外力测量系统、测量方法和电动辅助自行车与流程

外力测量系统、测量方法和电动辅助自行车
1.本技术涉及一种外力测量系统、一种测量方法和一种电动辅助自行车。
2.本技术的目标为提供一种改进的外力测量单元和测量方法。
3.本技术提供一种外力测量单元，其用于测量施加到电动辅助自行车的主轴或下支架的外力。所述外力测量单元包括具有支撑环的测力传感器，其中第一翼片和第二翼片布置在支撑环上，其中第二翼片与第一翼片相对地布置在支撑环上。
4.不同于其它设计，本技术提供一种装置，其用于测量由自行车的骑乘者施加到主轴的力。这将确定由自行车的电动马达施加到所述主轴的额外功率或力矩的量。常规的设计提供如下装置，其测量自行车的骑乘者借助于运用踏板推动曲柄而施加到主轴的力矩，所述曲柄附接到主轴。本技术提供通过本质上测量在竖直方向上作用于主轴的竖直力来确定额外功率或力矩的量的方式。
5.在一个实施例中，在确定额外功率或力矩的量时甚至不考虑作用于所述主轴的水平力。这样做是为了仅通过测量在竖直方向上作用于主轴的竖直力来确定额外功率或力矩的量。
6.将作用于主轴的水平力排除在测量之外意谓借助于前链轮传输到主轴的自行车链的力被排除在外，这又提供了确定所述额外功率或力矩量的简化方式。
7.根据本技术的设计朝向外环的外部在径向方向上设置每一翼片，所述翼片稍后可相对于预期电动辅助自行车在其上操作的地面布置在竖直方向上。
8.第一应变计布置在第一翼片上，且第二应变计布置在第二翼片上。当第一翼片和/或第二翼片通过作用于主轴的力而压缩或扩展时，第一应变计和/或第二应变计将取决于所述翼片的长度改变来改变其相应电阻。
9.根据本技术，提供评估单元以用于测量第一应变计和第二应变计的电阻。这是将作用于主轴的竖直力转换为两个测量值的可靠方式。根据本技术，第一应变计和第二应变计的两个电阻值可单独地使用，且不像从现有技术常规地已知那样组合。在本技术的设计中，两个应变计供应两个单独的测量值，其被单独地评估。这使得有可能确定更多操作状态，例如，当上部第一翼片从测力传感器承载座的相邻表面竖直地脱离而下部第一翼片仍接触其对应的测力传感器承载座的相邻表面时，或用于调整马达外壳内的主轴的零点。
10.在实际应用中，第一应变计的电阻是用到控制和评估单元的两个电路径或连接导线来测量的。第二应变计的电阻是用到控制和评估单元的两个电路径或连接导线来测量的，其中第一应变计和第二应变计可例如通过与评估单元的共同接地连接来共享一个导电路径。
11.测力传感器还具有用于在第一轴承座中支承第一轴承的第一轴承支撑件，其中第一轴承设置有安装到第一轴承座以传输第一力的第一外环，其中外力包括第一力和第二力，所述第一力从主轴传输到第一轴承到第一内环，所述第二力由经调适第二轴承承受。第一内环通过第一轴承元件连接到第一外部滚动环，以从经调适主轴传输第一力。
12.如果第一翼片端部和第二翼片端部布置在第一翼片和第二翼片的相应端部处，那么通过在马达外壳中的测力传感器承载座中支承第一翼片和第二翼片而促进将外力测量
单元牢固安放在马达外壳中。
13.评估单元进一步适于确定外力的偏移(例如主轴的重量)、主轴的杠杆臂的位置，且基于经测量电阻和第一力的经确定偏移来确定施加到经调适主轴的外力。
14.评估单元通过低通滤波器平滑化应变计的随时间推移的经测量电阻，且可确定第一应变计和第二应变计的随时间推移的经测量电阻的漂移。这使得能够通过在预定义时间之后应用漂移补偿来重新校准第一应变计和第二应变计测量值。
15.根据本技术，自由轮与主轴一体地或以形状配合方式连接。自由轮是自由轮装置的一部分，其在电动自行车的预定操作状态需要时防止主轴与链轮和/或电动马达连接。
16.本技术还提供角编码器以确定主轴的径向或角位置。需要主轴位置以便确定电动马达何时将何种额外功率或力矩提供到主轴。这使得能够微调所施加的功率。角解码器可以是安装在测力传感器处的常规的霍尔传感器，而通过霍尔传感器的磁通量可以是主轴的相邻区段处的以环形布置的一系列磁体。作为替代方案，通过霍尔传感器的磁通量可以是主轴中的一系列短磁通槽，其以环形布置在霍尔传感器元件正下方。
17.这些磁通槽中的每一个平行于主轴的对称轴纵向延伸，且这些槽布置在主轴的外部圆柱形表面中的圆周上。举例来说，在主轴的外部圆柱形表面中的圆周上的每10度的角位置处布置有36个磁通槽，且每一磁通槽可具有对应于主轴的外部圆柱形表面的5度区段的周向宽度。这36个槽中的一个参考磁通槽可具有大于或小于其它35个磁通槽的宽度，或所述参考磁通槽具有大于或小于其它磁通槽的深度。当主轴旋转而霍尔传感器连同马达外壳保持静止时，霍尔传感器可在一系列磁通槽在霍尔传感器下方移动时检测到这些磁通槽引起的磁通量的改变，且霍尔传感器信号的不断改变的值提供主轴相对于霍尔传感器和马达外壳的角位置。参考磁通槽引起霍尔传感器信号的改变，其不同于由常规的磁通槽引起的霍尔传感器信号的改变，且用于检测主轴相对于霍尔传感器的绝对角位置。换句话说，这些磁通槽中的一个参考磁通槽在圆周方向上的宽度可不同于其它磁通槽，和/或所述参考磁通槽的深度不同于其它磁通槽的深度。
