專利名稱：中軸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1所述的中軸以及一種根據(jù)權利要求9所述的可利 用踏板曲柄驅動的車輛。
背景技術：
從實踐中獲知，單獨地為兩個踏板曲柄中的每個檢測借助于兩個踏板曲柄分別施 加到中軸中的扭矩。此外還獲知，為了檢測作用在軸上的扭矩，在軸的主體上構造磁化的區(qū) 段，從而在存在扭矩或者扭矩變化時，該磁化的區(qū)段由于磁致伸縮效應而改變其磁化，這能 夠借助于磁性傳感器，例如借助于線圈、霍爾傳感器或者理德傳感器進行檢測和分析。在借助于磁致伸縮效應測量軸中的扭矩時，相對于軸的磁化的區(qū)段位置正確地定 位傳感器是非常困難的。當對于具有一個軸和兩個與該軸連接的踏板曲柄的中軸來說應該 為兩個踏板曲柄中的每個單獨地測量分別導入到軸中的扭矩時，這種難度進一步加劇。在2007年12月21日申請的DE 10 2007 062 156. 8描述了一種具有構造成空心 軸的軸的中軸，在該軸上固定有第一踏板曲柄以及第二踏板曲柄，其中該軸要么構造成單 獨的容納兩個踏板曲柄的空心軸，要么構造成兩個相互抗扭地連接的部分空心軸。在兩種 情況下，齒環(huán)載體抗扭地直接連接到空心軸上或者說兩個部分空心軸之一上。這種布置情 況證實是不利的，因為在安裝空心軸之前安置該齒環(huán)載體。如果該軸由兩個相互連接的部 分空心軸形成，那么裝配費用會增加，這是因為還需額外地相互固定兩個部分空心軸。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種裝配簡單的具有齒環(huán)載體的中軸。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)權利要求1的中軸來實現(xiàn)。在裝配時齒環(huán)載體才與齒環(huán)軸連接或者說與齒環(huán)軸構造成一體，其中在后面的裝 配步驟中將齒環(huán)軸固定到中軸的軸上，該軸可以構造成實心軸或者空心軸。優(yōu)選提出，齒環(huán)軸與軸的連接構造成在設置在齒環(huán)軸上的螺紋與安置在軸上的配 對螺紋之間的螺紋連接，為此，該軸或者說齒環(huán)軸分別設有外螺紋或者說內螺紋，從而簡化 齒環(huán)載體的裝配。優(yōu)選提出，齒環(huán)軸至少分段地構造成空心軸，并且齒環(huán)軸分段地包圍軸。結果引起 了齒環(huán)軸在軸上的簡單的并且位置正確的裝配。在此，軸可以完全穿過齒環(huán)軸，使得構造成 實心軸或者空心軸的軸能夠將兩個踏板曲柄抗扭地直接連結在軸上。優(yōu)選提出，齒環(huán)軸分段地具有第一磁化件并且設置有第一傳感器，該第一傳感器 在第一磁化件的范圍內存在扭矩時檢測第一磁化件的變化。由于齒環(huán)軸與軸的不可相對旋 轉的連接，不僅檢測在軸上導入中軸的扭矩而且檢測在齒環(huán)軸上導入中軸的扭矩。這證實 了以下情況是特別有利的，即如此布置齒環(huán)軸的第一磁化件，使得其大致在中間布置在兩 個齒環(huán)軸之間并且由此布置在軸或者說齒環(huán)軸的區(qū)域內，作用在該區(qū)域上的扭矩相當于兩 個通過各個踏板曲柄導入的扭矩之和。
優(yōu)選提出，軸具有第二磁化件并且設置了第二傳感器，該第二傳感器在第二磁化 件的范圍內存在扭矩時檢測第二磁化件的變化。在此，第二磁化件布置在扭矩相當于由兩 個踏板曲軸之一導入軸中的扭矩的區(qū)域內。連同總共導入軸中的例如可以在抗扭地與軸連 接的齒環(huán)軸上求得的扭矩可以為兩個踏板曲軸中的每個要么直接檢測相應導入的扭矩，要 么從總扭矩中通過差的形成來計算出相應導入的扭矩。優(yōu)選地鑒于在第一和第二傳感器的布置方面的考慮而提出，將第一傳感器和第二 傳感器容納在一個結構單元中，該結構單元分段地包圍軸和齒環(huán)軸。