专利名称：带力矩传感系统的电动自行车中轴组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电动自行车的带力矩传感系统的中轴组件。
目前，电动自行车家族中有一智能车型，电动自行车的使用者在脚踏骑行时，随着脚踏力度而会自动加力，例如上坡时，电动自行车就会通过车上的动力辅助系统调整电动自行车的电机输出功率，使骑行者达到轻松骑行的效果。助力效果是通过下述原理实现的先通过装置将力矩参数转化为角度或尺度位移信号输出，通过霍尔元件将位移信号转化为电信号输出至电动自行车的控制器，最后通过控制器调整电动自行车电机的输出功率，从而达到动力辅助的作用。但此类电动自行车的力矩传感装置一般是外挂式的装置，如通过一悬臂机构将一压紧轮压弹在电动自行车的链条下，通过链条在运动过程中的张紧获取角位移，此种外挂式装置在链条抖动、链条上沾染泥浆时，获取到的位移参数往往失真，特别是位移参数会因链条在使用过程中的拉长而导致失真更严重，从而使电动自行车的传感系统对电机功率的调整也产生失真，甚至产生骑行抖动。而且，此种外挂式装置也必须固定在电动自行车上，会占据一定的视觉空间，影响外观。
本实用新型着眼于使探测到的力矩参数减少因外界干扰而导致的失真，同时精简电动自行车的外挂装置，提供了一种密封可靠的、安装在电动自行车中轴部位的新型带力矩传感系统的中轴组件。
本实用新型的技术方案是如图1所示，中轴组件由中轴1、中轴壳3、端盖2、滑套4、滑键6、环绕压簧7、中轴套5、深沟球轴承12、深沟球轴承13、无内圈的滚柱轴承14、磁环8、霍尔传感器9、环状线路板17、环状支架18和螺钉16组成，中轴1、中轴壳3、端盖2、滑套4、中轴套5均为圆柱形；其中，滑套4套在中轴1上并通过滑键6与中轴1连接，环绕压簧7压在中轴1靠近端盖2处的柱面19和滑套4突起柱面20之间，滑套4右侧端面与中轴套5左侧端面沿轴向各自为交错的凸轮形状并且相互啮合，磁环8粘接在滑套4突起柱面20上，霍尔传感器9位于磁环8右侧并焊接在环状线路板17上，环状线路板17固定在环状支架18上，环状支架18通过螺钉16固定在中轴壳3内壁上，中轴套5与中轴1间通过无内圈的滚柱轴承14过渡，无内圈的滚柱轴承14与中轴1采用间隙配合，无内圈的滚柱轴承14与中轴套5采用过盈配合，中轴壳3左侧通过端盖2和深沟球轴承12与中轴1连接，端盖2与深沟球轴承12采用过盈配合，深沟球轴承12与中轴1采用小间隙配合，端盖2与中轴壳3采用螺纹连接，中轴壳3右侧通过深沟球轴承13与中轴套5连接，中轴壳3右侧与深沟球轴承13采用过盈配合，深沟球轴承13与中轴套5采用小间隙配合，中轴壳3将滑套4、环绕压簧7、磁环8、霍尔传感器9、环状线路板17封闭在中轴壳3内腔内。此技术方案中，滑套4靠近中轴套5处有一环状突起柱面20，柱面20的外径大于环绕压簧7形成的圆柱体的外径但小于中轴壳3的内径，滑套4靠近中轴套5处的端面沿轴向为凸轮状斜面；中轴套5左侧端面沿轴向为与滑套4凸轮状斜面相交错啮合的凸轮状斜面；磁环8为采用铷铁硼的园环，形成轴向环状均匀的磁场；环状支架18上沿环边做有带弯脚的长条状突起用于与环状线路板17的定位连接。
与现有技术相比，本实用新型的力矩传感系统封闭于中轴壳之内，有效地防止了机械碰撞、泥浆等外界因数对传感系统的影响，使力矩的传感减少失真；同时，本实用新型体积小，易于装配。
图1为本实用新型的装配图；图2为本实用新型滑套的主视图；图3为本实用新型滑套的内展开图；图4为本实用新型中轴套的主视图；图5为本实用新型中轴套的展开图；图6为本实用新型中霍尔传感器和环状线路板的左视图；图7为本实用新型中磁环的右视图；图8为本实用新型中线路板支架的左视图；图9为本实用新型中线路板支架的展开图。
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例本实用新型实施例如下如图1所示，中轴组件由中轴1、中轴壳3、端盖2、滑套4、滑键6、环绕压簧7、中轴套5、深沟球轴承12、深沟球轴承13、无内圈的滚柱轴承14、磁环8、霍尔传感器9、环状线路板17、环状支架1 