CN201096565Y

CN201096565Y - 电动助力车力矩传感装置

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Publication number: CN201096565Y
Application number: CNU2007201226956U
Authority: CN
Inventors: 刘海平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2017-09-04

Abstract

本实用新型涉及一种电动助力车力矩传感装置，包括引入动力的主动件、设置在主动件外圈的力矩输出件、由主动件通过连结件带动转动的从动件、以及设置在从动件内圈的位移传感结构；从动件与主动件之间设有移动间隙；在从动件与主动件之间设有弹性件；力矩输出件的圆周上开设有径向插孔；从动件的外圆周上开设有导向螺旋槽；插孔和导向螺旋槽内插设有横轴，横轴的一段通过轴承与导向螺旋槽相接，横轴的另一段插入安装在径向插孔内。在力矩输出件上开设径向插孔，同时在横轴和导向螺旋槽之间装入轴承，来降低横轴与导向螺旋槽之间的摩擦力，从而使得从动轮的轴向运动阻力大大减小，使得径向运动可以有效地转换成轴向位移，提高了检测准确度，减少了磨损。

Description

电动助力车力矩传感装置

技术领域

本实用新型涉及力矩传感器，更具体地说，涉及一种可用于电动助力车的力矩传感装置。

背景技术

随着电池技术的逐渐成熟，世界对环保要求的日益重视，电动助力车(在平地以人力为主，在坡地等负载场合增加电力辅助驱动)逐渐的成为环保交通工具的首选。

为了实现检测有负载情况，需要增加力矩传感装置来检测骑车者的蹬踏力的改变，判断是否需要电力的辅助。目前的力矩传感器存在以下缺陷：链轮曲柄的径向运动只能转变为径向的位移，如果需要有信号输出，必须要车轮转动两圈以后才能检测，并且输出的信号不是线性连续的，存在信号输出关断滞后的问题。

为此，中国专利200520100522.5号公开了一种电动自行车力矩传感装置，通过从动件与力矩输出件之间相应设置的一组斜轴、斜轴孔活动配合，将径向运动转变为轴向位移，并通过信号采集件采集输出电压信号，来控制是否启动电动辅助。然而这种结构的力矩传感装置至少存在以下的缺陷：1、在主动件转动带动从动件转动时，由于需要将径向运动转化成轴向位移，使得斜轴和斜轴孔之间存在很大的摩擦，在试验过程中，经常发生卡死无法转动的情况或转动到某一位置后即使蹬踏力消失从动件也不能复位。2、斜轴和斜轴孔之间存在的摩擦造成很大的磨损，使得斜轴和斜轴孔之间的配合失效。3、由于骑车者蹬踏力的不均匀，使得力矩输出件往往会产生摆动，而影响到检测的准确度。4、由于主动件和从动件之间是通过销轴来配合联动，而主动件和从动件之间还存在轴向的相对位移，使得销轴和从动件的销轴孔之间存在较大的滑动阻力，不利于主动件和从动件的轴向相对运动，影响检测准确度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述力矩传感装置的缺陷，提供一种可有效降低斜槽和斜轴之间的摩擦力的电动助力车力矩传感装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电动助力车力矩传感装置，包括引入动力的主动件、设置在所述主动件外圈的力矩输出件、由所述主动件通过连结件带动转动的从动件、以及设置在所述从动件内圈的位移传感结构；所述从动件与所述主动件之间设有移动间隙；在所述从动件与主动件之间设有推动所述从动件复位的弹性件；所述力矩输出件的圆周上开设有径向插孔；所述从动件的外圆周上开设有导向螺旋槽；所述插孔和导向螺旋槽内插设有横轴，所述横轴的一段通过轴承与所述导向螺旋槽相接，所述横轴的另一段插入安装在所述径向插孔内。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述导向螺旋槽为45度螺旋槽。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述力矩输出件和主动件之间设有位于两者的连接位置处的限位片。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述主动件和从动件的连结件为销轴；

所述主动件开设有轴向销轴孔，所述从动件开设有与所述销轴孔配合的阶梯配合孔，所述销轴紧配合在所述主动件的销轴孔和滑动配合在从动件的配合孔内。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述弹性件为弹簧；所述主动件和从动件上开设有容纳所述弹簧的阶梯容纳孔。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述位移传感结构包括卡设在所述从动件内圈的信号件、安装在所述信号件的内圈的磁钢、以及设置在所述信号件内侧的感应件；所述感应件相对于所述磁钢的位置设有位移感应器；

