CN203544279U

CN203544279U - 中轴式力矩传感器

Info

Publication number: CN203544279U
Application number: CN201320483243.6U
Authority: CN
Inventors: 黄岩
Original assignee: VICTORY SINCERITY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: VICTORY SINCERITY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-08-08

Abstract

本实用新型公开了一种中轴式力矩传感器，包括左轴、可相对左轴旋转的右轴、套设于左轴和右轴的连接部分上的弹性连接器、套设于弹性连接器上的轴套、及套设于左轴且与轴套配合固定的左端盖，弹性连接器的左、右端分别与左、右轴配合固定，右轴左端销孔与弹性连接器的限位孔之间插接连接销，连接销可在限位孔内周向运动，弹性连接器变形部位两端分别套设有磁环，轴套具有两组与两磁环相对的霍尔元件，左轴转动时，限位孔相对连接销运动，此时右轴不动，弹性连接器受力发生扭曲，两组霍尔元件通过两磁环间角度差信号的大小，检测到力矩信号，以控制电机输出功率，提供相应助力；当扭力继续加大后，限位孔端部与连接销抵触时，右轴随着左轴同步转动。

Description

中轴式力矩传感器

技术领域

本实用新型涉及中轴式力矩传感器。

背景技术

脚踩助力型电动自行车是目前欧美和日本最为流行的一种车型，这种车只有在人脚踩时检测到人脚踩力矩的大小而对应驱动电机加力，采集力矩的方式有很多种，其中将力矩传感器置于中轴（B.B.PART）中是目前欧洲比较流行的方式，其优点是体积小隐蔽性好通用性强，由于是自行车的标准型部件，因此有利于批量生产。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种结构新颖、左脚踩踏时有输出的单边加力模式的中轴式力矩传感器。

本实用新型的技术方案是：一种中轴式力矩传感器，包括左轴、与左轴插接且可相对左轴旋转的右轴、套设于左轴和右轴的连接部分上的弹性连接器、套设于弹性连接器上且可与左轴、右轴及弹性连接器相对转动的轴套、及套设于左轴且与轴套配合固定的左端盖，所述弹性连接器的左端与左轴配合固定，所述弹性连接器的右端与右轴配合固定，所述右轴左端的销孔与弹性连接器的限位孔之间插接连接销，所述连接销可在限位孔内周向运动，所述弹性连接器变形部位的两端分别套设有磁环，所述轴套一侧具有左、右两组与两磁环相对的霍尔元件，左轴转动时，弹性连接器的限位孔相对右轴左侧的连接销运动，此时右轴不动，弹性连接器受力发生扭曲，两组霍尔元件通过弹性连接器变形后两磁环间角度差信号的大小，检测到人脚踩的力矩信号，以控制电机的输出功率，提供相应的助力；当弹性连接器的扭力继续加大后，限位孔端部与连接销抵触时，右轴随着左轴同步转动。

所述弹性连接器的具体结构为：所述弹性连接器包括弹性变形段及设于弹性变形段左、右两侧的左固定段和右固定段，所述弹性变形段上具有至少一个H型槽，所述H型槽具有两个周向延伸的弧形槽及连通于两弧形槽之间的轴向槽，上述弧形槽的周向长度小于弹性变形段的外周长度，所述两磁环分别套设于左、右固定段靠近弹性变形段的位置，所述限位孔设置于弹性变形段的左侧。本实用新型优选的技术方案为，所述弹性变形段具有两个或两个以上轴向错开且周向错开的H型槽，所述H型槽中至少一条弧形槽的外端部伸入相邻H型槽的两弧形槽之间。

所述弹性连接器的左、右端与左、右轴之间的具体固定方式为：所述左轴与弹性连接器的左固定段之间、所述右轴与弹性连接器的右固定段之间均通过键连接实现配合固定。本实用新型中，上述键连接优选花键连接。

所述轴套左侧与左轴之间、轴套右侧与弹性连接器的右固定段之间分别设有第一轴承和第二轴承。上述第一轴承和第二轴承的设置，使得轴套在不动的状态下，左轴、右轴、弹性连接器右侧可相对轴套转动。

