CN106809332A - 一种自行车花键中轴以及自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自行车技术领域，尤其是涉及一种自行车花键中轴以及自行车，包括中轴本体、磁性支架和传感组件；中轴本体的两端均具有一个花键缺口；磁性支架固定于中轴本体上且具有呈环状分布的磁铁组，磁铁组包括第一磁铁和多个第二磁铁，第一磁铁与其中一个花键缺口对应设置，第二磁铁与第一磁铁的磁极相反；传感组件包括传感器电路板以及设置于传感器电路板上的传感器组，传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁，可以准确测量出骑行者的踏频，还可以识别出骑行者踩踏的方向；另一组传感器用于检测第一磁铁，可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。

Description

一种自行车花键中轴以及自行车
技术领域
本发明涉及自行车技术领域，尤其是涉及一种自行车花键中轴以及自行车。
背景技术
目前，自行车中轴是自行车最重要的零部件之一，中轴通过轴承安装于自行车车架的五通里。自行车的左曲柄和右曲柄通过中轴连接起来，且右曲柄连接链轮。骑行者在骑行时，左右脚每圈交替用力。当左脚用力踩踏时，骑行者所使用的踩踏力通过左曲柄，传递给左轴，左轴将力传递给链轮，从而使得链轮带动后轮运动。当右脚用力踩踏时，踩踏力通过右轴端部传递给左轴，左轴将力传递给链轮，从而使得链轮带动后轮运动。
现有的自行车上，如需要测量出骑行者踩踏的出力是来自于左脚还是右脚，往往需要添加双边功率计，通过采集双边功率计的信号才能准确识别。但双边功率计价格高昂，且存在拆装不方便的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自行车花键中轴以及自行车，可以准确测量出骑行者的踏频，还可以识别出骑行者踩踏的方向；同时还可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。
为解决上述技术问题，本发明提供的自行车花键中轴，包括中轴本体、磁性支架和传感组件；所述中轴本体的两端均具有一个花键缺口；所述磁性支架固定于所述中轴本体上，在所述磁性支架上具有呈环状分布的磁铁组，所述磁铁组包括第一磁铁和多个第二磁铁，所述第一磁铁与其中一个所述花键缺口位置相对固定设置，所述第二磁铁与第一磁铁的磁极相反；
所述传感组件包括传感器电路板以及设置于所述传感器电路板上的传感器组，所述传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁，另一组传感器用于检测第一磁铁。
进一步地，所述传感器组包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，
所述第一传感器与第二传感器构成一组，且两者相对于所述中轴本体的轴心对称，用于检测第一磁铁；
所述第三传感器与第四传感器构成另外一组，两者在所述传感器电路板上相互靠近，用于检测多个第二磁铁。
进一步地，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器相对于所述中轴本体轴心线的距离d1均相同；所述第一磁铁和多个第二磁铁相对于所述中轴本体轴心线的距离d2均相同；且所述距离d1和所述距离d2的数值相同。
进一步地，所述第一传感器与第二传感器分别设置于所述传感器电路板垂直于轴心线方向的最顶端和最底端。
进一步地，所述第三传感器与第四传感器在所述传感器电路板为相邻设置。
进一步地，所述磁性支架上设置有用于固定所述磁铁组的多个安装位，各个安装位之间的连线呈环形，且每个安装位相对于轴心线的距离相同。
进一步地，所述磁性支架为同轴套设于所述中轴本体上的且随所述中轴本体旋转的圆盘状。
进一步地，所述传感器电路板为同轴套设于所述中轴本体上的且不随所述中轴本体旋转的圆盘状。
进一步地，所述传感器组中的每组传感器均为霍尔传感器，所述传感器电路板为霍尔传感器电路板。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种自行车，其包括曲柄和所述的自行车花键中轴，所述曲柄在与所述中轴本体的花键缺口的相对应位置减少一个键槽。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的自行车花键中轴以及自行车，在中轴本体的两端均具有一个花键缺口，从而方便准确固定曲柄的安装位置；同时，磁性支架与传感组件的配合，传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁，可以准确测量出骑行者的踏频，还可以识别出骑行者踩踏的方向；另一组传感器用于检测第一磁铁，可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的自行车花键中轴的第一视角的示意图；
图2为本发明实施例提供的自行车花键中轴的第二视角的示意图；
图3为本发明实施例提供的自行车花键中轴的第三视角的示意图；
图4为本发明实施例提供的中轴本体处花键缺口的剖视图。
附图标记：
1-中轴本体； 2-磁性支架； 11-花键缺口；
