專利名稱：一種改進的電動輔助自行車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種輔助自行車，特別涉及一種改進的電動輔助自 行車。
背景技術：
近年來，隨著國際油價的不斷上漲，能源不可再生導致的能源危機， 以及全球暖化現象的明顯加快和污染日益嚴重，使各國對汽車、摩托車 等主要能源消耗產品的產量和排放標準進行了嚴格控制，但即便如此， 仍不能根本解決目前存在的問題。在這樣的大背景下，使用人力，或是 電力或是人力、電力相輔助驅動的無排放、無污染的輔助電動自行車、
電動汽車成為未來發展的主流方向。"行"的工具自行車又將重回歷 史，從新扮演一個重要的角色，結合現代科技，加上高儲能的鋰電池及 高效率的輔助動力驅動系統，讓自行車又是健身又是實用的個人交通工 具更接近每一個人。
目前電動自行車主要有兩大類型。 一種是以電力驅動為主，人騎乘 這類電動車時，無需人力驅動，直接由電力驅動，在電力用完或不足的 情況下，改由人力驅動代替電力驅動。另外一種是電力輔助人力驅動的 輔助動力電動車。該類自行車是以人力騎行為主，電力驅動為輔，人在 騎乘的過程中，通過腳蹬車輪的力量來啟動輔助電器驅動裝置。該類輔 助動力自行車的原理，是偵測騎乘者的腳踏力量，按使用者選擇助力模 式，提供不同的的助力推動方式來輕易達成自行車騎乘者的上坡，快速， 載重等的助力模式，讓自行車更能輕易的服務人類對"行"的的需求。
目前，現有的輔助動力自行車感測腳踏力量來啟動助力模式的感測
方式主要為以下兩種1、 感測位置位于五通軸心處腳踏力量形成五通軸的彎曲應變量， 腳踏車輪時，利用應變規感測五通軸手里變形的應變量并讀取信號后輸 入至控制電路中以啟動輔助動力裝置。
該類方案如國家知識產權局于2008年7月30日公布的、專利申請號 為200710006002.1、名稱為"利用中軸支撐件變形的電動車助力傳感 器方案"的實用新型專利申請文件中。該方案公開了一種采用獨特的方 案設計的新型助力傳感器、特別是一種利用中軸支撐件變形的電動車助 力傳感器方案。由五通、中軸、套筒、軸承、牙盤、鏈條、傳感元件等 組成。中軸至少靠鏈條一側用軸承支撐在套筒上，套筒緊固在五通上， 套筒靠近鏈條一側懸空，套筒上粘貼有應變片作為傳感元件，利用鏈條 的拉力造成套筒變形，由應變片檢測出中軸通過牙盤鏈條傳出的力矩。 該方案中，需要在軸承中套設一個套筒，套筒通過軸承支撐，應變片粘 貼在套筒上。這種感測結構不僅復雜，而且安裝不方便，長期使用后軸 承出現問題后易于損壞，不便于更換。另外一個缺點則是該類助力傳感 器無法通用安裝于其他電動車上實現輔助動力功能。感測裝置的通用性 差。
2、 感測位置位于后輪的軸心處或后輪輪轂馬達內的軸心處腳踏力 量傳遞至鏈條，鏈條牽動后軸軸心彎曲產生應力，利用應變規感測讀取 應力信號后輸入至控制電路中以啟動輔助動力裝置。
該類方案如國家知識產權局于2005年2月2日公布的、專利申請號為 02820886.2、名稱為"具有輔助推進裝置的自行車"的實用新型專利申 請文件中。該方案公開了一種自行車，包括車架、以可以轉動的方式 通過輪軸安裝與車架上的一個或多個輪子、用于完全或部分的借助于人 力通過傳輸裝置驅動輪子的驅動裝置，電源和/或驅動裝置的輔助推進形 成部分以盡可能從外部不可視的方式被安裝在自行車中或自行車上。在 該方案中，應變線規52設于輪轂電機內部的輪軸51上，利用騎乘者騎乘 時，腳踏力通過鏈條傳遞至后輪軸51，使后輪軸51彎曲變形產生應力，應變線規52采集讀取應力信號后傳輸入信號放大器53進行發大后輸入至 印刷電路板54實現輔助動力驅動。該方案由于應變線規52設于輪轂電機5 的內部，并位于輪軸51上，結構復雜，應變線規52的安裝易十分不便。 出現故障后維修、更換也十分困難。另外，與上面提到的問題一樣，該 類方案中感測裝置無法安裝于其他需要輔助動力驅動的電動車上，通用 性差。

