專利名稱：用于電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)測量范疇，具體涉及ー種用于測量電動自行車的曲柄扭矩的感應(yīng)器。
背景技術(shù)：
電動自行車，是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的廣泛使用的交通工具；其最重要的特征是將電機(jī)動カ與騎乘者的踏力整合在一起，作為驅(qū)動力；為達(dá)到人力和電力的有機(jī)結(jié)合，需要在電動自行車腳踏的曲柄扭矩傳遞路徑上設(shè)ー個感測裝置，以感測曲柄的扭矩的大小，井根據(jù)感測結(jié)果控制電機(jī)輸出的動力，以減輕騎乘者施加的腳踏力，減輕騎乘者的累感。
傳統(tǒng)的傳感器沒有對電動自行車腳踏部位的曲柄扭矩進(jìn)行測量，無法判斷騎行人踩踏腳踏時曲柄的扭矩，使人力和電カ無法有機(jī)的結(jié)合，因而容易造成騎行時失去控制、推行時飛車等嚴(yán)重的安全隱患；而目前常用的力矩感應(yīng)器是從電動自行車上旋轉(zhuǎn)的鏈盤上測量扭矩信號，這種方式的信號采集和傳輸?shù)姆€(wěn)定性差，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高，因而無法真正在市場上推廣普及使用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)更簡単，組裝更方便，信號采集和傳輸?shù)姆€(wěn)定性好?！N用于電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)器，設(shè)置于電動自行車車架的底部，并與設(shè)置于電動自行車上的控制器電連接，其包括五通托架和五通模塊；所述五通模塊通過可使其與所述五通托架相對轉(zhuǎn)動的樞接裝置與所述五通托架相樞接；所述五通模塊上設(shè)置有通道，所述電動自行車的中軸從所述通道內(nèi)貫穿，其兩端分別外露于所述五通模塊的兩側(cè)，所述中軸的其中一端裝載有電動自行車的鏈盤及ー腳踏曲柄，另一端裝載有電動自行車的另一個曲柄；所述五通模塊的兩側(cè)分別為靠近所述電動自行車鏈盤的鏈盤側(cè)和與所述鏈盤相遠(yuǎn)離且相対的鏈盤相對側(cè)；所述五通托架包括用于托載所述五通模塊的托架面，所述托架面上設(shè)置有可與所述五通模塊的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生相對位移的豎立的側(cè)擋部；還包括用于將所述五通模塊與所述五通托架側(cè)擋部之間的相對位移值或壓カ值傳遞給所述控制器的傳感裝置；所述傳感裝置設(shè)置于所述五通模塊與所述五通托架側(cè)擋部之間，或同時設(shè)置于所述五通模塊和所述五通托架上。較佳地，所述五通模塊為一中空的筒體，其中空的部分為所述通道；所述電動自行車中軸與所述通道的內(nèi)壁之間設(shè)置有軸承；所述托架面為一平行于所述電動自行車的鏈盤中心和飛輪中心之間的直線連接的方向，并同時平行于所述通道的軸向方向的平面。較佳地，所述側(cè)擋部設(shè)置于所述托架面上的位于所述車架中軸與后軸之間的位置；所述樞接裝置靠近所述五通模塊的鏈盤相對側(cè)，并使所述五通模塊的鏈盤側(cè)可沿所述電動自行車的鏈盤中心和飛輪中心之間的直線連接的方向轉(zhuǎn)動，同時與所述側(cè)擋部之間產(chǎn)生相對位移。較佳地，所述側(cè)擋部垂直設(shè)置于所述托架面上；所述樞接裝置設(shè)置于所述五通模塊與所述側(cè)擋部之間；所述樞接裝置包括ー樞軸、設(shè)置于所述五通模塊上的用于使所述樞軸穿過的樞扣、以及設(shè)置于所述五通托架上的與所述樞扣相配合且可使所述樞軸穿過的樞托。較佳地，所述側(cè)擋部包括一朝向所述五通模塊并垂直于所述托架面的豎向側(cè)壁和 設(shè)置于所述側(cè)擋部頂端的橫向短壁，所述橫向短壁與所述托架面平行相対；所述五通模塊的外側(cè)壁由矩形塊壁和弧狀壁組成；所述五通模塊弧狀壁包括橫彎部，所述矩形塊壁包括短橫部，所述短橫部和所述橫彎部在所述五通模塊外側(cè)壁的頂部相接，共同組成五通模塊頂部的外壁；所述五通模塊的短橫部在所述五通托架的橫向短壁的內(nèi)側(cè)并與其相接觸配合。