一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置及助力车传动系统的制作方法
【专利摘要】一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，包括拨杆、小齿轮、弹性件和霍尔元件，拨杆包括安装部、与安装部一端相连接的先端部、与安装部另一端相连接的一组齿，其中拨杆通过安装部套设在旋转轴上，通过一组齿与小齿轮相啮合；弹性件一端与先端部连接，另一端与箱体连接；小齿轮上设有磁极，霍尔元件安装在箱体上并设置在磁极上方。这种设计结构与原理简单、成本低，可以监测踏板受踩踏的扭矩，进而可以根据踩踏力调节中置系统的输出，再结合速度监测，可以更综合、灵活的提供助力。一种助力车传动系统，可以将踏板主轴的扭矩传递到旋转轴，而不影响踏板主轴的正常转动。
【专利说明】
一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置及助力车传动系统
技术领域
[0001]本发明涉及助力车传动系统的技术领域，特别涉及一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置。
【背景技术】
[0002]目前市场上的电动助力自行车大多是通过检测骑行时的速度来控制中置系统的输出，具体就是在车速较高时提供高的输出，低速时提供较低输出，这种控制方式存在以下问题:在遇到上坡、逆风、崎岖道路，骑行者需要系统提供较大助力时，由于车速低系统反而提供较低的助力；在下坡时车速快，但一般骑行者并不需要助力，系统反而会提供较大助力。虽然少部分车型可以根据监测骑行时脚踏板的扭矩大小调节系统的输出，但大多采用的是基于应变片的扭矩传感器，其成本较高，不利于降低整车的成本。
【发明内容】
[0003]发明的目的:本发明公开一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，结构简单，成本低，可以在骑行过程中监测脚踏板受骑行者踩踏的扭矩，进而可以根据骑行者的踩踏力调节中置系统的输出。
[0004]技术方案:为了实现以上目的，本发明公开了一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，包括拨杆、小齿轮、弹性件和霍尔元件，拨杆包括安装部、与安装部一端相连接的先端部、与安装部另一端相连接的一组齿，其中拨杆通过安装部套设在旋转轴上，通过一组齿与小齿轮相啮合;弹性件一端与先端部连接，另一端与箱体连接;小齿轮上设有磁极，霍尔元件安装在箱体上并设置在磁极上方。这种设计结构与原理简单，成本低，当旋转轴被驱动旋转，并带动拨杆转动时，通过先端部压缩弹性件，即外部力越大，弹性件的压缩量越大，拨杆转动的角度就会越大，以此通过霍尔元件和磁极可以在骑行过程中监测踏板受骑行者踩踏的扭矩，进而可以根据骑行者的踩踏力调节中置系统的输出，再结合速度监测，可以更综合、灵活的提供助力，给骑行者提供更好的骑行感受。
[0005]进一步的，上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，所述安装部与旋转轴之间设有单向轴承。这种设计拨杆与旋转轴之间通过单向轴承连接来代替直接固定连接，当骑行者倒踩踏板时，旋转轴可以反向自由转动，而拨杆不会随着旋转轴反向转动，防止扭矩传感装置测出扭矩，误使中置系统输出助力，导致危险的发生。
[0006]进一步的，上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，所述磁极呈圆片状。这种设计利用霍尔元件感应齿轮上的相应形状的磁极，可以测得齿轮的旋转角度。
[0007]进一步的，上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，所述箱体包括底板，以及设置在底板上的齿轮安装轴、霍尔元件安装柱和弹性件安装块，其中小齿轮套设在齿轮安装轴上，霍尔元件通过一组螺钉固定在霍尔元件安装柱上。这种设计结构简单，拆装方便、容易维护。
[0008]进一步的，上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，所述弹性件安装块靠近拨杆的那侧设有第一安装轴和突起部，所述先端部设有第二安装轴，弹性件两端分别套设在第一安装轴和第二安装轴上，其中突起部设置在弹性件一侧。这种设计结构简单，对弹性件进行限位和规制，使弹性件的安装稳定、可靠。
[0009]进一步的，上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，所述箱体上设有拨杆限位部，其中拨杆设置在拨杆限位部和弹性件之间。这种设计对拨杆起到限位作用，防止拨杆反转，造成误测。
[0010]进一步的，上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，所述弹性件为压缩弹簧。这种设计压缩弹簧的性能稳定，并可以通过霍尔元件的测量结果换算出压缩弹簧所受的压力，继而算出踏板的扭矩。
