(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010659073.7
(22)申请日 2020.07.09
地址 211800 江苏省南京市浦口区桥林街
道步月路9号-72
(72)发明人 郑大松
(74)专利代理机构 北京荟英捷创知识产权代理
事务所(普通合伙) 11726
代理人 王献茹
(51)Int.Cl.
B62M 6/50(2010.01)
B62J 45/411(2020.01)
B62M 6/55(2010.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种扭矩传感器、中置电机及
电助力自行车，涉及助力车技术领域，为解决现
有电助力自行车的扭矩传感器精度较低且空间
占用较大的问题而设计。该扭矩传感器包括套设
轴之间设置有用于限制二者周向相对转动的第
限制二者周向相对转动的第二周向限位结构，其
中，中轴沿其径向支承于中置电机的箱壳，且中
轴与箱壳之间设置有用于限制二者轴向相对移
动的轴向限位结构。该中置电机包括上述扭矩传
感器。该电助力自行车包括上述中置电机。本发
明提供的扭矩传感器测量精度高、占用空间小，
能够满足电助力自行车的使用要求。权利要求书2页 说明书7页 附图2页CN 111846096 A 2020.10.30
C N 111846096
A
1.一种扭矩传感器，其特征在于，用于测量自中置电机的中轴(100)传递至输出轴(200)的扭矩，所述扭矩传感器(300)包括套设于所述中轴(100)的扭杆(310)和固设于所述扭杆(310)的应变片(320)，所述扭杆(310)与所述中轴(100)之间设置有用于限制二者周向相对转动的第一周向限位结构，所述输出轴(200)与所述扭杆(310)之间设置有用于限制二者周向相对转动的第二周向限位结构，其中，所述中轴(100)沿其径向支承于所述中置电机的箱壳(500)，且所述中轴(100)与所述箱壳(500)之间设置有用于限制二者轴向相对移动的轴向限位结构。
2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，所述轴向限位结构包括沿所述中轴(100)的轴向间隔设置于所述中轴(100)的第一限位部(600)和第二限位部(120)，所述第一限位部(600)和所述第二限位部(120)中的至少一者与所述中轴(100)可拆卸固定连接，其中，沿第一轴向，所述中轴(100)通过所述第一限位部(600)与所述箱壳(500)抵接；沿第二轴向，所述中轴(100)通过所述第二限位部(120)与所述箱壳(500)抵接。
3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，所述第一限位部(600)包括安装于所述中轴(100)的卡簧，所述第二限位部(120)包括设置于所述中轴(100)的轴肩。
4.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，所述扭杆(310)的第一端与所述中轴(100)通过花键配合，用于使所述扭杆(310)与所述中轴(100)相配合的花键形成所述第一周向限位结构。
5.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，所述扭矩传感器(300)还包括电控盒(330)，所述电控盒(330)与所述扭杆(310)相对固定，所述电控盒(330)内设置有电路板，所述应变片(320)与所述电路板电连接，所述电路板与所述中置电机的控制器电连接。
6.一种中置电机，其特征在于，包括离合器(400)和权利要求1-5任一项所述的扭矩传感器(300)，所述离合器(400)套设于所述中轴(100)并与所述中轴(100)间隙配合，且所述离合器(400)的外周可离合地支承于所述输出轴(200)的内周；所述扭杆(310)的第二端与所述离合器(400)通过花键配合，在所述离合器(400)的结合状态下，用于使所述扭杆(310)与所述离合器(400)相配合的花键形成所述第二周向限位结构。
