本實(shí)用新型涉及一種自行車的力矩檢測(cè)裝置，主要用于自行車的腳踏和曲柄的力矩檢測(cè)。

背景技術(shù)：

自行車曲柄鏈輪組件是將踩踏力量傳遞至后輪的重要自行車零件，常見的結(jié)構(gòu)是，兩曲柄需要使用一根剛性連接軸連接起來(lái)，并且右側(cè)曲柄連接一鏈輪托架和鏈輪盤。騎行者在正常騎行時(shí)，左右腳每圈交替用力，作用于曲柄。當(dāng)左腳在用力時(shí)，踩踏力量表現(xiàn)為力矩，通過(guò)左曲柄、中軸傳遞至右側(cè)的鏈輪托架和鏈輪；當(dāng)右腳在用力時(shí)，踩踏力量直接通過(guò)曲柄傳遞至鏈輪托架和鏈輪。因此，鏈輪受到的驅(qū)動(dòng)力是左右兩腳驅(qū)動(dòng)力之和。

自行車功率計(jì)是一種測(cè)量騎行者輸出功率的設(shè)備，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，安裝于自行車的力量傳輸部件上。正常工作時(shí)，功率計(jì)將功率通過(guò)無(wú)線信號(hào)的形式發(fā)送至自行車碼表以顯示或儲(chǔ)存。

現(xiàn)有技術(shù)的自行車功率計(jì)，如西班牙Rotor公司生產(chǎn)的InPower功率計(jì)，中軸內(nèi)部安裝了傳感器、處理器、線路板和電池，用于測(cè)量左腳的踩踏力矩和角速度，從而計(jì)算騎行者左腳的輸出功率，繼而將數(shù)據(jù)乘以二，估算左右腳的總輸出功率。這個(gè)方案的弊端在于：第一，在測(cè)量時(shí)，由于其安裝問(wèn)題，只能測(cè)量左腳的力矩從而計(jì)算功率，無(wú)法得知騎行者的右腳力矩；第二，使用時(shí)，采用的是兩節(jié)AA電池，對(duì)于競(jìng)賽自行車而言，重量較大；第三，無(wú)法適用于其他規(guī)格的曲柄組，使用范圍受到限制。

在測(cè)量自行車的功率時(shí)，角速度的測(cè)量往往并不困難，因此當(dāng)力矩的檢測(cè)也不受到上述條件限制時(shí)，則功率的檢測(cè)和計(jì)算將更加的方便和準(zhǔn)確。因此如何更加準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)地測(cè)量自行車兩邊腳踏板的力矩已成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種可以測(cè)得左右腳的力矩、體積重量小且適用范圍廣的自行車的力矩檢測(cè)裝置。

本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種自行車的力矩檢測(cè)裝置，包括應(yīng)力傳感器和信號(hào)傳遞裝置，其特征在于：所述應(yīng)力傳感器包括管式結(jié)構(gòu)彈性體和應(yīng)變計(jì)，所述應(yīng)變計(jì)固定在管式彈性體的內(nèi)壁；所述信號(hào)傳遞裝置包括無(wú)線發(fā)射電路板、高容量鋰電池、公插頭和母插頭；管式結(jié)構(gòu)彈性體的一端與自行車的曲柄連接，另一端與腳踏轉(zhuǎn)軸連接；所述應(yīng)變計(jì)所組成的電路可產(chǎn)生信號(hào)并將信號(hào)通過(guò)公、母插頭的配合傳遞給無(wú)線發(fā)射電路板；所述高容量鋰電池為無(wú)線發(fā)射電路板供電；所述公插頭被設(shè)置在管式結(jié)構(gòu)彈性體中；所述無(wú)線發(fā)射電路板和高容量鋰電池均設(shè)置在曲柄內(nèi)部，且外部配有防護(hù)罩。

