CN104554597A - 扭矩检测装置 - Google Patents

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李根浩
金世柱
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Abstract

公开于此的是一种扭矩检测装置，包括：扭矩测量部件，该扭矩测量部件形成于自行车的踏板轴的外周面上；应变仪，该应变仪通过使用所述扭矩测量部件进行扭力测量来检测所述踏板轴的扭矩；以及连接部件，该连接部件将所述应变仪和控制部件彼此电连接，以将所述应变仪检测的扭矩值传输给所述控制部件。

Description

扭矩检测装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年10月23日提交的申请号为10-2013-0126673，名称为“扭矩检测装置”的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用结合至本申请中。
技术领域
本发明涉及一种扭矩检测装置。
背景技术
自行车构造有作为方向轮的前轮和作为驱动轮的后轮，前轮和后轮直线地设置在车驾的前面和后面，骑手踩动与后轮联锁的踏板以驱动后轮，由此向前移动。自行车上安装有动力传输装置，例如链条，齿轮等，动力传输装置将从踏板产生的动力传递给后轮。
具体而言，链条类型的动力传输装置由驱动链齿轮，从动链齿轮和链条组成，驱动链齿轮安装在踏板的一侧上，从动链齿轮的直径小于驱动链齿轮的直径并安装在作为驱动轮的后轮上，链条将驱动链齿轮和从动链齿轮彼此连接。
因此，根据上述结构，当骑手踩动踏板时，与踏板整体安装在一起的驱动链齿轮旋转，通过链条连接至从动链齿轮的后轮旋转，由此促使自行车前进。
上面所提到的自行车被使用者踩踏板所产生的踏板力驱动。使用者在平地上驱动自行车时并不困难，但是向上爬坡道的时候，例如斜坡等，需要使出他/她很大的力量。
为解决该问题，最近开发了电动自行车，电动自行车中安装有电动机，除了使用者的踏板力之外还可以用马达的驱动力来驱动自行车。
也就是说，电动自行车使用由电池驱动的马达。这种电动自行车被构造成能够选择仅由人踩踏板产生的动力驱动，仅由电池驱动的马达的动力驱动，或二者都用。
根据现有技术的电动自行车具有安装在踏板轴上的扭矩传感器，从而在爬斜坡时根据扭矩传感器的输出信号自动调整马达的驱动功率。
扭矩传感器的实例包括磁性类型和应变仪类型，在磁性类型的扭矩传感器中，当扭矩传感器线圈根据扭矩产生磁场时，传感器感应磁场并生成电压，在应变仪类型的扭矩传感器中，扭矩传感器安装在踏板和曲柄之间以测量扭矩。
但是，上述扭矩传感器非常昂贵。扭矩实质上是测量轴的感应扭矩。由于扭矩的量非常微小，需要精确地放大扭矩的量。
此外，由于轴旋转而接收信息的控制器不旋转，信息的传输需要很多技术。因此，扭矩传感器非常贵，由此增加了电动自行车的价格。
进一步地，当扭矩传感器安装在自行车上时，它会占据很多安装空间，并且需要安装多个部件，由此使安装和维护变得困难。
此外，扭矩传感器的重量增加了自行车的重量，当自行车爬行坡面时，马达的助力比率增加，由此增加了电池消耗。
[现有技术文件]
[专利文件]
(专利文件1)韩国专利公开号No.2012-0132593。
发明内容
本发明致力于提供用于检测电动自行车的踏板轴的踏板扭矩的扭矩检测装置。
根据本发明的优选实施方式，提供一种扭矩检测装置，包括：扭矩测量部件，该扭矩测量部件形成于自行车的踏板轴的外周面上；应变仪，该应变仪通过使用所述扭矩测量部件进行扭力测量来检测所述踏板轴的扭矩；以及连接部件，该连接部件将所述应变仪和控制部件彼此电连接，以将所述应变仪检测的扭矩值传输给所述控制部件。
所述扭矩测量部件可具有连接到所述踏板轴的两侧和距离所述踏板轴有预定间隔的中央侧。
所述扭矩测量部件可具有连接槽，所述连接槽形成于所述扭矩测量部件的两侧上，并与形成于所述踏板轴上的连接突起相对应。
所述扭矩检测装置还可包括对所述应变仪测量的扭矩值进行放大的放大部件。
所述放大部件可位于所述应变仪和所述连接部件之间，以将放大的扭矩值传输给所述连接部件。
所述扭矩检测装置还可包括绝缘部件，该绝缘部件位于所述扭矩测量部件的外表面上以在所述扭矩测量部件和所述连接部件之间提供绝缘。
所述绝缘部件可在所述扭矩测量部件和所述放大部件之间提供绝缘。
所述连接部件可包括：沿所述绝缘部件的外表面设置的滑环；和与所述滑环接触的刷子。
