CN201373784Y - 自行车用转矩传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自行车用转矩传感器，是在骑车行走时，能感知检测出踏脚转轴旋动带动牙盘链条及车后轮转动所产生的转(力)矩大小，并转换成电信号输出的一种装置。该装置由自行车踏脚转动轴，应变式扭矩传感器，接触电刷式集电器和集电器罩壳等四部份组成，其特征是将传统的自行车牙盘与传感器弹性体相结合，仍由传统的踏脚转轴带动旋转，转动时由于弹性体的内、外圈(环)承受相反的转动力(矩)而被轮辐条上应变计组成的测量电路所感知，检测并转换为电信号输出。采用本实用新型的技术与可以与自行车后轮毂式电机组合成一种智能助力装置。

Description

自行车用转矩传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种能感知自行车转轴旋转时所产生转(力)矩大小并转换为电信号输出的一种装置。

背景技术

自行车是人们日常生活代步交通工具。现有技术还没有一种装置能感知骑自行车脚踩踏脚用多大的力能够使车子的滚动速度增加；又如，遇骑上坡路时也没有一种自动助力装置，会根据脚踩踏脚转动力设计自动跟随踏踩力的大小自动给予电动助力。换言之，现有技术由于自行车本身对踏脚施力旋转车轮时产生的转矩大小缺乏随车随地随时的自测功能装置，从而制约了自身产品的创新和发展。

发明内容

本实用新型主要目的是：开发一种适合安装在自行车上的转矩传感器，

能随车随地感知检测人们在骑车行走时的踏脚踩踏用力程度，并将检测到的扭力大小转换为电量信号传输出来的一种自行车用转矩传感器。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种自行车用转矩传感器，具有踏脚转轴，扭矩传感器，与扭矩传感器相连的集电器，其特征在于：所述扭矩传感器安装在踏脚转轴上，与转轴同步旋转；所述集电器为接触电刷式，安装在集电器罩壳内。

本实用新型的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，扭矩传感器的弹性体为由轮毂、辐条、轮辋连成一体的轮辐式结构，轮辐式弹性体的轮毂与踏脚转轴固定，轮辋外圈固定连接可安装链条的牙盘。

作为优选，扭矩传感器的辐条为3至6条，在辐条上粘贴有组成测量电路的应变计。

作为优选，接触电刷式集电器的导电环、隔离圈安装固定在绝缘轴套上，而绝缘轴套则安装固定在踏脚转轴上。

作为优选，导电簧片通过簧片固定横条固定于集电器罩壳上，所述集电器罩壳为静止体。

因此，本实用新型的有益效果是：安装在自行车上的转矩传感器，能随车随地感知检测人们在骑车行走时的踏脚踩踏用力程度，并将检测到的扭力大小转换为电量信号传输出来的。采用本实用新型的技术与自行车后轮毂式电机组合成一种智能助力装置，该装置可随着人力骑车踩踏脚用力大小的程度，自动跟踪，由电机输出转动助力，实现当踩踏脚用力小时，电机转动助力小；踩踏脚用力大时，电机转动助力大的智能运动助力功能。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构原理主视图；

附图2是图1的侧视图。

图中：1扭矩传感器，2内防尘罩，3轴承座盖，4轴承，5键销，6隔离圈，7集电器罩壳，8轴承，9背紧螺母，10绝缘轴套，11导电环，12背紧端盖，13M3内六角螺丝，14导电簧片，15M3螺丝，16簧片固定横条，17信号传输电线，18链条牙盘，19M5螺丝，20联传座，21踏脚转轴，22M5内六角螺丝，23外防尘罩，24应变计，25轮辋，26轮毂，27辐条。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

