CN113636009A - 助力自行车传动轴传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供助力自行车传动轴传感器，属于助力车技术领域，包括有五通本体，所述五通本体上安装有脚踏中轴，所述脚踏中轴上安装有棘轮公模，所述棘轮公模一侧设有棘轮母模，所述推力轴承右侧套设有一轴承外套，该轴承外套右端弹性连接于所述五通本体，该轴承外套外侧固定有一磁铁，所述五通本体内侧安装有霍尔感应器，本发明通过棘轮公模与棘轮母模的斜面配合，使得棘轮公模受到脚踏中轴的力矩并转动时，可以推动棘轮母模沿脚踏中轴的轴线方向移动，从而推动了磁铁在霍尔感应器旁的移动，控制器根据霍尔感应器的回传信号来控制助力车的马达输出，使得马达的输出扭力与脚踏板处的扭力即时对应起来，使得助力车可以精准地输出电力。
Description
技术领域
本发明涉及电动助力车技术领域，特指助力自行车传动轴传感器。
背景技术
电动助力车是一种既拥有助力车的轻巧和便捷性，又能够有效弥补助力车上坡、逆风、载物时的负担感的个人交通工具。而电动助力车的控制技术与骑行者的骑行体验密切相关，因此电动助力车的控制技术具有研究和使用价值。
现有的电动助力车控制技术大多是通过后钩爪传感器采集人踩脚踏产生的力矩值，实现对驱动装置的助力输出控制。然而后钩爪传感器设置在助力车后端，人踩脚踏的力量需要经过曲柄、链轮和链条才能传递给此传感器，中间经过的环节过多，造成感应力矩值不精准而且测试会有延迟，导致助力车驱动装置的助力输出控制精度差，响应速度慢，骑行者的骑行体验降低。
中国专利公开文件：一种助力车的控制方法及系统，公告号：CN109421883，提出了采用所述应变片在所述助力车的脚踏受力的过程中产生阻值变化来给控制器回传信号，从而控制助力车功率的输出，但这种通过监控脚踏的受力情况，并不能很准确地监控到车轮的实际阻力情况，因此监控并不能很准确。另有中国专利公开文件：电动助力车力矩测量装置、测量方法及电动助力车，中国公告号：CN108844671A，通过在车架上安装有基座，把变形部件安装在基座上，当脚踩于助力车脚踏板上向前蹬时，对链条产生一个向前的作用力，链条通过链轮作用于轮轴上，轮轴作用于基座的凹槽上，使安装于基座内的变形部件产生形变，由于应变片贴装在变形部件上，则应变片可感测到变形部件的形变程度，即应变片的电阻发生相应变化，应变片的信号线与控制器数据接收端口相连，这种通过轮轴的移动来监控助力车受到的力矩，中间量过多，比如链条的润滑程度，轮轴的滑动条件都影响最终的结构，因此以上两种方式，都不能很准确地测出助力车受到的阻力。
综上所述：目前助力车上用于检测轴的力矩通常在弹性轴上直接安装应变片或线性霍尔，再通过无线或集电环与外部电路交换电源及信号。这种结构及交换方式直接影响到产品的复杂性，使得扭力传感器无法精准地检测到脚踏板的扭力值，进而无法让马达输出准确的扭力，使得助力车耗费电量，达不到很好的助力效果。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了助力自行车传动轴传感器，本发明通过棘轮公模与棘轮母模的斜面配合，使得棘轮公模受到脚踏中轴的力矩并转动时，可以推动棘轮母模沿脚踏中轴的轴线方向移动，从而推动了磁铁在霍尔感应器旁的移动，控制器根据霍尔感应器的回传信号来控制助力车的马达输出，使得马达的输出扭力与脚踏板处的扭力即时对应起来，使得助力车可以精准地输出电力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
