電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其機械部分通過設計徑向間隙旋轉配合的中軸和牙盤固定座，確保倒蹬中軸反轉時，中軸能與牙盤固定座做非同步的相對轉動；而電路部分則采用霍爾感應組件和線圈信號引出機構；當人后蹬自行車時，中軸相對牙盤固定座小幅轉動，經一定延時后再帶動牙盤固定座一同反轉，此過程中，霍爾元件和磁鋼相對位置發(fā)生變化而產生磁通變化，進而發(fā)出感應信號通過線圈信號引出機構傳輸給控制器以制動電機。其設計核心是線圈信號引出機構，該機構通過同心配置的兩個感應線圈傳輸信號，為非接觸式信號傳遞，相比原有的連線接觸式傳遞機構，簡化了結構，不會造成線路糾纏，使得裝置整體的工作靈敏度和可靠性更高。
【專利說明】
電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置。
【背景技術】
[0002]倒剎機構是運用踏板來產生剎車效果的機構，即提供利用鏈條受曲柄反蹬倒轉時，與設置在輪轂軸內的剎車機構聯(lián)動，從而產生對后輪進行剎車的動作。這種剎車機構在過去的老式傳統(tǒng)自行車上運用較多，目前我們國家已經比較少見，但在一些國家和地區(qū)還有著較大的需求，并且某些還作為自行車安全剎車制動機構的標準來運用。
[0003]隨著電動(助力)自行車在全球范圍內的廣泛推廣和發(fā)展，上述倒剎機構自然也會運用至部分電動自行車上，然而將傳統(tǒng)的倒剎車機構搬至電動自行車上存在如下問題:
電動自行車是采用輪轂或中置電機提供騎行時輔助動力的自行車，因其在騎行時電機高速運轉，假如在電機未停止運轉的前提下給予其瞬時的剎車指令，不僅無法有效的剎停自行車，且還將會造成電機燒毀和剎車機構的損壞，甚至影響騎行者安全。而已知的電動自行車上用于控制電機電路通斷的機構通常設置在握把上，當騎行者要進行倒蹬動作時，可能無法有較快的反應來松開握把切斷電機電路。
[0004]為了解決上述問題，現有技術中催生出直接通過倒剎機構對電機制動的裝置，這類裝置通常以霍爾元件作為制動時信號傳遞的核心部件。例如申請?zhí)?01210262877.9公開的一種“電動自行車的倒踩剎車機構”，其原理是通過霍爾元件來感應兩個相對偏轉的磁體間的磁通變化，從而產生制動信號對電機實施制動。雖然這類基于霍爾元件的倒剎信號傳遞機構的實現原理并不復雜，但在具體安裝實施的探索過程中還是存在如下問題:
已知的機構中能夠作為驅動霍爾元件和磁鋼產生相對偏轉的載體的部件(中軸和牙盤)都是在騎行過程中需要不停旋轉的部件，這給霍爾元件及其電路板的引出線布置造成了很大的困擾，只要設計不當就會造成線路的纏繞和損壞。
[0005]為了解決上述問題，現有技術中幾乎都采取將霍爾元件避開安裝在中軸及牙盤這類旋轉部件上，而是固定至車架上的方案。例如201210262877.9的專利結構就是這類方案的典型，它雖然解決了線路纏繞的問題，但卻存在如下缺點:
I)設計結構復雜，零部件多:因為在騎行過程中單個旋轉的磁環(huán)相對于禁止的霍爾元件無法產生磁通的變化，故該機構中必須至少采用兩個磁環(huán)。而磁環(huán)相對于單個磁鋼而言，本身成本就較高，增加磁環(huán)的數量意味著增加安裝的難度和生產成本。
[0006]2)工作靈敏度和可靠性差:該機構中霍爾元件是相對禁止的部件，其只能通過兩個磁環(huán)之間的偏轉來感應磁通的變化，當分別固定這兩個磁環(huán)的曲柄軸(中軸)驅動環(huán)和大齒盤(牙盤)套筒之間未產生可靠錯位，或者因長期磨損導致錯位不明顯時，磁環(huán)間產生的磁通變化量非常小，霍爾元件(磁性感測器)就無法準確檢測出微弱的磁感應信號，也就無法及時有效的讓電機制動。
[0007]3)生產工序多，易有誤差:因該機構設計有用于固定磁環(huán)和曲柄軸(中軸)的中間部件“驅動環(huán)”，其與曲柄軸鍵槽配合連接，不僅增加了裝配工序，提高了生產成本，且其一旦裝配出現偏差就會影響整個機構的工作精度，故一定程度上降低了設備可靠性。
[0008]