當(dāng)自行車在行駛時(shí)，應(yīng)變計(jì)所組成的電路在高容量鋰電池的電壓激勵(lì)和腳踩腳踏板帶動(dòng)應(yīng)力傳感器和曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有規(guī)律可循的電信號(hào)，此電信號(hào)通過(guò)連接電路和公、母插頭的配合傳遞到無(wú)線發(fā)射電路板上。無(wú)線發(fā)射電路板通過(guò)分析計(jì)算后，可將有效信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送出去。信號(hào)可由安裝在自行車上的無(wú)線接收電路板接收后顯示或儲(chǔ)存。應(yīng)力傳感器安裝在自行車腳踏和曲柄之間，形成一個(gè)連接件，而信號(hào)傳遞裝置則大體設(shè)置在曲柄的內(nèi)部，并不增加自行車的整體體積；且無(wú)論左右腳都可以進(jìn)行安裝，根據(jù)需求自由選擇安裝對(duì)左右腳都可進(jìn)行力矩檢測(cè)；電池容量高、體積小。

進(jìn)一步地，所述應(yīng)變計(jì)通過(guò)膠水黏貼在管式彈性體的內(nèi)壁上，并且由絕緣密封膠封住應(yīng)變計(jì)和應(yīng)變計(jì)的電路連接線，可以防止外界水汽和濕氣進(jìn)入破壞元件。

進(jìn)一步地，所述公插頭為六針公插頭，所述母插頭為帶四芯排線的六針母插頭，使得信號(hào)的傳遞更加的穩(wěn)定、精確和完整。

進(jìn)一步地，所述高容量鋰電池為可充電鋰電池，其充電插口設(shè)置在防護(hù)罩外。高容量鋰電池的可充電性能使得當(dāng)電池內(nèi)的電能被用完之后，直接插上電源即可實(shí)現(xiàn)充電，而不需要將電池拆除替換，非常的便利、環(huán)保。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線發(fā)射電路板上還設(shè)有外置無(wú)線發(fā)射天線，所述外置無(wú)線發(fā)射天線的頂端設(shè)置在防護(hù)罩外。增設(shè)的外置無(wú)線發(fā)射天線使得信號(hào)在無(wú)線傳輸?shù)倪^(guò)程中更加地穩(wěn)定和完整。

進(jìn)一步地，所述管式結(jié)構(gòu)彈性體為以優(yōu)質(zhì)合金鋼或不銹鋼為材料制成的彈性體，材料性能好，檢測(cè)穩(wěn)定性高。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確地測(cè)量騎行者左、右腳的力矩；電池體積小、容量大且具備可充電功能，高效環(huán)保；不受曲柄或其他零部件規(guī)格的限制，使用范圍廣；信號(hào)傳遞穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于生產(chǎn)和安裝。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型安裝在自行車上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型應(yīng)力傳感器與六針母插頭配合的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1為應(yīng)力傳感器，11為管式結(jié)構(gòu)彈性體，12為應(yīng)變計(jì)，13為絕緣密封膠，2為信號(hào)傳遞裝置，21為無(wú)線發(fā)射電路板，211為外置無(wú)線發(fā)射天線，22為高容量鋰電池，221為充電插口，23為六針公插頭，24為六針母插頭，25為防護(hù)罩，3為腳踏轉(zhuǎn)軸，4為腳踏板，5為曲柄。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

參見圖1-圖3，本實(shí)施例包括應(yīng)力傳感器1和信號(hào)傳遞裝置2。

應(yīng)力傳感器1包括管式結(jié)構(gòu)彈性體11和應(yīng)變計(jì)12。管式結(jié)構(gòu)彈性體11為三段式中空管，材料為優(yōu)質(zhì)合金鋼或不銹鋼。應(yīng)變計(jì)12通過(guò)專用膠水被緊密地黏貼在管式結(jié)構(gòu)彈性體11內(nèi)部的中段位置的孔內(nèi)壁上，再通過(guò)絕緣密封膠13將應(yīng)變計(jì)12和電路連接線絕緣密封住，從而防止外界水汽和濕氣進(jìn)入破壞元件。管式結(jié)構(gòu)彈性體11的左端通過(guò)管螺紋連接在自行車的曲柄上，且管式結(jié)構(gòu)彈性體11的左段內(nèi)孔為管螺紋內(nèi)孔。管式結(jié)構(gòu)彈性體11的右段內(nèi)孔為內(nèi)螺紋孔，且內(nèi)徑則與腳踏轉(zhuǎn)軸3的外徑相配合，腳踏板4通過(guò)腳踏轉(zhuǎn)軸3的外螺紋與管式結(jié)構(gòu)彈性體11的右段內(nèi)螺紋配合連接在應(yīng)力傳感器1上。