18.也有可能在这些磁通槽之间提供一个参考磁通肩状物，所述参考磁通肩状物在圆周方向上的宽度不同于其它磁通槽之间的磁通肩状物。较宽或较窄参考磁通肩状物引起霍尔传感器信号的改变，其不同于由常规磁通肩状物引起的霍尔传感器信号的改变且用于检测主轴相对于霍尔传感器的绝对角位置。换句话说，这些磁通肩状物中的一个参考磁通肩状物在圆周方向上的宽度可不同于其它磁通槽。
19.装置的精确度可通过使用两个霍尔传感器且通过用永久磁体使主轴偏置而增加，所述永久磁体放置在霍尔传感器附近，例如放置在霍尔传感器正上方和主轴上方的位置处。
20.根据本技术，外力测量单元在第一轴承的第一轴承环内部且在第二轴承的第二轴承环内部收纳主轴。这就是主轴如何将第一力施加到第一内部轴承环且将第二力施加到第二内部轴承环，其中第一力和第二力是通过杠杆臂施加到主轴的至少一个端部的外力的部分。杠杆臂可例如是具有踏板的曲柄。
21.评估单元计算通过自行车的骑乘者施加的经计算力相关力矩，和每一个杠杆臂的有效的杠杆臂长度，所述有效的杠杆臂长度取决于主轴的当前角位置。
22.本技术提供一种用于测量外力的方法，其测量第一应变计的电阻的改变。第一应
变计由于第一翼片的长度改变而布置在第一翼片上，且这改变了由于第二翼片的长度改变而布置在第二翼片上的第二应变计的电阻。所述方法包括确定由外力(例如由主轴的重量)诱发的外力的偏移、确定主轴的杠杆臂的角或旋转位置、基于经测量电阻和第一力的经确定偏移来确定施加到主轴的外力。
23.竖直引导组合件可提供给测力传感器。
24.在竖直引导组合件的一个实施例中，测力传感器具有锚定翼片，其从支撑环的对称轴以约90
°
的角度突出。固定销孔设置在锚定翼片内，固定销孔的对称轴基本上平行于支撑环的对称轴。
25.在马达外壳中的测力传感器的安装状态中，固定销插入到固定销孔中且插入到马达外壳中的对应的锚定孔中。固定销将测力传感器的水平力传输到马达外壳，从而防止主轴由于例如自行车链引起的作用于主轴的水平力而水平地移动。
26.相较于携载第一应变计和第二应变计的第一翼片和第二翼片的竖直布置，具有锚定翼片的水平布置的竖直引导组合件规定第一应变计和第二应变计保持在这些水平力在测力传感器中引起的变形区域之外。此布置提高了通过主轴传输到测力传感器的竖直力的测量精确度。锚定翼片和固定销孔中的固定销的设计提供了竖直力的更好的测量结果，且缩减了实现作用于主轴的水平力与外力测量单元的区域中的竖直力的分离所需的部分的数量。
27.在竖直引导组合件的其它实施例中，所述组合件向固定销孔或向马达外壳中的对应的孔提供狭缝。所述狭缝提供马达外壳中的测力传感器的竖直移动，同时防止马达外壳中的测力传感器的水平移动。举例来说，固定销可以设置在固定销孔中的固定位置中，同时其可在马达外壳中的狭缝中竖直地移动。替代地，固定销可以设置在马达外壳中的固定位置中，同时其可在固定销孔中的狭缝中竖直地移动。
28.提供竖直引导组合件的另一方式为在马达外壳中提供竖直突起部，测力传感器在水平方向上邻接所述竖直突起部。测力传感器仍可沿着竖直突起部向上和向下滑动，而竖直突起部向测力传感器提供防止主轴的水平移动的水平引导。
29.本技术还提供一种具有如本文中所描述的外力测量单元的电动辅助自行车。
30.根据第一方面，提供一种用于测量施加到主轴的外力的外力测量单元。
31.所述外力测量单元包括具有支撑环的测力传感器，其中第一翼片和第二翼片布置在支撑环上，其中第二翼片与第一翼片相对地布置在支撑环上，且其中每一翼片在径向方向上布置到外环的外部。所述单元还包括布置在第一翼片和第二翼片的相应端部处的第一翼片端部和第二翼片端部。
32.所述外力测量单元进一步包括布置在第一翼片上的第一应变计和布置在第二翼片上的第二应变计，其中取决于由于材料膨胀引起的第一翼片或第二翼片的长度改变，第一应变计和/或第二应变计适于改变其相应电阻。
33.所述外力测量单元进一步包括评估单元，其适于测量第一应变计和第二应变计的电阻，所述评估单元进一步适于确定由主轴的重量诱发的外力的偏移，且所述评估单元进一步适于确定主轴的杠杆臂的位置且确定外力，所述外力基于经测量电阻和第一力的经确定偏移而施加到经调适主轴。
34.所述外力测量单元进一步包括用以在第一轴承座中支承第一轴承的第一轴承支
撑件、具有第一外环的第一轴承，其中第一外环安装到第一轴承座以传输第一力，其中外力包括第一力和第二力，所述第一力从主轴传输到第一轴承到第一内环，所述第二力由经调适第二轴承吸收，且第一内环通过第一轴承元件连接到第一外部滚动环，以从经调适主轴传输第一力。
35.外力测量单元可以是用以测量从外部施加的力的系统。外力测量单元测量电阻的改变。取决于经测量电阻，计算外力。
36.外力从所述单元外部施加到外力测量。主要是人可以施加外力。举例来说，外力通过人的脚施加到自行车的踏板。
37.踏板可以是自行车的一部分且可旋转。因此，外力主要垂直于踏板来施加。
38.主轴可以是轴、中空轴或圆柱体。第一轴承和第二轴承收纳主轴。轴承为将相对运动限制为仅所要运动的机器元件，且缩减移动部分之间的摩擦。轴承可以例如是滚动元件轴承、平面轴承、滚珠轴承、滚动轴承、宝石轴承、流体轴承、磁性轴承或挠性轴承。
39.具有支撑环的测力传感器为用以例如通过工程配合收纳轴承的装置。测力传感器可以由铝或钢或任何其它合适的材料制成。当设计零件或组合件时，工程配合用作几何尺寸标注和公差标注的一部分。配合为两个配合部分之间的间隙，且此间隙的大小确定所述部分是否可以在光谱的一个端部处独立于彼此移动或旋转，或者是否在另一端部处临时或永久地接合。所述轴承可以通过定组轴承布置被支承在支撑环的第一轴承座中，其中轴承中的一个为可移动的且另一个为固定的。