8和螺钉16组成，中轴1、中轴壳3、端盖2、滑套4、中轴套5均为圆柱形，中轴壳3的外径为56mm，长度为83mm；其中，滑套4套在中轴1上并与通过滑键6中轴1连接，中轴1与滑套4、中轴套5套接部分的外径略小于滑套4、中轴套5的内径，环绕压簧7压在中轴1靠近端盖2处的柱面19和滑套4突起柱面20，环绕压簧7形成的圆柱体的外径均小于滑套4突起柱面20的外径和柱面19的外径，环绕压簧7钢丝的直径为3到5mm之间，滑套4右侧端面与中轴套5左侧端面沿轴向各自为交错的凸轮形状并且相互啮合，滑套4端面凸轮展开角度为45°±10°，磁环8粘结在滑套4突起柱面20上，霍尔传感器9位于磁环8右侧并焊接在环状线路板17上，环状线路板17固定在环状支架18上，环状支架18通过中空的螺钉16连接在中轴壳3的内壁上，环状支架18上沿环边按90°做有四个长条状突起并有弯角，用以固定环状线路板17，环状线路板17与环状支架18的弯脚通过螺钉固定，环状线路板17的导线通过螺钉16的孔引出，中轴套5与中轴1间通过无内圈的滚柱轴承14过渡，无内圈的滚柱轴承14与中轴1采用间隙配合，无内圈的滚柱轴承14与中轴套5采用过盈配合，端盖2与深沟球轴承12采用过盈配合，深沟球轴承12与中轴1采用小间隙配合，端盖2与中轴壳3采用螺纹连接，中轴壳3右侧与深沟球轴承13采用过盈配合，深沟球轴承13与中轴套5采用小间隙配合。
在本实施例中，当电动自行车链轮21遇到阻力时，中轴套5与滑套4之间的啮合部位便会相互挤压，挤压后滑套4与中轴套5之间沿凸轮斜面就会有力的作用，轴套4因为有滑键6的连接而不能相对于中轴1旋转，故分力的作用将使滑套4产生轴向位移，该轴向位移经磁环8和霍尔传感器9转化为电信号的变化，再通过环状线路板17的处理经导线输出至控制器，从而实现力矩的传感；如果链轮21无阻力时，电动自行车骑行者踩踏脚上的力通过曲柄11作用于与曲柄11固定的中轴1，通过滑键6将扭矩力传递给滑套4，滑套4则带动中轴套5转动，继而带动与中轴套5固定的链轮21一起转动。同时，由于有深沟球轴承12和深沟球轴承13承受轴向载荷，避免了因为环绕压簧7恢复力导致的中轴1和中轴套5沿轴向的运动；而无内圈的滚柱轴承14则可克服中轴1与中轴套5之间的旋转阻力并承受径向载荷；磁环8为采用铷铁硼的圆环，形成轴向环状均匀的磁场，使得在无力矩变化时，磁环8沿360°旋转状态下，霍尔传感器9在任何位置均可接收到稳定的磁信号；环绕压簧7的作用在于使滑套4的受力状态满足预载荷下的虎克定率。
权利要求1.一种用于电动自行车动力辅助系统的带传感系统的中轴组件，包括中轴(1)、中轴壳(3)、端盖(2)、滑套(4)、滑键(6)、环绕压簧(7)、中轴套(5)、深沟球轴承(12)、深沟球轴承(13)、无内圈的滚柱轴承轴承(14)、磁环(8)、霍尔传感器(9)、环状线路板(17)、环状支架(18)和螺钉(16)组成，其中，中轴(1)、中轴壳(3)、端盖(2)、滑套(4)、中轴套(5)均为圆柱形，其特征是，滑套(4)套在中轴(1)上并通过滑键(6)与中轴(1)连接，滑套(4)靠近中轴套(5)处的右侧端面有一环状突起柱面(20)，环绕压簧(7)套在滑套(4)上并顶接中轴(1)靠近端盖(2)处的柱面(19)和滑套(4)的突起柱面(20)，环绕压簧(7)形成的圆柱体的外径均小于柱面(20)的外径和柱面(19)的外径，滑套(4)右侧端面与中轴套(5)左侧端面沿轴向各自为交错的凸轮状斜面并且相互啮合，磁环(8)粘接在滑套(4)突起柱面(20)上，霍尔传感器(9)位于磁环(8)右侧并焊接在环状线路板(17)上，滑套(4)、环绕压簧(7)、磁环(8)、霍尔传感器(9)、环状线路板(17)均位于中轴壳(3)内腔内。
2.如权利要求1所述的中轴组件，其特征在于，环状线路板(17)与环状支架(18)固定连接，环状支架(18)通过螺钉(16)固定在中轴壳(3)上。
3.如权利要求1或2所述的中轴组件，其特征在于，中轴套(5)与中轴(1)间通过无内圈的滚柱轴承(14)连接，端盖(2)与中轴(1)通过深沟球轴承(12)连接，端盖(2)与中轴壳(3)采用螺纹连接，中轴壳(3)右侧与中轴套(5)通过深沟球轴承(13)连接。
4.如权利要求1所述的中轴组件，其特征在于，滑套(4)端面凸轮展开角度为45°±10°，环绕压簧(7)钢丝的直径为3至5mm，中轴壳(3)的外径为56mm、长度为83mm。
5.如权利要求2所述的中轴组件，其特征在于，螺钉(16)是中空的。
6.如权利要求2所述的中轴组件，其特征在于，环状支架(18)上沿环边有带弯脚的长条状突起。
7.如权利要求1所述的中轴组件，其特征在于，磁环(8)为采用铷铁硼材料的园环。
专利摘要一种用于电动自行车动力辅助系统的带传感系统的中轴组件，通过端面为啮合的凸轮状斜面的滑套(4)和中轴套(5)的组合结构，使滑套(4)在受力状态下产生轴向位移，进而通过磁体与霍尔元件的组合将位移转化为电信号输出，既解决了电动自行车动力辅助系统中核心的力矩信号获取问题，也通过将滑套(4)和霍尔元件封闭在中轴壳(3)内有效防止了力矩信号因外界的影响而产生失真。
文档编号B62M23/02GK2542551SQ0221670
公开日2003年4月2日 申请日期2002年4月10日 优先权日2002年4月10日
发明者黄岩 申请人:苏州奔集动力有限公司