所述霍尔元件的具体安装方式为：所述轴套一侧具有轴向延伸的开口，该开口内设有PBC板，所述两组霍尔元件设置于该PBC板上。

本实用新型的优点是：

1．本实用新型结构新颖，采用左脚踩踏时有输出的单边加力模式，当左脚踩踏加力时，左轴转动时，弹性连接器的限位孔相对右轴左侧的连接销运动，此时右轴不动，弹性连接器受力发生扭曲，当限位孔端部与连接销抵触时，右轴随着左轴同步转动，同时两组霍尔元件通过弹性连接器变形后两磁环间角度差信号的大小，检测到人脚踩的力矩信号，以控制电机的输出功率，提供相应的助力。

．本实用新型中的弹性连接器，其结构较为新颖，与传统的螺旋槽弹性连接器与平行槽弹性连接器相比，具有变形角度大、应力释放均匀、加工方便、线性好特点。

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、图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型的剖视图之一；（未画出轴套及左端盖）

图4为本实用新型的剖视图之二；（未画出轴套及左端盖）

图5为本实用新型的侧视图；（未画出轴套及左端盖）

图6、图7为本实用新型中立体图；（未画出轴套及左端盖）

图8为本实用新型中左轴的立体图；

图9为本实用新型中右轴的剖视图。

其中：1左轴；2右轴；21销孔；3弹性连接器；31弹性变形段；32右固定段； 33H型槽；331弧形槽；332轴向槽；34限位孔；35左固定段；4轴套；5左端盖；6连接销；7磁环；8 PBC板；9霍尔元件；10第一轴承；11第二轴承。

具体实施方式

实施例：如图1至图9所示，一种中轴式力矩传感器，所述包括左轴1、与左轴1插接且可相对左轴旋转的右轴2、套设于左轴1和右轴2的连接部分上的弹性连接器3、套设于弹性连接器3上且可与左轴1、右轴2及弹性连接器3相对转动的轴套4、及套设于左轴1且与轴套4配合固定的左端盖5，所述弹性连接器3的左端与左轴1配合固定，所述弹性连接器3的右端与右轴2配合固定，所述右轴2左端的销孔21与弹性连接器3的限位孔34之间插接连接销6，所述连接销6可在限位孔34内周向运动，所述轴套4一侧具有轴向延伸的开口，该开口内设有PBC板8， PBC板8上具有左、右两组与两磁环7相对的霍尔元件9。

本实施例中，所述弹性连接器3的具体结构为：所述弹性连接器3包括弹性变形段31及设于弹性变形段31左、右两侧的左固定段35和右固定段32，所述弹性变形段31上具有至少两个轴向错开且周向错开的H型槽33，所述H型槽33具有两个周向延伸的弧形槽331及连通于两弧形槽331之间的轴向槽332，上述弧形槽331的周向长度小于弹性变形段31的外周长度，所述H型槽33中一条弧形槽331的两端部分别伸入另一H型槽33的两弧形槽331之间，所述两磁环7分别套设于左、右固定段35，32靠近弹性变形段31的位置，所述限位孔设置于弹性变形段31的左侧。该连接销10的设置，不仅起到了右轴2与左轴1间连接，而且避免了弹性连接器3过度扭曲而发生断裂及塑形变形。上述弹性连接器3的结构较为新颖，与传统的螺旋槽弹性连接器与平行槽弹性连接器相比，具有变形角度大、应力释放均匀、加工方便、线性好特点。

所述弹性连接器3的左、右端与左、右轴之间的具体固定方式为：所述左轴1与弹性连接器3的左固定段35之间、所述右轴2与弹性连接器3的右固定段32之间均通过键连接实现配合固定。本实用新型中，上述键连接优选花键连接。

所述轴套4左侧与左轴1之间、轴套4右侧与弹性连接器3的右固定段32之间分别设有第一轴承10和第二轴承11。上述第一轴承10和第二轴承11的设置，使得轴套4在不动的状态下，左轴1、右轴2、弹性连接器3右侧可相对轴套转动。

本实用新型使用时，左轴1左端是通过曲柄连接左踏脚组件的，右轴2的右端是通过曲柄连接右踏脚组件的。齿盘可与曲柄分开，分别设置于右轴右侧；也可与右侧曲柄做成一体，并设置于右轴右侧。

