KR101259438B1 - Torque sensor device for PAS electric bikes - Google Patents

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이종복
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이앤에이치씨(주)
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Abstract

본 발명은 PAS 전기자전거용 토크센서 장치에 관한 것으로, 특히 중앙으로 크랭크 축이 관통되는 홀을 형성하는 원판형상으로 상기 홀을 관통하는 크랭크 축에 의해 페달 회전축에 고정 체결되는 고정판; 상기 고정판에 배치 형성되는 봉 형태의 지지대; 중앙으로 크랭크 축이 관통되는 홀을 형성하고, 각각의 지지대가 관통 삽입될 수 있도록 대응위치에 회전 장홈이 형성된 스프로킷 기어; 상기 스프로킷 기어와 나사 결합으로 체결되며, 상기 회전 장홈의 대응위치에 댐퍼의 일부가 내부에 수용되고 삽입될 수 있는 댐퍼 삽입부를 형성하는 회전판; 상기 회전판의 댐퍼 삽입부에 수용 삽입되며, 상기 지지대에서 전달되는 상기 고정판의 회전력에 의해 탄성 압축되는 댐퍼; 상기 지지대의 봉 끝에 설치되는 제1 도그와, 상기 제1 도그가 위치되는 대응위치 위의 회전판에 설치되는 제2 도그로 구성되는 측정용 도그부; 및 상기 측정용 도그부의 제1 도그와 제2 도그를 감지하기 위한 제1 감지센서와 제2 감지센서를 구비하는 감지센서판;을 포함하는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치를 개시한다.The present invention relates to a torque sensor device for a PAS electric bicycle, and in particular in the shape of a disk to form a hole through which the crankshaft penetrates a fixed plate fixed to the pedal rotation shaft by a crankshaft penetrating the hole; A rod-shaped support disposed on the fixed plate; A sprocket gear forming a hole through which the crankshaft penetrates to the center, and a rotating long groove is formed at a corresponding position so that each support can be inserted therethrough; A rotating plate which is fastened to the sprocket gear by screwing and forms a damper insertion portion in which a part of the damper is accommodated and inserted into a corresponding position of the rotating long groove; A damper accommodated and inserted into the damper insertion portion of the rotating plate and elastically compressed by the rotational force of the fixed plate transmitted from the support; A measuring dog part comprising a first dog installed at a rod end of the support, and a second dog installed at a rotating plate on a corresponding position where the first dog is positioned; And a sensing sensor plate including a first sensing sensor and a second sensing sensor for sensing the first and second dogs of the measuring dog part.

Description

ＰＡＳ 전기자전거용 토크센서 장치{Torque sensor device for PAS electric bikes}Torque sensor device for PAS electric bikes

본 발명은 PAS(Pedal Assistance system) 전기자전거용 토크센서 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크에 가해지는 토크에 의한 고정판과 회전판을 연결하는 지지대의 변위각을 통해 전기자전거에 채용되는 PAS용의 토크를 쉽게 계측하는 것이 가능하면서도 저렴한 가격으로 구성되는 기구적 매커니즘의 구현이 적용되는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a torque sensor device for a PAS (Pedal Assistance system) electric bicycle, and more particularly, to a PAS employed in an electric bicycle through a displacement angle of a support for connecting a fixed plate and a rotating plate by torque applied to a crank. The present invention relates to a torque sensor device for a PAS electric bicycle, to which a mechanical mechanism that can be easily measured torque and configured at a low cost is applied.

일반적으로 자전거는 사용자의 페달링에 의한 답력을 이용하여 주행하는 것으로서, 평지에서는 그 주행에 어려움이 없으나 언덕 등의 경사로를 올라갈 때에는 많은 힘을 필요로 하게 된다.In general, the bicycle is driven by using the pedaling force of the user, and there is no difficulty in driving on a flat surface, but when climbing a slope such as a hill, much power is required.

이러한 점을 해소하기 위하여, 최근에는 사용자의 답력에 더해 모터의 구동력을 사용하여 주행할 수 있도록 모터를 장착한 전기자전거가 개발되었다.In order to solve this problem, in recent years, an electric bicycle equipped with a motor has been developed to drive by using the driving force of the motor in addition to the user's effort.

즉, 전기자전거에는 배터리로 구동되는 모터가 이용되며, 이러한 전기자전거는 사람이 페달을 밟는 힘만으로 주행하거나, 배터리로 구동되는 모터의 힘만으로 주행하거나, 둘 모두를 이용하여 주행하는 것을 선택할 수 있도록 구성되어 있다.In other words, a battery-powered motor is used for the electric bicycle, and such an electric bicycle allows a person to select to drive by pedaling force, to drive only by the power of a battery-powered motor, or to use both. Consists of.