40.固定轴承安装在所述元件上，以其无法在轴向方向上移动的方式被支撑。定位轴承因此吸收径向力和轴向力两者。所述配合还可以是承载支撑轴承，轴向力在两个轴承之间分配。两个轴承中的每一个吸收在一个方向上的轴向力，使得两个轴承在一起可吸收所有轴向力。
41.第一翼片和第二翼片为布置在测力传感器上的元件。每一翼片还可以命名为舌片或支架。至少翼片可在预定义方向上传递力。布置翼片的径向方向从测力传感器的中心指向外部。两个翼片都可以布置在通过中心的线的两端的每一侧。因此，翼片在测力传感器的相对侧。翼片可部分地环绕测力传感器。翼片可在其间具有间隙。
42.翼片端部还可以布置在通过中心的线上。翼片端部布置在测力传感器的近端上。翼片端部布置在每一翼片的每一近端上。每一翼片端部可以与对应的翼片形成一个角度。在示例性实施例中，角度为90
°
。
43.应变计为用于测量物体上的应变的装置。在此状况下，物体为每一翼片。应变计可由支撑金属箔图案的绝缘柔性背衬组成。当翼片变形时，箔片也会变形，使得其电阻改变。通常使用惠斯登电桥测量的此电阻改变通过称为应变系数的量而与应变相关。在示例性实施例中，应变计主要测量沿着径向方向的长度的改变。
44.评估单元可以是例如微处理器或逻辑芯片。评估单元可以连接到每一应变计。如上文所描述，评估单元可测量每一应变计的电阻。评估单元还可以具有输出以传输经计算结果。所述输出可以连接到发动机控制单元以控制马达。
45.通过这种解决方案，有可能提供简单的力测量单元。所述测量单元具有较少组件且可以容易地调适。可以提高测量单元的紧凑性和精确度。所述测量单元允许构建具有较高耐用性的更紧凑的马达单元。
46.所述外力测量单元可以通过包括马达外壳而进一步改善，其中第一翼片端部和第二翼片端部适于将测力传感器安装到主轴的马达外壳上的测力传感器承载座，且第二外环安装到马达外壳的第二滚动支撑件。
47.马达外壳支承外力测量单元。测量单元安装到马达外壳。测力传感器通过翼片端部安装到马达外壳。第二轴承可以通过轴承支撑座安装到外壳，如上文所描述。
48.马达外壳可以是马达单元的一部分。马达单元可以包括马达、电池座和外力测量单元。所述外力测量单元可以主要由马达外壳围封。测力传感器还可以安装到马达外壳的外壁。具体地说，主轴的端部布置在马达外壳的外部上。马达外壳可以至少包括两个开口来安装主轴。马达外壳还可以包括紧固元件以将马达外壳安装到轨道。所述轨道可以是自行车的一部分。
49.通过这种解决方案，有可能保护测力传感器环境影响且将其安装到自行车轨道。将外力测量单元收纳在马达外壳中还提高了耐用性且可减弱冲击。
50.外力测量单元可以进一步得以改善，因为评估单元通过低通滤波器平滑化应变计的随时间推移的经测量电阻。
51.低通滤波器可以是模拟的。模拟滤波器可以是对连续时间模拟信号进行操作的电子电路。在示例性实施例中，低通滤波器为数字滤波器。数字滤波器为对经取样的离散时间信号执行数学运算以减少或增强所述信号的某些方面的系统。数字滤波器可以是评估单元的一部分。
52.通过这种解决方案，有可能提高经测量电阻的可靠性且将经测量电阻拟合到测量系列中。取决于经测量电阻的质量，可以提高计算的精确度。
53.外力测量单元可以进一步得以改善，因为评估单元确定第一应变计和第二应变计的随时间推移的经测量电阻的漂移，且通过在预定义时间跨度之后应用漂移补偿来重新校准第一应变计和第二应变计。
54.所述漂移为随时间推移的测量值(尤其经测量电阻)的移位。所述漂移可受到以下因素影响：应变计升温，因偏转而产生的疲劳迹象，在一个方向上的测量范围的数量级的连续负载下的材料蠕变，或由于各种材料的老化和硬化过程引起的敏感度漂移，因此常常需要重新校准。
55.预定义时间跨度还可以是单个事件。举例来说，如果电阻相对于先前电阻改变大于预定义阈值。时间跨度还可以被定义为主轴的多个旋转。
56.通过这种解决方案，有可能提高经测量电阻的均匀性和可比较性。这使得更精确地计算外力。这提高了外力测量单元的整体质量。
57.外力测量单元可以通过包括自由轮而进一步得以改善，所述自由轮与主轴形状配合地连接。
58.自由轮可以是超速离合器。当从动轴比驱动轴旋转得更快时，所述自由轮允许驱动轴与从动轴(尤其主轴)脱离。自由轮可以是夹紧辊自由轮、夹紧主体自由轮、棘爪自由轮、爪环自由轮，或缠绕弹簧自由轮。自由轮包括也被称为星形件的内部部分和外部部分。内部部分形状配合地连接到主轴。内部部分可将力从外部部分传递到主轴。
59.通过这种解决方案，当主轴转动起来比所述马达能够或被允许转动起来快以支撑外力时，有可能将马达与主轴分离。
60.所述外力测量单元可以通过包括角编码器以确定主轴的径向位置而进一步得以改善。
61.也被称为旋转编码器或轴编码器的角编码器为机电装置，其将轴或轴杆的角位置或运动转换为模拟或数字输出信号。
62.角编码器可以是绝对编码器。绝对编码器指示当前主轴位置。在示例性实施例中，角编码器为增量式编码器。增量式编码器的输出提供关于主轴的运动或主轴的位置改变的信息。具体地说，角编码器可以是离轴磁性编码器。
