專利名稱：一種電動自行車的信號采集裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種信號采集裝置，尤其涉及一種電動自行車的信號采集裝置。
背景技術：
隨著國內電動自行車市場的發(fā)展，比例助力系統(tǒng)越來越受到消費者和廠家的青睞。現(xiàn)在流行的助力傳感系統(tǒng)的工作原理是用一個力矩傳感器將人力蹬踏的腳踏力轉化為電壓信號傳送給傳感器，控制器分析比較后指示電機輸出相匹配的功率，這種助力系統(tǒng)的關鍵部位是力矩傳感器。常見的比例助力系統(tǒng)主要有以下幾種形式1.我國出口歐美市場的電動自行車助力傳感器基本上都是開關型的，把原轉把取消，在中軸部分裝一霍爾元件和磁鋼圓盤，達到一定速度電機就開始啟動，啟動后全電動控制，此類助力傳感器雖然價格較低，工藝簡單，但其助力比例不精確，騎行感覺也較差。2.日本力矩傳感器的原理為人力腳踏后壓迫中置式電機里的彈簧，產(chǎn)生形變，再將形變的幅度轉換成力矩大小，且在電機的外沿刻有凹槽，轉很小的角度就有反應，很靈敏，但這套裝置對零件的材質、工藝要求較高，成本較高。3.清華大學早期出口日本的力矩傳感器，其在中軸五通內裝有套筒和偏心裝置， 人力腳踏即產(chǎn)生偏心力矩。此套裝置成本較低，加工簡單，但精度控制難，軟件中要對其進行修正。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力，且價格低廉，工藝簡單的電動自行車的信號采集裝置，具體技術方案如下—種電動自行車的信號采集裝置，包括中軸、五通、單向超越離合器，其特征在于， 還包括能夠通過確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力的傳感器。所述傳感器可以為線圈感應中軸力矩傳感器。優(yōu)選地，所述線圈感應中軸力矩傳感器包括線圈、感應圈、動支撐圈、定支撐圈、主動斜塊以及從動斜塊；所述線圈固定于所述五通上；所述動支撐圈通過滾珠花鍵機構活動連接于所述中軸上，所述動支撐圈的一端固定安裝有所述感應圈，另一端固定安裝有所述主動斜塊；所述定支撐圈一端固定連接于所述五通上，另一端固定連接于所述單向超越離合器的內側面上；所述從動斜塊固定安裝于所述定支撐圈上，所述主動斜塊抵靠在所述從動斜塊上，其接觸面設有螺旋結構；所述中軸旋轉帶動所述主動斜塊旋轉并產(chǎn)出軸向位移，進而帶動所述從動斜塊在所述螺旋結構和所述滾珠花鍵機構的作用下產(chǎn)生軸向位移，進而帶動所述感應圈靠近所述線圈。優(yōu)選地，所述定支撐圈上設置有第一擋板，所述動支撐圈與所述感應圈通過第二擋板固定連接，所述第一擋板和所述第二擋板之間設置有彈性部件。優(yōu)選地，所述彈性部件為彈簧。優(yōu)選地，所述動支撐圈的內側面上設置有一個或多個第一鍵槽，所述中軸的外側面上與所述第一鍵槽相對設置有第二鍵槽，所述第一鍵槽的軸向長度小于所述第二鍵槽的軸向長度，并且所述第一鍵槽與所述第二鍵槽相接觸的部分構成柱形鍵槽，所述柱形鍵槽中活動放置有一個或多個鋼珠，所述第一鍵槽、第二鍵槽及鋼珠共同構成所述滾珠花鍵機構。優(yōu)選地，所述第一鍵槽和第二鍵槽的軸向截面均為半圓形，所述柱形鍵槽為圓柱形鍵槽。優(yōu)選地，所述第二鍵槽軸向截面為半圓形，所述第一鍵槽軸向截面為所對應的圓心角小于180°的弓形，且所述第一鍵槽的軸向兩端分別設置有第三擋板。優(yōu)選地，所述五通內側面上還間隔地固定安裝有左蓋和右蓋，所述線圈位于所述左蓋和右蓋之間，所述中軸通過第一軸承安裝在左蓋上，所述右蓋通過第二軸承與所述定支撐圈外側面相連；所述單向超越離合器的外側面與電動自行車的牙盤相連。優(yōu)選地，所述感應圈為永磁鐵。一種電動自行車的線圈感應中軸力矩傳感器，包括中軸、五通、單向超越離合器， 其特征在于，還包括線圈、感應圈、動支撐圈、定支撐圈、主動斜塊以及從動斜塊；所述線圈固定于所述五通上；所述動支撐圈通過滾珠花鍵機構活動連接于所述中軸上，所述動支撐圈的一端固定安裝有所述感應圈，另一端固定安裝有所述主動斜塊；所述定支撐圈一端固定連接于所述五通上，另一端固定連接于所述單向超越離合器的內側面上；所述從動斜塊固定安裝于所述定支撐圈上，所述主動斜塊抵靠在所述從動斜塊上，其接觸面設有螺旋結構；所述中軸旋轉帶動所述主動斜塊旋轉并產(chǎn)出軸向位移，進而帶動所述從動斜塊在所述螺旋結構和所述滾珠花鍵機構的作用下產(chǎn)生軸向位移，進而帶動所述感應圈靠近所述線圈。