踏力测量机构及电动助力车的制作方法

1.本技术属于压力测量技术领域，更具体地说，是涉及踏力测量机构及电动助力车。


背景技术：

2.电动助力车，是一种介于自行车与电动车之间的骑行工具，不仅使骑行者能够享受骑行带来的乐趣，还能使骑行过程更加舒适、省力，电动助力车的主要工作原理为：踏力测量机构检测骑行者在骑行过程中的踏力信息，并将踏力信息反馈给控制器；控制器调节驱动电机输出动力的大小，辅助人力骑行。例如：平地或下坡路段骑行时，骑行较为轻快，骑行者使用的踏力较小，此时控制器控制驱动电机输出动力减小或不输出动力。爬坡路段骑行时，骑行较为笨重，骑行者使用的踏力较大，此时控制器控制驱动电机增大输出动力，从而减轻骑行者所需的踏力。
3.由此可见，踏力测量机构是电动助力车中至关重要的部件。对于踏力测量机构，通常采用中轴式测力机构进行测力。中轴式测力机构采用贴于中轴或中轴变形体上的应变片测量踏力的大小。中轴式测力机构通常具有以下缺陷：其一，在中轴式测力机构进行测力工作时，还需要复杂的信号传输机构将中轴式测力机构的信号传递给控制器，从而使得踏力测量机构的测量工作复杂化；其二，中轴式测力机构故障率高，易损坏，例如，骑行在坑洼地段等复杂地段时，中轴式测力机构容易受到跌落撞击、磕碰等损害，使中轴式测力机构出现故障、损坏等。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种踏力测量机构，以解决现有技术中存在的踏力测量机构的测量工作复杂和故障率高技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种踏力测量机构，包括：
6.主轴，用于设置在外部车架上；
7.驱动轮，转动套接于所述主轴上，并用于输出动力；
8.飞轮，转动套接于所述主轴上；所述飞轮传动连接于所述驱动轮，以驱动所述驱动轮转动；
9.测力组件，设于所述主轴和所述飞轮之间，所述测力组件固定于所述主轴上，以在所述飞轮转动时受到所述飞轮的挤压，且所述测力组件用于将所述飞轮挤压于所述测力组件上的力信号转化为电信号。
10.作为上述技术方案的进一步改进：
11.可选的，所述测力组件活动设于所述主轴和所述飞轮之间；或者，所述测力组件设于所述主轴和所述飞轮之间，且固定于所述主轴上。
12.可选的，所述测力组件包括：
13.压力套，套装于所述主轴和所述飞轮之间，以在所述飞轮转动时受到所述压力套的挤压；
14.测力应变计，设于所述压力套上，并用于将所述飞轮挤压于所述压力套上的力信号转化为电信号。
15.可选的，所述压力套上设有变形孔，所述变形孔为一个，或者，所述变形孔为至少两个，且至少两个所述变形孔沿圆周方向均匀分布于压力套上。
16.可选的，所述压力套与所述主轴间隔形成形变间隙。
17.可选的，所述压力套沿轴向上具有依次连接的第一端部和第二端部，所述压力套的第一端部固定于所述主轴上；所述压力套的第二端部与所述主轴间隔形成所述形变间隙，且所述压力套的第二端部能够在所述飞轮转动时被所述飞轮挤压，所述测力应变计至少部分设于所述压力套的第二端部。
18.可选的，所述压力套沿轴向上具有依次连接的第一端部、中部以及第二端部，所述压力套的第一端部与第二端部均固定于所述主轴上；所述压力套的中部与所述主轴间隔形成所述形变间隙，所述测力应变计至少部分设于所述压力套的中部。
19.可选的，所述压力套和所述飞轮之间连接有轴承。
20.可选的，所述踏力测量机构还包括连接于所述飞轮和所述驱动轮之间的棘轮机构，所述飞轮通过所述棘轮机构单向驱动所述驱动轮转动。
21.一种电动助力车，包括上述的踏力测量机构。