63.通过这种解决方案，有可能改善主轴的位置辨识。使用角编码器提供关于主轴的位置的较详细信息，且因此提供关于踏板和踏板曲柄的位置的较精确信息。因此，可以提供对应于骑行情形和力管理的较详细信息。
64.所述外力测量单元可以进一步得以改善，因为主轴被收纳在第一轴承的第一轴承环内部，且被收纳在第二轴承的第二轴承环内部，其中所述主轴将第一力施加到第一轴承环且将第二力施加到第二内部轴承环，其中第一力和第二力为外力的部分，所述外力通过杠杆臂施加到主轴的至少一个端部。
65.所述主轴可以在每一侧处包括主轴端部。所述主轴端部可以在马达外壳外部。每一主轴端部可支承杠杆臂。所述杠杆臂可以是踏板曲柄。所述踏板曲柄可具有预定义长度。在踏板曲柄的一侧，踏板曲柄可以安装到主轴端部。在踏板曲柄的另一侧，可以收纳踏板。外力作用于踏板。踏板曲柄将力传递到主轴。经传递力可以是力矩。
66.通过这种解决方案，有可能计算取决于经测量电阻的外力和杠杆臂长度，且输出踏板相对于主轴的较详细位置。
67.外力测量单元可以进一步得以改善，因为评估单元计算取决于经计算力的力矩和每一个杠杆臂的有效的杠杆臂长度，所述有效的杠杆臂长度取决于主轴的位置。
68.取决于杠杆臂和踏板的位置，对力矩具有贡献的杠杆臂长度可改变。举例来说，如果每一端部上的杠杆臂处于竖直位置，那么踏板与主轴之间的水平距离可以是零。因此，杠杆臂对施加到主轴的力矩几乎没有贡献。
69.当主轴旋转时，踏板和踏板曲柄也旋转。因此，杠杆臂的位置随时间推移改变。取决于此改变，对起动力矩具有贡献的杠杆臂长度也随时间推移改变。踏板与主轴之间的水平距离等于有效的杠杆臂长度。因此，取决于踏板位置，有效的杠杆臂长度可随时间推移改变。
70.考虑到这一点，评估单元取决于经测量电阻和经确定的第一力计算力矩，所述力矩通过杠杆臂施加到主轴。
71.在力作用于在主轴的每一端部上移位180
°
的两个踏板的状况下，主要是在主轴转动的切线方向上作用的外力对力矩具有贡献。
72.通过这种解决方案，有可能计算较精确力矩。力矩的精确测量对于将改善的力矩信息传输到发动机控制单元为重要的。发动机控制单元可较精确地控制马达，且马达可以为主轴提供更适合骑行情形的力矩，以支持由人施加到电动自行车的主轴的外力。
73.根据另一方面，提供一种用于用外力测量单元测量外力的测量方法，所述外力测量单元包括测力传感器，所述外力测量单元收纳主轴。
74.所述方法包括改变第一应变计的电阻和改变第二应变计的电阻的步骤，所述第一
应变计由于第一翼片的长度改变而布置在第一翼片上，所述第二应变计由于第二翼片的长度改变而布置在第二翼片上，其中每一翼片布置到测力传感器。
75.所述方法进一步包括用评估单元测量第一应变计和第二应变计的每一电阻的步骤。
76.所述方法进一步包括用评估单元确定由主轴的重量诱发的外力的偏移的步骤。
77.所述方法进一步包括用评估单元确定主轴的杠杆臂的位置的步骤。
78.所述方法进一步包括用评估单元确定外力的步骤，所述外力基于经测量电阻和第一力的经确定的偏移而施加到经调适主轴。
79.通过此方法，提供一种用以确定作用于主轴的外力的较精确且有成本效益的测量方法。
80.根据另一方面，提供一种电动辅助自行车，其包括外力测量单元。
81.举例来说，电动辅助自行车为包括用以支持或辅助骑行者的电动马达和能量存储器的自行车，所述能量存储器存储待以电能的形式提供到电动马达的能量。
82.电动马达可以例如是轮毂电动马达或链条电动马达，其包括至少一个dc或ac供电电动马达。能量存储器可以例如是电池或蓄电池，例如铅基或锂基电池或蓄电池。替代地或另外，能量存储器可以是燃料电池存储器。电动马达除了提供骑行者运用辅助因素脚踏自行车的人体肌肉力量之外，还提供能量。此电动辅助自行车的实例为电动自行车，例如电动脚踏车或电动助力车。
83.通过这种解决方案，有可能提供电动辅助自行车，其具有马达单元，所述马达单元具有用以测量应变计的电阻的测力传感器。测力传感器提供改善的外力测量单元，其在简单性方面得以增强。因此，提高准确度，且降低制造成本。
84.关于所述方法和电动辅助自行车的优点，参考外力测量单元和上文所描述的实施例。
85.将容易地理解，所述方法的个别或所有步骤可由外力测量单元执行，且反之亦然。
86.根据另一方面，提供一种用于电动辅助自行车的马达单元，其包括自由轮、外环、内环和链轮载架。
87.所述自由轮适于将链轮载架与外环分离。分离意谓相较于链轮载架，内环可以不同速度旋转。
88.通过这种解决方案，在外力产生的转动速度快于内环的速度的状况下，施加到链轮载架的外力不会传输到内环。这使得摩擦损失减少。
89.马达单元可以通过包括一个自由轮而得以进一步改善。
90.马达单元包括不超过一个自由轮。具体地说，马达单元包括不少于一个自由轮。自由轮的数量可以等于一。
91.仅具有一个自由轮的马达单元使得能够构建更紧凑且更小的马达单元。
92.此外，马达单元包括马达外壳，其支承自由轮、外环、内环和链轮载架。
93.马达外壳可以由塑料或金属制成。马达外壳可以是防震和/或防水的。马达外壳可以保护自由轮、外环、内环和链轮载架免受环境影响。
94.在另一实施例中，电动马达包括转子，其中转子安装到谐波销环驱动装置。
