(57)【要約】  本発明の実施例は電動アシスト自転車に使用されるトルク・センシング装置と電動アシスト自転車を提案した。トルク・センシング装置は中軸、前記電動アシスト自転車に固定されている固定部品及び前記電動アシスト自転車の中軸とともに回転する回転部品を備え、その中で、前記回転部品にひずみセンサーが設置され、前記中軸が前記回転部品を回転させるとき、前記ひずみセンサーが前記中軸のトルクを検知し、かつ前記トルクをトルク電気信号に変換して出力し、前記固定部品が固定部品回路基板を備え、前記回転部品が回転部品回路基板を備え、前記固定部品回路基板または前記回転部品回路基板には前記トルク電気信号を受信して処理するための処理ユニットが備えられている。
2019535590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中軸、電動アシスト自転車に固定されている固定部品及び前記電動アシスト自転車の中軸とともに回転する回転部品を備える電動アシスト自転車に使用するトルク・センシング装置であって、前記回転部品にひずみセンサーが設置され、前記中軸が前記回転部品を回転させるとき、前記ひずみセンサーが前記中軸のトルクを検知し、かつ前記トルクをトルク電気信号に変換して出力し、前記固定部品が固定部品回路基板を備え、前記回転部品が回転部品回路基板を備え、前記固定部品回路基板または前記回転部品回路基板には前記トルク電気信号を受信して処理するための処理ユニットが備えられていることを特徴とする電動アシスト自転車に使用するトルク・センシング装置。
【請求項２】
前記固定部品はさらに前記固定部品回路基板に給電するための固定部品給電コイルを有し、前記回転部品はさらに前記回転部品回路基板に給電するための回転部品給電コイルを有することを特徴とする請求項１に記載のトルク・センシング装置。
【請求項３】
前記固定部品は固定部品ケースと固定部品カバーを含み、前記固定部品ケースと前記固定部品カバーの間には前記固定部品回路基板と前記固定部品給電コイルを収納するための収納スペースが形成され、前記回転部品は回転部品爪付き盤と回転部品カバーを含み、前記回転部品爪付き盤と前記回転部品カバーの間には前記回転部品回路基板と前記回転部品給電コイルを収納するための収納スペースが形成されていることを特徴とする請求項２に記載のトルク・センシング装置。
【請求項４】
前記回転部品は前記回転部品と前記中軸を固定的に接続するための係合棒を備え、前記ひずみセンサーは前記係合棒に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のトルク・センシング装置。
【請求項５】
前記固定部品と前記回転部品は対向して設置されており、それぞれ前記中軸が通る軸穴を有し、前記固定部品は前記固定部品回路基板に設置されているホール・センサーを備え、前記回転部品はマグネット・スチールを含み、前記回転部品が回転する場合、前記マグネット・スチールは前記ホール・センサーを通過するとき前記ホール・センサーと向かい合い、前記マグネット・スチールと前記ホール・センサーが向かい合った時、前記ホール・センサーは前記マグネット・スチールの回転速度を検出して前記処理ユニットに伝送することを特徴とする請求項１に記載のトルク・センシング装置。
【請求項６】
前記固定部品は固定部品ケースと固定部品カバーを含み、前記回転部品は回転部品爪付き盤と回転部品カバーを含み、前記固定部品回路基板は前記固定部品ケースと前記固定部品カバーが形成した収納スペースに収納され、前記マグネット・スチールは前記回転部品カバーに設置され、前記固定部品カバーと前記回転部品カバーは隣り合いそして対向して設置されていることを特徴とする請求項５に記載のトルク・センシング装置。
【請求項７】
前記マグネット・スチールは複数であり、回転部品カバーの中心を囲むように均等に環状として分布され、回転部品が回転する場合、各マグネット・スチールは前記ホール・センサーを通過するときホール・センサーと向かい合うことを特徴とする請求項５に記載のトルク・センシング装置。
【請求項８】
車体及び車体に接続されている車輪を含む電動アシスト自転車であって、前記電動アシスト自転車はさらにトルク・センシング装置を含み、前記トルク・センシング装置は中軸、前記電動アシスト自転車に固定されている固定部品及び前記電動アシスト自転車の中軸とともに回転する回転部品を含み、前記回転部品にひずみセンサーが設置され、前記ひずみセンサーのひずみ方向は前記回転部品が受けるトルクの方向と同じであり、前記中軸が前記回転部品を回転させるとき、前記ひずみセンサーが前記中軸のトルクを検知し、かつ前記トルクをトルク電気信号に変換して出力し、前記固定部品は固定部品回路基板を備え、前記回転部品が回転部品回路基板を備え、前記固定部品回路基板または前記回転部品回路基板は前記トルク電気信号を受信して処理するための処理ユニットを備えることを特徴とする電動アシスト自転車に使用する電動アシスト自転車。
