CN201628602U - 智能电动自行车后轴套式力矩传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，包括安装壳体、浮动轴套，浮动轴套悬浮装于安装壳体中；安装壳体中部上下两侧设有卡槽，外端外圆旋设有环状螺母，环状螺母并紧时，安装壳体通过卡槽和固定槽与车架后桥片固定；浮动轴套设有供后轴插入的轴孔，浮动轴套与安装壳体之间装有弧形弹簧片和位移传感装置，浮动轴套的套壁与安装壳体的壳壁之间装有使浮动轴套悬浮的滚动体；弧形弹簧片装在安装壳体的凹槽中，其一端固定在凹槽中，另一端与浮动轴套的外圆接触并与凹槽侧壁有间隙。本实用新型结构紧凑，把骑车者的脚蹬力变成磁钢和霍尔元件之间的位移，产生电信号输入给控制器，由控制器调节输出量，从而达到智能助力的效果。

Description

智能电动自行车后轴套式力矩传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种传感装置，具体属于一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置。

背景技术

近年来，电动自行车作为一种环保、节能的交通工具已经逐渐被广大消费者所接受，无论在国内还是国外，电动自行车在世界范围内的销量也在逐年增加，电动自行车替代自行车的趋势逐步扩大。

目前国内的电动自行车是以纯电动车为主，欧美国家则以电动助力车为主，国内各家电动车厂商、大专院校也在研发智能电动自行车，但是离真正能做到智能化、商品化还有一段距离，一方面是通用性差，另一方面是成本过高。所谓带智能控制的电动自行车就是我们通常说的智能车，也就是我们说的Power Assistant System(动力辅助系统)；因此，我们通常说的智能车就是一种有动力辅助功能的电动自行车。

为了达到“智能”的目的，中外设计人员进行了大量的研究工作，希望根据我们骑行时脚踏力的大小、速度频率的高低、人体对启动和趟车的时间要求等满足人的目的性。好的智能车首先从原理上讲应是以力矩传感式为优；这种传感系统通过人给脚踏加力的大小来检测人的“意愿”，即当人用力踏时说明人想加力，而力矩传感系统可以检测到这种人的“意愿”，通过控制器控制电机的输出功率。还有的智能车采用的是速度传感方式：数电机脉冲的、检测转动圈数的(机械式、电磁式)，而这些“智能车”有人叫他们“假智能”，这是因为它有助力的功能，但没有正确地反应人们的“意愿”，确切地讲它是有速度时加力，无速度时不加力；那么当人带东西时、上坡时、顶风骑行时，由于速度低，它加力也就小了，和人的想法完全相反了。因此，这种车不是智能车而是有加力作用的电动车。

2010年2月3日中华人民共和国国家知识产权局公告了一项名称为“智能电动自行车后轴式力矩传感装置”、专利号为“ZL200920142384.5”、公告号为“CN201397211Y”的实用新型专利，其内容是：一种智能电动自行车后轴式力矩传感装置，该装置包括安装板，安装板的外侧向外延伸有安装套，安装板和安装套的中心贯通有的长圆孔，安装套的内端外圆的上下两侧均设有卡槽，使安装套可嵌入到车架后桥片(钩爪)上的固定槽中，安装套的外端外圆设有螺纹并与螺母螺接，螺母并紧时，安装板、安装套与车架后桥片(钩爪)固定，长圆孔中插设有偏轴套，偏轴套上设有供电动轮毂的后轴插入的偏轴孔，偏轴套与安装板之间设有弹性装置，使偏轴套具有始终向后的趋势，偏轴套与安装板之间还设有位移传感装置；所述位移传感装置包括嵌装在支撑片上的磁钢和嵌装在安装板上的霍尔元件，支撑片上设有圆孔，圆孔套在偏轴套内端的外圆上，支撑片的下部与安装板之间设有螺钉销，使支撑片可以将偏轴套略向上抬起，以避免后轴的底部与长圆孔的底面接触，磁钢与霍尔元件位置对应。本实用新型就是采用了力矩传感装置，但是该装置的结构复杂，其依靠支撑片将偏轴套抬起，在弧形弹簧片的带动下，支撑片做摩擦运动，其使用寿命降低。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，该装置结构简单，运行可靠，能把骑车者脚蹬力的大小变成磁钢和霍尔元件之间的位移，从而产生电信号并输入给控制器，由控制器调节输出电流或电压的大小，从而达到智能助力的效果。

