电动车用可正反向调速手把及电动车动力控制装置制造方法
【专利摘要】本技术提供一种可正反向都能转动以控制电动车正反转的电动车用可正反向调速手把，它结构简单，没有倒车开关，操作方便，可靠性高，且成本与通常的调速手把相当。它包括由把手杆、把手座组成的固定件及转把，在固定件与转把之间设置有左转弹簧和右转弹簧，左转弹簧使得转把相对于把手杆逆时针转动，右转弹簧使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置；当对转把施加外力时，转把能够从复位位置顺时针或者逆时针转动；霍尔传感器和弧形永磁体相对但不接触的分别设置在转把和固定件上；转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。
【专利说明】电动车用可正反向调速手把及电动车动力控制装置
【技术领域】
[0001]本技术涉及一种电动车用可正反向调速手把及包含该调速手把的电动车动力控制装置，属于自动控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统的电动车(包括电动(二轮、三轮)自行车和电动(二轮、三轮)摩托车)，一般包括驱动电动车的电动机，控制电动机的控制器，控制运行方向和速度的一个调速手把和一个倒车开关。调速手把包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座，转动设置在把手杆上的转把。不对转把施加外力时，转把处于复位位置。对转把施加外力时，转把只能从复位位置向一个方向转动(一般为逆时针转动)，而不能向相反方向转动。
[0003]倒车开关安装在把手座上并与控制器电连接。电动车正常前进时只需转动转把进行就可以了，控制器根据转把转动的角度大小(转把距离复位位置的远近)控制电动机在不同的动力下工作，一般转把转动的角度越大(转把距离复位位置越远)，电动机输出使得电动车前进的正向扭矩越大。但倒车时，则需要按下倒车开关使得倒车开关处于合上的状态，此时，再转动转把，控制器再根据转把转动的角度大小(转把距离复位位置的远近)控制电动机在不同的动力下工作。一般转把转动的角度越大(转把距离复位位置越远)，电动机输出使得电动车后退的反向扭矩越大。如果倒车开关损坏或倒车开关与控制器线束接触不良就会导致运行方向不正确，从而导致危险。为了提高可靠性，倒车开关通常会选用比较昂贵的进口器件，从而导致车辆成本的提高。
[0004]另外，现有的调速手把在实现制动时难于操作。为了对正常前进的电动车制动停车，需要使得电动机输出反向扭矩(与使得带动电动车前进时的电动机输出扭矩的方向相反)，为此，在操作时需要在按下倒车开关的同时转动转把，使得电动机输出反向扭矩，对电动机和电动车进行制动(使得电动机转速逐渐降低)。但要按下倒车开关的同时又要转动转把，操作很不方便，且操作失误的可能性很大。
[0005]如果能够省去倒车开关，不但可以节省成本，也降低了危险性。这就需要对传统的调速手把进行改进，但如果改进后调速手把(即无倒车开关并能够转动转把去控制电动机的正反转的调速手把)相对于改进前的调速手把的差价超出了倒车开关的价格，无疑难于推广使用。因此，需要改进后调速手把的结构简单，生产和安装成本低，可靠性高。
【发明内容】
[0006]本技术的目的是提供一种可正反向都能转动以控制电动车正反转的电动车用可正反向调速手把，它结构简单，没有倒车开关，操作方便，可靠性高，且成本与通常的调速手把相当。
[0007]本技术的电动车用可正反向调速手把，包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把，在固定件与转把之间设置有左转弹簧和右转弹簧，左转弹簧使得转把相对于把手杆逆时针转动，右转弹簧使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置；当对转把施加外力时，转把能够从复位位置顺时针或者逆时针转动；
霍尔传感器和弧形永磁体相对但不接触的分别设置在转把和固定件上；转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。
[0008]本技术的有益效果:使用时，霍尔传感器与控制器电连接。控制器以转把在复位位置时的霍尔传感器输出信号作为基准信号。当转把向一个方向(如逆时针)转动离开复位位置时，霍尔传感器的输出信号会大于(也可能小于，为方便描述，以大于进行描述)基准信号，并且随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，输出信号而增大；当转把向相反方向转动离开复位位置，霍尔传感器的输出信号会小于基准信号，并且随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，输出信号而减小。这样，控制器即可根据霍尔传感器的输出信号对电动机进行控制。霍尔传感器输出基准信号时，电动机在控制器的控制下不输出扭矩，电动机维持初始状态(例如，电动机既不正转也不反转)；当霍尔传感器的输出信号大于基准信号时，电动机在控制器的控制下输出逆时针方向的扭矩(也可以是顺时针方向的扭矩，为方便描述，以逆时针方向的扭矩进行描述)，并且随着霍尔传感器输出信号的增大，电动机输出的逆时针方向的扭矩越大，使得电动机正转(也可以反转，为方便描述，以正转进行描述)；当霍尔传感器的输出信号小于基准信号时，电动机在控制器的控制下输出顺时针方向的扭矩，并且随着霍尔传感器输出信号的减小，电动机输出的顺时针方向的扭矩越大，使得电动机反转；如果电动机初始状态是在正转，需要对其制动时，就需要转动转把使得霍尔传感器的输出信号小于基准信号，电动机在控制器的控制下输出顺时针方向的扭矩，该顺时针方向的扭矩与电动机的正转方向相反，会使得电动机逐渐停止正转(电动机转速逐渐降低);如果需要初始状态是正转的电动机快速制动，只需要转动转把使得霍尔传感器输出更小的信号，电动机输出更大的顺时针方向的扭矩即可。这样就能够实现电动机的正反转控制，实现电动车的前进、后退或制动控制。
