DE102013214395B4 - Torque measuring device and bicycle with a torque measuring device - Google Patents

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DE102013214395B4 DE102013214395.8A DE102013214395A DE102013214395B4 DE 102013214395 B4 DE102013214395 B4 DE 102013214395B4 DE 102013214395 A DE102013214395 A DE 102013214395A DE 102013214395 B4 DE102013214395 B4 DE 102013214395B4
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Abstract

Drehmomentmessvorrichtung, insbesondere für ein Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, zum Messen eines auf ein Bauteil wirkenden Drehmoments, wobei das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmessvorrichtung einen Abstützhebel aufweist, der das Bauteil abstützt und sich bei Ausübung eines Drehmomentes auf das Bauteil biegt, und dass eine Messvorrichtung vorhanden ist, die die Biegung des Abstützhebels ermittelt.Torque measuring device, in particular for a bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, for measuring a torque acting on a component, wherein the component is rotatably or pivotally mounted, characterized in that the torque measuring device comprises a support lever which supports the component and upon application of a torque on the Component bends, and that a measuring device is present, which determines the deflection of the support lever.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentmessvorrichtung, insbesondere für ein Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, zum Messen eines auf ein Bauteil wirkenden Drehmoments, wobei das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist.The invention relates to a torque measuring device, in particular for a bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, for measuring a force acting on a component torque, wherein the component is rotatably or pivotally mounted.

Bei einem Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung ist es notwendig, das vom Radfahrer über die Tretkurbeln ausgeübte Drehmoment direkt oder indirekt zu messen. Dies insbesondere um feststellen zu können, ob der Radfahrer gerade ein großes Drehmoment ausübt und demzufolge eine starke Motorunterstützung notwendig ist, oder ob der Radfahrer nur ein kleines Drehmoment ausübt und demzufolge lediglich eine schwache Motorunterstützung oder gar keine Motorunterstützung notwendig ist.In the case of a bicycle with pedal-assisted engine assistance, it is necessary to directly or indirectly measure the torque exerted by the cyclist on the pedal cranks. This particular to be able to determine whether the cyclist is currently exerting a large torque and therefore a strong engine support is necessary, or whether the cyclist exerts only a small torque and therefore only a weak engine support or no engine support is necessary.

Aus DE 10 2011 089 559 A1 ist ein Kurbeltrieb für ein Fahrrad bekannt, der eine Tretwelle zum Anbringen von zwei Tretkurbeln an die freien Enden der Tretwelle aufweist. Außerdem weist der Kurbeltrieb ein Antriebsrad zur Kraftübertragung auf ein Rad des Fahrrades und ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad, zumindest einem Planetenrad und einem Planetenträger auf, wobei der Planetenträger rotationsfest auf der Tretwelle fixiert ist. An dem Hohlrad ist ein Sensor zur Ermittlung des Abstützmomentes des Hohlrades angeordnet. Aus dieser Kraft wird das vom Fahrer eingeleitete Drehmoment errechnet.Out DE 10 2011 089 559 A1 is known a crank mechanism for a bicycle, which has a Tretwelle for attaching two cranks to the free ends of Tretwelle. In addition, the crank mechanism has a drive wheel for transmitting power to a wheel of the bicycle and a planetary gear with a sun gear, a ring gear, at least one planet gear and a planet carrier, wherein the planet carrier is rotationally fixed on the Tretwelle. At the ring gear, a sensor for determining the support torque of the ring gear is arranged. From this force, the torque introduced by the driver is calculated.

Aus DE 10 2010 003 050 A1 ist ein Fahrrad, umfassend einen Kurbeltrieb, einen Elektromotor, und eine Antriebswelle, die mit dem Kurbeltrieb und dem Elektromotor verbunden ist, bekannt. Die Antriebswelle ist an einem ersten Lager und einem zweiten Lager gelagert, wobei eine Einrichtung zur Lagerkraftmessung am ersten Lager angeordnet ist.Out DE 10 2010 003 050 A1 is a bicycle comprising a crank mechanism, an electric motor, and a drive shaft connected to the crank mechanism and the electric motor. The drive shaft is mounted on a first bearing and a second bearing, wherein a device for bearing force measurement is arranged on the first bearing.