在此，剛性的結構單元 實現(xiàn)了兩個傳感器相對于兩個磁化件在軸上或者說在鏈條軸上的快速并且簡單以及可再 生的定位。優(yōu)選提出，設置有用于檢測軸的轉速的元件，其中該用于檢測軸的轉速的元件例 如可以布置在前面所述的容納兩個傳感器的結構單元中。用兩個踏板曲柄的轉速以及兩個 導入軸中的扭矩例如可以在連接在后面的分析單元中計算出踏板曲柄的操作者在各個踏 板曲柄上產生的功率。本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征由從屬權利要求中以及實施例的以下描述中獲得。


下面參照附圖對本發(fā)明進行詳細的描述和解釋。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的車輛的實施例的根據(jù)本發(fā)明的中軸的實施例的示意性 的剖面。
具體實施例方式圖1示出了中軸，該中軸是自行車的驅動裝置的一部分。該中軸包括構造成實心 軸的軸1，第一踏板曲柄2以及第二踏板曲柄4，第一踏板曲柄借助于第一螺紋連接件3與 軸1抗扭地連接，第二踏板曲柄借助于第二螺紋連接件5同樣與軸1抗扭地連接。中軸還包括齒環(huán)載體6，該齒環(huán)載體例如借助于壓配合抗扭地布置在齒環(huán)軸7上。 該齒環(huán)軸7構造成空心軸，在該空心軸內部分段地布置軸1。齒環(huán)軸7與軸1抗扭地連接。該齒環(huán)軸7在端部段8上具有內螺紋，該內螺紋與 軸1的中間區(qū)段9上的外螺紋共同作用，從而將齒環(huán)軸7與軸1的連接構造成內螺紋與外 螺紋之間的螺紋連接。與軸1的中間區(qū)段9以及齒環(huán)軸7的端部段8相鄰地設置軸1的拓寬部分10，該 拓寬部分設置成用于齒環(huán)軸7的端部止擋，并且齒環(huán)軸7的端部段8抵靠在該拓寬部分上。 由基本上在中間布置在兩個踏板曲柄2、4之間的螺紋連接件形成的軸1與齒環(huán)軸7之間的 抗扭的連接確保了導入齒環(huán)軸7中的扭矩為兩個導入踏板曲柄2、4中的扭矩的(帶有符號 的)和，也就是凈扭矩。由此，可以在齒環(huán)軸7上截取并且讀出導入軸1中的凈扭矩。在齒環(huán)軸7的外罩面11上分段地設置第一磁化件12，一旦在第一磁化件12的范 圍內形成扭矩，該扭矩在齒環(huán)軸7的主體中在第一磁化件的區(qū)域內引起機械應力，那么該 第一磁化件由于磁致伸縮效應而在數(shù)值和/或方向上進行改變。第一磁化件12的磁場或 者說第一磁化件12的磁場的變化由第一傳感器13檢測，該第一傳感器在結構上與齒環(huán)軸7 和軸1分開地布置在結構單元14中。第一磁化件12包括磁化的第一區(qū)段32以及軸向隔開的磁化的第二區(qū)段33，其中相互反向地磁化兩個磁化的區(qū)段32、33，使得各個磁場沿順 時針或者說沿逆時針環(huán)繞齒環(huán)軸7。分別為兩個磁化的區(qū)段32、33中的每個區(qū)段分配磁性 的部分傳感器；34、35，其中各個部分傳感器34、35檢測磁化的區(qū)段32、33的磁場。兩個部分 傳感器34、35與第一傳感器13連接在一起，該第一傳感器檢測第一磁化件12的兩個磁化 的區(qū)段32、33的所產生的凈磁場。在數(shù)值和方向上如此選擇對磁化的第一區(qū)段32和磁化 的第二區(qū)段33的相應的磁化，從而對于齒環(huán)軸7中不存在扭矩的情況來說，在傳感器13中 檢測消失的凈磁場。如果在齒環(huán)軸7中產生扭矩，那么兩個磁化的區(qū)段32、33之一的磁化 相對于兩個磁化的區(qū)段32、33中另一個的磁化得到增強，從而在傳感器13中檢測沒有消失 的凈磁場，該凈磁場根據(jù)數(shù)值和方向相應于齒環(huán)軸7中的扭矩。