[發明專利]一種曲柄扭矩測量裝置及電動自行車和智能自行車

有效

• 申請號: 201310159993.2
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103257011A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 尚林山
• 申請（專利權）人: 尚林山
• 主分類號: G01L3/04
• 分類號: G01L3/04
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 陳振

技術領域

本發明涉及電動自行車和自行車領域，特別是涉及一種曲柄扭矩測量裝置及電動自行車和智能自行車。

背景技術

電動自行車，是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎上，安裝了電機、控制器、蓄電池、轉把閘把等操縱部件和顯示儀表系統的機電一體化的廣泛使用的交通工具；其最重要的特征是將電機動力與騎乘者的踏力整合在一起，作為驅動力；為達到人力和電力的有機結合，需要在電動自行車腳踏的曲柄扭矩傳遞路徑上設一個感測裝置，以感測曲柄的扭矩的大小，并根據感測結果控制電機輸出的動力，以減輕騎乘者施加的腳踏力，減輕騎乘者的累感。

在普通自行車上設置測力計等輔助測量工具后被稱為智能自行車，用作訓練器械或身體復健。

傳統的速度傳感器沒有對電動自行車或智能自行車的腳踏部位的曲柄扭矩進行測量，無法判斷騎行人踩踏腳踏時曲柄的扭矩，使人力和電力無法有機的結合，因而容易造成騎行時失去控制、推行時飛車等嚴重的安全隱患；而目前常用的力矩感應器是從電動自行車上旋轉的鏈盤上測量扭矩信號，這種方式的信號采集和傳輸的穩定性差，并且結構復雜、生產成本較高，因而無法真正在市場上推廣普及使用。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種結構簡單、設計合理的電動自行車的曲柄扭矩測量裝置及電動自行車和智能自行車，其使電動自行車的控制器可以根據采集的位移或壓力電信號來調節電機扭矩大小，從而實現電動自行車人力和電力的有機結合；或實現智能能自行車準確的計算出騎行人的用力狀態。本發明實現上述目的所采用的技術方案是：

一種曲柄扭矩測量裝置，設置于電動自行車車架或智能自行車車架的底部，并與設置于電動自行車上的控制器或智能自行車上的儀表連接，包括圓形套筒、第一軸承、第二軸承、支撐第一軸承的第一軸承座，及設置在所述圓形套筒內靠近鏈盤端的承載模塊；

所述電動自行車的中軸從所述圓形套筒、第一軸承和第二軸承內貫穿，其兩端分別外露于所述圓形套筒的兩側；

所述承載模塊上設置有導向腔，所述第一軸承座置于所述導向腔中；

以及設置在所述導向腔內用于測量所述第一軸承座與承載模塊之間的相對位移值或壓力值的傳感裝置。

較優地，所述導向腔的形狀為四邊形、六邊形或類六邊形，其中至少有兩側內壁平行；

所述第一軸承座縱截面外圍形狀為四邊形、六邊形或類六邊形，其中至少有兩側外壁平行；

平行的所述兩側內壁分別與平行的所述兩側外壁相配合，使所述第一軸承座與導向腔相配合，所述第一軸承座能夠沿著平行的所述兩側內壁靠近或遠離所述傳感裝置移動。

較優地，所述傳感裝置包括彈片和設置在彈片上的電阻應變片；

所述導向腔的一側內壁上設置有凹槽，所述彈片鑲嵌在所述凹槽內，所述凹槽的遠離所述第一軸承座的一側設置有凹陷部，所述電阻應變片與所述凹陷部形成避位空間。

較優地，所述傳感裝置包括彈片和電子位移感應元件；

所述導向腔的一側內壁上設置有凹槽，所述彈片鑲嵌在所述凹槽內，所述凹槽的遠離所述第一軸承座的一側設置有凹陷部，所述彈片與所述凹陷部形成避位空間；

所述電子位移感應元件包括第一霍爾組件和可與其通過相對位移而產生電動勢的第一磁體；

所述第一霍爾組件和所述第一磁體分別設置于所述承載模塊和所述第一軸承座上，且分別位于所述承載模塊上和所述第一軸承座上的兩個相鄰的位置；所述第一霍爾組件與所述第一磁體之間產生的電動勢把所述第一軸承座與所述承載模塊之間的相對位移量傳遞給所述控制器。

較優地，所述曲柄扭矩測量裝置還包括支撐所述第二軸承的第二軸承座；

所述承載模塊與圓形套筒螺紋連接、鉚釘連接或螺釘連接；

所述第二軸承座與圓形套筒螺紋連接、鉚釘連接或螺釘連接。

較優地，所述承載模塊上還設置有用于對其緊固和定位的第一預緊螺母；

所述第二軸承座上設置有用于對其緊固的第二預緊螺母。

較優地，所述第一軸承為滾針軸承或球軸承；

所述第二軸承為球軸承。

較優地，所述曲柄扭矩測量裝置還包括測量中軸轉速的測速裝置，所述測速裝置包括第二霍爾組件、套環和設置在所述套環上的若干磁鐵；

所述第二霍爾組件設置在所述圓形套筒上，所述套環套設在所述中軸上，置于所述圓形套筒內，所述若干磁鐵均勻分布在所述套環上；

在所述套環隨所述中軸同步轉動時，所述第二霍爾組件產生的電信號傳送至所述控制器。