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CN101231203B - 利用中轴支承件变形的电动车助力传感器 - Google Patents

利用中轴支承件变形的电动车助力传感器 Download PDF

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CN101231203B CN2007100060021A CN200710006002A CN101231203B CN 101231203 B CN101231203 B CN 101231203B CN 2007100060021 A CN2007100060021 A CN 2007100060021A CN 200710006002 A CN200710006002 A CN 200710006002A CN 101231203 B CN101231203 B CN 101231203B
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Abstract

本发明是在分析现有电动自行车助力传感器的基础上，采用一种独特的方案设计的新型助力传感器，特别是一种利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，由五通、中轴、套筒、轴承、牙盘、链条、传感元件等组成，其特征是：中轴至少靠链条一侧用轴承支承在套筒上，套筒紧固在五通上，套筒靠近链条一侧悬空，套筒上粘贴有应变片作为传感元件，利用链条的拉力造成套筒变形，由应变片检测出中轴通过牙盘、链条传出的力矩。本发明设计合理，结构简单、可靠，检测电路配合方便，与自行车兼容性好，装配容易。

Description

利用中轴支承件变形的电动车助力传感器
技术领域：
本发明属于机电领域，特别涉及一种电动自行车助力传感器的新设计，尤其是一种利用中轴支承件变形的电动车助力传感器。
背景技术：
现在常用的电动自行车助力传感器有下列几种方案：
1.数电机脉冲或中轴脉冲的速度型假助力传感器。
2.在中轴与牙盘间或电机与飞轮间装上一套弹性元件，利用弹性元件受力变形后的转差位移，推动相应机械动作，与某静态传感器件间产生磁场、光量等物理量变化，并转换为电量，检测出骑车人的脚蹬力。
3.在中轴与牙盘间或电机与飞轮间装上一套弹性元件，并在弹性元件两端，分别装上脉冲发生装置，利用弹性元件受力变形后的转差位移，使两个脉冲串间产生相位差，经鉴相电路转换，检测出骑车蹬力。
4.在转动的中轴与链轮间设变形体，直接粘贴应变片，并设置放大电路，与外界用滑环、电刷连接。
5.在转动的中轴与链轮间设变形体，在其上沾贴特殊材料，使其在受力后产生磁导变化，引起与其配套、不跟其转动的线圈组电感变化，通过检测电感或藕合系数转换为相应电量。
6.在链条主回路上有意装上一活动压轮，检测压轮在链条张力下产生的位移，与某静态传感器件间产生磁场、光量等物理量变化，并转换为电量，经线性化换算检测出骑车人的蹬力。
上述六大类中，第一种简单、偏宜，但不反映真实，在重载、顶风、上坡时，就不好用了。其它五种，优点是：都能满足使用要求，但各有各的难处，共同点是：
体积大、价格高、结构复杂、精度不高、可靠性不够、制造与装配难。
其中有些方案(如2、3、6)不但结构复杂，而且测量误差大，有些误差还很难消除。方案4使用有刷方式，难以保证长期稳定的测试精度。有些传感器方案(如方案6)测试输出与链条长度和松紧度相关，电量的换算和线性化还相当麻烦，增加了二次检测电路的复杂性，相对降低了系统可靠性。方案5看起来很先进，但成本很高，体积不小，与现有车辆的兼容性不够好。
如何设计一种性价比更高的物美价廉的助力传感器产品，成为电动助力车行业很迫切的需求。
发明内容：
本发明是在分析现有电动自行车助力传感器的基础上，进一步优化结构，采用了一种独创的方案，目的是设计性价比更高的新型助力传感器，特别是一种利用中轴支承件变形的电动车助力传感器。
本发明的技术方案是这样实现的：一种利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，由五通、中轴、套筒、轴承、牙盘、链条、传感元件等组成，其特征是：中轴至少靠链条一侧用轴承支承在套筒上，套筒固定在五通内，套筒靠近链条一侧悬空，套筒上粘贴有应变片作为传感元件，利用链条的拉力造成套筒变形，由应变片检测出中轴通过牙盘、链条传出的力矩。
本发明原理是采用直接检测链条拉力的方法，其拉力大小在链轮安装位置和尺寸确定后，与脚蹬输出转矩成正比关系，与链条松、紧，以及磨损等无关。本方案的套筒在弹性范围内，变形量符合虎克定律，其上沾贴应变片的原理与电子称相同，因此其线性度好、测量精度高，并能保持长期稳定的测量精度。合理选择应变片的粘贴位置与电桥电路的取样方实，本发明能容易地消除双脚同时踩踏板时带来的与链条拉力方向相正交的非转矩地心引力。
所述的利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，其特征是：套筒与五通形成一体，应变片直接沾贴在其筒壁上。这是一种最简单的结构，缺点是通用性最差，适用于自己有元器件加工制造能力的整车厂。
所述的利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，其特征是：套筒紧固于五通内。
所述的利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，其特征是：套筒紧固于过渡套内，过渡套用常规方案固定在五通内。这种方案的通用性最强，适用于由专业的中轴厂大批制造。
本发明设计合理，结构简单、牢固、可靠，检测电路配合方便，测试精确度高，与自行车兼容性好，装配容易、成本低、性价比高，尤其是在出口电动助力车产品上，有很大的实用价值。
附图说明：
下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：
图1两筒中轴助力传感器方案示意图
图2三筒中轴助力传感器方案示意图
其中
1-中轴    2-轴承  3-端盖    4-套筒
5-过渡套  6-五通  7-应变片  8-螺钉
具体实施方式：
实施例一：两筒中轴助力传感器方案
参照图1，中轴(1)由一对轴承(2)支承在套筒(4)上，套筒(4)的左边由端盖(3)紧固在五通(6)上，套筒(4)的中间教粗，与五通(6)配合，被螺钉(8)定位并锁紧在五通(6)上，套筒(4)的右边(上链条侧)是悬空的，其上沾贴有应变片(7)，应变片沾贴的方向是一前、一后两片就够了。
当人踩车时，链条拉动中轴右侧向后，中轴把力通过轴承传给套筒，套左半边被五通固定，右半边，尤其是贴应变片附近区段被削弱，产生变形，通过应变片转换为电量，经后续电路处理，控制电机随骑车人脚蹬力大小按比例产生助力。
实施例二：三筒中轴助力传感器方案
参照图2，与实施例一相比，多了一个过渡套(5)，左轴承装在过渡套内，右轴承装在套筒(4)内。为防止套筒在过渡套内活动，二者间还设计了紧定螺钉。考虑到右轴承外径减小后承载力可能不足，该例选了双轴承方案。与螺钉(8)相配合的过渡套上的凹形定位孔改为键槽，可避免与两端盖产生轴向过定位干涉，有利于装配。
该例看起来虽复杂些，但靠虑到与现有车辆通用件和装配方式相兼容问题，有利于专业厂家大批量生产。

Claims (4)

1.一种利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，由五通、中轴、套筒、轴承、牙盘、链条、传感元件等组成，其特征是：中轴上至少靠近链条一侧用轴承支承在套筒上，套筒固定在五通内，套筒靠近链条一侧悬空，套筒上粘贴有应变片作为传感元件，利用链条的拉力造成套筒变形，由应变片检测出中轴通过牙盘、链条传出的力矩。
2.根据权利要求1所述的利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，其特征是：套筒与五通形成一体，应变片直接沾贴在其筒壁上。
3.根据权利要求1所述的利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，其特征是：套筒紧固于五通内。
4.根据权利要求1所述的利用中轴支承件变形的电动车助力传感器，其特征是：套筒紧固于过渡套内，过渡套用常规方案固定在五通内。
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