[0009]通过弧形永磁体与霍尔传感器的配合，永磁体的长度(弧长)较长，霍尔传感器输出信号的范围较大，所以即使批量生产的各调速手把的转把的复位位置不完全相同，但因各转把的复位位置不相同所引起的霍尔传感器输出信号的改变均在霍尔传感器输出信号的误差范围内，所以各调速手把中的霍尔传感器输出的基准信号基本相同。
[0010]本技术的调速手把有两个弹簧(左转弹簧和右转弹簧)，而普通的调速手把只有一个弹簧，但本调速手把省去了倒车开关。所以本调速手把相对于普通的调速手把，成本相差无几。本调速手把结构简单，生产方便，安装快捷，对弧形永磁体与霍尔传感器安装的位置精度要求较低，不需要对弧形永磁体与霍尔传感器的相对位置进行专门校准，生产成本和安装成本均较低，可正反向转动以控制电动车正反转。
[0011]上述调速手把，弧形永磁体轴线与转把轴线同轴；弧形永磁体和霍尔传感器中的一个设置在转把端面上，另一个设置在把手座上；霍尔传感器和弧形永磁体在平行于转把轴线的方向上相对。
[0012]上述调速手把，弧形永磁体轴线与转把轴线同轴；弧形永磁体和霍尔传感器中的一个设置在转把外周上，另一个设置在把手座上；霍尔传感器和弧形永磁体在垂直于转把轴线的方向上相对。[0013]上述调速手把，左转弹簧和右转弹簧的刚度满足:转把从复位位置进行逆时针转动所需的外力小于进行顺时针转动所需的外力，也就是说，转把的逆时针转动和顺时针转动的手感不同，方便区分。一般情况下，是以转把的逆时针转动控制电动车前进，以转把的顺时针转动控制后退(当然，也可相反，即以转把的逆时针转动控制电动车后退，以转把的顺时针转动控制前进)，为了使得电动车前进时转动转把的力较小，使得电动车后退时转动转把的力较大，需要左转弹簧和右转弹簧的刚度不同(转把逆时针转动所需的外力小于进行顺时针转动所需的外力)。另外，左转弹簧和右转弹簧的刚度相差越大越好，这是因为，两个弹簧刚度相差越大，转把从复位位置进行逆时针转动所需的外力就越小于进行顺时针转动所需的外力，逆时针转动和顺时针转动的手感区分越大；两个弹簧刚度相差越大，也使得批量生产的各调速手把的转把复位位置基本相同，保证了各调速手把中霍尔传感器输出的基准信号基本相同。
[0014]上述调速手把，在转把的外周上设置有一个与转把同轴的弧形槽，弧形槽的两个内端面在位于转把周向方向的两端处；在把手座上设置有弹簧座，左转弹簧为螺旋压缩弹簧；螺旋压缩弹簧的轴线垂直于转把轴线；螺旋压缩弹簧的一端支撑在弹簧座上，另一端与弧形槽的一个内端面接触。由于螺旋压缩弹簧通过弧形槽的内端面施加给转把的力(使得转把逆时针转动)是沿着转把切向方向的，所以转把转动灵活，不会有卡滞现象。
[0015]上述调速手把，转把是在两个弹簧的作用下处于复位位置，虽然批量生产中相同的弹簧的弹力基本一致，但弹簧弹力仍有或多或少的误差，所以批量生产的各调速手把的转把的复位位置不完全相同，尽管因各转把的复位位置不相同所引起的霍尔传感器输出信号的改变均在霍尔传感器输出信号的误差范围内，但各调速手把中的霍尔传感器输出的基准信号会有差别。为了克服该问题，作为进一步改进，在把手座上设置有沿着螺旋压缩弹簧的轴线方向延伸的滑道，滑块滑动设置在滑道内；滑道与弧形槽相通；在滑道上设置有限定滑块相对于弹簧座最大滑动距离的滑块限位体，螺旋压缩弹簧的两端分别支撑在弹簧座和滑块上；转把处于复位位置时，左转弹簧使得滑块与滑块限位体接触，同时右转弹簧使得弧形槽的一个内端面与滑块接触。这样，通过滑块同时与滑块限位体、弧形槽的一个内端面接触的机械定位，保障了转把可靠处于复位位置，避免了弹簧弹力的误差等原因造成的批量生产的各调速手把中转把复位位置误差的问题，保证了各调速手把中转把复位位置完全相同，进而保证了各调速手把中的霍尔传感器的基准信号完全相同。本电动车用可正反向调速手把的动作过程:需要逆时针转动转把时，对转把施加逆时针的扭矩(外力)，转把克服右转弹簧的弹力而逆时针转动，此时滑块在左转弹簧的作用下始终与滑块限位体接触。外力取消时，转把在右转弹簧的作用下顺时针转动，直到弧形槽的内端面与滑块接触而处于复位位置。需要顺时针转动转把时，对转把施加顺时针的扭矩(外力)，转把克服左转弹簧的弹力而顺时针转动，同时，弧形槽的内端面推动滑块，滑块与滑块限位体脱离，在滑动内向着弹簧座移动。外力取消时，滑块在左转弹簧的作用下，克服右转弹簧的弹力，推动弧形槽的内端面逆时针转动，直到滑块与滑块限位体接触(同时滑块与弧形槽的内端面接触)而处于复位位置。
[0016]为了使得滑块在滑道内滑动顺畅，与滑块相接触的弧形槽内端面为曲面；当对转把施加外力时，转把转动，弧形槽内端面推动滑块移动时，所述曲面与滑块的接触点均位于螺旋压缩弹簧的轴线上。这样，螺旋压缩弹簧的对滑块的作用力和弧形槽内端面对滑块的作用力均在螺旋压缩弹簧的轴线方向上，防止了滑块在滑道内扭转，使得滑块在滑道内的滑动更加顺畅。
[0017]为了对限制转把逆时针和顺时针转动的最大角度，以增强操作时的方便性，上述调速手把，它还包括限制转把从复位位置逆时针转动最大角度和顺时针转动最大角度的限位装置。
