[发明专利]用于自行车的中轴单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的中轴单元，以及一种根据权利要求16的带有这种中轴单元的自行车，尤其是电动自行车（E-Bike）、电助力脚踏车（Pedelec）或尔格计（Ergometer）。

背景技术

由现有技术公知有多种自行车，尤其是电动自行车、电助力脚踏车或尔格计，它们允许检测由操作者通过曲柄引入到中轴内的扭矩。为了确定操作者的功率，例如也为了可以驱控用于自行车的电辅助驱动装置，除了检测扭矩外对中轴转速的检测也是必需的。

DE 10 2009 021 541 A1描述了一种带有中轴的中轴单元，该中轴借助两个轴承可转动地支承，其中，轴承保持架抗相对转动地（drehfest）紧固在中轴的轴体的表面上，并且其中，由光学传感器检测轴承保持架的接片以确定中轴的转速。在这里，轴承保持架构造为传感器的信号发生器。

DE 10 2008 050 235 A1描述了一种带有中轴的中轴单元，该中轴借助两个轴承可转动地容纳，其中，在中轴的轴体的磁场区段内以如下方式置入永久磁场，即，使得在中轴内存在扭矩的情况下，基于磁致伸缩效应产生可在轴体外部检测到的磁场。在这里，在中轴内无扭矩的状态下，磁场的磁力线基本上与中轴的转动轴线同中心。如果中轴内出现扭矩，那么基于磁致伸缩效应会产生磁场分量，该磁场分量不再沿切向指向，从而可探测到在中轴外部出现的磁场。另外，中轴单元还包括磁传感器，它检测在存在扭矩的情况下出现的磁场。中轴单元同样包括可检测中轴转速的光学检测单元，其中，光学检测单元测量至少一个在中轴上抗相对转动的信号发生器，其中，中轴表面的结构化部设置为信号发生器。在这里不利的是，虽然可以检测到中轴的转速，但检测不到转动方向。

发明内容

本发明的任务是，说明一种中轴单元，它除了转速外也可以检测出中轴的转动方向。

针对本文开头提到的中轴，根据本发明该任务以如下方式来解决，即，光学检测单元包括两个光学传感器，其中，两个传感器中的一个提供了相对另一传感器有相移的具有固定的相位差，尤其是具有90°的相位差的信号。

由相位差可以确定两个光学传感器中的哪一个提供了在时间上较早的信号，从而检测出转动方向。若在即将进入停车状态之前将两个传感器的信号保存，那么即使在中轴静止的情况下也可确定出停车前中轴的转动方向。

优选规定，两个光学传感器测量唯一且共同的信号发生器。信号发生器可以包括例如布置在中轴上的标识部，其中，传感器在中轴的周向上错开地布置。作为对此的备选或补充，信号发生器还可以包括与中轴抗相对转动的圆盘，其中，在圆盘的周向上错开的两个光学传感器可以布置在圆盘的两侧。在这两个示例性说明的情况下，可节省在轴向方向上的结构空间，即在中轴延伸的方向上或在中轴的转动轴线的方向上的结构空间。

优选规定，第一光学传感器测量第一信号发生器，而第二光学传感器测量第二信号发生器，其中，这两个信号发生器相对彼此以固定的相位差偏转地布置。在该情况下，这两个光学传感器不必强制性地在周向上相间隔地布置，但例如必须在轴向方向上相间隔，从而可以节省关于中轴的转动轴线在径向方向上的结构空间。

优选规定，信号发生器包括标识部。标识部在中轴的转动方向上环绕地构造，并且在两个光学传感器的情况下提供了有规律的，例如周期性的信号序列。

关于标识部优选规定，标识部构造在圆盘上，该圆盘与中轴抗相对转动地连接，并且相对中轴的转动轴线基本上垂直地延伸。圆盘仅占用了很小的在中轴的轴向方向和径向方向上的结构空间，并且关于两个光学传感器的布置提供了更多的自由度。

例如可以优选规定，标识部布置在轴承的轴承圈上，尤其是在轴承的轴承圈的端面上。标识部可以直接布置在轴承圈的端面上，或设置在圆盘上，其中，圆盘布置在轴承圈上，例如在轴承圈的端面上。在这里，标识部以及光学传感器可以与中轴的轴体上的磁场区段相间隔地布置，从而可以利用轴承附近的结构空间来检测转速和转动方向。

关于标识部在中轴单元的轴承的轴承圈上的布置优选规定，标识部布置在密封件上，该密封件与轴承的轴承圈抗相对转动地连接。密封件具有相对中轴的轴体的表面的径向间距，从而使两个光学传感器可以安置在多数情况下中轴单元不用的部位上。