力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术适用于自行车领域，提供了一种力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法。力矩传感器包括中轴；第一传动件和第四传动件，第一传动件固设于中轴，第四传动件可转动地套设于中轴，第一传动件和第四传动件沿中轴的轴线方向间隔排列设置；支撑悬臂，一端固定在车体上，另一端可转动地设有第二传动件和第五传动件，第二传动件和第五传动件共轴一设置，第二传动件与第一传动件啮合，第五传动件与第四传动件啮合；应变片，设于支撑悬臂上。通过弯矩的传动结构设计，将现有结构中中轴1上动态扭矩转换为关系稳定的弯矩进行测量，相比现有技术，无需采用无线传输扭矩，没有无线供电和无线通讯存在的风险，扭矩获取可靠性强，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法


[0001]本专利技术属于自行车领域，尤其涉及一种力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法。

技术介绍

[0002]助力自行车，是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，以电池作为辅助动力来源，安有电机,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。在助力自行车领域，电机安装位置主要分为两种，一种是中置，即电机安装在车身的中间位置即五通位置的电机，称为中置电机。中置电机与车架连接，并通过链条与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机没有电源的情况下，骑行者可以通过脚踏实现人力骑行，阻力和正常的自行车没有差别。另外一种则是安装在自行车的轮毂中，称为轮毂电机。
[0003]中置助力单车其力矩传感器是单车中的核心技术，是骑行过程中采集骑行力矩的检测端，现有中置助力单车检测骑行力矩，通用的方法是通过旋转变形轴(旋转中轴/中轴上变形体)上贴应变片采集弯矩应变(弯矩应变引起的应变片阻值变化)，经过半桥/全桥采集形变后应变片的电压信号，通过放大、A/D处理，经由无线通讯方式将信号传输给静止的信号接收端，从而采集动态弯矩，时旋转轴上应变片的供电通过电磁感应(主副线圈变压器形式)进行供电。此种方式需要处理无线供电和无线通信问题，导致信号处理麻烦，存在外部电磁信号干扰风险，需要做电磁屏蔽处理。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供的力矩传感器，旨在解决现有技术中需要处理无线供电和无线通信问题，导致信号处理麻烦，存在外部电磁信号干扰风险，需要做电磁屏蔽处理的问题。
[0005]本专利技术实施例是这样实现的，一种力矩传感器，用于助力自行车的中置电机，包括：
[0006]中轴，用于连接脚踏；
[0007]第一传动件和第四传动件，所述第一传动件固设于所述中轴，所述第四传动件可转动地套设于所述中轴，所述第一传动件和所述第四传动件沿所述中轴的轴线方向间隔排列设置；
[0008]支撑悬臂，一端固定在车体上，另一端可转动地设有第二传动件和第五传动件，所述第二传动件和所述第五传动件共轴且一体设置，所述第二传动件与所述第一传动件啮合，所述第五传动件与所述第四传动件啮合；
[0009]应变片，设于所述支撑悬臂上，用以获取应变片当所述支撑悬臂在所述第一传动件与所述第二传动件传动时所产生的电压变化值。
[0010]进一步地，所述支撑悬臂包括间隔设置的第一固定板和第二固定板，以及连接所述第一固定板和所述第二固定板的连接轴，所述第二传动件、所述第五传动件可转动地固
定于所述连接轴上。
[0011]进一步地，支撑悬臂还包括固定件，所述固定件连接所述第一固定板和所述第二固定板并用于与车体固定。
[0012]进一步地，所述应变片设于所述第一固定板和/或所述第二固定板的垂直于所述连接轴轴线方向的相对两侧。
[0013]本专利技术还提供了一种助力装置，包括第三传动件以及前述的助力传感器，所述第三传动件可相对所述中轴转动地设于所述中轴上并且位于所述第四传动件的背离所述第一传动件的一侧，所述第四传动件可单向带动所述第三传动件转动，所述第三传动件用于连接负载。
[0014]进一步地，所述第三传动件设有连接部，所述连接部上设有第一单向联动件，所述第四传动件固设于所述第一单向联动件，所述第四传动件可通过所述第一单向联动件带动所述第三传动件联动。
[0015]本专利技术还提供了一种助力自行车，包括：
[0016]车体；
[0017]中置电机，设于所述车体上，所述中置电机的输出端设有第六传动件；以及
[0018]前述的助力装置，所述第三传动件与所述第六传动件啮合，所述第六传动件可单向带动所述第三传动件转动。
