CN102514677A - 一种磁控式力矩感应传动系统 - Google Patents

一种磁控式力矩感应传动系统 Download PDF

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高峰
张来刚
吴俊�
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Abstract

本发明提供一种磁控式力矩感应传动系统，包括中轴、电机、减速箱、链轮、以及力矩传感装置；所述力矩传感装置检测施加于所述中轴上的驱动力并控制电机输出驱动力，所述电机输出驱动力经减速箱减速后驱动所述链轮。本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统，设置有力矩传感装置，并且采用2个单向超越离合器，能够实现人力驱动和电力驱动互不干扰，在人力驱动时，不会带动转子切割磁力线产生阻力；在电力驱动时也不会带动脚踏板转动从而产生额外的阻力。

Description

一种磁控式力矩感应传动系统
技术领域
本发明涉及电动自行车领域，尤其涉及一种电动自行车的磁控式力矩感应传动系统。
背景技术
电动自行车(motorized bicycle/electric bicycle)，俗称为电动车、电瓶车，是一种以蓄电池为主要能源的一种交通工具，其外观与自行车和摩托车相似，外观与自行车相似的一般都带有脚踏板、链条，可以用人力作为辅助动力。
目前的电动自行车，人力驱动和电力驱动容易产生互相干扰，并且在人力驱动时，会带动转子切割磁力线产生阻力，在电力驱动时会带动脚踏板转动，产生额外的阻力。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现人力驱动与电力驱动互不干扰，且在人力驱动或电力驱动时不会产生额外阻力的磁控式力矩感应传动系统。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磁控式力矩感应传动系统，包括中轴、电机、减速箱、链轮、以及力矩传感装置；
所述力矩传感装置检测施加于所述中轴上的驱动力并控制电机输出驱动力，所述电机输出驱动力经减速箱减速后驱动所述链轮。
进一步地，所述减速箱包括中心外齿轮、中心内齿轮、行星齿轮以及行星架；
所述行星架与所述电机的外壳固定连接，所述中心内齿轮一端与所述电机的外壳固定连接，另一端与所述第一单向超越离合的外环及链轮固定连接，所述行星齿轮啮合于所述中心内齿轮与中心外齿轮之间。
进一步地，所述电机包括电机转子、空心轴，所述电机转子输出转矩并通过第二超越离合带动空心轴转动，所述空心轴转动驱动所述中心外齿轮，经过所述行星齿轮以及所述中心内齿轮的减速，输出电力驱动所述链轮。
进一步地，所述力矩传感装置包括第一单向超越离合、主动盘、从动盘、第一霍尔传感器以及第二霍尔传感器；
所述主动盘固定安装于所述中轴上，所述从动盘和第一单向超越离合的内环共同固定安装于所述中轴上，所述主动盘和从动盘弹性部件互相贴合，所述第一单向超越离合的外环固定安装于所述链轮上；所述主动盘沿圆周方向安装有第一助力磁环，所述从动盘沿圆周方向安装有第二助力磁环，所述第一助力磁环和第二助力磁环径向契合；所述第一霍尔传感器及第二霍尔传感器的感应面分别与所述第一助力磁环和第二助力磁环相对。
作为本发明的一种变形，所述力矩传感装置包括第一单向超越离合、第二单向超越离合、主动盘、从动盘、第一霍尔传感器以及第二霍尔传感器；
所述主动盘通过第一单向超越离合固定安装于所述中轴上，所述从动盘和第二单向超越离合的内环共同固定安装于所述中轴上，所述主动盘和从动盘弹性部件互相贴合，所述第二单向超越离合的外环与所述中心内齿轮一侧固定连接；所述主动盘沿圆周方向安装有第一助力磁环，所述从动盘沿圆周方向安装有第二助力磁环，所述第一助力磁环和第二助力磁环径向契合；所述第一霍尔传感器及第二霍尔传感器的感应面分别与所述第一助力磁环和第二助力磁环相对。
