WO2021008281A1 - 一种中置电机的扭力传感器 - Google Patents

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Abstract

一种中置电机的扭力传感器，包括轴（1）、轴套（2）、传感原件（3）和设置于轴套（2）上的连接件（4），轴套（2）与轴（1）套接，轴（1）与轴套（2）固定连接并同步转动，轴套（2）表面设置有传感原件（3），连接件（4）与轴套（2）套接，连接件（4）固定在轴套（2）的一端并与轴套（2）同步转动。通过采用左右轴套接的方式，实现双边扭力的采集；通过使用连接部，实现电机与传感器分离，保证使用安全性；通过将连接部作为单向器的一部分，提高集成度；使用应变片采集扭力信号，精度高，灵敏度好。

Description

一种中置电机的扭力传感器 技术领域
本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种中置电机的扭力传感器。
背景技术
随着经济与技术的发展，自行车行业也经历了自行车、电动车和助力自行车几个阶段，其中助力自行车也开始从前后助力轮驱动转向中置电机助力驱动，其中扭力传感器是中置电机的重要组成部分，扭力传感器的设计好坏，直接影响着中置电机的驱动效果和可靠性，现有的扭力传感器通常采用测量扭力形变或磁性变化的方式来测量扭力，且存在无法双边测量的缺点，同时该装置还应该在无人力输入时与电机分离，以保证人员的骑行安全。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种中置电机的扭力传感器，包括轴、轴套、传感原件和设置与轴套上的连接件，所述轴套与轴套接，所述轴与轴套固定连接并同步转动，轴套表面设置有传感原件，所述连接件与轴套套接，连接件固定在轴套的一端并与轴套同步转动。
进一步地，所述轴的一端设置有第一连接部，所述轴套内侧设置有第二连接部，所述轴的第一连接部与轴套的第二连接部连接配合，并构成一体。
进一步地，所述轴套外侧设置有第三连接部，所述连接件内侧设置有第四连接部，所述轴套的第三连接部与连接件的第四连接部连接配合并构 成一体。
进一步地，所述传感原件为应变片、光学应变感应器、磁应变传感器或位置感应器。
进一步地，所述轴的第一连接部与轴套的第二连接部为花键配合或键配合或销配合。
进一步地，于，所述轴的第一连接部与轴套的第二连接部的配合为过盈配合或零配合。
进一步地，所述轴套的第三连接部与所述连接件的第四连接部为花键配合、键配合或销配合。
进一步地，于，所述轴套的第三连接部与所述连接件的第四连接部的配合为过盈配合或零配合。
进一步地，所轴套还设置有滑环，滑环套接在轴上，滑环的另一端与传感原件连接。
进一步地，所述连接件还设置有第五连接部，所述连接件依靠第五连接部与单向器连接并向外输出，所述单向器为单向轴承、罗拉轴承或棘轮，所述第五连接部可与单向器固定连接，或第五连接部可直接作为构成单向器的一个部分。
本发明的有益效果为：
1)通过采用左右轴套接的方式，实现双边扭力的采集。
2)通过使用连接部，实现电机与传感器分离，保证使用安全性。
3)通过将连接部作为单向器的一部分，提高集成度。
4)使用应变片采集扭力信号，精度高，灵敏度好。
附图说明
图1为本发明一种中置电机的扭力传感器的结构示意图；
图2为本发明一种中置电机的扭力传感器的带滑环结构示意图；
图3为本发明一种中置电机的扭力传感器带保护套结构示意图；
图4为图3的剖面结构示意图；
图5为轴-轴套组合的结构示意图；
图6为轴套的结构示意图；
图7为轴套的剖面结构示意图。
图8为轴的结构示意图；
图9为连接件的结构示意图；
附图标记如下：
1、轴；2、轴套；3、传感原件；4、连接件；5、第一连接部；6、第二连接部；7、第三连接部；8、第四连接部；9、第五连接部；10、滑环；11、保护套，71、限位部。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种中置电机的扭力传感器，包括：轴1、轴套2、传感原件3和设置与轴套2上的连接件4，轴套2与轴1套接，轴1与轴套2固定连接并同步转动，轴套2表面设置有传感原件3，连接件4与轴套2套接，连接件4固定在轴套2的一端并与轴套2同步转动。具体的，
一种中置电机的扭力传感器，如图1-9所示，包括：轴1、轴套2、传感原件3和设置与轴套2上的连接件4，其中，轴1的一端设置有第一连接部5，轴套2的内侧设置有第二连接部6，轴套2的外侧设置有第三连接部7，轴套2可与轴套2接，轴1的轴1的第一连接部5与轴套2的第二连接部6相互配合构成连接，使得轴1与轴套2固定连接构成一体并可同步转动。
其中，轴1的第一连接部5与轴套2的第二连接部6为花键配合、键配合或销配合，且轴1的第一连接部5与轴套2的第二连接部6可采用过盈配合或零配合，特别的，本实施例中，轴1的第一连接部5与轴套2的第二连接部6采用花键配合。
作为一个较佳的实施例，轴1的第一连接部5与轴套2的第二连接部6采用小过盈配合，在上述配合方式中，花键配合可有效实现动力的相互传递，过盈配合则保证了扭力的传递不会因为间隙而造成中断，且使得轴1和轴套2不会轻易分离。
需要注意的是，本实施例中，轴1与轴套2连接时，轴1与轴套2同轴1布置，构成同心结构，轴1与轴套2重叠的部分仅依靠第一连接部5与第二连接部6配合连接，其余重叠的部分存在间隙，即：轴套2的内壁与轴1的外壁不接触，且，单边间隙大于0.05mm，作为一个较佳的实施例，该间隙控制在0.05-1mm。
连接件4与轴套2套接，其中，连接件4的内侧设置有第四连接部8，轴套2的第三连接部7与连接件4的第四连接部8相互配合构成连接，使得连接件4与轴套2构成一体并可同步转动，特别的连接件4固定在轴套2的一端，轴套2的另一端可与曲柄等输入机构连接。
其中，轴套2的第三连接部7与连接件4的第四连接部8为花键配合、键配合或销配合，且轴套2的第三连接部7与连接件4的第四连接部8为过盈配合或零配合，本实施例中，套的第三连接部7与连接件4的第四连接部8为花键配合。
作为一个较佳的实施例，轴套2的第三连接部7与连接件4的第四连接部8为采用小过盈配合。
当然，上述的配合也可采用销钉配合来保证动力的传递和两个部件的轴1向固定。
特别的，上述连接件4与轴套2的连接配合中，在轴套2的第三连接部7还设置有限位部71，使得连接件4与轴套2的配合可以实现良好的轴 向定位。防止连接件4向轴套2设置第三连接部7的另一端移动。
轴套2表面设置有传感原件3，传感原件3为应变片、光学应变感应器、磁应变传感器或位置感应器。
本实施例中，传感原件3为应变片，此外，轴套2还设置有滑环10，滑环10套接在轴1上，滑环10的一端与应变片电气连接。
为保护传感原件3，避免传感原件3与电机内的润滑油等物质接触，造成传感原件3失效等问题，还可设置保护套11，本实施例中，该保护套11为圆形的塑料套，塑料套的一端与滑环10接触，塑料套的另一端与连接件4直接或间接接触，为保证良好的密封性，塑料套与连接件4接触一端可使用氟橡胶圈、硅胶圈或含油毛毡圈，以保证保护套11与连接件4的密封连接并适应这俩部件慢速转动摩擦的工况。
特别的，连接件4还设置有第五连接部9，连接件4依靠第五连接部9与单向器连接并向外输出，单向器为单向轴承、罗拉轴承或棘轮，第五连接部9可与单向器固定连接，其固定方式可以是，键连接、花键连接、过盈配合，或者，第五连接部9可直接作为构成单向器的一个部分。
本实施例中，连接件4的第五连接部9直接作为构成单向器的一个部分，其中，连接件4的第五连接部9外侧套接有罗拉轴承，罗拉轴承外侧设置有输出组件，当轴1正向旋转，带动连接件4正向旋转，此时由于摩擦，连接件4的第五连接部9将带动千钧向外顶出，与罗拉轴承连接的外圈顶死，当轴1停转或反向转动时，连接件4的第五连接部9将带动千钧反向转动，使其收缩，此时，罗拉轴承与外圈分离，实现离合。
本装置的工作原理为，当轴套2有正向力输入时，轴套2的另一端由于连接有连接件4，轴套2的另一端将成为负载端，此时，轴套2在力的作用下产生形变，贴于轴1上的应变片可采集这种形变并转化为可供分析的电信号。当轴1有正向力输入时，由于轴1与轴套2同轴套2接，且轴1与轴套2依靠连接部连接，使得轴1的转动传递倒轴套2上，该连接部与连接件4分别处于轴套2的两侧，使得轴套2可在力的作用下产生扭动变 形,贴于轴1上的应变片可采集这种形变并转化为可供分析的电信号。
当轴1或轴套2输入反向力，或电机工作而轴1停止转动时，单向组件将保证轴1与输出部分和/或电机分离，避免轴1被拖动，造成意外，当轴1输入正向力时，单项组件接合，力经过连接件4向外输出。
本发明一种中置电机的扭力传感器的有益效果为：
1)通过采用左右轴套接的方式，实现双边扭力的采集。
2)通过使用连接部，实现电机与传感器分离，保证使用安全性。
3)通过将连接部作为单向器的一部分，提高集成度。
4)使用应变片采集扭力信号，精度高，灵敏度好。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