較佳地，所述五通模塊與所述五通托架之間相樞接的位置位于所述橫向短壁上；所述橫向短壁作為所述樞托，所述五通模塊的矩形塊壁的靠近所述五通模塊鏈盤相對側(cè)的部分向所述五通托架豎向側(cè)壁方向凸起，形成所述樞扣；所述橫向短壁上設(shè)置有用于穿入所述樞軸的樞托通孔；所述樞托通孔的軸徑垂直于所述托架面；所述樞扣上設(shè)置有用于穿入所述樞軸的樞扣通孔，所述樞扣通孔的上端開ロ位于所述短橫部的表面，所述樞扣通孔的軸徑垂直于所述托架面；所述樞軸貫穿于所述樞托通孔和所述樞扣通孔，其底端直接插在所述托架面上；使所述五通托架與所述五通模塊相樞接。較佳地，所述傳感裝置包括弾性元件，所述彈性元件的一端設(shè)置于所述五通托架側(cè)擋部的朝向所述五通模塊的側(cè)面上，另ー端正對所述五通模塊的朝向所述五通托架側(cè)擋部的側(cè)面上；所述傳感裝置還包括可以感應(yīng)所述五通模塊相對于所述五通托架的位移值并將其傳遞給所述控制器的電子位移感應(yīng)元件，所述電子位移感應(yīng)元件同時設(shè)置于所述五通托架上和所述五通模塊上；所述彈性元件和所述電子位移感應(yīng)元件的位置靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)。較佳地，所述彈性元件是彈簧或弾片；所述電子位移感應(yīng)元件包括一霍爾組件和可與其通過相對位移而產(chǎn)生電動勢的永久磁鐵；所述霍爾組件和所述永久磁鐵分別設(shè)置于所述五通托架和所述五通模塊上，且分別位于所述五通托架上和所述五通模塊上的兩個相鄰的位置；所述霍爾組件與所述永久磁鐵之間產(chǎn)生的電動勢把所述五通模塊與所述五通托架側(cè)擋部之間的相對位移量傳遞給所述控制器。較佳地，所述傳感裝置是感應(yīng)所述五通模塊對所述五通托架的壓カ值并將其傳遞給所述控制器的電子壓力感應(yīng)元件；所述電子壓カ感應(yīng)元件設(shè)置于所述五通托架側(cè)擋部的朝向與所述五通模塊的側(cè)面上，并靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)。較佳地，所述五通托架還包括一固定支架；所述五通托架通過所述固定支架固定于車架底部；所述固定支架通過螺絲或鉚釘，或通過焊接的方式固定于所述車架底部。本實用新型的有益效果本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器，使電動自行車的控制器可以根據(jù)采集的電信號調(diào)節(jié)電機(jī)扭矩大小，從而實現(xiàn)電動自行車人力和電カ的有機(jī)結(jié)合，協(xié)調(diào)工作；結(jié)構(gòu)簡單，對信 號的采集和傳輸?shù)姆€(wěn)定性高，組裝方便，并減少了組裝エ序；大大降低了制造成本，便于普及。

圖I為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器的一具體實施例應(yīng)用于電動自行車的原理圖；圖2為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器的一具體實施例的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器一具體實施例的一種樞接方式樞接位置處的剖視圖；圖4為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器采用圖3中所示樞接方式時所述五通模塊的立體結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器一具體實施例的另ー種樞接方式樞接位置處的剖視圖；圖6為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器一具體實施例去除五通托架