电动助力自行车智能传感器.pdf

本发明涉及一种电动助力自行车智能传感器，设置在自行车的中轴与链轮之间，它包括一蝶形平板、一圆弧形板弹簧、一磁钢、一霍尔元件以及一电刷。蝶形平板刚性套接于中轴的四周，蝶形平板的平面与中轴相垂直。圆弧形板弹簧设置在蝶形平板与链轮之间，圆弧形板弹簧环绕设于中轴上，圆弧形板弹簧的一端与蝶形平板联接，圆弧形板弹簧的另一端与链轮联接。磁钢和霍尔元件分别安置在蝶形平板和链轮上。电刷的两个触点分别靠近磁钢和霍尔元件。本发明在结构上仅用了蝶形平板、圆弧形板弹簧、磁钢、霍尔元件及电刷等少量元件，就能实现调节自行车助动力的目的，而且其结构简单，成本低，线性好，性能可靠，制造与安装均为方便。

1、  一种电动助力自行车智能传感器，设置在自行车的中轴与链轮之间，其特征在于，所述智能传感器包括一蝶形平板、一圆弧形板弹簧、一磁钢、一霍尔元件以及一电刷；
所述蝶形平板刚性套接于中轴的四周，蝶形平板的平面与中轴相垂直；
所述圆弧形板弹簧设置在蝶形平板与链轮之间，圆弧形板弹簧环绕设于中轴上，圆弧形板弹簧的一端与蝶形平板联接，圆弧形板弹簧的另一端与链轮联接；
所述磁钢和霍尔元件分别安置在蝶形平板和链轮上；
所述电刷的两个触点分别靠近磁钢和霍尔元件。

2、  根据权利要求1所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述磁钢安置在蝶形平板上，所述霍尔元件安置在链轮上。

3、  根据权利要求1所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述磁钢安置在链轮上，所述霍尔元件安置在蝶形平板上。

4、  根据权利要求1所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述磁钢与霍尔元件的位置相邻近。

5、  根据权利要求1所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述蝶形平板周边设有数个凸出部，凸出部压接圆弧形板弹簧。

6、  根据权利要求5所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述霍尔元件设置在一凸出部上。

7、  根据权利要求1所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述圆弧形板弹簧、蝶形平板、链轮这三者的平面相互平行。

