一种新型的塔基踏频速度感测装置

摘要

本实用新型提供一种新型的塔基踏频速度感测装置，属于助力电动车技术领域，该感测装置包括塔基外壳、塔基主体、反向速度感测模组、静态外壳、整车转动速度感测模组以及处理单元；塔基外壳转动设于塔基主体上；反向速度感测模组设于塔基外壳与塔基主体之间，其用于间接感测塔基外壳反向转动速度以获取反向转动速度信号；静态外壳设于塔基主体端部；整车转动速度感测模组设于静态外壳与塔基主体之间，其用于间接感测塔基主体整车转动速度以获取整车转动速度信号。本实用新型旨在解决现有技术中正向骑行时无法判断骑行速度快慢以及脚踏方向的技术问题。

说明书

技术领域

本实用新型属于助力电动车技术领域，具体涉及一种新型的塔基踏频速度感测装置。

背景技术

随着人们对智能出行不断提出更高要求，助力电动车越来越多地受到人们的青睐，现阶段在助力电动车技术领域，带有扭矩传感器的助力车需要借助踏频速度信号的数据和踩踏方向相互配合才能更好地控制电机的启动、断电以及助力大小。

因此，为更好满足人们骑行的安全性和舒适性，生产厂商制造出了踏频速度类型的助力电动车，其基于人体骑行的脚踏方向以及脚踏速度对电机的扭矩和转速进行控制，最终满足人体骑行的舒适度和安全性。

经过检索发现，授权公告号为“CN209634670U”的中国专利中公开了一种助力电动车塔基扭矩速度感测装置，该感测装置包括塔基，塔基包括塔基主体、塔基固定外壳，塔基主体设有负载连接部，塔基主体设有力矩感测形变单元，力矩感测形变单元至少设置一个用于感测力矩感测形变单元形变大小的传感器，助力电动车塔基扭矩速度感测装置还包括动态组件和静态组件，动态组件随塔基主体转动，静态组件包括初级控制单元，动态组件包括次级控制单元，传感器与所述次级控制单元电性连接，初级控制单元和次级控制单元之间进行无线信号传递，且初级控制单元为所述次级控制单元通过无线方式提供电能。本实用新型将力矩传感器集成到助力电动车的塔基里，使整车组装更加方便安全，实现了双边扭矩和速度的感测，结构合理。

但是上述专利记载的踏频传感器只能判断塔基外壳相对塔基主体的反向速度，因为塔基主体和塔基外壳有单向离合器功能，只能反向单向转动；塔基外壳通过飞轮、链条或皮带、齿盘曲柄与人体腿脚接触，塔基主体与助力车的后轮连接，在实际骑行时，塔基外壳和塔基主体可能处于离合器滑行，这时脚部可能反向踩踏、没有踩踏或无助力正向跟随踩踏，故在正向骑行时无法判断人们骑行的速度快慢和脚踏的方向，因此要对此产品技术进行技术改进创新。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的塔基踏频速度感测装置。本实用新型旨在解决现有技术中正向骑行时无法判断骑行速度快慢以及脚踏方向的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型的塔基踏频速度感测装置，包括：

塔基主体；

塔基外壳，转动设于所述塔基主体上；

反向速度感测模组，设于所述塔基外壳与所述塔基主体之间，其用于间接感测所述塔基外壳反向转动速度以获取反向转动速度信号；以及

静态外壳，转动设于所述塔基主体端部；其还包括：

整车转动速度感测模组，设于所述静态外壳与所述塔基主体之间，其用于间接感测所述塔基主体整车转动速度以获取整车转动速度信号；以及

处理单元，其与所述反向速度感测模组电气连接以接收所述反向转动速度信号，其还与所述整车转动速度感测模组电气连接以接收所述整车转动速度信号，继而基于所述反向转动速度信号以及所述整车转动速度信号获取踏频速度信号。本实用新型旨在解决现有技术中正向骑行时无法判断骑行速度快慢以及脚踏方向的技术问题。