橫向短壁后的俯視原理圖；圖7為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器一具體實施例裝配有電子位移元件的立體結(jié)構(gòu)原理圖；圖8為圖7中所示的曲柄扭矩感應(yīng)器的去除五通托架橫向短壁后的俯視原理圖；圖9為本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器一具體實施例裝配有電子壓力元件的立體結(jié)構(gòu)原理圖；圖10為圖9中所示的曲柄扭矩感應(yīng)器的去除五通托架橫向短壁后的俯視原理圖；其中，100電動自行車車架，101中軸，102腳踏，103曲柄，104鏈條，105鏈盤，106 后軸，107 飛輪；1011中軸鏈盤端；200五通托架，211托架面，2121豎向側(cè)壁，213橫向短壁，2131樞托通孔；230固定支架，231鉚釘孔；310彈簧，321霍爾組件，322永久磁鐵；330電子壓力感應(yīng)兀件；400五通模塊，401通道，402五通模塊鏈盤側(cè)，403五通模塊鏈盤相對側(cè)；[0051]410矩形塊壁，411短橫部，412樞扣，4121樞扣通孔，420弧狀壁，421橫彎部；500軸承；601樞軸；700另ー個樞托；
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明；應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型的曲柄扭矩感應(yīng)器，將用于承載電動自行車中軸的五通裝置模塊化，并配以托架，使五通模塊與托架之間樞接，并使二者之間的樞接點靠近五通模塊上與電動自行車鏈盤相対的ー側(cè)，進(jìn)而使五通模塊的靠近電動自行車鏈盤的ー側(cè)可繞樞接點轉(zhuǎn)動；這樣就使五通模塊與托架之間可以在騎行人的腳踏力作用下產(chǎn)生微小的相對位移，并通過傳感裝置將代表轉(zhuǎn)動カ或轉(zhuǎn)動位移的電信號傳遞給電動自行車上的控制器，使控制器可以 根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)推出電動自行車上曲柄扭矩的大小，并自動調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出扭矩，使人力和電カ合理的配合，減輕人的累感，有效發(fā)揮電機(jī)的作用。如圖I至圖3所示，本實施例中的用于電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)器，設(shè)置于電動自行車車架100的底部，并與設(shè)置于電動自行車上的控制器電連接，所述曲柄扭矩感應(yīng)器包括五通托架200和五通模塊400，五通模塊400通過可使其與五通托架200相對轉(zhuǎn)動的樞接裝置與五通托架200相樞接；五通模塊400上設(shè)置有通道401 ;所述電動自行車的中軸101從通道401內(nèi)貫穿，其兩端分別外露于五通模塊400的兩側(cè)，中軸101的其中一端裝載有電動自行車的鏈盤105及一腳踏曲柄103 ;中軸101的另一端裝載有電動自行車的另一個曲柄；如圖6所不五通模塊400的兩側(cè)分別為靠近電動自行車鏈盤105的鏈盤側(cè)402，以及與鏈盤105相遠(yuǎn)離且相對的鏈盤相對側(cè)403 ；五通托架200包括用于托載所述五通模塊的托架面211，托架面211上設(shè)置有與五通模塊400的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生相對位移的豎立的側(cè)擋部優(yōu)選的，本實施例中的五通模塊400為ー中空的筒體，其中空的部分為通道401 ；所述電動自行車中軸101與通道401的內(nèi)壁之間設(shè)置有軸承500 ；托架面211為ー平行于所述電動自行車鏈盤105的中心和飛輪107的中心之間的直線連接的方向，且同時平行于通道401的軸向方向的平面；從而使本實施例中的托架面211能夠保證五通模塊400相對于五通托架200轉(zhuǎn)動的方向是沿鏈盤105的中心和飛輪107的中心之間的直線連接的方向，如圖I所示。