低阻式中轴力矩检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术申请涉及助力自行车驱动技术领域，具体公开了一种低阻式中轴力矩检测装置，包括套筒和形变桥；所述形变桥上设置有应变片单元；所述形变桥的一端与中轴固定连接，形变桥的另一端悬空；所述形变桥上均匀设置有应变片单元；所述套筒包括与中轴相对运动的安装套；所述安装套与中轴之间设置有可随着中轴转动而同步产生相对运动的磁环和双霍尔组件；所述磁环包括多个彼此间隔的N极和S极，磁环上的所有磁极一起组成一个完整的环形结构；所述双霍尔组件包括两个单极性霍尔元件，这两个霍尔元件均可沿着磁环的圆周做相对运动；双霍尔组件中的两个霍尔元件一个感应N极另一个感应S极。本申请能够精确检测得到力矩。

【技术实现步骤摘要】
低阻式中轴力矩检测装置
本技术涉及助力自行车驱动
，具体涉及一种助力自行车低阻式中轴力矩检测装置。
技术介绍
中轴是助力自行车的核心部件，用来驱动、控制整车正常行驶。骑车人在骑行时，通过带动中轴转动来驱动车轮运动，因此检测中轴的扭力力矩能够用来计算骑车人施加给助力自行车的功率大小，进而使助力自行车提供助力减小骑车人做功，使骑车人能够省力轻松地完成骑行。然而，现有的低阻式中轴力矩检测装置，因为其结构设置的不合理，导致无法精确地检测力矩。
技术实现思路
本技术意在提供一种能精确检测力矩的低阻式中轴力矩检测装置。为达到以上目的，提供如下方案：方案一：低阻式中轴力矩检测装置，包括套筒和形变桥；所述形变桥的一端与中轴固定连接，形变桥的另一端悬空；所述形变桥上均匀设置有应变片单元；所述套筒包括与中轴相对运动的安装套；所述中轴上设有磁环，所述安装套上设有与磁环正对的双霍尔组件；所述磁环包括多个彼此间隔的N极和S极，磁环上的所有磁极一起组成一个完整的环形结构；所述双霍尔组件包括两个单极性霍尔元件，这两个霍尔元件均可沿着磁环的圆周做相对运动；双霍尔组件中的两个霍尔元件一个感应N极另一个感应S极；所述中轴上设有用来采集力矩和蹬踏频率的力矩采集电路，所述安装套上设有用来与力矩采集电路无线连接的力矩处理控制电路；应变片单元和双霍尔组件连接在力矩采集电路中。本技术的工作原理及优点在于：本技术双霍尔组件随着中轴转动，磁环静止，双霍尔组件位于磁环的包围内。通过磁环和双霍尔组件检测中轴的蹬踏频率和中轴的转动方向，通过形变桥上的应变片单元检测到扭力力矩大小。蹬踏频率为单位时间内霍尔元件感应到的S极或者N极的个数除以蹬踏一次霍尔元件感应到的S极或者N极的个数。中轴的转动方向通过两个霍尔元件感应到的N极和S极的相位差得到。因为磁环中的所有磁极一起形成了一个完整的环形结构，即磁极与磁极之间是连续的，在安装的时候只需要固定住整个磁环即可，简化了安装程序，使安装更加快捷方便；而在固定好磁环后，磁环上各个磁极的位置便不会在产生相对变化，即使随着中轴的转动整个磁环发生位置变化，但是磁环上各个磁极之间的相对位置始终保持不变，这使得通过磁极的相对位置来判断识别的双霍尔组件的检测精准度并不会受到影响，避免了因为各个磁极位置变化而造成的误差，有效提高检测精度；而因为磁极与磁极之间是连续连接的，磁极与磁极之间不存在双霍尔组件不能检测的部分，使得磁环与双霍尔组件之间发生任何相对运动都能立刻被双霍尔组件检测到，提高了检测的灵敏性，相比于现在分开、不连续的磁钢，本技术使用的磁环安装上更加方便，精准度和灵敏度都得到了显著提高。