CN116080812A - 可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，属于电动辅助助力自行车领域。本发明包括中轴、电机、电机输出轴和牙盘，所述电机输出轴设置在电机上，其结构特点在于：还包括轴式单向器、轴式力矩传感器、轮辐式力矩传感器、棘轮、棘爪、尼龙斜齿轮和轴式斜齿轮，所述电机输出轴与尼龙斜齿轮啮合，所述尼龙斜齿轮内安装有轴式单向器安装，所述轴式单向器套装在轴式斜齿轮的齿轮轴上，所述轴式斜齿轮与轮辐式力矩传感器连接，所述轮辐式力矩传感器上安装有棘轮和牙盘，所述轴式力矩传感器的固定端安装在中轴上，所述轴式力矩传感器的自由端安装有棘爪，所述棘爪与棘轮配合。

Description

可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置

技术领域

本发明涉及一种可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，属于电动辅助助力自行车领域。

背景技术

目前在市场应用中的脚踏电动辅助助力自行车是一款创新型的智能化助力自行车，它在人骑行脚踏用力时，通过安装在脚踏或转动受力部位的力矩传感器检测出人力踩踏力的有、无和大、小，然后将检测到的人力信号转换为电信号送到车载的控制器里，由控制器去控制驱动车载电机转动，拖动链轮或链条，给人骑行中的自行车以电动助力，特别是上坡骑行，能起到大大减轻人力付出的效果。

像此类助力自行车，它是先以人力脚踏启动骑行，自启动骑行始，车载力矩传感器就随车、随地、随时检测着人力踩踏用力的大小，并将其转换成相应的电信号去控制器操控电机输出助力的大小，人力踩踏用力大小与电机输出助力大小成正比例关系。

这种以人力骑行为主，电机动力辅助的骑行是人、电混合动力骑行的模式，在这种人、电混合动力骑行模式中，还无法将人力骑行做出的功率是多少，电机动力助力输出的功率是多少这二者各自的动力能量区分和表达出来；现在的一部分电动助力自行车的爱好者以及脚踏电动助力自行车的研究开发者，包括专业自行车运动训练者都希望有这样的自行车。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，在人力踩踏与电动辅助助力骑行过程中，能够将人骑行脚踩踏的力和电动辅助助力的机械力这两种混合的力以两只不同结构形式的力矩传感器组合采集并将两者区分出来，将人踩踏力转换成所做的功率或者说骑行中消耗了人的多少体能，以数字量化的形式显示出来的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，包括中轴、电机、电机输出轴和牙盘，所述电机输出轴设置在电机上，其结构特点在于：还包括轴式单向器、轴式力矩传感器、轮辐式力矩传感器、棘轮、棘爪、尼龙斜齿轮和轴式斜齿轮，所述电机输出轴与尼龙斜齿轮啮合，所述尼龙斜齿轮内安装有轴式单向器安装，所述轴式单向器套装在轴式斜齿轮的齿轮轴上，所述轴式斜齿轮与轮辐式力矩传感器连接，所述轮辐式力矩传感器上安装有棘轮和牙盘，所述轴式力矩传感器的固定端安装在中轴上，所述轴式力矩传感器的自由端安装有棘爪，所述棘爪与棘轮配合。采用该驱动装置可实现一车多功能应用，即作为平时通勤用车，人、电混合动力，通勤省力，快捷安全；还可作为锻炼身体的骑行体育用具。

进一步地，还包括磁环、放大电路板甲、滑环甲、霍尔信号板、应变片甲、控制器和转换电路，所述应变片甲粘贴在轴式力矩传感器上，所述应变片甲与放大电路板甲连接，所述放大电路板甲与滑环甲连接，所述滑环甲与霍尔信号板连接，所述霍尔信号板与转换电路连接，所述磁环与霍尔信号板配合，且磁环安装在轴式力矩传感器的固定端，所述滑环甲套装在中轴上，所述应变片甲所组成的检测电路与控制器连接，所述控制器与电机连接。粘贴在轴式力矩传感器上的应变片甲组成的检测电路将感应到的物理量形变转换成电量信号经过放大电路板甲将电信号放大后在经过滑环甲、霍尔信号板后将人踩踏力数据信号从中轴旋转体中传输出来，从旋转体中传输出来人踩踏力数据信号送到转换电路中进行人力踩踏做功或人的体能消耗量化处理并显示数据等工作。