實用新型內容
為了解決上述現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種改進的 電動輔助自行車。將應力感測裝置安裝于車架上，通過采集腳踏力驅動 車輪轉動時車架產生相應變形而產生的應力信號，并將該信號進行放大 處理后輸入至控制電路，來啟動輔助動力驅動。另外，本實用新型將整 個感測裝置設計為與車架可拆卸的結構。不僅安裝、更換方便，而且可 以應用安裝于其他需要輔助動力驅動的電動車上。
本實用新型采用的主要技術方案為 一種改進的電動輔助自行車， 包括車架、與車架連接的車輪、驅動車輪轉動的輪轂電機、控制輪轂電 機工作的控制器、電源裝置、與車輪相配合的人力驅動構件，還包括應 力感測裝置，所述應力感測裝置包括信號感測部件、接收信號感測部件 輸入的信號并進行處理的信號處理電路、將處理后的信號輸出至控制器 的信號輸出電路，所述信號感測部件與由人力驅動構件驅動車輪轉動而 導致車架壓縮產生應力的部位相配合；所述輪轂電機包括定子、轉子， 所述轉子與所述車輪相配合。本實用新型還采用如下附屬技術方案所述車架包括后輪架，所述 信號感測部件與由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致后輪架壓縮產生應 力的部位相配合；
所述信號感測部件與后輪架中間區域的部位相配合； 所述信號感測部件為應變規或霍爾器件，所述應變規粘接于由人力 驅動構件驅動車輪轉動而導致后輪架壓縮產生應力的部位處，所述霍爾 器件設于由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致后輪架壓縮產生應力的部 位處；
所述應變規或霍爾器件的數量為一個或二個或三個或四個； 所述二個應變規之間相互垂直的粘接于由人力驅動構件驅動車輪轉
動而導致后輪架壓縮產生應力的部位處；
所述應力感測裝置還包括套管、保護罩，所述應變規設于所述套管
的內壁上，所述信號處理電路位于所述保護罩內，所述套管套于所述后
輪架上；
所述人力驅動構件包括與車輪配合的傳動部件、以及與傳動部件配 合動作帶動車輪轉動的驅動部件，所述傳動部件為鏈條，所述驅動部件 為驅動齒輪，所述驅動齒輪軸心的兩側各連接有用于腳蹬的驅動連桿；
所述車架還包括前輪架，所述車輪包括與前輪架連接的前輪和與后 輪架連接的后輪，所述輪轂電機與所述后輪相配合驅動后輪轉動；
所述信號處理電路對接收的信號進行放大處理。
采用本實用新型帶來的有益效果為(1)本實用新型將應力感測裝 置中的應變規粘貼于車架的后輪架上，騎乘者騎行時通過腳踏力帶動鏈條驅動后輪轉動時，后輪架受力產生彎曲變形而產生應力，應變規采集 應力信號后，將該信號進行放大處理后輸入至控制電路，由控制電路來 啟動輪轂電機轉動實現輔助動力驅動。由于應變規直接粘結與后輪架上，
安裝、更換均十分方便。(2)本實用新型將應力感測裝置設計為一帶有 保護罩的套筒結構，應變規設于套筒的內壁上，信號處理電路位于保護 罩內，在安裝時只需將應力感測裝置套于后輪架上即可，不僅安裝、更 換十分方便，而且滿足了在其他電動車上安裝使用的需求，通用性更廣。 (3)本實用新型應力感測裝置內的應變規可以根據需要設置一個或二個 或三個或四個。當設計二個應變規時，可以大大降低應變規因環境中溫 度的因素而導致的檢測誤差，使信號感測更準確，進一步提高輔助電動 車的使用效率。(4)由于后輪架的長度足夠，可以完全滿足應變規為了 提高感測精度而加長自身長度的需求。

