[发明专利]用于由肌肉力量驱动的车辆的扭矩检测装置

说明书

一种用于由肌肉力量驱动的车辆(11)的扭矩检测装置(30)，具有：输入轴(34)，通过该输入轴，要被检测的扭矩(M)能够被传输以驱动车辆；至少一个旋转构件(36、38、40)，其安装在输入轴(34)上并且设计成传输所述扭矩(M)；扭转弹簧装置(50)，其中输入轴(34)和旋转构件(36、38、40)通过扭转弹簧装置(50)在旋转方向上弹性连接；以及扭转角检测装置(60、62)，扭转角检测装置设计成检测旋转构件(36、38、40)相对于输入轴(34)的旋转。这里，输入轴(34)设计为空心轴，扭转弹簧装置(50)的扭转弹簧(54)设置在输入轴(34)的内部。

技术领域

本发明涉及一种由人力驱动的车辆的扭矩检测装置，具有输入轴、至少一个旋转构件、扭转弹簧装置以及扭转角检测装置。通过输入轴待检测的扭矩可被传递用于驱动车辆。至少一个旋转构件尤其是以驱动轮的形式，并被安装在输入轴上以及被设计成传递扭矩例如到驱动轮。通过扭转弹簧装置，输入轴和旋转构件沿旋转方向被弹性地连接。扭转角检测装置被设计成检测旋转构件相对于输入轴的扭转。

进一步地，本发明还涉及一种用于人力车辆的传动单元，其中，传动单元包括上述类型的扭矩检测装置。

背景技术

从文献DE 10 2011 120 675 A1中已知上文提到的扭矩检测装置和相关的传动单元。

上述类型的扭矩检测装置被设计成检测由人力提供以驱动车辆的扭矩。

众所周知，自行车配备有辅助马达，辅助马达例如可以作为轮毂马达布置在前轮毂或后轮毂的区域中。然而，辅助马达也可作为中间马达布置在自行车的底部托架轴承的区域中。虽然辅助马达可作为唯一驱动器驱动自行车，但是辅助马达优选地提供支持人力驱动的驱动扭矩。

如果由人力提供的驱动扭矩通过辅助马达来支持以便驱动自行车，则检测由人力引入的扭矩是有益的。

文献WO 99/030960 A1公开了一种扭矩传感器，扭矩传感器与电动马达一起集成在车辆的底部托架中并具有通过扭矩彼此抵靠地布置的两个带状磁极。其缺点是借助于感应线圈的构造和扭矩检测在技术上是复杂的，并且传感器在底部托架内需要大的安装空间。

此外，已知借助于机械弹簧来实现扭矩传感器，其中，借助于扭转弹簧彼此弹性地连接的两个元件彼此扭转抵靠，并且引入的扭矩可通过待检测的扭转角来检测。在很多情况下不利在于，扭转弹簧的非常低的弹簧常数对于扭矩的精确测量是必需的。具有低弹簧常数的扭转弹簧允许待扭转而彼此抵靠的元件大的扭转行程，这使得以人力驱动车辆不方便。此外，扭转弹簧处于高扭矩时可能过载。

从本文开头提到的文献DE 10 2011 120 675 A1中，已知提供了一种扭矩传感器，扭矩传感器以很少技术努力就能精确测量通过人力引入的扭矩。这是通过在输入轴上将驱动轮旋转预先设定的空行程，其中，沿旋转方向在驱动轮和输入轴之间形成止动件，止动件限制空行程和弹簧元件的弹簧行程。

由于弹簧元件的弹簧行程被止动件限制，可使用具有任意弹簧常数的扭转弹簧元件，如果弹簧常数被合适地选择，这增加了扭矩检测装置的精确度。待检测的扭矩可以以相应的灵敏度来确定。由于空行程被止动件限制，扭矩检测装置具有通常的响应行为，因为在相应的高扭矩的情况下，扭矩在输入轴相对于驱动轮的轻微旋转之后被直接传递。此外，这防止了扭转弹簧单元被过载。由于实质上机械元件用于建立扭转角，扭矩检测装置可以以技术上简单的手段来实施。因此，可以提供扭矩检测装置和相应的变速器单元，扭矩检测装置可以以简单的手段来精确检测扭矩，同时，变速器单元具有方便的和通常的响应行为。

文献DE 699 00 619 T2公开了具有两个磁环的扭矩检测装置，扭矩检测装置可用于检测在输入轴和驱动轮之间的相对旋转。在输入轴和驱动轮之间提供了扭转弹簧装置。

文献US 6,851,497 B1也披露了一种扭矩检测装置，其中，可以检测配备齿轮辋的自由轮的轴向偏移。