用于电动自行车的扭矩传感器及检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于电动自行车的扭矩传感器及检测系统，所述扭矩传感器包括中轴、套设于中轴的应变套管与传动套管，所述应变套管沿轴向一体成型有至少两排间隙设置的应变检测部，所述扭矩传感器还包括设于应变检测部的外周的感应线圈及连接所述感应线圈的信号处理器。所述检测系统包括所述扭矩传感器、固定于所述中轴、应变套管或传动套管上的磁环及用以检测所述磁环转速的霍尔传感器。所述传动套管能够减少外部应力对应变套管的冲击，减少异常信号输出，避免应变套管的损坏；所述应变检测部一体成型于应变套管上，提高扭矩检测的准确性、稳定性与可靠性，降低应变套管的制备工艺难度，具有较好的业内推广与应用前景。

Torque sensor and detection system for electric bicycle

The present invention provides a method for the torque sensor and the detecting system of electric bicycle, and the transmission of the casing casing strain torque sensor is arranged on the central axis of the central axis, including the strain, strain detection of casing at least two rows arranged along the axial gap formed integrally, the torque sensor also comprises a strain detecting unit of induction the periphery of the coil and connected with the induction coil signal processor. The detection system comprises a torque sensor, a magnetic ring fixed on the central shaft, a strain sleeve or a transmission sleeve, and a Holzer sensor for detecting the rotation speed of the magnetic ring. The transmission casing can reduce the external stress strain of casing impact, reduce the abnormal signal output, to avoid damage to the casing strain; strain detection integrated on the strain on the tube to improve the accuracy, stability and reliability of torque measurement, the difficulty of process preparation to reduce strain casing, has good application prospects and promotion industry the.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动自行车领域，尤其涉及一种用于电动自行车的扭矩传感器及检测系统。
技术介绍
现阶段，电动自行车越来越多地采取在中轴安装力矩传感器，使得骑行过程中，能够根据所测得的扭矩来调整电动自行车的电机输出功率。业内已公开有一种测量方法，通过与中轴配合设置的固定套、滑套及压簧，滑套上设置磁环，并通过位移传感器检测磁环的转动以将相应扭矩转换为电信号实现检测。但上述扭矩测量装置结构复杂，且在扭矩作用下滑套及磁环实际位移量较小，较难测得可靠结果。另一测量中轴的扭矩的方法为通过检测中轴在扭矩作用下产生的主应力或主应变以实现扭矩测量，既可以采用电阻应变仪，也可以利用基于逆磁致伸缩效应的扭矩传感器。所述逆磁致伸缩效应是指铁磁性材料受机械应力，其材料的导磁性发生改变，尤其是磁导率发生变化的现象。