專利名稱：電動自行車中軸扭力傳感裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動自行車中軸扭力傳感裝置。
背景技術：
電動自行車由于其輕快省力及無污染等特點，正日益在我國推廣運用。傳統的電動自行車都用手把來調速，即用手把來控制電機的輸出功率，而目前越來越多的電動自行車則主要采用扭力傳感器將人騎行時腳的蹬力轉換成相應的電壓信號輸出，經電機控制電路板放大處理后控制電機的運轉功率，這樣可以大大節省能源。目前用于電動自行車中的扭力傳感器多為霍爾轉速傳感器，這種傳感器使用磁鋼粘貼在電動自行車的中軸或飛輪等旋轉部件表面，而在車架主軸等非轉動部件上安裝霍爾元件，當人踏腳蹬時，中軸或飛輪旋轉產生對應于扭力矩的變化電位，并輸出相應的電壓信號，經放大處理后即可控制電機的輸出功率。這類電動自行車傳感器存在下述問題:1、不能檢測靜態和動態扭矩，測量精度差，在騎行中不能零啟動，在平路和下坡騎行中會出現電動助力過大而使電池產生不必要的放電。2、中軸及飛輪這類旋轉部件在電動自行車的長期使用過程中易磨損或傾斜，導致其上的磁鋼與霍爾元件之間的位置發生變化，使得感應電位信號的輸出不再準確，傳感器的工作穩定性和可靠性均大大下降。
發明內容本實用新型目的是:提供一種能夠檢測靜態和動態扭矩并且工作性能更加穩定可靠的電動自行車中軸扭力傳感裝置，該傳感裝置還可以確保電動自行車在騎行中零啟動并保持行駛性能的穩定。本實用新型的技術方案是:一種電動自行車中軸扭力傳感裝置，包括五通管和旋轉裝配于五通管內的中軸；其特征在于所述中軸上固定或一體設有磁環，所述磁環上沿圓周均勻間隔設有以S、N極交 替排布的若干磁極；所述中軸上設有由其帶動旋轉的彈性扭轉體，所述彈性扭轉體上固定或一體設有隔離環，所述隔離環套于磁環上，其上沿圓周均勻間隔開設若干用于導磁的窗口 ；還包括固定在五通管內并位于隔離環外圍用于感應磁通變化的線圈，所述線圈的引出線與電動自行車的電機控制電路板電連接，而電機控制電路板則與電機電連接。進一步的，本實用新型中所述磁環由固定或一體設于中軸上的定位環和沿圓周以
S、N極交替的順序均勻間隔固定于定位環上的若干磁鋼構成。更進一步的，本實用新型中所述定位環表面沿圓周均勻間隔設有若干磁鋼定位槽，所述磁鋼卡固在所述磁鋼定位槽內。進一步的，本實用新型中所述五通管內裝有線圈定位管，所述五通管兩端通過壓入鎖緊蓋軸向固定所述線圈定位管，所述線圈定位管一端的內壁上對應磁環設有內階環形槽，所述線圈從線圈定位管一端嵌入所述內階環形槽內，線圈外端通過套置于彈性扭轉體上的卡簧軸向固定。[0009]更進一步的，本實用新型中所述五通管和線圈定位管上對應開有通孔，所述通孔供線圈的所述引出線穿過與電動自行車的電機控制電路板電連接。更進一步的，本實用新型還包括鏈盤，所述彈性扭轉體一端一體設置帶有花鍵的鏈盤連接頭，所述鏈盤連接頭套置于中軸上，所述鏈盤上設有與鏈盤連接頭上的花鍵配合的花鍵孔，所述鏈盤連接頭伸出五通管一端的鎖緊蓋與鏈盤裝配。再進一步的，本實用新型中所述中軸一端套設有與鏈盤連接頭固定以軸向鎖緊所述鏈盤的鏈盤壓蓋。再進一步的，本實用新型中所述鏈盤連接頭與中軸之間設置有軸承，而所述兩個鎖緊蓋分別與所述中軸和所述鏈盤連接頭之間也設置有軸承。進一步的，本實用新型中所述彈性扭轉體上一體設有花鍵套，與中軸上設有的花鍵配合固定。本實用新型中的彈性扭轉體優先采用現有的韌性和扭轉性能好的薄壁鋼管制成，例如彈簧鋼管，并且為進一步加強這類鋼管的扭轉性能，亦可于鋼管壁上沿螺旋線均勻間隔打孔，或至少銑出內、外螺旋槽之一，或切割出螺旋切口。當然，本實用新型中的彈性扭轉體亦可采用常規的彈簧。本實用新型中涉及的中軸在實際使用時同常規技術一樣與自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動旋轉。本實用新型的具體工作原理是:在電動自行車啟動和騎行過程中，人踩腳踏帶動中軸旋轉，由于在中軸瞬時受力時，彈性扭轉體在慣性作用下保持相對靜止，這樣就使得中軸和彈性扭轉體之間產生相對扭轉，也即使得磁環和隔離環之間產生相對轉動(轉動角度不大，通常2度左右)。而磁環上的磁極與隔離環上對應的窗口之間的錯動帶來了磁通的變化，產生磁通變化量I再由線圈感應獲得所述磁通變化量I并將之轉換成電壓信號輸出給電機控制電路板 。所述電機控制電路板根據電壓信號的強弱分別輸出相應的控制信號，驅動電機降低或者提高運轉功率以起到很好的助力效果，大大節省能源。