7.根据权利要求6所述的中置电机，其特征在于，沿所述中轴(100)的轴向，所述扭矩传感器(300)的第一限位部(600)位于所述离合器(400)与所述扭杆(310)之间，且所述第一限位部(600)沿第一轴向与所述离合器(400)抵接。
8.根据权利要求6所述的中置电机，其特征在于，所述中置电机还包括第一轴承(710)、第二轴承(720)和第三轴承(730)，其中，所述第一轴承(710)和所述第二轴承(720)二者的内圈固定套装于所述输出轴(200)，外圈固定设置于所述箱壳(500)；所述第三轴承(730)位于所述扭杆(310)的远离所述离合器(400)的一端，所述第三轴承(730)的内圈固定套装于所述中轴(100)，外圈固定设置于所述箱壳(500)。
9.根据权利要求8所述的中置电机，其特征在于，所述箱壳(500)内固定设置有支承盖板(800)，所述支承盖板(800)将所述箱壳(500)的内腔分隔为第一腔和第二腔，所述输出轴(200)的外周固设有传动齿(210)，所述传动齿(210)位于所述第一腔，所述扭矩传感器(300)的电控盒(330)位于所述第二腔。
10.根据权利要求9所述的中置电机，其特征在于，所述箱壳(500)包括沿第一轴向依次设置的箱体(520)和箱盖(510)，所述箱盖(510)与所述箱体(520)可拆卸固定连接，所述支
承盖板(800)固定连接于所述箱盖(510)，其中，所述第一轴承(710)的外圈固定设置于所述箱盖(510)，所述第二轴承(720)的外圈固定设置于所述支承盖板(800)，且所述第一轴承(710)和所述第二轴承(720)分设于所述传动齿(210)的两侧；所述第三轴承(730)的外圈固定设置于所述箱体(520)。
11.一种电助力自行车，其特征在于，包括权利要求6-10任一项所述的中置电机。
一种扭矩传感器、中置电机及电助力自行车
技术领域
[0001]本发明涉及助力车技术领域，具体而言，涉及一种扭矩传感器、中置电机及电助力自行车。
背景技术
[0002]电助力自行车凭借其操控方便、污染少等特点，得到了广泛应用。通常，电助力自行车中设置有扭矩传感器，电助力自行车的控制器能够根据扭矩传感器检测到的扭矩值对实际工况进行判断，以达到较好的助力效果。
[0003]然而，现有电助力自行车中采用的扭矩传感器多为磁电式扭矩传感器或者应变片式扭矩传感器。其中，前者在使用时，容易受到中置电机机芯磁场的影响，而且测量精度较低；后者在使用时，是将应变片贴在弾性轴上，通过测量弾性轴的变形量来获得扭矩，这种扭矩测量方式需要在弾性轴的两端增加联轴器以保护弾性轴，这就导致空间占用较大，且重量较大，不能很好满足电助力自行车用中置电机的使用需求。
发明内容
[0004]本发明的第一个目的在于提供一种扭矩传感器，以解决现有电助力自行车的扭矩传感器精度较低且空间占用较大的技术问题。
[0005]本发明提供的扭矩传感器，用于测量自中置电机的中轴传递至输出轴的扭矩，所述扭矩传感器包括套设于所述中轴的扭杆和固设于所述扭杆的应变片，所述扭杆与所述中轴之间设置有用于限制二者周向相对转动的第一周向限位结构，所述输出轴与所述扭杆之间设置有用于限制二者周向相对转动的第二周向限位结构，其中，所述中轴沿其径向支承于所述中置电机的箱壳，且所述中轴与所述箱壳之间设置有用于限制二者轴向相对移动的轴向限位结构。
[0006]进一步地，所述轴向限位结构包括沿所述中轴的轴向间隔设置于所述中轴的第一限位部和第二限位部，所述第一限位部和所述第二限位部中的至少一者与所述中轴可拆卸固定连接，其中，沿第一轴向，所述中轴通过所述第一限位部与所述箱壳抵接；沿第二轴向，所述中轴通过所述第二限位部与所述箱壳抵接。
[0007]进一步地，所述第一限位部包括安装于所述中轴的卡簧，所述第二限位部包括设置于所述中轴的轴肩。
