CN218786059U - 一种具有力矩检测功能的花鼓组件及助力车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有力矩检测功能的花鼓组件及助力车，花鼓组件包括花鼓与旋转件，旋转件与花鼓的第一侧之间设置有单向离合器；花鼓上具有连接车轮的连接部；花鼓的筒壁上固定有应变片；花鼓组件还包括连接应变片的采集板，以及能够与采集板进行无线通信的接收板；采集板随花鼓转动；花鼓组件安装至助力车的车架时，接收板相对于车架固定。本实用新型中，将应变片安装在花鼓的筒壁上，充分利用了花鼓将扭力传递给车轮时产生扭转变形，据此计算力矩，使得力矩检测机构可以安装在助力车车轮的中心位置，不需要占用助力车的五通处的空间，且对现有车型进行改造方便，无需对车架结构或电机机构做很大的调整，可节约新产品开发成本。

Description

一种具有力矩检测功能的花鼓组件及助力车

技术领域

本实用新型涉及助力车技术领域，特别是涉及一种具有力矩检测功能的花鼓组件及助力车。

背景技术

助力车是一种能够在用户骑行时通过助力电机按需提供助力力矩的车辆，其既具有骑行乐趣，又能在骑行费力的情形下提供助力，使用户省力，能够大大提升骑行体验。

为了按需提供助力力矩，需要对用户提供的骑行力矩进行采集，需要用到力矩采集装置，现有技术中，力矩采集装置一般都集成在中置电机内或者安装在中轴位置，如专利CN111661226A公开了一种典型的适用于中置电机的力矩传感装置，其包括变形套、励磁线圈与信号接受线圈，控制器通过励磁线圈和信号接受线圈来检测变形套的形变量，将形变量转化为电信号。这种力矩检测装置安装在中轴位置，并与中置电机集成在一起，成本较高，若要在助力车上使用没有集成力矩检测装置的中置电机或轮毂电机，需要另外设置力矩检测装置。

专利CN104097453A提供了一种内藏式力矩传感器的花鼓装置，其包括花鼓、设置在所述花鼓上的主轴和安装在所述花鼓内的行星力矩传感器，其中行星力矩传感器包括安装在所述主轴上的太阳齿轮、与所述太阳齿轮相啮合的行星齿轮组以及与所述行星齿轮组相啮合的齿圈，所述行星齿轮组和所述齿圈中的一个部件作为动力输入部件，另一部件作为动力输出部件，所述太阳齿轮还设置有限制所述太阳齿轮转动一定角度的限位机构，还包括力矩信号机构，所述力矩信号机构与所述太阳齿轮相配合。该方案中，力矩检测机构的结构复杂，成本高，会明显增加花鼓的体积。专利CN103171733A提供了电动自行车中轴力矩传感装置，其也是通过另外设置套环，并通过套环受到扭力产生的周向变形检测扭矩的数值，并说明了该装置能够应用到自行车后花鼓内测量链条的扭力，但是该方案的结构也较为复杂，成本较高。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种结构简单、成本低，能够检测人力驱动力矩的具有力矩检测功能的花鼓组件及助力车。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的具有力矩检测功能的花鼓组件，其包括花鼓与旋转件，所述旋转件与所述花鼓的第一侧之间设置有单向离合器；所述花鼓上具有连接车轮的连接部；所述花鼓的筒壁上固定有应变片；所述花鼓组件还包括连接所述应变片的采集板，以及能够与所述采集板进行无线通信的接收板；所述采集板随所述花鼓转动；所述花鼓组件安装至助力车的车架时，所述接收板相对于所述车架固定。

进一步地，所述花鼓与所述旋转件之间设置有轴承。

进一步地，所述花鼓组件还包括封闭的盒体，所述采集板与所述接收板均安装在所述盒体内。

进一步地，所述盒体包括第一盒单元与第二盒单元；所述第一盒单元具有用于连接车架的定位部，所述接收板相对于所述第一盒单元固定。

进一步地，所述第二盒单元相对于所述花鼓固定，所述采集板相对于所述第二盒单元固定。

进一步地，所述花鼓上至少第二侧设置有所述连接部，所述第一侧与所述第二侧分别位于花鼓的轴向两侧。

进一步地，所述旋转件连接动力输入件。

进一步地，所述采集板的两侧分别为具有第一线圈的第一线圈侧以及具有第一电路的第一电路侧，所述第一线圈与所述第一电路电性连接；所述接收板的两侧分别为具有第二线圈的第二线圈侧以及具有第二电路的第二电路侧，所述第二线圈与所述第二电路电性连接；所述第一线圈侧与所述第二线圈侧对置设置；所述应变片连接所述第一电路；所述第二电路连接电源。

进一步地，所述花鼓的筒壁上固定有两个所述应变片，两个所述应变片相对于所述花鼓的轴心的夹角为180°；所述采集板上具有分别连接两个所述应变片的半桥单元，两个半桥单元之间通过组桥线路连接成全桥。

一种助力车，其包括车架、助力电机、车轮、人力装置以及上述花鼓组件；所述车架上安装有多个所述车轮；所述花鼓组件与所述人力装置之间具有传动关系；所述花鼓与所述助力电机连接不同的所述车轮。

