CN220616080U - 五通中置电机踏频传感器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种五通中置电机踏频传感器结构，包括机壳内的电机和五通轴，五通轴外有输出套，输出套内圈与五通轴的离合器安装段通过第一超越离合器同轴心传动配合；电机的输出端驱动连接有传动机构，传动机构的输出端通过第二超越离合器与输出套的外圈传动配合；五通轴通过磁环支架同步连接有磁环，机壳内固定安装有磁场传感器，磁场传感器与磁环相配合，并组合成踏频传感器；在高速的情况下仍然能实现良好的助力能力。
Description
技术领域
本实用新型属于助力自行车领域。
背景技术
低速助力自行车一般采用扭矩传感器来识别五通轴的扭力，然后根据识别到的扭力来确定电机的输出扭力，五通轴上的扭力越大说明脚踏力矩变大，此时电机根据脚踏力矩的大小来输出，一般来说脚踏扭矩越大，则电机的输出扭矩相应的变大，进而起到助力的作用；
这种基于扭力传感器的助力自行车低速自行车的实践中有很好的助力效果；但是在高速自行车中，自行车在高速骑行状态下，由于牙盘在高速旋转，骑行者即便用很高的踏频也无法对五通轴施加足够的扭力，从而使加速变的乏力，在这种状态下正是需要助力系统介入，但此时五通轴上的扭力传感器无法感应到更大的扭矩，因此助力电机无法顺畅的输出，造成高速状态下的助力系统失效。
发明内容
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五通中置电机踏频传感器结构，在高速的情况下仍然能实现良好的助力能力。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型的五通中置电机踏频传感器结构，包括机壳内的电机和五通轴，五通轴外有输出套，输出套内圈与五通轴的离合器安装段通过第一超越离合器同轴心传动配合；电机的输出端驱动连接有传动机构，传动机构的输出端通过第二超越离合器与输出套的外圈传动配合；五通轴通过磁环支架同步连接有磁环，机壳内固定安装有磁场传感器，磁场传感器与磁环相配合，并组合成踏频传感器。
进一步的，磁环轴向多极充磁，磁环的旋转使磁场传感器所在位置的磁场呈周期性变化。
进一步的，磁环支架为套在五通轴外的环盘结构。
进一步的，五通轴的离合器安装段为一圈轴环。
进一步的，五通轴靠近轴环的一段设置有一圈卡环槽，卡环槽内有卡环，环盘结构的磁环支架同轴心夹压在卡环与轴环之间，磁环同轴心固定于磁环支架外缘。
进一步的，输出套的一端同轴心固定有输出牙盘。
进一步的，机壳上一体化设置有五通轴套管，五通轴套管内通过轴承转动安装五通轴。
进一步的，五通轴的两端连接有脚踏曲柄。
进一步的，传动机构包括第一轴齿轮、消音齿轮、第二轴齿轮、输出齿轮和传动轴；第一轴齿轮同轴心固定于电机的电机轴上，第一轴齿轮与消音齿轮啮合，消音齿轮与第二轴齿轮通过传动轴同轴心同步连接，第二轴齿轮与输出齿轮啮合，输出齿轮的内圈通过第二超越离合器与输出套的外圈传动配合。
有益效果：本实用新型是基于双离合的传动系统，在纯电模式下，五通轴不会跟着旋转，在纯脚踏模式下电机以及与电机直接连接的传动单元均不会被拖动，避免额外做工，与此同时，本方案的传动系统配合踏频传感器的助力系统在高速阶段介入能力比传统的基于扭矩传感器的助力系统要更加顺畅。
附图说明
附图1为本方案的整体传动示意图。
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。
如附图1所示的五通中置电机踏频传感器结构，包括机壳23内的电机和五通轴8，机壳23上一体化设置有五通轴套管6，五通轴套管6内通过轴承7转动安装五通轴8，五通轴8的两端用于连接脚踏曲柄，五通轴8外有输出套17，输出套17的一端同轴心固定有输出牙盘22，输出牙盘22通过链条驱动车轮旋转，输出套17内圈与五通轴8的离合器安装段通过第一超越离合器16同轴心传动配合；电机的输出端驱动连接有传动机构，传动机构的输出端通过第二超越离合器15与输出套17的外圈传动配合；五通轴8通过磁环支架3同步连接有磁环24，机壳23内固定安装有磁场传感器9(也称霍尔传感器)，磁场传感器9与磁环24相配合，并组合成踏频传感器；本方案的磁环24轴向多极充磁，磁环24的旋转使磁场传感器9所在位置的磁场呈周期性变化。
从本方案的传动结构可知，在第一超越离合器16和第二超越离合器15的配合下，无论是纯电模式、纯人力模式还是助力模式，五通轴8的转速只与骑行者的踏频呈正相关(后文中有详细的传动过程)，因此磁环24旋转越快，磁场传感器9所在位置的磁场呈周期性变化的频率越快，该磁场传感器9所检测到的磁场变化频率与骑行者的踏频是完全呈线性正相关的，因此磁场传感器9可以通过感应到的磁场变化频率的快慢来判断骑行者的踏频。
在高速自行车中，自行车在高速骑行状态下，由于输出套17和输出牙盘22均处于高速旋转的状态，骑行者即便用很高的踏频也无法对五通轴8施加足够的扭力，从而使自行车的加速变的乏力，这时磁场传感器9刚好能识别到骑行者的高踏频状态，从而实现对骑行者加速乏力的情形下电机介入，从而实现比基于扭矩传感器更加顺畅的助力效果。
