本實(shí)用新型涉及一種助力自行車力矩檢測(cè)曲柄，尤其涉及一種能感知人踩踏自行車踏板帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)力矩大小，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，采用無線傳輸非接觸式輸出的一種裝置。

背景技術(shù)：

自行車是人們?nèi)粘Ｉ畲降囊环N交通工具?，F(xiàn)有的自行車力矩檢測(cè)裝置可選項(xiàng)太少。對(duì)于自行車來講，尤其現(xiàn)有的產(chǎn)品共同特點(diǎn)是，工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序多，成本比較高，自行車的重量也更大，與自行車的輕便型這一發(fā)展趨勢(shì)相違背。如曾出現(xiàn)過的機(jī)械彈簧式、霍爾速度傳感器式等結(jié)構(gòu)原理的助力裝置實(shí)際應(yīng)用后,效果都不理想,其最大的問題是彈簧作為力矩檢測(cè)裝置受力變形位移量不能真實(shí)、快速、有效反映腳蹬力的變化。特別是驟然的微小變化,轉(zhuǎn)換成電信號(hào)時(shí)也不是穩(wěn)定平滑的信號(hào),導(dǎo)致騎行助力的舒適性不好。霍爾速度傳感式實(shí)際上是通過對(duì)速度的采集,用匯編的軟件去模擬意義上的助力,效果并不理想。特別是電信號(hào)傳輸采用接觸電刷式集電器原理,對(duì)制造工藝技術(shù)要求高、成本高、使用時(shí)故障率高、壽命短、維護(hù)困難等因素影響了項(xiàng)目的推廣應(yīng)用?？傃灾?現(xiàn)有技術(shù)對(duì)人們騎自行車踩踏用力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)力矩大小缺乏真實(shí)意義上的自動(dòng)檢測(cè)功能裝置,特別是應(yīng)用的實(shí)用性、技術(shù)的全面性和可靠性,從而制約了產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展。

目前，還有一種輪輻結(jié)構(gòu)的力矩檢測(cè)裝置，它的中心部位靠鍵連接安裝在自行車的轉(zhuǎn)軸之上，外部圓周與自行車牙盤鉚接而成，由于此輪輻結(jié)構(gòu)的力矩傳感器材質(zhì)是鋁合金，缺陷是鍵連接處是容易磨損，導(dǎo)致自行車在騎行一段時(shí)間之后，容易出現(xiàn)故障，此時(shí)只能更換，無法修補(bǔ)，后期維修成本也會(huì)很昂貴。并且該種力矩裝置需要另外加工而成，還有外防護(hù)罩等一些其他配件都需要另外開模加工之后安裝到自行車上面去，這些配件都增加了自行車的重量和制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種能夠快速真實(shí)地反映腳蹬力變化，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、成本低的助力自行車力矩檢測(cè)曲柄。

本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種助力自行車力矩檢測(cè)曲柄，包括曲柄本體，其特征在于：還包括力矩感應(yīng)裝置，所述曲柄本體上設(shè)有用于安裝所述力矩感應(yīng)裝置的卡空位；所述力矩感應(yīng)裝置包括應(yīng)變計(jì)、高容量鋰電池和無線發(fā)射電路板，所述應(yīng)變計(jì)被密封絕緣膠水包裹固定在卡空位內(nèi)，所述高容量鋰電池和無線發(fā)射電路板分別固定在所述應(yīng)變計(jì)的兩側(cè)；所述高容量鋰電池和無線發(fā)射電路板外均設(shè)有電路板防護(hù)外罩，配合曲柄本體將力矩感應(yīng)裝置封在卡空位內(nèi)。

