CN211076234U - 一种电动助力车扭矩检测装置及电动助力车驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动助力车技术领域，尤其涉及一种电动助力车扭矩检测装置及电动助力车驱动系统。该电动助力车扭矩检测装置包括中轴、轴套和扭矩检测机构，中轴与轴套传动连接，扭矩检测机构包括第一齿环、第二齿环、第一磁感应传感器、第二磁感应传感器和PCB板，PCB板被配置为固设在壳体上；第一齿环的直径及齿数与第二齿环的直径及齿数均相同，且两者间隔平行地固设在轴套上；第一磁感应传感器和第二磁感应传感器均固定设置在PCB板上且与PCB板通信连接，第一磁感应传感器与第一齿环的齿顶对应设置，第二磁感应传感器与第二齿环的齿顶对应设置，通过第一、第二磁感应传感器检测第一磁环和第二磁环的相位差，以实现精确检测轴套的扭矩大小。

Description

一种电动助力车扭矩检测装置及电动助力车驱动系统

技术领域

本实用新型涉及电动助力车技术领域，尤其涉及一种电动助力车扭矩检测装置及电动助力车驱动系统。

背景技术

电动助力车可以通过传感器技术，实时感知骑行者踩脚踏的力度，根据人力的大小进行判断，进而理解骑行者的骑行意图，按不同比例的方式提供相应的动力支持。脚踏力度的测量主要分直接接触检测和非接触式检测。直接接触检测方式主要有应变片检测，应变片检测工艺复杂，一致性差，而且需要通过滑环或者无线传输将信号由动转静，滑环因长期接触磨损，寿命与转速受到很大影响，现有的无线传输方案如蓝牙涉及电源问题，线圈感应方案不能传输太大的功率，传输限制，均不能很好地解决转动轴的应变和扭矩测量问题。非接触式检测型中的磁致伸缩效应扭矩传感器，可实现非接触式测量，检测精度和可靠性都能满足要求，但材料特殊，工艺复杂导制成本高昂。

因此，亟待需要一种新型的电动助力车扭矩检测装置以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电动助力车扭矩检测装置，以解决现有技术中存在的问题，该扭矩检测装置，精度高，成本低，且性能可靠。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电动助力车驱动系统，通过应用上述电动助力车扭矩检测装置，能够根据骑行者的期限意图，实时调整电动动力的大小。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种电动助力车扭矩检测装置，包括中轴、轴套和扭矩检测机构，所述中轴与所述轴套传动连接，所述扭矩检测机构包括第一齿环、第二齿环、第一磁感应传感器、第二磁感应传感器和PCB板，所述PCB板被配置为固设在壳体上；所述第一齿环的直径及齿数与所述第二齿环的直径及齿数均相同，且两者间隔平行地固设在所述轴套上；所述第一磁感应传感器和所述第二磁感应传感器均固定设置在所述PCB板上且与所述PCB板通信连接，所述第一磁感应传感器与所述第一齿环的齿顶对应设置，所述第二磁感应传感器与所述第二齿环的齿顶对应设置。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述中轴与所述轴套通过直齿传动连接。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述第一齿环的齿顶到所述第一磁感应传感器的距离与所述第二齿环的齿顶到所述第二磁感应传感器的距离相同。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述第一齿环、所述第二齿环以及所述轴套为一体成型结构。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述第一齿环与所述轴套过盈配合；和/或所述第二齿环与所述轴套过盈配合。

一种电动助力车驱动系统，包括如上所述的电动助力车扭矩检测装置。

作为电动助力车驱动系统的优选方案，所述电动助力车驱动系统还包括：

输出轴，其上设置有牙盘传动齿；

超越离合器，设置在所述输出轴和所述轴套之间，用于所述轴套和所述输出轴之间的动力传动或隔离；

牙盘，与所述牙盘传动齿传动连接。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述电动助力车驱动系统还包括中置电机，所述输出轴上还设置有电机传动齿，所述中置电机的输出端与所述电机传动齿传动连接。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述电动助力车驱动系统还包括中置电机传动机构，所述中置电机传动机构包括：

一级传动轴，其上设置有第一传动齿和第二传动齿，所述第一传动齿的齿数大于所述第二传动齿的齿数，所述第一传动齿被配置为与所述中置电机的输出端传动连接；

二级传动轴，其上设置有第三传动齿和第四传动齿，所述第三传动齿的齿数大于所述第四传动齿的齿数，所述第三传动齿与所述第二传动齿相啮合，所述第四传动齿被配置为与所述电机传动齿相啮合。

