TWI763366B - 扭力傳感器 - Google Patents

扭力傳感器 Download PDF

Info

Publication number
TWI763366B
TWI763366B TW110108849A TW110108849A TWI763366B TW I763366 B TWI763366 B TW I763366B TW 110108849 A TW110108849 A TW 110108849A TW 110108849 A TW110108849 A TW 110108849A TW I763366 B TWI763366 B TW I763366B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sleeve
magnetic
cam slider
sensor
lift structure
Prior art date
Application number
TW110108849A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202235835A (zh
Inventor
王文宏
王炳欽
Original Assignee
和碩聯合科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 和碩聯合科技股份有限公司 filed Critical 和碩聯合科技股份有限公司
Priority to TW110108849A priority Critical patent/TWI763366B/zh
Priority to US17/542,308 priority patent/US11714013B2/en
Priority to CN202210156489.6A priority patent/CN115077749B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI763366B publication Critical patent/TWI763366B/zh
Publication of TW202235835A publication Critical patent/TW202235835A/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/411—Torque sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/42—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting
    • B62J45/421—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by mounting at the pedal crank
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G01L1/122—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0042—Force sensors associated with force applying means applying a torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/225—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to foot actuated controls, e.g. brake pedals

Abstract

一種扭力傳感器，包括機殼總成、套筒組、從動凸輪滑塊、驅動凸輪滑塊、彈性件、磁性感測器以及磁性件。套筒組包括第一套筒、第二套筒及第三套筒。第一套筒設置在機殼總成，具有第一側及第二側。第二套筒具有相連的頭部以及頸部，其中頸部套設在第一套筒的第二側；第三套筒設置在第一套筒以及第二套筒之間；從動凸輪滑塊連接在第二套筒的頭部；驅動凸輪設置以環繞從動凸輪滑塊的外側，且驅動凸輪滑塊及從動凸輪滑塊能夠相對轉動，驅動凸輪滑塊具有一第一凸輪揚程結構，而從動凸輪滑塊具有與第一凸輪揚程結構相接觸的一第二凸輪揚程結構；彈性件設置以環繞第二套筒的外側，其一端抵靠於第三套筒，且另一端抵靠於頭部；磁性感測器以及磁性件的其中之一設置在機殼總成，其中另一設置在套筒組，其中磁性感測器及磁性件相對而設。當一外力施加於在扭力傳感器，使驅動凸輪滑塊與從動凸輪滑塊相對轉動時，第一凸輪揚程結構及第二凸輪揚程結構彼此導引以使驅動凸輪滑塊及從動凸輪滑塊產生相對位移，致使驅動凸輪滑塊推動第二套筒相對第一套筒移動而改變磁性件與磁性感測器的相對距離以測得磁通量的變化。

