CN210707791U - 脚踏力感测装置及车辆中置电机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种脚踏力感测装置及车辆中置电机系统，涉及一种脚踏驱动部分的设置。它解决了现有技术中扭力传感器难于设置及信号接收的问题。本脚踏力感测装置及脚踏力感测装置，包括安装在感应套筒上的应变片，感应套筒的应变片安装位置一侧脚踏轴连接，另一侧与齿盘通过动力传输组件连接，其特征在于，接收线圈支架固定于应变套筒上，接收线圈支架上设置接收线圈及接收电路板，接收线圈与应变片与接收电路板电连接，接收电路板将应变片产生的检测信号处理后加载到接收线圈。本实用新型利用同轴的发射线圈及接收线圈实现转动部件上的传感器与外部的信号及能量的传输，避免实体导线的连接。

Description

脚踏力感测装置及车辆中置电机系统

技术领域

本实用新型属于骑行车辆技术领域，涉及脚踏驱动部分的设置，特别是一种具有脚踏力感测的设置。

背景技术

电动助力自行车的全球市场需求已经越来越大，而电动助力车的好处在于通过脚踏的传感器，将骑乘者的踩踏力量、频率，传送给控制器，让控制器再通过骑乘者藉由人机接口来调整所需要的助力比，进而驱动电机给自行车提供辅助动力。

早期的轮毂电机所搭配的单纯踏频传感器，只计算骑乘者的脚踏快慢来提供助力，且常见为12个磁极的传感器，精度不高，容易使骑乘者在平地骑乘且助力模式处于高档位时，脚踏频率跟不上电机助力速度，相反地在坡地骑乘且助力模式处于低档位时，电机助力大小而无法进行爬坡，降低了电动助力自行车的骑行体验。

目前市场上已有安装于五通位置的力矩传感器，其结合了踏频传感器，能够将骑乘者的脚踏力量、脚踏频率准确的传送给控制器，在藉由控制器来准确的控制助力比，使骑乘者获得如同传统自行车的骑行体验。

但使用上述传感器的控制器需要通过外部线材连接，而由于传感器设置在转动的部件上，所以难于通过导线与外部的控制器连接。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种脚踏力感测装置，本脚踏力感测装置可以实现外界与转动的传感器部件的信号及能量的无线交互，避免传感器与控制器通过外部线材连接。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现： 一种脚踏力感测装置，包括安装在感应套筒上的应变片，感应套筒的应变片安装位置一侧脚踏轴连接，另一侧与齿盘通过动力传输组件连接，其特征在于，接收线圈支架固定于应变套筒上，接收线圈支架上设置接收线圈及接收电路板，接收线圈与应变片与接收电路板电连接，接收电路板将应变片产生的检测信号处理后加载到接收线圈；设置有可与接收线圈进行磁场交互的发射线圈，所述发射线圈设置在发射线圈支架上，所述发射线圈支架相对车体固定，发射线圈连接发射电路板；发射电路板与接收电路板通过发射线圈与接收线圈进行能量与信号的交互。

在某些实施方式中，感应套筒与齿盘轴以多锲块单向离合器连接，齿盘轴与齿盘固定连接，齿盘与齿盘轴固定连接。

在某些实施方式中，接受线圈与发射线圈同轴设置。

在某些实施方式中，应变片为至少两个，所有应变片在应变套筒上周向均布。

在某些实施方式中，具有所述的脚踏力感测装置的车辆中置电机系统，齿盘轴由中置电机驱动，中置电机根据应变片产生的电信号控制齿盘轴转动。

与现有技术相比，本脚踏力感测装置具有以下优点：

本实用新型利用同轴的发射线圈及接收线圈实现转动部件上的传感器与外部的信号及能量的传输，避免实体导线的连接，便于对脚踏信号的采集，利于对中置电机的控制，结构简单，操作方便，成本低。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

本领域的普通技术人员应理解，所有的定向参考(例如，上方、下方、向上、上、向下、下、顶部、底部、左、右、垂直、水平等)描述性地用于附图以有助于读者理解，且不表示(例如，对位置、方位或用途等)对由所附权利要求书限定的本实用新型的范围的限制。另外，术语“基本上”可以是指条件、量、值或尺寸等的轻微不精确或轻微偏差，其中的一些在制造偏差或容限范围内。

图1是本实用新型的示意图；

图2是应变套筒的示意图；

图3是应变套筒与齿盘配合的示意图；

图4是发射线圈支架的示意图；

图5是发射线圈与接收线圈配合的示意图；

图6是多锲块单向离合器结构示意图；

图7是中置电机的定子及霍尔传感器处的结构示意图。

图中，[1]应变套筒、[2]应变计、[3]应变套筒中心平台、[4]应变套筒渐开线结构、[5]凸台面、[6]多锲块单向离合器、[7]齿盘轴、[8]齿盘轴渐开线结构、[9]齿盘锁固螺母、[10]齿盘、[11]接收电路板、[12]接收线圈支架、[13]发射线圈支架、[14]发射电路板、[15]发射线圈、[16]接收线圈、[17]保持支架、[18]锲块、[19]弹簧、[20]定子铁芯、[21]定子绕线支架、[22]三相电路板、[23]霍尔组件、[24]霍尔电路板。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。以下实施方式并不限制权利要求书所涉及的实用新型。此外，实施方式中说明的特征的所有组合未必是实用新型的解决方案所必须的。