【請求項９】
前記固定部品はさらに前記固定部品回路基板に給電するための固定部品給電コイルを有し、前記回転部品はさらに前記回転部品回路基板に給電するための回転部品給電コイルを有することを特徴とする請求項８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１０】
前記固定部品は固定部品ケースと固定部品カバーを含み、前記固定部品ケースと前記固定部品カバーの間には前記固定部品回路基板と前記固定部品給電コイルを収納するための収納スペースが形成され、前記回転部品は回転部品爪付き盤と回転部品カバーを含み、前記回転部品爪付き盤と前記回転部品カバーの間には前記回転部品回路基板と前記回転部品給電コイルを収納するための収納スペースが形成されていることを特徴とする請求項９に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１１】
前記回転部品は前記回転部品と前記中軸を固定的に接続するための係合棒を備え、前記ひずみセンサーは前記係合棒に設置されていることを特徴とする請求項８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１２】
前記固定部品と前記回転部品は対向して設置されており、それぞれ前記中軸が通る軸穴を有し、前記固定部品は前記固定部品回路基板に設置されているホール・センサーを備え、前記回転部品はマグネット・スチールを含み、前記回転部品が回転する場合、前記マグネット・スチールは前記ホール・センサーを通過するとき前記ホール・センサーと向かい合い、前記マグネット・スチールと前記ホール・センサーが向かい合った時、前記ホール・センサーは前記マグネット・スチールの回転速度を検出して前記処理ユニットに伝送することを特徴とする請求項８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１３】
前記固定部品は固定部品ケースと固定部品カバーを含み、前記回転部品は回転部品爪付き盤と回転部品カバーを含み、前記固定部品回路基板は前記固定部品ケースと前記固定部品カバーが形成した収納スペースに収納され、前記マグネット・スチールは前記回転部品カバーに設置され、前記固定部品カバーと前記回転部品カバーは隣り合いそして対向して設置されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１４】
前記マグネット・スチールは複数であり、回転部品カバーの中心を囲むように均等に環状として分布され、前記回転部品が回転する場合、各マグネット・スチールは前記ホール・センサーを通過するときホール・センサーと向かい合うことを特徴とする請求項１２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１５】
前記電動アシスト自転車はさらに鎖歯車を備え、前記鎖歯車は鎖歯車本体、接続部およびベルトブロック板を備え、前記鎖歯車本体は前記接続部により前記回転部品爪付き盤と接続し、前記ベルトブロック板は前記鎖歯車本体の両側に設置され、前記接続部には重量軽減溝が設置されていることを特徴とする請求項１３の電動アシスト自転車。
【請求項１６】
鎖歯車の両側に位置するベルトブロック板はそれぞれ突起を有し、両側のベルトブロック板の突起は交互に設置され、かつその中の一方の突起の寸法はもう一方の突起の寸法より大きいことを特徴とする請求項１５に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１７】
前記固定部品は前記電動アシスト自転車のボトムブラケットの一方に設置されていることを特徴とする請求項８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１８】
前記処理ユニットは前記マグネット・スチールの回転速度によって前記電動アシスト自転車が踏み込まれる速度を算出し、かつ前記踏み込まれる速度と前記トルク電気信号によって現在の走行状態を判断し、前記車輪へアシスト力を出力するように駆動装置を制御することを特徴とする請求項１２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１９】
