CN211954520U - 用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，通过塔基和塔基螺母紧固连接；塔基螺母的内部设置有销钉，内槽圈上设置有与所述稍钉配合的斜面；外槽圈紧固在机壳上，内槽圈和外槽圈之间间隙配合且能够轴向滑动；滑动套套设在轴上且能够沿轴的轴向方向滑动；磁钢随滑动套一起滑动；滑动套和轴之间设置有弹簧装置，滑动套受到内槽圈的的压力后会压缩弹簧装置；PCB板与轴相对静止，线性霍尔设置在PCB板上并感应磁钢运动时的磁场变化。本实用新型能迅速方便地将扭矩转化为轴向力和轴向位移；解决了塔基相对于轴在圆周方向上不同位置扭矩采样差异的问题。解决里小力矩没反应、力矩不归零的问题。

Description

用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置

技术领域

本实用新型涉及电动自行车领域，具体地，涉及一种用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置。

背景技术

传统的中置电机驱动系统采用应变片式力矩传感器或者磁感应式力矩传感器，容易出现力矩传感器的体积较大、重量重及力矩不归零的问题。

专利文献为CN106428394A的发明专利公开了一种电动助力自行车及其中置电机驱动系统和控制方法，包括中轴组件、力矩传感器组件(109)和/或离合器组件(108)；中轴组件(107)包括中轴(22)；力矩传感器组件(109)包括连接中轴(22)的斜齿轮套(17)；离合器组件(108)连接中轴(22)。本发明采用力矩传感器和控制器相结合的智能控制系统，并采用棘轮棘爪式和楔块式相结合的双向离合机构，且将楔块式单向离合器与输出齿轮相结合，具有体积紧凑、爬坡能力强劲、效率高、带力矩/速度传感器智能调节动力等优点。能够实现电机助力和人力踩踏共同驱动的目的，使骑行过程省力且节能。但是上述方案无法实现快速的扭矩转化。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置。

根据本实用新型提供的一种用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，包括轴、塔基、塔基螺母、外槽圈、内槽圈、滑动套、磁钢、弹簧装置、PCB板以及线性霍尔，其中：

塔基和塔基螺母紧固连接；

塔基螺母的内部设置有销钉，内槽圈上设置有与所述稍钉配合的斜面；

外槽圈紧固在机壳上，内槽圈和外槽圈之间间隙配合且能够轴向滑动；

滑动套套设在轴上且能够沿轴的轴向方向滑动；

磁钢随滑动套一起滑动；

滑动套和轴之间设置有弹簧装置，滑动套受到内槽圈的的压力后会压缩弹簧装置；

PCB板与轴相对静止，线性霍尔设置在PCB板上并感应磁钢运动时的磁场变化。

优选地，所述销钉包括圆柱销，所述销钉转动时在所述斜面的作用下产生力分解，并形成轴向力和轴向位移。

优选地，所述滑动套和轴间隙配合并使用键连接。

优选地，所述内槽圈上设置有滚珠，所述滚珠能够接触滑动套。

优选地，还包括卡簧，所述卡簧对所述滑动套限位，

初始状态时，弹簧装置将滑动套抵在卡簧上，

滑动套受到内槽圈的压力运动时，滑动套与卡簧分离。

优选地，所述弹簧装置包括弹簧和波形弹簧。

优选地，磁钢通过不导磁材料或者弱导磁材料紧固在滑动套上。

优选地，所述塔基与电动自行车飞轮连接。

优选地，所述PCB板紧固在所述轴上。

优选地，线性霍尔和磁钢设置有多组。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型通过采用销钉圆柱面和塔基螺母的斜面接触产生力的分解作用，迅速方便地将扭矩转化为轴向力和轴向位移；

2、本实用新型通过采用两组或者两组以上的线性霍尔和磁钢组合，解决了塔基相对于轴在圆周方向上不同位置扭矩采样差异的问题。

3、本实用新型通过波形弹簧与弹簧两片弹簧组合的方式，再使用卡簧限位，解决里小力矩没反应、力矩不归零的问题。

4、本实用新型将力矩传感器结构成功应用于轮毂电机内部。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置的剖视图；