95.谐波销环驱动装置在电动马达与主轴之间设置小齿轮。最小化齿轮的大小使得能
够最小化驱动单元。
96.马达外壳可以包括第一马达外壳部分、第二马达外壳部分和第三马达外壳部分。
97.第一马达外壳部分可以是齿轮箱和外部边缘。第二马达外壳部分适于支承测力传感器。第三马达外壳部分适于支承链轮载架。
98.通过这种解决方案，马达外壳可以装配到自行车的框架。此外，可以减小马达外壳的大小。
99.在另一方面中，电动辅助自行车包括马达单元，如上文所描述。
100.电动辅助自行车可以包括框架。马达单元的外壳可以安装到框架。马达外壳还可以是集成到框架中。马达外壳可以支承马达单元。
101.减小马达外壳的大小会产生改善的驱动特性。
102.在另一方面中，一种驱动方法适于控制马达单元的电动马达，所述驱动方法包括以下步骤：
[0103]-用外力测量单元确定第二力矩，其中第二力矩通过曲柄施加到主轴，
[0104]-基于第二力矩计算第一力矩，及
[0105]-基于经计算第二力矩控制电动马达。
[0106]
举例来说，驱动方法可应用于驱动单元，如上文所描述。具体地说，驱动单元可以内置在电动辅助自行车中。电动辅助自行车由用户骑行。用户通过踏板将力施加到踏板曲柄。关于上文所描述的测量方法，检测第二力矩。第二力矩可以由用户施加。
[0107]
取决于增益因数，计算第一力矩。第一力矩由电动马达提供。第一力矩通过自由轮施加到主轴。
[0108]
此外，所述驱动方法包括一步骤，其中确定主轴的转动方向。
[0109]
确定转动方向使得能够控制马达的转动方向。通过在两个转动方向上控制马达，可以为主轴的每一转动方向提供支撑。
[0110]
关于所述方法、电动辅助自行车和外力测量单元的优点，参考马达单元和驱动方法。
[0111]
本技术还提供一种具有电驱动装置的电动辅助自行车，其包括外力测量单元。
[0112]
本技术提供一种稳定的电动辅助驱动装置。不需要长时间进行工厂重新校准。传感器的敏感度在长时间内保持稳定。空载应变计的信号为负，且其具有低饱和度。需要小的偏移值，且从测量信号到电动马达的控制信号的转换为线性的。相较于其它设计，存在较小滞后。
[0113]
现将参考附图描述本技术的实施例，在附图中：
[0114]
图1展示包括外力测量单元的马达单元1，
[0115]
图2展示图1的马达单元的示意性侧视图，
[0116]
图3在第一端部的前侧展示具有自由轮的图1的马达单元的透视图，
[0117]
图4在第二端部的背侧展示具有自由轮的图3的马达单元的视图，
[0118]
图5展示具有马达外壳的图4的马达单元，所述马达外壳支承具有测力传感器和主轴的外力测量单元，
[0119]
图6从如图3中所展示的主轴的第一端部展示测力传感器的前透视图，
[0120]
图7从如图4中所展示的主轴的第二端部展示测力传感器的后透视图，
[0121]
图8展示如图5中所展示的具有马达外壳的马达单元，所述马达外壳具有第一紧固元件和第二紧固元件，
[0122]
图9展示具有霍尔传感器和磁环的角编码器，
[0123]
图10更详细地展示图1的应变计，
[0124]
图11展示组装有角检测器的霍尔传感器的外力测量单元的前视图，
[0125]
图12展示组装有角检测器的霍尔传感器的外力测量单元的另一实施例的后视图，
[0126]
图13示意性地展示主轴的侧视图，其中踏板和踏板曲柄处于竖直位置，而外力fe作用于踏板，
[0127]
图14示意性地展示主轴的侧视图，其中踏板和踏板曲柄处于水平位置，而外力fe作用于踏板，
[0128]
图15展示映射到每一踏板曲柄的旋转角度的每一应变计的经测量电阻的典型的信号的曲线图，
[0129]
图16展示在无马达支撑的情况下，对于低节奏，映射到每一踏板曲柄的每一应变计的经测量电阻的曲线图，
[0130]
图17展示在无马达支撑的情况下，对于高节奏，映射到每一踏板曲柄的每一应变计的经测量电阻的典型的信号的曲线图，
[0131]
图18展示沿着图8的交叉线“aa”穿过具有主轴的测力传感器的横截面，所述测力传感器和主轴安装于马达外壳中，
[0132]
图19展示另一外力测量单元的透视图，
[0133]
图20展示图20的外力测量单元的前视图，且
[0134]
图21展示在图20中标记为“cc”的区域的细节视图。
[0135]
在诸图中，相同或类似特征由相同参考数字和/或术语指代。
[0136]
图1展示马达单元1或电驱动装置，其包括外力测量单元4。
[0137]
外力测量单元4包括测力传感器5，所述测力传感器具有第一轴承支撑件6。第一轴承支撑件6包括支撑环61。第一翼片62一体地布置在支撑环61上。支撑环61也是测力传感器5的一部分。第一翼片62部分地环绕支撑环61。第一翼片62布置在与第二翼片65相对的一侧。第二翼片65也一体地布置在支撑环61上，且其部分地环绕支撑环61。第一翼片62和第二翼片65具有相同大小。第一翼片62和第二翼片65相对于支撑环61在径向方向上布置在测力传感器5的外侧上。
[0138]
第一翼片62从支撑环61的对称轴100以约90
°
的角度突出。并且，第二翼片62从支撑环61的对称轴100以约90
°
的角度突出。
[0139]
第一翼片端部63布置在第一翼片62的外端上，且第二翼片端部66布置在第二翼片65的外端上。
