電動助力自行車及其中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種電動助力自行車及其中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括中軸組件、力矩傳感器組件(109)和/或離合器組件(108)；中軸組件(107)包括中軸(22)；力矩傳感器組件(109)包括連接中軸(22)的斜齒輪套(17)；離合器組件(108)連接中軸(22)。本實(shí)用新型專利技術(shù)采用力矩傳感器和控制器相結(jié)合的智能控制系統(tǒng)，并采用棘輪棘爪式和楔塊式相結(jié)合的雙向離合機(jī)構(gòu)，且將楔塊式單向離合器與輸出齒輪相結(jié)合，具有體積緊湊、爬坡能力強(qiáng)勁、效率高、帶力矩/速度傳感器智能調(diào)節(jié)動力等優(yōu)點(diǎn)。能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)助力和人力踩踏共同驅(qū)動的目的，使騎行過程省力且節(jié)能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及電機(jī)驅(qū)動裝置，尤其涉及一種帶軸向位移檢測式力矩傳感器并內(nèi)置控制器的電動助力自行車用中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及電動助力自行車。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)采用應(yīng)變片式力矩傳感器或者磁感應(yīng)式力矩傳感器，力矩傳感器的穩(wěn)定性較差且成本高昂，另外力矩傳感器的體積較大最終導(dǎo)致電機(jī)體積大、重量重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本技術(shù)的目的是提供一種電動助力自行車及其中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和控制方法。根據(jù)本技術(shù)提供的一種中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括中軸組件107，還包括力矩傳感器組件109和/或離合器組件108；中軸組件107包括中軸22；力矩傳感器組件109包括斜齒輪套17；中軸22具有斜齒結(jié)構(gòu)，斜齒輪套17具有斜齒花鍵結(jié)構(gòu)；通過相匹配的斜齒花鍵結(jié)構(gòu)、斜齒結(jié)構(gòu)，斜齒輪套17與中軸22連接；離合器組件108連接中軸22。優(yōu)選地，力矩傳感器組件109還包括速度檢測組件和/或位移檢測組件；-速度檢測組件包括速度磁環(huán)18、速度檢測元件28；速度磁環(huán)18安裝在斜齒輪套17上以隨斜齒輪套17旋轉(zhuǎn)，速度檢測元件28與速度磁環(huán)18匹配，以檢測速度磁環(huán)18的旋轉(zhuǎn)速度；-位移檢測組件包括止推軸承19、蝶形彈簧20、位移檢測元件26、磁性元件27；止推軸承19的一端連接斜齒輪套17，止推軸承19的另一端連接蝶形彈簧20，止推軸承19能夠帶動位移檢測元件26相對于磁性元件27發(fā)生軸向移動。優(yōu)選地，離合器組件108包括棘輪離合器、楔塊式單向離合器；其中，以輸出軸14作為棘輪離合器外圈，并作為楔塊式單向離合器內(nèi)圈，輸出軸14具有棘齒結(jié)構(gòu)；棘輪離合器內(nèi)圈16隨中軸22旋轉(zhuǎn)；中軸22通過軸承連接輸出軸14；當(dāng)楔塊式單向離合器外圈15的旋轉(zhuǎn)速度大于輸出軸14的旋轉(zhuǎn)速度時，楔塊式單向離合器外圈15與輸出軸14嚙合以帶動輸出軸14旋轉(zhuǎn)，棘輪離合器內(nèi)圈16與輸出軸14脫離；當(dāng)棘輪離合器內(nèi)圈16的旋轉(zhuǎn)速度大于輸出軸14的旋轉(zhuǎn)速度時，棘輪離合器內(nèi)圈16與輸出軸14嚙合以帶動輸出軸14旋轉(zhuǎn)，楔塊式單向離合器外圈15與輸出軸14脫離。優(yōu)選地，還包括電機(jī)組件102、減速機(jī)構(gòu)組件104、行星減速機(jī)構(gòu)106；電機(jī)組件102通過減速機(jī)構(gòu)組件104連接中軸組件107；中軸組件107通過離合器組件108連接行星減速機(jī)構(gòu)106。優(yōu)選地，還包括減速機(jī)構(gòu)組件104；減速機(jī)構(gòu)組件包括輸入齒輪6、一級雙聯(lián)齒輪7、二級雙聯(lián)齒輪8、輸出齒輪29；電機(jī)組件102驅(qū)動輸入齒輪6，輸入齒輪6依次通過一級雙聯(lián)齒輪7、二級雙聯(lián)齒輪8驅(qū)動輸出齒輪29，輸出齒輪29安裝在離合器組件108中的楔塊式單向離合器外圈15。優(yōu)選地，還包括后端蓋組件101、前端蓋組件105、隔板組件103；后端蓋組件101、隔板組件103、前端蓋組件105依次連接形成殼體；力矩傳感器組件109和/或離合器組件108安裝于殼體。