[發明專利]一種測量中軸雙邊力矩、位置角度、轉速及功率的裝置

在審

• 申請號: 201710312424.5
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN108791681A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 徐世偉;陸青;黃守新
• 申請（專利權）人: 捷安特電動車（昆山）有限公司
• 主分類號: B62M6/50
• 分類號: B62M6/50
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德;李娜

本發明提供了一種測量中軸雙邊力矩、位置角度、轉速及功率的裝置，其特征在于，包括：裝配在自行車或電動助力車五通管內的中軸、分別連接在中軸兩端的左曲柄和右曲柄、套設在中軸上且表面具有帶狀條紋的套管、連接至套管上的牙盤、環繞在套管表面帶狀條紋外圍的線圈、套設在中軸上的磁環、固定在五通管處的霍爾傳感器、以及用來連接、收發和運算相關電信號的電信號處理單元。本裝置利用壓磁效應及霍爾效應的感測方法，可準確測量從左右曲柄傳至中軸的踩踏力矩、曲柄位置角度、中軸轉動速度及踩踏功率。

技術領域

本發明涉及一種非接觸的壓磁式力矩感測技術，以及磁環轉動角度的感測技術，尤其是涉及自行車或電動助力車五通管處的力矩傳感器、磁環位置角度和轉速感測計、以及功率計。

背景技術

在自行車功率計及電動助力車等產品和相關的技術應用中，必須要精準且快速檢測的諸多物理量中，就包含了兩側曲柄的雙邊踩踏力矩、踩踏頻率(同義于中軸轉速)、以及曲柄位置角度。因為能準確測量踩踏力矩及踩踏頻率，就能準確獲知力矩與踩踏頻率的乘積，功率；因為能準確測量踩踏力矩及踩踏頻率，助力車才能按照踩踏力矩與踩踏頻率兩者所組合而成的各種不同的踩踏情境，據以提供相應的助力；因為能準確測量曲柄位置角度，才能據以分析踩踏的用力時機，方能及時提供符合人體工學及高效的踩踏助力。

現有的用于檢測中軸雙邊力矩及轉速或功率的裝置，如中國專利申請(公開號：CN203806093U)公開的一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置，包括裝配于五通管內的中軸、固定在中軸兩端的左曲柄和右曲柄、以及套設于中軸上的牙盤，所述中軸上套有一個當其受到周向扭轉力時會產生周向形變的力矩套管，該力矩套管的一端與所述中軸固定，另一端與所述牙盤固定；所述力矩套管的外管壁上固定有一圈與該力矩套管緊貼布置的導磁合金薄片，所述導磁合金薄片上密布開設有若干空洞，所述導磁合金薄片的外圍布置有檢測磁性變化的線圈，所述線圈經一信號處理器與電機控制器相連，所述五通管內還固定設置有與所述信號處理器相連的速度感應霍爾，所述中軸上固定有與所述速度感應霍爾對應的速度感應磁鋼。上述的這種檢測裝置的導磁合金薄片，需要緊貼布置在套管外管壁，但這種薄片緊貼的方式，不易獲得具有良好線性度的量測數據，尤其在承受多次的周向扭轉力時，薄片與管壁之間的緊貼程度，不易維持一致，影響可靠度。

又如中國專利申請(公開號：CN106275226A)公開的一種用于自行車或輔助動力自行車的雙邊功率計，包括應變片、信號處理傳輸電路、左軸、右軸和齒盤支架，所述應變片和所述信號處理傳輸電路通過導線相連接；其中，所述應變片與所述左軸緊密貼合，所述信號處理傳輸電路嵌入自行車的左曲柄內，所述右軸插入所述左軸內部，插入的端部與所述左軸固定連接，所述左軸的另一端與所述齒盤支架固定連接。上述的這種檢測裝置的應變片，需要接通電源，方能運作，因此設計和安裝均變得復雜。

又如中國專利申請(公開號：CN203186537U)公開的一種助力自行車的扭矩檢測裝置，包括兩端與曲柄相連接的輸入軸、套設在所述的輸入軸上且同軸心設置的輸出軸、以及設置在輸入軸與輸出軸之間且能夠檢測輸入軸扭轉變形角度的角度傳感器；所述的輸出軸的輸入端與輸入軸之間通過花鍵相嚙合；所述的輸出軸的輸出端與所述的鏈輪通過花鍵相嚙合。上述的這種檢測裝置的整體結構較占空間，不便裝設于常規五通管內。

又如中國專利申請(公開號：CN102297736B)公開的曲柄扭力感應裝置，乃設于助力型電動車的五通軸位置，主要借由踩踏踏板時大齒盤帶動鏈條所受到的反作用力，于五通軸支點產生一個向后的拉力，借由量測此向后的拉力大小，即可得知踩踏踏板所產生的扭力值，而該五通軸所受的向后拉力大小乃透過一個類似彈簧磅秤的原理，測量五通軸的位移量，并根據附設的彈簧彈力系數及形變量計算而得。上述的這種感應裝置，在量測向后拉力的大小時，五通軸處需留出一些相應的彈性形變的空間，導致不易獲得精密的扭力量測數據，尤其是加大了相關部件的制作難度。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種能夠同時測量中軸雙邊力矩、位置角度、轉速及功率的裝置，并且具有高可靠度及量測的一致性，量測數據可具備較高解析度及較佳精度。