电动自行车中轴倒刹信号传递装置的制造方法

专利名称:电动自行车中轴倒刹信号传递装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其机械部分通过设计径向间隙旋转配合的中轴和牙盘固定座，确保倒蹬中轴反转时，中轴能与牙盘固定座做非同步的相对转动；而电路部分则采用霍尔感应组件和线圈信号引出机构；当人后蹬自行车时，中轴相对牙盘固定座小幅转动，经一定延时后再带动牙盘固定座一同反转，此过程中，霍尔元件和磁钢相对位置发生变化而产生磁通变化，进而发出感应信号通过线圈信号引出机构传输给控制器以制动电机。其设计核心是线圈信号引出机构，该机构通过同心配置的两个感应线圈传输信号，为非接触式信号传递，相比原有的连线接触式传递机构，简化了结构，不会造成线路纠缠，使得装置整体的工作灵敏度和可靠性更高。
【专利说明】
电动自行车中轴倒刹信号传递装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电动自行车中轴倒刹信号传递装置。
【背景技术】
[0002]倒刹机构是运用踏板来产生刹车效果的机构，即提供利用链条受曲柄反蹬倒转时，与设置在轮毂轴内的刹车机构联动，从而产生对后轮进行刹车的动作。这种刹车机构在过去的老式传统自行车上运用较多，目前我们国家已经比较少见，但在一些国家和地区还有着较大的需求，并且某些还作为自行车安全刹车制动机构的标准来运用。
[0003]随着电动(助力)自行车在全球范围内的广泛推广和发展，上述倒刹机构自然也会运用至部分电动自行车上，然而将传统的倒刹车机构搬至电动自行车上存在如下问题:
[0004]电动自行车是采用轮毂或中置电机提供骑行时辅助动力的自行车，因其在骑行时电机高速运转，假如在电机未停止运转的前提下给予其瞬时的刹车指令，不仅无法有效的刹停自行车，且还将会造成电机烧毁和刹车机构的损坏，甚至影响骑行者安全。而已知的电动自行车上用于控制电机电路通断的机构通常设置在握把上，当骑行者要进行倒蹬动作时，可能无法有较快的反应来松开握把切断电机电路。
[0005]为了解决上述问题，现有技术中催生出直接通过倒刹机构对电机制动的装置，这类装置通常以霍尔元件作为制动时信号传递的核心部件。例如申请号201210262877.9公开的一种“电动自行车的倒踩刹车机构”，其原理是通过霍尔元件来感应两个相对偏转的磁体间的磁通变化，从而产生制动信号对电机实施制动。虽然这类基于霍尔元件的倒刹信号传递机构的实现原理并不复杂，但在具体安装实施的探索过程中还是存在如下问题:
[0006]已知的机构中能够作为驱动霍尔元件和磁钢产生相对偏转的载体的部件(中轴和牙盘)都是在骑行过程中需要不停旋转的部件，这给霍尔元件及其电路板的引出线布置造成了很大的困扰，只要设计不当就会造成线路的缠绕和损坏。
[0007]为了解决上述问题，现有技术中几乎都采取将霍尔元件避开安装在中轴及牙盘这类旋转部件上，而是固定至车架上的方案。例如201210262877.9的专利结构就是这类方案的典型，它虽然解决了线路缠绕的问题，但却存在如下缺点:
[0008]I)设计结构复杂，零部件多:因为在骑行过程中单个旋转的磁环相对于禁止的霍尔元件无法产生磁通的变化，故该机构中必须至少采用两个磁环。而磁环相对于单个磁钢而言，本身成本就较高，增加磁环的数量意味着增加安装的难度和生产成本。
[0009]2)工作灵敏度和可靠性差:该机构中霍尔元件是相对禁止的部件，其只能通过两个磁环之间的偏转来感应磁通的变化，当分别固定这两个磁环的曲柄轴(中轴)驱动环和大齿盘(牙盘)套筒之间未产生可靠错位，或者因长期磨损导致错位不明显时，磁环间产生的磁通变化量非常小，霍尔元件(磁性感测器)就无法准确检测出微弱的磁感应信号，也就无法及时有效的让电机制动。
[0010]3)生产工序多，易有误差:因该机构设计有用于固定磁环和曲柄轴(中轴)的中间部件“驱动环”，其与曲柄轴键槽配合连接，不仅增加了装配工序，提高了生产成本，且其一旦装配出现偏差就会影响整个机构的工作精度，故一定程度上降低了设备可靠性。

