專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，尤其涉及一種電動(dòng)助力自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著低碳、環(huán)保的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，很多城市淘汰了摩托車(chē)和以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的助動(dòng)車(chē)，取而代之采用電動(dòng)自行車(chē)?，F(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)自行車(chē)通常是以輪轂直接驅(qū)動(dòng)后(或前)輪，由于電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)后(前)輪，其啟動(dòng)電流大，耗電量大，導(dǎo)致電動(dòng)車(chē)的電池使用壽命縮短；此外，在無(wú)電人力騎行時(shí)電機(jī)也會(huì)跟轉(zhuǎn)，電機(jī)線圈會(huì)產(chǎn)生與車(chē)體前進(jìn)方向相反的較大的電磁阻力，造成騎車(chē)者在騎行時(shí)較為費(fèi)力，并且在助力行駛時(shí)，電機(jī)的輸出功率不能隨人力騎踏力度的大小而發(fā)生變化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、騎行省力的電動(dòng)自行車(chē)中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案一種電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括機(jī)殼、電機(jī)，減速機(jī)構(gòu)，離合裝置，前、后端蓋以及鏈輪盤(pán)，電機(jī)由外轉(zhuǎn)子組件和定子組件構(gòu)成，其特征在于該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括力矩傳感器組件和控制器，控制器分別與電源、力矩傳感器組件以及電機(jī)電連接，力矩傳感器組件安裝在中軸的外圓周表面上，所述力矩傳感器組件、減速機(jī)構(gòu)、離合裝置、鏈輪盤(pán)在中軸的軸線方向并列布置。所述力矩傳感器組件由軸式力矩感應(yīng)器和速度感應(yīng)傳感器組合而成。所述的減速機(jī)構(gòu)具有一級(jí)行星輪系和二級(jí)行星輪系，一級(jí)行星輪系包括有一級(jí)中心外齒輪、一級(jí)行星輪、一級(jí)內(nèi)齒輪，所述一級(jí)中心外齒輪的一端固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子支架上成為一體，一級(jí)中心外齒輪空套在中軸上，一級(jí)行星輪同時(shí)與一級(jí)中心外齒輪以及設(shè)在機(jī)殼的一級(jí)內(nèi)齒輪嚙合；二級(jí)行星輪系包括二級(jí)中心外齒輪、二級(jí)行星齒輪和二級(jí)內(nèi)齒輪，一級(jí)行星輪通過(guò)軸銷(xiāo)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在一級(jí)行星架上，一級(jí)行星架空套在中軸上，一級(jí)行星架的外圓周表面設(shè)有齒輪形成二級(jí)中心外齒輪，二級(jí)中心外齒輪與固定在機(jī)殼上可轉(zhuǎn)動(dòng)的二級(jí)行星輪嚙合，二級(jí)行星輪同時(shí)又與固定在離合器裝置外圈的二級(jí)內(nèi)齒輪相嚙合，二級(jí)行星輪通過(guò)軸銷(xiāo)可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在機(jī)殼上。所述離合裝置由單向離合器和與該單向離合器止動(dòng)方向相反的單向軸承組成，所述單向軸承內(nèi)圈固定在中軸上，單向軸承的內(nèi)圈可帶動(dòng)單向軸承的外圈單向轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸承的外圈不能帶動(dòng)其內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。所述單向離合器的內(nèi)圈固定安裝在單向軸承的外圈上，單向離合器的外圈與二級(jí)內(nèi)齒輪固定為一體，單向軸承的外圈及其單向離合器的內(nèi)圈與鏈輪盤(pán)固定連接，鏈輪盤(pán)固定有電動(dòng)自行車(chē)的前鏈輪。由于本實(shí)用新型采用力矩傳感器組件和控制器，人力通過(guò)對(duì)自行車(chē)腳踏曲柄的踩踏使與力矩傳感器相對(duì)應(yīng)中軸發(fā)生扭曲形變，力矩傳感器把該扭曲形變轉(zhuǎn)換為與踩踏力成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，并反饋給控制器作處理；力矩傳感器感測(cè)的腳踏力量大小，速度傳感器感測(cè)腳踏速度快慢，兩種傳感器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)通訊接口傳給控制器，控制器經(jīng)過(guò)處理后確定電機(jī)的輸出扭矩大小，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)助力的功能，使騎行者省力、舒適。

附圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；附圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作出進(jìn)一步描述本實(shí)用新型包括機(jī)殼3，電機(jī)25，減速機(jī)構(gòu)24，離合裝置22，力矩傳感器組件21，鏈輪盤(pán)20以及控制器23。電機(jī)25包括定子組件7和外轉(zhuǎn)子組件11，電機(jī)定子組件7固定在機(jī)殼3內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件11通過(guò)轉(zhuǎn)子支架6以及軸承固定在中軸9上。前端蓋I和后端蓋8與殼體3相連接。控制器23分別與電源DC、力矩傳感器組件21以及電機(jī)25電連接，力矩傳感器組件21安裝在中軸9的外圓周表面。如圖2所示，力矩傳感器組件、減速機(jī)構(gòu)、離合裝置、鏈輪盤(pán)在中軸的軸線方向并列布置。