一种具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块的制作方法

1.本实用新型涉及助力车配件技术领域，特别是涉及一种具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块。


背景技术：

2.助力车是一种越来越受欢迎的代步工具，在用户骑行助力车的过程中，控制系统需要根据用户驱动助力车的力矩动态调整驱动电机的运行功率，以使功率与所需的驱动力相匹配，因此需要用到力矩采集装置，现有技术中，力矩采集装置一般都与助力电机集成在一起，且基于力矩变形套进行力矩采集，如专利cn111661226a公开了一种典型的适用于中置电机的力矩传感装置，其包括变形套、励磁线圈与信号接受线圈，控制器通过励磁线圈和信号接受线圈来检测变形套的形变量，将形变量转化为电信号。这种结构一方面结构较为复杂，另一方面，对于采用轮毂电机等形式的助力电机的助力车，助力电机与自行车的五通是分开的，因此，需要单独设置力矩采集装置，现有的基于力矩变形套的力矩采集方式会增加结构的复杂性，成本较高。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种力矩采集装置的结构简单、成本低的具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块。
4.技术方案：为实现上述目的，本实用新型的具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块，其包括中轴，所述中轴的两端安装有曲柄；所述中轴能够将动力输出至链轮；还包括力矩检测装置，所述力矩检测装置包括第一无线传输模块与第二无线传输模块，其中所述第二无线传输模块随所述中轴转动；所述力矩检测装置还包括与所述第二无线传输模块电性连接的应变片；
5.所述应变片安装在所述链轮或所述曲柄上。
6.进一步地，所述链轮上具有圆周阵列排列的镂空部，相邻的所述镂空部之间具有辐条，所述应变片固定在所述辐条上。
7.进一步地，所述曲柄中部具有减薄部，所述应变片固定在所述减薄部处。
8.进一步地，所述应变片的数量为两个，两个所述应变片相对于所述链轮的中心对称安装；所述第二无线传输模块具有两个半桥单元，两个所述应变片与两个所述半桥单元一一对应连接；两个所述半桥单元通过组桥线路组成全桥。
9.进一步地，所述中轴上套设两个支撑件，分别为第一支撑件与第二支撑件，两个支撑件用于连接代步车的五通；所述力矩检测装置还包括第一罩壳与第二罩壳，两者围成密闭空间；所述第一无线传输模块及所述第二无线传输模块均安装在所述密闭空间内；所述第一罩壳相对于所述五通固定，所述第二罩壳能够随着所述中轴转动。
10.进一步地，所述第一罩壳相对于所述第一支撑件或所述五通固定；所述第二罩壳相对于所述链轮或所述中轴固定。
11.进一步地，所述第一罩壳上具有外凸的外花键部，所述第一支撑件的外端面处或所述五通的端面上具有与所述外花键部配合的内花键部；所述第一罩壳与所述中轴之间安装有第一密封件。
12.进一步地，所述第二罩壳连接所述链轮，所述第二罩壳内具有第二密封件，所述第二密封件与所述第二罩壳的内壁、所述链轮的端面以及所述第一罩壳的口部均接触
13.进一步地，所述力矩检测装置中位于所述第一支撑件之外的部分的整体厚度小于等于10mm。
14.进一步地，所述第一无线传输模块包括第一电路基板，所述第一电路基板的正侧具有第一线圈，所述第一电路基板的反侧具有连接所述第一线圈的第一电路模块；
15.所述第二无线传输模块包括第二电路基板，所述第二电路基板的正侧具有第二线圈，所述第二电路基板的反侧具有连接所述第二线圈的第二电路模块；所述第一电路基板与所述第二电路基板的正侧对置设置。