进一步地，还包括放大电路板乙、滑环乙、应变片乙和放大电路板丙，所述应变片乙粘贴在轮辐式力矩传感器上，所述应变片乙与放大电路板丙连接，所述放大电路板丙与滑环乙连接，所述滑环乙与放大电路板乙连接，所述放大电路板乙与转换电路连接。轮辐条的机械形变引起粘贴在其上的应变片乙发生应变，由N张应变片乙组成的测量电路将感测到的物理量变化信号通过放大电路板丙转换为电信号，并通过滑环乙把旋转体中的电信号输出至旋转体外的放大电路板乙中，最后该途径获得的电机驱动助力的动态功率信号送入转换电路，可单独显示电机动态功率驱动值。

进一步地，还包括滚动轴承A、封隔板、滚动轴承B、轴承B座、罩壳、外壳、轴承C座、滚动轴承D、外罩盘、滚动轴承E、轴承E固定盖、滚动轴承F和滚动轴承G，所述轴承B座、罩壳和轴承C座均安装在外壳内，所述罩壳内安装有霍尔信号板，所述滚动轴承A安装在轴式力矩传感器与罩壳之间，所述封隔板安装在罩壳上，所述滚动轴承B安装在轴承B座与中轴之间，所述滚动轴承D安装在轮辐式力矩传感器与中轴之间，所述滚动轴承E安装在轴式力矩传感器与轴承E固定盖之间，所述滚动轴承F安装在轴式力矩传感器与轴承C座之间，所述滚动轴承G安装在轴式斜齿轮的齿轮轴上，所述外罩盘安装在轮辐式力矩传感器上。

进一步地，所述轴式力矩传感器的固定端通过螺纹安装在中轴上，所述轴式力矩传感器的自由端呈悬空状态。

进一步地，所述轮辐式力矩传感器包括轮毂、轮辋和轮辐条，所述轮辐条设置在轮毂与轮辋之间，所述轮毂的内腔安装有棘轮，所述轮毂的外侧安装有牙盘，所述轮辋的外圈设置有外斜齿轮，所述轮辐条上粘接有应变片乙。

进一步地，所述轴式力矩传感器和轮辐式力矩传感器均为弹性体结构。

进一步地，所述棘轮呈环状结构设置，所述棘轮的外圈设置在轮毂上，所述棘轮的内圈设置有与棘爪配合的齿状结构。

相比现有技术，本发明具有以下优点：采用该可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置可实现一车多功能应用，即作为平时通勤用车，人、电混合动力，通勤省力，快捷安全；还可作为锻炼身体的骑行体育用具，在骑车的过程中，可以将人力踩踏用力大小，多少这部分人体所付出消耗的能量随车、随时、随地的以能量消耗的方式在线地表达出来，以供有需求者了解掌握每次骑行人为实际体能消耗的情况；将混合动力中的人力动能在运动过程中剥离出来，就能够更准确、更符合运动状态的量化参数，使自行车助力更舒适，电机运作更省电，更平稳。

附图说明

图1是本发明实施例的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置的结构示意图。

图中：滚动轴承A1、磁环2、放大电路板甲3、滑环甲4、封隔板5、滚动轴承B6、轴承B座7、中轴8、霍尔信号板9、罩壳10、电机11、轴式单向器12、外壳13、轴式力矩传感器14、应变片甲15、轴承C座16、放大电路板乙17、轮辐式力矩传感器18、滑环乙19、应变片乙20、棘轮21、放大电路板丙22、棘爪23、滚动轴承D24、外罩盘25、滚动轴承E26、轴承E固定盖27、滚动轴承F28、尼龙斜齿轮29、轴式斜齿轮30、滚动轴承G31、电机输出轴32、牙盘33、控制器34、转换电路35。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，包括滚动轴承A1、磁环2、放大电路板甲3、滑环甲4、封隔板5、滚动轴承B6、轴承B座7、中轴8、霍尔信号板9、罩壳10、电机11、轴式单向器12、外壳13、轴式力矩传感器14、应变片甲15、轴承C座16、放大电路板乙17、轮辐式力矩传感器18、滑环乙19、应变片乙20、棘轮21、放大电路板丙22、棘爪23、滚动轴承D24、外罩盘25、滚动轴承E26、轴承E固定盖27、滚动轴承F28、尼龙斜齿轮29、轴式斜齿轮30、滚动轴承G31、电机输出轴32、牙盘33、控制器34和转换电路35。