有益效果：本实用新型的具有力矩检测功能的花鼓组件及助力车中，将应变片安装在花鼓的筒壁上，充分利用了花鼓将扭力传递给车轮时产生扭转变形，结构简单，利用花鼓的变形量计算力矩，使得力矩检测机构可以安装在助力车车轮的中心位置，不需要占用助力车的五通处的空间，且对现有车型进行改造方便，无需对车架结构做很大的调整，也无需定制集成有力矩检测机构的电机，可节约新产品开发成本。

附图说明

图1为具有力矩检测功能的花鼓组件的结构图；

图2为采集板与接收板的布局图；

图3为采集板与应变片的连接线路示意图；

图4为助力车的结构图。

图中：A-车架；B-助力电机；C-车轮；D-人力装置；E-花鼓组件；1-花鼓；11-连接部；2-旋转件；3-单向离合器；4-应变片；5-采集板；51-半桥单元；52-组桥线路；5A-第一线圈侧；5B-第一电路侧；6-接收板；6A-第二线圈侧；6B-第二电路侧；7-轴承；8-盒体；81-第一盒单元；82-第二盒单元；9-动力输入件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示的具有力矩检测功能的花鼓组件E，其包括花鼓1与旋转件2，所述旋转件2与所述花鼓1的第一侧之间设置有单向离合器3，本实施例中，旋转件2为旋转轴；所述花鼓1上具有连接车轮的连接部11；所述花鼓1的筒壁上固定有应变片4；所述花鼓组件E还包括连接所述应变片4的采集板5，以及能够与所述采集板5进行无线通信的接收板6；所述采集板5随所述花鼓1转动；所述花鼓组件E安装至助力车的车架A时，所述接收板6相对于所述车架A固定，所述旋转件2与车架A转动连接。

采用上述结构，将应变片4安装在花鼓1的筒壁上，充分利用了花鼓1将扭力传递给车轮时产生扭转变形，据此计算力矩，使得力矩检测机构可以安装在助力车车轮的中心位置，不需要占用助力车的五通处的空间，且对现有车型进行改造方便，无需对车架结构做很大的调整，也无需定制集成有力矩检测机构的电机，可节约新产品开发成本。

所述花鼓1与所述旋转件2两者之间设置有轴承7以保证两者之间转动关系的顺滑。

优选地，所述花鼓组件E还包括封闭的盒体8，所述采集板5与所述接收板6均安装在所述盒体8内。所述盒体8包括第一盒单元81与第二盒单元82；所述第一盒单元81具有用于连接车架A的定位部，所述接收板6相对于所述第一盒单元81固定，花鼓组件E安装至车架A上后，第一盒单元81通过定位部建立与车架A的固定连接关系。所述第二盒单元82相对于所述花鼓1固定，所述采集板5相对于所述第二盒单元82固定。第一盒单元81与第二盒单元82两者之间、以及两者中任一者与旋转件2之间均设置有密封件。盒体8起到防尘防水作用。

优选地，所述花鼓1上至少第二侧设置有所述连接部11，所述第一侧与所述第二侧分别位于花鼓1的轴向两侧。优选地，花鼓1上只有第二侧设置有连接部11，如此旋转件2通过单向离合器3提供的驱动力以及花鼓1所连接的车轮产生的阻力分别作用于花鼓1的两侧，可使花鼓1充分扭转变形。

优选地，所述旋转件2连接动力输入件9，所述动力输入件9可以是链轮、变速链盘组合等形式，可以是齿轮等其他传动机构，图示动力输入件9为变速链盘。

优选地，如图2所示，所述采集板5的两侧分别为具有第一线圈的第一线圈侧5A以及具有第一电路的第一电路侧5B，所述第一线圈与所述第一电路电性连接，如此可避免第一线圈与第一电路电磁干扰；所述接收板6的两侧分别为具有第二线圈的第二线圈侧6A以及具有第二电路的第二电路侧6B，所述第二线圈与所述第二电路电性连接，如此可避免第二线圈与第二电路电磁干扰；所述第一线圈侧5A与所述第二线圈侧6A对置设置；所述应变片4连接所述第一电路；所述第二电路连接电源，第二电路还连接助力车的主控单元。

运行时，一方面接收板6通过第二线圈与第一线圈之间的电磁感应原理为采集板5无线供电，另一方面，第一电路根据应变片4变形产生的电信号计算力矩数据，并将力矩数据调制后加载至第一线圈，通过第一线圈与第二线圈的电磁感应将力矩数据无线输送给接收板6，接收板6再将力矩数据输出至主控单元，主控单元根据力矩数据控制助力车的助力电机运转，以使电机输出的力矩与当前的场景相符。基于接收板6、采集板5以及应变片4进行力矩检测的原理为现有技术，本实用新型的主要创新点在于将应变片4安装在花鼓1的筒壁上，将花鼓1的扭转变形量作为计算力矩的依据，因此此处不再对接收板6与采集板5的具体结构进行介绍。