所述应变仪可包括电连接至所述放大部件的导线。
三个滑环可沿所述绝缘部件的外周面环形地设置，并且所述放大部件可包括三根分别连接至所述三个滑环的连接线。
所述绝缘部件可以在导线和连接线以及导线和踏板轴之间提供绝缘。
根据本发明的另一种优选实施方式，提供一种扭矩检测装置，包括：应变仪，该应变仪检测自行车的踏板轴的扭矩；及连接部件，该连接部件将所述应变仪和控制部件彼此电连接，以将所述应变仪检测的扭矩值传输给所述控制部件。。
所述扭矩检测装置还可包括对所述应变仪测量的扭矩值进行放大的放大部件。
所述放大部件可位于所述应变仪和所述连接部件之间，以将放大的扭矩值传输给所述连接部件。
所述扭矩检测装置还可包括绝缘部件，该绝缘部件位于所述踏板轴的外表面上以在所述扭矩测量部件和所述连接部件之间提供绝缘。
所述绝缘部件可在所述踏板轴和所述放大部件之间提供绝缘。
所述连接部件可包括：沿所述绝缘部件的外表面设置的滑环；和与所述滑环接触的刷子。
所述应变仪可包括电连接至所述放大部件的导线。
三个滑环可沿所述绝缘部件的外周面环形地设置，并且所述放大部件可包括三根分别连接至所述三个滑环的连接线。
所述绝缘部件可以在导线和连接线以及导线和踏板轴之间提供绝缘。
所述扭矩检测装置可设置有两个应变仪、两个连接部件、两个绝缘部件和两个放大部件，所述两个应变仪、所述两个连接部件、所述两个绝缘部件和两个放大部件可各自位于所述踏板轴的两侧上。
附图说明
通过下面参考附图所做的详细说明，本发明的上述以及其它目的，特征和优点将得到更加清楚地理解，在这些附图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置的透视图；
图2是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置的主要部分的透视图；
图3是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置的示意图；
图4是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置中的扭矩测量部件的透视图；
图5是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置中的扭矩测量部件的剖视图；
图6是根据本发明的另一种优选实施方式的扭矩检测装置的示意图。
具体实施方式
通过下面参考附图所做的优选实施方式的详细说明，可以更清楚地理解本发明的目的，特征和优点。在这些附图中，相同的附图标记用于指代相同或相似的组件，关于它们的多余的描述将被省略。此外，在接下来的描述中，术语“第一”，“第二”，“一侧”，“另一侧”等用于将某个部件同其它部件区分开，但是这些部件的结构不应理解为受术语的限制。此外，在本发明的描述中，当确定对相关领域的详细描述会导致本发明的主旨模糊不清时，会省略这些描述。
下面，将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。
图1是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置的透视图，图2是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置的主要部分的透视图，图3是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置的示意图。
参考图1至图3，根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置100构造为包括扭矩测量部件110，应变仪120，及连接部件140，从而检测踏板轴10的扭矩。此外，根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置100还可以包括放大部件150和绝缘部件130。
图4是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置中的扭矩测量部件的透视图，图5是根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置中的扭矩测量部件的剖开图。
参考图4和图5，扭矩测量部件110形成于自行车踏板轴10的外周面上，并用于方便地测量扭矩。