帶有力矩檢測(cè)裝置的曲柄，可以將助力自行車在行駛過程中腳踏板上受到的力實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映給安裝在助力自行車上的信號(hào)處理裝置。信號(hào)處理裝置包括無線接收電路板和電動(dòng)控制器，無線接收電路板接收由無線發(fā)射電路板上傳來的信號(hào)，經(jīng)過處理后將這個(gè)信號(hào)處理成電動(dòng)控制器可以接受的電信號(hào)來控制電機(jī)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。其中，高容量鋰電池為應(yīng)變計(jì)和無線發(fā)射電路板提供能源，應(yīng)變計(jì)在鋰電的激勵(lì)和人在踩踏腳踏而帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中的情況下可以產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)可以隨著踩踏力的大小而有規(guī)律的變化。電信號(hào)再通過無線發(fā)射電路板傳遞給無線接收電路板。如騎行中需要加速時(shí)或遇上坡路段需要增加蹬力時(shí),自行車的曲柄中的力矩會(huì)增加，根據(jù)當(dāng)時(shí)人踩踏用力的大小，反饋給電動(dòng)控制裝置，電動(dòng)控制裝置會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行補(bǔ)償而加大功率輸出，產(chǎn)生助力，而使人踩踏腳踏更省力。

進(jìn)一步地，所述高容量鋰電池為可充電鋰電池，所述高容量鋰電池的充電接口設(shè)置在曲柄本體的外表面。高容量鋰電池的可充電性能，使得當(dāng)鋰電池內(nèi)的電力被消耗完之后，直接插上電源進(jìn)行充電即可，而不需要將電池拆下替換，非常的簡(jiǎn)單方便。

進(jìn)一步地，所述無線發(fā)射電路板的一端還接有無線發(fā)射天線，所述無線發(fā)射天線的另一端設(shè)置在所述電路板防護(hù)外罩之外。無線發(fā)射天線的設(shè)置可以使得信號(hào)的發(fā)射更加的順暢。

進(jìn)一步地，所述卡空位為三梁支撐結(jié)構(gòu)，分別包括力矩感應(yīng)輔助上梁、力矩感應(yīng)輔助下梁和力矩感應(yīng)主梁；所述應(yīng)變計(jì)位于力矩感應(yīng)主梁的兩側(cè)，所述電路板防護(hù)外罩位于力矩感應(yīng)輔助上梁和力矩感應(yīng)輔助下梁之間。兩個(gè)輔助梁起到抗扭的作用，抵消來自腳踏處傳來的扭力，從而使主梁受到外來力的干擾降到最低。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述曲柄本體為由LY12硬鋁為材料制成的曲柄，對(duì)于力矩的檢測(cè)穩(wěn)定性相當(dāng)有優(yōu)勢(shì)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：本實(shí)用新型通過曲柄實(shí)現(xiàn)了力矩的檢測(cè)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反饋騎行信息，為自行車提供助力；曲柄作為自行車的必備配件，力矩感應(yīng)裝置安裝的曲柄內(nèi)，不需要改變傳統(tǒng)自行車曲柄的體積和重量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，節(jié)省了人力、時(shí)間、物流和物料的成本，更加可靠和經(jīng)濟(jì)；力矩檢測(cè)穩(wěn)定性高；信號(hào)通過無線傳輸，安全、方便；強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)且不影響美觀。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型曲柄本體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1的B-B截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型與助力自行車配合安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1為曲柄本體，2為力矩感應(yīng)裝置，21為應(yīng)變計(jì)，221為充電接口，22為高容量鋰電池，23為無線發(fā)射電路板，231為無線發(fā)射天線，24為密封絕緣膠水，25為電路板防護(hù)外罩，3為力矩感應(yīng)輔助上梁，4為力矩感應(yīng)輔助下梁，5為力矩感應(yīng)主梁，6為腳踏固定軸，7為腳踏板，8為踏腳轉(zhuǎn)軸，9為牙盤。

具體實(shí)施方式

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

參見圖1-圖4，本實(shí)施例包括曲柄本體1和安裝在曲柄本體1上的力矩感應(yīng)裝置2。曲柄本體1的材料為L(zhǎng)Y12硬鋁，對(duì)于力矩的檢測(cè)穩(wěn)定性相當(dāng)有優(yōu)勢(shì)。

曲柄本體1上設(shè)有用于安裝力矩感應(yīng)裝置2的卡空位?？瘴粸槿褐谓Y(jié)構(gòu)，分別包括力矩感應(yīng)輔助上梁3、力矩感應(yīng)輔助下梁4和力矩感應(yīng)主梁5。兩個(gè)輔助梁起到抗扭的作用，抵消來自腳踏處傳來的扭力，從而使力矩感應(yīng)5主梁受到外來力的干擾降到最低。