本实施例中的电机输出轴32设置在电机11上，电机输出轴32与尼龙斜齿轮29啮合，尼龙斜齿轮29内安装有轴式单向器12安装，轴式单向器12套装在轴式斜齿轮30的齿轮轴上，轴式斜齿轮30与轮辐式力矩传感器18连接，轮辐式力矩传感器18上安装有棘轮21和牙盘33，轴式力矩传感器14的固定端通过螺纹安装在中轴8上，轴式力矩传感器14的自由端呈悬空状态，轴式力矩传感器14的自由端安装有棘爪23，棘爪23与棘轮21配合，棘轮21呈环状结构设置，棘轮21的外圈设置在轮毂上，棘轮21的内圈设置有与棘爪23配合的齿状结构。

本实施例中的应变片甲15粘贴在轴式力矩传感器14上，应变片甲15与放大电路板甲3连接，放大电路板甲3与滑环甲4连接，滑环甲4与霍尔信号板9连接，霍尔信号板9与转换电路35连接，磁环2与霍尔信号板9配合，且磁环2安装在轴式力矩传感器14的固定端，滑环甲4套装在中轴8上，应变片甲15所组成的检测电路与控制器34连接，控制器34与电机11连接。

本实施例中的应变片乙20粘贴在轮辐式力矩传感器18上，应变片乙20与放大电路板丙22连接，放大电路板丙22与滑环乙19连接，滑环乙19与放大电路板乙17连接，放大电路板乙17与转换电路35连接。

本实施例中的轴承B座7、罩壳10和轴承C座16均安装在外壳13内，罩壳10内安装有霍尔信号板9，滚动轴承A1安装在轴式力矩传感器14与罩壳10之间，封隔板5安装在罩壳10上，滚动轴承B6安装在轴承B座7与中轴8之间，滚动轴承D24安装在轮辐式力矩传感器18与中轴8之间，滚动轴承E26安装在轴式力矩传感器14与轴承E固定盖27之间，滚动轴承F28安装在轴式力矩传感器14与轴承C座16之间，滚动轴承G31安装在轴式斜齿轮30的齿轮轴上，外罩盘25安装在轮辐式力矩传感器18上。

本实施例中的轴式力矩传感器14和轮辐式力矩传感器18均为弹性体结构，轮辐式力矩传感器18包括轮毂、轮辋和轮辐条，轮辐条设置在轮毂与轮辋之间，轮毂的内腔安装有棘轮21，轮毂的外侧安装有牙盘33，轮辋的外圈设置有外斜齿轮，轮辐条上粘接有应变片乙20。

具体的说，电机11的电机输出轴32与尼龙斜齿轮29吻合，尼龙斜齿轮29的内部安装有一只轴式单向器12，轴式单向器12的内孔安装有一只轴式斜齿轮30的齿轮轴，该轴式斜齿轮30与设置在轮辐式力矩传感器18的外斜齿轮吻合，尼龙斜齿轮29的内部安装了一只轴式单向器12后，其电机11动力输出即符合轮辐式力矩传感器18以时钟指针转动方向转动，使得安装在轮辐式力矩传感器18上的牙盘33拖动链条旋转带动自行车后轮转动，牙盘33倒转时会带动轮辐式力矩传感器18、轴式斜齿轮30也随之倒转，但在尼龙斜齿轮29处由于其内部安装有一只轴式单向器12，轴式单向器12而产生不受力空转现象，如此阻断了牙盘33反转对电机11拖动的影响。