本实用新型的工作原理为：当有负载情况下左踏脚组件加力时，左轴1转动，弹性连接器3的限位孔34相对右轴2左侧的连接销6运动，此时右轴2不动，弹性连接器3受力发生扭曲，两组霍尔元件9通过弹性连接器3变形后两磁环7间角度差信号的大小，检测到人脚踩的力矩信号，以控制电机的输出功率，提供相应的助力；当弹性连接器3的弹性变形段31扭力继续加大后，限位孔34端部与连接销6抵触时，右轴2随着左轴1同步转动。本实用新型主要利用弹性变形段31工作达到不同的输出大小，上述限位孔34端部与连接销6抵触时，加力进入饱和段，即以最大值保持输出。当有负载情况下踩踏右踏脚组件时，右轴2转动且直接带动齿盘输出了，弹性连接器及左轴随着右轴转动，即空转，简而言之，右轴转动，弹性连接器3不变形，不会加力。

本实用新型整体结构较为新颖，替代现有的中轴组件并可以检测到人脚踩的力矩信号，达到采集人脚踩力矩信号后的助力作用。

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

1.一种中轴式力矩传感器，其特征在于：包括左轴（1）、与左轴（1）插接且可相对左轴旋转的右轴（2）、套设于左轴（1）和右轴（2）的连接部分上的弹性连接器（3）、套设于弹性连接器（3）上且可与左轴（1）、右轴（2）及弹性连接器（3）相对转动的轴套（4）、及套设于左轴（1）且与轴套（4）配合固定的左端盖（5），所述弹性连接器（3）的左端与左轴（1）配合固定，所述弹性连接器（3）的右端与右轴（2）配合固定，所述右轴（2）左端的销孔（21）与弹性连接器（3）的限位孔（34）之间插接连接销（6），所述连接销（6）可在限位孔（34）内周向运动，所述弹性连接器（3）变形部位的两端分别套设有磁环（7），所述轴套（4）一侧具有左、右两组与两磁环（7）相对的霍尔元件（9），左轴（1）转动时，弹性连接器（3）的限位孔（34）相对右轴（2）左侧的连接销（6）运动，此时右轴（2）不动，弹性连接器（3）受力发生扭曲，两组霍尔元件（6）通过弹性连接器（3）变形后两磁环（7）间角度差信号的大小，检测到人脚踩的力矩信号，以控制电机的输出功率，提供相应的助力；当弹性连接器（3）的扭力继续加大后，限位孔（34）端部与连接销（6）抵触时，右轴（2）随着左轴（1）同步转动。

2.根据权利要求1所述的一种中轴式力矩传感器，其特征在于：所述弹性连接器（3）包括弹性变形段（31）及设于弹性变形段（31）左、右两侧的左固定段（35）和右固定段（32），所述弹性变形段（31）上具有至少一个H型槽（33），所述H型槽（33）具有两个周向延伸的弧形槽（331）及连通于两弧形槽（331）之间的轴向槽（332），上述弧形槽（331）的周向长度小于弹性变形段（31）的外周长度，所述两磁环（7）分别套设于左、右固定段（35，32）靠近弹性变形段（31）的位置，所述限位孔（321）设置于弹性变形段（31）的左侧。

3.根据权利要求2所述的一种中轴式力矩传感器，其特征在于：所述弹性变形段（31）具有两个或两个以上轴向错开且周向错开的H型槽（33），所述H型槽（33）中至少一条弧形槽（331）的外端部伸入相邻H型槽（33）的两弧形槽（331）之间。

4.根据权利要求2所述的一种中轴式力矩传感器，其特征在于：所述左轴（1）与弹性连接器（3）的左固定段（35）之间、所述右轴（2）与弹性连接器（3）的右固定段（32）之间均通过键连接实现配合固定。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种中轴式力矩传感器，其特征在于：所述轴套（4）左侧与左轴（1）之间、轴套（4）右侧与弹性连接器（3）的右固定段（32）之间分别设有第一轴承（10）和第二轴承（11）。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种中轴式力矩传感器，其特征在于：所述轴套（4）一侧具有轴向延伸的开口，该开口内设有PBC板（8），所述两组霍尔元件（9）设置于该PBC板（8）上。