專利名稱：一種電動助力車力矩傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機電領域，尤其涉及一種電動助力車力矩傳感器。
背景技術：
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動的力矩電信號并輸出給驅動控制器， 驅動控制器根據該力矩電信號可以獲得騎車者腳蹬力的大小，并根據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，人們在實踐中發現，目前的電動助力車力矩傳感器都普遍存在要么結構復雜，要么不反映真實等缺陷。如何設計一種結構簡單、可靠實用的力矩傳感器產品，已成為電動助力車行業亟需解決的問題。
實用新型內容針對上述缺陷，本實用新型所要解決的技術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，結構簡單、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構的圓套筒；所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒相關面上，沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼；與兩圈磁鋼(4)對應的支承件上，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接機構(2)與輸出聯接機構(7)，串聯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，所述磁環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圓表面上。相應地，所述與兩圈磁鋼4對應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，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。相應地，所述與兩圈磁鋼4對應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；所述霍爾安裝板9固定在所述外套13的霍爾元件安裝槽10內， 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接的表面上。本實用新型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構的圓套筒，彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關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可以構成一套脈沖發生裝置。當電動助力車正常工作時，騎車者腳蹬踏板產生的驅動力矩由輸入件、輸入聯接機構2傳遞給彈性體5的一端；而地面對車輪的阻力矩經由力矩輸出件、輸出聯接機構7 傳遞給彈性體5的另一端。彈性體5在驅動力矩和阻力矩的作用下其中段發生扭轉變形， 導致兩圈磁鋼4相對位置錯位，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構成的脈沖發生裝置輸出的脈沖串將產生相位差，對該相位差進行信號處理后可輸出給電動助力車驅動控制器需要的力矩電信號。本實用新型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，結構簡單、可靠實用。
為了更清楚地說明本實用新型中的技術方案，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實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型提供的應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為本實用新型提供的應用在標準中軸上的一種電動助力車力矩傳感器的剖面圖；圖5為本實用新型提供的應用在標準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-輸入聯接機構，3-霍爾傳感器，4-磁鋼，5-彈性體，6_螺紋套，7-輸出聯接機構，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。
具體實施方式
下面將結合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型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，結構簡單、可靠實用。以下分別進行詳細說明。實施例一請參閱圖1，圖1為本實用新型提供的應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構的圓套筒；所述彈性體5的一端通過輸入聯接機構2與螺紋套6聯接，所述彈性體5的另一端通過輸出聯接機構7與力矩輸出盤8聯接；所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關面上，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，所述磁環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圓表面上。相應地，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圓表面的情況下，所述與兩圈磁鋼4對應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，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可以自由轉動。請一并參閱圖2和圖3，其中，螺紋套6的右端設置端齒，力矩輸出盤8的左端設置端齒(圖2、圖3未顯示出來)，其中置入的彈性體5兩端也設置端齒，與其分別組成輸入聯接機構2、輸出聯接機構7。其中，彈性體5為中段加工有螺旋槽的類似于彈簧結構圓套筒，彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒內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時，螺紋套6上安裝有飛輪，騎車者腳蹬踏板產生的驅動力矩通過鏈條帶動飛輪，對螺紋套6施力，螺紋套6通過輸入聯接結構2將驅動力矩傳遞給彈性體5的一端；而地面對車輪的阻力經幅條傳遞給輪轂、端蓋11、經力矩輸出盤 8，并通過輸出聯接機構7將阻力矩傳遞給彈性體5的另一端。彈性體5在驅動力矩和阻力矩的作用下其中段發生扭轉變形，兩圈磁鋼4相對位置錯位。由于驅動力大于阻力，整個輪轂電機包括彈性體5都在向前轉動，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構成的脈沖發生裝置輸出的脈沖串將產生相位差，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動控制器需要的力矩電信號。