22.本技术提供的踏力测量机构及电动助力车的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的踏力测量机构包括主轴、驱动轮、飞轮和测力组件，测力组件设于主轴和飞轮之间，并用于将飞轮挤压于测力组件上的力信号转化为电信号；该踏力测量机构工作时，飞轮转动以驱动驱动轮转动，使得驱动轮输出动力，飞轮在转动时挤压测力组件，测力组件将飞轮挤压于测力组件上的力信号转化为电信号，并能够将该电信号直接传递给外部的控制器，如此，不需要另外的信号传输机构传递信号，简化了踏力测量机构的踏力测量工作，且踏力测量机构结构相对简单。其次，在坑洼地段等复杂地段中，驱动轮受到撞击或磕碰时，由于驱动轮和主轴转动套接，且测力组件设于主轴和飞轮之间，则驱动轮受到的冲击力无法直接传递给测力组件，实现对测力组件的保护，这样，减小了测力组件上承受的冲击力，从而减小了测力组件的故障率，且提高了测力组件的使用寿命。本技术的电动助力车由于具有本技术的踏力测量机构，因此，也具有该踏力测量机构的优点。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例1提供的踏力测量机构的主视结构示意图；
25.图2为本技术实施例1提供的踏力测量机构的剖视结构示意图；
26.图3为图2的局部放大结构示意图一；
27.图4为图2的局部放大结构示意图二；
28.图5为本技术实施例2提供的踏力测量机构的剖视结构示意图；
29.图6为图5的局部放大结构示意图一；
30.图7为图5的局部放大结构示意图二。
31.其中，图中各附图标记：
32.1-主轴；2-驱动轮；3-飞轮；4-测力组件；41-压力套；411-第一端部；412-第二端部；413-中部；42-测力应变计；43-保护套；44-变形孔；5-轴承；6-电路板；7-棘轮机构；71-棘爪；72-棘轮；8-磁性件；9-磁感件；10-牙盘；11-链条；a-形变间隙；b-容腔。
具体实施方式
33.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
35.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.实施例1
38.请一并参阅1及图2，现对本技术实施例提供的踏力测量机构进行说明。所述踏力测量机构包括主轴1、驱动轮2、飞轮3和测力组件4。
39.此处需要说明的是，如图1所示，电动助力车的工作原理如下：骑行时，骑行者踩踏脚踏板，带动牙盘10转动，牙盘10通过链条11将动力传递到飞轮3，飞轮3带动驱动轮2转动，使得驱动轮2输出动力以驱动车轮转动，从而实现车架的运动，也即是，实现了电动助力车的运动。驱动轮2内还设有电机等驱动件，可以通过电动助力车车身携带的电源，将电能转化为动能，辅助人力骑行。开始骑行后，电动助力车上的测力组件4检测踏力信息，并将踏力信息转化为电信号，并反馈给控制器，由控制器控制驱动轮2动力输出大小。当踏力增大时，测力组件4反馈电信号，控制驱动轮2增大输出动力。当踏力减小时，测力组件4反馈电信号，控制驱动轮2减小或中断输出动力。
40.请参阅图2，主轴1用于设置在外部车架上；可以理解的，主轴1固装于外部车架上，也可以转动设于外部车架上。驱动轮2转动套接于主轴1上，并用于输出动力。飞轮3转动套接于主轴1上，且飞轮3传动连接于驱动轮2，以驱动驱动轮2转动。测力组件4设于主轴1和飞轮3之间，并能够在飞轮3转动时受到飞轮3的挤压，测力组件4受到飞轮3的挤压时，能够将飞轮3挤压于测力组件4上的力信号转化为电信号。
41.本技术实施例中，测力组件4设于主轴1和飞轮3之间，并用于将飞轮3挤压于测力组件4上的力信号转化为电信号；该踏力测量机构工作时，飞轮3转动以驱动驱动轮2转动，