轮辐式力矩传感器18的腔体内安装有一套棘轮棘爪传动结构，棘轮21的外圈固定安装在轮辐式力矩传感器18的腔体的内壁，棘爪23固定安装在轴式力矩传感器14上，这部分组合结构的工作原理也相当于单向器，即当自行车脚踏中轴8，中轴8以时钟指针转动方向（从右脚牙盘方向看）时，棘轮21与棘爪23相互吻合，此时中轴8的转动通过棘轮21、棘爪23的咬合带动轮辐式力矩传感器18也顺时针转动，轮辐式力矩传感器18上安装有牙盘33，即牙盘33顺时针转动带动牙盘33上的链条转动，拖动后轮转动，完成人脚踩踏曲柄上的踏脚使中轴8转动，带动牙盘33、链条转动，拖动自行车后轮骑行的过程。如果不踩踏而使中轴8停止转动，或者使中轴8倒转，此时由于棘轮21、棘爪23的结构也属于单向器原理，反向转动时棘轮21与棘爪23之间产生滑档无法咬合，不能带动轮辐式力矩传感器18随之转动，只是中轴8自身倒转而已。

从图1中可以看到在中轴8上组合安装有两只不同结构形式的力矩传感器，分别是轴式力矩传感器14和轮辐式力矩传感器18，从它们的组合结构安装形式分别承担着采集人力和机械力有无、大小的功能，即轴式力矩传感器14承担着对脚踏力有、无和大、小信号采集，轮辐式力矩传感器18承担着对电机11输出的电动助力有、无和大、小的信号采集，工作原理如下：

自行车的脚踏中轴8上安装有一只轴式力矩传感器14，该轴式力矩传感器14为管状圆柱形，该轴式力矩传感器14的一端以螺纹结构紧固在中轴8上称为固定端，该弹性体的另一端则呈自由悬空状态称为自由端，在自由端固定安装有棘爪23，与棘爪23相对应配合的是固定于轮辐式力矩传感器18的腔体内的棘轮21的外圈。当人力踩踏安装在中轴8上的脚踏使中轴8以顺时针方向（从安装牙盘右侧看）转动时，安装于中轴8上的轴式力矩传感器14的自由端上的棘爪23与固定于轮辐式力矩传感器18的腔体内的棘轮21吻合，带动轮辐式力矩传感器18同步转动，由于牙盘33固定在轮辐式力矩传感器18上，所以当轮辐式力矩传感器18转动时亦同步带动牙盘33的转动，由于牙盘33上挂有链条，而链条直接牵拉着自行车后轮，所以当人脚踩踏使中轴8转动时，这一级级力的传递关系，在拖动自行车后轮上吃了力，这种拖动力反馈回来结果在轴式力矩传感器14的自由端产生了针对于轴式力矩传感器14自身的扭力。原因是因为人力踩踏使中轴8朝时钟顺时针方向转动，则固定安装在中轴8上的轴式力矩传感器14的固定端是固定安装在中轴8上，与中轴8同步转动，也同步受力，即受同方向来的转动力，而轴式力矩传感器14的自由端通过棘轮21、棘爪23、轮辐式力矩传感器18以及安装在轮辐式力矩传感器18上的牙盘33等力的传递链关系反馈到轴式力矩传感器14的自由端的力正好是与人脚踩踏中轴8的转动力相反，于是发生了在轴式力矩传感器14上扭力形变的物理现象，作为轴式力矩传感器14本身与中轴8螺纹连接的固定端是随着中轴8按顺时针方向转动，而轴式力矩传感器14的自由端则受到反馈回来的逆时针转动方向的力的阻尼，结果在轴式力矩传感器14本身上产生弹性体的扭曲形变，此时粘贴在轴式力矩传感器14上的应变片甲15感知检测到了弹性体扭曲形变的物理变化量，并通过应变片甲15组成的测量电路将该弹性体的形变量转换为电量的信号输出。

人踩踏力的采集是通过轴式力矩传感器14而获得的，即粘贴在轴式力矩传感器14上的应变片甲15组成的检测电路将感应到的物理量形变转换成电量信号经过放大电路板甲3将电信号放大后在经过滑环甲4、霍尔信号板9后将人踩踏力数据信号从中轴8旋转体中传输出来，从旋转体中传输出来人踩踏力数据信号送到转换电路35中进行人力踩踏做功或人的体能消耗量化处理并显示数据等工作，转换电路35为力矩-功率转换电路。

