[发明专利]扭力侦测器

说明书

本发明提供一种扭力侦测器，包括一具有磁伸缩特性的扭力传输机构件安排于外层，使成壳状的套筒，而在其上刻镂贯穿的螺旋纹而造就由一对旋向相反的螺旋肋连接的传动件，其内并围绕一对导磁绕线轴，并在导磁绕线轴上缠绕一对激励线圈与一对测量线圈。当激励线圈通以交流电时，受激励而产生的磁力线会被集中导引通过螺旋肋，能更有效率的表现扭力传输构件受扭力负荷时的磁伸缩效应，并在测量线圈感应一电压信号而达到侦测扭力的效果。

技术领域

本发明涉及一种扭力侦测器，特别有关由位于扭力侦测器的外围套筒来传输扭力的一种磁伸缩式的扭力侦测器。

背景技术

利用导磁材料磁伸缩特性来侦测固定轴或旋转轴承受扭力大小的方法已广为使用，此方法利用施加扭力在固定轴或旋转轴上时，侦测固定轴或旋转轴上导磁率的变化，可计算出施加于该轴上的扭力大小。磁伸缩式扭力侦测为一种非接触式扭力侦测，相较于其他扭力侦测方式有无磨耗、不需保养、可靠度高等优势。

磁伸缩特性的现象为当特定材料承受拉力或压力时，该材料的导磁率会相应改变，若导磁率随拉力增加而增加，或随压力增加而减小时，称该材料具正磁伸缩特性，反之，则称该材料具负磁伸缩特性。所以在一轴上施以扭力时，此轴将在正负45度角分别产生拉力及压力，而产生导磁率增加或减少的现象，利用此现象在轴的正负45度角方向各配置至少一组线圈作为侦测器，或在轴上相邻处取特定长度各别加工正负45度角的螺旋纹沟槽(或肋)，而在其相应位置外围配置至少一组线圈作为侦测器，都可因导磁率的改变而导致该组线圈电感值相应的改变，当对线圈通以交流电源时即可利用适当的电路配置侦测出相应的扭力值。这些基本应用可见于美国专利4506554号、4697459号、4765192号、4823620号等专利文献。

传统的磁伸缩式扭力侦测器的结构基本上传动轴都位于中心，侦测线圈围绕于外，并有一圆筒式导磁环作为外圈以增加侦测灵敏度。这种配置方式也被应用于马达动力辅助脚踏车，如美国专利编号第8807260号专利及中国台湾专利编号第293508号专利等，唯此种应用均安装于脚踏车五通(bottom bracket shell)内，侦测脚踏曲柄轴受脚踏力作用时所产生的扭力，此扭力信号将被转换成数位信号传输至一控制单元作为判断基础，用以控制一提供助力的马达的运转时机。然此种配置方式需改变原始车架的外型与组装介面，应用上仍嫌不便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的旨在提供一种适用于脚踏车的较佳形式的扭力侦测器，用以侦测骑乘者施于脚踏板的脚踏力。脚踏车的动力输入与动力输出分别为脚踏板与后轮胎，于此两者之间均可设置脚踏力侦测器，或设置扭力侦测器用以侦测脚踏力。本发明即在脚踏车后轮盘与轮毂之间设置扭力侦测器，可在不改变原始车架、脚踏曲柄、曲轴、大盘等的配置，而简易的将其整合至后轮，大幅简化组合程序。

本发明的技术手段为于一固定支撑轴上设置一磁伸缩式扭力侦测器，包括：一扭力传输套筒，由具有磁伸缩特性的金属制成中空壳状而与该固定支撑轴枢接，该扭力传输套筒于中段处形成一对左右旋向相反的螺旋肋，且该扭力传输套筒具有一动力输入端及一动力输出端；一对导磁绕线轴，由高导磁材料制作而成，并受该对螺旋肋包围而固定于固定支撑轴上；及一线圈组，缠绕于该对导磁绕线轴上，用于侦测扭力传输套筒受扭力负荷时在该对螺旋肋所产生的导磁率变化。

在进一步实施上，本发明还包括：

其中该螺旋肋于一特定轴距内由周向等节距排列的复数肋条组成。

其中该对左右旋向相反的螺旋肋分别具有一螺旋角θ，且0<∣θ∣≤45°。

其中该导磁绕线轴由一圆筒及沿该圆筒两侧分别往外辐射延伸的一盘状耳环形成。其中，该导磁绕线轴的盘状耳环与扭力传输套筒间形成一气隙。其中，该导磁绕线轴、该气隙与该螺旋肋形成磁回路。