所述信号件与所述感应件在所述从动件的转动方向上相对静止，所述从动件与所述信号件相对转动，并且所述信号件在所述从动件带动下做轴向移动，并由所述感应件感应所述磁钢的位移，输出位移信号。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述感应件为霍尔件；所述位移感应器为安装在霍尔件上的霍尔感应器；所述霍尔件上还设有供止转片插入的两个止转插孔，所述止转片插入所述止转插孔来限制所述霍尔件转动，所述霍尔件上还设有安装电缆线的电缆线插孔。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述信号件外壁设有凸棱，所述从动件的内壁设有所述凸棱相配合的凹槽，所述凸棱和凹槽配合使得所述信号件跟随所述从动件做轴向移动。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述助力车力矩传感装置还设有套装在所述力矩输出件上的固定件，所述固定件定位所述霍尔件。

在本实用新型的电动助力车力矩传感装置中，所述轴承为含油滑动轴承。

实施本实用新型的电动助力车力矩传感装置，具有以下有益效果：通过在力矩输出件上开设径向插孔，并采用45度导向螺旋槽.同时在横轴和导向螺旋槽之间装入轴承，来降低横轴与导向螺旋槽之间的摩擦力，从而使得从动件的轴向运动阻力大大减小，使得径向运动可以有效地转换成轴向位移，提高了检测准确度，减少了磨损。另外，通过在主动件的外侧安装刚性限位片，避免了力矩输出件的轴向摆动，提高了检测准确度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型电动助力车力矩传感装置的剖视示意图；

图2是本实用新型电动助力车力矩传感装置的主动件的正面示意图；

图3是根据图2的A-A剖面线的剖视示意图；

图4是本实用新型电动助力车力矩传感装置的力矩输出件的正面示意图；

图5是根据图4的B-B剖面线的剖视示意图；

图6是本实用新型电动助力车力矩传感装置的从动件的正面示意图；

图7是根据图6的C-C剖面线的剖视示意图；

图8是图6的A向示意图；

图9是根据图8的D-D剖面线的剖视示意图；

图10是本实用新型电动助力车力矩传感装置的霍尔件的正面示意图；

图11是根据图10的E-E剖面线的剖视示意图；

图12是本实用新型电动助力车力矩传感装置的信号件的正面示意图；

图13是图12的B向示意图；

图14是根据图12的F-F剖面线的剖视示意图；

图15是本实用新型电动助力车力矩传感装置的限位片的正面示意图；

图16是根据图15的G-G剖面线的剖视示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本实用新型的电动助力车力矩传感装置第一实施例中，其包括引入动力的主动件11、设置在主动件11外圈的力矩输出件12、由主动件11通过连结件16带动转动的从动件13、以及设置在从动件13内圈的位移传感结构。从动件13与主动件11之间设有移动间隙14；在从动件13与主动件11之间设有推动从动件13复位的弹性件。在本实施例中，连结件16为销轴，而弹性件为弹簧15，可以理解的，连结件16和弹性件也可以为其它构件，只要能够完成连接和弹性复位的功能即可。

如图2、图3所示，主动件11包括圆柱形的主体。在主体的中间开设有花状连接孔111，与助力车的曲柄91相连接，并由曲柄91带动主动件11转动。在主体的圆周上均布设有销轴孔112和阶梯容纳孔113。该销轴孔112用于供销轴插入，而阶梯容纳孔113用于收纳弹性件。可以理解的，销轴孔112和阶梯容纳孔113可以做成一个阶梯孔，而将弹性件套设在销轴的外围，而减少主动件11的开孔加工。

如图4、图5所示，力矩输出件12包括圆柱状的中空主体，该中空主体套设在主动件11的外围，并与链片92连接，将主动件11输入的力传递链片92，进而带动整个助力车开动。为了与链片92连接，在中空主体的端部外侧设有向外延伸的连接耳121，在连接耳121上开设有连接孔122，通过铆钉穿过连接孔122，而将力矩输出件12与链片92固定连接。可以理解的，链片92与力矩输出件12的连接方式也可以选用其他现有的连接方式。在该中空主体的圆周上开设有径向插孔123，用于供横轴17插入，连接力矩输出件12和从动件13。径向插孔123的数量可以根据实际需要进行调整。

