CN114001979A - 电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置 - Google Patents

Abstract

本发明电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，包括飞轮、旋飞感应主体、固定外壳、至少一个用于感测旋飞感应主体扭矩的传感器，旋飞感应主体包括旋飞感应主体相对固定部、旋飞感应主体过渡部、旋飞感应主体相对旋转部，旋飞感应主体相对固定部与固定外壳连接并相对转动，飞轮包括链齿部和锁固部，链齿部与锁固部相对转动时具有单向离合器功能，锁固部与旋飞感应主体相对旋转部连接固定；一体感应装置还包括踏频速度感应装置，踏频速度感应装置包括踏频速度传感器和踏频速度被感应组件，踏频速度传感器固定于旋飞感应主体，踏频速度被感应组件固定于链齿部。本发明解决了旋飞力矩传感器缺失踏频速度功能，充分利用空间，结构紧凑。

Description

电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置

技术领域

本发明涉及电动车领域，具体涉及电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置。

背景技术

随着人们对智能出行不断提出更高要求，力矩传感器越来越多受到人们的青睐，现阶段力矩传感器发展越来越倾向于电机内部，这样整车走线和装配更简单美观。对于专利号为201920625117.7的一种电动自行车旋飞结构的动态扭矩感应装置传感器由于缺失踏频速度传感器参数存在安全隐患和影响更佳骑行舒适度等问题，一般都会在轮毂电机内增加踏频速度模块，这样对电机结构设计提出更加复杂的要求，特别对一些小尺寸轮毂电机根本就没有空间增加踏频速度模块，通常对一些小尺寸电机只能放弃这个方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，不承受人体和整车的重量，可真实的反映脚踏的力量大小。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，包括飞轮、旋飞感应主体、固定外壳、至少一个用于感测旋飞感应主体扭矩的传感器，所述旋飞感应主体包括旋飞感应主体相对固定部、旋飞感应主体过渡部、旋飞感应主体相对旋转部，所述旋飞感应主体相对固定部与固定外壳连接并相对转动，所述飞轮包括链齿部和锁固部，所述链齿部与锁固部相对转动时具有单向离合器功能，所述锁固部与旋飞感应主体相对旋转部连接固定；所述一体感应装置还包括踏频速度感应装置，所述踏频速度感应装置包括踏频速度传感器和踏频速度被感应组件，所述踏频速度传感器固定于旋飞感应主体，所述踏频速度被感应组件固定于所述链齿部。

进一步的，所述一体感应装置还包括整车速度感应装置。

进一步的，所述整车速度感应装置包括整车速度传感器和整车速度感应磁石。

进一步的，所述电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置还包括感应器初级控制电路和感应器次级控制电路。

进一步的，所述感应器初级控制电路电气连接有所述整车速度传感器，所述旋飞感应主体相对固定部的端部设有整车速度感应磁石。

进一步的，所述踏频速度被感应组件包含铁磁性材料部件。

进一步的，所述铁磁性材料部件为踏频速度感应磁石，所述踏频速度被感应组件还包括踏频速度感应磁石支架。

进一步的，所述感应器次级控制电路电气连接有所述踏频速度传感器。

进一步的，所述踏频速度感应磁石支架包括用于安装踏频速度感应磁石的踏频速度感应磁石槽和用于安装踏频速度组件固定磁石的踏频速度组件固定磁石槽，踏频速度感应磁石槽位于远离飞轮一侧，踏频速度组件固定磁石槽位于靠近飞轮一侧。

进一步的，所述旋飞感应主体过渡部套设有踏频速度传感器固定支架，踏频速度传感器固定支架包括用于安装踏频速度传感器的踏频速度传感器固定槽，所述踏频速度传感器位于踏频速度传感器固定槽内，然后通过踏频速度传感器支架盖盖住形成踏频速度感应面。

进一步的，所述踏频速度传感器固定支架还包括用于与旋飞感应主体固定部定位的踏频速度传感器固定支架定位部以及用于安装螺丝的踏频速度支架螺丝锁固部。

进一步的，所述传感器固定于旋飞感应主体相对过渡部内壁侧。

进一步的，所述飞轮包括多速旋飞飞轮、单速飞轮。

所述传感器与感应器次级控制电路电气连接。

与现有技术相比，本发明电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置的有益效果是：更好解决了旋飞力矩传感器缺失踏频速度功能，提高骑行舒适度和安全性，充分利用空间，结构紧凑，这使得本身就具有高性价比的小尺寸轮毂电机更加实用，成本更低，高度集成整车更美观简洁。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是图1的一级爆炸示意图。

