[发明专利]电动自行车的用于转矩检测的传动装置及电动自行车的用于转矩检测的所属方法

说明书

背景技术

在本发明领域、即尤其是电动自行车及其所属的踏板力传感器的领域中，转矩检测机构已是公知的，以便借助操作踏板的转矩推算出骑车者的功率。该骑车者的功率或一个可与此相比拟的量被用作电动自行车的一个电动附加驱动装置的调节用的输入量。所使用的传感器可直接地设置在暴露的位置上及固定在传递所有转矩的部件上。由此它们对故障特别敏感。

除了其中通过踏板轴上的检测来直接地求得力或通过设置在踏板上的力传感器来检测力的方案外，还存在其它的方案，如在DE 6982041T2中所述的方案。在该公开文献中检测彼此可相对运动的两个轮之间的相位差，及它具有一个弹簧机构。但该检测需要如光学或磁性扫描的装置及伴随着一个“软”驱动装置，在其中转矩部分地转化成弹簧运动，而非转换成向前运动。此外必需的数据分析是必要的。

发明内容

因此本发明的任务在于：设置一个简单的机构来检测转矩，而不必求助于容易发生故障或费劲的措施。

该任务通过根据独立权利要求的装置及方法来解决。

根据本发明待检测的踏板转矩被传递到相对踏板轴平行布置的传感器轴上。接着使该转矩再传递回一个同轴地、可转动地支承在踏板轴上的从动轴或延伸在踏板轴的延长部分上的从动轴上。因为对于这两个传递使用具有不同变速比–即参与的轮的不同尺寸–的传感器传动装置，所以得到一个作用在传感器轴上的合力，该合力借助一个力传感器来检测。该合力直接与变速比（它为常数）及待测量的转矩相联系。合力可借助以下的系统构思来推导出：基于能量守恒，由两个传感器传动装置传递的转矩必然有区别，因为转速以相同的方式（仅反比）相区别（这里忽略摩擦）。在踏板轴与传感器轴之间由于不平衡得到一个合力，该合力作用在转矩传递的切向上（即传感器传动装置的转矩的切向运动）。因为传感器传动装置使旋转运动再传递到一个按照踏板轴的纵向延伸而延伸的空心轴上，根据本发明的传动装置可用简单的方式使用在由唯一的踏板轴出发的系统中，该踏板轴在相同的轴上既设有踏板也设有一个从动部件（例如链轮）。因此本发明可以简单的方式尤其是被集成或通过更换被引入到公知的系统中。

从动轴构成这样的轴，即它由踏板轴（由踏板驱动装置驱动）的旋转运动由该轴通过传感器传动装置传递，其中从动轴被设置来连接到一个从动装置上。该从动轴优选被构造为空心轴，但也可由任意的（实心或空心的）、与踏板轴延伸在相同的旋转轴线上的轴来构成。在该说明中从动轴的概念部分地用作“空心轴”的同义词，因为该表达是最优选的，但一般地对于从动轴也可使用另外的轴，–只要其具有与从动轴相同的旋转轴线。

本发明涉及电动自行车的用于检测对踏板轴加载的转矩的传动装置。该传动装置具有：在其上作用转矩的踏板轴；及一个设置来与从动装置连接的空心轴，踏板轴穿过该空心轴同轴线地延伸。该延伸防止由径向错开产生的问题。空心轴相对踏板轴可转动地支承，优选通过空心轴内部的连接空心轴与踏板轴的滚动轴承来支承。该传动装置还包括一个相对踏板轴径向上错开的传感器轴。通过该错开将产生一个驱动侧上的力（及一个从动侧上的反力），该力作用在传感器轴上。此外该传动装置包括一个与传感器轴连接的力传感器，它检测由传感器轴施加的力，该力相应于待检测的转矩。传感器轴与力传感器之间的连接可为间接的，例如通过使力传感器固定在传感器轴的一个轴承上或固定在一个支承传感器轴的框上。

该传动装置还包括一个驱动侧传感器传动装置及一个从动侧传感器传动装置。驱动侧传感器传动装置使踏板轴与传感器轴连接及从动侧传感器传动装置使传感器轴与空心轴连接，以便传递旋转运动。空心轴被设置来与一个从动装置连接，例如借助空心轴端部上的连接区段来连接，在该连接区段上可安装一个链轮。驱动侧传感器传动装置具有一个变速比，该变速比与从动侧传感器传动装置的变速比不同。由此力及反向力不平衡并得到一个合力，该合力相对于所传递的转矩（例如相对踏板轴上的转矩）成固定的比例。该比例是在由力传感器检测的力与传递的转矩之间的严格单调的、尤其线性或正比的关系。该比例系数愈大，两个传感器传动装置的变速比之间的差别就愈大。