[发明专利]用于测量施加到旋转轴的扭矩的测量装置和相关的扭矩测量方法

说明书

本发明涉及一种用于测量施加到旋转轴的扭矩的测量装置，包括：传递机构（2b），该传递机构包括第一部分（R1）和第二部分（F），该第一部分紧固至该轴并接收施加到该轴（2a）的扭矩（C），该第二部分紧固至第一部分并能够在施加扭矩（C）时相对于第二部分（R1）运动；紧固至第二部分（F）的第一电极（E1）；紧固至第二部分的第一支撑件（2e），其包括第二电极（E3），该第二电极定位成在扭矩（C）未施加到所述轴（2a）时面对第一电极，第一和第二电极产生第一电容（C1），该第一电容的值随第二部分（F）的运动（Δd）而变化；用于测量第一电容的测量机构（M1）；用于将第一电容转换成施加到轴（2a）的扭矩（C）的值的转换机构（M2）。

技术领域

本发明涉及一种用于测量施加到旋转轴的扭矩的测量装置，且更具体地涉及一种安装在电动自行车上的踏板轴以及相关的扭矩测量方法。特别有利地，但并不以任何限制性的方式，本发明适用于自行车中内置的扭矩确定装置。

背景技术

目前存在能够确定施加到能够旋转运动的部件的扭矩的各种装置。所述部件通常集成在包括多个元件的机械系统内，这些元件旨在将机械能从所述机械系统的输入传递到输出。

例如，此类装置用于测量施加到传动轴的扭矩，该传动轴位于乘运交通工具内的发动机的输出处。在传统的机动交通工具的情况下，例如，这些装置可以检查发动机是否按照规定的性能目标将动力传递给所述交通工具的其它元件，例如车轮、交流发电机等。

本发明就其本身而言涉及轮车类型的运输交通工具，例如自行车，其中使用者在踏板上施加力，该踏板连接至踏板轴，且该踏板轴通过所述力进行旋转。

除了能够确保将动力良好地从机械系统的一端传递到另一端之外，此类装置的存在还确保，特别地要求检查所施加的扭矩的大小没有超过一定值，如果超过该值，则所述扭矩可能会在轴上产生扭转效应。例如，在电动辅助自行车的踏板轴发生扭转的情况下，这种检查的目的是使得能够触发电动马达，这样有助于提供使自行车运动所需的力，并且因此有助于让使用者感到舒适。

这种车载装置通常除了包括具有能够将其安装在所述运输装置上的特定支撑件之外还包括：

• 由所述扭矩驱动旋转的轴，

• 感测元件，其适于提供表示应变的信号，所述至少一个感测元件在所述扭矩的作用下经受该应力，

• 用于将所述信号传送到处理模块的装置，所述处理模块被配置成根据所述信号确定所述扭矩。

目前存在能够确定施加到旋转轴的扭矩的几种装置。这些通常涉及通过应变计检测轴的机械变形，例如膨胀或收缩，或者与由所述扭矩引起的这些变形相关联的其它特定量。

例如所述应变计等的感测元件通常与旋转轴直接接触，因此在扭转作用下工作。因此，应变计经受较大的应力，最终使该装置的实施和使用并不是非常稳健。

这种构型也适用于所述传送机构，对于这些机构尤其需要考虑磨损和定期维护的现象。较新的系统（诸如具有差动耦合的旋转变压器）结合了非接触式的感测元件和非接触式的传送机构，但其仍然依赖于复杂的电子支撑件，且因此难以安装在电动自行车上。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种解决方案来减轻现有技术的全部的或一些缺点，特别是上面概述的那些缺点，该解决方案使得能够具有一种用于确定施加到交通工具的旋转轴的扭矩的装置，且其具有与所述旋转轴不接触的感测元件，所述装置适于提供能够由处理模块测量的信号，且该处理模块本身不与所述旋转轴接触。

本发明提出了一种用于测量施加到旋转轴的扭矩的测量装置，其包括：

• 扭矩传递机构，包括第一部分和第二部分，所述第一部分紧固至轴并接收施加到所述轴的扭矩，所述第二部分紧固至所述第一部分并在将扭矩施加到所述第一部分时能够相对于所述第一部分运动，