CN113840760A - 可调节制动杆传感器系统 - Google Patents

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Abstract

用于自行车或其他车辆的比例电动制动系统的可调节手制动杆组件。制动杆组件可包括传感器组件，该传感器组件适用于与机械拉索制动系统一起使用的标准制动杆组件。传感器组件可以作为一个单元更换。传感器组件适于允许设置范围调节，允许用户设置优选的初始位置。可调节制动杆组件可以联接到自行车上的控制电子模块和再生制动系统。

Description

可调节制动杆传感器系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年12月27日申请的Saiki的美国临时专利申请第62/785,263号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
背景技术
技术领域
本发明涉及电动交通工具，更具体地涉及带传感器的手刹杆。这种电动交通工具的例子包括电动自行车、踏板车和三轮车。
相关技术的描述
在与汽油动力汽车相关的环境、公共卫生、生态和碳印迹问题的推动下，研究人员、政府和整个社会一直在寻找可行的替代方案。由踏板和电池供电的电动马达组合驱动的电动自行车(e-bike)是汽车运输的有前途的替代方案。它们的主要优势包括与汽车相比更低的购买和运营成本、与传统自行车相比能够行驶更远的距离和更少的体力消耗，以及运营过程中的零排放。
再生制动是一种独特的技术，用于EV中，以捕获车辆由于其运动而产生的能量，或者换言之，当车辆在制动时减速时会浪费掉的动能。通过测量初始和最终车辆速度，可以计算出制动损失的动能。
由于城镇周围地方的交通控制系统，城市驾驶循环有相当量的加速和减速时间，因此，在减速时损失大量能量。然而，通过再生制动，这种能量可以被捕获，并且‘废’能量可以被利用和用于车辆推进。同样，由于爬坡和下坡，越野自行车也有相当大的加速和减速需求。
比例电动制动系统适用于提供不同量的制动力，其中当用户进一步拉动制动杆时施加更多制动。这模拟了早期的典型自行车制动系统，其中当用户进一步偏转制动杆时，将增加的张力施加到制动拉索中。在制动拉索中的张力增加时，这种增加的张力导致从制动片到自行车轮辋的压力增加，或者在盘式制动系统的情况下，制动片对制动盘的压力增加。
在这些现有的机械拉索制动系统中，制动拉索通常穿过拉索外部护套。用户可能希望将制动杆设置到优选的初始位置，因为如果杆离车把较远或离车把较近，则自行车的制动可能启动。这可以称为范围调节(reach adjustment)。在典型的现有机械制动系统中，这是通过调整拉索护套相对于拉索的端点在制动杆组件处进行调整来实现的。这通常使用螺纹护套端部止动装置完成，该装置可以旋入或旋出，然后用锁紧螺母固定在所选位置。
对于比例电动制动系统，没有带护套的机械拉索设置，而是可能有一个传感器来读取杆的偏转。随着杆偏转的增加，传感器信号可能发生变化，以此方式制动水平也增加。该比例传感器系统可具有从其引到用于比例电制动系统的电子控制系统的电导体。
比例电动制动系统和联接到杆的传感器不像机械拉索制动系统那样工作，并且不提供将制动杆设置到优选初始位置的方法，因为没有机械拉索和拉索护套。需要的是允许设置优选杆位置的比例电动制动系统。还需要一种用于比例电动制动系统的电子传感器组件，其可用于现在用于机械制动系统的现有杆组件中。
附图说明
图1是根据本发明一些实施例的用于比例电动制动系统的制动杆系统的视图。
图2A是根据本发明一些实施例的用于比例电动制动系统的制动杆系统的剖视图。
图2B是根据本发明一些实施例的用于比例电动制动系统的制动杆系统的剖视图。
图3是根据本发明一些实施例的用于比例电动制动系统的制动杆传感器组件的剖视图。
图4是根据本发明的一些实施例的用于处于伸出位置的比例电动制动系统的制动杆传感器组件的剖视图。
图5是根据本发明一些实施例的用于比例电动制动系统的柱塞组件的视图。
图6是根据本发明一些实施例的用于比例电动制动系统的传感器保持组件的视图。