进一步地，所述第一助力磁环及所述第二助力磁环内设有磁钢，所述第一助力磁环中的磁钢磁极与所述第二助力磁环中的磁钢磁极对应。
本发明的优点及有益效果：
本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统，设置有力矩传感装置，并且采用2个单向超越离合器，能够实现人力驱动和电力驱动互不干扰，在人力驱动时，不会带动转子切割磁力线产生阻力；在电力驱动时也不会带动脚踏板转动从而产生额外的阻力。
附图说明
图1为本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统另一结构示意图；
图3为本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统初始状态结构示意图；
图4为本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统工作状态结构示意图。
附图标记说明：
1……第二单向超越离合；
2……中心外齿轮；
3……电机线圈；
4……电机转子；
5……电机外壳；
6……行星齿轮；
7……中心内齿轮；
8……链轮；
9……空心轴；
10……第一单向超越离合；
11……中轴；
12……第一霍尔传感器；
13……第一助力磁环；
14……第二助力磁环；
15……第二霍尔传感器；
16……弹性部件；
17……行星架；
18……主动盘；
19……从动盘；
20……助力磁钢。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统，包括：电机，减速箱，链轮8，第一单向超越离合器10、中轴11，主动盘18，从动盘19，第一霍尔传感器12，第二霍尔感应器13，第二单向超越离合器等1。
所述减速箱包括中心外齿轮2、中心内齿轮7、行星齿轮6以及行星架17；所述行星架17与所述电机的外壳5固定连接，所述中心内齿轮7一端与所述电机的外壳5固定连接，另一端与所述第一单向超越离合10的外环及链轮8固定连接，所述行星齿轮6啮合于所述中心内齿轮7与中心外齿轮2之间。
所述电机包括电机转子4、电机线圈3以及空心轴9，所述电机转子4输出转矩并通过第二超越离合1带动空心轴9转动，所述空心轴9转动驱动所述中心外齿轮2，经过所述行星齿轮6以及所述中心内齿轮7的减速，输出电力驱动所述链轮8。
主动盘18上沿圆周方向安置一圈助力磁钢20，形成第一助力磁环13，从动盘19也相应安置一圈助力磁钢20，形成第二助力磁环14。并且两者的磁钢数量相同，其中主动盘18和从动盘19通过滑动卡槽和弹性部件16，如张紧弹簧互相贴合，在初始状态下，第一助力磁环13和第二助力磁环14如图3所示径向契合，且第一助力磁环13和第二助力磁环14里面的一系列磁钢20的磁极一一对应，主动盘18固定安装在中轴11上，从动盘19和第一单项超越离合10的内环安装在同一轴上，第一单向超越离合10的外环和链轮8固定安装。第一霍尔传感器12和第二霍尔传感器15与电机外壳5相对固定，并且两个霍尔元件的感应面分别对着主动盘18上的第一助力磁环13和从动盘19上的第二助力磁环14。
如图2所示，作为一种变形，所述主动盘18通过第一单向超越离合10固定安装于所述中轴11上，所述从动盘19和第二单向超越离合19的内环共同固定安装于所述中轴11上，所述主动盘18和从动盘19通过弹性部件16互相贴合，所述第二单向超越离合1的外环与所述中心内齿轮一侧固定连接；所述主动盘18沿圆周方向安装有第一助力磁环13，所述从动盘19沿圆周方向安装有第二助力磁环14，所述第一助力磁环13和第二助力磁环14径向契合；所述第一霍尔传感器12及第二霍尔传感器15的感应面分别与所述第一助力磁环13和第二助力磁环14相对。该种变形将第二单向超越离合器1从空心轴9转移到减速箱输出后，可以控制整个电机的体积，并且人力驱动时不会带动减速箱跟转，相应地，第一单向超越离合10位置也移至中轴11与主动盘18之间。
