CN204037829U - 电动车车轴力学感测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动车车轴力学感测装置。本实用新型的电动车车轴力学感测装置包括轴辊、轴承、套筒、轴承碗；所述轴承套接在所述轴辊上；所述套筒套接在所述轴辊上且所述套筒的第一端部套接在所述轴承上；所述轴承碗套接在所述套筒的第一端部上；所述套筒的第一端部包括至少一弹性形变单元；本实用新型的电动车车轴力学感测装置，结构精巧简单，易于装配并能准确感测电动车车轴受力大小，且本实用新型不改变现有的整车结构，具有很好的通用性。

Description

电动车车轴力学感测装置

技术领域

本发明涉及电动车车轴感测装置，尤其是涉及一种能够感测电动车车轴受力大小和转动速度和转动方向的电动车车轴力学感测装置。

背景技术

电动车助力控制系统广泛应用于电动车领域。

在电动车的电池续航能力不足或者人们希望通过用力蹬踏电动车的人力驱动轮盘带动链条以锻炼身体时，需要通过力矩传感器感测与电动车的脚蹬相连接的轴辊的受力大小和旋转速度，也即人力蹬踏电动车脚蹬的力度和快慢，以调整电动车的电助力系统的电力矩的输出。例如，当使用者用力并快速蹬踏电动车的脚蹬时，此时力矩传感器感测轴辊的受力大小和转动速度，并据此调整电机扭矩输出的大小，以满足人们更加舒适的骑行效果。

然而，现有技术中的力矩助踩传感器包括中轴花盘力矩传感器等测量装置在采集力矩和速度信号时，结构很复杂，成本很高，且外形笨拙，而现有技术中的后钩爪力矩传感器的通用性比较差，需要改变现有车架结构，不满足车架通用性，也影响整车成本。

亟需研发新的电动车车轴力学感测装置以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一提供一种结构简单，易于装配的电动车车轴力学感测系统。

本实用新型的另一目的是提供一种电动车车轴力学感测系统，能够准确感测电动车车轴受力大小。

本实用新型的另一目的是提供一种不改变现有的整车结构，具有很好的通用性的电动车车轴力学感测装置。

为达到上述目的，本实用新型提供的电动车车轴力学感测装置包括轴辊、轴承、套筒、轴承碗；所述轴承套接在所述轴辊上；所述套筒套接在所述轴辊上且套筒的第一端部套接在所述轴承上；所述轴承碗套接在所述套筒的第一端部上；所述套筒的第一端部包括至少一弹性形变单元；

优选地，所述套筒、套筒的第一端部、弹性形变单元为一体成型结构。

优选地，所述弹性形变单元与所述套筒的筒身邻接的位置设有一条形孔。

优选地，所述套筒的第一端部的横截面为圆环，所述弹性形变单元设置在所述圆环上且包含两个内壁缺省部、内壁凸出部和一个外壁缺省部；所述两个内壁缺省部分布在所述内壁凸出部的两侧；优选地，所述两个内壁缺省部相对于所述内壁凸出部对称分布。

优选地，本实用新型的电动车车轴力学感测装置还包括一形变感应传感器，所述形变感应传感器设置于所述弹性形变单元与所述轴承之间或所述弹性形变单元与所述轴承碗之间。

优选地，所述形变感应传感器为一应变片。

优选地，本实用新型的电动车车轴力学感测装置的弹性形变单元的内壁或外壁设置卡槽，所述应变片置于所述卡槽内。

优选地，在所述弹性形变单元与所述套筒的筒身之间设置一位移传感器以感测所述弹性形变单元相对于所述套筒筒身在离心方向上的相对位移。

优选地，所述位移传感器包括磁性元件和霍尔感测单元，所述磁性元件和霍尔感测单元分别固定于相对于所述套筒的筒身的固定位置和相对于所述弹性形变单元的固定位置；也就是说，所述磁性元件可以固定在相对于所述套筒的筒身的固定位置，也可以固定在相对于所述弹性形变单元的固定位置；而所述的霍尔感测单元则相对的可以固定在相对于所述弹性形变单元的固定位置，也可以固定在相对于所述套筒的筒身的固定位置；利用感测到的磁性元件和霍尔感测单元之间的相对位移来感测所述弹性形变单元相对于套筒筒身的相对位移从而判断轴辊到弹性形变单元方向的受力大小即被感测力方向F作用力大小。