優(yōu)選的，如圖2和圖6所示，本實施例中的所述側(cè)擋部設(shè)置于托架面211上的位于電動自行車車架中軸101與后軸之間的位置；所述樞接裝置靠近五通模塊的鏈盤相對側(cè)403，并使五通模塊的鏈盤側(cè)402可沿電動自行車的鏈盤105的中心和飛輪107的中心之間的直線連接的方向轉(zhuǎn)動，同時與所述側(cè)擋部之間產(chǎn)生相對位移；由于騎行人的腳踏力、電動自行車的曲柄的扭カ等相關(guān)作用カ都是通過鏈條傳遞的，因此使五通模塊400上靠近鏈盤105的一側(cè)與五通托架相對轉(zhuǎn)動，可以使本實施例中曲柄扭矩感應(yīng)器所感應(yīng)到的數(shù)值更接近實際使用狀況。優(yōu)選的，所述側(cè)擋部垂直設(shè)置于所述托架面上；所述樞接裝置設(shè)置于五通模塊400與所述側(cè)擋部之間；使五通模塊400的轉(zhuǎn)動可以與所述側(cè)擋部之間產(chǎn)生相對位移，便于測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)。進(jìn)ー步地，所述樞接裝置包括樞軸601、設(shè)置于五通模塊400上的用于使樞軸601穿過的樞扣、以及設(shè)置于五通托架200上的與所述樞扣相配合且用于使樞軸601穿過的樞托。優(yōu)選地，如圖2和圖3所示，所述側(cè)擋部包括一朝向五通模塊400并垂直于托架面211向的豎向側(cè)壁2121和設(shè)置于側(cè)擋部212頂端的橫向短壁213，橫向短壁213與托架面211平行相對；五通模塊400的外側(cè)壁由矩形塊壁410和弧狀壁420組成；五通模塊弧狀壁420包括橫彎部421，矩形塊壁410包括短橫部411，短橫部411和橫彎部421在五通模塊400外側(cè)的頂面相接；所述五通模塊的短橫部411在所述五通托架的橫向短壁213的內(nèi)側(cè)并與其相接觸配合；通過橫向短壁213作為五通模塊400的向上方向的定位,使五通模塊400在 五通托架上的轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定、更可靠，不會因為相對轉(zhuǎn)動而導(dǎo)致意外狀況的發(fā)生，保證騎行者的騎行安全、可靠。進(jìn)ー步地，如圖3和圖4所示，五通模塊400與五通托架200之間相樞接的位置位于橫向短壁213上；橫向短壁213作為所述樞托，五通模塊的矩形塊壁410的靠近五通模塊鏈盤相對側(cè)403的部分向五通托架豎向側(cè)壁2121方向凸起，形成樞扣412 ；橫向短壁213上設(shè)置有用于穿入樞軸601的樞托通孔2131，樞托通孔2131的軸徑垂直于托架面211 ；樞扣412上設(shè)置有用于穿入樞軸601的樞扣通孔4121，樞扣通孔4121的上端開ロ位于短橫部411的表面，樞扣軸孔4121的軸徑垂直于托架面211 ；樞軸601貫穿于樞托通孔2131和樞扣通孔4121，其底端直接插在所述托架面211上；使五通托架200與五通模塊400相樞接；作為另ー種可實施方式，如圖5所示，為了使五通托架200與五通模塊400的樞接更可靠，在豎向側(cè)壁2121的底部靠近托架面211處，還設(shè)置有帶有通孔的另一個樞托700，所述樞軸601的底端卡在另一個樞托700的底端；需要說明的是本實用新型中的所述樞接裝置并不僅限于上述兩種實施方式，而所述樞接裝置則需使五通模塊400可繞其相對于五通托架200旋轉(zhuǎn)。本實施例中的所述曲柄扭矩感應(yīng)器，還包括用于將五通模塊400與五通托架側(cè)擋部212之間的相對位移值或壓力值傳遞給所述控制器的所述傳感裝置；所述傳感裝置設(shè)置于五通模塊400與五通托架側(cè)擋部212之間，或同時設(shè)置于五通模塊400和五通托架200上；且所述傳感裝置的位置靠近所述五通模塊鏈盤側(cè)402 ;由于騎行人的腳踏力、電動自行車的曲柄的扭カ等相關(guān)作用カ都是通過鏈條傳遞給電動自行車的，同時五通模塊的鏈盤側(cè)402是轉(zhuǎn)動端，而又由于五通模塊400相對于五通托架200的轉(zhuǎn)動量比較微小，因此，所述傳感裝置的位置越靠近五通模塊鏈盤側(cè)402，其感測的數(shù)據(jù)越精確。