專利名稱：一種電動助力車力矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電領(lǐng)域，尤其涉及一種電動助力車力矩傳感器。
背景技術(shù)：
近年來，越來越多的外國人開始把電動助力車作為外出健身郊游以及室內(nèi)運動的體育器材，騎電動助力車逐漸成為一種時尚。目前，市場上的電動助力車一般都會安裝有力矩傳感器，力矩傳感器用于檢測電動助力車人力驅(qū)動的力矩電信號并輸出給驅(qū)動控制器， 驅(qū)動控制器根據(jù)該力矩電信號可以獲得騎車者腳蹬力的大小，并根據(jù)騎車者腳蹬力的大小來控制電機輸出的功率大小，使騎車者感覺輕便、舒適，真正享受騎行樂趣。然而，發(fā)明人在實踐中發(fā)現(xiàn)，目前的電動助力車力矩傳感器都普遍存在要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要么不反映真實等缺陷。如何設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用的力矩傳感器產(chǎn)品，已成為電動助力車行業(yè)亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動助力車力矩傳感器， 用于檢測電動助力車人力騎行的力矩電信號，結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用。一種電動助力車力矩傳感器，其主體為一彈性體(5)，所述彈性體(5)為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)的圓套筒；所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒相關(guān)面上，沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼；與兩圈磁鋼(4)對應(yīng)的支承件上，安裝有兩個霍爾傳感器(3)，每一個霍爾傳感器(3)分別與一圈磁鋼(4)相接近；所述彈性體(5)的兩端分別有輸入聯(lián)接機構(gòu)(2)與輸出聯(lián)接機構(gòu)(7)，串聯(lián)在需要檢測力矩的兩個零部件間。作為一種可選的實施方式，所述磁鋼4是一個整體型磁環(huán)，所述磁環(huán)沿圓周方向充上不同磁極。作為另一種可選的實施方式，所述磁鋼4是由多片相鄰異極性的小磁鋼沿圓周方向粘貼構(gòu)成。作為另一種可選的實施方式，所述兩圈磁鋼4分別粘貼在所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒內(nèi)圓表面上。相應(yīng)地，所述與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件至少包括電機芯軸1和霍爾安裝板9，其中，所述電機芯軸1穿過所述彈性體5，所述霍爾安裝板9固定在所述電機芯軸1的霍爾元件安裝槽10內(nèi)，所述兩個霍爾傳感器固定在所述霍爾安裝板9上。作為另一種可選的實施方式，所述兩圈磁鋼4分別粘貼在所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒外圓表面上。相應(yīng)地，所述與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件至少包括外套13和霍爾安裝板9，所述彈性體5位于所述外套1內(nèi)；所述霍爾安裝板9固定在所述所述外套13的霍爾元件安裝槽 10內(nèi)，所述兩個霍爾傳感器固定在所述霍爾安裝板9上。作為一種可選的實施方式，所述磁鋼4粘貼在所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相聯(lián)接的表面上。本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器中，彈性體5為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)的圓套筒，彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關(guān)面上沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼4，并且與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件上分別安裝有兩個霍爾傳感器3，每一個霍爾傳感器 3分別與一圈磁鋼4相接近，從而每一圈磁鋼4與一個霍爾傳感器3可以構(gòu)成一套脈沖發(fā)生裝置。當(dāng)電動助力車正常工作時，騎車者腳蹬踏板產(chǎn)生的驅(qū)動力矩由輸入件、輸入聯(lián)接機構(gòu)2傳遞給彈性體5的一端；而地面對車輪的阻力矩經(jīng)由輸出件、輸出聯(lián)接機構(gòu)7傳遞給彈性體5的另一端。彈性體5在驅(qū)動力矩和阻力矩的作用下其中段發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，導(dǎo)致兩圈磁鋼4相對位置錯位，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構(gòu)成的脈沖發(fā)生裝置輸出的脈沖串將產(chǎn)生相位差，對該相位差進行信號處理后可輸出給電動助力車驅(qū)動控制器需要的力矩電信號。本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器中可以檢測電動助力車人力騎行的力矩電信號， 結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用。


