CN100457539C - 电动自行车传动传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动自行车传动传感装置，包括后轮毂、链轮和后轮轴，其特征在于：后轮毂的右部内设有一个传动螺母，在传动螺母与后轮毂之间设有滚针轴承；在第一轴承座和传动螺母之间定位连接有传动扭簧；在传动螺母内设有与其配合的位移螺丝套；链轮与第二轴承座配合并连接在传动螺母的右端；后轮轴的右部设有槽口，槽口内设有位移传感装置，在后轮毂的外面和制动器上设有转速传感装置。本发明结构紧凑，充分利用了后轮毂内的空间；在直接参与传动的同时，同步检测扭矩和速度信号，获取的信号准确、精度高；为实现人机合一智能控制有效地利用电能，增加续行里程奠定基础。具有自适应的特点。

Description

电动自行车传动传感装置

技术领域

本发明涉及自行车部件，具体涉及电动自行车传动传感装置。

背景技术

电动自行车是在普通自行车的基础上，增设蓄电池、电动机及调速装置而成的。其调速装置为常用的调节电压或电流的电子调速装置，只能按照骑车人的要求调节车速，而不能根据实际路况进行自动调速。这样不仅使骑车人容易产生疲劳，降低了乘骑舒适性，而且使电动机的驱动工作状态不合理，造成不必要的电能损耗，使续行里程减少。为了克服人为调速的缺陷，有的电动自行车安装了速度传感器和控制装置。如CN2661568Y公告的名称为“带助力行驶传感器装置的电动自行车”的实用新型专利，其传感器设在车架上，正对飞轮的齿尖，传感器通过信号线与控制器连接，但只采集速度信号。又如，CN2580426Y公告的名称为“智能电动自行车的压力传感装置”的实用新型专利，在中管设有活塞杆，活塞杆的下端与中接头连接固定，活塞杆上套有弹簧，中管与活塞杆上对应设置有位移信号传感器，中管与中管接头之间在骑车者脚踩脚踏时产生周期性位移，该位移信号由传感器传递给控制器，可以调节电动机的输出功率，以节省电能。以上两项专利采集的速度信号和位移信号仍然是与骑车人的操作相关，而与电动自行车实际工况存在着一定的差距，电动机输出的功率与行驶状态不相匹配，因而不能完全达到所希望的目的。电动自行的传动终端是链轮和与其连接的后轮毂，后轮毂的转速和承受的扭矩及其变化情况是电动自行车运行的实际状况，现有的链轮与后轮毂固定连接结构，不能采集到扭矩变化信号，因此，需要对电动自行车的传动终端部件及其连接方式进行改变。

本发明内容

本发明的目的是提供一种电动自行车扭簧式传动传感装置，它作为电动自行车传动传感智能控制系统的部件，设在驱动系统的终端，能在直接参与传动的过程中同步采集扭矩和速度信号，为控制器(ECU)及时准确地控制电动机的输出功率提供真实的数据，使人的脚踏力，电动机输出扭矩与自行车行驶状况始终处于最佳匹配状态。

本发明所述的电动自行车传动传感装置，包括后轮毂、链轮和后轮轴，其特征在于：后轮毂的左端设有卡齿，与第一轴承座右端的对应的卡齿啮合；后轮毂的右部内设有一个传动螺母，在传动螺母与后轮毂之间设有滚针轴承；在第一轴承座和传动螺母之间定位连接有传动扭簧；在传动螺母内设有与其配合的位移螺丝套，限位螺栓穿过后轮毂右部的限位螺孔、传动螺母上的径向限位槽，插入位移螺丝套上的轴向位移槽；链轮与第二轴承座配合并连接在传动螺母的右端；后轮轴的右部设有槽口，右端设有一个与槽口相通的中心孔；后轮轴穿过传动扭簧、传动螺母和位移螺丝套，其两端分别与第一轴承和第二轴承配合；在后轮轴的槽口部位设有第一平面轴承，第一平面轴承的左边与位移螺丝套左端的台阶紧靠、右边与两端穿出槽口的位移支架连接；位移支架的右边与第二轴承之间设有回位弹簧；在位移支架的中心设有第一传感元件，第一传感元件与设在后轮轴的槽口右端的第一传感器对应；第一传感器的传输导线从后轮轴右端的中心孔引出，与控制器(ECU)连接。