進(jìn)ー步地，本實施例中的五通模塊400是ー個獨立的模塊，可在五通托架200內(nèi)進(jìn)行一定幅度的轉(zhuǎn)動，并通過所述傳感裝置將五通模塊的鏈盤側(cè)402在受カ后相對于五通托架側(cè)擋部212在鏈盤側(cè)402 —側(cè)的位移或作用カ轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給控制器，使控制器可以根據(jù)電信號調(diào)節(jié)電機(jī)輸出扭矩的大小，實現(xiàn)人力和車カ的協(xié)調(diào)。優(yōu)選地,本實施例中的所述傳感裝置包括彈性元件；[0072]所述彈性元件的一端設(shè)置于所述五通托架側(cè)擋部的朝向所述五通模塊的側(cè)面上，另一端正對五通模塊400的朝向所述五通托架側(cè)擋部的側(cè)面上；所述傳感裝置還包括電子位移感應(yīng)元件，所述電子位移感應(yīng)元件可以感應(yīng)所述五通模塊鏈盤側(cè)402轉(zhuǎn)動的相對位移值并將其傳遞給所述控制器；所述電子位移感應(yīng)元件同時設(shè)置于所述五通托架上和五通模塊400上，并且所述彈性元件和所述電子位移感應(yīng)元件的位置靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)402。本實施例中，通過所述弾性元件使五通模塊400和在五通托架200內(nèi)的位移與曲柄的扭矩之間建立線性關(guān)系，再通過所述電子位移感應(yīng)元件將代表位移值的電信號傳遞給控制器，使控制器可以反推出曲柄扭矩的大小，并調(diào)節(jié)電動自行車的輸出扭矩，實現(xiàn)人力和電カ的有機(jī)結(jié)合。進(jìn)ー步地，如圖7所示，所述彈性元件可以是彈簧或弾片；本實施例中的所述彈性元件是彈簧310，所述彈簧310設(shè)置于所述豎向側(cè)壁2121上，其位置靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)402 ；優(yōu)選的，如圖7所示，所述電子位移感應(yīng)元件包括一霍爾組件321和可與其通過相 對位移而產(chǎn)生電動勢的永久磁鐵322 ;霍爾組件321和永久磁鐵322分別設(shè)置于五通托架200和五通模塊400上,且設(shè)置于位于五通托架200上和五通模塊400上的兩個相鄰的位置；霍爾組件321與永久磁鐵322之間產(chǎn)生的電動勢把五通托架側(cè)擋部212的靠近鏈盤側(cè)402的部分與五通模塊400的鏈盤側(cè)402之間的相對位移量傳遞給控制器。進(jìn)ー步地，本實施例中的霍爾組件321設(shè)置于五通托架側(cè)擋部212的頂端，永久磁鐵322鑲嵌于五通模塊的短橫部421內(nèi)，并且霍爾組件321與永久磁鐵322之間盡可能的靠近，同時使二者的位置靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)402，以便準(zhǔn)確感測轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)。作為另ー些實施方式，霍爾組件321和永久磁鐵322可以分別設(shè)置于五通托架200和五通模塊400上的其它位置，但要保持二者之間的有效距離，以便可以準(zhǔn)確的感測五通模塊400相對于五通托架200的靠近五通模塊鏈盤側(cè)402的位移。