為了更清楚地說明本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明提供的應(yīng)用在電動助力車輪轂電機上的一種電動助力車力矩傳感器的剖面圖；圖2為圖1所示電動助力車力矩傳感器主要零件的分解圖；圖3為圖1所示電動助力車力矩傳感器全部零件的分解圖；圖4為本發(fā)明提供的應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)中軸上的一種電動助力車力矩傳感器的剖面圖；圖5為本發(fā)明提供的應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)中軸上的一種電動助力車半軸力矩傳感器的剖面圖；其中，1-電機芯軸，2-輸入聯(lián)接機構(gòu)，3-霍爾傳感器，4-磁鋼，5-彈性體，6_螺紋套，7-輸出聯(lián)接機構(gòu)，8-力矩輸出盤，9-霍爾安裝板，10-霍爾元件安裝槽，11-端蓋，12-中軸，13-外套，14-軸承，15-五通，16-左碗，17-右碗。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供一種電動助力車力矩傳感器，可以檢測電動助力車人力騎行的力矩電信號，結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用。以下分別進行詳細(xì)說明。實施例一請參閱圖1，圖1為本發(fā)明提供的應(yīng)用在電動助力車輪轂電機上的一種電動助力車力矩傳感器的剖面圖。如圖1所示，該電動助力車力矩傳感器可以包括彈性體5，所述彈性體5為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)的圓套筒；所述彈性體5的一端通過輸入聯(lián)接機構(gòu)2與螺紋套6聯(lián)接，所述彈性體5的另一端通過輸出聯(lián)接機構(gòu)7與力矩輸出盤8聯(lián)接；所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關(guān)面上，沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼 4 ；與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件上，安裝有兩個霍爾傳感器3，每一個霍爾傳感器3分別與一圈磁鋼4相接近。作為一種可選的實施方式，所述磁鋼4是一個整體型磁環(huán)，所述磁環(huán)沿圓周方向充上不同磁極。作為另一種可選的實施方式，所述磁鋼4是由多片相鄰異極性的小磁鋼沿圓周方向粘貼構(gòu)成。作為一種可選的實施方式，所述磁鋼4粘貼在所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相聯(lián)接的表面上。作為另一種可選的實施方式，所述兩圈磁鋼4分別粘貼在所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒內(nèi)圓表面上。相應(yīng)地，如圖1所示，在兩圈磁鋼4分別粘貼在所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒內(nèi)圓表面的情況下，所述與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件至少包括電機芯軸1和霍爾安裝板 9，其中，所述電機芯軸1穿過所述彈性體5，所述霍爾安裝板9固定在所述電機芯軸1的霍爾元件安裝槽10內(nèi)，所述兩個霍爾傳感器3固定在所述霍爾安裝板9上。如圖1所示，上述的支承件還可以包括軸承14，用于支撐電機芯軸1。如圖1所示， 電動助力車輪轂電機上還設(shè)置有端蓋11，端蓋11用于和力矩輸出盤8相配合，對所述螺紋套6進行限位，螺紋套6可以自由轉(zhuǎn)動。請一并參閱圖2和圖3，其中，螺紋套6的右端設(shè)置端齒，力矩輸出盤8的左端設(shè)置端齒(圖2、圖3未顯示出來)，其中置入的彈性體5兩端也設(shè)置端齒，與其分別組成輸入聯(lián)接機構(gòu)2、輸出聯(lián)接機構(gòu)7。其中，彈性體5為中段加工有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)圓套筒，彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒內(nèi)圓表面上分別粘貼有兩圈磁鋼4。其中，在電機芯軸1穿過彈性體5，電機芯軸1開有一霍爾元件安裝槽10，霍爾元件安裝槽10內(nèi)固定有霍爾安裝板9，霍爾安裝板9上固定有一對霍爾元件3。在電動助力車處于正常工作狀態(tài)時，螺紋套6上安裝有飛輪，騎車者腳蹬踏板產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過鏈條帶動飛輪，對螺紋套6施力，螺紋套6通過輸入聯(lián)接結(jié)構(gòu)2將驅(qū)動力矩傳遞給彈性體5的一端；而地面對車輪的阻力經(jīng)幅條傳遞給輪轂、端蓋11、經(jīng)力矩輸出盤 8，并通過輸出聯(lián)接機構(gòu)7將阻力矩傳遞給彈性體5的另一端。彈性體5在驅(qū)動力矩和阻力矩的作用下其中段發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，兩圈磁鋼4相對位置錯位。由于驅(qū)動力大于阻力，整個輪轂電機包括彈性體5都在向前轉(zhuǎn)動，兩圈磁鋼4分別從固定在電機芯軸1上的兩個霍爾傳感器3的表面近距離越過，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構(gòu)成的脈沖發(fā)生裝置輸出的脈沖串將產(chǎn)生相位差，霍爾安裝板9對該相位差進行信號處理后可輸出給電動助力車驅(qū)動控制器需要的力矩電信號。本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器中，在彈性體5與力矩輸出盤8之間留有間隙，如果彈性體5的螺旋槽是右旋的，在工作時，彈性體5中段部分會變粗，間隙可提供其變形空間。