所述的电动自行车传动传感装置，在后轮毂外面的左部还设有第二传感元件，第二传感元件与设在制动器上的第二传感器对应；第二传感器的传输导线与控制器(ECU)连接。

所述的电动自行车传动传感装置，其第一传感元件和第二传感元件为磁钢，第一传感器和第二传感器为霍尔传感器。

所述的电动自行车传动传感装置，其后轮毂的右部内还设有第二平面轴承，传动螺母的左端与第二平面轴承紧靠。

所述的电动自行车传动传感装置，在后轮毂左端的卡齿与第一轴承座右端卡齿的啮合部位，设有衬套和外套。

采用以上的结构，即可实现在直接参与传动的过程中传递扭矩信号，电动机输出的扭矩传递路径是：链轮→传动螺母→传动扭簧→第一轴承座→后轮毂。

由于与传动螺母配合的位移螺丝套受到限位螺栓的限制，在径向与后轮毂同步旋转，在后轮毂的转速与传动螺母的转速不同步时，位移螺丝套在与后轮毂同步旋转的同时，还要轴向位移。人的脚踏力，电动机输出的扭矩与后轮负荷在传动螺母和位移螺丝套配合处交汇。在上坡时，后轮毂的负荷增大，如果电动机输出的扭矩小于实际需要的扭矩，后轮毂的转速与传动螺母的转速就会不一致，导致传动螺母与位移螺丝套的转速不一致，与后轮毂同步旋转的位移螺丝套在限位螺栓的控制下沿轴向向右移动，推动位移支架向右移动并压缩回位弹簧，使设在位移支架上的第一传感元件与设在后轮轴的槽口右端的第一传感器之间的距离减小，第一传感器采集到的位移信号，即为实际需要输出扭矩的信号，并传输到控制器。

与此同时，设在制动器上的第二传感器，采集到第二传感元件反映的速度变化信号将，也传输到控制器；控制器根据收到的扭矩和速度信号进行处理后，发出增加输出功率的指令。在电动机输出的功率增加并逐步达到实际需要的过程中，位移支架在回位弹簧的作用下逐步向左移动，恢复原来的位置。使人的脚踏力，电动机输出扭矩与自行车行驶状况始终处于最佳匹配状态，从而体现出自适应的特点。

本发明的优点是：结构紧凑，充分利用了后轮毂内的空间；在直接参与传动的同时，同步检测扭矩和速度信号，获取的信号准确、精度高；为实现人机合一智能控制有效地利用电能，增加续行里程奠定基础。具有自适应的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图(传动螺母和位移螺丝套发生相对位移)。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是图1的C-C剖视图。

图5是图1的D-D剖视图。

图6是传动螺母和位移螺丝套未发生相对位移的示意图。

图7是传动螺母的结构示意图。

图8是位移螺丝套的结构示意图。

图9是图8的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构作进一步的描述。

实施例一：参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，将衬套27装在后轮毂1的左端内并伸出左端，第一轴承座5装在衬套27的伸出端，其右端的卡齿与后轮毂1左端卡齿4啮合，外套28装在第一轴承座5和后轮毂1啮合处的外面，制动器29装在第一轴承座5上；将第二平面轴承26装在后轮毂1的右部内，与后轮毂1内的台阶紧靠；将传动扭簧8的一端插入第一轴承座5的定位孔内；将传动螺母6装入后轮毂1的右部内与第二平面轴承紧靠，将滚针轴承7装在传动螺母与后轮毂之间，并使传动扭簧8的另一端插入传动螺母6上的定位孔内30内；将位移螺丝套9旋入传动螺母6内，并将限位螺栓10穿过后轮毂1右部的限位螺孔11、传动螺母6上的径向限位槽12，插入位移螺丝套9上的轴向位移槽13内；