作为骑行，人的体能消耗与骑行的脚踏速度快慢有关、以及骑行的时间长短有关，即脚踩的踏频快慢及时间长短的数据采集由磁环2、霍尔信号板9组合完成，磁环2上均布着多对N、S极固定安装在中轴8上，随着中轴8同步转动，霍尔信号板9固定安装在罩壳10上，罩壳10是固定在外壳13上不动的，中轴8受人力踩踏的踏频快慢即磁环2的同步转动的快、慢，磁环2的随中轴8转动被固定在罩壳10上的霍尔信号板9上的霍尔元件感知检测并以脉冲信号输出，最后由显示器表达多个脉冲代表踏脚转的一圈以及多长时间内转动了一圈。

人骑行电动辅助助力自行车的工作原理如下：将人骑行时脚踩踏的力的多少以电量的多少表示在控制电路中设置的电动辅助助力的下限，即人骑行时脚踩踏的力小于电机11辅助助力的启动值，则电机11不工作，如果骑行过程中路遇如上坡加大人踩踏力超过了电机11启动控制电压下限值，那么电机11辅助助力的工作开启运转，电机11的运转给人力骑行增添了助力的效果，此时自行车骑行的动力是人力加电动力这两种混合力，在整车行驶过程中由于路况，人踩踏力的随心所欲、随机性等，这种混合动力随时随地存在，谁多谁少无法量化区分，而针对骑车爱好者或者以锻炼身体为目的的部分骑行者都希望获得自己在骑行过程中自己本人的这次骑行消耗掉了多少能量。

在既需要一定的骑行体能锻炼又需要如遇上坡给予一定的动力辅助支持这种混合动力骑行装置，如何破解和正确量化区分人力与电动力，本申请通过轴式力矩传感器14、轮辐式力矩传感器18实现了这样的需求功能，介绍如下：

人力驱动骑行和电动辅助助力驱动骑行这两种动力的动力源是不同的，所以必须在采集动力源上分开，分别用各自的结构传感器去采集两种不同的动力源，但是这两种动力源都去驱动最终的受力者牙盘33，牙盘33以顺时针转动的方式接受动力源给予的驱动力去拖动自行车后轮的滚动，这两种来自不同方向的动力源最终都去一个共同点牙盘33，即固定安装牙盘33的轮辐式力矩传感器18，所以人力和电动机械力这两种力都要或者共同驱动轮辐式力矩传感器18的转动，轮辐式力矩传感器18的转动成为了人力驱动和电机驱动的集合力点，那么以什么机械结构可以使人力和电动力同时都能、分别也能驱动轮辐式力矩传感器18的转动，而又不互相干涉影响，从而保证从轴式力矩传感器14上采集的驱动信号时真正、纯正的人力输送的动力源信号，从结构图上可以看出轴式力矩传感器14与轮辐式力矩传感器18的交汇结合部用棘轮21、棘爪23的结构方式或者也可以用楔块式单向器类似的结构方式来实现人力踩踏中轴8转动去拖动轮辐式力矩传感器18的同步转动；而电机11在获得助力启动电信号后的驱动则是通过轴式斜齿轮30转动而带动轮辐式力矩传感器18的外斜齿轮转动，即带动轮辐式力矩传感器18及安装在轮辐式力矩传感器18上的牙盘33转动，这两种力的驱动轮辐式力矩传感器18转动的路径是不同的，相互之间干涉影响，即人力驱动中轴8转动通过棘轮21、棘爪23的咬合带动轮辐式力矩传感器18及固定安装在轮辐式力矩传感器18上的牙盘33转动，最终拖动自行车后轮转动，轮辐式力矩传感器18在转动时，因轮辐式力矩传感器18的外斜齿轮与轴式斜齿轮30吻合，同时也带动轴式斜齿轮30转动，由于轴式斜齿轮30与尼龙斜齿轮29两者的组合体是单向器结构，所以当轮辐式力矩传感器18的外斜齿轮拖动与之吻合的轴式斜齿轮30时，该单向器结构转动主、从方向关系不符，产生内部滑扣现象，不能带动尼龙斜齿轮29转动，因此实现了人力踩踏骑行轴式力矩传感器14采集输出的电信号是真正、纯正人力做功或者人体消耗的能量。

