TWI829485B - 電動助力自行車之扭力感測裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明電動助力自行車之扭力感測裝置包括有一個傳動機構及一個扭力感測器，傳動機構包括有一個曲柄軸，扭力感測器包括有一個外套管及一個第一應變規，外套管包括有一個主管部及一個第一變形部，主管部套接於曲柄軸並環繞曲柄軸一周，第一變形部連接於主管部沿平行曲柄軸軸向的方向的一端，第一變形部沿曲柄軸的圓周方向設置有一個第一側及相反於第一側的一個第二側，以曲柄軸為中心第一側至第二側之間形成一個第一夾角，第一夾角的角度小於180度，第一應變規貼合於第一變形部，感測裝置透過上述結構能夠提高扭力感測器感測扭力的精準度。

Description

電動助力自行車之扭力感測裝置
本發明主要係揭示一種感測裝置，尤指電動助力自行車之扭力感測裝置。
請參閱我國專利第M621992號之「電助自行車的扭力感測改良裝置」專利案，其為一種電助自行車的扭力感測改良裝置，包含有:一扭力感測器，係結設於一扭力套筒上，且該扭力套筒再結設於一齒盤的一BB轉軸的一端，據以感測施加於該BB轉軸之一扭力；一訊號接受器，係結設於該BB轉軸上，並電性連結於該扭力感測器蒐集該扭力訊號；及一訊號發射器，係結設於該BB轉軸上，且更包含有一發射電路板，又該發射電路板電性連接或磁感應於該發射電路板。
上述扭力感測改良裝置主要功能在於將該扭力感測器的數據經由該訊號發射器再傳遞至一電助自行車的一控制器，據以提供該控制器控制一馬達出力的大小，然而，扭力感測器的運作原理是以應變規感測BB轉軸受力後的變形並將其變形程度換算為相對應的扭力數值，BB轉軸受到扭力後的變形程度小，導致扭力感測器不容易感測出BB轉軸變形程度的微量變化，扭力感測器最終蒐集的扭力訊號容易出現誤差。
有鑑於上述習知結構之缺失，本發明人乃設計出一種電動助力自行車之扭力感測裝置，其係可克服上述習知結構之所有缺點。
本發明電動助力自行車之扭力感測裝置其主要目的在於，提供一種包括有一個傳動機構及一個扭力感測器的感測裝置，該傳動機構包括有一個曲柄軸，該扭力感測器包括有一個外套管及一個第一應變規，該外套管包括有一個主管部及一個第一變形部，該主管部套接於該曲柄軸並環繞該曲柄軸一周，該第一變形部連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端，該第一變形部沿該曲柄軸的圓周方向設置有一個第一側及相反於該第一側的一個第二側，以該曲柄軸為中心該第一側至該第二側之間形成一個第一夾角，該第一夾角的角度小於180度，該第一應變規貼合於該第一變形部，該感測裝置透過上述結構能夠提高該扭力感測器感測扭力的精準度。
該第一應變規的一端貼合於該第一變形部且另一端貼合於該主管部。
該第一應變規貼合於該外套管相反於該曲柄軸一側的外周緣，該扭力感測器包括有一個處理單元，該處理單元連接於該第一應變規並貼合於該主管部相反於該曲柄軸一側的外周緣，該處理單元能夠接收該第一應變規的訊號。
該扭力感測器包括有一個第二應變規，該外套管包括有一個第二變形部，該第二變形部連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端，該第一變形部與該第二變形部分別設置於該曲柄軸沿其徑向相反的兩側，該第二變形部沿該曲柄軸的圓周方向設置有一個第三側及相反於該第三側的一個第四側，以該曲柄軸為中心該第三側至該第四側之間形成一個第二夾角，該第二夾角的角度小於180度，該第二應變規的一端貼合於該第二變形部且另一端貼合於該主管部，該第二應變規貼合於該外套管相反於該曲柄軸一側的外周緣，該處理單元能夠接收該第二應變規的訊號。
該第一夾角的角度大於30度且小於90度，該第二夾角的角度大於30度且小於90度。
該外套管包括有一個承接管部，該承接管部套接於該曲柄軸並環繞該曲柄軸一周，該第一變形部沿平行該曲柄軸軸向的方向相反於該主管部的一端連接於該承接管部，該第二變形部沿平行該曲柄軸軸向的方向相反於該主管部的一端連接於該承接管部。
該外套管包括有一個第一延伸部及一個第二延伸部，該第一延伸部與該第二延伸部分別連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端並往鄰近該承接管部的方向延伸，該第一延伸部與該第二延伸部分別設置於該曲柄軸沿其徑向相反的兩側，該第一延伸部沿該曲柄軸的圓周方向的一側與該第一側相鄰且另一側與該第三側相鄰，該外套管設置有呈U字形的一個第一切溝，該第一切溝設置於該第一延伸部周圍，該第一切溝由該第一延伸部鄰近該第一側的一側經過該第一延伸部鄰近該承接管部的一側並延伸至該第一延伸部鄰近該第三側的一側，該第二延伸部沿該曲柄軸的圓周方向的一側與該第二側相鄰且另一側與該第四側相鄰，該外套管設置有呈U字形的一個第二切溝，該第二切溝設置於該第二延伸部周圍，該第二切溝由該第二延伸部鄰近該第二側的一側經過該第二延伸部鄰近該承接管部的一側並延伸至該第二延伸部鄰近該第四側的一側。