종래의 전기자전거는 언덕을 올라갈 때 페달의 축에 토크센서를 장착하여 토크센서에서 출력되는 신호에 따라 모터의 구동력을 자동으로 조절하도록 되어 있는 데, 이러한 토크센서는 고가이기 때문에 비용이 많이 소요된다는 문제가 있다.Conventional electric bicycles are equipped with a torque sensor on the shaft of the pedal when climbing the hill to automatically adjust the driving force of the motor according to the signal output from the torque sensor, such torque sensor is expensive, because it is expensive there is a problem.

즉, 전기자전거의 생산원가 및 구매 비용의 증가는 대중화에 걸림돌로 작용하게 된다.In other words, the increase in the production cost and the purchase cost of the electric bicycle is an obstacle to popularization.

현재 시판되고 있는 전기자전거에 장착된 PAS용 토크센서로는 가격이 고가인 토크 트렌듀서를 이용하는 방식과, 대부분의 중국 자전거에 채용되는 저가격의 페달회전 검출(홀센서를 이용한 회전속도 검출) 방식인 의사 PAS방식이 있다.The torque sensor for PAS mounted on the electric bicycle currently on the market is a method of using a high-cost torque transducer and a low-cost pedal rotation detection (rotation speed detection using a hall sensor) adopted in most Chinese bicycles. There is a pseudo PAS method.

직접 측정의 일례로는 뒤틀림 센서 코일에서 뒤틀림에 따라 자기장을 발생시키면 이를 인덕터가 감지하여 전압을 발생시키는 마그네틱(Magnetic) 방식과, 페달과 크랭크 사이에 뒤틀림 센서를 장착하여 이를 측정하는 스트레인 게이지(Strain Gauge) 방식이 있다.One example of direct measurement is a magnetic method in which a magnetic field is generated when a magnetic field is generated by a torsional sensor coil and a voltage is generated, and a strain gauge is installed by measuring a torsion sensor between a pedal and a crank. Gauge)

간접 측정의 일례로는 페달에 속도 센서를 달아 페달의 속도를 측정한 후 이를 미분하여 토크글 측정하는 스피드 메터(Speed Meter) 방식과, 페달의 속도 측정을 홀 센서를 사용하여 측정하는 홀 효과(Hole Effect) 방식이 있다.As an example of indirect measurement, a speed meter is attached to a pedal to measure the speed of the pedal, and then the speed meter method is used to measure the torque. Hole Effect).

본 출원인은 가격이 저렴한 간접측정 방식인 홀 효과(Hole Effect) 센서의 조합 방식이 적용되는 새로운 기구적 매커니즘으로 구성되는 토크센서 장치를 제안하고자 한다.The present applicant intends to propose a torque sensor device composed of a novel mechanical mechanism to which a combination method of a Hall Effect sensor, which is a low-cost indirect measurement method, is applied.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 크랭크에 가해지는 토크에 의한 고정판과 회전판을 연결하는 지지대의 변위각을 통해 전기자전거에 채용되는 PAS용의 실제 토크를 쉽게 계측할 수 있도록 기구적 매커니즘이 구현 적용되는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention for the PAS employed in the electric bicycle through the displacement angle of the support for connecting the fixed plate and the rotating plate by the torque applied to the crank. The present invention provides a torque sensor device for a PAS electric bicycle in which a mechanical mechanism is implemented to easily measure the actual torque of the vehicle.

또한, 본 발명의 다른 목적은 간접측정 방식인 홀 효과(Hole Effect) 센서의 조합으로 구성되는 기구적 매커니즘을 제공함으로써, 저렴한 가격으로 구현될 수 있는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a mechanical mechanism consisting of a combination of the Hall Effect (Hole Effect) sensor indirect measurement method, to provide a torque sensor device for a PAS electric bicycle that can be implemented at a low price. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙으로 크랭크 축이 관통되는 홀을 형성하는 원판형상으로 상기 홀을 관통하는 크랭크 축에 의해 페달 회전축에 고정 체결되는 고정판; 상기 고정판에 배치 형성되는 봉 형태의 지지대; 중앙으로 크랭크 축이 관통되는 홀을 형성하고, 각각의 지지대가 관통 삽입될 수 있도록 대응위치에 회전 장홈이 형성된 스프로킷 기어; 상기 스프로킷 기어와 나사 결합으로 체결되며, 상기 회전 장홈의 대응위치에 댐퍼의 일부가 내부에 수용되고 삽입될 수 있는 댐퍼 삽입부를 형성하는 회전판; 상기 회전판의 댐퍼 삽입부에 수용 삽입되며, 상기 지지대에서 전달되는 상기 고정판의 회전력에 의해 탄성 압축되는 댐퍼; 상기 지지대의 봉 끝에 설치되는 제1 도그와, 상기 제1 도그가 위치되는 대응위치 위의 회전판에 설치되는 제2 도그로 구성되는 측정용 도그부; 및 상기 측정용 도그부의 제1 도그와 제2 도그를 감지하기 위한 제1 감지센서와 제2 감지센서를 구비하는 감지센서판;을 포함하는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치를 개시한다.The present invention for achieving the above object, the fixed plate is fixed to the pedal rotation shaft by a crank shaft penetrating the hole in the shape of a disk to form a hole through which the crank shaft through the center; A rod-shaped support disposed on the fixed plate; A sprocket gear forming a hole through which the crankshaft penetrates to the center, and a rotating long groove is formed at a corresponding position so that each support can be inserted therethrough; A rotating plate which is fastened to the sprocket gear by screwing and forms a damper insertion portion in which a part of the damper is accommodated and inserted into a corresponding position of the rotating long groove; A damper accommodated and inserted into the damper insertion portion of the rotating plate and elastically compressed by the rotational force of the fixed plate transmitted from the support; A measuring dog part comprising a first dog installed at a rod end of the support, and a second dog installed at a rotating plate on a corresponding position where the first dog is positioned; And a sensing sensor plate including a first sensing sensor and a second sensing sensor for sensing the first and second dogs of the measuring dog part.