Aus DE 10 2010 062 534 A1 ist eine elektromotorische Antriebseinrichtung für ein pedalbetriebenes Zweirad bekannt. Die Antriebseinrichtung weist eine Pedalantriebsvorrichtung mit einer Pedalwelle, die eine erste Kopplungseinheit zur Kopplung mit einem Antriebsrad trägt, die koaxial zur Pedalwelle angeordnet ist, auf. Außerdem ist eine elektromotorische Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine, deren Läufer koaxial um die Pedalwelle und drehbeweglich bezüglich der Pedalwelle angeordnet ist, vorhanden, wobei der Läufer der elektrischen Maschine mit einer zweiten, von der ersten Kopplungseinheit getrennten Kopplungseinheit zur Kopplung mit dem Antriebsrad gekoppelt ist. Dies, um ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Antriebsmoment über die zweite Kopplungseinheit zu übertragen. Es ist ein Motorsteuergerät vorgesehen, dass die elektrische Maschine so ansteuert, dass eine Fahrunterstützung realisiert ist. Hierzu ist ein Pedaldrehmomentsensor vorhanden, der eine Kraftübertragung auf die Pedale durch den Fahrer durch Feststellen einer Momentenerhöhung detektiert. Allerdings ist in dieser Druckschrift auch herausgestellt, dass ein solcher Sensor sehr aufwändig zu implementieren ist und dass die Verkabelung die Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems insgesamt erhöht. Aus diesem Grund wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, auf den Pedaldrehmomentsensor zu verzichten und stattdessen eine sensorlose Rotorlageerfassung zu nutzen.Out DE 10 2010 062 534 A1 An electric motor drive device for a pedal-operated bicycle is known. The drive device comprises a pedal drive device with a pedal shaft which carries a first coupling unit for coupling to a drive wheel which is arranged coaxially with the pedal shaft. In addition, an electromotive drive device is provided with an electric machine whose rotor is arranged coaxially about the pedal shaft and rotatable with respect to the pedal shaft, the rotor of the electric machine being coupled to a second coupling unit separate from the first coupling unit for coupling to the drive wheel. This is to transmit a drive torque provided by the electric machine via the second coupling unit. It is an engine control unit provided that the electric machine controls so that a driving assistance is realized. For this purpose, a pedal torque sensor is provided which detects a force transmission to the pedals by the driver by detecting a torque increase. However, this document also states that such a sensor is very complicated to implement and that the wiring increases the probability of failure of the system as a whole. For this reason, it is proposed in this document to dispense with the pedal torque sensor and instead to use a sensorless rotor position detection.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentmessvorrichtung anzugeben die eine besonders hohe Messgenauigkeit ermöglicht.It is the object of the present invention to provide a torque measuring device which enables a particularly high measuring accuracy.

Die Aufgabe wird durch eine Drehmomentmessvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drehmomentmessvorrichtung einen Abstützhebel aufweist, der das Bauteil abstützt und sich bei Ausübung eines Drehmomentes auf das Bauteil biegt, und dass eine Messvorrichtung vorhanden ist, die die Biegung des Abstützhebels ermittelt.The object is achieved by a torque measuring device, which is characterized in that the torque measuring device has a support lever which supports the component and bends when a torque is applied to the component, and that a measuring device is provided which determines the deflection of the support lever.

In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass eine Drehmomentmessung auf der Basis einer Kraftmessung, wie sie in einigen der eingangs genannten Druckschriften vorgeschlagen wird, nur eine beschränkt gute Messgenauigkeit bietet. Die Gründe hierfür werden nachfolgend anhand der 1 erläutert.In accordance with the invention, it has been recognized that a torque measurement based on a force measurement, as proposed in some of the publications cited above, offers only a limited accuracy of measurement. The reasons for this are described below on the basis of 1 explained.

