CN102143883B - 中轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中轴，其包括轴(1)、与轴(1)抗扭地连接的第一踏板曲柄(2)、与轴(1)抗扭地连接的第二踏板曲柄(4)以及与轴(1)连接的齿环载体(6)。一种装配简单的具有齿环载体的中轴的目的根据本发明由此实现，即齿环载体(6)与齿环轴(7)抗扭地连接，并且该齿环轴(7)与轴(1)抗扭地连接。

Description

中轴

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的中轴以及一种根据权利要求9所述的可利用踏板曲柄驱动的车辆。

背景技术

从实践中获知，单独地为两个踏板曲柄中的每个检测借助于两个踏板曲柄分别施加到中轴中的扭矩。此外还获知，为了检测作用在轴上的扭矩，在轴的主体上构造磁化的区段，从而在存在扭矩或者扭矩变化时，该磁化的区段由于磁致伸缩效应而改变其磁化，这能够借助于磁性传感器，例如借助于线圈、霍尔传感器或者理德传感器进行检测和分析。

在借助于磁致伸缩效应测量轴中的扭矩时，相对于轴的磁化的区段位置正确地定位传感器是非常困难的。当对于具有一个轴和两个与该轴连接的踏板曲柄的中轴来说应该为两个踏板曲柄中的每个单独地测量分别导入到轴中的扭矩时，这种难度进一步加剧。

在2007年12月21日申请的DE102007062156.8描述了一种具有构造成空心轴的轴的中轴，在该轴上固定有第一踏板曲柄以及第二踏板曲柄，其中该轴要么构造成单独的容纳两个踏板曲柄的空心轴，要么构造成两个相互抗扭地连接的部分空心轴。在两种情况下，齿环载体抗扭地直接连接到空心轴上或者说两个部分空心轴之一上。这种布置情况证实是不利的，因为在安装空心轴之前安置该齿环载体。如果该轴由两个相互连接的部分空心轴形成，那么装配费用会增加，这是因为还需额外地相互固定两个部分空心轴。

发明内容

本发明的目的是提出一种装配简单的具有齿环载体的中轴。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的中轴来实现。

在装配时齿环载体才与齿环轴连接或者说与齿环轴构造成一体，其中在后面的装配步骤中将齿环轴固定到中轴的轴上，该轴可以构造成实心轴或者空心轴。

优选提出，齿环轴与轴的连接构造成在设置在齿环轴上的螺纹与安置在轴上的配对螺纹之间的螺纹连接，为此，该轴或者说齿环轴分别设有外螺纹或者说内螺纹，从而简化齿环载体的装配。

优选提出，齿环轴至少分段地构造成空心轴，并且齿环轴分段地包围轴。结果引起了齿环轴在轴上的简单的并且位置正确的装配。在此，轴可以完全穿过齿环轴，使得构造成实心轴或者空心轴的轴能够将两个踏板曲柄抗扭地直接连结在轴上。

优选提出，齿环轴分段地具有第一磁化件并且设置有第一传感器，该第一传感器在第一磁化件的范围内存在扭矩时检测第一磁化件的变化。由于齿环轴与轴的不可相对旋转的连接，不仅检测在轴上导入中轴的扭矩而且检测在齿环轴上导入中轴的扭矩。这证实了以下情况是特别有利的，即如此布置齿环轴的第一磁化件，使得其大致在中间布置在两个齿环轴之间并且由此布置在轴或者说齿环轴的区域内，作用在该区域上的扭矩相当于两个通过各个踏板曲柄导入的扭矩之和。

优选提出，轴具有第二磁化件并且设置了第二传感器，该第二传感器在第二磁化件的范围内存在扭矩时检测第二磁化件的变化。在此，第二磁化件布置在扭矩相当于由两个踏板曲轴之一导入轴中的扭矩的区域内。连同总共导入轴中的例如可以在抗扭地与轴连接的齿环轴上求得的扭矩可以为两个踏板曲轴中的每个要么直接检测相应导入的扭矩，要么从总扭矩中通过差的形成来计算出相应导入的扭矩。

优选地鉴于在第一和第二传感器的布置方面的考虑而提出，将第一传感器和第二传感器容纳在一个结构单元中，该结构单元分段地包围轴和齿环轴。在此，刚性的结构单元实现了两个传感器相对于两个磁化件在轴上或者说在链条轴上的快速并且简单以及可再生的定位。

优选提出，设置有用于检测轴的转速的元件，其中该用于检测轴的转速的元件例如可以布置在前面所述的容纳两个传感器的结构单元中。用两个踏板曲柄的转速以及两个导入轴中的扭矩例如可以在连接在后面的分析单元中计算出踏板曲柄的操作者在各个踏板曲柄上产生的功率。