【发明内容】

[0011 ]本实用新型目的是:提供一种结构简单，生产成本相对较低，而工作灵敏度和可靠性更高的电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其尤其能够解决现有技术中引出线的缠绕纠结问题。
[0012]本实用新型的技术方案是:一种电动自行车中轴倒刹信号传递装置，包括信号产生装置和用于接收该信号以制动电机的控制器，所述信号产生装置包括安装在车架上的中轴和设于中轴上的牙盘;所述牙盘经链条与安装在车轮轮毂上的刹车机构相连;其特征在于:
[0013]所述牙盘藉由牙盘固定座与中轴相连，该牙盘固定座藉由中孔套置于中轴上，所述中孔内壁上设有若干凹槽，而中轴上一体设有与各凹槽对应的凸起，并且所述凸起可随中轴正反转而在相应凹槽的两端壁间活动；
[0014]还包括霍尔感应组件和线圈信号引出机构，所述霍尔感应组件包括霍尔元件和与霍尔元件对应的磁钢，所述霍尔元件设置在中轴和牙盘固定座中的一个上，而磁钢则设置在另一个上;所述线圈信号引出机构包括固定在车架上的第一线圈骨架及固定在中轴或牙盘固定座上的第二线圈骨架，所述第一线圈骨架上设有第一感应线圈，而第二线圈骨架上设有与第一感应线圈同心配置的第二感应线圈，所述霍尔元件与所述第二感应线圈电连接，而所述第一感应线圈与所述控制器电连接；
[0015]当人前蹬自行车时，所述凸起与相应凹槽的第一端壁相抵，使得中轴驱使牙盘固定座带动牙盘同步正转;此时所述磁钢与霍尔元件位置保持不变；
[0016]当人后蹬自行车时，所述凸起从相应凹槽的第一端壁活动至与第二端壁相抵，使得中轴相对牙盘固定座转动，并经过一定延时后再带动牙盘固定座反转;此过程中，所述磁钢和霍尔元件相对位置发生变化而产生磁通变化，使得霍尔元件发出感应信号通过线圈信号引出机构传输给控制器以制动电机。
[0017]进一步的，本实用新型中所述电机为中置电机或轮毂电机。中置电机即安装在中轴上的电机，其输出轴端与中轴通过齿轮减速机构配合传动;而轮毂电机则设计在车轮(后轮)的轮毂位置，其直接驱动车轮旋转，同时轮毂电机一侧离合器端部设有齿盘经链条与中轴上的链盘连接。当然对于中置电机和轮毂电机的具体结构和装配方式均为公知技术，本实用新型中不再详述。
[0018]优选的，本实用新型中所述中孔内壁上的凹槽多于一个时，沿圆周均匀间隔分布。
[0019]本实用新型中所述磁钢数量可以仅采用一个，当然优选的，本实用新型中所述磁钢数量为两个以上，并且在中轴或牙盘固定座上沿圆周均匀间隔布置，而霍尔元件与所述磁钢对应布置。
[0020]进一步的，本实用新型中所述霍尔元件固定在线路板上，并藉由该线路板与所述第二感应线圈电连接，而所述线路板与所述第二线圈骨架固定(即霍尔元件通过线路板和第二线圈骨架与中轴或者牙盘固定座固定);或者所述磁钢与第二线圈骨架固定，并藉由该第二线圈骨架与中轴或者牙盘固定座固定。
[0021]进一步的，本实用新型中所述牙盘固定座的所述中孔与中轴之间设有轴承。
[0022]本实用新型中涉及的所述中轴，其两端同常规技术一样通过曲柄安装脚踏。
[0023]需要说明，本实用新型是电动自行车倒刹机构的前置电机制动装置，对于涉及的与链盘经链条相连并安装在车轮(后轮)轮毂上的刹车机构为公知技术，其结构、装配方式和动作原理均可参加现有技术，本实用新型对其不再详述。
[0024]本实用新型的优点是:
[0025]1.本实用新型装置的设计核心是线圈信号引出机构，该机构通过同心配置的两个感应线圈传输信号，为非接触式信号传递，相比原有的连线接触式传递机构，不会出现引出线路纠缠和损坏的情况，简化了结构，便于设计人员安装的同时，也使得本实用新型装置整体的工作灵敏度和可靠性更高。
[0026]2.本实用新型的信号引出方式采用的是感应线圈间的非接触方式，其在结构布局配置时无需考虑太多因素，也无需采用复杂精密的机械式防干涉线路引出机构，安装速度更快，可以大大提高生产效率，同时节约生产成本。
