CN215245351U - 一种助力传感器、传感器处理控制系统及助力电踏车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种助力传感器、传感器处理控制系统及助力电踏车，其中助力传感器主要包括电阻式应变片，和与电阻式应变片电连接的信号处理器，其中电阻式应变片能够设置在助力电踏车的牙盘支架组件上，并用于检测牙盘支架组件的形变量，信号处理器能够接收形变量信号并将形变量信号进行处理并输出。人骑行助力电踏车时，当脚踏力传递到助力电踏车的牙盘支架组件上时，牙盘支架组件会产生微量形变，此时电阻式应变片能够检测到牙盘支架组件的形变量，并将形变量的信号发送给信号处理器，信号处理器接收到电阻式应变片所发送的形变量信号后，对其处理并进行发送。该助力传感器不仅体积小，安装方便，而且还能够有效提升检侧精度。

Description

一种助力传感器、传感器处理控制系统及助力电踏车

技术领域

本实用新型涉及助力电踏车技术领域，特别涉及一种助力传感器、传感器处理控制系统及助力电踏车。

背景技术

助力电踏车，以电池作为辅助动力来源，安装有电机，并具备动力辅助系统，能实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具，当人力骑助力电踏车时，通过助力传感器系统检测脚踏力量的大小和速度的快慢，并把检测信号传输给控制器，由控制器控制电机输出一定比例的电驱动力，从而实现人力和电力的共同驱动，达到助力的效果。

当前市场上的助力电踏车的助力传感器的种类很多，其主要有中轴力矩传感器、后钩爪力矩传感器以及内置于电机的力矩传感器等，中轴力矩传感器安装在车辆五通管内部，其安装复杂，价格高，维修拆卸不便；后钩爪力矩传感器安装在车辆后车架上，其性能的一致性差，且不稳定，检测精度较低；内置于电机的力矩传感器是通过在电机中嵌入传感器感知力矩变化，使电机直接反馈脚踏力矩的大小，但是此种方式的电机结构复杂，价格昂贵，电机维修难度大。

因此，如何设计一种不仅结构简单、安装方便、而且检测精度高的助力传感器是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种助力传感器，不仅结构简单、安装方便、而且检测精度高。

本实用新型的另一目的还在于提供一种传感器处理控制系统及助力电踏车。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种助力传感器，包括电阻式应变片和与所述电阻式应变片电连接的信号处理器，所述电阻式应变片能够设置在助力电踏车的牙盘支架组件上，并用于检测所述牙盘支架组件的形变量，所述信号处理器能够接收所述形变量信号并将所述形变量信号进行处理并输出。

优选的，所述电阻式应变片与所述牙盘支架组件粘贴相连。

优选的，所述电阻式应变片和所述信号处理器通过引线相连。

优选的，所述电阻式应变片和所述信号处理器均采用密封胶进行密封。

优选的，还包括：设置于所述牙盘支架组件上的速度磁环；设置于所述助力电踏车中轴上且与所述速度磁环对应的速度霍尔，且所述速度霍尔能够采集并传输速度信号。

优选的，还包括用于连接所述速度磁环和所述牙盘支架组件的磁钢衬套。

一种传感器处理控制系统，包括如上述任意一项所述的助力传感器，还包括用于接收及处理所述助力传感器的形变量信号和速度信号的控制器，所述控制器与所述助力电踏车的电机电连接，且所述控制器能够控制所述电机的输出功率。

