CN111902338A - 用于由肌肉力量驱动的车辆的扭矩检测装置 - Google Patents

Abstract

一种用于由肌肉力量驱动的车辆(11)的扭矩检测装置(30)，具有：输入轴(34)，通过该输入轴，要被检测的扭矩(M)能够被传输以驱动车辆；至少一个旋转构件(36、38、40)，其安装在输入轴(34)上并且设计成传输所述扭矩(M)；扭转弹簧装置(50)，其中输入轴(34)和旋转构件(36、38、40)通过扭转弹簧装置(50)在旋转方向上弹性连接；以及扭转角检测装置(60、62)，扭转角检测装置设计成检测旋转构件(36、38、40)相对于输入轴(34)的旋转。这里，输入轴(34)设计为空心轴，扭转弹簧装置(50)的扭转弹簧(54)设置在输入轴(34)的内部。

Description

用于由肌肉力量驱动的车辆的扭矩检测装置

技术领域

本发明涉及一种由人力驱动的车辆的扭矩检测装置，具有输入轴、至少一个旋转构件、扭转弹簧装置以及扭转角检测装置。通过输入轴待检测的扭矩可被传递用于驱动车辆。至少一个旋转构件尤其是以驱动轮的形式，并被安装在输入轴上以及被设计成传递扭矩例如到驱动轮。通过扭转弹簧装置，输入轴和旋转构件沿旋转方向被弹性地连接。扭转角检测装置被设计成检测旋转构件相对于输入轴的扭转。

进一步地，本发明还涉及一种用于人力车辆的传动单元，其中，传动单元包括上述类型的扭矩检测装置。

背景技术

从文献DE 10 2011 120 675 A1中已知上文提到的扭矩检测装置和相关的传动单元。

上述类型的扭矩检测装置被设计成检测由人力提供以驱动车辆的扭矩。

众所周知，自行车配备有辅助马达，辅助马达例如可以作为轮毂马达布置在前轮毂或后轮毂的区域中。然而，辅助马达也可作为中间马达布置在自行车的底部托架轴承的区域中。虽然辅助马达可作为唯一驱动器驱动自行车，但是辅助马达优选地提供支持人力驱动的驱动扭矩。

如果由人力提供的驱动扭矩通过辅助马达来支持以便驱动自行车，则检测由人力引入的扭矩是有益的。

文献WO 99/030960 A1公开了一种扭矩传感器，扭矩传感器与电动马达一起集成在车辆的底部托架中并具有通过扭矩彼此抵靠地布置的两个带状磁极。其缺点是借助于感应线圈的构造和扭矩检测在技术上是复杂的，并且传感器在底部托架内需要大的安装空间。

此外，已知借助于机械弹簧来实现扭矩传感器，其中，借助于扭转弹簧彼此弹性地连接的两个元件彼此扭转抵靠，并且引入的扭矩可通过待检测的扭转角来检测。在很多情况下不利在于，扭转弹簧的非常低的弹簧常数对于扭矩的精确测量是必需的。具有低弹簧常数的扭转弹簧允许待扭转而彼此抵靠的元件大的扭转行程，这使得以人力驱动车辆不方便。此外，扭转弹簧处于高扭矩时可能过载。

从本文开头提到的文献DE 10 2011 120 675 A1中，已知提供了一种扭矩传感器，扭矩传感器以很少技术努力就能精确测量通过人力引入的扭矩。这是通过在输入轴上将驱动轮旋转预先设定的空行程，其中，沿旋转方向在驱动轮和输入轴之间形成止动件，止动件限制空行程和弹簧元件的弹簧行程。

