中轴力矩传感器及电助力自行车制造技术

本发明专利技术提供了一种中轴力矩传感器，包含旋转轴组件、外壳组件、活动元件部以及固定元件部；活动元件部包含应变片(11)；活动元件部、固定元件部分别安装在旋转轴组件、外壳组件上；旋转轴组件与外壳组件通过轴承连接；旋转轴组件能够相对外壳组件产生周向相对位移。本发明专利技术还提供了一种电助力自行车，包含上述的中轴力矩传感器。本发明专利技术用无线供电解决了应变片检测力矩信号时的接触与非接触问题，使得在动态测量力矩时活动元件部与固定元件部无实体结构上的联系，防水可以采用各自的防水机构，不必做动静部件之间的防水，易于制作。

Middle axis torque sensor and electric bicycle

The present invention provides an axial torque sensor, comprises a rotating shaft assembly, a casing assembly, the movable element and the fixing element; the movable element contains strain gauge (11); the movable element, the fixing element part provided on the rotating shaft component, housing assembly; the rotating shaft component and the shell component are connected through a bearing; the axis of rotation relative to the housing assembly components can produce circumferential relative displacement. The invention also provides an electric power bicycle, which includes the aforementioned axis torque sensor. The invention solves the strain gauge torque signal detection when the contact and non contact problems with wireless power supply, the activities in the dynamic measurement of torque component part and the fixing element without substantial structure connection, waterproof waterproof mechanism can be used with each other, not between the static and dynamic components of waterproof, easy manufacture.

【技术实现步骤摘要】
中轴力矩传感器及电助力自行车
本专利技术涉及电动自行车配件领域，具体地，涉及一种中轴力矩传感器及电助力自行车。
技术介绍
现有技术中，采用了力矩传感器的电助力自行车骑行感觉舒适、轻松、流畅、跟随性好，顶风爬坡性能优良，力矩助力骑行的重大优势在于环保节能：由于人力的参与，减少了锂电池这一车载有限能源的电能消耗。与纯电动驱动相比，在相同的续航里程的情况下，电池容量可减少一半，电机所需功率、重量、造价均可大大减少。基于以上目前多使用的力矩传感有以下几种典型方式：1、在中轴上安装，利用转矩产生轴向位移，利用霍尔检测轴向位移得到力矩信号；2、在中轴上安装，利用应变片，采用集电环供电给应变片，采用集电环输出信号；3、在中轴上安装，输出轴上有花键，当输出轴扭转时两组花键相对位置发生变化，在其上的两组线圈的磁感强度发生变化，磁感强度的变化通过线圈转换为电压信号，从而获得力矩信号。在采用应变片的力矩传感器结构中，需要采用集电环供电给应变片、输出力矩信号，现有技术中该类力矩传感器仍存在以下问题：1、在转动过程中集电环与电刷磨擦供电及采集信号，易造成采集的信号波动，有误动作的波动信号产生；2、由于采用集电环供电及采集信号使用耐久性不好，使用久了以后会有磨损或磨损的粉末，易导致信号失真；3、对环境要求较高，集电环与电刷转动过程的动静之间的防水防尘不易做到。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种中轴力矩传感器及电助力自行车。根据本专利技术提供的中轴力矩传感器，包含旋转轴组件、外壳组件、活动元件部以及固定元件部；活动元件部包含应变片；活动元件部、固定元件部分别安装在旋转轴组件、外壳组件上；旋转轴组件与外壳组件通过轴承连接；旋转轴组件能够相对外壳组件产生周向相对位移。优选地，活动元件部包含副边线圈，固定元件部包含原边线圈；副边线圈与原边线圈同心布置；副边线圈与原边线圈共同构成电流互感系统；副边线圈与应变片位于同一个闭合回路中。优选地，活动元件部还包含副边PCB与副边线圈架，固定元件部还包含原边PCB与原边线圈架；旋转轴组件与外壳组件同心布置；副边线圈、副边PCB通过副边线圈架固定在旋转轴组件上；原边线圈、原边PCB通过原边线圈架固定在外壳组件上；副边线圈、原边线圈分别与副边PCB、原边PCB相连。优选地，原边PCB包含第一信号生成模块，其中，所述第一信号生成模块根据原边线圈电流变化值生成力矩信号。优选地，所述副边PCB包含蓝牙模块；所述蓝牙模块包含：第二信号生成模块：根据应变片电阻变化值生成力矩信号；信号发送模块：发送力矩信号；所述原边PCB包含信号接收模块，其中，信号接收模块接收来自信号发送模块的力矩信号。优选地，还包含磁环与霍尔传感器；磁环安装在副边线圈架上，霍尔传感器安装在原边PCB上；磁环与霍尔传感器在旋转轴组件轴向方向上的位置相对应。优选地，所述旋转轴组件包含BB中轴与输出轴；输出轴套接在BB中轴上，输出轴沿轴向方向的两端形成固定端与自由端；所述固定端与BB中轴周向固定连接；应变片安装在输出轴上。优选地，固定元件部包含五通、输出轴承螺母以及中轴螺母；输出轴承螺母、中轴螺母分别紧固在五通沿轴向方向的两端；固定元件部的内部构成容物空间；活动元件部与固定元件部位于容物空间内；输出轴的固定端位于容物空间内，自由端位于容物空间外。优选地，BB中轴与输出轴的固定端通过花键连接。本专利技术还提供了一种电助力自行车，包含上述的中轴力矩传感器。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术用无线供电解决了应变片检测力矩信号时的接触与非接触问题，使得在动态测量力矩时活动元件部与固定元件部无实体结构上的联系，防水可以采用各自的防水机构，不必做动静部件之间的防水，易于制作；2、本专利技术活动元件部与固定元件部是非接触式的，避免接触式结构容易出现的接触不良，引起信号不稳的现象；3、本专利技术活动元件部与固定元件部是非接触式的，提高了使用的耐久，不会因接触磨擦引起产品失效。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术剖面结构图。图中示出：输出轴螺母1输出轴9BB中轴2输出轴轴承10中轴螺母3应变片11原边线圈4副边PCB12磁环5五通13副边线圈6原边PCB14原边线圈架7霍尔传感器141中轴轴承8副边线圈架15具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，实施例中，本专利技术提供的中轴传感器包含旋转轴组件、外壳组件、活动元件部以及固定元件部。外壳组件包含五通13、输出轴9承螺母以及中轴螺母3，输出轴9承螺母、中轴螺母3分别紧固在五通13沿轴向方向的两端，其中，输出轴9承螺母所在端记为左端，中轴螺母3记为右端。外壳组件的内部构成容物空间，活动元件部与固定元件部位于容物空间内。旋转轴组件包含BB中轴2与输出轴9，输出轴9套接在BB中轴2上，输出轴9沿轴向方向的两端形成固定端与自由端，固定端位于容物空间内，并与BB中轴2通过花键周向固定连接；自由端延伸至容物空间之外，并自由圆周滑配在BB中轴2上，自由端用于承受外部负载。旋转轴组件与外壳组件通过轴承同心布置，轴承包含输出轴轴承10与中轴轴承8：输出轴轴承10的内外圈分别与输出轴9、输出轴螺母1连接，输出轴螺母1沿轴向方向将输出轴轴承10固定在输出轴9的轴肩上；中轴轴承8的内外圈分别与BB中轴2、中轴螺母3连接，中轴螺母3沿轴向方向将中轴轴承8固定在BB中轴2的轴肩上。优选例中，输出轴9固定端与BB中轴2还可以是通过平键进行周向固定的，但是由于连接处在容物空间内，平键结构安装不够方便，而且花键的周向固定更加可靠。活动元件部、固定元件部分别安装在旋转轴组件、外壳组件上，活动元件部包含应变片11、副边线圈架15、副边线圈6、副边PCB12；固定元件部包含原边线圈架7、原边线圈4、原边PCB14。副边线圈6、副边PCB12通过副边线圈架15固定在旋转轴组件上，原边线圈4、原边PCB14通过原边线圈架7固定在外壳组件上，副边线圈6、原边线圈4分别与副边PCB12、原边PCB14相连。副边线圈6与原边线圈4同心布置，并共同构成电流互感系统，外部交变电源连接原边PCB14时，原边线圈4得电并产生交变磁场，副边线圈6感应得电，应变片11贴敷在输出轴9上，并与副边线圈6位于同一个闭合回路中。当外部负载加载在输出轴9的自由端时，通过花键进而带动BB中轴2转动，输出轴9发生扭曲变形，从而引起贴敷在输出轴9上的应变片11的电阻的变化，应变片11所在闭合回路的电流发生改变，进而通过电流互感系统使得原边线圈4中电流发生变化。原边PCB14包含第一信号生成模块，所述第一信号生成模块根据原边线圈4电流变化值生成力矩信号。变化例中，副边PCB12包含蓝牙模块，所述蓝牙模块包含：第二信号生成模块：根据应变片11电阻变化值生成力矩信号；信号发送模块：发送力矩信号。原边PCB14包含信号接收模块，信号接收模块接收来自信号发送模块的力矩信号。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中轴力矩传感器，其特征在于，包含旋转轴组件、外壳组件、活动元件部以及固定元件部；活动元件部包含应变片(11)；活动元件部、固定元件部分别安装在旋转轴组件、外壳组件上；旋转轴组件与外壳组件通过轴承连接；旋转轴组件能够相对外壳组件产生周向相对位移。

