TWI565603B - 電動自行車及其扭矩傳感器 - Google Patents

電動自行車及其扭矩傳感器 Download PDF

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陳彥吉
施昌沅
許仕欣
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鴻海精密工業股份有限公司
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Description

電動自行車及其扭矩傳感器
本發明涉及一種電動自行車產品領域，尤其涉及一種自行車電動助力傳感器。
目前，電動自行車作為一種環保、節能之交通工具或運動器材越來越受廣大消費者之歡迎。當電動自行車處於助力狀態時，通常利用扭矩傳感器檢測騎行者腳踩時產生之動態力矩，將動態之力矩訊號轉變為電訊號，控制模組根據該電訊號得出騎行者腳踩時產生之扭力大小，並據此控制電機輸出扭力之大小以共同驅動電動自行車之前輪或後輪旋轉。然，傳統之扭矩傳感器於安裝時，需先將自行車踩踏板處之橫軸先行拆卸，將橫軸區段鑽一小孔以連接訊號線，再將扭矩傳感器差製安裝於軸內，此過程相當地費時並且需要一定之組裝技術與拆卸工具，故，傳統之扭矩傳感器安裝困難。
有鑒於此，本發明提供一種容易安裝之扭矩傳感器。
本發明還提供一種採用該扭矩傳感器之電動自行車。
一種扭矩傳感器，用以連接於一驅動件及一外部負載之間，該扭矩傳感器包括殼體及裝設於該殼體內之旋轉件、觸發頭及電阻，該殼體用以與該驅動件連接，該旋轉件轉動地裝設於該殼體內並用以與該外部負載止轉連接，該觸發頭與該旋轉件連接，該電阻用以與一控制模組電性連接並與該觸發頭滑動接觸，該旋轉件隨該外部負載轉動時，該觸發頭於該電阻上滑動以改變該控制模組之電阻大小，從而使該電路模組輸出相應電訊號以控制該驅動件輸出之扭矩大小。
一種電動自行車，其包括飛輪、後輪、裝設於後輪軸孔中之驅動件、與該驅動件電性連接之控制模組及扭矩傳感器，該扭矩傳感器連接於該飛輪與該驅動件之間，該扭矩傳感器包括殼體及裝設於該殼體內之旋轉件、觸發頭及電阻，該殼體與驅動件連接，該旋轉件轉動地裝設於該殼體內並與該飛輪止轉連接，該觸發頭與該旋轉件連接，該電阻電性連接該控制模組並與該觸發頭滑動接觸，該旋轉件隨該飛輪轉動時，該觸發頭於該電阻上滑動以改變該控制模組之電阻大小，從而使該控制模組輸出相應電訊號以控制該驅動件輸出之扭矩大小。
本發明之扭矩傳感器安裝時，只需將扭矩傳感器之殼體與驅動件連接，並將扭矩傳感器之旋轉件與飛輪止轉連接即可，無需改變自行車部件以配合安裝，安裝操作簡單。
圖1係本發明實施方式之電動自行車之立體示意圖。
圖2係圖1所示電動自行車之部分分解示意圖。
圖3係圖2所示電動自行車之扭矩傳感器、控制模組及驅動件之連接示意圖。
圖4係圖2所示電動自行車之扭矩傳感器之分解示意圖。
請參閱圖1至圖2，本發明實施方式之電動自行車1包括飛輪3、後輪5、驅動件7、控制模組8及扭矩傳感器100。驅動件7裝設於後輪5之軸孔51中。扭矩傳感器100連接飛輪3與驅動件7，且扭矩傳感器100及驅動件7均與控制模組8電性連接（請參閱圖3）。飛輪3可藉由扭矩傳感器100帶動後輪5旋轉，以使扭矩傳感器100可感測到飛輪3傳遞之扭矩。控制模組8用以根據扭矩傳感器100感測之扭矩控制驅動件7輸出之扭矩大小以使後輪5加力旋轉。可理解，電動自行車1還包括前輪、踏板、踏板曲柄（未標示）等部件，為省略篇幅，這裡不作介紹。
請參閱圖2，扭矩傳感器100裝設於驅動件7朝向飛輪3之端面上，且其與驅動件7及飛輪3同軸設置。請參閱圖4，扭矩傳感器100包括殼體20、傳動桿40、及裝設於殼體20內之旋轉件60、觸發頭70及電阻80。傳動桿40之一端固定於飛輪3之軸孔31內，傳動桿40之另一端穿設殼體20與旋轉件60止轉連接，以將飛輪3之扭力傳遞至旋轉件60上。旋轉件60轉動地裝設於殼體20內。觸發頭70裝設於旋轉件60上。電阻80用以電性連接控制模組8（請參閱圖3）並與觸發頭70滑動接觸，當旋轉件60隨傳動桿40及飛輪3轉動時，觸發頭70於電阻80上滑動以改變控制模組8之電阻大小，從而使控制模組8輸出相應電訊號以控制驅動件7輸出之扭矩大小。
殼體20大致呈中空圓柱狀，其包括套接部22、底蓋24及端蓋26，底蓋24及端蓋26分別裝設於套接部22之二端。其中，端蓋26鄰近飛輪3設置，底蓋24與驅動件7朝向飛輪3之端面連接。套接部22、底蓋24及端蓋26共同圍成收容部28。於本實施例中，套接部22包括二相對之端部，每一端部環繞內壁周緣間隔凸設二凸條224，二凸條224之間形成裝設槽226。端蓋26及底蓋24之周緣分別收容並裝設於對應之裝設槽226內，端蓋26及底蓋24能夠相對套接部22轉動。端蓋26大致中心位置貫通開設有穿插孔262。
