CN105927716A - 力矩传感器以及包括此力矩传感器的骑行装置 - Google Patents

力矩传感器以及包括此力矩传感器的骑行装置 Download PDF

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杜磊
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Abstract

本发明提供一种力矩传感器，包括行星变速器，所述行星变速器包括行星架、太阳轮、多个行星轮、内齿环和齿环外套，所述行星架的左面为平面，所述行星架的右面为向内凹陷的壳体；所述太阳轮的左部为用于与行星轮配合的齿纹，所述太阳轮的中部为用于与所述行星架转动连接的凸起部，所述太阳轮的右部为用于与五通连接的螺纹；所述内齿环嵌设在齿环外套内部；所述太阳轮上设置有用于采集力矩信号的力矩传感器。本发明的有益效果是在太阳轮的侧部设置有力矩传感器，当太阳轮收到行星轮的挤压后产生形变，使力矩传感器发生电信号的改变，从而据此得出力矩的大小。

Description

力矩传感器以及包括此力矩传感器的骑行装置
技术领域
本发明涉及传感器设备领域，尤其是涉及一种力矩传感器以及包括此力矩传感器的骑行装置。
背景技术
自行车通过人脚踩踏板，将力传递给链条，链条再将力量传递给后轮，从而带动车体整体移动，在这种情况下，仅仅依靠人输出的动力对自行车进行带动；现有技术通过测定人体输出扭力值的大小，作为电机输出的功率大小的依据，来调节电机的输出功率。
在专利号为CN1071659C，名为电动助动车的专利中，提供了一种使用弹簧测定扭矩的方法，此种方式中存在的问题在于，踩踏过程中，弹簧反复的拉伸，容易造成金属疲劳，当使用时间过长，弹簧失去弹力或者受到腐蚀，此种技术方案的使用寿命短，不易长时间使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种力矩传感器以及包括此力矩传感器的骑行装置。
本发明的技术方案是：
一种力矩传感器，包括行星变速器，所述行星变速器包括行星架、太阳轮、多个行星轮、内齿环和齿环外套，
所述行星架的左面为平面，所述行星架的右面为向内凹陷的壳体；
所述太阳轮的左部为用于与行星轮配合的齿纹，所述太阳轮的中部为用于与所述行星架转动连接的凸起部，所述太阳轮的右部为用于与五通连接的螺纹；
所述内齿环嵌设在齿环外套内部；
所述太阳轮上设置有用于采集力矩信号的力矩传感器。
进一步，所述行星架的外侧设置有一圈牙盘。
进一步，所述太阳轮的左部穿过所述行星架与所述行星齿轮位于同一平面上，所述凸起部与所述行星架的壳体之间设置有轴承，所述轴承的外圈与所述行星架的壳体的内侧过盈连接，所述轴承的内圈与所述凸起部过盈连接。
进一步，所述太阳轮的右部内侧过盈连接有轴承。
进一步，还包括中轴，所述中轴的左端与所述齿环外套的中心部固定连接，所述中轴靠近左端的部分设置有限位环，当所述中轴插设在所述太阳轮内侧时，所述限位环限制所述太阳轮的内部的轴承的轴向位移。
进一步，所述行星架的外缘上设置有多个安装孔，所述牙盘通过所述安装孔与所述行星架固定连接。
本申请还提供了一种骑行装置，包括力矩传感器，所述力矩传感器为本申请中提供的任一一项所述的力矩传感器。此种骑行装置可以在骑行的过程中测定骑行的扭力值，此扭力值可以用于测定运动员的身体数据，又可以以此信号为依据，控制电动自行车的电机转速，使其输出功率根据踩踏输出的力度进行调节，节约电量。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，本申请具有如下特点：
1、在太阳轮的侧部设置有力矩传感器，当太阳轮收到行星轮的挤压后产生形变，使力矩传感器发生电信号的改变，从而据此得出力矩的大小。
2、齿环外套的作用在于保护行星轮和太阳轮，以免杂物落入，影响行星轮与太阳轮之间的相互配合，齿环外套还加固了内齿环，以免行星轮和太阳轮在转动的过程中，给内齿环过大的张力，倒是间隙变大，产生跳齿现象。
3、在太阳轮和中轴之间，在行星架和太阳轮之间设置有轴承，用于减少摩擦阻力。
4、在轴承的一端上设置有限位环，由于此部件是装在自行车五通上的，当踩踏踏板时，由于受力不均衡容易给轴带来径向方向的力，为此添加此结构可以防止中轴滑脱。
附图说明
图1是本发明的传感器整体结构示意图；
图2是本发明的爆炸结构示意图。
图中：
1、行星架 2、太阳轮 3、行星轮
4、内齿环 5、齿环外套 6、凸起部
7、力矩传感器 8、牙盘 9、中轴
10、限位环 11、安装孔 12、轴承
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为描述方便，将太阳轮带有齿纹的一端定义为左端，将太阳轮带有螺纹的一端定义为右端
如图1、2所示，本发明一种力矩传感器7，包括行星变速器，所述行星变速器包括行星架1、太阳轮2、多个行星轮3、内齿环4和齿环外套5，其中行星轮3围绕着太阳轮2转动设置在行星架1上，内齿环4套设在多个行星轮3的外侧，齿环外套5紧固在内齿环4套的外侧，当行星轮3围绕太阳轮2转动时，在给太阳轮2带来挤压作用的同时，会给内齿环4也带来巨大的应力，再此设置齿环外套5可以对内齿环4起到紧固作用，加强其强度，同时可以防止异物进入齿缝之间，影响齿轮转动。行星齿轮传动的主要特点是体积小，承载能力大，工作平稳，