图7是传感器的视图。
图8是根据本发明一些实施例的电制动系统的框图。
发明内容
用于自行车或其他车辆的比例电动制动系统的可调节手制动杆组件。制动杆组件可包括传感器组件，该传感器组件适用于与机械拉索制动系统一起使用的标准制动杆组件。传感器组件可以作为一个单元更换。传感器组件适于允许设置范围调节，允许用户设置优选的制动杆初始位置而不改变来自传感器组件的信号。可调节的制动杆组件可以联接到自行车上的控制电子模块和再生制动系统。
具体实施方式
在本发明的一些实施例中，如图1中所见，用于比例电动制动系统的可调节的车把安装的制动杆系统100可具有联接到制动杆传感器组件101的制动杆组件102。制动杆组件可包括适于联接到主体105的杆103，主体包括车把开口106。线组件104可以从传感器组件101延伸。在一些方面，制动杆组件可以是与机械拉索制动系统一起使用的标准制动杆组件。在一些方面，主体105安装在自行车车把上，车把的一部分延伸穿过车把开口106。在一些方面，安装在车把上的制动杆系统可用在踏板车、摩托车或其他类似车辆上。
图2A示出了根据本发明的一些实施例的用于比例电动制动系统的可调节的车把安装的制动杆系统100的剖视图。杆103围绕枢轴107枢转，这允许杆的旋转运动。制动杆组件102包括联接器108，其通过保持器109固定到杆103。在一些方面，联接器可以与杆成一体，并且可以是适于接收柱塞拉索的端部上的塞子的槽或孔。杆103围绕枢轴107的旋转导致连接构件的拉动，该连接构件可以是柱塞拉索112。柱塞拉索112可以具有拉索护套122，其可以防止柱塞拉索112的压缩偏转。在一些方面，连接构件是刚性构件并且包括在传感器主体接口处和在杆接口处的枢转接口接头。
在一些方面，安装在车把上的制动杆系统的主体和杆来自标准的市售拉索制动系统。拉索可以从杆联接器移除，并且用于相对于其拉索护套收紧拉索的筒形调节器也从车把安装座的主体移除。然后将传感器组件拧入车把安装体中的接口中，并且连接构件将传感器组件联接到杆。可以通过将传感器组件进一步旋入或旋出车把安装座主体的螺纹接口来调整杆的初始位置。
传感器组件101适于将关于制动杆103的位置的信息中继到电子部分。当用户拉动杆103时，由此产生的杆103的旋转拉动柱塞拉索112并压缩弹簧，然后当释放杆时，弹簧可以将杆返回到其原始位置。传感器组件101可具有螺纹筒110，其允许传感器组件101相对于制动杆组件102的不同位置放置。希望制动的用户将拉动将围绕枢轴枢转的杆，并拉动连接构件。连接构件上的拉力将被传感器检测到。在一些方面，连接构件上的拉力将使传感器的一部分相对于固定部分移动，从而产生可由控制电子设备读取的电信号输出，然后控制电子设备在再生制动系统中命令制动。杆绕枢轴的增加运动将引起可移动传感器部分的更多运动，这将改变传感器的信号输出，并导致控制电子设备命令的制动力增加。
如图2B中所见，传感器组件101可沿平行于调整方向轴线117的方向移动。传感器组件101的外壳124的旋转将使螺纹筒110线性移动到车把安装主体105中的配接特征中。取决于传感器组件101的旋转方向，传感器组件101可以从车把安装主体105移动更远119或更靠近118车把安装主体移动。锁定螺母111可以靠着车把安装主体105拧紧，以便将传感器组件保持在所需位置。
沿平行于轴线117的方向改变传感器组件101的位置允许用户选择杆103的优选初始位置。例如，具有非常大手的骑手可能对把手115和杆之间的大距离114作为杆的初始位置感到舒适。在这种情况下，用户可以旋转传感器组件101，使得传感器组件沿调节方向117进一步向外移动119。这将导致杆相对于车把的角度116更大，以及车把115和杆103之间的距离114更大。以类似的方式，可以缩短杆103和车把115之间的距离114。用户选择特定初始位置的原因可能有多种，这可以称为范围调节。由于在该电动制动系统中杆和机械操作的制动单元之间没有连续的机械拉索，因此使用具有联接到联接器108的拉索112的包含式传感器模块101允许对具有单个枢轴107的制动杆组件的制动杆系统进行范围调节。