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明目的是:提供一種結構簡單，生產成本相對較低，而工作靈敏度和可靠性更高的電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其尤其能夠解決現有技術中引出線的纏繞糾結問題。
[0010]本發(fā)明的技術方案是:一種電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，包括信號產生裝置和用于接收該信號以制動電機的控制器，所述信號產生裝置包括安裝在車架上的中軸和設于中軸上的牙盤;所述牙盤經鏈條與安裝在車輪輪轂上的剎車機構相連;其特征在于:
所述牙盤藉由牙盤固定座與中軸相連，該牙盤固定座藉由中孔套置于中軸上，所述中孔內壁上設有若干凹槽，而中軸上一體設有與各凹槽對應的凸起，并且所述凸起可隨中軸正反轉而在相應凹槽的兩端壁間活動；
還包括霍爾感應組件和線圈信號引出機構，所述霍爾感應組件包括霍爾元件和與霍爾元件對應的磁鋼，所述霍爾元件設置在中軸和牙盤固定座中的一個上，而磁鋼則設置在另一個上;所述線圈信號引出機構包括固定在車架上的第一線圈骨架及固定在中軸或牙盤固定座上的第二線圈骨架，所述第一線圈骨架上設有第一感應線圈，而第二線圈骨架上設有與第一感應線圈同心配置的第二感應線圈，所述霍爾元件與所述第二感應線圈電連接，而所述第一感應線圈與所述控制器電連接；
當人前蹬自行車時，所述凸起與相應凹槽的第一端壁相抵，使得中軸驅使牙盤固定座帶動牙盤同步正轉;此時所述磁鋼與霍爾元件位置保持不變；
當人后蹬自行車時，所述凸起從相應凹槽的第一端壁活動至與第二端壁相抵，使得中軸相對牙盤固定座轉動，并經過一定延時后再帶動牙盤固定座反轉;此過程中，所述磁鋼和霍爾元件相對位置發(fā)生變化而產生磁通變化，使得霍爾元件發(fā)出感應信號通過線圈信號引出機構傳輸給控制器以制動電機。
[0011]進一步的，本發(fā)明中所述電機為中置電機或輪轂電機。中置電機即安裝在中軸上的電機，其輸出軸端與中軸通過齒輪減速機構配合傳動；而輪轂電機則設計在車輪(后輪)的輪轂位置，其直接驅動車輪旋轉，同時輪轂電機一側離合器端部設有齒盤經鏈條與中軸上的鏈盤連接。當然對于中置電機和輪轂電機的具體結構和裝配方式均為公知技術，本發(fā)明中不再詳述。
[0012]優(yōu)選的，本發(fā)明中所述中孔內壁上的凹槽多余一個時，沿圓周均勻間隔分布。
[0013]本發(fā)明中所述磁鋼數量可以僅采用一個，當然優(yōu)選的，本發(fā)明中所述磁鋼數量為兩個以上，并且在中軸或牙盤固定座上沿圓周均勻間隔布置，而霍爾元件與所述磁鋼一一對應布置。
[0014]進一步的，本發(fā)明中所述霍爾元件固定在線路板上，并藉由該線路板與所述第二感應線圈電連接，而所述線路板與所述第二線圈骨架固定(即霍爾元件通過線路板和第二線圈骨架與中軸或者牙盤固定座固定);或者所述磁鋼與第二線圈骨架固定，并藉由該第二線圈骨架與中軸或者牙盤固定座固定。
[0015]進一步的，本發(fā)明中所述牙盤固定座的所述中孔與中軸之間設有軸承。
[0016]本發(fā)明中涉及的所述中軸，其兩端同常規(guī)技術一樣通過曲柄安裝腳踏。
[0017]需要說明，本發(fā)明是電動自行車倒剎機構的前置電機制動裝置，對于涉及的與鏈盤經鏈條相連并安裝在車輪(后輪)輪轂上的剎車機構為公知技術，其結構、裝配方式和動作原理均可參加現有技術，本發(fā)明對其不再詳述。
[0018]
本發(fā)明的優(yōu)點是:
1.本發(fā)明裝置的設計核心是線圈信號引出機構，該機構通過同心配置的兩個感應線圈傳輸信號，為非接觸式信號傳遞，相比原有的連線接觸式傳遞機構，不會出現引出線路糾纏和損壞的情況，簡化了結構，便于設計人員安裝的同時，也使得本發(fā)明裝置整體的工作靈敏度和可靠性更高。
[0019]2.本發(fā)明的信號引出方式采用的是感應線圈間的非接觸方式，其在結構布局配置時無需考慮太多因素，也無需采用復雜精密的機械式防干涉線路引出機構，安裝速度更快，可以大大提高生產效率，同時節(jié)約生產成本。