所述的減速機(jī)構(gòu)24包括一級(jí)行星輪系和二級(jí)行星輪系，一級(jí)行星輪系包括有一級(jí)中心外齒輪10、一級(jí)行星輪12、一級(jí)內(nèi)齒輪4，所述一級(jí)中心外齒輪10的一端固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子支架6上成為一體，一級(jí)中心外齒輪10空套在力矩傳感器21的外圓周上，可相對(duì)于力矩傳感器旋轉(zhuǎn)。一級(jí)行星輪12同時(shí)與一級(jí)中心外齒輪10以及設(shè)在機(jī)殼的一級(jí)內(nèi)齒輪4哨合。二級(jí)行星輪系包括二級(jí)中心外齒輪14、二級(jí)行星齒輪15和二級(jí)內(nèi)齒輪2，一級(jí)行星輪12通過(guò)軸銷(xiāo)5可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在一級(jí)行星架14上,一級(jí)行星架14空套在中軸9上。一級(jí)行星架14的外圓周表面設(shè)有齒輪形成二級(jí)中心外齒輪，因此，二級(jí)中心外齒輪即一級(jí)行星架14。二級(jí)中心外齒輪14與固定在機(jī)殼上可轉(zhuǎn)動(dòng)的二級(jí)行星輪15嚙合，二級(jí)行星輪15同時(shí)又與固定在離合器裝置22外圈的二級(jí)內(nèi)齒輪2相嚙合。二級(jí)行星輪15通過(guò)軸銷(xiāo)16可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在機(jī)殼3上。所述離合裝置22由單向離合器18和與單向離合器止動(dòng)方向相反的單向軸承19組成。所述單向軸承的內(nèi)圈固定在中軸9上，單向軸承的內(nèi)圈可帶動(dòng)單向軸承的外圈單向轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸承的外圈不能帶動(dòng)其內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。所述單向離合器的內(nèi)圈與單向軸承的外圈固定為一體，單向離合器的外圈與二級(jí)內(nèi)齒輪2固定連接，單向離合器的內(nèi)圈與鏈輪盤(pán)20固定連接，鏈輪盤(pán)固定有電動(dòng)自行車(chē)的前鏈輪。所述的單向離合器最好采用單向棘輪離合器。力矩傳感器組件21、減速機(jī)構(gòu)、離合裝置、鏈輪盤(pán)20在中軸的軸線方向并列布置。采用本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車(chē)可以在三種不同模式下驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、人力驅(qū)動(dòng)模式和助力驅(qū)動(dòng)模式。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子組件11繞中軸9作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子支架6帶動(dòng)一級(jí)中心外齒輪10作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一級(jí)中心外齒輪10帶動(dòng)與之嚙合的2-4個(gè)一級(jí)行星齒輪12作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由于二級(jí)中心外齒輪14即一級(jí)行星架，因此一級(jí)行星齒輪12作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)二級(jí)中心外齒輪14也作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與之嚙合的若干二級(jí)行星齒輪15作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與二級(jí)行星齒輪15嚙合的二級(jí)內(nèi)齒輪2作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由于二級(jí)內(nèi)齒輪2可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在單向棘輪離合器18的外圈上，因此單向棘輪離合器18的外圈也作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)單向棘輪離合器18的內(nèi)圈作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鏈輪盤(pán)20以及與之相連接的鏈輪，使電動(dòng)自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)前進(jìn)。此時(shí)，單向軸承19和中軸9不作轉(zhuǎn)動(dòng)。人力驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)駕駛者腳踏電動(dòng)自行車(chē)踏腳騎行時(shí)，中軸9繞軸線作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與其緊配合的單向軸承19的內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，單向軸承19設(shè)計(jì)成內(nèi)、外圈為鎖緊狀態(tài)，即單向軸承的內(nèi)圈帶動(dòng)外圈同時(shí)旋轉(zhuǎn)。由于單向軸承19的外圈是與單向棘輪離合器18的內(nèi)圈緊密配合，進(jìn)而帶動(dòng)單向棘輪離合器的內(nèi)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，固定在單向棘輪離合器內(nèi)圈上的鏈輪盤(pán)20順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了由人力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)前進(jìn)。助力驅(qū)動(dòng)模式此種模式為前述兩種模式的疊加，即在電機(jī)通電的同時(shí)，駕駛者也用腳踏電動(dòng)自行車(chē)騎行。人力通過(guò)自行車(chē)腳踏曲柄的踩踏，使中軸9發(fā)生扭曲形變并帶動(dòng)單向軸承19的內(nèi)圈作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)單向軸承的外圈帶動(dòng)單向棘輪離合器18的內(nèi)圈以及固定在該內(nèi)圈上的鏈輪盤(pán)20作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)力矩傳感器21把中軸的扭曲形變轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再反饋給控制器23進(jìn)行處理，控制器通過(guò)采集的電壓幅值信號(hào)的大小來(lái)改變控制器脈沖寬度輸出的大小，從而改變電機(jī)相線電流的大小，以達(dá)到控制電機(jī)輸出扭矩的大小。