作为本实用新型一种优选的方案，所述塔基外壳与所述塔基主体之间通过第二轴承实现转动配合。

作为本实用新型一种优选的方案，所述处理单元包括：

次级处理单元，设于所述塔基主体上，其还与所述反向速度感测模组电气连接以接收所述反向转动速度信号；以及

初级处理单元，设于所述静态外壳内，其与所述次级处理单元无线信号连接以接收所述反向转动速度信号，其还与所述整车转动速度感测模组电气连接以接收所述整车转动速度信号，继而计算以及判断所述反向转动速度信号以及所述整车转动速度信号以获取踏频速度信号。

作为本实用新型一种优选的方案，所述反向速度感测模组包括：

反向速度感测元件，设于所述塔基主体上；以及

反向速度感测磁环，设于所述塔基外壳内；其中：

基于所述反向速度感测元件与所述反向速度感测磁环之间的相对转动状态以感测所述塔基外壳反向转动速度。

作为本实用新型一种优选的方案，所述次级处理单元包括：

次级处理器，其一部分设于所述塔基主体端部，其另一部分设于所述塔基主体内，其与所述反向速度感测元件电气连接以接收所述反向转动速度信号；以及

次级感测线圈，设于所述次级处理器端部并与其电气连接。

作为本实用新型一种优选的方案，所述整车转动速度感测模组包括：

整车转动速度感测磁体，设于所述塔基主体端部；以及

整车转动速度感测元件，设于所述静态外壳内，基于其与所述整车转动速度感测磁体之间的相对转动状态以感测所述塔基主体整车转动速度。

作为本实用新型一种优选的方案，所述初级处理单元包括：

初级处理器，设于所述静态外壳内，其与整车转动速度感测元件电气连接以接收所述整车转动速度信号，其还与所述次级处理器电气连接以接收所述反向转动速度信号；以及

初级感测线圈，设于所述初级处理器端部并与其电气连接。

作为本实用新型一种优选的方案，所述初级处理单元通过所述初级感测线圈以及所述次级感测线圈为所述次级处理单元无线供电；

所述初级处理单元与所述次级处理单元之间通过红外模组或者通过所述初级感测线圈以及所述次级感测线圈进行无线信号传输。

作为本实用新型一种优选的方案，还包括：

次级屏蔽片，设于所述次级处理器与所述次级感测线圈之间，其用于屏蔽电磁干扰；以及

初级屏蔽片，设于所述初级处理器与所述初级感测线圈之间，其用于屏蔽电磁干扰。

作为本实用新型一种优选的方案，还包括：

力矩感测形变单元，设于所述塔基主体上，其用于感测扭曲形变大小以获取外力施加扭曲形变的信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型基于反向速度感测元件与反向速度感测磁环之间的转动状态以感测塔基外壳反向转动速度并获取反向转动速度信号，继而将上述反向转动速度信号传输至次级处理器，次级处理器将接收的反向转动速度信号通过红外模组或者通过初级感测线圈以及所述次级感测线圈传输至初级处理器，基于整车转动速度感测元件与整车转动速度感测磁体之间的相对转动状态以感测塔基主体整车转动速度并获取整车转动速度信号，继而将上述整车转动速度信号传输至初级处理器，初级处理器对上述整车转动速度信号与反向转动速度信号进行计算以及判断，继而获取踏频速度信号；

当反向转动速度信号一直未发生变化，此时整车转动速度信号数值与踏频速度信号数值相等，此时踏频速度信号数值＞0，则说明此时助力电动车为正向脚踏状态；

当反向转动速度等于整车转动速度时，此时踏频速度信号数值为0，则说明此时助力电动车为静止不动状态；

当反向转动速度大于整车转动速度时，此时踏频速度信号数值＜0，则说明此时助力电动车为反向脚踏状态；

当反向转动速度小于整车转动速度时，此时踏频速度信号数值＞0，则说明此时助力电动车为正向脚踏状态；

以上方法既判断了人骑行的脚踏速度快慢，也判断人骑行的脚踏方向。

(2)本实用新型通过第二轴承替换了现有技术中采用的散珠结构，降低了加工和装配轴向间隙的难度以及复杂性，继而方便其进行批量生产，具有生产效率高以及装配便捷的技术效果。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置的立体图；