傳動桿40穿設穿插孔262與旋轉件60止轉連接。旋轉件60裝設於收容部28內並與傳動桿40同軸連接，旋轉件60能夠隨傳動桿40轉動。於本實施例中，旋轉件60包括轉動軸62及三連接桿64。轉動軸62與傳動桿40遠離飛輪3之一端連接。三連接桿64間隔設於轉動軸62之周壁上，且三連接桿64分別自轉動軸62之周緣沿轉動軸62徑向朝遠離轉動軸62之方向延伸。觸發頭70之數目對應三連接桿64設置為三，每一觸發頭70與一相應連接桿64相接且與轉動軸62間隔設置，每一觸發頭70朝向底蓋24延伸。
電阻80裝設於收容部28內，於本實施例中，扭矩傳感器100對應三觸發頭70設有三電阻80。三電阻80間隔設置於底蓋24上且分別與對應之觸發頭70滑動接觸。於本實施例中，底蓋24朝向旋轉件60之表面間隔凹設有三槽狀之滑道242，三電阻80分別裝設於對應之滑道242內，三觸發頭70可於滑道242內沿電阻80滑動。
扭矩傳感器100還可進一步包括使觸發頭70復位之復位件90。於本實施例中，底蓋24朝向旋轉件60之表面上凸設固定條244，且固定條244位於滑道242之一端。復位件90為彈簧，復位件90之二端分別連接固定條244及觸發頭70。
組裝扭矩傳感器100時，首先，藉由裝設槽226將底蓋24可轉動地裝設在套接部22之一端，將傳動桿40與旋轉件60止轉連接，並將旋轉件60可轉動地裝設於收容部28內；將三電阻80分別裝設在底蓋24之滑道242內。然後，將觸發頭70分別連接對應連接桿64遠離轉動軸62之端部，使三觸發頭70分別與對應之電阻80滑動接觸；將復位件90連接於固定條244與觸發頭70之間。最後，將端蓋26套設於傳動桿40上，並藉由裝設槽226使端蓋26可滑動地裝設在套接部22遠離底蓋24之一端即可。
將扭矩傳感器100組裝於電動自行車1上時，只需將扭矩傳感器100之底蓋24與驅動件7朝向飛輪3之端面連接，並將扭矩傳感器100之傳動桿40插設於飛輪3之軸孔中固定即可。
當騎行者帶動飛輪3轉動時，傳動桿40及旋轉件60於飛輪3之帶動下轉動一定角度，此時，旋轉件60轉動帶動帶動觸發頭70於電阻80上滑動一定距離，復位件90發生彈性形變。這時控制模組8之電阻隨著觸發頭70之移動而變大或者變小以產生電訊號。由於觸發頭70於電阻80上滑動之距離與飛輪3轉動之距離呈正比關係，故可根據該電訊號得出飛輪3轉動時產生之扭力進而控制驅動件7輸出之扭力大小，從而輔助後輪5加力旋轉，以達到人力與電力之配合。當飛輪3未轉動時，觸發頭70、旋轉件60於復位件90之作用下復位，驅動件7無扭力輸出。
本發明之扭矩傳感器100安裝時，只需將扭矩傳感器100之底蓋24與驅動件7連接，並將扭矩傳感器100之傳動桿40插設於飛輪3之軸孔中固定即可，無需改變自行車部件以配合安裝，安裝操作簡單。本發明之扭矩傳感器100藉由與飛輪3一塊轉動之觸發頭70於電阻80上滑動以產生電訊號，結構簡單且成本低廉。
可理解，扭矩傳感器100不僅限應用於電動自行車1上，亦可應用其他設備上。
於本實施例中，電阻80及觸發頭70之數目均為三，可理解，電阻80及觸發頭70之數目不限於三，可根據實際需要設置為一、二或三以上之數目。
可理解，傳動桿40可省略，可將轉動軸62可滑動地支撐於底蓋24上。安裝扭矩傳感器100時，可另設一轉軸，將該轉軸依次穿設飛輪3、端蓋26並與轉動軸62固定裝設於一起。
可理解，固定條244與底蓋24可一體設置或是可拆卸地連接於一起。
可理解，控制模組8可設置扭矩傳感器100內，亦可設置於扭矩傳感器100外，此時，利用導線將電阻80與控制模組8電性連接。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。
電動自行車：1
飛輪：3
後輪：5
軸孔：51、31
驅動件：7
控制模組：8
扭矩傳感器：100
殼體：20
套接部：22
凸條：224
裝設槽：226
底蓋：24
滑道：242
固定條：244
端蓋：26
穿插孔：262
收容部：28
傳動桿：40
旋轉件：60
轉動軸：62
連接桿：64
觸發頭：70
電阻：80
復位件：90
無
扭矩傳感器：100
殼體：20
套接部：22
凸條：224
裝設槽：226
底蓋：24
滑道：242
固定條：244
端蓋：26
穿插孔：262
收容部：28
傳動桿：40
旋轉件：60
轉動軸：62
連接桿：64
觸發頭：70
電阻：80
復位件：90