1 zeigt ein Bauteil 1, das als Haltebauteil 2 ausgebildet ist und das eine Welle 3 hält, auf der ein Zahnrad 4 drehbar gelagert ist. Das Bauteil 1 ist um ein Schwenklager 5 schwenkbar gelagert, wobei ein Abstützhebel 6, der sich an einem Widerlager 7 abstützt, einer Verschwenkung entgegen wirkt. Auf das Zahnrad 4, das Teil eines (nicht weiter dargestellten) Getriebes ist, wirkt im Abstand lz von der Schwenkachse des Schwenklagers 5 tangential die Kraft Fz. Die wirksame Länge des Abstützhebels 6 beträgt l. Am freien Ende des Abstützhebels 6 ist ein Kraftsensor 8 angeordnet, der misst, mit welcher Kraft das Ende des Abstützhebels 6 bei Einwirken eines Drehmomentes M1 gegen das Widerlager 7 gedrückt wird. 1 shows a component 1 as a holding component 2 is formed and that a wave 3 holding on to a gear 4 is rotatably mounted. The component 1 is about a pivot bearing 5 pivotally mounted, with a support lever 6 who is on an abutment 7 supports, counteracts a pivoting. On the gear 4 , which is part of a (not shown) transmission acts at a distance lz from the pivot axis of the pivot bearing 5 tangential force Fz. The effective length of the support lever 6 is l. At the free end of the support lever 6 is a force sensor 8th arranged, which measures with which force the end of the support lever 6 upon application of a torque M1 against the abutment 7 is pressed.

Wenn eine Kraft Fz auf das Zahnrad einwirkt, wird der Abstützhebel 6 mit der Kraft F gegen das Widerlager 7 gedrückt. Das hierbei wirkende Drehmoment M1 errechnet sich aus dem Produkt F und l. M1 = F·l → F = M1 / l When a force Fz acts on the gear, the support lever becomes 6 with the force F against the abutment 7 pressed. The torque M1 acting here is calculated from the product F and l. M1 = F · l → F = M1 / l

Dieser Zusammenhang ist anschaulich und schematisch in 2 dargestellt. Die Genauigkeit der Messung hängt einerseits von der Genauigkeit der Kraftmessung ab, was in der Praxis das weitaus kleinere Problem darstellt, und andererseits von der genauen Kenntnis der Länge l ab. Die Länge L kann jedoch, beispielsweise durch Temperaturschwankungen oder dadurch, dass der Abstützpunkt an dem Widerlager 7 nicht hinreichend genau definiert ist, schwanken, was zwangsläufig zu einer Verfälschung des Messeergebnisses führt.This relationship is vivid and schematic in 2 shown. The accuracy of the measurement depends on the one hand on the accuracy of the force measurement, which in practice far and away minor problem, and on the other hand from the exact knowledge of the length l from. The length L can, however, for example, by temperature fluctuations or in that the support point on the abutment 7 is not sufficiently well defined, fluctuate, which inevitably leads to a falsification of the result of the fair.

Bei einer Änderung der Länge l um Δl gilt folglich: F = M1 / l + ∆l If the length l is changed by Δl, then: F = M1 / l + Δl

Ein Fehler in der Länge l wirkt sich bei einer solchen Kraftmessung am Hebelende unmittelbar und vollständig auf die Drehmomentmessung aus, weil Δl ausschließlich im Nenner steht.An error in the length l has a direct and complete effect on the torque measurement in the case of such a force measurement at the end of the lever, because Δl stands exclusively in the denominator.

In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass eine wesentlich genauere Messung dadurch ermöglicht werden kann, wenn statt einer Kraftmessung am Hebelende eine Messung der Biegung in einer vom Ende des Abstützhebels beabstandeten Messebene 9 des Abstützhebels 6 erfolgt.In accordance with the invention, it has been recognized that a substantially more accurate measurement can be made possible by measuring the bend in a measuring plane spaced from the end of the support lever instead of a force measurement at the end of the lever 9 of the support lever 6 he follows.

