TWM453843U - 電動自行車之踏力感測機構 - Google Patents

Description

電動自行車之踏力感測機構

本創作與電動自行車有關，特別是有關於一種電動自行車之踏力感測機構。

中國公開第101279630號專利案揭露出一種「配備傳器的自行車部件和用於配備各該部件的檢測單元」，其在曲柄軸之左右兩端分別設置一應變規，用以量測曲柄軸在受到扭矩作用時所產生的扭矩變形量。

然而在此專利案中，雖然兩應變規的相對角位置及相對軸向位置均可進行調整，但是主要是採取量測曲柄軸之扭矩變形量的方式，再加上該曲柄軸之左、右兩端的力量傳遞方式不同，所以前述應變規的設計無法準確判斷出該曲柄軸之左、右兩端的踏力訊號，因而無法維持訊號的連續性，騎乘品質也就會隨之降低。

本創作之主要目的在於提供一種電動自行車之踏力感測機構，其能藉由量測曲柄軸之彎矩變形量及扭矩變形量而準確地判斷出曲柄軸之左、右兩端的踏力訊號，用以提升騎乘品質。

為達成上述目的，本創作之踏力感測機構包含有一曲柄軸、二曲柄、一大齒盤、一彎矩應變規，以及一扭矩應變規。該兩曲柄設於該曲柄軸之兩端，用以供一踏板安裝，使得該兩曲柄可受踏力的作用來帶動該曲柄軸轉動；該大 齒盤套設固定於其中一該曲柄而可隨該曲柄轉動；該彎矩應變規貼設於該曲柄軸，用以量測該曲柄軸受彎矩作用時的應變量；該扭矩應變規貼設於該曲柄軸，用以量測該曲柄軸受扭矩作用時的應變量。

藉此，本創作之踏力感測機構利用該彎矩應變規及該扭矩應變規來量測該曲柄軸的彎矩應變量及扭矩應變量，進而準確地判斷出該曲柄軸之左、右兩端的踏力訊號，用以達到提升騎乘品質的目的。

茲配合圖式列舉以下較佳實施例，用以對本創作之結構及功效進行詳細說明。

請先參閱第一圖，為本創作一較佳實施例之電動自行車之踏力感測機構10，包含有一曲柄軸20、二曲柄30、一大齒輪40、一彎矩應變規50、一扭矩應變規60、二運算放大器70、72、一微控制器80，以及一應變傳感器90。

兩曲柄30連接於曲柄軸20之兩端，分別供一踏板14安裝而可受踏力的作用而帶動曲柄軸30於一五通管12內轉動。

大齒盤40套設固定於其中一曲柄30而可隨著曲柄30轉動。

彎矩應變規50貼設於曲柄軸20之中央，並且具有與曲柄軸20之軸向相互平行之應變方向，如第二圖所示，用以量測曲柄軸20受彎矩作用時的彎矩應變量，並將所量測到的彎矩應變量轉換成一彎矩應變訊號。

扭矩應變規60貼設於曲柄軸20之中央，並且具有與曲柄軸20之軸向呈45度夾角之應變方向，如第三圖所示，用以量測曲柄軸20受扭矩作用時的扭矩應變量，並將所量測到的扭矩應變量轉換成一扭矩應變訊號。在本實施例中，彎矩應變規50及扭矩應變規60是呈現180度的對稱設置，如第四圖所示。

運算放大器70、72設於曲柄軸20，並且分別電性連接彎矩應變規50及扭矩應變規60，如第七圖所示，用以分別運算放大彎矩應變規50之彎矩應變信號及扭矩應變規60之扭矩應變信號。

微控制器80(Microcontroller Unit，MCU)電性連接該兩運算放大器70、72，如第七及八圖所示，用以整合該兩運算放大器70、72所接收的彎矩應變訊號及扭矩應變訊號，並分別轉換成左腳踏力訊號及右腳踏力訊號。

應變傳感器90可為旋轉變壓器或導電滑環，在此並不加以限定，由於兩者皆為習知結構，容不再贅述其動作原理。應變傳感器90套設於曲柄軸30且電性連接微控制器80，用以將微控制器80所轉換的踏力訊號傳送出去。

當騎乘者以左腳踩踏時，如第七圖所示，左腳的踩踏力量傳遞至曲柄軸20之後再傳遞至大齒盤40，接著大齒盤40會再透過鏈條來帶動後輪轉動，此時的曲柄軸20除了會受到踏力所產生的彎矩作用而產生彎曲變形之外，還會受到踏力與鏈條拉力所產生的扭矩作用而產生扭曲變形，在此情況下，彎矩應變規50即可藉由所量測到的彎矩 應變量來產生相對應的彎矩應變訊號，扭矩應變規60亦可藉由所量測到的扭矩應變量來產生相對應的扭矩應變訊號，運算放大器70、72便會將所接收到彎矩應變訊號扭矩應變訊號加以運算放大後再分別傳遞給微控制器80進行轉換成左腳踏力訊號，最後再將此左腳踏力訊號傳送至應變傳感器90，進而推算出曲柄軸20所受到的左腳踏力大小。