該傳動機構包括有一個第一端蓋及一個第二端蓋，該第一端蓋套接於該承接管部，該第二端蓋套接於該主管部相反於該第一端蓋的一端。
該第一端蓋的內周緣設置有數個卡掣凹緣，該第一延伸部相反於該曲柄軸一側的外周緣設置有一個第一卡掣凸緣，該第二延伸部相反於該曲柄軸一側的外周緣設置有一個第二卡掣凸緣，該第一卡掣凸緣與該第二卡掣凸緣分別插設於該數個卡掣凹緣的其中之二。
該傳動機構包括有一個第一軸承座、一個第一軸承、一個第二軸承座及一個第二軸承，該第一軸承座與該第二軸承座分別套接於該曲柄軸的外周緣，該第一軸承套接於該第一軸承座，該承接管部套接於該第一軸承相反於該曲柄軸一側的外周緣，該第二軸承套接於該第二軸承座，該第二軸承相反於該曲柄軸一側的外周緣抵靠於該第二端蓋。
其他目的、優點和本發明之新穎性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加明顯。
有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳述如後，此僅供說明之用，在專利申請上並不受此種結構之限制。
參照圖1至圖6所示，為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置之立體外觀圖、立體分解圖、平面外觀圖及剖面結構圖。本發明感測裝置10包括有一個傳動機構20及一個扭力感測器30；其中：
該傳動機構20包括有一個曲柄軸21。
該扭力感測器30包括有一個外套管31及一個第一應變規32，該外套管31包括有一個主管部311及一個第一變形部33，該主管部311套接於該曲柄軸21並環繞該曲柄軸21一周，該第一變形部33連接於該主管部311沿平行該曲柄軸21軸向的方向的一端，該第一變形部33沿該曲柄軸21的圓周方向設置有一個第一側331及相反於該第一側331的一個第二側332，以該曲柄軸21為中心該第一側331至該第二側332之間形成一個第一夾角A1，該第一夾角A1的角度小於180度，該第一應變規32貼合於該第一變形部33。
該第一應變規32的一端貼合於該第一變形部33且另一端貼合於該主管部311。
該第一應變規32貼合於該外套管31相反於該曲柄軸21一側的外周緣，該扭力感測器30包括有一個處理單元34，該處理單元34連接於該第一應變規32並貼合於該主管部311相反於該曲柄軸21一側的外周緣，該處理單元34能夠接收該第一應變規32的訊號。
該扭力感測器30包括有一個第二應變規35，該外套管31包括有一個第二變形部36，該第二變形部36連接於該主管部311沿平行該曲柄軸21軸向的方向的一端，該第一變形部33與該第二變形部36分別設置於該曲柄軸21沿其徑向相反的兩側，該第二變形部36沿該曲柄軸21的圓周方向設置有一個第三側361及相反於該第三側361的一個第四側362，以該曲柄軸21為中心該第三側361至該第四側362之間形成一個第二夾角A2，該第二夾角A2的角度小於180度，該第二應變規35的一端貼合於該第二變形部36且另一端貼合於該主管部311，該第二應變規35貼合於該外套管31相反於該曲柄軸21一側的外周緣，該處理單元34能夠接收該第二應變規35的訊號。
該第一夾角A1在本實施例中的角度大於30度且小於90度，該第二夾角A2在本實施例中的角度大於30度且小於90度。
該外套管31包括有一個承接管部312，該承接管部312套接於該曲柄軸21並環繞該曲柄軸21一周，該第一變形部33沿平行該曲柄軸21軸向的方向相反於該主管部311的一端連接於該承接管部312，該第二變形部36沿平行該曲柄軸21軸向的方向相反於該主管部311的一端連接於該承接管部312。
該外套管31包括有一個第一延伸部313及一個第二延伸部314，該第一延伸部313與該第二延伸部314分別連接於該主管部311沿平行該曲柄軸21軸向的方向的一端並往鄰近該承接管部312的方向延伸，該第一延伸部313與該第二延伸部314分別設置於該曲柄軸21沿其徑向相反的兩側，該第一延伸部313沿該曲柄軸21的圓周方向的一側與該第一側331相鄰且另一側與該第三側361相鄰，該外套管31設置有呈U字形的一個第一切溝315，該第一切溝315設置於該第一延伸部313周圍，該第一切溝315由該第一延伸部313鄰近該第一側331的一側經過該第一延伸部313鄰近該承接管部312的一側並延伸至該第一延伸部313鄰近該第三側361的一側，該第二延伸部314沿該曲柄軸21的圓周方向的一側與該第二側332相鄰且另一側與該第四側362相鄰，該外套管31設置有呈U字形的一個第二切溝316，該第二切溝316設置於該第二延伸部314周圍，該第二切溝316由該第二延伸部314鄰近該第二側332的一側經過該第二延伸部314鄰近該承接管部312的一側並延伸至該第二延伸部314鄰近該第四側362的一側。