优选地，本实用新型的电动车车轴力学感测装置进一步包括速度感应部，速度感测单元；所述速度感应部固定在所述轴辊上并随轴辊转动；所述速度感测单元固定在所述套筒上与所述速度感应部对应的位置。

优选地，所述速度感应部为一磁环，所述磁环套接在所述轴辊上并随轴辊转动，所述速度感测单元为霍尔感测单元。

本实用新型的电动车车轴力学感测装置，结构精巧简单，易于装配；能精确感测电动车脚踏受力大小，且本实用新型不改变现有的整车结构，具有很好的通用性，适合批量生产。

附图说明

图1A示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第一个实施例爆炸图。

图1B示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第一个实施例的弹性形变单元122中心到轴辊10轴线的截面示意图。

图2示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的套筒12的结构示意图。

图3示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置另一个实施例的装配后的一端的横截面示意图。

图4示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的套筒12的另一结构示意图。

图5示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第二个实施例的结构示意图。

图6示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第三个实施例的结构示意图。

具体实施方式

在详细说明本发明各实施例的技术方案前，对所涉及的名词和术语进行解释说明。需要注意的是，在本说明书中，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。

图1A示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第一个实施例的结构图。如图1A所示，本实用新型的电动车车轴力学感测装置包括轴辊10、轴承11、套筒12、轴承碗13；所述轴承11套接在所述轴辊10上；所述套筒12套接在所述轴辊10上且套筒12的第一端部121套接在所述轴承11上；所述轴承碗13套接在所述套筒12的第一端部121上；所述套筒12的第一端部121包括至少一弹性形变单元122。

优选地，所述套筒12、套筒12的第一端部121、弹性形变单元122为一体成型结构。所述套筒12、套筒12的第一端部121、弹性形变单元122设置为一体成型的结构，装配起来更加便捷，尤其是，本实用新型的弹性形变单元122设置在所述第一端部121的某一个方向上并感测这一方向上的受力，而轴辊10可能会在绕轴360度的方向上受力，因此要感测哪个方向上的力就将轴辊10到弹性形变单元122的方向装配在那个方向上从而感测想要感测方向上的作用力大小，这就使所述弹性形变单元122装配在正确的角度上就变得尤为重要，而采用一体成型的结构会便于零件装配；另外，零部件的物料成本和生产组装成本也更低。

图1B示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第一个实施例的弹性形变单元122中心到轴辊10轴线的截面示意图。从轴辊10的中轴线到所述弹性形变单元122的方向为本实用新型的车轴力学感测装置需要测量作用力的方向即被感测力方向F，如图3所示。如图1B所示，轴辊10与所述弹性形变单元122相对应位置的被感测力方向F受力经由轴承11传递给套筒12第一端部121上的弹性形变单元122。如本说明书后续描述的实施例中的结构，可以在弹性形变单元122上设置压力感测装置对轴辊10在被感测力方向F的作用力进行感测。

本实用新型的电动车车轴力学感测装置，采用压力感测与套筒一体化的结构，构造简单，易于装配，适用于大批量生产，且本实用新型不改变电动车车轴组件既有的装配结构，具有很高的通用性。另外，本实用新型采用弹性形变单元122与套筒12一体化的结构，轴辊10在被感测力方向F的受力经由轴承11直接传递给所述套筒12上的弹性形变单元122，能准确感测电动车的轴辊10在被感测力方向F上的受力大小，且不影响其轴辊10的转动，不额外增加压力传感器单元。

需要说明的是，以上附图和描述仅是示意性质。本技术领域的人员可以做出各种变形。例如图1A所示，本实用新型中包含两个轴承碗13，两个轴承11。其数量是可以增加的，或者轴辊两端安装的轴承碗13可以采用不同的形状，这些不影响本实用新型的实施。

图2示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的套筒12的结构示意图。如图2中所示，所述弹性形变单元122与所述套筒12的筒身邻接的位置设有一条形孔123。

如第一个实施例中描述的结构，本实用新型采用套筒12，套筒端部121，弹性形变单元122一体成型的结构，弹性形变单元122的形变必然带动套简12的其他部分的形变。在弹性形变单元122与所述套筒12的筒身邻接的位置设一条形孔123可以最大限度地减小弹性形变单元122的形变对套筒12其他部分的形变的影响，增加压力感测的准确性，另外也可提高套筒12的使用寿命。