图3示出了根据本发明一些实施例的制动传感器组件101的剖视图。在该实例中，柱塞拉索112没有被延伸，表明制动器没有被激活的情况。拉索止动件120固定在柱塞拉索112的端部处或附近。拉索套管122用于为拉索112提供刚性，以防止拉索过度偏转。加宽的通道部分123可用于促进延长的柱塞拉索112重新进入穿过螺纹筒110的内部通道。柱塞拉索112的第二端联接到柱塞127，并且可以使用固定螺钉128固定到柱塞127。在一些方面，其他紧固方法可以将柱塞拉索112联接到柱塞127。柱塞可包含传感器系统的第一侧，该传感器系统适于感测柱塞127相对于传感器保持器126的运动。在一些方面，传感器保持器126包含比例霍尔传感器136并且柱塞包含磁体131。柱塞127和传感器保持器126适于沿平行于调整方向轴线117的方向相对滑动。例如，柱塞127将响应于用户拉动制动杆而相对于传感器保持器126移动。类似地，当用户不再拉动制动杆时，随着弹簧135将柱塞返回到外侧位置，柱塞127将相对于传感器保持器126移动。
传感器保持器126和柱塞127两者都具有包含横截面的部分，该横截面是具有平坦的弧形，其也可以被称为“D”形横截面。该“D”横截面的目的是允许传感器保持器126和柱塞127之间在包含比例霍尔传感器136和磁体131的区域中重叠。柱塞和传感器保持器的外表面的弧形部分可以与主传感器组件外壳的内表面的内部表面基本同心。在一些方面，主传感器组件外壳的内表面是圆柱形表面。这些部分的平面大致平行于每个部分，具有很小的间隙或没有间隙。在一些方面，平坦部分可以是基本上平坦的。在一些方面，平坦部分可以包括舌槽配接部分或其他轮廓，其允许传感器保持器和柱塞与调节方向轴线117同轴或平行地滑动。这样，它们就不会相对于彼此旋转。当螺纹筒110旋转到把手主体上的配接接收接口中时，这些部分的弧形允许它们装配在圆柱形内部空腔内，同时允许主传感器组件外壳124围绕两个部件126、127旋转。尽管此处图示为“D”形横截面，但可以使用其他配接横截面，其允许主传感器组件外壳124围绕内部传感器组件旋转，例如，当传感器组件101被拧入车把安装主体105中时。在一些方面，柱塞和传感器外壳可以具有不同的构造，其中柱塞和传感器外壳形成子组件，其中至少柱塞适于相对于主传感器组件外壳124的内部旋转，并且其中柱塞可以沿传感器运动轴线相对于传感器外壳移动。
传感器保持器126和柱塞127相对于主传感器组件外壳124在旋转上不受约束，允许主传感器外壳组件外壳124绕其轴线旋转而传感器保持器126和柱塞127不同时旋转。尽管柱塞127适于沿着调整方向轴线117(或沿着平行于调整方向轴线117的轴线)移动，但是传感器保持器126被轴向地限制在主传感器组件外壳内。
弹簧135将柱塞127保持在主传感器外壳124的内筒的远端。弹簧135还提供抵抗杆偏转的力，该力将随着杆的进一步旋转而增加，给用户一种与机械制动系统类似的制动力增加的感觉。固定螺钉129可用于固定将传感器输出中继到电制动控制电子装置的电线(在该视图中未示出)。固定螺钉129还可将传感器保持器126紧固在主传感器组件外壳124的内筒远端处的适当位置。传感器外壳帽125可以联接到主传感器外壳124以提供封闭外壳。
图4示出了根据本发明的一些实施例的处于延伸位置的制动传感器组件101的剖视图。当拉索止动件120沿延伸轴线133向外拉到延伸位置时，拉索止动件移动至延伸位置120a。当拉索止动件通过柱塞拉索联接到柱塞时，拉索止动件向延伸位置120a的移动将柱塞127沿着柱塞路径轴线134拉至延伸位置127a。随着柱塞移动到延伸位置127a，弹簧被压缩成压缩构造135a。尽管仅示出了两个位置，但应当理解，柱塞可以穿过多个部分伸出的位置，这将在拉索112伸出时导致更高水平的制动。
联接到拉索的内部传感器组件的部分相对于传感器外壳的位置的差动产生指示所需制动水平的传感器信号。在比例制动系统中，当制动杆被致动时，导致拉索延长和内部传感器部分的相对运动，制动力增加。