为了使踏频传感器能顺畅的装配在机壳23内，并兼顾易拆卸性，设计如下结构：磁环支架3为套在五通轴8外的环盘结构；五通轴8的离合器安装段为一圈轴环8.1；五通轴8靠近轴环8.1的一段设置有一圈卡环槽2，卡环槽2内有卡环1，环盘结构的磁环支架3同轴心夹压在卡环1与轴环8.1之间，磁环24同轴心固定于磁环支架3外缘；在安装磁环支架3时，只需将磁环支架3先套在五通轴8上，并且使磁环支架3与轴环8.1的一端贴合，然后将卡环1卡入卡环槽2内，从而使环盘结构的磁环支架3被紧密的夹压在卡环1与轴环8.1之间，并与五通轴8同步。
本方案的传动机构包括第一轴齿轮11、消音齿轮12、第二轴齿轮13、输出齿轮14和传动轴30；第一轴齿轮11同轴心固定于电机的电机轴10上，第一轴齿轮11与消音齿轮12啮合，消音齿轮12与第二轴齿轮13通过传动轴30同轴心同步连接，第二轴齿轮13与输出齿轮14啮合，输出齿轮14的内圈通过第二超越离合器15与输出套17的外圈传动配合；消音齿轮12的外圈和齿体均是非金属的尼龙消音结构，为了提高结构强度，消音齿轮12的内圈是金属材质。
工作原理：
纯电动：电机轴10→第一轴齿轮11→消音齿轮12→第二轴齿轮13→输出齿轮14→第二超越离合器15(锁止)→输出套17→输出牙盘22；第一超越离合器16为(超越)状态，从而使五通轴8不动。
纯脚蹬：五通轴8→第一超越离合器16(锁止)→输出套17→输出牙盘22；第二超越离合器15为(超越)状态，进而使电机轴10、第一轴齿轮11、消音齿轮12、第二轴齿轮13和输出齿轮14均不旋转。
助力模式：自行车在低速骑行的状态下，骑行者的踏频慢，骑行者处于比较悠闲的状态，因此不需要助力系统过多的介入，而此时磁场传感器9与磁环24组合成踏频传感器感应到较慢的踏频，电机轴10输出一个较低的扭矩；
自行车在高速骑行状态下，如果需要进一步的加速，骑行者自然的会主动提高踏频，由于输出套17和输出牙盘22均处于高速旋转的状态，骑行者即便用了较高的踏频也无法对五通轴8施加足够的扭力，从而使自行车的加速变的乏力，使不上劲，这时磁场传感器9刚好能识别到骑行者的高踏频状态，从而实现对骑行者加速乏力的情形下电机介入，并时电机轴10输出一个较高的扭矩，用来对抗高速骑行状态的风阻，从而实现比基于扭矩传感器更加顺畅的助力效果。
以上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，在不脱离本发明原理的前提下，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 (9)
1.五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：包括机壳(23)内的电机和五通轴(8)，五通轴(8)外有输出套(17)，输出套(17)内圈与五通轴(8)的离合器安装段通过第一超越离合器(16)同轴心传动配合；电机的输出端驱动连接有传动机构，传动机构的输出端通过第二超越离合器(15)与输出套(17)的外圈传动配合；五通轴(8)通过磁环支架(3)同步连接有磁环(24)，机壳(23)内固定安装有磁场传感器(9)，磁场传感器(9)与磁环(24)相配合，并组合成踏频传感器。
2.根据权利要求1所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于，所述磁环(24)轴向多极充磁，所述磁环(24)的旋转使磁场传感器(9)所在位置的磁场呈周期性变化。
3.根据权利要求2所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：磁环支架(3)为套在五通轴(8)外的环盘结构。
4.根据权利要求3所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：五通轴(8)的离合器安装段为一圈轴环(8.1)。
5.根据权利要求4所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：所述五通轴(8)靠近所述轴环(8.1)的一段设置有一圈卡环槽(2)，卡环槽(2)内有卡环(1)，环盘结构的磁环支架(3)同轴心夹压在卡环(1)与轴环(8.1)之间，所述磁环(24)同轴心固定于磁环支架(3)外缘。
6.根据权利要求4所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：所述输出套(17)的一端同轴心固定有输出牙盘(22)。
7.根据权利要求4所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：所述机壳(23)上一体化设置有五通轴套管(6)，五通轴套管(6)内通过轴承(7)转动安装所述五通轴(8)。
8.根据权利要求4所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：五通轴(8)的两端连接有脚踏曲柄。
9.根据权利要求8所述的五通中置电机踏频传感器结构，其特征在于：传动机构包括第一轴齿轮(11)、消音齿轮(12)、第二轴齿轮(13)、输出齿轮(14)和传动轴(30)；第一轴齿轮(11)同轴心固定于电机的电机轴(10)上，所述第一轴齿轮(11)与消音齿轮(12)啮合，所述消音齿轮(12)与第二轴齿轮(13)通过传动轴(30)同轴心同步连接，所述第二轴齿轮(13)与输出齿轮(14)啮合，所述输出齿轮(14)的内圈通过所述第二超越离合器(15)与所述输出套(17)的外圈传动配合。
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