【技术特征摘要】
1.一种中轴力矩传感器，其特征在于，包含旋转轴组件、外壳组件、活动元件部以及固定元件部；活动元件部包含应变片(11)；活动元件部、固定元件部分别安装在旋转轴组件、外壳组件上；旋转轴组件与外壳组件通过轴承连接；旋转轴组件能够相对外壳组件产生周向相对位移。2.根据权利要求1所述的中轴力矩传感器，其特征在于，活动元件部包含副边线圈(6)，固定元件部包含原边线圈(4)；副边线圈(6)与原边线圈(4)同心布置；副边线圈(6)与原边线圈(4)共同构成电流互感系统；副边线圈(6)与应变片(11)位于同一个闭合回路中。3.根据权利要求2所述的中轴力矩传感器，其特征在于，活动元件部还包含副边PCB(12)与副边线圈架(15)，固定元件部还包含原边PCB(14)与原边线圈架(7)；旋转轴组件与外壳组件同心布置；副边线圈(6)、副边PCB(12)通过副边线圈架(15)固定在旋转轴组件上；原边线圈(4)、原边PCB(14)通过原边线圈架(7)固定在外壳组件上；副边线圈(6)、原边线圈(4)分别与副边PCB(12)、原边PCB(14)相连。4.根据权利要求3所述的中轴力矩传感器，其特征在于，原边PCB(14)包含第一信号生成模块，其中，所述第一信号生成模块根据原边线圈(4)电流变化值生成力矩信号。5.根据权利要求3所述的中轴力矩传感器，其特征在于，所述副边PCB(12)包含蓝牙模块；所述蓝牙模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪岳，徐建，杨锟，舒伟方，卓达，
申请(专利权)人：新安乃达驱动技术上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31