Claims (10)

  1. 一種扭矩傳感器，用以連接於一驅動件及一外部負載之間，其改良在於：該扭矩傳感器包括殼體及裝設於該殼體內之旋轉件、觸發頭及電阻，該殼體用以與該驅動件連接，該旋轉件轉動地裝設於該殼體內並用以與該外部負載止轉連接，該觸發頭與該旋轉件連接，該電阻用以與一控制模組電性連接並與該觸發頭滑動接觸，該旋轉件隨該外部負載轉動時，該觸發頭於該電阻上滑動以改變該控制模組之電阻大小，從而使該控制模組輸出相應電訊號以控制該驅動件輸出之扭矩大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之扭矩傳感器，其中該電阻及該觸發頭之數量為複數，該複數電阻間隔佈設於該殼體之內表面，該複數觸發頭間隔設於該旋轉件之周緣，且該複數觸發頭分別與對應之電阻滑動接觸。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之扭矩傳感器，其中該旋轉件包括轉動軸及複數連接桿，該轉動軸用以與該外部負載連接，該複數連接桿間隔設於該轉動軸之周壁上，且每一連接桿分別自該轉動軸之周緣沿該轉動軸徑向朝遠離該轉動軸之方向延伸，該複數觸發頭分別連接於對應連接桿上且與該轉動軸間隔設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之扭矩傳感器，其中該殼體上凸設固定條，該固定條位於該電阻之一端，該扭矩傳感器還包括復位件，該復位件之二端分別連接該固定條及該觸發頭，用以使該觸發頭復位。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之扭矩傳感器，其中該扭矩傳感器還包括與該旋轉件同軸設置之傳動桿，該傳動桿之一端設置於該旋轉件遠離該電阻之端面上，該傳動桿之另一端穿設於該殼體外用以與該外部負載止轉連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之扭矩傳感器，其中該殼體包括套接部、底蓋及端蓋，該底蓋及該端蓋分別裝設於該套接部兩端，該套接部、該底蓋及該端蓋共同圍成一收容部，該旋轉件及該觸發頭裝設於該收容部內，該電阻裝設於該底蓋上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之扭矩傳感器，其中該套接部包括相對之二端部，該套接部之每一端部環繞內壁周緣間隔凸設二凸條，該二凸條之間形成裝設槽，該端蓋及該底蓋之周緣分別收容於對應之裝設槽內，且該端蓋及該底蓋能夠相對該套接部轉動。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之扭矩傳感器，其中該底蓋朝向該轉動軸之表面上凹設有槽狀之滑道，該電阻裝設於該滑道內。
  9. 一種電動自行車，其包括飛輪、後輪、裝設於後輪軸孔中之驅動件、與該驅動件電性連接之控制模組及扭矩傳感器，其改良在於：該扭矩傳感器連接於該飛輪與該驅動件之間，該扭矩傳感器包括殼體及裝設於該殼體內之旋轉件、觸發頭及電阻，該殼體與驅動件連接，該旋轉件轉動地裝設於該殼體內並與該飛輪止轉連接，該觸發頭與該旋轉件連接，該電阻電性連接該控制模組並與該觸發頭滑動接觸，該旋轉件隨該飛輪轉動時，該觸發頭於該電阻上滑動以改變該控制模組之電阻大小，從而使該控制模組輸出相應電訊號以控制該驅動件輸出之扭矩大小。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電動自行車，其中該電阻及該觸發頭之數量為複數，該複數電阻間隔佈設於該殼體之內表面，該複數觸發頭間隔設於該旋轉件之周緣，且該複數觸發頭分別與對應之電阻滑動接觸。
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