[实用新型]采用“C”形感受单元的力矩传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动自行车，特别涉及脚踏助力行驶的电动自行车，具体指对脚踏助力行驶的电动自行车中的力矩传感器的改进。

背景技术

电动自行车可分为零力矩自动起动(零起动)行驶与脚踏助力起动(非零起动)行驶二大类。从安全角度看，后者大大优于前者，故后者近年发展比较迅速，成为电动自行车发展的主流。

脚踏助力行驶的电动自行车在骑行时，须实时地将骑行者施于脚蹬上的力通过一力矩传感器转换成自行车的控制器能够识别的电信号，以控制电机的出力。力矩传感器一般由力矩感受单元和信号转换单元构成。

在现有技术中，多采用由多个螺旋状弹簧组成的弹簧圈作力矩感受单元将骑行人施加于脚蹬上的力转换成机械变形，并采用光栅将所述机械变形转换为电信号。这种力矩传感器的主要缺点是：由于感受单元采用多个螺旋弹簧衔接构成，存在变形的不一致性和不连续性，因此转换单元输出的信号不连续，线性度差。造成电动自行车骑行时有踏空感、上坡时助力不足等不舒适和不安全的因素。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种采用“C”形感受单元的力矩传感器，该传感器采用“C”形弹性力矩感受单元，并通过双磁圈-双霍尔信号转换单元将施加于脚蹬上的力转换成电信号，控制电机出力，以克服现有技术的缺陷。

本实用新型的构思是这样的。感受力矩的“C”形感受单元由一个弯曲成“C”字形的弹性圈构成，其一端“悬挂”在与脚蹬曲柄轴相固连的主动轮上，另一端“悬挂”在与链轮相固连的链轮连接座上的。当骑行人对脚蹬施力时，所述主动轮跟随脚蹬曲柄旋转，但这时由于链轮存在负荷，“C”形弹性圈受力后首先产生机械变形，然后通过变形后的“C”形弹性圈带动所述链轮旋转。“C”形弹性圈的变形程度与骑行者在脚蹬上所施的力的大小成一定的函数关系。所述信号转换单元采用双磁圈～双霍尔单元，所谓双磁圈～双霍尔单元由二个设有相同数量的多对S-N磁极对的磁圈和设于该二磁圈上方的二组霍尔组件组成，其中二磁圈上每个磁极所对的圆心角均相等，它们同心、同平面地分别设置于所述主动轮及一与链轮连接座固连的从动轮上。当所述主动轮或从动轮旋转时，设于该主动轮或从动轮上的所述磁圈跟着旋转，因而对磁圈上方的某一点来说，其磁场强度与极性是不断变化的，因此置于磁圈上方的霍尔组件就会产生一组方波信号。当“C”形弹性圈因受力变形时，所述主动轮与被动轮之间的相对位置发生变化，并导致二组方波信号间的相位产生变化。由二组方波信号的相位的变化，通过运算，即可判断脚踏的正转或反转及加载的力度，从而控制自行车电机的出力。

本实用新型的一种采用”C”形感受单元的力矩传感器，包括固定在车架上的中轴右轴套、穿在轴套中的一体化中轴及固连在一体化中轴上的曲柄，一与曲柄固连的主动轮，链轮和一从动轮固定在链轮连接座上，还包括：一感受力矩的“C”形感受单元，一双磁圈-双霍尔信号转换单元。所述感受力矩的“C”形感受单元的核心元件是一个弯曲成“C”字形弹性圈，其一端悬挂在所述主动轮上，另一端悬挂在链轮连接座上。所述信号转换单元，包括一内磁圈与一外磁圈，与二组霍尔组件。所述内磁圈设于所述主动轮上，所述外磁圈与内磁圈同心、同平面地设于所述从动轮上，所述内磁圈与外磁圈上分别设有数量相同的多对S-N磁极对，其中每个S或N磁极所对的圆心角均相同；所述二组霍尔组件设于一定位于所述内磁圈与外磁圈的正上方的霍尔基板上，二元件成角度δ排列在霍尔基板上。

本实用新型的优点在于：

(1)检测加在脚蹬上的转矩的变形使用了“C”形弹性圈，并使“C”形弹性圈处于“悬挂”状态，且在两个端接头之间预设间隙a，因而“C”形弹性圈变形一致、连续、可靠，在不受外力的情况下复位快，能有效解决输出信号关断的滞后问题，有效改善爬坡力度和骑行时的踏空感；

(2)检测蹬踩时产生的动态力矩，采用双磁圈-双霍尔信号转换单元，保证与整车的匹配及产品的一致性。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；

图2是“C”形的力矩感受器示意图；其中2A装配好端接头的“C”形的力矩感受器的主视图；2B是其中的弹性圈的展开图；

图3是内外二个橡胶软磁圈的结构与相对位置示意图；

图4是扇形霍耳板的示意图。

图中：1(蹬脚)曲柄，2主动轮，3内磁圈，4“C”形力矩感受器，5链轮，6链轮连接座，7从动轮，8外磁圈，9霍尔基板，10电器座，11六角螺母，12中轴右轴套，13中轴。

具体实施方式

现结合一实施例对本实用新型作进一步的说明。