專利名稱：電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置。
背景技術(shù)：
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(guó)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。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(cè)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)扭矩，測(cè)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(zhǎng)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)容本實(shí)用新型目的是:提供一種能夠檢測(cè)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)自行車盤式扭力傳感裝置，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。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，包括五通管、中軸、腳拐和鏈盤，所述中軸·通過軸承裝配于五通管內(nèi)，所述腳拐與中軸一端固定，鏈盤套設(shè)于中軸上；其特征在于還包括與鏈盤固定的撥盤和設(shè)于撥盤上并與腳拐固定的彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)上固定或一體設(shè)有磁環(huán)，所述磁環(huán)上沿圓周均勻間隔設(shè)有以S、N極交替排布的若干磁極；所述撥盤上固定或一體設(shè)有隔離環(huán)，所述隔離環(huán)套于磁環(huán)上，其上沿圓周均勻間隔開設(shè)若干用于導(dǎo)磁的窗口；還包括設(shè)于五通管一端并位于隔離環(huán)外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈，所述線圈的引出線與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制電路板電連接，而電機(jī)控制電路板則與電機(jī)電連接。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括一與腳拐固定的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和撥盤之間裝配有用于徑向帶動(dòng)撥盤旋轉(zhuǎn)和同時(shí)用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件自身旋轉(zhuǎn)復(fù)位的彈性件。更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括與腳拐固定的旋轉(zhuǎn)塊，所述撥盤上設(shè)有供旋轉(zhuǎn)塊嵌入并轉(zhuǎn)動(dòng)的凹槽，同時(shí)旋轉(zhuǎn)塊上于四周一體設(shè)有若干旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊，而所述凹槽內(nèi)壁上凸設(shè)有與旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊一一對(duì)應(yīng)的撥盤彈簧定位塊，所述旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊與相應(yīng)的撥盤彈簧定位塊之間抵設(shè)有用于帶動(dòng)撥盤旋轉(zhuǎn)和同時(shí)供旋轉(zhuǎn)塊自身旋轉(zhuǎn)復(fù)位的復(fù)位彈簧。再進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述磁環(huán)由固定或一體設(shè)于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的定位環(huán)和沿圓周以S、N極交替的順序均勻間隔固定于定位環(huán)上的若干磁鋼構(gòu)成。優(yōu)選的，本實(shí)用新型中所述定位環(huán)表面沿圓周均勻間隔設(shè)有若干磁鋼定位槽，所述磁鋼卡固在所述磁鋼定位槽內(nèi)。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中所述中軸上套設(shè)有夾設(shè)于五通管與撥盤之間的線圈定位環(huán)，所述線圈定位環(huán)一端的內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)磁環(huán)設(shè)有內(nèi)階環(huán)形槽，所述線圈從線圈定位環(huán)一端嵌入所述內(nèi)階環(huán)形槽內(nèi)，并且所述線圈定位環(huán)上開有通孔，所述通孔供線圈的所述引出線穿過與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制電路板電連接。本實(shí)用新型中涉及的腳拐在實(shí)際使用時(shí)同常規(guī)技術(shù)一樣與自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。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，人踩腳踏帶動(dòng)腳拐和中軸旋轉(zhuǎn)，腳拐則將扭力傳遞給彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。由于在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件瞬時(shí)受力時(shí)，撥盤在慣性作用下保持相對(duì)靜止，這樣就使得旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和撥盤之間產(chǎn)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)，也即使得磁環(huán)和隔離環(huán)之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)角度不大，通常2度左右)。而磁環(huán)上的磁極與隔離環(huán)上對(duì)應(yīng)的窗口之間的錯(cuò)動(dòng)帶來了磁通的變化，產(chǎn)生磁通變化量S，再由線圈感應(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)控制電路板。所述電機(jī)控制電路板根據(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。本實(shí)用新型中所述電機(jī)控制電路板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。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn) 是:1.本實(shí)用新型通過磁環(huán)和帶有窗口的隔離環(huán)間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)將人踩踏時(shí)產(chǎn)生的扭力大小轉(zhuǎn)換為磁通變化量S，即通過圓周架構(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。2.本實(shí)用新型的撥盤和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間只需有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即可感應(yīng)扭力信號(hào)，故能夠檢測(cè)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)自打車在騎打中零啟動(dòng)并保持打駛性能的穩(wěn)定。3.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)方便，制造成本低。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1的A — A向剖視圖；圖3為