前記走行状態は、上り坂或いは加速状態、下り坂状態、通常走行状態を含み、その中で、前記走行状態が上り坂或いは加速状態であるとき、前記処理ユニットは出力アシスト力を増大させるように前記駆動装置を制御し、前記走行状態が下り坂状態であるとき、前記処理ユニットは出力アシスト力を減少させるように前記駆動装置を制御し、前記走行状態が通常走行状態であるとき、前記処理ユニットは現在の出力アシスト力を保持するように前記駆動装置を制御することを特徴とする請求項１８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項２０】
回転部品に対する側の中軸には弾性スリーブが環装され、前記弾性スリーブは前記電動アシスト自転車のクランクとボトムブラケットの間に設置されていることを特徴とする請求項１９に記載の電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動アシスト自転車分野、特にトルク・センシング装置及び当該トルク・センシング装置を応用した電動アシスト自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク・センシング装置は主に各種のトルク、回転数及び機械効率の計測に用いられ、トルクの変化を電気信号に変換する。その精度は属するテストシステムの精度に関係する。その主な特徴としては、静トルクを計測できるだけではなく、回転トルクと動トルクも計測でき、かつ計測精度が高く、安定性がよく、干渉防止力が強く、ゼロ点調整を繰り返すことなく正逆回転トルクを連続的に計測でき、導電リングなどの消耗部品がなく、長い時間にわたり高回転数で運転でき、ハイレベルの周波数信号を出力し、直接コンピュータへ送信して処理できることである。
【０００３】
電動アシスト自転車に応用される場合において、トルク・センシング装置は主に以下の三種類である。
１、リアフックセンサー、この種のセンサーは自転車の後部に設置されることにより、クランク、スプロケット及びチェーンを介して動力をこの部分に転送する必要があり、経由する中間段階が多すぎるため、センシングの不正確を招く恐れがある。
２、ねじりばねセンサー、この種のセンサーはバネをセンシング部材として用いるため、踏みこむ過程において快適ではなく、しかも金属疲労によりセンサーの不具合を招きやすい。
３、磁気誘導型トルクセンサー、この種のセンシング装置は構造がコンパクトで、スペースを節約できるものの、磁気誘導変化の方式を通してトルクの大きさをセンシングするため、この方式の計測は外部磁場の干渉を受けやすく、計測結果の偏差を招く恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術に存在する課題を解決するために、本発明の実施例はトルク・センシング装置と当該トルク・センシング装置を応用した電動アシスト自転車を提案することにより、少なくとも部分的に先行技術のトルク・センシング装置に存在する課題を解決する。
【０００５】
一実施例において、本発明は中軸、電動アシスト自転車に固定されている固定部品及び前記電動アシスト自転車の中軸とともに回転する回転部品を備え、前記回転部品にはひずみセンサーが設置され、前記中軸が前記回転部品を回転させるとき、前記ひずみセンサーが前記中軸のトルクを検知し、かつ前記トルクをトルク電気信号に変換して出力し、前記固定部品が固定部品回路基板を備え、前記回転部品が回転部品回路基板を備え、前記固定部品回路基板または前記回転部品回路基板には前記トルク電気信号を受信して処理するための処理ユニットが備えられている電動アシスト自転車に使用するトルク・センシング装置を提案した。
【０００６】
もう一つの実施例では、本発明は、車体及び車体に接続されている車輪を含む電動アシスト自転車であって、前記電動アシスト自転車はさらにトルク・センシング装置を含み、前記トルク・センシング装置は中軸、前記電動アシスト自転車に固定されている固定部品及び前記電動アシスト自転車の中軸とともに回転する回転部品を含み、前記回転部品にはひずみセンサーが設置され、前記ひずみセンサーのひずみ方向は前記回転部品が受けるトルクの方向とは同じであり、前記中軸が前記回転部品を回転させるとき、前記ひずみセンサーが前記中軸のトルクを検知し、かつ前記トルクをトルク電気信号に変換して出力し、前記固定部品が固定部品回路基板を備え、前記回転部品が回転部品回路基板を備え、前記固定部品回路基板または前記回転部品回路基板は前記トルク電気信号を受信して処理するための処理ユニットを備える電動アシスト自転車に使用する電動アシスト自転車を提案した。
【０００７】
