CN218368158U - 动力输出扭力感知机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动力输出扭力感知机构，其是于一轴杆的两端分设有一输入组及一可被输入组带动的输出组，而本实用新型的特色在于该输入组与输出组间设有一扭转连轴组，供利用该扭转连轴组检出旋转扭力值、且以有线方式传输，借此，能在可达微细且精准的检出扭力值并传输时，避免因噪声干扰而失真，让后续辅助动力输入更为实时及准确，且能有效简化结构，具有易于制造及维护之效，可进一步降低整体成本。

Description

动力输出扭力感知机构

技术领域

本实用新型涉及一种动力输出的扭力检知技术，具体而言是指一种可达微细且精准的检出扭力值并以有线方式传输检出讯号的动力输出扭力感知机构，借以能在检出旋转轴的扭力变化时，可以通过有线方式可靠、且准确输出，避免无线传输扭力值时因噪声干扰而失真，且可提高讯号传输的确实性与准确性，并能简化结构，进一步降低制造及维修的成本。

背景技术

旋转动能的输出，可用于转动对象，而其动力输入至动能输出的过程中，会因对象的重量、爬升的坡度或负载等产生反作用力，此时需要加大原本驱动单元的动力输入或提供另一辅助动力，才能使旋转动能保持顺畅及稳定。例如助力型自行车或电动型自行车，其中助力型自行车用来检知辅助动力是否需要输入的传统力矩感测机构，其主要是在曲柄轴表面贴设一应变规，当曲柄轴受到左、右两侧曲柄踩踏时会产生扭力变形，让该应变规检知该曲柄轴的应变量，并运用无线传输讯号通过一接收器来控制辅助马达的输出动力，以协助骑乘者在爬坡时达到省力之效；

但前述结构中，由于无线传输方式的干扰或阻隔的不稳定现象，连带影响到马达输出的辅助动力，例如当无线传输失真致使接收的扭力值变小时，将导致未能有效实时提供相对应的辅助动力，反之当无线传输失真致使接收的扭力值过大时，将造成辅助动力的大力输出，可能发生因辅助动力过大而造成暴冲的问题，令车辆无法平顺运转，且同时存在回馈迟滞的现象，使得辅助动力无法实时准确产生等问题。

为此，有不少同业开发多种不同的设计来解决前述扭力传输失真的问题，然而由于前述机构是属旋转运动，因此用于检知旋转扭力值的力矩感测组件(应变规)在输出扭力值讯号时，通常仍是采用无线传输方式来进行，其讯号依然容易发生被干扰或阻隔的现象，使得扭力值仍会因噪声干扰而失真，进而使后续辅助动力输入也产生误差，影响到动力辅助的确动性、实时性及准确性。为了解决无线传输检出扭力值讯号所面临的问题，有部份业者利用碳刷原理来进行讯号传输，但其结构复杂度高、且制造精度要求高，造成其生产及维护的不易，无形间提高了整体成本。

换言之，由于现在感测组件(应变规)的讯号传输方式设计未臻完善，造成其扭力值回馈失真或迟滞的问题，进而使辅助动力无法准确且实时输入，使其失去辅助效果，而如何克服前述问题，是业界及使用者所期待的，亦是本实用新型所欲探讨的。

有鉴于此，本实用新型人乃针对前述问题深入探讨，并借由多年从事相关产业的研发经验，积极寻求解决之道，经不断努力的研究与试作，终于成功的开发出一种动力输出扭力感知机构，借以克服现有的因传输问题所衍生的困扰与不便。

实用新型内容

因此，本实用新型的主要目的是在于提供一种动力输出扭力感知机构，借以能利用有线方式传输扭力值的检出讯号，以避免传输扭力值时因噪声干扰而失真。

又，本实用新型的次一主要目的是在于提供一种动力输出扭力感知机构，其能使检出旋转轴的扭力变化时，可以通过有线方式可靠、且准确输出，让后续辅助动力输入更为实时及确实。

再者，本实用新型的另一主要目的是在于提供一种动力输出扭力感知机构，其能有效简化结构，而能易于制造及维护，可进一步降低整体成本。

另者，本实用新型的再一主要目的是在于提供一种动力输出扭力感知机构，其感知机构能以敏捷且精准的检出扭力值，使得辅助动力实时准确产生，免于滞动或暴冲的发生，提高动力辅助的确动性、实时性及准确性。

