專利名稱：一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電動(dòng)自行車領(lǐng)域，具體涉及一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)自行車(motorized bicycle/electric bicycle)，俗稱為電動(dòng)車、電瓶車，是一種以蓄電池為主要能源的一種交通工具，其外觀與自行車和摩托車相似，外觀與自行車相似的一般都帶有腳踏板、鏈條，可以用人力作為輔助動(dòng)力。
電動(dòng)自行車電機(jī)主要采用有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，亦有少部分采用交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。但是這類系統(tǒng)難以根據(jù)人力踩踏腳踏板的速度的大小設(shè)定比例輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)按比例輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)控制器根據(jù)人力踩踏腳踏板的速度的大小設(shè)定比例輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)按比例輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力。
本發(fā)明所述的一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，包括電機(jī)、電機(jī)外殼、 減速箱、鏈輪、第一單向棘輪離合器、第二單向棘輪離合器、空心軸、中軸和中軸力矩傳感器，其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機(jī)外殼相對(duì)固定；所述第二單向棘輪離合器的內(nèi)圈和所述中軸固定連接；所述空心軸套裝在所述中軸上，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼連接。
進(jìn)一步地，所述中軸力矩傳感器包括左蓋、右蓋、五通、壓縮彈簧、鏈盤、從動(dòng)斜塊、 主動(dòng)斜塊、定支撐圈、動(dòng)支撐圈、鍵槽、鋼珠以及用于檢測(cè)動(dòng)支撐圈的軸向位移的位移檢測(cè)裝置，其中，所述中軸通過(guò)軸承安裝在所述左蓋上；所述左蓋和所述右蓋固定安裝在所述五通上；所述動(dòng)支撐圈套接在所述中軸上；所述動(dòng)支撐圈的內(nèi)側(cè)面和所述中軸的外側(cè)面上可以分別均勻設(shè)置多個(gè)所述鍵槽，在所述鍵槽中活動(dòng)放置一排鋼珠；所述從動(dòng)斜塊固定安裝在所述定支撐圈上；所述定支撐圈的一端通過(guò)軸承連接到所述右蓋，另一端的外側(cè)面安裝在所述第二單向棘輪離合器的內(nèi)側(cè)面上，該內(nèi)側(cè)面通過(guò)軸承固定在所述中軸上；所述主動(dòng)斜塊抵靠在所述從動(dòng)斜塊上；所述第二單向棘輪離合器的外側(cè)面連接到所述鏈盤上；在所述動(dòng)支撐圈和所述定支撐圈的端面間放置有所述壓縮彈簧；所述位移檢測(cè)裝置安裝在動(dòng)支撐圈附近。
進(jìn)一步地，所述位移檢測(cè)裝置包括線圈和感應(yīng)圈，其中，所述線圈固定安裝在所述五通上；所述動(dòng)支撐圈的一端固定安裝所述主動(dòng)斜塊，另一端固定安裝所述感應(yīng)圈。
進(jìn)一步地，所述主動(dòng)斜塊和所述從動(dòng)斜塊接觸面設(shè)置為螺旋結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，所述鍵槽的截面為半圓形。
進(jìn)一步地，所述中軸的外側(cè)面上的鍵槽長(zhǎng)度大于所述動(dòng)支撐圈的內(nèi)側(cè)面上的鍵槽長(zhǎng)度。
進(jìn)一步地，在所述動(dòng)支撐圈的內(nèi)側(cè)面的鍵槽兩端設(shè)置擋板。
進(jìn)一步地，所述減速箱由中心外齒輪、中心內(nèi)齒輪、雙聯(lián)齒輪、行星架組成，其中， 所述中心外齒輪為所述減速箱的輸入構(gòu)件，固定在所述空心軸上；所述中心內(nèi)齒輪為所述減速箱的輸出構(gòu)件，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼連接，并與所述第二單向棘輪離合器的外圈及所述鏈輪固定連接；所述雙聯(lián)齒輪相對(duì)其回轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動(dòng)連接，嚙合在所述中心外齒輪和所述中心內(nèi)齒輪之間；所述行星架和所述電機(jī)外殼固定連接。
進(jìn)一步地，所述雙聯(lián)齒輪個(gè)數(shù)為1-3個(gè)。
進(jìn)一步地，所述電機(jī)包括電機(jī)線圈和電機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，所述空心軸與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)所述第一單向棘輪離合器連接。