16.有益效果：本实用新型的具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块，将应变片安装在链轮或曲柄上，根据链轮的变形量或曲柄的变形量计算力矩数据，无需另外设置力矩变形套，相比于传统的通过力矩变形套采集力矩数据，本实用新型中力矩检测装置的结构更加简单，成本低，且加装方便。
附图说明
17.图1为第一实施例之具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块的结构图；
18.图2为第二实施例之具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块的结构图；
19.图3为第一实施例中链轮上应变片的布局图；
20.图4为图1中b部分的放大结构图；
21.图5为第一罩壳安装在第一支撑件上时人力驱动模块的局部放大结构图；
22.图6为第二无线传输模块上组桥线路的示意图。
23.图中：1-中轴；2-隔套；3-第一支撑件；4-第二支撑件；5-链轮；51-镂空部；52-辐条；6-力矩检测装置；61-第一无线传输模块；61a-第一电路基板；62-第二无线传输模块；62a-第二电路基板；621-半桥单元；622-组桥线路；63-第一罩壳；63a-外花键部；64-第二罩壳；65-第一支架；66-第二支架；7-应变片；71-第一密封件；72-第二密封件；8-轴承；9-曲柄；91-减薄部。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
25.实施例一
26.如图1所示，本实施例的具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块包括中轴1，所述中轴1的两端安装有曲柄9，中轴1与曲柄9之间通过花键结构连接；所述中轴1能够将动力输出至链轮5；还包括力矩检测装置6，所述力矩检测装置6包括第一无线传输模块61与第二无线传输模块62，其中所述第二无线传输模块62随所述中轴1转动，人力驱动模块安装至车架上的五通a时，第一无线传输模块61相对于车架固定；所述力矩检测装置6还包括与所述第二无线传输模块62电性连接的应变片7；所述应变片7安装在所述链轮5上。
27.所述链轮5上具有圆周阵列排列的镂空部51，相邻的所述镂空部51之间具有辐条52，所述应变片7固定在所述辐条52上。
28.所述应变片7的数量为两个，两个所述应变片7相对于所述链轮5的中心对称安装；如图6所示，所述第二无线传输模块62具有两个半桥单元621，两个所述应变片7与两个所述半桥单元621一一对应连接；两个所述半桥单元621通过组桥线路622组成全桥。
29.采用上述结构，将应变片7安装在链轮5上，用户踩动脚踏时，链轮5受到中轴1的驱动力以及链条的阻力作用，其辐条52会产生变形，应变片7能够采集变形量数据以得到力矩数据，该方案中，无需另外设置力矩变形套，力矩检测装置6均可以设置在代步车的五通a的外侧，这种方案方便对传统的自行车进行改装，以获得力矩数据，以供控制轮毂电机等助力单元运转，或将力矩数据作为试验数据进行保存。
30.所述中轴1上套设有隔套2以及分置于所述隔套2两侧的两个支撑件，分别为第一支撑件3与第二支撑件4，两个支撑件用于连接代步车的五通a，两者与隔套2的连接位置设置有第五密封件75；代步车中轴模块安装到车辆中轴上时，第一支撑件3与第二支撑件4分别固定在五通a的左右两侧，具体地，两个支撑件上均具有外螺纹部，外螺纹部与五通a两侧的螺纹部固定连接；使所述第一无线传输模块61相对于车架固定，所述第一支撑件3及所述第二支撑件4与所述中轴1之间均设置有轴承8。所述力矩检测装置6还包括第一罩壳63与第二罩壳64，两者围成密闭空间；所述第一无线传输模块61及所述第二无线传输模块62均安装在所述密闭空间内；所述第一罩壳63相对于所述五通a固定，所述第二罩壳64能够随着所述中轴1转动。其中，第一罩壳63固定安装在所述第一支撑件3的外端面处，第一支撑件3的外端面是指背离隔套2的端面。第一无线传输模块61及第二无线传输模块62分别通过第一支架65与第二支架66与第一罩壳63及第二罩壳64固定(可以是直接固定或间接固定)。