[0018]限位装置有多种多样，对于上述调速手把，一种限位装置包括弧形限位槽和限位块；把手座设置有与转把同轴的弧形限位槽；弧形限位槽的两个内端面在位于转把周向方向的两端处；在转把的外周上上设置有沿着转把的径向伸入到弧形限位槽内的限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的一个内端面接触而限制了转把继续逆时针转动；当转把在外力下从复位位置顺时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的另一个内端面接触而限制了转把继续顺时针转动。
[0019]对于上述调速手把，另一种限位装置包括弧形限位槽和限位块；转把的外周上设置有与转把同轴的弧形限位槽；弧形限位槽的两个内端面在位于转把周向方向的两端处；在把手座上设置有沿着转把的径向伸入到弧形限位槽内的限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的一个内端面接触而限制了转把继续逆时针转动；当转把在外力下从复位位置顺时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的另一个内端面接触而限制了转把继续顺时针转动。为了方便对限位块的安装，调高生产和装配效率，在把手座上设置有沿着转把径向方向延伸的通孔；限位块可拆卸连接在所述通孔上，并穿过通孔伸入到弧形限位槽内。为了方便对霍尔传感器的安装，调高生产和装配效率，弧形永磁体设置在转把外周上，弧形永磁体和弧形限位槽位于转把的不同横截面上；限位块上还连接有传感器座，霍尔传感器固定在传感器座上；限位块和传感器座穿过通孔，霍尔传感器和弧形永磁体在垂直于转把轴线的方向上相对。
[0020]上述调速手把，转把是在两个弹簧的作用下处于复位位置，虽然批量生产中相同的弹簧的弹力基本一致，但弹簧弹力仍有或多或少的误差，所以批量生产的各调速手把的转把的复位位置不完全相同，尽管因各转把的复位位置不相同所引起的霍尔传感器输出信号的改变均在霍尔传感器输出信号的误差范围内，但各调速手把中的霍尔传感器输出的基准信号会有差别。为了克服该问题，作为进一步改进，上述的电动车用可正反向调速手把，在转把端面上设置凸台，凸台伸入到与把手座上的环槽内；环槽轴线与转把轴线同轴；在环槽内设置可沿环槽绕环槽轴线滑动的滑块；用于推动滑块逆时针在环槽内移动的左转弹簧设置在滑块与环槽底面上的弹簧座之间；在环槽的侧壁上设置用于限定滑块逆时针在环槽内移动到极限位置的反向限位卡；在复位位置时，左转弹簧使得滑动与反向限位卡接触，同时右转弹簧使得凸台与滑块接触。这样，通过滑块同时与反向限位卡、凸台接触的机械定位，保障了转把可靠处于复位位置，避免了弹簧弹力的误差造成的批量生产的各调速手把中转把复位位置误差的问题，保证了各调速手把中转把复位位置完全相同，进而保证了各调速手把中的霍尔传感器的基准信号完全相同。本电动车用可正反向调速手把的动作过程:需要逆时针转动转把时，对转把施加逆时针的扭矩(外力)，转把克服右转弹簧的弹力而逆时针转动，此时滑块在左转弹簧的作用下始终与反向限位卡接触。外力取消时，转把在右转弹簧的作用下顺时针转动，直到凸台与滑块接触而处于复位位置。需要顺时针转动转把时，对转把施加顺时针的扭矩(外力)，转把克服左转弹簧的弹力而顺时针转动，同时，凸台推动滑块，滑块与反向限位卡脱离，在环槽内顺时针移动。外力取消时，滑块在左转弹簧的作用下，克服右转弹簧的弹力，推动凸台在环槽内逆时针转动，直到滑块与反向限位卡接触(同时滑块与凸台接触)而处于复位位置。
[0021]上述的电动车用可正反向调速手把，滑块包括与环槽侧壁滑动接触的导向部及沿着环槽的径向延伸的支撑部；弹簧座呈弧形；导向部位于环槽侧壁与弹簧座之间并它们接触；左转弹簧设置在弹簧座的一端与支撑部之间。这样，由于具有导向部，滑块在环槽内滑动灵活，防止被环槽卡住而不能移动。通过支撑部，方便与左转弹簧的连接。
[0022]上述的电动车用可正反向调速手把，环槽的底面上设置有正向限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动一定角度时，正向限位块与转把接触而限制了转把继续逆时针转动；所述一定角度即是转把在外力下从复位位置逆时针转动的最大角度。这样，本调速手把逆时针转动时，由于有正向限位块的限制，操作时无需担心，只要逆时针转动转把即可，如果转动角度过大就会因转把碰到正向限位块而无法继续转动，所以操作更加方便。
[0023]上述的电动车用可正反向调速手把，左转弹簧和右转弹簧中一个为设置在把手座与转把之间的螺旋压缩弹簧，另一个为设置在把手杆与转把之间的扭簧。
[0024]上述的电动车用可正反向调速手把，弧形永磁体的弧形角度大于90度。以增加弧形永磁体相对于霍尔传感器移动的距离，增大霍尔传感器的输出信号的分辨率。
[0025]上述的电动车用可正反向调速手把，霍尔传感器的输出信号为电压信号，范围为x-y ;在复位位置时，霍尔传感器的输出信号为X+ (y_x)/2左右。
[0026]上述的电动车用可正反向调速手把，霍尔传感器的输出信号为占空比5%_95%的脉冲宽度调制信号，在复位位置时，霍尔传感器输出信号的占空比为50%左右。
[0027]本技术同时提供了一种结构简单，操作方便，可靠性高的电动车动力控制装置。
[0028]本电动车动力控制装置，它包括上述的电动车用可正反向调速手把及用于控制驱动电动车的电动机的控制器；控制器与霍尔传感器电连接，控制器接收霍尔传感器的输出信号，并根据霍尔传感器输出的不同信号控制电动机输出逆时针方向或顺时针方向的扭矩。