由于弹簧元件的弹簧行程被止动件限制，可使用具有任意弹簧常数的扭转弹簧元件，如果弹簧常数被合适地选择，这增加了扭矩检测装置的精确度。待检测的扭矩可以以相应的灵敏度来确定。由于空行程被止动件限制，扭矩检测装置具有通常的响应行为，因为在相应的高扭矩的情况下，扭矩在输入轴相对于驱动轮的轻微旋转之后被直接传递。此外，这防止了扭转弹簧单元被过载。由于实质上机械元件用于建立扭转角，扭矩检测装置可以以技术上简单的手段来实施。因此，可以提供扭矩检测装置和相应的变速器单元，扭矩检测装置可以以简单的手段来精确检测扭矩，同时，变速器单元具有方便的和通常的响应行为。

文献DE 699 00 619 T2公开了具有两个磁环的扭矩检测装置，扭矩检测装置可用于检测在输入轴和驱动轮之间的相对旋转。在输入轴和驱动轮之间提供了扭转弹簧装置。

文献US 6,851,497 B1也披露了一种扭矩检测装置，其中，可以检测配备齿轮辋的自由轮的轴向偏移。

从文献WO 2011/074947 A1中已知另一种用于自行车的扭矩测量装置。

从文献DE 10 2011 120 675 A1中已知各种类型的扭转弹簧装置。在一种设计中，扭转弹簧元件具有径向外环和径向内环，径向外环和径向内环通过径向延伸的叶簧元件而彼此连接。在一种可替代的设计中，这种外环和内环配备有接触段，在接触段中总是布置有螺旋弹簧元件。

发明内容

在上述背景下，本发明的目的是提供一种改进的用于肌肉驱动的车辆的扭矩检测装置以及相应的改进的传动单元。

上述目的在上文提到的扭矩检测装置中通过以下事实来实现，即输入轴被设计为空心轴，其中，扭转弹簧装置的扭转弹簧被布置在输入轴的内部。

根据本发明的第二方面，上述目的在上文提到的扭矩检测装置中通过以下事实来实现，即扭转弹簧装置具有扭杆弹簧。

本发明的第一和第二方面可以有利地组合。

此外，上述目的通过用于肌肉驱动的车辆的传动单元来解决，所述传动单元包括本发明的扭矩检测装置，即根据本发明的第一和/或第二方面的扭矩检测装置。

与已知的扭矩检测装置相比，可以实现紧凑的设计。通过将扭转弹簧容纳在输入轴的内部，可以节省围绕输入轴的径向和/或轴向安装空间。此外，在其中扭转弹簧由扭杆弹簧形成的扭转弹簧装置是廉价的并且易于安装。

输入轴优选地在其端部形成有曲柄固定段，曲柄可以通过曲柄固定段被固定以用于输入轴的肌肉驱动。输入轴优选地设计为连续的空心轴。在这种情况下，在根据本发明的传动单元中的输入轴是用于借助曲柄来驱动车辆(尤其是自行车)的曲轴，所述曲柄固定在输入轴上。在根据本发明的旋转扭矩检测装置中，旋转构件优选地是与从动轮接合的驱动轮，尤其是与从动轮啮合的驱动轮，或者是套筒，至少一个这种驱动轮固定到所述套筒。传动单元优选是中间轴变速器，其具有与相应的从动轮啮合的多个驱动轮，以便能够建立多个齿轮比。传动单元优选布置在车架的底部托架区域中，使得传动单元特别适合于中部发动机布置。

优选地，扭矩检测装置具有扭转极限/扭转限制器(Verdrehbegrenzung)，如在文献DE 10 2011 120 675A1中也大体描述的那样，在本申请中通过引用将文献的全部公开内容完全包含在内。

扭转极限/扭转限制器优选地被设定在0.5°和15°之间的范围，尤其是1°到10°的空行程或最大扭转角。

根据本发明第二方面的扭杆弹簧优选地具有大于15mm的轴向长度，尤其是大于20mm，并且优选地大于25mm。如果扭杆弹簧的轴向长度小于120mm，则也是特别优选的。扭杆弹簧可以从一个弹簧端部轴向连续地延伸到第二弹簧端部，但是也可以是折叠的，使得扭杆弹簧具有限定第一弹簧端部的第一轴向段和与第一轴向段重叠的第二轴向段，并且在第二轴向段的端部处形成第二弹簧端部。