優(yōu)選的，作為本實用新型的另ー種實施方式，如圖9所示，所述傳感裝置還可以是電子壓力感應(yīng)元件330 ；電子壓力感應(yīng)元件330感應(yīng)五通模塊400對五通托架的壓カ值并將其傳遞給所述控制器；所示電子壓力感應(yīng)元件330設(shè)置于所述五通托架側(cè)擋部的朝向與五通模塊400的側(cè)面上，并靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)402 ;本實施例中的電子壓力感應(yīng)元件330設(shè)置于所述五通托架的豎向側(cè)壁2121上，所述使用電子壓力感應(yīng)元件330，可以使控制器直接推導(dǎo)出曲柄的扭矩，并實時調(diào)節(jié)；由于電動自行車的曲柄的扭カ等相關(guān)作用力都是通過鏈條傳遞給電動自行車的，因此電子壓カ感應(yīng)元件330在五通托架200上的位置，越靠近五通模塊的鏈盤側(cè)402，其測出的五通模塊400對五通托架的壓カ值就越準(zhǔn)確。優(yōu)選的，如圖2所示五通托架200還包括一固定支架230 ;五通托架200通過固定支架230固定于車架100底部；固定支架230通過螺絲或鉚釘固定于車架100底部，或焊接固定于車架100底部；本實施例中的固定支架230上設(shè)置有用于鉚釘固定的鉚釘孔231。本實施例中的曲柄扭矩感應(yīng)器的工作原理是如圖I和圖6所示，當(dāng)騎行人踩踏腳踏板102時，產(chǎn)生一個向下的踩踏カF1，其相應(yīng)的扭矩Tl=FlxLl (LI為踩踏力Fl的カ臂)；同時鏈條104拉緊，并產(chǎn)生ー個反作用力F2，相應(yīng)的扭矩T2=F2xL2(L2為反作用力F2的力臂，由于鏈條104在鏈盤105的邊緣圓周上，故L2為鏈盤105的半徑)；由于鏈盤105位于五通模塊鏈盤側(cè)402的中軸鏈盤端1011，因此當(dāng)反作用力F2傳導(dǎo)至中軸鏈盤端1011吋，使其產(chǎn)生ー個和反作用力F2相等的壓カF3 ;然后中軸鏈盤端1011通過軸承500把壓カF3傳導(dǎo)至五通模塊鏈盤側(cè)402，由于五通模塊的鏈盤相對側(cè)403和五通托架200之間樞接，因此使五通模塊鏈盤側(cè)402在壓カF3的作用下，以樞軸600為圓心并以靠向五通托架側(cè)擋部212的方向轉(zhuǎn)動；進(jìn)ー步地，作為ー種實施方式，當(dāng)所述傳感裝置采用彈性元件310和電子位移感應(yīng)元件320吋；如圖7和圖8所示，本實施例中的弾性元件310為彈簧，其一端設(shè)置于五通托架側(cè)擋部的矩形平面壁212上，另ー端正對五通模塊的矩形塊壁410 ;彈簧310受到反壓力F4的壓迫收縮變形，設(shè)定該彈簧310的彈性系數(shù)為K，五通模塊400在五通托架200內(nèi)的轉(zhuǎn)動位移距離為Λ L，則反壓力F4=Kx Δ L ;因為反作用力F2=壓カF3，并且由于F4XL4=F3XL3 (L3為壓カF3的カ臂，L4為反壓力F4的カ臂)，所以F4XL4=F2XL3，進(jìn)而得出所以 F2=F4XL4 + L3;因為 F4=KxAL,所以F2=Kx Δ LXL4 + L3 ;因為 T2=F2xL2， 所以T2=KxALXL4 + L3xL2 ;因為踩踏カ扭矩Tl與反作用カ扭矩T2相等，因此可得出曲柄103的扭矩與五通模塊鏈盤側(cè)402的位移的函數(shù)關(guān)系為Tl=KxALXL4 + L3xL2;進(jìn)ー步地，由于在五通托架側(cè)擋部212的頂端設(shè)置了霍爾組件321，在五通模塊400的短橫部411上設(shè)置了永久磁鐵322 ;通過霍爾組件321與永久磁鐵322之間產(chǎn)生的電動勢可以把五通模塊400在五通托架200內(nèi)的滑動位移距離Λ L傳遞給所述控制器，控制器根據(jù)Λ L數(shù)值、彈簧310的弾性系數(shù)K以及電動自行車輪盤的半徑L2，通過所述曲柄103的扭矩公式Tl=Kx Δ LXL4 + L3xL2;，反推出曲柄103的扭矩Tl的大小，然后根據(jù)曲柄103的扭矩的大小自動調(diào)節(jié)電動自行車電機(jī)的輸出扭矩大小，從而實現(xiàn)人力與電カ的有機(jī)結(jié)合。