專利名稱：中軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的中軸以及一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的可利 用踏板曲柄驅(qū)動(dòng)的車輛。
背景技術(shù)：
從實(shí)踐中獲知，單獨(dú)地為兩個(gè)踏板曲柄中的每個(gè)檢測(cè)借助于兩個(gè)踏板曲柄分別施 加到中軸中的扭矩。此外還獲知，為了檢測(cè)作用在軸上的扭矩，在軸的主體上構(gòu)造磁化的區(qū) 段，從而在存在扭矩或者扭矩變化時(shí)，該磁化的區(qū)段由于磁致伸縮效應(yīng)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(jìn)行檢測(cè)和分析。在借助于磁致伸縮效應(yīng)測(cè)量軸中的扭矩時(shí)，相對(duì)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(dāng)對(duì)于具有一個(gè)軸和兩個(gè)與該軸連接的踏板曲柄的中軸來(lái)說(shuō)應(yīng)該 為兩個(gè)踏板曲柄中的每個(gè)單獨(dú)地測(cè)量分別導(dǎo)入到軸中的扭矩時(shí)，這種難度進(jìn)一步加劇。在2007年12月21日申請(qǐng)的DE 10 2007 062 156. 8描述了一種具有構(gòu)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(gòu)造成單 獨(dú)的容納兩個(gè)踏板曲柄的空心軸，要么構(gòu)造成兩個(gè)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(shuō)兩個(gè)部分空心軸之一上。這種布置情 況證實(shí)是不利的，因?yàn)樵诎惭b空心軸之前安置該齒環(huán)載體。如果該軸由兩個(gè)相互連接的部 分空心軸形成，那么裝配費(fèi)用會(huì)增加，這是因?yàn)檫€需額外地相互固定兩個(gè)部分空心軸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種裝配簡(jiǎn)單的具有齒環(huán)載體的中軸。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的中軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。在裝配時(shí)齒環(huán)載體才與齒環(huán)軸連接或者說(shuō)與齒環(huán)軸構(gòu)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(gòu)造成實(shí)心軸或者空心軸。優(yōu)選提出，齒環(huán)軸與軸的連接構(gòu)造成在設(shè)置在齒環(huán)軸上的螺紋與安置在軸上的配 對(duì)螺紋之間的螺紋連接，為此，該軸或者說(shuō)齒環(huán)軸分別設(shè)有外螺紋或者說(shuō)內(nèi)螺紋，從而簡(jiǎn)化 齒環(huán)載體的裝配。優(yōu)選提出，齒環(huán)軸至少分段地構(gòu)造成空心軸，并且齒環(huán)軸分段地包圍軸。結(jié)果引起 了齒環(huán)軸在軸上的簡(jiǎn)單的并且位置正確的裝配。在此，軸可以完全穿過(guò)齒環(huán)軸，使得構(gòu)造成 實(shí)心軸或者空心軸的軸能夠?qū)蓚€(gè)踏板曲柄抗扭地直接連結(jié)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(shè)置有第一傳感器，該第一傳感器 在第一磁化件的范圍內(nèi)存在扭矩時(shí)檢測(cè)第一磁化件的變化。由于齒環(huán)軸與軸的不可相對(duì)旋 轉(zhuǎn)的連接，不僅檢測(cè)在軸上導(dǎo)入中軸的扭矩而且檢測(cè)在齒環(huán)軸上導(dǎo)入中軸的扭矩。這證實(shí) 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(gè)齒環(huán)軸之間并且由此布置在軸或者說(shuō)齒環(huán)軸的區(qū)域內(nèi)，作用在該區(qū)域上的扭矩相當(dāng)于兩 個(gè)通過(guò)各個(gè)踏板曲柄導(dǎo)入的扭矩之和。
優(yōu)選提出，軸具有第二磁化件并且設(shè)置了第二傳感器，該第二傳感器在第二磁化 件的范圍內(nèi)存在扭矩時(shí)檢測(cè)第二磁化件的變化。在此，第二磁化件布置在扭矩相當(dāng)于由兩 個(gè)踏板曲軸之一導(dǎo)入軸中的扭矩的區(qū)域內(nèi)。連同總共導(dǎo)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(gè)踏板曲軸中的每個(gè)要么直接檢測(cè)相應(yīng)導(dǎo)入的扭矩，要 么從總扭矩中通過(guò)差的形成來(lái)計(jì)算出相應(yīng)導(dǎo)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(gè)結(jié)構(gòu)單元中，該結(jié)構(gòu)單元分段地包圍軸和齒環(huán)軸。在此，剛性的結(jié)構(gòu)單元 實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)傳感器相對(duì)于兩個(gè)磁化件在軸上或者說(shuō)在鏈條軸上的快速并且簡(jiǎn)單以及可再 生的定位。優(yōu)選提出，設(shè)置有用于檢測(cè)軸的轉(zhuǎn)速的元件，其中該用于檢測(cè)軸的轉(zhuǎn)速的元件例 如可以布置在前面所述的容納兩個(gè)傳感器的結(jié)構(gòu)單元中。用兩個(gè)踏板曲柄的轉(zhuǎn)速以及兩個(gè) 導(dǎo)入軸中的扭矩例如可以在連接在后面的分析單元中計(jì)算出踏板曲柄的操作者在各個(gè)踏 板曲柄上產(chǎn)生的功率。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征由從屬權(quán)利要求中以及實(shí)施例的以下描述中獲得。


