[实用新型]一种扭矩分解传递机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及助力自行车配件，具体的说是涉及一种扭矩分解传递机构。 

背景技术

智能助力自行车是指脚踩启动,脚停断电的电助力自行车。此种车不具机动功能,属非机动车，在欧美日本可合法的在人行道上骑行。 

智能助力自行车的核心部件是力矩传感器,即要测出人的脚踏力。有几种方法:1.在牙盘上安装力矩传感器,简单经济,已大批使用,缺点是只能应用于单牙盘而且力矩信号为开关量。2.在链条上安装压链式力矩传感器,有专利,CITYBUG已量产。3.在飞轮,厉轴,轮毂上安装，统称后置式力矩传感器,YAMAHA的PAS系统。4.装在自行车中轴上。 

中轴力矩传感器需装在标准五通内,受空间限制（五通长68mm,螺纹外径34.798mm）和恶劣的使用状态（中轴冲击扭矩可达160n.m,测量范围60n.m），能在市场上批量使用的很少见。1.常采用应变片测扭矩,在中轴上贴应变片,用耦合的方式输入电源和输出信号,很多厂家已做出样品, 贴应变片工艺差,弯矩扭矩混在一起且信号处理难。2.采用磁致伸缩原理做出的磁弹性扭矩传感器,德国的舍弗勒已成功(THUN使用其专利)，在中轴表面整一层易磁致伸缩的材料,扭矩变化会使材料的磁强度变化,再由传感器换算扭矩大小。我国90年代起有科研院所已再研究,还在试验阶段。3.采用机械方式，将扭矩转换成易测量的角度或位移，测量的角度范围越大则踩踏的滞后越大，骑行感不好。 

现有技术中的中轴缺点:培林轴端叉齿槽加工成本高;零件多;左端轴与右培林轴或牙盘有一个相对的转动角度，含加工误差后，最大近七度，会使左踩踏力延后，感觉力矩传递不直接。 

实用新型内容

针对上述技术中的不足，本实用新型提供了一种扭矩分解传递机构，中轴力矩传感器在标准五通内安装并能测出左端或两端扭矩和转速及方向的中轴。 

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现。 

一种扭矩分解传递机构，它包括：扭力输入的齿轮、传递扭矩的数个钢珠、扭力输出的叉齿、护圈、压缩碟簧组的滑套、与滑套一同移动的磁环、位移传感器、中轴左端力矩传感器,钢珠沿叉齿的斜面滑动,在碟簧组的弹力下传递扭矩,其扭力与测出的碟簧弹力成正切函数关系。 

进一步的，所述叉齿左端均匀分布数个U型叉齿槽，包括产生扭矩分解的斜线面,与其相连的限制钢珠最大位移的限位直线面。 

进一步的，碟簧组由三片标准的碟簧对合而成，形成接触面一端小一端大。 

进一步的，所述中轴左端力矩传感器安装在标准五通内，它包括:左轴碗、壳体支撑轮、左端轴承、多极磁环、多极磁环支架、左方轴、位移磁环、位移磁环支架、碟簧组、滑套、PCB底壳、PCB壳体、导线、PCB板、磁环位移传感器、磁环转速传感器、齿轮、护圈、钢珠、螺钉位钢珠、钢珠隔离器、右培林轴、右端轴承、平垫片、弹性垫片、螺钉、防水圈、挡板、右轴碗、轴碗挡圈；扭力输入的左方轴与扭力输出的右培林轴用螺钉和弹性垫片紧固连接，螺钉位钢珠和钢珠隔离器及平垫片组成平面轴承；磁环转速传感器和磁环位移传感器贴片焊接在PCB板上, 位移传感器采用BGA封装, 转速传感器采用SOIC封装,且共用3伏电源；磁环支架是铝合金，外牙用于调节位移磁环与位移传感器的初始位置,消除加工组装误差；凸筋是阻止PCB壳体组件从轴上脱落；凸爪折弯后扣紧磁环；PCB底壳和PCB壳体都是塑胶件，靠挡边与壳体支撑轮连接定位,卡钩与扣位相扣；所述导线设置有六根，两根为3伏的电源线，两根是力矩信号线，另两根是转速方向信号线，经壳体支撑轮从左端出，或设置在轴的中间，从五通与立管的排气孔中引出。 

进一步的，所述中轴力矩传感器还包括：角接触钢珠、钢珠隔离器、叉齿、滚针轴承、橡胶套管、牙盘轮毂、轮毂球轴承、弹性卡环；所述叉齿内部设置有圆锥面，所述圆锥面压住数个角接触钢珠，所述角接触钢珠一侧设置有提供轴向反作用力的滚珠槽。 

进一步的，所述叉齿与牙盘轮毂采用凹凸齿啮合连接，其与右轴碗之间设置有滚针轴承，所述牙盘轮毂一侧设置有球轴承，球轴承一侧设置有弹性卡环作轴向固定。 

本实用新型与现有力矩中轴相比，其优点如下： 

   1.首次成功采用机械方式在中轴内加入力矩传感器,可在恶劣环境中使用,没有应变片和磁弹性力矩传感器复杂的信号处理,没有苛刻的电源要求,没严格的装配工艺。

2.结构简单,所需磁环,传感器,机械配件都是成熟工艺,可低成本批量生产, 普及智能助力自行车，此机构也可代替应变片应用于普通扭矩传感器内。