专利名称：齿盘式双工位传感器的制作方法
齿盘式双工位传感器技术领域
本发明涉及车辆电动助力传动领域，尤其涉及一种车辆电动助力传感器的结构。
背景技术
现有的力矩传感器中的一部分安装于电动自行车的中轴上，其主要包括曲柄、 与曲柄相固连的主动部件，以及与主动部件平行设置的被动部件，所述被动部件与主动部件弹性连接且可相对转动，主动部件和被动部件上分别设有数个主动磁组件和数个被动磁组件，所述力矩传感器还包括与两组磁组件感应的霍尔元件，以采集信号，两霍尔元件是排列在PCB板上的；所述的被动部件尤指电动自行车的齿盘，该种力矩传感器采集的是齿盘转动时，主动磁组件和被动磁组件上被霍尔元件感知的磁通量变化频率信号，以确定对车辆的加力状态，其磁感应工位对应于齿盘旋转所采集的信号；该信号经中央处理器处理后所发出的指令，因指令来源单一，因而，往往与骑行者的意志存在较大的差距；中国专利 CN102221432A所公开的一种“力矩传感器”在上述力矩传感器的基础上进行了加强信号采集强度的设置，但仍因采集信号的工位设置略显单一，而使得其应用存在一定的局限性，且其结构也相对复杂，因而有必要在此基础上加以创新，以满足市场对新型扭力传感器的需求。
_发明内容
本发明的目的之一是提供一种双工位取得磁感应信号，模拟人性化地输出指令以助力车辆行驶的齿盘式双工位传感器。
本发明的另一目的是提供一种标准化的、适用于各种传感与驱动功能合一的车辆助力用齿盘式双工位传感器。
本发明的技术方案是这样实现的提供一种齿盘式双工位传感器，包括中轴、容置中轴的轴套、固定在中轴上的齿盘，所述齿盘上设置有多个弹簧安装孔，其特征在于所述轴套上设置一定位座，有一霍尔感应座凹置于定位座上，所述霍尔感应座上设置有轴向和径向分布的霍尔元件；再设置一爪式曲柄和一固定盖，所述爪式曲柄和固定盖于弹簧安装孔处相连接，连接为一体后的爪式曲柄和固定盖的共同连接端限定在弹簧安装孔内移动，所述爪式曲柄上设置有中轴过渡环形套，所述中轴过渡环形套上设置有多个磁钢定位孔；依序由霍尔感应座、齿盘中心孔至爪式曲柄所构成的中空容腔内容置一带有环形磁钢的可动扭力轴向转换器组件；所述齿盘带动爪式曲柄和固定盖相对转动时使得可动扭力轴向转换器组件轴向移动；所述环形磁钢的位置与霍尔感应座上轴向分布的霍尔元件的位置相适配，所述磁钢定位孔内的磁钢的位置与霍尔感应座上径向分布的霍尔元件的位置相适配；从而通过霍尔元件输出的轴向和径向采集的电信号而控制车辆的加力转动。
所述齿盘中心孔边缘固定连接一齿盘推力基座，通过所述齿盘推力基座将齿盘固定在中轴上。
采用该技术方案后，可以达到以下的技术效果由于本发明采用的是双工位集线信号作为分析源，因此，中央处理器对所述双工位采集的信号处理时，需进行比对分析，并依据车辆的不同行驶状态，相应输出助力信号。如当车辆启动时，骑行者通过脚踏加力，带动齿盘，传力到可动扭力轴向转换器组件，进而带动可动扭力轴向转换器相对于霍尔感应座作水平位移，可动扭力轴向转换器上的环形磁钢与霍尔感应座上的霍尔元件因产生相对位移而产生电信号；所述中轴过渡环形套上设置的多个磁钢与霍尔感应座上的霍尔元件产生角位移变量而产生电信号；中央处理器接受这两个信号后，需要满足一定条件才输出助力信号，即仅收集到水平位移电信号时，如果没采集到角位移变量电信号时，仍不助力；只有同时采集到两个信号时，才输出助力信号；这样适合于骑行者有时无意间脚踏用力但又希望车辆静止时不输出助力信号的情形；车辆勻速行驶时，可动扭力轴向转换器归位，水平位移电信号截止，角位移变量电信号截止，停止助力，此时，也可通过预设程序以确定在车行速度达一定值时停止助力；车辆上坡时，车辆相对减速，骑行者脚踏加力，此时，上述两个信号均同时采集，经中央处理器分析后给出助力信号， 车辆下坡时，车辆加速，中央处理器可收集到角位移变量信号，但因水平位移电信号截止， 仍不输出助力信号；经过以上设置，无论车辆在何种运动状态下，中央处理器皆可人性化地输出相应的信号以满足骑行者骑行意愿的达成。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述可动扭力轴向转换器组件由与可动扭力轴向转换器配合的弹性复位元件、环形磁钢组成，将弹性复位元件定位在可动扭力轴向转换器上后，适配于爪式曲柄的环形凹槽内。