[0027]3.本实用新型中没有将霍尔元件固定死，而是将其安装至中轴或牙盘固定座上，使其自身能够直接同相对应的磁钢之间发生偏转而产生磁通变化，进而输出感应信号，其相比现有的双磁环磁感应组件更加灵敏，响应速度更快，准确度也更高，且因省略了驱动环等中间部件，受磨损干扰错位而导致感应精度下降的影响较小，能够更为及时有效的让电机制动，提高倒蹬刹车安全性。
[0028]4.本实用新型中采用磁钢代替现有技术中的双磁环，节约了生产成本。
[0029]5.本实用新型中的中轴上直接成型凸起与牙盘固定座上的凹槽匹配，省略了中间的驱动环，不仅简化了装配工序，降低了生产成本，也能够防止因装配偏差而造成的机构工作可靠性下降的情况。
【附图说明】

[0030]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0031 ]图1为本实用新型的结构主剖面图；
[0032]图2为图1的中轴和牙盘固定座配合结构的剖面视图(人前蹬自行车时的中轴和牙盘固定座配合状态，带有霍尔元件和磁钢位置关系)；
[0033]图3为图1的中轴和牙盘固定座配合结构的剖面视图(人后蹬自行车时的中轴和牙盘固定座配合状态，带有霍尔元件和磁钢位置关系)。
[0034]其中:1、车架;2、中轴;2a、凸起;3、牙盘;4、牙盘固定座;4a、凹槽;A、第一端壁;B、第二端壁;5、霍尔元件;6、磁钢;7、第一线圈骨架;8、第二线圈骨架;9、第一感应线圈；10、第二感应线圈；11、线路板;12、轴承。
【具体实施方式】
[0035]实施例:结合图1?图3所示，对本实用新型电动自行车中轴倒刹信号传递装置的【具体实施方式】进行说明。本实施例具体装配在采用中置电机的电动自行车上，由信号产生装置和用于接收该信号以制动电机的控制器共同组成，如图1所示，信号产生装置的常规结构为:车架1、安装在车架I上的中轴2和中置电机(图中省略)以及设置在中轴2上的牙盘3，所述牙盘3经链条与安装在车轮(后)轮毂上的刹车机构(图中省略)相连。同现有技术一样，中置电机与牙盘3之间通过齿轮减速机构连接传动。本实用新型核心改进如下:
[0036]所述牙盘3藉由牙盘固定座4与中轴2相连，该牙盘固定座4藉由中孔套置于中轴2上，并且所述中孔与中轴2之间设有轴承12。结合图2和图3所示，所述中孔内壁上沿圆周均匀间隔设有四个凹槽4a，而中轴2上一体设有与各凹槽4a对应的凸起2a，凸起2a抵入凹槽4a内，并且所述凸起2a可随中轴2正反转而在相应凹槽4a的两端壁A、B间活动，为了方便说明两端壁分别命名为第一端壁A(图2、3中左侧端壁)和第二端壁B(图2、3中右侧端壁)。
[0037]本实施例中的信号产生装置还包括霍尔感应组件和线圈信号引出机构，所述霍尔感应组件由霍尔元件5及其线路板11和与霍尔元件5对应的磁钢6组成，本实施例中所述霍尔元件5及其线路板11设置在中轴2上，而磁钢6则直接固定在牙盘固定座4上。所述磁钢6的数量为两个，并且在牙盘固定座4上沿圆周均匀间隔布置，而霍尔元件5与所述磁钢6—一对应布置。
[0038]本实施例中所述线圈信号引出机构包括固定在车架I上的第一线圈骨架7和固定在中轴2上的第二线圈骨架8，所述第一线圈骨架7上绕置有第一感应线圈9，而第二线圈骨架8上绕置有与第一感应线圈9同心配置的第二感应线圈10，所述霍尔元件5固定在线路板11上，并藉由该线路板11与所述第二感应线圈10电连接，而所述线路板11与所述第二线圈骨架8固定(即霍尔元件5通过线路板11和第二线圈骨架8与中轴2固定)；而所述第一感应线圈9与所述控制器电连接。
[OO39 ]结合图1?图3说明本实用新型的实现原理:
[0040]当人前蹬自行车时，所述凸起2a与相应凹槽4a的第一端壁A相抵，使得中轴2驱使牙盘固定座4带动牙盘3同步正转;此时所述磁钢6与霍尔元件5位置保持不变，如图2所示；