[0029]本电动车动力控制装置的工作过程。控制器以转把在复位位置时的霍尔传感器输出信号作为基准信号。当转把向一个方向(如逆时针)转动离开复位位置时，霍尔传感器的输出信号会大于(也可能小于，为方便描述，以大于进行描述)基准信号，并且随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，输出信号而增大；当转把向相反方向转动离开复位位置，霍尔传感器的输出信号会小于基准信号，并且随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，输出信号而减小。这样，控制器即可根据霍尔传感器的输出信号对电动机进行控制。霍尔传感器输出基准信号时，电动机在控制器的控制下不输出扭矩，电动机维持初始状态(例如，电动机既不正转也不反转)；当霍尔传感器的输出信号大于基准信号时，电动机在控制器的控制下输出逆时针方向的扭矩(也可以是顺时针方向的扭矩，为方便描述，以逆时针方向的扭矩进行描述)，并且随着霍尔传感器输出信号的增大，电动机输出的逆时针方向的扭矩越大，使得电动机正转(也可以反转，为方便描述，以正转进行描述)，驱动电动车前进；当霍尔传感器的输出信号小于基准信号时，电动机在控制器的控制下输出顺时针方向的扭矩，并且随着霍尔传感器输出信号的减小，电动机输出的顺时针方向的扭矩越大，使得电动机反转，驱动电动车后退；如果电动机初始状态是在正转、电动车在前进，需要对其制动时，就需要转动转把使得霍尔传感器的输出信号小于基准信号，电动机在控制器的控制下输出顺时针方向的扭矩，该顺时针方向的扭矩与电动机的正转方向相反，会使得电动机逐渐停止正转(电动机转速逐渐降低)，电动车逐渐减速，实现制动；如果需要初始状态是正转的电动机(前进的电动车)快速制动，只需要转动转把使得霍尔传感器输出更小的信号，电动机输出更大的顺时针方向的扭矩即可。这样就能够实现电动机的正反转控制，实现电动车的前进、后退或制动控制。
[0030]上述的电动车动力控制装置，转把处于复位位置时，霍尔传感器的输出信号为基准信号T ;如果转把在某个位置时的霍尔传感器的输出信号为R，T+T*5% ^ τ-τ*5%时电动机不输出扭矩；R > T+T*5%时电动机输出扭矩的方向与R < Τ-Τ*5%时电动机输出扭矩的方向相反，并且R > Τ+Τ*5%时电动机输出扭矩的大小随着R- (Τ+Τ*5%)的增大而增大；R < Τ-Τ*5%时电动机输出扭矩的大小随着(T-T*5%) -R的增大而增大。在批量生产中，装配的误差、弹簧弹力的误差等原因可能会造成各调速手把中转把复位位置不完全相同，这样就会导致各调速手把的基准信号T不完全相等。如果以一个恒定的数值作为控制器控制电动机输出不同扭矩判断点，这个恒定的数值就不能与各调速手把的不完全相等的基准信号T相匹配。为了克服这个问题，我们以一个数值范围作为即Τ±Τ*5%作为控制器控制电动机输出不同扭矩依据，即T+T*5% ^ R ^ Τ-Τ*5%时电动机不输出扭矩；R > T+T*5%或者R < Τ-Τ*5%时电动机输出扭矩。这样本电动车动力控制装置就可以批量生产，而且生产效率高，可靠性高。本技术的有益效果:与现有技术相比，本技术提供的电动车用可正反向调速手把，结构简单，成本较低，可靠性高，因少了一个倒车开关，操作简便；尤其是在制动时无需在按下倒车开关的同时转动转把使得霍尔传感器的输出信号小于基准信号，进一步提高了操作的方便性和可靠性，驾驶车辆更加安全，同时降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是转把的立体图。
[0032]图2是转把的主视图。
[0033]图3是转把的右视图(图2的右视图)。
[0034]图4是实施例1的调速手把在复位位置的剖视图。
[0035]图5是实施例1的调速手把中的转把逆时针旋转到限位装置的剖视图。
[0036]图6是实施例1的调速手把中的转把顺时针旋转到限位装置的剖视图。
[0037]图7是图4的A-A剖视图(旋转)。
[0038]图8是实施例1的调速手把的爆炸图。
[0039]图9是实施例3的调速手把在复位位置的剖视图。
[0040]图10是实施例4的调速手把的示意图。
[0041]图11是图10的B-B剖视图。
[0042]图12是实施例4的调速手把的爆炸图。
[0043]图13是实施例4的调速手把在复位位置的剖视图。
[0044]图14是实施例4的调速手把中的转把逆时针旋转到限位装置的剖视图。
[0045]图15是实施例4的调速手把中的转把顺时针旋转到限位装置的剖视图。
[0046] 图16是实施例4的调速手把在复位位置的剖视图。[0047]图17是实施例4的调速手把中的转把逆时针旋转到限位装置的剖视图。
[0048]图18是实施例4的调速手把中的转把顺时针旋转到限位装置的剖视图。
[0049]图19是实施例4中的转把与限位块、滑块的相对位置示意图。
[0050]图20是转把的立体图。
[0051]图21是转把的又一立体图。
[0052]图22是转把的另一个立体图。
[0053]图23是转把的侧面图。
[0054]图24是固定件的立体图。
[0055]图25是固定件的又一立体图。
[0056]图26是固定件的另一个立体图。
[0057]图27是固定件的再一个立体图。
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0059]实施例1:
参见图4-8所示的电动车用可正反向调速手把，包括由把手杆100、固定在把手杆100上的把手座I组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把2，参见图1-3，在与把手座轴向相对的转把端面21上设置凸台22和具有弧形凹槽23的弧形体24。弧形凹槽内用于放置弧形磁钢(弧形永磁体)3。弧形永磁体的弧心角B约为100°。
[0060]参见图7、8，与转把轴向相对的把手座上具有环槽11。环槽11轴线、转把轴线、把手杆轴线、弧形磁钢轴线均同轴。环槽11的底面上设置有正向限位块12、弧形弹簧座13、霍尔传感器4。
[0061]环槽外侧壁15上具有向环槽内延伸的反向限位卡14。正向限位块12、弧形弹簧座13、反向限位卡14、霍尔传感器4沿逆时针方向依次设置在环槽11的底面上。弧形磁钢3和霍尔传感器4相对但不接触的分别设置在转把上的弧形体24内和把手座上。转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。霍尔传感器有三根导线组成的线束，其中二根是电源线41，向霍尔传感器供电电压为DC5V或相近；另一根是位置信号输出线42。弧形永磁体相对于霍尔传感器转动到不同位置时，霍尔传感器位置信号输出线的输出信号在0.8V-4.3V之间。
[0062]滑块5包括与环槽外侧壁15滑动接触的导向部51及沿着环槽的径向延伸的支撑部52 ;导向部51位于环槽外侧壁15与弹簧座13之间并它们接触。滑块在环槽内可沿环槽外侧壁绕环槽轴线滑动。左转弹簧(螺旋压缩弹簧)6设置在相对的弹簧座一端131与支撑部52之间，用于推动滑块逆时针在环槽内移动，使得支撑部与反向限位卡接触，也就是说，反向限位卡限定了滑块逆时针在环槽内移动的极限位置。
[0063]凸台22和弧形体24上的弧形磁钢3伸入环槽11内，并位于支撑部52与正向限位块12之间。
[0064]右转弹簧7为扭簧,扭簧一端固定在把手杆,一端固定在凸台上。扭簧7使得转把相对于把手杆具有顺时针转动的趋势，因此，在扭簧的作用下凸台与支撑部相接触。在不对转把施加外力时，转把处于复位位置，左转弹簧使得滑块左侧与反向限位卡右侧接触，同时右转弹簧使得凸台右侧与滑块左侧与接触。参见图4，在复位位置时，霍尔传感器处于弧形磁钢的中间位置。转把在复位位置时的霍尔传感器输出直流2.5V信号作为基准信号，输出到控制器。
[0065]参见图5，需要电动车前进时，对转把施加逆时针的扭矩逆时针转动转把，转把克服右转弹簧的弹力而逆时针转动，转把离开复位位置，此时滑块不动(滑块在左转弹簧的作用下始终与反向限位卡接触)。随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，弧形磁钢相对于霍尔传感器逐渐移动(逆时针转动)，霍尔传感器的输出信号会从2.5V逐渐增大。直到弧形体24与正向限位块12在周向接触，转把不能继续逆时针转动时，霍尔传感器位于弧形磁钢的左侧端，霍尔传感器的输出信号达到最大的4.3V。控制器根据霍尔传感器输出信号的增大，控制电动机输出更大的扭矩，使得电动车前进速度逐渐增大。外力取消时，转把在右转弹簧的作用下顺时针转动，直到凸台与滑块接触而处于复位位置。
[0066]参见图6,需要电动车后退时或者需要对前进的电动车进行制动时,对转把施加顺时针的扭矩顺时针转动转把，转把克服左转弹簧的弹力而顺时针转动，同时，转把的凸台推动滑块，滑块与反向限位卡脱离，在环槽内顺时针移动，随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，支撑部与弹簧座之间的左转弹簧6逐渐被压缩，弧形磁钢相对于霍尔传感器逐渐移动(顺时针转动)，霍尔传感器的输出信号会从2.5V逐渐降低。直到左转弹簧6无法再被压缩时，转把不能继续顺时针转动，霍尔传感器位于弧形磁钢的右侧端，霍尔传感器的输出信号达到最小的0.8V。控制器根据霍尔传感器输出信号的减小，控制电动机输出更大的反向扭矩，使得电动车后退的速度逐渐增大，或者对前进中的电动车进行制动。外力取消时，滑块在左转弹簧的作用下，克服右转弹簧的弹力，推动凸台在环槽内逆时针转动，直到滑块与反向限位卡接触(同时滑块与凸台接触)而处于复位位置。
[0067]实施例2:
实施例2与实施例1不同在于:弧形永磁体相对于霍尔传感器转动到不同位置时，霍尔传感器的输出信号为占空比5%—95%的脉冲宽度调制信号。在复位位置时，霍尔传感器输出信号(基准信号)的占空比为50%左右。
[0068]需要电动车前进时,对转把施加逆时针的扭矩逆时针转动转把,随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，霍尔传感器的输出信号的占空比会从50%逐渐增大。直到弧形体24与正向限位块12在周向接触，转把不能继续逆时针转动时，霍尔传感器的输出信号的占空比达到最大的95%。控制器根据霍尔传感器输出信号的占空比增大，控制电动机输出更大的扭矩，使得电动车前进速度逐渐增大。
[0069]需要电动车后退时或者需要对前进的电动车进行制动时,对转把施加顺时针的扭矩顺时针转动转把，随着转把转动的角度(相对于复位位置)增大，霍尔传感器的输出信号的占空比会从50%逐渐降低。直到左转弹簧6无法再被压缩时，转把不能继续顺时针转动，霍尔传感器的输出信号的占空比达到最小的5%。控制器根据霍尔传感器输出信号占空比的减小，控制电动机输出更大的反向扭矩，使得电动车后退的速度逐渐增大，或者对前进中的电动车进行制动。
[0070]实施例3: 参见图9 (并参考图5、6)，实施例3与实施例1的不同在于:实施例3中的环槽外侧壁15上没有实施例1中的反向限位卡14，实施例3中的转把2和滑块5的一体结构(可以把滑块看作是转把2的一部分)。转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置。当转动转把时，转把(和滑块)一起转动。
