[發明專利]一種懸掛式電動自行車力矩測量裝置

有效

• 申請號: 201811601656.3
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109572913B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 徐世軍
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B62M6/50
• 分類號: B62M6/50
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明公開了一種懸掛式電動自行車力矩測量裝置，包括豎向設置的車架，車架下部設置有水平的中軸，中軸兩端上各自連接有左曲柄組件和右曲柄組件，右曲柄組件上設置有鏈輪，還包括豎向設置在車架下部的懸掛梁，懸掛梁的一端與車架固定，懸掛梁的另一端設置有水平的中軸安裝管，中軸同軸可轉動的安裝在中軸安裝管中，中軸安裝管與中軸的軸向位置相對固定設置，還包括設置在懸掛梁上的彈性應變感測裝置，與彈性應變感測裝置信號連接的處理器，處理器基于彈性應變感測裝置獲取的彈性應變數據換算得到騎行者輸出的踩踏力矩。騎行者在踩踏時，通過腳踏將力傳遞到中軸實現懸掛梁的彈性變形，通過彈性形變檢測獲取鏈條張力，換算得到騎行者踩踏輸出力矩。

技術領域

本發明涉及電動自行車技術領域，具體涉及一種懸掛式電動自行車力矩測量裝置。

背景技術

普通電動自行車采用轉把進行調速，這類電動自行車不符合日本、歐盟的電動助力自行車相關技術標準，也不符合我國電動自行車“新國標”中對于“非機動車”的要求?，F有部分電動自行車采用踏頻或鏈輪速度傳感器控制電機的輸出功率，這類電動自行車的特點是平地騎行輕松，但起步和上坡卻十分費力，不能滿足騎行者實時加減力的助力需求。理想的電動自行車以采用力矩傳感器為優，通過實時檢測騎行者施加于腳踏板上力的大小反應騎行者的“意愿”，控制器根據這種騎行“意愿”實時控制電機的輸出功率。

現有中軸式測量力矩的傳感器主要有以下幾種方式：一是通過檢測曲軸銷或者踏板軸的剪切變形分別測量左右兩條腿的力矩，此類方法需要將旋轉的曲軸銷或者踏板軸的變形信號通過接觸方式(如：觸頭滑環)或者通過非接觸方式(如：通過——無線信號的發射和接收，磁致伸縮的電磁感應，隔離式旋轉變壓器，隔離光信號或磁電信號)傳輸到與自行車車架固定連接的接收器中，該類方法結構復雜、可靠性較低。

此外，公告號為“CN201901236U”的實用新型專利，公開了一種中軸式力矩傳感器，該傳感器利用自行車腳踏中軸與力矩輸出軸之間有一偏心距，騎行者腳踏力通過鏈輪曲柄施力于自行車中軸，使自行車中軸在力矩輸出軸的孔內旋轉。根據騎行者施力的力矩變化，使力矩輸出軸在車架中軸接頭內產生不同角度的轉動，再通過霍爾測量輸出。該實用新型由于騎行者施力與偏心距的夾角隨著鏈輪旋轉而變化，造成測量的線性度較差。

此外，還有安裝于中軸位置的鏈輪上或者后輪軸上的力矩傳感器，把騎行者腳踏的力矩采用行星齒輪結構傳遞至鏈輪或后輪，通過檢測行星齒輪組、太陽齒輪或者外齒圈的相互作用力測量力矩。該類方法測量線性度較好，但結構復雜。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明公開了一種結構簡單，方便在騎行時對騎行者的輸出力矩進行測量，且線性度好的懸掛式電動自行車力矩測量裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種懸掛式電動自行車力矩測量裝置，包括豎向設置的車架，車架下部可轉動的設置有水平的中軸，中軸兩端上各自連接有左曲柄組件和右曲柄組件，右曲柄組件上還設置有豎向的鏈輪，其特征在于，還包括豎向設置在車架下部的懸掛梁，懸掛梁的一端與車架連接固定，懸掛梁的另一端設置有水平的中軸安裝管，中軸同軸可轉動的安裝在所述中軸安裝管中，中軸安裝管與中軸的軸向位置相對固定設置，還包括設置在懸掛梁上的彈性應變感測裝置，與彈性應變感測裝置信號連接的處理器，處理器基于彈性應變感測裝置獲取的彈性應變數據換算得到騎行者輸出的踩踏力矩。

這樣，上述裝置騎行者在踩踏時，通過腳踏將力傳遞到中軸實現懸掛梁的彈性變形，通過應變片檢測變形換算得到鏈條的張力，對應換算得到騎行者的踩踏輸出力矩，為電機智能控制提供反饋數據。

作為優選，所述彈性應變感測裝置為應變片，應變片貼合在懸掛梁的外周面上。

這樣，應變片適用于狹小空間的安裝。四個應變片構成的應變橋的信號只與產生有效驅動力矩的鏈條張力有關，與左右腳、腳踏臂夾角無關，線性度較好。