图3是图1的二级爆炸示意图。

图4是图1的剖视结构示意图。

图5是踏频速度传感器固定支架的结构示意图。

图6是图5的另一角度视图。

图7是图3的部分结构示意图。

图8是踏频速度被感应组件的结构示意图。

图9是图8的另一角度视图。

图10是旋飞感应主体的结构示意图。

图11是实施例2的结构示意图。

图12是图11的爆炸示意图。

图中标号如下：

1-旋飞感应主体；101-旋飞感应主体相对固定部；102-旋飞感应主体相对旋转部；103-旋飞感应主体过渡部；104-内腔；

2-固定外壳；201-信号线孔；202-固定外壳定位部；

3-感应器初级控制电路；

4-红外接收元件；

5-电磁屏蔽体；

6-初级感应线圈；

7-次级感应线圈；

8-信号线；

9-感应器次级控制电路；

10-红外发射元件；

11-轴承；

12-传感器；

13-踏频速度传感器；

14-踏频速度被感应组件；141-踏频速度感应磁石；142-踏频速度感应磁石支架；1421-踏频速度感应磁石槽；1422-踏频速度组件固定磁石槽；

15-整车速度传感器；

16-整车速度感应磁石；

17-踏频速度组件固定磁石；

18-踏频速度传感器固定支架；181-踏频速度传感器固定槽；182-踏频速度传感器固定支架定位部；183踏频速度支架螺丝锁固部；

19-踏频速度传感器支架盖；

20-飞轮；2001-链齿部；2002-锁固部；

21-PCB保护套；

22-踏频速度感应面；

23-螺丝。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1至图10，飞轮20为多速旋飞飞轮，电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，包括飞轮20、旋飞感应主体1、固定外壳2、至少一个用于感测旋飞感应主体扭矩的传感器12，一体感应装置还包括踏频速度感应装置，踏频速度感应装置包括踏频速度传感器13和踏频速度被感应组件14。一体感应装置还包括整车速度感应装置，固定外壳2与旋飞感应主体1的旋飞感应主体相对固定部101连接并相对转动，或固定外壳2通过轴承11内圈间接与旋飞感应主体相对固定部101连接并相对转动。飞轮20包括链齿部2001、锁固部2002和单向离合结构(图未示)，单向离合结构如棘爪结构，锁固部与旋飞感应主体相对旋转部102连接固定，链齿部2001与锁固部2002相对转动时具有单向离合器功能。踏频速度传感器13固定于旋飞感应主体1，踏频速度被感应组件14固定于链齿部2001。

踏频速度被感应组件14包含铁磁性材料部件。本实施例中的铁磁性材料部件为踏频速度感应磁石141。

本实施例中，踏频速度被感应组件14包括踏频速度感应磁石141和踏频速度感应磁石支架142。踏频速度感应磁石支架142包括用于安装踏频速度感应磁石141的踏频速度感应磁石槽1421和用于安装踏频速度组件固定磁石17的踏频速度组件固定磁石槽1422。踏频速度感应磁石槽1421位于远离飞轮20一侧，踏频速度组件固定磁石槽142位于靠近飞轮20一侧，踏频速度被感应组件14通过踏频速度组件固定磁石17与飞轮的链齿部2001连接固定。踏频速度传感器13和踏频速度感应磁石141组成踏频速度感应装置，踏频速度感应磁石141转动时，必须位于踏频速度传感器13的感应范围内。

旋飞感应主体1包括旋飞感应主体相对固定部101、旋飞感应主体过渡部103、旋飞感应主体相对旋转部102。旋飞感应主体相对固定部101、旋飞感应主体过渡部103和旋飞感应主体相对旋转部102均为环状结构。旋飞感应主体相对固定部101、旋飞感应主体过渡部103和旋飞感应主体相对旋转部102沿旋飞感应主体1的轴向依次设置，旋飞感应主体过渡部103用于连接旋飞感应主体相对固定部101和旋飞感应主体相对旋转部102。旋飞感应主体相对固定部101和旋飞感应主体相对旋转部102的内腔104均设有轴承11。旋飞感应主体相对旋转部102的外表面设有外螺纹，与飞轮20的锁固部2002内螺纹连接固定。传感器12固定于旋飞感应主体相对过渡部103内壁侧，旋飞感应主体过渡部103内设有PCB保护套21，PCB保护套21的两端面与旋飞感应主体1接触，起到保护作用。在现实实施例中，旋飞感应主体相对固定部101通常与电动助力自行车后置轮毂电机外壳(包括端盖)或后轮花鼓外壳固定连接。