바람직하게는, 상기 지지대는 상기 스프로킷 기어의 회전 장홈을 관통하고, 상기 댐퍼가 수용 삽입된 회전판의 댐퍼 삽입부에 위치되어 상기 고정판과 회전판을 연결하며, 상기 고정판의 회전에 의하여 발생되는 회전력을 댐퍼에 가하여 힘을 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the support penetrates through the rotational long groove of the sprocket gear, is located in the damper insertion portion of the rotary plate in which the damper is accommodated and connected to the fixed plate and the rotating plate, damper the rotational force generated by the rotation of the fixed plate It is characterized by the transfer of force.

바람직하게는, 상기 댐퍼는 전달되는 힘에 의해 길이가 가변되는 탄성계수를 갖는 고무재 혹은 스프링 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the damper is characterized in that any one of a rubber material or a spring having an elastic modulus whose length is varied by the force transmitted.

바람직하게는, 전기자전거의 회전축에 가해지는 토크(T)는 상기 댐퍼의 탄성계수(K) × 댐퍼의 압축길이(L)로 구하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the torque T applied to the rotating shaft of the electric bicycle is characterized by obtaining the elastic modulus K of the damper x the compression length L of the damper.

바람직하게는, 상기 댐퍼의 압축길이(L)는 상기 댐퍼의 변위각도(E)에 제2 도그의 중심까지의 반지름(r)의 곱으로 구하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the compression length L of the damper is obtained by multiplying the displacement angle E of the damper by the radius r up to the center of the second dog.

바람직하게는, 상기 댐퍼의 변위각도(E)는 상기 고정판에 설치된 제1 도그의 회전을 감지하는 제1 감지센서로부터 초당 검출회수를 측정하여 구한 RPS(A)와, 상기 제1 감지센서와 제2 감지센서에서 감지한 제1 도그와 제2 도그의 감지되는 시간과의 차이(D)를 곱하여 구하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the displacement angle (E) of the damper is an RPS (A) obtained by measuring the number of detections per second from the first detection sensor for detecting the rotation of the first dog installed on the fixed plate, the first detection sensor and the first It is characterized in that it is obtained by multiplying the difference (D) between the detected time of the first dog and the second dog detected by the second sensor.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 PAS 전기자전거용 토크센서 장치에 의하면 다음과 같은 작용효과가 있다.As described above, according to the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention, the following effects are obtained.

먼저, 본 발명은 크랭크에 가해지는 토크에 의한 고정판과 회전판을 연결하는 지지대의 변위각을 통해 전기자전거에 채용되는 PAS용의 토크를 쉽게 계측할 수 있는 기구적 매커니즘을 제공하는 작용효과가 있다.First, the present invention has the effect of providing a mechanical mechanism that can easily measure the torque for the PAS employed in the electric bicycle through the displacement angle of the support connecting the fixed plate and the rotating plate by the torque applied to the crank.

