新型电动车力矩传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种新型电动车力矩传感器，曲轴与齿盘之间还设有一活动盘，曲轴与活动盘连接，曲轴可带动活动盘旋转，活动盘与齿盘通过应变式传感器连接，应变式传感器的信号线与一换向器连接。该新型电动车力矩传感器在曲轴受力时，活动盘可通过应变式传感器将力矩直接传递给齿盘使其旋转，该新型电动车力矩传感器能将传递给齿盘的力矩大小直接转换为电信号传递给整车MCU进行控制，该新型电动车力矩传感器能实时反映力矩情况、减少MCU数据计算量、提高MCU处理速度、防止信号干扰、提高输出信号的控制精度。同时采用该新型电动车力矩传感器还可防止“飞车”的情况出现，有效保证电动车的行车安全。
【专利说明】新型电动车力矩传感器【技术领域】[0001]本发明涉及电动自行车领域，特别是涉及一种用于检测电动自行车脚踏力大小的力矩传感器结构。
【背景技术】
[0002]电动车已经成为人们日常生活中一种常用的交通工具，电动车的发展方向主要向小型化、智能化的方向发展。轻型骑式自行车在使用时，电机输出功率的大小主要是根据脚踏力大小进行判断。电动自行车上一般会设置感应脚踏力大小的传感器，通过传感器感应电动自行车的受力大小，如果脚踏力较小，则电机的输出力也会相应较小，如脚踏力较大，则电机的输出力也会相应较大。
[0003]目前市场上的轻型电动车都是使用霍尔式力矩传感器来测量电动车所受的脚踏力大小，在电动车齿轮盘上设置弹簧，通过霍尔元件测量弹簧拉伸的长度，进而确定脚踏力力矩的大小。采用这种传感器检测电动车脚踏力的力矩大小存在以下缺陷:1)弹簧形变量大，脚踩在脚踏板上偏软，容易出现链条脱落的问题；2)传感器测量的信号不是直接的力距信号，而是通过弹簧形变后比较2个Hall传感器输出的2条正弦波信号的相位差计算得出的，力距信号是间接计算得出的，所以计算量大，使得电动车控制器反应速度缓慢；3)与霍尔元件对应的磁性材料容易受到外界因素干扰，所以可靠性较差；4)采用这种传感器结构不能够判断脚踏齿盘是否旋转，特别是车辆在红绿灯处，人们习惯将一只脚放置在踏板上，这时弹簧就会被拉长，霍尔元件就会感应到受力使电机输出扭矩，在没有刹车的情况下电动车很容易产生“飞车”，因此存在着严重的安全隐患。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种信号处理简单、结构牢固可靠、信号不易受干扰的新型电动车力矩传感器。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种新型电动车力矩传感器，包括连接链条的齿盘和连接踏板的曲轴，所述曲轴与所述齿盘之间还设有一活动盘，所述曲轴与所述活动盘连接，所述曲轴可带动所述活动盘旋转，所述活动盘与所述齿盘通过应变式传感器连接，所述应变式传感器的信号线与一换向器连接。
[0006]优选地,所述换向器包括封闭壳体，所述封闭壳体包括一上盖和一下盖，所述上盖与所述下盖能相对旋转，所述上盖与所述齿盘同轴固定连接，所述上盖上设有一用于处理应变式传感器反馈信号的PCB信号处理板，所述封闭壳体内还设有一换向滑环，所述换向滑环与所述上盖连接，所述上盖带动所述换向滑环同步旋转，所述下盖上设有与所述换向滑环接触的电刷，所述应变式传感器的信号线与所述PCB信号处理板电连接，所述电刷的引线伸出所述封闭壳体。
[0007]优选地，所述下盖的中央设有一轴承支架，所述换向滑环通过一轴承与所述轴承支架连接。[0008]优选地，所述下盖的侧壁端面设有U型槽，所述上盖的侧壁插在所述U型槽内。
[0009]优选地，所述下盖的底板上设有数个沿圆周均匀分布的磁珠，所述PCB信号处理板上设有霍尔传感器。
[0010]优选地，所述应变式传感器与所述活动盘固定连接，所述齿盘上设有安装孔，所述应变式传感器嵌在所述安装孔内。
[0011]优选地，所述应变式传感器的应变式电阻桥电路表贴在弹性材料上。