本实用新型的技术方案是：一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，包括安装壳体、浮动轴套，安装壳体的中心贯通有圆孔，浮动轴套悬浮装于圆孔中；安装壳体包括内固定板和外固定头，中部上下两侧均设有卡槽，使安装壳体可嵌入到车架后桥片上的固定槽中，外固定头的外圆设有螺纹并旋设有环状螺母，环状螺母并紧时，安装壳体与车架后桥片固定；浮动轴套上设有供电动轮毂的后轴插入的轴孔，浮动轴套与内固定板之间装有弹性装置和位移传感装置，所述安装壳体上下卡槽之间的壳壁一侧中心贯通有外孔，另一侧中心开有沉孔，浮动轴套的两侧套壁上分别贯通有与外孔、沉孔相对应的内孔，所述外孔、沉孔和与之配合的内孔之间各装有一滚动体；所述弹性装置为弧形弹簧片，弧形弹簧片嵌装在内固定板内端面的凹槽中，所述弧形弹簧片的一端固定在凹槽中，另一端抵在凹槽边缘上、与浮动轴套的内端外圆活动接触并与凹槽侧壁之间有一定的间隙。

本实用新型进一步的技术方案是：一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，包括安装壳体、浮动轴套，安装壳体的中心贯通有圆孔，浮动轴套悬浮装于圆孔中；安装壳体包括内固定板和外固定头，中部上下两侧均设有卡槽，使安装壳体可嵌入到车架后桥片上的固定槽中，外固定头的外圆设有螺纹并旋设有环状螺母，环状螺母并紧时，安装壳体与车架后桥片固定；浮动轴套上设有供电动轮毂的后轴插入的轴孔，浮动轴套与内固定板之间装有弹性装置和位移传感装置，所述安装壳体上下卡槽之间的壳壁一侧中心贯通有外孔，另一侧中心开有沉孔，浮动轴套的两侧套壁上分别贯通有与外孔、沉孔相对应的内孔，所述外孔、沉孔和与之配合的内孔之间各装有一滚动体；所述弹性装置为弧形弹簧片，弧形弹簧片嵌装在内固定板内端面的凹槽中，所述弧形弹簧片的一端固定在凹槽中，另一端抵在凹槽边缘上、与浮动轴套的内端外圆活动接触并与凹槽侧壁之间有一定的间隙；所述位移传感装置包括嵌装在内固定板上的霍尔元件和嵌装在环状端盖上的磁钢，所述环状端盖套设在浮动轴套与内固定板之间，环状端盖上设有与轴孔相对应的通孔，所述磁钢和霍尔元件位置相对应。

本实用新型更详细的技术方案是：一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，包括安装壳体、浮动轴套，安装壳体的中心贯通有圆孔，浮动轴套悬浮装于圆孔中；安装壳体包括内固定板和外固定头，中部上下两侧均设有卡槽，使安装壳体可嵌入到车架后桥片上的固定槽中，外固定头的外圆设有螺纹并旋设有环状螺母，环状螺母并紧时，安装壳体与车架后桥片固定；浮动轴套上设有供电动轮毂的后轴插入的轴孔，浮动轴套与内固定板之间装有弹性装置和位移传感装置，所述安装壳体上下卡槽之间的壳壁一侧中心贯通有外孔，另一侧中心开有沉孔，浮动轴套的两侧套壁上分别贯通有与外孔、沉孔相对应的内孔，所述外孔、沉孔和与之配合的内孔之间各装有一滚动体；所述弹性装置为弧形弹簧片，弧形弹簧片嵌装在内固定板内端面的凹槽中，所述弧形弹簧片的一端固定在凹槽中，另一端抵在凹槽边缘上、与浮动轴套的内端外圆活动接触并与凹槽侧壁之间有一定的间隙；所述位移传感装置包括嵌装在内固定板上的霍尔元件和嵌装在环状端盖上的磁钢，所述环状端盖套设在浮动轴套与内固定板之间，环状端盖上设有与轴孔相对应的通孔，所述磁钢和霍尔元件位置相对应；所述滚动体为球形钢珠；所述内固定板中心的圆孔为外小内大的台阶孔，所述环状端盖的外侧向外延伸有凸台，所述凸台嵌入在浮动轴套与台阶孔后端大孔之间的凹槽中。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型能把骑车者脚蹬力的大小变成磁钢和霍尔元件之间的位移，从而产生电信号并输入给控制器，由控制器调节输出电流或电压的大小，从而达到智能助力的效果。