信號(hào)傳遞裝置2包括無(wú)線發(fā)射電路板21、高容量鋰電池22、六針公插頭23和帶四芯排線的六針母插頭24。六針公插頭23安裝在管式結(jié)構(gòu)彈性體11的左段管螺紋內(nèi)孔中。無(wú)線發(fā)射電路板21和高容量鋰電池22均設(shè)置在曲柄5靠近頭部的內(nèi)部，且在無(wú)線發(fā)射電路板21和高容量鋰電池22的外部配有防護(hù)罩25。高容量鋰電池22為可充電電池，為無(wú)線發(fā)射電路板21供電，充電插口221設(shè)置在防護(hù)罩25外。高容量鋰電池22的可充電性能使得當(dāng)電池內(nèi)的電能被用完之后，直接插上電源即可實(shí)現(xiàn)充電，而不需要將電池拆除替換，非常的便利、環(huán)保。無(wú)線發(fā)射電路板21的一端通過(guò)六針公、母插頭的配合與應(yīng)變計(jì)12連接，為其供電及實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。無(wú)線發(fā)射電路板21上還設(shè)有外置無(wú)線發(fā)射天線211，外置無(wú)線發(fā)射天線211的頂端設(shè)置在防護(hù)罩25外。增設(shè)的外置無(wú)線發(fā)射天線211使得信號(hào)在無(wú)線傳輸?shù)倪^(guò)程中更加地穩(wěn)定和完整。

貼在管式結(jié)構(gòu)彈性體11內(nèi)壁上的應(yīng)變計(jì)12，管式結(jié)構(gòu)彈性體11的外徑和壁厚尺寸均經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得出。當(dāng)自行車在行駛時(shí)，應(yīng)變計(jì)12受到來(lái)自腳踏板4的力，可以實(shí)時(shí)地準(zhǔn)確地測(cè)量出管壁內(nèi)表面上的剪切微應(yīng)變，此微應(yīng)變會(huì)引起應(yīng)變計(jì)12的阻抗變化，阻抗的變化和微應(yīng)變成正比。應(yīng)變計(jì)12可以是2到4片復(fù)合應(yīng)變計(jì)12，或4張單斜片應(yīng)變計(jì)12。通過(guò)電路組合，應(yīng)變計(jì)12會(huì)在電路的輸出端輸出一個(gè)電信號(hào)，該電信號(hào)與應(yīng)變計(jì)12阻抗的變化也成正比，由此，應(yīng)力傳感器1能夠準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)自人蹬腳踏板4的力的大小。隨后，電信號(hào)會(huì)通過(guò)公、母六針插頭的配合傳遞到無(wú)線發(fā)射電路板21上。無(wú)線發(fā)射電路板21通過(guò)分析計(jì)算后，可將有效信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送給安裝在自行車上的信號(hào)處理裝置。自行車上還裝有踏平和速度傳感器，將自行車的實(shí)際騎行狀況反饋給信號(hào)處理裝置。信號(hào)處理裝置包括無(wú)線接收電路板和電動(dòng)控制器，無(wú)線接收電路板接收信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理后將信號(hào)處理成電動(dòng)控制器可以接受的電信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的功率輸出，從而使得使用者在騎行的過(guò)程中得以得到助力，騎行更加的輕便省力。當(dāng)用戶騎行在起步時(shí)，力矩檢測(cè)裝置可以根據(jù)腳踏的反饋，配合電動(dòng)控制器輸出一個(gè)比較大的動(dòng)力，幫助用戶起步；在騎行過(guò)程中，則會(huì)通過(guò)力矩檢測(cè)裝置、踏平和速度傳感器的算法判斷用戶現(xiàn)在的騎行狀態(tài)，保證在巡航時(shí)的必要的輔助動(dòng)力，這時(shí)候輔助動(dòng)力會(huì)是比較溫和的輸出，用戶騎行起來(lái)會(huì)十分省力；而當(dāng)用戶騎行到上坡路面時(shí)，力矩檢測(cè)裝置會(huì)感知到人的踏板受力變大，會(huì)比較及時(shí)的補(bǔ)充輔助動(dòng)力，保證騎行者在上坡路面騎行也十分輕松，而且保證騎行的速度不會(huì)掉下來(lái)。

雖然本實(shí)用新型已以實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍內(nèi)所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。