图2为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置的爆炸图；

图3为本实用新型中一种新型的塔基踏频速度感测装置的剖视图；

图4为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置中塔基外壳处的第一视角立体图；

图5为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置中塔基外壳处的第二视角立体图；

图6为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置中塔基外壳处的第三视角立体图；

图7为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置中塔基主体处的立体图；

图8为本实用新型一种新型的塔基踏频速度感测装置中静态外壳以及初级处理器处的立体图。

图中：1、塔基外壳；101、塔基外壳主体；102、塔基外壳限位部；103、棘爪齿；104、反向速度感测磁环固定槽；105、塔基外壳轴承连接部；2、塔基主体；201、棘爪配合部；202、塔基主体轴承连接部；203、棘爪安装槽；204、棘爪线簧安装槽；205、形变感应部；206、拉力限位部；207、负载连接部；3、反向速度感测模组；301、反向速度感测元件；302、反向速度感测磁环；4、棘爪机构；401、棘爪；402、棘爪线簧；5、静态外壳；501、线孔；6、次级处理单元；601、次级处理器；602、次级感测线圈；7、整车转动速度感测模组；701、整车转动速度感测磁体；702、整车转动速度感测元件；8、初级处理单元；801、初级处理器；802、初级感测线圈；9、红外模组；901、初级红外接收元件；902、次级红外发射元件；1101、第一轴承；1102、第二轴承；1103、第三轴承；1104、垫片；12、信号输出线；13、力矩感测形变单元；14、初级屏蔽片；15、次级屏蔽片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-图8，本实用新型提供以下技术方案：

一种新型的塔基踏频速度感测装置由塔基外壳1、塔基主体2、反向速度感测模组3、静态外壳5、整车转动速度感测模组7以及处理单元构成，具体如下阐述：

请参阅图7，塔基主体2由棘爪配合部201、塔基主体轴承连接部202、形变感应部205、拉力限位部206以及负载连接部207构成，如图7所示状态下，负载连接部207、拉力限位部206、形变感应部205、棘爪配合部201以及塔基主体轴承连接部202自左向右依次设置，它们之间一体成型，在上述棘爪配合部201表面等距开设有至少三个棘爪安装槽203，同时在棘爪配合部201表面开设有棘爪线簧安装槽204；

请参阅1、图3和图4，在上述塔基主体2上转动设有塔基外壳1，塔基外壳1由塔基外壳主体101以及塔基外壳限位部102构成，塔基外壳限位部102一体成型的设置在塔基外壳主体101端部，在进行塔基外壳1与塔基主体2之间的装配时，负载连接部207一侧与塔基外壳限位部102端部间隙配合，继而使得拉力限位部206与塔基外壳限位部102内部相互配合实现限位；

请参阅图2、图3和图6，在上述塔基外壳主体101内设有塔基外壳轴承连接部105，在上述塔基外壳主体101与塔基主体轴承连接部202之间的间隙之中设有第二轴承1102实现转动连接，第二轴承1102与塔基外壳主体101的内壁塔基外壳轴承连接部105之间为过盈配合，第二轴承1102与塔基主体轴承连接部202之间为过盈配合，通过上述设置可实现塔基外壳1与塔基主体2之间的转动配合，继而在塔基外壳主体101内再设置第三轴承1103，且第三轴承1103位于塔基主体轴承连接部202外侧并与其之间具有合适的缝隙，在上述缝隙内安装垫片1104，具体的，第三轴承1103与塔基外壳主体101的内壁之间为过盈配合，第三轴承1103用于连接外部轴辊，本实施例通过第二轴承1102替换了现有技术中采用的散珠结构，降低了加工和装配轴向间隙的难度以及复杂性，继而方便其进行批量生产，具有生产效率高以及装配便捷的技术效果；