从电机11驱动的路径也可以证实说明电动助力与人力驱动互补相干涉，介绍如下：电机11获得启动助力信号后电机11的电机输出轴32转动，带动与之吻合的尼龙斜齿轮29转动，安装在尼龙斜齿轮29内部的轴式单向器12受尼龙斜齿轮29按特定的方向转动的影响咬合带动轴式斜齿轮30即按特定的方向转动；轴式斜齿轮30与轮辐式力矩传感器18的外斜齿轮咬合，也自然同步转动，此时轮辐式力矩传感器18的转动方向也是牙盘33的转动方向必定是顺时针转动的方向，这时拖动自行车后轮的助力产生，此时的轮辐式力矩传感器18也是顺时针转动，这与安装在轮辐式力矩传感器18上的棘爪23与安装在轴式力矩传感器14上的棘爪23咬合的方向条件不符，而发生滑扣，不能拖动中轴8或轴式力矩传感器14与之同步转动。

电机11辅助助力驱动的有、无，大、小信号采集检测是由轮辐式力矩传感器18实现的，其工作原理如下：

轮辐式力矩传感器18主要有轮毂、轮辐条、轮辋三个部分结构组合而成，轮毂的内腔固定安装有棘轮21，与轴式力矩传感器14的自由端的棘爪23吻合，轮毂的外圆侧固定有牙盘33，轮辐式力矩传感器18的外斜齿轮我们称之为轮辋，在轮辋与轮毂之间的连接部称之为轮辐条，在轮辐条上粘贴有应变片乙20，即在轮辐条上粘贴N张应变片乙20组成测量电路，当电机11通过轴式斜齿轮30驱动轮辋朝顺时针方向转动时，受到了同在轮辐式力矩传感器18上牙盘33被链条往逆时针方向牵拉的阻力，轮辋的转动方向与轮毂上牙盘33受阻力方向相反，介于轮辋与轮毂之间的轮辐条两端受不同方向的力的作用而产生扭曲变形，轮辐条的机械形变引起粘贴在其上的应变片乙20发生应变，由N张应变片乙20组成的测量电路将感测到的物理量变化信号通过放大电路板丙22转换为电信号，并通过滑环乙19把旋转体中的电信号输出至旋转体外的放大电路板乙17中，最后该途径获得的电机11驱动助力的动态功率信号送入转换电路35，可单独显示电机11动态功率驱动值，转换电路35为力矩-功率转换电路。

本装置也可以单独作为单一人力脚踩踏骑行的用用踩踏功率计功能和显示的体育锻炼器具，即可以在自行车的把手上设置一只开关按钮切断轴式力矩传感器14传输给控制器34驱动电机11辅助助力的电信号，这样无论人力骑行多少费力，人力消耗的体能等都保持良好检测记录并显示，但电机11的辅助助力不在启动。

磁环2、放大电路板甲3、滑环甲4、霍尔信号板9、应变片甲15这部分零件是轴式力矩传感器14的工作单元；放大电路板乙17、滑环乙19、放大电路板丙22这部分零件是放大电路板丙22的工作单元。

控制器34是常规的电动助力自行车用的控制器，当它接收到人力踩踏轴式力矩传感器14输出的电信号，即电动助力启动的电信时，控制器34开始启动电机11助力作，控制器34仅作为根据人力踩踏的轴式力矩传感器14输出的电信号去控制电机11助力的大小作用关系。

转换电路35 是人力踩踏轴式力矩传感器14感应到的电信号除了输送到控制器34，去控制电机11助力作用之外同时也输送给转换电路35，通过转换电路35将人力踩踏电信号转换成功率消耗量值然后显示出来，所以转换电路35将力的电信号转换成功率的作用，同时还有霍尔信号板9采集到的转速信号转换成速度信号并显示的功能。

轮辐式力矩传感器18采集到的电机11助力所产生的功率也通过放大电路板乙17将电机11助力所产生的电信号转换成功率的大小并显示出来。

综上所述，控制器34是常规的电动助力用的控制器34，仅作为电机11助力作用。

转换电路35是轴式力矩传感器14电信号转换成功率消耗并显示功能，包括速度显示功能。

放大电路板乙17是轮辐式力矩传感器18电信号转换成功率并显示功能。

放大电路板丙22是轮辐式力矩传感器18的信号放大电路。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，包括中轴（8）、电机（11）、电机输出轴（32）和牙盘（33），所述电机输出轴（32）设置在电机（11）上，其特征在于：还包括轴式单向器（12）、轴式力矩传感器（14）、轮辐式力矩传感器（18）、棘轮（21）、棘爪（23）、尼龙斜齿轮（29）、轴式斜齿轮（30）、磁环（2）、放大电路板甲（3）、滑环甲（4）、霍尔信号板（9）、应变片甲（15）、控制器（34）、转换电路（35）、放大电路板乙（17）、滑环乙（19）、应变片乙（20）和放大电路板丙（22），