31.优选地，所述第一罩壳63相对于所述第一支撑件3或所述五通a固定；所述第二罩壳64相对于所述链轮5或所述中轴1固定。所述第一支撑件3与所述链轮5位于所述中轴1的同一端；所述第一罩壳63与所述第二罩壳64均安装在所述第一支撑件3与所述链轮5之间。
32.优选地，所述第一罩壳63上具有外凸的外花键部63a，所述第一支撑件3的外端面处或所述五通a的端面上具有与所述外花键部63a配合的内花键部；所述第一罩壳63与所述中轴1之间安装有第一密封件71。
33.优选地，所述链轮5安装在所述中轴1或所述曲柄9上，链轮5安装在中轴1上时，两者之间设置有密封件；链轮5安装在曲柄9上时，两者通过花键连接，且链轮5与曲柄9之间、曲柄9与中轴1之间分别设置有密封件，图3中为链轮5安装在曲柄9上的情形。此外，图4中，所述第二罩壳64连接所述链轮5，所述第二罩壳64内具有第二密封件72，所述第二密封件72与所述第二罩壳64的内壁、所述链轮5的端面以及所述第一罩壳63的口部三者均接触，如此，第二密封件72可完成三者之间的缝隙密封。在其他实施例中，也可以所述第二罩壳64与所述链轮5之间，即所述第一罩壳63与所述第二罩壳64之间分别设置密封件。
34.优选地，所述力矩检测装置6中位于所述第一支撑件3之外的部分的整体厚度小于等于10mm，优选为小于等于8mm。
35.优选地，所述第一无线传输模块61包括第一电路基板61a，第一电路基板61a为环形，所述第一电路基板61a的正侧具有第一线圈，所述第一电路基板61a的反侧具有连接所述第一线圈的第一电路模块；第一电路模块具有向第一线圈加载交变电流的振荡电路以及
用于获取第一线圈所接收数据信号的解调电路；
36.所述第二无线传输模块62包括第二电路基板62a，第二电路基板62a为环形，所述第二电路基板62a的正侧具有第二线圈，所述第二电路基板62a的反侧具有连接所述第二线圈的第二电路模块；所述第一电路基板与所述第二电路基板的正侧对置设置；第二电路模块包括上述半桥单元621与组桥线路622，还包括用于处理第二线圈所产生的电能的受电电路以及用于根据应变片产生的电信号计算力矩数据并将力矩数据调制后通过第二线圈向第一线圈发送的调制电路。如图6所示，组桥线路622沿着第二电路基板62a中空部分的边缘延伸，如此，可避免组桥线路622与第二线圈及第二电路模块的其他部分之间产生电磁干扰。第一无线传输模块61及第二无线传输模块62的详细结构及两者之间的供电原理与通信原理为现有技术，本技术不对其做具体介绍。
37.实施例二
38.本实施例中，本实施例的具有力矩反馈功能的助力车用人力驱动模块包括中轴1，所述中轴1的两端安装有曲柄9，中轴1与曲柄9之间通过花键结构连接；所述中轴1能够将动力输出至链轮5；还包括力矩检测装置6，所述力矩检测装置6包括第一无线传输模块61与第二无线传输模块62，其中所述第二无线传输模块62随所述中轴1转动，人力驱动模块安装至车架上的五通a时，第一无线传输模块61相对于车架固定；所述力矩检测装置6还包括与所述第二无线传输模块62电性连接的应变片7；所述应变片7安装在所述曲柄9上。
39.所述曲柄9中部具有减薄部91，所述应变片7固定在所述减薄部91处。如：在一种实施例中，曲柄9中部的截面形状可以是“工”字形、“十”字形等，使得曲柄9上具有厚度比曲柄9的整体厚度薄的部位，即为减薄部91；在另一种实施例中，曲柄9上具有镂空单元，使得曲柄9在镂空处具有多条连接部，这些连接部的厚度也小于曲柄9的整体厚度，这些连接部也即减薄部91，应变片7固定在其中一个连接部上。
40.本实施例中，将应变片7固定在曲柄9上，可充分利用人踩动踏板时曲柄的变形量作为计算力矩数据的依据，也无需另外设置力矩变形套，使得力矩检测装置6的结构简单，加装方便。
41.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。