CN1799922B - 电动摩托车自适应传动传感装置 - Google Patents

电动摩托车自适应传动传感装置 Download PDF

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    • B60L2200/12—Bikes

Abstract

本发明涉及电动摩托车自适应传动传感装置，包括后轮毂、链轮、后轮轴，后轮毂与大套筒连接，其特征在于：链轮上设有圆弧条形槽，圆弧条形槽内设有滚轮；大套筒内设有滚针轴承，其内圈的左端与左旋转端面凸轮配合连接、右端与链轮固定连接；弹簧套筒的外面设有弹簧组件和第一位移推板、右端面凸轮；右端面凸轮与左旋转端面凸轮楔合；在后轮轴的左半筒轴内设有位移传感器，其顶针与第二位移推板紧贴；在后轮毂上设有与度传感器对应传感元件。本发明安装在驱动系统终端处，获取的信号准确、及时，避免了人为操作的弊端，节省电能，为智能驱动提供最可靠的基础，具有机械自适应的特点。

Description

电动摩托车自适应传动传感装置
技术领域
本发明涉及摩托车部件，具体涉及电动摩托车自适应传动传感装置。
背景技术
现有的电动摩托车大都配置有控制电动机工作的控制器，一般的控制器是根据驾驶者的人为操作来控制电动机工作的。这类控制器附加转差损耗大，效率低，调速范围窄，尤其对于低速低负载、低速高负载、起动停止运行较频繁的场合对电机的损耗很大，并且运行效率极低。这类控制器是根据驾驶者的人为操作指令直接通过手柄调整电流和电压，而控制电动机工作。驾驶者发出的各种指令往往与电机转速和最佳效率区间的工况特性直接相违背，同时也与电池的电化学放电特性也不相符，仅依据自己的经验判断操纵，由于人不可能准确地及时判断和掌握电动车辆在各种复杂工况下的速度、负载变化关系，就不可能对加速、减速、匀速、顺风、逆风、轻载荷、中载荷、重载荷、平路、爬坡、下坡等以及过度性的变化进行准确恰当的操作。因此，这种单一依靠人为操作的控制往往是不准确的，有时甚至是错误的。这是造成现有的电动车辆电动机效率低和返修率高的主要原因，同时也是造成蓄电池大电流过度和深度放电，缩短电动机和蓄电池的使用寿命的重要因素。例如在上坡或逆风时，驾驶者希望车辆速度不下降而增大输入电压，但是由于上坡或逆风时阻力增大，扭矩也随之增大，电流随着扭矩的增加而不断增大，当超过正常效率区后，则电流继续增大，电动机扭矩、转速和效率同时不断降低，但电池输出的电流仍随负载增加还在进一步加大，这时效率急剧下降，无功损耗严重，甚至超过电动机的额定功率和极限功率，导致电动机堵转发热烧毁或损坏。同时，由于蓄电池持续过度、深度大电流放电，对蓄电池的损害进一步加剧，使其使用寿命大大缩短。
驱动系统存在的问题：轮毂式电机都装在后轮心部，使许多实用和新技术无法融入传动系统中，尤其是没有燃油摩托车和汽车最关键的机械传动系统减速增矩传动作用，完全依赖于电池的电容量产生的电力来克服负荷和阻力，极易造成电池和电机的损害。这是影响电动摩托车骑行的舒适性、加速性的(除电池以外)一个最主要原因，从而大大地缩小和削弱了电动摩托车的功能和使用范围，使电动摩托车难以和同类燃油摩托车比拟，且维修困难，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动摩托车自适应传动传感装置，它作为电动摩托车传动传感智能控制系统的部件，设在驱动系统的终端，能在直接参与传动的过程中同步采集扭矩和转速信号，为ECU及时准确地控制电动机的输出功率提供真实的数据，使电动机输出的扭矩与行驶状况始终处于最佳匹配状态，节省电能，减少电机堵转，防止电池过度放电和深度放电，并使乘骑更为简洁、舒适。
本发明所述的电动摩托车自适应传动传感装置，包括后轮毂、链轮、后轮中轴；后轮毂通过固定销连接在大套筒的中部，链轮连接盘固定连接在大套筒的右端，端盖连接在大套筒的左端，其特征在于：
链轮上至少设有一个以上圆弧条形槽，圆弧条形槽内设有滚轮，螺钉穿过滚轮的中心孔与链轮连接盘连接；当后轮毂转速与链轮转速不一致时，滚轮可以在链轮的圆弧条形槽内滑动；将滚轮改为销轴也可收到同样的效果。
大套筒内设有滚针轴承，滚针轴承的内圈的左端与左旋转端面凸轮为花键配合连接、右端通过螺钉与连接盘和链轮固定连接；连接盘通过第一轴承与弹簧套筒的右端配合，左旋转端面凸轮与设在端盖和弹簧套筒左端的第二轴承配合；弹簧套筒的外面设有弹簧组件和通过螺钉连接在一起的弹簧座板、第一位移推板、右端面凸轮；第一位移推板的端部伸入弹簧套筒上下两面的条形孔内，右端面凸轮与左旋转端面凸轮楔合，形成旋转滑动推移结构。电动机输出的扭矩与后轮负荷在右端面凸轮与左旋转端面凸轮的楔合处相交，如在上坡时后轮毂的负荷增大，左旋转端面凸轮压迫右端面凸轮产生滑动位移，同时固定在后轮毂上的滚轮在链轮的圆弧条形槽内滚移滑动，使右端面凸轮和连接在一起的第一位移推板向右移动，并压缩弹簧组件；负荷减小，弹簧组件压迫右端面凸轮、左旋转端面凸轮产生滑动位移，同时固定在后轮毂上的滚轮在链轮的圆弧条形槽内滚移滑动，使右端面凸轮和连接在一起的第一位移推板向左移动；负荷稳定时弹簧组件、右端面凸轮和左旋转端面凸轮不产生移动。