[0071]实施例4:
参见图所示的电动车用可正反向调速手把，包括由把手杆100、固定在把手杆100上的把手座I组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把2，套装在转把2外的转把套200。
[0072]在转把2的外周上设置弧形槽21、弧形限位槽22、具有弧形凹槽23的弧形体24。弧形槽21、弧形限位槽22均与转把同轴，但不在转把的同一个横截面内。弧形槽21和弧形体24在转把的同一个横截面内。弧形凹槽23内用于放置弧形永磁体3。弧形永磁体的弧心角约为100。。
[0073]弧形限位槽22的两个内端面221、222在位于转把周向方向的两端处。弧形槽21的两个内端面211、212在位于转把周向方向的两端处。在把手座I上设置有沿着转把切向延伸的弹簧座40，弹簧座内开有在垂直于转把轴线的方向上延伸的滑道(弹簧腔)41 ;可相对于滑道滑动的滑块43，滑道的一端与弧形槽相通。左转弹簧(螺旋压缩弹簧)6位于滑动内；螺旋压缩弹簧的轴线垂直于转把轴线；螺旋压缩弹簧的一端固定在弹簧座上的突起42上，另一端与滑块43接触。在远离突起的滑道末端处的把手座上有限定滑块相对于弹簧座最大滑动距离的止推面(滑块限位体)16，螺旋压缩弹簧的两端分别支撑在突起42和滑块43上；转把处于复位位置时，螺旋压缩弹簧使得滑块的左侧上部与止推面16接触，同时右转弹簧使得弧形槽的内端面211与滑块的左侧下部接触。
[0074]与滑块相接触的弧形槽内端面211为曲面。曲面的结构满足:当对转把施加外力时，转把从复位位置顺时针转动，弧形槽内端面211推动滑块克服螺旋压缩弹簧的弹力而向右移动时，所述曲面与滑块的接触点均位于螺旋压缩弹簧的轴线上。滑块始终与弧形槽内端面211处于相切状态。这样，弧形槽内端面211始终推动滑块43在螺旋压缩弹簧的轴线方向上沿着滑道滑动，滑块不会受到偏离螺旋压缩弹簧的轴线方向上的力而扭转，滑块与弧形槽内端面211的相对滑动更加顺畅。
[0075]在把手座I上设置有沿着转把径向方向延伸的卡座11，卡座上开有沿着转把径向方向延伸的通孔12。限位块13远离转把轴线的一端固定在通孔盖板14上，限位块的一侧连接有传感器座15，霍尔传感器4固定在传感器座上。
[0076]通孔盖板14通过螺钉可拆卸连接在所述卡座11上，限位块和传感器座穿过通孔，限位块13靠近转把轴线的一端伸入到弧形限位槽内。当转把在外力下从复位位置逆时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的一个内端面221接触而限制了转把继续逆时针转动；当转把在外力下从复位位置顺时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的另一个内端面222接触而限制了转把继续顺时针转动。弧形限位槽和限位块等构成了限位装置。
[0077]固定在传感器座上的霍尔传感器4和弧形永磁体3在转把径向方向上相对。
[0078]右转弹簧为扭簧7。扭簧的一端固定在转把的端面上，另一端固定在与转把端面相对的把手座上。螺旋压缩弹簧6和扭簧7的刚度满足:转把从复位位置进行逆时针转动所需的外力小于进行顺时针转动所需的外力。
[0079]霍尔传感器有三根导线组成的线束，其中二根是电源线，向霍尔传感器供电电压为DC5V或相近；另一根是位置信号输出线。弧形永磁体相对于霍尔传感器转动到不同位置时，霍尔传感器位置信号输出线的输出信号在0.8V-4.3V之间。
[0080]螺旋压缩弹簧6通过滑块推动弧形槽的内端面211，使得转把相对于把手杆逆时针转动，扭簧7使得转把相对于把手杆顺时针转动，由于螺旋压缩弹簧6对滑块向左的弹力大于扭簧对滑块向右的作用力，所以在复位位置(参见图13、16)时，滑块的左端上部处于与止推面接触的状态，同时扭簧使得弧形槽内端面211与滑块的左侧下部相接触。转把在复位位置时的霍尔传感器输出直流1.5V信号作为基准信号，输出到控制器。
[0081]需要逆时针转动转把时，对转把施加逆时针的扭矩(外力)，转把克服扭簧的扭力而逆时针转动，此时滑块因为在螺旋压缩弹簧6的作用下处于与止推面接触的状态，所以滑块无法向左移动，因此，弧形槽内端面211便脱离滑块，再继续逆时针转动转把，直到限位块与弧形限位槽的内端面221接触，此时转把逆时针转动到最大角度(参见图14、17)。随着转把逆时针转动的角度(相对于复位位置)增大，弧形永磁体相对于霍尔传感器逐渐移动(逆时针转动)，霍尔传感器的输出信号会从1.5V逐渐增大。直到转把不能继续逆时针转动时，霍尔传感器位于弧形磁钢的左侧端，霍尔传感器的输出信号达到最大的4.3V。使得转把逆时针转动的外力取消时，转把在扭簧的作用下，迅速顺时针转动，直到弧形槽的内端面211与滑块接触后，转把又回复到复位位置停止转动。
[0082]需要顺时针转动转把时，对转把施加顺时针的扭矩(外力)，弧形限位槽的内端面221推动滑块，使得滑块克服螺旋压缩弹簧的弹力而向右滑动，螺旋压缩弹簧6逐渐被压缩。直到限位块与弧形限位槽的内端面222接触，此时转把顺时针转动到最大角度(参见图15,18),同时弧形槽的内端面211在扭簧的作用下保持与滑块相接触的状态。随着转把顺时针转动的角度(相对于复位位置)增大，弧形永磁体相对于霍尔传感器逐渐移动(顺时针转动)，霍尔传感器的输出信号会从1.5V逐渐降低。直到转把不能继续顺时针转动，霍尔传感器位于弧形磁钢的右侧端，霍尔传感器的输出信号达到最小的0.8V。使得转把顺时针转动的外力取消时，螺旋压缩弹簧6推动滑块向左移动，滑块推动弧形槽211的内端面，转把就迅速逆时针转动，直到滑块再与止推面接触时，转把稳定在复位位置。