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述可动扭力轴向转换器上设置有一通孔与所述中轴过渡环形套配合，所述中轴过渡环形套从所述通孔穿过，与可动扭力轴向转换器组件同轴过渡配合。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述齿盘上呈圆周等分分布有多个钢球定位盲孔，所述可动扭力轴向转换器上则呈圆周等分相对应分布有多个钢球位移斜槽，所述可动扭力轴向转换器落位于多个钢球上，可动扭力轴向转换器受切向力作用而带动钢球在斜槽的斜坡面上往复滚动，进而把圆周运动的力转化为轴向平移的力，达到形成位移之目的。
若设置齿盘推力基座，则有所述齿盘推力基座上呈圆周等分分布有多个钢球定位盲孔，所述可动扭力轴向转换器上则呈圆周等分相对应分布有多个钢球位移斜槽，所述可动扭力轴向转换器落位于多个钢球上，可动扭力轴向转换器受切向力作用而带动钢球在斜槽的斜坡面上往复滚动，进而把圆周运动的力转化为轴向平移的力，达到形成位移之目的。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述霍尔感应座上设置有呈轴向和径向分布的霍尔元件安装槽。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述环形磁钢同心镶嵌在所述可动扭力轴向转换器上。所述可动扭力轴向转换器组件安装到位后，环形磁钢与霍尔感应座上轴向设置的霍尔元件的磁感应位置相适配，以利于更好地获得磁感应效果，所述中轴过渡环形套上设置的磁钢与霍尔感应座上径向设置的霍尔元件的磁感应位置相适配，以提高磁感应灵敏度和可靠度。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述爪式曲柄的一侧设置有若干个用于固定齿盘3的突出安装柱；在所述突出安装柱的一侧设置有若干个用于容置弹簧的第一凹槽；所述突出安装柱上设置有螺丝孔；所述突出安装柱的周边设置有若干个用于容置摩擦限位部件的第一限位槽；所述固定盘上设置有若干个对应于所述爪式曲柄上突出安装柱的安装孔；爪式曲柄与固定盖通过该项设置相连；所述安装孔的一侧设置有若干个用于容置弹簧的第二凹槽；所述安装孔的周边设置有若干个用于容置摩擦限位部件的第二限位槽；爪式曲柄和固定盖安装到位后，齿盘转动时，弹簧被压缩，本发明相应产生轴向磁感应信号的同时，根据爪式曲柄和固定盖的角位移变量相应产生径向磁感应信号；当车辆勻速行进时，弹簧复位至初始位置，无信号输出。
如上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述爪式曲柄由与固定盖配合的端盖和设置在端盖上的曲柄两部分组成。
本发明巧妙地将具有双工位特征的霍尔传感器部件全部设置于齿盘上，并经中央处理器处理所述双工位获得的电信号后能人性化地输出相应的信号以满足骑行者骑行意愿的达成，具有适用面广，磁感应效果明显的特点，利于集约化生产，低碳、环保，且安装维修方便。
_图1是本发明一种实施例的结构分解图。
图2是图1中所示将齿盘推力基座与齿盘设置为一体的另一实施施的结构分解图。
图3是图1中所示的中轴、轴套、固定盖、霍尔感应座的结构及位置关系示意图。
图4是图1中所示安装有齿盘推力基座的齿盘结构图。
图5是图2中所示齿盘结构图。
图6是图1中所示齿盘与中轴连接后齿盘一侧的结构示意图。
图7是图3中所示结构的组合安装示意图。
图8是图1中所示中轴的轴套上设置定位座的结构图。
图9是图1中所示爪式曲柄上安装可动扭力轴向转换器后的结构及位置示意图。
图10是图1中所示齿盘上连接有可动扭力轴向转换器的结构图。
图11是图1中所示霍尔感应座设置在定位座上后的结构图。
图12是图1中所示齿盘上安装爪式曲柄后的结构图。
图13是图6中所示齿盘安装定位座和固定盖后的结构图。
图14是图1中所示齿盘推力基座、霍尔感应座、弹性复位元件、环形磁钢的组合结构图。
具体实施方式
