齒盤式雙工位傳感器的製作方法
2023-05-21 20:09:21
專利名稱：齒盤式雙工位傳感器的製作方法
齒盤式雙工位傳感器技術領域
本發明涉及車輛電動助力傳動領域，尤其涉及一種車輛電動助力傳感器的結構。
背景技術
現有的力矩傳感器中的一部分安裝於電動自行車的中軸上，其主要包括曲柄、 與曲柄相固連的主動部件，以及與主動部件平行設置的被動部件，所述被動部件與主動部件彈性連接且可相對轉動，主動部件和被動部件上分別設有數個主動磁組件和數個被動磁組件，所述力矩傳感器還包括與兩組磁組件感應的霍爾元件，以採集信號，兩霍爾元件是排列在PCB板上的；所述的被動部件尤指電動自行車的齒盤，該種力矩傳感器採集的是齒盤轉動時，主動磁組件和被動磁組件上被霍爾元件感知的磁通量變化頻率信號，以確定對車輛的加力狀態，其磁感應工位對應於齒盤旋轉所採集的信號；該信號經中央處理器處理後所發出的指令，因指令來源單一，因而，往往與騎行者的意志存在較大的差距；中國專利 CN102221432A所公開的一種「力矩傳感器」在上述力矩傳感器的基礎上進行了加強信號採集強度的設置，但仍因採集信號的工位設置略顯單一，而使得其應用存在一定的局限性，且其結構也相對複雜，因而有必要在此基礎上加以創新，以滿足市場對新型扭力傳感器的需求。
_發明內容
本發明的目的之一是提供一種雙工位取得磁感應信號，模擬人性化地輸出指令以助力車輛行駛的齒盤式雙工位傳感器。
本發明的另一目的是提供一種標準化的、適用於各種傳感與驅動功能合一的車輛助力用齒盤式雙工位傳感器。
本發明的技術方案是這樣實現的提供一種齒盤式雙工位傳感器，包括中軸、容置中軸的軸套、固定在中軸上的齒盤，所述齒盤上設置有多個彈簧安裝孔，其特徵在於所述軸套上設置一定位座，有一霍爾感應座凹置於定位座上，所述霍爾感應座上設置有軸向和徑向分布的霍爾元件；再設置一爪式曲柄和一固定蓋，所述爪式曲柄和固定蓋於彈簧安裝孔處相連接，連接為一體後的爪式曲柄和固定蓋的共同連接端限定在彈簧安裝孔內移動，所述爪式曲柄上設置有中軸過渡環形套，所述中軸過渡環形套上設置有多個磁鋼定位孔；依序由霍爾感應座、齒盤中心孔至爪式曲柄所構成的中空容腔內容置一帶有環形磁鋼的可動扭力軸向轉換器組件；所述齒盤帶動爪式曲柄和固定蓋相對轉動時使得可動扭力軸向轉換器組件軸向移動；所述環形磁鋼的位置與霍爾感應座上軸向分布的霍爾元件的位置相適配，所述磁鋼定位孔內的磁鋼的位置與霍爾感應座上徑向分布的霍爾元件的位置相適配；從而通過霍爾元件輸出的軸向和徑向採集的電信號而控制車輛的加力轉動。
所述齒盤中心孔邊緣固定連接一齒盤推力基座，通過所述齒盤推力基座將齒盤固定在中軸上。
採用該技術方案後，可以達到以下的技術效果由於本發明採用的是雙工位集線信號作為分析源，因此，中央處理器對所述雙工位採集的信號處理時，需進行比對分析，並依據車輛的不同行駛狀態，相應輸出助力信號。如當車輛啟動時，騎行者通過腳踏加力，帶動齒盤，傳力到可動扭力軸向轉換器組件，進而帶動可動扭力軸向轉換器相對於霍爾感應座作水平位移，可動扭力軸向轉換器上的環形磁鋼與霍爾感應座上的霍爾元件因產生相對位移而產生電信號；所述中軸過渡環形套上設置的多個磁鋼與霍爾感應座上的霍爾元件產生角位移變量而產生電信號；中央處理器接受這兩個信號後，需要滿足一定條件才輸出助力信號，即僅收集到水平位移電信號時，如果沒採集到角位移變量電信號時，仍不助力；只有同時採集到兩個信號時，才輸出助力信號；這樣適合於騎行者有時無意間腳踏用力但又希望車輛靜止時不輸出助力信號的情形；車輛勻速行駛時，可動扭力軸向轉換器歸位，水平位移電信號截止，角位移變量電信號截止，停止助力，此時，也可通過預設程序以確定在車行速度達一定值時停止助力；車輛上坡時，車輛相對減速，騎行者腳踏加力，此時，上述兩個信號均同時採集，經中央處理器分析後給出助力信號， 