作为电动助力车扭矩检测装置的优选方案，所述一级传动轴和所述二级传动轴被配置为设置在所述中置电机的输出端的中心点与所述输出轴的中心点的连线的两侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的电动助力车扭矩检测装置，包括中轴、轴套和扭矩检测机构，中轴与轴套传动连接，扭矩检测机构包括第一齿环、第二齿环、第一磁感应传感器、第二磁感应传感器和PCB板。轴套在传递中轴的动力时，因受扭矩作用，产生变形，轴套上的第一齿环和第二齿环因轴套的变形产生一定的扭转偏角，实现了将扭矩转换为两个齿环的相位差信号，然后通过第一磁感应传感器和第二磁感应传感器检测第一磁环和第二磁环之间的相位差，并将该信号传递到PCB板上，再由PCB板对信号进行处理，以得到能够反馈扭矩大小的信号，该扭矩检测装置，精度高，成本低，且性能可靠。

本实用新型的提供的电动助力车驱动系统，通过应用上述电动助力车扭矩检测装置，能够根据骑行者的期限意图，实时调整电动动力的大小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的电动助力车扭矩检测装置的剖视图；

图2为本实用新型提供的扭矩检测机构的结构示意图；

图3为本实用新型提供的电动助力车驱动系统第一个角度的结构示意图；

图4为本实用新型提供的电动助力车驱动系统第二个角度的结构示意图；

图5为本实用新型提供的电动助力车驱动系统第三个角度的结构示意图；

图6为本实用新型提供的电动助力车驱动系统带壳体的结构示意图。

附图标记：

100-壳体；200-中置电机；300-一级传动轴；301-第一传动齿；302-第二传动齿；400-二级传动轴；401-第三传动齿；402-第四传动齿；

1-中轴；

2-轴套；

3-扭矩检测机构；31-第一齿环；32-第二齿环；33-第一磁感应传感器；34-第二磁感应传感器；35-PCB板；

4-输出轴；41-牙盘传动齿；42-电机传动齿；

5-超越离合器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，或者用于区分不同结构或部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图2所示，本实施例提供了一种电动助力车扭矩检测装置，包括中轴1、轴套2和扭矩检测机构3，中轴1与轴套2传动连接，扭矩检测机构3用于检测中轴1传递到轴套2上的扭矩，以便于电动助力车根据骑行者的意图，实时控制电动助力的大小。

扭矩检测机构3包括第一齿环31、第二齿环32、第一磁感应传感器33、第二磁感应传感器34和PCB板35，PCB板35被配置为固设在壳体100上；第一齿环31的直径及齿数与第二齿环32的直径及齿数均相同，且两者间隔平行地固设在轴套2上；第一磁感应传感器33和第二磁感应传感器34均固定设置在PCB板35上且PCB板35通信连接，第一磁感应传感器33与第一齿环31的齿顶对应设置，第二磁感应传感器34与第二齿环32的齿顶对应设置，通过第一磁感应传感器33和第二磁感应传感器34检测第一磁环31和第二磁环32的相位差，以实现检测轴套2的扭矩大小，以便于电动助力车根据扭矩大小，实时控制电动助力的大小。

简而言之，在本实施例提供的电动助力车扭矩检测装置中，轴套2在传递中轴1的动力时，因受扭矩作用，产生变形，轴套2上的第一齿环31和第二齿环32因轴套2的变形产生一定的扭转偏角，实现了将扭矩转换为两个齿环的相位差信号，然后通过第一磁感应传感器33和第二磁感应传感器34检测第一磁环31和第二磁环32之间的相位差，并将该信号传递到PCB板35上，再由PCB板35对信号进行处理，以得到能够反馈扭矩大小的信号，并将该信号传递给电机主控板，由电机主控板控制电动助力的大小。

优选地，中轴1与轴套2通过直齿传动连接，以增大轴套2因扭矩产生的变形量，提高检测精度。

进一步地，第一齿环31的齿顶到第一磁感应传感器33的距离与第二齿环32的齿顶到第二磁感应传感器34的距离相同，以便于PCB板35处理由第一磁感应传感器33和第二磁感应传感器34检测到的信号，简化算法，提高信号检测及处理效率。