力矩感應(yīng)裝置2包括應(yīng)變計(jì)21、高容量鋰電池22和無線發(fā)射電路板23。應(yīng)變計(jì)21被密封絕緣膠水24包裹固定在力矩感應(yīng)主梁5的兩側(cè)，高容量鋰電池22池和無線發(fā)射電路板23分別固定在應(yīng)變計(jì)21的兩側(cè)。高容量鋰電池22池和無線發(fā)射電路板23外均設(shè)有電路板防護(hù)外罩25，配合力矩感應(yīng)輔助上梁3和力矩感應(yīng)輔助下梁4將力矩感應(yīng)裝置2封在卡空位內(nèi)。

高容量鋰電池22池為可充電鋰電池，高容量鋰電池22池的充電接口221設(shè)置在曲柄本體1的外表面。高容量鋰電池22池的可充電性能，使得當(dāng)鋰電池內(nèi)的電力被消耗完之后，直接插上電源進(jìn)行充電即可，而不需要將電池拆下替換，非常的簡(jiǎn)單方便。

無線發(fā)射電路板23的一端還接有無線發(fā)射天線231，無線發(fā)射天線231的另一端設(shè)置在電路板防護(hù)外罩25之外。無線發(fā)射天線231的設(shè)置可以使得信號(hào)的發(fā)射更加的順暢。

曲柄本體1的一端通過腳踏固定軸6與自行車的腳踏板7連接，另一端則通過踏腳轉(zhuǎn)軸8與自行車牙盤9連接。曲柄本體1與踏腳轉(zhuǎn)軸8同步轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)人踩踏裝在曲柄本體1頭部的腳踏板7時(shí)，曲柄本體1會(huì)受到來自腳踏固定軸6的力，這個(gè)力通過曲柄本體1傳遞給踏腳轉(zhuǎn)軸8，從而帶動(dòng)固定在踏腳轉(zhuǎn)軸8上的牙盤9做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，牙盤9再帶動(dòng)其上面裝的鏈條驅(qū)動(dòng)自行車行進(jìn)。

帶有力矩檢測(cè)裝置的曲柄，可以將助力自行車在行駛過程中腳踏板上受到的力實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映給安裝在助力自行車上的信號(hào)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(shí)際騎行狀況反饋給信號(hào)處理裝置。信號(hào)處理裝置包括無線接收電路板和電動(dòng)控制器，無線接收電路板接收信號(hào)后，經(jīng)過處理后將信號(hào)處理成電動(dòng)控制器可以接受的電信號(hào)來控制電機(jī)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(shí)，力矩檢測(cè)裝置可以根據(jù)腳踏的反饋，配合電動(dòng)控制器輸出一個(gè)比較大的動(dòng)力，幫助用戶起步；在騎行過程中，則會(huì)通過力矩檢測(cè)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(shí)的必要的輔助動(dòng)力，這時(shí)候輔助動(dòng)力會(huì)是比較溫和的輸出，用戶騎行起來會(huì)十分省力；而當(dāng)用戶騎行到上坡路面時(shí)，力矩檢測(cè)裝置會(huì)感知到人的踏板受力變大，會(huì)比較及時(shí)的補(bǔ)充輔助動(dòng)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(huì)掉下來。

其中，高容量鋰電池22池為應(yīng)變計(jì)21和無線發(fā)射電路板23提供能源。黏貼在力矩感應(yīng)主梁5上的應(yīng)變計(jì)21以及力矩感應(yīng)主梁5的結(jié)構(gòu)和尺寸均經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算，在力矩感應(yīng)主梁5受到來自腳踏板7的力時(shí)，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出曲柄本體1的剪切微應(yīng)變，此微應(yīng)變會(huì)引起應(yīng)變計(jì)21的抗阻變化，抗阻的變化和微應(yīng)變成正比。應(yīng)變計(jì)21再通過電路組合，在電路的輸出端輸出一個(gè)與應(yīng)變計(jì)21的抗阻變化成正比的電信號(hào)，傳遞給無線發(fā)射電路板23，從而實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映來自人蹬腳踏板7的力的大小。

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