本发明的其它优点和特征由从属权利要求中以及实施例的以下描述中获得。

附图说明

下面参照附图对本发明进行详细的描述和解释。

图1示出了根据本发明的车辆的实施例的根据本发明的中轴的实施例的示意性的剖面。

具体实施方式

图1示出了中轴，该中轴是自行车的驱动装置的一部分。该中轴包括构造成实心轴的轴1，第一踏板曲柄2以及第二踏板曲柄4，第一踏板曲柄借助于第一螺纹连接件3与轴1抗扭地连接，第二踏板曲柄借助于第二螺纹连接件5同样与轴1抗扭地连接。

中轴还包括齿环载体6，该齿环载体例如借助于压配合抗扭地布置在齿环轴7上。该齿环轴7构造成空心轴，在该空心轴内部分段地布置轴1。

齿环轴7与轴1抗扭地连接。该齿环轴7在端部段8上具有内螺纹，该内螺纹与轴1的中间区段9上的外螺纹共同作用，从而将齿环轴7与轴1的连接构造成内螺纹与外螺纹之间的螺纹连接。

与轴1的中间区段9以及齿环轴7的端部段8相邻地设置轴1的拓宽部分10，该拓宽部分设置成用于齿环轴7的端部止挡，并且齿环轴7的端部段8抵靠在该拓宽部分上。由基本上在中间布置在两个踏板曲柄2、4之间的螺纹连接件形成的轴1与齿环轴7之间的抗扭的连接确保了导入齿环轴7中的扭矩为两个导入踏板曲柄2、4中的扭矩的(带有符号的)和，也就是净扭矩。由此，可以在齿环轴7上截取并且读出导入轴1中的净扭矩。

在齿环轴7的外罩面11上分段地设置第一磁化件12，一旦在第一磁化件12的范围内形成扭矩，该扭矩在齿环轴7的主体中在第一磁化件的区域内引起机械应力，那么该第一磁化件由于磁致伸缩效应而在数值和/或方向上进行改变。第一磁化件12的磁场或者说第一磁化件12的磁场的变化由第一传感器13检测，该第一传感器在结构上与齿环轴7和轴1分开地布置在结构单元14中。第一磁化件12包括磁化的第一区段32以及轴向隔开的磁化的第二区段33，其中相互反向地磁化两个磁化的区段32、33，使得各个磁场沿顺时针或者说沿逆时针环绕齿环轴7。分别为两个磁化的区段32、33中的每个区段分配磁性的部分传感器34、35，其中各个部分传感器34、35检测磁化的区段32、33的磁场。两个部分传感器34、35与第一传感器13连接在一起，该第一传感器检测第一磁化件12的两个磁化的区段32、33的所产生的净磁场。在数值和方向上如此选择对磁化的第一区段32和磁化的第二区段33的相应的磁化，从而对于齿环轴7中不存在扭矩的情况来说，在传感器13中检测消失的净磁场。如果在齿环轴7中产生扭矩，那么两个磁化的区段32、33之一的磁化相对于两个磁化的区段32、33中另一个的磁化得到增强，从而在传感器13中检测没有消失的净磁场，该净磁场根据数值和方向相应于齿环轴7中的扭矩。

在轴1的主体的外罩面15上设置了第二磁化件16。该第二磁化件16包括磁化的第一区段17以及与该第一区段沿轴向隔开的磁化的第二区段18，其中相互反向地磁化两个磁化的区段17、18，使得相应的磁场沿顺时针或者说逆时针环绕所述轴1。为两个磁化的区段17、18分别分配了磁性的部分传感器19、20。两个部分传感器19、20与共同的第二传感器36连接在一起，该第二传感器检测第二磁化件16的各个磁化的区段17、18的净磁场。在空间上将第二磁化件16分成两个轴向隔开的磁化的区段17、18能够抑制干扰信号，尤其抑制由于通过第一踏板曲柄2导入的扭矩而不基于轴1的主体中的机械应力的干扰信号。

第二传感器36的部分传感器19、20或者说具有部分传感器34、35的第一传感器13例如分别构造成霍尔传感器。第二传感器36的部分传感器19、20以及具有部分传感器34、35的第一传感器13固定并且容纳在结构单元14中，其中该结构单元14分段地包围轴1以及齿环轴7。结构单元14由磁性的材料制成，尤其构造成由塑料制成的压注件。用于检测轴1或者说齿环轴7的转速的元件同样容纳在结构单元14中，该元件没有图解示出并且例如可以基于对轴1或者说齿环轴7的主体的罩面上的结构的光学检测以及分析。

为了位置正确地将第一传感器13以及第二传感器的部分传感器19、20定位在关于轴1和齿环轴7的结构单元14以及自行车的壳体21中，设置了第一中间元件22，该第一中间元件构造成阶梯状的空心圆柱体并且在其端部段23上具有阶梯24，在该阶梯上容纳结构单元14的第一端部，其中该结构单元14借助于端部段23与壳体21隔开。第一中间元件22借助于滚动轴承25支承在轴1上，其中滚动轴承25的内环26直接抗扭地固定在轴1的罩面15上，并且滚动轴承25的外环27抗扭地安置在第一中间元件22上。通过滚动轴承25中的滚动体28实现了轴1相对于第一中间元件22的可扭转性。

