一种五通改装式力矩中置驱动系统的制作方法

本实用新型涉及电动助力自行车技术领域，更准确的说涉及一种五通改装式力矩中置驱动系统。

背景技术：

与现在国内市场上常见的电动车相比，助力电动自行车在安全性、便携性以及续航性能方面具有较大的优势。随着助力电动自行车不断普及，如何提升骑行体验成为了业内的关注重点。中置驱动系统是助力电动自行车的核心部件，中置驱动系统一般包括电机、中轴等部件、控制器等部件，并通过一监测装置对骑行状态进行监控，基于监测到的骑行状态，通过控制器控制电机输出驱动力对骑行进行助力。现有的中置驱动系统与自行车的结合方式大致分为两种。第一种方式是自行车车架针对中置驱动系统专门设计，将中置驱动系统与自行车车架结合安装，采用这种方式的优点在于适配度高，有利于提高车架的空间利用率，但是采用这种方式对车架加工的工艺要求较高，从而加工制造成本较高，针对普通自行车进行电动助力改造的情况，采用这种方式操作较为复杂，成本较高。第二种方式是在不改变自行车结构的情况下将中置驱动系统与车架结合安装，常见通过自行车五通来安装中置驱动系统，这种方式对中置驱动系统的结构设计形成了一定的限制。采用第二种方式能够以较低的成本实现普通自行车向电动助力自行车的改装，有利于电动助力自行车的普及。现有中置驱动系统的监测装置通常采用转速监测的方式，即人力踩踏速度越低，电机输出的驱动力越小，人力踩踏速度越高，电机输出的驱动力越大，从而实现助力。采用转速监测的方式，在普通路况下助力效果较佳，但是在起步、上坡或者逆风等情况下，虽然需要较大的助力，但是由于无法达到较高的踩踏速度，电机输出的驱动力不足，无法达到助力效果。可见，监测装置对骑行状态的准确理解对于提升骑行体验至关重要，如何选取合适的监测方案对于提升骑行体验至关重要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种五通改装式力矩中置驱动系统，与自行车五通结合安装，通过对传动组件的结构上的改进，实现多牙盘结构，进而实现多档位调节，同时设置力矩监测组件，通过力矩方式对骑行状态进行采集，达到更佳的助力效果。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种五通改装式力矩中置驱动系统，包括一壳体、一电机、一传动组件、一曲柄轴组件、一牙盘组件、一力矩监测组件以及一控制器，所述曲柄轴组件穿过所述壳体，所述牙盘组件与所述曲柄轴组件伸出所述壳体的部分连接，所述电机通过所述传动组件与所述曲柄轴组件连接，所述电机通过所述传动组件和所述曲柄轴组件驱动所牙盘组件转动，且所述电机与所述控制器电连接，所述牙盘组件包括至少两个牙盘，所述力矩监测组件与所述曲柄轴组件结合安装，且所述力矩监测组件与所述控制器电连接。

优选地，所述传动组件包括一减速齿轮、一驱动轴以及一衔接齿轮，所述减速齿轮与所述电机转动轴平行的相邻设置，且所述减速齿轮与所述电机连接，所述驱动轴穿过所述减速齿轮与所述减速齿轮同轴连接，且所述驱动轴伸出所述减速齿轮的部分向远离所述电机的方向延伸，所述衔接齿轮与所述驱动轴转轴平行的相邻设置，所述衔接齿轮向远离所述电机方向延伸，且所述衔接齿轮延伸部分与所述曲柄轴组件连接。

优选地，所述曲柄轴组件包括一曲柄轴、一输出齿轮、一棘座以及一深沟球轴承，所述曲柄轴两端伸出所述壳体，所述棘座环绕所述曲柄轴与所述曲柄轴同轴可转动的连接，且所述输出齿轮环绕所述曲柄轴和所述棘座与两者同轴连接，所述深沟球轴承设置于所述曲柄轴远离所述输出齿轮的一端，所述输出齿轮与所述衔接齿轮转轴平行的相邻设置，且所述输出齿轮与所述衔接齿轮连接，所述壳体在所述衔接齿轮和所述输出齿轮处具有一凸起，所述输出齿轮在所述凸起处伸出所述壳体，且所述输出齿轮通过伸出部分与所述牙盘组件连接。