图5示出了根据本发明一些实施例的柱塞和拉索子组件。柱塞127可具有适于接收磁体131的凹槽132。柱塞拉索112可以将柱塞127连接到拉索止动件120。柱塞拉索112可以通过固定螺钉130联接到拉索止动件120。柱塞拉索112可以通过固定螺钉128联接到柱塞。尽管这里用适合与比例霍尔传感器一起使用的磁体进行说明，但也可以使用适合感测线性位置的其他传感器类型。
图6和图7示出了根据本发明一些实施例的传感器组件的方面。传感器保持器126可以包括适于接收传感器136的凹槽138。固定螺钉129可以将传感器保持器连接到传感器外壳，并且还可以将传感器线保持在适当的位置。比例霍尔传感器136可包括接触引线137，其允许电子部分接收线性位置信息。
图8图示了根据本发明的一些实施例的可以与电动自行车系统结合使用的电动子系统400。电池401联接到马达控制器/驱动器402，马达控制器/驱动器又联接到马达403。在驱动情况下，电池向马达控制器/驱动器提供电力404，然后马达控制器/驱动器可以调制电力并将其提供405给马达403。在再生制动情况下，马达可通过马达驱动器/控制器402提供电力407，并提供至406电池401。根据本发明的实施例的可调节制动杆组件408联接到马达驱动器电子设备并且可以提供来自制动杆传感器的信号409。信号409可以适于允许在制动单元403处进行成比例的再生制动。马达驱动器电子设备402可以向制动杆组件408提供电力410。
在实践中，用于比例电动制动系统的可调制动杆组件允许用户调整杆的范围。此外，根据本发明的实施例的传感器组件允许将现有的制动杆组件与比例电动制动系统一起使用，并且设置初始位置或以其他方式对不具有二次范围调节的杆组件进行范围调节。
杆组件有时以止动螺钉的形式进行范围调节，其可以向内或向外转动以改变初始杆位置，从而提供范围调节。本发明可以与这种范围调节止动螺钉结合使用。在这种情况下，调整杆的范围可能导致传感器组件处于不太理想的初始位置。可能需要调整传感器组件的位置以补偿范围调节的变化。
从以上描述显而易见的是，可以根据本文给出的描述来配置各种各样的实施例，并且本领域技术人员将容易想到附加的优点和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节和说明性示例。因此，可以在不偏离申请人的总体发明的精神或范围的情况下偏离这些细节。

Claims (22)

1.一种用于比例电动制动系统的可调节制动杆组件，所述可调节制动杆组件包括：
在枢转点处枢转地附接到车把安装主体的杆，所述杆包括联接器；
车把安装主体，所述车把安装主体包括：
适于使所述杆枢转的枢转点；和
用于传感器组件的传感器接口；
传感器组件，其可调节地联接到所述车把安装主体，所述传感器组件包括主传感器组件外壳和接口部分，所述传感器组件的所述接口部分可调节地联接到所述车把安装主体的所述传感器接口；和
连接构件，所述连接构件在第一端联接到所述传感器组件，所述连接构件在第二端联接到所述杆的所述联接器，
其中所述传感器组件的调节调整所述杆相对于所述车把安装主体的位置。
2.根据权利要求1所述的可调节制动杆组件，其中所述传感器组件包括：
在所述主传感器组件外壳内的第一内部部分，所述第一内部部分联接到所述连接构件，所述第一内部部分适于在所述主传感器组件外壳内沿着传感器运动轴线移动；和
联接到所述主传感器组件外壳的第二内部部分。
3.根据权利要求2所述的可调节制动杆组件，其中所述主传感器组件外壳包括圆柱形内部腔，其中心轴线平行于所述传感器运动轴线或与所述传感器运动轴线同轴，并且其中所述主传感器组件外壳可以围绕位于所述主传感器组件外壳的所述内部腔内的所述第一内部部分以及所述第二内部部分旋转。
4.根据权利要求3所述的可调节制动杆组件，其中所述第一内部部分包括：
第一外表面部分，其与所述主传感器组件外壳的所述内部腔基本同心；和
第二外表面部分，其适于允许所述第一内部部分与所述第二内部部分沿所述传感器运动轴线的相对滑动运动；
并且其中所述第二内部部分包括：
第一外表面部分，其与所述主传感器组件外壳的所述内部腔基本同心；和
第二外表面部分，其适于允许所述第一内部部分与所述第二内部部分沿所述传感器运动轴线的相对滑动运动。