本实施例中，传感器12为形变感应传感器，形变感应传感器为电阻式应变片，形变感应传感器设置于旋飞感应主体过渡部103。在其他实施例中，传感器12可以为扭矩感应霍尔和扭矩感应磁石结合方式，扭矩感应霍尔和扭矩感应磁石分别设置在旋飞感应主体相对固定部101和旋飞感应主体相对旋转部102，或者扭矩感应霍尔和扭矩感应磁石分别设置在旋飞感应主体相对旋转部和旋飞感应主体相对固定部，只要扭矩感应霍尔和扭矩感应磁石有微小相对移动即可。

固定外壳2为环形壳体，环形壳体与轴棍配合的孔的内表面设有固定外壳的定位部202，固定外壳定位部为长条形，固定外壳定位部202用于限制固定外壳2的转动。环形壳体的外表面设有信号线孔201。信号线8通过信号线孔201与感应器初级控制电路电气连接。

电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置还包括感应器初级控制电路3和感应器次级控制电路9。感应器初级控制电路3固定于固定外壳2内部，感应器初级控制电路3设有红外接收元件4。旋飞感应主体1连接固定有感应器次级控制电路9，感应器次级控制电路9设有红外发射元件10。红外接收元件4和红外发射元件10相对位置设置，并保证二者的红外信号接收部能够相互感应到。感应器初级控制电路3和感应器次级控制电路9之间通过红外接收元件4和红外发射元件10进行信号传递，发射的光为可见光也可为不可见光,本实施方式中,发射的光为不可见光，即红外线做数据传输，相对成本低。感应器初级控制电路3与信号线8电气连接。

感应器次级控制电路9电气连接有踏频速度传感器13，感应器初级控制电路3电气连接有整车速度传感器15。旋飞感应主体相对固定部101的端部设有整车速度感应磁石16。整车速度传感器15和整车速度感应磁石16组成整车速度感应装置。整车速度感应磁石16转动时，必须位于整车速度传感器15的感应范围内。

旋飞感应主体过渡部103套设有踏频速度传感器固定支架18，踏频速度传感器固定支架18包括用于安装踏频速度传感器13的踏频速度传感器固定槽181、用于与旋飞感应主体固定部101定位的踏频速度传感器固定支架定位部182以及用于安装螺丝23的踏频速度支架螺丝锁固部183。踏频速度传感器13位于踏频速度传感器固定槽181内，然后通过踏频速度传感器支架盖19盖住形成踏频速度感应面22。

电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置还包括初级感应线圈6和次级感应线圈7。次级感应线圈7和初级感应线圈6相邻设置。初级感应线圈6与感应器初级控制电路3电气连接，次级感应线圈7与感应器次级控制电路9电气连接。初级感应线圈6和次级感应线圈7之间进行无线信号传递。感应器次级控制电路9的供电方式包括：感应器次级控制电路9通过自身发电装置、电池供电或通个无线传递方式提供电能；或者感应器次级控制电路9通过次级感应线圈7和初级感应线圈6之间的无线电能传递方式提供电能，本实施方式中，通过感应器初级控制电路3、感应器次级控制电路9、初级感应线圈6、次级感应线圈7采用谐振耦合方式无线传递电能给感应器次级控制电路9。

电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置还包括电磁屏蔽体5，电磁屏蔽体5有两个，两个电磁屏蔽体5分别位于次级感应线圈7和初级感应线圈6的外侧，用来隔离初级感应线圈6和次级感应线圈7与外界的电磁干扰和提高线圈能量的传递。

传感器12与感应器次级控制电路9电气连接，感应器次级控制电路9接收传感器12感测的旋飞感应主体1的旋飞感应主体过渡部103的扭矩信号，然后通过红外接收元件4和红外发射元件10进行数据传输，或者通过初级感应线圈6和次级感应线圈7进行数据传输；感应器初级控制电路3接收到信号后进行数据处理，然后将扭矩信号通过信号线8进行输出。