車輛下坡時，車輛加速，中央處理器可收集到角位移變量信號，但因水平位移電信號截止， 仍不輸出助力信號；經過以上設置，無論車輛在何種運動狀態下，中央處理器皆可人性化地輸出相應的信號以滿足騎行者騎行意願的達成。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述可動扭力軸向轉換器組件由與可動扭力軸向轉換器配合的彈性復位元件、環形磁鋼組成，將彈性復位元件定位在可動扭力軸向轉換器上後，適配於爪式曲柄的環形凹槽內。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述可動扭力軸向轉換器上設置有一通孔與所述中軸過渡環形套配合，所述中軸過渡環形套從所述通孔穿過，與可動扭力軸向轉換器組件同軸過渡配合。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述齒盤上呈圓周等分分布有多個鋼球定位盲孔，所述可動扭力軸向轉換器上則呈圓周等分相對應分布有多個鋼球位移斜槽，所述可動扭力軸向轉換器落位於多個鋼球上，可動扭力軸向轉換器受切向力作用而帶動鋼球在斜槽的斜坡面上往復滾動，進而把圓周運動的力轉化為軸向平移的力，達到形成位移之目的。
若設置齒盤推力基座，則有所述齒盤推力基座上呈圓周等分分布有多個鋼球定位盲孔，所述可動扭力軸向轉換器上則呈圓周等分相對應分布有多個鋼球位移斜槽，所述可動扭力軸向轉換器落位於多個鋼球上，可動扭力軸向轉換器受切向力作用而帶動鋼球在斜槽的斜坡面上往復滾動，進而把圓周運動的力轉化為軸向平移的力，達到形成位移之目的。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述霍爾感應座上設置有呈軸向和徑向分布的霍爾元件安裝槽。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述環形磁鋼同心鑲嵌在所述可動扭力軸向轉換器上。所述可動扭力軸向轉換器組件安裝到位後，環形磁鋼與霍爾感應座上軸向設置的霍爾元件的磁感應位置相適配，以利於更好地獲得磁感應效果，所述中軸過渡環形套上設置的磁鋼與霍爾感應座上徑向設置的霍爾元件的磁感應位置相適配，以提高磁感應靈敏度和可靠度。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述爪式曲柄的一側設置有若干個用於固定齒盤3的突出安裝柱；在所述突出安裝柱的一側設置有若干個用於容置彈簧的第一凹槽；所述突出安裝柱上設置有螺絲孔；所述突出安裝柱的周邊設置有若干個用於容置摩擦限位部件的第一限位槽；所述固定盤上設置有若干個對應於所述爪式曲柄上突出安裝柱的安裝孔；爪式曲柄與固定蓋通過該項設置相連；所述安裝孔的一側設置有若干個用於容置彈簧的第二凹槽；所述安裝孔的周邊設置有若干個用於容置摩擦限位部件的第二限位槽；爪式曲柄和固定蓋安裝到位後，齒盤轉動時，彈簧被壓縮，本發明相應產生軸向磁感應信號的同時，根據爪式曲柄和固定蓋的角位移變量相應產生徑向磁感應信號；當車輛勻速行進時，彈簧復位至初始位置，無信號輸出。