反之，當騎乘者以右腳踩踏時，如第八圖所示，右腳的踩踏力量則是直接傳送到大齒盤40，曲柄軸20僅會受到彎矩作用而產生彎曲變形，此時的彎矩應變規50即可藉由所量測到的彎矩應變量來產生相對應的彎矩應變訊號，運算放大器70便只會接收到一個訊號，經過運算放大器70的處理之後再傳遞給微控制器80運算處理成右腳踏力訊號，最後再將此右腳踏力訊號傳送至應變傳感器90，進而推算出曲柄軸20所受到的右腳踏力大小。

另一方面，彎矩應變規50及扭矩應變規60的位置可有不同的變化，如第五圖所示，兩者之間呈現90度的設置，同樣可以量測曲柄軸20之彎矩應變量及扭矩應變量；再者，為了能夠檢測出應變量的最大值，彎矩應變規50可以設置兩片且呈現180度的對稱設置，並與扭矩應變規60之間相隔90度，如第六圖所示。

綜上所陳，本創作之踏力感測機構10利用貼附在曲柄軸20之彎矩應變規50及扭矩應變規60來個別量測曲柄軸20之彎曲變形量及扭曲變形量，藉以準確判斷出左踏力訊 號或右踏力訊號，如此便能維持踏力訊號的連續性，用以達到提升騎乘品質的目的。

10‧‧‧踏力感測機構

12‧‧‧五通管

20‧‧‧曲柄軸

30‧‧‧曲柄

40‧‧‧大齒盤

50‧‧‧彎矩應變規

60‧‧‧扭矩應變規

70‧‧‧運算放大器

80‧‧‧微控制器

90‧‧‧應變傳感器

第一圖為本創作一較佳實施例之俯視剖面圖。

第二圖為本創作一較佳實施例之局部平面圖，主要顯示彎矩應變規貼設於曲柄軸之狀態。

第三圖類同於第二圖，主要顯示扭矩應變規貼設於曲柄軸之狀態。

第四至六圖為本創作一較佳實施例之剖視圖，主要顯示彎矩應變規及扭矩應變規的不同設置位置。

第七圖為本創作一較佳實施例以左腳踩踏時之流程方塊圖。

第八圖為本創作一較佳實施例以右腳踩踏時之流程方塊圖。

10‧‧‧踏力感測機構

12‧‧‧五通管

20‧‧‧曲柄軸

30‧‧‧曲柄

40‧‧‧大齒盤

50‧‧‧彎矩應變規

60‧‧‧扭矩應變規

Claims (10)

1. 一種電動自行車之踏力感測機構，包含有：一曲柄軸；二曲柄，設於該曲柄軸之兩端；一大齒盤，設於其中一該曲柄，使得該大齒盤能隨著該曲柄轉動；至少一彎矩應變規，貼設於該曲柄軸，用以量測該曲柄軸受彎矩作用時的應變量；以及一扭矩應變規，貼設於該曲柄軸，用以量測該曲柄軸受扭矩作用時的應變量。
2. 如請求項1所述之電動自行車之踏力感測機構，其中該彎矩應變規與該扭矩應變規分別貼設於該曲柄軸之中央位置，並且呈現180度的設置。
3. 如請求項1所述之電動自行車之踏力感測機構，其中該彎矩應變規與該扭矩應變規分別貼設於該曲柄軸之中央位置，並且呈現90度的設置。
4. 如請求項1所述之電動自行車之踏力感測機構，其中該彎矩應變規的數目為兩個，該兩彎矩應變規與該扭矩應變規分別貼設於該曲柄軸之中央位置，該兩彎矩應變規之間相隔180度，並分別與該扭矩應變規之間相隔90度。
5. 如請求項1所述之電動自行車之踏力感測機構，其中該彎矩應變規具有與該曲柄軸之軸向相互平行之應變方向。
6. 如請求項1所述之電動自行車之踏力感測機構，其 中該扭矩應變規具有與該曲柄軸之軸向呈45度夾角之應變方向。
7. 如請求項1所述之電動自行車之踏力感測機構，更包含有二運算放大器，該兩運算放大器分別電性連接該彎矩應變規及該扭矩應變規，用以分別運算且放大該彎矩應變規及該扭矩應變規所產生的應變訊號。
8. 如請求項7所述之電動自行車之踏力感測機構，更包含有一微控制器(MCU)，該微控制器電性連接該兩運算放大器，用以整合該兩運算放大器所接收的應變訊號，並轉換成踏力訊號。
9. 如請求項8所述之電動自行車之踏力感測機構，更包含有一應變傳感器，該應變傳感器電性連接該微控制器，用以將該微控制器所轉換之踏力訊號傳送出去。
10. 如請求項9所述之電動自行車之踏力感測機構，其中該應變傳感器為旋轉變壓器或導電滑環。