此時(shí)，電機(jī)25通過(guò)減速機(jī)構(gòu)24帶動(dòng)單向棘輪離合器18的外圈作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)其內(nèi)圈作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)固定在單向棘輪離合器18的內(nèi)圈的鏈輪盤(pán)20，通過(guò)鏈條同時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)后車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，使用力矩傳感器組件通過(guò)傳感器的作用能實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與人力驅(qū)動(dòng)同步的緊密配合，達(dá)到了助力驅(qū)動(dòng)模式，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)與人力驅(qū)動(dòng)的疊加效果；而且人力與機(jī)動(dòng)力兩種模式的驅(qū)動(dòng)互不干擾，騎行者即使騎行時(shí)間久或在爬坡的時(shí)候也不會(huì)覺(jué)得很吃力，騎行效果比騎普通自行車(chē)省力、舒適得多。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括機(jī)殼(3),電機(jī)(25),減速機(jī)構(gòu)(24)，離合裝置(22)，前端蓋(1)，后端蓋(8)以及鏈輪盤(pán)(20)，電機(jī)由外轉(zhuǎn)子組件(11)和定子組件(7)構(gòu)成，其特征在于還包括力矩傳感器組件(21)和控制器(23)，控制器分別與電源、力矩傳感器組件以及電機(jī)電連接，力矩傳感器組件安裝在中軸(9)的外圓周表面上，所述力矩傳感器組件、減速機(jī)構(gòu)、離合裝置、鏈輪盤(pán)在中軸的軸線方向并列布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述力矩傳感器組件(21)是由軸式力矩感應(yīng)器和速度感應(yīng)傳感器組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的減速機(jī)構(gòu)具有一級(jí)行星輪系和二級(jí)行星輪系，一級(jí)行星輪系包括有一級(jí)中心外齒輪(10)、一級(jí)行星輪(12)、一級(jí)內(nèi)齒輪(4),所述一級(jí)中心外齒輪的一端固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子支架上(6)成為一體,一級(jí)中心外齒輪空套在中軸(9)上,一級(jí)行星輪(12)同時(shí)與一級(jí)中心外齒輪(10)以及設(shè)在機(jī)殼的一級(jí)內(nèi)齒輪(4)嚙合；二級(jí)行星輪系包括二級(jí)中心外齒輪(14)、二級(jí)行星齒輪(15 )和二級(jí)內(nèi)齒輪(2 )，一級(jí)行星輪(12 )通過(guò)軸銷(xiāo)(5 )可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在一級(jí)行星架(14)上，一級(jí)行星架空套在中軸(9)上，一級(jí)行星架(14)的外圓周表面設(shè)有齒輪形成二級(jí)中心外齒輪，二級(jí)中心外齒輪與固定在機(jī)殼上可轉(zhuǎn)動(dòng)的二級(jí)行星輪(15)嚙合，二級(jí)行星輪(15 )同時(shí)又與固定在離合器(18 )外圈的二級(jí)內(nèi)齒輪(2 )相嚙合，二級(jí)行星輪(15 )通過(guò)軸銷(xiāo)(16 )可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在機(jī)殼(3 )上。
4.如權(quán)利要求I或2所述電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述離合裝置(22)由單向離合器(18)和與單向離合器止動(dòng)方向相反的單向軸承(19)組成，所述單向軸承的內(nèi)圈固定在中軸(9 )上，單向軸承的內(nèi)圈可帶動(dòng)單向軸承的外圈單向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述單向離合器的內(nèi)圈與單向軸承的外圈固定為一體，單向離合器的外圈與二級(jí)內(nèi)齒輪(2)固定連接，單向離合器的內(nèi)圈與鏈輪盤(pán)(20)固定連接，鏈輪盤(pán)固定有電動(dòng)自行車(chē)的前鏈輪。
5.如權(quán)利要求4所述電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述單向離合器(18)采用單向棘輪離合器。
專(zhuān)利摘要一種電動(dòng)自行車(chē)用的中軸力矩傳感電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括機(jī)殼(3)，電機(jī)(25)，減速機(jī)構(gòu)(24)，離合裝置(22)，力矩傳感器組件(21)，鏈輪盤(pán)(20)以及控制器(23)，控制器分別與電源、力矩傳感器組件以及電機(jī)電連接，力矩傳感器組件安裝在中軸(9)的外圓周表面。力矩傳感器組件、減速機(jī)構(gòu)、離合裝置、鏈輪盤(pán)在中軸的軸線方向并列布置。人力通過(guò)對(duì)自行車(chē)腳踏曲柄的踩踏使與力矩傳感器相對(duì)應(yīng)中軸發(fā)生扭曲形變，力矩傳感器把該扭曲形變轉(zhuǎn)換為與踩踏力成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，并反饋給控制器作處理，控制器經(jīng)過(guò)處理后確定電機(jī)的輸出扭矩大小，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)助力的功能，使騎行者省力、舒適。
文檔編號(hào)B62M6/50GK202765214SQ201220443248
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
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