[0012]如上所述，本发明的新型电动车力矩传感器具有以下有益效果:该新型电动车力矩传感器在活动盘与齿盘之间通过应变式传感器连接，这样当曲轴受力时，活动盘可通过应变式传感器将力矩直接传递给齿盘使其旋转，该新型电动车力矩传感器能将传递给齿盘的力矩大小直接转换为电信号传递给整车MCU进行控制，该新型电动车力矩传感器能实时反映力矩情况、减少MCU数据计算量、提高MCU处理速度、防止信号干扰、提高输出信号的控制精度。同时采用该新型电动车力矩传感器还可防止“飞车”的情况出现，有效保证电动车的行车安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例的整体结构示意图。
[0014]图2为本发明实施例曲轴与活动盘的连接示意图。
[0015]图3为本发明实施例磁盘的结构示意图。
[0016]图4为本发明实施例曲轴与齿盘的连接示意图。
[0017]图5为本发明实施例换向器的分解示意图。
[0018]元件标号说明
[0019]I 曲轴
[0020]2 活动盘
[0021]3 齿盘
[0022]31安装孔
[0023]4 应变式传感器
[0024]5 换向器
[0025]51 上盖
[0026]511上盖的侧壁
[0027]52 下盖
[0028]521下盖的侧壁
[0029]53换向滑环
[0030]54 PCB信号处理板
[0031]55 轴承
[0032]56 电刷
[0033]57 磁珠
[0034]58轴承支架
[0035]6 弓丨线【具体实施方式】
[0036]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0037]请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0038]如图1、2所示，本发明提供一种新型电动车力矩传感器，该包括新型电动车力矩传感器包括连接连接踏板的曲轴I和连接链条的齿盘3，曲轴I与活动盘2固定连接，曲轴I旋转可带动活动盘2 —同旋转。活动盘2与齿盘3同轴平行设置，活动盘2通过应变式传感器4与齿盘3连接，曲轴I带动活动盘2旋转时，活动盘2可通过应变式传感器4带动齿盘3旋转，这样应变式传感器4就可感应到曲轴I传递的力矩。应变式传感器4的信号线与一换向器5连接，应变式传感器4产生的感应信号可通过转向器传递给电动车的MCU，MCU即可根据应变式传感器4反馈的感应信号计算电机的输出力矩。
[0039]如图3、4所示，作为本发明的一种优选实施例，应变式传感器4与活动盘2固定连接，在齿盘3上设有安装孔31，使应变式传感器4的一部分嵌在安装孔31内。这样当活动盘2旋转时，活动盘2将通过应变式传感器4带动齿盘3，应变式传感器4受到活动盘2与齿盘3的挤压就可产生电信号，根据应变式传感器4产生电信号的大小即可判断齿盘3所受力矩的大小。应变式传感器4的应变式电阻桥电路可表贴在弹性材料上，这样可解决应变式传感器4生产过程中产品测量精度不一致性差的问题，使应变式传感器4适合于大规模生产。
[0040]如图5所不,换向器5包括一个封闭壳体,该封闭壳体由一上盖51和一下盖52,上盖51与下盖52能相对旋转。在使用时，下盖52固定，上盖51与齿盘3同轴固定连接，这样齿盘3就可带动上盖51旋转。在上盖51上设有一个用于处理应变式传感器反馈信号的PCB信号处理板54。PCB信号处理板54与上盖51固定连接，PCB信号处理板54可随上盖51旋转，因此PCB信号处理板54与应变式传感器4的位置相对不变，应变式传感器4的信号线与PCB信号处理板54电连接，PCB信号处理板54用于对传感器的反馈信号进行滤波、放大等信号处理。
[0041]在封闭壳体内还设有一换向滑环53，换向滑环53与上盖51同轴固定连接，上盖51可带动换向滑环53同步旋转，在换向滑环53的两侧各设有一与其接触的电刷56，电刷56与下盖52固定连接，两个电刷56安装在上盖51中心水平线两侧，这样有利于电刷56防水。电刷56相对于上盖51位置固定，电刷56的引线6伸出该封闭壳体与电动车的MCU连接，这样通过电刷56即可将应变式传感器4产生的信号传递给电动车的MCU。换向滑环53与电刷56采用分体式设计，这样可有效解决换向器产品厚度的问题，采用这种结构封闭壳体的厚度小于10mm。
