[发明专利]电动自行车扭力传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动自行车扭力传感装置。

背景技术

电动自行车由于其轻快省力及无污染等特点，正日益在我国推广运用。传统的电动自行车都用手把来调速，即用手把来控制电机的输出功率，而目前越来越多的电动自行车则主要采用扭力传感器将人骑行时脚的蹬力转换成相应的电压信号输出，经电机控制电路板放大处理后控制电机的运转功率，这样可以大大节省能源。

目前用于电动自行车中的扭力传感器多为霍尔转速传感器，这种传感器使用磁钢粘贴在电动自行车的中轴或链盘等旋转部件表面，而在车架主轴等非转动部件上安装霍尔元件，当人踏脚蹬时，中轴或链盘旋转产生对应于扭力矩的变化电位，并输出相应的电压信号，经放大处理后即可控制电机的输出功率。这类电动自行车传感器存在下述问题：1、不能检测静态和动态扭矩，测量精度差，在骑行中不能零启动，在平路和下坡骑行中会出现电动助力过大而使电池产生不必要的放电。2、中轴及链盘这类旋转部件在电动自行车的长期使用过程中易磨损或倾斜，导致其上的磁钢与霍尔元件之间的位置发生变化，使得感应电位信号的输出不再准确，传感器的工作稳定性和可靠性均大大下降。

发明内容

本发明目的是：提供一种能够检测静态和动态扭矩并且工作性能更加稳定可靠的电动自行车扭力传感装置，该传感装置还可以确保电动自行车在骑行中零启动并保持行驶性能的稳定。

本发明的技术方案是：一种电动自行车扭力传感装置，包括中轴、套设于中轴上的链盘及与链盘固定的中轴齿轮；其特征在于所述中轴上固定有拨盘，所述拨盘与中轴齿轮之间设有驱动拨盘双向旋转复位的径向弹性复位件，所述中轴上套设有磁感应环，所述磁感应环上设有从动端面凸轮，前述拨盘上固定有推子，所述推子上设有与磁感应环上的从动端面凸轮配合以驱动磁感应环沿中轴移动的主动端面凸轮，同时中轴上设有驱动磁感应环移动复位的轴向弹性复位件，还包括设于磁感应环外围用于感应磁通变化的线圈。

进一步的，本发明中所述中轴齿轮上设有容纳拨盘的中央槽，所述拨盘上沿周向一体间隔设有若干限位柱，所述中央槽四周一体连有供相应的限位柱活动的扇形槽，每个限位柱的两侧与所在的扇形槽内壁间均对称抵设有所述径向弹性复位件。

更进一步的，本发明中所述径向弹性复位件为弹簧，所述扇形槽内壁上开有容纳所述弹簧的弹簧安装孔。

更进一步的，本发明中所述拨盘向两侧转动的最大偏转角度均为a；人前蹬时，拨盘上的推子正向旋转并藉由主动端面凸轮驱动磁感应环沿中轴开始移动时，拨盘的最小偏转角度为b，所述a>b；人后蹬时，拨盘上的推子反向旋转并藉由主动端面凸轮驱动磁感应环沿中轴开始移动时，拨盘的最小偏转角度为c，所述c>a。

进一步的，本发明中所述轴向弹性复位件为弹簧，所述中轴上固定有卡圈，弹簧一端抵在卡圈上，另一端抵在磁感应环上。

进一步的，本发明还包括电机总成和电机控制器，所述电机总成包括电机、行星齿轮减速机构和超越离合器，所述电机的输出轴通过行星齿轮减速机构与超越离合器相连，所述超越离合器的内圈上固定有离合器齿轮，所述离合器齿轮与中轴齿轮啮合，所述线圈的引出线与所述电机控制器电连接，而电机控制器则与电机电连接。

本发明中所述电机（定子和转子组成）、行星齿轮减速机构、超越离合器均参见现有技术。

在实际使用时同常规技术一样，本发明中的中轴上固定脚拐，而脚拐与自行车脚踏装配固定，并由人踩踏而带动中轴旋转。

本发明的具体工作原理是：在电动自行车启动和骑行过程中，人往前蹬踩脚踏带动中轴旋转，中轴则将扭力传递给拨盘。由于在拨盘瞬时受力时，其与中轴齿轮间产生相对转动（中轴齿轮在惯性作用下保持相对静止），从而带动推子转动。而推子则藉由其上的主动端面凸轮驱动磁感应环沿中轴移动，由于磁感应环外围设置有线圈故带来了磁通的变化，产生磁通变化量δ，线圈感应获得所述磁通变化量δ，并将之转换成电压信号输出给电机控制器。所述电机控制器根据电压信号的强弱分别输出相应的控制信号，驱动电机降低或者提高运转功率以起到很好的助力效果，大大节省能源。

本发明中所述电机控制器的作用即接收线圈输出的电压信号，并根据电压信号输出相应的控制信号给电机，驱动电机改变输出功率，其实现方式为本领域技术人员所熟知。