5.根据权利要求4所述的可调节制动杆组件，其中所述第一内部部分的所述第二外表面部分包括第一基本上平坦的表面，并且其中所述第二内部部分的所述第二外表面部分包括第二基本上平坦的表面，并且其中所述第一基本上平坦的表面和所述第二基本上平坦的表面彼此基本上平行。
6.根据权利要求1所述的可调节制动杆组件，其中所述传感器组件的所述接口部分包括螺纹接口，并且其中所述车把安装主体的所述传感器接口包括螺纹接口，其中相对于所述车把安装主体旋转所述传感器组件增加或减小所述主传感器组件外壳和所述车把安装主体的所述传感器接口之间的距离。
7.根据权利要求2所述的可调节制动杆组件，其中所述传感器组件的所述接口部分包括螺纹接口，并且其中所述车把安装主体的所述传感器接口包括螺纹接口，其中相对于所述车把安装主体旋转所述传感器组件增加或减小所述主传感器组件外壳和所述车把安装主体的所述传感器接口之间的距离。
8.根据权利要求1所述的可调节制动杆组件，其中所述连接构件是柔性构件。
9.根据权利要求8所述的可调节制动杆组件，还包括在所述传感器组件的所述接口和所述联接器之间围绕所述连接构件的套筒。
10.根据权利要求1所述的可调节制动杆，其中所述连接构件是刚性构件。
11.根据权利要求7所述的可调节制动杆组件，其中所述连接构件是柔性构件。
12.根据权利要求11所述的可调节制动杆组件，还包括在所述传感器组件的所述接口和所述联接器之间围绕所述连接构件的套筒。
13.根据权利要求7所述的可调节制动杆，其中所述连接构件是刚性构件。
14.根据权利要求2所述的可调节制动杆，还包括磁体和比例霍尔传感器，其中所述磁体联接到所述第一内部部分或所述第二内部部分中的一个，并且其中所述比例霍尔传感器联接到所述第一内部部分和所述第二内部部分中的另一个。
15.根据权利要求7所述的可调节制动杆，还包括磁体和比例霍尔传感器，其中所述磁体联接到所述第一内部部分或所述第二内部部分中的一个，并且其中所述比例霍尔传感器联接到所述第一内部部分和所述第二内部部分中的另一个。
16.一种可调节传感器组件，所述可调节传感器组件包括：
主传感器组件外壳；
联接到所述主传感器组件外壳的可调节接口部分；
在所述主传感器组件外壳内的第一内部部分，所述第一内部部分适于联接到连接构件，所述第一内部部分适于在所述主传感器组件外壳内沿着传感器运动轴线移动；和
联接到所述主传感器组件外壳的第二内部部分。
17.根据权利要求16所述的可调节传感器组件，其中所述可调节接口部分包括螺纹筒。
18.根据权利要求17所述的可调节传感器组件，其中所述主传感器组件外壳包括圆柱形内部腔，其中心轴线平行于所述传感器运动轴线或与所述传感器运动轴线同轴，并且其中所述主传感器组件外壳可以围绕位于所述主传感器组件外壳的所述内部腔内的所述第一内部部分以及所述第二内部部分旋转。
19.根据权利要求18所述的可调节传感器组件，其中所述第一内部部分的所述第二外表面部分包括第一基本上平坦的表面，并且其中所述第二内部部分的所述第二外表面部分包括第二基本上平坦的表面，并且其中所述第一基本上平坦的表面和所述第二基本上平坦的表面彼此基本上平行。
20.根据权利要求19所述的可调节传感器组件，其中所述第二外表面部分包括平坦表面，并且其中所述第二内部部分包括平坦部，其中所述第二弧与所述圆柱形内部腔的所述圆形横截面大致同心并且其中所述第一平坦部和第二平面部彼此平行。
21.一种改装标准自行车制动杆以与比例再生制动系统一起使用的方法，所述方法包括以下步骤：
将传感器组件插入自行车制动杆组件的车把安装主体的螺纹筒调节器接口中，所述自行车制动杆组件包括车把安装主体和可枢转地联接到所述车把安装主体的杆；
将连接构件的第一端联接到所述传感器组件；和
将所述连接构件的第二端联接到所述杆上。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括通过进一步将所述传感器组件插入或退出所述车把安装主体的螺纹接口调整所述杆的初始位置的步骤。
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