Description

扭力傳感器
本發明是有關於一種傳感器，且特別是有關於一種扭力傳感器。
常見的扭力傳感器(Torque Sensor)有接觸式與非接觸式。接觸式的扭力傳感器大多使用壓電材料應變規(Strain gauge)，且應用於扭力計或電動馬達輔助腳踏車。非接觸式的扭力傳感器大多使用表面聲波感測(台灣專利TWI651521B)或磁致伸縮(中國專利CN101258390)，且上述兩者同樣可應用於電動馬達輔助腳踏車的扭力傳感上。
本發明提供一種扭力傳感器，其相較於傳統作法具有產品輕量化及成本便宜的優點。
本發明的一種扭力傳感器包括機殼總成、套筒組、從動凸輪滑塊、驅動凸輪滑塊、彈性件、磁性感測器以及磁性件。套筒組包括第一套筒、第二套筒及第三套筒。第一套筒設置在機殼總成，具有第一側及第二側；第二套筒具有相連的頭部以及頸部，其中頸部套設在第一套筒的第二側；第三套筒設置在第一套筒以及第二套筒之間；從動凸輪滑塊連接在第二套筒的頭部；驅動凸輪滑塊設置以環繞從動凸輪滑塊的外側，且驅動凸輪滑塊及從動凸輪滑塊能夠相對轉動，驅動凸輪滑塊具有一第一凸輪揚程結構，而從動凸輪滑塊具有一第二凸輪揚程結構，第二凸輪揚程結構與第一凸輪揚程結構相接觸；彈性件設置以環繞第二套筒的外側，彈性件的一端抵靠於第三套筒，且彈性件的另一端抵靠於第二套筒的頭部；磁性感測器及磁性件的其中之一設置在機殼總成，且磁性感測器及磁性件的其中另一設置在套筒組，其中磁性感測器及磁性件相對而設。當一外力施加於在扭力傳感器，使驅動凸輪滑塊與從動凸輪滑塊相對轉動時，第一凸輪揚程結構及第二凸輪揚程結構彼此導引以使驅動凸輪滑塊及從動凸輪滑塊產生相對位移，致使驅動凸輪滑塊推動第二套筒相對第一套筒移動而改變磁性件與磁性感測器的相對距離以測得磁通量的變化。
在本發明的一實施例中，上述的磁性件相對磁性感測器移動。
在本發明的一實施例中，上述的機殼總成具有凹槽，而第二套筒的頭部具有翼部，且翼部位於凹槽中，磁性感測器及磁性件的其中之一設置在凹槽，且磁性感測器及磁性件的其中另一設置在翼部。
在本發明的一實施例中，扭力傳感器還包括至少一滾珠入子，設置在第一凸輪揚程結構及第二凸輪揚程結構的其中之一內，且面對第一凸輪揚程結構及第二凸輪揚程結構的其中另一的嚙合面。
在本發明的一實施例中，上述的驅動凸輪滑塊具有定位銷，而從動凸輪滑塊具有導引槽，導引槽沿著從動凸輪滑塊的圓周方向延伸從動凸輪滑塊的圓周的1/4長，而定位銷設置於導引槽中。
在本發明的一實施例中，上述的導引槽具有第一端以及第二端。
在本發明的一實施例中，上述的第一套筒為彈簧調節螺絲，與第二套筒以螺紋嚙合。
在本發明的一實施例中，上述的第三套筒具有本體、自本體突出並延伸的懸臂，以及底部，磁性感測器及磁性件的其中另一設置在懸臂，懸臂具有第一表面且底部具有第二表面，第一表面與第二表面相接觸，且第一表面及第二表面的至少其中之一為斜面。第二套筒相對第一套筒移動時，第一表面及第二表面相對移動以改變磁性件與磁性感測器的相對距離。
在本發明的一實施例中，上述的扭力傳感器還包括設置於驅動凸輪滑塊與第二套筒之間的摩擦片。
在本發明的一實施例中，還包括第一滾珠軸承以及第二滾珠軸承。第一滾珠軸承套設於第一套筒的第一側。第二滾珠軸承套設於驅動凸輪滑塊的第四側，其中頭部具有第三側，且第四側對應於驅動凸輪滑塊套設在第三側
基於上述，本發明的扭力傳感器中的彈性件彈力可依照製造需求而微調，亦方便日後檢修時微調扭力荷重。
[第一實施例]
圖1為應用有本發明的扭力傳感器的電動馬達輔助腳踏車的示意圖。圖2為圖1的局部示意圖。請同時參考圖1及圖2，本實施例的扭力傳感器1可應用在電動馬達輔助腳踏車MB(以下簡稱腳踏車)，其中扭力傳感器1與電動馬達3以及腳踏曲柄2、4連動。
在本實施例中，扭力傳感器1設置在腳踏車MB的曲柄傳動軸9中並且與曲柄傳動軸9結合，而電動馬達3固定於車架F，且電動馬達3透過傳動齒輪與扭力傳感器1連動。
具體地說，腳踏車MB具有用以讓騎乘者的腳能夠施力的腳踏曲柄2、4。電動馬達3是輔助動力的來源。電動馬達傳動齒輪5與傳感器傳動齒輪8嚙合傳動，以使電動馬達3的輔助動力經由電動馬達傳動齒輪5輸出。
腳踏車MB的曲柄傳動大齒輪盤6固定在曲柄傳動軸 9上並與傳動齒輪鍊條7嚙合傳動到後車輪齒輪組B。
傳感器傳動齒輪 8 固定在曲柄傳動軸 9上並與電動馬達傳動齒輪5嚙合以接受電動馬達3傳來的電動輔助動力。
曲柄傳動軸9為腳踏施力端曲柄連結之軸心，曲柄傳動軸9轉動而產生的扭力連動到傳感器傳動齒輪 8及曲柄傳動大齒輪盤6，進而接受電動馬達3的動力輔助及連結鍊輪到車子的後輪T輸出動力。