[0083]实施例5:
实施例5与上述的实施例4来说，实施例5中如果没有用于限定滑块相对于弹簧座最大滑动距离的止推面(滑块限位体)，也就是说，滑块在左右方向均可以自由滑动而不受到限制。下面(参考图13-18)描述其工作过程。
[0084]螺旋压缩弹簧6通过滑块推动弧形槽的内端面211，使得转把相对于把手杆逆时针转动，扭簧7使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置(参考图13、16)。转把在复位位置时的霍尔传感器输出直流1.5V信号作为基准信号，输出到控制器。
[0085]需要逆时针转动转把时，对转把施加逆时针的扭矩(外力)，转把克服扭簧的扭力而逆时针转动，此时滑块在螺旋压缩弹簧6的作用下逐渐向左移动。继续逆时针转动转把，螺旋压缩弹簧6的弹力逐渐释放(由被压缩状态逐渐恢复到未被压缩的自然状态)，直到螺旋压缩弹簧6恢复到自然状态后，滑块停止移动。再继续逆时针转动转把，直到限位块与弧形限位槽的内端面221接触，此时转把逆时针转动到最大角度(参考图14、17)。随着转把逆时针转动的角度(相对于复位位置)增大，弧形永磁体相对于霍尔传感器逐渐移动(逆时针转动)，霍尔传感器的输出信号会从1.5V逐渐增大。直到转把不能继续逆时针转动时，霍尔传感器位于弧形磁钢的左侧端，霍尔传感器的输出信号达到最大的4.3V。使得转把逆时针转动的外力取消时，转把在扭簧的作用下，迅速顺时针转动，直到弧形槽的内端面211与滑块接触后，滑块在转把的推动下，滑块向右移动，使得螺旋压缩弹簧压缩，直到螺旋压缩弹簧对滑块的作用力与扭簧通过转把对滑块的作用力相等时，转把稳定在复位位置。
[0086]需要顺时针转动转把时，对转把施加顺时针的扭矩(外力)，弧形限位槽的内端面221推动滑块，使得滑块克服螺旋压缩弹簧的弹力而向右滑动，螺旋压缩弹簧6逐渐被压缩。直到限位块与弧形限位槽的内端面222接触，此时转把顺时针转动到最大角度(参考图
15、18)。随着转把顺时针转动的角度(相对于复位位置)增大，弧形永磁体相对于霍尔传感器逐渐移动(顺时针转动)，霍尔传感器的输出信号会从1.5V逐渐降低。直到转把不能继续顺时针转动，霍尔传感器位于弧形磁钢的右侧端，霍尔传感器的输出信号达到最小的0.8V。使得转把顺时针转动的外力取消时，螺旋压缩弹簧6推动滑块向左移动，滑块推动弧形槽211的内端面，转把就迅速逆时针转动，直到螺旋压缩弹簧对滑块的作用力与扭簧通过转把对滑块的作用力相等时，转把稳定在复位位置。
[0087]本技术公开的一种电动车用可正反向调速手把。转把在复位状态时，霍尔传感器紧靠弧形磁钢的两端之间的某一个位置，转把正反向运转时，霍尔传感器不动，弧形磁钢转动，从而导致霍尔传感器输出信号变化。这个信号输出到控制器作为控制电动机扭矩大小和方向变化的依据。当转把顺时针或逆时针转动至不能转动时，此时霍尔传感器与弧形磁钢靠近的位置在弧形磁钢的两端，松开转把后，由于弹簧的作用，弧形磁钢返回到复位状态。
[0088]本调速手把因可正反向调速，减少了传统电动车上的倒车开关，增加了产品可靠性，同时也降低了成本。
【权利要求】
1.一种电动车用可正反向调速手把，包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座组成的固定件，转动设置在把手杆上的转把，其特征在于:在固定件与转把之间设置有左转弹簧和右转弹簧，左转弹簧使得转把相对于把手杆逆时针转动，右转弹簧使得转把相对于把手杆顺时针转动，转把在左转弹簧和右转弹簧的共同作用下处于复位位置；当对转把施加外力时，转把能够从复位位置顺时针或者逆时针转动； 霍尔传感器和弧形永磁体相对但不接触的分别设置在转把和固定件上；转把转动时，霍尔传感器相对弧形永磁体移动，霍尔传感器感测弧形永磁体的不同位置并输出相应的不同信号。
2.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:弧形永磁体轴线与转把轴线同轴；弧形永磁体和霍尔传感器中的一个设置在转把端面上，另一个设置在把手座上；霍尔传感器和弧形永磁体在平行于转把轴线的方向上相对。
3.如权利要求1所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:弧形永磁体轴线与转把轴线同轴；弧形永磁体和霍尔传感器中的一个设置在转把外周上，另一个设置在把手座上；霍尔传感器和弧形永磁体在垂直于转把轴线的方向上相对。
4.如权利要求1、2或3所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:左转弹簧和右转弹簧的刚度满足:转把从复位位置进行逆时针转动所需的外力小于进行顺时针转动所需的外力。
5.如权利要求1、2或3所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:在转把的外周上设置有一个与转把同轴的弧形槽，弧形槽的两个内端面在位于转把周向方向的两端处；在把手座上设置有弹簧座，左转弹簧为螺旋压缩弹簧；螺旋压缩弹簧的轴线垂直于转把轴线；螺旋压缩弹簧 的一端支撑在弹簧座上，另一端与弧形槽的一个内端面接触。
