專利名稱：自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)及其二次式信號傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車所受力矩的感測系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)及其二次式信號傳輸方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電動(dòng)助力車，又稱為電助力自行車，是以電力輔助人力以提供給自行車行進(jìn)所需的動(dòng)能，因此，該自行車會具有一力矩感測系統(tǒng)，利用一應(yīng)變計(jì)感測該自行車所受的力矩，以供一控制器判斷騎乘者所提供的動(dòng)力是否足夠。有些電助力自行車將應(yīng)變計(jì)設(shè)于車體上，以便將感測信號傳送至控制器，但通過車體所受的力矩卻無法準(zhǔn)確地推算出騎乘者提供給自行車的動(dòng)力。另外，有些電助力自行車是將應(yīng)變計(jì)設(shè)于由踏板及曲柄直接帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的中軸上，再通過一設(shè)于車體上的傳感器將該應(yīng)變計(jì)所發(fā)出的感測信號傳送至控制器； 如此一來，通過該應(yīng)變計(jì)所發(fā)出的感測信號即可準(zhǔn)確地推算出騎乘者提供的動(dòng)力，然而，由于該應(yīng)變計(jì)隨中軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且與該傳感器具有相當(dāng)?shù)木嚯x，因此該感測信號在傳輸過程中會有衰減或遺失的問題發(fā)生，造成該控制器仍無法準(zhǔn)確地推算出騎乘者提供的動(dòng)力。換言之，現(xiàn)有自行車的力矩感測系統(tǒng)仍有其不足之處，而有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述缺失，本發(fā)明的主要目的在于提供一種自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)及其二次式信號傳輸方法，可準(zhǔn)確地感測騎乘者提供給自行車的力矩。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，包含有一力矩傳感器，設(shè)于自行車中軸；一無線信號發(fā)射器，與中軸相對固定并與該力矩傳感器電性連接， 用以接收該力矩傳感器所發(fā)出的感測信號，再以非接觸方式發(fā)送該感測信號；以及一無線信號接收器，設(shè)于固定的該自行車車體的一鄰近中軸的位置，用以接收該無線信號發(fā)射器所發(fā)送的感測信號，再將該感測信號傳送出去。通過此，該力矩傳感器所發(fā)出的感測信號可依序經(jīng)由該無線信號發(fā)射器及無線信號接收器傳送至一控制器，且傳送過程中該感測信號不易衰減或遺失，因此，該力矩感測系統(tǒng)可準(zhǔn)確地感測騎乘者提供給自行車的力矩，以供該控制器進(jìn)行判斷。本發(fā)明更提供自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)二次式信號傳輸方法，其步驟包含有 a)可動(dòng)的無線信號發(fā)射器以非接觸傳輸方式將該力矩傳感器的感測信號傳送至固定的無線信號接收器；以及b)該無線信號接收器以接觸傳輸方式或非接觸傳輸方式將該感測信號傳送至一固定的控制器。有關(guān)本發(fā)明所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)造、特點(diǎn)、組裝或使用方式，將于后續(xù)的實(shí)施方式詳細(xì)說明中予以描述。然而，在本發(fā)明領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)能了解，該等詳細(xì)說明以及實(shí)施本發(fā)明所列舉的特定實(shí)施例，僅系用于說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的專利申請范圍。