结构单元14的第二端部借助于另一滚动轴承29支承在齿环轴7的外罩面11上。此外设置了第二中间元件30，该第二中间元件将结构单元14的第二端部支撑在阶梯上，其中第二中间元件30与第一中间元件22的结构相同。两个中间元件22、30具有螺纹，中间元件22、30用螺纹拧入布置在壳体21上的配对螺纹中并且由此能够固定在其中。

在运行中，第一传感器13检测第一磁化件12的出现在第一磁化件12的范围内的表示轴1的净扭矩的变化。此外，具有两个部分传感器19、120的第二传感器36检测在第一踏板曲柄2的范围内导入中轴的扭矩。通过形成差值，可以从净扭矩中推断出由第二踏板曲柄4导入的扭矩。

前面根据实施例对本发明进行详细的描述和解释，其中内环26布置在轴1的外罩面15上。当然，滚动轴承25不需要包括内环，使得滚动体28直接在轴1的外罩面15上滚动。当然，另外的滚动轴承29同样不需要具有内环，使得另外的滚动轴承29的滚动体直接在齿环轴7的外罩面11上滚动。

在前面所描述的实施例中，不仅第一踏板曲柄2，而且第二踏板曲柄4也借助于第二螺纹连接件5直接固定在轴1上。当然，第二踏板曲柄4只能间接地固定在轴1上，例如将第二踏板曲柄4直接固定在齿环轴7上，该齿环轴又抗扭地布置在轴1上。在此，第二踏板曲柄4运行的旋转方向反向于布置在齿环轴7上的螺纹拧入布置在轴1上的配对螺纹中的旋转方向。

在前面所描述的实施例中，轴1构造成实心轴。当然，轴1也可以构造成空心轴，在该空心轴外面布置了齿环轴7。在此，齿环轴7的布置在轴1外部的区段可以构造成空心轴。

附图标记列表

1轴

2第一踏板曲柄

3第一螺纹连接件

4第二踏板曲柄

5第二螺纹连接件

6齿环载体

7齿环轴

8齿环轴7的端部段

9轴1的中间段

10轴1的拓宽部分

11齿环轴7的外罩面

12第一磁化件

13第一传感器

14结构单元

15轴1的外罩面

16第二磁化件

17第二磁化件16的磁化的第一区段

18第二磁化件16的磁化的第二区段

19第二传感器的第一部分传感器

20第二传感器的第二部分传感器

21壳体

22第一中间元件

23第一中间元件22的端部段

24阶梯

25滚动轴承

26内环

27外环

28滚动体

29另外的滚动轴承

30第二中间元件

31螺纹

32第一磁化件12的磁化的第一区段

33第一磁化件12的磁化的第二区段

34第一传感器13的第一部分传感器

35第一传感器13的第二部分传感器

36第二传感器。

Claims (8)

1.一种中轴，包括一体形成的轴(1)、与所述轴(1)的一端抗扭地连接的第一踏板曲柄(2)、与所述轴(1)的另一端抗扭地连接的第二踏板曲柄(4)、与所述轴(1)连接的齿环载体(6)，其特征在于，所述齿环载体(6)与齿环轴(7)抗扭地连接，并且所述齿环轴(7)与所述轴(1)抗扭地连接，所述齿环轴(7)构造成空心轴，并且所述齿环轴(7)分段地包围所述轴(1)。

2.根据权利要求1所述的中轴，其特征在于，所述齿环轴(7)与所述轴(1)的连接构造成在设置在所述齿环轴(7)上的螺纹与设置在所述轴(1)上的配对螺纹之间的螺纹连接。

3.根据权利要求1或2所述的中轴，其特征在于，所述齿环轴(7)分段地具有第一磁化件(12)并且设置了第一传感器(13)，所述第一传感器在所述第一磁化件的区域内存在扭矩时检测所述第一磁化件(12)的变化。

4.根据权利要求3所述的中轴，其特征在于，所述第一磁化件(12)包括磁化的第一区段(32)以及轴向隔开的磁化的第二区段(33)，其中相互反向地磁化所述两个磁化的区段(32、33)。

5.根据权利要求3所述的中轴，其特征在于，所述轴(1)具有第二磁化件(16)并且设置了第二传感器(36)，所述第二传感器在所述第二磁化件(16)的区域内存在扭矩时检测所述第二磁化件(16)的变化。

6.根据权利要求5所述的中轴，其特征在于，所述第一传感器(13)和第二传感器(36)容纳在一个结构单元(14)中，所述结构单元分段地包围所述轴(1)和所述齿环轴(7)。

7.根据权利要求1或2所述的中轴，其特征在于，设置有用于检测所述轴(1)的转速的装置。

8.一种可利用踏板曲柄驱动的车辆，包括根据权利要求1到7中任一项所述的中轴。