将右部设有槽口15、右端设有一个与槽口相通的中心孔16的后轮轴3穿过传动扭簧8、传动螺母6和位移螺丝套9，其左端与第一轴承17配合；将第一平面轴承19装在后轮轴的槽口部位，其左边与位移螺丝套9左端的台阶紧靠、右边与两端穿出槽口的位移支架20连接；将第一传感元件22-磁钢装在位移支架20的中心，第一传感器23一霍尔传感器装在后轮轴的槽口15的右端，并使第一传感元件与第一传感器对应，第一传感器的传输导线从后轮轴右端的中心孔16引出，与控制器(ECU)连接；将链轮2与第二轴承座14配合并连接在传动螺母6的右端；将回位弹簧21装在位移支架20与第二轴承18之间，第二轴承18与后轮轴3的右端配合。本实施例可实现在直接参与传动的过程中传递扭矩信号。

实施例二：参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，在实施例一的基础上，将第二传感元件24-磁钢，装在后轮毂1外面的左部，第二传感器25-霍尔传感器装在制动器29上，并使第二传感元件与第二传感器对应，第二传感器的传输导线与控制器(ECU)连接。本实施例可实现在直接参与传动的过程中传递扭矩信号和速度信号。

Claims (5)

1.电动自行车传动传感装置，包括后轮毂(1)、链轮(2)和后轮轴(3)，其特征在于：后轮毂(1)的左端设有卡齿(4)，与第一轴承座(5)右端的对应的卡齿啮合；后轮毂的右部内设有一个传动螺母(6)，在传动螺母与后轮毂之间设有滚针轴承(7)；在第一轴承座(5)和传动螺母(6)之间定位连接有传动扭簧(8)；在传动螺母(6)内设有与其配合的位移螺丝套(9)，限位螺栓(10)穿过后轮毂(1)右部的限位螺孔(11)、传动螺母(6)上的径向限位槽(12)，插入位移螺丝套(9)上的轴向位移槽(13)；链轮(2)与第二轴承座(14)配合并连接在传动螺母(6)的右端；后轮轴(3)的右部设有槽口(15)，右端设有一个与槽口相通的中心孔(16)；后轮轴穿过传动扭簧(8)、传动螺母(6)和位移螺丝套(9)，其两端分别与第一轴承(17)和第二轴承(18)配合；在后轮轴的槽口部位设有第一平面轴承(19)，第一平面轴承的左边与位移螺丝套(9)左端的台阶紧靠、右边与两端穿出槽口的位移支架(20)连接；位移支架(20)的右边与第二轴承(18)之间设有回位弹簧(21)；位移支架(20)的中心设有第一传感元件(22)，第一传感元件与设在后轮轴的槽口右端的第一传感器(23)对应；第一传感器的传输导线从后轮轴右端的中心孔(16)引出，与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的电动自行车传动传感装置，其特征在于：在后轮毂(1)外面的左部设有第二传感元件(24)，第二传感元件与设在制动器(29)上的第二传感器(25)对应；第二传感器的传输导线与控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的电动自行车传动传感装置，其特征在于：第一传感元件(22)和第二传感元件(24)为磁钢，第一传感器(23)和第二传感器(25)为霍尔传感器。

4.根据权利要求1或2所述的电动自行车传动传感装置，其特征在于：后轮毂的右部内还设有第二平面轴承(26)，传动螺母(6)的左端与第二平面轴承紧靠。

5.根据权利要求1或2所述的电动自行车传动传感装置，其特征在于：在后轮毂(1)左端的卡齿(4)与第一轴承座(5)右端卡齿的啮合部位，设有衬套(27)和外套(28)。

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