圖1為設(shè)有本發(fā)明一較佳實(shí)施例所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的自行車的示意圖；圖2為本發(fā)明該較佳實(shí)施例所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)裝設(shè)于該自行車的中軸及五通管的剖視示意圖；以及圖3為一示意圖，系顯示本發(fā)明該較佳實(shí)施例所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的電性連接關(guān)系。主要元件符號說明力矩感測系統(tǒng)10 傳輸電纜12自行車20中軸22五通管M曲柄25踏板洸軸承27容置空間沘第一支架31第二支架32無線信號發(fā)射器42無線信號接收器44信號調(diào)解單元442穩(wěn)壓放大調(diào)制電路50 整流穩(wěn)壓單元52信號放大單元M信號調(diào)制單元56旋轉(zhuǎn)變壓器60第一構(gòu)件61第二構(gòu)件62力矩傳感器70電源裝置82控制器84助力馬達(dá)86轉(zhuǎn)速傳感器90磁環(huán)92電子感知件9具體實(shí)施例方式以下將通過所列舉的實(shí)施例配合隨附的圖式，詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及特征，其中圖1為設(shè)有本發(fā)明一較佳實(shí)施例所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的自行車的示意圖；圖2為本發(fā)明該較佳實(shí)施例所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)裝設(shè)于該自行車的中軸及五通管的剖視示意圖；以及圖3為一示意圖，顯示本發(fā)明該較佳實(shí)施例所提供的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的電性連接關(guān)系。請先參閱圖1及圖2，本發(fā)明一較佳實(shí)施例所提供的力矩感測系統(tǒng)10用以設(shè)于自行車20的一中軸22及一五通管24，該力矩感測系統(tǒng)10包含有一第一支架31、一第二支架32、一無線信號發(fā)射器42、一無線信號接收器44、一穩(wěn)壓放大調(diào)制電路50、一旋轉(zhuǎn)變壓器 60，以及一力矩傳感器70。
詳而言之，該五通管M為固定的該自行車20車體的一部分，該中軸22穿設(shè)于該五通管M中，且該中軸22的二端分別用以連接一曲柄25，各該曲柄25并分別連接一供該自行車20的騎乘者踩踏的踏板26，因此，該中軸22會通過該等踏板沈及曲柄25受到騎乘者所施的力矩而旋轉(zhuǎn)。此外，該中軸22通過二軸承27而穿設(shè)于該五通管M中，因此，該中軸22可相對該五通管M轉(zhuǎn)動(dòng)而不會沿其軸向移動(dòng)，且該二軸承27之間具有一界于該中軸 22及五通管M之間的容置空間28，該力矩感測系統(tǒng)10設(shè)于該容置空間觀中。該第一支架31相對固定于該五通管24，因此該第一支架31相對自行車20車體固定不動(dòng)；該第二支架32則固定于該中軸22，因此可隨著該中軸22轉(zhuǎn)動(dòng)。該無線信號發(fā)射器42及該無線信號接收器44分別固定于該第二支架32及該第一支架31，該無線信號發(fā)射器42用以通過發(fā)射紅外線或電磁波傳送信號至該無線信號接收器44，以達(dá)到非接觸式信號傳輸?shù)墓δ?。該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路50相對固定于該中軸22，如圖3所示，該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路 50包含有相互電性連接的一整流穩(wěn)壓單元52、一信號放大單元54，以及一信號調(diào)制單元 56。該整流穩(wěn)壓單元52與該無線信號發(fā)射器42、該旋轉(zhuǎn)變壓器60及該力矩傳感器70電性連接；該信號調(diào)制單元56與該無線信號發(fā)射器42電性連接，用以將所接收的信號先轉(zhuǎn)換成無線傳輸適用的數(shù)字形式再傳送至該無線信號發(fā)射器42。該旋轉(zhuǎn)變壓器60包含有一固設(shè)該第一支架31的第一構(gòu)件61，以及一固設(shè)該第二支架32的第二構(gòu)件62。該第一構(gòu)件61為一纏繞有特定圈數(shù)漆包線的初級線圈，且通過一傳輸電纜12電性連接至一電源裝置82 ；該第二構(gòu)件62為一纏繞有特定圈數(shù)漆包線的次級線圈，且電性連接至該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路50的整流穩(wěn)壓單元52。該第一構(gòu)件61及第二構(gòu)件62不互相接觸，然而，當(dāng)該第二構(gòu)件62隨著該中軸22相對該第一構(gòu)件61旋轉(zhuǎn)時(shí)，該第一構(gòu)件61會將該電源裝置82所提供的交流電耦合到該第二構(gòu)件62，使該第二構(gòu)件62產(chǎn)生交流電流，該第二構(gòu)件62會再將電流傳送至該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路50的整流穩(wěn)壓單元52，然后，該整流穩(wěn)壓單元52會將穩(wěn)定的電壓提供給該信號放大單元M、該信號調(diào)制單元56、該無線信號發(fā)射器42及該力矩傳感器70。