5的 外徑小于外齒6的內(nèi)徑，以便使二者之間能作無磨擦的相對運動。
本發(fā)明采用單磁極霍爾電路和巧妙的磁路結(jié)構(gòu)設計相結(jié)合，內(nèi)齒固定在與腳蹬相連的內(nèi)盤上，外齒固定在與鏈條接觸的外盤鏈輪上，騎車人的腳蹬 力量大小和內(nèi)齒與外齒之間的間隙大小成正比，霍爾元件感應到的磁場大小 與間隙大小成正比，而霍爾電路輸出信號的大小又和磁場大小成正比，采用
檢測電路中CPU對信號進行軟件技術處理，就可以輸出對應于騎車人腳蹬力
量大小的動力信號，達到助力的目的。
本實施例中的內(nèi)盤與外盤的驅(qū)動結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的光電式或多對磁敏力矩 助力傳感器相同。
本發(fā)明的工作過程為
正常騎行情況下，腳踏帶動內(nèi)盤7轉(zhuǎn)動，內(nèi)盤7通過彈簧帶動外盤8 同步轉(zhuǎn)動，外盤8帶動鏈條驅(qū)動后輪前時，內(nèi)盤7與外盤8之間無相對轉(zhuǎn)動， 因此內(nèi)齒5和外齒6之間的間隙不變，霍爾元件感應到的磁通量恒定，霍爾 電路輸出的值為初始值且恒定不變，因此不會產(chǎn)生驅(qū)動電力助動的信號。當 騎行到上坡路段時，由于后輪前進阻力加大前克服彈簧的彈力，內(nèi)盤依靠彈 簧已不能帶動外盤同步前進，外盤與內(nèi)盤之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動運動(轉(zhuǎn)動的角 度由限位機構(gòu)確定，與現(xiàn)有技術相同)，此時，與內(nèi)盤和外盤相連的內(nèi)齒和外 齒也作相對轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒與外齒之間的相對間隙發(fā)生變化(變大或變小，由初 始設置確定)，如圖1所示，霍爾集成芯片感應到的磁通量也發(fā)生相應的改變， 檢測電路將霍爾集成芯片的輸出電壓轉(zhuǎn)換成控制信號，驅(qū)動電力助力系統(tǒng)開 始供電助力。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求
1、一種單磁極電動自行車力矩助力傳感器，它包括固定在電動自行車中軸附近的固定盤(1)，其特征是所述的固定盤(1)上設有一個通道(2)，通道(2)的兩側(cè)分別安裝有磁鐵(3)和能感應磁場變化的霍爾集成芯片(4)，霍爾集成芯片(4)與檢測電路相連，內(nèi)齒(5)和外齒(6)的齒端插入所述的通道(2)中，內(nèi)齒(5)和外齒(6)之間的間隙可變，且它們插入通道(2)的深度應超過磁場的位置，內(nèi)齒(5)與花盤(9)的內(nèi)盤(7)固定相連，外齒(6)與花盤(9)的外盤(8)固定相連，所述的內(nèi)盤(7)位于外盤(8)中，兩者之間通過驅(qū)動彈簧相連，外盤(8)與后輪驅(qū)動鏈條相連，內(nèi)盤(7)與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的腳踏曲柄相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的單磁極電動自行車力矩助力傳感器，其特征是所述 的內(nèi)齒(5)和外齒(6)為能阻擋磁力線通過的鐵質(zhì)齒或含鐵的復合齒。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的單磁極電動自行車力矩助力傳感器，其特征是 所述的內(nèi)齒(5)的厚度為0.1mm 3mm,齒數(shù)1 100個，外徑30~180mm, 齒高lmm 20mm;所述外齒(6)的厚度為0.1mm 3mm，齒數(shù)1-100個， 外徑30 180mm，齒高lmm 20mm，且內(nèi)齒(5)的外徑小于外齒(6)的內(nèi) 徑。
4、 根據(jù)權利要求1所述的單磁極電動自行車力矩助力傳感器，其特征是所述 的通道(2)的寬度為l~10mm。
5、 根據(jù)權利要求1所述的單磁極電動自行車力矩助力傳感器，其特征是所述 的通道(2)兩側(cè)安裝的磁鐵(3)的數(shù)量至少為1個，霍爾集成芯片(4)的 數(shù)量也至少為一個。
全文摘要
一種單磁極電動自行車力矩助力傳感器，它包括固定在電動自行車中軸附近的固定盤，其特征是所述的固定盤上設有一個通道，通道的兩側(cè)分別安裝有磁鐵和能感應磁場變化的霍爾元件，霍爾元件與霍爾電路相連，內(nèi)齒和外齒的齒端插入所述的通道中，內(nèi)齒和外齒之間的間隙可變，且它們插入通道的深度應超過磁場的位置，內(nèi)齒與花盤的內(nèi)盤固定相連，外齒與花盤的外盤固定相連，所述的內(nèi)盤位于外盤中，兩者之間通過驅(qū)動彈簧相連，外盤與后輪驅(qū)動鏈條相連，內(nèi)盤與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的腳踏曲柄相連。本發(fā)明元器件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單，可使產(chǎn)品成本大大降低；單霍爾電路功耗電流較小，可以直接與電動自行車的控制器相連。
文檔編號B62M23/02GK101592539SQ20091003269
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者陳為祥 申請人:南京奧敏傳感技術有限公司