一种助力自行车力矩检测曲柄的制作方法

本实用新型涉及一种助力自行车力矩检测曲柄，尤其涉及一种能感知人踩踏自行车踏板带动曲柄转动所产生转力矩大小，并将其转换成电信号，采用无线传输非接触式输出的一种装置。

背景技术：

自行车是人们日常生活代步的一种交通工具。现有的自行车力矩检测装置可选项太少。对于自行车来讲，尤其现有的产品共同特点是，工艺结构复杂，工序多，成本比较高，自行车的重量也更大，与自行车的轻便型这一发展趋势相违背。如曾出现过的机械弹簧式、霍尔速度传感器式等结构原理的助力装置实际应用后,效果都不理想,其最大的问题是弹簧作为力矩检测装置受力变形位移量不能真实、快速、有效反映脚蹬力的变化。特别是骤然的微小变化,转换成电信号时也不是稳定平滑的信号,导致骑行助力的舒适性不好。霍尔速度传感式实际上是通过对速度的采集,用汇编的软件去模拟意义上的助力,效果并不理想。特别是电信号传输采用接触电刷式集电器原理,对制造工艺技术要求高、成本高、使用时故障率高、寿命短、维护困难等因素影响了项目的推广应用。总言之,现有技术对人们骑自行车踩踏用力所产生的转力矩大小缺乏真实意义上的自动检测功能装置,特别是应用的实用性、技术的全面性和可靠性,从而制约了产品的创新和发展。

目前，还有一种轮辐结构的力矩检测装置，它的中心部位靠键连接安装在自行车的转轴之上，外部圆周与自行车牙盘铆接而成，由于此轮辐结构的力矩传感器材质是铝合金，缺陷是键连接处是容易磨损，导致自行车在骑行一段时间之后，容易出现故障，此时只能更换，无法修补，后期维修成本也会很昂贵。并且该种力矩装置需要另外加工而成，还有外防护罩等一些其他配件都需要另外开模加工之后安装到自行车上面去，这些配件都增加了自行车的重量和制造成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种能够快速真实地反映脚蹬力变化，且结构简单、使用寿命长、成本低的助力自行车力矩检测曲柄。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种助力自行车力矩检测曲柄，包括曲柄本体，其特征在于：还包括力矩感应装置，所述曲柄本体上设有用于安装所述力矩感应装置的卡空位；所述力矩感应装置包括应变计、高容量锂电池和无线发射电路板，所述应变计被密封绝缘胶水包裹固定在卡空位内，所述高容量锂电池和无线发射电路板分别固定在所述应变计的两侧；所述高容量锂电池和无线发射电路板外均设有电路板防护外罩，配合曲柄本体将力矩感应装置封在卡空位内。

带有力矩检测装置的曲柄，可以将助力自行车在行驶过程中脚踏板上受到的力实时准确地反映给安装在助力自行车上的信号处理装置。信号处理装置包括无线接收电路板和电动控制器，无线接收电路板接收由无线发射电路板上传来的信号，经过处理后将这个信号处理成电动控制器可以接受的电信号来控制电机的功率输出，从而使得使用者在骑行的过程中得以得到助力，骑行更加的轻便省力。其中，高容量锂电池为应变计和无线发射电路板提供能源，应变计在锂电的激励和人在踩踏脚踏而带动曲柄转动的过程中的情况下可以产生一个电信号，这个电信号可以随着踩踏力的大小而有规律的变化。电信号再通过无线发射电路板传递给无线接收电路板。如骑行中需要加速时或遇上坡路段需要增加蹬力时,自行车的曲柄中的力矩会增加，根据当时人踩踏用力的大小，反馈给电动控制装置，电动控制装置会自动的进行补偿而加大功率输出，产生助力，而使人踩踏脚踏更省力。

进一步地，所述高容量锂电池为可充电锂电池，所述高容量锂电池的充电接口设置在曲柄本体的外表面。高容量锂电池的可充电性能，使得当锂电池内的电力被消耗完之后，直接插上电源进行充电即可，而不需要将电池拆下替换，非常的简单方便。

进一步地，所述无线发射电路板的一端还接有无线发射天线，所述无线发射天线的另一端设置在所述电路板防护外罩之外。无线发射天线的设置可以使得信号的发射更加的顺畅。

进一步地，所述卡空位为三梁支撑结构，分别包括力矩感应辅助上梁、力矩感应辅助下梁和力矩感应主梁；所述应变计位于力矩感应主梁的两侧，所述电路板防护外罩位于力矩感应辅助上梁和力矩感应辅助下梁之间。两个辅助梁起到抗扭的作用，抵消来自脚踏处传来的扭力，从而使主梁受到外来力的干扰降到最低。