本発明が提案したトルク・センシング装置と電動アシスト自転車において、ひずみセンサーは回転部品に設置され、ひずみセンサーが出力したトルク電気信号を受信するための固定部品回路基板或いは回転部品回路基板はひずみセンサーに近い位置に設置されているため、本発明は構造が簡単で、信号の伝送が安定かつ正確なトルク・センシング装置と電動アシスト自転車を提供する。既存のリアフックセンサーに比べて、本発明は構造が簡単で、動力伝達の段階が少なく、センシングが正確である。ねじりばねセンサーに比べて、本発明は金属疲労の問題がなく、動力伝達に影響がなく、センサーの状態が安定している。磁気誘導型のセンサーに比べ、本発明は計測結果がより正確である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
以下の好ましい実施例の詳細な説明によって、当業者にとって、各種の他の長所と利点は明らかになる。図面は好ましい実施例を示すためであり、本発明に対する制限とはみなさない。そして、全ての図面において、同じ符号で同じ部品を示す。
【図１】図１は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の分解模式図である。
【図２】図２は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の第一の角度からの模式図である。
【図３】図３は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の第二の角度からの模式図である。
【図４】図４は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の中軸ユニットの模式図である。
【図５】図５は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の鎖歯車及び回転部品の第一の角度からの模式図である。
【図６】図６は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の鎖歯車及び回転部品の第二の角度からの模式図である。
【図７】図７は本発明の一実施例における電動アシスト自転車の正面図である。
【図８】図８は図７の上面図である。
【図９】図９は図８の部分拡大模式図である。
【図１０】図１０は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の固定部品及び回転部品の信号接続のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下において、図面と実施例を組み合わせて本発明を詳細に説明する。
【００１０】
以上に述べたことは本発明の実施例にすぎず、それによって本発明の保護範囲を制限するものではない。本発明の明細書及び図面の内容を利用して行われた等価構造或いは等価フローの変換、或いは直接または間接的な他の関連する技術分野への応用は、同じ理由で本発明の特許保護範囲に含まれる。
【００１１】
図１は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の分解模式図であり、図２と図３はそれぞれ二つの角度から観察した本発明の実施例のトルク・センシング装置の模式図である。図１、図２及び図３に示すように、上記電動アシスト自転車に応用されるトルク・センシング装置は中軸１０、電動アシスト自転車に固定されている固定部品２０及び電動アシスト自転車の中軸１０と共に回転する回転部品３０を含む。その中で、回転部品３０にはひずみセンサー３０ａが設置されており、ひずみセンサー３０ａのひずみ方向は、例えば、回転部品３０が受けるトルクの方向と同じであっても良い。中軸１０が回転部品３０を回転させた時、ひずみセンサー３０ａは前記中軸１０におけるトルクを検知し、そしてそのトルクをトルク電気信号に変換して出力する。固定部品２０は固定部品回路基板（図１には示さず、図２と図３における符号２２１の部品）を含み、回転部品３０は回転部品回路基板（図１には示さず、図３における符号３２１の部品）を含む。固定部品回路基板２２１或いは回転部品回路基板３２１には前記トルク電気信号を受信して処理する処理ユニットが設置されている。
【００１２】
一実施例において、好ましくは、回転部品３０は係合棒４０を含む。係合棒４０は回転部品３０と中軸１０を固定的に接続するための部品であり、係合棒４０は回転部品３０の他の部品と一体にしても良いし、或いはそれぞれ加工し取り付けても良い。本実施例におけるひずみセンサー３０ａは係合棒４０に設置されているが、他の実施例では、ひずみセンサー３０ａは回転部品３０の異なる位置に設置されても良い。
