专利名称：链轮式力矩传感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车辆，更具体地涉及用于电动自行(助力)车的链轮式力矩传感装置。
电动自行(助力)车作为一种无污染的绿色交通工具，它在减少污染的同时，还可起健身的作用，其应用前景将会十分广阔。
一般来说，为了提高电动自行车的续驶里程，要求使用者在行驶中，要踩动脚蹬，而电动自行车的电动机的出力与使用者的踩蹬力成一定的比例，这种行驶方式称为国际上通行的“X+1”。例如，日本的法律规定电动自行(助动)车一定要是“X+1”，即真正意义上的助动车。如何能实行“X+1”，就需要检测驾驶者在行驶中的踩动力矩，即公式中的X值，以便驾驶者在行驶中，根据不同的行驶速度来改变电动机的转速。现有的电动自行车的力距传感装置是在齿轮箱里完成力矩的检测，这种结构极为复杂，主动齿轮通过弹簧带动从动齿轮，从动齿轮再带动一只电位器，以决定电动机输出力距，此种结构本身决定了脚踩的力距和电动机输出力矩之间比例是模拟的。这种力矩传感装置存在的缺点主要是结构复杂且庞大；防尘差，当泥沙尘粘在传感器上，传感器信号易出错，电位器常常损坏；若加防尘盒，这又使整车更加复杂化。
为此，本发明的目是针对上述力距速度传感器存在的缺点，提出一种结构简单、性能可靠的链轮式力矩传感装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案该链轮式力矩传感装置包括有一牙盘、小盘、脚蹬曲柄、脚蹬，牙盘与小盘同一圆心轴，两者均可绕圆心轴转动，牙盘上布有与链条啮合的链齿，小盘与脚蹬曲柄相铆接；该装置还进一步包括有接收器件；所述的牙盘与小盘的重合部分的圆周上间隔开设有数个弹簧槽，每一弹簧槽内嵌设有弹簧，沿牙盘的同一半径的圆周上还间隔开设有数个腰形通孔，在牙盘的同一半径的圆周上且位于腰形通孔外侧间隔开设有数个发射器通孔，发射器通孔内置有发射器件；
所述的小盘延设有压顶弹簧的压块，该压块位于牙盘内嵌设的弹簧相对应处，小盘与牙盘腰形通孔相对应处也间隔开设有数个发射器通孔，在该通孔内置有发射器件。
在本发明中，由牙盘、小盘、脚蹬曲柄、脚蹬以及接收器件构成了本发明的链轮式速度传感器，并在牙盘的弹簧槽内嵌设有弹簧以及小盘上延设有压顶弹簧的压块；同时，牙盘上还间隔开设有数个腰形通孔以及发射器通孔，小盘上也间隔开设有数个发射器通孔，在牙盘和小盘的发射器通孔中均设置了相应的发射器件。当小盘在脚蹬曲柄的带动下转动时，压块顶压牙盘上的弹簧，使牙盘和小盘在绕同心轴转动的同时，牙盘和小盘还产生相对转动，牙盘上的发射器件的发射信号以及小盘上发射器件经牙盘上的腰形孔后的发射信号均先后被接收器件所接收，而接收器件所接收的两个发射信号之差就表示弹簧被压块挤压的量，接收器件接收到信号转化为可控制电动车的驱动电动机的控制信号，因此，本发明与原有电动自行车的力矩传感装置相比，它具有结构简单、工作稳定的优点。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步地详细说明
图1为本发明组合链轮结构主视示意图。
图2为图1的“A-A”向剖视示意图。
图3为本发明侧视结构示意图。