进一步地，其特征在于：所述曲柄本体为由LY12硬铝为材料制成的曲柄，对于力矩的检测稳定性相当有优势。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型通过曲柄实现了力矩的检测，可以实时准确地反馈骑行信息，为自行车提供助力；曲柄作为自行车的必备配件，力矩感应装置安装的曲柄内，不需要改变传统自行车曲柄的体积和重量，结构简单，制造方便，节省了人力、时间、物流和物料的成本，更加可靠和经济；力矩检测稳定性高；信号通过无线传输，安全、方便；强度高、使用寿命长且不影响美观。

附图说明

图1为本实用新型曲柄本体结构示意图。

图2为图1的A-A截面结构示意图。

图3为图1的B-B截面结构示意图。

图4为本实用新型与助力自行车配合安装的结构示意图。

附图中：1为曲柄本体，2为力矩感应装置，21为应变计，221为充电接口，22为高容量锂电池，23为无线发射电路板，231为无线发射天线，24为密封绝缘胶水，25为电路板防护外罩，3为力矩感应辅助上梁，4为力矩感应辅助下梁，5为力矩感应主梁，6为脚踏固定轴，7为脚踏板，8为踏脚转轴，9为牙盘。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1-图4，本实施例包括曲柄本体1和安装在曲柄本体1上的力矩感应装置2。曲柄本体1的材料为LY12硬铝，对于力矩的检测稳定性相当有优势。

曲柄本体1上设有用于安装力矩感应装置2的卡空位。卡空位为三梁支撑结构，分别包括力矩感应辅助上梁3、力矩感应辅助下梁4和力矩感应主梁5。两个辅助梁起到抗扭的作用，抵消来自脚踏处传来的扭力，从而使力矩感应5主梁受到外来力的干扰降到最低。

力矩感应装置2包括应变计21、高容量锂电池22和无线发射电路板23。应变计21被密封绝缘胶水24包裹固定在力矩感应主梁5的两侧，高容量锂电池22池和无线发射电路板23分别固定在应变计21的两侧。高容量锂电池22池和无线发射电路板23外均设有电路板防护外罩25，配合力矩感应辅助上梁3和力矩感应辅助下梁4将力矩感应装置2封在卡空位内。

高容量锂电池22池为可充电锂电池，高容量锂电池22池的充电接口221设置在曲柄本体1的外表面。高容量锂电池22池的可充电性能，使得当锂电池内的电力被消耗完之后，直接插上电源进行充电即可，而不需要将电池拆下替换，非常的简单方便。

无线发射电路板23的一端还接有无线发射天线231，无线发射天线231的另一端设置在电路板防护外罩25之外。无线发射天线231的设置可以使得信号的发射更加的顺畅。

曲柄本体1的一端通过脚踏固定轴6与自行车的脚踏板7连接，另一端则通过踏脚转轴8与自行车牙盘9连接。曲柄本体1与踏脚转轴8同步转动，当人踩踏装在曲柄本体1头部的脚踏板7时，曲柄本体1会受到来自脚踏固定轴6的力，这个力通过曲柄本体1传递给踏脚转轴8，从而带动固定在踏脚转轴8上的牙盘9做旋转运动，牙盘9再带动其上面装的链条驱动自行车行进。

带有力矩检测装置的曲柄，可以将助力自行车在行驶过程中脚踏板上受到的力实时准确地反映给安装在助力自行车上的信号处理装置。自行车上还装有踏平和速度传感器，将自行车的实际骑行状况反馈给信号处理装置。信号处理装置包括无线接收电路板和电动控制器，无线接收电路板接收信号后，经过处理后将信号处理成电动控制器可以接受的电信号来控制电机的功率输出，从而使得使用者在骑行的过程中得以得到助力，骑行更加的轻便省力。当用户骑行在起步时，力矩检测装置可以根据脚踏的反馈，配合电动控制器输出一个比较大的动力，帮助用户起步；在骑行过程中，则会通过力矩检测装置、踏平和速度传感器的算法判断用户现在的骑行状态，保证在巡航时的必要的辅助动力，这时候辅助动力会是比较温和的输出，用户骑行起来会十分省力；而当用户骑行到上坡路面时，力矩检测装置会感知到人的踏板受力变大，会比较及时的补充辅助动力，保证骑行者在上坡路面骑行也十分轻松，而且保证骑行的速度不会掉下来。

其中，高容量锂电池22池为应变计21和无线发射电路板23提供能源。黏贴在力矩感应主梁5上的应变计21以及力矩感应主梁5的结构和尺寸均经过设计计算，在力矩感应主梁5受到来自脚踏板7的力时，能够准确地测量出曲柄本体1的剪切微应变，此微应变会引起应变计21的抗阻变化，抗阻的变化和微应变成正比。应变计21再通过电路组合，在电路的输出端输出一个与应变计21的抗阻变化成正比的电信号，传递给无线发射电路板23，从而实时准确地反映来自人蹬脚踏板7的力的大小。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。