[0008]进一步地，所述扭杆的第一端与所述中轴通过花键配合，用于使所述扭杆与所述中轴相配合的花键形成所述第一周向限位结构。
[0009]进一步地，所述扭矩传感器还包括电控盒，所述电控盒与所述扭杆相对固定，所述电控盒内设置有电路板，所述应变片与所述电路板电连接，所述电路板与所述中置电机的控制器电连接。
[0010]本发明扭矩传感器带来的有益效果是：
[0011]本发明提供的扭矩传感器，用于测量自中置电机的中轴传递至输出轴的扭矩，包
括扭杆和应变片，其中，扭杆套设于中轴，且扭杆与中轴之间设置有第一周向限位结构，第一周向限位结构用于限制扭杆与中轴发生周向相对转动，应变片固设于扭杆；输出轴与扭杆之间设置有第二周向限位结构，第二周向限位结构用于限制输出轴与扭杆发生周向相对转动。并且，中轴沿其径向支承于箱壳，中轴与箱壳之间设置有轴向限位结构，轴向限位结构用于限制中轴沿其轴向相对箱壳移动。
[0012]以该扭矩传感器用于电助力自行车的中置电机为例进行说明，当需要测量自中置电机的中轴传递至输出轴的扭矩时，中轴转动，在第一周向限位结构的作用下，扭杆跟随中轴转动；在第二周向限位结构的作用下，输出轴跟随扭杆转动。上述过程中，由于中轴沿其径向支承于箱壳，使得在中置电机工作过程中，中轴受到的径向力将传递至箱壳，由箱壳进行承载，而不会对扭杆造成径向上的干扰；与此同时，由于中轴与箱壳之间设置有用于限制二者轴向相对移动的轴向限位结构，使得中轴受到的轴向力也传递至箱壳，由箱壳进行承载，因而也不会对扭杆造成轴向上的干扰。故设置于扭杆的应变片能够较为精确地测量到自中轴传递至输出轴的扭矩，抗干扰性较强，测量精度较高。
[0013]此外，上述在中轴与输出轴之间设置扭杆传递扭矩、将应变片固设于扭杆实现扭矩测量的结构形式，无需额外布置联轴器，占用空间小，布局紧凑，重量较轻，能够很好地满足电助力自行车用中置电
机的使用需求。
[0014]本发明的第二个目的在于提供一种中置电机，以解决现有电助力自行车的扭矩传感器精度较低且空间占用较大的技术问题。
[0015]本发明提供的中置电机，包括离合器和上述扭矩传感器，所述离合器套设于所述中轴并与所述中轴间隙配合，且所述离合器的外周可离合地支承于所述输出轴的内周；所述扭杆的第二端与所述离合器通过花键配合，在所述离合器的结合状态下，用于使所述扭杆与所述离合器相配合的花键形成所述第二周向限位结构。
[0016]进一步地，沿所述中轴的轴向，所述扭矩传感器的第一限位部位于所述离合器与所述扭杆之间，且所述第一限位部沿第一轴向与所述离合器抵接。
[0017]进一步地，所述中置电机还包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，其中，所述第一轴承和所述第二轴承二者的内圈固定套装于所述输出轴，外圈固定设置于所述箱壳；所述第三轴承位于所述扭杆的远离所述离合器的一端，所述第三轴承的内圈固定套装于所述中轴，外圈固定设置于所述箱壳。
[0018]进一步地，所述箱壳内固定设置有支承盖板，所述支承盖板将所述箱壳的内腔分隔为第一腔和第二腔，所述输出轴的外周固设有传动齿，所述传动齿位于所述第一腔，所述扭矩传感器的电控盒位于所述第二腔。
[0019]进一步地，所述箱壳包括沿第一轴向依次设置的箱体和箱盖，所述箱盖与所述箱体可拆卸固定连接，所述支承盖板固定连接于所述箱盖，其中，所述第一轴承的外圈固定设置于所述箱盖，所述第二轴承的外圈固定设置于所述支承盖板，且所述第一轴承和所述第二轴承分设于所述传动齿的两侧；所述第三轴承的外圈固定设置于所述箱体。
[0020]本发明中置电机带来的有益效果是：
[0021]通过在中置电机中设置离合器和上述扭矩传感器，其中，离合器套设于中轴并与中轴间隙配合，且离合器的外周可离合地支承于输出轴的内周。扭杆的第二端通过花键与离合器配合，用于限制扭杆与离合器二者周向的相对转动。
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