專利名稱：一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)的制作方法
一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)技術領域
本發(fā)明屬于電動自行車領域，具體涉及一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)。
背景技術：
電動自行車(motorized bicycle/electric bicycle)，俗稱為電動車、電瓶車，是一種以蓄電池為主要能源的一種交通工具，其外觀與自行車和摩托車相似，外觀與自行車相似的一般都帶有腳踏板、鏈條，可以用人力作為輔助動力。
電動自行車電機主要采用有刷直流電機驅動系統(tǒng)和無刷直流電機驅動系統(tǒng)，亦有少部分采用交流異步電機驅動系統(tǒng)，開關磁阻電機驅動系統(tǒng)等。但是這類系統(tǒng)難以根據人力踩踏腳踏板的速度的大小設定比例輸出信號，實現(xiàn)按比例輸出電機驅動力。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，通過控制器根據人力踩踏腳踏板的速度的大小設定比例輸出信號，實現(xiàn)按比例輸出電機驅動力。
本發(fā)明所述的一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，包括電機、電機外殼、 減速箱、鏈輪、第一單向棘輪離合器、第二單向棘輪離合器、空心軸、中軸和中軸力矩傳感器，其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機外殼相對固定；所述第二單向棘輪離合器的內圈和所述中軸固定連接；所述空心軸套裝在所述中軸上，通過軸承與所述電機外殼連接。
進一步地，所述中軸力矩傳感器包括左蓋、右蓋、五通、壓縮彈簧、鏈盤、從動斜塊、 主動斜塊、定支撐圈、動支撐圈、鍵槽、鋼珠以及用于檢測動支撐圈的軸向位移的位移檢測裝置，其中，所述中軸通過軸承安裝在所述左蓋上；所述左蓋和所述右蓋固定安裝在所述五通上；所述動支撐圈套接在所述中軸上；所述動支撐圈的內側面和所述中軸的外側面上可以分別均勻設置多個所述鍵槽，在所述鍵槽中活動放置一排鋼珠；所述從動斜塊固定安裝在所述定支撐圈上；所述定支撐圈的一端通過軸承連接到所述右蓋，另一端的外側面安裝在所述第二單向棘輪離合器的內側面上，該內側面通過軸承固定在所述中軸上；所述主動斜塊抵靠在所述從動斜塊上；所述第二單向棘輪離合器的外側面連接到所述鏈盤上；在所述動支撐圈和所述定支撐圈的端面間放置有所述壓縮彈簧；所述位移檢測裝置安裝在動支撐圈附近。
進一步地，所述位移檢測裝置包括線圈和感應圈，其中，所述線圈固定安裝在所述五通上；所述動支撐圈的一端固定安裝所述主動斜塊，另一端固定安裝所述感應圈。
進一步地，所述主動斜塊和所述從動斜塊接觸面設置為螺旋結構。
進一步地，所述鍵槽的截面為半圓形。
進一步地，所述中軸的外側面上的鍵槽長度大于所述動支撐圈的內側面上的鍵槽長度。
進一步地，在所述動支撐圈的內側面的鍵槽兩端設置擋板。
進一步地，所述減速箱由中心外齒輪、中心內齒輪、雙聯(lián)齒輪、行星架組成，其中， 所述中心外齒輪為所述減速箱的輸入構件，固定在所述空心軸上；所述中心內齒輪為所述減速箱的輸出構件，通過軸承與所述電機外殼連接，并與所述第二單向棘輪離合器的外圈及所述鏈輪固定連接；所述雙聯(lián)齒輪相對其回轉中心線轉動連接，嚙合在所述中心外齒輪和所述中心內齒輪之間；所述行星架和所述電機外殼固定連接。
進一步地，所述雙聯(lián)齒輪個數為1-3個。
進一步地，所述電機包括電機線圈和電機轉子，其中，所述空心軸與所述電機轉子通過所述第一單向棘輪離合器連接。
本發(fā)明所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，通過控制器根據人力踩踏腳踏板的速度的大小設定比例輸出信號，實現(xiàn)按比例輸出電機驅動力。從而，人力踩踏的速度越高，電機按比例輸出的驅動力越大，實現(xiàn)助力的目的。


圖1為本發(fā)明提出的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)示意圖2為本發(fā)明提出的力矩傳感器結構示意圖3a、圖北和圖3c為本發(fā)明提出的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)工作狀態(tài)下，轉盤上的磁鋼與霍爾傳感器之間不同的位置關系的示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本發(fā)明所述的一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)作進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，包括電機、電機外殼5、減速箱、鏈輪8、第一單向棘輪離合器1、第二單向棘輪離合器10、空心軸9、 中軸11和中軸力矩傳感器，其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機外殼5相對固定；所述第二單向棘輪離合器10的內圈和所述中軸11固定連接；所述空心軸9套裝在所述中軸11 上，通過軸承與所述電機外殼5連接。