在軸1的主體的外罩面15上設置了第二磁化件16。該第二磁化件16包括磁化的 第一區(qū)段17以及與該第一區(qū)段沿軸向隔開的磁化的第二區(qū)段18，其中相互反向地磁化兩 個磁化的區(qū)段17、18，使得相應的磁場沿順時針或者說逆時針環(huán)繞所述軸1。為兩個磁化的 區(qū)段17、18分別分配了磁性的部分傳感器19、20。兩個部分傳感器19、20與共同的第二傳 感器36連接在一起，該第二傳感器檢測第二磁化件16的各個磁化的區(qū)段17、18的凈磁場。 在空間上將第二磁化件16分成兩個軸向隔開的磁化的區(qū)段17、18能夠抑制干擾信號，尤其 抑制由于通過第一踏板曲柄2導入的扭矩而不基于軸1的主體中的機械應力的干擾信號。第二傳感器36的部分傳感器19、20或者說具有部分傳感器34、35的第一傳感器 13例如分別構造成霍爾傳感器。第二傳感器36的部分傳感器19、20以及具有部分傳感器 34,35的第一傳感器13固定并且容納在結構單元14中，其中該結構單元14分段地包圍軸 1以及齒環(huán)軸7。結構單元14由磁性的材料制成，尤其構造成由塑料制成的壓注件。用于 檢測軸1或者說齒環(huán)軸7的轉速的元件同樣容納在結構單元14中，該元件沒有圖解示出并 且例如可以基于對軸1或者說齒環(huán)軸7的主體的罩面上的結構的光學檢測以及分析。為了位置正確地將第一傳感器13以及第二傳感器的部分傳感器19、20定位在關 于軸1和齒環(huán)軸7的結構單元14以及自行車的殼體21中，設置了第一中間元件22，該第一 中間元件構造成階梯狀的空心圓柱體并且在其端部段23上具有階梯M，在該階梯上容納 結構單元14的第一端部，其中該結構單元14借助于端部段23與殼體21隔開。第一中間 元件22借助于滾動軸承25支承在軸1上，其中滾動軸承25的內環(huán)沈直接抗扭地固定在 軸1的罩面15上，并且滾動軸承25的外環(huán)27抗扭地安置在第一中間元件22上。通過滾 動軸承25中的滾動體28實現(xiàn)了軸1相對于第一中間元件22的可扭轉性。結構單元14的第二端部借助于另一滾動軸承四支承在齒環(huán)軸7的外罩面11上。 此外設置了第二中間元件30，該第二中間元件將結構單元14的第二端部支撐在階梯上，其 中第二中間元件30與第一中間元件22的結構相同。兩個中間元件22、30具有螺紋，中間 元件22、30用螺紋擰入布置在殼體21上的配對螺紋中并且由此能夠固定在其中。在運行中，第一傳感器13檢測第一磁化件12的出現(xiàn)在第一磁化件12的范圍內的 表示軸1的凈扭矩的變化。此外，具有兩個部分傳感器19、120的第二傳感器36檢測在第 一踏板曲柄2的范圍內導入中軸的扭矩。通過形成差值，可以從凈扭矩中推斷出由第二踏 板曲柄4導入的扭矩。前面根據(jù)實施例對本發(fā)明進行詳細的描述和解釋，其中內環(huán)沈布置在軸1的外罩 面15上。當然，滾動軸承25不需要包括內環(huán)，使得滾動體28直接在軸1的外罩面15上滾動。當然，另外的滾動軸承四同樣不需要具有內環(huán)，使得另外的滾動軸承四的滾動體直接 在齒環(huán)軸7的外罩面11上滾動。在前面所描述的實施例中，不僅第一踏板曲柄2，而且第二踏板曲柄4也借助于第 二螺紋連接件5直接固定在軸1上。當然，第二踏板曲柄4只能間接地固定在軸1上，例如 將第二踏板曲柄4直接固定在齒環(huán)軸7上，該齒環(huán)軸又抗扭地布置在軸1上。在此，第二踏 板曲柄4運行的旋轉方向反向于布置在齒環(huán)軸7上的螺紋擰入布置在軸1上的配對螺紋中 的旋轉方向。在前面所描述的實施例中，軸1構造成實心軸。當然，軸1也可以構造成空心軸， 在該空心軸外面布置了齒環(huán)軸7。在此，齒環(huán)軸7的布置在軸1外部的區(qū)段可以構造成空心
