CN202879729U - 一种电动自行车用测力中轴总成 - Google Patents
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Abstract
一种电动自行车用测力中轴总成，属电动车驱动控制技术领域。它由置于外套4内的偏心中轴3及中轴1组成一个斜楔式中轴组合体，在其一端由弹簧7、8复位臂9信号臂10磁钢11、13霍尔12组成测量机构。当中轴1受脚踏力矩作用时，偏心中轴3受到中轴1的反作用力的挤压产生斜楔转动偏移，测量臂10上的磁钢11、13与霍尔12产生相对位移，霍尔12输出相应的电压信号。同时，弹簧7、8组成二级测力机构，当中轴1所受作用力为小力矩值时，弹簧8作用，测量到小力矩信号；当中轴1所受作用力为大力矩值时，弹簧7、8同时作用，测量大力矩信号。从而为控制系统提供可靠、准确、线性、灵敏的信号源。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量自行车或电动自行车骑行人脚踏力(矩)大小的机电一体化测力中轴总成，主要用作替代电动自行车的脚踏中轴部件，属于电动自行车的驱动控制技术领域。
背景技术
目前，电动自行车有2种控制驱动模式，一种是国内常用的由调节电动转把直接驱动的纯电动驱动模式；另一种是日本及欧洲等发达国家法律规范必须采用的脚踏骑行电力辅助驱动的电动助力驱动模式。对于电动助力驱动模式，其技术关键是如何采集骑行人的脚踏力(矩)的大小并实现对电力驱动的比例辅助助力控制。日本及欧洲的解决方案一般采用高精度(磁歪式)电子测力中轴组件，实施对骑行人的脚踏力(矩)信号的采集，此组件配套价格以欧洲一款为例在80欧元左右，价格相当惊人，只能在国外高端电动自行车产品配套使用。对于国内电动自行车产品的出口只能参与市场的低端产品的竞争，应用测力组件的替代产品——速度辅助助力控制组件，此组件在电动自行车的应用中无法采集到骑行人的脚踏力(矩)的大小，从而无法对电动自行车实现电力驱动的比例辅助助力的控制。
发明内容
本实用新型提供了一种电动自行车用测力中轴总成，它不仅具有超越的性价比的配套优势，更具有自行车及电动自行车中轴通用安装尺寸的配套优势。给外销市场对普通自行车改装电动自行车的需求及国内电动自行车厂商参与外销市场中高端电动自行车市场竞争提供了解决方案。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：运用机械斜楔位移原理，获取力(矩)值对应位移的变化值，再通过磁电转换机构测量并输出一个与力(矩)值相对应的电压信号，为电动自行车控制器提供输入控制信号源。在一个外径的能够装入普通自行车五通内的管型外套内，装有一组由含油轴承及深沟球轴承支撑的自行车中轴及偏心中轴组合体组成斜楔式中轴组；在中轴组总成的一端与偏心中轴联动的测量臂、复位臂及二级测力弹簧构成的测力机构组成本实用新型的测力中轴总成。当此中轴总成部件装配于电动自行车中轴部位并与牙盘曲柄、链条及飞轮组成传动链时，骑行人脚踏力(矩)驱动电动自行车行走时，链条对牙盘的反作用力通过中轴传递到与之同轴的偏心中轴上，此时偏心中轴会产生随脚踏力(矩)大小相对应的斜楔式转动位移。同时，此转动位移通过测量臂转换成线性位移，通过磁电转换装置输出一组与脚踏力(矩)大小对应的线性电压信号。
本实用新型的有益效果是将中轴、偏心中轴、外套及测量机构集成于一个一体化中轴总成，使本实用新型中轴总成能够真正实现标准化批量生产并成为电动自行车的标准配件配套成为可能。
附图说明
下面通过附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的总体结构示意图。
图2是测量机构示意图。
图中1、中轴，2、轴承，3、偏心中轴，4、外套，5、含油轴承，6、测量室端盖，7、弹簧(1)，
8、弹簧(2)，9、复位臂，10、信号臂，11、磁钢(1)，12、线性霍尔，13、磁钢(2)
具体实施方式
在图1图2中，置于外套4内的偏心中轴3及中轴1通过含油轴承5及轴承2的支承组成一个斜楔式中轴机构。中轴机构的一端由弹簧7弹簧8复位臂9测量臂10及磁钢11磁钢13线性霍尔12组成测量机构，其中，弹簧7弹簧8组成一个二级组合弹簧测力构造结构。整个测量机构置于测量室端盖6内。
在图2中，当本实用新型所述测力中轴总成应用在电动自行车的传动链体系中时，当中轴1受脚踏前行方向旋转力矩时同时受到链条的反作用力作用，在一定脚踏力(矩)值下平衡时，偏心中轴3受到中轴1的后拉反作用力的挤压，偏心中轴3作斜楔旋转偏移。偏心中轴3的旋转偏移通过复位臂9弹簧7及弹簧8组成一个二级组合弹簧测力机构，偏心中轴3的旋转偏移同时通过信号臂10变换成线性位移，固定于信号臂10上的磁钢11及磁钢13与线性霍尔12产生相对位移，线性霍尔12输出随中轴1所受脚踏力(矩)的大小线性变化的电压信号。在二级组合测力弹簧机构中，当对中轴1所施加的脚踏力(矩)值在正常骑行状态的小力矩值时，一级弹簧8受压缩位移，对应输出相应的小力矩电压信号值；当对中轴1所施加的脚踏力矩值在起步、爬坡或重载状态的大力矩值时，一级弹簧被完全压缩，二级弹簧7接续受压缩位移，对应输出相应的大力矩电压信号值。由于引入二级弹簧测力机构，保证了本实用新型结构测力的灵敏度，从而为控制系统提供更全面、可靠、准确、线性、灵敏的信号源。
Claims (2)
1.一种电动自行车用测力中轴总成，主要有斜楔式中轴机构和测量机构组成，其中：置于外套(4)内的偏心中轴(3)及中轴(1)通过含油轴承(5)及轴承(2)的支承组成斜楔式中轴机构；由弹簧(7)弹簧(8)复位臂(9)测量臂(10)及磁钢(11)磁钢(13)线性霍尔(12)组成测量机构，其特征是：斜楔式中轴机构中偏心量为δ的偏心中轴结构。
2.根据权利要求1所述的电动自行车用测力中轴总成，其特征是：测量机构中弹簧(7)弹簧(8)构成的组合弹簧结构。
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