[發明專利]扭力偵測器

有效

• 申請號: 201610563442.6
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN107628185B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 梁嘉生
• 申請（專利權）人: 行安機電股份有限公司;梁嘉生
• 主分類號: B62M6/50
• 分類號: B62M6/50;G01L5/00;G01L5/22
• 代理公司: 11139 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫皓晨;李林<國際申請>=<國際公布>=

本發明提供一種扭力偵測器，包括一具有磁伸縮特性的扭力傳輸機構件安排于外層，使成殼狀的套筒，而在其上刻鏤貫穿的螺旋紋而造就由一對旋向相反的螺旋肋連接的傳動件，其內并圍繞一對導磁繞線軸，并在導磁繞線軸上纏繞一對激勵線圈與一對測量線圈。當激勵線圈通以交流電時，受激勵而產生的磁力線會被集中導引通過螺旋肋，能更有效率的表現扭力傳輸構件受扭力負荷時的磁伸縮效應，并在測量線圈感應一電壓信號而達到偵測扭力的效果。

技術領域

本發明涉及一種扭力偵測器，特別有關由位于扭力偵測器的外圍套筒來傳輸扭力的一種磁伸縮式的扭力偵測器。

背景技術

利用導磁材料磁伸縮特性來偵測固定軸或旋轉軸承受扭力大小的方法已廣為使用，此方法利用施加扭力在固定軸或旋轉軸上時，偵測固定軸或旋轉軸上導磁率的變化，可計算出施加于該軸上的扭力大小。磁伸縮式扭力偵測為一種非接觸式扭力偵測，相較于其他扭力偵測方式有無磨耗、不需保養、可靠度高等優勢。

磁伸縮特性的現象為當特定材料承受拉力或壓力時，該材料的導磁率會相應改變，若導磁率隨拉力增加而增加，或隨壓力增加而減小時，稱該材料具正磁伸縮特性，反之，則稱該材料具負磁伸縮特性。所以在一軸上施以扭力時，此軸將在正負45度角分別產生拉力及壓力，而產生導磁率增加或減少的現象，利用此現象在軸的正負45度角方向各配置至少一組線圈作為偵測器，或在軸上相鄰處取特定長度各別加工正負45度角的螺旋紋溝槽(或肋)，而在其相應位置外圍配置至少一組線圈作為偵測器，都可因導磁率的改變而導致該組線圈電感值相應的改變，當對線圈通以交流電源時即可利用適當的電路配置偵測出相應的扭力值。這些基本應用可見于美國專利4506554號、4697459號、4765192號、4823620號等專利文獻。

傳統的磁伸縮式扭力偵測器的結構基本上傳動軸都位于中心，偵測線圈圍繞于外，并有一圓筒式導磁環作為外圈以增加偵測靈敏度。這種配置方式也被應用于馬達動力輔助腳踏車，如美國專利編號第8807260號專利及中國臺灣專利編號第293508號專利等，唯此種應用均安裝于腳踏車五通(bottom bracket shell)內，偵測腳踏曲柄軸受腳踏力作用時所產生的扭力，此扭力信號將被轉換成數位信號傳輸至一控制單元作為判斷基礎，用以控制一提供助力的馬達的運轉時機。然此種配置方式需改變原始車架的外型與組裝介面，應用上仍嫌不便。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的旨在提供一種適用于腳踏車的較佳形式的扭力偵測器，用以偵測騎乘者施于腳踏板的腳踏力。腳踏車的動力輸入與動力輸出分別為腳踏板與后輪胎，于此兩者之間均可設置腳踏力偵測器，或設置扭力偵測器用以偵測腳踏力。本發明即在腳踏車后輪盤與輪轂之間設置扭力偵測器，可在不改變原始車架、腳踏曲柄、曲軸、大盤等的配置，而簡易的將其整合至后輪，大幅簡化組合程序。

本發明的技術手段為于一固定支撐軸上設置一磁伸縮式扭力偵測器，包括：一扭力傳輸套筒，由具有磁伸縮特性的金屬制成中空殼狀而與該固定支撐軸樞接，該扭力傳輸套筒于中段處形成一對左右旋向相反的螺旋肋，且該扭力傳輸套筒具有一動力輸入端及一動力輸出端；一對導磁繞線軸，由高導磁材料制作而成，并受該對螺旋肋包圍而固定于固定支撐軸上；及一線圈組，纏繞于該對導磁繞線軸上，用于偵測扭力傳輸套筒受扭力負荷時在該對螺旋肋所產生的導磁率變化。

在進一步實施上，本發明還包括：

其中該螺旋肋于一特定軸距內由周向等節距排列的復數肋條組成。

其中該對左右旋向相反的螺旋肋分別具有一螺旋角θ，且0<∣θ∣≤45°。

其中該導磁繞線軸由一圓筒及沿該圓筒兩側分別往外輻射延伸的一盤狀耳環形成。其中，該導磁繞線軸的盤狀耳環與扭力傳輸套筒間形成一氣隙。其中，該導磁繞線軸、該氣隙與該螺旋肋形成磁回路。