本發(fā)明所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)控制器根據(jù)人力踩踏腳踏板的速度的大小設(shè)定比例輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)按比例輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力。從而，人力踩踏的速度越高，電機(jī)按比例輸出的驅(qū)動(dòng)力越大，實(shí)現(xiàn)助力的目的。


圖1為本發(fā)明提出的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖2為本發(fā)明提出的力矩傳感器結(jié)構(gòu)示意圖3a、圖北和圖3c為本發(fā)明提出的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)盤上的磁鋼與霍爾傳感器之間不同的位置關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所述的一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，包括電機(jī)、電機(jī)外殼5、減速箱、鏈輪8、第一單向棘輪離合器1、第二單向棘輪離合器10、空心軸9、 中軸11和中軸力矩傳感器，其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機(jī)外殼5相對(duì)固定；所述第二單向棘輪離合器10的內(nèi)圈和所述中軸11固定連接；所述空心軸9套裝在所述中軸11 上，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼5連接。
如圖2所示，所述中軸力矩傳感器包括左蓋21、右蓋23、五通22、壓縮彈簧16、鏈盤M、從動(dòng)斜塊14、主動(dòng)斜塊13、定支撐圈15、動(dòng)支撐圈17、鍵槽和鋼珠12，其中，所述中軸 11通過(guò)軸承安裝在所述左蓋21上；所述左蓋21和所述右蓋23固定安裝在所述五通22上； 所述動(dòng)支撐圈17套接在所述中軸11上；所述動(dòng)支撐圈17的內(nèi)側(cè)面和所述中軸11的的外側(cè)面上可以分別均勻設(shè)置多個(gè)所述鍵槽，在所述鍵槽中活動(dòng)放置一排鋼珠12 ；所述從動(dòng)斜塊14固定安裝在所述定支撐圈15上；所述定支撐圈15的一端通過(guò)軸承連接到所述右蓋 23，另一端的外側(cè)面安裝在所述第二單向棘輪離合器10的內(nèi)側(cè)面上，該內(nèi)側(cè)面通過(guò)軸承固定在所述中軸11上；所述主動(dòng)斜塊13抵靠在所述從動(dòng)斜塊14上；所述第二單向棘輪離合器10的外側(cè)面連接到所述鏈盤M上；在所述動(dòng)支撐圈17和所述定支撐圈15的端面間放置有所述壓縮彈簧16。
在本實(shí)施例中，用于檢測(cè)動(dòng)支撐圈的軸向位移的位移檢測(cè)裝置為感應(yīng)圈19和線圈18，其中，所述線圈18固定安裝在所述五通22上；所述動(dòng)支撐圈17的一端固定安裝所述主動(dòng)斜塊13，另一端固定安裝所述感應(yīng)圈19。
如圖2所示，所述中軸力矩傳感器優(yōu)選的工作方式為從所述中軸11的右向左看， 設(shè)順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎颍簿褪侨肆︱?qū)動(dòng)方向?yàn)檎?。在沒(méi)有人力作用的情況下，所述壓縮彈簧16處于自然狀態(tài)。當(dāng)人力順時(shí)針踩下腳踏板，與之固定連接的所述中軸11發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所述主動(dòng)斜塊13也跟著旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致所述主動(dòng)斜塊13和所述從動(dòng)斜塊14的接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，
優(yōu)選地，所述主動(dòng)斜塊13和所述從動(dòng)斜塊14接觸面設(shè)置為螺旋結(jié)構(gòu)。在螺旋結(jié)構(gòu)的作用下，加上所述鋼珠的作用，所述主動(dòng)斜塊13相對(duì)于從所述動(dòng)斜塊14既發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又發(fā)生軸向位移，導(dǎo)致所述動(dòng)支撐圈17產(chǎn)生徑向和軸向移動(dòng)，按照所述主動(dòng)斜塊13和所述從動(dòng)斜塊14之間接觸面設(shè)計(jì)的螺旋方向，此時(shí)所述動(dòng)支撐圈17克服所述壓縮彈簧16 的張力，相對(duì)所述中軸11向右作軸向移動(dòng)，所述感應(yīng)圈19向所述線圈18方向移動(dòng)。圖3 示出了不同信號(hào)強(qiáng)度下，所述感應(yīng)圈19和所述線圈18的位置關(guān)系。圖3a、3b、3c分別表示信號(hào)弱、信號(hào)中、信號(hào)強(qiáng)的三種情況。
作為一種優(yōu)選方案，所述鍵槽的截面設(shè)置為半圓形。
