CN106080945B - 应变片检测器的配置方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种应变片检测器的配置方法及装置，该应变检测器至少具有两个，依据配置方法配置于一助动车上的一配置位置的两个不同变形量侧面上，该配置方法须包含下列条件：条件1：施予该助动车人为操作的一推、拉力时，该配置位置是会变形，而且该变形的作用力是与该推、拉力成正比。条件2：在施予该助动车的该推、拉力时，该应变检测器的配置位置的变形方向是独立于该推、拉力移动方向。条件3：该应变检测器的应变检测方向是与该配置位置的变形方向相同。由此能精准的量测到拉力或推力数据，不会造成辅助马达运转时对该应变检测器产生反馈讯号。

Description

应变片检测器的配置方法及装置
【技术领域】
本发明是关于一种利用因推、拉力造成被量测体产生变形讯号之应变片检测器的配置方法及装置；特别关于一种具有能精准的量测到拉力或推力数据，不会造成辅助马达运转时产生反馈讯号，以提供正确的辅助动力予该助动车，使该助动车的乘骑能更自然。
【背景技术】
电动自行车是一种具有电动辅助马达的自行车，使用者透过施予脚蹬作用力驱动自行车，该辅助马达施加的辅助动力是与使用者的脚蹬力成正比，即脚蹬力(即推动力)越大，辅助马达的辅助动力越大。已知技术测量脚蹬力大小的做法的习知案，其中，WO2001030643 A1案，该案主要是在量测骑自行车者施加脚蹬力时，该自行车车架的变形讯号，以变形讯号的大小来控制辅助马达输出辅助动力大小。其中，CN1806161 A案，主要是在一链条上安装一张力差测量装置，用以量测骑自行车者施加脚蹬力时，该链条所传递的转矩变化讯号。其中，WO-03/073057案，是测量使用者施加脚蹬力时驱动轴的弯曲变形量。其中，U.S.PAT.7,814,800B2、U.S.Pub.No.2011/0040500A1是在自行车的后勾爪位置配置有应变规(strain gauge)，由此量测骑自行车者施加脚蹬力时，该后勾爪的变形量讯号。
就上述U.S.PAT.7,814,800 B2而言，是在原自行车车架的后勾爪位置，外加固定有一被弱化的后叉片(dropout 50，Fig.3A)，该后叉片可用以支撑轮轴的一端。该后叉片上设有一竖直方向的空洞槽(55)，使该后叉片具有一可变形区域。一测量单元(70)的一端被配置于该可变形区域上，另一相对端被配置于该后叉片的偏离该可变形区域位置，由此量测骑自行车者施加脚蹬力时，该后勾爪的变形量讯号。但，该U.S.PAT.7,814,800B2于应用上具有下列缺失存在：
1.该被弱化的后叉片是一外加对象，除需另外开模及精密切割外，亦须与车架固接，造成成本制造提高，而且该后叉片一但被移除，车子便无法骑乘。
2.该后叉片的变形方向与辅助马达推动轮毂的方向相同，该辅助马达在驱动轮毂时会造成反馈现象，使该后叉片的变形讯号失真，该辅助马达无法提供正确助力，骑车过程不自然顺畅。
3.该测量单元(70)是一应变规(strain gauge)，该应变规的应用原理是利用该应变规中的金属导线电阻值的变化来量测应变量，该应变规被拉伸时会变窄变长，电阻值变大；相反的，被压缩时会变宽变短，电阻值变小。因此，所贴的应变规必须与测试体视为一体，而且量测方向须与测量体的变形方向向同。该U.S.PAT.7,814,800B2于Fig.3A中所揭示的量测单元(70)与该后叉片的变形方向并不一致(正确的话，该量测单元(70)应配置于Fig.3A的腿(carrying leg62面上)，以致，会有量测不准确甚或量测不到的情况产生。
就上述U.S.Pub.No.2011/0040500A1而言，于Fig.8所示的二应变检测器(straingauge sensor 30a、30b)是分别装设在两个后勾爪的相对内面，因该二后勾爪在受力变形时的变形方向，是同时向轮轴中间方向变形，因此，该U.S.Pub.No.2011/0040500A1的二应变检测器所侦测到的变形讯号会相互抵消失准，而且，如Fig.2所示应变检测器(straingauge sensor 30)设置位置，当锁固轮轴时，该应变检测器(strain gauge sensor 30)容易被碰撞而被破坏。
【发明内容】