【００１３】
一実施例において、固定部品２０はさらに固定部品回路基板２２１に給電するための固定部品給電コイル２２２を有してもよく、回転部品３０はさらに回転部品回路基板３２１に給電するための回転部品給電コイル３２２を有しても良い。
【００１４】
一実施例において、固定部品２０は固定部品ケース２１と固定部品カバー２２を含み、固定部品ケース２１と固定部品カバー２２の間に固定部品回路基板２２１と前記固定部品給電コイル２２２を収納するための収納スペースが形成されている。回転部品３０は回転部品爪付き盤３１と回転部品カバー３２を含み、回転部品爪付き盤３１と回転部品カバー３２の間に回転部品回路基板３２１と前記回転部品給電コイル３２２を収納するための収納スペースが形成されている。
【００１５】
一実施例において、固定部品２０と回転部品３０は対向して設置されており、それぞれ中軸１０が通る軸穴を有する。固定部品２０は固定部品回路基板２２１に設置されているホール・センサー（図示せず）を有し、回転部品３０はマグネット・スチール３２３を含む。回転部品３０が回転する場合、マグネット・スチール３２３はホール・センサーを通過するときホール・センサーと向かい合う。マグネット・スチール３２３とホール・センサーが向かい合った時、ホール・センサーはマグネット・スチール３２３の回転速度を検出して処理ユニットに伝送する。一実施例において、プロセッサーは固定部品回路基板２２１または回転部品回路基板３２１、或いは電動アシスト自転車の他の部分に設置されることができる。本発明ではそれについて特に制限しない。
【００１６】
一実施例において、マグネット・スチール３２３は回転部品カバー３２に設置され、固定部品カバー２２と回転部品カバー３２は隣り合いそして対向して設置されている。マグネット・スチール３２３は複数であり、回転部品カバー３２の中心を囲むように均等に環状として分布されていても良い。回転部品３０が回転する場合、各マグネット・スチール３２３はホール・センサーを通過するときホール・センサーと向かい合う。
【００１７】
以下では、複数の図面を組み合わせて、当該トルク・センシング装置の各部分について説明する。
【００１８】
先ず、図１から図３に示すように、本発明の実施例における固定部品２０と回転部品３０は中軸１０に環装されている。その中で、固定部品２０は電動アシスト自転車に設置されかつ電動アシスト自転車のフレーム（図示せず）と相対的に固定されている。回転部品３０は例えば電動アシスト自転車のボトムブラケットの側部に設置できる。回転部品３０は中軸１０に環装されており、回転部品３０は中軸１０とともに回転するように前記係合棒４０を介して中軸１０と固定的に接続されている。図２と図３に示すように、固定部品２０は固定部品ケース２１と固定部品カバー２２を含み、固定部品カバー２２は例えば、スナップ方式或いはねじ接続方式で固定部品ケース２１の中に接続され、両者の間に固定部品回路基板２２１と固定部品給電コイル２２２を収納するための収納スペースが形成されている。また、回転部品３０も回転部品爪付き盤３１と回転部品カバー３２を有し、回転部品カバー３２はスナップ方式或いはねじ接続方式で回転部品爪付き盤３１の中に接続され、両者の間に回転部品回路基板３２１と回転部品給電コイル３２２を収納するための収納スペースが形成されている。
【００１９】
図２と図３において、固定部品回路基板２２１と固定部品給電コイル２２２は固定部品カバー２２に設置され、回転部品回路基板３２１と回転部品給電コイル３２２は回転部品カバー３２に設置されている。その中では、固定部品給電コイル２２２は給電コイルであっても良く、回転部品給電コイル３２２は受電コイルであっても良い。固定部品給電コイル２２２が、外部の電動アシスト自転車のバッテリーに接続されることにより、固定部品給電コイル２２２を介して回転部品給電コイル３２２に電気を供給する。
【００２０】
本実施例において、固定部品カバー２２と回転部品カバー３２は対向して設置され、回転部品カバー３２にマグネット・スチール３２３が設置されている。マグネット・スチール３２３の数は少なくとも一つである。
【００２１】
一実施例において、図４は中軸１０を含む中軸ユニットの分解模式図を示す。図４に示すように、中軸ユニットは中軸１０、対となる軸受１２、中軸スリーブ１３、対となるアダプターナット１４を含む。
【００２２】
図４に示すのは中軸ユニットが含む中軸１０、対となる軸受１２、中軸スリーブ１３、対となるアダプターナット１４の模式図である。図４に示すように、軸受１２はそれぞれ対応するように二つのアダプターナット１４の内部に嵌接され、中軸スリーブ１３は軸受１２の位置を制限するように、中軸１０に環装されかつ二つの軸受１２の間に位置する。