助力自行车传动轴传感器，包括有五通本体，所述五通本体上安装有脚踏中轴，其特征在于：所述脚踏中轴上通过棘纹安装有棘轮公模，所述棘轮公模一侧配套地设有棘轮母模，所述棘轮母模可沿所述脚踏中轴轴向移动，所述棘轮公模与所述棘轮母模端面通过斜面配合使得所述棘轮公模转动时其沿脚踏中轴轴线方向向右推动棘轮母模，所述棘轮母模右端贴紧地安装有一可沿所述脚踏中轴轴线移动的推力轴承，所述推力轴承右侧套设有一轴承外套，该轴承外套右端弹性连接于所述五通本体，该轴承外套外侧固定有一磁铁，所述五通本体内侧安装有与所述磁铁配合使用的霍尔感应器，控制器根据所述霍尔感应器的回传信号来控制助力车的马达输出。
优选地，所述轴承外套右端通过碟形弹簧连接于所述五通本体。
优选地，所述轴承外套设有凸块，所述五通本体内侧平行于所述脚踏中轴轴向设有供凸块滑行的凹槽。
优选地，所述轴承外套上固定套设有外环，所述外环设有容纳所述磁铁的安装槽，所述磁铁固定设于所述安装槽内。
优选地，所述棘轮公模与所述棘轮母模通过两个或两个以上周向均设于其端面的斜面配合。
本发明有益效果：
本发明通过棘轮公模与棘轮母模的斜面配合，使得棘轮公模受到脚踏中轴的力矩并转动时，可以推动棘轮母模沿脚踏中轴的轴线方向移动，从而推动了磁铁在霍尔感应器旁的移动，控制器根据霍尔感应器的回传信号来控制助力车的马达输出，使得马达的输出扭力与脚踏板处的扭力即时对应起来，使得助力车可以精准地输出电力，实现精准的电力辅助。
附图说明
图1是本实施例助力自行车传动轴传感器的立体图；
图2是本实施例助力自行车传动轴传感器的主视图；
图3是图2的A-A面剖视图；
图4是本实施例取出五通本体1后的立体图；
图5是本实施例的分解示意图；
图6是棘轮公模3与所述棘轮母模4的立体图；
图7是五通本体1的立体图；
图8是外环14与磁铁10的组装示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
参照图1至图8，本发明所述的助力自行车传动轴传感器，包括有五通本体1，所述五通本体1上可转动地安装有脚踏中轴2，所述脚踏中轴2上通过棘纹安装有棘轮公模3，所述棘轮公模3一侧配套地设有棘轮母模4，所述棘轮母模4可沿所述脚踏中轴2轴向移动，所述棘轮公模3与所述棘轮母模4端面通过斜面配合使得所述棘轮公模3转动时其沿脚踏中轴2轴线方向向右推动棘轮母模4，所述棘轮母模4右端贴紧地安装有一可沿所述脚踏中轴2轴线移动的推力轴承5，所述棘轮公模3与所述棘轮母模4通过两个周向均设于其端面的斜面配合，所述棘轮公模3端部具有两个外凸的凸起6，而所述棘轮母模4具有两个对应凹陷的凹口7，所述凸起6端部及凹口7底部设有对应配合的斜面，而且凹口7的宽度大于凸起6的宽度，这样棘轮公模3可相对于棘轮母模4在周向有相对位移，这样棘轮公模3就可推动棘轮母模4沿脚踏中轴2的轴线方向右移。所述推力轴承5右侧套设有一轴承外套8，轴承外套8固定在推力轴承5一端，当脚踏中轴2转动时，棘轮公模3与棘轮母模4一同转动，而轴承外套8不转动，所述轴承外套8右端通过碟形弹簧9连接于所述五通本体1，即碟形弹簧9末端固定在五通本体1上。该轴承外套8外侧固定有一磁铁10，所述五通本体1内侧安装有与所述磁铁10配合使用的霍尔感应器11，磁铁10位于霍尔感应器11旁，所述轴承外套8设有凸块12，所述五通本体1内侧平行于所述脚踏中轴2轴向设有供凸块12滑行的凹槽13，这样能确保轴承外套8不能转动，只能滑动。所述轴承外套8上固定套设有外环14，所述外环14上设有通孔，所述轴承外套8外表面设有螺丝孔，所述外环14通过螺丝固定安装于所述轴承外套8上，所述外环14设有容纳所述磁铁10的安装槽15，所述磁铁10固定设于所述安装槽15内，轴承外套8滑动时，带动磁铁10在霍尔感应器11的检测范围内移动，霍尔感应器11产生电信号，控制器根据所述霍尔感应器11的回传信号来控制助力车的马达助力一比一输出。