[0019]进一步地，所述中置电机的输出端固设有第二单向联动件，所述第六传动件与第二单向联动件连接，所述中置电机可通过所述第二单向联动件带动所述第三传动件转动。
[0020]本专利技术还提供了一种力矩检测方法，包括以下步骤：
[0021]获取支撑悬臂的弯矩；
[0022]根据所述支撑悬臂的弯矩、所述支撑悬臂与第一传动件和第二传动件连线的夹角、所述第二传动件的中心至所述支撑悬臂另一固定端的距离，获取第二传动件与第一传动件配合传动的径向力以及第五传动件和第四传动件配合传动的径向力；
[0023]根据所述第一传动件的径向力和所述第一传动件的压力角、所述第四传动件的径向力和所述第四传动件的压力角，分别获取所述第一传动件的周向力、所述第四传动件的周向力，其中，所述第一传动件与所述第一传动件传动位置的周向力相等，所述第四传动件与所述第五传动件传动位置的周向力相等；
[0024]根据所述第一传动件的径向力、周向力以及半径，所述第四传动件的径向力、周向力以及半径，获取中轴的弯矩。
[0025]进一步地，所述获取所述支撑悬臂的弯矩的步骤具体包括：
[0026]获取所述支撑悬臂的应变力，根据所述应变力获取所述支撑悬臂的弯矩。
[0027]本专利技术所达到的有益效果：在中轴上设置第一传动件和第四传动件，在车体上设置支撑悬臂，并在支撑悬臂上转动设置第二传动件与第一传动件啮合和第五传动件与第四传动件啮合形成传动，由于支撑悬臂的一端处于固定姿态，第二传动件径向力分力和第五传动件径向分力的合力能够对支撑悬臂产生一定的弯曲现象，进一步通过在支撑悬臂上设置应变片以检测支撑悬臂的电阻变化值，从而能够获取到中轴的输入弯矩，即中轴驱动负载时所需要的力。
附图说明
[0028]图1是本专利技术提供的助力装置的立体图；
[0029]图2是图1中A
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A处的截面图；
[0030]图3是本专利技术提供的助力装置的侧视图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]本专利技术在中轴上设置第一传动件，在车体上设置支撑悬臂，并在支撑悬臂上转动设置第二传动件与第一传动件啮合和第五传动件与第四传动啮合形成传动，第二传动件径向力分力与第五传动件径向分力的合力能够对支撑悬臂产生一定的弯曲现象，进一步通过在支撑悬臂上设置应变片以检测支撑悬臂的电阻变化值，从而能够获取到中轴的输入弯矩，即中轴驱动负载时所需要的力。
[0033]实施例一
[0034]参见图1
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3，本专利技术提供了一种力矩传感器，用于助力自行车的中置电机，其特征在于，包括中轴1、第一传动件2、第二传动件4、第三传动件61、第四传动件62、第五传动件63、支撑悬臂3以及应变片5。其中，中轴1用于连接脚踏；第一传动件2固设于中轴1以使能够随中轴1转动，第四传动件62可转动地套设于所述中轴1，第一传动件2和第四传动件62沿中轴的轴线方向间隔排列设置，以避免第一传动件2和第四传动件转动时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力矩传感器，用于助力自行车的中置电机，其特征在于，包括：中轴，用于连接脚踏；第一传动件和第四传动件，所述第一传动件固设于所述中轴，所述第四传动件可转动地套设于所述中轴，所述第一传动件和所述第四传动件沿所述中轴的轴线方向间隔排列设置；支撑悬臂，一端固定在车体上，另一端可转动地设有第二传动件和第五传动件，所述第二传动件和所述第五传动件共轴且一体设置，所述第二传动件与所述第一传动件啮合，所述第五传动件与所述第四传动件啮合；应变片，设于所述支撑悬臂上，用以获取所述应变片当所述支撑悬臂在所述第一传动件与所述第二传动件传动时所产生的电压变化值。2.如权利要求1所述的力矩传感器，其特征在于，所述支撑悬臂包括间隔设置的第一固定板和第二固定板，以及连接所述第一固定板和所述第二固定板的连接轴，所述第二传动件、所述第五传动件可转动地固定于所述连接轴上。3.如权利要求2所述的力矩传感器，其特征在于，支撑悬臂还包括固定件，所述固定件连接所述第一固定板和所述第二固定板并用于与车体固定。4.如权利要求2所述的力矩传感器，其特征在于，所述应变片设于所述第一固定板和/或所述第二固定板的垂直于所述连接轴轴线方向的相对两侧。5.一种助力装置，其特征在于，包括第三传动件以及如权利要求1
‑
4任一项所述的助力传感器，所述第三传动件可相对所述中轴转动地设于所述中轴上并且位于所述第四传动件的背离所述第一传动件的一侧，所述第四传动件可单向带动所述第三传动件转动，所述第三传动件用于连接负载。6.如权利要求5所述的助力装置，其特征在于，所述第三传动件设有连接部，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖力子，
申请(专利权)人：深圳拓邦股份有限公司，
类型：发明
国别省市：