【００２３】
図２と図３に示すように、固定部品２０及び回転部品３０には、中軸１０を穿設するための軸穴が開けられている。その中では、回転部品３０は係合棒４０を介して中軸１０と固定されている。固定部品２０は車体に設置され、かつ中軸１０とともに回転しない。固定部品回路基板２２１と固定部品給電コイル２２２は固定部品カバー２２に設置されている。その中では、固定部品給電コイル２２２は固定部品回路基板２２１より固定部品カバー２２に近い。即ち、固定部品給電コイル２２２は固定部品回路基板２２１と固定部品カバー２２の間に位置する。注意すべきことは、固定部品給電コイル２２２と固定部品回路基板２２１とはすべて固定部品２０の軸穴を囲むように設置されている。
【００２４】
回転部品回路基板３２１と回転部品給電コイル３２２は回転部品カバー３２に設置されている。その中では、回転部品給電コイル３２２は回転部品回路基板３２１より回転部品カバー３２に近い。即ち、回転部品給電コイル３２２は回転部品回路基板３２１と回転部品カバー３２の間に位置する。注意すべきことは、回転部品給電コイル３２２と回転部品回路基板３２１とはすべて回転部品３０の軸穴を囲むように設置されている。
【００２５】
一実施例において、当該トルク・センシング装置はさらに鎖歯車５０を含む。鎖歯車５０の構造は図５と図６に示されている。図５と図６に示しているのは、異なる角度から観察した鎖歯車５０と回転部品爪付き盤３１とが相互に係合した構造の模式図である。図５と図６を組み合わせて示すように、鎖歯車５０は前記回転部品爪付き盤３１を介して中軸１０と接続されている。鎖歯車５０は鎖歯車本体５２、接続部５３とベルトブロック板５１を含む。その中では、鎖歯車本体５２は接続部５３を介して回転部品爪付き盤３１と接続されている。接続部５３には重量軽減溝５３ａが設けられている。鎖歯車本体５２の両側には対応するベルトブロック板５１が設置されている。その中で一方の（例えば図５における左側の）ベルトブロック板５１の寸法はもう一方の（例えば図５における右側の）ベルトブロック板５１の寸法より大きい。二組のベルトブロック板５１は、ベルトを取り付けやすくするために、交互に設置されている。
【００２６】
一実施例において、上記に述べたように、係合棒４０にはひずみセンサー３０ａが取り付けられている。ひずみセンサー３０ａのひずみデータを受信して処理するために、回転部品回路基板３２１にはひずみセンサー３０ａと協働する信号処理ユニット（図示せず）が設けられている。固定部品２０はフレームに固定されている。固定部品回路基板２２１には、マグネット・スチール３２３と協働するためのホール・センサー（図示せず）が設置されている。マグネット・スチール３２３が回転しホールユニットを通過したとき、単位時間あたりに通った回数を記録し、これにより、踏み込みの速度と頻度のパラメーターを得ることができる。
【００２７】
上記の処理ユニットはマグネット・スチール３２３の回転速度によって電動アシスト自転車が踏み込まれる速度を算出し、かつ踏み込まれる速度とトルク電気信号によって現在の走行状態を判断し、前記車輪へアシスト力を出力するように前記駆動装置を制御する。上記走行状態は、上り坂或いは加速状態、下り坂状態、通常走行状態を含む。その中で、走行状態が上り坂或いは加速状態であるとき、処理ユニットは出力アシスト力を増大させるように駆動装置を制御する。走行状態が下り坂状態であるとき、処理ユニットは出力アシスト力を減少させるように前記駆動装置を制御する。走行状態が通常走行状態であるとき、処理ユニットは現在の出力アシスト力を保持するように前記駆動装置を制御する。トルク信号と車両の踏み込み速度によって、処理ユニットはスマートかつ効率的に走行の状態を判断して動力を提供するので、搭乗者への負担を軽減させることができる。
【００２８】
図７は本発明の一実施例における電動アシスト自転車の正面図である。図８は図７の上面図である。図９は図８の部分拡大模式図である。図７、図８及び図９に示すように、本発明の実施例は、車体１００及び車体１００に接続されている車輪２００を含む電動アシスト自転車を提案した。電動アシスト自転車はさらに上記のトルク・センシング装置を含む。トルク・センシング装置は中軸１０、電動アシスト自転車に固定されている固定部品２０及び電動アシスト自転車の中軸１０とともに回転する回転部品３０を含む。その中では、 回転部品３０にはひずみセンサー３０ａが設置されており、ひずみセンサー３０ａのひずみ方向は例えば、回転部品３０が受けるトルクの方向と同じである。中軸１０が回転部品３０を回転させた時、ひずみセンサー３０ａは中軸１０のトルクを検知し、そしてそのトルクをトルク電気信号に変換して出力する。固定部品２０は固定部品回路基板２２１を含む。回転部品３０は回転部品回路基板３２１を含む。固定部品回路基板２２１或いは回転部品回路基板３２１にはトルク電気信号を受信して処理する処理ユニット（図示せず）が設置されている。