[0140]
第一翼片62在第一翼片63与支撑环61之间的区域中包括第一应变计64，且第二翼片65在第二翼片65与支撑环61之间的区域中包括第二应变计67。
[0141]
第一轴承支撑件6还包括第一轴承座68，其支承第一轴承7。第一轴承7包括第一外环71和第一内环72。至少一个第一轴承元件73布置在第一外环71与第一内环72之间。
[0142]
评估单元8布置在测力传感器5上。
[0143]
马达单元1还包括第二轴承9。第二轴承9包括第二外环91。第二外环91被支承在此
处未展示的支撑轴承座中，和第二内环92。至少一个第二轴承元件93布置在第二外环91与第二内环92之间。
[0144]
第一轴承7的第一内环72和第二内环92支承具有主轴对称轴100的主轴10，如图1中所展示。主轴10包括第一端部103和第二端部107。
[0145]
马达单元1还包括此处未展示的角编码器，以用于检测主轴10的角位置的改变。在此处未展示的一实施例中，角编码器检测主轴10的绝对角位置。
[0146]
测力传感器5还包括机械引导件69。机械引导件69锁定测力传感器5在x方向和z方向上的移动。
[0147]
在一实施例中，机械引导件69在测力传感器5的外部上，以90
°
角度紧邻每一翼片。机械引导件69包括此处未展示的塑料销，其锁定测力传感器5在x方向和z方向上的移动。塑料销布置在机械引导件上且沿着导引件延行，所述导引件布置在测力传感器承载座51上。
[0148]
在另一实施例中，每一翼片端部63、66，塑料销沿着z轴在每一端部上。塑料销在导引件中延行。此机械引导件还锁定测力传感器至少在x方向上的移动。
[0149]
图2展示图1的马达单元1的示意性侧视图。
[0150]
主轴10的第一端部103设置有第一曲柄101，所述第一曲柄通过如图2中所展示的具有第一对称轴104的第一踏板主轴130连接到第一踏板102。第一踏板102可围绕第一对称轴104旋转且将骑行者的力传递到第一曲柄101。同样地，第二曲柄105通过如图2中所展示的具有第一对称轴109的第二踏板主轴131连接到第二踏板106。第二踏板106可围绕如图2中所展示的第二对称轴109旋转，且将骑行者的力传递到第一曲柄101。
[0151]
图2还展示角编码器11。角编码器11安装到测力传感器5，所述测力传感器还支承第一轴承7(此处未看到)。角编码器11布置于第一轴承7与第二轴承9之间。角编码器11布置在测力传感器5上，使得其与马达外壳3一起保持静止。
[0152]
第一踏板102将外力fe传递到主轴10。此外，主轴10将第一力f1和第二力f2传递到第二轴承9和第一轴承7。并且，第一水平力f
x1
和第二水平力f
x2
从链114传递到偏转器叶片110，所述偏转器叶片作为自行车的齿形前轮布置在主轴10上。
[0153]
偏转器叶片110安装到主轴10。第一力f
x1
和第二力f
x2
基本上垂直于外力fe、第一力f1和第二力f2。外力fe、第一力f1和第二力f2沿着y轴起作用。沿着y轴起作用的力在此处为竖直力。
[0154]
第一水平力f
x1
和第二水平力f
x2
沿着x轴起作用。第一水平力f
x1
和第二水平力f
x2
在水平方向上起作用。
[0155]
图3展示如图1中所展示的但具有自由轮108的马达单元1'。
[0156]
在第一轴承7的一侧上，主轴10包括第一端部103。在第一轴承7的另一侧上，主轴10包括自由轮108和第二端部107。自由轮108为辊自由轮。自由轮108的星形件设置为与主轴10的成型锁定连接件。也有可能将星形件一体地设置在主轴上，与主轴一起形成一个单件。
[0157]
图4从第二端部107的背侧展示具有自由轮108的图3的马达单元1'的视图。
[0158]
自由轮108包括此处未展示的自由轮离合器。自由轮离合器在从动缸内部具有弹簧负载辊。星形件的若干部分中的至少一个在一侧上具有斜面。在相对侧上，星形件在主轴10的径向方向上具有边缘。所述边缘紧邻主轴10。近侧边缘切向地布置到主轴10。罩盖覆盖
自由轮108的前侧。星形件的每一部分包括紧邻径向侧的凹口。所述凹口布置在与斜面相反的一侧上。
[0159]
在此处未展示的另一实施例中，自由轮为夹紧自由轮。夹紧自由轮包括至少两个锯齿形弹簧负载盘，其在齿形侧在一起的情况下抵靠着彼此，像棘轮一样。在一个方向上旋转，驱动盘的锯齿与从动盘的齿锁定，使其以相同速度旋转。
[0160]
图5展示具有马达外壳3的马达单元1，所述马达外壳支承具有测力传感器5的外力测量单元4和主轴10。
[0161]
马达外壳3支承马达单元1。马达单元1通过具有四个螺钉32的固持板31安装到马达外壳3。固持板31固持第一翼片端部63和第二翼片端部66。第一翼片端部63和第二翼片端部66通过螺钉32夹持在马达外壳3与固持盘31之间。由于第一翼片端部63和第二翼片端部66的夹持，每一翼片62、65也是固定的。
[0162]
由于每一翼片62、65的固定，具有第一轴承支撑件6和支撑环61的测力传感器5在马达外壳3的在此处未展示的测力传感器承载座51中为固定的。马达外壳3也包括此处未展示的支撑轴承座，以安装此处也未展示的第二轴承。
[0163]
主轴包括第一端部103，其朝向马达外壳3外部。
[0164]