本发明提供的一种磁控式力矩感应传动系统工作原理：如图3和图4所示，初始状态下，也就是人力不睬脚踏板的时候，主动盘18和从动盘19上对应的一对磁钢20相对某个基点的角度A和角度B是相同的，当需要电动自行车助力的时候，人力踩下脚踏板，中轴11转动，带动主动盘18转动，此时，主动盘18压缩弹簧16，同时把扭力传送给从动盘19，主动盘18和从动盘19相对扭转一定角度(两组磁环产生相对位移，如图4所示，角度A大于角度B)，并且主动盘18和从动盘19通过第一单向超越离合10施加到链轮8上，驱使自行车前行。此时，主动盘18和从动盘19都在高速转动，主动盘18、从动盘19上的一圈磁钢20高速通过两个霍尔传感器感应面后，两个霍尔传感器分别就输出一系列的方波信号，由于脚踩的扭力导致主动盘18、从动盘19相对扭转了一定角度，角度A大于角度B，所以主动盘18上的方波信号要超前于从动盘19上的方波信号，该两组相位不同的脉冲信号经放大计算后，根据相位差大小输出相应的控制电流，按设计的比例控制电机输出驱动力。也就是说人力驱动越大，两组磁环里的磁钢20的相对位移越大，两组脉冲的相位差越大，那么电机输出的驱动力越大，这样电机驱动和人力驱动产生叠加，从而达到了真正的助力目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种磁控式力矩感应传动系统，其特征在于，包括中轴、电机、减速箱、链轮、以及力矩传感装置；
所述力矩传感装置检测施加于所述中轴上的驱动力并控制电机输出驱动力，所述电机输出驱动力经减速箱减速后驱动所述链轮。
2.根据权利要求1所述的磁控式力矩感应传动系统，其特征在于，所述减速箱包括中心外齿轮、中心内齿轮、行星齿轮以及行星架；
所述行星架与所述电机的外壳固定连接，所述中心内齿轮一端与所述电机的外壳固定连接，另一端与所述第一单向超越离合的外环及链轮固定连接，所述行星齿轮啮合于所述中心内齿轮与中心外齿轮之间。
3.根据权利要求2所述的磁控式力矩感应传动系统，其特征在于，所述电机包括电机转子、空心轴，所述电机转子输出转矩并通过第二超越离合带动空心轴转动，所述空心轴转动驱动所述中心外齿轮，经过所述行星齿轮以及所述中心内齿轮的减速，输出电力驱动所述链轮。
4.根据权利要求3所述的磁控式力矩感应传动系统，其特征在于，所述力矩传感装置包括第一单向超越离合、主动盘、从动盘、第一霍尔传感器以及第二霍尔传感器；
所述主动盘固定安装于所述中轴上，所述从动盘和第一单向超越离合的内环共同固定安装于所述中轴上，所述主动盘和从动盘弹性部件互相贴合，所述第一单向超越离合的外环固定安装于所述链轮上；所述主动盘沿圆周方向安装有第一助力磁环，所述从动盘沿圆周方向安装有第二助力磁环，所述第一助力磁环和第二助力磁环径向契合；所述第一霍尔传感器及第二霍尔传感器的感应面分别与所述第一助力磁环和第二助力磁环相对。
5.根据权利要求2所述的磁控式力矩感应传动系统，其特征在于，所述力矩传感装置包括第一单向超越离合、第二单向超越离合、主动盘、从动盘、第一霍尔传感器以及第二霍尔传感器；
所述主动盘通过第一单向超越离合固定安装于所述中轴上，所述从动盘和第二单向超越离合的内环共同固定安装于所述中轴上，所述主动盘和从动盘弹性部件互相贴合，所述第二单向超越离合的外环与所述中心内齿轮一侧固定连接；所述主动盘沿圆周方向安装有第一助力磁环，所述从动盘沿圆周方向安装有第二助力磁环，所述第一助力磁环和第二助力磁环径向契合；所述第一霍尔传感器及第二霍尔传感器的感应面分别与所述第一助力磁环和第二助力磁环相对。
6.根据权利要求4或5所述的磁控式力矩感应传动系统，其特征在于，所述第一助力磁环及所述第二助力磁环内设有磁钢，所述第一助力磁环中的磁钢磁极与所述第二助力磁环中的磁钢磁极对应。
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Applicant before: Suzhou Bofeili Electric Technology Co., Ltd.

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