21-第一磁铁； 22-第二磁铁。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
如图1至4所示，本实施例提供的自行车花键中轴，包括中轴本体1、磁性支架2和传感组件；所述中轴本体1的两端均具有一个花键缺口11；所述磁性支架2固定于所述中轴本体1上，在所述磁性支架2上具有呈环状分布的磁铁组，所述磁铁组包括第一磁铁21和多个第二磁铁22，所述第一磁铁21与其中一个所述花键缺口11位置相对固定设置，所述第二磁铁22与第一磁铁21的磁极相反；所述传感组件包括传感器电路板以及设置于所述传感器电路板上的传感器组，所述传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁22，可以准确测量出骑行者的踏频，还可以识别出骑行者踩踏的方向；另一组传感器用于检测第一磁铁21，可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。
值得说明的是，这里的花键缺口11可以优选的呈180°对应，180°是一个比较优的方案，但并不限于此。该花键缺口11的主要作用是限定左右曲柄的安装位置，只要曲柄上的安装孔和花键上的缺口一一对应，并保证左右曲柄在一条直线上即可。当然，其他设置方式也可以实现，其本质就是为了限定曲柄和第一磁铁21之间的角度始终是固定的，有别于标准的花键中轴，如果没有缺口的指示或者其他的标示方法(如多个缺口或者在花键上做记号之类)，就会导致每次把曲柄拆下来重新装的时候无法准确确定第一磁铁21的位置。左右曲柄安装好之后，其与第一磁铁21之间应保持一个固定的角度，该角度可以为0-180°之间的任意角度。
本实施例中的所述传感器组包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器。
所述第一传感器与第二传感器构成一组，且两者相对于所述中轴本体的轴心对称，用于检测第一磁铁21；优选地，第一传感器与第二传感器分别设置于所述传感器电路板的顶端和底端(可以理解为沿垂直于轴心线方向的上端和下端，当然可相对于轴心线呈小范围的夹角，此处并非局限于特定位置)。
当然，可以理解的是，传感组件中的第一传感器和第二传感器并不是必须安装在传感器电路板的顶端和低端，只要第一传感器和第二传感器基于轴心对称即可，换言之，只要第一传感器和第二传感器的位置固定，以及曲柄和第一磁铁之间的角度固定，就可以实现对左右脚出力的区分。
所述第三传感器与第四传感器构成另外一组，两者在所述传感器电路板上相互靠近(可以理解为第三传感器与第四传感器之间保持很近的一个距离，例如相对于传感器电路板中心保持在10°夹角以内，同理，此处也不再局限)，用于检测多个第二磁铁22。
进一步地，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器相对于所述中轴本体1轴心线的距离d1均相同；所述第一磁铁21和多个第二磁铁22相对于所述中轴本体1轴心线的距离d2均相同；且所述距离d1和所述距离d2的数值相同，以便能够比较准确、快速地检测。
优选地，所述第一传感器与第二传感器分别设置于所述传感器电路板的最顶端和最底端。
优选地，所述第三传感器与第四传感器在所述传感器电路板为相邻设置。
本实施例中，所述磁性支架2上设置有用于固定所述磁铁组的多个安装位，各个安装位之间的连线呈环形，且每个安装位相对于轴心线的距离相同。
优选地，这种安装位可以理解为用于嵌入磁铁的圆孔或者圆槽。
本实施例中对于磁性支架2、传感器电路板的形状为相匹配的形状。
进一步地，所述磁性支架2为同轴套设于所述中轴本体1上的且随所述中轴本体1旋转的圆盘状。这里面，磁性支架2固定于所述中轴本体1上，两者是同步运动的。
进一步地，所述传感器电路板为同轴套设于所述中轴本体1上的且不随所述中轴本体1旋转的圆盘状。此处，传感器电路板是与自行车车架的五通固定连接的，可以理解为其与中轴本体1之间存在相对运动，即，传感器电路板不会随之转动。
优选地，所述传感器组中的每组传感器均为霍尔传感器，所述传感器电路板为霍尔传感器电路板。
当然，值得说明的是，所述传感器组中的每组传感器与传感器电路板之间是信号连接的，即，传感器可以将检测的信号反馈给传感器电路板进行处理。
本实施例中的自行车花键中轴工作原理为：
第三传感器和第四传感器用于测量骑行者的踏频，磁铁支架每转动一圈表示骑行者踏频增加一次。当磁铁支架由第三传感器向第四传感器旋转时，表示花键中轴在逆时针转动；当磁铁支架由第四传感器向第三传感器旋转时，表示花键中轴在顺时针转动；由此即可识别骑行者踩踏曲柄的方向。
第一传感器和第二传感器分别安装在霍尔传感器电路板的最顶端和最底端，用于区分骑行者是左脚用力还是右脚用力。由于磁极相反的磁铁(第一磁铁21)安装在与轴心、花键缺口11在同一条线上，从而使得曲柄与该磁铁也在同一条线上。例如：可以设定第一传感器为感知左脚出力的传感器，而第二传感器为感知右脚出力的传感器；当磁极相反的磁铁旋转经过第一传感器时，则表明此时骑行者使用左脚在踩踏，当磁极相反的磁铁旋转经过第二传感器时，则表明此时骑行者使用右脚在踩踏。从而实现了对骑行者左脚出力和右脚出力的识别。