下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述和解釋。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的車輛的實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的中軸的實(shí)施例的示意性 的剖面。
具體實(shí)施例方式圖1示出了中軸，該中軸是自行車的驅(qū)動(dòng)裝置的一部分。該中軸包括構(gòu)造成實(shí)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(gòu)造成空心軸，在該空心軸內(nèi)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(nèi)螺紋，該內(nèi)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(gòu)造成內(nèi)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(shè)置軸1的拓寬部分10，該 拓寬部分設(shè)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(gè)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(dǎo)入齒環(huán)軸7中的扭矩為兩個(gè)導(dǎo)入踏板曲柄2、4中的扭矩的(帶有符號(hào) 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(dǎo)入軸1中的凈扭矩。在齒環(huán)軸7的外罩面11上分段地設(shè)置第一磁化件12，一旦在第一磁化件12的范 圍內(nèi)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(nèi)引起機(jī)械應(yīng)力，那么該 第一磁化件由于磁致伸縮效應(yīng)而在數(shù)值和/或方向上進(jìn)行改變。第一磁化件12的磁場(chǎng)或 者說(shuō)第一磁化件12的磁場(chǎng)的變化由第一傳感器13檢測(cè)，該第一傳感器在結(jié)構(gòu)上與齒環(huán)軸7 和軸1分開(kāi)地布置在結(jié)構(gòu)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(kāi)的磁化的第二區(qū)段33，其中相互反向地磁化兩個(gè)磁化的區(qū)段32、33，使得各個(gè)磁場(chǎng)沿順 時(shí)針或者說(shuō)沿逆時(shí)針環(huán)繞齒環(huán)軸7。分別為兩個(gè)磁化的區(qū)段32、33中的每個(gè)區(qū)段分配磁性 的部分傳感器；34、35，其中各個(gè)部分傳感器34、35檢測(cè)磁化的區(qū)段32、33的磁場(chǎng)。兩個(gè)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(cè)第一磁化件12的兩個(gè)磁化 的區(qū)段32、33的所產(chǎn)生的凈磁場(chǎng)。在數(shù)值和方向上如此選擇對(duì)磁化的第一區(qū)段32和磁化 的第二區(qū)段33的相應(yīng)的磁化，從而對(duì)于齒環(huán)軸7中不存在扭矩的情況來(lái)說(shuō)，在傳感器13中 檢測(cè)消失的凈磁場(chǎng)。如果在齒環(huán)軸7中產(chǎn)生扭矩，那么兩個(gè)磁化的區(qū)段32、33之一的磁化 相對(duì)于兩個(gè)磁化的區(qū)段32、33中另一個(gè)的磁化得到增強(qiáng)，從而在傳感器13中檢測(cè)沒(méi)有消失 的凈磁場(chǎng)，該凈磁場(chǎng)根據(jù)數(shù)值和方向相應(yīng)于齒環(huán)軸7中的扭矩。在軸1的主體的外罩面15上設(shè)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(kāi)的磁化的第二區(qū)段18，其中相互反向地磁化兩 個(gè)磁化的區(qū)段17、18，使得相應(yīng)的磁場(chǎng)沿順時(shí)針或者說(shuō)逆時(shí)針環(huán)繞所述軸1。為兩個(gè)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(gè)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(cè)第二磁化件16的各個(gè)磁化的區(qū)段17、18的凈磁場(chǎng)。 在空間上將第二磁化件16分成兩個(gè)軸向隔開(kāi)的磁化的區(qū)段17、18能夠抑制干擾信號(hào)，尤其 抑制由于通過(guò)第一踏板曲柄2導(dǎo)入的扭矩而不基于軸1的主體中的機(jī)械應(yīng)力的干擾信號(hào)。第二傳感器36的部分傳感器19、20或者說(shuō)具有部分傳感器34、35的第一傳感器 13例如分別構(gòu)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(jié)構(gòu)單元14中，其中該結(jié)構(gòu)單元14分段地包圍軸 1以及齒環(huán)軸7。結(jié)構(gòu)單元14由磁性的材料制成，尤其構(gòu)造成由塑料制成的壓注件。用于 檢測(cè)軸1或者說(shuō)齒環(huán)軸7的轉(zhuǎn)速的元件同樣容納在結(jié)構(gòu)單元14中，該元件沒(méi)有圖解示出并 且例如可以基于對(duì)軸1或者說(shuō)齒環(huán)軸7的主體的罩面上的結(jié)構(gòu)的光學(xué)檢測(cè)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(guān) 于軸1和齒環(huán)軸7的結(jié)構(gòu)單元14以及自行車的殼體21中，設(shè)置了第一中間元件22，該第一 中間元件構(gòu)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(jié)構(gòu)單元14的第一端部，其中該結(jié)構(gòu)單元14借助于端部段23與殼體21隔開(kāi)。