如上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述爪式曲柄由與固定蓋配合的端蓋和設置在端蓋上的曲柄兩部分組成。
本發明巧妙地將具有雙工位特徵的霍爾傳感器部件全部設置於齒盤上，並經中央處理器處理所述雙工位獲得的電信號後能人性化地輸出相應的信號以滿足騎行者騎行意願的達成，具有適用面廣，磁感應效果明顯的特點，利於集約化生產，低碳、環保，且安裝維修方便。
_圖1是本發明一種實施例的結構分解圖。
圖2是圖1中所示將齒盤推力基座與齒盤設置為一體的另一實施施的結構分解圖。
圖3是圖1中所示的中軸、軸套、固定蓋、霍爾感應座的結構及位置關係示意圖。
圖4是圖1中所示安裝有齒盤推力基座的齒盤結構圖。
圖5是圖2中所示齒盤結構圖。
圖6是圖1中所示齒盤與中軸連接後齒盤一側的結構示意圖。
圖7是圖3中所示結構的組合安裝示意圖。
圖8是圖1中所示中軸的軸套上設置定位座的結構圖。
圖9是圖1中所示爪式曲柄上安裝可動扭力軸向轉換器後的結構及位置示意圖。
圖10是圖1中所示齒盤上連接有可動扭力軸向轉換器的結構圖。
圖11是圖1中所示霍爾感應座設置在定位座上後的結構圖。
圖12是圖1中所示齒盤上安裝爪式曲柄後的結構圖。
圖13是圖6中所示齒盤安裝定位座和固定蓋後的結構圖。
圖14是圖1中所示齒盤推力基座、霍爾感應座、彈性復位元件、環形磁鋼的組合結構圖。
具體實施方式
_下面結合附圖對本發明作進一步的說明，但不限於以下實施例 參見圖1，提供一種齒盤式雙工位傳感器，包括中軸1、容置中軸1的軸套2、固定在中軸 1上的齒盤3，所述齒盤3上還設置有沿圓周等分分布的多個彈簧安裝孔31 ；參見圖3和圖 7，在所述軸套2上安裝有一定位座4 ；有一霍爾感應座5置於定位座4上，所述霍爾感應座 5上設置有軸向和徑向分布的霍爾元件51、52，所述齒盤3的中心孔邊緣固定連接一齒盤推力基座6，通過所述齒盤推力基座6將齒盤3固定在中軸1上，再設置一爪式曲柄8和一固定蓋9，所述爪式曲柄8和固定蓋9於彈簧安裝孔31處固定連接，連接為一體後的爪式曲柄 8和固定蓋9的共同連接端限定在彈簧安裝孔31內移動，所述爪式曲柄8上設置有中軸過渡環形套82，所述中軸過渡環形套82上設置有沿圓周分布的多個磁鋼定位孔821 ；依序由霍爾感應座5、齒盤3的中心孔至爪式曲柄8所構成的中空容腔內容置一帶有環形磁鋼72 的可動扭力軸向轉換器組件；所述齒盤3帶動爪式曲柄8和固定蓋9相對轉動時使得可動扭力軸向轉換器組件軸向移動；所述環形磁鋼72的位置與霍爾感應座5上軸向分布的霍爾元件51的位置相適配，所述磁鋼定位孔821內的磁鋼822的位置與霍爾感應座5上徑向分布的霍爾元件52的位置相適配；從而通過霍爾元件51、52輸出的軸向和徑向採集的電信號而控制車輛的加力轉動。
參見圖2，提供本發明的另一種實施例本實施例較前述實施例，其變化是將齒盤推力基座與齒盤設置為一體，其它結構參照前述實施例。
參見圖1，所述可動扭力軸向轉換器組件由與可動扭力軸向轉換器7配合的彈性復位元件10、環形磁鋼72組成，將彈性復位元件10定位在可動扭力軸向轉換器7上後，適配於爪式曲柄8的環形凹槽83內。所述彈性復位元件10為一波性彈圈。