使得驱动轮2输出动力，飞轮3在转动时挤压测力组件4，测力组件4将飞轮3挤压于测力组件4上的力信号转化为电信号，并能够将该电信号直接传递给外部的控制器，如此，不需要另外的信号传输机构传递信号，简化了踏力测量机构的踏力测量工作，且踏力测量机构结构相对简单。其次，在坑洼地段等复杂地段中，驱动轮2受到撞击或磕碰时，由于驱动轮2和主轴1转动套接，且测力组件4设于主轴1和飞轮3之间，则驱动轮2受到的冲击力无法直接传递给测力组件4，实现对测力组件4的保护，这样，减小了测力组件4上承受的冲击力，从而减小了测力组件的故障率，且提高了测力组件的使用寿命。此外，驱动轮2和飞轮3均套接在主轴1上，使得在骑行时主轴1不会直接与地面凸起或石块发生碰撞，实现对主轴1的保护，从而进一步实现对测力组件4的保护，进一步降低了测力组件4的故障率。
42.请参阅图4，在本实施例中，测力组件4活动设于主轴1和飞轮3之间，测力组件4可相对主轴1转动或移动，便于调整测力组件4的测力位置。或者，测力组件4设于主轴1和飞轮3之间，且固定于主轴1上，确保飞轮3对测力组件4的受压位置为同一部位，保证测力组件4测力的准确度。
43.如图4所示，测力组件4呈套状；在另一个实施例中，测力组件4还可以呈块状；测力组件4为一个或者多个，当测力组件4为多个时，多个测力组件4沿圆周方向均匀分布于主轴1和飞轮3之间。飞轮3挤压测力组件4后同样可以将压力信号转化为电信号。测力组件4还可固定于外部车架上，也能起到测量飞轮3转动时受到飞轮3挤压压力的作用，也应属于本技术保护的一种实施例。
44.本实施例中，测力组件4包括压力套41和测力应变计42，压力套41套装于主轴1和飞轮3之间，并能够在飞轮3转动的时候受到飞轮3的挤压；测力应变计42设于压力套41上，以将飞轮3挤压于压力套41上的力信号转化为电信号。
45.使用时，踏力转化为链条11对飞轮3的牵引力，该牵引力拉动飞轮3，使飞轮3对压力套41产生压力，压力套41受压产生弯曲形变，并使测力应变计42同样产生形变。测力应变计42根据形变量生成对应的电信号。其中，测力应变计42为电阻式应变片或压力传感器等。压力作用在测力应变计42上，使测力应变计42产生变形，测力应变计42内的电阻元件也产生对应变形，变形引起电阻元件的横截面积或长度发生改变，电阻值也即改变，随后改变电路中电流或电压的大小，从而完成将压力信息转换成电信号的过程。
46.如图4所示，压力套41和飞轮3之间连接有轴承5。由于压力套41为固装在主轴1上的不动件，飞轮3为动件，压力套41与飞轮3容易产生磨损，且飞轮3对压力套41的压力越大，磨损越严重。轴承5既可以起到承载飞轮3与压力套41之间压力的作用，又可以减少飞轮3与压力套41之间的摩擦力，即减少飞轮3与压力套41之间的磨损，延长压力套41的使用寿命。其中，轴承5可为滚动轴承或滑动轴承。在其他的实施例中，飞轮3直接套装在压力套41上，且在飞轮3转动时，飞轮3挤压压力套41的同时相对于压力套41转动，此时，飞轮3的内侧壁和压力套41的外侧壁均可设置为光滑面。
47.如图4所示，压力套41与主轴1间隔形成形变间隙a，便于压力套41的弯曲变形，给压力套41留有变形空间。
48.本实施例中，压力套41沿轴向上具有依次连接的第一端部411和第二端部412，压力套41的第一端部411通过螺母等紧固件固定于主轴1上，防止压力套41在主轴1上移动或转动；压力套41的第二端部412与主轴1间隔形成形变间隙a，增大第二端部412的形变空间，
且压力套41的第二端部412能够在飞轮3转动时被飞轮3挤压；测力应变计42可整体设于压力套41的第二端部412上，或部分设于第一端部411且其余部分设于第二端部412上，测力应变计42将第二端部412受压后的形变量转化为电信号。
49.如图3和图4所示，压力套41上设有两个测力应变计42，两个测力应变计42沿压力套41的圆周方向分布。其一测力应变计42用于测量压力套41受压变形后向外凸出部位的变形，另一测力应变计42用于测量压力套41受压变形后向内凹陷部位的变形。压力套41凸出部位使测力应变计42承受拉应力，从而测力应变计42的长度加长，横截面积减小，电阻增大。压力套41凹陷部位使测力应变计42承受压应力，从而测力应变计42的长度减小，横截面积增大，电阻减小。