请分别参阅图1-图3所示，该链轮式力矩传感装置包括有一牙盘1、小盘2、脚蹬曲柄3、脚蹬4，牙盘1与小盘2构成一组合链轮，且牙盘1与小盘2同一圆心轴6(图中圆心轴6示意为一直线)，两者均可绕圆心轴转动，牙盘1上布有与链条啮合的链齿11，小盘2与脚蹬曲柄3相铆接，脚蹬4枢接于脚蹬曲柄3的另一端。该传感装置还包括有接收器件5。
所述的牙盘1与小盘2重合部分的圆周上间隔开设有数个弹簧槽12，每一弹簧槽12内嵌设有弹簧13，弹簧13可为一板簧。沿牙盘1的同一半径的圆周上还间隔开设有数个腰形通孔14，在牙盘的同一半径的圆周上且位于腰形通孔14外侧间隔开设有数个发射器通孔15，发射器通孔15内置有发射器件16。
在本发明中，弹簧槽12和弹簧13的数量均采用了八个，腰形通孔14、发射器通孔15及发射器件16的数量也采用了八个。当然，弹簧槽12和弹簧13的数量不局限于此；同样腰形通孔14、发射器通孔15、发射器16的数量也不局限于本发明实施例的数量。
所述的小盘2延设有数个压顶弹簧的压块21，该压块21位于牙盘1嵌设的弹簧相对应处，压块21可延伸至牙盘1的弹簧槽12内，并压顶弹簧槽12内的弹簧13。小盘2与牙盘腰形通孔14相对应处还间隔开设有数个发射器通孔22，在该通孔22内置有发射器件23，在本发明的实施例中，发射器通孔22、以及内置的发射器件23数量均为八个。
所述压块21的数量与嵌设于牙盘1内的弹簧13数量相对应，在本发明中，采用八个压块21，每一个压块21顶压于一个弹簧13。小盘2上的发射器通孔22及发射器件23与牙盘1上的腰形通孔14相对应。随着小盘2带动牙盘1的转动，小盘2上的发射器件23在牙盘1上的腰形通孔14中滑动。当然，小盘2上的压块21、发射器通孔22、发射器件23所采用的数量也不局限于此。
在本发明中，牙盘1上的发射器件16和小盘2上的发射器件23均采用了磁柱，而所说的接收器件5为磁通量接收器，如霍尔元件，所采用的数量为二个，第一个霍尔元件51用于接收牙盘1上的发射器件16发出的磁通量，第二个霍尔元件52用于接收小盘2上的发射器件23发出的磁通量，二个霍尔元件作为接收器件5固定于车体上。
小盘2上的发射器件23到圆心轴6的距离与第一个霍尔元件52到圆心轴的距离相等(实际上，小盘2的磁柱与第一霍尔元件52可理解为共一个轴，该轴到圆心轴6的距离相等)，也就是发射器件23和霍尔元件52相对于圆心轴6来说半径相等。而牙盘1上的发射器件16到圆心轴6的距离与第二个霍尔元件51到圆心轴6的距离相等(实际上，牙盘1的磁柱与第二霍尔元件51可理解为共一个轴，该轴到圆心轴6的距离相等)，同样，也就是发射器件16和霍尔元件51相对于圆心轴6来说半径相等。
本发明的链轮式力矩传感装置的原理描述如下当用脚踩动脚蹬4顺时针旋转时，脚蹬4通过脚蹬曲柄3带动小盘2转动，由于小盘2上延设的压块21的压顶作用，牙盘1的弹簧槽内嵌设的弹簧13由原来的自由状态受压变形，弹簧13的变形量反映了脚蹬力的大小。当弹簧13在未受到压块21顶压时(初始时)，弹簧13呈自由状态。牙盘1中的发射器件16(磁柱)与小盘2中的发射器件23(磁柱)处于同一径线的两个不同的半径处，也就是说，发射器件16与发射器件23的夹角为0。