优选地，所述牙盘组件包括一小牙盘和一大牙盘，所述小牙盘与所述输出齿轮同轴连接，所述大牙盘与所述小牙盘同轴连接。

优选地，所述力矩监测组件包括一弹性体、一应变片、一弹性体支架、一发送器支架、一光信号发送器、一光信号接收器、一内骨架、一外骨架、一设置于所述内骨架上的内骨架线圈以及一设置于所述外骨架上的外骨架线圈，所述弹性体环绕所述曲柄轴，所述弹性体一端与所述曲柄轴连接，另一端与所述棘座连接，所述弹性体支架环绕所述弹性体与所述弹性体同轴连接，所述应变片粘贴在所述弹性体上，所述发送器支架环绕所述曲柄轴与所述曲柄轴同轴连接，同时所述发送器支架与所述弹性体支架连接，所述光信号发送器与所述发送器支架连接，同时所述光信号发送器与所述应变片电连接，所述内骨架环绕所述曲柄轴与所述曲柄轴同轴连接，同时所述内骨架与所述发送器支架连接，所述外骨架环绕所述曲柄轴与所述曲柄轴同轴，且所述外骨架与所述壳体连接，所述光信号接收器与所述外骨架连接，且所述光信号接收器与所述光信号发送器径向对齐设置。

优选地，所述内骨架线圈与所述光信号发送器电连接，所述外骨架线圈与所述光信号接收器电连接。

优选地，所述五通改装式力矩中置驱动系统包括一踏频监测组件，所述踏频监测组件包括一磁环和一霍尔接收器，所述磁环环绕所述曲柄轴与所述曲柄轴同轴，且所述磁环与所述内骨架连接，所述霍尔接收器与所述外骨架连接，所述霍尔接收器与所述磁环水平对齐设置，且所述霍尔接收器与所述控制器电连接。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种五通改装式力矩中置驱动系统的优点在于：针对自行车五通改装式驱动系统进行结构优化，实现多牙盘结构，扩展了骑行时的档位调节范围，采用力矩检测方式进行骑行状态的监测，监测更加准确，有利于提升骑行体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示为本实用新型一种五通改装式力矩中置驱动系统的剖视图。

如图2所示为本实用新型一种五通改装式力矩中置驱动系统力矩监测组件和踏频组件的示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型一种五通改装式力矩中置驱动系统，包括一壳体10、一电机20、一传动组件30、一曲柄轴组件40、一牙盘组件50、一力矩监测组件60、一踏频监测组件70以及一控制器80，所述电机20、所述传动组件30、所述力矩监测组件60、所述踏频监测组件70以及所述控制器80均设置在所述壳体10内部，所述曲柄轴组件40穿过所述壳体10，所述牙盘组件50与所述曲柄轴组件40伸出所述壳体10的部分连接。所述电机20通过所述传动组件30与所述曲柄轴组件40连接，所述曲柄轴组件40通过所述传动组件30和所述曲柄轴组件40驱动所述牙盘组件50转动。所述力矩监测组件60与所述曲柄轴组件40结合安装，所述力矩监测组件60采集所述曲柄轴组件40的力矩变化信号。所述踏频监测组件70与所述曲柄轴组件40结合安装，所述踏频监测组件70采集所述曲柄轴组件40的旋转周期信号。所述力矩监测组件60和所述踏频监测组件70与所述控制器80电连接，所述控制器80还与所述电机20电连接，所述力矩监测组件60和所述踏频监测组件70将采集到的信号传递至所述控制器80，所述控制器80控制调节所述电机20的转速，改变助力大小。所述五通改装式力矩中置驱动系统通过所述壳体10与自行车五通连接，且所述曲柄轴组件40穿过所述壳体10与自行车五通连接处。所述牙盘组件50包括至少两个牙盘。所述壳体10还包括一腕组11，通过所述腕组11对所述壳体10与自行车五通连接处进行限位固定。

如图1所示，所述传动组件30包括一减速齿轮31、一驱动轴32以及一衔接齿轮33。所述减速齿轮31与所述电机20转动轴平行的相邻设置，且所述减速齿轮31与所述电机20连接，所述减速齿轮31受所述电机20驱动转动；所述驱动轴32穿过所述减速齿轮31与所述减速齿轮31同轴连接，且所述驱动轴32伸出所述减速齿轮31的部分向远离所述电机20的方向延伸，当所述减速齿轮31转动时，所述驱动轴32与所述减速齿轮31同轴的同步转动；所述衔接齿轮33与所述驱动轴32转轴平行的相邻设置，且所述衔接齿轮33与所述驱动轴32连接，所述衔接齿轮33受所述驱动轴32驱动转动，所述衔接齿轮33向远离所述电机20方向延伸，且所述衔接齿轮33延伸部分与所述曲柄轴组件40连接。