请参阅图2、图3、图5和图7，在上述塔基外壳1内设有多个均匀分布的棘爪齿103，塔基外壳1的内侧依次设置有塔基外壳限位部102、反向速度感测磁环固定槽104、棘爪齿103、塔基外壳轴承连接部105，在上述塔基主体2上设有与棘爪齿103相配合的棘爪机构4，棘爪机构4由棘爪401以及棘爪线簧402构成，棘爪401至少设置有三个，其与棘爪安装槽203数量相对应，棘爪401安装在与其相对应的棘爪安装槽203内，至少三个棘爪401通过棘爪线簧402实现固定连接，且棘爪线簧402安装在棘爪线簧安装槽204内，通过上述设置，至少三个棘爪401通过棘爪线簧402固定在与其对应的棘爪安装槽203内，装配完成后，使得棘爪401与棘爪齿103的位置相互对应以实现相互卡合，由于棘爪401与棘爪齿103的单向卡合配合，通过上述配合后，通过塔基外壳1给塔基主体2施加单向扭力，具体的：

当正向脚踏给塔基外壳1施加扭力时，塔基外壳1上的棘爪齿103与棘爪401给塔基主体2施加单向扭力，此时多数情况下塔基外壳1与塔基主体2保持同步运转，即塔基外壳1与塔基主体2相对静止；但由于塔基主体2正向转速过快且正向脚踏速度过慢时，塔基外壳1与塔基主体2发生了相对转动；当脚踏给塔基外壳1施加反转转动时，塔基外壳1相对于塔基主体2发生了相对转动；

在本实施例中：棘爪401、棘爪线簧402与棘爪齿103构成了单向离合机构；

请继续参阅图2、图3和图7，在上述塔基外壳1与塔基主体2之间设有反向速度感测模组3，其用于获取感测塔基外壳1反向转动速度以获取反向转动速度信号，反向速度感测模组3由反向速度感测元件301以及反向速度感测磁环302构成，具体如下阐述：

反向速度感测元件301固定于形变感应部205表面；

在上述塔基外壳主体101内设有反向速度感测磁环固定槽104，反向速度感测磁环302固定于反向速度感测磁环固定槽104内壁上并与反向速度感测元件301对应设置，其中：

当正向脚踏给塔基外壳1施加扭力时，由于单向离合机构，此时多数情况下塔基外壳1与塔基主体2保持同步运转，即反向速度感测元件301与反向速度感测磁环302未发生相对转动相对静止，此时反向速度感测元件301输出的塔基外壳1反向转动速度为0，即反向转动速度信号一直未发生变化即为0；

但由于塔基主体2正向转速过快且正向脚踏速度过慢时，塔基外壳1与与塔基主体2发生了相对转动，即反向速度感测元件301与反向速度感测磁环302发生了相对转动，但此时反向速度感测元件301输出的塔基外壳1反向转动速度相对较小，即反向转动速度信号相对较小；

当反向脚踏时，塔基外壳1反向转动，若此时塔基主体1正转，塔基外壳1与与塔基主体2发生了相对转动，即反向速度感测元件301与反向速度感测磁环302发生了相对转动，但此时反向速度感测元件301输出的塔基外壳1反向转动速度相对较大，即反向转动速度信号相对较大；

综上，基于反向速度感测元件301与反向速度感测磁环302之间的转动状态以感测塔基外壳1相对塔基主体2的反向转动速度，继而输出对应的反向转动速度信号；

请参阅图1和图2，在上述塔基主体2端部设有静态外壳5，具体的：静态外壳5转动连接于负载连接部207端部；

请参阅图2，处理单元由次级处理单元6以及初级处理单元8构成，次级处理单元6其设于塔基主体2上，其与反向速度感测模组3电气连接以接收反向转动速度信号，初级处理单元8与整车转动速度感测模组7电气连接以接收整车转动速度信号，继而根据整车转动速度信号和从次级处理单元6接收过来的反向转动速度信号计算获取踏频速度信号，具体如下阐述：