所述可動扭力軸向轉換器7上設置有一通孔與所述中軸過渡環形套82配合，所述中軸過渡環形套82從所述通孔穿過，與可動扭力軸向轉換器組件同軸過渡配合。
所述齒盤推力基座6或者直接在齒盤3上設置有呈圓周等分分布的多個鋼球73 的定位盲孔61，所述可動扭力軸向轉換器7上則呈圓周等分相對應分布有多個鋼球73的位移斜槽71，所述可動扭力軸向轉換器7落位於多個鋼球73上，可動扭力軸向轉換器7受切向力作用而帶動鋼球73在斜槽71的斜坡面上往復滾動，進而把圓周運動的力轉化為軸向平移的力，達到形成位移之目的。
所述霍爾感應座5上設置有呈軸向分布的霍爾元件安裝槽M、徑向分布的霍爾元件安裝槽53。
所述環形磁鋼72同心鑲嵌在所述可動扭力軸向轉換器7上。
所述爪式曲柄8的一側設置有若干個用於固定齒盤3的突出安裝柱84 ；在所述突出安裝柱84的一側設置有若干個用於容置彈簧322的第一凹槽86 ；所述突出安裝柱84上設置有螺絲孔841 ；所述突出安裝柱84的周邊設置有若干個用於容置摩擦限位部件81的第一限位槽85 ；所述固定盤9上設置有若干個對應於所述爪式曲柄8上突出安裝柱84的安裝孔931 ；爪式曲柄8與固定蓋9通過該項設置相連；所述安裝孔931的一側設置有若干個用於容置彈簧322的第二凹槽93 ；所述安裝孔931的周邊設置有若干個用於容置摩擦限位部件91的第二限位槽92 ；爪式曲柄8和固定蓋9安裝到位後，齒盤3轉動時，彈簧322被壓縮，本發明相應產生軸向磁感應信號的同時，根據爪式曲柄8和固定蓋9的角位移變量相應產生徑向磁感應信號；當車輛勻速行進時，彈簧322復位至初始位置，無信號輸出。
提供爪式曲柄8的替代實施方式所述爪式曲柄8由與固定蓋9配合的端蓋和設置在端蓋上的曲柄兩部分組成。所述端蓋的結構可參見圖9、圖12所示。
上文雖然已示出了本發明的詳盡實施例，本領域的技術人員在不違背本發明的前提下，可進行部分修改和變更；上文的描述和附圖中提及的內容僅作為說明性的例證，並非是對本發明的限制，具有上述技術特徵的齒盤式雙工位傳感器，均落入本專利保護範圍。
權利要求
1.齒盤式雙工位傳感器，包括中軸、容置中軸的軸套、固定在中軸上的齒盤，所述齒盤上設置有多個彈簧安裝孔，其特徵在於所述軸套上設置一定位座，有一霍爾感應座凹置於定位座上，所述霍爾感應座上設置有軸向和徑向分布的霍爾元件；再設置一爪式曲柄和一固定蓋，所述爪式曲柄和固定蓋於彈簧安裝孔處相連接，連接為一體後的爪式曲柄和固定蓋的共同連接端限定在彈簧安裝孔內移動，所述爪式曲柄上設置有中軸過渡環形套，所述中軸過渡環形套上設置有多個磁鋼定位孔；依序由霍爾感應座、齒盤中心孔至爪式曲柄所構成的中空容腔內容置一帶有環形磁鋼的可動扭力軸向轉換器組件；所述齒盤帶動爪式曲柄和固定蓋相對轉動時使得可動扭力軸向轉換器組件軸向移動；所述環形磁鋼的位置與霍爾感應座上軸向分布的霍爾元件的位置相適配，所述磁鋼定位孔內的磁鋼的位置與霍爾感應座上徑向分布的霍爾元件的位置相適配；從而通過霍爾元件輸出的軸向和徑向採集的電信號而控制車輛的加力轉動。
2.如權利要求1所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述齒盤中心孔邊緣固定連接一齒盤推力基座，通過所述齒盤推力基座將齒盤固定在中軸上。