【００２９】
一実施例において、図９に示すように、固定部品２０は電動アシスト自転車のボトムブラケット１２０の一方に設置されている。回転部品３０に対する側の中軸１０には弾性スリーブ３１ａが環装され、弾性スリーブ３１ａは電動アシスト自転車のクランク１１０とボトムブラケット１２０の間に設置されている。弾性スリーブ３１ａは電動アシスト自転車のもう一方の固定部品２０と回転部品３０とが対向する二つの面を押し込むことにより、両者の間の間隔が一定の値より小さくなるように保証し、給電が中断し、動力を失うことにならないように用いられる。
【００３０】
一実施例において、固定部品２０はさらに固定部品回路基板２２１に給電するための固定部品給電コイル２２２を有し、回転部品３０はさらに回転部品回路基板３２１に給電するための回転部品給電コイル３２２を有する。
【００３１】
一実施例において、固定部品２０は固定部品ケース２１と固定部品カバー２２を含み、固定部品ケース２１と固定部品カバー２２の間に固定部品回路基板２２１と固定部品給電コイル２２２を収納するための収納スペースが形成されている。回転部品３０は回転部品爪付き盤３１と回転部品カバー３２を含み、回転部品爪付き盤３１と回転部品カバー３２の間に回転部品回路基板３２１と回転部品給電コイル３２２を収納するための収納スペースが形成されている。
【００３２】
一実施例において、回転部品３０は回転部品３０と中軸１０を固定的に接続するための係合棒４０を備える。ひずみセンサー３０ａは係合棒４０に設置されている。
【００３３】
一実施例において、固定部品２０と回転部品３０は対向して設置されており、それぞれ中軸１０が通る軸穴を有する。固定部品２０は固定部品回路基板２２１に設置されているホール・センサーを備え、回転部品３０はマグネット・スチール３２３を含む。回転部品３０が回転する場合、マグネット・スチール３２３はホール・センサーを通過するときホール・センサーと向かい合う。マグネット・スチール３２３とホール・センサーが向かい合った時、ホール・センサーはマグネット・スチール３２３の回転速度を検出して処理ユニットに伝送する。
【００３４】
一実施例において、マグネット・スチール３２３は回転部品カバー３２に設置され、固定部品カバー２２と回転部品カバー３２は隣り合いそして対向して設置されている。マグネット・スチール３２３は複数であり、回転部品カバー３２の中心を囲むように均等に環状として分布されても良い。回転部品３０が回転する場合、各マグネット・スチール３２３はホール・センサーを通過するときホール・センサーと向かい合う。
【００３５】
一実施例において、図５に示すように、電動アシスト自転車はさらに鎖歯車５０を備える。鎖歯車５０は鎖歯車本体５２、接続部５３とベルトブロック板５１を備える。鎖歯車本体５２は接続部５３を通して回転部品爪付き盤３１と接続されている。ベルトブロック板５１は鎖歯車本体５２の両側に設置されている。接続部５３には重量軽減溝が設けられている。
【００３６】
一実施例において、図５に示すように、鎖歯車５０の両側に位置するベルトブロック板５１はそれぞれ突起５１ａ、５１ｂを有する。両側のベルトブロック板５１の突起５１ａと５１ｂは交互に設置され、かつ取り付けをしやすくするように、その中の一方の突起５１ａの寸法はもう一方の突起５１ｂの寸法より大きい。
【００３７】
一実施例において、処理ユニットはマグネット・スチール３２３の回転速度によって電動アシスト自転車が踏み込まれる速度を算出し、かつ踏み込まれる速度とトルク電気信号によって現在の走行状態を判断し、車輪へアシスト力を出力するように駆動装置を制御する。その中で、駆動装置は例えば電動アシスト自転車の車体に装着されているモータでも良い。
【００３８】
一実施例において、走行状態は、上り坂或いは加速状態、下り坂状態、通常走行状態を含む。その中で、走行状態が上り坂或いは加速状態であるとき、処理ユニットは出力アシスト力を増大させるように駆動装置を制御する。走行状態が下り坂状態であるとき、処理ユニットは出力アシスト力を減少させるように駆動装置を制御する。走行状態が通常走行状態であるとき、処理ユニットは現在の出力アシスト力を保持するように駆動装置を制御する。
【００３９】