2.本实用新型的安装板、安装套与车架后桥片(钩爪)固定，而偏轴套与后轴固定，并且由于球形滚珠的支撑作用，实际上偏轴套悬空在安装板和安装套的通孔中，只是在弧形弹簧片的作用下，偏轴套、后轴具有始终向后的趋势。

3.当骑车人脚蹬踏脚时，牙盘带动链条、链条带动轮毂，使电动自行车向前运动，而链条的张力使偏轴套、后轴、环形端盖一起克服弧形弹簧片的作用向前移动，这时磁钢与霍尔元件之间就会产生感应信号，此感应信号被输入到控制器中加以处理，控制器就会调节输出电流或电压的大小，从而达到智能助力的效果。

4.由于电动自行车车架后桥片(钩爪)上的固定槽并不都是水平方向设置的，所以安装套的套壁和偏轴套的套壁中设有滚珠，可以将偏轴套悬空，以避免后轴和偏轴套与圆孔接触，减小摩擦力。

5.本实用新型最大的优点是可以为目前市场上所有的电动自行车进行配套安装，并且配套安装时无需对电动自行车进行改动。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的装配结构示意图；

图2为图1中的A向示意图；

图3为图1中的B向示意图；

图4为图3中的C-C剖视图；

图5为图3中的D-D剖视图。

其中：1为安装壳体；101为内固定板；102为外固定头；103为卡槽；104为圆孔；105为外孔；106为沉孔；107为凹槽；2为浮动轴套；201为轴孔；202为内孔；3为环形螺母；4为车架后桥片(钩爪)；401为固定槽；5为电动轮毂；6为后轴；7为弧形弹簧片；8为球形钢珠；9为霍尔元件；10为环形端盖；11为磁钢。

具体实施方式

实施例：一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括安装壳体1、浮动轴套2，所述安装壳体1包括内固定板101和外固定头102，其中部上下两侧均设有卡槽103，使安装壳体1可嵌入到车架后桥片(钩爪)4上的固定槽401中，所述外固定头102的外圆设有螺纹并旋设有环状螺母3，环状螺母3并紧时，安装壳体1与车架后桥片(钩爪)4固定。所述安装壳体1的中心贯通有圆孔104，浮动轴套2悬浮装于圆孔104中，浮动轴套2上设有供电动轮毂5的后轴6插入的轴孔201，所述浮动轴套2的外端头外圆呈圆形，插入到外固定头102的圆孔104中并与其有间隙，浮动轴套2的内端头外圆呈圆形并插入到内固定板101的圆孔104中。所述安装壳体1上下卡槽103之间的壳壁一侧中心贯通有外孔105，另一侧中心开有沉孔106，浮动轴套2的两侧套壁上分别贯通有与外孔105、沉孔106相对应的内孔202，所述外孔105、沉孔106和与之配合的内孔202之间各装有一球形钢珠8，使浮动轴套2悬浮，避免浮动轴套2与安装壳体1接触，减少摩擦力。

所述浮动轴套2与内固定板101之间装有弹性装置，所述弹性装置为弧形弹簧片7，使浮动轴套2具有始终向后的趋势；所述弧形弹簧片7嵌装在内固定板101内端面的凹槽107中，所述弧形弹簧片7的一端固定在凹槽107中，另一端抵在凹槽107边缘上、与浮动轴套2的内端外圆活动接触并与凹槽107侧壁之间有一定的间隙。

所述浮动轴套2与内固定板101之间还装有位移传感装置，包括嵌装在内固定板101上的霍尔元件9和嵌装在环状端盖10上的磁钢11，所述环状端盖10套设在浮动轴套2与内固定板101之间，环状端盖10上设有与轴孔201相对应的通孔，所述磁钢11和霍尔元件9位置相对应。所述内固定板101中心的圆孔为外小内大的台阶孔，所述环状端盖10的外侧向外延伸有凸台，所述凸台嵌入在浮动轴套2与台阶孔后端大孔之间的凹槽107中。