Nachfolgend wird dies anhand der schematischen Darstellung in 3 erläutert:
Für das insgesamt wirkende Drehmoment M1 gilt, wie oben geschildert: M1 = F·l → F = M1 / l This will be explained below with reference to the schematic representation in FIG 3 explains:
For the total acting torque M1 applies, as described above: M1 = F · l → F = M1 / l

Für das in der Messeebene 9 wirkende Drehmoment M2 gilt: M2 = b·F For that at the trade fair level 9 acting torque M2 applies: M2 = b · F

Durch Substitution ergibt sich: M2 = (l – a)· M1 / l Substitution results in: M2 = (l - a) · M1 / l

Bei einer Änderung der Länge l um Δl gilt folglich: M2 = l + Δl – a / l + Δl·M1 If the length l is changed by Δl, then: M2 = 1 + Δl - a / l + Δl · M1

Da ∆l sowohl im Nenner, als auch im Zähler steht, wirkt sich eine Änderung der Länge L um Δl auf das Messergebnis weniger stark aus; dies umso weniger, je kleiner die Länge a, also der Abstand der Messebene 9, an dem die Biegungsmessung stattfindet, zur Schwenkachse des Schwenklagers 5 ist.Since Δl stands both in the denominator and in the numerator, a change in length L by Δl affects the measurement result less; this is the less, the smaller the length a, ie the distance of the measuring plane 9 , at which the bending measurement takes place, to the pivot axis of the pivot bearing 5 is.

Es ist durch eine entsprechende Abkröpfung des Abstützhebels 6 sogar möglich, dass die Läng a = 0 beträgt, so dass sich eine Änderung der Länge L (zumindest rechnerisch) nicht auf das Messergebnis auswirkt.It is due to a corresponding bend of the support lever 6 even possible that the length a = 0, so that a change in the length L (at least mathematically) does not affect the measurement result.

Bei einer besonderen Ausführung der erfindungsgemäßen Drehmomentmessvorrichtung weist der Abstützhebel einen Doppelbiegebalken auf oder ist als Doppelbiegebalken ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Doppelbiegebalken dadurch gebildet ist, dass in den Abstützhebel eine zentrale Bohrung eingefügt oder ein zentraler Durchgangschlitz eingefügt ist. Insbesondere bei einer solchen Ausführung kann beispielsweise auf der Außenseite des Abstützhebels ein Dehnungsmessstreifen oder eine Anordnung von mehreren Dehnungsmessstreifen befestigt sein.In a particular embodiment of the torque measuring device according to the invention, the support lever has a double bending beam or is designed as a double bending beam. In particular, it can be provided that the double bending beam is formed by the fact that in the support lever inserted a central bore or a central passage slot is inserted. In particular, in such an embodiment, for example, on the outside of the support lever, a strain gauge or an array of a plurality of strain gauges be attached.

Bei einer besonderen Ausführung ist der Abstützhebel einstückig zusammen mit dem Bauteil, beispielsweise als Gussteil oder als Spritzgussteil, hergestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, den Abstützhebel als separates Bauelement, beispielsweise mit Schrauben oder Nieten, nachträglich mit dem Bauteil verbinden.In a particular embodiment, the support lever is integrally formed with the component, for example as a casting or as an injection molded part. However, it is also possible to subsequently connect the support lever as a separate component, for example with screws or rivets, to the component.

Bei einer besonderen Ausführung ist das Bauteil als Haltebauteil ausgebildet, das wenigstens eine um eine Rotationsachse rotierbar gelagert Welle und/oder wenigstens ein um eine Rotationsachse rotierbar gelagertes Zahnrad trägt. Bei der Welle kann es sich insbesondere um die Welle eines Getriebes handeln. Es ist auch möglich, dass es sich bei dem Zahnrad um ein Zahnrad eines Getriebes handelt. Insoweit können in vorteilhafter Weise das Bauteil und/oder die Welle und/oder das Zahnrad Bestandteil eines Getriebes sein. Die genannten Elemente dienen dann nicht nur der Drehmomentmessung. Vielmehr erfüllen diese Elemente gleichzeitig auch eine Aufgabe als Getriebebauteil. Ein solches Getriebe kann vorteilhaft derart betrieben sein, dass eine Drehmomentmessung ohne Beeinflussung der eigentlichen Getriebefunktion möglich ist.In a particular embodiment, the component is designed as a holding component which carries at least one shaft rotatably mounted about a rotation axis and / or at least one rotatably mounted about a rotational axis mounted gear. The shaft may in particular be the shaft of a transmission. It is also possible that the gearwheel is a gearwheel of a gearbox. In that regard, the component and / or the shaft and / or the gear can be part of a transmission in an advantageous manner. The said elements are then not only the torque measurement. Rather, these elements simultaneously fulfill a task as a transmission component. Such a transmission can advantageously be operated such that a torque measurement without affecting the actual transmission function is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Bauteil um eine Achse drehbar oder schwenkbar gelagert ist, die parallel zur Rotationsachse ausgerichtet ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Bauteil um eine Achse drehbar oder schwenkbar gelagert ist, die koaxial zur Rotationsachse ausgerichtet ist.In an advantageous embodiment, it is provided that the component is mounted rotatably or pivotably about an axis which is aligned parallel to the axis of rotation. Alternatively, it can also be provided that the component is mounted rotatably or pivotably about an axis which is aligned coaxially with the axis of rotation.