또한, 본 발명은 간접측정 방식인 홀 효과(Hole Effect) 센서의 조합으로 구성되는 기구적 매커니즘을 제공함으로써, 저렴한 구성의 조합을 통한 생산 비용을 절감하게 되고, 그로인한 전기자전거의 가격 저렴화를 통해 대중화에 기여하는 작용효과가 있다.In addition, the present invention provides a mechanical mechanism composed of a combination of the Hall Effect (Hole Effect) sensor indirect measurement method, thereby reducing the production cost through a combination of inexpensive configuration, thereby reducing the price of the electric bicycle It has the effect of contributing to popularization.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 구성을 나타낸 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 조립 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 조립 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 조립 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치 중, 페달 회전축에 고정된 고정판의 구성을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치 중, 스프로킷 기어와 회전축이 체결된 상태의 구성을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치 중, 감지센서판을 나타낸 구성도이다.1 is an exploded perspective view showing the configuration of a torque sensor device for a PAS electric bicycle according to an embodiment of the present invention,
2 is an assembly configuration of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention,
3 is an assembly side view of a torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention;
4 is an assembled front view of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention;
Figure 5 is a perspective view showing the configuration of a fixed plate fixed to the pedal rotation shaft of the torque sensor device for PAS electric bicycle according to the present invention,
Figure 6 is a perspective view showing the configuration of a state in which the sprocket gear and the rotating shaft of the torque sensor device for PAS electric bicycle according to the present invention,
Figure 7 is a block diagram showing a sensing sensor plate of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 구성을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 조립 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 조립 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치의 조립 정면도를 나타낸다.1 is an exploded perspective view showing the configuration of a torque sensor device for a PAS electric bicycle according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an assembly configuration of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention, Figure 3 4 is an assembled side view of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention, and FIG. 4 shows an assembled front view of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention.

본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치는 도 1에 도시되는 바와 같이, 고정판(10), 지지대(20), 스프로킷 기어(30), 회전판(40), 댐퍼(50), 측정용 도그부(60), 및 감지센서판(70)을 포함하여 구성한다.Torque sensor device for PAS electric bicycle according to the present invention, as shown in Figure 1, the fixed plate 10, the support 20, the sprocket gear 30, the rotating plate 40, the damper 50, the measuring dog portion 60, and a sensor plate 70 is configured.

상기 고정판(10)은 중앙으로 크랭크 축(1)이 관통되는 홀(11)을 형성하는 원판형상으로 상기 홀(11)을 관통하는 크랭크 축(1)에 의해 페달 회전축(2)에 고정 체결된다. 여기서, 상기 고정판(10)은 일례로서 140 파이 3티의 크기로 구성된다.The fixing plate 10 is fixed to the pedal rotation shaft 2 by a crank shaft 1 penetrating the hole 11 in the shape of a disk forming a hole 11 through which the crank shaft 1 penetrates to the center. . Here, the fixing plate 10 is configured as an example of the size of 140 pi 3 tee.

상기 지지대(20)는 도 1 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 상기 고정판(10)에 120° 등간격으로 각각 배치 형성되는 봉 형태의 구성이며, 일례로서 길이 30mm, 10파이의 크기로 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 5, the support 20 is a rod-shaped configuration which is formed on the fixing plate 10 at equal intervals of 120 °, for example, having a length of 30 mm and a size of 10 pi. .

이러한 상기 지지대(20)는 후술하는 스프로킷 기어(30)의 회전 장홈(32)을 관통하고, 댐퍼(50)가 수용 삽입된 회전판(40)의 댐퍼 삽입부(41)에 위치되어 고정판(10)과 회전판(40)을 연결하며, 고정판(10)의 회전에 의하여 발생되는 회전력을 댐퍼(50)에 가하여 힘을 전달한다.The support 20 is penetrated through the rotating long groove 32 of the sprocket gear 30 to be described later, the damper 50 is located in the damper insertion portion 41 of the rotary plate 40 accommodated insertion stationary plate 10 And the rotation plate 40, and transmits the force by applying the rotational force generated by the rotation of the fixed plate 10 to the damper 50.

상기 스프로킷 기어(30)는 중앙으로 크랭크 축(1)이 관통되는 홀(31)을 형성하고, 각각의 지지대(20)가 관통 삽입될 수 있도록 대응위치에 예를 들어 3개의 회전 장홈(32)이 형성된다.The sprocket gear 30 forms a hole 31 through which the crankshaft 1 penetrates to the center, and for example, three rotating long grooves 32 at corresponding positions so that each support 20 can be inserted therethrough. Is formed.

여기서, 상기 회전 장홈(32)은 일례로서 50mm의 크기를 가지도록 구성된다.Here, the rotating long groove 32 is configured to have a size of 50mm as an example.

또한, 상기 스프로킷 기어(30)는 미도시한 체인변속기가 부착되는 형태의 구조로서, 체인변속기의 중심 축에서 제일 큰 체인 스프로킷의 100파이 위치에 상기 회전 장홈(32)이 형성되는 구조로 구성된다.In addition, the sprocket gear 30 has a structure in which a chain transmission (not shown) is attached, and has a structure in which the rotating long groove 32 is formed at a position 100 pi of the largest chain sprocket in the central axis of the chain transmission. .