如文献DE 10 2011 120 675 A1中所述，例如，扭转极限/扭转限制器可以在输入轴的外齿轮和驱动轮或连接到驱动轮的套筒的内齿轮之间实现。然而，扭转极限/扭转限制器也可以以任何其它方式实现，尤其是通过穿过输入轴的径向开口的横向销，如下文所述的那样。

施加到输入轴的扭矩可以通过测量扭转弹簧的扭矩来确定，这通过扭转角检测装置来完成。此外，在许多情况下，转速检测也可以自动地实施，例如通过检测来自连接到输入轴或连接到驱动轮的检测轮的转速。

由肌肉力量驱动的车辆优选地是自行车，但也可以是三轮车、手推车、船、轨道车辆等。

因此，完全实现了所述目的。

根据优选实施例，扭转弹簧具有平行于输入轴、尤其是与输入轴同轴地对齐的弹簧轴线。

根据本发明第二方面的扭杆弹簧通常可以以相对输入轴平行偏移的方式集成到传动单元中。然而，优选的是，扭杆弹簧同轴地安装在输入轴内。在这种情况下，实现了最大可能的空间节省。

根据另一个优选的设计，扭转弹簧在第一弹簧端部处不可旋转地连接到输入轴，并且在第二弹簧端部处不可旋转地连接到驱动轮。所述连接可以是直接的或间接的。

扭转弹簧可以在轴向方向上从第一弹簧端部延伸到第二弹簧端部，但是也可以如上文所述地折叠。

如果第二弹簧端部不可旋转地连接到横向销，则也是有利的，横向销延伸穿过输入轴中的径向开口并且直接或间接地不可旋转地连接到驱动轮。

所述不可旋转的连接通过横向销接合在第二弹簧端部的径向槽中和接合在驱动轮或驱动轮套筒的径向槽中来建立。径向开口可以位于输入轴的第一轴向端部和第二轴向端部之间，尤其是位于两个曲柄固定段之间。

在此特别优选的是，如果径向开口设计成在周向方向上开槽的孔，使得横向销能够在空行程上相对于输入轴旋转有限的程度。

所述空行程也可用于限制输入轴和驱动轮之间的扭转。因此，空行程可以优选地在1°到15°的角范围上延伸。在另一种变型中，通过其它装置实现旋转的限制，并且开槽的孔允许更大的空行程。如果开槽的孔不用作空行程的止动，这是有利的。

根据另一个总体上优选的设计，横向销径向地在外侧抵靠在驱动轮或套筒的内周向部分上，驱动轮不可旋转地连接到所述套筒。

驱动轮或套筒的内周向部分可以例如由内齿轮的顶圆形成。

通过接触内周向部分，横向销能够以径向止动的方式沿径向方向固定。

根据另一个总体上优选的设计，驱动轮不可旋转地连接到套筒，套筒经由转动轴承(尤其是滑动轴承或滚动轴承)安装在输入轴上，以便至少能够受限地旋转和/或至少一个第二驱动轮不可旋转地连接到套筒。

转动轴承可以沿轴向方向中断，使得横向销也沿径向方向延伸穿过转动轴承。然而，转动轴承也可以布置在横向销的一个轴向侧上。

转动轴承用于便于驱动轮相对于输入轴在空行程内旋转。

然而，不言而喻，驱动轮应当优选地被看作固定轮，其在完成空行程之后通常在周向方向上以旋转固定的方式连接到输入轴，使得驱动扭矩能够直接从输入轴传递到驱动轮。

扭转弹簧优选地是由允许第一弹簧端部相对于第二弹簧端部弹性相对旋转的材料制成的杆式弹簧。

所述材料可以是例如钢或不锈钢，但也可以是复合材料，例如碳纤维复合材料。所述杆式弹簧可以设计成实心杆式弹簧，但是优选设计成管杆式弹簧。如上所述，扭转弹簧优选地具有在15mm到120mm之间的范围内的轴向长度。扭转弹簧还允许在弹簧端部之间的弹性扭转处于0.5°到15°之间的范围内。