圖l為本實用新型電動輔助自行車的整體結構圖；示出后輪架上安裝 應力感測裝置的結構；
圖2為本實用新型第一實施例中后輪架的俯視結構圖；示出后輪架上 安裝應力感測裝置的結構；
圖3為圖2的A-A剖視圖；示出位于套筒與后輪架連接的結構；
圖4為圖3的B-B剖視圖；示出應變規與后輪架的連接關系；
圖5為本實用新型第二實施例中后輪架的俯視結構圖；示出應力感測
裝置帶有兩個應變規的結構；圖6為本實用新型第二實施例中應力感測裝置套在后輪架上的截面 剖視圖7為本實用新型應力感測裝置的整體結構圖；具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳述-
如圖1至圖7所示，為本實用新型提供的一種改進的電動輔助自行車， 包括車架l、與車架l連接的車輪、驅動車輪轉動的輪轂電機2、控制輪轂 電機2工作的控制器、電源裝置、與車輪相配合的人力驅動構件，還包括 應力感測裝置3，應力感測裝置3包括信號感測部件4、接收信號感測部件 4輸入的信號并進行處理的信號處理電路5、將處理后的信號輸出至控制 器的信號輸出電路，信號感測部件4與由人力驅動構件驅動車輪轉動而導 致車架l壓縮產生應力的部位相配合。輪轂電機2包括定子、轉子，所述 轉子與所述車輪相配合。
如圖1至圖4所示，為本實用新型基于上述總體方案提供的第一實施 例。
以下結合附圖對本實施例的結構做一詳細描述。
如圖l、圖2所示，車架l包括后輪架ll，信號感測部件4與由人力驅 動構件驅動車輪轉動而導致后輪架ll壓縮產生應力的部位相配合。具體 的安裝位置是如圖l、圖2中所示的，信號感測部件4與后輪架11中間區 域的部位相配合。
如圖1所示，車架1還包括前輪架12，車輪包括與前輪架12連接的前 輪9和與后輪架11連接的后輪10，輪轂電機2與后輪10相配合驅動后輪10 轉動。人力驅動構件包括與車輪配合的傳動部件、以及與傳動部件配合動作帶動車輪轉動的驅動部件，傳動部件為鏈條6，驅動部件為驅動齒輪 7，驅動齒輪7軸心的兩側各連接有用于腳蹬的驅動連桿8。
在本實施例中，信號感測部件4為應變規。此外，也可采用霍爾器件 或是電阻檢測元件。應變規4粘接于由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致 后輪架ll壓縮產生應力的部位處。在本實施例中，應變規4粘接于后輪架 ll的架體上。如果采用霍爾器件，則霍爾器件設于由人力驅動構件驅動 車輪轉動而導致后輪架ll壓縮產生應力的部位處。在實際安裝霍爾器件 時，需要在后輪架ll上設置一個可對后輪架ll的變形量進行放大的支架 或套管，霍爾器件設置于該支架或套管上，由此來實現驅動后輪10轉動 時應力的檢測。
應變規4或霍爾器件的數量為一個或二個或三個或四個。本實施例中 應變規4的數量為一個。
如圖2、圖3、圖7所示，應力感測裝置3還包括套管31、保護罩32， 應變規4設于套管31的內壁上，信號處理電路5位于保護罩32內，套管31 套于后輪架ll上。