如圖2所示，所述中軸力矩傳感器包括左蓋21、右蓋23、五通22、壓縮彈簧16、鏈盤M、從動斜塊14、主動斜塊13、定支撐圈15、動支撐圈17、鍵槽和鋼珠12，其中，所述中軸 11通過軸承安裝在所述左蓋21上；所述左蓋21和所述右蓋23固定安裝在所述五通22上； 所述動支撐圈17套接在所述中軸11上；所述動支撐圈17的內側面和所述中軸11的的外側面上可以分別均勻設置多個所述鍵槽，在所述鍵槽中活動放置一排鋼珠12 ；所述從動斜塊14固定安裝在所述定支撐圈15上；所述定支撐圈15的一端通過軸承連接到所述右蓋 23，另一端的外側面安裝在所述第二單向棘輪離合器10的內側面上，該內側面通過軸承固定在所述中軸11上；所述主動斜塊13抵靠在所述從動斜塊14上；所述第二單向棘輪離合器10的外側面連接到所述鏈盤M上；在所述動支撐圈17和所述定支撐圈15的端面間放置有所述壓縮彈簧16。
在本實施例中，用于檢測動支撐圈的軸向位移的位移檢測裝置為感應圈19和線圈18，其中，所述線圈18固定安裝在所述五通22上；所述動支撐圈17的一端固定安裝所述主動斜塊13，另一端固定安裝所述感應圈19。
如圖2所示，所述中軸力矩傳感器優(yōu)選的工作方式為從所述中軸11的右向左看， 設順時針方向為正向，也就是人力驅動方向為正向。在沒有人力作用的情況下，所述壓縮彈簧16處于自然狀態(tài)。當人力順時針踩下腳踏板，與之固定連接的所述中軸11發(fā)生旋轉，所述主動斜塊13也跟著旋轉，導致所述主動斜塊13和所述從動斜塊14的接觸面發(fā)生相對滑動，
優(yōu)選地，所述主動斜塊13和所述從動斜塊14接觸面設置為螺旋結構。在螺旋結構的作用下，加上所述鋼珠的作用，所述主動斜塊13相對于從所述動斜塊14既發(fā)生旋轉運動，又發(fā)生軸向位移，導致所述動支撐圈17產生徑向和軸向移動，按照所述主動斜塊13和所述從動斜塊14之間接觸面設計的螺旋方向，此時所述動支撐圈17克服所述壓縮彈簧16 的張力，相對所述中軸11向右作軸向移動，所述感應圈19向所述線圈18方向移動。圖3 示出了不同信號強度下，所述感應圈19和所述線圈18的位置關系。圖3a、3b、3c分別表示信號弱、信號中、信號強的三種情況。
作為一種優(yōu)選方案，所述鍵槽的截面設置為半圓形。
優(yōu)選地，所述中軸11的外側面上的鍵槽長度大于所述動支撐圈17的內側面上的鍵槽長度，以使得動支撐圈17相對中軸11做軸向移動。
為了把所述的一排鋼珠封閉在鍵槽中，在所述動支撐圈17的內側面的鍵槽兩端設置擋板，兩端擋板之間的距離正好可以容納所述的一排鋼珠12，構成了一套滾珠花鍵機構。
如圖1所示，作為一種優(yōu)選方案，所述減速箱由中心外齒輪2、中心內齒輪7、雙聯(lián)齒輪6、行星架20組成，其中，所述中心外齒輪2為所述減速箱的輸入構件，固定在所述空心軸9上；所述中心內齒輪7為所述減速箱的輸出構件，通過軸承與所述電機外殼5連接，并與所述第二單向棘輪離合器10的外圈及所述鏈輪8固定連接；所述雙聯(lián)齒輪6相對其回轉中心線轉動連接，嚙合在所述中心外齒輪2和所述中心內齒輪7之間；所述行星架20和所述電機外殼5固定連接。
作為一種優(yōu)選方案，所述雙聯(lián)齒輪個數為1-3個。當然，本領域技術人員也可根據設計需要，靈活設置齒輪類型及數量。
優(yōu)選地，所述電機包括電機線圈3和電機轉子4，其中，所述空心軸9與所述電機轉子4通過所述第一單向棘輪離合器1連接。
本發(fā)明工作方式優(yōu)選為只要某一時刻順時針踩下自行車踏板，驅動力傳遞到所述中軸11，所述中軸11的扭力通過滾珠花鍵機構的作用，傳遞到所述主動斜塊13，在克服所述壓縮彈簧16的張力后，所述主動斜塊13和所述從動斜塊14的螺旋接觸面發(fā)生相對滑動，一方面把扭力傳到所述從動斜塊14上，通過所述第二棘輪離合器10輸出人力，另一方面所述動支撐圈17相對所述中軸11向右移動，帶動了所述感應圈19向右進入所述線圈 18，所以所述感應圈19向右移動是跟人力順時針踩踏力成正比的。
為了更清楚的闡述本發(fā)明，假設此刻人力驅動保持不變，那么所述主動斜塊13和所述從動斜塊14的螺旋接觸面經相對滑動后靜止，直接傳送扭力給所述定支撐圈15，再通過所述第二單向棘輪離合器10輸出人力。此時所述動支撐圈17相對所述中軸11滑動后也靜止，所述壓縮彈簧16經壓縮后也靜止。也就是說，在人力驅動時，所述動支撐圈17、感應圈19、主動斜塊13、從動斜塊14、定支撐圈15等部件相對五通22以及固定安裝在五通上的所述線圈18是高速旋轉的，所述感應圈19雖然相對于所述線圈18高速旋轉，但是此時所述感應圈19進入所述線圈18的位置深度是和人的踩塌力成正比的，測出這個位置變化導致磁場變化的信號就能控制電機按比例產生驅動力，共同驅使電動自行車前行，從而實現(xiàn)了助力的目的。
本領域技術人員應該意識到，測量該位置變化導致磁場變化的信號可以使用其他位移檢測裝置，比如通過線性霍爾位置傳感器或其他形式的壓力傳感器、位置傳感器、光電傳感器或其他能適時采集檢測出所述動支撐圈的軸向位移量并輸出相應的信號的裝置等。