因为变形桥的一端固定在中轴上，另一端悬空，这使得中轴在转动过程中形成的扭力会通过中轴与变形桥的连接部传递给变形桥，使变形桥能够及时检测到扭力，增强检测的灵敏性，而变形桥另一端的悬空会使因为扭力产生的形变变得更加明显，使变形桥上的应变片单元能够更加精确地检测到扭力，进而使测得的扭力力矩大小更加趋近于真实值。此外，应变片单元是均匀设置在形变桥上的，这样能够检测到形变桥上每个位置的形变量，能够克服掉形变桥自身的误差，避免因为形变桥厚度的不一致而造成不同位置产生的形变不同进而使应变片检测结果出现误差的情况，使应变片单元能够精确地检测到扭力力矩大小值。本技术巧妙设置磁环和双霍尔组件，使双霍尔组件能够精确检测到蹬踏频率和中轴转动方向，为得到中轴力矩和人的输出功率检测到必要的参数。本技术中应变片单元均匀设置在形变桥上，使应变片单元能够克服形变桥的加工误差，提高扭力力矩大小检测的精确度。本技术，在检测的各个环节都保持了高精准度，使左后逻辑计算出来的力矩同样具有高精度。方案二：低阻式中轴力矩检测装置，包括套筒和形变桥；所述形变桥的一端与中轴固定连接，形变桥的另一端悬空；所述形变桥上均匀设置有应变片单元；所述套筒包括与中轴相对运动的安装套；所述安装套上设有磁环，所述中轴上设有与磁环正对的双霍尔组件；所述磁环包括多个彼此间隔的N极和S极，磁环上的所有磁极一起组成一个完整的环形结构；所述双霍尔组件包括两个单极性霍尔元件，这两个霍尔元件均可沿着磁环的圆周做相对运动；双霍尔组件中的两个霍尔元件一个感应N极另一个感应S极；所述中轴上设有用来采集力矩和蹬踏频率的力矩采集电路以及用来与力矩采集电路有线连接的力矩处理控制电路；应变片单元和双霍尔组件连接在力矩采集电路中；力矩处理控制电路中设有用来与电机控制器连接的无线传输模块。与方案一的不同之处在于磁环和双霍尔组件的安装位置，工作时，双霍尔组件静止，磁环随着中轴转动，双霍尔组件位于磁环外。案三：在方案一或二的基础上进一步，还包括设置在中轴上的左碗组和右碗组；右碗组与中轴之间连接有第一轴承，左碗组与中轴之间连接有第四轴承；所述安装套的一端与右碗组固定连接，安装套的另一端与中轴之间连接有第二轴承和第三轴承；所有轴承的内圈都与中轴固定连接。整个中轴上连接的物品都是通过轴承连接的，通过这种方式把套筒与中轴固定在一起。替代原有的耐磨垫，将滑动摩擦变滚动摩擦，延长了磨损件的寿命，减小了摩擦阻力，减小了力传递过程中的损耗，提高了检测精度，延长了产品寿命；减小了轴承在转动过程中与套筒的轴/径向摆动，减小了无线供电发射线圈和无线供电接收线圈之间互感量的波动，减小了能量传输的波动，提高了产品的稳定性和一致性。方案四：在方案三的基础上进一步，中轴上设有卡簧，卡簧分别与各个轴承内圈固定连接。通过中轴上的卡簧与轴承内圈固定连接，避免产生相对转动，减少摩擦损耗，提高系统使用寿命。方案五：在方案一或二的基础上进一步，所述形变桥套在中轴上，形变桥与中轴通过反向螺纹连接。形变桥与中轴通过反向螺纹结构连接，替代原有的齿状结构对扣，保证中轴与形变套之间无间隙连接，避免齿状对接正反转过程中的抖动，保证数据采集的精确性，且安装方便。方案六：在方案五的基础上进一步，所述形变桥的悬空端的外侧面上设有径向向外凸出的齿状结构，形变桥通过齿状结构与卡爪连接。这样可以保证左右两边的力通过形变桥传递到卡爪上，从而达到双边力矩效果。方案七：在方案六的基础上进一步，所述形变桥的外表面沿着周向被均分成面积相等的多个检测单元，每个检测单元上安装一个应变片单元。因为加工误差的存在，形变桥本身有可能会存在厚薄不均的情况，为了避免这种情况给检测带来的误差，现在的检测装置是将应变片贴满整个形变桥的外表面，但是这样十分浪费应变片。