8、  根据权利要求1所述的电动助力自行车智能传感器，其特征在于，所述圆弧形板弹簧的两端均设有一枢接孔，两个枢接孔相对而置。

电动助力自行车智能传感器
技术领域
本发明涉及智能传感器，特别涉及一种利用圆弧形板弹簧的电动助力自行车智能传感器。
背景技术
电动自行车以其安全、对环境污染少、使用成本低等特点，已成为一种普遍的交通工具。电动自行车按其控制方式可分为纯电动自行车和助力式电动自行车。纯电动自行车目前在我国较为流行，它用转动手柄控制电机转速，相比骑一般的自行车增加了控制手段，但也包含了一定的不安全因素；骑行时一直使用电池，耗电较多，电池充电一次的续行里程短，因而充电次数频繁，导致电池的使用寿命短，增加了使用者的骑行成本。助力式电动自行车在国外较为流行，这种自行车骑行方式与自行车完全一样，人力与电力共同出力，耗电量较小，电池充电一次的续行里程长，因而使得蓄电池的使用寿命可以延长一倍以上。因此，助力式电动自行车是将来电动自行车的发展方向。
所谓助力式电动自行车是一种电动自行车，但是这种电动自行车不是光靠电动机驱动的。骑行时，只有当人施加一定的力时，电动机才施加动力。如果人不施加力，电动机也不会施加动力。电动机施加动力的大小与人施加力的大小有关，人施加的力大，电动机施加的动力也大；反之力就小。这种助力式电动自行车的电动机仅仅起到助力的作用，因此称为电动助力自行车。近年来，这种电动助力自行车在欧美国家十分流行，是目前自行车行业热门的研究课题之一。
助力式电动自行车的技术关键在于助力传感器。目前，助力传感器多为力矩型传感器，测量人骑行时脚踏产生的力矩，转换成模拟电压，经放大或其它处理后替代纯电动自行车手柄送出的电压送给控制器，控制电机的转动，给自行车助力。
中国专利公开号CN2432080公开了一种电动车智能传感器，它含有安装座，安装座上固定有霍尔元件，并铰支V形传感臂，传感臂的两开口端分别固定磁钢，通过杠杆机构与铰支在杠杆一端的被动轮衔接。组装时，将安装座固定在车架上，霍尔元件位于V形传感臂的两开口端之间，被动轮与电动车传动链接触。由于该装置的结构较大，必须占据较大空间，因此不利于在电动助力自行车上使用。
发明内容
本发明的任务在于提供一种电动助力自行车智能传感器，它解决了现有电动自行车的传感器存在的上述缺陷的问题，因其结构简单，线性好，性能可靠，制造与安装方便，能调节电动机的输出功率，因而有利于在电动助力自行车上推广应用。
本发明的技术解决方案如下：
一种电动助力自行车智能传感器，设置在自行车的中轴与链轮之间，所述智能传感器包括一蝶形平板、一圆弧形板弹簧、一磁钢、一霍尔元件以及一电刷；
所述蝶形平板刚性套接于中轴的四周，蝶形平板的平面与中轴相垂直；
所述圆弧形板弹簧设置在蝶形平板与链轮之间，圆弧形板弹簧环绕设于中轴上，圆弧形板弹簧的一端与蝶形平板联接，圆弧形板弹簧的另一端与链轮联接；
所述磁钢和霍尔元件分别安置在蝶形平板和链轮上；
所述电刷的两个触点分别靠近磁钢和霍尔元件。
本发明采取如下进一步的技术措施：
所述磁钢安置在蝶形平板上，所述霍尔元件安置在链轮上。
所述磁钢安置在链轮上，所述霍尔元件安置在蝶形平板上。
所述磁钢与霍尔元件的位置相邻近。
所述蝶形平板周边设有数个凸出部，凸出部压接圆弧形板弹簧。
所述霍尔元件设置在一凸出部上。
所述圆弧形板弹簧、蝶形平板、链轮这三者的平面相互平行。
所述圆弧形板弹簧的两端均设有一枢接孔，两个枢接孔相对而置。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极的效果：
本发明的电动助力自行车智能传感器在结构上仅用了蝶形平板、圆弧形板弹簧、磁钢、霍尔元件及电刷等少量元件，就能实现调节自行车助动力的目的，而且其结构简单，成本低，线性好，性能可靠，制造与安装均为方便。
本发明将圆弧形板弹簧环绕设于中轴上，圆弧形板弹簧作为力矩的传感器，将测量磁钢和霍尔元件间的相对位移来确定圆弧形板弹簧的变形量和脚踏力的大小，并按照人骑车时施加力的大小来调节电动机的输出功率。
附图说明
图1是本发明的一种电动助力自行车智能传感器的结构示意图。
图2是按图1所示智能传感器的侧视图。
图3是图1智能传感器中的圆弧形板弹簧的结构示意图。
附图标号：
1为中轴，2为蝶形平板，3为圆弧形板弹簧，4为链轮，5为磁钢，6为霍尔元件，7为电刷。
具体实施方式
下面结合附图1～3来具体介绍本发明的一个较佳实施例。
参见图1和图2，本发明是一种电动助力自行车智能传感器，它安装在电动助力自行车的中轴1与链轮4之间，主要由一蝶形平板2、一圆弧形板弹簧3、一磁钢5、一霍尔元件6以及一电刷7组成。
蝶形平板2刚性套接于中轴1的四周，蝶形平板2的平面与中轴1相垂直。
参见图3，圆弧形板弹簧3的两端均设有一枢接孔，两个枢接孔相对而置。圆弧形板弹簧3的一端A通过一枢接孔与蝶形平板2联接，圆弧形板弹簧3的另一端B通过另一枢接孔与链轮4联接。圆弧形板弹簧3沿圆弧方向弹升或收缩。
磁钢5安装在蝶形平板2上，霍尔元件6安装在链轮4上。也可以将磁钢5安装在链轮4上，霍尔元件6安装在蝶形平板2上。磁钢5与霍尔元件6的位置相邻近。蝶形平板2周边设有数个凸出部，霍尔元件6可设置在一凸出部上，凸出部压接圆弧形板弹簧3。具体地说，蝶形平板2周边设置三处突出的扇形板，三处扇形板分段压接在圆弧形板弹簧3上。
电刷7的两个触点分别靠近磁钢5和霍尔元件6。电刷7通过线路与电动助力自行车的电动机联接。
圆弧形板弹簧(3)设置在蝶形平板(2)与链轮(4)之间。圆弧形板弹簧3、蝶形平板2以及链轮4这三者的平面相互平行，形成了三个竖直方向的立面。这样的三层架构仅在原始自行车的中轴到链轮的厚度上增加了少许尺寸，形成了本发明的一种简单、轻便的结构，这种结构不会影响电动助力自行车的正常功能。
圆弧形板弹簧3环绕设于中轴1上。圆弧形板弹簧3作为力矩的传感器，将测量磁钢5和霍尔元件6间的相对位移来确定圆弧形板弹簧3的变形量和脚踏力的大小，并将其转化为电信号，通过电刷7来控制电动机的输出功率。
本发明的电动助力自行车智能传感器的工作原理如下：
普通自行车的中轴与链轮是固定联接的，因此在运行中它们一同旋转。而在本发明中，将中轴和链轮拆开成两个零件，使自行车的中轴1与蝶形平板2垂直联接，蝶形平板2与圆弧形板弹簧3的一端A联接，圆弧形板弹簧3的另一端B与链轮4联接，这样，普通自行车的中轴与链轮之间的刚性联接就变为本发明的通过圆弧形板弹簧3的弹性联接。骑行时，自行车中轴必须通过圆弧形板弹簧3才能带动链轮4转动。众所周知，当弹簧受力时会产生变形，所以人骑行时，圆弧形板弹簧3会变形，其变形量的大小与人骑自行车时施加力的大小成正比。施加力大，变形量就大，反之，变形量就小。圆弧形板弹簧3的变形量就是蝶形平板2和链轮4与板弹簧联接点A、B处的相对位移，由于磁钢5安装在链轮4上，霍尔元件6安装在蝶形平板2上，在圆弧形板弹簧3受力产生变形时，磁钢5与霍尔元件6间的相对位置随之变化。这一变化量与在圆弧形板弹簧3受力产生变形量即人骑自行车时施加力的大小成正比。因此，圆弧形板弹簧3的变形量可以通过磁钢5与霍尔元件6间的相对位置变化转化为电信号。电信号的大小就反映了人骑自行车时施加力的大小。由于中轴1与链轮4是旋转的，这个电信号也就随之旋转，利用电刷7将信号引出，就可以调节电动机的输出功率了，从而达到按照人骑自行车时施加力的大小而调节电动机的输出功率，即调节自行车助动力的目的。
综上可知，本发明的电动助力自行车智能传感器在结构上仅采用蝶形平板、圆弧形板弹簧、磁钢、霍尔元件及电刷等少量元件，就实现了调节自行车助动力的目的。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。