CN103542964B - 电动自行车力矩传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车力矩传感器，该力矩传感器中的主动部件与被动部件在圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度，磁组件固设于主动部件上且能够随主动部件同步运动；感应组件固设于被动部件上且能够随被动部件同步运动；磁组件包括呈环形排布的若干对S-N磁极对，其中每个S级或N级相邻的磁极均为异性磁极，且所述磁极的一端朝向所述环形中心，感应组件在运动过程中能够切割所述磁极对产生的磁力线，产生涡流电信号向外输出，再通过传感器感应电信号，最后实现控制器对电机转速的控制。该结构改变了传统结构中采用主、被动双磁环的方式，简化了力矩传感器的构造，且信号可靠实用。<!--1-->

Description

电动自行车力矩传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种用于电动自行车的力矩传感器。

背景技术

目前市场上的电动自行车一般安装有力矩传感器，用于将骑行者施加到脚踏上的力转换成电动自行车控制器能够识别的电信号，以控制电机的输出功率，实现助力效果。目前常见力矩传感器的工作方式为：人力蹬踏脚踏，带动齿盘曲柄、传感器磁盘及五通轴心相对车架转动，而传感器探头相对车架固定不动，当传感器磁盘进行旋转时，磁盘中的磁极会产生变化的磁场，该变化的磁场不断的给传感器探头信号，传感器探头将所得到的信号进行处理后传递给电动车控制器，则控制器控制电机旋转带动电动自行车行驶。

目前常见力矩传感器最关键的两部分为磁组件和能够与磁组件感应的霍尔元件，其中磁组件一般包括安装在齿盘曲柄轮盘上的主动磁组件，和安装在齿盘曲柄齿盘上的被动磁组件，主动磁组件与被动磁组件能够相对转动，当主、被动磁组件相对转动从而使二者之间形成的磁场发生变化后，则施加到霍尔元件上的磁场大小就会发生变化，从而使霍尔元件产生的力矩电信号发生变化，控制器根据随脚踏转动发生改变的力矩电信号控制电机输出功率的大小。但在实际使用中，当前电动自行车力矩传感器仍存在着结构复杂、反应不可靠等缺陷。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种电动自行车力矩传感器，该力矩传感器用于检测电动自行车人力骑行时的力矩电信号，结构简单、可靠实用。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种电动自行车力矩传感器，包括能够以五通中轴为中心转动的主动部件，与主动部件平行设置且轴向固定的被动部件，所述主动部件与所述被动部件圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度，其特征在于：还包括一磁组件和一感应组件，所述磁组件固设于所述主动部件上且能够随主动部件同步运动；所述感应组件固设于所述被动部件上且能够随被动部件同步运动；所述磁组件包括呈环形排布的若干对S-N磁极对，其中每个S级或N级相邻的磁极均为异性磁极，且所述磁极的一端朝向所述环形中心，感应组件在运动过程中能够切割所述磁极对产生的磁力线。

本发明进一步的技术方案是：

所述感应组件在运动过程中能够切割所述磁极对产生的磁力线的结构是：所述磁组件包括一环形圈，所述环形圈沿周向开设有沟槽，所述沟槽中均匀间隔固设有若干磁极对；所述感应组件包括一环形定位圈，所述环形定位圈向朝主动部件一侧延伸形成翻边，所述翻边上径向向内设有与所述磁极对一一对应的导电感应片；所述环形圈同心活动套设于所述环形定位圈中，且所述导电感应片位于所述磁极对的外圈。

所述主动部件与所述被动部件圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度的结构是：所述被动部件上沿周向均匀开设有若干个弹簧安装孔，所述主动部件上设有与所述弹簧安装孔相对应的安装凸块，所述安装凸块伸入弹簧安装孔的一端并与弹簧安装孔的另一端之间设有弹簧；所述主动部件上沿周向均布设有若干个凸台一，所述被动部件上开设有与所述凸台一相对应的开孔，所述凸台一穿设在相应开孔中且可在圆周方向上相对滑动配合；所述安装凸块与所述凸台一同圆周间隔排布。

