CN102295054A - 一种电动自行车曲柄扭矩感应器 - Google Patents

Abstract

本发明是在电动自行车上使用的一种曲柄扭矩感应器，其结构简单。包托架，五通模块，枢轴，弹性件，电子位移感应装置。其主要特征是，五通模块左侧和托架左侧枢接，允许五通模块在托架内以枢轴为圆心轻微旋转。通过弹性件，使五通模块右端在托架右端的位移和曲柄扭矩建立一种一一对应的线性关系，电子位移感应装置则把这种位移转化为电信号。电动自行车控制器可以根据采集的电信号调节电机输出扭矩的大小，从而实现电动自行车人力和电力的有机结合，协调工作。

Description

一种电动自行车曲柄扭矩感应器

技术领域

电动自行车，自行车，三轮车，电动三轮车。

技术背景

电动自行车是一种非常环保的交通工具。传统的速度传感器没有对曲柄扭矩进行测量，根本无法判断骑行人踩踏脚踏时曲柄的扭矩，因而容易造成骑行时失去控制，推行时飞车，存在严重的安全隐患。而目前一般的力矩感应器是从旋转的链盘上测量扭矩信号，信号采集和传输稳定性差，并且生产成本较高，因而无法真正在市场上推广。

发明内容

本发明的主要特征是：五通模块1左侧和托架3左侧枢接，允许五通模块1右端在托架3内以枢轴6为圆心轻微旋转，旋转的平面是中轴和后轴所组成的平面。通过弹性件2，使五通模块1右端在托架3右端的位移和曲柄8扭矩建立一种一一对应的线性关系，电子位移感应装置则把这种位移转化为电信号。电动自行车控制器可以根据采集的电信号反推出曲柄8扭矩，调节电机输出扭矩的大小。从而实现电动自行车人力和电力的有机结合，协调工作。

五通模块1，传统的五通是焊接在车架上的，该五通模块1的特点是一个独立分离的模块；左侧和托架3左侧枢接，在托架3内以枢轴6为圆心一定角度的旋转；但仍具有原来的承载轴承4和中轴5的功能。

弹性件2，可以是弹簧、弹片或其他弹性材料。紧贴于托架3内壁，使五通模块1右端和托架3右端建立一种弹性关系。

托架3，是一个腔体，可将五通模块1半包含或包含于腔体内，通过枢轴6，和五通模块是一种枢接关系；是一个固定架，可通过螺丝或铆钉固定在车架10底部，也可以焊接在车架10底部。

枢轴6，枢接五通模块1左侧和托架3左侧。

电子位移感应装置，可以感应五通模块1右端相对于托架3右端位移的大小，并把位移信号转化为电信号传递给控制器。

电子压力感应装置，介于五通模块1右端和托架3右端之间，取代弹性件2和电子位移感应装置，可以测量出五通模块1右端对托架3右端的压力，并把压力信号转化为电信号，并传递给控制器。

附图说明：

图1为本发明力学示意图，相对于整车右视

图2为本发明主体示意图，相对于整车右视

图3为本发明俯视图

F1表示向下踩踏力，F2表示链条向后的拉力，F3表示中轴右端向后的压力，F4表示托架对五通模块的压力。L1为曲柄臂长，也为F1的臂长；L2为轮盘半径，也为F2臂长，L3为F3的力臂，L4为F4的力臂。  1为五通模块，2为弹性件，3为托架，4为轴承，5为中轴，6为枢轴，7为脚踏，8为曲柄，9为轮盘，10为车架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明装置进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1，当骑行人踩踏脚踏7时，产生一个向下的压力F1，相应的扭矩T1=F1×L1，此时链条拉紧，产生一个反作用力F2，相应的扭矩T2=F2×L2。T1=T2。     由于链盘位于中轴5右端，F2把这个力通过链盘传导给中轴5，中轴5右端产生一个和F2相等的压力F3，中轴5右端又通过轴承4把压力传导给五通模块1右端，由于五通模块1左侧和托架3左侧之间是一种枢接关系。如图3，五通模块1右端在受力后以枢轴6为圆心，沿着F3方向旋转。此时弹性件2受到压力F4压迫变形，设定该弹性件2的弹性系数为K，位移距离为⊿l，则F4=K×⊿l。