本发明的目的是在提供一种利用因推、拉力造成被量测体产生变形讯号之应变检测器的配置方法及装置，可应用于具有辅助动力的助动车，例如电动自行车、电动轮椅等，具有能精准地抓到脚蹬力(推动力)数据，不会造成辅助马达转动时产生反馈讯号，以提供正确的辅助动力予该助动车，使该助动车的乘骑能更自然。
本发明的应变检测器配置于一助动车车架上的一配置位置上，该配置位置的配置方法至少包含下列条件：条件1：施予该助动车一人为操作的一推动力时，该配置位置是会变形，而且该变形量是与该推动力成正比；条件2：在施予该助动车该推动力时，该应变检测器的配置位置的变形方向独立于该推动力移动方向；条件3：该应变检测器的应变检测方向是与该配置位置的变形方向相同。
本发明的应变检测器是依照上述配置方法配置于一助动车车架的一配置位置上，该应变检测器是包含有一金属板及二应变规，该二应变规是分别贴附于该金属板的左右两侧相对应的侧面上，该金属板的两端与该配置位置的一侧面锁固。由该等设置，乘骑者的脚蹬力大小于该配置位置即产生相应的变形现象，进而衍生二应变规电阻值的变化差，以此控制辅助马达施予正比的助力。
本发明的应变检测器是依照上述配置方法配置于一配置位置上，该应变检测器是包含有二应变规，该二应变规是分别贴附于该配置位置左右两侧相对应的侧面上。由该等设置，乘骑者的脚蹬力大小于该配置位置即产生相应的变形现象，进而衍生二应变规电阻值的变化差，以此控制辅助马达施予正比的助力。
其中，该配置位置位于该推、拉力移动方向的平行轴线为基准的正、负30度角之间的位置。
其中，该配置位置是位于该自行车邻近链条端的右后下管且离后轮轴10cm以内的位置。
其中，该配置位置是以离后轮轴5cm处的位置。
其中，该右后下管的配置位置是在面向后轮毂端的侧面。
一种根据如所述的配置方法配置的应变检测器装置，其特征在于：包含一具弹性的金属板及二应变规，该二应变规分别贴附于该金属板左右两侧所相互对应的侧面上，该金属板的两端与该配置位板的两端是与该置位置的一壁面锁固。
一种根据如所述的配置方法配置的应变检测器装置，其特征在于：包含有二应变规，该二应变规分别贴附于该右后下管左右两侧所相互对应的侧面上。
本发明优点及功效在于：依照本发明上述配置方法将应变检测器配置于助动车车架的配置位置上，该应变检测器不会受辅助马达驱动时的驱动力影响，不会有该辅助马达转动时的反馈讯息，因此骑乘助动车时，可更具仿真性，因此具进步性。
【附图说明】
图1是本发明的配置方法说明图。
图2是本发明的应变检测器应用于助动车(电动自行车)上的侧视图。
图2a是图2的部分放大图。
图3是本发明的第一种应变检测器安装于电动自行车的后下管一侧面上的平面图。
图4是本发明的第一种应变检测器安装于电动自行车的后下管一侧面上的分解图。
图5是助动车被施予一推动力后，图3所示的后下管与一金属板、两个应变规的变形参考图。
图6是本发明的第二种应变检测器的两个应变规分别安装于电动自行车的后下管两侧面上的平面图。
图7是助动车被施予一推动力后，图6所示的后下管与两个应变规的变形参考图。
图中标号说明如下：
助动车1 车架10 配置位置11 应变检测器2、3
右后下管12 后勾爪13 后轮轴14 金属板20
应变规21a、21b 螺丝22 应变规30a、30b
【具体实施方式】
本发明适用于助动车，例如电动自行车或者具辅助动力的轮椅等。该助动车是由一辅助马达辅助带动，使骑乘车时能更省力。本发明的该辅助马达的启动及扭力大小，主要是于该助动车的车架一配置位置上，配置有用来测量物体应变的一应变检测器，利用人为操作的一推动力(如踩踏自行车踏板的脚蹬力)，造成该助动车车架的该配置位置及该应变检测器产生变形，使该应变检测器检知出一变形讯号，以该变形讯号的大小来控制一辅助马达提供一与该变形量成正比的助力，该推动力越大所造成的变形讯号量越大，相对地该辅助马达所提供的助力亦越大。
请参阅图1、2、2a所示，本发明是在一助动车1的车架10的一配置位置11上固定有一应变检测器2。该配置位置11的配置(选择)方法至少包含下列条件：
条件1：施予该助动车1人为操作的一推、拉力时(如人脚踩自行车踏板，拉动炼条驱动自行车的花毂转动时的脚蹬力，或者如手推动轮椅助动轮移动的推动力)，该应变检测器2配置在该助动车1上的配置位置11是会变形，且该变形作用力是与该推、拉力成正比。