軸ο附圖標記列表1 軸2第一踏板曲柄3第一螺紋連接件4第二踏板曲柄5第二螺紋連接件6齒環(huán)載體7齒環(huán)軸8齒環(huán)軸7的端部段9軸1的中間段10軸1的拓寬部分11齒環(huán)軸7的外罩面12第一磁化件13第一傳感器14結構單元15軸1的外罩面16第二磁化件17第二磁化件16的磁化的第一區(qū)段18第二磁化件16的磁化的第二區(qū)段19第二傳感器的第一部分傳感器20第二傳感器的第二部分傳感器21 殼體22第一中間元件23第一中間元件22的端部段24 階梯25滾動軸承26 內環(huán)27夕卜環(huán)28滾動體
29另外的滾動軸承30第二中間元件31 螺紋32第一磁化件12的磁化的第一區(qū)段33第一磁化件12的磁化的第二區(qū)段34第一傳感器13的第一部分傳感器35第一傳感器13的第二部分傳感器36第二傳感器
權利要求
1.一種中軸，包括軸(1)、與所述軸(1)抗扭地連接的第一踏板曲柄O)、與所述軸(1) 抗扭地連接的第二踏板曲柄G)、與所述軸(1)連接的齒環(huán)載體(6)，其特征在于，所述齒環(huán) 載體(6)與齒環(huán)軸(7)抗扭地連接，并且所述齒環(huán)軸(7)與所述軸(1)抗扭地連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的中軸，其特征在于，所述齒環(huán)軸(7)與所述軸(1)的連接構造 成在設置在所述齒環(huán)軸(7)上的螺紋與設置在所述軸(1)上的配對螺紋之間的螺紋連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的中軸，其特征在于，所述齒環(huán)軸(7)構造成空心軸，并且 所述齒環(huán)軸(7)分段地包圍所述軸(1)。
4.根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的中軸，其特征在于，所述齒環(huán)軸(7)分段地具有 第一磁化件(1 并且設置了第一傳感器(13)，所述第一傳感器在所述第一磁化件的區(qū)域 內存在扭矩時檢測所述第一磁化件(1 的變化。
5.根據(jù)權利要求1到4中任一項所述的中軸，其特征在于，所述軸(1)具有第二磁化 件(16)并且設置了第二傳感器(36)，所述第二傳感器在所述第二磁化件(16)的區(qū)域內存 在扭矩時檢測所述第二磁化件(16)的變化。
6.根據(jù)權利要求4和5所述的中軸，其特征在于，所述第一傳感器(1 和第二傳感器(36)容納在一個結構單元(14)中，所述結構單元分段地包圍所述軸(1)和所述齒環(huán)軸 ⑵。
7.根據(jù)權利要求1到6中任一項所述的中軸，其特征在于，設置有用于檢測所述軸(1) 的轉速的裝置。
8.—種可利用踏板曲柄驅動的車輛，尤其自行車、鏈動車、測力計或者電動助動車，包 括根據(jù)權利要求1到7中任一項所述的中軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中軸，其包括軸(1)、與軸(1)抗扭地連接的第一踏板曲柄(2)、與軸(1)抗扭地連接的第二踏板曲柄(4)以及與軸(1)連接的齒環(huán)載體(6)。一種裝配簡單的具有齒環(huán)載體的中軸的目的根據(jù)本發(fā)明由此實現(xiàn)，即齒環(huán)載體(6)與齒環(huán)軸(7)抗扭地連接，并且該齒環(huán)軸(7)與軸(1)抗扭地連接。
文檔編號B62M3/00GK102143883SQ200980135781
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月26日 優(yōu)先權日2008年10月2日
發(fā)明者弗蘭克·本克特, 斯特凡·格呂克, 貝爾特·羅森海因里歇 申請人:謝夫勒科技有限兩合公司