所述凸台一上开设有内螺纹孔，设有阻挡件，所述阻挡件由大头端和具有外螺纹的小头端组成，所述阻挡件小头端穿设过开孔与所述凸台一上的内螺纹孔螺纹连接，且所述阻挡件大头端横截面尺寸大于所述开孔尺寸。

所述磁组件固设于所述主动部件上的结构是：所述主动部件包括呈一体式结构的主动齿盘和曲柄杆，所述主动齿盘上开设有能够与五通中轴装配的中轴装配孔，所述中轴装配孔的孔壁朝向链条一侧延伸形成连接圈，所述连接圈径向向外延伸形成凸台二，所述磁组件恰能卡设于所述凸台二上。

所述感应组件固设于所述被动部件上的结构是：设有能够带动链条转动的链轮环，所述链轮环与所述被动部件固定连接，所述链轮环内圈径向朝内形成若干凸起，所述环形定位圈朝向链条一侧表面对应凸起处设有凹槽，所述凸起恰能卡制于所述凹槽中并压紧所述凹槽。

所述链轮环与所述被动部件固定连接的结构是：所述链轮环上沿周向开设有若干通孔一，所述被动部件上沿周向且位于弹簧安装孔外圈处开设有通孔二，设有连接件组，所述链轮环与所述被动部件通过所述连接件组固定连接。

所述连接件组包括对插铆钉和套筒，所述套筒夹设于所述链轮环与所述被动部件之间且对应通孔一和通孔二，所述对插铆钉穿设过通孔一、套筒和通孔二并锁紧在一起。

所述主动部件（8）为齿盘曲柄。

本发明的有益技术效果为：该力矩传感器中的主动部件与被动部件弹性连接且可相对转动，磁组件固设于主动部件上且能够随主动部件同步运动；感应组件固设于被动部件上且能够随被动部件同步运动；且感应组件在运动过程中能够切割所述磁组件产生磁力线，产生涡流电信号向外输出，再通过传感器感应电信号，最后实现控制器对电机转速的控制。该结构改变了传统结构中采用主、被动双磁环的方式，简化了力矩传感器的构造，且信号可靠实用。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构图；

图2为本发明结构的轮盘组装图；

其中：1-连接件组；11-对插铆钉；12-套筒；

2-链轮环；21-通孔一；22-凸起；

3-感应组件；31-环形定位圈；32-凹槽；

4-磁组件；41-环形圈；

5-被动部件；51-弹簧安装孔；52-开孔；53-通孔二；

6-弹簧；

7-阻挡件；

8-主动部件；81-安装凸块；82-凸台一；83-主动齿盘；831-中轴装配孔；832-凸台二；84-曲柄杆；

9-脚踏。

具体实施方式

结合图1和图2对本发明做进一步的详细说明。

一种电动自行车力矩传感器，包括能够以五通中轴为中心转动的主动部件8，与主动部件8平行设置且轴向固定的被动部件5，所述主动部件8与所述被动部件5圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度，还包括一磁组件4和一感应组件3，所述磁组件4固设于所述主动部件8上且能够随主动部件8同步运动；所述感应组件3固设于所述被动部件5上且能够随被动部件5同步运动；所述磁组件4包括呈环形排布的若干对S-N磁极对，其中每个S级或N级相邻的磁极均为异性磁极，且所述磁极的一端朝向所述环形中心，感应组件3在运动过程中能够切割所述磁极对产生的磁力线。