[0011]上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果:本发明所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，结构与原理简单，成本低;拆装方便、容易维护;其性能稳定可靠，当骑行者倒踩踏板时，拨杆不会随着旋转轴反向转动，防止扭矩传感装置测出扭矩，误使中置系统输出助力，导致危险的发生;通过霍尔元件和磁极可以测出齿轮的旋转角度，并换算出踏板的扭矩，在骑行过程中监测脚踏板受骑行者踩踏的扭矩，进而可以根据骑行者的踩踏力调节中置系统的输出，再结合速度监测，可以更综合、灵活的提供助力，给骑行者提供更好的骑行感受。
[0012]—种助力车传动系统，包括踏板、与踏板连接的踏板主轴，还包括行星轮系和上述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，踏板主轴上固定设有齿轮，行星轮系包括行星架、齿圈、太阳轮，以及设置在齿圈、太阳轮之间并分别与两者啮合的一组行星轮，齿轮与行星架外啮合，所述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置的旋转轴即为行星轮系的太阳轮，即太阳轮与拨杆相连接。这种设计可以将踏板主轴的扭矩传递到旋转轴，而不影响踏板主轴的正常转动，其安装位置隐蔽，安全性好;同时也同样具有上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置的有益效果。
[0013]进一步的，上述一种助力车传动系统，所述太阳轮通过单向轴承与拨杆相连接。在骑行过程中，会有倒踩踏板的情况发生，使用单向轴承之后，倒踩踏板后太阳轮就会反向自由转动，齿圈就不会转动，车子也不会后退，拨杆也不会随着太阳轮反向转动。
[0014]进一步的，上述一种助力车传动系统，所述踏板主轴上还设有活动齿轮和链轮，其中活动齿轮和链轮固定连接，活动齿轮与齿圈外啮合。这种设计结构紧凑，将转速从行星轮系输出到链轮，驱动后轮使车子前进。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置的爆炸结构图；
图2为本发明所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置的俯视结构图；
图3为本发明所述的一种助力车传动系统的结构示意图；
图中:1-拨杆，11-安装部，12-先端部，121-第二安装轴，13-齿，14-凹陷部，2-小齿轮，3-弹性件，4-霍尔元件，5-旋转轴，51-单向轴承，6-箱体，61-底板，62-齿轮安装轴，63-霍尔元件安装柱，64-弹性件安装块，641-第一安装轴，642-突起部，65-拨杆限位部，66-拨杆安装轴，7-磁极，8-螺钉，9_踏板，I O-踏板主轴，101-齿轮，102-行星架，103-齿圈，104-太阳轮，105-行星轮，106-活动齿轮，107-链轮。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本发明【具体实施方式】进行详细的描述。
实施例
[0017]本发明的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，如图1至图2所示，包括拨杆
1、小齿轮2、弹性件3、霍尔元件4和箱体6，箱体6包括底板61，以及设置在底板61上的齿轮安装轴62、霍尔元件安装柱63、弹性件安装块64、拨杆限位部65和拨杆安装轴66;拨杆I包括安装部11、与安装部11 一端相连接的先端部12、与安装部11另一端相连接的一组齿13，其中拨杆I通过安装部11套设在旋转轴5上，通过一组齿13与小齿轮2相啮合，安装部11与旋转轴5之间设有单向轴承51;弹性件安装块64靠近拨杆I的那侧设有第一安装轴641和突起部642，所述先端部12设有第二安装轴121，弹性件3两端分别套设在第一安装轴641和第二安装轴121上，其中突起部642设置在弹性件3—侧;拨杆I设置在拨杆限位部65和弹性件3之间，先端部12设有相应的凹陷部14，安装部11同时套设在拨杆安装轴66上，所述弹性件3为压缩弹簧;小齿轮2套设在齿轮安装轴62上，霍尔元件4通过一组螺钉8固定在霍尔元件安装柱63上;小齿轮2上设有呈圆片状的磁极7，霍尔元件4设置在磁极7上方。
[0018]其工作原理为:当骑行者脚踩踏板9时，旋转轴5被驱动而旋转，并带动拨杆I转动，拨杆I的先端部12将弹性件3压缩，即踩动踏板9的力越大，弹性件3被压缩的量越大，拨杆I转动的角度就会越大，那么与拨杆I啮合的齿轮2转动的角度就越大，而齿轮2的旋转角度可以通过霍尔元件4感应齿轮2上的磁极7而测得，进而可以换算出弹性件3所受到的压力，并根据力臂等关系进一步得出踏板9的扭矩。