상기 회전판(40)은 상기 스프로킷 기어(30)와 나사(3) 결합으로 체결되며, 상기 예를 들어 3개의 회전 장홈(32)의 대응위치에 댐퍼(50)의 일부가 내부에 수용되고 삽입될 수 있는 예를 들어 3개의 댐퍼 삽입부(41)를 형성하는 원판형태로 구성된다.The rotating plate 40 is fastened by coupling the sprocket gear 30 and the screw 3, for example, a part of the damper 50 is accommodated therein and inserted into a corresponding position of the three rotating long grooves 32, for example. For example, it can be configured in the form of a disk forming three damper inserts 41.

상기 댐퍼(50)는 상기 회전판(40)의 댐퍼 삽입부(41)에 수용 삽입되며, 상기 지지대(20)에서 전달되는 상기 고정판(10)의 회전력에 의해 탄성 압축된다.The damper 50 is received and inserted into the damper insertion portion 41 of the rotating plate 40, and is elastically compressed by the rotational force of the fixing plate 10 transmitted from the support 20.

여기서, 상기 댐퍼(50)는 전달되는 힘에 의해 길이가 가변되는 탄성계수를 갖는 고무재 혹은 스프링 중 어느 하나로 구성될 수 있다.Here, the damper 50 may be made of any one of a rubber material or a spring having an elastic modulus whose length is varied by the force transmitted.

상기 측정용 도그부(60)는 상기 지지대(20)의 봉 끝에 설치되는 제1 도그(61)와, 상기 제1 도그(61)가 위치되는 대응위치 위의 회전판(40)에 설치되는 제2 도그(62)로 구성된다.The measuring dog part 60 may include a first dog 61 installed at the end of the rod of the support 20 and a second plate installed on the rotating plate 40 on a corresponding position where the first dog 61 is located. Dog 62.

상기 감지센서판(70)은 상기 측정용 도그부(60)의 제1 도그(61)와 제2 도그(62)를 감지하기 위한 제1 감지센서(71)와 제2 감지센서(72)를 구비한다.The detection sensor plate 70 may include a first detection sensor 71 and a second detection sensor 72 for detecting the first dog 61 and the second dog 62 of the measurement dog part 60. Equipped.

본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 크랭크 축(1)과 체결되는 페달 회전축(2) 사이에 체결되는 구성으로, 먼저 상기 페달 회전축(2)에 제1 도그(61)가 설치된 봉 형태의 지지대(20)가 예를 들어 120° 등각으로 배치 형성된 고정판(10)이 위치한다.The torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention, as shown in Figure 1, is configured to be fastened between the crank shaft (1) and the pedal rotation shaft 2 is fastened, first to the pedal rotation shaft (2) The rod-shaped support base 20 in which the dog 61 is installed is disposed, for example, at a fixed plate 10 having a 120 degree equivalence.

다음, 상기 댐퍼(50)가 수용 삽입된 회전판(40)과 스프로킷 기어(30)가 나사(3) 결합으로 체결된 상태에서, 상기 고정판(10)에 형성된 지지대(20)를 통해 결합된다.Next, in the state where the damper 50 is accommodated, the rotary plate 40 and the sprocket gear 30 are coupled to each other by the screw 3, and are coupled through the support 20 formed in the fixing plate 10.

이때, 상기 지지대(20)는 상기 스프로킷 기어(30)의 회전 장홈(32)을 관통하고, 상기 댐퍼(50)가 수용 삽입된 회전판(40)의 댐퍼 삽입부(41)의 빈 공간에 위치된다. 즉, 상기 지지대(20)는 상기 회전 장홈(32)에 수용 삽입된 댐퍼(50)의 일측과 맞닿은 상태의 위치에 놓이게 된다.At this time, the support 20 is penetrated through the rotating long groove 32 of the sprocket gear 30, the damper 50 is located in the empty space of the damper insertion portion 41 of the rotary plate 40 accommodated and inserted . That is, the support 20 is placed in a position in contact with one side of the damper 50 accommodated in the rotation long groove (32).

이에 따라, 상기 회전판(40)의 댐퍼 삽입부(41)에 위치하는 제1 도그(61)와, 상기 제1 도그(61)의 위치에 대응하는 바로 위의 회전판(40)상에 제2 도그(62)가 위치하게 되고, 상기 제1 도그(61) 및 제2 도그(62)와 대응하는 위치에 감지센서판(70)이 위치하게 된다.Accordingly, the second dog on the first dog 61 positioned in the damper insertion portion 41 of the rotary plate 40 and the immediately above the rotary plate 40 corresponding to the position of the first dog 61. The 62 is positioned, and the sensing sensor plate 70 is positioned at a position corresponding to the first dog 61 and the second dog 62.