如图6至图9所示，从动件13包括中间设有通孔131的圆柱主体。在通孔131进一步的开设有凹槽132，用于与信号件19配合，详后述。在圆柱主体上开设有与销轴孔112配合的阶梯配合孔133，以及用于收纳弹簧15的阶梯容纳孔134。可以理解的，销轴孔112、阶梯配合孔133和阶梯容纳孔134的数量可以根据需要进行设置。通过将销轴插入到销轴孔112和配合孔内，使得从动件13可以在主动件11的带动下同步转动。而在阶梯容纳孔134、113内装入弹簧15，使得从动件13和主动件11在相对移动、压缩弹簧15之后，在弹簧15的弹性恢复力的作用下，推动从动件13远离主动件11，保持从动件13与主动件11之间的间隙14。

在本实施例中，将配合孔做成阶梯状，可以使得插入在其中的销轴与配合孔的接触面积减少，从而使得从动件13和主动件11在相对滑动的过程中，减少摩擦力，降低滑动阻力。可以理解的，销轴孔112也可以做成阶梯状或漏斗状。

为了实现从动件13向主动件11移动，在从动件13的外圆周上开设有与径向插孔123相对应的导向螺旋槽135。在本实施例中，导向螺旋槽135为45度螺旋槽，其形状可以通过图6、图8和图9清楚看到。在径向插孔123和导向螺旋槽135内插入横轴17，横轴17的一段插入到径向插孔123内，另一段通过轴承18与导向螺旋槽135相接，从而通过横轴17的连接、以及导向螺旋槽135的导向，使得从动件13可以向主动件11移动。在本实施例中，轴承18可以选用含油滑动轴承18。通过轴承18的设置，使得导向螺旋槽135与横轴17之间的接触变成了滚动连接，大大的减少了摩擦力，使得从动轮的轴向运动阻力大大减小，使得径向运动可以有效地转换成轴向位移，提高了检测准确度，减少了磨损。

在本实施例中，位移传感结构包括卡设在从动件13内圈的信号件19、安装在信号件19的内圈的磁钢20、以及设置在信号件19内侧的感应件21。感应件21相对于磁钢20的位置设有位移感应器22。信号件19与感应件21在从动件13的转动方向上相对静止，从动件13与信号件19相对转动，并且信号件19在从动件13带动下做轴向移动，并由感应件21感应磁钢20的位移，输出位移信号。可以理解的，位移传感结构也可以选用如中国专利200520100522.5号的相应结构。

如图10、图11所示，在本实施例中，位移感应器22为霍尔感应器；感应件21大概成圆盘状的霍尔件。在霍尔件的圆周侧壁上开设有槽212，用于将霍尔感应器安装在槽212内。霍尔件上还设有与槽212相连通的走线过孔213，从而便于霍尔感应器将检测到的信号向外发送。在霍尔件的圆盘面上还可设有止转插孔214，通过将止转片23的插脚231插入到止转插孔214内，来限制霍尔件的转动。该霍尔件上还设有安装固定电缆线的电缆线插孔。

为了限制霍尔件的轴向移动，在霍尔件的外侧设有固定件24，通过固定件24压紧霍尔件的边缘，更好的保证了霍尔件的轴向定位和同心。

如图12至图14所示，信号件19为一段圆环，其外侧设有与从动件13的凹槽132相配合的凸棱191，通过凸棱191和凹槽132的配合，使得信号件19跟随从动件13做轴向移动。在信号件19的内侧设有槽位192，用于安装磁钢20。在信号件19随着从动件13作轴向移动时，磁钢20也跟随着作轴向移动，而由于霍尔件固定不动，安装在霍尔件上的霍尔感应器就可以检测到磁钢20的位移，从而输出信号，触发电力系统动作，增加电力驱动。

为了避免信号件19跟随着从动件13转动，在本实施例中，通过在感应件21的侧壁上向外伸出两个挡块215，将信号件19放置在两个挡块215之间，而感应件21是固定不转动的，从而使得信号件19也不会跟随从动件13转动。可以理解的，防止信号件19转动的方式可以是多种多样的，例如在感应件上开设孔位，在信号件上设置插销；或者将两个挡块连接起来，做成一个整体挡块等等。

