[发明专利]力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法

说明书

本发明适用于自行车领域，提供了一种力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法。力矩传感器包括中轴；第一传动件和第四传动件，第一传动件固设于中轴，第四传动件可转动地套设于中轴，第一传动件和第四传动件沿中轴的轴线方向间隔排列设置；支撑悬臂，一端固定在车体上，另一端可转动地设有第二传动件和第五传动件，第二传动件和第五传动件共轴一设置，第二传动件与第一传动件啮合，第五传动件与第四传动件啮合；应变片，设于支撑悬臂上。通过弯矩的传动结构设计，将现有结构中中轴1上动态扭矩转换为关系稳定的弯矩进行测量，相比现有技术，无需采用无线传输扭矩，没有无线供电和无线通讯存在的风险，扭矩获取可靠性强，成本低。

技术领域

本发明属于自行车领域，尤其涉及一种力矩传感器、助力装置、助力自行车以及力矩检测方法。

背景技术

助力自行车，是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，以电池作为辅助动力来源，安有电机,并具备动力辅助系统，能实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具。在助力自行车领域，电机安装位置主要分为两种，一种是中置，即电机安装在车身的中间位置即五通位置的电机，称为中置电机。中置电机与车架连接，并通过链条与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机没有电源的情况下，骑行者可以通过脚踏实现人力骑行，阻力和正常的自行车没有差别。另外一种则是安装在自行车的轮毂中，称为轮毂电机。

中置助力单车其力矩传感器是单车中的核心技术，是骑行过程中采集骑行力矩的检测端，现有中置助力单车检测骑行力矩，通用的方法是通过旋转变形轴(旋转中轴/中轴上变形体)上贴应变片采集弯矩应变(弯矩应变引起的应变片阻值变化)，经过半桥/全桥采集形变后应变片的电压信号，通过放大、A/D处理，经由无线通讯方式将信号传输给静止的信号接收端，从而采集动态弯矩，时旋转轴上应变片的供电通过电磁感应(主副线圈变压器形式)进行供电。此种方式需要处理无线供电和无线通信问题，导致信号处理麻烦，存在外部电磁信号干扰风险，需要做电磁屏蔽处理。

发明内容

本发明实施例提供的力矩传感器，旨在解决现有技术中需要处理无线供电和无线通信问题，导致信号处理麻烦，存在外部电磁信号干扰风险，需要做电磁屏蔽处理的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种力矩传感器，用于助力自行车的中置电机，包括：

中轴，用于连接脚踏；

第一传动件和第四传动件，所述第一传动件固设于所述中轴，所述第四传动件可转动地套设于所述中轴，所述第一传动件和所述第四传动件沿所述中轴的轴线方向间隔排列设置；

支撑悬臂，一端固定在车体上，另一端可转动地设有第二传动件和第五传动件，所述第二传动件和所述第五传动件共轴且一体设置，所述第二传动件与所述第一传动件啮合，所述第五传动件与所述第四传动件啮合；

应变片，设于所述支撑悬臂上，用以获取应变片当所述支撑悬臂在所述第一传动件与所述第二传动件传动时所产生的电压变化值。

进一步地，所述支撑悬臂包括间隔设置的第一固定板和第二固定板，以及连接所述第一固定板和所述第二固定板的连接轴，所述第二传动件、所述第五传动件可转动地固定于所述连接轴上。

进一步地，支撑悬臂还包括固定件，所述固定件连接所述第一固定板和所述第二固定板并用于与车体固定。

进一步地，所述应变片设于所述第一固定板和/或所述第二固定板的垂直于所述连接轴轴线方向的相对两侧。

本发明还提供了一种助力装置，包括第三传动件以及前述的助力传感器，所述第三传动件可相对所述中轴转动地设于所述中轴上并且位于所述第四传动件的背离所述第一传动件的一侧，所述第四传动件可单向带动所述第三传动件转动，所述第三传动件用于连接负载。