由于空行程优选地在1°到10°之间的范围内，所以可以避免扭转弹簧的塑性变形。

扭转弹簧可以在第一弹簧端部处例如经由轴-毂连接装置，连接到输入轴的内周向部分。这使得易于将扭杆弹簧轴向地插入到输入轴中。轴-毂-连接装置例如可以是轴向齿，如花键齿。然后扭杆弹簧的第二弹簧端部在组装位置与输入轴的径向开口轴向地对齐，使得横向销能够被径向地推动通过输入轴和第二弹簧端部以用于组装。这也允许扭杆弹簧相对于输入轴沿轴向方向被固定。还可以相对于输入轴轴向地固定套筒，多个齿轮固定到所述套筒。

当驱动轮或其上固定有驱动轮的套筒被安装时，在横向销和驱动轮之间建立不可旋转的连接。此外，这提供了横向销的防止损失或径向固定，尤其是当横向销在两个径向端部处停留抵靠驱动轮或驱动轮套筒的内周向部分时。

通常，杆式弹簧的材料也可以是塑性材料，例如可弹性变形的橡胶材料。可替代地，也可以借助于螺旋弹簧形成扭转弹簧。

如果扭转角检测装置具有两个检测轮，其中一个检测轮不可旋转地连接到输入轴，并且另一个检测轮连接到驱动轮，则总体上也是有利的。

检测轮沿周向方向具有交替的特征，例如，交替的特征可以由孔形成，但是也可以由磁体等形成。

优选地，检测轮被设计为沿周向方向具有大量交替特征的增量式编码器轮，使得可以容易地实现各个检测轮的旋转角的相对检测。然后，例如通过检测轮的旋转角的差值，可以形成相对旋转的扭转的绝对值。

检测轮的相对旋转对应于扭杆弹簧沿旋转方向的扭转张力。因此，相对旋转可以被转换成施加到输入轴的扭矩。如果没有相对旋转，则这对应于0的扭矩值。最大可检测扭矩对应于横向销在空行程内的最大偏转，尤其是在例如输入轴中的开槽的孔内，齿轮固定在所述开槽的孔上。

如果检测轮被设计为增量式编码器轮，则检测轮可以配备有相同数量的增量/极。在一种优选的变型中，增量/极的数量(特征沿周向方向交替)是不同的。在此，在相对旋转的情况下，由于相位转换，必要时可以推测绝对的相对位置，以便必要时不仅可以记录相对旋转，还可以记录输入轴以及必然地曲柄的绝对的相对位置。

在一些情况下，用于检测交替特征的传感器可设计成这样的方式，即不仅可以检测相对旋转，还可以检测旋转方向。

优选地，扭矩检测装置或传动单元的以下参数或状态变量可以用两个检测轮来检测：从输入轴向旋转构件传递的扭矩、输入轴和/或旋转构件的速度、输入轴和/或旋转构件的旋转方向，以及输入轴和/或旋转构件的绝对旋转位置。

优选地，扭转角检测装置具有至少一个霍尔传感器，尤其是至少一个预加载的霍尔传感器。

交变磁场被检测或通过霍尔传感器检测。因此，至少一个检测轮沿周向方向具有交变磁场，所述交变磁场可以例如通过多个沿周向方向偏移布置的磁体形成。

当使用偏置的霍尔传感器时，霍尔传感器本身产生通过周向可变化的形状例如驱动轮的齿而改变的磁场，这种变化能够由这种偏置的霍尔传感器来检测。

通过这种设计，虽然检测轮不必设计成分离轮，但可以例如通过驱动轮本身或输入轴的周向部分或者总之与其连接的部件来形成。

所述至少一个霍尔传感器优选地固定到壳体，即相对于扭矩检测装置或传动单元的壳体而固定，这种扭矩检测装置安装在壳体中。因此，不必将检测轮与电子装置连接。优选地，扭矩检测装置不具有旋转电子装置。