[0041]当人后蹬自行车时，中轴2相对牙盘固定座4微微偏转一定角度a，如图3所示，而所述凸起2a从相应凹槽4a的第一端壁A活动至与第二端壁B相抵，即经过一定延时后中轴2再带动牙盘固定座4一同反转;此过程中，所述磁钢6和霍尔元件5相对位置发生变化而产生磁通变化，使得霍尔元件5发出感应信号通过线圈信号引出机构传输给控制器以制动电机。
[0042]当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电动自行车中轴倒刹信号传递装置，包括信号产生装置和用于接收该信号以制动电机的控制器，所述信号产生装置包括安装在车架(I)上的中轴(2)和设于中轴(2)上的牙盘(3);所述牙盘(3)经链条与安装在车轮轮毂上的刹车机构相连;其特征在于: 所述牙盘(3)藉由牙盘固定座(4)与中轴(2)相连，该牙盘固定座(4)藉由中孔套置于中轴(2)上，所述中孔内壁上设有若干凹槽(4a)，而中轴(2)上一体设有与各凹槽(4a)对应的凸起(2a)，并且所述凸起(2a)可随中轴(2)正反转而在相应凹槽(4a)的两端壁(A、B)间活动； 还包括霍尔感应组件和线圈信号引出机构，所述霍尔感应组件包括霍尔元件(5)和与霍尔元件(5)对应的磁钢(6)，所述霍尔元件(5)设置在中轴(2)和牙盘固定座(4)中的一个上，而磁钢(6)则设置在另一个上;所述线圈信号引出机构包括固定在车架(I)上的第一线圈骨架(7)及固定在中轴(2)或牙盘固定座(4)上的第二线圈骨架(8)，所述第一线圈骨架(7)上设有第一感应线圈(9)，而第二线圈骨架(8)上设有与第一感应线圈(9)同心配置的第二感应线圈(10)，所述霍尔元件(5)与所述第二感应线圈(10)电连接，而所述第一感应线圈(9)与所述控制器电连接； 当人前蹬自行车时，所述凸起(2a)与相应凹槽(4a)的第一端壁(A)相抵，使得中轴(2)驱使牙盘固定座(4)带动牙盘(3)同步正转;此时所述磁钢(6)与霍尔元件(5)位置保持不变； 当人后蹬自行车时，所述凸起(2a)从相应凹槽(4a)的第一端壁(A)活动至与第二端壁(B)相抵，使得中轴(2)相对牙盘固定座(4)转动，并经过一定延时后再带动牙盘固定座(4)反转;此过程中，所述磁钢(6)和霍尔元件(5)相对位置发生变化而产生磁通变化，使得霍尔元件(5)发出感应信号通过线圈信号引出机构传输给控制器以制动电机。2.根据权利要求1所述的电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其特征在于所述电机为中置电机或轮毂电机。3.根据权利要求1所述的电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其特征在于所述中孔内壁上的凹槽(4a)多于一个时，沿圆周均匀间隔分布。4.根据权利要求1所述的电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其特征在于所述磁钢(6)数量为两个以上，并且在中轴(2)或牙盘固定座(4)上沿圆周均匀间隔布置，而霍尔元件(5)与所述磁钢(6 ) 对应布置。5.根据权利要求1所述的电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其特征在于所述霍尔元件(5)固定在线路板(11)上，并藉由该线路板(11)与所述第二感应线圈(10)电连接，而所述线路板(11)与所述第二线圈骨架(8)固定;或者所述磁钢(6)与第二线圈骨架(8)固定，并藉由该第二线圈骨架(8)与中轴(2)或者牙盘固定座(4)固定。6.根据权利要求1所述的电动自行车中轴倒刹信号传递装置，其特征在于所述牙盘固定座(4)的所述中孔与中轴(2)之间设有轴承(12)。
【文档编号】B62L5/00GK205707119SQ201620322875
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】温群峰
【申请人】苏州盛亿电机有限公司