如圖3所示的，套管31為具有彈性卡口311的套管。在安裝應力感測 裝置3時，將套管31通過卡口311卡入后輪架11的架上即可。如圖4所示， 位于套管31內壁上的應變規4通過軟制膠片層312與套管31連接，后輪架 11的表面設置一層背膠貼紙314,在背膠貼紙314上在涂敷一層黏著劑 313。套管31在套入后輪架11的架上后，應變規4的表面即與黏著劑313相 粘接，由此完成了整個應力感測裝置3在后輪架11上的安裝。整個安裝過程方便、快速。拆卸易十分方便。安裝好后將信號輸出電路5與控制器相 連接，將采集到的應力信號輸入至控制器，由控制器控制輪轂電機工作。 在現有助力電動車中，有的助力電動車上的控制器僅有l個。在該類 助力電動車中，本實用新型所說的控制器即為該單獨的一個控制器，而 信號輸出電路也相應的為信號處理電路5中設置的與該單獨的控制器的
信號接收端連接實現信號傳輸的電路。在本實施例中，信號輸出電路為 信號處理電路5中的信號輸出端51，它與控制器的信號接收端連接將信號 輸入至控制器中。
而有的助力電動車上控制器設計為2個部分， 一個為設于車把手上的 上部控制器，另一個為設于車架下部靠近電源裝置附近的下部控制器。 在該類助力電動車中，上部控制器主要完成助力動力的相關參數設置、 顯示等功能，下部控制器則主要根據上部控制器輸出的控制命令、指令 來相應的控制輪轂電機2的工作。對于該類型的助力電動車而言，本實用 新型中所說的控制器為直接控制輪轂電機2工作的控制電路部分。信號輸 出電路為經由信號處理電路5輸入處理后的信號，并將該信號輸出至上部 控制器中再經由上部控制器進行相關控制、處理并輸出指令信號、控制 信號至下部控制電路中的控制器來控制輪轂電機2工作的整個過程所組 成的電路。
由于控制器部分屬于現有電動車成熟技術，并且也不是本實用新型 的改進點所在，故這里不再對控制器內部的電路結構、連接關系進行贅 述。本實用新型的應力感測裝置3安裝好后。人在騎行時，腳踏驅動連桿 8帶動驅動齒輪7轉動，驅動齒輪7通過與其相嚙合的鏈條6驅動后輪10轉 動。在這個過程中鏈條6拉動與其嚙合的后輪10產生的拉力會使后輪架11 受力變形繼而產生應力，應力感測裝置3中的應變規4安裝于后輪架11上 的位置即可檢測到該應力信號，并將信號輸入給信號處理電路5。信號處 理電路5對接收到的信號進行放大處理后輸出給信號輸出電路，再由信號 輸出電路將處理后的信號輸入給控制器，由控制器來控制輪轂電機2轉 動。至此，整個過程即完成，實現電力輔助人力騎行。當人停止腳踏時， 應力消失，電力輔助也相應停止。
如圖5、圖6所示，為本實用新型提供的第二實施例中在該實施例 中其他部分與第一實施例均相同。不同之處在于應力感測裝置3設置了兩 個應變規4。 二個應變規4之間相互垂直的粘接于由人力驅動構件驅動車
輪轉動而導致后輪架ll壓縮產生應力的部位處。這樣設置的目的可以很 好的避免應變規4受周圍環境溫度影響而產生誤檢測，使應力感測更準 確。確保電動自行車助力推動的效率。該方案是參照現有應變規4進行信 號檢測的方案改進的。在現有應變規4的信號檢測技術中，惠斯通電橋中 4個電阻器件中的一個由應變規4代替， 一旦應變規4的阻值發生變化即產 生信號。如果使用兩個應變規4代替惠斯通電橋中的2個電阻時，當環境 溫度變化使2個應變規4同時變化時，它們之間會相互抵消，因而避免了 環境溫度帶來的影響。
除此以外，應變規4也可設置3個或4個。使檢測信號的精度更高。同 樣，如果采用霍爾器件或是電阻檢測元件，其數量也可根據需要增加。
權利要求1、一種改進的電動輔助自行車，包括車架(1)、與車架(1)連接的車輪、驅動車輪轉動的輪轂電機(2)、控制輪轂電機(2)工作的控制器、電源裝置、與車輪相配合的人力驅動構件，其特征在于還包括應力感測裝置(3)，所述應力感測裝置(3)包括信號感測部件(4)、接收信號感測部件(4)輸出的信號并進行處理的信號處理電路(5)、將處理后的信號輸出至控制器的信號輸出電路，所述信號感測部件(4)與由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致車架(1)壓縮產生應力的部位相配合；所述輪轂電機(2)包括定子、轉子，所述轉子與所述車輪相配合。