優(yōu)選地，還包括電極組件102；電機(jī)組件102包括電機(jī)定子組件1021以及電機(jī)轉(zhuǎn)子組件1022；電機(jī)定子組件1021連接于后端蓋組件101，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件1022連接于前端蓋組件105和隔板組件103。優(yōu)選地，還包括控制器組件110；力矩傳感器組件109將中軸22受到的踩踏力矩轉(zhuǎn)換為軸向位移變形，控制器組件110將軸向位移變形轉(zhuǎn)換為與電信號，并根據(jù)電信號控制電機(jī)組件102的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。根據(jù)本技術(shù)提供的一種電動助力自行車，包括上述的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。根據(jù)本技術(shù)提供的一種電機(jī)的控制方法，利用上述的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，通過力矩傳感器組件109將中軸22受到的踩踏力矩轉(zhuǎn)換為軸向位移變形，通過控制器組件110將軸向位移變形轉(zhuǎn)換為與電信號，并根據(jù)電信號控制電機(jī)組件102的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下的有益效果：本技術(shù)采用力矩傳感器和控制器相結(jié)合的智能控制系統(tǒng)，人力踩踏腳踏曲柄對中軸造成的扭曲變形，力矩傳感器將踩踏力矩轉(zhuǎn)換為軸向位移變形，通過控制器將變形量轉(zhuǎn)換為與電信號線性相關(guān)的電壓信號。力矩傳感器檢測踩踏力大小，速度傳感器檢測踩踏速度大小，兩種信號經(jīng)過通訊接口傳給控制器，控制器對兩種信號進(jìn)行分析處理后確定電機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)電機(jī)助力和人力踩踏共同驅(qū)動的目的，使騎行過程省力且節(jié)能。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：圖1為本技術(shù)提供的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本技術(shù)提供的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的爆炸圖。圖3為本技術(shù)提供的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中力矩傳感器和雙向離合機(jī)構(gòu)的示意圖。圖4為本技術(shù)提供的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中減速機(jī)構(gòu)的示意圖。圖中：101為后端蓋組件；102為電機(jī)組件；1021為電機(jī)定子組件；1022為電機(jī)轉(zhuǎn)子組件103為隔板組件；104為減速機(jī)構(gòu)組件；105為前端蓋組件；106為行星減速機(jī)構(gòu)；107為中軸組件；108為離合器組件；109為力矩傳感器組件；110為控制器組件；1為電機(jī)定子鐵芯；2為電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯；3為電機(jī)前端蓋；4為電機(jī)隔板；5為電機(jī)后端蓋；6為輸入齒輪；7為一級雙聯(lián)齒輪；8為二級雙聯(lián)齒輪；9為牙盤；10為牙盤支架；11為輸出軸的端部；12為第三軸承；13為第二軸承；14為輸出軸；15為楔塊式單向離合器外圈；16為棘輪離合器內(nèi)圈；17為斜齒輪套；18為速度磁環(huán)；19為止推軸承；20為蝶形彈簧；21為第一軸承；22為中軸；23為第八軸承；24為電機(jī)軸；25為第九軸承；26為位移檢測元件；27為磁性元件；28為速度檢測元件；29為輸出齒輪；30為第四軸承；31為第五軸承；32為第六軸承；33為第七軸承。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本技術(shù)，但不以任何形式限制本技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本技術(shù)的保護(hù)范圍。本技術(shù)所述的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)通過力矩傳感器組件109檢測人力踩踏產(chǎn)生的扭矩及踏頻，根據(jù)踩踏力大小及踩踏速度控制電機(jī)按比例輸出驅(qū)動扭矩，從而實(shí)現(xiàn)人力踩踏力矩越高，電機(jī)按照程序設(shè)定的比例輸出扭矩越大，實(shí)現(xiàn)電機(jī)助力驅(qū)動的功能，且人力與電機(jī)助力共同驅(qū)動可以保證電機(jī)一直在高效區(qū)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。