基于此，本实用新型主要是通过下列的技术手段，来实现前述的目的及其功效，本实用新型提供一种动力输出扭力感知机构，其包含有：

一轴杆；

一输入组，其具有一供动力驱动的输入轴套，该输入轴套枢设于轴杆一端，且该输入轴套端部凸伸有多个等距的凸轴块，再者该多个凸轴块外缘表面分别形成有一道轴向延伸的轴向珠槽；

一输出组，其具有一供输入组驱动的输出轴套，该输出轴套设于轴杆另一端；以及

一扭转连轴组，其设于该输入轴套及输出轴套之间，该扭转连轴组至少包含有一旋转环座、一扭力转换环座及一固定环座，其中该旋转环座一端固设于输出组的输出轴套上，又该旋转环座异于输出轴套一端凸伸有多个等距、且可伸入扭力转换环座内的斜凸块，且各该斜凸块的侧面形成有一斜锥珠槽，再者该扭力转换环座内缘分别形成有多个可对应夹设于输入轴套凸轴块与旋转环座斜凸块间的珠槽座，且各该珠槽座具有对应旋转环座斜锥珠槽的斜锥珠槽，供分别相对夹设一普利珠，另各该珠槽座具有对应输入轴套轴向珠槽的轴向珠槽，供分别相对夹设系列导珠，又该固定环座是固设于该扭力转换环座异于旋转环座一侧，使得该扭力转换环座能被轴向推移时能令固定环座产生应变，且该固定环座至少一侧表面具有一应变感知组件，该应变感知组件以有线方式连接一设于外部的控制处理单元。

借此，本实用新型的动力输出扭力感知机构利用该输入组的输入轴套凸轴块与该扭转连轴组中的旋转环座、扭力转换环座的设计，可以让旋转扭力转换成轴向位移，并配合设于固定的固定环座上的应变感知组件，使经灵敏精准检知的扭转扭力值可以有线方式传输，以避免现有传输时因噪声干扰而失真的问题，且其能使检出旋转轴的扭力变化时，可以通过有线方式可靠、且准确输出，让后续辅助动力输入更为实时及确实，再者可以有效简化结构，而能易于制造及维护，可进一步降低整体成本，大幅提高其实用性，进一步可实现其经济效益。

且本实用新型并利用下列的技术手段，进一步实现前述的目的及功效；诸如：

所述的轴杆可以是一动力输入轴，而输入组的输入轴套利用一单向轴承设于轴杆上，且输出组的输出轴套异于输入组一端凸伸有一轴座段及一啮合齿部，其中该轴座段设有一能设于一固定壳体内壁的轴承，而该啮合齿部可以供套嵌一齿盘，再者该扭转连轴组的固定环座亦固设于该固定壳体。

所述的轴杆对应输出组的一侧周缘形成有一道环凸缘，且该环凸缘两侧顶缘角落分别形成有一珠槽，而该输出组的输出轴套于环凸缘两侧分别设有一珠碗座，供相对夹设系列滚珠，以增进输出轴套转动顺畅及平稳，又该轴杆于对应输入组的一侧周缘形成有一环扣槽，供于输入组的输入轴套端部扣设一扣环，供限制该输入组的位置。

所述的输入轴套上对应扭转连轴组的凸轴块是形成于输入轴套的轴座段端部，且该多个凸轴块根部的侧面分别形成有一嵌卡阶级，而该扭力转换环座的各该珠槽座具有对应输入轴套嵌卡阶级的嵌卡阶级，使得该扭力转换环座可以定位于该输入轴套。

所述的扭转连轴组的固定环座于对应扭力转换环座一侧利用多个爪块夹设有一第一环珠座，该第一环珠座与扭力转换环座相对处分别形成有一道珠槽，供配合夹设系列滚珠，使得扭力转换环座能相对固定的固定环座平稳转动。

所述的扭转连轴组的固定环座对应输入组一侧设有一第二环珠座，且前述输入组的输入轴套上设有一相对应的第三环珠座，而该第二、三环珠座相对处分别形成有一道珠槽，供配合夹设系列滚珠，使得输入组能相对固定的固定环座平稳转动。