여기서, 상기 감지센서판(70)의 제1 감지센서(71)는 제1 도그(61)를 감지하도록 대응되고, 제2 감지센서(72)는 제2 도그(62)를 감지하도록 대응되게 설치된다.Here, the first detection sensor 71 of the detection sensor plate 70 corresponds to detect the first dog 61, and the second detection sensor 72 is installed to correspond to the second dog 62. do.

상기와 같은 순서로 조립되는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치는 도 2의 조립 사시도와, 도 3의 조립 측면도, 및 도 4의 조립 정면도로 나타낼 수 있다.The torque sensor device for a PAS electric bicycle assembled in the above order may be represented by an assembling perspective view of FIG. 2, an assembling side view of FIG. 3, and an assembling front view of FIG. 4.

도 5는 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치 중, 페달 회전축에 고정된 고정판의 구성을 사시도로 나타내고, 도 6은 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치 중, 스프로킷 기어와 회전축이 체결된 상태의 구성을 사시도로 나타내며, 도 7은 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치 중, 감지센서판의 구성을 나타낸다.5 is a perspective view showing the configuration of a fixed plate fixed to the pedal rotation shaft of the PAS electric bicycle torque sensor device according to the present invention, Figure 6 is a sprocket gear and the rotating shaft of the torque sensor device for PAS electric bicycle according to the present invention The configuration of the fastened state is shown in a perspective view, Figure 7 shows the configuration of the sensing sensor plate of the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention.

본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치는, 상기의 구성들을 통해 전기자전거의 회전축에 가해지는 실제 토크(T)를 측정하게 된다.The torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention measures the actual torque (T) applied to the rotating shaft of the electric bicycle through the above configurations.

여기서, 전기자전거의 회전축에 가해지는 토크(T)는 상기 댐퍼(50)의 탄성계수(K) × 댐퍼의 압축길이(L)로 구하게 된다.Here, the torque T applied to the rotating shaft of the electric bicycle is obtained by the elastic modulus K of the damper 50 x the compression length L of the damper.

여기서, 댐퍼(50)의 탄성계수는 댐퍼의 재질종류에 따라 알려져 있는 것이므로 적당한 종류를 선택하여 사용할 수 있다.Here, the elastic modulus of the damper 50 is known according to the material type of the damper, so that an appropriate kind can be selected and used.

이때, 상기 댐퍼(50)의 압축길이(L)는 상기 댐퍼(50)의 변위각도(E)에 제2 도그(62)의 중심까지의 반지름(r)의 곱으로 구하게 되고, 상기 댐퍼(50)의 변위각도(E)는 상기 고정판(10)에 설치된 제1 도그(61)의 회전을 감지하는 제1 감지센서(71)로부터 초당 검출회수를 측정하여 구한 RPS(A)와, 상기 제1 감지센서(71)와 제2 감지센서(72)에서 감지한 제1 도그(61)와 제2 도그(62)의 감지되는 시간과의 차이(D)를 곱하여 구하게 된다.In this case, the compression length L of the damper 50 is obtained by multiplying the displacement angle E of the damper 50 by the radius r up to the center of the second dog 62 and the damper 50. The displacement angle (E) of) is obtained by measuring the number of detections per second from the first detection sensor 71 detecting the rotation of the first dog 61 installed on the fixed plate 10, and the first The difference between the detected time of the first dog 61 and the second dog 62 detected by the detection sensor 71 and the second detection sensor 72 is multiplied.

이하, 본 발명에 따른 PAS 전기자전거용 토크센서 장치를 이용한 토크 계측 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a torque measurement process using the torque sensor device for a PAS electric bicycle according to the present invention will be described.

먼저, 크랭크 축(1)에 고정된 고정판(10)이 페달 회전축(2)의 회전에 따라 상기 고정판(10)에 형성된 지지대(20)가 댐퍼(50)에 회전력을 전달하게 되고, 상기 댐퍼(50)는 전달받은 회전력의 힘에 의해 가압되며, 이에 따라 상기 제1 도그(61)와 제2 도그(62)의 대응위치에 간격의 차이가 발생된다.First, as the fixed plate 10 fixed to the crank shaft 1 rotates the pedal rotation shaft 2, the support 20 formed on the fixed plate 10 transmits rotational force to the damper 50, and the damper ( 50 is pressurized by the force of the transmitted rotational force, and thus a difference in spacing occurs at a corresponding position of the first dog 61 and the second dog 62.

즉, 상기 댐퍼(50)의 탄성계수 만큼 전달받은 회전력에 의한 제1, 및 제2 도그(61,62)의 위치 간격이 발생하게 된다.That is, the position gap between the first and second dogs 61 and 62 is generated by the rotational force transmitted by the elastic modulus of the damper 50.