优选地，所述花鼓1的筒壁上固定有两个所述应变片4，两个所述应变片4相对于所述花鼓1的轴心的夹角为180°；如图3所示，所述采集板5上具有分别连接两个所述应变片4的半桥单元51，两个半桥单元51之间通过组桥线路52连接成全桥。采用上述结构，可以更精确地采集花鼓1的变形量数据，得到更精确的力矩数据。采集板5为中空的环形结构，组桥线路52沿着采集板5的中孔边缘走线，如此，可有效避免组桥线路52与第一线圈或第一电路的其他部分产生电磁干扰。

本实用新型还提供了一种助力车，如图4所示，其包括车架A、助力电机B、车轮C、人力装置D以及上述花鼓组件E；所述车架A上安装有多个所述车轮C；所述花鼓组件E与所述人力装置D之间具有传动关系，图示实施例中，人力装置D通过链条将动力传递至动力输入件9；所述花鼓1与所述助力电机B连接不同的所述车轮C，图示实施例中，助力车为自行车形态，助力电机B为轮毂电机，其安装在助力车的前轮中心位置，花鼓组件E安装在助力车的后轮中心位置，如此，花鼓1的扭转变形能够有效反应人力装置D产生的力矩，不会受到助力电机B的影响。在其他实施例中，助力车还可以是滑板车等其他多轮形态。

为了描述方便，助力电机B与人力装置D两者连接的车轮C分别为第一车轮与第二车轮。

采用上述结构，用户不踩动人力装置D而助力电机B运转时，第一车轮主动运动，第二车轮随行运动，单向离合器3不产生接合作用，此时花鼓1基本不产生变形；用户踩动人力装置D时，单向离合器3产生接合作用，人力装置D的驱动力通过旋转件2传递至花鼓1，同时第二车轮对花鼓1产生阻力，人力装置D的驱动力与第二车轮的阻力使花鼓扭转变形，从而应变片4产生变形，采集板5根据应变片4产生的电信号计算等效力矩数据并将力矩数据发送给接收板6，接收板6再将力矩数据发送给助力车的主控单元，主控单元根据力矩数据计算所需的助力力矩的大小，并据此调节助力电机B的运行功率，使得助力力矩与骑行力矩匹配。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有力矩检测功能的花鼓组件，其包括花鼓(1)与旋转件(2)，所述旋转件(2)与所述花鼓(1)的第一侧之间设置有单向离合器(3)；所述花鼓(1)上具有连接车轮的连接部(11)；其特征在于，所述花鼓(1)的筒壁上固定有应变片(4)；所述花鼓组件还包括连接所述应变片(4)的采集板(5)，以及能够与所述采集板(5)进行无线通信的接收板(6)；所述采集板(5)随所述花鼓(1)转动；所述花鼓组件安装至助力车的车架(A)时，所述接收板(6)相对于所述车架(A)固定。

2.根据权利要求1所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述花鼓(1)与所述旋转件(2)之间设置有轴承(7)。

3.根据权利要求1所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述花鼓组件还包括封闭的盒体(8)，所述采集板(5)与所述接收板(6)均安装在所述盒体(8)内。

4.根据权利要求3所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述盒体(8)包括第一盒单元(81)与第二盒单元(82)；所述第一盒单元(81)具有用于连接车架(A)的定位部，所述接收板(6)相对于所述第一盒单元(81)固定。

5.根据权利要求4所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述第二盒单元(82)相对于所述花鼓(1)固定，所述采集板(5)相对于所述第二盒单元(82)固定。

6.根据权利要求1所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述花鼓(1)上至少第二侧设置有所述连接部(11)，所述第一侧与所述第二侧分别位于花鼓(1)的轴向两侧。

7.根据权利要求1所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述旋转件(2)连接动力输入件(9)。

8.根据权利要求1所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述采集板(5)的两侧分别为具有第一线圈的第一线圈侧(5A)以及具有第一电路的第一电路侧(5B)，所述第一线圈与所述第一电路电性连接；所述接收板(6)的两侧分别为具有第二线圈的第二线圈侧(6A)以及具有第二电路的第二电路侧(6B)，所述第二线圈与所述第二电路电性连接；所述第一线圈侧(5A)与所述第二线圈侧(6A)对置设置；所述应变片(4)连接所述第一电路；所述第二电路连接电源。

9.根据权利要求8所述的具有力矩检测功能的花鼓组件，其特征在于，所述花鼓(1)的筒壁上固定有两个所述应变片(4)，两个所述应变片(4)相对于所述花鼓(1)的轴心的夹角为180°；所述采集板(5)上具有分别连接两个所述应变片(4)的半桥单元(51)，两个半桥单元(51)之间通过组桥线路(52)连接成全桥。

10.一种助力车，其特征在于，其包括车架(A)、助力电机(B)、车轮(C)、人力装置(D)以及权利要求1-9任一项所述花鼓组件；所述车架(A)上安装有多个所述车轮(C)；所述花鼓组件与所述人力装置(D)之间具有传动关系；所述花鼓(1)与所述助力电机(B)连接不同的所述车轮(C)。

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