綜上所述，本發(fā)明所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，能夠隨著腳踏的速度按比例輸出電機驅動力，實現(xiàn)助力的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進行修改或者等同替換的，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求的保護范圍當中。
權利要求
1.一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，包括電機、電機外殼、減速箱、鏈輪、第一單向棘輪離合器、第二單向棘輪離合器、空心軸、中軸和中軸力矩傳感器， 其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機外殼相對固定； 所述第二單向棘輪離合器的內圈和所述中軸固定連接； 所述空心軸套裝在所述中軸上，通過軸承與所述電機外殼連接。
2.根據權利要求1所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述中軸力矩傳感器包括左蓋、右蓋、五通、壓縮彈簧、鏈盤、從動斜塊、主動斜塊、定支撐圈、動支撐圈、鍵槽、鋼珠以及用于檢測動支撐圈的軸向位移的位移檢測裝置，其中，所述中軸通過軸承安裝在所述左蓋上； 所述左蓋和所述右蓋固定安裝在所述五通上； 所述動支撐圈套接在所述中軸上；所述動支撐圈的內側面和所述中軸的外側面上可以分別均勻設置多個所述鍵槽，在所述鍵槽中活動放置一排鋼珠；所述從動斜塊固定安裝在所述定支撐圈上；所述定支撐圈的一端通過軸承連接到所述右蓋，另一端的外側面安裝在所述第二單向棘輪離合器的內側面上，該內側面通過軸承固定在所述中軸上； 所述主動斜塊抵靠在所述從動斜塊上； 所述第二單向棘輪離合器的外側面連接到所述鏈盤上； 在所述動支撐圈和所述定支撐圈的端面間放置有所述壓縮彈簧； 所述位移檢測裝置安裝在動支撐圈附近。
3.根據權利要求2所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述位移檢測裝置包括線圈和感應圈，其中，所述線圈固定安裝在所述五通上；所述動支撐圈的一端固定安裝所述主動斜塊，另一端固定安裝所述感應圈。
4.根據權利要求2所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述主動斜塊和所述從動斜塊接觸面設置為螺旋結構。
5.根據權利要求2所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述鍵槽的截面為半圓形。
6.根據權利要求2所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述中軸的外側面上的鍵槽長度大于所述動支撐圈的內側面上的鍵槽長度。
7.根據權利要求2所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，在所述動支撐圈的內側面的鍵槽兩端設置擋板。
8.根據權利要求1所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述減速箱由中心外齒輪、中心內齒輪、雙聯(lián)齒輪、行星架組成，其中，所述中心外齒輪為所述減速箱的輸入構件，固定在所述空心軸上； 所述中心內齒輪為所述減速箱的輸出構件，通過軸承與所述電機外殼連接，并與所述第二單向棘輪離合器的外圈及所述鏈輪固定連接；所述雙聯(lián)齒輪相對其回轉中心線轉動連接，嚙合在所述中心外齒輪和所述中心內齒輪之間；所述行星架和所述電機外殼固定連接。
9.根據權利要求7所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述雙聯(lián)齒輪個數為1-3個。
10.根據權利要求1所述的線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述電機包括電機線圈和電機轉子，其中，所述空心軸與所述電機轉子通過所述第一單向棘輪離合器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，其特征在于，包括電機、電機外殼、減速箱、鏈輪、第一單向棘輪離合器、第二單向棘輪離合器、空心軸、中軸和中軸力矩傳感器，其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機外殼相對固定；所述第二單向棘輪離合器的內圈和所述中軸固定連接；所述空心軸套裝在所述中軸上，通過軸承與所述電機外殼連接。本發(fā)明所述的種線圈感應力矩傳感器中置電機傳動系統(tǒng)，通過控制器根據人力踩踏腳踏板的速度的大小設定比例輸出信號，實現(xiàn)按比例輸出電機驅動力。從而，人力踩踏的速度越高，電機按比例輸出的驅動力越大，實現(xiàn)助力的目的。
文檔編號B62M11/00GK102514679SQ201110449310
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者吳俊 , 張來剛, 高峰 申請人:蘇州博菲利電動科技有限公司