如果變形超過一定限度，超出上述間隙后，力矩輸出盤8的內(nèi)圓能限制其近一步變形，起到安全保護的效果。本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器中，彈性體5為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)的圓套筒，彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關(guān)面上沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼4，并且與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件上分別安裝有兩個霍爾傳感器3，每一個霍爾傳感器 3分別與一圈磁鋼4相接近，從而每一圈磁鋼4與一個霍爾傳感器3可以構(gòu)成一套脈沖發(fā)生裝置。當(dāng)電動助力車正常工作時，騎車者腳蹬踏板產(chǎn)生的驅(qū)動力矩由經(jīng)螺紋套6和輸入聯(lián)接機構(gòu)2傳遞給彈性體5的一端；而地面對車輪的阻力矩由經(jīng)力矩輸出盤8、輸出聯(lián)接機構(gòu)7傳遞給彈性體5的另一端。彈性體5在驅(qū)動力矩和阻力矩的作用下其中段發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，導(dǎo)致兩圈磁鋼4相對位置錯位，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構(gòu)成的脈沖發(fā)生裝置輸出的脈沖串將產(chǎn)生相位差，對該相位差進行修正后即可輸出電動助力車轉(zhuǎn)動的力矩信號。本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器中可以檢測電動助力車人力騎行的力矩電信號，結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用。實施例二 請參閱圖4，圖4為本發(fā)明提供的應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)中軸上的一種電動助力車力矩傳感器的剖面圖。與圖1相比，在圖4所示的電動助力車力矩傳感器中，電機芯軸1改成了中軸12， 彈性體5的輸入聯(lián)接機構(gòu)2和輸出聯(lián)接機構(gòu)7左右對調(diào)了一下，力矩輸出盤8的形狀相應(yīng)發(fā)生變化，其上可以鉚接牙盤。在圖4所示的電動助力車力矩傳感器中，兩圈磁鋼4分別粘貼在彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒外圓表面上。相應(yīng)地，霍爾傳感器3的固定位置也相應(yīng)移到外圈，由霍爾安裝板9固定在外套13的霍爾元件安裝槽10里。在圖4所示的電動助力車力矩傳感器中，外套13和霍爾安裝板9可以看作是與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件。另外，考慮到中軸12的驅(qū)動力要比電機的驅(qū)動力大幾倍，這里的彈性體5設(shè)計要比實施例一中彈性體5的設(shè)計粗大厚實。如圖4所示，兩個軸承14用于支撐中軸12，將中軸12固定在左碗16和右碗17上，最后由五通15、外套13把所有零件依次組合在一起，形成個完整的產(chǎn)品。其中，中軸12兩端的方頭、螺紋用于安裝和緊固腳蹬，在騎車者腳蹬力作用下，中軸12向前轉(zhuǎn)動，通過中軸12上的齒與彈性體5上端齒構(gòu)成的輸入聯(lián)接機構(gòu)2傳動，帶動彈性體5轉(zhuǎn)動。力矩輸出盤8上的牙盤被負(fù)載拖動向后拉，其產(chǎn)生的負(fù)載扭力經(jīng)輸出聯(lián)接機構(gòu)7傳給彈性體5，使彈簧狀彈性體5中段發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構(gòu)成的脈沖發(fā)生裝置輸出的脈沖串將產(chǎn)生相位差，對該相位差進行修正后即可輸出電動助力車轉(zhuǎn)動的力矩信號。圖4中的牙盤雖只畫出一種單牙盤結(jié)構(gòu)，對力矩輸出盤8稍作改變，同樣適用于多牙盤鏈條型外變速車結(jié)構(gòu)。其中，中軸12與彈性體5中段的變形區(qū)之間也有一定間隙，如果彈性體5的螺旋槽采用右旋，工作時彈性體5體直徑變小，該間隙給彈性體5提供變形空間。當(dāng)力矩太大， 超過限度時，該間隙會限制彈性體5過分變形，起到限位保護作用。如果彈性體5的螺旋槽采用左旋，工作時彈性體5直徑增大，彈性體5與外套13的間隙能起上述同樣作用。
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本發(fā)明提供的應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)中軸上的電動助力車力矩傳感器結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用、 兼容性好、性價比高。實施例三請參閱圖5，與圖4相比，圖5結(jié)構(gòu)最大的區(qū)別為中軸12為一種半軸結(jié)構(gòu)，從中間分為左右兩段半軸，分別是左半段的中軸12-1和右半段的中軸12-2，彈性體5通過同為螺紋聯(lián)接的輸入聯(lián)接機構(gòu)2和輸出聯(lián)接機構(gòu)7，分別把左半段中軸12-1和右半段中軸12-2 兩半段中軸串聯(lián)在一起。也就是說，力矩傳感器是串聯(lián)在兩半段中軸間(一般自行車結(jié)構(gòu)右曲柄上直接安裝牙盤)，右半段中軸跟牙盤相聯(lián)作為輸出機構(gòu)(省去了圖4中的輸出聯(lián)接盤8)，左半段中軸12-1作為力矩輸入機構(gòu)。