[0020]3.本發(fā)明中沒有將霍爾元件固定死，而是將其安裝至中軸或牙盤固定座上，使其自身能夠直接同相對應的磁鋼之間發(fā)生偏轉而產生磁通變化，進而輸出感應信號，其相比現有的雙磁環(huán)磁感應組件更加靈敏，響應速度更快，準確度也更高，且因省略了驅動環(huán)等中間部件，受磨損干擾錯位而導致感應精度下降的影響較小，能夠更為及時有效的讓電機制動，提高倒蹬剎車安全性。
[0021]4.本發(fā)明中采用磁鋼代替現有技術中的雙磁環(huán)，節(jié)約了生產成本。
[0022]5.本發(fā)明中的中軸上直接成型凸起與牙盤固定座上的凹槽匹配，省略了中間的驅動環(huán)，不僅簡化了裝配工序，降低了生產成本，也能夠防止因裝配偏差而造成的機構工作可靠性下降的情況。
[0023]
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
圖1為本發(fā)明的結構主剖面圖；
圖2為圖1的中軸和牙盤固定座配合結構的剖面視圖(人前蹬自行車時的中軸和牙盤固定座配合狀態(tài)，帶有霍爾元件和磁鋼位置關系)；
圖3為圖1的中軸和牙盤固定座配合結構的剖面視圖(人后蹬自行車時的中軸和牙盤固定座配合狀態(tài)，帶有霍爾元件和磁鋼位置關系)。
[0025]其中:1、車架;2、中軸;2a、凸起;3、牙盤;4、牙盤固定座;4a、凹槽;A、第一端壁;B、第二端壁;5、霍爾元件;6、磁鋼;7、第一線圈骨架;8、第二線圈骨架;9、第一感應線圈；10、第二感應線圈；11、線路板;12、軸承。
【具體實施方式】
[0026]實施例:結合圖1?圖3所示，對本發(fā)明電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置的【具體實施方式】進行說明。本實施例具體裝配在采用中置電機的電動自行車上，由信號產生裝置和用于接收該信號以制動電機的控制器共同組成，如圖1所示，信號產生裝置的常規(guī)結構為:車架1、安裝在車架I上的中軸2和中置電機(圖中省略)以及設置在中軸2上的牙盤3，所述牙盤3經鏈條與安裝在車輪(后)輪轂上的剎車機構(圖中省略)相連。同現有技術一樣，中置電機與牙盤3之間通過齒輪減速機構連接傳動。本發(fā)明核心改進如下:
所述牙盤3藉由牙盤固定座4與中軸2相連，該牙盤固定座4藉由中孔套置于中軸2上，并且所述中孔與中軸2之間設有軸承12。結合圖2和圖3所示，所述中孔內壁上沿圓周均勻間隔設有四個凹槽4a，而中軸2上一體設有與各凹槽4a對應的凸起2a，凸起2a抵入凹槽4a內，并且所述凸起2a可隨中軸2正反轉而在相應凹槽4a的兩端壁A、B間活動，為了方便說明兩端壁分別命名為第一端壁A(圖2、3中左側端壁)和第二端壁B(圖2、3中右側端壁)。
[0027]本實施例中的信號產生裝置還包括霍爾感應組件和線圈信號引出機構，所述霍爾感應組件由霍爾元件5及其線路板11和與霍爾元件5對應的磁鋼6組成，本實施例中所述霍爾元件5及其線路板11設置在中軸2上，而磁鋼6則直接固定在牙盤固定座4上。所述磁鋼6的數量為兩個，并且在牙盤固定座4上沿圓周均勻間隔布置，而霍爾元件5與所述磁鋼6—一對應布置。
[0028]本實施例中所述線圈信號引出機構包括固定在車架I上的第一線圈骨架7和固定在中軸2上的第二線圈骨架8，所述第一線圈骨架7上繞置有第一感應線圈9，而第二線圈骨架8上繞置有與第一感應線圈9同心配置的第二感應線圈10，所述霍爾元件5固定在線路板11上，并藉由該線路板11與所述第二感應線圈10電連接，而所述線路板11與所述第二線圈骨架8固定(即霍爾元件5通過線路板11和第二線圈骨架8與中軸2固定)；而所述第一感應線圈9與所述控制器電連接。
[0029]結合圖1?圖3說明本發(fā)明的實現原理:
當人前蹬自行車時，所述凸起2a與相應凹槽4a的第一端壁A相抵，使得中軸2驅使牙盤固定座4帶動牙盤3同步正轉;此時所述磁鋼6與霍爾元件5位置保持不變，如圖2所示；