优选地，第一齿环31、第二齿环32以及轴套2为一体成型结构，能够保证第一齿环31和第二齿环32准确反馈轴套2因扭矩产生的变形量，提高检测精度。在其他实施例中，第一齿环31与轴套2过盈配合；和/或第二齿环32与轴套2过盈配合，此时，需要保证第一齿环31不能相对于轴套2发生转动，同理，第二齿环32不能相对于轴套2发生转动，以避免影响检测结果。

如图3所示，本实施例还提供了一种电动助力车驱动系统，包括上述的电动助力车扭矩检测装置，通过应用上述电动助力车扭矩检测装置，能够根据骑行者的期限意图，实时调整电动动力的大小。

进一步地，电动助力车驱动系统还包括输出轴4、超越离合器5和牙盘，输出轴4上设置有牙盘传动齿41；超越离合器5设置在输出轴4和轴套2之间，用于轴套2和输出轴4之间的动力传动或隔离；牙盘与输出轴4上的牙盘传动齿41传动连接。具体而言，中轴1通过斜齿传动将动力传递给轴套2，轴套2通过超越离合器5将动力传递给输出轴4，输出轴4通过牙盘传动齿41将动力传递给牙盘，牙盘通过链条将动力传递给车轮，以实现车轮的转动。

优选地，电动助力车驱动系统还包括中置电机200，输出轴4上还设置有电机传动齿42，中置电机200的输出端与电机传动齿42传动连接，通过中置电机200以及输出轴4实现电动助力驱动车轮转动。当中置电机200驱动时，超越离合器5用于隔离输出轴4和轴套2之间的动力传递，防止中置电机200驱动中轴1转动。

如图4-图5所示，为了实现中置电机200将动力传递给输出轴4，电动助力车驱动系统还包括中置电机传动机构，中置电机传动机构包括一级传动轴300和二级传动轴400，一级传动轴300的上设置有第一传动齿301和第二传动齿302，第一传动齿301的齿数大于第二传动齿302的齿数，第一传动齿301被配置为与中置电机200的输出端传动连接；二级传动轴400上设置有第三传动齿401和第四传动齿402，第三传动齿401的齿数大于第四传动齿402的齿数，第三传动齿401与第二传动齿302相啮合，第四传动齿402被配置为与输出轴4传动连接。该中置电机传动机构，能够实现多级变速，且体积小，便于安装。

具体而言，一方面，通过在一级传动轴300上设置齿数不同第一传动齿301和第二传动齿302，在二级传动轴400上设置齿数不同的第三传动齿401和第四传动齿402，能够实现中置电机100到输出轴4的多级变速，实现动力传递；另一方面，通过将一级传动轴300和二级传动轴400被配置为设置在中置电机200的输出端的中心点与输出轴4的中心点的连线的两侧，充分利用横向和高度空间，减小该中置电机传动机构的纵向距离，以减小中置电机100至输出轴4之间的纵向距离，能够使电动助力车驱动系统的结构更加紧凑，同时便于安装中置电机100及其传动机构。

在本实施例中，如图6所示，“横向”指电动助力车在正常行驶时，车身宽度方向；“深度”指电动助力车在正常行驶时，车身高度方向；“纵向”指电动助力车在正常行驶时，车身长度方向。

优选地，如图4所示，第一传动齿301位于第二传动齿302的上方，第三传动齿401位于第四传动齿402的上方，充分利用横向空间，减少其纵向长度和高度。

可选地，第一传动齿301、第二传动齿302、第三传动齿401和第四传动齿402均为斜齿，以提高动力传递的效率。

进一步地，第一传动齿301和第二传动齿302的齿向相同，第三传动齿401和第四传动齿402的齿向相同，第三传动齿401的齿向与第一传动齿301的齿向相反。

在本实施例中，中置电机100的输出端上设置有斜齿，斜齿与第一传动齿301相啮合，以将动力传递到一级传动轴300上，使第二传动齿302随一级传动轴300转动而转动，进一步带动第三传动齿401，以将动力传递到二级传动轴400上，使第四传动齿402随二级传动轴400的转动而转动，最终将动力传递给输出轴4。

进一步地，输出轴4上设置有牙盘传动齿41和电机传动齿42，电机传动齿42与第四传动齿402相啮合，牙盘传动齿41与牙盘传动连接，然后通过链条将动力传递给车轮，实现车轮转动。

优选地，一级传动轴300和二级传动轴400被配置为设置在连线的垂直平分线的两侧。通过将一级传动轴300和二级传动轴400设置在连线的垂直平分线的两侧，能够充分利用中置电机100和输出轴4之间的空间，且便于将中置电机100的动力传递到输出轴4。

