[發明專利]自行車及用于自行車的光電感應力矩傳感器

在審

• 申請號: 201910515794.8
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN112078718A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 黃善勁
• 申請（專利權）人: 黃善勁
• 主分類號: B62M6/50
• 分類號: B62M6/50;G01L3/08
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務所(普通合伙) 33267
• 代理人: 邵志

本申請公開了一種自行車及用于自行車的光電感應力矩傳感器，光電感應力矩傳感器包括：中軸，套于中軸外、左端與中軸緊固連接、右端用于連接牙盤的扭轉變形套，與扭轉變形套相連的變形放大機構；變形放大機構的末端設有透光孔，透光孔的軸向兩側分別布置恒光發光燈和光感片，光感片與信號處理電路板電路連接，恒光發光燈發出的平直光線的一部分透過透光孔射向光感片，另一部分被變形放大機構遮擋，透光孔具有使得光感片接收的光線面積與扭轉變形套受到的周向扭轉力矩呈線性正比關系的形狀。本申請的力矩傳感器檢測精度高、壽命長、穩定性好、價格適中，改變了力矩傳感器對材料和處理工藝的苛刻要求。

技術領域

本申請涉及一種自行車及用于自行車的光電感應力矩傳感器。

背景技術

隨著綠色發展理念越來越深入人心，綠色出行成為趨勢。自行車因其方便省力、零排放無污染而被大眾所喜愛。騎單車健身也成了越來越多人的選擇，騎行過程中人們想知道能量消耗，單車騎行功率計成為健身愛好者的必備工具；目前傳統的自行車逐漸被采用助力傳感器的的電動助力車所取代。力矩傳感器通過把踩踏力轉換成電信號輸出，經控制器處理后控制電機的轉速和輸出扭矩，因而使騎行者獲得最佳的騎行體驗，相對于自行車也更加的節能目前市場上電動助力車多是采用霍爾轉速傳感器，通過在中軸或者飛輪等旋轉部件的表面安裝磁鋼或者磁環，讓霍爾元件能夠檢測到中軸或者飛輪等旋轉部件的轉動，從而輸出電信號，通過控制器的處理后控制電機的轉速和輸出扭矩。這類助力傳感器的缺點很明顯：

1.不能檢測瞬時扭矩，無法做到零啟動。踏空感明顯，騎行者輸出和電機的輸出協同性差，騎行體驗較差。

2.節能性較差，騎行者輸入的功率無法和電機輸出功率相疊加驅動整車前行，騎行者輸入的功率相當一部分浪費掉了。

市場上高端的電動助力車采用力矩傳感器，此類傳感器能夠檢測靜態和動態的扭矩，靈敏度高。通過采集變形部件(扭轉變形套)的變形并轉換成電信號，通過控制器處理后控制電機的轉速和輸出扭矩。此類力矩傳感器分為兩種：

1.一種是采用彈簧構件，通過把彈簧在受力變形產生的位移轉換成電信號，此類力矩傳感器精度差、壽命短、穩定性差；

2.另一種通過采集扭轉變形套的微變形，此類力矩傳感器精度高、壽命長、穩定性好。此類力矩傳感器因缺乏合適線性彈性材料，只能選擇相對接近線性彈性的材料制作扭轉變形套，然后經過要求極為苛刻的處理使扭轉變形套在受力情況下的形變近似于線性，對扭轉變形套的材料和處理工藝要求很高，價格昂貴。

發明內容

本申請目的是：針對上述問題，本申請提出一種自行車及用于自行車的光電感應力矩傳感器，該力矩傳感器精度高、壽命長、穩定性好、價格適中，改變了力矩傳感器對材料和處理工藝的苛刻要求。

本申請的技術方案是：

一種自行車用光電感應力矩傳感器，包括：

左右延伸的中軸，以及

套于所述中軸外、左端與所述中軸緊固連接、右端用于連接牙盤的扭轉變形套；

還包括與所述扭轉變形套相連的變形放大機構，所述變形放大機構的末端設有透光孔，所述透光孔的軸向兩側分別布置有與所述扭轉變形套固定的恒光發光燈和光感片，所述光感片與信號處理電路板電路連接，所述恒光發光燈發出的平直光線的一部分透過所述透光孔射向所述光感片，另一部分被所述變形放大機構遮擋，并且所述透光孔具有使得所述光感片接收的光線面積與所述扭轉變形套受到的周向扭轉力矩呈線性正比關系的形狀。

本申請在上述技術方案的基礎上，還包括以下優選方案：

所述變形放大裝置包括：

第一弧形齒圈，所述第一弧形齒圈同軸固定于所述扭轉變形套的右端部；