[发明专利]自行车及用于自行车的光电感应力矩传感器

说明书

本申请公开了一种自行车及用于自行车的光电感应力矩传感器，光电感应力矩传感器包括：中轴，套于中轴外、左端与中轴紧固连接、右端用于连接牙盘的扭转变形套，与扭转变形套相连的变形放大机构；变形放大机构的末端设有透光孔，透光孔的轴向两侧分别布置恒光发光灯和光感片，光感片与信号处理电路板电路连接，恒光发光灯发出的平直光线的一部分透过透光孔射向光感片，另一部分被变形放大机构遮挡，透光孔具有使得光感片接收的光线面积与扭转变形套受到的周向扭转力矩呈线性正比关系的形状。本申请的力矩传感器检测精度高、寿命长、稳定性好、价格适中，改变了力矩传感器对材料和处理工艺的苛刻要求。

技术领域

本申请涉及一种自行车及用于自行车的光电感应力矩传感器。

背景技术

随着绿色发展理念越来越深入人心，绿色出行成为趋势。自行车因其方便省力、零排放无污染而被大众所喜爱。骑单车健身也成了越来越多人的选择，骑行过程中人们想知道能量消耗，单车骑行功率计成为健身爱好者的必备工具；目前传统的自行车逐渐被采用助力传感器的的电动助力车所取代。力矩传感器通过把踩踏力转换成电信号输出，经控制器处理后控制电机的转速和输出扭矩，因而使骑行者获得最佳的骑行体验，相对于自行车也更加的节能目前市场上电动助力车多是采用霍尔转速传感器，通过在中轴或者飞轮等旋转部件的表面安装磁钢或者磁环，让霍尔元件能够检测到中轴或者飞轮等旋转部件的转动，从而输出电信号，通过控制器的处理后控制电机的转速和输出扭矩。这类助力传感器的缺点很明显：

1.不能检测瞬时扭矩，无法做到零启动。踏空感明显，骑行者输出和电机的输出协同性差，骑行体验较差。

2.节能性较差，骑行者输入的功率无法和电机输出功率相叠加驱动整车前行，骑行者输入的功率相当一部分浪费掉了。

市场上高端的电动助力车采用力矩传感器，此类传感器能够检测静态和动态的扭矩，灵敏度高。通过采集变形部件(扭转变形套)的变形并转换成电信号，通过控制器处理后控制电机的转速和输出扭矩。此类力矩传感器分为两种：

1.一种是采用弹簧构件，通过把弹簧在受力变形产生的位移转换成电信号，此类力矩传感器精度差、寿命短、稳定性差；

2.另一种通过采集扭转变形套的微变形，此类力矩传感器精度高、寿命长、稳定性好。此类力矩传感器因缺乏合适线性弹性材料，只能选择相对接近线性弹性的材料制作扭转变形套，然后经过要求极为苛刻的处理使扭转变形套在受力情况下的形变近似于线性，对扭转变形套的材料和处理工艺要求很高，价格昂贵。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，本申请提出一种自行车及用于自行车的光电感应力矩传感器，该力矩传感器精度高、寿命长、稳定性好、价格适中，改变了力矩传感器对材料和处理工艺的苛刻要求。

本申请的技术方案是：

一种自行车用光电感应力矩传感器，包括：

左右延伸的中轴，以及

套于所述中轴外、左端与所述中轴紧固连接、右端用于连接牙盘的扭转变形套；

还包括与所述扭转变形套相连的变形放大机构，所述变形放大机构的末端设有透光孔，所述透光孔的轴向两侧分别布置有与所述扭转变形套固定的恒光发光灯和光感片，所述光感片与信号处理电路板电路连接，所述恒光发光灯发出的平直光线的一部分透过所述透光孔射向所述光感片，另一部分被所述变形放大机构遮挡，并且所述透光孔具有使得所述光感片接收的光线面积与所述扭转变形套受到的周向扭转力矩呈线性正比关系的形状。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述变形放大装置包括：

第一弧形齿圈，所述第一弧形齿圈同轴固定于所述扭转变形套的右端部；