該傳動機構20包括有一個第一端蓋22及一個第二端蓋23，該第一端蓋22套接於該承接管部312，該第二端蓋23套接於該主管部311相反於該第一端蓋22的一端。
該第一端蓋22的內周緣設置有數個卡掣凹緣221，該第一延伸部313相反於該曲柄軸21一側的外周緣設置有一個第一卡掣凸緣317，該第二延伸部314相反於該曲柄軸21一側的外周緣設置有一個第二卡掣凸緣318，該第一卡掣凸緣317與該第二卡掣凸緣318分別插設於該數個卡掣凹緣221的其中之二。
該傳動機構20包括有一個第一軸承座24、一個第一軸承25、一個第二軸承座26及一個第二軸承27，該第一軸承座24與該第二軸承座26分別套接於該曲柄軸21的外周緣，該第一軸承25套接於該第一軸承座24，該承接管部312套接於該第一軸承25相反於該曲柄軸21一側的外周緣，該第二軸承27套接於該第二軸承座26，該第二軸承27相反於該曲柄軸21一側的外周緣抵靠於該第二端蓋23。
該感測裝置10透過上述結構能夠提高該扭力感測器30感測扭力的精準度。該第一變形部33能夠在該曲柄軸21轉動時產生相對應的變形，且採上述結構的該第一變形部33的變形量大、變形方式穩定，以該第一應變規32測量該第一變形部33應變程度並換算為扭力的檢測方式能夠獲得準確的測量數據。自行車的踏板被踩踏時能夠驅動該曲柄軸21轉動，使用者踩踏踏板的同時也會對該曲柄軸21產生一側向力，驅使該曲柄軸21的軸心產生微量的偏擺歪斜，尤其是沿垂直方向的上下偏擺，當該曲柄軸21偏擺時則能夠推擠該第一變形部33或該第二變形部36變形，並經由該扭力感測器30獲取變形訊號並轉換為扭力數據，藉由軸承與端蓋等組件可將該曲柄軸21的偏擺限制在合理的範圍內，且該曲柄軸21的偏擺必然首先擠壓該第一變形部33或該第二變形部36變形，使該感測裝置10能夠快速地反應並精準的輸出扭力數據。
就以上所述可以歸納出本發明具有以下優點：
1.為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置，其中感測裝置包括有一個傳動機構及一個扭力感測器，該傳動機構包括有一個曲柄軸，該扭力感測器包括有一個外套管及一個第一應變規，該外套管包括有一個主管部及一個第一變形部，該主管部套接於該曲柄軸並環繞該曲柄軸一周，該第一變形部連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端，該第一變形部沿該曲柄軸的圓周方向設置有一個第一側及相反於該第一側的一個第二側，以該曲柄軸為中心該第一側至該第二側之間形成一個第一夾角，該第一夾角的角度小於180度，該第一應變規貼合於該第一變形部，該感測裝置透過上述結構能夠提高該扭力感測器感測扭力的精準度。
惟上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，故舉凡數值之變更或等效元件之置換，或依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範疇。
10:感測裝置 20:傳動機構 21:曲柄軸 22:第一端蓋 221:卡掣凹緣 23:第二端蓋 24:第一軸承座 25:第一軸承 26:第二軸承座 27:第二軸承 30:扭力感測器 31:外套管 311:主管部 312:承接管部 313:第一延伸部 314:第二延伸部 315:第一切溝 316:第二切溝 317:第一卡掣凸緣 318:第二卡掣凸緣 32:第一應變規 33:第一變形部 331:第一側 332:第二側 34:處理單元 35:第二應變規 36:第二變形部 361:第三側 362:第四側 A1:第一夾角 A2:第二夾角
圖1：為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置之立體外觀圖。 圖2：為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置之立體分解圖。 圖3：為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置外套管之平面外觀圖。 圖4：為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置外套管另一視角之平面外觀圖。 圖5：為本發明電動助力自行車之扭力感測裝置之剖面結構圖。 圖6：為由圖5中6-6線所取之剖面結構圖。
10:感測裝置
20:傳動機構
21:曲柄軸
22:第一端蓋
23:第二端蓋
26:第二軸承座
30:扭力感測器
31:外套管
311:主管部
32:第一應變規
34:處理單元

Claims (10)