此处，扭矩测量部件110具有连接到踏板轴10的两侧和距离踏板轴10有预定间隔的中央侧。因此，参考图3和图5，只有扭矩测量部件110的两侧与踏板轴10接触，由此，踏板轴10的扭力可轻易地被应变仪120测量，得出变形量。由此，踏板轴10的扭矩值可通过测量扭力而检测。
此外，扭矩测量部件110具有多个连接突起11和连接槽111a，连接突起11形成于踏板轴10的与扭矩测量部件110的两侧接触的外表面上，连接槽111a形成于扭矩测量部件110的两侧并与踏板轴10上形成的连接突起11相对应，由此，扭矩测量部件110能够轻易地测量踏板轴10的扭矩。
进一步地，扭矩测量部件110成对地形成，以便分别与踏板轴10的两侧接触。在这种情况下，扭矩测量部件110可以构造成包括第一扭矩测量部件111和第二扭矩测量部件112，其中第一扭矩测量部件111可以具有多个形成于第一扭矩测量部件111的外周面上的固定突起111b，第二扭矩测量部件112可以设置有固定槽112b，固定槽112b的形式与多个固定突起111b相对应。
参考图1至图3，应变仪120检测自行车踏板轴10的扭矩。在此，应变仪120可以通过测量踏板轴10的变形量来测量踏板轴10的扭力，并基于测量的扭力来检测踏板轴10的扭矩。在这种情况下，应变仪120可以位于扭矩测量部件110的外周面上，从而通过扭矩测量部件110来检测踏板轴10的扭矩。在此，踏板轴10具有设置在踏板轴10两侧上的踏板20。当使用者踩动踏板20时，应变仪120检测作用于踏板轴10上的扭矩，以便可以估计使用者踩动踏板20所用的力。
此外，应变仪120可以包括导线121，导线121电连接至放大部件150或连接部件140以传输检测的扭矩值。
放大部件150可以放大应变仪120检测到的扭矩值。在这里，放大部件150可以包括连接线151，连接线151电连接至连接部件140以传输放大的扭矩值。在这种情况下，放大部件250可以设置三根连接线151。
绝缘部件130位于踏板轴10的外表面上以在踏板轴10和连接部件140之间提供电绝缘。此外，绝缘部件130可以在踏板轴10和放大部件150之间提供绝缘。进一步地，绝缘部件130可以在应变仪120的导线121和放大部件150的连接线151，以及在应变仪120的导线121和踏板轴10之间提供绝缘，但是本发明不限于此。
连接部件140可以设置有将应变仪120和控制部件(图中未示出)彼此电连接的连接部件，以便应变仪120检测到的扭矩值可以被传输至控制部件。
此外，连接部件140可以包括沿绝缘部件130的外表面设置的滑环141以及与滑环141接触的刷子142。此外，滑环141可以沿着绝缘部件130的外周面环形地设置。
在此，滑环141旋转，刷子142固定。在这种情况下，刷子142的一侧与滑环141的外表面接触，滑环141在踏板轴10旋转时同步旋转，刷子142的另一侧电连接至控制部件。
进一步地，三个滑环141可以设置为以预定间隔沿着踏板轴10的长度方向设置。在这种情况下，三个滑环141可以各自电连接至放大部件150的三个连接线151。
图6是根据本发明的另一种优选实施方式的扭矩检测装置的示意图。
参考图6，根据本发明的另一种优选实施方式的扭矩检测装置200构造成包括应变仪220和连接部件240，由此检测踏板轴10的扭矩。在此，根据本发明的另一种优选实施方式的扭矩检测装置200的结构省略了根据本发明的优选实施方式的扭矩检测装置100的扭矩检测部件110。
参考图6，应变仪220检测自行车踏板轴10的扭矩。在此，应变仪220可以通过测量踏板轴10的变形量来测量踏板轴10的扭力，并基于测量的扭力来检测踏板轴10的扭矩。
此外，应变仪220可以包括导线221，导线121电连接至放大部件250或连接部件240以传输检测的扭矩值。
放大部件250可以放大应变仪220检测到的扭矩值。在这里，放大部件250可以包括连接线251，连接线251电连接至连接部件240以传输放大的扭矩值。在这种情况下，放大部件250可以设置三根连接线251。
绝缘部件230位于踏板轴10的外表面上以在踏板轴10和连接部件240之间提供电绝缘。此外，绝缘部件230可以在踏板轴10和放大部件250之间提供绝缘。进一步地，绝缘部件230可以在应变仪220的导线221和放大部件250的连接线251，以及在应变仪220的导线221和踏板轴10之间提供绝缘，但是本发明不限于此。
连接部件240可以设置有将应变仪220和控制部件彼此电连接的连接部件，从而应变仪220检测到的扭矩值可以被传输至控制部件。