當人后蹬自行車時，中軸2相對牙盤固定座4微微偏轉一定角度a，如圖3所示，而所述凸起2a從相應凹槽4a的第一端壁A活動至與第二端壁B相抵，即經過一定延時后中軸2再帶動牙盤固定座4一同反轉;此過程中，所述磁鋼6和霍爾元件5相對位置發(fā)生變化而產生磁通變化，使得霍爾元件5發(fā)出感應信號通過線圈信號引出機構傳輸給控制器以制動電機。
[0030]當然上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據本發(fā)明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，包括信號產生裝置和用于接收該信號以制動電機的控制器，所述信號產生裝置包括安裝在車架(I)上的中軸(2)和設于中軸(2)上的牙盤(3);所述牙盤(3)經鏈條與安裝在車輪輪轂上的剎車機構相連;其特征在于: 所述牙盤(3)藉由牙盤固定座(4)與中軸(2)相連，該牙盤固定座(4)藉由中孔套置于中軸(2)上，所述中孔內壁上設有若干凹槽(4a)，而中軸(2)上一體設有與各凹槽(4a)對應的凸起(2a)，并且所述凸起(2a)可隨中軸(2)正反轉而在相應凹槽(4a)的兩端壁(A、B)間活動； 還包括霍爾感應組件和線圈信號引出機構，所述霍爾感應組件包括霍爾元件(5)和與霍爾元件(5)對應的磁鋼(6)，所述霍爾元件(5)設置在中軸(2)和牙盤固定座(4)中的一個上，而磁鋼(6)則設置在另一個上;所述線圈信號引出機構包括固定在車架(I)上的第一線圈骨架(7)及固定在中軸(2)或牙盤固定座(4)上的第二線圈骨架(8)，所述第一線圈骨架(7)上設有第一感應線圈(9)，而第二線圈骨架(8)上設有與第一感應線圈(9)同心配置的第二感應線圈(10)，所述霍爾元件(5)與所述第二感應線圈(10)電連接，而所述第一感應線圈(9)與所述控制器電連接； 當人前蹬自行車時，所述凸起(2a)與相應凹槽(4a)的第一端壁(A)相抵，使得中軸(2)驅使牙盤固定座(4)帶動牙盤(3)同步正轉;此時所述磁鋼(6)與霍爾元件(5)位置保持不變； 當人后蹬自行車時，所述凸起(2a)從相應凹槽(4a)的第一端壁(A)活動至與第二端壁(B)相抵，使得中軸(2)相對牙盤固定座(4)轉動，并經過一定延時后再帶動牙盤固定座(4)反轉;此過程中，所述磁鋼(6)和霍爾元件(5)相對位置發(fā)生變化而產生磁通變化，使得霍爾元件(5)發(fā)出感應信號通過線圈信號引出機構傳輸給控制器以制動電機。2.根據權利要求1所述的電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其特征在于所述電機為中置電機或輪轂電機。3.根據權利要求1所述的電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其特征在于所述中孔內壁上的凹槽(4a)多余一個時，沿圓周均勻間隔分布。4.根據權利要求1所述的電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其特征在于所述磁鋼(6)數量為兩個以上，并且在中軸(2)或牙盤固定座(4)上沿圓周均勻間隔布置，而霍爾元件(5)與所述磁鋼(6 ) 對應布置。5.根據權利要求1所述的電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其特征在于所述霍爾元件(5)固定在線路板(11)上，并藉由該線路板(11)與所述第二感應線圈(10)電連接，而所述線路板(11)與所述第二線圈骨架(8)固定;或者所述磁鋼(6)與第二線圈骨架(8)固定，并藉由該第二線圈骨架(8)與中軸(2)或者牙盤固定座(4)固定。6.根據權利要求1所述的電動自行車中軸倒剎信號傳遞裝置，其特征在于所述牙盤固定座(4)的所述中孔與中軸(2)之間設有軸承(12)。
【文檔編號】B62L5/00GK105857493SQ201610239065
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】溫群峰
【申請人】蘇州盛億電機有限公司