6.如权利要求5所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:在把手座上设置有沿着螺旋压缩弹簧的轴线方向延伸的滑道，滑块滑动设置在滑道内；滑道与弧形槽相通；在滑道上设置有限定滑块相对于弹簧座最大滑动距离的滑块限位体，螺旋压缩弹簧的两端分别支撑在弹簧座和滑块上；转把处于复位位置时，左转弹簧使得滑块与滑块限位体接触，同时右转弹簧使得弧形槽的一个内端面与滑块接触。
7.如权利要求6所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:与滑块相接触的弧形槽内端面为曲面；当对转把施加外力时，转把转动，弧形槽内端面推动滑块移动时，所述曲面与滑块的接触点均位于螺旋压缩弹簧的轴线上。
8.如权利要求5所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:它还包括限制转把从复位位置逆时针转动最大角度和顺时针转动最大角度的限位装置。
9.如权利要求8所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:限位装置包括弧形限位槽和限位块；把手座设置有与转把同轴的弧形限位槽；弧形限位槽的两个内端面在位于转把周向方向的两端处；在转把的外周上上设置有沿着转把的径向伸入到弧形限位槽内的限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的一个内端面接触而限制了转把继续逆时针转动；当转把在外力下从复位位置顺时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的另一个内端面接触而限制了转把继续顺时针转动。
10.如权利要求8所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:限位装置包括弧形限位槽和限位块；转把的外周上设置有与转把同轴的弧形限位槽；弧形限位槽的两个内端面在位于转把周向方向的两端处；在把手座上设置有沿着转把的径向伸入到弧形限位槽内的限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的一个内端面接触而限制了转把继续逆时针转动；当转把在外力下从复位位置顺时针转动最大角度时，限位块与弧形限位槽的另一个内端面接触而限制了转把继续顺时针转动。
11.如权利要求10所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:在把手座上设置有沿着转把径向方向延伸的通孔；限位块可拆卸连接在所述通孔上，并穿过通孔伸入到弧形限位槽内。
12.如权利要求11所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:弧形永磁体设置在转把外周上，弧形永磁体和弧形限位槽位于转把的不同横截面上；限位块上还连接有传感器座，霍尔传感器固定在传感器座上；限位块和传感器座穿过通孔，霍尔传感器和弧形永磁体在垂直于转把轴线的方向上相对。
13.如权利要求1、2或3所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:在转把端面上设置凸台，凸台伸入到与把手座上的环槽内；环槽轴线与转把轴线同轴；在环槽内设置可沿环槽绕环槽轴线滑动的滑块；用于推动滑块逆时针在环槽内移动的左转弹簧设置在滑块与环槽底面上的弹簧座之间；在环槽的侧壁上设置用于限定滑块逆时针在环槽内移动到极限位置的反向限位卡；在复位位置时，左转弹簧使得滑块与反向限位卡接触，同时右转弹簧使得凸台与滑块接触。
14.如权利要求 1 3所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:滑块包括与环槽侧壁滑动接触的导向部及沿着环槽的径向延伸的支撑部；弹簧座呈弧形；导向部位于环槽侧壁与弹簧座之间并它们接触；左转弹簧设置在弹簧座的一端与支撑部之间。
15.如权利要求13所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:环槽的底面上设置有正向限位块；当转把在外力下从复位位置逆时针转动一定角度时，正向限位块与转把接触而限制了转把继续逆时针转动；所述一定角度即是转把在外力下从复位位置逆时针转动的最大角度。
16.如权利要求1、2或3所述的电动车用可正反向调速手把，其特征在于:弧形永磁体的弧形角度大于90度。
17.—种电动车动力控制装置，其特征是:它包括权利要求1-16任一所述的电动车用可正反向调速手把及用于控制驱动电动车的电动机的控制器；控制器与霍尔传感器电连接，控制器接收霍尔传感器的输出信号，并根据霍尔传感器输出的不同信号控制电动机输出逆时针方向或顺时针方向的扭矩。
18.如权利要求17所述的电动车动力控制装置，其特征是:转把处于复位位置时，霍尔传感器的输出信号为基准信号T ;如果转把在某个位置时的霍尔传感器的输出信号为R，T+T*5%≥R≥Τ-Τ*5%时电动机不输出扭矩；R > T+T*5%时电动机输出扭矩的方向与R< Τ-Τ*5%时电动机输出扭矩的方向相反，并且R > Τ+Τ*5%时电动机输出扭矩的大小随着R- (Τ+Τ*5%)的增大而增大；R < T-T*5%时电动机输出扭矩的大小随着(T-T*5%)-R的增大而增大。
【文档编号】B62K23/04GK104015855SQ201310466272
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】经继群, 翁保国 申请人:南京三叶金鹰摩托车有限公司