  1. 一種電動助力自行車之扭力感測裝置，其包括有：一個傳動機構，該傳動機構包括有一個曲柄軸；一個扭力感測器，該扭力感測器包括有一個外套管及一個第一應變規，該外套管包括有一個主管部及一個第一變形部，該主管部套接於該曲柄軸並環繞該曲柄軸一周，該第一變形部連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端，該第一變形部沿該曲柄軸的圓周方向設置有一個第一側及相反於該第一側的一個第二側，以該曲柄軸為中心該第一側至該第二側之間形成一個第一夾角，該第一夾角的角度小於180度，該第一應變規貼合於該第一變形部，該外套管設置有一個第一切溝及一個第二切溝，該第一切溝與該第一側相鄰，該第二切溝與該第二側相鄰。
  2. 如請求項1所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該第一應變規的一端貼合於該第一變形部且另一端貼合於該主管部。
  3. 如請求項1所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該第一應變規貼合於該外套管相反於該曲柄軸一側的外周緣，該扭力感測器包括有一個處理單元，該處理單元連接於該第一應變規並貼合於該主管部相反於該曲柄軸一側的外周緣，該處理單元能夠接收該第一應變規的訊號。
  4. 如請求項3所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該扭力感測器包括有一個第二應變規，該外套管包括有一個第二變形部，該第二變形部連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端，該第一變形部與該第二變形部分別設置於該曲柄軸沿其徑向相反的兩側，該第二變形部沿該曲柄軸的圓周方向設置有一個第三側及相反於該第三側的一個第四側，以該曲柄軸為中 心該第三側至該第四側之間形成一個第二夾角，該第二夾角的角度小於180度，該第二應變規的一端貼合於該第二變形部且另一端貼合於該主管部，該第二應變規貼合於該外套管相反於該曲柄軸一側的外周緣，該處理單元能夠接收該第二應變規的訊號。
  5. 如請求項4所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該第一夾角的角度大於30度且小於90度，該第二夾角的角度大於30度且小於90度。
  6. 如請求項4所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該外套管包括有一個承接管部，該承接管部套接於該曲柄軸並環繞該曲柄軸一周，該第一變形部沿平行該曲柄軸軸向的方向相反於該主管部的一端連接於該承接管部，該第二變形部沿平行該曲柄軸軸向的方向相反於該主管部的一端連接於該承接管部。
  7. 如請求項6所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該外套管包括有一個第一延伸部及一個第二延伸部，該第一延伸部與該第二延伸部分別連接於該主管部沿平行該曲柄軸軸向的方向的一端並往鄰近該承接管部的方向延伸，該第一延伸部與該第二延伸部分別設置於該曲柄軸沿其徑向相反的兩側，該第一延伸部沿該曲柄軸的圓周方向的一側與該第一側相鄰且另一側與該第三側相鄰，該第一切溝呈U字形且設置於該第一延伸部周圍，該第一切溝由該第一延伸部鄰近該第一側的一側經過該第一延伸部鄰近該承接管部的一側並延伸至該第一延伸部鄰近該第三側的一側，該第二延伸部沿該曲柄軸的圓周方向的一側與該第二側相鄰且另一側與該第四側相鄰，該第二切溝呈U字形且設置於該第二延伸部周圍，該第二切溝由該第二延伸部鄰近該第二側的一側經過該第二延伸部鄰近該承接管部的一側並延伸至該第二延伸部鄰近該第四側的一側。
  8. 如請求項7所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該傳動機構包括有一個第一端蓋及一個第二端蓋，該第一端蓋套接於該承接管部，該第二端蓋套接於該主管部相反於該第一端蓋的一端。
  9. 如請求項8所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該第一端蓋的內周緣設置有數個卡掣凹緣，該第一延伸部相反於該曲柄軸一側的外周緣設置有一個第一卡掣凸緣，該第二延伸部相反於該曲柄軸一側的外周緣設置有一個第二卡掣凸緣，該第一卡掣凸緣與該第二卡掣凸緣分別插設於該數個卡掣凹緣的其中之二。
  10. 如請求項8所述之電動助力自行車之扭力感測裝置，其中該傳動機構包括有一個第一軸承座、一個第一軸承、一個第二軸承座及一個第二軸承，該第一軸承座與該第二軸承座分別套接於該曲柄軸的外周緣，該第一軸承套接於該第一軸承座，該承接管部套接於該第一軸承相反於該曲柄軸一側的外周緣，該第二軸承套接於該第二軸承座，該第二軸承相反於該曲柄軸一側的外周緣抵靠於該第二端蓋。
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