[发明专利]可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置

说明书

本发明提供了一种可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置，其输入轴与输出轴之间采用能够传递扭矩、且在传递扭矩的同时扭矩能够产生轴向力的方式进行连接，根据扭矩所产生的轴向力使安装的平面推力轴承移动，从而再将轴向力传递给平面推力轴承静环；平面推力轴承静环不转动并在轴向力作用下轴向移动，与弹性元件固定环共同驱使弹性元件变形，通过电子元件检测轴向力或检测轴向位移从而获得力矩。本发明获得的信号可以完全反应力矩大小，不受方向限制，与轴的各向变形无关，真实反应力矩，结构简单，制作简单，成本低廉，应用范围广，可以应用于各种电动机，发动机根据负载自动输出的节能设备,自动设备，机器人等。

技术领域

本发明涉及一种需动态测量输出轴转矩的结构，尤其是涉及一种电助力自行车中轴产生力矩信号，根据力矩信号控制电机出力的转轴机构，以及涉及一种需根据输出轴的力矩来控制输入转矩大小的系统，具体涉及一种可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置。

背景技术

传统的动态力矩传感器是一种采用在轴上贴应变片，轴在使用过程中产生应变，应变片产生变化，同时应变片与电感线圈相连，此电感线圈是动线圈。在动线圈外有静线圈，通过给静线圈输入交变电，使动线圈产生交变电感，与应变片变化的动线圈共同作用产生电流电感，再通过静线圈的接收线圈将应变片的变化读取。这种方法读取的是间接的数据，采取的信号可以是轴的扭矩变形和径向变形，并不能准确反映力矩大小。并且该方法制造工艺复杂，成本昂贵，占用空间大的问题。

另一种传统的方式与上文类似，区别在于在轴上涂覆磁性材料，磁性材料的磁场变化产生信号被外部线圈接收，达到检测力矩的目的。该涂覆材料工艺不易控制，同样存在成本昂贵占用空间大的问题。

还有一种传统的方式是利用霍尔元件检测变形量来完成的。该方法适用范围较窄，不能真实反映力的大小。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种在多种使用情况下真实反映力矩大小，不受电磁干扰，成本低廉，制造工艺简单的测量力矩转轴机构。

根据本发明提供的一种可动态测量旋转力矩的转轴系统，包括：输入轴、输出轴、压力/位移检测机构；

输入轴与输出轴之间采用能够传递扭矩、且在传递扭矩的同时扭矩能够产生轴向力的方式进行连接；

扭矩产生的轴向力施力于压力/位移检测机构，所述压力/位移检测机构用于检测压力或者位移。

优选地，输入轴设置有斜齿轮花键轴套，输出轴设置有斜齿轮内花键，输入轴通过斜齿轮花键轴套驱动斜齿轮内花键使输出轴同步转动。

优选地，扭矩产生的轴向力通过固定有斜齿轮花键轴套的输入轴上所形成的动环施力于压力/位移检测机构。

优选地，扭矩产生的轴向力通过轴向滑配于输入轴的斜齿轮花键轴套上所形成的动环施力于压力/位移检测机构。

优选地，所述压力/位移检测机构包括静环、弹性元件、弹性元件固定环；

在轴向方向上，弹性元件位于静环与弹性元件固定环之间；

静环在轴向力的作用下向弹性元件轴向移动，与弹性元件固定环共同驱使弹性元件变形。

优选地，所述压力/位移检测机构还包括输入轴端轴承室；弹性元件固定环安装在输入轴端轴承室内。

优选地，

-在弹性元件与弹性元件固定环之间设置有压敏电阻，以检测压力；或者

-在弹性元件双侧设置固定环，双侧中的一侧设置磁性材料、另一侧设置霍尔元件，以检测位移。

优选地，在输入轴与输出轴之间的扭矩消失后，弹性元件由变形恢复原状使得压敏电阻上的压力消失。