優(yōu)選地，所述定支撐圈上設置有第一擋板，所述動支撐圈與所述感應圈通過第二擋板固定連接，所述第一擋板和所述第二擋板之間設置有彈性部件。優(yōu)選地，所述彈性部件為彈簧。優(yōu)選地，所述動支撐圈的內側面上設置有一個或多個第一鍵槽，所述中軸的外側面上與所述第一鍵槽相對設置有第二鍵槽，所述第一鍵槽的軸向長度小于所述第二鍵槽的軸向長度，并且所述第一鍵槽與所述第二鍵槽相接觸的部分構成柱形鍵槽，所述柱形鍵槽中活動放置有一個或多個鋼珠，所述第一鍵槽、第二鍵槽及鋼珠共同構成所述滾珠花鍵機構。優(yōu)選地，所述第一鍵槽和第二鍵槽的軸向截面均為半圓形，所述柱形鍵槽為圓柱形鍵槽。優(yōu)選地，所述第二鍵槽軸向截面為半圓形，所述第一鍵槽軸向截面為所對應的圓心角小于180°的弓形，且所述第一鍵槽的軸向兩端分別設置有第三擋板。優(yōu)選地，所述五通內側面上還間隔地固定安裝有左蓋和右蓋，所述線圈位于所述左蓋和右蓋之間，所述中軸通過第一軸承安裝在左蓋上，所述右蓋通過第二軸承與所述定
4支撐圈外側面相連；所述單向超越離合器的外側面與電動自行車的牙盤相連。優(yōu)選地，所述感應圈為永磁鐵。本發(fā)明的電動自行車的信號采集裝置能夠通過傳感器確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力，且本裝置價格低廉，工藝簡
圖1是本發(fā)明的電動自行車的中軸力矩傳感器的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的電動自行車的中軸力矩傳感器的信號狀態(tài)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種電動自行車的信號采集裝置，包括中軸1、五通7、單向超越離合器11，以及能夠通過確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力的傳感器。本實施例采用線圈感應中軸力矩傳感器，當然，也可以采用本領域技術人員常用的線性霍爾位置傳感器、壓力傳感器、位置傳感器、光電傳感器等傳感器。如圖1和2所示為包括線圈感應中軸力矩傳感器的電動自行車的信號采集裝置， 其包括中軸1、五通7、單向超越離合器11及線圈感應中軸力矩傳感器，其中，線圈感應中軸力矩傳感器包括線圈6、感應圈5、動支撐圈17、定支撐圈15、主動斜塊14以及從動斜塊13 ；線圈6固定于五通7上；動支撐圈17通過滾珠花鍵機構活動連接于中軸1上，動支撐圈I7其一端固定安裝有感應圈5，另一端固定安裝有主動斜塊14 ；定支撐圈15 —端固定連接于五通7上，另一端固定連接于單向超越離合器11的內側面上；從動斜塊13固定安裝于定支撐圈15上，主動斜塊14抵靠在從動斜塊13上，其接觸面設有螺旋結構；中軸1旋轉帶動主動斜塊14旋轉并產(chǎn)出軸向位移，進而帶動從動斜塊13在螺旋結構和滾珠花鍵機構的作用下產(chǎn)生軸向位移，進而帶動感應圈5靠近線圈6。本發(fā)明的電動自行車的信號采集裝置在使用時，如圖1所示，從中軸1的右向左看，設順時針方向為正向，也就是人力驅動方向為正方向。當人力順時針踩下腳踏板，與之固定連接的中軸1發(fā)生旋轉，主動斜塊14也跟著旋轉，導致主動斜塊14和從動斜塊13的接觸面發(fā)生相對滑動，在螺旋結構的作用下，加上滾珠花鍵機構的作用，主動斜塊14相對于從動斜塊13既發(fā)生旋轉運動，又發(fā)生軸向位移，導致動支撐圈17產(chǎn)生徑向和軸向移動， 按照主動斜塊14和從動斜塊13之間接觸面設計的螺旋方向，此時動支撐圈17相對中軸1 向右作軸向移動，感應圈向線圈方向移動。由上可知，只要某一時刻順時針踩下自行車踏板，驅動力傳遞到中軸1，中軸1的扭力通過滾珠花鍵機構的作用，傳遞到主動斜塊14，在克服彈性結構4的張力后，主動斜塊 14和從動斜塊13的螺旋接觸面發(fā)生相對滑動，一方面把扭力傳到從動斜塊13上，通過超越離合器11輸出人力，另一方面動支撐圈17相對中軸1向右移動，帶動了感應圈5向右進入線圈6，所以感應圈5向右移動是跟人力順時針踩踏力成正比的。