[發明專利]電助自行車的后車架扭矩感測裝置

在審

• 申請號: 201711330578.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108407960A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 李森墉;李卓穎
• 申請（專利權）人: 李森墉;李卓穎
• 主分類號: B62K19/30
• 分類號: B62K19/30;B62J99/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;李林

本發明提供一種電助自行車的后車架扭矩感測裝置，由兩組位移檢知單元與一處理單元所組成，該兩組位移檢知單元分別安裝在后輪后車架的上叉臂及下叉臂；此位移檢知單元所感測的位移，可被換算成力量；經力學分析，與適當的將由兩組位移檢知單元取得的信號，經由一處理單元加以數學運算后，可消除所有與路面垂直方向的力量，進而取得騎乘者踩踏于腳踏曲柄組的踩踏扭矩；本發明的兩組位移檢知單元直接固定于后輪后車架的上叉臂及下叉臂，而無需另行設置旋轉接頭，且兩組位移檢知單元的種類包含各種利用不同物理、化學方法所組成的位移檢知裝置，整體的制造與裝置簡單，并具有可精確測量得騎乘者兩腳的踩踏扭力的優點。

技術領域

本發明涉及設置在電助自行車的后車架的扭矩感測裝置，尤指一種憑借兩組位移檢知單元分別安裝在后輪后車架的上叉臂及下叉臂，以經力學分析，與適當的將兩組位移檢知單元取得的信號，經由一處理單元加以數學運算后，可消除所有與路面垂直方向的力量，進而取得騎乘者騎乘時兩腳的踩踏扭矩；且本發明于設置時無需另行裝設旋轉接頭，本發明制造與裝置簡單，并具有信號測量精確，及可測得騎乘者的踩踏扭矩的優點。

背景技術

基于環保與乘騎輕松、舒適的需求，市場上已有多種不同的電助腳踏車，而電助腳踏車的系統可依電助馬達的裝置位置分為前輪、后輪與中置系統，為了要讓馬達能隨時提供適確的輔助扭力，扭矩感測裝置對電助腳踏車則是一項非常重要的裝置。

現己有多種不同的扭矩感測裝置(torque sensor)，它們大多是將感知單元(sensor)安裝在腳踏車上的腳踏曲柄軸、腳踏板、腳踏桿、后輪軸、前齒盤、鏈條或后車架。但這些扭矩感測裝置，多會有一些下列的缺失，如：僅能傳遞單腳的采踏扭力、須旋轉接頭或無線傳送的裝置(含電池)、扭力信號不穩定與易受外力干擾。因此，在實際使用時往往會不方便，扭力控制不精確。

而將感知單元(sensor)安裝在腳踏車上的腳踏曲柄軸、腳踏板、腳踏桿的扭矩感測裝置，僅能傳遞單腳的采踏扭力，也須旋轉接頭或無線傳送的裝置(含電池)。將感知單元(sensor)安裝在后輪軸、前齒盤的扭矩感測裝置，雖能傳遞雙腳的采踏扭力，但也須旋轉接頭或無線傳送的裝置(含電池)，且扭力信號不穩定，易受外力與振動的干擾。將感知單元(sensor)裝置經帶輥輪的連桿而架設在鏈條上的扭矩感測裝置，雖能傳遞雙腳的采踏扭力，也無須旋轉接頭或無線傳送的裝置(含電池)，但扭力信號極易受鏈條的不平滑、路面、載重與振動的干擾。

而現有另提供一種概如美國專利公開第2009/0120211號的「一種測量鏈條帶動力的方法與裝置(Method And Device For Measuring The Chain Force In A Bicycle)」，其是將兩組設計復雜的位移感測器，分別安裝在后車架兩邊的后叉端與后輪軸耦合處22、23。在量出兩處因水平位移而產生的兩個作用力FL，FR后，進而相加，如此量得鏈條的帶動力。但如圖1所示，后車架的后叉端有兩只不同方向的后車架。由于任何垂直于路面的力量N(如人車的重量、載重、路面的不平整、鏈條帶動力的垂直分力)，均可被分解成沿著后叉端兩只不同后車架方向的分力FA，FB。其中，沿下叉臂方向的水平分力FA、沿下叉臂方向的水平分力FB，與任何垂直于路面的力量N，分別存在如下式1、式2的數學關系：

F_A＝N tanθ (式1)

F_B＝N/cosθ (式2)

此沿下叉臂方向的水平分力FA，將會在后車架后叉端與后輪軸耦合處產生水平位移。因此，該專利除了扭矩感測裝置設計復雜外，該方法所擬量取的水平位移作用力，必然包含垂直于路面的力量N在水平位移方向的分力，也即量取的水平位移作用力易受路面、載重與振動的干擾而不準確。

發明內容

有鑒于此，吾等發明人乃潛心進一步研究電助自行車的扭矩感測，并著手進行研發及改良，期以一較佳發明以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改后而有本發明的問世。