[0019]本发明的一种助力车传动系统，如图3所示，包括踏板9、与踏板9连接的踏板主轴10，还包括行星轮系和上述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，踏板主轴10上固定设有齿轮101，还设有活动齿轮106和链轮107，活动齿轮106和链轮107固定连接，行星轮系包括行星架102、齿圈103、太阳轮104，以及设置在齿圈103、太阳轮104之间并分别与两者啮合的一组行星轮105，齿轮101与行星架102外啮合，活动齿轮106与齿圈103外啮合，所述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置的旋转轴5即为行星轮系的太阳轮104，即太阳轮104通过单向轴承51与拨杆I相连接。
[0020]当踩动踏板9时，扭矩传递到行星架102，因齿圈103与活动齿轮106啮合，而活动齿轮106与链轮107固定连接，可以直接驱动车轮；当扭矩不足以驱动车子前进时，齿圈103并不会转动，那么太阳轮104就会转动，在单向轴承51作用下带动拨杆I旋转，拨杆I压缩弹性件3，可以换算出骑行者踩踏的扭矩，进而可以根据踩踏力调节中置系统的输出，并结合速度监测提供助力；当踩踏力变大，可以驱动车子前进时，太阳轮104在弹性件3和拨杆I的作用下固定不转，而齿圈103转动并驱动后轮使车子前进。
[0021]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:包括拨杆(I)、小齿轮(2)、弹性件(3)和霍尔元件(4)，拨杆(I)包括安装部(11)、与安装部(11) 一端相连接的先端部(12)、与安装部(11)另一端相连接的一组齿(13)，其中拨杆(I)通过安装部(11)套设在旋转轴(5)上，通过一组齿(13)与小齿轮(2)相啮合;弹性件(3)—端与先端部(12)连接，另一端与箱体(6)连接;小齿轮(2)上设有磁极(7)，霍尔元件(4)安装在箱体(6)上并设置在磁极(7)上方。2.根据权利要求1所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:所述安装部(11)与旋转轴(5)之间设有单向轴承(51)。3.根据权利要求1所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:所述磁极(7)呈圆片状。4.根据权利要求1所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:所述箱体(6)包括底板(61)，以及设置在底板(61)上的齿轮安装轴(62)、霍尔元件安装柱(63)和弹性件安装块(64)，其中小齿轮(2)套设在齿轮安装轴(62)上，霍尔元件(4)通过一组螺钉(8)固定在霍尔元件安装柱(63)上。5.根据权利要求4所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:所述弹性件安装块(64)靠近拨杆(I)的那侧设有第一安装轴(641)和突起部(642)，所述先端部(12)设有第二安装轴(121)，弹性件(3)两端分别套设在第一安装轴(641)和第二安装轴(121)上，其中突起部(642)设置在弹性件(3)—侧。6.根据权利要求1所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:所述箱体(6 )上设有拨杆限位部(65)，其中拨杆(I)设置在拨杆限位部(65 )和弹性件(3 )之间。7.根据权利要求1所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，其特征在于:所述弹性件(3)为压缩弹簧。8.—种助力车传动系统，包括踏板(9)、与踏板(9)连接的踏板主轴(10)，其特征在于:还包括行星轮系和如权利要求1-7任意一项所述的一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置，踏板主轴(10)上固定设有齿轮(101)，行星轮系包括行星架(102)、齿圈(103)、太阳轮(104)，以及设置在齿圈(103)、太阳轮(104)之间并分别与两者啮合的一组行星轮(105)，齿轮(101)与行星架(102)外啮合，所述一种用于助力车传动系统的扭矩传感装置的旋转轴(5)即为行星轮系的太阳轮(104)，即太阳轮(104)与拨杆(I)相连接。9.根据权利要求8所述的一种助力车传动系统，其特征在于:所述太阳轮(104)通过单向轴承(51)与拨杆(I)相连接。10.根据权利要求8所述的一种助力车传动系统，其特征在于:所述踏板主轴(10)上还设有活动齿轮(106)和链轮(107)，其中活动齿轮(106)和链轮(107)固定连接，活动齿轮(106)与齿圈(103)外啮合。
【文档编号】B62M6/50GK106005220SQ201610438469
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】黄建昌, 芮正国, 张为刘, 尹相超
【申请人】裕克施乐塑料制品（太仓）有限公司