请参阅图2和图3，在上述塔基主体2端部设有次级处理单元6，其还与反向速度感测模组3电气连接以接收反向转动速度信号，次级处理单元6由次级处理器601以及次级感测线圈602构成，具体如下阐述：

次级处理器601设于塔基主体2上，其与反向速度感测元件301电气连接，具体的：次级处理器601一部分固定在塔基主体2端部，另一部分嵌入至塔基主体2内；

次级感测线圈602固定于次级处理器601端部；

请继续参阅图2和图3，在上述静态外壳5内设有初级处理单元8，其与次级处理单元6通过无线信号连接以接收反向转动速度信号，其还与整车转动速度感测模组7电气连接以接收整车转动速度信号，继而计算以及判断反向转动速度信号以及整车转动速度信号以获取脚踏的踏频速度信号，初级处理单元8由初级处理器801以及初级感测线圈802构成，具体如下阐述：

初级处理器801固定于静态外壳5内壁上，其还与整车转动速度感测磁体701电气连接以接收整车转动速度信号，初级处理器801通过外部电源进行供电；

初级感测线圈802固定于初级处理器801端部；

请再参阅图2和图3，在上述静态外壳5与塔基主体2之间设有整车转动速度感测模组7，其用于间接感测塔基主体2整车转动速度以获取整车转动速度信号，整车转动速度感测模组7由整车转动速度感测磁体701以及整车转动速度感测元件702构成，具体如下阐述：

整车转动速度感测磁体701固定于上述感测塔基主体2端部；

整车转动速度感测元件702固定于上述初级处理器801端部并与整车转动速度感测磁体701位置相对设置，基于其与整车转动速度感测磁体701之间的相对转动状态以通过感测塔基主体2来感测整车转动速度，继而输出整车转动速度信号；

请最后参阅图2和图3，初级处理单元8通过初级感测线圈802和次级感测线圈602给次级处理单元6无线供电；

次级处理单元6通过初级感测线圈802和次级感测线圈602或通过红外模组9给初级处理单元8无线传输信号；

在本实施例中：红外模组9由初级红外接收元件901以及次级红外发射元件902构成，具体如下阐述：

次级红外发射元件902固定于次级处理器601端部并与其电气连接；

初级红外接收元件901固定于初级处理器801端部并与其电气连接，初级红外接收元件901与次级红外发射元件902之间通过无线传输方式实现无线信号传输；

本实施例通过次级红外发射元件902与初级红外接收元件901进行单向信号传输，需要进行说明的是：红外模组9包括但不限于上述实施方式，次级红外发射元件902与初级红外接收元件901还可替换为具有双向信号传输的红外收发元件，继而使得次级处理单元6与初级处理单元8之间进行双向信号传输，若如此设置，则制造成本相对增加，本实施例采用的单向信号传输方式成本低廉，同时可满足需求，性价比相对较高；

请参阅图8，在上述初级处理单元8上设有信号输出线12，具体的：信号输出线12固定于初级处理器801侧壁，在上述静态外壳5开设有用于信号输出线12穿插的线孔501，信号输出线12经线孔501向外延伸，通过信号输出线12与外界进行信息传递；