該力矩傳感器70為常用的電阻式應(yīng)變計(jì)，用以貼合于該中軸22，以感測該中軸22 受自行車20的騎乘者所施力矩時(shí)產(chǎn)生的些微變形，并發(fā)出一感測信號至該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路50。該力矩傳感器70所發(fā)出的感測信號經(jīng)過該信號放大單元M放大，再經(jīng)過該信號調(diào)制單元56轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式后，即可通過該無線信號發(fā)射器42發(fā)送給該無線信號接收器 44，然后，該無線信號接收器44的一信號調(diào)解單元442會將所接收到的感測信號轉(zhuǎn)換成模擬形式，再通過該傳輸電纜12輸出至一控制器84，或者，該無線信號接收器44亦可通過發(fā)射紅外線或電磁波等非接觸方式將感測信號發(fā)送至該控制器84。通過前述本發(fā)明所提供的力矩感測系統(tǒng)10，該控制器84可接收到該力矩傳感器 70所發(fā)出的感測信號，以得知該中軸22所受的力矩，進(jìn)而依據(jù)該感測信號控制一助力馬達(dá) 86的動(dòng)力輸出，以提供給該自行車20電助力。而且，由于該力矩傳感器70將感測信號傳送給與其同步轉(zhuǎn)動(dòng)的該無線信號發(fā)射器42，而該無線信號發(fā)射器42雖然相對該無線信號接收器44轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于其距離不遠(yuǎn)，該感測信號在傳輸過程中不易產(chǎn)生衰減或遺失的問題， 因此可供該控制器84準(zhǔn)確地推算出騎乘者所施予該中軸22的力矩。另外，如圖2所示，該力矩感測系統(tǒng)10可更包含有一轉(zhuǎn)速傳感器90，該轉(zhuǎn)速傳感器
690具有一固定于該中軸22的磁環(huán)92，以及一固定于該第一支架31的電子感知件94，該電子感知件94可為一霍爾IC(Halintegrated Circuit)，當(dāng)該中軸22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該電子感知件 94可讀取該磁環(huán)92的轉(zhuǎn)動(dòng)信號，再通過該傳輸電纜12將轉(zhuǎn)動(dòng)信號傳送至該控制器84，以供該控制器84獲知該中軸22的轉(zhuǎn)速。值得一提的是，該第一支架31用以供該旋轉(zhuǎn)變壓器60的第一構(gòu)件61及該無線信號接收器44固定，使其鄰近該中軸22而又不會隨著該中軸22旋轉(zhuǎn)，因此，該力矩感測系統(tǒng) 10亦可不具有該第一支架31，而將該第一構(gòu)件61及該無線信號接收器44固定于該五通管 24或曲柄25，或者固定于該自行車20車體的其它鄰近該中軸22的位置。同樣地，該力矩感測系統(tǒng)10亦可不具有該第二支架32，而直接將該無線信號發(fā)射器42及該旋轉(zhuǎn)變壓器60 的第二構(gòu)件62固定于該中軸22。通過前述說明可得知，本發(fā)明的創(chuàng)作特點(diǎn)在于提供一種二段式信號傳輸方法，先利用可動(dòng)的無線信號發(fā)射器42以非接觸傳輸方式將該力矩傳感器70的感測信號傳送至固定的無線信號接收器44，再利用該無線信號接收器44以接觸傳輸方式或非接觸傳輸方式將該感測信號傳送至一固定的控制器84，且該無線信號發(fā)射器42與該無線信號接收器44 的距離小于該無線信號接收器44與該控制器84的距離，以使該感測信號不易在傳送過程中衰減或遺失。最后，必須再次說明，本發(fā)明于前揭實(shí)施例中所揭露的構(gòu)成元件，僅為舉例說明， 并非用來限制本案的范圍，其它等效元件的替代或變化，亦應(yīng)為本案的申請專利范圍所涵
至
權(quán)利要求
1.一種自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于包含有一力矩傳感器，設(shè)于自行車中軸；一無線信號發(fā)射器，與中軸相對固定并與該力矩傳感器電性連接，用以接收該力矩傳感器所發(fā)出的感測信號，再以非接觸方式發(fā)送該感測信號；以及一無線信號接收器，設(shè)于該自行車車體的一鄰近中軸的位置，用以接收該無線信號發(fā)射器所發(fā)送的感測信號，再將該感測信號傳送出去。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，還包含有一旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器具有一固定于該固定件的第一構(gòu)件，以及一隨著中軸相對該第一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)件，該第一構(gòu)件用以電性連接至一電源裝置，并通過該第二構(gòu)件將電能傳輸至該力矩傳感器及該無線信號發(fā)射器。