3.如權利要求1所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述可動扭力軸向轉換器組件由與可動扭力軸向轉換器配合的彈性復位元件、環形磁鋼組成，將彈性復位元件定位在可動扭力軸向轉換器上後，適配於爪式曲柄的環形凹槽內。
4.如權利要求3所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述可動扭力軸向轉換器上設置有一通孔與所述中軸過渡環形套配合，所述中軸過渡環形套從所述通孔穿過，與可動扭力軸向轉換器組件同軸過渡配合。
5.如權利要求1上所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述齒盤上呈圓周等分分布有多個鋼球定位盲孔，所述可動扭力軸向轉換器上則呈圓周等分相對應分布有多個鋼球位移斜槽，所述可動扭力軸向轉換器落位於多個鋼球上，可動扭力軸向轉換器受切向力作用而帶動鋼球在斜槽的斜坡面上往復滾動。
6.如權利要求2所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述齒盤推力基座上呈圓周等分分布有多個鋼球定位盲孔，所述可動扭力軸向轉換器上則呈圓周等分相對應分布有多個鋼球位移斜槽，所述可動扭力軸向轉換器落位於多個鋼球上，可動扭力軸向轉換器受切向力作用而帶動鋼球在斜槽的斜坡面上往復滾動。
7.如權利要求1所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述霍爾感應座上設置有呈軸向和徑向分布的霍爾元件安裝槽。
8.如權利要求1所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述環形磁鋼同心鑲嵌在所述可動扭力軸向轉換器上。
9.如權利要求1所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述爪式曲柄的一側設置有若干個用於固定齒盤3的突出安裝柱；所述突出安裝柱的一側設置有若干個用於容置彈簧的第一凹槽；所述突出安裝柱上設置有螺絲孔；所述突出安裝柱的周邊設置有若干個用於容置摩擦限位部件的第一限位槽；所述固定盤上設置有若干個對應於所述爪式曲柄上突出安裝柱的安裝孔；爪式曲柄與固定蓋通過安裝柱上安裝孔相連；所述安裝孔的一側設置有若干個用於容置彈簧的第二凹槽；所述安裝孔的周邊設置有若干個用於容置摩擦限位部件的第二限位槽。
10.如權利要求1所述的齒盤式雙工位傳感器，其特徵在於所述爪式曲柄由與固定蓋配合的端蓋和設置在端蓋上的曲柄兩部分組成。
全文摘要
齒盤式雙工位傳感器，包括中軸軸套，齒盤上的彈簧安裝孔，在軸套上設置一定位座，有一霍爾感應座凹置於定位座上；設置一爪式曲柄和一固定蓋於彈簧安裝孔處相連接，其共同連接端限定在彈簧安裝孔內移動，霍爾感應座上設置有軸向和徑向分布的霍爾元件與依序由霍爾感應座、齒盤中心孔至爪式曲柄所構成的中空容腔內容置可動扭力軸向轉換器組件中的環形磁鋼、爪式曲柄上設置的中軸過渡環形套上的多個磁鋼位置相適配；從而通過霍爾元件輸出的軸向和徑向採集的電信號而控制車輛的加力轉動；本發明能通過雙工位感應信號的處理，人性化地輸出相應的信號以滿足騎行者騎行意願的達成。
文檔編號G01L5/00GK102494826SQ201110450099
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者王歡 申請人:無錫尚格工業設計有限公司