一种助力电踏车，包括传感器处理控制系统，所述传感器处理控制系统为如上述所述的传感器处理控制系统。

优选的，包括曲柄和所述牙盘支架组件，所述曲柄的一端与所述牙盘支架组件相连接，所述曲柄的另一端与所述助力电踏车的脚踏相连接。

优选的，所述牙盘支架组件包括牙盘，和用于与所述牙盘相连的牙盘支架；

所述牙盘支架包括支架主体，和沿所述支架主体的周向设置的多个支架爪，且任意一个所述支架爪上均设置有所述电阻式应变片。

由以上技术方案可以看出，人骑行助力电踏车时，当脚踏力传递到助力电踏车的牙盘支架组件上时，牙盘支架组件会产生微量形变，此时电阻式应变片能够检测到牙盘支架组件的形变量，并将形变量的信号发送给信号处理器，信号处理器接收到电阻式应变片所发送的形变量信号后，对其处理并进行发送。由于电阻式应变片具有结构简单，体积小，测量精度高等优点，因此，和现有技术相比，本实用新型所公开的助力传感器不仅体积小，安装方便，而且还能够有效提升检侧精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的助力传感器的第一装配结构示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的助力传感器的第二装配结构示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的传感器处理器(内含速度霍尔、力矩信号接收处理器)的装配结构示意图；

图4为本实用新型实施例所公开的曲柄和牙盘支架组件的安装结构示意图；

图5为本实用新型实施例所公开的曲柄和牙盘支架组件的爆炸结构示意图。

其中，各部件名称如下：

100为曲柄，200为牙盘支架组件，201为牙盘，2011为圆形齿盘，2012为连接耳板，202为牙盘支架，2021为支架主体，2022为连接爪，2022-a为电阻式应变片，2022-b为引线，2022-c为信号处理器300为速度磁环，400磁钢衬套，500为速度霍尔，600为车架，601为中轴，700为传感器处理器。

具体实施方式

有鉴于此，本实用新型的核心在于提供一种助力传感器，不仅体积小，安装方便，还能够有效提升测量精度。

本实用新型的另一核心还在于提供一种传感器处理控制系统及助力电踏车。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面接合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，请参考图1至图5。

请参考图1至图3，本实用新型实施例所公开的助力传感器，包括电阻式应变片2022-a，和与电阻式应变片2022-a电连接的信号处理器2022-c，其中电阻式应变片2022-a能够设置在助力电踏车的牙盘支架组件200上，并用于检测牙盘支架组件200的形变量，信号处理器2022-c能够接收形变量信号并将形变量信号进行处理并输出。

人骑行助力电踏车时，当脚踏力传递到助力电踏车的牙盘支架组件200上时，牙盘支架组件200会产生微量形变，此时电阻式应变片2022-a能够检测到牙盘支架组件200的形变量，并将形变量信号发送给信号处理器2022-c，信号处理器2022-c接收到电阻式应变片2022-a所发送的形变量信号后，对其处理并进行发送。由于电阻式应变片具有结构简单，体积小，检测精度高等优点，因此，和现有技术相比，本实用新型所公开的助力传感器不仅体积小，安装方便，而且还能够有效提升检测精度。

本实用新型实施例对电阻式应变片2022-a与牙盘支架组件200的连接方式不进行限定，可以为粘结相连，也可以为卡接相连，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

为了方便设置，本实用新型实施例所公开的电阻式应变片2022-a与牙盘支架组件200优选采用粘贴相连的连接方式。

本实用新型实施例对电阻式应变片2022-a和信号处理器2022-c的连接方式也不进行限定，可以为有线连接，也可以为无线连接，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型实施例中，优选电阻式应变片2022-a和信号处理器2022-c通过引线2022-b连接。

为了有效保护电阻式应变片2022-a和信号处理器2022-c，避免其受环境影响而损坏，本实用新型实施例所公开的电阻式应变片2022-a和信号处理器2022-c优选采用密封胶进行密封，如此设置，可以延长电阻式应变片和信号处理器的使用寿命。

其中，本实用新型实施例对信号处理器2022-c的具体设置位置不进行限定，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。作为优选实施例，本实用新型实施例所公开的信号处理器2022-c优选设置于牙盘支架组件200的安装孔内。

其中，信号处理器2022-c内含有电池及PCB处理器，PCB处理器具有信号处理功能，信号无线发射功能及无线充电功能。

需要解释的是，PCB的全称为Printed Circuit Board，意为印制电路板，是一种重要的电子部件，也是电子元器件的支撑体，主要通过电子印刷术制作而成。

本实用新型实施例所公开的助力传感器还包括设置于牙盘支架组件200上的速度磁环300，以及设置于助力电踏车中轴601上且与速度磁环300对应的速度霍尔500，其中速度霍尔500能够采集并传输速度信号。