이러한 상태에서 상기 감지센서판(70)에 구성되는 제1 감지센서(71)는 상기 고정판(10)에 설치된 상기 제1 도그(61)의 회전을 감지하고, 초당 검출회수를 측정하여 RPS(Revolutions Per Second)를 구하게 된다. 이때, 상기 RPS에 60을 곱하게 되면 분당회전수인 RPM(Revolutions Per Minute)이 된다.In this state, the first detection sensor 71 configured in the detection sensor plate 70 detects the rotation of the first dog 61 installed in the fixed plate 10, measures the number of detections per second, and measures RPS (Revolutions). Per Second). In this case, multiplying the RPS by 60 results in revolutions per minute (RPM).

즉, 1RPS는 2π(2×3.141592) [rad/sed]이다.That is, 1 RPM is 2π (2 x 3.141592) [rad / sed].

이와 동시에, 상기 고정판(10)에 설치된 제1 도그(61)의 회전을 감지하는 제1 감지센서(71)에서 감지된 시간과, 체인 스프로킷(30)에 설치된 회전판(40)에 설치된 제2 도그(62)의 회전을 감지하는 제2 감지센서(72)에서 감지된 시간과의 차(D)를 계산한다.At the same time, the time detected by the first detection sensor 71 for detecting the rotation of the first dog 61 installed in the fixed plate 10, and the second dog installed in the rotating plate 40 installed in the chain sprocket 30 The difference D from the time detected by the second detection sensor 72 detecting the rotation of the 62 is calculated.

이러한 시간 차이(D)는 상기 댐퍼(50)에 가해진 힘의 세기에 따라 변하는 값이며, 토크가 클수록 그 시간단위는 크게 나타난다.This time difference D is a value that changes depending on the strength of the force applied to the damper 50, and the larger the torque, the larger the time unit.

다음, 상기의 과정으로 검출된 RPS(A)에 시간 차(D)를 곱하면 상기 댐퍼(50)의 변위각도(E, 단위:radian)를 계산할 수 있다Next, by multiplying the time difference (D) by the RPS (A) detected by the above process, it is possible to calculate the displacement angle (E, unit: radian) of the damper 50.

즉, 변위각도(E)= RPS(A)×2π[rad/sec]×시간차이(D)(sec)로 정의된다.That is, the displacement angle E is defined as RPS (A) x 2 pi [rad / sec] x time difference D (sec).

다음, 상기 회전판(40)에 설치된 제2 도그(62)는 미리 정해진 위치에 고정되게 설치되므로 제2 도그(62)의 중심까지의 반지름(r, 단위 mm)은 미리 정의된 상태이므로 알 수 있다.Next, since the second dog 62 installed in the rotating plate 40 is installed to be fixed at a predetermined position, the radius r up to the center of the second dog 62 may be known because it is a predefined state. .

따라서, 상기 댐퍼(50)의 압축길이(L)는 변위각도(E)에 제2 도그(62)의 중심까지 반지름(r)의 곱에 의해 계산된다.Accordingly, the compression length L of the damper 50 is calculated by multiplying the displacement angle E by the radius r up to the center of the second dog 62.

이렇게 계산된 상기 댐퍼(50)의 압축길이(L)에 댐퍼(50)의 탄성계수(K)를 곱하면 최종적으로 전기자전거의 회전축에 가해지는 토크(T)의 계산이 이루어지게 된다.When the compression length L of the damper 50 is multiplied by the elastic modulus K of the damper 50, the torque T applied to the rotating shaft of the electric bicycle is finally calculated.

즉, 본 발명은 크랭크에 가해지는 토크에 의한 상기 고정판(10)과 회전판(40)을 연결하는 지지대(20)의 변위각을 통해 구하는 원리를 제공한다.That is, the present invention provides a principle obtained through the displacement angle of the support 20 for connecting the fixed plate 10 and the rotating plate 40 by the torque applied to the crank.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예에 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 적용되고 변형실시될 수 있다.Although the present invention has been described in more detail with reference to the embodiments, the present invention is not necessarily limited to these embodiments and may be variously applied and modified without departing from the spirit of the present invention.