如可在图5中最佳所见，在马达外壳3中的测力传感器5的安装状态中，由塑料或铝制成的定距件(此处未展示)可以插入在第一翼片62的横向侧与相邻螺钉32之间，且可以插入在第二翼片65的横向侧与相邻螺钉32之间。这些定距件将测力传感器5的水平力传输到马达外壳3，从而防止主轴10由于例如自行车链引起的作用于主轴10的水平力而水平地移动。
[0165]
图6从如图3中所展示的主轴10的第一端部103展示测力传感器5的前视图。
[0166]
支撑环61与第一轴承座68之间的边缘被打磨光滑。
[0167]
每一翼片62、65在主轴对称轴100的方向上具有支撑环61的大小的不到一半。在每一翼片62、65的主轴对称轴100的方向上的一侧布置在与支撑环61相同的平面上。相对侧通过平滑连接而连接到支撑环。
[0168]
每一翼片端部63、66布置在支撑环61的近端上。翼片端部63、66以与支撑环61几乎相同的形状弯曲。每一翼片端部63、66的边缘被打磨光滑。翼片端部63、66指向测力传感器5的前侧。翼片端部63、65具有与每一翼片62、64几乎相同的宽度。
[0169]
图7从如图4中所展示的主轴10的第二端部107展示测力传感器5的后视图。
[0170]
支撑环61与第一轴承座68的前边缘相关。前边缘布置在第一轴承座68内部。
[0171]
图8展示如图5中所展示的具有马达外壳3的马达单元1，所述马达外壳具有第一紧固元件33和第二紧固元件34。
[0172]
第一紧固元件33和第二紧固元件34布置在马达外壳3的外部上。第一紧固元件33和第二紧固元件34用于将马达外壳3安装到此处未展示的自行车框架。
[0173]
前两个紧固元件33布置在马达外壳3的相对侧上。两个第一紧固元件中的一个布置成紧邻马达外壳3的电池座12的外部。
[0174]
第二紧固元件34以矩形形状布置。四个第二紧固元件34中的一个布置成紧邻第一紧固元件33，所述第二紧固元件定位在与第一紧固元件33相对的侧上，紧邻电池座12。
[0175]
第一紧固元件33具有比第二紧固元件34大的直径。
[0176]
电池座12也是马达外壳3的一部分。电池座12在两个第一紧固元件33之间布置在马达外壳3的周边上。
[0177]
图9展示包括霍尔传感器111和磁环112的角编码器11。
[0178]
磁环包括72个北磁极和72个南磁极。北磁极和南磁极在磁环112上交替。从一个磁极到一个磁极的改变等于磁环位置的2.5
°
改变。
[0179]
当磁环112旋转且霍尔传感器111处于固定位置中时，磁极为交替的。霍尔传感器111测量磁场。霍尔传感器111检测磁场的改变。因此，检测到从南磁极到北磁极以及相反方向的每一切换。磁环122布置到主轴10。取决于磁环112相对于霍尔传感器111的位置的改变，检测到主轴10的位置的改变。
[0180]
在另一实施例中，角编码器为轴上磁性编码器。轴上磁性编码器使用附接到马达轴的特殊磁化的2极钕磁体。因为其可以固定到轴的端部，所以其可以与仅具有1个伸出马达主体的轴的马达一起起作用。
[0181]
在另一实施例中，主轴10的壳体包括(在截面视图中)齿形。霍尔传感器111可以布置在齿形正上方。在主轴10旋转时，齿形的丘和谷在霍尔传感器111下方交替。从丘到谷以及相反方向的改变会改变磁场。
[0182]
图10更详细地展示图1的应变计64、67。
[0183]
第一应变计64和第二应变计67被设计为双轴应变计。双轴应变计用双轴应变计64、67的第二部分642测量在一个第一方向上的长度的改变。双轴应变计也用双轴应变计64、67的第一部分测量在第二方向上的长度的改变，所述第二方向垂直于第一方向。
[0184]
在一个实施例中，如图1中所展示使用第一应变计64，仅第一部分641用于测量支撑环61与第一翼片端部63之间的第一翼片62的长度的改变。
[0185]
当如图1中所展示，使用第二应变计67时，仅第一部分642用于测量支撑环61与第二翼片端部66之间的第二翼片65的长度的改变。
[0186]
第一应变计64的第一部分641和第二应变计67的第一部分642测量在y方向上的长度的竖直改变，如图10中所展示。
[0187]
图11展示组装有角检测器11的霍尔传感器111的外力测量单元4的前视图。
[0188]
磁环112和角检测器11的霍尔传感器111布置在前侧上，如图6中所展示。磁环112可旋转地布置在轴承支撑件6的支撑环61上。磁环112可旋转地布置，而霍尔传感器111为固定的。霍尔传感器111经布置以检测来自磁环112的磁场的改变。
[0189]
塑料罩盖113覆盖磁环111。塑料罩盖113具有凹口，且霍尔传感器112布置于所述凹口中。
[0190]
角解码器可以是安装在测力传感器处的常规的霍尔传感器111，而通过霍尔传感器111的磁通量可以是霍尔传感器111正下方的主轴的相邻区段处的呈磁环112形式的以环形布置的一系列磁体。
[0191]
作为磁环112的替代方案，通过霍尔传感器11的磁通量还可以是霍尔传感器元件111正下方的主轴10中的按年布置的一系列短磁通槽，但未在图9中展示。主轴10接着必须设置有磁性材料，其使得霍尔传感器111在主轴10旋转时发出信号。这些磁通槽中的每一个在z方向上平行于主轴10的对称轴纵向延伸，且这些磁通槽布置在主轴10的外部圆柱形表面中的圆周上。举例来说，在主轴10的外部圆柱形表面中的360度圆周上的每10度的角位置