示例性地，在本实施例中，一级传动轴300和二级传动轴400位于连线的两侧，且位于连线的垂直平分线的两侧，便于动力传递的同时，控制中置电机100及其传动机构的整体的体积。

优选地，一级传动轴300至连线的垂直距离H1的范围为0mm～30mm，一级传动轴300至连线的中线的垂直距离D1的范围为0mm～30mm。进一步地，二级传动轴400至连线的垂直距离H2的范围为0mm～30mm，等于二级传动轴400至连线的中线的垂直距离D2的范围为0mm～30mm。通过该设置，中置电机传动机构的减速比范围能够控制在30～70之间，且电动助力车驱动系统的整体外形尺寸能够控制在172mm*100mm内。

为了便于中置电机200、中置电机传动机构及输出轴4的安装支撑，如图6所示，电动助力车驱动系统还包括壳体100。示例性地，壳体100包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体拼合形成壳体100。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动助力车扭矩检测装置，包括中轴(1)、轴套(2)和扭矩检测机构(3)，其特征在于，所述中轴(1)与所述轴套(2)传动连接，所述扭矩检测机构(3)包括第一齿环(31)、第二齿环(32)、第一磁感应传感器(33)、第二磁感应传感器(34)和PCB板(35)，所述PCB板(35)被配置为固设在壳体(100)上；所述第一齿环(31)的直径及齿数与所述第二齿环(32)的直径及齿数均相同，且两者间隔平行地固设在所述轴套(2)上；所述第一磁感应传感器(33)和所述第二磁感应传感器(34)均固定设置在所述PCB板(35)上且与所述PCB板(35)通信连接，所述第一磁感应传感器(33)与所述第一齿环(31)的齿顶对应设置，所述第二磁感应传感器(34)与所述第二齿环(32)的齿顶对应设置。

2.根据权利要求1所述的电动助力车扭矩检测装置，其特征在于，所述中轴(1)与所述轴套(2)通过直齿传动连接。

3.根据权利要求2所述的电动助力车扭矩检测装置，其特征在于，所述第一齿环(31)的齿顶到所述第一磁感应传感器(33)的距离与所述第二齿环(32)的齿顶到所述第二磁感应传感器(34)的距离相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电动助力车扭矩检测装置，其特征在于，所述第一齿环(31)、所述第二齿环(32)以及所述轴套(2)为一体成型结构。

5.根据权利要求1-3任一项所述的电动助力车扭矩检测装置，其特征在于，所述第一齿环(31)与所述轴套(2)过盈配合；和/或所述第二齿环(32)与所述轴套(2)过盈配合。

6.一种电动助力车驱动系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的电动助力车扭矩检测装置。

7.根据权利要求6所述的电动助力车驱动系统，其特征在于，所述电动助力车驱动系统还包括：

输出轴(4)，其上设置有牙盘传动齿(41)；

超越离合器(5)，设置在所述输出轴(4)和所述轴套(2)之间，用于所述轴套(2)和所述输出轴(4)之间的动力传动或隔离；

牙盘，与所述牙盘传动齿(41)传动连接。

8.根据权利要求7所述的电动助力车驱动系统，其特征在于，所述电动助力车驱动系统还包括中置电机(200)，所述输出轴(4)上还设置有电机传动齿(42)，所述中置电机(200)的输出端与所述电机传动齿(42)传动连接。

9.根据权利要求8所述的电动助力车驱动系统，其特征在于，所述电动助力车驱动系统还包括中置电机传动机构，所述中置电机传动机构包括：

一级传动轴(300)，其上设置有第一传动齿(301)和第二传动齿(302)，所述第一传动齿(301)的齿数大于所述第二传动齿(302)的齿数，所述第一传动齿(301)被配置为与所述中置电机(200)的输出端传动连接；

二级传动轴(400)，其上设置有第三传动齿(401)和第四传动齿(402)，所述第三传动齿(401)的齿数大于所述第四传动齿(402)的齿数，所述第三传动齿(401)与所述第二传动齿(302)相啮合，所述第四传动齿(402)被配置为与所述电机传动齿(42)相啮合。

10.根据权利要求9所述的电动助力车驱动系统，其特征在于，所述一级传动轴(300)和所述二级传动轴(400)被配置为设置在所述中置电机(200)的输出端的中心点与所述输出轴(4)的中心点的连线的两侧。

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