本實用新型中所述電機控制電路板的作用即接收線圈輸出的電壓信號，并根據電壓信號輸出相應的控制信號給電機，驅動電機改變輸出功率，其實現方式為本領域技術人員所熟知。本實用新型的優點是:1.本實用新型通過磁環和帶有窗口的隔離環間的相對轉動將人踩踏時中軸所受扭力大小轉換為磁通變化量δ，即通過圓周架構來實現中軸扭力與磁通變化量δ之間的轉換，相比現有的霍爾扭力傳感器，不受感應元件安裝位置的限制，也不會存在低轉速時感應信號微弱的缺陷，而是始終能確保感應信號的高靈敏度和高精度。2.本實用新型的中軸和彈性扭轉體之間只需有相對轉動，即可感應扭力信號，故能夠檢測靜態和動態扭矩，相比現有的霍爾扭力傳感器，工作性能更加穩定可靠，而且還可以確保電動自行車在騎行中零啟動并保持行駛性能的穩定。3.本實用新型結構簡單、生產方便，制造成本低。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:[0023]

圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1的A — A向剖視圖。其中:1、五通管；2、中軸；2a、花鍵；3、彈性扭轉體；3a、花鍵套；4、隔離環；4a、窗口 ；5、線圈；5a、引出線；A、磁環、6、定位環；7、磁鋼；8、線圈定位管；8a、內階環形槽；9、卡簧；10、鏈盤；11、鏈盤連接頭；12、鏈盤壓蓋；13、左鎖緊蓋；14、右鎖緊蓋；15、軸承。
具體實施方式
實施例:結合圖1和圖2所示為本實用新型電動自行車中軸扭力傳感裝置的一種具體實施方式
，其由五通管1、中軸2、彈性扭轉體3、隔離環4、線圈5、磁環A、線圈定位管8、卡簧9、鏈盤10、鏈盤連接頭11、鏈盤壓蓋12、左鎖緊蓋13、右鎖緊蓋14和三個軸承15 —同組成。本實施例中所述中軸2置于五通管I內，中軸2上設有彈性扭轉體3，所述彈性扭轉體3采用現有的彈簧鋼管制成，并且于彈簧鋼管的管壁上切割有螺旋切口，以增強其扭轉性能。本實施例中的彈性扭轉體3的左端一體設有花鍵套3a，與中軸2上設有的花鍵2a配合固定，從而使得彈性扭轉體3可以隨同中軸2 —起旋轉。本實施例中所述磁環A上沿圓周均勻間隔設有以S、N極交替排布的12個磁極。具體結合圖2所示，所述磁環A具體由一體設于中軸2上的定位環6和沿圓周以S、N極交替的順序均勻間隔固定于定位環6上的12個磁鋼7共同構成。并且本實施例中所述定位環6表面沿圓周均勻間隔 開設12個磁鋼定位槽，所述磁鋼7對應卡固在相應的磁鋼定位槽內從而形成磁極。本實施例中所述彈性扭轉體3上一體設有隔離環4，所述隔離環4套于磁環A上，其上沿圓周均勻間隔開設4個用于導磁的窗口 4a，具體見圖2所示。在初始狀態，也即中軸未受力的靜置狀態下，相鄰兩個磁鋼7的間隙正對窗口 4a。本實施例中所述五通管I內裝有線圈定位管8，所述五通管I兩端通過壓入左、右鎖緊蓋13、14軸向固定所述線圈定位管8,所述線圈定位管8 —端的內壁上對應磁環A設有內階環形槽8a,所述線圈5從線圈定位管8 一端嵌入所述內階環形槽8a內，線圈5外端通過套置于彈性扭轉體3上的卡簧9軸向固定。所述線圈5位于隔離環4外圍用于感應磁通變化。所述五通管I和線圈定位管8上對應開有通孔(圖上未標注)，所述線圈5的引出線5a從所述通孔中穿出從而與電動自行車的電機控制電路板(圖中未畫出)電連接,而電機控制電路板則與電機(圖中未畫出)電連接。本實施例中所述彈性扭轉體3右端一體設置帶有花鍵的鏈盤連接頭11，所述鏈盤連接頭11套置于中軸2上，所述鏈盤10上設有與鏈盤連接頭11上的花鍵配合的花鍵孔，所述鏈盤連接頭11伸出五通管I 一端的鎖緊蓋與鏈盤10裝配。所述中軸2右端套設有與鏈盤連接頭11固定以軸向鎖緊所述鏈盤10的鏈盤壓蓋12，本實施例中所述鏈盤壓蓋12是套緊在鏈盤連接頭11上的。本實施例中所述鏈盤連接頭11與中軸2之間設置有軸承15，而所述左鎖緊蓋13與所述中軸2之間，以及右鎖緊蓋14與所述鏈盤連接頭11之間也均設置有軸承15。本實施例中涉及的中軸2在實際使用時同常規技術一樣與自行車腳踏裝配固定，并由人踩踏而帶動旋轉。[0034]本實用新型的具體工作原理是:在電動自行車啟動和騎行過程中，人踩腳踏帶動中軸2旋轉，由于在中軸2瞬時受力時，彈性扭轉體3在慣性作用下保持相對靜止，這樣就使得中軸2和彈性扭轉體3之間產生相對扭轉，也即使得磁環A和隔離環4之間產生相對轉動(轉動角度不大，通常2度左右)。而磁環A上的磁極與隔離環4上對應的窗口 4a之間的錯動帶來了磁通的變化，產生磁通變化量δ，再由線圈5感應獲得所述磁通變化量δ，并將之轉換成電壓信號輸出給電機控制電路板。所述電機控制電路板根據電壓信號的強弱分別輸出相應的控制信號，驅動電機降低或者提高運轉功率以起到很好的助力效果，大大節省能源。當然上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。·