為了更清楚的闡述本發(fā)明，假設此刻人力驅動保持不變，那么主動斜塊14和從動斜塊13的螺旋接觸面經(jīng)相對滑動后靜止，直接傳送扭力給定支撐圈15，再通過單向超越離合器11輸出人力。此時動支撐圈17相對中軸1滑動后也靜止。也就是說，在人力驅動時， 動支撐圈17、感應圈5、主動斜塊14、從動斜塊13、定支撐圈15等部件相對五通7以及固定安裝在五通上的線圈6是高速旋轉的，感應圈5雖然相對于線圈6高速旋轉，但是此時感應圈5進入線圈6的位置深度是和人的踩踏力成正比的，如圖2(a)所示，感應圈5進入線圈 6的位置非常淺，此時，人的踩踏力較小，磁場變化的信號很弱，需要的助力較大；如圖2(b) 所示，感應圈5部分進入線圈6，此時，人的踩踏力適中，磁場變化的信號適中，需要的助力適中；如圖2(c)所示，感應圈5全部進入線圈6，此時，人的踩踏力小，磁場變化的信號強， 需要的助力大。因此，測出由感應圈5進入線圈6的位置深度變化而導致的磁場變化的信號就能夠較精確底控制電機按比例產(chǎn)生驅動力，共同驅使電動自行車前行，從而實現(xiàn)了助力的目的。為了使得當人力驅動停止時，感應圈5更方便的恢復到原位，如圖1所示，本發(fā)明的電動自行車的線圈感應中軸力矩傳感器在定支撐圈15上設置有第一擋板18，動支撐圈 17與感應圈5通過第二擋板21固定連接，第一擋板18和第二擋板21之間設置有彈性部件 4，優(yōu)選彈簧。本發(fā)明的電動自行車的信號采集裝置在使用時，在沒有人力作用的情況下，彈性部件4處于自然狀態(tài)。當人力順時針踩下腳踏板，按照主動斜塊14和從動斜塊13之間接觸面設計的螺旋方向，此時動支撐圈17克服彈性結構4的張力，相對中軸1向右作軸向移動，感應圈向線圈方向移動。當人力停止作用時，在彈性部件4恢復到自然狀態(tài)，進而推動動支撐圈能夠更好地恢復到原位。作為一種優(yōu)選方案，如圖1所示，動支撐圈17的內側面上設置有一個或多個第一鍵槽19，中軸1的外側面上與第一鍵槽19相對設置有第二鍵槽20，第一鍵槽19的軸向長度小于第二鍵槽20的軸向長度，并且第一鍵槽19與第二鍵槽20相接觸的部分構成柱形鍵槽，柱形鍵槽中活動放置有一個或多個鋼珠16，鋼珠優(yōu)選呈一排排列，第一鍵槽19、第二鍵槽20及鋼珠16共同構成滾珠花鍵機構。作為一種優(yōu)選方案，如圖1所示，第一鍵槽19和第二鍵槽20的軸向截面均為半圓形，柱形鍵槽為圓柱形鍵槽。作為一種優(yōu)選方案，如圖1所示，第二鍵槽20軸向截面為半圓形，第一鍵槽19軸向截面為所對應的圓心角小于180°的弓形，且第一鍵槽19的軸向兩端分別設置有第三擋板22。作為一種優(yōu)選方案，如圖1所示，五通7內側面上還間隔地固定安裝有左蓋3和右蓋8，線圈6位于左蓋3和右蓋8之間，中軸1通過第一軸承2安裝在左蓋3上，右蓋8通過第二軸承9與定支撐圈15外側面相連，定支撐圈15位于遠離左蓋3和右蓋8的一端的外側面安裝在單向超越離合器11的內側面上，單向超越離合器11的外側面與電動自行車的牙盤10相連。作為一種優(yōu)選方案，感應圈5為永磁鐵。
如上，本發(fā)明的包括線圈感應中軸力矩傳感器的電動自行車的信號采集裝置，通過中軸1旋轉帶動主動斜塊14旋轉并產(chǎn)出軸向位移，進而帶動從動斜塊13在螺旋結構和滾珠花鍵機構的作用下產(chǎn)生軸向位移，(請注意，從動斜塊不發(fā)生軸向位移的，主動斜塊相對于從動斜塊產(chǎn)生軸向位移，因接觸面螺旋結構的原因，旋轉運動產(chǎn)生了軸向位移。該軸向位移和踩踏力成正比的，測量該軸向位移本方案是產(chǎn)用感應圈5和線圈6的方式，還可以使用其他位移信號測量辦法，只要能檢測動支撐圈的軸向位移都行的，比如通過線性霍爾位置傳感器或其他形式的壓力傳感器、位置傳感器、光電傳感器等，但是必須靠動支撐圈、定支撐圈、主動斜塊以及從動斜塊、彈簧等部件才能產(chǎn)生軸向位移。希望權力要求做出相應改動，謝謝！)進而帶動感應圈5靠近線圈6，進而，能夠通過測量感應圈5進入線圈6的位置的變化所導致的磁場變化的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生的驅動力，并且本裝置的價格低廉，工藝簡單。綜上所述，本發(fā)明的電動自行車的信號采集裝置能夠通過傳感器確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力，并且本裝置的價格低廉，工藝簡單。