图3示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的另一个实施例的装配后的一端的横截面示意图。如图3所示，本实用新型的所述套筒12的第一端部121的横截面为圆环，所述弹性形变单元122设置在所述圆环上且包含两个内壁缺省部125、内壁凸出部126和一个外壁缺省部124；所述两个内部缺省部125分布在所述内部凸出部126的两侧。优选地，所述两个内壁缺省部125相对于所述内壁凸出部126对称分布。

如图2所示，轴辊10在被感测力方向F上所受到的力，推动轴承11，而轴承11推动所述内壁凸出部126，又因内壁缺省部125和外壁缺省部124的存在，使得弹性形变单元122发生形变。如后续实施例中描述的结构，从而可以在轴承碗13内壁与所述弹性形变单元122之间设置压力传感器，感测所述轴辊10所受到被感测力方向F方向上的作用力的大小。需要注意的是，本实施例中的弹性形变单元122可以进行多种变形，例如内壁缺省部125可以仅以切割后的一条缝来替代，使的弹性形变单元122与轴承11产生一定的空间即可。

本实用新型采用的弹性形变单元122的结构，结构简单，易于装配，且能准确感测轴辊10所受压力。

图2示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的套筒12的结构示意图。图4示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的套筒12的另一结构示意图。如图2和图4所示，本实用新型的电动车车轴力学感测装置还可以包括一形变感应传感器20，所述形变感应传感器设置于所述弹性形变单元122与所述轴承10之间或所述弹性形变单元122与所述轴承碗13之间。

优选地，所述形变感应传感器20为一应变片并通过导线电连接于感测电路15。特别地，所述弹性形变单元122的内壁或外壁设置卡槽22，所述应变片置于所述卡槽22内。图2示出了卡槽22设置于所述弹性形变单元122外壁的结构，如图2所示，形变感应传感器20可以设置于卡槽22内，特别地，当所述形变感应传感器20为一应变片时，所述应变片可以固定在所述卡槽22内。图4示出了卡槽22设置于弹性形变单元122的内壁的结构。

需要说明的是，形变感应传感器20除了选用应变片之外，也可以选用其他能够感测形变大小并转换成电信号，光信号或磁信号的传感器。另外，如图1A中示出的结构，所述形变感应传感器20需与感测电路15电连接，感测电路15把形变感应传感器20所感测的电信号经过数据处理也可以直接通过信号线16输出。

本实用新型采用在所述弹性形变单元122与所述轴承10之间或所述弹性形变单元122与所述轴承碗13之间设置形变感应传感器的结构，尤其是采用应变片的作为形变感应传感器，结构很简单，成本也很低，又能够准确感测轴辊10的受力。

图5示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第二个实施例的结构示意图。如图5所示，可以在所述弹性形变单元122与所述套筒12的筒身之间设置一位移传感器以感测所述弹性形变单元122相对于所述套筒12筒身在被感测力方向F上的位移大小。所述位移传感器包括磁性元件36和霍尔感测单元32，所述磁性元件36和霍尔感测单元32分别固定于相对于所述套筒12的筒身的固定位置和相对于所述弹性形变单元122的固定位置。也就是说，所述磁性元件36可以固定在相对于所述套筒12的筒身的固定位置，也可以固定在相对于所述弹性形变单元122的固定位置；而所述的霍尔感测单元32则相对的可以固定在相对于所述弹性形变单元122上的固定位置，也可以固定在相对于所述套筒12的筒身上的固定位置；利用感测到的磁性元件36和霍尔感测单元32之间的相对位移来感测所述弹性形变单元122相对于套筒12的筒身的相对位移。这样，当所述弹性形变单元122被轴承11推动并发生形变从而相对于套筒12的其他部分发生相对位移时，位移信号可以有所述磁性元件36和霍尔感测单元32感测并转换为电信号从而经过感测电路15进行处理并经由信号线16输出到其他控制单元。如图5所示，可以分别在弹性形变单元122上和套筒12的筒身上开设卡槽35和卡槽34，分别放置磁性元件36和霍尔感测单元32。所述感测电路15可以通过固定部31固定在套筒12的筒身的固定槽18里。需要注意的是，所述的磁性元件36的固定位置与所述霍尔感测单元32的固定位置可以对调，例如在所述弹性形变单元122上设置磁性元件36而在所述套筒12的筒身上设置霍尔感测单元32。另外，所述磁性元件36可以为磁铁或磁石或其他有磁性的元件。

