具有磁编码器结构的力矩速度传感器制造技术

本发明专利技术公开了具有磁编码器结构的力矩速度传感器，包括变形套组件和信号处理组件，变形套组件包括变形套、第一磁环和第二磁环，第一磁环和第二磁环设在变形套上，变形套与主轴相对固定，第一磁环和环形卡接部位于同一轴向位置，第二磁环设置在变形套的中段，信号处理组件中信号处理支架与主轴相对定位，第一磁编码器、第二磁编码器和PCB处理器固定设在信号处理支架上，第一磁编码器与第一磁环对应设置，第二磁编码器与第二磁环对应设置；变形套受力扭转时，第一磁环和第二磁环产生周向的位置变化，第一磁编码器和第二磁编码器测算磁环转过角度，将信号传给PCB处理器；本装置能够同时感知扭矩和车速，向车辆提供动力，集成度高，信号输出迅速。信号输出迅速。信号输出迅速。

【技术实现步骤摘要】
具有磁编码器结构的力矩速度传感器


[0001]本专利技术属于电动助力自行车配件领域，具体涉及一种具有磁编码器结构的力矩速度传感器。

技术介绍

[0002]电动助力自行车是以传统自行车为基础，搭载以力矩传感器为核心的动力系统的混合动力型骑行工具，其最大的特点是以力矩传感器去感知骑行者踩脚踏的力度，根据感应的人力大小进行判断，进而理解骑行者的骑行意图，提供相应的动力支持。其中，力矩传感器是自行车电动助力系统理解骑行车意图的核心部件，它主要被安装在曲柄和牙盘之间，有些则直接安装在主轴上，力矩传感器能测量出力臂在传递力的过程中产生的细微形变信号，得出当前踩踏的力矩大小，并转换为电信号输出，以便于动力系统的即时响应。为了更全面的捕捉助力自行车的骑行参数，现有的车身中通常将速度传感器也集成于力矩传感器中，使力矩传感器同时具有感应车速的功能，这种集成式的传感器也称为力矩
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速度传感器，现有的力矩
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速度传感器中，两种传感器结构是分离设置的，力矩传感器一般采用磁致弹性结构或者应变片结构作为力矩变形套，结构工艺比较复杂，制造成本高；而速度传感器则采用另外设置的霍尔元件和磁钢进行配合，产生信号脉冲；由于力矩传感器的安装位置非常紧凑，在如此紧凑的部位同时安装两套传感器结构，不仅在装配上难度较高，而且结构之间可能发生干涉，也不便于对单一传感器进行检修。

