一种电动助力自行车动静态结合的力矩传感器的制作方法

本发明涉及电动自行车领域，尤其是一种电动助力自行车动静态结合的力矩传感器。

背景技术：

随着社会经济的发展，人们的代步工具越来越多元化，电动助力自行车因其小巧、方便、快捷、省力和环保等特点，而被广大消费者所接受。对于中国电动助力自行车的发展史，业内普遍认同为三个发展阶段，即初级阶段、初现生产规模化阶段以及超速发展阶段。在超级发展阶段，企业之间的激烈竞争大大刺激了技术的进步和新技术的扩散，行业的技术水平也在大幅度提高。传统的电动助力自行车通过旋转把手来控制电机的输出功率，而现有的电动助力自行车越来越多采用力矩传感器将人骑行时脚的蹬力转换成相应的电压信号输出，经电动助力自行车电机内的控制电路板放大处理后控制电机的运转功率，大大地节约能源。但现有的力矩传感器存在测量精度差，而且该力矩传感器需要对中轴安装结构及中轴所附设的牙盘进行定制，通用性差；此外力矩传感器内部的电路板通过滤波电缆对外输出，其中滤波电缆与电路板连接处较为脆弱，若在安装过程中操作不当，则会导致滤波电缆与电路板接触不良，内部信号输出不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种测量精度好，通用性强以及内部信号输出稳定的动静态结合的电动助力自行车力矩传感器。

实现本发明目的的技术方案是：一种电动助力自行车动静态结合的力矩传感器，包括动作单元、检测单元和处理输出单元；所述检测单元检测动作单元上磁性的转变以及动作单元的转速和转向；所述处理输出单元采集检测单元检测到的信息，并将其转换成相应的电压信号，经处理放大输出；所述处理输出单元的输出信号经滤波电缆输出；所述检测单元和处理输出单元外周套设有金属套；所述金属套的内周设有凹槽；所述凹槽与金属套的轴心平行设置；所述滤波电缆上与凹槽对应的位置处设有凸起。

进一步地，所述金属套的侧壁设有允许滤波电缆通过的开口，设有开口一侧的金属套的端面内周开设有内键。

进一步地，所述动作单元包括中轴、套设于中轴上的牙盘以及固定在中轴两端的曲柄。

进一步地，所述动作单元还包括固定在中轴外周的速度感应磁钢、应变单元以及与应变单元固定连接的输出套筒。

进一步地，所述应变单元包括应变管以及设置在应变管外周的形变层。

进一步地，所述形变层为磁性应变片，该磁性应变片设置有u形孔，该u形孔沿磁性应变片周向布置。

进一步地，所述处理输出单元包括集成pcb板以及上述的滤波电缆。

进一步地，所述检测单元包括检测线圈和霍尔传感器；所述检测线圈和霍尔传感器均设置在保持架上，保持架套设在应变单元外周，金属套套设在保持架外周。

进一步地，所述保持架外周设有一挡边和沿挡边向左延伸出的第一外键以及沿挡边向右延伸出的第二外键。

进一步地，所述第一外键与金属套内周的内键键合安装。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明可以检测出动态和静态的扭矩，检测精确度高，更节能，更高效。

(2)本发明滤波电缆上的凸起卡装进金属套内开设的凹槽中，由于滤波电缆的根部与集成pcb板连接处较为脆弱，滤波电缆上凸起卡装在凹槽中，不管是后期的安装还是运输过程中，都不用担心外力所导致的滤波电缆与集成pcb板接触不良的问题，从而确保输出信号稳定。

(3)本发明采用滤波电缆，该滤波电缆可选用西门子滤波电缆，滤波电缆的应用可增加输出的稳定性，确保输出信号无失真，增强抗干扰性能。

(4)本发明保持架上设置的挡边以及挡边延伸出的外键与金属套的内键键合，加固金属套的安装牢固度，避免其在外力作用下进行周向运动。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的爆炸图；

图2为本发明的保持架结构示意图；

图3为本发明的金属套00结构示意图；

图4为本发明的滤波电缆结构示意图。

附图中标号为：金属套00、凹槽01、开口03、键槽04、中轴1、速度感应磁钢2、应变单元3、应变管31、形变层32、第一挡边33、输出套筒4、保持架5、线圈槽51、印制板槽52、挡边53、第一外键54、第二外键55、集成pcb板6、滤波电缆7、凸起71、左轴承81、右轴承82、左轴承碗91、右轴承碗92