更進(jìn)ー步地，作為另ー種實施方式，如圖9和圖10所示，當(dāng)所述傳感裝置采用電子壓カ傳感元件330時；反壓カF4的大小可由電子壓力感應(yīng)元件330直接測量出；因為反作用力F2=壓カF3，并且F4XL4=F3XL3，所以F4XL4=F2XL3，所以 F2=F4XL4 + L3;因為 T2=F2xL2，所以T2=F4XL4 + L3xL2 ;因為踩踏カ扭矩Tl與反作用カ扭矩T2相等，因此可得出曲柄103的扭矩與五通模塊鏈盤側(cè)402的位移的函數(shù)關(guān)系為Tl=F4XL4 + L3xL2; 當(dāng)電子壓力感應(yīng)元件330把代表反壓カF4大小的電信號傳遞給控制器時，控制器也可以反推出的曲柄103的扭矩Tl的大小，并自動調(diào)節(jié)電動自行車電機(jī)的輸出扭矩大小，從而也可以實現(xiàn)電動自行車人力和電カ的有機(jī)結(jié)合。 最后應(yīng)當(dāng)說明的是，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型。
權(quán)利要求1.一種用于電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)器，設(shè)置于電動自行車車架的底部，并與設(shè)置于電動自行車上的控制器電連接，其特征在于包括五通托架和五通模塊；所述五通模塊通過可使其與所述五通托架相對轉(zhuǎn)動的樞接裝置與所述五通托架相樞接； 所述五通模塊上設(shè)置有通道，所述電動自行車的中軸從所述通道內(nèi)貫穿，其兩端分別外露于所述五通模塊的兩側(cè)，所述中軸的其中一端裝載有電動自行車的鏈盤及一腳踏曲柄，另一端裝載有電動自行車的另一個曲柄；所述五通模塊的兩側(cè)分別為靠近所述電動自行車鏈盤的鏈盤側(cè)和與所述鏈盤相遠(yuǎn)離且相對的鏈盤相對側(cè)； 所述五通托架包括用于托載所述五通模塊的托架面，所述托架面上設(shè)置有可與所述五通模塊的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生相對位移的豎立的側(cè)擋部； 還包括用于將所述五通模塊與所述五通托架側(cè)擋部之間的相對位移值或壓力值傳遞給所述控制器的傳感裝置； 所述傳感裝置設(shè)置于所述五通模塊與所述五通托架側(cè)擋部之間，或同時設(shè)置于所述五通模塊和所述五通托架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述五通模塊為一中空的筒體，其中空的部分為所述通道；所述電動自行車中軸與所述通道的內(nèi)壁之間設(shè)置有軸承； 所述托架面為一平行于所述電動自行車的鏈盤中心和飛輪中心之間的直線連接的方向，并同時平行于所述通道的軸向方向的平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述側(cè)擋部設(shè)置于所述托架面上的位于所述車架中軸與后軸之間的位置； 所述樞接裝置靠近所述五通模塊的鏈盤相對側(cè)，并使所述五通模塊的鏈盤側(cè)可沿所述電動自行車的鏈盤中心和飛輪中心之間的直線連接的方向轉(zhuǎn)動，同時與所述側(cè)擋部之間產(chǎn)生相對位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述側(cè)擋部垂直設(shè)置于所述托架面上；所述樞接裝置設(shè)置于所述五通模塊與所述側(cè)擋部之間； 所述樞接裝置包括一樞軸、設(shè)置于所述五通模塊上的用于使所述樞軸穿過的樞扣、以及設(shè)置于所述五通托架上的與所述樞扣相配合且可使所述樞軸穿過的樞托。