_下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不限于以下实施例 参见图1，提供一种齿盘式双工位传感器，包括中轴1、容置中轴1的轴套2、固定在中轴 1上的齿盘3，所述齿盘3上还设置有沿圆周等分分布的多个弹簧安装孔31 ；参见图3和图 7，在所述轴套2上安装有一定位座4 ；有一霍尔感应座5置于定位座4上，所述霍尔感应座 5上设置有轴向和径向分布的霍尔元件51、52，所述齿盘3的中心孔边缘固定连接一齿盘推力基座6，通过所述齿盘推力基座6将齿盘3固定在中轴1上，再设置一爪式曲柄8和一固定盖9，所述爪式曲柄8和固定盖9于弹簧安装孔31处固定连接，连接为一体后的爪式曲柄 8和固定盖9的共同连接端限定在弹簧安装孔31内移动，所述爪式曲柄8上设置有中轴过渡环形套82，所述中轴过渡环形套82上设置有沿圆周分布的多个磁钢定位孔821 ；依序由霍尔感应座5、齿盘3的中心孔至爪式曲柄8所构成的中空容腔内容置一带有环形磁钢72 的可动扭力轴向转换器组件；所述齿盘3带动爪式曲柄8和固定盖9相对转动时使得可动扭力轴向转换器组件轴向移动；所述环形磁钢72的位置与霍尔感应座5上轴向分布的霍尔元件51的位置相适配，所述磁钢定位孔821内的磁钢822的位置与霍尔感应座5上径向分布的霍尔元件52的位置相适配；从而通过霍尔元件51、52输出的轴向和径向采集的电信号而控制车辆的加力转动。
参见图2，提供本发明的另一种实施例本实施例较前述实施例，其变化是将齿盘推力基座与齿盘设置为一体，其它结构参照前述实施例。
参见图1，所述可动扭力轴向转换器组件由与可动扭力轴向转换器7配合的弹性复位元件10、环形磁钢72组成，将弹性复位元件10定位在可动扭力轴向转换器7上后，适配于爪式曲柄8的环形凹槽83内。所述弹性复位元件10为一波性弹圈。
所述可动扭力轴向转换器7上设置有一通孔与所述中轴过渡环形套82配合，所述中轴过渡环形套82从所述通孔穿过，与可动扭力轴向转换器组件同轴过渡配合。
所述齿盘推力基座6或者直接在齿盘3上设置有呈圆周等分分布的多个钢球73 的定位盲孔61，所述可动扭力轴向转换器7上则呈圆周等分相对应分布有多个钢球73的位移斜槽71，所述可动扭力轴向转换器7落位于多个钢球73上，可动扭力轴向转换器7受切向力作用而带动钢球73在斜槽71的斜坡面上往复滚动，进而把圆周运动的力转化为轴向平移的力，达到形成位移之目的。
所述霍尔感应座5上设置有呈轴向分布的霍尔元件安装槽M、径向分布的霍尔元件安装槽53。
所述环形磁钢72同心镶嵌在所述可动扭力轴向转换器7上。
所述爪式曲柄8的一侧设置有若干个用于固定齿盘3的突出安装柱84 ；在所述突出安装柱84的一侧设置有若干个用于容置弹簧322的第一凹槽86 ；所述突出安装柱84上设置有螺丝孔841 ；所述突出安装柱84的周边设置有若干个用于容置摩擦限位部件81的第一限位槽85 ；所述固定盘9上设置有若干个对应于所述爪式曲柄8上突出安装柱84的安装孔931 ；爪式曲柄8与固定盖9通过该项设置相连；所述安装孔931的一侧设置有若干个用于容置弹簧322的第二凹槽93 ；所述安装孔931的周边设置有若干个用于容置摩擦限位部件91的第二限位槽92 ；爪式曲柄8和固定盖9安装到位后，齿盘3转动时，弹簧322被压缩，本发明相应产生轴向磁感应信号的同时，根据爪式曲柄8和固定盖9的角位移变量相应产生径向磁感应信号；当车辆勻速行进时，弹簧322复位至初始位置，无信号输出。
提供爪式曲柄8的替代实施方式所述爪式曲柄8由与固定盖9配合的端盖和设置在端盖上的曲柄两部分组成。所述端盖的结构可参见图9、图12所示。
上文虽然已示出了本发明的详尽实施例，本领域的技术人员在不违背本发明的前提下，可进行部分修改和变更；上文的描述和附图中提及的内容仅作为说明性的例证，并非是对本发明的限制，具有上述技术特征的齿盘式双工位传感器，均落入本专利保护范围。
权利要求
1.齿盘式双工位传感器，包括中轴、容置中轴的轴套、固定在中轴上的齿盘，所述齿盘上设置有多个弹簧安装孔，其特征在于所述轴套上设置一定位座，有一霍尔感应座凹置于定位座上，所述霍尔感应座上设置有轴向和径向分布的霍尔元件；再设置一爪式曲柄和一固定盖，所述爪式曲柄和固定盖于弹簧安装孔处相连接，连接为一体后的爪式曲柄和固定盖的共同连接端限定在弹簧安装孔内移动，所述爪式曲柄上设置有中轴过渡环形套，所述中轴过渡环形套上设置有多个磁钢定位孔；依序由霍尔感应座、齿盘中心孔至爪式曲柄所构成的中空容腔内容置一带有环形磁钢的可动扭力轴向转换器组件；所述齿盘带动爪式曲柄和固定盖相对转动时使得可动扭力轴向转换器组件轴向移动；所述环形磁钢的位置与霍尔感应座上轴向分布的霍尔元件的位置相适配，所述磁钢定位孔内的磁钢的位置与霍尔感应座上径向分布的霍尔元件的位置相适配；从而通过霍尔元件输出的轴向和径向采集的电信号而控制车辆的加力转动。