所述感应组件3在运动过程中能够切割所述磁极对产生的磁力线的结构是：所述磁组件4包括一环形圈41，所述环形圈41沿周向开设有沟槽，所述沟槽中均匀间隔固设有若干磁极对，磁极对的数量最优为6对；所述感应组件3包括一环形定位圈31，所述环形定位圈31向朝主动部件一侧延伸形成翻边，所述翻边上径向向内设有与所述磁极对一一对应的导电感应片；所述环形圈41同心活动套设于所述环形定位圈31中，且所述导电感应片位于所述磁极对的外圈。导电感应片位于磁极对外圈时，当主动部件8与被动部件5进行相对转动时，所述导电感应片恰好在磁极对产生的磁力线范围内进行磁力线的切割。所述沟槽的开口处设有密封盖，该密封盖采用铝质材料制备而成，可有效实现电磁屏蔽。

所述主动部件8与所述被动部件5圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度的结构是：所述被动部件5上沿周向均匀开设有若干个弹簧安装孔51，所述主动部件8上设有与所述弹簧安装孔51相对应的安装凸块81，所述安装凸块81伸入弹簧安装孔51的一端并与弹簧安装孔51的另一端之间设有弹簧6；所述主动部件8上沿周向均布设有若干个凸台一82，所述被动部件5上开设有与所述凸台一82相对应的开孔52，所述凸台一82穿设在相应开孔52中且可在圆周方向上相对滑动配合；所述安装凸块81与所述凸台一82同圆周间隔排布。

所述凸台一82上开设有内螺纹孔，设有阻挡件7，所述阻挡件7由大头端和具有外螺纹的小头端组成，所述阻挡件7小头端穿设过开孔52与所述凸台一82上的内螺纹孔螺纹连接，且所述阻挡件7大头端横截面尺寸大于所述开孔52尺寸，阻挡件7的大头端可防止被动部件5与主动部件8弹性连接时脱开。

所述磁组件4固设于所述主动部件8上的结构是：所述主动部件8包括呈一体式结构的主动齿盘83和曲柄杆84，所述主动齿盘83上开设有能够与五通中轴装配的中轴装配孔831，所述中轴装配孔831的孔壁朝向链条一侧延伸形成连接圈，所述连接圈径向向外延伸形成凸台二832，所述磁组件4恰能卡设于所述凸台二832上。

所述感应组件3固设于所述被动部件5上的结构是：设有能够带动链条转动的链轮环2，所述链轮环2与所述被动部件5固定连接，所述链轮环2内圈径向朝内形成若干凸起22，所述环形定位圈31朝向链条一侧表面对应凸起22处设有凹槽32，所述凸起22恰能卡制于所述凹槽32中并压紧所述凹槽32。由于链轮环2与被动部件5固定连接，链轮环2随被动部件5的运动而运动，因此利用链轮环2与感应组件3的环形定位圈31之间的卡制压紧作用，将感应组件3定位于被动部件5上，使得感应组件3能够随被动部件5运动。而磁组件4通过卡设于主动部件8的凸台二832上与主动部件8固定连接。而主动部件8与被动部件5之间通过弹簧6弹性连接，当脚踏9带动主动部件8转动时，由于弹簧6的压缩作用，和凸台一82在开孔52中的滑动作用，被动部件5暂时不发生转动，因此磁组件4与感应组件3之间产生角位移，感应组件3中的导电感应片切割磁极对产生的磁力线。

所述链轮环2与所述被动部件5固定连接的结构是：所述链轮环2上沿周向开设有若干通孔一21，所述被动部件5上沿周向且位于弹簧安装孔51外圈处开设有通孔二53，设有连接件组1，所述链轮环2与所述被动部件5通过所述连接件组1固定连接。

所述连接件组1包括对插铆钉11和套筒12，所述套筒12夹设于所述链轮环2与所述被动部件5之间且对应通孔一21和通孔二53，所述对插铆钉11穿设过通孔一21、套筒12和通孔二53并锁紧在一起。所述主动部件8为齿盘曲柄。

Claims (8)