后轮轴由左半筒轴和右半轴组成，左半筒轴中部设的上下两面设有对称的槽口，右半轴连接在左半筒轴的右端；左半筒轴、右半轴分别与设在弹簧套筒两端的左轴承、右轴承配合；在左半筒轴内设有位移传感器，位移传感器左端的顶针与设在左半筒轴槽口内的第二位移推板紧贴，在第二位移推板和第一位移推板设有平面轴承；位移传感器右端的导线从右半轴的中心孔引出，与电动摩托车的控制器连接，将采集的位移信号传输到控制器转换为扭矩信号；
在后轮毂的左端设有一个以上的传感元件，传感元件与设在电动摩托车制动器上的速度传感器对应，速度传感器与电动摩托车的控制器连接，将采集的速度信号传输到控制器；
电动摩托车的控制器即可对接收到扭矩信号和速度信号进行处理，发出增大或减少输出功率的指令，与实际需要的扭矩和速度相匹配，
所述的电动摩托车自适应传动传感装置的位移传感器，为差动变压器式位移传感器，也可电涡流、光传感器等其他位移传感器，其右端的导线从后轮轴的右半轴的中心孔引出；
本发明的优点是：安装在驱动系统终端处，在直接参与传动的同时，同步检测扭矩和速度信号，供后续的计算机处理与控制机构做出准确的判断，适时控制电动机的动力输出。在传动过程中，可以快速响应测出启动、怠速、各种负荷状态以及负荷交变瞬间及过渡性等各项参数变化。在终端获取的信号准确、精度高、全面及时，对车辆运行状态进行适时控制，达到高效节能的目的，避免了人为操作、前端过程处取信号不准确带来的弊端。为智能驱动提供最可靠的基础，具有机械自适应的特点。
附图说明
图1是本发明的轮毂和链轮同步转动时的示意图。
图2是本发明的左旋转凸轮与右端面凸轮完全啮合的示意图。
图3是本发明的轮毂和链轮不同步转动时的示意图。
图4是本发明的左旋转端面凸轮推动右端面凸轮的示意图。
图5是图3的A-A剖视图。
图6是图3的B-B剖视图。
图7是本发明采用圆板弹簧组件的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参见图1、图2，用固定销2将后轮毂1连接在大套筒3的中部，链轮连接盘4固定连接在大套筒3的右端，端盖5连接在大套筒3的左端；
用螺钉9穿过设在链轮6上圆弧条形槽7内的滚轮8的中心孔，将链轮6连接在链轮连接盘4上；当后轮毂转速与链轮转速不一致时，滚轮可以在链轮的圆弧条形槽内滑动；
将滚针轴承10安装在大套筒3内，滚针轴承的内圈11的左端与左旋转端面凸轮12为花键配合连接、右端通过螺钉与连接盘13和链轮6固定连接；将第一轴承14安装在连接盘13和弹簧套筒15的右端之间；左旋转端面凸轮12与设在端盖5和弹簧套筒15之间的第二轴承16配合；碟形弹簧——弹簧组件17和通过螺钉连接在一起的弹簧座板18、第一位移推板19、右端面凸轮20安装在弹簧套筒15的外面，并使第一位移推板19的端部伸入弹簧套筒上下两面的条形孔15a内；右端面凸轮20与左旋转端面凸轮12楔合，形成旋转滑动推移结构；电动机输出的扭矩与后轮负荷在右端面凸轮与左旋转端面凸轮的楔合处相交；
将差动变压器式位移传感器装在后轮轴的左半筒轴21a内，后轮轴的右半轴21b连接在左半筒轴21a的右端；左半筒轴21a、右半轴21b分别与设在弹簧套筒15两端的左轴承22、右轴承23配合；差动变压器式位移传感器左端的顶针24与设在左半筒轴21a槽口21c内的第二位移推板25紧贴；将平面轴承26安装在第二位移推板25和第一位移推板19之间；差动变压器式位移传感器右端的导线27从右半轴21b的中心孔引出与电动摩托车的控制器连接，将采集的位移信号传输到控制器。
将两个磁体——传感元件28安装在后轮毂1的左端，磁体与设在电动摩托车制动器29上的霍尔速度传感器——-速度传感器30对应；霍尔速度传感器与电动摩托车的控制器连接，将采集的速度信号传输到控制器。
电动摩托车的控制器即可对接收到扭矩信号和速度信号进行处理，发出增大或减少输出功率的指令，与实际需要的扭矩和速度相匹配。
参见图3、图4、图5、图6，当电动机输出的扭矩小于电动摩托车实际需要的扭矩时，如在上坡时后轮毂的速度减慢，低于链轮的速度，与后轮毂固定连接的滚轮沿链轮上的圆弧条形槽滑动，左旋转端面凸轮与右端面凸轮产生滑动推移，使右端面凸轮和连接在一起的第一位移推板向右移动，并压缩碟形弹簧组件，同时，第一位移推板将第二位移推板向右推移，与第二位移推板紧贴的差动变压器式位移传感器的顶针也随之向右移动，即带动差动变压器式位移传感器的磁芯向右移动，产生的位移信号通过导线传送到电动摩托车的控制器；同时，装在制动器上的霍尔传感器将速度信号也传送给电动摩托车控制器；摩托车控制器对收到的位移信号和速度信号进行处理，发出增大电动机输出扭矩的指令；在电动机逐渐增大输出扭矩的过程中，右端面凸轮逐渐向左移动，当电动机输出扭矩达到电动摩托车实际需要的扭矩时，左旋转端面凸轮与右端面凸轮完全楔合，链轮和后轮毂又恢复同步旋转，碟形弹簧组件恢复初始受力状态，第一位移推板和第二位移推板由右至左恢复到初始位置，差动变压器式位移传感器的顶针也恢复原来的位置.如此周而复始，在直接参与传动的过程中将取得的位移和转速信号，不断传送到摩托车控制装置，为实现智能化传动控制奠定可靠的基础.
实施例2：参见图7，其弹簧组件为圆板弹簧，其它与实施例1相同。将弹簧组件为圆板弹簧，可以提高位移精度。