本发明的工作原理为：骑行时，用户通过登脚踏带动脚踏盘转动，脚踏盘通过链条或皮带、旋飞等传动结构带动感应主体相对旋转部102转动，扭力由感应主体相对旋转部102传递到旋飞感应主体过渡部103和旋飞感应主体相对固定部101，传感器感测到旋飞感应主体相对旋转部相对于旋飞感应主体相对固定部之间位移大小或旋飞感应主体过渡部103的形变大小，从而实现扭矩信号的感测。整车速度传感器固定于感应器初级控制电路并通过固定外壳2与轴棍固定连接，整车速度感应磁石固定于固定旋飞感应主体相对固定部101，整车骑行时旋飞感应主体1与整车车轮转动同步，从而即可判断整车转速。踏频速度传感器固定于旋飞感应主体1，踏频速度被感应组件14固定于飞轮的链齿部，飞轮的链齿部与脚踏是同步正转和反转，从而通过感测飞轮的链齿部转动状况来判断脚踏的转动速度和方向，再通过控制电路转换为用户需要得到的脚踏的扭矩信号、踏平速度信号、整车速度信号。感应器次级控制电路将接收到的扭矩信号和踏平速度信号通过无线或红外方式传递到感应器初级控制电路，感应器初级控制电路将接收到扭矩信号、踏平速度信号、整车速度信号处理后传递出去。

实施例2

请参阅图11至图12，飞轮20由多速旋飞飞轮改为单速飞轮，旋飞感应主体相对旋转部102配合单速飞轮做相应尺寸调整，踏频速度被感应组件14结构改为螺丝结构与飞轮链齿部连接固定，其中单速飞轮包括链传动单速飞轮和皮带传动单速飞轮，链传动单速飞轮为链传动方式的飞轮，皮带传动单速飞轮为皮带传动方式的飞轮，对于链传动单速飞轮或皮带传动单速飞轮的踏频速度被感应组件14包括踏频速度感应磁石141和踏频速度感应磁石支架142，其中踏频速度被感应组件14通常以螺纹结构方式固定于链传动单速飞轮或皮带传动单速飞轮的链齿部。

本发明电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，更好解决了旋飞力矩传感器缺失踏频速度功能，提高骑行舒适度和安全性，充分利用空间，结构紧凑，这使得本身就具有高性价比的小尺寸轮毂电机更加实用，成本更低，高度集成整车更美观简洁。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：包括飞轮、旋飞感应主体、固定外壳、至少一个用于感测旋飞感应主体扭矩的传感器，所述旋飞感应主体包括旋飞感应主体相对固定部、旋飞感应主体过渡部、旋飞感应主体相对旋转部，所述旋飞感应主体相对固定部与固定外壳连接并相对转动，所述飞轮包括链齿部和锁固部，所述链齿部与锁固部相对转动时具有单向离合器功能，所述锁固部与旋飞感应主体相对旋转部连接固定；所述一体感应装置还包括踏频速度感应装置，所述踏频速度感应装置包括踏频速度传感器和踏频速度被感应组件，所述踏频速度传感器固定于旋飞感应主体，所述踏频速度被感应组件固定于所述链齿部。

2.根据权利要求1所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述一体感应装置还包括整车速度感应装置。

3.根据权利要求2所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述整车速度感应装置包括整车速度传感器和整车速度感应磁石。

4.根据权利要求1或3所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置还包括感应器初级控制电路和感应器次级控制电路。

5.根据权利要求4所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述感应器初级控制电路电气连接有所述整车速度传感器，所述旋飞感应主体相对固定部的端部设有整车速度感应磁石。

6.根据权利要求1所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述踏频速度被感应组件包含铁磁性材料部件。

7.根据权利要求6所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述铁磁性材料部件为踏频速度感应磁石，所述踏频速度被感应组件还包括踏频速度感应磁石支架。

8.根据权利要求4所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述感应器次级控制电路电气连接有所述踏频速度传感器。

9.根据权利要求7所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述踏频速度感应磁石支架包括用于安装踏频速度感应磁石的踏频速度感应磁石槽和用于安装踏频速度组件固定磁石的踏频速度组件固定磁石槽，踏频速度感应磁石槽位于远离飞轮一侧，踏频速度组件固定磁石槽位于靠近飞轮一侧。

10.根据权利要求9所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述旋飞感应主体过渡部套设有踏频速度传感器固定支架，踏频速度传感器固定支架包括用于安装踏频速度传感器的踏频速度传感器固定槽，所述踏频速度传感器位于踏频速度传感器固定槽内，然后通过踏频速度传感器支架盖盖住形成踏频速度感应面。

11.根据权利要求10所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述踏频速度传感器固定支架还包括用于与旋飞感应主体固定部定位的踏频速度传感器固定支架定位部以及用于安装螺丝的踏频速度支架螺丝锁固部。

12.根据权利要求1所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述传感器固定于旋飞感应主体相对过渡部内壁侧。

13.根据权利要求1所述的电动自行车旋飞结构的动态扭矩及踏频速度一体感应装置，其特征在于：所述飞轮包括多速旋飞飞轮、单速飞轮。

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