一种电动车中轴力矩传感系统技术方案

一种电动自行车的中轴力矩传感系统，包括中轴、应变套筒、踩踏力输出部、扭矩传感器和五通，所述应变套筒的一端通过轴承固定在五通上并与踩踏力输出部相连接，另一端套装在中轴上，与中轴固定连接，所述应变套筒的内表面贴合所述中轴的外表面，所述应变套筒的外表面粘贴扭矩传感器，扭矩传感器通过信号传送器将信号传输至控制器，所述控制器控制电机输出。本实用新型专利技术避免了目前普遍存在的力矩传感系统在测量时发生的左右脚检测不平衡的现象，不仅测量的径向扭力准确地反应了踩踏力，而且无论是左脚还是右脚踩踏，都经由应变套筒驱动链轮，从而保证了骑行的流畅感，增加骑行的舒适度。

【技术实现步骤摘要】
一种电动车中轴力矩传感系统
本技术涉及一种电动自行车的助力传感系统，特别是涉及一种电动自行车的中轴力矩传感系统。
技术介绍
电动自行车助力传感器应用于智能型电动助力自行车上，是智能型电动自行车核心部件之一。现在常用的电动自行车助力传感器有下列几种方案:(一)数电机脉冲或中轴脉冲的速度型假助力传感器，利用检测自行车的实际速度来相应增加电机的输出。(二)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。(三)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。(四)在转动的中轴与链轮支架间设变形体，直接粘贴应变片，并设置放大电路，与外界用滑环、电刷连接。(五)在转动的中轴与链轮支架间设变形体，在其上粘贴特殊材料，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。(六)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、便宜，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。 申请号为CN200710006002.1，技术名称为利用中轴支承件变形的电动车助力传感器方案的技术，虽然提出了一种结构简单，比较实用的检测脚踏力的方案，然而由于其原理是通过实际上是测量链条拉力引起应变套筒变形，通过检测粘贴在应变套筒上的应变片来得到等踏力的方式实现的，该结构不可避免地会造成中轴前后轻微晃动，骑行感觉变坏，实际使用价值不高。 综上所述，人们迫切需要一种将脚踏力直接传导至应变套筒的中轴力矩传感系统。应变套筒上的扭矩传感器反应的是真实的脚踏力，测量准确，可以避免力矩传感系统在测量时发生的左右脚检测不平衡的现象。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种电动自行车的中轴力矩传感系统，应变套筒一端连接链轮支架，另一端与中轴固定连接，脚踏力通过中轴直接传递给应变套筒，再通过应变套筒表面的扭矩传感器，产生信号，传递给控制器，控制电机的输出。这样的设计不仅测量的径向扭力准确地反应了踩踏力，而且无论是左脚还是右脚踩踏，都经由应变套筒驱动链轮，从而保证了骑行的流畅感。 为实现上述技术目的，本技术所提供的技术方案是:一种电动自行车的中轴力矩传感系统，包括中轴、应变套筒、踩踏力输出部、扭矩传感器和五通，所述应变套筒的一端通过轴承固定在五通上并与踩踏力输出部相连接，另一端套装在中轴上，与中轴固定连接，所述应变套筒的内表面贴合所述中轴的外表面，所述应变套筒的外表面粘贴扭矩传感器，扭矩传感器将信号传输至控制器，所述控制器控制电机输出。 进一步地，所述踩踏力输出部通过两级花键套接在所述应变套筒和中轴上，第一花键与应变套筒的一端固定连接，第二花键与中轴连接，其中第二花键的键齿和键槽通过扭矩行程间隙相配合；所述应变套筒的另一端通过第三花键与中轴固定连接。 进一步地，扭矩传感器通过导电滑环进行信号的传输，所述导电滑环包括转子部和定子部，所述转子部与所述应变套筒或中轴固定安装，定子与五通或车架的固定位置固定安装。 进一步地，所述导电滑环上设有测速装置。 进一步地，在所述转子部安装呈圆环状间隔分布磁钢的磁环，在对应磁环的位置安装霍尔传感器。 进一步地，所述扭矩传感器由电阻应变片组成的半桥或全桥电路构成。 进一步地，所述扭矩传感器由扭矩敏感单元和控制单元组成。 进一步地，所述扭矩敏感元件安装在套筒上产生扭矩信号，所述扭矩敏感元件将信号无线传输至控制单元。 进一步地，所述中轴力矩传感系统应用于中置电机驱动的电动自行车、前置电机驱动的电动自行车或后置电机驱动的电动自行车上。 进一步地，所述踩踏力输出部为链轮支架结构。 