因为F2=F3，

根据图3： F4×L4=F3×L3；

因为F2=F3，所以F4×L4=F2×L3；所以F2=F4×L4÷L3

因为F4=K×⊿l，所以 F2= K×⊿l×L4÷L3

因为T2=F2×L2，所以 T2= K×⊿l×L4÷L3×L2

因为：T1=T2，可得出曲柄8扭矩与五通模块1右端位移的函数关系为：

T1= K×⊿l×L4÷L3×L2

较佳的，可以在托架3上设一霍尔组件，在五通模块1的一个与此相近位置上设一个永久磁铁，通过两者相对位移产生电的动势把位移信号转化为电信号。

电子位移感应装置把位移信号转化为电信号后传递给控制器，控制器根据反推出的曲柄8扭矩的大小调节电动自行车电机输出扭矩大小，从而实现电动自行车人力和电力的有机结合。

实施例二

如图2，可以把电子压力感应装置替代弹性件2，同时取消电子位移感应装置。如图1，当骑行人踩踏脚踏7时，产生一个向下的压力F1，相应的扭矩T1=F1×L1，此时链条拉紧，产生一个反作用力F2，相应的扭矩T2=F2×L2。

由于链盘位于中轴5右端，F2把这个力通过链盘传导给中轴5，中轴5右端产生一个和F2相等的压力F3，中轴5右端又通过轴承4把压力传导给五通模块1右端，由于五通模块1左侧和托架3左侧之间是一种枢接关系。如图3，五通模块1右端在受力后以枢轴6为圆心，沿着F3方向旋转。五通模块1右端在受力后又把这个压力F4传递给电子压力感应装置。这时电子压力感应装置测量出了F4的大小。

F2=F3,   T1=T2 得出 T1=F2×L2

根据图3, F4×L4=F3×L3； 所以F4×L4=F2×L3；所以F2=F4×L4÷L3

所以，T1= （F4×L4÷L3）×L2

电子压力感应装置把压力信号转化为电信号后传递给控制器，控制器根据F3的大小，反推出的曲柄8扭矩的大小，调节电动自行车电机的输出扭矩大小，从而实现电动自行车人力和电力的有机结合。

Claims (6)

1.一种电动自行车曲柄扭矩感应器，主要特征是：五通模块左侧和托架左侧枢接，允许五通模块右端在托架内以枢轴为圆心一定角度的转动；通过弹性件，使五通模块右端在托架右端的位移和曲柄扭矩建立一种一一对应的线性关系，感应装置则把这种位移转化为电信号；电动自行车控制器可以根据采集的电信号调节电机输出扭矩的大小，从而实现电动自行车人力和电力的有机结合，协调工作；

五通模块，传统的五通是焊接在车架上的，该五通模块的特点是一个独立分离的模块，和托架枢接；但仍具有原来的承载轴承和中轴的功能；

弹性件，可以是弹簧，弹片或其他弹性材料，紧贴于托架右端内壁，使五通模块右端和托架右端建立一种弹性关系；

托架，是一个腔体，可将五通模块半包含或包含于腔体内，通过枢轴，和五通模块是一种枢接关系；是一个固定架，可通过螺丝或铆钉固定在车架底部，也可以焊接在车架底部；

枢轴，枢接五通模块左侧和托架左侧；

电子位移感应装置，可以感应五通模块右端相对于托架右端位移的大小，并把位移信号转化为电信号传递给控制器；

电子压力感应装置，介于五通模块右端和托架右端之间，取代弹性件和电子位移感应装置，可以测量出五通模块右端对托架右端的压力，并把压力信号转化为电信号传递给控制器,。

2.根据权利要求1，五通模块左侧和托架左侧是一种枢接关系，允许五通模块右端在托架内以枢轴为圆心轻微旋转，通过弹性件，使五通模块右端在托架右端的位移和曲柄扭矩建立一种一一对应的线性关系，电子位移感应装置则把这种位移转化为电信号。

3.根据权利要求1，可以在托架右端设一霍尔组件，同时在五通模块右端的一个与此相近位置上设一永久磁铁，通过两者相对位移产生一电动势把位移信号转化为电信号，并把该信号传递给控制器。

4.根据权利要求1，电子压力感应装置，介于五通模块右端和托架右端之间，取代弹性件和电子位移感应装置，可以测量出五通模块右端对托架右端的压力，并把压力信号转化为电信号后传递给控制器。

5.根据权利要求2或3或4， 该装置可以根据反推出来的曲柄扭矩的大小调节电动自行车电机的输出扭矩，从而实现电动自行车电力和人力的有机结合，协调工作。

6.根据权利要求1或2或3或4或5，该装置权利要求范围包括电动自行车，电动助力车，自行车，三轮车，电动三轮车，电动助力三轮车。

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