为能够进一步了解本实用新型的构成、特征及其他目的，以下乃列举本实用新型的较佳实施例，并配合附图详细说明如后，同时让熟悉该项技术领域的一般技术人员能够具体实施。

附图说明

图1是本实用新型动力输出扭力感知机构的立体外观示意图。

图2是本实用新型动力输出扭力感知机构的立体分解示意图，供说明其各组件的态样及其相对关系。

图3是本实用新型动力输出扭力感知机构组成后的侧视剖面示意图。

图4是本实用新型动力输出扭力感知机构的局部立体分解示意图。

图5是本实用新型动力输出扭力感知机构的局部立体组合示意图。

图6是本实用新型动力输出扭力感知机构的另一局部立体组合动作示意图。

图7是本实用新型动力输出扭力感知机构中于图5的局部侧视剖面示意图。

图8是本实用新型动力输出扭力感知机构中于图5的局部端视断面示意图。

图9是本实用新型动力输出扭力感知机构于进行扭力值检出的侧视动作示意图。

附图标号说明：10-轴杆；11-环凸缘；111-珠槽；112-珠槽；15-环扣槽；20-输入组；21-输入轴套；22-单向轴承；23-扣环；24-轴座段；25-凸轴块；26-嵌卡阶级；27-轴向珠槽；30-输出组；31-珠碗座；310-滚珠；32-珠碗座；320-滚珠；35-输出轴套；36-轴座段；37-啮合齿部；38-轴承；50-扭转连轴组；51-旋转环座；511-斜凸块；512-斜锥珠槽；52-扭力转换环座；521-珠槽座；522-斜锥珠槽；523-普利珠；524-嵌卡阶级；525-轴向珠槽；526-导珠；528-珠槽；53-第一环珠座；531-珠槽；535-滚珠；55-固定环座；551-爪块；56-应变感知组件；57-第二环珠座；571-珠槽；58-第三环珠座；581-珠槽；585-滚珠。

具体实施方式

本实用新型提供一种动力输出扭力感知机构，随附图例示的本实用新型的具体实施例及其构件中，所有关于前与后、左与右、顶部与底部、上部与下部、以及水平与垂直的参考，仅用于方便进行描述，并非限制本实用新型，亦非将其构件限制于任何位置或空间方向。附图与说明书中所指定的尺寸，当可在不离开本实用新型的申请专利范围内，根据本实用新型的设计与需求而进行变化。

本实用新型的动力输出扭力感知机构的构成，如图1、图2所示，其是于一轴杆10的两端分设有一输入组20及一可被输入组20带动的输出组30，而本实用新型的特色在于该输入组20与输出组30间设有一扭转连轴组50，供利用该扭转连轴组50敏捷精准检出旋转扭力值、且以有线方式实时准确传输；

而关于本实用新型各主要组件的详细构成，则是如图2、图3所示，所述的轴杆10可以是一动力输入轴(如助力型自行车的曲柄轴)或一固定轴(如电动型自行车的动力模块轴杆)，且该轴杆10对应输出组30的一侧周缘形成有一道环凸缘11，且该环凸缘11两侧顶缘角落分别形成有一珠槽111、112，供该输出组30套枢，又该轴杆10于对应输入组20的一侧周缘形成有一环扣槽15，供限制该输入组20的位置；

而所述的输入组20利用一单向轴承22于轴杆10上设有一输入轴套21，且该输入轴套21并利用一扣设于前述环扣槽15的扣环23限制于该轴杆10上(扣环23是于所有组件完成组装后才进行扣设限制)，又该输入轴套21对应扭转连轴组50一端凸设有一供扭转连轴组50部份组件设置的轴座段24，且该输入轴套21于轴座段24端部凸伸有多个等距、且可伸入扭转连轴组50内的凸轴块25(如图4、图5所示)，本实用新型的输入轴套21以四个等距的凸轴块25为较佳实施例，再者该多个凸轴块25根部异于前述单向轴承22空转方向的侧面分别形成有一嵌卡阶级26，供定位该扭转连轴组50，又该多个凸轴块25外缘表面分别形成有一道轴向延伸的轴向珠槽27；