[0042]为了防止密封壳体内进水，在下盖的底板内表面中央设有一轴承支架58，换向滑环53通过轴承55与轴承支架58连接，轴承支架58可对换向滑环53进行支撑。轴承支架58位于下盖的底板内表面，这样就可防止外界的水分通过轴承进入到封闭壳体内。在下盖的侧壁521的端面设有U型槽，上盖的侧壁511插在该U型槽内，即上盖的侧壁511在U型槽内旋转，上盖的侧壁511与U型槽滑动密封配合，这样也可有效防止水分进入到密封壳体内。
[0043]下盖52的底板上设有数个沿圆周均勻分布的磁珠57,该圆周与下盖52的圆心同心。PCB信号处理板54上设有霍尔传感器，这样当PCB信号处理板54旋转时即可通过霍尔传感器采集到齿盘3的速度信号和旋转角度信号，该信号经电动车MCU处理后即可判断齿盘3是否旋转，进而可防止“飞车”现象产生。
[0044]该新型电动车力矩传感器在活动盘与齿盘之间通过应变式传感器连接，这样当曲轴受力时，活动盘可通过应变式传感器将力矩直接传递给齿盘使其旋转，该新型电动车力矩传感器能将传递给齿盘的力矩大小直接转换为电信号传递给整车MCU进行控制，该新型电动车力矩传感器能实时反映力矩情况，反馈信号实时性好、无间断，可有效减少MCU数据计算量，提高MCU处理速度，防止信号干扰，提高输出信号的控制精度。采用该新型电动车力矩传感器还可防止“飞车”的情况出现，有效保证电动车的行车安全。同时该还具有防水、不易损坏、可靠性好、外观美观、一致性好、适于大规模生产等优点，作为一种健康的出行方式，有很大的实用价值。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0045]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种新型电动车力矩传感器，包括连接链条的齿盘和连接踏板的曲轴，其特征在于:所述曲轴与所述齿盘之间还设有一活动盘，所述曲轴与所述活动盘连接，所述曲轴可带动所述活动盘旋转，所述活动盘与所述齿盘通过应变式传感器连接，所述应变式传感器的信号线与一换向器连接。
2.根据权利要求1所述的新型电动车力矩传感器，其特征在于:所述换向器包括封闭壳体，所述封闭壳体包括一上盖和一下盖，所述上盖与所述下盖能相对旋转，所述上盖与所述齿盘同轴固定连接，所述上盖上设有一用于处理应变式传感器反馈信号的PCB信号处理板，所述封闭壳体内还设有一换向滑环，所述换向滑环与所述上盖连接，所述上盖带动所述换向滑环同步旋转，所述下盖上设有与所述换向滑环接触的电刷，所述应变式传感器的信号线与所述PCB信号处理板电连接，所述电刷的引线伸出所述封闭壳体。
3.根据权利要求2所述的新型电动车力矩传感器，其特征在于:所述下盖的中央设有一轴承支架，所述换向滑环通过一轴承与所述轴承支架连接。
4.根据权利要求2所述的新型电动车力矩传感器，其特征在于:所述下盖的侧壁端面设有U型槽，所述上盖的侧壁插在所述U型槽内。
5.根据权利要求2所述的新型电动车力矩传感器，其特征在于:所述下盖的底板上设有数个沿圆周均匀分布的磁珠，所述PCB信号处理板上设有霍尔传感器。
6.根据权利要求1所述的新型电动车力矩传感器，其特征在于:所述应变式传感器与所述活动盘固定连接，所述齿盘上设有安装孔，所述应变式传感器嵌在所述安装孔内。
7.根据权利要求1所述的新型电动车力矩传感器，其特征在于:所述应变式传感器的应变式电阻桥电路表贴在弹性材料上。
【文档编号】G01L5/22GK103674386SQ201310618663
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】王曙光, 史祖福 申请人:苏州捷奥瑞康物联科技有限公司