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，當可作些許之更動與改進，因此本發(fā)明之保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種電動自行車的信號采集裝置，包括中軸、五通、單向超越離合器，其特征在于，還包括能夠通過確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力的傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述傳感器為線圈感應中軸力矩傳感器。
3.根據(jù)權利要求2所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述線圈感應中軸力矩傳感器包括線圈、感應圈、動支撐圈、定支撐圈、主動斜塊以及從動斜塊，其中，所述線圈固定于所述五通上；所述動支撐圈通過滾珠花鍵機構活動連接于所述中軸上，所述動支撐圈的一端固定安裝有所述感應圈，另一端固定安裝有所述主動斜塊；所述定支撐圈一端固定連接于所述五通上，另一端固定連接于所述單向超越離合器的內側面上； 所述從動斜塊固定安裝于所述定支撐圈上，所述主動斜塊抵靠在所述從動斜塊上，其接觸面設有螺旋結構；所述中軸旋轉帶動所述主動斜塊旋轉并產(chǎn)出軸向位移，進而帶動所述從動斜塊在所述螺旋結構和所述滾珠花鍵機構的作用下產(chǎn)生軸向位移，進而帶動所述感應圈靠近所述線圈。
4.根據(jù)權利要求3所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述定支撐圈上設置有第一擋板，所述動支撐圈與所述感應圈通過第二擋板固定連接，所述第一擋板和所述第二擋板之間設置有彈性部件。
5.根據(jù)權利要求4所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述彈性部件為彈簧。
6.根據(jù)權利要求3或4或5所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述動支撐圈的內側面上設置有一個或多個第一鍵槽，所述中軸的外側面上與所述第一鍵槽相對設置有第二鍵槽，所述第一鍵槽的軸向長度小于所述第二鍵槽的軸向長度，并且所述第一鍵槽與所述第二鍵槽相接觸的部分構成柱形鍵槽，所述柱形鍵槽中活動放置有一個或多個鋼珠，所述第一鍵槽、第二鍵槽及鋼珠共同構成所述滾珠花鍵機構。
7.根據(jù)權利要求6所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述第一鍵槽和第二鍵槽的軸向截面均為半圓形，所述柱形鍵槽為圓柱形鍵槽。
8.根據(jù)權利要求6所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述第二鍵槽軸向截面為半圓形，所述第一鍵槽軸向截面為所對應的圓心角小于180°的弓形，且所述第一鍵槽的軸向兩端分別設置有第三擋板。
9.根據(jù)權利要求6所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述五通內側面上還間隔地固定安裝有左蓋和右蓋，所述線圈位于所述左蓋和右蓋之間，所述中軸通過第一軸承安裝在左蓋上，所述右蓋通過第二軸承與所述定支撐圈外側面相連；所述單向超越離合器的外側面與電動自行車的牙盤相連。
10.根據(jù)權利要求3所述的電動自行車的信號采集裝置，其特征在于，所述感應圈為永磁鐵。
全文摘要
一種電動自行車的信號采集裝置，包括中軸、五通、單向超越離合器，其特征在于，還包括能夠通過確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力的傳感器。本發(fā)明的電動自行車的信號采集裝置能夠通過傳感器確定人力踩踏力大小進而采集踩踏力所輸出的信號來精確控制電機按比例產(chǎn)生驅動力，并且本裝置的價格低廉，工藝簡單。
文檔編號B62M6/50GK102514678SQ20111044904
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者吳俊 , 張來剛, 高峰 申請人:蘇州博菲利電動科技有限公司