10 : 고정판 11 : 홀
20 : 지지대 30 : 스프로킷 기어
31 ; 홀 32 : 회전 장홈
40 : 회전판 41 : 댐퍼 삽입부
50 : 댐퍼 60 : 측정용 도그부
61 : 제1 도그 62 : 제2 도그
70 : 감지센서판 71 : 제1 감지센서
72 : 제2 감지센서10: fixing plate 11: hole
20: support 30: sprocket gear
31; Hole 32: rotating long groove
40: rotating plate 41: damper insert
50 damper 60measurement dog part
61: first dog 62: second dog
70: detection sensor plate 71: first detection sensor
72: second detection sensor

Claims (6)

중앙으로 크랭크 축이 관통되는 홀을 형성하는 원판형상으로 상기 홀을 관통하는 크랭크 축에 의해 페달 회전축에 고정 체결되는 고정판;
상기 고정판에 배치 형성되는 봉 형태의 지지대;
중앙으로 크랭크 축이 관통되는 홀을 형성하고, 각각의 지지대가 관통 삽입될 수 있도록 대응위치에 회전 장홈이 형성된 스프로킷 기어;
상기 스프로킷 기어와 나사 결합으로 체결되며, 상기 회전 장홈의 대응위치에 댐퍼의 일부가 내부에 수용되고 삽입될 수 있는 댐퍼 삽입부를 형성하는 회전판;
상기 회전판의 댐퍼 삽입부에 수용 삽입되며, 상기 지지대에서 전달되는 상기 고정판의 회전력에 의해 탄성 압축되는 댐퍼;
상기 지지대의 봉 끝에 설치되는 제1 도그와, 상기 제1 도그가 위치되는 대응위치 위의 회전판에 설치되는 제2 도그로 구성되는 측정용 도그부; 및
상기 측정용 도그부의 제1 도그와 제2 도그를 감지하기 위한 제1 감지센서와 제2 감지센서를 구비하는 감지센서판;을 포함하며,
전기자전거의 회전축에 가해지는 토크(T)는,
상기 댐퍼의 탄성계수(K) × 댐퍼의 압축길이(L)로 구하는 것이며,
상기 댐퍼의 압축길이(L)는,
상기 댐퍼의 변위각도(E)에 제2 도그의 중심까지의 반지름(r)의 곱으로 구하는 것인 것이며,
상기 댐퍼의 변위각도(E)는,
상기 고정판에 설치된 제1 도그의 회전을 감지하는 제1 감지센서로부터 초당 검출회수를 측정하여 구한 RPS(A)와, 상기 제1 감지센서와 제2 감지센서에서 감지한 제1 도그와 제2 도그의 감지되는 시간과의 차이(D)를 곱하여 구하는 것을 특징으로 하는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치.A fixed plate fixed to the pedal rotation shaft by a crank shaft penetrating the hole in a disk shape to form a hole through which the crank shaft passes through the center;
A rod-shaped support disposed on the fixed plate;
A sprocket gear forming a hole through which the crankshaft penetrates to the center, and a rotating long groove is formed at a corresponding position so that each support can be inserted therethrough;
A rotating plate which is fastened to the sprocket gear by screwing and forms a damper insertion portion in which a part of the damper is accommodated and inserted into a corresponding position of the rotating long groove;
A damper accommodated and inserted into the damper insertion portion of the rotating plate and elastically compressed by the rotational force of the fixed plate transmitted from the support;
A measuring dog part comprising a first dog installed at a rod end of the support, and a second dog installed at a rotating plate on a corresponding position where the first dog is positioned; And
And a sensing sensor plate including a first sensing sensor and a second sensing sensor for sensing the first and second dogs of the measuring dog part.
Torque (T) applied to the rotating shaft of the electric bicycle,
The elastic modulus (K) of the damper x the compression length (L) of the damper,
Compression length (L) of the damper is,
It is to be obtained by multiplying the displacement angle (E) of the damper by the radius (r) to the center of the second dog,
The displacement angle E of the damper is
RPS (A) obtained by measuring the number of detections per second from a first detection sensor for detecting the rotation of the first dog installed on the fixed plate, the first dog and the second dog detected by the first and second sensors Torque sensor device for a PAS electric bicycle, characterized in that to obtain by multiplying the difference (D) of the detected time. 제 1항에 있어서,
상기 지지대는,
상기 스프로킷 기어의 회전 장홈을 관통하고, 상기 댐퍼가 수용 삽입된 회전판의 댐퍼 삽입부에 위치되어 상기 고정판과 회전판을 연결하며, 상기 고정판의 회전에 의하여 발생되는 회전력을 댐퍼에 가하여 힘을 전달하는 것을 특징으로 하는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치.The method of claim 1,
[0028]
Penetrating the rotating long groove of the sprocket gear, the damper is located in the damper insertion portion of the rotary plate accommodated and inserted to connect the fixed plate and the rotating plate, and transmits the force by applying the rotational force generated by the rotation of the fixed plate to the damper Torque sensor device for a PAS electric bicycle characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 댐퍼는,
전달되는 힘에 의해 길이가 가변되는 탄성계수를 갖는 고무재 혹은 스프링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 PAS 전기자전거용 토크센서 장치.The method of claim 1,
The damper is,
Torque sensor device for a PAS electric bicycle, characterized in that any one of a rubber material or a spring having an elastic modulus variable in length by the force transmitted. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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