进一步的，为了避免在蹬踏曲柄91时，带来力矩输出件12的左右摆动，在力矩输出件12和主动件11的外侧设有位于两者的连接位置处的限位片25。限位片25压紧在主动件11和曲柄91之间。其结构如图15和图16所示，限位片25的中间开设有花状孔251，从而限位片25可以跟随着曲柄91转动。在限位片25的盘面上还设有加强突起252，从而增加限位片25的强度。由于限位片25位于力矩输出件12和主动件11之间，从而可以限制了力矩输出件12向曲柄91的一侧摆动；而另一侧则通过固定件24、霍尔件和中轴碗93等的限位，避免了力矩输出件12的轴向摆动，提高了检测准确度。

如图1所示，是本实用新型电动助力车力矩传感器的剖视示意图，为了便于理解，其采用了部分旋转剖视的处理，示意性的给出了其配合关系。下面以助力车在静止，骑车者发力蹬踏曲柄91的状态为例说明各个零件之间的动作关系。曲柄91带动主动件11转动，在销轴的连结下，从动件13随着主动件11转动。此时，由于助力车和骑车者的重量，使得连片处于静止状态，也就是说力矩输出件12处于静止状态，横轴17也处于静止状态；而从动件13转动通过横轴17传递到力矩输出件12，此时，必然导致从动件13的导向螺旋槽135与横轴17产生相对运动，而力矩输出件12处于静止，则使得从动件13向着主动件11移动，实现了将主动件11的旋转运动转换成轴向位移。从动件13在向着主动件11移动的过程中，磁钢20也随之运动，霍尔感应器检测到磁钢20的位移，输出信号，从而完成了力矩传感，随后由电池系统供电，产生助力。在助力车正常行驶时，在弹簧15的作用下，推动从动件13复位。而在遇到上坡或者有负载时，再次产生上述的动作，将主动件11的旋转运动转换成轴向位移，触发电池系统产生助力。

Claims

1、一种电动助力车力矩传感装置，包括引入动力的主动件、设置在所述主动件外圈的力矩输出件、由所述主动件通过连结件带动转动的从动件、以及设置在所述从动件内圈的位移传感结构；所述从动件与所述主动件之间设有移动间隙；在所述从动件与主动件之间设有推动所述从动件复位的弹性件；其特征在于：所述力矩输出件的圆周上开设有径向插孔；所述从动件的外圆周上开设有导向螺旋槽；所述插孔和导向螺旋槽内插设有横轴，所述横轴的一段通过轴承与所述导向螺旋槽相接，所述横轴的另一段插入安装在所述径向插孔内。

2、根据权利要求1所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述导向螺旋槽为45度螺旋槽。

3、根据权利要求1或2所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述力矩输出件和主动件之间设有位于两者的连接位置处的限位片。

4、根据权利要求1所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述主动件和从动件的连结件为销轴；

5、根据权利要求4所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧；所述主动件和从动件上开设有容纳所述弹簧的阶梯容纳孔。

6、根据权利要求1所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述位移传感结构包括卡设在所述从动件内圈的信号件、安装在所述信号件的内圈的磁钢、以及设置在所述信号件内侧的感应件；所述感应件相对于所述磁钢的位置设有位移感应器；

7、根据权利要求6所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述感应件为霍尔件；所述位移感应器为安装在霍尔件上的霍尔感应器；所述霍尔件上还设有供止转片插入的两个止转插孔，所述止转片插入所述止转插孔来限制所述霍尔件转动，所述霍尔件上还设有安装电缆线的电缆线插孔。

8、根据权利要求6所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述信号件外壁设有凸棱，所述从动件的内壁设有所述凸棱相配合的凹槽，所述凸棱和凹槽配合使得所述信号件跟随所述从动件做轴向移动。

9、根据权利要求7所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述助力车力矩传感装置还设有套装在所述力矩输出件上的固定件，所述固定件定位所述霍尔件。

10、根据权利要求1所述的电动助力车力矩传感装置，其特征在于，所述轴承为含油滑动轴承。