[发明专利]电助自行车的后车架扭矩感测装置

说明书

本发明提供一种电助自行车的后车架扭矩感测装置，由两组位移检知单元与一处理单元所组成，该两组位移检知单元分别安装在后轮后车架的上叉臂及下叉臂；此位移检知单元所感测的位移，可被换算成力量；经力学分析，与适当的将由两组位移检知单元取得的信号，经由一处理单元加以数学运算后，可消除所有与路面垂直方向的力量，进而取得骑乘者踩踏于脚踏曲柄组的踩踏扭矩；本发明的两组位移检知单元直接固定于后轮后车架的上叉臂及下叉臂，而无需另行设置旋转接头，且两组位移检知单元的种类包含各种利用不同物理、化学方法所组成的位移检知装置，整体的制造与装置简单，并具有可精确测量得骑乘者两脚的踩踏扭力的优点。

技术领域

本发明涉及设置在电助自行车的后车架的扭矩感测装置，尤指一种凭借两组位移检知单元分别安装在后轮后车架的上叉臂及下叉臂，以经力学分析，与适当的将两组位移检知单元取得的信号，经由一处理单元加以数学运算后，可消除所有与路面垂直方向的力量，进而取得骑乘者骑乘时两脚的踩踏扭矩；且本发明于设置时无需另行装设旋转接头，本发明制造与装置简单，并具有信号测量精确，及可测得骑乘者的踩踏扭矩的优点。

背景技术

基于环保与乘骑轻松、舒适的需求，市场上已有多种不同的电助脚踏车，而电助脚踏车的系统可依电助马达的装置位置分为前轮、后轮与中置系统，为了要让马达能随时提供适确的辅助扭力，扭矩感测装置对电助脚踏车则是一项非常重要的装置。

现己有多种不同的扭矩感测装置(torque sensor)，它们大多是将感知单元(sensor)安装在脚踏车上的脚踏曲柄轴、脚踏板、脚踏杆、后轮轴、前齿盘、链条或后车架。但这些扭矩感测装置，多会有一些下列的缺失，如：仅能传递单脚的采踏扭力、须旋转接头或无线传送的装置(含电池)、扭力信号不稳定与易受外力干扰。因此，在实际使用时往往会不方便，扭力控制不精确。

而将感知单元(sensor)安装在脚踏车上的脚踏曲柄轴、脚踏板、脚踏杆的扭矩感测装置，仅能传递单脚的采踏扭力，也须旋转接头或无线传送的装置(含电池)。将感知单元(sensor)安装在后轮轴、前齿盘的扭矩感测装置，虽能传递双脚的采踏扭力，但也须旋转接头或无线传送的装置(含电池)，且扭力信号不稳定，易受外力与振动的干扰。将感知单元(sensor)装置经带辊轮的连杆而架设在链条上的扭矩感测装置，虽能传递双脚的采踏扭力，也无须旋转接头或无线传送的装置(含电池)，但扭力信号极易受链条的不平滑、路面、载重与振动的干扰。

而现有另提供一种概如美国专利公开第2009/0120211号的「一种测量链条带动力的方法与装置(Method And Device For Measuring The Chain Force In A Bicycle)」，其是将两组设计复杂的位移感测器，分别安装在后车架两边的后叉端与后轮轴耦合处22、23。在量出两处因水平位移而产生的两个作用力FL，FR后，进而相加，如此量得链条的带动力。但如图1所示，后车架的后叉端有两只不同方向的后车架。由于任何垂直于路面的力量N(如人车的重量、载重、路面的不平整、链条带动力的垂直分力)，均可被分解成沿着后叉端两只不同后车架方向的分力FA，FB。其中，沿下叉臂方向的水平分力FA、沿下叉臂方向的水平分力FB，与任何垂直于路面的力量N，分别存在如下式1、式2的数学关系：

F_A＝N tanθ (式1)

F_B＝N/cosθ (式2)

此沿下叉臂方向的水平分力FA，将会在后车架后叉端与后轮轴耦合处产生水平位移。因此，该专利除了扭矩感测装置设计复杂外，该方法所拟量取的水平位移作用力，必然包含垂直于路面的力量N在水平位移方向的分力，也即量取的水平位移作用力易受路面、载重与振动的干扰而不准确。

发明内容

有鉴于此，吾等发明人乃潜心进一步研究电助自行车的扭矩感测，并着手进行研发及改良，期以一较佳发明以解决上述问题，且在经过不断试验及修改后而有本发明的问世。