需要说明的是，速度磁环300的磁极为多个。

可以理解，人骑行助力电踏车时，脚踩脚踏，通过曲柄100带动牙盘组件200旋转运动，其牙盘组件200上的速度磁环300跟随旋转运动，固定在车架五通上的速度霍尔500就实时采集其速度信号，从而获知人骑行时的转速。

为了方便速度磁环300的安装，本实用新型实施例还包括磁钢衬套400，其中速度磁环300通过磁钢衬套400与牙盘支架组件200相连。

本实用新型实施例还公开了一种传感器处理控制系统，包括助力传感器，其中助力传感器为如上述任意一实施例所公开的助力传感器。

由于该传感器处理控制系统采用了上述实施例所公开的助力传感器，因此该传感器处理控制系统兼具上述助力传感器的技术优势，本实用新型实施例对此不再进行赘述。

为了进一步优化上述实施例，本实用新型实施例所公开的传感器处理控制系统还包括用于接收及处理助力传感器的形变量信号和速度信号的控制器，其中控制器与助力电踏车的电机电连接，而且控制器能够控制电机的输出功率。

人骑行助力电踏车时，当脚踏力传递到助力电踏车的牙盘支架组件200上时，牙盘支架组件200会产生微量形变，此时电阻式应变片2022-a能够检测到牙盘支架组件200的形变量，并将形变量的信号发送给信号处理器2022-c，信号处理器2022-c接收到电阻式应变片2022-a所发送的形变量信号后，对其处理并发送给控制器，此时速度霍尔500采集到助力传感器的速度信号，并将信号传输给控制器，控制器根据形变量信号和速度信号调节电机的输出功率，从而实现人力和电力的共同驱动，达到助力的效果。

需要说明的是，控制器可以为单独的控制器，根据实际需要设置于助力电踏车的任何位置；控制器也可以与助力传感器集成于一体进行设置，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型实施例还公开了一种助力电踏车，包括传感器处理控制系统，其中传感器处理控制系统为如上述任意一实施例所公开的传感器处理控制系统。

由于该助力电踏车采用了上述实施例所公开的传感器处理控制系统，因此该助力电踏车兼具上述传感器处理控制系统的技术优势，本实用新型实施例对此不再进行赘述。

请参考图4至图5，本实用新型实施例所公开的助力电踏车包括曲柄100和牙盘支架组件200，其中曲柄100的一端与牙盘支架组件200相连接，曲柄100的另一端与助力电踏车的脚踏相连接。人骑行助力电踏车时，当脚踏力作用到脚踏上时，脚踏通过曲柄100将脚踏力传输到牙盘支架组件200上，牙盘支架组件200会产生微量形变，此时电阻式应变片2022-a能够检测到牙盘支架组件200的形变量，并将形变量信号发送给信号处理器2022-c，信号处理器2022-c接收到电阻式应变片2022-a所发送的形变量信号后，对其处理并发送到控制器。

需要说明的是，牙盘支架组件200包括牙盘201，和用于与牙盘201相连的牙盘支架202，其中牙盘201与牙盘支架202为可拆卸连接的连接方式。

本实用新型实施例对牙盘201与牙盘支架202的具体连接方式不进行限定，可以为螺栓连接，可以为销钉连接，也可以为铆接或其它可拆卸连接形式，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

为了进一步优化上述实施例，本实用新型实施例所公开的牙盘201包括圆形齿盘2011，和沿齿盘2011内侧壁的周向设置的多个连接耳板2012，其中任意一个连接耳板2012上均开设有用于紧固件通过的第一通孔。

为了减轻牙盘201的重量，本实用新型实施例所公开的助力传感器中，在连接耳板2012上还设置有减重孔，通过设置减重孔可以降低牙盘的整体重量，从而降低助力电踏车的整体重量，进一步提升骑行人的骑行体验。