此外，连接部件240可以包括沿绝缘部件230的外表面设置的滑环241以及与滑环241接触的刷子242。在这种情况下，滑环241可以沿着绝缘部件230的外周面环形地设置。
进一步地，三个滑环241可以设置为以预定间隔沿着踏板轴10的长度方向设置。在这种情况下，三个滑环241可以各自电连接至放大部件250的三个连接线251。
同时，在根据本发明的另一种优选实施方式的扭矩检测装置200中，应变仪220、连接部件240、绝缘部件230和放大部件250可以成对地设置，由此各自成对地位于踏板轴10的两侧。因此，可以更精确地测量踏板轴10的扭矩。
根据本发明的优选实施方式，可以通过使用应变仪检测踏板轴的扭矩来代替使用昂贵的扭矩传感器，由此能够降低使用成本。
因此，可以极大的降低成本，并减少扭矩传感器占用的空间。
可以理解的是，为了说明的目的，尽管本发明的实施方式已公开，本发明并不限于此，并且本领域的技术人员可以理解的是，在没有违背本发明的范围与精神的前提下，多种改进、附加以及替代是可能的。
因此，任何以及所有修改、改动或者等同的布置应该看作在本发明的范围内，并且本发明的具体的范围将通过权利要求书公开。

Claims (19)

1.扭矩检测装置，包括：
扭矩测量部件，该扭矩测量部件形成于自行车的踏板轴的外周面上；
应变仪，该应变仪通过使用所述扭矩测量部件进行扭力测量来检测所述踏板轴的扭矩；以及
连接部件，该连接部件将所述应变仪和控制部件彼此电连接，以将所述应变仪检测到的扭矩值传输给所述控制部件。
2.根据权利要求1所述的扭矩检测装置，其中，所述扭矩测量部件具有连接到所述踏板轴的两侧和距离所述踏板轴有预定间隔的中央侧。
3.根据权利要求1所述的扭矩检测装置，其中，所述扭矩测量部件具有连接槽，所述连接槽形成于所述扭矩测量部件的两侧上，并与形成于所述踏板轴上的连接突起相对应。
4.根据权利要求1所述的扭矩检测装置，所述扭矩检测装置还包括对所述应变仪测量到的扭矩值进行放大的放大部件。
5.根据权利要求4所述的扭矩检测装置，其中，所述放大部件位于所述应变仪和所述连接部件之间，以将放大的扭矩值传输给所述连接部件。
6.根据权利要求5所述的扭矩检测装置，所述扭矩检测装置还包括绝缘部件，该绝缘部件位于所述扭矩测量部件的外表面上以在所述扭矩测量部件和所述连接部件之间提供绝缘。
7.根据权利要求6所述的扭矩检测装置，其中，所述绝缘部件在所述扭矩测量部件和所述放大部件之间提供绝缘。
8.根据权利要求6所述的扭矩检测装置，其中，所述连接部件包括：
沿所述绝缘部件的外表面设置的滑环；和
与所述滑环接触的刷子。
9.根据权利要求8所述的扭矩检测装置，其中，所述应变仪包括电连接至所述放大部件的导线。
10.根据权利要求9所述的扭矩检测装置，其中，三个滑环沿所述绝缘部件的外周面环形地设置，并且
所述放大部件包括三根分别连接至所述三个滑环的连接线。
11.扭矩检测装置，包括：
应变仪，该应变仪检测自行车的踏板轴的扭矩；以及
连接部件，该连接部件将所述应变仪和控制部件彼此电连接，以将所述应变仪检测到的扭矩值传输给所述控制部件。
12.根据权利要求11所述的扭矩检测装置，所述扭矩检测装置还包括对所述应变仪测量到的扭矩值进行放大的放大部件。
13.根据权利要求12所述的扭矩检测装置，其中，所述放大部件位于所述应变仪和所述连接部件之间，以将放大的扭矩值传输给所述连接部件。
14.根据权利要求12所述的扭矩检测装置，所述扭矩检测装置还包括绝缘部件，该绝缘部件位于所述踏板轴的外表面上以在所述扭矩测量部件和所述连接部件之间提供绝缘。
15.根据权利要求14所述的扭矩检测装置，其中，所述绝缘部件在所述踏板轴和所述放大部件之间提供绝缘。
16.根据权利要求14所述的扭矩检测装置，其中，所述连接部件包括：
沿所述绝缘部件的外表面设置的滑环；和
与所述滑环接触的刷子。
17.根据权利要求16所述的扭矩检测装置，其中，所述应变仪包括电连接至所述放大部件的导线。
18.根据权利要求17所述的扭矩检测装置，其中，三个滑环沿所述绝缘部件的外周面环形地设置，并且
所述放大部件包括三根分别连接至所述三个滑环的连接线。
19.根据权利要求18所述的扭矩检测装置，其中，所述扭矩检测装置设置有两个应变仪、两个连接部件、两个绝缘部件和两个放大部件，所述两个应变仪、所述两个连接部件、所述两个绝缘部件和两个放大部件各自位于所述踏板轴的两侧上。
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