第一中間 元件22借助于滾動(dòng)軸承25支承在軸1上，其中滾動(dòng)軸承25的內(nèi)環(huán)沈直接抗扭地固定在 軸1的罩面15上，并且滾動(dòng)軸承25的外環(huán)27抗扭地安置在第一中間元件22上。通過(guò)滾 動(dòng)軸承25中的滾動(dòng)體28實(shí)現(xiàn)了軸1相對(duì)于第一中間元件22的可扭轉(zhuǎn)性。結(jié)構(gòu)單元14的第二端部借助于另一滾動(dòng)軸承四支承在齒環(huán)軸7的外罩面11上。 此外設(shè)置了第二中間元件30，該第二中間元件將結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)相同。兩個(gè)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(duì)螺紋中并且由此能夠固定在其中。在運(yùn)行中，第一傳感器13檢測(cè)第一磁化件12的出現(xiàn)在第一磁化件12的范圍內(nèi)的 表示軸1的凈扭矩的變化。此外，具有兩個(gè)部分傳感器19、120的第二傳感器36檢測(cè)在第 一踏板曲柄2的范圍內(nèi)導(dǎo)入中軸的扭矩。通過(guò)形成差值，可以從凈扭矩中推斷出由第二踏 板曲柄4導(dǎo)入的扭矩。前面根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述和解釋，其中內(nèi)環(huán)沈布置在軸1的外罩 面15上。當(dāng)然，滾動(dòng)軸承25不需要包括內(nèi)環(huán)，使得滾動(dòng)體28直接在軸1的外罩面15上滾動(dòng)。當(dāng)然，另外的滾動(dòng)軸承四同樣不需要具有內(nèi)環(huán)，使得另外的滾動(dòng)軸承四的滾動(dòng)體直接 在齒環(huán)軸7的外罩面11上滾動(dòng)。在前面所描述的實(shí)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(dāng)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(yùn)行的旋轉(zhuǎn)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(duì)螺紋中 的旋轉(zhuǎn)方向。在前面所描述的實(shí)施例中，軸1構(gòu)造成實(shí)心軸。當(dāng)然，軸1也可以構(gòu)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(gòu)造成空心
軸ο附圖標(biāo)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(jié)構(gòu)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(dòng)軸承26 內(nèi)環(huán)27夕卜環(huán)28滾動(dòng)體
29另外的滾動(dòng)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(quán)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(quán)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(gòu)造 成在設(shè)置在所述齒環(huán)軸(7)上的螺紋與設(shè)置在所述軸(1)上的配對(duì)螺紋之間的螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中軸，其特征在于，所述齒環(huán)軸(7)構(gòu)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(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)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(shè)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(nèi)存在扭矩時(shí)檢測(cè)所述第一磁化件(1 的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)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(shè)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(nèi)存 在扭矩時(shí)檢測(cè)所述第二磁化件(16)的變化。
6.根據(jù)權(quán)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(gè)結(jié)構(gòu)單元(14)中，所述結(jié)構(gòu)單元分段地包圍所述軸(1)和所述齒環(huán)軸 ⑵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的中軸，其特征在于，設(shè)置有用于檢測(cè)所述軸(1) 的轉(zhuǎn)速的裝置。
8.—種可利用踏板曲柄驅(qū)動(dòng)的車輛，尤其自行車、鏈動(dòng)車、測(cè)力計(jì)或者電動(dòng)助動(dòng)車，包 括根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)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(jiǎn)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(shí)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(hào)B62M3/00GK102143883SQ200980135781
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年9月26日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:謝夫勒科技有限兩合公司