Bei einer besonderen Ausführung ist ein Ende des Abstützhebels direkt oder indirekt mit dem Bauteil verbunden oder integral mit diesen hergestellt, während das andere Ende an einem relativ zur Achse, um die das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist, ortsfesten Widerlager abgestützt ist.In a particular embodiment, one end of the support lever is directly or indirectly connected to the component or made integral therewith, while the other end is supported on a stationary abutment relative to the axis about which the component is rotatably or pivotally mounted.

Wie bereits oben geschildert, ist es von besonderem Vorteil für die Messgenauigkeit, wenn die Messvorrichtung die Biegung des Abstützhebels in einer von dem anderen Ende beabstandeten Messebene des Abstützhebels misst, und/oder wenn die Messvorrichtung die Biegung des Abstützhebels in einer von dem anderen Ende beabstandeten Messebene des Abstützhebels misst, wobei die Achse, um die das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist, in der Messebene liegt. Im letztgenannten Fall wirkt sich, wie oben bereits ausführlich erläutert, eine Schwankung der Länge l des Abstützhebels nicht auf das Messergebnis aus.As already described above, it is of particular advantage for the measurement accuracy when the measuring device, the bending of the support lever in measures a measured from the other end measuring plane of the support lever, and / or when the measuring device measures the bending of the support lever in a spaced from the other end measurement plane of the support lever, wherein the axis about which the component is rotatably or pivotally mounted, in the measurement plane lies. In the latter case, as already explained in detail above, a fluctuation in the length l of the support lever does not affect the measurement result.

Um zu gewährleisten, dass der Aufstützpunkt des Abstützhebels an dem Widerlager möglichst genau definiert ist, ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführung vorgesehen, dass sich der Abstützhebel über ein Abstützelement, insbesondere eine Rolle oder eine Spitze oder eine Schneide, an einem Widerlager abstützt. Das Abstützelement kann insbesondere an dem Abstützhebel befestigt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Abstützelement an dem Wiederlager befestigt ist.In order to ensure that the support point of the support lever is defined as accurately as possible on the abutment is provided in a particularly advantageous embodiment, that the support lever via a support element, in particular a roller or a tip or a cutting edge, is supported on an abutment. The support element may in particular be attached to the support lever. However, it is also possible that the support element is attached to the repository.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist eine Messung des Drehmoments in Bezug auf beide Drehrichtungen bzw. Schwenkrichtungen möglich. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Abstützhebel sowohl in Bezug auf eine erste Dreh- oder Schwenkrichtung mit einem ersten Widerlager und in Bezug auf die entgegengesetzte Dreh- oder Schwenkrichtung mit einem zweiten Widerlager abgestützt ist.In a particularly advantageous embodiment, a measurement of the torque with respect to both directions of rotation or pivoting directions is possible. For this purpose, it can be provided, in particular, that the support lever is supported both with respect to a first rotational or pivoting direction with a first abutment and with respect to the opposite direction of rotation or pivoting with a second abutment.

Von ganz besonderem Vorteil ist eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, die mit einer erfindungsgemäßen Drehmomentvorrichtung ausgerüstet ist.Of very particular advantage is a drive device, in particular a drive device for a bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, which is equipped with a torque device according to the invention.

Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das drehbar oder schwenkbar gelagerte Bauteil Bestandteil eines Motors oder eines Getriebes der Antriebsvorrichtung ist, und/oder dass das drehbar oder schwenkbar gelagerte Bauteil wenigstens eine um eine Rotationsachse rotierbar gelagerte Welle trägt, die Bestandteil eines Motors oder eines Getriebes der Antriebsvorrichtung ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das drehbar oder schwenkbar gelagerte Bauteil wenigstens ein um eine Rotationsachse rotierbar gelagertes Zahnrad trägt, das Bestandteil eines Motors oder eines Getriebes der Antriebsvorrichtung ist.In particular, it may be advantageously provided that the rotatably mounted or pivotally mounted component is part of a motor or a gear of the drive device, and / or that the rotatably or pivotally mounted component carries at least one shaft rotatably mounted about a rotation axis, the component of an engine or a transmission the drive device is. Alternatively or additionally, it can also be provided that the rotatably or pivotally mounted component carries at least one gear rotatably mounted about a rotation axis, which is part of a motor or a transmission of the drive device.

Der Abstützhebel kann sich beispielsweise direkt oder indirekt an einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung abstützen. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Gehäuse der Antriebsvorrichtung ein Wiederlager für den Abstützhebel aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Tretlagergehäuse eines Fahrrades, das Gehäuse bildet und ein Wiederlager für den Abstützhebel bereitstellt.The support lever may, for example, be supported directly or indirectly on a housing of the drive device. For this purpose, it can be provided, in particular, that a housing of the drive device has a return bearing for the support lever. It can also be provided that a bottom bracket shell of a bicycle, the housing forms and provides a repository for the support lever.

Wie bereits erwähnt ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, das eine erfindungsgemäße Drehmomentmessvorrichtung und/oder eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung aufweist besonders vorteilhaft, weil eine sehr präzise Messung des Drehmoments ermöglicht ist und damit sehr genau und entsprechend dem vom Fahrer tatsächlich ausgeübten Drehmoment die Motorunterstützung dosiert werden kann.As already mentioned, a vehicle, in particular a bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, which has a torque measuring device according to the invention and / or a drive device according to the invention is particularly advantageous because a very precise measurement of the torque is possible and thus very accurate and according to the torque actually exerted by the driver Motor support can be dosed.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehmomentmessvorrichtung. Hinsichtlich des Bauteils 1, der Welle 3, des Zahnrades 4 und des Schwenklagers 5 ist die gezeigte Vorrichtung identisch aufgebaut, wie die in 1 dargestellte Vorrichtung. 4 shows an embodiment of a torque measuring device according to the invention. With regard to the component 1 , the wave 3 , the gear 4 and the pivot bearing 5 the device shown is constructed identically, as in 1 illustrated device.

Allerdings erfolgt bei der gezeigten Drehmomentmessvorrichtung keine Kraftmessung mittels eines Kraftsensors am freien Ende des Abstützhebels 6. Vielmehr wird die Biegung des Abstützhebels 6 im Abstand a von der Schwenkachse des Schwenklagers 5, nämlich in einer Messebene 9, gemessen. Nur zur Klarheit sei angemerkt, dass die Messebene 9 senkrecht zur Längserstreckungsrichtung (also vertikal und senkrecht zur Zeichenebene) des Abstützhebels 6 ausgerichtet ist.However, in the torque measuring device shown, no force measurement takes place by means of a force sensor at the free end of the support lever 6 , Rather, the bend of the support lever 6 at a distance a from the pivot axis of the pivot bearing 5 namely at a trade fair level 9 , measured. For the sake of clarity, it should be noted that the measurement level 9 perpendicular to the longitudinal direction (ie vertical and perpendicular to the plane) of the support lever 6 is aligned.