圖3為腳踏車中扭力傳感器1、電動馬達3及腳踏曲柄2、4的另一種組裝方式的示意圖，而圖4為圖3的局部示意圖。請同時參考圖3及圖4，在另一種實施方式中，扭力傳感器1設置在曲柄傳動軸9以及電動馬達3之間，且扭力傳感器1、曲柄傳動軸9及電動馬達3透過各自的傳動齒輪連動，此處不再重複說明。
在如圖1所示的腳踏車MB，扭力傳感器1的機殼總成1a (將於後說明)可與曲柄傳動軸9在結構上一體成形地為一套件而固定在車架F上；或者，也可以是如圖3所示的腳踏車MB，扭力傳感器1與曲柄傳動軸9形成各自獨立的單體套件而固定在車架F上，依照需求而選擇設置方式。
圖5為應用於前述圖1及圖3的腳踏車中的扭力傳感器1的示意圖。請參考圖5，本實施例的扭力傳感器1包括機殼總成1a、套筒組91、第一滾珠軸承10、驅動凸輪滑塊17、第二滾珠軸承18、彈性件13、磁性感測器14以及磁性件15a。
套筒組91包括第一套筒11、第二套筒15及第三套筒12。第一套筒11固定地設置在機殼總成1a。第一套筒11具有軸向A，以及在軸向A上位於相反兩側的第一側S1及第二側S2。第一滾珠軸承10沿著軸向A套設於第一套筒11的第一側S1且與左側的腳踏曲柄2連接。第一套筒11由耐磨耗的塑膠或由耐磨耗且不導磁的金屬材料製作而成。
本文中所指出的第一元件套設於第二元件，或是第一元件與第二元件彼此套設等有關於套設的描述，是指第一元件與第二元件設置為共軸，且具有外包覆內的關係；即一元件環繞在另一元件的外側。在某些情況之下，套設的第一元件與第二元件還能夠相對轉動。
第二套筒15具有頭部151以及頸部152，頭部151連接頸部152，其中頭部151的直徑大於頸部152的直徑。第二套筒15的頸部152沿著軸向A套設在第一套筒11的第二側S2。
第三套筒12設置在第一套筒11以及第二套筒15之間。
驅動凸輪滑塊17具有第三側S3以及第四側S4，其中第三側S3沿著軸向A套設在第二套筒15的頭部151，而第二滾珠軸承18沿著軸向A套設在驅動凸輪滑塊17的第四側S4，且第二滾珠軸承18與右側的腳踏曲柄4連接。
第一滾珠軸承10與第二滾珠軸承18置於扭力傳感器1的兩端並固定在曲柄傳動軸9，可確保扭力傳感器1的轉動平順。
彈性件13為壓縮彈簧，套設在第二套筒15之外，其中彈性件13的一端抵靠於第三套筒12，且彈性件13的另一端抵靠於第二套筒15的頭部151。彈性件13能夠提供使第二套筒15沿著軸向A往復運動的彈性回復力。在其他的實施例中，彈性件13也可用軟膠類的彈性物替代。
磁性感測器14設置在機殼總成1a，而磁性件15a設置在第二套筒15的頭部151，且磁性感測器14與磁性件15a的設置位置互相對應。具體地說，機殼總成1a具有凹槽1b，磁性感測器14設置在凹槽1b的側壁(未標示)上，其中此側壁面向第二套筒15的頭部151。本實施例中，磁性感測器14選用霍爾感測器。
此外，第二套筒15的頭部151還具有沿著徑向突出延伸的翼部153，且翼部153位於凹槽1b中，而磁性件15a設置在翼部153朝向磁性感測器14的表面(未標示)上。
當然，磁性感測器14及磁性件15a的配置位置並不以上述的方式為限，也可以是將磁性件15a設置在凹槽1b朝向翼部153的表面上，而將磁性感測器14設置在翼部153朝向磁性感測器14的表面上。更或者，也可以是直接在成形翼部153的時候使翼部153由磁性材料製作而成。本實施例中的磁性件15a可為永磁鐵或是電磁鐵，依照需求而選用。
磁性感測器14的設置數量對應於磁性件15a的設置數量，以本實施例來說，磁性感測器14的設置數量為一對，且磁性件15a的設置數量也為一對。磁性感測器14用以感測其與磁性件15a因距離不同而發生的磁通量變化，並將磁通量變化轉換成電壓傳送到電動馬達控制器，控制輔助馬力的輸出。
上述的扭力傳感器1還包括與驅動凸輪滑塊17彼此套設的從動凸輪滑塊19，其中驅動凸輪滑塊17具有第一凸輪揚程結構171(請見圖6A)，而從動凸輪滑塊19具有第二凸輪揚程結構191(請見圖6B)。第一凸輪揚程結構171是形成在驅動凸輪滑塊17上的坡形結構；第二凸輪揚程結構191是形成在從動凸輪滑塊19上的坡形結構，且第一凸輪揚程結構171與第二凸輪揚程結構191為彼此接觸並干涉的結構。
當驅動凸輪滑塊17與從動凸輪滑塊19相對轉動時，第一凸輪揚程結構171及第二凸輪揚程結構191彼此作用而能夠驅動凸輪滑塊17及從動凸輪滑塊19沿著軸向A產生相對位移。
附帶一提，可在呈坡形結構的第一凸輪揚程結構171及第二凸輪揚程結構191之間設置圓形的滾動入子(未繪示)，以減少作動嚙合面磨損。
此外，驅動凸輪滑塊17具有定位銷172，而從動凸輪滑塊19具有導引槽192，其中本實施例的導引槽192沿著從動凸輪滑塊19的圓周方向延伸從動凸輪滑塊19的圓周的1/4長，而定位銷172設置於導引槽192中。