在根据本发明的传动单元中，如果电驱动装置可连接到传动单元的轴，则是优选的，电驱动装置被分配有控制单元，控制单元被设计成基于检测的扭转来控制电驱动装置，以便将相应扭矩耦合到传动单元中。

这允许精确地且单独地提供附加驱动扭矩以用于驱动车辆，使得驱动车辆特别方便。

如果扭矩感测组件的输入轴设计为通轴，并且在通轴的端部能够与曲柄连接以用于驱动输入轴，则也是优选的。由曲柄提供的扭矩可被直接检测，消除了转换齿轮比的需要。

此外，如果从动轮安装在传动单元的中间轴上，并与驱动轮形成换档离合器可操作轮对，则是优选的。由此，能够以简单的手段形成正齿轮传动装置(Stirnradgetriebe)。

优选地，传动单元具有多个齿轮比，所述多个齿轮比由多个这种轮对形成。传动单元可以设计为一个具有多个这种轮对的变速器组，但是也可以由两个串联连接的变速器组形成，以便能够相应地增加挡位级的数量，例如在文献DE 10 2011 1210 675 A1中也描述的。

不言而喻，在不背离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以在各种情况下以所示的组合使用，而且可以以其它组合使用或单独使用。

附图说明

本发明的示例在附图中示出，并将在下面的描述中详细解释，其中：

图1示出带有多速变速器和电驱动器的自行车车架的侧视图；

图2示意性地示出在多速变速器中的扭矩检测装置的回路图(Schaltplan)；

图3示出通过变速传动装置(Wechselgetrieb)的一部分和扭矩检测装置的纵向剖面图；

图3a示出图3的扭矩检测装置的修改；

图4示出图4的扭矩检测装置的透视图；以及

图5示出沿图3的线V-V的横向剖面图。

具体实施方式

在图1中，用于由肌肉力量驱动的车辆11的传动单元被示出，并且其总体上被用10指示。车辆11尤其可以是自行车。

图1示出了自行车车架12的侧视图，所述车架具有传动壳体14，传动单元10容纳在所述传动装置壳体中。在图中示意性地示出了传动单元10，并且传动单元10被设计为紧凑的单元。在此，作为示例，传动单元10被描述为用于两轮车，但是传动单元10也可以用于由肌肉力量驱动的其它车辆。

传动单元10被设计为中间轴传动装置(Vorgelegegetriebe)并且被设计为建立多个齿轮挡位，尤其是建立至少6个前进齿轮挡位，尤其是至少9个前进齿轮挡位，并且优选小于27个前进齿轮挡位。

变速器单元10和变速器壳体14与踏板曲柄(Tretkurbeln)16、16’一起形成多速传动装置18。自行车12还具有电驱动器20，电驱动器20连接到多速传动装置18，以便除了经由踏板曲柄16、16′驱动之外驱动车辆。电驱动器20连接到向电驱动器20提供电能量的电能量源21，能量源21优选是蓄电池(Akkumularor)21。

例如，电驱动器20的一个旋转轴线可以定向成与自行车11的曲轴(Kurbelwelle)的轴线成直角(quer)。然后电驱动器20的驱动力可以例如经由角驱动器(Winkeltrieb)耦接到多速变速器18中。

在图2中，扭矩检测装置被示意性地示出并且总体上被用30指示。在图2的图示中，扭矩检测装置30被设计为变速传动装置(Wechselgetriebe)32的一部分，所述变速传动装置32例如可以是多速传动装置(如在图1中的18处所示)的一部分。

