CN108313190A - 一种电动助力自行车用链盘力矩传感器 - Google Patents

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张伏荣
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    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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Abstract

本发明目的在提供一种结构简单、可靠性高、精度优良、成本低廉的一种电动助力自行车用链盘力矩传感器,它的力矩传递媒介物是一个单件、整体式的弹性原件,它和曲柄同轴的藕合在一起,其位置介于自行车的曲柄和链盘之间,因为中间没有其他零组件,所以能直接的对骑者踩踏曲柄时施加于链盘的扭力作到无齿隙、实时的量测,又因为上述弹性原件是针对链盘是单向工作出力的特性而设计,弹性原件在传递工作出力时,被刻意的制造出一个应力集中点使该处产生最大的应变量,然后在该处测取有用读数,使测取的数据直接的反应工作出力、杂信更少、精度更高,整个传感器和外围组件的组合结构极其精简、紧凑、防水又防污,产品成本及可靠性也得到进一步优化。

Description

一种电动助力自行车用链盘力矩传感器
技术领域 本发明是有关一种电动助力自行车,特别是指一种链盘力矩传感器。
背景技术 一般电动助力自行车对骑者踩踏力量的测取方式都不够直接和准确,因为所用的传感器都由诸多零件组成,测取踩踏力的传递媒介和路程也过杂过多,感测收器集的讯号混杂着有用和没用的,造成测取结果失真,达不到实时、实质的精准效果。
发明内容 本发明目的在提供一种结构简单、可靠性高、精度优良、成本低廉的一种电动助力自行车用链盘力矩传感器,它的力矩传递媒介物 (以下称为:力矩传递轮) 是一个单件、整体式的弹性原件, 它和曲柄同轴的藕合在一起,其位置介于自行车的曲柄和链盘之间,因为中间没有其他零组件,所以能直接的对骑者踩踏曲柄时施加于链盘的扭力作到无齿隙、实时的量测,又因为上述弹性原件是针对链盘工作是单向出力的特性而设计,弹性原件在传递工作出力时,被刻意的制造出一个应力集中点使该处产生最大的应变量,然后在该处测取有用读数,使测取的数据直接的反应工作出力、杂信更少、精度更高,另外,整个传感器和外围组件的组合结构极其精简、紧凑、防水又防污,自然的,产品成本及可靠性也可以得到更进一步的优化。
本发明一种电动助力自行车用链盘力矩传感器是由下述技术予与实现;它包括:a,一个曲柄 ; b,一个力矩传递轮: 它包括一个内环部可和上述一个曲柄藕合同步回转,所述力矩传递轮还包括一个外环部可和自行车的链盘藕合同步回转,所述的内环部和外环部被两个以上的辐条连接,所述辐条各别的在传递出力时的应力集中变形点处设有一个平面; c, 两个以上的应变片: 所述应变片对应于上述辐条的数量而设置并且对应的被贴舔在上述辐条传递出力时的应力集中变形点处的一个平面上,用以感测所述辐条的应变量,所述应变片设有输出及输入的外部接线;d,一个电气滑环:它包括一个活动环和一个固定环,所述活动环设有和上述一个应变片外部接线数目相互对应的导电轨,所述导电轨和上述应变片的外部接线串连成一个半开环路,所述活动环被固定在上述一个力矩传递轮的一个侧面上同轴同步回转,所述固定环被同轴的枢接在所述活动环上同轴相对回转,所述固定环内侧设有电刷和上述活动环的导电轨对应的滑动接触并且可以导通电流,所述固定环还设有导线可将所述电刷导电接通到外部,所述固定环在组装到整体电动助力自行车时是被卡住在自行车的车架上不能跟随所述活动环同步回转。
还有,根据上述一种电动助力自行车用链盘力矩传感器,其特征是其中一个力矩传递轮的一个外环部包括: 一个传动齿型部,它被设置在所述力矩传递轮的外径上。
附图说明
图1所示是本发明一种电动助力自行车用链盘力矩传感器的组装透视图。
图2 所示是本发明的链盘力矩传感器的零件爆炸图。
图3 所示是本发明的链盘力矩传感器的结构剖面图。
图4 所示是本发明的力矩传递轮侧视图。
图5 所示是本发明的链盘力矩传感器的另一种变通设计图。
具体实施方式 下面结合上述附图对本发明作进一步描述:
图1是本发明一种电动助力自行车用链盘力矩传感器的组装透视图,图中所示力矩传感器1和右曲柄2藕合在一起同步回转,链盘3和力矩传感器1也固定在一起同轴同步回转,右曲柄2被固定到中轴4并且和固定在另一侧的左曲柄2- 0同步回转,当骑者踩踏左右曲柄时产生的踩踏力矩,会透过中轴4传递给力矩传感器1,再由力矩传感器1传给链盘3,以便透过链条驱动后车轮完成车辆的驱动动作。以上所述的左右曲柄、中轴、链盘都是传统习用的自行车配件和结构,只有力矩传感器1才是本发明的主体标的物。
图2所示是本发明一种链盘力矩传感器的零件爆炸图。
图3所示是本发明的链盘力矩传感器的结构图,从两个图中可以看出,链盘3被固定螺丝3-1锁固在力矩传递轮1-1同轴同步回转,力矩传递轮1-1如铆接部2-2所示被铆合在右曲柄2的齿型部2-1同轴同步回转,左曲柄2用螺丝4-1锁固在中轴4的一端同步回转,中轴4的另一端固定着另一个曲柄(未显示),于是骑者踩踏曲柄的力矩会汇集到齿型部2-1,再经由力矩传递轮1-1的内环部1-1c上的辐条1-15传递给链盘3,于是形成一个无齿隙、实时的力矩传递链,因为先天制造和磨耗造成的公差使链盘3和链条的咬合点是散布而不均一的,实际工作出力时,链盘3的出力传递点散布在链盘四周上而非一个特定点,所以辐条数目和对应于传输力矩是否均一相互之间有重要关系,一定要采用等力设计的原则和不断的实体测试,以避免辐条产生共振、辐条变形扭曲不均一导致测定值不稳定的不良结果,1-1a是电阻式应变片,它被对应的贴舔在辐条1-15的一个平面上用以收集辐条1-15工作出力时的变型量,各个应变片的出线C通过电线通道1-14可以相互连通,外盖1-11的固定部1-13被夹紧固定在力矩传递轮1-1和左曲柄2之间同步回转,所述外盖1-1的外环部和1-1力矩传递轮的外径用一个外盖轴封1-12滑动配合的套住,用以防污并且保证不会妨碍力矩传递轮1-1工作受力时的自由变型、不增加不良影响于量测,5是一个工程上习用电气滑环,它包括一个活动环5-1被固定在力矩传递轮1-1同轴同步回转,它的环体上绝缘隔离的设有导电轨5-11,每个导电轨在B方向辐射散布的各别设有一个出线口,可以和上述应变片1-1a的出线对应连接形成一个开回路,还有一个固定环5-2,其内侧设有数个电刷5-21,电刷相互保持电气绝缘并且可以收集对应的导电轨讯号,再经由对外电线出口A导通到外部,固定环5-2外径是被固定环外套5-22滑动配合的套住并和活动环5-1保持同轴共心,活动环内环5-1b固定在活动环5-1内孔,并且配合两个止推垫片5-1a形成一组止推轴承功能,防止固定环5‐2相对于活动环5-1发生左右轴向位置异动,固定环5-2在组装到整体车辆时是被卡掣在车架上不能和活动环5-1相对回转,如上述结构安排,整个电气滑环5在回转工作时就不会有任何干扰和影响力矩传递轮1-1的工作精度。
图4是本发明的力矩传递轮的侧视图,力矩传递轮1-1包括一个内环部1-1c和一个外环部1-1b,内外环间有辐射对称的辐条1-15连接,D箭头所指是工作出力方向,每个辐条受力工作时对应着出力方向D尽量设计呈近似等力的结构外形,并且如图4所示,刻意的在辐条1-15的中央部位钻制一个孔1-1d并使这个孔偏向一边,可以减小影响辐条1-15的工作强度,又可以在辐条上制造出一个应力集中点以放大所述辐条受力的应变量,然后在这个应力集中点就近处设置一个良好平面以便贴舔应变片1-1a测取辐条1-15应变读数,这样的结构设计是因应力矩传递轮1-1是单向工作出力的特性而为的,目的在采用同一等级的应变片及控制系统精度的基础上,所述辐条可以加粗、加强以便提高抗撞安全系数、工作输出能力,测取得到的数据也更为稳定、均一、可靠、准确,所述辐条的外形可以有很多选择,只要能制造出一个平面处于应力较为集中的地方以便贴舔所述应变片,都是本发明含盖的可行方式。
图5所示是本发明的链盘力矩传感器的另一种变通设计图,在上述力矩传递轮的外环部增设一个传动齿型部1-16,它可以匹配巿售习用齿型皮带去带动后车轮,或是所述传动齿型部1-16匹配链条也行,这是一种配合后轮变速器用的组合,同样的可以达到和前述设计同等的变速效果,在图5之中电气滑环组5是习用的工程技术,因为装置空间不被前述齿盘内径尺寸的限制,若改采习用的平盘式电气滑环替代,都能够让整体传感器组的结构占空更进一步缩小。