本发明的脚踏中轴2转动时，棘轮公模3受到的从脚踏中轴2传递过来的力矩M，而棘轮公模3与棘轮母模4是斜面配合的，为了平衡这个力矩M，棘轮母模4对棘轮公模3有一个垂直于斜面上的力F，力F在垂直于脚踏中轴2方向上的分力产生的扭矩M1用于平衡力矩M，因此棘轮公模3对棘轮母模4也有与力F相同大小的力F1，这个力F1最终推动棘轮母模4右移，从而推动了推力轴承5和轴承外套8右移，而霍尔感应器11固定在五通本体1上，轴承外套8移动，带动磁铁10移动，这样磁铁10就相对于霍尔感应器11移动，霍尔感应器11产生一个电信号，因此这个检测出来的电信号就是脚踏中轴2受到的力矩M，而脚踏板与脚踏中轴2的距离是恒定的，这个力矩M就能直接反应出脚踏板受到的力，因此霍尔感应器11能够精准地检测到脚踏板处的力，控制器根据所述霍尔感应器11的回传信号来控制助力车的马达助力一比一输出。当脚踏中轴2没有受到力矩M时，碟形弹簧9复位，轴承外套8、推力轴承5和棘轮母模4也左移回到左侧位置，磁铁10也回到了最初的位置，本发明通过轴承外套8的左右平移来带动磁铁10左右平移，霍尔感应器11对应产生电信号，控制器根据所述霍尔感应器11的回传信号来控制助力车的马达助力一比一输出，对应于脚踏中轴2受到的扭力，直接输出对应的马达功率，实现精准的电力辅助，节约蓄电池用电。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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 (5)
1.助力自行车传动轴传感器，包括有五通本体，所述五通本体上安装有脚踏中轴，其特征在于：所述脚踏中轴上通过棘纹安装有棘轮公模，所述棘轮公模一侧配套地设有棘轮母模，所述棘轮母模可沿所述脚踏中轴轴向移动，所述棘轮公模与所述棘轮母模端面通过斜面配合使得所述棘轮公模转动时其沿脚踏中轴轴线方向向右推动棘轮母模，所述棘轮母模右端贴紧地安装有一可沿所述脚踏中轴轴线移动的推力轴承，所述推力轴承右侧套设有一轴承外套，该轴承外套右端弹性连接于所述五通本体，该轴承外套外侧固定有一磁铁，所述五通本体内侧安装有与所述磁铁配合使用的霍尔感应器，控制器根据所述霍尔感应器的回传信号来控制助力车的马达输出。
2.根据权利要求1所述的助力自行车传动轴传感器，其特征在于：所述轴承外套右端通过碟形弹簧连接于所述五通本体。
3.根据权利要求1所述的助力自行车传动轴传感器，其特征在于：所述轴承外套设有凸块，所述五通本体内侧平行于所述脚踏中轴轴向设有供凸块滑行的凹槽。
4.根据权利要求3所述的助力自行车传动轴传感器，其特征在于：所述轴承外套上固定套设有外环，所述外环设有容纳所述磁铁的安装槽，所述磁铁固定设于所述安装槽内。
5.根据权利要求1所述的助力自行车传动轴传感器，其特征在于：所述棘轮公模与所述棘轮母模通过两个或两个以上周向均设于其端面的斜面配合。
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114894357A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-12 | 浙江雅迪机车有限公司 | 助力车用位移式功率传感器及其信号处理方法 |
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2021
- 2021-09-01 CN CN202111029117.9A patent/CN113636009A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114894357A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-12 | 浙江雅迪机车有限公司 | 助力车用位移式功率传感器及其信号处理方法 |
| CN114894357B (zh) * | 2022-06-07 | 2024-04-26 | 浙江雅迪机车有限公司 | 助力车用位移式功率传感器及其信号处理方法 |
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