該力矩傳感器只檢測左腳的騎行力，右腳的騎行力是根據(jù)左腳的力對稱性地由電路芯片模擬給出的。圖5中的彈性體5、兩圈磁鋼4、兩個霍爾傳感器3、霍爾安裝板9、外套13、霍爾元件安裝槽10、左碗16等結(jié)構(gòu)與圖4基本相同。圖5的右碗17較長，比圖4多裝了一顆中間軸承14，作為兩半段中軸12-1、12-2的中心支承；彈性體5的右邊圓筒部分相對長些，其內(nèi)圓表面作為左半段中軸12-1右端的輔助支承；彈性體5中段與左半段中軸12-1間有較大間隙，如果彈性體5的螺旋槽采用右旋，工作時彈性體5的直徑變小，該間隙給彈性體5提供變形空間。當(dāng)力矩太大，超過限度時，該間隙會限制彈性體5過分變形，起到限位保護作用。如果彈性體5的螺旋槽采用左旋，工作時彈性體5直徑增大，彈性體5與外套13的間隙能起上述同樣作用。本本發(fā)明提供的應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)中軸上的電動助力車半軸力矩傳感器結(jié)構(gòu)更簡單、兼容性更好、性價比更高。以上對本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器進行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述， 本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種電動助力車力矩傳感器，其特征在于主體為一彈性體(5)，所述彈性體(5)為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)的圓套筒；所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒相關(guān)面上，沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼(4)；與兩圈磁鋼(4)對應(yīng)的支承件上，安裝有兩個霍爾傳感器(3)，每一個霍爾傳感器C3)分別與一圈磁鋼(4)相接近；所述彈性體(5)的兩端分別有輸入聯(lián)接機構(gòu)O)與輸出聯(lián)接機構(gòu)(7)，串聯(lián)在需要檢測力矩的兩個零部件間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述磁鋼(4)是一個整體型磁環(huán)，所述磁環(huán)沿圓周方向充上不同磁極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述磁鋼(4)是由多片相鄰異極性的小磁鋼沿圓周方向粘貼構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述兩圈磁鋼(4)分別粘貼在所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒內(nèi)圓表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述與兩圈磁鋼(4)對應(yīng)的支承件至少包括電機芯軸(1)和霍爾安裝板(9)，其中，所述電機芯軸(1)穿過所述彈性體(5)，所述霍爾安裝板(9)固定在所述電機芯軸(1)的霍爾元件安裝槽(10)內(nèi)，所述兩個霍爾傳感器(3)固定在所述霍爾安裝板(9)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述兩圈磁鋼(4)分別粘貼在所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒外圓表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述與兩圈磁鋼(4)對應(yīng)的支承件至少包括外套(13)和霍爾安裝板(9)，所述彈性體(5)位于所述外套(13)內(nèi)； 所述霍爾安裝板(9)固定在所述外套(1 的霍爾元件安裝槽(10)內(nèi)，所述兩個霍爾傳感器固定在所述霍爾安裝板(9)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力車力矩傳感器，其特征在于，所述磁鋼(4)粘貼在所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒相聯(lián)接的表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及機電領(lǐng)域，公開了一種電動助力車力矩傳感器，其主體為一彈性體5，所述彈性體5為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結(jié)構(gòu)的圓套筒；所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關(guān)面上，沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼4；與兩圈磁鋼4對應(yīng)的支承件上，安裝有兩個霍爾傳感器3，每一個霍爾傳感器3分別與一圈磁鋼4相接近；所述彈性體5的兩端分別有輸入聯(lián)接機構(gòu)2與輸出聯(lián)接機構(gòu)7，串聯(lián)在需要檢測力矩的兩個零部件間。本發(fā)明提供的電動助力車力矩傳感器可以檢測出檢測電動助力車人力騎行的力矩電信號，結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用。
文檔編號G01L3/00GK102226727SQ20111008796
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者朱正風(fēng), 李家俊 申請人:深圳市琛瑪華夏科技有限公司