而接收器件5的第一霍尔元件51和第二霍尔元件52同时接收发射器件16和23的磁信号，随着牙盘1和小盘2的转动，第一霍尔元件51和第二霍尔元件51间隔地接收着各牙盘1和小盘2上间隔布设有的磁柱的磁信号。二个霍尔元件所接收的磁通量信号相同，共同送入电动机的控制电路中。当弹簧13在受到压块21顶压时，牙盘1上的弹簧13均受压块21顶压，小盘2上的发射器件23(磁柱)在牙盘1上的腰形通孔14中移动，随着驾驶者的脚蹬力变大，压块21对弹簧13的顶压力逐渐增大，弹簧13的变形量就逐渐增大，则牙盘上的发射器件16与小盘上的发射器件23的夹角也同时逐渐增大，接收器件5的第一霍尔元件51和第二霍尔元件52所接收到的磁通量信号之差就越大，两者之差取决于驾驶者的脚蹬力，同样，两个霍尔元件所接收到的磁通量信号送至电动机的控制电路进行处理，以便实现“X+1”的方式对电动机的控制，电动机的转速相应地发生变化。
综上所述，当驾驶者在驾驶时，脚蹬力大、驱动电动机的力矩就大，其速度也就快。脚蹬力小，驱动电动机的力矩就小，其转速就慢。因此，在使用本发明的链轮式力矩传感装置后，使原先的电动自行车的速度检测装置结构大大简化，省却了较为庞大的齿轮箱，并使速度检测装置工作更加可靠。使电动自行(助力)车实现真正意义上的“助力”。
权利要求
1.一种链轮式力矩传感装置，该链轮式力矩传感装置包括有牙盘、小盘、脚蹬曲柄、脚蹬，牙盘与小盘同一圆心轴，两者均可绕圆心轴转动，牙盘上布有与链条啮合的链齿，小盘与脚蹬曲柄相铆接；其特征在于该装置还进一步包括有接收器件；所述的牙盘与小盘的重合部分的圆周上间隔开设有数个弹簧槽，每一弹簧槽内嵌设有弹簧，沿牙盘的同一半径的圆周上还间隔开设有数个腰形通孔，在牙盘的同一半径的圆周上且位于腰形通孔外侧间隔开设有数个发射器通孔，发射器通孔内置有发射器件；所述的小盘延设有压顶弹簧的压块，该压块位于牙盘内嵌设的弹簧相对应处，小盘与牙盘腰形通孔相对应处也间隔开设有数个发射器通孔，在该通孔内置有发射器件。
2.如权利要求1所述的链轮式力矩传感装置，其特征在于所述的接收器件包括有第一霍尔元件和第二霍尔元件，所述的发射器件均为磁柱。
3.如权利要求2所述的链轮式力矩传感装置，其特征在于所述的第一霍尔元件到圆心轴的距离与所述牙盘上内置磁柱到圆心轴的距离相等；所述的第二霍尔元件到圆心轴的距离与所述小盘上内置磁柱到圆心轴的距离相等。
4.如权利要求1或3所述的链轮式力矩传感装置，其特征在于所述牙盘上开设有八个间隔的弹簧槽，每一弹簧槽内的弹簧均采用板簧。
5.如权利要求1或3所述的链轮式力矩传感装置，其特征在于所述牙盘内置的磁柱以及小盘内置的磁柱的数量均为八个。
全文摘要
一种链轮式力矩传感装置,包括有一牙盘、小盘、脚蹬曲柄、脚蹬、接收器件;牙盘的弹簧槽内嵌设有弹簧以及小盘上延设有压顶弹簧的压块;牙盘上还间隔开设有数个腰形通孔以及发射器通孔,小盘上也间隔开设有数个发射器通孔,发射器通孔中均设置了相应的发射器件。当小盘转动时,发射器件的发射信号先后被接收器件所接收,接收器件接收到信号转化为驱动电动机的控制信号,它具有结构简单、工作稳定的优点。
文档编号G01L3/00GK1248699SQ9911397
公开日2000年3月29日 申请日期1999年8月12日 优先权日1999年8月12日
发明者王天顺, 王少海 申请人:上海科峰电动车发展有限公司