所述行星架1的左面为平面，所述行星架1的右面为向内凹陷的壳体；此部分向内凹陷的壳体用于连接内齿环4，内齿环4与其相互卡接。
所述太阳轮2的左部为用于与行星轮3配合的齿纹，所述太阳轮2的中部为用于与所述行星架1转动连接的凸起部6，所述太阳轮2的右部为用于与五通连接的螺纹；此部分太阳轮2可以是一体成型，但为了加工方便也可以制作成分体结构，一部分为太阳轮2，另外一部分为外侧带有螺纹的空心柱，两者固定连接，此种分体式的结构较一体式的结构加工更加方便。
所述太阳轮2上设置有用于采集力矩信号的力矩传感器7，当行星轮3围绕太阳轮2的轴侧旋转时，行星轮3会对太阳轮2进行挤压，太阳轮2会发生形变，力矩传感器7。
所述行星架1的外侧设置有一圈牙盘8。牙盘8用于与与链条连接。
所述太阳轮2的左部穿过所述行星架1与所述行星齿轮位于同一平面上，所述凸起部6与所述行星架1的壳体之间设置有轴承12，所述轴承12的外圈与所述行星架1的壳体的内侧过盈连接，所述轴承12的内圈与所述凸起部6过盈连接。
所述太阳轮2的右部内侧过盈连接有轴承12。
本装置还包括中轴9，所述中轴9的左端与所述齿环外套5的中心部固定连接，所述中轴9靠近左端的部分设置有限位环10，当所述中轴9插设在所述太阳轮2内侧时，所述限位环10限制所述太阳轮2的内部的轴承12的轴向位移。
由于本装置是装配在自行车上，当用脚踩踏踏板时，容易对中轴9产生轴向的上的力，为防止这一事故的发生，在轴承12上开设有限位环10。
所述行星架1的外缘上设置有多个安装孔11，所述牙盘8通过所述安装孔11与所述行星架1固定连接。由于牙盘8是一个容易磨损的部件，为此我们将牙盘8设置成容易更换的部件，当使用时间过长，牙盘8断齿时，可以更换牙盘8，而不必将所有的部件全部更换。
本申请还提供了一种骑行装置，包括力矩传感器7，所述力矩传感器7为本申请中提供的任一一项所述的力矩传感器7。此种骑行装置可以在骑行的过程中测定骑行的扭力值，此扭力值可以用于测定运动员的身体数据，又可以以此信号为依据，控制电动自行车的电机转速，使其输出功率根据踩踏输出的力度进行调节，节约电量。
本实例的工作过程：首先通过太阳轮2的右端螺母与自行车的五通进行连接，故此太阳轮2不会发生旋转，中轴9的左右两侧设置有曲柄，当踩踏踏板齿环外套5会带动内齿环4进行转动，内齿环4又带动行星轮3发生旋转，同时由于行星轮3转动设置在行星架1上，行星架1会随之旋转，同时牙盘8带动链条旋转，将动力传送给车轮。
在行星轮3带动行星架1旋转的过程中，行星轮3会对太阳轮2带来挤压的作用，此时力矩传感器7，也就是应变片会感受到其形变，将形变的信号转化为电信号传递给处理器，经过处理器的计算，转化为力矩信号，此信号可以作为控制电动车电机转速的依据，来对电机进行控制。当力矩信号较大时，可认为人的意愿是想加速骑行，或者正在上坡，此时电机的输出功率应该变大，反之变小，此装置中电路部分为现有技术，故在此不予赘述。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种力矩传感器，包括行星变速器，所述行星变速器包括行星架、太阳轮、多个行星轮、内齿环和齿环外套，其特征在于：
所述行星架的左面为平面，所述行星架的右面为向内凹陷的壳体；
所述太阳轮的左部为用于与行星轮配合的齿纹，所述太阳轮的中部为用于与所述行星架转动连接的凸起部，所述太阳轮的右部为用于与五通连接的螺纹；
所述内齿环嵌设在齿环外套内部；
所述太阳轮上设置有用于采集力矩信号的力矩传感器。
2.根据权利要求1所述的力矩传感器，其特征在于：所述行星架的外侧设置有一圈牙盘。
3.根据权利要求1所述的力矩传感器，其特征在于：所述太阳轮的左部穿过所述行星架与所述行星齿轮位于同一平面上，所述凸起部与所述行星架的壳体之间设置有轴承，所述轴承的外圈与所述行星架的壳体的内侧过盈连接，所述轴承的内圈与所述凸起部过盈连接。
4.根据权利要求1所述的力矩传感器，其特征在于：所述太阳轮的右部内侧过盈连接有轴承。
5.根据权利要求4所述的力矩传感器，其特征在于：还包括中轴，所述中轴的左端与所述齿环外套的中心部固定连接，所述中轴靠近左端的部分设置有限位环，当所述中轴插设在所述太阳轮内侧时，所述限位环限制所述太阳轮的内部的轴承的轴向位移。
6.根据权利要求2所述的力矩传感器，其特征在于：所述行星架的外缘上设置有多个安装孔，所述牙盘通过所述安装孔与所述行星架固定连接。
7.根据权利要求1至6中任一一权利要求所述的力矩传感器，其特征在于：所述力矩传感器为应变片。
8.一种骑行装置，包括力矩传感器，其特征在于：所述力矩传感器为权利要求1到7中任一一项所述的力矩传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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