近年来非晶态合金作为一种新型的磁弹性材料具有显著的逆磁致伸缩效应，通过在中轴上贴附或喷涂一层上述非晶态合金材料，配合霍尔元件既能采集中轴不同状态时的扭矩值。本领域亦公开有一种力矩传感装置，通过在力矩套管上设置导磁合金薄片，配合外围布置的用以检测磁性变化的线圈，以检测得到扭矩的变化。但上述导磁合金薄片必然存在接缝，导磁合金薄片在接缝处所受扭矩不均匀，检测信号不稳定；导磁合金薄片贴附工艺要求较高，需要将导磁合金薄片严格均匀地贴附在力矩套管表面，并且，长期往复转动可能还会造成局部剥离，影响扭矩检测的稳定性。鉴于此，有必要提供一种新的用于电动自行车的扭矩传感器及检测系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于电动自行车的扭矩传感器及检测系统，能够减少外部应力对应变套管的冲击，减少异常信号输出，避免应变套管的损坏；同时提高扭矩检测的准确性与稳定性，降低应变套管的制备工艺难度。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种用于电动自行车的扭矩传感器，包括中轴、套设于中轴的应变套管与传动套管，所述应变套管沿轴向一体成型有至少两排间隙设置的应变检测部，所述应变套管具有固定至中轴的第一固定部及与传动套管相固定的第二固定部，所述第一固定部与第二固定部沿轴向分别位于应变检测部的两端，所述传动套管远离第二固定部的一端形成有与外部链轮相连接的配合部，所述扭矩传感器还包括设于应变检测部的外周的感应线圈及连接所述感应线圈的信号处理器。作为本专利技术的进一步改进，所述应变检测部包括沿应变套管的外周均匀设置的斜纹齿，且相邻所述应变检测部的斜纹齿的延伸方向不一致。作为本专利技术的进一步改进，所述斜纹齿沿轴向呈45度延伸设置，相邻所述应变检测部的斜纹齿的延伸方向相垂直。作为本专利技术的进一步改进，所述斜纹齿的垂直横截面呈三角形、梯形或渐开线齿形且所述斜纹齿的齿深设置为0.3-0.8mm。作为本专利技术的进一步改进，所述应变检测部沿轴向延伸的宽度大于感应线圈的宽度，并且每一所述应变检测部沿轴向延伸长度设置为5-10mm。作为本专利技术的进一步改进，每一所述应变检测部沿轴向两侧均设有一沟槽。作为本专利技术的进一步改进，所述扭矩传感器还包括套设于应变套管外周的定位衬套以及分设于所述定位衬套两端的轴套，所述定位衬套上设有与所述应变检测部位置相对应的定位槽，所述感应线圈缠绕设置于所述定位槽内。作为本专利技术的进一步改进，所述轴套包括第一轴套与第二轴套，所述第一轴套套设于中轴的外侧且位于所述应变套管背离传动套管的一侧，所述第二轴套套设于传动套管的外周，并使得所述中轴及传动套管可分别在第一轴套及第二轴套中旋转。作为本专利技术的进一步改进，所述扭矩传感器还包括设置于所述感应线圈外周的屏蔽罩。作为本专利技术的进一步改进，所述第一固定部设置为内齿圈；所述第二固定部设置为外齿圈。本专利技术还提供一种用于电动自行车的检测系统，包括所述扭矩传感器以及固定于所述中轴、应变套管或传动套管上的磁环、与磁环相应设置以检测所述磁环转速的霍尔传感器。本专利技术的有益效果是：本专利技术扭矩传感器的应变套管通过传动套管与外部链轮相连接，降低外部应力对应变套管的机械冲击，减少异常信号输出，避免应变套管的损坏；并且，所述应变检测部一体成型于应变套管上，提高扭矩检测的准确性、稳定性与可靠性，降低应变套管的制备工艺难度。除此，具有上述扭矩传感器的检测系统能够根据实时检测得到的扭矩信息及速度信息控制电动自行车的电机输出，改善骑行体验，具有较好的业内推广与应用前景。附图说明图1是本专利技术扭矩传感器的整体结构示意图；图2是图1中扭矩传感器的分解结构示意图；图3是本专利技术扭矩传感器的应变套管的结构示意图；图4是图3中应变套管另一角度的结构示意图；图5是本专利技术检测系统的整体装配示意图；图6是图6检测系统的分解结构示意图；图7是图1中检测系统的剖视图。具体实施方式以下将结合附图所示的实施方式对本专利技术进行详细描述。但该实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。请参阅图1至图7为本专利技术一较佳实施方式。本专利技术提供的扭矩传感器100用以装配至电动自行车的五通管（未图示）内，所述扭矩传感器100包括中轴10、套设于中轴10的应变套管20与传动套管30以及设置于所述应变套管20外侧的感应线圈40。