優(yōu)選地，所述中軸11的外側(cè)面上的鍵槽長(zhǎng)度大于所述動(dòng)支撐圈17的內(nèi)側(cè)面上的鍵槽長(zhǎng)度，以使得動(dòng)支撐圈17相對(duì)中軸11做軸向移動(dòng)。
為了把所述的一排鋼珠封閉在鍵槽中，在所述動(dòng)支撐圈17的內(nèi)側(cè)面的鍵槽兩端設(shè)置擋板，兩端擋板之間的距離正好可以容納所述的一排鋼珠12，構(gòu)成了一套滾珠花鍵機(jī)構(gòu)。
如圖1所示，作為一種優(yōu)選方案，所述減速箱由中心外齒輪2、中心內(nèi)齒輪7、雙聯(lián)齒輪6、行星架20組成，其中，所述中心外齒輪2為所述減速箱的輸入構(gòu)件，固定在所述空心軸9上；所述中心內(nèi)齒輪7為所述減速箱的輸出構(gòu)件，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼5連接，并與所述第二單向棘輪離合器10的外圈及所述鏈輪8固定連接；所述雙聯(lián)齒輪6相對(duì)其回轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動(dòng)連接，嚙合在所述中心外齒輪2和所述中心內(nèi)齒輪7之間；所述行星架20和所述電機(jī)外殼5固定連接。
作為一種優(yōu)選方案，所述雙聯(lián)齒輪個(gè)數(shù)為1-3個(gè)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)設(shè)計(jì)需要，靈活設(shè)置齒輪類型及數(shù)量。
優(yōu)選地，所述電機(jī)包括電機(jī)線圈3和電機(jī)轉(zhuǎn)子4，其中，所述空心軸9與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子4通過(guò)所述第一單向棘輪離合器1連接。
本發(fā)明工作方式優(yōu)選為只要某一時(shí)刻順時(shí)針踩下自行車踏板，驅(qū)動(dòng)力傳遞到所述中軸11，所述中軸11的扭力通過(guò)滾珠花鍵機(jī)構(gòu)的作用，傳遞到所述主動(dòng)斜塊13，在克服所述壓縮彈簧16的張力后，所述主動(dòng)斜塊13和所述從動(dòng)斜塊14的螺旋接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，一方面把扭力傳到所述從動(dòng)斜塊14上，通過(guò)所述第二棘輪離合器10輸出人力，另一方面所述動(dòng)支撐圈17相對(duì)所述中軸11向右移動(dòng)，帶動(dòng)了所述感應(yīng)圈19向右進(jìn)入所述線圈 18，所以所述感應(yīng)圈19向右移動(dòng)是跟人力順時(shí)針踩踏力成正比的。
為了更清楚的闡述本發(fā)明，假設(shè)此刻人力驅(qū)動(dòng)保持不變，那么所述主動(dòng)斜塊13和所述從動(dòng)斜塊14的螺旋接觸面經(jīng)相對(duì)滑動(dòng)后靜止，直接傳送扭力給所述定支撐圈15，再通過(guò)所述第二單向棘輪離合器10輸出人力。此時(shí)所述動(dòng)支撐圈17相對(duì)所述中軸11滑動(dòng)后也靜止，所述壓縮彈簧16經(jīng)壓縮后也靜止。也就是說(shuō)，在人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)支撐圈17、感應(yīng)圈19、主動(dòng)斜塊13、從動(dòng)斜塊14、定支撐圈15等部件相對(duì)五通22以及固定安裝在五通上的所述線圈18是高速旋轉(zhuǎn)的，所述感應(yīng)圈19雖然相對(duì)于所述線圈18高速旋轉(zhuǎn)，但是此時(shí)所述感應(yīng)圈19進(jìn)入所述線圈18的位置深度是和人的踩塌力成正比的，測(cè)出這個(gè)位置變化導(dǎo)致磁場(chǎng)變化的信號(hào)就能控制電機(jī)按比例產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，共同驅(qū)使電動(dòng)自行車前行，從而實(shí)現(xiàn)了助力的目的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，測(cè)量該位置變化導(dǎo)致磁場(chǎng)變化的信號(hào)可以使用其他位移檢測(cè)裝置，比如通過(guò)線性霍爾位置傳感器或其他形式的壓力傳感器、位置傳感器、光電傳感器或其他能適時(shí)采集檢測(cè)出所述動(dòng)支撐圈的軸向位移量并輸出相應(yīng)的信號(hào)的裝置等。