技术实现思路

[0003]针对上述问题和技术需求，本专利技术提供一种具有磁编码器结构的力矩速度传感器，采用磁编码器和磁环配合的方式，能够同时感知扭矩和车速信息，并及时向车辆提供动力，集成度高，信号输出迅速。
[0004]本专利技术的技术方案如下：具有磁编码器结构的力矩速度传感器，设置在车辆主轴的外侧，包括变形套组件和信号处理组件，变形套组件包括变形套、第一磁环和第二磁环，第一磁环和第二磁环间隔一段距离固定设置在变形套上，变形套两端分别为传动的输入端和输出端，变形套左端通过环形卡接部与主轴之间保持相对固定，第一磁环和环形卡接部位于同一轴向位置，第二磁环设置在变形套的中段，第一磁环和第二磁环之间为扭转发生段，变形套右端的外周面上设有牙盘或飞轮；所述信号处理组件包括信号处理支架、PCB处理器、第一磁编码器和第二磁编码器，信号处理支架与主轴相对定位，第一磁编码器、第二磁编码器和PCB处理器均固定设在信号处理支架上，其中第一磁编码器与第一磁环对应设置，第二磁编码器与第二磁环对应设置；变形套受力扭转时，第一磁环和第二磁环产生周向的位置变化，第一磁编码器和第二磁编码器测算出两个磁环转过的角度，将信号传递给PCB处理器。
[0005]上述方案中，将两个磁环错开距离套设在变形套上，变形套两端分别为传动的输入和输出端，变形套本身作为扭转发生的力臂，变形套随着输入力的大小和方向变化发生
相应的扭转形变，固定在变形套上的两个磁环也同步发生旋转，两个磁编码器采集到磁环之间的角度变化，并把变化量发送到PCB处理器，PCB处理器将磁环的相对角度变化量转换为数字信号输出，此数字信号及时反馈了人踏力矩信号的大小，当外部的控制系统接收到这些信息时，就能根据信息领会骑行者的用力意图，从而提供相应的动力供给。
[0006]进一步的，所述主轴为转动主轴，变形套左端的内壁与转动主轴之间通过花键连接，第一磁环和第二磁环固定套设在变形套的外周面上，转动主轴两端固定连接有曲柄。人力踩踏曲柄驱动转动主轴旋转运行，转动主轴通过花键带动变形套左端转动，此时变形套左端为动力输入端，右端为动力输出端，随着踩踏力变化，变形套发生扭转形变。
[0007]进一步的，所述转动主轴的外侧通过轴承连接有支承护腕，支承护腕与车架五通之间相对固定，信号处理支架与支承护腕固定连接，信号处理支架两端内侧分别支撑在变形套和转动主轴的外圈上，PCB处理器安装于信号处理支架中，信号处理支架外周面上设有封装PCB处理器的屏蔽罩。信号处理支架和车架五通之间是相对固定的，在变形套发生扭转变形时，信号处理支架保持稳定，不发生形变，因此第一磁编码器和第二磁编码器均为稳定状态，能更好的采集磁环的变化信息，信号处理支架两端分别支撑在变形套和转动主轴上，能保证信号处理支架不晃动，因此磁编码器在径向上也保持稳定。
[0008]在一个优选的实施例中，所述转动主轴贯穿设置在车辆的中置驱动电机内，中置驱动电机内还设有减速齿轮组件，变形套右端的外周面上设有多组棘爪，棘爪外侧设有牙盘套管，牙盘套管内侧壁设有与棘爪配合的棘轮，该位置形成棘轮
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棘爪式离合器，牙盘套管外周面同时与减速齿轮组件和牙盘传动连接。
[0009]在一个优选的实施例中，所述主轴为固定主轴，固定主轴贯穿设置在车辆的轮毂驱动电机内，轮毂驱动电机包括容纳电机本体的壳体和端盖，端盖通过螺钉与壳体固定连接，端盖芯部设有棘轮环，固定主轴从棘轮环内穿过，棘轮环和固定主轴之间从外向内依次设置塔基套管、变形套和信号处理支架。
[0010]进一步的，所述塔基套管内壁通过花键与变形套卡紧连接，塔基套管外圈安装飞轮，变形套左端从塔基套管内伸出，变形套左端设有一圈与棘轮环对应的离合连接部，离合连接部外周设有多个等角度错开的凹槽，每个凹槽内安装一个塔基棘爪千斤片，塔基棘爪千斤片能够与棘轮环对应啮合，驱动棘轮环旋转，棘轮环带动端盖和壳体同时转动。
[0011]进一步的，所述第一磁环和第二磁环均采用胶粘安装在变形套的内壁上，其中第一磁环与离合连接部在轴向上安装位置一致，第二磁环位于花键的左侧，变形套和塔基套管分别通过一个支撑轴承与固定主轴连接。
[0012]进一步的，所述信号处理支架安装在固定主轴周面上，第一磁编码器和第二磁编码器凸出设置于信号处理支架的外周面，第一磁编码器外侧对着第一磁环，第二磁编码器外侧对着第二磁环。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在主轴外侧设置变形套，在变形套上固定设置两个磁环，变形套两端分别为力的输入端和输出端，当车辆受到人力踩踏前进时，踩踏力从变形套一端输入，变形套作为力臂，将受到的力传递给另一端再向外输出，在力的传递过程中，变形套发生扭转，带动两个磁环也发生相应的周向旋转，由于每一个磁环对应设有一个磁编码器，磁编码器能同时采集两个磁环之间转动的相对角度，以及磁环本身的旋转速率，磁编码器将信息传递给PCB处理器，就能即时反映出人踏力矩的信号以及车
速信息，外部的控制系统根据此信息能迅速给出相应的动力供给，相对于现有技术，本力矩速度传感器仅采用一组磁环和磁编码器配合的方式，就能同时得到力矩与速度的信息，不用再分别设置两种传感器，因此本装置具有集成度高、灵敏度高和分辨率高的优点，而且由于结构的简化，在紧凑的安装位置，各个结构之间不会产生干涉，能简化装配工艺，节约生产成本，便于后期进行检修。
附图说明
[0014]图1为本专利技术力矩速度传感器实施例一的整体剖面图结构；图2为本专利技术力矩速度传感器实施例一的整体爆炸图结构；图3为本专利技术力矩速度传感器实施例一中转动主轴的剖面图；图4为图3中各部件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有磁编码器结构的力矩速度传感器，设置在车辆主轴的外侧，其特征在于：包括变形套组件和信号处理组件，变形套组件包括变形套、第一磁环和第二磁环，第一磁环和第二磁环间隔一段距离固定设置在变形套上，变形套两端分别为传动的输入端和输出端，变形套左端通过环形卡接部与主轴之间保持相对固定，第一磁环和环形卡接部位于同一轴向位置，第二磁环设置在变形套的中段，第一磁环和第二磁环之间为扭转发生段，变形套右端的外周面上设有牙盘或飞轮；所述信号处理组件包括信号处理支架、PCB处理器、第一磁编码器和第二磁编码器，信号处理支架与主轴相对定位，第一磁编码器、第二磁编码器和PCB处理器均固定设在信号处理支架上，其中第一磁编码器与第一磁环对应设置，第二磁编码器与第二磁环对应设置；变形套受力扭转时，第一磁环和第二磁环产生周向的位置变化，第一磁编码器和第二磁编码器测算出两个磁环转过的角度，将信号传递给PCB处理器。2.根据权利要求1所述的具有磁编码器结构的力矩速度传感器，其特征在于：所述主轴为转动主轴，变形套左端的内壁与转动主轴之间通过花键连接，第一磁环和第二磁环固定套设在变形套的外周面上，转动主轴两端固定连接有曲柄。3.根据权利要求2所述的具有磁编码器结构的力矩速度传感器，其特征在于：所述转动主轴的外侧通过轴承连接有支承护腕，支承护腕与车架五通之间相对固定，信号处理支架与支承护腕固定连接，信号处理支架两端内侧分别支撑在变形套和转动主轴的外圈上，PCB处理器安装于信号处理支架中，信号处理支架外周面上设有封装PCB处理器的屏蔽罩。4.根据权利要求2所述的具有磁编码器结构的力矩速度传感器，其特征在于：所述转动主轴贯穿设置在车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁俊，赵志君，顾培元，
申请(专利权)人：八方电气苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：