  1. 一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，包括轴、轴套、传感原件和设置与轴套上的连接件，所述轴套与轴套接，所述轴与轴套固定连接并同步转动，轴套表面设置有传感原件，所述连接件与轴套套接，连接件固定在轴套的一端并与轴套同步转动。
  2. 根据权利要求1所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述轴的一端设置有第一连接部，所述轴套内侧设置有第二连接部，所述轴的第一连接部与轴套的第二连接部连接配合，并构成一体。
  3. 根据权利要求1所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述轴套外侧设置有第三连接部，所述连接件内侧设置有第四连接部，所述轴套的第三连接部与连接件的第四连接部连接配合并构成一体。
  4. 根据权利要求1所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述传感原件为应变片、光学应变感应器、磁应变传感器或位置感应器。
  5. 根据权利要求2所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述轴的第一连接部与轴套的第二连接部为花键配合或键配合或销配合。
  6. 根据权利要求2或5所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述轴的第一连接部与轴套的第二连接部的配合为过盈配合或零配合。
  7. 根据权利要求3所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述轴套的第三连接部与所述连接件的第四连接部为花键配合、键配合或销配合。
  8. 根据权利要求3或7所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述轴套的第三连接部与所述连接件的第四连接部的配合为过盈配合或零配合。
  9. 根据权利要求1所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所轴套还设置有滑环，滑环套接在轴上，滑环的另一端与传感原件连接。
  10. 根据权利要求1所述的一种中置电机的扭力传感器，其特征在于，所述连接件还设置有第五连接部，所述连接件依靠第五连接部与单向器连接并 向外输出，所述单向器为单向轴承、罗拉轴承或棘轮，所述第五连接部可与单向器固定连接，或第五连接部可直接作为构成单向器的一个部分。
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