3.如權(quán)利要求2所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，還包含有一與中軸相對固定的穩(wěn)壓放大調(diào)制電路，該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路包含有一整流穩(wěn)壓單元、一信號放大單元及一信號調(diào)制單元，且該穩(wěn)壓放大調(diào)制電路與該旋轉(zhuǎn)變壓器的第二構(gòu)件、該力矩傳感器及該無線信號發(fā)射器電性連接。
4.如權(quán)利要求3所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，該無線信號接收器具有一信號調(diào)解單元。
5.如權(quán)利要求2所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)變壓器的第一構(gòu)件連接一傳輸電纜至該電源裝置，以接收該電源裝置所提供的交流電。
6.如權(quán)利要求2所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，還包含有一第一支架，該第一支架用以固設(shè)于該自行車的一供該中軸穿設(shè)的五通管內(nèi)，該無線信號接收器及該旋轉(zhuǎn)變壓器的第一構(gòu)件固定于該第一支架。
7.如權(quán)利要求6所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，還包含有一轉(zhuǎn)速傳感器，該轉(zhuǎn)速傳感器具有一固定于該中軸的磁環(huán)及一固定于該第一支架的電子感知件。
8.如權(quán)利要求6所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，還包含有一固接于該中軸的第二支架，該無線信號發(fā)射器及該旋轉(zhuǎn)變壓器的第二構(gòu)件固定于該第二支架。
9.如權(quán)利要求1所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，該無線信號接收器設(shè)于該自行車的一供該中軸穿設(shè)的五通管、一連接于該中軸與一踏板之間的曲柄，或該自行車的其它鄰近該中軸的固定部位。
10.如權(quán)利要求1所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，該無線信號發(fā)射器利用電磁波或紅外線發(fā)送該感測信號。
11.如權(quán)利要求1所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，該無線信號接收器以接觸方式或非接觸方式將該感測信號傳送至一控制器。
12.如權(quán)利要求11所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，其特征在于，該控制器依據(jù)該感測信號控制一助力馬達(dá)的動(dòng)力輸出。
13.一種使用如權(quán)利要求1所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的二段式信號傳輸方法，其特征在于，步驟包含有a)可動(dòng)的無線信號發(fā)射器以非接觸傳輸方式將該力矩傳感器的感測信號傳送至固定的無線信號接收器；以及b)該無線信號接收器以接觸傳輸方式將該感測信號傳送至一固定的控制器。
14.一種使用如權(quán)利要求1所述的自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)的二段式信號傳輸方法，其特征在于，步驟包含有a)可動(dòng)的無線信號發(fā)射器以非接觸傳輸方式將該力矩傳感器的感測信號傳送至固定的無線信號接收器；以及b)該無線信號接收器以非接觸傳輸方式將該感測信號傳送至一固定的控制器。
15.如權(quán)利要求13或14所述的二段式信號傳輸方法，其特征在于，該無線信號發(fā)射器與該無線信號接收器的距離小于該無線信號接收器與該控制器的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自行車中軸的力矩感測系統(tǒng)，包含有一設(shè)于自行車中軸的力矩傳感器、一與中軸相對固定的無線信號發(fā)射器，以及一無線信號接收器，該無線信號接收器設(shè)于固定的該自行車車體的一鄰近中軸的位置，該無線信號發(fā)射器用以接收該力矩傳感器所發(fā)出的感測信號，再以非接觸方式發(fā)送至該無線信號接收器；通過此，該感測信號不易在傳送過程中衰減或遺失，因此可準(zhǔn)確地感測騎乘者提供給自行車的力矩。
文檔編號B62M6/50GK102464080SQ201010548510
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者張斌, 許源芳 申請人:久鼎金屬實(shí)業(yè)股份有限公司