又所述的输出组30具有一套设于该轴杆10上的输出轴套35，且该输出轴套35内部利用两个对应轴杆10环凸缘11两侧的珠碗座31、32套枢于该轴杆10上，且两侧珠碗座31、32与环凸缘11的珠槽111、112间分别夹设系列滚珠310、320，使得该输出轴套35可平稳、且顺畅于轴杆10上转动，又该输出轴套35异于输入组20一端凸伸有一轴座段36及一啮合齿部37，其中该轴座段36设有一能设于一固定壳体内壁的轴承38(该固定壳体可以是助力型自行车的五通管等)，而该啮合齿部37可以供套嵌一齿盘(如助力型自行车的齿盘等)、又或与一输出齿轮外缘相啮合；

至于，所述的扭转连轴组50至少包含有一旋转环座51、一扭力转换环座52及一固定环座55，请进一步配合参看图4、图5及图6所示，其中该可穿套于轴杆10的旋转环座51一端固设于输出组30的输出轴套35上，供带动该输出轴套35同步转动，又该旋转环座51异于输出轴套35一端凸伸有多个等距、且可伸入扭力转换环座52内的斜凸块511(如图6、图7及图8所示)，本实用新型旋转环座51的斜凸块511以对应输入轴套21的凸轴块25数量为较佳实施例，且各该斜凸块511上异于单向轴承22空转方向的侧面形成有一斜锥珠槽512(亦即为普利珠槽)，再者该扭力转换环座52内缘分别形成有多个可对应夹设于输入轴套21凸轴块25与旋转环座51斜凸块511间的珠槽座521(如图5、图6及图8所示)，且该扭力转换环座52的各该珠槽座521具有对应旋转环座51斜锥珠槽512的斜锥珠槽522，供分别相对夹设普利珠523(如图7所示)，使得该扭力转换环座52可在旋转过程中被顶推位移，另该扭力转换环座52的各该珠槽座521具有对应输入轴套21嵌卡阶级26的嵌卡阶级524(如图7所示)，使得该扭力转换环座52可以定位于输入轴套21，另该扭力转换环座52的各该珠槽座521具有对应输入轴套21轴向珠槽27的轴向珠槽525，供分别相对夹设系列导珠526(如图7所示)，使得该扭力转换环座52能被灵敏且平稳轴向推移，又该固定环座55是定位于前述固定壳体(该固定壳体可以是助力型自行车的五通管等)，且该固定环座55于对应扭力转换环座52一侧利用多个爪块551夹设有一第一环珠座53，该第一环珠座53与扭力转换环座52相对处分别形成有一道珠槽531、528，供配合夹设系列滚珠535，使得扭力转换环座52能相对固定的固定环座55平稳转动，又该固定环座55对应扭力转换环座52的一侧表面具有至少一径向设置的应变感知组件56，供检知该固定环座55的变形量或轴向推移的压力值，且该应变感知组件56以有线方式连接一设于外部的控制处理单元(图中未示，如助力型自行车的辅助马达控制器)，再者该固定环座55另侧设有一第二环珠座57，且前述输入组20的输入轴套21轴座段24上设有一相对应的第三环珠座58，而该第二、三环珠座57、58相对处分别形成有一道珠槽571、581，供配合夹设系列滚珠585，使得输入组20能相对固定的固定环座55平稳转动；

借此，可以通过该扭转连轴组50检出该输入组20驱动该输出组30的旋转扭力，且以有线方式传输该旋转扭力值的讯号，而组构成一能敏捷精准检出、于传输时不失真、且准确可靠的动力输出扭力感知机构。

至于本实用新型动力输出扭力感知机构的组成于实际作动时，以助力型自行车为例，将该作为曲柄轴的轴杆10定义为主要输入源，而将该输入组20定义为辅助输入源，则如图9所揭示的，当该轴杆10因踩踏两端曲柄(图中未示)而转动时，可通过输入组20的单向轴承22带动该输入轴套21，使该输入轴套21可以通过凸轴块25作动该扭转连轴组50的扭力转换环座52，如此可以利用该扭力转换环座52与该旋转环座51的斜锥珠槽522、512与夹设的普利珠523产生迫紧作用，使得该旋转环座51被驱动后能同步带动该输出组30的输出轴套35转动，进而作动与该输出轴套35嵌合的齿盘；