Claims (5)

1.电动摩托车自适应传动传感装置，包括后轮毂、链轮、后轮轴；后轮毂(1)通过固定销(2)连接在大套筒(3)的中部，链轮连接盘(4)固定连接在大套筒(3)的右端，端盖(5)连接在大套筒(3)的左端，其特征在于：
链轮(6)上至少设有一个以上圆弧条形槽(7)，圆弧条形槽内设有滚轮(8)，螺钉(9)穿过滚轮的中心孔与链轮连接盘(4)连接；
大套筒(3)内设有滚针轴承(10)，滚针轴承的内圈(11)的左端与左旋转端面凸轮(12)为花键配合连接、右端通过螺钉与连接盘(13)和链轮(6)固定连接；连接盘(13)通过第一轴承(14)与弹簧套筒(15)的右端配合，左旋转端面凸轮(12)与设在端盖(5)和弹簧套筒(15)之间的第二轴承(16)配合；弹簧套筒(15)的外面设有弹簧组件(17)和通过螺钉连接在一起的弹簧座板(18)、第一位移推板(19)、右端面凸轮(20)；第一位移推板(19)的端部伸入弹簧套筒上下两面的条形孔(15a)内，右端面凸轮(20)与左旋转端面凸轮(12)楔合，形成旋转滑动推移结构；
后轮轴由左半筒轴(21a)和右半轴(21b)组成，左半筒轴(21a)中部的上下两面设有对称的槽口(21c)，右半轴(21b)连接在左半筒轴(21a)的右端；左半筒轴(21a)、右半轴(21b)分别与设在弹簧套筒(15)两端的左轴承(22)、右轴承(23)配合；在左半筒轴(21a)内设有位移传感器，位移传感器左端的顶针(24)与设在左半筒轴(21a)槽口(21c)内的第二位移推板(25)紧贴，在第二位移推板(25)和第一位移推板(19)设有平面轴承(26)；位移传感器右端的导线(27)从右半轴(21b)的中心孔引出；
在后轮毂(1)的左端设有一个以上的传感元件(28)，传感元件(28)与设在电动摩托车制动器(29)上的速度传感器(30)对应。
2.根据权利要求1所述的电动摩托车自适应传动传感装置，其特征在于，设在弹簧套筒(15)的外面弹簧组件(17)为一片以上的碟形弹簧，或者为一片以上的圆板弹簧。
3.根据权利要求1所述的电动摩托车自适应传动传感装置，其特征在于，设在左半筒轴(21a)内位移传感器为差动变压器式位移传感器，或者为电涡流位移传感器或者光位移传感器。
4.所述的电动摩托车自适应传动传感装置，其特征在于，设在后轮毂(1)上的传感元件(28)为磁体。
5.所述的电动摩托车自适应传动传感装置，其特征在于，设在电动摩托车制动器(29)上的速度传感器(30)为霍尔速度传感器。
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