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述側(cè)擋部包括一朝向所述五通模塊并垂直于所述托架面的豎向側(cè)壁和設(shè)置于所述側(cè)擋部頂端的橫向短壁，所述橫向短壁與所述托架面平行相對； 所述五通模塊的外側(cè)壁由矩形塊壁和弧狀壁組成；所述五通模塊弧狀壁包括橫彎部，所述矩形塊壁包括短橫部，所述短橫部和所述橫彎部在所述五通模塊外側(cè)壁的頂部相接，共同組成五通模塊頂部的外壁；所述五通模塊的短橫部在所述五通托架的橫向短壁的內(nèi)側(cè)并與其相接觸配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述五通模塊與所述五通托架之間相樞接的位置位于所述橫向短壁上；所述橫向短壁作為所述樞托，所述五通模塊的矩形塊壁的靠近所述五通模塊鏈盤相對側(cè)的部分向所述五通托架豎向側(cè)壁方向凸起，形成所述樞扣；所述橫向短壁上設(shè)置有用于穿入所述樞軸的樞托通孔；所述樞托通孔的軸徑垂直于所述托架面； 所述樞扣上設(shè)置有用于穿入所述樞軸的樞扣通孔，所述樞扣通孔的上端開口位于所述短橫部的表面，所述樞扣通孔的軸徑垂直于所述托架面； 所述樞軸貫穿于所述樞托通孔和所述樞扣通孔，其底端直接插在所述托架面上；使所述五通托架與所述五通模塊相樞接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任意一項所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述傳感裝置包括彈性元件，所述彈性元件的一端設(shè)置于所述五通托架側(cè)擋部的朝向 所述五通模塊的側(cè)面上，另一端正對所述五通模塊的朝向所述五通托架側(cè)擋部的側(cè)面上； 所述傳感裝置還包括可以感應(yīng)所述五通模塊相對于所述五通托架的位移值并將其傳遞給所述控制器的電子位移感應(yīng)元件，所述電子位移感應(yīng)元件同時設(shè)置于所述五通托架上和所述五通模塊上； 所述彈性元件和所述電子位移感應(yīng)元件的位置靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述彈性元件是彈簧或彈片； 所述電子位移感應(yīng)元件包括一霍爾組件和可與其通過相對位移而產(chǎn)生電動勢的永久磁鐵；所述霍爾組件和所述永久磁鐵分別設(shè)置于所述五通托架和所述五通模塊上，且分別位于所述五通托架上和所述五通模塊上的兩個相鄰的位置；所述霍爾組件與所述永久磁鐵之間產(chǎn)生的電動勢把所述五通模塊與所述五通托架側(cè)擋部之間的相對位移量傳遞給所述控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6任意一項所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述傳感裝置是感應(yīng)所述五通模塊對所述五通托架的壓力值并將其傳遞給所述控制器的電子壓力感應(yīng)元件； 所述電子壓力感應(yīng)元件設(shè)置于所述五通托架側(cè)擋部的朝向與所述五通模塊的側(cè)面上，并靠近所述五通模塊的鏈盤側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄扭矩感應(yīng)器，其特征在于 所述五通托架還包括一固定支架；所述五通托架通過所述固定支架固定于車架底部；所述固定支架通過螺絲或鉚釘，或通過焊接的方式固定于所述車架底部。
專利摘要本實用新型公開了一種用于電動自行車的曲柄扭矩感應(yīng)器，設(shè)置于電動自行車車架的底部,并與設(shè)置于電動自行車上的控制器電連接，其包括五通托架和五通模塊；五通模塊通過可使其與五通托架相對轉(zhuǎn)動的樞接裝置與五通托架相樞接；五通模塊上設(shè)置有通道，車架上的中軸從通道內(nèi)貫穿；五通托架包括托架面，托架面上設(shè)置有側(cè)擋部；還包括用于將五通模塊靠近鏈盤的一端與五通托架側(cè)擋部上靠近鏈盤的一端之間的相對位移值或壓力值傳遞給控制器的傳感裝置；本實用新型使電動自行車的控制器根據(jù)采集的電信號調(diào)節(jié)電機(jī)扭矩大小，使電動自行車人力和電力協(xié)調(diào)工作；其結(jié)構(gòu)簡單可靠，穩(wěn)定性高，組裝方便；制造成本低。
文檔編號G01L3/00GK202609019SQ20122022681
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者尚林山 申請人:尚林山