Claims (2)

1.一种电动助力自行车用链盘力矩传感器,其特征在于它包括: a, 一个曲柄; b,一个力矩传递轮: 它包括一个内环部可和上述一个曲柄藕合同步回转,还包括一个外环部可和自行车的链盘藕合同步回转,所述的内环部和外环部被两个以上的辐条连接,所述辐条各别的在传递出力时的应力集中变形点处设有一个平面;c, 两个以上的应变片: 所述应变片对应于上述辐条的数量而设置并且对应的被贴舔在上述辐条传递出力时的应力集中变形点处的一个平面上,用以感测所述辐条的应变量,所述应变片设有输出及输入的外部接线; d, 一个电气滑环:它包括一个活动环和一个固定环,所述活动环设有和上述一个应变片外部接线数目相互对应的导电轨,所述导电轨和上述应变片的外部接线串连成一个半开环路,所述活动环被固定在上述一个力矩传递轮的一个侧面上同轴同步回转,所述固定环被同轴的枢接在所述活动环上可相对回转,所述固定环内侧设有电刷和上述活动环的导电轨对应的滑动接触并且可以导通电流,所述固定环还设有导线可将所述电刷导电接通到外部,所述固定环在组装到整体电动助力自行车时是被卡住在自行车的车架上不能跟随所述活动环同步回转。
2. 根据权利要求1一种电动助力自行车用链盘力矩传感器,其特征是其中一个力矩传递轮的一个外环部包括: 一个传动齿型部,它被设置在所述力矩传递轮的外径上。
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