下面結(jié)合具體附圖給出的實(shí)施例對本技術(shù)作出進(jìn)一步描述：所述中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)包括后端蓋組件101、電機(jī)組件102、隔板組件103、減速機(jī)構(gòu)組件104、前端蓋組件105、行星減速機(jī)構(gòu)106、中軸組件107、離合器組件108、力矩傳感器組件109以及控制器組件110；電機(jī)組件102的類型為內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)。后端蓋組件101、前端蓋組件105、隔板組件103相互連接構(gòu)成驅(qū)動系統(tǒng)殼體；電機(jī)組件102、減速機(jī)構(gòu)組件104、中軸組件107、離合器組件108、力矩傳感器組件109以及控制器組件110安裝在所述驅(qū)動系統(tǒng)殼體內(nèi)。力矩傳感器組件109連接于中軸組件107和離合器組件108，力矩傳感器組件109用于檢測人力產(chǎn)生的扭矩；電機(jī)組件102包括電機(jī)定子組件1021以及電機(jī)轉(zhuǎn)子組件1022；電機(jī)定子組件1021連接于后端蓋組件101，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件1022連接于后端蓋組件101和隔板組件103；減速本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括中軸組件(107)，其特征在于，還包括力矩傳感器組件(109)和/或離合器組件(108)；中軸組件(107)包括中軸(22)；力矩傳感器組件(109)包括斜齒輪套(17)；中軸(22)具有斜齒結(jié)構(gòu)，斜齒輪套(17)具有斜齒花鍵結(jié)構(gòu)；通過相匹配的斜齒花鍵結(jié)構(gòu)、斜齒結(jié)構(gòu)，斜齒輪套(17)與中軸(22)連接；離合器組件(108)連接中軸(22)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括中軸組件(107)，其特征在于，還包括力矩傳感器組件(109)和/或離合器組件(108)；中軸組件(107)包括中軸(22)；力矩傳感器組件(109)包括斜齒輪套(17)；中軸(22)具有斜齒結(jié)構(gòu)，斜齒輪套(17)具有斜齒花鍵結(jié)構(gòu)；通過相匹配的斜齒花鍵結(jié)構(gòu)、斜齒結(jié)構(gòu)，斜齒輪套(17)與中軸(22)連接；離合器組件(108)連接中軸(22)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，力矩傳感器組件(109)還包括速度檢測組件和/或位移檢測組件；-速度檢測組件包括速度磁環(huán)(18)、速度檢測元件(28)；速度磁環(huán)(18)安裝在斜齒輪套(17)上以隨斜齒輪套(17)旋轉(zhuǎn)，速度檢測元件(28)與速度磁環(huán)(18)匹配，以檢測速度磁環(huán)(18)的旋轉(zhuǎn)速度；-位移檢測組件包括止推軸承(19)、蝶形彈簧(20)、位移檢測元件(26)、磁性元件(27)；止推軸承(19)的一端連接斜齒輪套(17)，止推軸承(19)的另一端連接蝶形彈簧(20)，止推軸承(19)能夠帶動位移檢測元件(26)相對于磁性元件(27)發(fā)生軸向移動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，離合器組件(108)包括棘輪離合器、楔塊式單向離合器；其中，以輸出軸(14)作為棘輪離合器外圈，并作為楔塊式單向離合器內(nèi)圈，輸出軸(14)具有棘齒結(jié)構(gòu)；棘輪離合器內(nèi)圈(16)隨中軸(22)旋轉(zhuǎn)；中軸(22)通過軸承連接輸出軸(14)；當(dāng)楔塊式單向離合器外圈(15)的旋轉(zhuǎn)速度大于輸出軸(14)的旋轉(zhuǎn)速度時，楔塊式單向離合器外圈(15)與輸出軸(14)嚙合以帶動輸出軸(14)旋轉(zhuǎn)，棘輪離合器內(nèi)圈(16)與輸出軸(14)脫離；當(dāng)棘輪離合器內(nèi)圈(16)的旋轉(zhuǎn)速度大于輸出軸(14)的旋轉(zhuǎn)速度時，棘輪離合器內(nèi)圈(16)與輸出軸(14)嚙合以帶動輸出軸(14)旋轉(zhuǎn)，楔...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃洪岳，徐建，舒?zhèn)シ?/a>，
申請(專利權(quán))人：新安乃達(dá)驅(qū)動技術(shù)上海股份有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31