50.两个测力应变计42的测力方向与飞轮3挤压压力套41的受力方向同向，使飞轮3的压力在其他方向不产生分力，测力应变计42上的测力值最为准确。
51.在另一个实施例中，压力套41上可设有一个或三个以上的测力应变计42，以及测力应变计42沿压力套41的轴向、径向等其他方向也应属于本技术保护的一种实施例。
52.本实施例中，压力套41上还套装有保护套43，压力套41与保护套43围合形成封闭的容腔b，测力应变计42设于容腔b内，可防止砂石或污泥进入，避免测力应变计42受磨损、腐蚀等。
53.如图3所示，压力套41上还装有电性连接于测力应变计42的电路板6，电路板6用于放大测力应变计42的电信号。通过电路板6放大测力应变计42上的电信号，使测力应变计42的电信号更清晰，便于控制器识别。
54.如图3所示，踏力测量机构还包括连接于飞轮3和驱动轮2之间的棘轮机构7，飞轮3通过棘轮机构7单向驱动驱动轮2转动。棘轮机构7还具有结构简单、工作可靠、机械效率高等优点，确保飞轮3正常驱动驱动驱动轮2。
55.本实施例中，棘轮机构7包括设于飞轮3上的棘爪71和设于驱动轮2上的棘轮72，棘爪71传动连接于棘轮72，以形成飞轮3和驱动轮2的单向传动。飞轮3反转时，棘爪71与棘轮72打滑，不会导致驱动轮2逆转。
56.如图2和图4所示，飞轮3上还固装有磁性件8，测力组件4上设有与磁性件8间隔设置的磁感件9，可以理解的，磁感件9设于压力套41上。磁感件9用于检测磁性件8的运动状态，以获取飞轮3的运动状态。磁性件8可为磁片、磁环或磁粒等；磁感件9可为霍尔传感器、霍尔开关等。飞轮3带动磁性件8运动，并与固装在测力组件4上的磁感件9发生相对运动，磁感件9检测到磁场强度的变化，产生感应电流或感应电压，从而将飞轮3的运动状态转变为控制器能够识别的电信号，并通过控制器启动驱动轮2。其中，磁感件9还可安装于外部车架上或保护套43上或压力套41和保护套43之间的容腔b内。
57.本技术还提供一种电动助力车，包括上述实施例的踏力测量机构。由于电动助力车包括上述实施例的踏力测量机构，因此，也具有该踏力测量机构的优点。
58.实施例2
59.如图5和图6所示，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：压力套41沿轴向上具有依次连接的第一端部411、中部413以及第二端部412，压力套41的第一端部411与第二端部412均固定于主轴1上；压力套41的中部413与主轴1间隔形成形变间隙a，测力应变计42整体或部分设于压力套41的中部413。
60.相比于实施例1，本实施例压力套41的第一端部411与第二端部412均固定于主轴1上，将压力套41的形变区间约束在中部413区域，有利于将测力应变计42设于主要变形区，使得测量更加精准。还能使压力套41与主轴1具有较好的对中性，使得连接在压力套41上的飞轮3与连接在主轴1上的驱动轮2也具有较好的对中性，从而在飞轮3通过棘轮机构7带动驱动轮2时，每个棘爪71能够同时啮合棘轮72，提高棘轮机构7的工作稳定性。除上述实施方式外，测力应变计42还可部分设于第一端部411其余部分设于中部413上，或者，部分设于第二端部412其余部分设于中部413上。
61.如图7所示，压力套41上设有变形孔44，变形孔44为两个，且两个变形孔44沿圆周方向均匀分布于压力套41上。变形孔44的轴向方向与飞轮3挤压在压力套41上的受力方向垂直。变形孔44降低了压力套41径向方向的刚度，压力套41受到飞轮3的挤压后更容易变形，且变形量更大，有利于测力应变计42的测量。
62.在另一个实施例中，压力套41上可设有一个或三个以上的变形孔44，也应属于本技术保护的一种实施例。
63.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。