在上述实施例中，球形钢珠8还可以用其他形状的滚动体代替，如圆柱体、纺锤体等。

本实用新型安装在电动自行车上以后，安装壳体1与车架后桥片(钩爪)4固定，而浮动轴套2与后轴6固定，并且由于球形钢珠8的作用，实际上浮动轴套2悬浮在安装壳体1的圆孔104中，只是在弧形弹簧片7的作用下，浮动轴套2、后轴6、环形端盖10具有始终向后的趋势。

当骑车人脚蹬踏脚时，牙盘带动链条、链条带动电动轮毂5，使电动自行车向前运动，而链条的张力使浮动轴套2、后轴6、环形端盖10一起克服弧形弹簧片7的作用向前移动，这时骑车者脚蹬力的大小变成磁钢11和霍尔元件9之间的位移产生感应信号，此感应信号被输入到控制器中加以处理，控制器就会调节输出电流或电压的大小，从而达到智能助力的效果。

由于电动自行车车架后桥片(钩爪)4上的固定槽401并不都是水平方向设置的，所以安装壳体1的壳壁和浮动轴套2的套壁中设有钢珠，可以将浮动轴套2悬空，以避免后轴6和浮动轴套2与安装壳体1的圆孔104接触，减小摩擦力。

虽然本实用新型的浮动轴套2在安装壳体1的圆孔104中呈悬空状态，但实际上浮动轴套2与圆孔104之间的间隙很小，因为目前的霍尔元件9的敏感度已经非常之高，并且还有信号放大电路，与磁钢11之间的微小位移即可产生信号并输入到控制器中。

我国国内的电动自行车市场品牌多、种类杂，而本实用新型最大的优点就是可以为目前市场上所有的电动自行车进行配套安装，并且配套安装时无需对电动自行车进行改动。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，包括安装壳体(1)、浮动轴套(2)，安装壳体(1)的中心贯通有圆孔(104)，浮动轴套(2)悬浮装于圆孔(104)中；安装壳体(1)包括内固定板(101)和外固定头(102)，中部上下两侧均设有卡槽(103)，使安装壳体(1)可嵌入到车架后桥片(4)上的固定槽(401)中，外固定头(102)的外圆设有螺纹并旋设有环状螺母(3)，环状螺母(3)并紧时，安装壳体(1)与车架后桥片(4)固定；浮动轴套(2)上设有供电动轮毂(5)的后轴(6)插入的轴孔(201)，浮动轴套(2)与内固定板(101)之间装有弹性装置和位移传感装置，其特征在于：所述安装壳体(1)上下卡槽(103)之间的壳壁一侧中心贯通有外孔(105)，另一侧中心开有沉孔(106)，浮动轴套(2)的两侧套壁上分别贯通有与外孔(105)、沉孔(106)相对应的内孔(202)，所述外孔(105)、沉孔(106)和与之配合的内孔(202)之间各装有一滚动体；所述弹性装置为弧形弹簧片(7)，弧形弹簧片(7)嵌装在内固定板(101)内端面的凹槽(107)中，所述弧形弹簧片(7)的一端固定在凹槽(107)中，另一端抵在凹槽(107)边缘上、与浮动轴套(2)的内端外圆活动接触并与凹槽(107)侧壁之间有一定的间隙。

2.根据权利要求1所述的智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，其特征在于：所述位移传感装置包括嵌装在内固定板(101)上的霍尔元件(9)和嵌装在环状端盖(10)上的磁钢(11)，所述环状端盖(10)套设在浮动轴套(2)与内固定板(101)之间，环状端盖(10)上设有与轴孔(201)相对应的通孔，所述磁钢(11)和霍尔元件(9)位置相对应。

3.根据权利要求1所述的智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，其特征在于：所述滚动体为球形钢珠(8)。

4.根据权利要求2所述的智能电动自行车后轴套式力矩传感装置，其特征在于：所述内固定板(101)中心的圆孔为外小内大的台阶孔，所述环状端盖(10)的外侧向外延伸有凸台，所述凸台嵌入在浮动轴套(2)与台阶孔后端大孔之间的凹槽(107)中。

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