In der Messebene 9 weist der Abstützhebel 6 eine Durchgangsbohrung 10 auf, die den Abstützhebel 6 an dieser Stelle schwächt und die Biegung des Abstützhebels 6 auf die Messeebene 9 konzentriert. In der Messebene 9 ist an der Außenseite des Abstützhebels 6 wenigstens ein Dehnungsmessstreifen 11 angeordnet, dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit vom Maß der Biegung ändert. Durch Messung des elektrischen Widerstandes kann die Biegung des Abstützhebels 6 gemessen und auf das einwirkende Drehmoment geschlossen werden.In the trade fair level 9 has the support lever 6 a through hole 10 on that the support lever 6 At this point it weakens and the bend of the support lever 6 to the trade fair level 9 concentrated. In the trade fair level 9 is on the outside of the support lever 6 at least one strain gauge 11 arranged, whose electrical resistance changes depending on the degree of bending. By measuring the electrical resistance, the bending of the support lever 6 measured and closed on the applied torque.

Der Abstützhebel 6 stützt sich über ein Abstützelement 12, nämlich eine Rolle 13 an einem Widerlager 7 ab. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Ende des Abstützhebels 6 auf dem Widerlager 7 abrollen kann, so dass Verspannungen zwischen dem Auflagepunkt und dem Schwenklager 5 vermieden sind.The support lever 6 is supported by a support element 12 namely a role 13 on an abutment 7 from. In this way it is ensured that the end of the support lever 6 on the abutment 7 can roll off, allowing tension between the support point and the pivot bearing 5 are avoided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bauteil component
22
Haltebauteil holding member
33
Welle wave
44
Zahnrad gear
55
Schwenklager pivot bearing
66
Abstützhebel support lever
77
Widerlager abutment
88th
Kraftsensor force sensor
99
Messeebene fair level
1010
Durchgangsbohrung Through Hole
1111
Dehnungsmessstreifen Strain gauges
1212
Abstützelement supporting
1313
Rolle role

Claims (12)