在本實施例中，導引槽192的設置數量為一對，且沿著從動凸輪滑塊19的圓周方向等角度地設置；相應地，定位銷172的設置數量也為一對。這樣一來，可讓驅動凸輪滑塊17與從動凸輪滑塊19對稱地相對轉動。
導引槽192具有第一端192a以及第二端192b，且第一端192a及第二端192b在軸向A上位於不同位置。具體地說，即是在軸向A上，第一端192a及第二端192b具有不同的高度。
驅動凸輪滑塊17與曲柄傳動軸9相嚙合，且驅動凸輪滑塊17與曲柄傳動軸9透過花鼓21以增加兩者的嚙合力得以承擔扭力。
另外，扭力傳感器1可還包括設置於從動凸輪滑塊19與第二套筒15之間的摩擦片16，其中摩擦片16的設置數量可以依照需求而決定。在本實施例中，摩擦片16的設置數量有兩個，其中一個磨擦片16固定在第二套筒的頭部151上，而另一片磨擦片16靠近從動凸輪滑塊19設置。
附帶一提，可於驅動凸輪滑塊17靠近第二套筒15的頭部151的第三側S3設置有定位溝槽(未示出)，以使摩擦片16可對應設置於定位溝槽。
第一套筒11可以為彈簧調節螺絲，且第一套筒11與第三套筒12以螺紋嚙合，以調整壓縮彈性件13的壓縮量。第二套筒15與第三套筒12之間的距離為彈性件13的壓縮活動範圍，而彈性件13的初始壓縮量是以彈簧調節螺絲的調整設定之。
摩擦片16置於第二套筒15及從動凸輪滑塊19之間，在從動凸輪滑塊19作轉動運動時改善第二套筒15及從動凸輪滑塊19兩者之間的轉動摩擦。摩擦片16由具備耐磨耗且具有適當的摩擦係數的材質製作而成，以提供摩擦力、阻抗與磨耗。
或者，摩擦片16也可用具備高黏滯性的旋轉阻尼器替代，可減少摩擦粉屑增加使用壽命，摩擦片亦可使用止推軸承替代之。
請參考圖1、圖2及圖5，騎乘者騎乘腳踏車MB時，施力於腳踏車MB的左、右側的腳踏曲柄2、4，且腳踏曲柄2、4運轉作動時將扭力傳動到連動腳踏車曲柄傳動軸9。
具體地說，當騎乘者腳踏的扭力小於一預設值時(此預設值與彈性件13提供的力量相關)，驅動凸輪滑塊17與從動凸輪滑塊19是一起旋轉的，驅動凸輪滑塊17與從動凸輪滑塊19沒有發生轉動錯位。
當騎乘者腳踏時覺得吃力(腳踏曲柄2、4不太採得下去)的時候，例如爬坡時，由於扭力傳感器1與曲柄傳動軸9相連動，因此隨著腳踏曲柄2、4的轉動，扭力增加至大於彈性件13的力量時，扭力傳感器1內的驅動凸輪滑塊17以軸向A作為轉動軸心而相對從動凸輪滑塊19轉動並錯位。
圖6A至圖6C是驅動凸輪滑塊17相對從動凸輪滑塊19轉動的步驟圖。圖7A為對應於圖6A的扭力傳感器的整體狀況示意圖，而圖7B為對應於圖6C的扭力傳感器的整體狀況示意圖。
請同時參考圖5、圖6A及圖7A，當導引銷172位在導引槽的第一端192a時，此時第一凸輪揚程結構171及第二凸輪揚程結構191彼此適形地嚙合。此處所指的適形地嚙合是指兩者的其中之一為凸形狀，且其中另一為與凸形狀互補的凹形狀，且凹凸形狀的尺寸彼此適配而能夠互相卡合。
請同時參考圖6A、圖6B及圖7A，由於第一凸輪揚程結構171及第二凸輪揚程結構191同樣為坡形結構，因此在驅動凸輪滑塊17相對從動凸輪滑塊19轉動時，第一凸輪揚程結構171及第二凸輪揚程結構191彼此作用，驅動凸輪滑塊17推動從動凸輪滑塊19在軸向A上朝向第一滾珠軸承10移動。
請同時參考圖6B、圖6C及圖7B，在此同時，驅動凸輪滑塊17的轉動驅使第一凸輪揚程結構171壓迫第二凸輪揚程結構191，使得導引銷172在導引槽192內從第一端192a連動位移到第二端192b。可在第一凸輪揚程結構171內設置滾珠入子173，其中滾珠入子173靠近第一凸輪揚程結構171嚙合於第二揚程結構191的嚙合面設置，且可微突出於第一凸輪揚程結構171嚙合於第二揚程結構191的嚙合面。滾珠入子173的設置可以減少第一凸輪揚程結構171以及第二凸輪揚程結構191相對轉動時兩個囓合面的摩擦損耗。滾珠入子173的設置數量可以依照需求而改變，且亦可以設置在第二揚程結構191嚙合於第一凸輪揚程結構171的嚙合面。或者在第一凸輪揚程結構171及第二揚程結構191處都可以設置有滾珠入子173。由於從動凸輪滑塊19在軸向A上朝向第一滾珠軸承10移動，故從動凸輪滑塊19推移第二套筒15在軸向A上朝向第一滾珠軸承10移動。
具體地說，驅動凸輪滑塊17推移從動凸輪滑塊19沿著軸向A驅使第二套筒15朝向第一滾珠軸承10移動，套設在第二套筒15之外的彈性件13因為抵頂在第二套筒15的頭部151以及第三套筒12之間，且因為摩擦片16壓迫第二套筒15的壓迫力大於彈性件13的彈性恢復力，因此隨著第二套筒15的移動，彈性件13被壓縮，第二套筒15沿著軸向A朝向第一滾珠軸承10移動。