请参阅图3，在上述负载连接部207内还装配有第一轴承1101；

第一轴承1101以及第三轴承1103均是为了连接外部轴辊，即与助力电动车的后轮轴辊进行装配；

塔基外壳1与助力电动车的飞轮连接；

负载连接部207连接助力电动车的后轮花鼓或后置轮毂电机。

实施例2：

请参阅图1-图8，为了实现良好的屏蔽作用，本实施例在实施例1的基础上额外设置了次级屏蔽片15以及初级屏蔽片14，具体如下阐述：

请参阅图2和图3，次级屏蔽片15固定于次级处理器601与次级感测线圈602之间，其用于屏蔽电磁干扰和提高电能传输效率；

初级屏蔽片14固定于初级处理器801与初级感测线圈802之间，其用于屏蔽电磁干扰和提高电能传输效率。

实施例3：

请参阅图1-图8，为了获取塔基主体2外力施加扭曲形变的信号，本实施例在实施例1或者实施例2的基础上额外设置了力矩感测形变单元13，其设于塔基主体2上，其用于感测外力扭曲形变大小以获取外力施加的扭曲形变的信号，具体的，力矩感测形变单元13固定在形变感应部205表面，外力通过飞轮给塔基外壳1施加扭力，通过棘爪齿103、棘爪401以及棘爪线簧402的相互配合，继而通过形变感应部205给负载连接部207施加扭力，在上述过程中力矩感测形变单元13会产生对应扭力大小的形变，对应的力矩感应应变片就会感测对应的扭力大小，继而感测其扭曲形变大小以获取外力施加扭曲形变的信号；

需要进行说明的是：外力施加扭曲形变的信号大小代表脚踏的力度大小，具体的，外力施加扭曲形变的信号越大，则说明脚踏的力度越大，力矩感测形变单元13与次级处理器601电气连接，力矩感测形变单元13将外力施加扭曲形变的信号传输至次级处理器601上，继而次级处理器601将该信号无线传输至初级处理器801上，最终通过信号输出线12将其传输至控制助力电动车电机的控制器，控制器根据外力施加扭曲形变的信号的大小控制电机实现相应的扭力、速度的调控，力矩感测形变单元13可采用电阻感应应变片；

本实用新型的工作原理或者工作过程为：

S1、基于反向速度感测元件301与反向速度感测磁环302之间的转动状态以感测塔基外壳1反向转动速度并获取塔基主体2相对塔基外壳1的反向转动速度信号，继而将上述反向转动速度信号传输至次级处理器601；

S2、次级处理器601将接收的反向转动速度信号通过红外模组9或者通过初级感测线圈802以及次级感测线圈602传输至初级处理器801；

S3、基于整车转动速度感测元件702与整车转动速度感测磁体701之间的相对转动状态以通过感测塔基主体2来感测整车转动速度并获取整车转动速度信号，继而将上述整车转动速度信号传输至初级处理器801，初级处理器801对上述整车转动速度信号与反向转动速度信号进行计算以及判断，继而获取脚踏的踏频速度信号；

在上述实施方式中，整车转动速度信号、反向转动速度信号以及踏频速度信号均具有数值，踏频速度信号数值的计算方式为：整车转动速度信号数值-反向转动速度信号数值，继而基于踏频速度信号数值判断脚踏方向，其具体为：

当反向转动速度信号一直未发生变化，即反向转动速度信号数值为0，此时整车转动速度信号数值与踏频速度信号数值相等，此时踏频速度信号数值＞0，则说明此时助力电动车为正向脚踏状态；

当反向转动速度等于整车转动速度时，此时踏频速度信号数值为0，则说明此时助力电动车为静止不动状态；

当反向转动速度大于整车转动速度时，此时踏频速度信号数值＜0，则说明此时助力电动车为反向脚踏状态；

当反向转动速度小于整车转动速度时，此时踏频速度信号数值＞0，则说明此时助力电动车为正向脚踏状态；

在上述过程中：外力通过飞轮给塔基外壳1施加扭力，通过棘爪齿103、棘爪401以及棘爪线簧402的相互配合，继而通过形变感应部205给负载连接部207施加扭力，力矩感测形变单元13会产生对应扭力大小的形变，对应的力矩感应应变片就会感测对应的扭力大小，继而感测其扭曲形变大小以获取外力施加扭曲形变的信号(即扭力信号)，力矩感测形变单元13将扭力信号传输至次级处理器601上，继而次级处理器601将该信号无线传输至初级处理器801上；

S4、当初级处理器801基于踏频速度信号、整车转动速度信号、扭力信号判断脚踏力量、转速方向以及转速大小后，其通过信号输出线12将信息传输至控制助力电动车电机的控制器，通过控制器控制上述电机实现电机扭矩、转速的调控；

需要进行说明的是：上述初级处理器801对其进行计算以及判断不涉及程序的改进，同时步骤S4在所属技术领域中均已被广泛应用，故此本实用新型不再对其内部构造以及内部电路原理进行详细阐述；

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。