1.一种电动自行车力矩传感器，包括能够以五通中轴为中心转动的主动部件(8)，与主动部件(8)平行设置且轴向固定的被动部件(5)，所述主动部件(8)与所述被动部件(5)圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度，其特征在于：还包括一磁组件(4)和一感应组件(3)，所述磁组件(4)固设于所述主动部件(8)上且能够随主动部件(8)同步运动；所述感应组件(3)固设于所述被动部件(5)上且能够随被动部件(5)同步运动；所述磁组件(4)包括呈环形排布的若干对S-N磁极对，其中每个S级或N级相邻的磁极均为异性磁极，且所述磁极的一端朝向所述环形中心；

所述磁组件(4)还包括一环形圈(41)，所述环形圈(41)沿周向开设有沟槽，所述沟槽中均匀间隔固设有若干磁极对；所述感应组件(3)包括一环形定位圈(31)，所述环形定位圈(31)向朝主动部件一侧延伸形成翻边，所述翻边上径向向内设有与所述磁极对一一对应的导电感应片；所述环形圈(41)同心活动套设于所述环形定位圈(31)中，且所述导电感应片位于所述磁极对的外圈，感应组件(3)在运动过程中能够切割所述磁极对产生的磁力线。

2.根据权利要求1所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述主动部件(8)与所述被动部件(5)圆周方向弹性连接且可相对转动一定角度的结构是：所述被动部件(5)上沿周向均匀开设有若干个弹簧安装孔(51)，所述主动部件(8)上设有与所述弹簧安装孔(51)相对应的安装凸块(81)，所述安装凸块(81)伸入弹簧安装孔(51)的一端并与弹簧安装孔(51)的另一端之间设有弹簧(6)；所述主动部件(8)上沿周向均布设有若干个凸台一(82)，所述被动部件(5)上开设有与所述凸台一(82)相对应的开孔(52)，所述凸台一(82)穿设在相应开孔(52)中且可在圆周方向上相对滑动配合；所述安装凸块(81)与所述凸台一(82)同圆周间隔排布。

3.根据权利要求2所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述凸台一(82)上开设有内螺纹孔，设有阻挡件(7)，所述阻挡件(7)由大头端和具有外螺纹的小头端组成，所述阻挡件(7)小头端穿设过开孔(52)与所述凸台一(82)上的内螺纹孔螺纹连接，且所述阻挡件(7)大头端横截面尺寸大于所述开孔(52)尺寸。

4.根据权利要求1所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述磁组件(4)固设于所述主动部件(8)上的结构是：所述主动部件(8)包括呈一体式结构的主动齿盘(83)和曲柄杆(84)，所述主动齿盘(83)上开设有能够与五通中轴装配的中轴装配孔(831)，所述中轴装配孔(831)的孔壁朝向链条一侧延伸形成连接圈，所述连接圈径向向外延伸形成凸台二(832)，所述磁组件(4)恰能卡设于所述凸台二(832)上。

5.根据权利要求1所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述感应组件(3)固设于所述被动部件(5)上的结构是：设有能够带动链条转动的链轮环(2)，所述链轮环(2)与所述被动部件(5)固定连接，所述链轮环(2)内圈径向朝内形成若干凸起(22)，所述环形定位圈(31)朝向链条一侧表面对应凸起(22)处设有凹槽(32)，所述凸起(22)恰能卡制于所述凹槽(32)中并压紧所述凹槽(32)。

6.根据权利要求5所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述链轮环(2)与所述被动部件(5)固定连接的结构是：所述链轮环(2)上沿周向开设有若干通孔一(21)，所述被动部件(5)上沿周向且位于弹簧安装孔(51)外圈处开设有通孔二(53)，设有连接件组(1)，所述链轮环(2)与所述被动部件(5)通过所述连接件组(1)固定连接。

7.根据权利要求6所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述连接件组(1)包括对插铆钉(11)和套筒(12)，所述套筒(12)夹设于所述链轮环(2)与所述被动部件(5)之间且对应通孔一(21)和通孔二(53)，所述对插铆钉(11)穿设过通孔一(21)、套筒(12)和通孔二(53)并锁紧在一起。

8.根据权利要求1所述的电动自行车力矩传感器，其特征在于：所述主动部件(8)为齿盘曲柄。