此時，設置在第二套筒15的頭部151的翼部153的磁性件15a與磁性感測器14彼此間的距離縮短，磁性感測器14所獲得的磁通量相對增加。磁性感測器14將此磁通量變化轉換成電壓傳達到電動馬達控制器，並依此電壓數值變化得以控制馬達轉動輸出相對應的輔助扭力值。輔助扭力值透過馬達轉動輸出端的電動馬達傳動齒輪5嚙合傳動傳感器傳動齒輪8，進而提供騎乘者輔助扭力。
舉例而言，當騎乘者爬坡須加速時運轉作動的傳動扭力越大，磁通量就越大，同時馬達轉動輸出相對應的輔助扭力值也就越大。
反之，當電動馬達3提供的輔助扭力增加使得騎乘者需要施加在腳踏曲柄2、4的扭力減少，作用於驅動凸輪滑塊17的扭力也隨著減小時，彈性件13所提供的彈性回復力驅使第二套筒15復位。第二套筒15在復位的同時也帶動從動凸輪滑塊19轉動，進而驅使驅動凸輪滑塊17回復到原本的位置，使得磁性件15a與磁性感測器14的距離漸漸拉開，磁通量也就相對的漸漸減小。
由上述可知，當騎乘者腳踏曲柄2、4所傳動的扭力需求(因電動馬達3給予了輔助扭力或騎乘者減小踩踏力)漸漸減小，磁性件15a與磁性感測器14的距離漸漸拉開，磁通量就漸漸縮小，相對應地，馬達轉動輸出相對應的輔助扭力值也就漸漸縮小。
由上述可知，通過磁性件15a與磁性感測器14的距離變化，而達到將轉動扭力轉換為軸向A的往復運動的效果，且能夠達到用扭力傳感器1來控制電動馬達3給予適當的馬力輸出。
附帶一提，由於導引槽192沿著從動凸輪滑塊19的圓周方向延伸從動凸輪滑塊19的圓周的1/4長，因此即使驅動凸輪滑塊17推移從動凸輪滑塊19彼此開始錯位轉動，也不會錯位到90度，視扭力及導引槽192的長度來決定。換句話說，當導引銷172從第一端192a移動至第二端192b後，受到導引槽192的長度的長度的限制，驅動凸輪滑塊17與從動凸輪滑塊19以保持錯位的狀態而一起轉動。
[第二實施例]
圖8為本發明第二實施例的扭力傳感器的示意圖。請同時參考圖5及圖8，本實施例與前述第一實施例大致相同，而不同之處在於：第一實施例的磁性件15a與磁性感測器14是沿著軸向A的方向有距離的變化；而在本實施例中，磁性件15a與磁性感測器14是沿著徑向的方向產生距離的變化。因此，對於組件的結構以及設置架構做了相應的變化，將詳述如下。
請參考圖8，本實施例的第三套筒12’具有本體12a以及自本體12a突出並沿著軸向A延伸的懸臂12b，以及底部12c。懸臂12b具有第一表面12b1且底部12c具有第二表面12c1，第一表面12b1與第二表面12c1相接觸，且第一表面12b1及第二表面12c1的至少其中之一為斜面。
在本實施例中，磁性感測器14設置在懸臂12b的第一表面12b1上，而磁性件15a設置在第二表面12c1上。當然，也可以是使磁性感測器14設置在第二表面12c1上，而使磁性件15a設置在第一表面12b1上。
通過這樣的設置方式，當第二套筒15沿著軸向A往復移動時，藉由相接觸的第一表面12b1及第二表面12c1的其中之一為斜面，可使磁性件15a沿著徑向相對磁性感測器14移動而改變磁通量。
雖然本實施例是將扭力傳感器應用在腳踏車上使用而說明，但並不以此為限。扭力傳感器也可以應用於扭力計。
綜上所述，本發明的扭力傳感器相較於傳統的扭力傳感器具有產品輕量化、成本便宜的優點。
此外，扭力傳感器的扭力荷重也可以依照需求而微調設定，且這樣的設置架構亦方便日後檢修時微調扭力荷重。
1:扭力傳感器 1a:機殼總成 1b:凹槽 2、4:腳踏曲柄 3:電動馬達 5:電動馬達傳動齒輪 6:曲柄傳動大齒輪盤 7:傳動齒輪鍊條 8:傳感器傳動齒輪 9:曲柄傳動軸 10:第一滾珠軸承 11:第一套筒 12、12’:第三套筒 12a:本體 12b:懸臂 12c:底部 12b1:第一表面 12c1:第二表面 13:彈性件 14:磁性感測器 15、15’:第二套筒 15a:磁性件 151:頭部 152:頸部 153:翼部 16:摩擦片 17:驅動凸輪滑塊 171:第一凸輪揚程結構 172:定位銷 173:滾珠入子 18:第二滾珠軸承 19:從動凸輪滑塊 191:第二凸輪揚程結構 192:導引槽 192a:第一端 192b:第二端 21:花鼓 91:套筒組 A:軸向 B:後車輪齒輪組 T:後輪 S1:第一側 S2:第二側 S3:第三側 S4:第四側 MB:腳踏車 F:車架
圖1為應用有本發明的扭力傳感器的電動馬達輔助腳踏車的示意圖。 圖2為圖1的局部示意圖。 圖3為圖1的腳踏車中扭力傳感器、電動馬達及腳踏曲柄的另一種組裝方式的示意圖。 圖4為圖3的局部示意圖。 圖5為應用於前述圖1及圖3的腳踏車中的扭力傳感器1的示意圖。 圖6A至圖6C是驅動凸輪滑塊17相對從動凸輪滑塊19轉動的步驟圖。 圖7A為對應於圖6A的扭力傳感器的整體狀況示意圖。 圖7B為對應於圖6C的扭力傳感器的整體狀況示意圖。 圖8為本發明第二實施例的扭力傳感器的示意圖。