図１０は本発明の一実施例におけるトルク・センシング装置の固定部品２０及び回転部品３０の信号接続のブロック図である。無線伝送の部分については、特許出願CN１０４６５５３４０Aを参照し、図１０と組み合わせて示す。図１０から分かるように、固定部品回路基板２２１には第一の無線通信ユニット２２１ａ、第一の制御ユニット２２１ｂ、受信コイル２２１ｃ及び第一の給電ユニット２２１ｄが設置されている。回転部品回路基板３２１には第二の無線通信ユニット３２１ａ、第二の制御ユニット３２１ｂ、出力コイル３２１ｃ、第二の給電ユニット３２１ｄ及びデジタル‐アナログコンバーター３２１ｅが設置されている。上記より信号の無線伝送を実現できるので、ここでは贅言しない。
【００４０】
以上に述べたように、本発明の実施例において、当該トルク・センシング装置及びそのトルク・センシング装置を備える電動アシスト自転車は少なくとも以下の技術効果を有する。本発明が提案したトルク・センシング装置と電動アシスト自転車において、ひずみセンサーは回転部品に設置され、ひずみセンサーが出力したトルク電気信号を受信するための固定部品回路基板或いは回転部品回路基板はひずみセンサーに近い位置に設置されているため、本発明は構造が簡単で、信号の伝送が安定かつ正確なトルク・センシング装置と電動アシスト自転車を提供する。既存のリアフックセンサーに比べて、本発明は構造が簡単で、動力伝達の段階が少なく、センシングが正確である。ねじりばねセンサーに比べて、本発明には金属疲労の問題がなく、動力伝達に影響がなく、センサーの状態が安定している。磁気誘導型のセンサーに比べ、本発明の計測結果がより正確である。
【００４１】
さらに、本発明のトルク・センシング装置と電動アシスト自転車では、トルク信号と車両の踏み込み速度によって、処理ユニットはスマートかつ効率的に走行の状態を判断して動力を提供し、搭乗者への負担を軽減させることができる。
【００４２】
また、ホール・センサーとマグネット・スチールにより構成される速度センサーは踏み込む頻度と速度を計測でき、同時にトルクセンサーが計測した瞬時トルクの大きさを組み合わせることによって、人のペダルに対する踏み込みの仕事率を得ることができる。この仕事率はシステムが無線接続している携帯電話或いは外付けのディスプレイを通して表示し、ユーザに明確な表示を提示することによって、使用者に現在の搭乗状況を知らせる。
【００４３】
本明細書において、「一実施例」、「実施例」または「一つまたは複数の実施例」は、実施例と組み合わせて説明した特定の特徴、構造或いは特性は本発明の少なくとも一つの実施例に含まれることを意味する。ところで、ここでは、「一実施例において」といった文句の例は必ずすべて同一の実施例を指すわけではないことに注意すべきである。
【００４４】
ここで提供した明細書では多くの具体的な詳細を説明したが、本発明の実施例はこれらの具体的な詳細がない状況で実現できることを理解できるであろう。いくつかの実例では、本明細書の理解を不明瞭にしないように、周知の方法、構造及び技術を詳細に示していない。
【００４５】
注意すべきことは、上記実施例は本発明を制限するわけではなく、説明するのみである。そして当業者は、付属の特許請求の範囲から逸脱しないまま代替の実施例を設計できる。クレームでは、カッコの間に括られたいずれの符号もクレームに対する制限とは捉えるべきでない。「含む」という言葉は、クレームに列挙されていない要素或いはステップを除外しない。要素の前に位置する「一」または「一つ」は複数のそのような要素の存在を否定しない。本発明はいくつかの異なる素子を有するハードウェアそして適切にプログラミングされたコンピュータにより実現できる。いくつかの装置を列挙したユニットクレームにおいて、これら装置の中のいくつかは同じハードウェアにより具体的に実現できる。第一、第二及び第三などの使用はいかなる順番も表さない。これらの単語を名称として解釈できる。
【００４６】
また、注意すべきことは、本明細書において使用されたことばは読みやすさや教示のために選択されたのであって、本発明の趣旨を解釈或いは限定するために選択されたのではない。よって、付属のクレームから逸脱しない範囲と趣旨で、当業者にとって、たくさんの改正や変更ができることは明らかである。本発明の範囲について、本発明に対して行われた公開は説明するためであり、本発明を限定するものではない。本発明の保護範囲は付属の特許請求の範囲により限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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