扭矩检测装置30具有输入轴34，要检测的扭矩M可经由所述输入轴传递。输入轴34沿纵向轴线34定向，所述纵向轴线可与自行车11的曲轴的轴线同轴。

驱动轮36、38、40被安装在输入轴34上，并且彼此不可旋转地连接。驱动轮36、38、40与从动轮42、44、46啮合

并与它们分别形成轮对。从动轮42、44、46可旋转地安装在中间轴48上。驱动轮36、38、40和从动轮42、44、46一起形成变速传动装置32。

在一种替代设计中，扭矩检测装置30也可仅与一个驱动轮36相关联，所述驱动轮连接到或能够连接到从动轮42以传递来自输入轴34的扭矩M。

驱动轮36、38、40通过共同的套筒48以旋转固定的方式相互连接。此外，驱动轮36、38、40通过在旋转方向上弹性回弹的扭转弹簧装置50连接到输入轴34。驱动轮36、38、40还借助于旋转角限制器52安装在输入轴34上。旋转角限制器52例如可以作用在套筒48和输入轴34之间。旋转角限制器52在输入轴34和驱动轮36、38、40之间提供沿旋转方向的空行程，通过所述空行程输入轴34可以相对于驱动轮36、38、40旋转。输入轴34相对于驱动轮可旋转地安装的旋转角通过所述空行程来限制，并且可以例如在1°到15°的范围内，优选地在1°到10°的范围内。

扭矩检测装置30还包括扭转弹簧54，所述扭转弹簧54沿着输入轴34的轴线对齐并且设置在输入轴34内，尤其是设置在输入轴34的空心轴部分内。

输入轴34可以设计成连续的空心轴，但也可以包括实心的轴段和空心的轴段，如在图2中所示。

扭矩检测装置30还具有扭转角检测装置。所述扭转角检测装置包括不可旋转地连接到驱动轮36、38、40的第一检测轮56。所述扭转角检测装置还包括不可旋转地连接到输入轴34的第二检测轮58。在一种设置中，所述检测轮56、58具有相同的直径，并且彼此轴向相邻地布置。第一旋转角传感器60被分配给第一检测轮56。第二旋转角传感器62被分配给第二检测轮58。

通过旋转角限制器52，输入轴34被安装为使得其能够相对于驱动轮36、38、40旋转预定的旋转角，其中，预定的旋转角通过旋转角限制器52的空行程来形成。当要测量的扭矩M经由输入轴34传递时，输入轴34能够相对于驱动轮36、38、40旋转所述空行程，由此扭转弹簧装置50的扭转弹簧54被张紧或被弹性扭转。基于所施加的扭矩的量，根据扭转弹簧54的弹簧常数建立扭转角。扭转角可以通过扭转角检测装置的扭转角传感器60、62来检测，并且优选地与所引入的扭矩M成比例。

如果扭矩M超过预先设定的值，使得扭转角超过由所述空行程来预先限定的扭转角，则输入轴34撞击旋转角限制器的限制空行程的止动件。然后，引入的扭矩M被直接传递到驱动轮36、38、40。

扭转弹簧元件50也可以通过旋转角限制器52或所述空行程被这样预张紧，从而使得扭转弹簧元件50在未加载状态下，即当引入的扭矩M为零或超过预先设定的值时，最初不被加载。只有当扭矩M超过预先设定的值时，扭转弹簧50才被扭矩M加载，直到扭矩M达到另一个预先设定的值，使得输入轴34撞击止动件。这样可以限定一定的扭矩范围，在所述扭矩范围内扭矩M将由扭矩检测装置30来检测。

由于扭转角由旋转角限制器52来限制，所以可以将扭转弹簧50的弹簧常数选择为非常小。这样能够提高扭矩检测装置30的灵敏度。此外，能够通过简单的技术手段提供精确且灵敏的扭矩检测装置30，所述扭矩检测装置30由于旋转角限制器52而显示出正常且可接受的响应行为。