而当遇到爬坡或负载增加时，齿盘的反作用力会通过输出组30的输出轴套35传送至该扭转连轴组50的旋转环座51及扭力转换环座52，而令该扭力转换环座52可利用与输入轴套21间相对的轴向珠槽525、27与共同夹设的导珠526的作用，使得该扭力转换环座52可向固定的固定环座55一侧轴向位移，令该固定环座55能被挤压，进而让该固定环座55上的应变感知组件56实时且准确的检知、且被换算成旋转扭力值后有线传输至外部的控制处理单元(如辅助马达的控制器)，如此即可依需求由辅助马达作动该输入组20的输入轴套21，而达到提供辅助动力的目的。

通过前述的设计与说明，本实用新型的动力输出扭力感知机构利用该输入组20的输入轴套21凸轴块25与该扭转连轴组50中的旋转环座51、扭力转换环座52的设计，可以让旋转扭力转换成轴向位移，并配合设于固定的固定环座55上的应变感知组件56，使检知的旋转扭力值可以有线方式传输，以避免现有无线传输时因噪声干扰而失真的问题，且其能使检出旋转轴的扭力变化时，可以通过有线方式实时、且准确输出，让后续辅助动力输入更为确实及可靠，再者可以有效简化结构，而能易于制造及维护，可进一步降低整体成本。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动力输出扭力感知机构，其特征在于，包含有：

一轴杆；

一输入组，其具有一供动力驱动的输入轴套，该输入轴套枢设于轴杆一端，且该输入轴套端部凸伸有等距的多个凸轴块，再者该多个凸轴块外缘表面分别形成有一道轴向延伸的轴向珠槽；

一输出组，其具有一供输入组驱动的输出轴套，该输出轴套设于轴杆另一端；以及

一扭转连轴组，其设于该输入轴套及输出轴套之间，该扭转连轴组至少包含有一旋转环座、一扭力转换环座及一固定环座，其中该旋转环座一端固设于输出组的输出轴套上，该旋转环座异于输出轴套一端凸伸有等距、且可伸入扭力转换环座内的多个斜凸块，且各该斜凸块的侧面形成有一斜锥珠槽，再者该扭力转换环座内缘分别形成有可对应夹设于输入轴套凸轴块与旋转环座斜凸块间的多个珠槽座，且各该珠槽座具有对应旋转环座斜锥珠槽的斜锥珠槽，供分别相对夹设一普利珠，各该珠槽座具有对应输入轴套轴向珠槽的轴向珠槽，供分别相对夹设系列导珠，该固定环座固设于该扭力转换环座异于旋转环座的一侧，使得该扭力转换环座被轴向推移时能令固定环座产生挤压，且该固定环座至少一侧表面具有一应变感知组件，该应变感知组件以有线方式连接一设于外部的控制处理单元。

2.如权利要求1所述的动力输出扭力感知机构，其特征在于：该轴杆是一动力输入轴，而输入组的输入轴套利用一单向轴承设于轴杆上，且输出组的输出轴套异于输入组一端凸伸有一轴座段及一啮合齿部，其中该轴座段设有一轴承，而该啮合齿部可供套嵌一齿盘。

3.如权利要求1或2所述的动力输出扭力感知机构，其特征在于：该轴杆对应输出组的一侧周缘形成有一道环凸缘，且该环凸缘两侧顶缘角落分别形成有一珠槽，而该输出组的输出轴套于环凸缘两侧分别设有一珠碗座，供相对夹设系列滚珠，该轴杆在对应输入组的一侧周缘形成有一环扣槽，供在输入组的输入轴套端部扣设一扣环。

4.如权利要求1所述的动力输出扭力感知机构，其特征在于：该输入轴套上对应扭转连轴组的凸轴块形成于端部，且该多个凸轴块根部的侧面分别形成有一嵌卡阶级，而该扭力转换环座的各该珠槽座具有对应输入轴套嵌卡阶级的嵌卡阶级。

5.如权利要求1所述的动力输出扭力感知机构，其特征在于：该扭转连轴组的固定环座在对应扭力转换环座一侧利用多个爪块夹设有一第一环珠座，该第一环珠座与扭力转换环座相对处分别形成有一道珠槽，供配合夹设系列滚珠。

6.如权利要求1或5所述的动力输出扭力感知机构，其特征在于：该扭转连轴组的固定环座对应输入组一侧设有一第二环珠座，且前述输入组的输入轴套上设有一相对应的第三环珠座，而该第二环珠座、第三环珠座相对处分别形成有一道珠槽，供配合夹设系列滚珠。

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