本實用新型涉及一種自行車的力矩檢測裝置，主要用于自行車的腳踏和曲柄的力矩檢測。

背景技術(shù)：

自行車曲柄鏈輪組件是將踩踏力量傳遞至后輪的重要自行車零件，常見的結(jié)構(gòu)是，兩曲柄需要使用一根剛性連接軸連接起來，并且右側(cè)曲柄連接一鏈輪托架和鏈輪盤。騎行者在正常騎行時，左右腳每圈交替用力，作用于曲柄。當(dāng)左腳在用力時，踩踏力量表現(xiàn)為力矩，通過左曲柄、中軸傳遞至右側(cè)的鏈輪托架和鏈輪；當(dāng)右腳在用力時，踩踏力量直接通過曲柄傳遞至鏈輪托架和鏈輪。因此，鏈輪受到的驅(qū)動力是左右兩腳驅(qū)動力之和。

自行車功率計是一種測量騎行者輸出功率的設(shè)備，最早出現(xiàn)于20世紀80年代，安裝于自行車的力量傳輸部件上。正常工作時，功率計將功率通過無線信號的形式發(fā)送至自行車碼表以顯示或儲存。

現(xiàn)有技術(shù)的自行車功率計，如西班牙Rotor公司生產(chǎn)的InPower功率計，中軸內(nèi)部安裝了傳感器、處理器、線路板和電池，用于測量左腳的踩踏力矩和角速度，從而計算騎行者左腳的輸出功率，繼而將數(shù)據(jù)乘以二，估算左右腳的總輸出功率。這個方案的弊端在于：第一，在測量時，由于其安裝問題，只能測量左腳的力矩從而計算功率，無法得知騎行者的右腳力矩；第二，使用時，采用的是兩節(jié)AA電池，對于競賽自行車而言，重量較大；第三，無法適用于其他規(guī)格的曲柄組，使用范圍受到限制。

在測量自行車的功率時，角速度的測量往往并不困難，因此當(dāng)力矩的檢測也不受到上述條件限制時，則功率的檢測和計算將更加的方便和準確。因此如何更加準確、簡單、精準地測量自行車兩邊腳踏板的力矩已成為亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種可以測得左右腳的力矩、體積重量小且適用范圍廣的自行車的力矩檢測裝置。

本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種自行車的力矩檢測裝置，包括應(yīng)力傳感器和信號傳遞裝置，其特征在于：所述應(yīng)力傳感器包括管式結(jié)構(gòu)彈性體和應(yīng)變計，所述應(yīng)變計固定在管式彈性體的內(nèi)壁；所述信號傳遞裝置包括無線發(fā)射電路板、高容量鋰電池、公插頭和母插頭；管式結(jié)構(gòu)彈性體的一端與自行車的曲柄連接，另一端與腳踏轉(zhuǎn)軸連接；所述應(yīng)變計所組成的電路可產(chǎn)生信號并將信號通過公、母插頭的配合傳遞給無線發(fā)射電路板；所述高容量鋰電池為無線發(fā)射電路板供電；所述公插頭被設(shè)置在管式結(jié)構(gòu)彈性體中；所述無線發(fā)射電路板和高容量鋰電池均設(shè)置在曲柄內(nèi)部，且外部配有防護罩。

當(dāng)自行車在行駛時，應(yīng)變計所組成的電路在高容量鋰電池的電壓激勵和腳踩腳踏板帶動應(yīng)力傳感器和曲柄轉(zhuǎn)動的同時會產(chǎn)生一個有規(guī)律可循的電信號，此電信號通過連接電路和公、母插頭的配合傳遞到無線發(fā)射電路板上。無線發(fā)射電路板通過分析計算后，可將有效信號通過無線發(fā)送出去。信號可由安裝在自行車上的無線接收電路板接收后顯示或儲存。應(yīng)力傳感器安裝在自行車腳踏和曲柄之間，形成一個連接件，而信號傳遞裝置則大體設(shè)置在曲柄的內(nèi)部，并不增加自行車的整體體積；且無論左右腳都可以進行安裝，根據(jù)需求自由選擇安裝對左右腳都可進行力矩檢測；電池容量高、體積小。

進一步地，所述應(yīng)變計通過膠水黏貼在管式彈性體的內(nèi)壁上，并且由絕緣密封膠封住應(yīng)變計和應(yīng)變計的電路連接線，可以防止外界水汽和濕氣進入破壞元件。

進一步地，所述公插頭為六針公插頭，所述母插頭為帶四芯排線的六針母插頭，使得信號的傳遞更加的穩(wěn)定、精確和完整。

進一步地，所述高容量鋰電池為可充電鋰電池，其充電插口設(shè)置在防護罩外。高容量鋰電池的可充電性能使得當(dāng)電池內(nèi)的電能被用完之后，直接插上電源即可實現(xiàn)充電，而不需要將電池拆除替換，非常的便利、環(huán)保。

進一步地，所述無線發(fā)射電路板上還設(shè)有外置無線發(fā)射天線，所述外置無線發(fā)射天線的頂端設(shè)置在防護罩外。增設(shè)的外置無線發(fā)射天線使得信號在無線傳輸?shù)倪^程中更加地穩(wěn)定和完整。

進一步地，所述管式結(jié)構(gòu)彈性體為以優(yōu)質(zhì)合金鋼或不銹鋼為材料制成的彈性體，材料性能好，檢測穩(wěn)定性高。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果：本實用新型可以準確地測量騎行者左、右腳的力矩；電池體積小、容量大且具備可充電功能，高效環(huán)保；不受曲柄或其他零部件規(guī)格的限制，使用范圍廣；信號傳遞穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單、便于生產(chǎn)和安裝。