本实用新型采用的电动车车轴力学感测装置采用位移传感器感测弹性形变单元122受力后与所述套筒12的筒身之间的相对位移，感测结构简单而感测结果准确，霍尔感测电路和磁性元件是发展成熟的位移感测技术，用在本实用新型的结构中，成本低，可靠性好。

图6和图1B示出了本实用新型的电动车车轴力学感测装置的第三个实施例的结构示意图。如图6和图1B所示，本实用新型的电动车车轴力学感测装置还包括速度感应部14，速度感测单元19；所述速度感应部14固定在所述轴辊10上并随轴辊10转动；所述速度感测单元19固定在所述套筒12上与所述速度感应部14对应的位置。优选地，所述速度感应部14为一磁环，所述磁环套接在所述轴辊10上并随轴辊10转动，所述速度感测单元19为霍尔感测单元。需要注意的是，所述速度感应部14也可以为设置在轴辊10上的铁磁性磁性元件或一体成型与轴辊10凸凹的铁磁性物质，并随轴辊10转动。

另外，如图1A，图3和图5所示，可以在套筒12的第一端部121上与所述轴承碗13之间设置卡接槽17，使得套筒12与所述轴承碗13相互卡固，使二者之间不发生相对转动。

本实用新型采用上述速度感应部14和速度感测单元19后，可以在感测电动车车轴的轴辊的受力的同时，还可以感测所述轴辊的转动速度和转动方向，并进而根据所感测到的受力大小和转动速度的快慢及转动方向，进而及时快速调整电动助力输出的大小，可以做到智能化的调整和更加安全的电助力骑行，方便了使用者以更加智能的方式使用电助力。

尽管结合优选实施方案具体描述了本发明的内容，但所属领域的技术人员在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，可以对本发明的具体实施方式进行各种局部不的变化，在形式上和细节上可以对本发明做出各种改变或调整，均为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电动车车轴力学感测装置，其特征在于，包括轴辊(10)、轴承(11)、套筒(12)、轴承碗(13)；所述轴承(11)套接在所述轴辊(10)上；所述套筒(12)套接在所述轴辊(10)上且套筒(12)的第一端部(121)套接在所述轴承(11)上；所述轴承碗(13)套接在所述套筒(12)的第一端部(121)上；所述套筒(12)的第一端部(121)包括至少一弹性形变单元(122)。

2.根据权利要求1所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述套筒(12)、套筒(12)的第一端部(121)、弹性形变单元(122)为一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述弹性形变单元(122)与所述套筒(12)的筒身邻接的位置设有一条形孔(123)。

4.根据权利要求1所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述套筒(12)的第一端部(121)的横截面为圆环，所述弹性形变单元(122)设置在所述圆环上且包含两个内壁缺省部(125)、内壁凸出部(126)和一个外壁缺省部(124)；所述两个内壁缺省部(125)分布于所述内壁凸出部(126)的两侧。

5.根据权利要求1～4任一项权利要求所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，包括一形变感应传感器(20)，所述形变感应传感器设置于所述弹性形变单元(122)与所述轴承(10)之间或所述弹性形变单元(122)与所述轴承碗(13)之间。

6.根据权利要求5所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述形变感应传感器(20)为一应变片。

7.根据权利要求6所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述弹性形变单元(122)的内壁或外壁设置卡槽(22)，所述应变片置于所述卡槽(22)内。

8.根据权利要求1～4任一项权利要求所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，在所述弹性形变单元(122)与所述套筒(12)的筒身之间设置一位移传感器以感测所述弹性形变单元(122)相对于所述套筒(12)筒身在受力方向上的位移。

9.根据权利要求8所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述位移传感器包括磁性元件(36)和霍尔感测单元(32)，所述磁性元件(36)和霍尔感测单元(32)分别固定于相对于所述套筒(12)的筒身的固定位置和相对于所述弹性形变单元(122)的固定位置。

10.根据权利要求1～4、6～7或9任一项权利要求所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，还包括速度感应部(14)，速度感测单元(19)；所述速度感应部(14)固定在所述轴辊(10)上并随轴辊(10)转动；所述速度感测单元(19)固定在所述套筒(12)上与所述速度感应环(14)对应的位置。

11.根据权利要求10所述的电动车车轴力学感测装置，其特征在于，所述速度感应部(14)为一磁环，所述磁环套接在所述轴辊(10)上并随轴辊(10)转动，所述速度感测单元(19)为霍尔感测单元。