CN206623955U - 自行车用牙盘式力矩传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行车用牙盘式力矩传感器，具有脚踏曲柄（右脚）、采用轮辐式弹性体的传感器、牙盘、电信号发射电路、霍尔磁钢座和锂电池；轮辐式弹性体固定安装在右脚曲柄上，即弹性体轮毂与右脚曲柄固定，轮辋固定安装有牙盘；所述的电信号发射电路及锂电池安装在电路防护盖内，霍尔磁钢座紧扣着电路防护盖。采用本实用新型与自行车轮毂式电机、锂电池和控制器等组成一种智能化的自行车电动助力装置。

Description

自行车用牙盘式力矩传感器

技术领域

本实用新型涉及一种力矩传感器，尤其涉及一种能感知人踩踏自行车使牙盘旋动年产生力矩的大小，将其转换成电信号并采用无线传输（非接触式）方式输出的一种装置。

背景技术

自行车是人们日常生活代步的一种交通工具,如遇上坡、载重、逆风骑行时，人脚踩踏会感到十分吃力，此关态下，人们希望有一种助力装置，能根据人骑车脚踏用力的大小自动给予相应的辅助（电动）助力，以减轻双脚踩踏负担，起到省力的目的。因此，本人曾发明开发了一种适合安装在传统自行车上，能够随时随地感知检测骑车人脚踏用力的大小，并将检测到的用力大小转换成电信号以无线传输（非接触式）方式传输到控制器中的力矩传感器。这种力矩传感器其特征在于弹性体是轮辐式结构，安装固定在五通中轴上。如需要加装自行车电动助力装置时，就需拆除原自行车五通的脚踏中轴，然后将这种自带中轴的转、力矩传感器安装固定于五通中，使用这种结构形式的力矩传感器，需要对原自行车的五通脚踏中轴进行拆卸，拆装工序技术相应有点繁杂，对推广DIY等方便用户自己动手、体验创新的工作仍存在一些工装技术性壁垒。一种实用性强，使用更简捷、技术更全面、成本更低廉的新一代被市场所关注。

发明内容

本实用新型主要目的是：开发一种适合安装在任何一种脚踏自行车上，而且不需要对原车上五通中轴进行拆卸，只需卸下带牙盘的右脚曲柄，调换上自带牙盘的力矩传感器功能的右脚曲柄，就能随时随地感知检测人骑车时脚踏用力大小程度，并将检测到的力的大小转换成电信号以无线传输（非接触）方式传输出来的自行车用牙盘式力矩传感器。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种自行车用牙盘式力矩传感器，具有曲柄，传感器及其轮辐式弹性体，牙盘，无线信号发射电路，其特征在于：所述轮辐式弹性体传感器的轮毂固定在曲柄头部，与曲柄联成一体，轮辋安装固定牙盘；所述无线信号发射电路安装在与轮辐式弹性体传感器联接固定的电路防护盖内。

本实用新型的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，轮辐式弹性体的轮辐条为2-16条，在轮辐条上粘贴有组成测量电路的应感片。

进一步优选，轮辐式弹性体的轮辐条为2-8条，在轮辐条上粘贴有组成测量电路的应感片。

作为优选，传感器信号输出采用无线传输方式，信号发射电路安装在与轮辐式弹性体联接固定的电路防护盖内，随传感器和曲柄同步转动，即电路防护盖与轮辐式弹性体连接固定，并随曲柄同步旋转。

作为优选，霍尔磁钢座安装有磁性物体，磁性物体为颗粒状，数量为4-15颗，紧扣着电路防护盖。

作为优选，电路防护盖外盖为霍尔磁钢座，座中嵌埋有若干磁钢件。

作为优选，霍尔磁钢座中嵌埋有4-15颗磁钢件。

本实用新型有益效果是：

自带牙盘的轮辐式弹性体固定在踏脚的曲柄上，其电信号无线发射电路安装在电路防护盖内随曲柄同步旋转，当人骑车踩踏曲柄旋动时，安装在曲柄上的牙盘式力矩传感器能随时随地感知检测人踩踏用力的大小，并将检测到的踩踏力转换成电信号，通过无线传输（非接触式）方式把电信号可靠地传送出来。

采用本技术与自行车轮毂式电机、锂电池和控制器等组成一种智能化的自行车电动助力装置。该装置可随着人骑车踩踏用力大小的程度自动跟踪检测，并将其转换成电信号给控制器去控制、驱动轮毂式电机输出助力大小，实现当人骑车踩踏用力大时，电机助力输出也大，踩踏用力小时，电机助力输出也小，这种科学地智能助力的功效是骑车运动过程中人与车的互动而产生的。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构原理主视图；

附图2是图1的侧视图。

附图标记说明：1、轮辐式弹性体，2、防护罩，3、螺丝，4、密封圈，5、无线发射电路，6、霍尔磁钢座，7、导电环，8、磁钢，9、锂电池，10、电路防护盖，11、牙盘螺钉，12、牙盘，13、曲柄。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