綜上所述，本發(fā)明所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，能夠隨著腳踏的速度按比例輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)助力的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換的，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括電機(jī)、電機(jī)外殼、減速箱、鏈輪、第一單向棘輪離合器、第二單向棘輪離合器、空心軸、中軸和中軸力矩傳感器， 其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機(jī)外殼相對(duì)固定； 所述第二單向棘輪離合器的內(nèi)圈和所述中軸固定連接； 所述空心軸套裝在所述中軸上，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述中軸力矩傳感器包括左蓋、右蓋、五通、壓縮彈簧、鏈盤、從動(dòng)斜塊、主動(dòng)斜塊、定支撐圈、動(dòng)支撐圈、鍵槽、鋼珠以及用于檢測(cè)動(dòng)支撐圈的軸向位移的位移檢測(cè)裝置，其中，所述中軸通過(guò)軸承安裝在所述左蓋上； 所述左蓋和所述右蓋固定安裝在所述五通上； 所述動(dòng)支撐圈套接在所述中軸上；所述動(dòng)支撐圈的內(nèi)側(cè)面和所述中軸的外側(cè)面上可以分別均勻設(shè)置多個(gè)所述鍵槽，在所述鍵槽中活動(dòng)放置一排鋼珠；所述從動(dòng)斜塊固定安裝在所述定支撐圈上；所述定支撐圈的一端通過(guò)軸承連接到所述右蓋，另一端的外側(cè)面安裝在所述第二單向棘輪離合器的內(nèi)側(cè)面上，該內(nèi)側(cè)面通過(guò)軸承固定在所述中軸上； 所述主動(dòng)斜塊抵靠在所述從動(dòng)斜塊上； 所述第二單向棘輪離合器的外側(cè)面連接到所述鏈盤上； 在所述動(dòng)支撐圈和所述定支撐圈的端面間放置有所述壓縮彈簧； 所述位移檢測(cè)裝置安裝在動(dòng)支撐圈附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述位移檢測(cè)裝置包括線圈和感應(yīng)圈，其中，所述線圈固定安裝在所述五通上；所述動(dòng)支撐圈的一端固定安裝所述主動(dòng)斜塊，另一端固定安裝所述感應(yīng)圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述主動(dòng)斜塊和所述從動(dòng)斜塊接觸面設(shè)置為螺旋結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述鍵槽的截面為半圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述中軸的外側(cè)面上的鍵槽長(zhǎng)度大于所述動(dòng)支撐圈的內(nèi)側(cè)面上的鍵槽長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述動(dòng)支撐圈的內(nèi)側(cè)面的鍵槽兩端設(shè)置擋板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述減速箱由中心外齒輪、中心內(nèi)齒輪、雙聯(lián)齒輪、行星架組成，其中，所述中心外齒輪為所述減速箱的輸入構(gòu)件，固定在所述空心軸上； 所述中心內(nèi)齒輪為所述減速箱的輸出構(gòu)件，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼連接，并與所述第二單向棘輪離合器的外圈及所述鏈輪固定連接；所述雙聯(lián)齒輪相對(duì)其回轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動(dòng)連接，嚙合在所述中心外齒輪和所述中心內(nèi)齒輪之間；所述行星架和所述電機(jī)外殼固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述雙聯(lián)齒輪個(gè)數(shù)為1-3個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)包括電機(jī)線圈和電機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，所述空心軸與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)所述第一單向棘輪離合器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括電機(jī)、電機(jī)外殼、減速箱、鏈輪、第一單向棘輪離合器、第二單向棘輪離合器、空心軸、中軸和中軸力矩傳感器，其中，所述中軸力矩傳感器與所述電機(jī)外殼相對(duì)固定；所述第二單向棘輪離合器的內(nèi)圈和所述中軸固定連接；所述空心軸套裝在所述中軸上，通過(guò)軸承與所述電機(jī)外殼連接。本發(fā)明所述的種線圈感應(yīng)力矩傳感器中置電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)控制器根據(jù)人力踩踏腳踏板的速度的大小設(shè)定比例輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)按比例輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)力。從而，人力踩踏的速度越高，電機(jī)按比例輸出的驅(qū)動(dòng)力越大，實(shí)現(xiàn)助力的目的。
文檔編號(hào)B62M11/00GK102514679SQ201110449310
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者吳俊 , 張來(lái)剛, 高峰 申請(qǐng)人:蘇州博菲利電動(dòng)科技有限公司