综上，本发明提供的自行车花键中轴，在中轴本体1的两端均具有一个花键缺口11，从而方便准确固定曲柄的安装位置；同时，磁性支架2与传感组件的配合，传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁22，可以准确测量出骑行者的踏频，还可以识别出骑行者踩踏的方向；另一组传感器用于检测第一磁铁21，可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。
实施例二
结合图1至4所示，本实施例提供一种自行车，其包括曲柄和实施例一所述的自行车花键中轴，所述曲柄在与所述中轴本体1的花键缺口11的相对应位置减少一个键槽。
具体地，该自行车花键中轴包括中轴本体1、磁性支架2和传感组件；所述中轴本体1的两端均具有一个花键缺口11；所述磁性支架2固定于所述中轴本体1上，在所述磁性支架2上具有呈环状分布的磁铁组，所述磁铁组包括第一磁铁21和多个第二磁铁22，所述第一磁铁21与其中一个所述花键缺口11位置相对固定设置，所述第二磁铁22与第一磁铁21的磁极相反；所述传感组件包括传感器电路板以及设置于所述传感器电路板上的传感器组，所述传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁22，可以准确测量出骑行者的踏频，还可以识别出骑行者踩踏的方向；另一组传感器用于检测第一磁铁21，可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。
优选地，中轴本体1符合十键花键中轴的标准，但相比传统的十键花键中轴，该中轴本体1两端与曲柄的连接处各缺少一键构成花键缺口11，且左右侧缺少的键的位置处于同一条水平线上，并呈180度夹角。与该花键配套使用的曲柄，则在对应的位置上，各少一个键槽，用于准确固定曲柄的安装位置。
值得说明的是，本实施例二包含实施例一的内容，两者其他相同的部分不再描述。当然，本实施例二也至少具有与实施例一相同的有益效果：可以准确测量出骑行者的踏频；可以识别出骑行者踩踏的方向；可以区分骑行者踩踏时是左脚出力还是右脚出力。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自行车花键中轴，其特征在于，包括中轴本体、磁性支架和传感组件；所述中轴本体的两端均具有一个花键缺口；所述磁性支架固定于所述中轴本体上，在所述磁性支架上具有呈环状分布的磁铁组，所述磁铁组包括第一磁铁和多个第二磁铁，所述第一磁铁与其中一个所述花键缺口位置相对固定设置，所述第二磁铁与第一磁铁的磁极相反；
所述传感组件包括传感器电路板以及设置于所述传感器电路板上的传感器组，所述传感器组中至少包括两组传感器，其中一组传感器用于检测多个第二磁铁，另一组传感器用于检测第一磁铁。
2.根据权利要求1所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述传感器组包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，
所述第一传感器与第二传感器构成一组，且两者相对于所述中轴本体的轴心对称，用于检测第一磁铁；
所述第三传感器与第四传感器构成另外一组，两者在所述传感器电路板上相互靠近，用于检测多个第二磁铁。
3.根据权利要求2所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器相对于所述中轴本体轴心线的距离d1均相同；所述第一磁铁和多个第二磁铁相对于所述中轴本体轴心线的距离d2均相同；且所述距离d1和所述距离d2的数值相同。
4.根据权利要求2所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述第一传感器与第二传感器分别设置于所述传感器电路板的最顶端和最底端。
5.根据权利要求2所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述第三传感器与第四传感器在所述传感器电路板为相邻设置。
6.根据权利要求1所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述磁性支架上设置有用于固定所述磁铁组的多个安装位，各个安装位之间的连线呈环形，且每个安装位相对于轴心线的距离相同。
7.根据权利要求1所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述磁性支架为同轴套设于所述中轴本体上的且随所述中轴本体旋转的圆盘状。
8.根据权利要求1所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述传感器电路板为同轴套设于所述中轴本体上的且不随所述中轴本体旋转的圆盘状。
9.根据权利要求1所述的自行车花键中轴，其特征在于，所述传感器组中的每组传感器均为霍尔传感器，所述传感器电路板为霍尔传感器电路板。
10.一种自行车，其特征在于，包括曲柄和根据权利要求1-9中任一项所述的自行车花键中轴，所述曲柄在与所述中轴本体的花键缺口的相对应位置减少一个键槽。
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