所述曲柄轴组件40包括一曲柄轴41、一输出齿轮42、一棘座43以及一深沟球轴承44，所述曲柄轴41两端伸出所述壳体10，所述棘座43环绕所述曲柄轴41与所述曲柄轴41同轴可转动的连接，且所述输出齿轮42环绕所述曲柄轴41和所述棘座43与两者同轴连接。所述深沟球轴承44设置于所述曲柄轴41远离所述输出齿轮42的一端。所述曲柄轴41的两端分别与两个曲柄连接，所述输出齿轮42与所述衔接齿轮33转轴平行的相邻设置，且所述输出齿轮42与所述衔接齿轮33连接，所述输出齿轮42受所述衔接齿轮33驱动转动，所述输出齿轮42远离所述电机20的一端伸出所述壳体10。由于所述减速齿轮31、所述驱动轴32、所述衔接齿轮33以及所述输出齿轮42按照远离所述电机20的方向依次排列，所述衔接齿轮33和所述输出齿轮42超出所述驱动轴32。所述壳体10在所述衔接齿轮33和所述输出齿轮42处具有一凸起，所述输出齿轮42在所述凸起处伸出所述壳体10，且所述输出齿轮42通过伸出部分与所述牙盘组件50连接。所述牙盘组件50包括一小牙盘51和一大牙盘52，所述小牙盘51与所述输出齿轮42同轴连接，所述大牙盘52与所述小牙盘51同轴连接，当所述输出齿轮42转动时，所述小牙盘51和所述大牙盘52与所述输出齿轮42同步转动。所述传动组件30的设置方式使得所述牙盘组件50能够设置一个以上的牙盘，增加变速范围，有效提升了骑行时的体验。

如图2所示，所述力矩监测组件60包括一弹性体61、一应变片62、一弹性体支架63、一发送器支架64、一光信号发送器65、一光信号接收器66、一内骨架67、一外骨架68、一设置于所述内骨架67上的内骨架线圈671以及一设置于所述外骨架68上的外骨架线圈681。所述弹性体61环绕所述曲柄轴41，所述弹性体61一端与所述曲柄轴41连接，另一端与所述棘座43连接，所述弹性体支架63环绕所述弹性体61与所述弹性体61同轴连接，同时对所述弹性体61进行限位。当所述曲柄轴41转动时，所述弹性体61随之转动，带动所述棘座43转动，进而通过所述输出齿轮42带动所述牙盘组件50转动，在这一过程中，施加于所述曲柄轴41的力矩在向所述牙盘组件50的传递过程中，所述弹性体61发生形变。所述应变片62粘贴在所述弹性体61上，当所述弹性体61发生形变时，所述应变片62采集形变相关信号。所述发送器支架64环绕所述曲柄轴41与所述曲柄轴41同轴连接，同时所述发送器支架64与所述弹性体支架63连接。所述光信号发送器65与所述发送器支架64连接，同时所述光信号发送器65与所述应变片62电连接。所述内骨架67环绕所述曲柄轴41与所述曲柄轴41同轴连接，同时所述内骨架67与所述发送器支架64连接。所述外骨架68环绕所述曲柄轴41与所述曲柄轴41同轴，且所述外骨架68与所述壳体10连接。当所述曲柄轴41转动时，所述外骨架68固定不动，所述内骨架67相对于所述外骨架68同轴转动。所述光信号接收器66与所述外骨架68连接，且所述光信号接收器66与所述光信号发送器65径向对齐设置，用于接收所述光信号发送器65发送的光信号。所述光信号接收器66与所述控制器80电连接，将接收到的力矩信号传递至所述控制器80。

进一步的，所述内骨架线圈671与所述光信号发送器65电连接，所述外骨架线圈681与所述光信号接收器66电连接，电源信号通过所述外骨架线圈681传递至所述光信号接收器66和所述内骨架线圈671，再通过所述内骨架线圈671传递至所述光信号发送器65和所述应变片62，实现无线供电。

如图2所示，所述踏频监测组件70包括一磁环71和一霍尔接收器72，所述磁环71环绕所述曲柄轴41与所述曲柄轴41同轴，且所述磁环71与所述内骨架67连接，所述霍尔接收器72与所述外骨架68连接，所述霍尔接收器72与所述控制器80电连接，且所述霍尔接收器72与所述磁环71水平对齐设置，当所述内骨架67相对于所述外骨架68同轴转动时，所述霍尔接收器72采集所述磁环71的旋转周期信号，并传递至所述控制器80。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。