圖1的B — B向剖視圖；圖4為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)分解圖。其中:1、五通管；2、中軸；3、腳拐；4、鏈盤；5、撥盤；5a、撥盤彈簧定位塊；6、隔離環(huán)；6a、窗口 ；7、線圈；7a、引出線；A、磁環(huán)；B、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；8、旋轉(zhuǎn)塊；8a、旋轉(zhuǎn)塊彈黃定位塊；
9、凹槽；10、復(fù)位彈簧；11、定位環(huán)；I la、磁鋼定位槽；12、磁鋼；13、線圈定位環(huán)；13a、內(nèi)階環(huán)形槽；14、軸承。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例:結(jié)合
圖1 —圖4所示，為本實(shí)用新型提供的這種電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置的一種具體實(shí)施方式
。其同常規(guī)技術(shù)一樣具有五通管1、中軸2、腳拐3和鏈盤4，所述中軸2通過兩個(gè)軸承(圖中未標(biāo)出)裝配于五通管I內(nèi)，中軸2 —端伸出五通管I并與所述腳拐3藉由螺釘固定，鏈盤4套設(shè)于中軸2上。本實(shí)用新型的改進(jìn)在于:還設(shè)計(jì)了與鏈盤4固定的撥盤5、設(shè)于撥盤5上并與腳拐3固定的彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及與彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)的一組變磁感組件。具體結(jié)合
圖1、圖2和圖4所示，本實(shí)施例中的撥盤5套設(shè)于中軸2上，其與鏈盤4通過六個(gè)螺釘(圖中未標(biāo)出)固定。本實(shí)施例中的所述彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由與腳拐3固定的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B和裝配于所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B和撥盤5之間用于徑向帶動(dòng)撥盤5旋轉(zhuǎn)和同時(shí)用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B自身旋轉(zhuǎn)復(fù)位的彈性件所構(gòu)成。具體見圖2和圖4所示，本實(shí)施例中的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B具有與腳拐3固定的旋轉(zhuǎn)塊8，該旋轉(zhuǎn)塊8上于四周均勻分布且一體設(shè)有四個(gè)旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊8a，所述撥盤5上設(shè)有供旋轉(zhuǎn)塊8嵌入并轉(zhuǎn)動(dòng)的凹槽9，而所述凹槽9內(nèi)壁上凸設(shè)有與旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊8a —一對(duì)應(yīng)的撥盤彈簧定位塊5a，所述旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊8a與相應(yīng)的撥盤彈簧定位塊5a之間抵設(shè)有用于帶動(dòng)撥盤5旋轉(zhuǎn)和同時(shí)供旋轉(zhuǎn)塊8自身旋轉(zhuǎn)復(fù)位的復(fù)位彈簧10。由于旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊8a和與之對(duì)應(yīng)的撥盤彈簧定位塊5a的數(shù)量均為四個(gè)，故復(fù)位彈簧10的 數(shù)量也是四個(gè)，且圍繞旋轉(zhuǎn)塊8的旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布。本實(shí)施例中所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B上一體設(shè)有磁環(huán)A，所述磁環(huán)A上沿圓周均勻間隔設(shè)有以S、N極交替排布的十二個(gè)磁極。具體見圖3所示,本實(shí)施例中所述磁環(huán)A由一體設(shè)于旋轉(zhuǎn)塊8上的定位環(huán)11和沿圓周以S、N極交替的順序均勻間隔固定于定位環(huán)11上的十二個(gè)磁鋼12構(gòu)成。本實(shí)施例中所述定位環(huán)11從撥盤5中心軸孔穿過并套設(shè)于中軸2上，并且定位環(huán)11與撥盤5中心軸孔間設(shè)置有軸承14。同時(shí)本實(shí)施例中該定位環(huán)11表面沿圓周均勻間隔設(shè)有十二個(gè)磁鋼定位槽11a，結(jié)合圖4所示，所述磁鋼12卡固在相應(yīng)的磁鋼定位槽Ila內(nèi)，從而形成磁極。具體結(jié)合圖3和圖4所示，本實(shí)施例中所述撥盤5上通過螺釘固定隔離環(huán)6，所述隔離環(huán)6套于磁環(huán)A上，其上沿圓周均勻間隔開設(shè)六個(gè)用于導(dǎo)磁的窗口 6a。在初始狀態(tài)，也即腳拐3和旋轉(zhuǎn)塊8未受力的靜置狀態(tài)下，相鄰兩個(gè)磁鋼12的間隙正對(duì)窗口 6a。結(jié)合
圖1所示，本實(shí)施例中所述中軸2上套設(shè)有夾設(shè)于五通管I與撥盤5之間的線圈定位環(huán)13,所述線圈定位環(huán)13 —端的內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)磁環(huán)A設(shè)有內(nèi)階環(huán)形槽13a,線圈7從線圈定位環(huán)13 —端嵌入所述內(nèi)階環(huán)形槽13a內(nèi)。所述線圈7位于隔離環(huán)6外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈7，并且所述線圈定位環(huán)13上開有通孔(圖上未標(biāo)注)，所述通孔供線圈7的引出線7a穿過與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制電路板(圖中未畫出)電連接，而電機(jī)控制電路板(圖中未畫出)則與電機(jī)電連接。本實(shí)用新型中涉及的腳拐3在實(shí)際使用時(shí)同常規(guī)技術(shù)一樣與自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。[0030]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，人踩腳踏帶動(dòng)腳拐3和中軸2旋轉(zhuǎn)，腳拐3則將扭力傳遞給彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B。