采用上述技术方案，本技术的有益效果有: 1.本技术的电动自行车的中轴力矩传感系统，只要检测到踩踏力就能相应控制电机的助力输出，达到电动自行车的助力效果，实现电动自行车的智能化。 2.采用本技术的设计，避免了目前普遍存在的力矩传感系统在测量时发生的左右脚检测不平衡的现象，不仅测量的径向扭力准确地反应了踩踏力，而且无论是左脚还是右脚踩踏，都经由应变套筒驱动链轮支架，从而保证了骑行的流畅感，增加骑行的舒适度。 3.通过优选的测速装置，可以通过检查使用者当前的踩踏力，利用控制器控制电机输出，不仅节能环保，而且可以提供最佳的骑行的助力效果。 4.本技术结构简单，制造方便，减小对中轴的磨损，增加产品使用寿命。 5.由于应变套筒套在中轴上，是滑动配合，两者之间存在一定的配合间隙，因此即使发生非正常情况，如自行车停放时有人踩在脚踏板上玩，此时中轴会产生微量的杠杆变形，该变形通过配合间隙传递到应变套筒上后大幅衰减，加上中轴刚性很强，本身变形量很小，此时应变套筒检测到的扭矩远小于正常踩踏时的扭矩，因此电动车不会启动输出电机驱动力，发出错误动作，克服了目前中轴力矩传感系统的常见缺陷。 【附图说明】 图1为本技术的中轴力矩传感系统的结构示意图； 图2为本技术的一个实施例的结构示意图； 图3为本技术的另一个实施例中测速装置的剖面结构示意图； 图4为本技术的另一个实施例的截面结构示意图； 图5为本技术的另一个实施例的结构示意图。 附图标记说明 1为中轴；2为轴承；3为导电滑环转子部；4为导电滑环定子部；5为霍尔传感器；6为磁环；7为扭矩传感器；8为应变套筒；9为轴承；10为链轮支架；11为齿盘；12为第一花键；13为第二花键；131为扭矩行程间隙；14为第三花键；15为放大电路板。 【具体实施方式】 实施例1 参考图1-2，本技术提供一种电动自行车的中轴力矩传感系统，其包含中轴1、应变套筒8、链轮支架10、扭矩传感器7和五通，应变套筒8的一端通过轴承2固定在五通上并与踩踏力输出部相连接，踩踏力输出部可以采用链轮、链轮支架、双棘轮等多种结构，在此不作限定，在本实施例中以链轮支架10表示；应变套筒8的另一端套装在中轴1上，与中轴固定连接，应变套筒的内表面贴合中轴的外表面，套筒和中轴只会发生相对的微量旋转，而不会上下左右晃动。当脚踩脚踏板时，不管是左脚还是右脚，发生的踩踏力都通过中轴和套筒的连接处传递给应变套筒8，套筒另一端将踩踏力通过链轮支架10传送出去，控制车轮转动。应变套筒的外表面粘贴扭矩传感器7，扭矩传感器将信号传送至信号传输装置，信号传输装置用于将信号传输至控制器，在本实施例中，信号传输装置是连接控制器的导电滑环，扭矩传感器连接导电滑环，在这个过程中套管受到旋转扭力发生轻微扭转变形，引起扭矩传感器发生变形，产生脚踏力矩信号，扭矩传感器将信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动自行车的中轴力矩传感系统，包括中轴、应变套筒、踩踏力输出部、扭矩传感器和五通，其特征在于：所述应变套筒的一端通过轴承固定在五通上并与踩踏力输出部相连接，另一端套装在中轴上，与中轴固定连接，所述应变套筒的内表面贴合所述中轴的外表面，所述应变套筒的外表面粘贴扭矩传感器，扭矩传感器将信号传输至控制器，所述控制器控制电机输出。

【技术特征摘要】
1.一种电动自行车的中轴力矩传感系统,包括中轴、应变套筒、踩踏力输出部、扭矩传感器和五通，其特征在于:所述应变套筒的一端通过轴承固定在五通上并与踩踏力输出部相连接，另一端套装在中轴上，与中轴固定连接，所述应变套筒的内表面贴合所述中轴的外表面，所述应变套筒的外表面粘贴扭矩传感器，扭矩传感器将信号传输至控制器，所述控制器控制电机输出。2.根据权利要求1所述的中轴力矩传感系统，其特征在于，所述踩踏力输出部通过两级花键套接在所述应变套筒和中轴上，第一花键与应变套筒的一端固定连接，第二花键与中轴连接，其中第二花键的键齿和键槽通过扭矩行程间隙相配合；所述应变套筒的另一端通过第三花键与中轴固定连接。3.根据权利要求1所述的中轴力矩传感系统，其特征在于，扭矩传感器通过导电滑环进行信号的传输，所述导电滑环包括转子部和定子部，所述转子部与所述应变套筒或中轴固定安装，定子与五通或车架的固定位置固定安装。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，
申请(专利权)人：太仓市荣驰电机有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32