条件2：该配置位置11的变形作用力的变形方向是独立于该推、拉力移动方向。由此，防止该辅助马达产生扭力方向与推、拉力移动方向(脚蹬力或轮椅手推动力)同向，所产生的错误性反馈现象，防止辅助马达扭力的错误反馈讯号产生，以精准抓取推、拉力(脚蹬力或手推轮椅的推动力)大小，以使辅助马达提供正确的助力。
条件3：该配置位置11在施予该推、拉力(脚蹬力)时的变形方向是与该应变检测器2的应变检测方向相同。该配置位置11的变形方向与该应变检测器2的应变检测方向两者方向相同，该应变检测器2才能正确的量测该配置位置11的变形量，如图5和7所示。
上述条件2该应变检测器2的配置位置11的变形方向独立于该推、拉力移动方向，是指该配置位置11的变形方向是不同于该推、拉力移动方向，且可产生与推、拉力成比例的变形讯号大小。该配置位置11可位于该推、拉力移动方向的平行轴线为基准的正、负30度角之间的位置。上述配置位置11，是指自行车右后下管12(即邻近链条侧的右后下管12)，而且离后轮轴14约10cm以内，以离后轮轴14约5cm以内最佳(如图2a所示)。上述配置位置11最好为该右后下管12的面向后轮毂侧的侧面。
本发明的应变检测器可具有两种配置方式，第一种应变检测器2是依照上述配置方法配置于配置位置11上，如图3-5所述，包含有具弹性的一金属板20及二个应变规(strain gauge)21a、21b，该二应变规21a、21b是分别贴附于该金属板20左右两侧所相互对应的侧面上，该金属板20的两端是与该配置位置11的侧面以螺丝22锁固，由该等设置，使该金属板20、二该应变规21a、21b与该右后下管12固结成一体，可一体变形，而且该种结构有一好处，是该感应传感器2可在该助动车1的车架10烤漆完备后，再将该金属板20的两端以该螺丝22与车架10的配置位置11锁固即可，不须二应变规21a、21b需配置位置11贴固后再烤漆，于制造过程可更顺畅。应用时，乘骑者施予该助动车1(电动自行车或电动轮椅)推、拉力时，该车架10的配置位置11即产生变形现象，进而衍生该金属板20随之变形，使位在该金属板20两侧面上的该二应变规21上的电阻值，随着该金属板20的弯曲变形产生电阻值的变化差讯号，以该变形讯号即可控制辅助马达施予助动车1正比的助力。
本发明的第二种应变检测器3是依照上述配置方法配置于一配置位置11上，亦包含有二应变规(strain gauge)30a、30b，如图6-7所示。该二应变规30a、30b是分别贴附于该配置位置11左右两侧的相互对应侧面上，二该应变规30a、30b与车架10的配置位置11同体变形。由该等设置，乘骑者施予该助动车1一推、拉力时，该车架的配置位置11即产生相应的变形现象，进而衍生二应变规30a、30b的电阻值的变化差，以变形讯号控制辅助马达施予正比的助力。
其次，值得一提的是U.S.PAT.7,814,800B2习知案的变形位移方向是前后，本案则是左右，二者不同。U.S.PAT.7,814,800B2习知案需仰赖一被弱化后叉片来测量变形量，本发明则无需，本发明的金属板只是直接将车子的变形移动位置，以方便安装及量测。该U.S.PAT.7,814,800B2习知案的后叉片一但被移除，车子便无法骑乘，本发明的应变检测器即使不存在，车子也可照常如平常自行车骑乘使用。因此，本发明较习知案具功能性及进步性。

Claims (3)

1.一种应变片检测器的配置方法，其特征在于：该应变片检测器的配置位置是贴附在位于一自行车的右后下管背向后轮毂的侧面，且离该自行车后轮轴10cm以内的一个向内弯曲形成的钝角位置上，而且需至少包含下列条件：
条件1：该配置位置在施予一助动车人为操作的一推、拉力时，该配置位置是会变形的，且该变形的作用力是与该推、拉力成正比；
条件2：在施予该推、拉力时该配置位置的变形方向是独立于该推、拉力移动方向；及
条件3：该应变片检测器的应变检测方向是与该配置位置的变形方向相同。
2.根据权利要求1所述的应变片检测器的配置方法，其特征在于：该配置位置位于该推、拉力移动方向的平行轴线为基准的正、负30度角之间的位置。
3.根据权利要求2所述的应变片检测器的配置方法，其特征在于：该配置位置是离后轮轴5cm处的位置。
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