1:扭力傳感器
1a:機殼總成
1b:凹槽
2、4:腳踏曲柄
10:第一滾珠軸承
11:第一套筒
12:第三套筒
13:彈性件
14:磁性感測器
15:第二套筒
15a:磁性件
151:頭部
152:頸部
153:翼部
16:摩擦片
17:驅動凸輪滑塊
172:定位銷
18:第二滾珠軸承
19:從動凸輪滑塊
192:導引槽
91:套筒組
A:軸向
S1:第一側
S2:第二側
S3:第三側
S4:第四側

Claims (10)

  1. 一種扭力傳感器，包括： 一機殼總成； 一套筒組，包括： 一第一套筒，設置在該機殼總成，具有一第一側及一第二側； 一第二套筒，具有一頭部以及一頸部，其中該頭部連接該頸部，該頸部套設在該第一套筒的該第二側； 一第三套筒，設置在該第一套筒以及該第二套筒之間； 一從動凸輪滑塊，連接於該第二套筒的該頭部； 一驅動凸輪滑塊，設置以環繞該從動凸輪滑塊的外側，且該驅動凸輪滑塊及該從動凸輪滑塊能夠相對轉動，該驅動凸輪滑塊具有一第一凸輪揚程結構，而該從動凸輪滑塊具有一第二凸輪揚程結構，該第二凸輪揚程結構與該第一凸輪揚程結構相接觸； 一彈性件，設置以環繞該第二套筒的外側，該彈性件的一端抵靠於該第三套筒，且該彈性件的另一端抵靠於該第二套筒的該頭部； 一磁性感測器以及一磁性件，其中該磁性感測器及該磁性件的其中之一設置在該機殼總成，且該磁性感測器及該磁性件的其中另一設置在該套筒組，其中該磁性感測器及該磁性件的位置係相對應而設置， 當一外力施加於在該扭力傳感器，使該驅動凸輪滑塊與該從動凸輪滑塊相對轉動時，該第一凸輪揚程結構及該第二凸輪揚程結構彼此導引以使該驅動凸輪滑塊及該從動凸輪滑塊產生相對位移，致使該驅動凸輪滑塊推動該第二套筒相對該第一套筒移動而改變該磁性件與該磁性感測器的相對距離以測得磁通量的變化。
  2. 如請求項1所述的扭力傳感器，其中該磁性件相對該磁性感測器移動。
  3. 如請求項2所述的扭力傳感器，其中該機殼總成具有一凹槽，而該第二套筒的該頭部具有一翼部，且該翼部位於該凹槽中，該磁性感測器及該磁性件的其中之一設置在該凹槽，且該磁性感測器及該磁性件的其中另一設置在該翼部。
  4. 如請求項1所述的扭力傳感器，還包括：至少一滾珠入子，設置在該第一凸輪揚程結構及該第二凸輪揚程結構的其中之一內，且面對該第一凸輪揚程結構及該第二凸輪揚程結構的其中另一的嚙合面。
  5. 如請求項1所述的扭力傳感器，其中該驅動凸輪滑塊具有一定位銷，而該從動凸輪滑塊具有一導引槽，該導引槽沿著該從動凸輪滑塊的圓周方向延伸該從動凸輪滑塊的圓周的1/4長，而該定位銷設置於該導引槽中。
  6. 如請求項5所述的扭力傳感器，其中該導引槽具有一第一端以及一第二端。
  7. 如請求項2所述的扭力傳感器，其中該第一套筒為彈簧調節螺絲，與該第三套筒以螺紋嚙合。
  8. 如請求項1所述的扭力傳感器，其中該第三套筒具有一本體、自該本體突出並延伸的一懸臂，以及一底部，該磁性感測器及該磁性件的其中另一設置在該懸臂，該懸臂具有一第一表面且該底部具有一第二表面，該第一表面與該第二表面相接觸，且該第一表面及該第二表面的至少其中之一為斜面， 該第二套筒相對該第一套筒移動時，該第一表面及該第二表面相對移動以改變該磁性件與該磁性感測器的相對距離。
  9. 如請求項1所述的扭力傳感器，還包括摩擦片，設置於該從動凸輪滑塊與該第二套筒之間。
  10. 如請求項1所述的扭力傳感器，還包括： 一第一滾珠軸承，套設於該第一套筒的一第一側；以及 一第二滾珠軸承，套設於該驅動凸輪滑塊的一第四側，其中該頭部具有一第三側，且該第四側對應於該驅動凸輪滑塊套設在該第三側。
TW110108849A 2021-03-12 2021-03-12 扭力傳感器 TWI763366B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110108849A TWI763366B (zh) 2021-03-12 2021-03-12 扭力傳感器
US17/542,308 US11714013B2 (en) 2021-03-12 2021-12-03 Torque sensor
CN202210156489.6A CN115077749B (zh) 2021-03-12 2022-02-21 扭力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110108849A TWI763366B (zh) 2021-03-12 2021-03-12 扭力傳感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI763366B true TWI763366B (zh) 2022-05-01
