[发明专利]一种电动助力自行车力矩传感系统及电动助力自行车

说明书

技术领域

本发明涉及力矩传感系统，尤其涉及一种电动助力自行车力矩传感系统及电动助力自行车。

背景技术

电动助力车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通小型车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的交通工具。已经大批量普及的电动助力自行车普遍采用速度传感器，由于采集的是速度信号，脚踏板踩踏越快电机出力越大，这一特性决定速度信号的传感器不适合低速爬坡情况下使用，在爬坡情况下骑乘效果较差。

新一代传感系统采用力矩传感器，但是现有的力矩传感系统采用的是应变套或者应变片结构，是通过检测在踩踏力作用下中轴的变形量来采集力矩数据，由于应变套的加工工艺较复杂，一致性较难保证，且加工成本高昂。因此，针对现有的力矩传感系统，有必要降低其成本和力矩信号的可靠性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电动助力自行车力矩传感系统及电动助力自行车。

根据本发明提供的一种电动助力自行车力矩传感系统，包括依次啮合的内齿圈、行星轮系、太阳轮输出轴、压力转换装置和信号处理元件；所述内齿圈、行星轮系中的一个部件作为动力输入部件，另一个部件作为动力输出部件；所述压力转换装置，用于接受动力输出部件的施于的第一作用力，并以杠杆方式将第一作用力转化为第二作用力；所述信号处理元件，用于测量第二作用力的表现，并将测量结果转化为电信号输出。

优选地，所述压力转换装置包括摇杆、复位弹簧和定位销，其中，所述摇杆以所述定位销为支点，一端与所述动力输出部件相配合，另一端与所述复位弹簧相配合。

优选地，所述压力转换装置还包括限位结构，其中，所述限位结构设置在所述复位弹簧驱使所述摇杆转向的方位上，用来限制所述摇杆的位移。

优选地，所述摇杆的一端与动力输出部件相啮合，其中,动力输出部件的第一作用力通过扭矩作用在所述摇杆的一端上，所述摇杆以定位销为支点将力矩传向摇杆的另一端。

优选地，所述摇杆通过杠杆原理将所述第一作用力减小为第二作用力之后作用在所述复位弹簧上。

优选地，所述信号处理元件包括如下任一种装置：

-力敏电阻，具体地，所述摇杆的另一端对所述复位弹簧施以第二作用力，并通过所述复位弹簧将所述第二作用力传递给所述力敏电阻，所述力敏电阻将第二作用力转换成电信号；

-霍尔元件，具体地，所述摇杆的另一端对所述复位弹簧施加第二作用力以产生位移，霍尔元件将所述位移转换成位移信号，其中，所述霍尔元件安装在所述摇杆上，并且位于两个同性磁铁的中间。

优选地，所述内齿圈作为动力输出部件，所述行星轮系作为动力输入部件，其中，所述行星轮系带动所述内齿圈运动。

优选地，还包括固定支架，其中，所述内齿圈和所述行星轮系装配于所述固定支架，所述信号处理元件安装在所述固定支架上，所述摇杆的一端与所述内齿圈的边缘相配合。

优选地，所述内齿圈作为动力输入部件，所述行星轮系作为动力输出部件，其中，所述摇杆的一端与所述行星轮系的行星支架的边缘相配合。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、电动助力传感系统的结构更加紧凑，行星轮系与内齿圈之间的力矩传输信号稳定可靠。

2、通过摇杆控制力敏电阻或者霍尔元件转换压力信号来替代应变套和应变片，降低了生产成本，提高了信号的一致性。

3、有效解决了电动助力自行车在爬坡时，利用踩踏压力决定电机输出功率的难题。

4、电动助力传感系统能够广泛应用在不同的机械传动结构中，具有更广泛的使用范围。

5、应用这一系统的电动助力自行车具有更加真实的骑行体验，增加了骑行的舒适感。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明第一实施例的主视图；

图2是本发明第一实施例的A-A剖视图；

图3是本发明第一实施例中压力转换装置的局部放大视图；

图4是本发明第一实施例中压力转换装置的原理图；

图5是本发明第一实施例的立体结构图；

图6是本发明第二实施例的信号处理元件采用霍尔元件的结构图；

图中：

1-中轴

2-太阳轮输出轴 

3-第一轴承

4-第二轴承

5-行星轮系

51-行星轮

52-行星销