不言而喻，图2中所示的扭矩检测装置30的与变速传动装置32一起的应用仅是示例性的。替代地，扭矩检测装置30也可以连接到单个驱动轮，所述单个驱动轮连接到或能够连接到单个从动轮，其中从动轮也可以与驱动轮同轴布置。

在另一个实施例中，单个驱动轮也可以是行星传动装置的一部分或者与行星传动装置连接或者能够与行星传动装置连接。单个驱动轮可以旋转固定地连接到或能够连接到这种行星传动装置的太阳轮、行星架或齿圈。

图3至5示出了扭矩检测装置30的优选设计。图3至5中的扭矩检测装置30的设计大致对应于图2中的扭矩检测装置30的设计和功能。因此相同的元件由相同的附图标记表示。下面将主要解释区别。

在图3至5的扭矩检测装置30中，输入轴34具有在第一轴向端部处的第一曲柄固定段70和在第二轴向端部处的第二曲柄固定段72，相应的曲柄16、16’可以固定到所述第一曲柄固定段和所述第二曲柄固定段。

此外，另一个驱动轮74轴向地在驱动轮38和驱动轮40之间固定在套筒48上。

套筒48安装在具有低摩擦的转动轴承76上，并可相对于输入轴34旋转，转动轴承76例如可以是滑动轴承，但也可以是滚动轴承。

第一检测轮56’连接到套筒48并位于第二检测轮58’的径向外侧，所述第二检测轮固定到输入轴34的外周向上。在检测轮56’、58’上可以固定相应的极盘78、80，在图3所示的实施例中，极盘彼此轴向对齐。所述极盘78、80优选地是磁极盘，所述磁极盘在至少一个周向段上形成交变的磁场。图3的设计中的交变磁场优选地沿轴向方向定向，并且可以借助于相应的旋转角传感器60、62来检测，所述旋转角传感器被布置成轴向地邻近相应的极盘78、80。

图3a示出了一种替代设计，其中旋转角传感器60’、62’由预加载的霍尔传感器形成。在这种情况下，第一检测轮56’可以由驱动轮40或它的齿形成。在第二检测轮58’的情况下，其可以是例如形成有沿周向方向分布的多个孔或类似物(即，适于干扰由预加载的霍尔传感器62’提供的磁场的机械特征，使得扭转角可以借助于预加载的霍尔传感器62’来检测)的轮。

尤其如图3所示，扭转弹簧54设计为空心的扭杆弹簧。所述扭杆弹簧54具有轴向通孔55，扭杆弹簧54具有第一弹簧端部84，所述第一弹簧端部与第一曲柄固定段70相邻和/或优选地沿轴向方向与第一曲柄固定段70重叠。此外，扭杆弹簧54具有第二弹簧端部86，所述第二弹簧端部优选地与变速传动装置32轴向对齐。

第一弹簧端部84比第二弹簧端部86具有更大的外径。第一弹簧端部84设置有外花键，所述外花键在图3中未进一步指明，外花键与输入轴34的未指明的内花键啮合，使得第一弹簧端部和输入轴34经由轴-毂连接88沿周向方向彼此连接。

第二弹簧端部86与第一弹簧端部84间隔距离L，所述第二弹簧端部具有径向通孔，横向销90延伸穿过该径向通孔。长度L优选大于15mm，尤其是大于20mm，并且优选小于120mm。

所述横向销90的长度大于输入轴34的外径。横向销90的径向凸出的端部92可与驱动轮74的径向相对的内周向部分接触，尤其是出于防止损失的目的。横向销90在周向方向上以形状配合的方式被插入到套筒48的径向开口中。

如图5所示，所述横向销90在径向方向上延伸穿过在输入轴34中的径向开口94，所述径向开口94均形成为在周向方向上开槽的孔。在周向方向上，径向开口94具有这样的长度或角度，使得横向销90并且从而驱动轮36、38、40、74可以相对于输入轴34旋转角度α，所述角度α位于以下角度范围内：1°到15°，优选2°到8°。