2.如权利要求1所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述齿盘中心孔边缘固定连接一齿盘推力基座，通过所述齿盘推力基座将齿盘固定在中轴上。
3.如权利要求1所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述可动扭力轴向转换器组件由与可动扭力轴向转换器配合的弹性复位元件、环形磁钢组成，将弹性复位元件定位在可动扭力轴向转换器上后，适配于爪式曲柄的环形凹槽内。
4.如权利要求3所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述可动扭力轴向转换器上设置有一通孔与所述中轴过渡环形套配合，所述中轴过渡环形套从所述通孔穿过，与可动扭力轴向转换器组件同轴过渡配合。
5.如权利要求1上所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述齿盘上呈圆周等分分布有多个钢球定位盲孔，所述可动扭力轴向转换器上则呈圆周等分相对应分布有多个钢球位移斜槽，所述可动扭力轴向转换器落位于多个钢球上，可动扭力轴向转换器受切向力作用而带动钢球在斜槽的斜坡面上往复滚动。
6.如权利要求2所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述齿盘推力基座上呈圆周等分分布有多个钢球定位盲孔，所述可动扭力轴向转换器上则呈圆周等分相对应分布有多个钢球位移斜槽，所述可动扭力轴向转换器落位于多个钢球上，可动扭力轴向转换器受切向力作用而带动钢球在斜槽的斜坡面上往复滚动。
7.如权利要求1所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述霍尔感应座上设置有呈轴向和径向分布的霍尔元件安装槽。
8.如权利要求1所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述环形磁钢同心镶嵌在所述可动扭力轴向转换器上。
9.如权利要求1所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述爪式曲柄的一侧设置有若干个用于固定齿盘3的突出安装柱；所述突出安装柱的一侧设置有若干个用于容置弹簧的第一凹槽；所述突出安装柱上设置有螺丝孔；所述突出安装柱的周边设置有若干个用于容置摩擦限位部件的第一限位槽；所述固定盘上设置有若干个对应于所述爪式曲柄上突出安装柱的安装孔；爪式曲柄与固定盖通过安装柱上安装孔相连；所述安装孔的一侧设置有若干个用于容置弹簧的第二凹槽；所述安装孔的周边设置有若干个用于容置摩擦限位部件的第二限位槽。
10.如权利要求1所述的齿盘式双工位传感器，其特征在于所述爪式曲柄由与固定盖配合的端盖和设置在端盖上的曲柄两部分组成。
全文摘要
齿盘式双工位传感器，包括中轴轴套，齿盘上的弹簧安装孔，在轴套上设置一定位座，有一霍尔感应座凹置于定位座上；设置一爪式曲柄和一固定盖于弹簧安装孔处相连接，其共同连接端限定在弹簧安装孔内移动，霍尔感应座上设置有轴向和径向分布的霍尔元件与依序由霍尔感应座、齿盘中心孔至爪式曲柄所构成的中空容腔内容置可动扭力轴向转换器组件中的环形磁钢、爪式曲柄上设置的中轴过渡环形套上的多个磁钢位置相适配；从而通过霍尔元件输出的轴向和径向采集的电信号而控制车辆的加力转动；本发明能通过双工位感应信号的处理，人性化地输出相应的信号以满足骑行者骑行意愿的达成。
文档编号G01L5/00GK102494826SQ201110450099
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者王欢 申请人:无锡尚格工业设计有限公司