TW202235835A TW202235835A (zh) 2022-09-16

Family

ID=82594083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110108849A TWI763366B (zh) 2021-03-12 2021-03-12 扭力傳感器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11714013B2 (zh)
CN (1) CN115077749B (zh)
TW (1) TWI763366B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3190028A1 (en) * 2014-09-05 2017-07-12 LS Automotive Corp Torque sensor device
US20200056951A1 (en) * 2017-05-05 2020-02-20 Giant Electric Vehicle Kunshan Co., Ltd Operation parameter detecting apparatus for vehicle
CN112109798A (zh) * 2019-06-20 2020-12-22 操纵技术Ip控股公司 用于转向扭矩传感器的杂散磁场抵消

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW400837U (en) * 1997-12-11 2000-08-01 Ind Tech Res Inst Pedaling force sensing device of electrical bicycle
JP2001151184A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Nippon Recycling Syst:Kk 電動補助自転車及びその駆動制御方法
JP2002276691A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Kayaba Ind Co Ltd 双方向回転クラッチ及びその応用装置
TW580136U (en) * 2003-04-17 2004-03-11 Transceiving System Tech Co Lt Pedal force sensing system for an electric bicycle
JP4750796B2 (ja) 2005-09-07 2011-08-17 ヤマハ発動機株式会社 回転検出器およびトルクセンサ
TWM422528U (en) * 2011-07-13 2012-02-11 Xu Hong Jun Transmission detection device for central axle
WO2013041900A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-28 Aktiebolaget Skf Crankset assembly for a bicycle and bicycle equipped with such a crankset assembly
CN103076125B (zh) * 2011-10-25 2015-06-24 财团法人车辆研究测试中心 扭力感测器
TW201409005A (zh) 2012-08-23 2014-03-01 Giant Electric Vehicle Kunshan Co Ltd 非接觸式扭力及旋轉角度感測裝置
DE102013209262A1 (de) * 2013-05-17 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Motorisch und mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug mit verbessertem Drehmomentsensor
CN103419892B (zh) * 2013-08-07 2015-09-09 苏州盛亿电机有限公司 电动自行车扭力传感装置
CN104276250A (zh) * 2014-10-31 2015-01-14 太仓市悦博电动科技有限公司 一种中置电机电动自行车的中轴力矩传感系统
TWM540024U (zh) * 2016-10-07 2017-04-21 Hsin Chong Machinery Works Co 扭力過載保護裝置