附圖說明

圖1為本實用新型安裝在自行車上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型應(yīng)力傳感器與六針母插頭配合的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1為應(yīng)力傳感器，11為管式結(jié)構(gòu)彈性體，12為應(yīng)變計，13為絕緣密封膠，2為信號傳遞裝置，21為無線發(fā)射電路板，211為外置無線發(fā)射天線，22為高容量鋰電池，221為充電插口，23為六針公插頭，24為六針母插頭，25為防護罩，3為腳踏轉(zhuǎn)軸，4為腳踏板，5為曲柄。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。

參見圖1-圖3，本實施例包括應(yīng)力傳感器1和信號傳遞裝置2。

應(yīng)力傳感器1包括管式結(jié)構(gòu)彈性體11和應(yīng)變計12。管式結(jié)構(gòu)彈性體11為三段式中空管，材料為優(yōu)質(zhì)合金鋼或不銹鋼。應(yīng)變計12通過專用膠水被緊密地黏貼在管式結(jié)構(gòu)彈性體11內(nèi)部的中段位置的孔內(nèi)壁上，再通過絕緣密封膠13將應(yīng)變計12和電路連接線絕緣密封住，從而防止外界水汽和濕氣進入破壞元件。管式結(jié)構(gòu)彈性體11的左端通過管螺紋連接在自行車的曲柄上，且管式結(jié)構(gòu)彈性體11的左段內(nèi)孔為管螺紋內(nèi)孔。管式結(jié)構(gòu)彈性體11的右段內(nèi)孔為內(nèi)螺紋孔，且內(nèi)徑則與腳踏轉(zhuǎn)軸3的外徑相配合，腳踏板4通過腳踏轉(zhuǎn)軸3的外螺紋與管式結(jié)構(gòu)彈性體11的右段內(nèi)螺紋配合連接在應(yīng)力傳感器1上。

信號傳遞裝置2包括無線發(fā)射電路板21、高容量鋰電池22、六針公插頭23和帶四芯排線的六針母插頭24。六針公插頭23安裝在管式結(jié)構(gòu)彈性體11的左段管螺紋內(nèi)孔中。無線發(fā)射電路板21和高容量鋰電池22均設(shè)置在曲柄5靠近頭部的內(nèi)部，且在無線發(fā)射電路板21和高容量鋰電池22的外部配有防護罩25。高容量鋰電池22為可充電電池，為無線發(fā)射電路板21供電，充電插口221設(shè)置在防護罩25外。高容量鋰電池22的可充電性能使得當(dāng)電池內(nèi)的電能被用完之后，直接插上電源即可實現(xiàn)充電，而不需要將電池拆除替換，非常的便利、環(huán)保。無線發(fā)射電路板21的一端通過六針公、母插頭的配合與應(yīng)變計12連接，為其供電及實現(xiàn)信號的傳遞。無線發(fā)射電路板21上還設(shè)有外置無線發(fā)射天線211，外置無線發(fā)射天線211的頂端設(shè)置在防護罩25外。增設(shè)的外置無線發(fā)射天線211使得信號在無線傳輸?shù)倪^程中更加地穩(wěn)定和完整。

貼在管式結(jié)構(gòu)彈性體11內(nèi)壁上的應(yīng)變計12，管式結(jié)構(gòu)彈性體11的外徑和壁厚尺寸均經(jīng)過設(shè)計計算得出。當(dāng)自行車在行駛時，應(yīng)變計12受到來自腳踏板4的力，可以實時地準確地測量出管壁內(nèi)表面上的剪切微應(yīng)變，此微應(yīng)變會引起應(yīng)變計12的阻抗變化，阻抗的變化和微應(yīng)變成正比。應(yīng)變計12可以是2到4片復(fù)合應(yīng)變計12，或4張單斜片應(yīng)變計12。通過電路組合，應(yīng)變計12會在電路的輸出端輸出一個電信號，該電信號與應(yīng)變計12阻抗的變化也成正比，由此，應(yīng)力傳感器1能夠準確測量出來自人蹬腳踏板4的力的大小。隨后，電信號會通過公、母六針插頭的配合傳遞到無線發(fā)射電路板21上。無線發(fā)射電路板21通過分析計算后，可將有效信號通過無線發(fā)送給安裝在自行車上的信號處理裝置。自行車上還裝有踏平和速度傳感器，將自行車的實際騎行狀況反饋給信號處理裝置。信號處理裝置包括無線接收電路板和電動控制器，無線接收電路板接收信號后，經(jīng)過處理后將信號處理成電動控制器可以接受的電信號來控制電機的功率輸出，從而使得使用者在騎行的過程中得以得到助力，騎行更加的輕便省力。當(dāng)用戶騎行在起步時，力矩檢測裝置可以根據(jù)腳踏的反饋，配合電動控制器輸出一個比較大的動力，幫助用戶起步；在騎行過程中，則會通過力矩檢測裝置、踏平和速度傳感器的算法判斷用戶現(xiàn)在的騎行狀態(tài)，保證在巡航時的必要的輔助動力，這時候輔助動力會是比較溫和的輸出，用戶騎行起來會十分省力；而當(dāng)用戶騎行到上坡路面時，力矩檢測裝置會感知到人的踏板受力變大，會比較及時的補充輔助動力，保證騎行者在上坡路面騎行也十分輕松，而且保證騎行的速度不會掉下來。

雖然本實用新型已以實施例公開如上，但其并非用以限定本實用新型的保護范圍，任何熟悉該項技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和范圍內(nèi)所作的更動與潤飾，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。