所述电机输出轴（32）与尼龙斜齿轮（29）啮合，所述尼龙斜齿轮（29）内安装有轴式单向器（12）安装，所述轴式单向器（12）套装在轴式斜齿轮（30）的齿轮轴上，所述轴式斜齿轮（30）与轮辐式力矩传感器（18）连接，所述轮辐式力矩传感器（18）上安装有棘轮（21）和牙盘（33），所述轴式力矩传感器（14）的固定端安装在中轴（8）上，所述轴式力矩传感器（14）的自由端安装有棘爪（23），所述棘爪（23）与棘轮（21）配合，

所述应变片甲（15）粘贴在轴式力矩传感器（14）上，所述应变片甲（15）与放大电路板甲（3）连接，所述放大电路板甲（3）与滑环甲（4）连接，所述滑环甲（4）与霍尔信号板（9）连接，所述霍尔信号板（9）与转换电路（35）连接，所述磁环（2）与霍尔信号板（9）配合，且磁环（2）安装在轴式力矩传感器（14）的固定端，所述滑环甲（4）套装在中轴（8）上，所述应变片甲（15）所组成的检测电路与控制器（34）连接，所述控制器（34）与电机（11）连接，

所述应变片乙（20）粘贴在轮辐式力矩传感器（18）上，所述应变片乙（20）与放大电路板丙（22）连接，所述放大电路板丙（22）与滑环乙（19）连接，所述滑环乙（19）与放大电路板乙（17）连接，所述放大电路板乙（17）与转换电路（35）连接。

2.根据权利要求1所述的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，其特征在于：还包括滚动轴承A（1）、封隔板（5）、滚动轴承B（6）、轴承B座（7）、罩壳（10）、外壳（13）、轴承C座（16）、滚动轴承D（24）、外罩盘（25）、滚动轴承E（26）、轴承E固定盖（27）、滚动轴承F（28）和滚动轴承G（31），所述轴承B座（7）、罩壳（10）和轴承C座（16）均安装在外壳（13）内，所述罩壳（10）内安装有霍尔信号板（9），所述滚动轴承A（1）安装在轴式力矩传感器（14）与罩壳（10）之间，所述封隔板（5）安装在罩壳（10）上，所述滚动轴承B（6）安装在轴承B座（7）与中轴（8）之间，所述滚动轴承D（24）安装在轮辐式力矩传感器（18）与中轴（8）之间，所述滚动轴承E（26）安装在轴式力矩传感器（14）与轴承E固定盖（27）之间，所述滚动轴承F（28）安装在轴式力矩传感器（14）与轴承C座（16）之间，所述滚动轴承G（31）安装在轴式斜齿轮（30）的齿轮轴上，所述外罩盘（25）安装在轮辐式力矩传感器（18）上。

3.根据权利要求1所述的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，其特征在于：所述轴式力矩传感器（14）的固定端通过螺纹安装在中轴（8）上，所述轴式力矩传感器（14）的自由端呈悬空状态。

4.根据权利要求1所述的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，其特征在于：所述轮辐式力矩传感器（18）包括轮毂、轮辋和轮辐条，所述轮辐条设置在轮毂与轮辋之间，所述轮毂的内腔安装有棘轮（21），所述轮毂的外侧安装有牙盘（33），所述轮辋的外圈设置有外斜齿轮，所述轮辐条上粘接有应变片乙（20）。

5.根据权利要求1所述的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，其特征在于：所述轴式力矩传感器（14）和轮辐式力矩传感器（18）均为弹性体结构。

6.根据权利要求1所述的可测量体能消耗的电动辅助助力自行车用驱动装置，其特征在于：所述棘轮（21）呈环状结构设置，所述棘轮（21）的外圈设置在轮毂上，所述棘轮（21）的内圈设置有与棘爪（23）配合的齿状结构。

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