本實用新型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的內圓能限制其近一步變形，起到安全保護的效果。本實用新型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構的圓套筒，彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關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可以構成一套脈沖發生裝置。當電動助力車正常工作時，騎車者腳蹬踏板產生的驅動力矩由經螺紋套6 和輸入聯接機構2傳遞給彈性體5的一端；而地面對車輪的阻力矩由經力矩輸出盤8、輸出聯接機構7傳遞給彈性體5的另一端。彈性體5在驅動力矩和阻力矩的作用下其中段發生扭轉變形，導致兩圈磁鋼4相對位置錯位，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構成的脈沖發生裝置輸出的脈沖串將產生相位差，對該相位差進行修正后即可輸出電動助力車轉動的力矩信號。本實用新型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，結構簡單、可靠實用。實施例二 請參閱圖4，圖4為本實用新型提供的應用在標準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的輸入聯接機構2和輸出聯接機構7左右對調了一下，力矩輸出盤8的形狀相應發生變化，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。相應地，霍爾傳感器3的固定位置也相應移到外圈，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對應的支承件。另外，考慮到中軸12的驅動力要比電機的驅動力大幾倍，這里的彈性體5設計要比實施例一中彈性體5的設計粗大厚實。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向前轉動，通過中軸12上的齒與彈性體5上端齒構成的輸入聯接機構2傳動，帶動彈性體5轉動。力矩輸出盤8上的牙盤被負載拖動向后拉，其產生的負載扭力經輸出聯接機構7傳給彈性體5，使彈簧狀彈性體5中段發生扭轉變形，兩套由磁鋼4與霍爾傳感器3構成的脈沖發生裝置輸出的脈沖串將產生相位差，對該相位差進行修正后即可輸出電動助力車轉動的力矩信號。圖4中的牙盤雖只畫出一種單牙盤結構，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構。其中，中軸12與彈性體5中段的變形區之間也有一定間隙，如果彈性體5的螺旋槽采用右旋，工作時彈性體5的直徑變小，該間隙給彈性體5提供變形空間。當力矩太大，
6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。本實用新型提供的應用在標準中軸上的電動助力車力矩傳感器結構簡單、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結構最大的區別為中軸12為一種半軸結構，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通過同為螺紋聯接的輸入聯接機構2和輸出聯接機構7，分別把左半段中軸12-1和右半段中軸12-2 兩半段中軸串聯在一起。也就是說，力矩傳感器是串聯在兩半段中軸間(一般自行車結構右曲柄上直接安裝牙盤)，右半段中軸跟牙盤相聯作為輸出機構(省去了圖4中的輸出聯接盤8)，左半段中軸12-1作為力矩輸入機構。該力矩傳感器只檢測左腳的騎行力，右腳的騎行力是根據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等結構與圖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。本實用新型提供的應用在標準中軸上的電動助力車半軸力矩傳感器結構更簡單、 兼容性更好、性價比更高。以上對本實用新型提供的電動助力車力矩傳感器進行了詳細介紹，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種電動助力車力矩傳感器，其特征主體為一彈性體(5)，所述彈性體(5)為中段開有螺旋槽的類似于彈簧結構的圓套筒；所述彈性體(5)的螺旋槽兩端的圓套筒相關面上，沿圓周方向分別粘貼有一圈磁鋼；與兩圈磁鋼(4)對應的支承件上，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接機構O)與輸出聯接機構(7)，串聯在需要檢測力矩的兩個零部件間。
2.根據權利要求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，所述磁環沿圓周方向充上不同磁極。
3.根據權利要求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成。
4.根據權利要求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圓表面上。
5.根據權利要求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，所述兩個霍爾傳感器(3)固定在所述霍爾安裝板(9)上。
6.根據權利要求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.根據權利要求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； 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，所述兩個霍爾傳感器固定在所述霍爾安裝板(9)上。
8.根據權利要求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接的表面上。
專利摘要本實用新型涉及機電領域，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構的圓套筒；所述彈性體5的螺旋槽兩端的圓套筒相關面上，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接機構2與輸出聯接機構7，串聯在需要檢測力矩的兩個零部件間。本實用新型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，結構簡單、可靠實用。
文檔編號G01L3/00GK202083502SQ201120101110
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者朱正風, 李家俊 申請人:深圳市琛瑪華夏科技有限公司