[发明专利]一种中置电机电动自行车中轴力矩传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动自行车的助力传感系统，特别是涉及一种中置电机电动自行车中轴力矩传感系统。

背景技术

电动自行车助力传感器应用于智能型电动助力自行车上，是智能型电动自行车核心部件之一。现在常用的电动自行车助力传感器有下列几种方案：(一)数电机脉冲或中轴脉冲的速度型假助力传感器，利用检测自行车的实际速度来相应增加电机的输出。(二)在中轴与牙盘间或电机与飞轮间装上一套弹性元件，利用弹性元件受力变形后的转差位移，推动相应机械动作，与某静态传感器件间产生磁场、光量等物理量变化，并转换为电量，检测出骑车人的脚蹬力。(三)在中轴与牙盘间或电机与飞轮间装上一套弹性元件，并在弹性元件两端，分别装上脉冲发生装置，利用弹性元件受力变形后的转差位移，使两个脉冲串间产生相位差，经鉴相电路转换，检测出骑车蹬力。(四)在转动的中轴与链轮支架间设变形体，直接粘贴应变片，并设置放大电路，与外界用滑环、电刷连接。(五)在转动的中轴与链轮支架间设变形体，在其上粘贴特殊材料，使其在受力后产生磁导变化，引起与其配套、不跟其转动的线圈组电感变化，通过检测电感或藕合系数转换为相应电量。(六)在链条主回路上有意装上一活动压轮，检测压轮在链条张力下产生的位移，与某静态传感器件间产生磁场、光量等物理量变化，并转换为电量，经线性化换算检测出骑车人的蹬力。上述六大类中，第一种简单、便宜，但不反映真实，在重载、顶风、上坡时，就不好用了。其它五种，优点是：都能满足使用要求，但各有各的难处，共同点是：体积大、价格高、结构复杂、精度不高、可靠性不够、制造与装配难。

综上所述，人们迫切需要一种应变套筒直接与离合器相连，使脚踏力直接传导至应变套筒上的中轴力矩传感系统。应变套筒上的力矩传感器反应的是真实的脚踏力，测量准确，可以避免力矩传感系统在测量时发生的左右脚检测不平衡的现象。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电动自行车的中轴力矩传感系统，中轴上套装应变套筒，应变套筒直接与双向超越离合器相连，应变套筒表面设有力矩传感器，产生信号，传递给控制器，控制电机的输出。这样的设计不仅使力矩信号采集器所采集到的踩踏力信号相同，测量到的力矩信号准确地反应了踩踏力，保证了骑行的流畅感。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：一种中置电机电动自行车中轴力矩传感系统，包括电机、中轴、应变套筒、扭矩传感器、双向超越离合器、链轮支架和五通，所述应变套筒套装在中轴上，一端固定在所述五通上并与所述双向超越离合器相连接，另一端与中轴固定连接，所述应变套筒的内表面贴合所述中轴的外表面；

所述应变套筒的外表面粘贴扭矩传感器，扭矩传感器将信号传输至控制器，控制器控制电机输出；

所述双向超越离合器分为内圈、中圈和外圈，所述中圈与所述链轮支架固定连接，所述内圈与所述应变套筒相连，所述外圈与电机输出部相连。

进一步地，所述的双向超越离合器内圈分为两部分，一部分与应变套筒通过第一花键连接，另一部分在中轴上滑动。

进一步地，所述的双向超越离合器内圈，一部分与应变套筒通过第一花键连接，另一部分与中轴通过第二花键连接，并且第二花键连接具有行程间隙配合。

进一步地，还包括脚踏曲柄结构，所述脚踏曲柄结构安装在中轴两端。

进一步地，其中一只脚踏曲柄直接安装在所述应变套筒的外表面上。

进一步地，所述扭矩传感器通过导电滑环将信号传递给控制器。

进一步地，所述扭矩传感器通过松耦合变压器将信号传递给控制器。

进一步地，所述双向超越离合器为双棘轮离合器。

进一步地，所述电机包括主壳体、线圈定子、转子、电机输出齿轮轴和行星减速机构，所述电机输出齿轮轴套设于所述中轴上与电机转子为一体结构，所述线圈定子固定于所述主壳体上，所述转子包裹于所述线圈定子外侧且与所述电机输出齿轮轴固定连接，所述行星减速机构设于所述主壳体内，所述电机输出齿轮轴与所述行星减速机构通过齿轮啮合。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

1.本发明的电动自行车的中轴力矩传感系统，双向超越离合器直接与应变套筒相连，将应变套筒作为踩踏力传递中轴和双向超越离合器的纽带，只要检测到踩踏力就能相应控制电机的助力输出，达到电动自行车的助力效果，实现电动自行车的智能化。