实施例一

如图1、2、3所示，将应变计2使用胶水沾粘至应变套筒中心平台3上，再将应变套筒与脚踏轴以渐开线结构4固定，感应套筒1的另一侧含有一个高强度的凸台面5，此部份与输出齿盘轴7以多锲块单向离合器6连接，输出齿盘轴7以渐开线结构8将齿盘支架10固定，齿盘支架10与输出齿盘轴7以齿盘锁固螺母9的形式固定，当把脚踏轴作为输入端，齿盘支架作为输出端，当脚踏轴不管以左脚、右脚这两个方向施加向前旋转的扭力，皆会在感应套筒1上发生扭力变化，而本发明所使用的应变计2正好可以感应此扭力而使应变计2上的电阻产生大小变化，此应变计2使用的数量可为一个至多个组成，当使用多个以上时需将应变计2黏贴至对称或均匀分布的感应套筒上。

如图4、5所示，本发明中含有一个发射电路板14，其上设置发射线圈控制电路，此发射电路板14通过线材与发射线圈15连接，在发射线圈15内侧有一个固定于应变套筒1上的接收线圈支架12，接收线圈支架12含有接收线圈16，发射电路板14可将输入电源通过开关频率方式将能量通过发射线圈15转换到接收线圈16，再到接收电路板11上，其上有接收线圈控制电路，而应变计2通过线材与接收电路板11连接，接收电路板11再将此扭力信号以频率方式加载在接收线圈16上，所以在发射电路板1上会感应到此频率加载波形，再通过电路处理方式将此频率信号滤波出来或将其转换为电压信号提供给车辆的总控制器或中置电机控制器，以便用于控制电机工作状态。

如图6所示，传统的棘轮设计上需要使用到棘爪、弹簧，此弹簧会在棘爪脱离外棘轮圈时产生噪音，此噪音取决于弹簧强度，也因为棘轮结构问题，在正转时棘爪与棘轮咬合会有一个空隙产生，影响骑乘舒适性；本发明中使用到多锲块单向离合器6设计正好没有上述的两个缺点。应变套筒与输出齿盘轴中间以多锲块单向离合器做连接，输出齿盘轴上含有渐开线结构与齿盘支架连接，并且在输出齿盘轴上带有外牙纹，可利用齿盘锁固螺母将齿盘支架固定在输出齿盘轴上。

此多锲块单向离合器6包含一个保持支架17、多个锲形块18、单个或者多个弹簧19组成，弹簧19主要目的在将多个锲形块18固定于保持支架17上，所有锲形块18的方向需要保持一致。保持支架含有多个可让锲块穿入的孔位，在锲块背侧含有单个或多个弹簧槽，此弹簧槽可以利用单个或多个弹簧将多个锲块安装于保持支架内，所有的锲块有方向性，全部的方向必须使用在相同方向。

如图7所示，本发明中在定子铁芯两侧安装定子绕线支架，将三相铜线分别缠绕于定子绕线支架上，并且在定子绕线支架上带有卡扣设计，可以将三相电路板与霍尔电路板固定于铁芯两侧，在定子铁芯20的其中一侧的硅钢片含有霍尔槽，三个感应霍尔分别安装于此霍尔槽中，并将霍尔组件引脚焊接于霍尔电路板上；于定子铁芯另一侧为三相铜线出线，在三相电路板上含有多个焊盘设计，可将定子绕圈铜线焊接于三相电路板上。

本发明使用了永磁无刷内转子电机，此电机可采用表面黏贴或者内藏式的磁钢设计，此电机含有三个霍尔传感器23感应转子位置，此三个霍尔传感器23通过霍尔电路板24固定于定子绕线支架21上，于另外一侧则是将三相绕线线圈固定于三相电路板22上，将霍尔组件引脚及三相绕线引脚焊接于两个电路板上，再由电路板上的引线连接至控制器，此方式可免除人工焊线、绑线、绝缘等问题。

尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。说明书及附图中所示的装置及方法中的动作、步骤等执行顺序，只要没有特别明示顺序的限定，只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。为描述方便起见而使用“首先”、“接着”等的说明，并不意味着必须依照这样的顺序实施。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种脚踏力感测装置，包括安装在感应套筒上的应变片，感应套筒的应变片安装位置一侧脚踏轴连接，另一侧与齿盘通过动力传输组件连接，其特征在于，接收线圈支架固定于应变套筒上，接收线圈支架上设置接收线圈及接收电路板，接收线圈与应变片与接收电路板电连接，接收电路板将应变片产生的检测信号处理后加载到接收线圈；设置有可与接收线圈进行磁场交互的发射线圈，所述发射线圈设置在发射线圈支架上，所述发射线圈支架相对车体固定，发射线圈连接发射电路板；发射电路板与接收电路板通过发射线圈与接收线圈进行能量与信号的交互。

2.根据权利要求1所述的脚踏力感测装置，其特征在于，感应套筒与齿盘轴以多锲块单向器连接，齿盘轴与齿盘固定连接，齿盘与齿盘轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的脚踏力感测装置，其特征在于，接受线圈与发射线圈同轴设置。

4.根据权利要求1所述的脚踏力感测装置，其特征在于，应变片为至少两个，所有应变片在应变套筒上周向均布。

5.一种车辆中置电机系统，其特征在于，具有权利要求1至4中任一项所述的脚踏力感测装置的车辆中置电机系统，齿盘齿轴由中置电机驱动，中置电机根据应变片产生的电信号控制齿盘齿轴转动。

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