本技术通过将形变桥均分，在每个均分的检测单元上只需设置一个应变片单元，每个均分的检测单元上，形变桥的厚薄几乎一致，其对检测结果的误差也是相同的，因此不需要设置更多的应变片单元，有一个应变片单元能够检测即可，这样既不会漏掉形变桥上的任何一个需要检测的位置，也不会造成应变片的浪费，有效节约了成本，同时也对检测精度没有影响。本技术在保证检测精度的前提下有效降低了应变片的数量，节约了成本。方案八：在方案一或二的基础上进一步，所述应变片单元包括两个相互垂直的应变片，每个应变片与中轴轴线方向成45°夹角，两个应变片组成一个惠斯通半桥，两个应变片单元组成一个惠斯通全桥；形变桥上具有偶数个应变片单元。通过两个应变片单元构成一个惠斯通全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低阻式中轴力矩检测装置，包括套筒和形变桥；其特征在于：所述形变桥的一端与中轴固定连接，形变桥的另一端悬空；所述形变桥上均匀设置有应变片单元；所述套筒包括与中轴相对运动的安装套；所述中轴上设有磁环，所述安装套上设有与磁环正对的双霍尔组件；所述磁环包括多个彼此间隔的N极和S极，磁环上的所有磁极一起组成一个完整的环形结构；所述双霍尔组件包括两个单极性霍尔元件，这两个霍尔元件均可沿着磁环的圆周做相对运动；双霍尔组件中的两个霍尔元件一个感应N极另一个感应S极；所述中轴上设有用来采集力矩和蹬踏频率的力矩采集电路，所述安装套上设有用来与力矩采集电路无线连接的力矩处理控制电路；应变片单元和双霍尔组件连接在力矩采集电路中。

【技术特征摘要】
1.低阻式中轴力矩检测装置，包括套筒和形变桥；其特征在于：所述形变桥的一端与中轴固定连接，形变桥的另一端悬空；所述形变桥上均匀设置有应变片单元；所述套筒包括与中轴相对运动的安装套；所述中轴上设有磁环，所述安装套上设有与磁环正对的双霍尔组件；所述磁环包括多个彼此间隔的N极和S极，磁环上的所有磁极一起组成一个完整的环形结构；所述双霍尔组件包括两个单极性霍尔元件，这两个霍尔元件均可沿着磁环的圆周做相对运动；双霍尔组件中的两个霍尔元件一个感应N极另一个感应S极；所述中轴上设有用来采集力矩和蹬踏频率的力矩采集电路，所述安装套上设有用来与力矩采集电路无线连接的力矩处理控制电路；应变片单元和双霍尔组件连接在力矩采集电路中。2.根据权利要求1所述的低阻式中轴力矩检测装置，其特征在于：还包括设置在中轴上的左碗组和右碗组；右碗组与中轴之间连接有第一轴承，左碗组与中轴之间连接有第四轴承；所述安装套的一端与右碗组固定连接，安装套的另一端与中轴之间连接有第二轴承和第三轴承；所有轴承的内圈都与中轴固定连接。3.根据权利要求2所述的低阻式中轴力矩检测装置，其特征在于：中轴上设有卡簧，卡簧分别与各个轴承内圈固定连接。4.根据权利要求1所述的低阻式中轴力矩检测装置，其特征在于：所述形变桥套在中轴上，形变桥与中轴通过反向螺纹连接。5.根据权利要求4所述的低阻式中轴力矩检测装置，其特征在于：所述形变桥的悬空端的外侧面上设有径向向外凸出的齿状结构，形变桥通过齿状结构与卡爪连接。6.根据权利要求5所述的低阻式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏静满，胡江勇，李家成，
申请(专利权)人：重庆三叶花科技有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50