Drehmomentmessvorrichtung, insbesondere für ein Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, zum Messen eines auf ein Bauteil wirkenden Drehmoments, wobei das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmessvorrichtung einen Abstützhebel aufweist, der das Bauteil abstützt und sich bei Ausübung eines Drehmomentes auf das Bauteil biegt, und dass eine Messvorrichtung vorhanden ist, die die Biegung des Abstützhebels ermittelt.Torque measuring device, in particular for a bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, for measuring a torque acting on a component, wherein the component is rotatably mounted or pivotally, characterized in that the torque measuring device comprises a support lever which supports the component and upon application of a torque on the Component bends, and that a measuring device is present, which determines the deflection of the support lever. Drehmomentmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Abstützhebel einen Doppelbiegebalken aufweist oder als Doppelbiegebalken ausgebildet ist, und/oder dass b. die Messvorrichtung wenigstens einen Dehnungsmessstreifen aufweist und/oder dass c. an dem Abstützhebel ein Dehnungsmessstreifen angeordnet ist und/oder dass d. der Abstützhebel einstückig zusammen mit dem Bauteil hergestellt ist.Torque measuring device according to claim 1, characterized in that a. the support lever has a double bending beam or is designed as a double bending beam, and / or that b. the measuring device has at least one strain gauge and / or that c. on the support lever, a strain gauge is arranged and / or that d. the support lever is made in one piece with the component. Drehmomentmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Haltebauteil ausgebildet ist, das wenigstens eine um eine Rotationsachse rotierbar gelagerte Welle und/oder wenigstens ein um eine Rotationsachse rotierbar gelagertes Zahnrad trägt.Torque measuring device according to claim 1, characterized in that the component is designed as a holding member which carries at least one rotatably mounted about a rotation axis shaft and / or at least one rotatably mounted about a rotation axis gear. Drehmomentmessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Bauteil um eine Achse drehbar oder schwenkbar gelagert ist, die parallel zur Rotationsachse ausgerichtet ist, oder dass b. das Bauteil um eine Achse drehbar oder schwenkbar gelagert ist, die koaxial zur Rotationsachse ausgerichtet ist.Torque measuring device according to claim 3, characterized in that a. the component is mounted rotatably or pivotably about an axis which is aligned parallel to the axis of rotation, or that b. the component is mounted rotatably or pivotably about an axis which is aligned coaxially with the axis of rotation. Drehmomentmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Abstützhebels direkt oder indirekt mit dem Bauteil verbunden ist, während das andere Ende an einem relativ zur Achse, um die das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist, ortsfesten Widerlager abgestützt ist.Torque measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that one end of the support lever is directly or indirectly connected to the component, while the other end is supported on a relative to the axis about which the component is rotatably or pivotally mounted, fixed abutment , Drehmomentmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Messvorrichtung die Biegung des Abstützhebels in einer von dem anderen Ende beabstandeten Messebene des Abstützhebels misst, und/oder dass b. die Messvorrichtung die Biegung des Abstützhebels in einer von dem anderen Ende beabstandeten Messebene des Abstützhebels misst, wobei die Achse, um die das Bauteil drehbar oder schwenkbar gelagert ist, in der Messebene liegt.Torque measuring device according to claim 5, characterized in that a. the measuring device measures the deflection of the support lever in a measuring plane of the support lever that is at a distance from the other end, and / or that b. the measuring device measures the bending of the supporting lever in a measuring plane of the supporting lever spaced from the other end, wherein the axis about which the component is rotatably or pivotally mounted lies in the measuring plane. Drehmomentmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Drehmomentmessvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment sowohl mit einer ersten Ausrichtung, als auch ein Drehmoment mit einer entgegengesetzten Ausrichtung zu messen und/oder dass b. der Abstützhebel sowohl in Bezug auf eine erste Dreh- oder Schwenkrichtung mit einem ersten Widerlager und in Bezug auf die entgegengesetzte Dreh- oder Schwenkrichtung mit einem zweiten Widerlager abgestützt ist.Torque measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a. the torque measuring device is adapted to measure a torque with both a first orientation and a torque with an opposite orientation and / or that b. the support lever is supported with respect to a first rotational or pivotal direction with a first abutment and with respect to the opposite rotational or pivoting direction with a second abutment. Drehmomentmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. sich der Abstützhebel über ein Abstützelement an einem Widerlager abstützt oder dass b. sich der Abstützhebel über ein an dem Abstützhebel befestigtes Abstützelement abstützt oder dass c. sich der Abstützhebel über ein an einem Widerlager befestigtes Abstützelement abstützt.Torque measuring device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a. the support lever is supported by a support element on an abutment or that b. the support lever is supported by a support element fastened to the support lever or that c. the support lever is supported via a support element attached to an abutment. Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, gekennzeichnet, durch eine Drehmomentmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Drive device, in particular for a bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, characterized by a torque measuring device according to one of claims 1 to 8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. das drehbar oder schwenkbar gelagerte Bauteil Bestandteil eines Motors oder eines Getriebes der Antriebsvorrichtung ist, und/oder dass b. das drehbar oder schwenkbar gelagerte Bauteil wenigstens eine um eine Rotationsachse rotierbar gelagerte Welle trägt, die Bestandteil eines Motors oder eines Getriebes der Antriebsvorrichtung ist, und/oder dass c. das drehbar oder schwenkbar gelagerte Bauteil wenigstens ein um eine Rotationsachse rotierbar gelagertes Zahnrad trägt, das Bestandteil eines Motors oder eines Getriebes der Antriebsvorrichtung ist.Drive device according to claim 9, characterized in that a. the rotatable or pivotally mounted component is part of an engine or a transmission of the drive device, and / or that b. the rotatably or pivotally mounted component carries at least one shaft rotatably mounted about a rotation axis which is part of a motor or a transmission of the drive device, and / or that c. the rotatably or pivotally mounted component carries at least one gear rotatably mounted about a rotational axis, which is part of an engine or a transmission of the drive device. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstützhebel direkt oder indirekt an einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung abstützt und/oder dass ein Gehäuse der Antriebsvorrichtung ein Wiederlager für den Abstützhebel aufweist. Drive device according to claim 9 or 10, characterized in that the support lever is supported directly or indirectly on a housing of the drive device and / or that a housing of the drive device has a re-storage for the support lever. Fahrzeug, insbesondere Fahrrad mit pedalierabhängiger Motorunterstützung, gekennzeichnet durch eine Drehmomentmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder durch eine Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11.Vehicle, in particular bicycle with pedalierabhängiger engine assistance, characterized by a torque measuring device according to a of claims 1 to 8 and / or by a drive device according to one of claims 9 to 11.
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