由于在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B瞬時(shí)受力時(shí)，撥盤5在慣性作用下保持相對(duì)靜止，這樣就使得旋轉(zhuǎn)構(gòu)件B和撥盤5之間產(chǎn)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)，也即使得磁環(huán)A和隔離環(huán)6之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)角度不大，通常2度左右)。而磁環(huán)A上的磁極與隔離環(huán)6上對(duì)應(yīng)的窗口 6a之間的錯(cuò)動(dòng)帶來了磁通的變化，產(chǎn)生磁通變化量S，再由線圈7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)控制電路板。所述電機(jī)控制電路板根據(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。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)所做的等效變換或修飾，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)自行車盤式扭力傳感裝置，包括五通管(I)、中軸(2)、腳拐(3)和鏈盤(4)，所述中軸(2)通過軸承裝配于五通管(I)內(nèi)，所述腳拐(3)與中軸(2) —端固定，鏈盤(4)套設(shè)于中軸(2)上；其特征在于還包括與鏈盤(4)固定的撥盤(5)和設(shè)于撥盤(5)上并與腳拐(3)固定的彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)上固定或一體設(shè)有磁環(huán)(A)，所述磁環(huán)(A)上沿圓周均勻間隔設(shè)有以S、N極交替排布的若干磁極；所述撥盤(5)上固定或一體設(shè)有隔離環(huán)(6)，所述隔離環(huán)(6)套于磁環(huán)(A)上，其上沿圓周均勻間隔開設(shè)若干用于導(dǎo)磁的窗口(6a);還包括設(shè)于五通管(I) 一端并位于隔離環(huán)(6)外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈(7)，所述線圈(7)的引出線(7a)與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制電路板電連接，而電機(jī)控制電路板則與電機(jī)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，其特征在于所述彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括一與腳拐(3)固定的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(B)，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(B)和撥盤(5)之間裝配有用于徑向帶動(dòng)撥盤(5)旋轉(zhuǎn)和同時(shí)用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(B)自身旋轉(zhuǎn)復(fù)位的彈性件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(B)包括與腳拐(3)固定的旋轉(zhuǎn)塊(8)，所述撥盤(5)上設(shè)有供旋轉(zhuǎn)塊(8)嵌入并轉(zhuǎn)動(dòng)的凹槽(9)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)塊(8)上于四周一體設(shè)有若干旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊(8a)，而所述凹槽(9)內(nèi)壁上凸設(shè)有與旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊(8a)—一對(duì)應(yīng)的撥盤彈簧定位塊(5a)，所述旋轉(zhuǎn)塊彈簧定位塊(8a)與相應(yīng)的撥盤彈簧定位塊(5a)之間抵設(shè)有用于帶動(dòng)撥盤(5)旋轉(zhuǎn)和同時(shí)供旋轉(zhuǎn)塊(8)自身旋轉(zhuǎn)復(fù)位的復(fù)位彈簧(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，其特征在于所述磁環(huán)(A)由固定或一體設(shè)于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(B)上的定位環(huán)(11)和沿圓周以S、N極交替的順序均勻間隔固定于定位環(huán)(11)上的若干磁鋼(12)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，其特征在于所述定位環(huán)(11)表面沿圓周均勻間隔設(shè)有若干磁鋼定位槽(11a)，所述磁鋼(12)卡固在所述磁鋼定位槽(Ila)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，其特征在于所述中軸(2)上套設(shè)有夾設(shè)于五通管(I)與撥盤(5)之間的線圈定位環(huán)(13)，所述線圈定位環(huán)(13)—端的內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)磁環(huán)(A)設(shè)有內(nèi)階環(huán)形槽(13a)，所述線圈(7)從線圈定位環(huán)(13)—端嵌入所述內(nèi)階環(huán)形槽(13a)內(nèi)，并且所述線圈定位環(huán)(13)上開有通孔，所述通孔供線圈(7)的所述引出線(7a)穿過與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制電路板電連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)自行車盤式扭力傳感裝置，包括五通管、中軸、腳拐和鏈盤，中軸通過軸承裝配于五通管內(nèi)，腳拐與中軸一端固定，鏈盤套設(shè)于中軸上；其特征在于還包括與鏈盤固定的撥盤和設(shè)于撥盤上并與腳拐固定的彈性扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)上固定或一體設(shè)有磁環(huán)，磁環(huán)上沿圓周均勻間隔設(shè)有以S、N極交替排布的若干磁極；撥盤上固定或一體設(shè)有隔離環(huán)，隔離環(huán)套于磁環(huán)上，其上沿圓周均勻間隔開設(shè)若干用于導(dǎo)磁的窗口；還包括設(shè)于五通管一端并位于隔離環(huán)外圍用于感應(yīng)磁通變化的線圈，所述線圈的引出線與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制電路板電連接，而電機(jī)控制電路板則與電機(jī)電連接。本實(shí)用新型信號(hào)感應(yīng)靈敏度和精度高，工作性能更加穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)B62M6/50GK203111434SQ20132006131
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
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