可以理解，沿牙盘201外侧壁的周向设置有多个用于与链条相啮合的齿，当人骑行电动助力自行车时，脚踩脚踏，脚踏带动曲柄100运动，曲柄100通过牙盘支架202带动牙盘201转动，在牙盘201转动的过程中，牙盘201通过链条带动助力电踏车的后轮运动，从而使得助力电踏车能够前进。

为了进一步优化上述实施例，本实用新型实施例所公开的牙盘支架202包括支架主体2021，和设置于支架主体2021上的多个连接爪2022，其中连接爪2022沿支架主体2021的周向均布，且任意一个连接爪2022上均设置有电阻式应变片2022-a。

本实用新型实施例对支架主体2021的结构不进行具体限定，可以为圆柱状，可以为矩形状，当然也可以为其他形状，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

为了便于加工，本实用新型实施例所公开的支架主体2021优选采用圆柱状结构，其中在圆柱状的支架主体2021的中心还开设有用于中轴601穿过的通过孔，中轴601穿过通过孔与助力电踏车的车架600连接。

当然，本实用新型实施例对连接爪2022的结构也不进行具体限定，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型实施例所公开的连接爪2022包括设置于支架主体2021上的支撑部，和用于与支撑部相连的连接部，其中连接部上开设有紧固件穿过的第二通孔，当将牙盘201安装于牙盘支架202上时，需将牙盘201的连接耳板上的第一通孔与牙盘支架202上的第二通孔相对应，然后紧固件穿过第一通孔与第二通孔将牙盘201和牙盘支架202进行连接。

本实用新型实施例对连接爪2022的具体数量不进行限定，可以为三个，可以为四个、五个或更多，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。

作为优选实施例，本实用新型所公开的连接爪2022优选设置四个，更为优选的，四个连接爪2022沿支架主体2021的周向均匀布置，相应的，设置于牙盘201上的连接耳板2012也设置四个，且四个连接耳板2012沿牙盘201的内侧壁均匀布置。

需要说明的是，本实用新型实施例所公开的助力电踏车可以为两轮车，也可以为三轮车，本实用新型实施例对此不进行限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种助力传感器，其特征在于，包括电阻式应变片和与所述电阻式应变片电连接的信号处理器，所述电阻式应变片能够设置在助力电踏车的牙盘支架组件上，并用于检测所述牙盘支架组件的形变量，所述信号处理器能够接收所述形变量信号并将所述形变量信号进行处理并输出。

2.根据权利要求1所述的助力传感器，其特征在于，所述电阻式应变片与所述牙盘支架组件粘贴相连。

3.根据权利要求1所述的助力传感器，其特征在于，所述电阻式应变片和所述信号处理器通过引线相连。

4.根据权利要求1所述的助力传感器，其特征在于，所述电阻式应变片和所述信号处理器均采用密封胶进行密封。

5.根据权利要求1所述的助力传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述牙盘支架组件上的速度磁环；

设置于所述助力电踏车中轴上且与所述速度磁环对应的速度霍尔，且所述速度霍尔能够采集并传输速度信号。

6.根据权利要求5所述的助力传感器，其特征在于，还包括用于连接所述速度磁环和所述牙盘支架组件的磁钢衬套。

7.一种传感器处理控制系统，包括如权利要求1-6任意一项所述的助力传感器，其特征在于，还包括用于接收及处理所述助力传感器的形变量信号和速度信号的控制器，所述控制器与所述助力电踏车的电机电连接，且所述控制器能够控制所述电机的输出功率。

8.一种助力电踏车，包括传感器处理控制系统，其特征在于，所述传感器处理控制系统为如权利要求7所述的传感器处理控制系统。

9.根据权利要求8所述的助力电踏车，其特征在于，包括曲柄和所述牙盘支架组件，所述曲柄的一端与所述牙盘支架组件相连接，所述曲柄的另一端与所述助力电踏车的脚踏相连接。

10.根据权利要求9所述的助力电踏车，其特征在于，所述牙盘支架组件包括牙盘，和用于与所述牙盘相连的牙盘支架；

所述牙盘支架包括支架主体，和沿所述支架主体的周向设置的多个支架爪，且任意一个所述支架爪上均设置有所述电阻式应变片。

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