实施例：

如图1、图2所示的自行车转矩传感器，踏脚转轴21的一侧安装固定有一只轮辐式扭矩传感器1，扭矩传感器的弹性体为轮辐式结构，其轮毂26通过联传座20并采用键销5与踏脚转轴21固定，使轮辐式弹性体随踏脚转轴转动。轮辐式弹性体的轮辋25上安装固定牙盘18可带动链条传动。轮辐式弹性体的轮毂26与轮辋25之间是通过四根辐条27连接，在辐条上粘贴有电阻应变计24并组成测量电路。当踩动左右踏脚使踏脚转轴21转动时，轮辐式扭矩传感器1随之旋转。由于轮辐式扭矩传感器的弹性体轮毂26跟随转轴转动，而弹性体的轮辋25则受牙盘18上链条拉力的拖阻，轮毂26、轮辋25受力矩方向相反，在轮辐式弹性体中间的辐条27上产生了扭力矩而形变。由辐条27的弹性形变引起粘贴在辐条上的应变计24发生形变，进而使应变计组成的测量电路内部参数发生变化，最终反映了扭矩传感器输出电信号的幅值变化。轮辐式弹性体上的辐条27受扭力而产生的形变量大小与旋转中扭力矩产生量的大小成正比，同理轮辐式弹性体辐条上的应变计组成的测量电路输出电信号的幅值与辐条形变量大小成正比，其力矩柕缌康淖还叵稻哂辛己玫南咝院偷缧藕诺母聪治榷丩浴S捎诼址脚ぞ卮衅髟谑芴そ抛？1的带动而旋转，其感知检测出的扭力大小信号必须要从这旋转体中传递出来。这个旋转体信号传输装置主要由固定于踏脚转轴上的绝缘轴套10，导电环11、隔离圈6，导电簧片14和簧片固定横条16，信号线17等零件组成。根据其工作原理称之为接触电刷式集电器，它是采用特殊加工的电刷型导电簧片14和导电环11之间的滑动接触，将旋转体内部的扭矩传感器产生的反映力矩大小的电信号不失真地传递出来。

这种轴通型安装结构的接触电刷式集电器可采用周面接触和端面接触安装导电簧片的二种方案，其原理性能都是相同的。轮辐式扭矩传感器输出电信号，导线穿过联传座20的槽孔，与集电器的导电环11引出的导线在引出端焊接。4只导电环分别由绝缘材料加工的隔离圈阻隔分开，保持各环独立绝缘状态。4只导电环11内孔采用花键连接压紧方式固定在绝缘轴套10上，绝缘轴套再与踏脚转轴21固定以保持与踏脚转轴的同步旋转。导电簧片14与导电环11之间保持一恒定压力的接触，为使导电簧片与导电环之间的恒压接触和滑动平稳，信号输送可靠，导电簧片14固定在一条绝缘材料制作的簧片固定横条16上。各导电簧片的固定端处均有一根通往集电器罩壳7外的信号导线，簧片固定横条16的两端固定在集电器罩壳7壳体专门开设的直槽中。

在转矩传感器实际应用场合，可以看到如扭矩传感器1及导电环11部件因固定在踏脚转轴21上而随转轴的转动而旋转，但集电器罩壳7却是不转动的，它被固定在脚踏车三角架中轴管套中。集电器罩壳7与踏脚转轴21之间一静一动，为使转轴在罩壳中旋转运动平稳，摩擦力小，在罩壳体的两端安装了与转轴配套的滚动轴承，起到了整车运动行驶中传动平稳，信号传输质量高，转轴使用寿命长等特点。本实用新型的应用可对目前自行车、电动自行车行业的产品更新换代，特别是产品创新起到积极作用。例如智能型助力自行车。本实用新型与自行车后轮毂式电机组合成一种智能助力装置，该装置可随着人力骑车踏脚用力大小程度自动跟踪由电机输出转动助力，实现踩踏脚用力小，电机转动助力小；踩踏脚用力大，电机转动助力大这种智能运动助力功能。有了智能助力装置，长途骑车快速轻盈，骑车上坡减轻脚力负重，如履平路，是集科学趣味、健康、环保、节能的一种新产品。它将给人力驱动的交通工具传统产品创新衍生出各种新事物提供可能。

Claims (5)

1.一种自行车用转矩传感器，具有踏脚转轴(21)，扭矩传感器，与扭矩传感器相连的集电器，其特征在于：所述扭矩传感器(1)为轮辐式弹性体与自行车牙盘组合一体的结构组合件，所述组合件安装在踏脚转轴(21)上，与转轴同步旋转；所述集电器为接触电刷式，安装在集电器罩壳内。

2.根据权利要求1所述的自行车用转矩传感器，其特征在于：扭矩传感器(1)的弹性体为由轮毂(26)、辐条(27)、轮辋(25)连成一体的轮辐式结构，轮辐式弹性体的轮毂(26)与踏脚转轴(21)固定，轮辋(25)外圈固定连接牙盘(18)。

3.根据权利要求1或2所述的自行车用转矩传感器，其特征在于：扭矩传感器(1)的辐条(27)为3至6条，在辐条上粘贴有组成测量电路的应变计(24)。

4.根据权利要求1或2所述的自行车用转矩传感器，其特征在于：接触电刷式集电器的导电环(11)设置在导电环之间的隔离圈(6)安装固定在绝缘轴套(10)上，而绝缘轴套则安装固定在踏脚转轴(21)上。

5.根据权利要求1或2所述的自行车用转矩传感器，其特征在于：导电簧片(14)通过簧片固定横条(16)固定于集电器罩壳(7)上，所述集电器罩壳为静止体。

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