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图4，本发明包括动作单元、检测单元和处理输出单元，检测单元用于检测动作单元上形变的变化以及动作单元的转速和转向，处理输出单元负责采集检测单元检测到的信息，并将其转换成相应的电压信号，通过处理放大，并经滤波电缆7输出。

本实施例中更具体地，检测单元和处理输出单元外周套设有金属套00，金属套00的侧壁设有允许滤波电缆7通过的开口03，金属套00的内周设有凹槽01，凹槽01与金属套00的轴心平行设置，滤波电缆7上与凹槽01对应的位置处设有凸起71，凸起71可以卡设在凹槽01中，设有开口03一侧的金属套00的端面内周开设有键槽04。

本实施例中更具体地，动作单元包括中轴1、套设于中轴上的牙盘以及固定在中轴1两端的曲柄，其中牙盘和中轴1两端的曲柄在图中未画出，且其采用常规结构即可，动作单元还包括套定在中轴1外周的速度感应磁钢2、应变单元3以及与应变单元3连接的输出套筒4，中轴1外周一处设有外键，应变单元3包括应变管31以及设置在应变管31外周的形变层32，应变管31的外周开设有一环形容纳槽，形变层32固定在应变管31外周的环形容纳槽内，该形变层32为磁性应变片，该磁性应变片上设置有u形孔，该u形孔沿磁性应变片周向布置，且磁性应变片上的u形孔为2排，2排u形孔镜像设置，应变管31的一端内周设有键槽，该键槽与中轴1上的外键配合连接，应变管31的另一端外周设有外键，该外键与输出套筒4键合连接，应变管31的外周还设有第一挡边33。中轴1的转动可同时带动速度感应磁钢2、应变单元3以及输出套筒4转动。

本实施例中更具体地，处理输出单元包括集成pcb板6以及与其连接的输出滤波电缆7，集成pcb板6上的电路设计均可采用现有电路设计，来处理采集到的磁性的转变以及动作单元的转速和转向信号，并将其转换成相应的电压信号输出到控制器，以此来控制电机的输出功率。

本实施例中更具体地，检测单元包括检测线圈和霍尔传感器，其中检测线圈在图中未画出，检测线圈和霍尔传感器均设置在保持架5上，保持架5上开设有线圈槽51，检测线圈绕设在线圈槽51内，检测线圈的布置位置与应变单元3上固设的形变层32位置相对应，检测线圈的输出与集成pcb板6连接，该检测线圈用于检测应变单元3所产生的形变的变化，保持架5上还开设有印制板槽52，集成pcb板6胶固在印制板槽52内，霍尔传感器数量为2，其固定在集成pcb板6上，霍尔传感器的布置位置与速度感应磁钢2的位置相对应，用于检测动作单元的中轴转速和转向，保持架5外周设有一挡边53和沿挡边53向左延伸出的第一外键54以及沿挡边53向右延伸出的第二外键55，第一外键54以及第二外键55均沿着挡边周向布置，第一外键54与金属套00内周的内键04键合安装，保持架5套设在应变单元3外周，保持架5的左侧与第一挡边33之间夹设有垫圈，避免应变单元3在转动的过程中与保持架5的端面产生机械摩擦，金属套00套设在保持架5外周。

本实施例中更具体地，中轴1的两端套固有左轴承81和右轴承82，左轴承81设置在左轴承碗91内，且左轴承81的内圈固定套设在输出套筒4上，右轴承82设置在右轴承碗92内，且右轴承碗92的內键与保持架5上的第二外键55键合，保持架5与右轴承碗92连接，保持架5不转动，右轴承82的内圈与中轴1套定。

本发明的工作原理为：工作时，当用脚踩蹬踏板时，曲柄受力转动，曲柄转动带动动作单元转动，即中轴1、速度感应磁钢2、应变单元3以及输出套筒4转动，检测单元中的检测线圈检测应变单元3的形变的变化，霍尔传感器通过感应速度感应磁钢2，来检测中轴的转速和转向；处理输出单元采集检测单元所检测到的信号，并将其转换成相应的电压信号经滤波电缆输出到控制器，从而实现对电机输出功率的控制。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。