2、 根據權利要求l所述的電動輔助自行車，其特征在于所述車架 (1)包括后輪架(11)，所述信號感測部件(4)與由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致后輪架(11)壓縮產生應力的部位相配合。
3、 根據權利要求2所述的電動輔助自行車，其特征在于所述信號 感測部件(4)與后輪架(11)中間區域的部位相配合。
4、 根據權利要求2所述的電動輔助自行車，其特征在于所述信號 感測部件(4)為應變規或霍爾器件，所述應變規(4)粘接于由人力驅 動構件驅動車輪轉動而導致后輪架(11)壓縮產生應力的部位處，或所 述霍爾器件設于由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致后輪架(11)壓縮 產生應力的部位處。
5、 根據權利要求4所述的電動輔助自行車，其特征在于所述應變 規或霍爾器件的數量為一個或一個以上。
6、 根據權利要求5所述的電動輔助自行車，其特征在于所述二個 應變規之間相互垂直的粘接于由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致后輪 架(11)壓縮產生應力的部位處。
7、 根據權利要求4或5或6所述的電動輔助自行車，其特征在于所 述應力感測裝置(3)還包括套管(31)、保護罩(32)，所述應變規(4) 設于所述套管(31)的內壁上，所述信號處理電路(5)位于所述保護罩(32)內，所述套管(31)套于所述后輪架(11)上。
8、 根據權利要求7所述的電動輔助自行車，其特征在于所述人力 驅動構件包括與車輪配合的傳動部件、以及與傳動部件配合動作帶動車 輪轉動的驅動部件，所述傳動部件為鏈條(6)，所述驅動部件為驅動齒 輪(7)，所述驅動齒輪(7)軸心的兩側各連接有用于腳蹬的驅動連桿(8)。
9、 根據權利要求l所述的電動輔助自行車，其特征在于所述車架 (1)還包括前輪架(12)，所述車輪包括與前輪架(12)連接的前輪(9)和與后輪架(11)連接的后輪(10)，所述輪轂電機(2)與所述后輪(10) 相配合驅動后輪(10)轉動。
10、 根據權利要求l所述的電動輔助自行車，其特征在于所述信號 處理電路(5)對接收的信號進行放大處理。
專利摘要本實用新型涉及一種改進的電動輔助自行車，包括車架、車輪、輪轂電機、控制器、電源裝置、與車輪相配合的人力驅動構件，還包括應力感測裝置，應力感測裝置包括信號感測部件、信號處理電路、信號輸出電路，信號感測部件與由人力驅動構件驅動車輪轉動而導致車架壓縮產生應力的部位相配合。本實用新型提供的一種改進的電動輔助自行車，將應力感測裝置安裝于車架上，通過采集腳踏力驅動車輪轉動時車架產生相應變形而產生的應力信號，并將該信號進行放大處理后輸入至控制電路，來啟動輔助動力驅動。另外，本實用新型將整個感測裝置設計為與車架可拆卸的結構。不僅安裝、更換方便，而且可以應用安裝于其他需要輔助動力驅動的電動車上，通用性好。
文檔編號B62K11/00GK201258058SQ200820133830
公開日2009年6月17日 申請日期2008年9月28日 優先權日2008年9月28日
發明者許源芳 申請人:美爾頓車業(東莞)有限公司