转动轴承76具有径向开口96，所述径向开口96由横向销90穿透并延伸超过大于角度α的角度。

扭杆弹簧54由钢材一件式地制成。第二弹簧端部86的外径大于在弹簧端部84、86之间的中间部的外径，并小于输入轴34的通孔的内径。因此，通过以第二弹簧端部86作为引导端将扭杆弹簧54插入到输入轴34的通孔中，扭杆弹簧54可以容易地安装在输入轴上。

最后，第一弹簧端部84的外齿与输入轴34的内齿啮合，并且扭杆弹簧54可以被进一步地轴向插入直到第二弹簧端部86与径向开口94对齐，使得横向销90然后可以被插入。然后，变速传动装置32可以被完全地组装。驱动轮74形成用于横向销90的丢失保护(Verliersicherung)或者径向固定。

Claims (11)

1.一种用于由肌肉力量驱动的车辆(11)的扭矩检测装置(30)，包括：

-输入轴(34)，经由所述输入轴能够传递用于驱动所述车辆(11)的扭矩(M)，所述扭矩(M)是要被检测的扭矩，

-至少一个旋转构件(36、38、40、74)，所述至少一个旋转构件安装在所述输入轴(34)上并且被设计成传递所述扭矩(M)，

-扭转弹簧装置(50)，其中所述输入轴(34)与所述旋转构件(36、38、40、74)经由扭转弹簧装置(50)在旋转方向上弹性地连接，以及

-扭转角检测装置(60、62)，所述扭转角检测装置适于检测所述旋转构件(36、38、40、74)相对于所述输入轴(34)的扭转，

其特征在于，

所述输入轴(34)形成为空心轴，其中，所述扭转弹簧装置(50)的扭转弹簧(54)布置在所述输入轴(34)的内部。

2.根据权利要求1或根据权利要求1的前序部分所述的扭矩检测装置，其中，所述扭转弹簧装置(50)包括扭杆弹簧(54)。

3.根据权利要求1或2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述扭转弹簧(54)具有弹簧轴线(35)，所述弹簧轴线(35)被定向为平行于所述输入轴(34)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述扭转弹簧(54)在第一弹簧端部(84)处不可旋转地连接到所述输入轴(34)并且在第二弹簧端部(86)处不可旋转地连接到所述旋转构件(36、38、40、74)。

5.根据权利要求4所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述第二弹簧端部(86)不可旋转地连接到横向销(96)，所述横向销延伸穿过所述输入轴(34)中的径向开口(94)，并且所述横向销不可旋转地连接到所述旋转构件(36、38、40、74)。

6.根据权利要求5所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述径向开口(94)在周向方向上形成为槽，使得所述横向销(90)能够在空行程(α)上相对于输入轴(34)旋转有限的程度。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述横向销(90)径向向外地邻接所述旋转构件(36、38、40、74)或套筒(48)的内周向部分，所述套筒(48)与所述旋转构件(36、38、40、74)不可旋转地连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述旋转构件(36、38、40、74)不可旋转地连接到套筒(48)，所述套筒经由转动轴承(76)安装在所述输入轴(34)上以便能够相对于所述输入轴(34)至少旋转有限的程度，和/或所述套筒与至少一个第二旋转构件不可旋转地连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述扭转弹簧是杆式弹簧(54)，所述杆式弹簧(54)由允许第一弹簧端部(84)相对于第二弹簧端部(86)弹性旋转的材料制成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述扭转角检测装置(60、62)具有霍尔传感器(60、62)，特别是预加载的霍尔传感器(60’、62’)。

11.一种用于肌肉力量驱动的车辆(11)的传动单元(10)，所述传动单元(10)包括根据权利要求1-10中任一项所述的扭矩检测装置(50)。

Images