实施例：

如图1、2所示的自行车用牙盘式力矩传感器，曲柄13的头部安装固定着轮辐式弹性体1，为考虑到轮辐式弹性体与曲柄之间既简便又牢固，工艺上采用花键联接，即轮辐式弹性体的轮毂和曲柄头部均加工成花键形式，两者机械加工为过渡配合，装配时由一定的外力压入，使轮辐式弹性体1与曲柄13之间紧配固定，轮辐式弹性体随曲柄转动而转动。轮辐式弹性体1的轮辋上有牙盘螺钉11紧固着牙盘12，也就是说牙盘2与轮辐式弹性体1是拆卸式联接的，用户可以根据牙盘不同的大小需求组合，可以方便拆卸调换，不影响整只力矩传感器的工作性能。

轮辐式弹性体1的轮毂与轮辋之间装有轮辐条，轮辐条可以2-16条，一般为4-6条，在轮辐条上粘贴有电阻应变片，组成测量电路。由于轮辐式弹性体的轮毂与踏脚曲柄固定随曲柄转动方向转动，而轮辐式弹性体1的轮辋则受牙盘12上的链条挂住后轮产生往后拉力的拖阻，使弹性体的轮毂与轮辋受力方向相反而引起了弹性体中间的轮辐条受扭力发生变形。由轮辐条发生变形而带动粘贴在轮辐条上的应变片发生形变，导致应变片组成的测量电路内部参数发生变化，最终反映了作为力矩传感器输出电信号。轮辐式弹性体上的轮辐条受扭力变形量大小与人踩踏曲柄转动的用力大小成正比，同理，弹性体轮辐条上的应变片组成的测量电路输出电信号的大小与轮辐条变形量大小成正比。因此，自行车用牙盘式力矩传感器能够在人骑自行车行走的运用过程中真正实现将人骑自行车踩踏用力的大小完整动态地感知检测出来。

本实用新型的另一个技术方案是把旋转运动中的力矩传感器产生的电信号可靠地高速稳定性地传送出来。这个转动体内部的电信号向外传送的装置有接触式和非接触式二种方式，接触式电信号传输装置存在对结构加工制造要求高，在有限空间内装配、维护工作有一定困难，特别是自行车是处于恶劣的环境下使用，接触式传送装置在如此条件下工作存在可靠性差、寿命短、故障率高等缺陷。非接触式电信号无线传输装置能有效避免上述接触式传输装置存在的问题，故障率极低，使用方便且可靠性高，平时使用免维护、寿命长，是本实用新型首选的理想方案。

这种民用无线传输（非接触式）收、发电路在当今电子产品行业中已有非常成熟的应用。本实用新型选用超小型化专业芯片电路制作，无线信号发射电路5安装在电路防护盖10内，信号发射电路的供电电源为锂电池9也安装在防护盖内。霍尔磁钢座6的外壳上镶嵌有2只导电环7，导电环7的底部有导线与安装在电路防护盖10内的锂电池9连接。导电环7用于外部电源对传感器和信号发射电路的供电电源锂电池进行充电。为了适用不同应用场合、不同用户的需要，牙盘式力矩传感器上还设有检测牙盘转动信号的功能。霍尔磁钢座6的圆周上布置了若干磁钢8，其与自行车指定位置外挂的霍尔元件配合，用来检测牙盘转动与否的信号，辅助起到助力电信号正确，精确发出和停止的控制作用。

本实用新型的整体结构与目前传统的普通自行车右脚曲柄带牙盘结构一模一样，应用可实现无缝对接。对于所有的采用标准五通中轴的任何车型自行车来说，要安装力矩传感器，只需要拆卸右脚带牙盘的曲柄，将本实用新型的右脚牙盘曲柄的方锥形孔套入中轴的方锥头，以专用紧固螺钉拧紧即可，不需要拆、改装自行车的任何部位，安装应用十分简便。

Claims (7)

1.一种自行车用牙盘式力矩传感器，具有曲柄，传感器及其轮辐式弹性体，牙盘，无线信号发射电路，其特征在于：所述轮辐式弹性体传感器的轮毂固定在曲柄头部，与曲柄联成一体，轮辋安装固定牙盘；所述无线信号发射电路安装在与轮辐式弹性体传感器联接固定的电路防护盖内。

2.根据权利要求1所述的自行车用牙盘式力矩传感器，其特征在于：轮辐式弹性体的轮辐条为2-16条，在轮辐条上粘贴有组成测量电路的应变片。

3.根据权利要求1所述的自行车用牙盘式力矩传感器，其特征在于：轮辐式弹性体的轮辐条为2-8条，在轮辐条上粘贴有组成测量电路的应变片。

4.根据权利要求1或2或3所述的自行车用牙盘式力矩传感器，其特征在于：传感器信号输出采用无线传输方式，信号发射电路安装在与轮辐式弹性体联接固定的电路防护盖内，随传感器和曲柄同步转动。

5.根据权利要求1或2或3所述的自行车用牙盘式力矩传感器，其特征在于：电路防护盖外盖为霍尔磁钢座，座中嵌埋有若干磁钢件。

6.根据权利要求4所述的自行车用牙盘式力矩传感器，其特征在于：电路防护盖外盖为霍尔磁钢座，座中嵌埋有若干磁钢件。

7.根据权利要求5所述的自行车用牙盘式力矩传感器，其特征在于：霍尔磁钢座中嵌埋有4-15颗磁钢件。