權利要求1.一種電動自行車中軸扭力傳感裝置，包括五通管(I)和旋轉裝配于五通管(I)內的中軸(2);其特征在于所述中軸(2)上固定或一體設有磁環(A)，所述磁環(A)上沿圓周均勻間隔設有以S、N極交替排布的若干磁極；所述中軸(2)上設有由其帶動旋轉的彈性扭轉體(3)，所述彈性扭轉體(3)上固定或一體設有隔離環(4)，所述隔離環(4)套于磁環(A)上，其上沿圓周均勻間隔開設若干用于導磁的窗口(4a);還包括固定在五通管(I)內并位于隔離環(4)外圍用于感應磁通變化的線圈(5)，所述線圈(5)的引出線(5a)與電動自行車的電機控制電路板電連接，而電機控制電路板則與電機電連接。
2.根據權利要求1所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述磁環(A)由固定或一體設于中軸(2)上的定位環(6)和沿圓周以S、N極交替的順序均勻間隔固定于定位環(6 )上的若干磁鋼(7 )構成。
3.根據權利要求2所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述定位環(6)表面沿圓周均勻間隔設有若干磁鋼定位槽，所述磁鋼(7)卡固在所述磁鋼定位槽內。
4.根據權利要求1所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述五通管(I)內裝有線圈定位管(8)，所述五通管(I)兩端通過壓入鎖緊蓋軸向固定所述線圈定位管(8)，所述線圈定位管(8) —端的內壁上對應磁環(A)設有內階環形槽(8a)，所述線圈(5)從線圈定位管(8)一端嵌入所述內階環形槽(8a)內，線圈(5)外端通過套置于彈性扭轉體(3)上的卡簧(9)軸向固定。
5.根據權利要求4所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述五通管(I)和線圈定位管(8)上對應開有通孔，所述通孔供線圈(5)的所述引出線(5a)穿過與電動自行車的電機控制電路板電連接。
6.根據權利要求4所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于還包括鏈盤(10)，所述彈性扭轉體(3)—端一體設置帶有花鍵的鏈盤連接頭(11)，所述鏈盤連接頭(11)套置于中軸(2)上，所述鏈盤(10)上設有與鏈盤連接頭(11)上的花鍵配合的花鍵孔，所述鏈盤連接頭(11)伸出五通管(I) 一端的鎖緊蓋與鏈盤(10 )裝配。
7.根據權利要求6所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述中軸(2)—端套設有與鏈盤連接頭(11)固定以軸向鎖緊所述鏈盤(10)的鏈盤壓蓋(12)。
8.根據權利要求6所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述鏈盤連接頭(11)與中軸(2)之間設置有 軸承(15)，而所述兩個鎖緊蓋分別與所述中軸(2)和所述鏈盤連接頭(11)之間也設置有軸承(15 )。
9.根據權利要求1所述的電動自行車中軸扭力傳感裝置，其特征在于所述彈性扭轉體(3)上一體設有花鍵套(3a)，與中軸(2)上設有的花鍵(2a)配合固定。
專利摘要本實用新型公開了一種電動自行車中軸扭力傳感裝置，包括五通管和旋轉裝配于五通管內的中軸；其特征在于中軸上固定或一體設有磁環，所述磁環上沿圓周均勻間隔設有以S、N極交替排布的若干磁極；中軸上設有由其帶動旋轉的彈性扭轉體，所述彈性扭轉體上固定或一體設有隔離環，所述隔離環套于磁環上，其上沿圓周均勻間隔開設若干用于導磁的窗口；還包括固定在五通管內并位于隔離環外圍用于感應磁通變化的線圈，所述線圈的引出線與電動自行車的電機控制電路板電連接，而電機控制電路板則與電機電連接。本實用新型信號感應靈敏度和精度高，能夠檢測靜態和動態扭矩并且工作性能更加穩定可靠，還可以確保電動自行車在騎行中零啟動并保持行駛性能的穩定。
文檔編號G01L1/12GK203111433SQ20132005942
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者溫群峰 申請人:蘇州盛億電機有限公司