所述感应线圈40均匀缠绕设置于所述应变检测部21的外周。所述中轴10的两端与所述电动自行车的蹬踏部件相连接。所述应变套管20沿轴向一体成型有至少两排间隙设置的应变检测部21，所述应变套管20还具有固定至中轴10的第一固定部22及与传动套管30相固定的第二固定部23，所述第一固定部22与第二固定部23沿轴向分别位于应变检测部21的两端。在本实施例中，所述第一固定部22设置为内齿圈，所述中轴10对应于所述内齿圈的位置形成有与所述内齿圈22相配合固定的啮合部11；所述第二固定部23设置为外齿圈，所述传动套管30朝向所述应变套管20的一端形成有与所述外齿圈相配合固定的啮合内齿圈。所述中轴10还形成有用以阻挡应变套管20沿轴向滑动的止挡部12，所述止挡部12设置为沿径向突伸的圆环，所述圆环位于第一啮合部11远离传动套管30的一侧。所述传动套管30远离第二固定部23的一端还形成有与外部链轮相连接的配合部31，所述配合部31设置为适配于外部链轮的啮合外齿圈。所述应变检测部21设置为两排且每一应变检测部21均包括沿应变套管20的外周均匀设置的斜纹齿211，相邻所述应变检测部21的斜纹齿211的延伸方向不一致。为提高应变套管20表面在扭矩作用下的磁导率变化灵敏度，进而实现最佳检测结果，所述斜纹齿211在应变套管20的表面沿轴向呈45度延伸设置，相邻所述应变检测部21的斜纹齿211的延伸方向相垂直。每一所述应变检测部21沿轴向两侧均还设有一沟槽24。优选地，每一所述应变检测部21沿轴向延伸长度L设置为5-10mm，并且所述应变检测部21沿轴向延伸的宽度大于其所对应的感应线圈40的宽度。根据所述应变套管20的应变检测部21的外径确定加工模数m为0.3，进而得出所述斜纹齿211的齿距为0.942mm。其中，所述斜纹齿211的垂直横截面呈三角形、梯形或渐开线齿形且所述斜纹齿211的齿深设置为0.3-0.8mm。所述扭矩传感器100还包括套设于应变套管20外周的定位衬套50以及分设于所述定位衬套50两端的第一护套61与第二护套62。所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动自行车的扭矩传感器，其特征在于：所述扭矩传感器包括中轴、套设于中轴的应变套管与传动套管，所述应变套管沿轴向一体成型有至少两排间隙设置的应变检测部，所述应变套管具有固定至中轴的第一固定部及与传动套管相固定的第二固定部，所述第一固定部与第二固定部沿轴向分别位于应变检测部的两端，所述传动套管远离第二固定部的一端形成有与外部链轮相连接的配合部，所述扭矩传感器还包括设于应变检测部的外周的感应线圈及连接所述感应线圈的信号处理器。

【技术特征摘要】
1.一种用于电动自行车的扭矩传感器，其特征在于：所述扭矩传感器包括中轴、套设于中轴的应变套管与传动套管，所述应变套管沿轴向一体成型有至少两排间隙设置的应变检测部，所述应变套管具有固定至中轴的第一固定部及与传动套管相固定的第二固定部，所述第一固定部与第二固定部沿轴向分别位于应变检测部的两端，所述传动套管远离第二固定部的一端形成有与外部链轮相连接的配合部，所述扭矩传感器还包括设于应变检测部的外周的感应线圈及连接所述感应线圈的信号处理器。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于：所述应变检测部包括沿应变套管的外周均匀设置的斜纹齿，且相邻所述应变检测部的斜纹齿的延伸方向不一致。3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于：所述斜纹齿沿轴向呈45度延伸设置，相邻所述应变检测部的斜纹齿的延伸方向相垂直。4.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于：所述斜纹齿的垂直横截面呈三角形、梯形或渐开线齿形且所述斜纹齿的齿深设置为0.3-0.8mm。5.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于：所述应变检测部沿轴向延伸的宽度大于感应线圈的宽度，并且每一所述应变检测部沿轴向延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬梅，
申请(专利权)人：昆山朗德森机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32