DE102016120544B4 (de) * 2016-10-27 2019-05-02 Amprio Gmbh Antriebseinrichtung für ein elektromotorisch und mit Muskelkraft hybrid betriebenes Elektrofahrrad
JP7295887B2 (ja) * 2018-06-01 2023-06-21 コベストロ （ネザーランズ） ビー．ヴィー． 光ファイバーをコーティングするための放射線硬化性組成物とそれから生成されたコーティング
TW202028712A (zh) 2019-01-16 2020-08-01 國立高雄科技大學 用於動力輔助裝置之扭矩感測系統
TWI778369B (zh) * 2020-06-08 2022-09-21 李岳翰 可感測扭力的軸裝置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3190028A1 (en) * 2014-09-05 2017-07-12 LS Automotive Corp Torque sensor device
US20200056951A1 (en) * 2017-05-05 2020-02-20 Giant Electric Vehicle Kunshan Co., Ltd Operation parameter detecting apparatus for vehicle
CN112109798A (zh) * 2019-06-20 2020-12-22 操纵技术Ip控股公司 用于转向扭矩传感器的杂散磁场抵消

Also Published As

Publication number Publication date
TW202235835A (zh) 2022-09-16
US20220291064A1 (en) 2022-09-15
CN115077749A (zh) 2022-09-20
CN115077749B (zh) 2024-03-15
US11714013B2 (en) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2522685C (en) Continuously variable transmission
US11428278B2 (en) Reverse input blocking clutch and actuator
KR100998371B1 (ko) 전기 구동식 캠축 조정기
JP4750796B2 (ja) 回転検出器およびトルクセンサ
US20230033077A1 (en) Pedaling sensing device of electric bicycle
TWI763366B (zh) 扭力傳感器
JP7110193B2 (ja) 高性能同期変速機
CN203362922U (zh) 一种盘式制动器间隙自动调整装置
EP1058018B1 (en) Plate-type clutch with helical means for dynamically adjusting the axial compression load on the plates
CN208530537U (zh) 一种电动车减速器驻车制动机构
TWI681883B (zh) 自行車車輪轂
US20210381544A1 (en) Shaft device capable of sensing torque
TWM531429U (zh) 助力車的扭力傳感裝置
CN105757134A (zh) 一种多片式离合器总成
JP7123046B2 (ja) 高性能同期変速機
US7412909B2 (en) Non-stage transmission and device having non-stage transmission
JP6998956B2 (ja) 高性能同期変速機
CN105805241A (zh) 一种电动车用自适应自动增矩节能驱动总成
JP3671586B2 (ja) 回転トルクセンサ
TWI783587B (zh) 動力輸出扭力感知機構
RU2184026C2 (ru) Гайковерт
DK180699B1 (en) Gear shift system and method
CN219139672U (zh) 一种新型汽车气压盘式制动器的间隙补偿机构
WO2012174852A1 (zh) 一种自行车双轴连动的整体中轴
JP3149256U (ja) 自転車用補助動力装置、この装置を備えた自転車、及び装置ユニット