图2为用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置的爆炸图；

图3为用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置的外槽圈和内槽圈的连示意图。

图中示出：

塔基 1

轴 2

塔基螺母 3

第一轴承 4

第二轴承 5

外槽圈 6

销钉 7

内槽圈 8

滚珠 9

键 10

弹簧 11

滑动套 12

波形弹簧 13

PCB板 14

外环 15

线性霍尔 16

磁钢 17

轴用挡圈 18

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1至图3所示，根据本实用新型提供的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，包括塔基1、轴2、塔基螺母3、第一轴承4、第二轴承5、外槽圈6、销钉7、内槽圈8、滚珠9、键10、弹簧11、滑动套12、波形弹簧13、PCB板14、外环15、线性霍尔16、磁钢17以及轴用挡圈18。其中：塔基1和自行车飞轮组装固定在一起，塔基1和塔基螺母3靠螺纹旋紧或者其他方式固定在一起，销钉7固定在塔基螺母3上。外槽圈6固定在机壳上，内槽圈8和外槽圈6通过花键间隙配合，可以轴向滑动，滚珠9固定在内槽圈8上，滑动套12和轴2间隙配合，并使用键10连接，滑动套12可以相对轴2顺畅滑动但是不能相对转动，卡簧18对滑动套12的轴向位置起限位作用。外环15固定在滑动套12上，外环15使用不导磁或者导磁性能较差的材料制成，磁钢17固定在外环15上，可以随着滑动套12一起滑动。波形弹簧13和弹簧11在轴2和滑动套12之间，可以被压缩和回弹，两个弹簧的弹性系数差异较大，波形弹簧13弹性系数较小，对小压力反应灵敏，弹簧11的弹性系数较大，对大压力反应充分。波形弹簧13的自有高度高于弹簧11的自由高度。PCB板14固定在轴2上或者电机内部其他地方，PCB板14和轴相对静止。线性霍尔16焊接在PCB板14上。

本实用新型工作原理如下：在骑行过程中，自行车链条给飞轮力的作用，对塔基1产生扭矩。扭矩从塔基1传递到塔基螺母3上，再通过销钉7传递到内槽圈8上，由于内槽圈8带斜面，销钉7圆柱面和斜面接触，力作用在斜面上，产生力分解，产生轴向力和轴向位移。轴向力和轴向位移通过滚珠传递到滑动套12上，滑动套12产生轴向力和轴向位移。轴向力压缩波形弹簧13和弹簧11，滑动套带着磁钢17产生轴向位移，线性霍尔16感应到磁场变化，输出电压变化，再通过控制运算将输出电压换算成自行车骑行过程的踩踏扭矩。当我们停止踩踏后波形弹簧13和弹簧11回弹，推动滑动套12回弹，卡簧17把滑动套的位置限定到初始位置，即磁钢回到初始位置，力矩归零。

本实用新型对于后驱轮毂电机的电动自行车，在扭矩作用下销钉7和内槽圈8的斜面产生力的分解，从而内槽圈7产生的轴向力和轴向位移，线性霍尔16测量到信号，通过芯片运算输出为扭矩值。芯片的运算输出属于本领域技术人员的常规实现方式，此处不再具体展开。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，包括轴、塔基、塔基螺母、外槽圈、内槽圈、滑动套、磁钢、弹簧装置、PCB板以及线性霍尔，其中：

塔基和塔基螺母紧固连接；

塔基螺母的内部设置有销钉，内槽圈上设置有与所述销钉配合的斜面；

外槽圈紧固在机壳上，内槽圈和外槽圈之间间隙配合且能够轴向滑动；

滑动套套设在轴上且能够沿轴的轴向方向滑动；

磁钢随滑动套一起滑动；

滑动套和轴之间设置有弹簧装置，滑动套受到内槽圈的压力后会压缩弹簧装置；

PCB板与轴相对静止，线性霍尔设置在PCB板上并感应磁钢运动时的磁场变化。

2.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，所述销钉包括圆柱销，所述销钉转动时在所述斜面的作用下产生力分解，并形成轴向力和轴向位移。

3.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，所述滑动套和轴间隙配合并使用键连接。

4.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，所述内槽圈上设置有滚珠，所述滚珠能够接触滑动套。

5.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，还包括卡簧，所述卡簧对所述滑动套限位，

初始状态时，弹簧装置将滑动套抵在卡簧上，

滑动套受到内槽圈的压力运动时，滑动套与卡簧分离。

6.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，所述弹簧装置包括弹簧和波形弹簧。

7.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，磁钢通过不导磁材料或者弱导磁材料紧固在滑动套上。

8.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，所述塔基与电动自行车飞轮连接。

9.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，所述PCB板紧固在所述轴上。

10.根据权利要求1所述的用于电动自行车轮毂电机的内置力矩传感器装置，其特征在于，线性霍尔和磁钢设置有多组。

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