处布置有36个磁通槽，且每一磁通槽可具有对应于主轴10的外部圆柱形表面的5度区段的周向宽度。这36个槽中的一个参考磁通槽可具有大于其它35个磁通槽在圆周方向上的宽度，或所述参考磁通槽具有大于其它磁通槽的深度。当主轴10旋转而霍尔传感器111连同马达外壳3保持静止时，霍尔传感器111可在一系列磁通槽在霍尔传感器111下方移动时检测到这些磁通槽引起的磁通量的改变，且霍尔传感器信号的不断改变的值提供主轴相对于霍尔传感器111和马达外壳3的角位置。参考磁通槽引起霍尔传感器信号的改变，其不同于由常规的磁通槽引起的霍尔传感器信号的改变，且用于检测主轴10相对于霍尔传感器111的绝对角位置。
[0192]
图12展示组装有角检测器11的霍尔传感器111的外力测量单元4的另一实施例的后视图。
[0193]
磁环112和角检测器11的霍尔传感器111布置在背侧上，如图7中所展示。并且，第一应变计64和第二应变计67布置在翼片62、65的每一背侧上。
[0194]
评估单元8附接到测力传感器5。评估单元8连接到第一应变计64、第二应变计67和霍尔传感器111。
[0195]
磁环112布置在支撑环61的背侧上。霍尔传感器111为固定的。霍尔传感器111经布置以检测来自磁环112的磁场的改变。
[0196]
塑料罩盖113覆盖磁环111。塑料罩盖113具有凹口。霍尔传感器112布置于所述凹口中。
[0197]
图13展示主轴10的示意性侧视图，其中踏板102、106和踏板曲柄101、105，而第一外力f
e1
作用于第一踏板102且第二外力f
e2
作用于第二踏板106。此处未展示具有第一滚珠轴承7的测力传感器5。
[0198]
在此视图中，踏板曲柄101、105沿着y轴处于竖直位置中。第一踏板102通过第一踏板曲柄101将第一外力f
e1
提供到主轴10。第二踏板106通过第二踏板曲柄105将第二外力f
e2
传递到主轴10。
[0199]
第一外力f
e1
和第二外力f
e2
为外力fe的一部分，所述外力作用于主轴10。每一外力f
e1
、f
e2
在相同的竖直方向上起作用。
[0200]
图14展示主轴10的示意性侧视图，其中踏板102、106和踏板曲柄101、105处于水平位置。此处未展示具有第一滚珠轴承7的测力传感器5。
[0201]
在此视图中，踏板曲柄101、105处于水平位置。第一外力f
e1
作用于第一踏板102且第二外力f
e2
作用于第二踏板106。每一踏板通过每一对应的踏板曲柄101、105将外力f
e1
和f
e2
传递到主轴10。每一外力fe在相同的竖直方向上起作用。第一外力f
e1
和第二外力f
e2
为外力fe的一部分，所述外力作用于主轴10。
[0202]
图15展示在主轴100的角位置上映射到每一踏板102、106的每一应变计54、67的经测量电阻的典型的信号的曲线图。
[0203]
所述曲线图为单线图。y轴表示相应电阻，且x轴表示时间。
[0204]
第一信号201展示映射到第一踏板102的电阻的过程。绘制第一信号的两个时段p1。第一信号具有第一时段p1和第一幅度a1。第一信号201几乎为正弦函数。第一信号几乎在负y方向上移位了一个第一幅度a1。
[0205]
第二信号202展示映射到第二踏板106的电阻的过程。绘制第一信号的两个时段
p2。第二信号202具有第二时段p2和第二幅度a2。第二信号202几乎为正弦函数。第二信号几乎在负y方向上移位了一个第二幅度a2。第二信号202在其最大值处具有平稳段。平稳段的长度几乎是第二时段p2的一半。
[0206]
第一信号201移位时段p1、p2的几乎一半到第二信号202。第二幅度p2几乎为第一幅度p1的一半。第一时段p1和第二时段p2几乎为相同的。
[0207]
每一信号201、202的最大值布置在基线210上。除了在y方向上的移位之外，每一信号201、202还具有偏移o1。偏移ol对应于基线210与零点之间的移位。
[0208]
图16展示在无马达支撑的情况下，对于推动的骑行者的低节奏，映射到每一踏板102、106的电阻的典型的信号的曲线图。
[0209]
霍尔传感器信号205展示用角检测器11测量的磁场的改变。霍尔传感器信号205的每一改变对应于由于磁环112的经检测磁极的改变而引起的磁场的改变。
[0210]
斜坡函数206展示主轴10的经计算的相对位置。基于霍尔传感器信号205计算斜坡函数206。斜坡时段p3的中部m3布置在与第一时段p1的中部m1几乎相同的x位置上。并且，第二信号202的最小值几乎在与第一时段p1的中部m1相同的x位置处。
[0211]
每一信号201、201在其最大值上具有平稳段。最大值的大小几乎为第一时段p1的一半。第一信号201在y方向上移位到第二信号。
[0212]
图17展示在无马达支撑的情况下，对于推动骑行者的高节奏，映射到每一踏板102、106的电阻的典型的信号的曲线图。
[0213]
第一时段p1和第二时段p2的过程以及其相对于其中的每一个的位置几乎与图16中所展示的相同。相较于图16，第一信号201在其最大值点上具有较短平稳段。其几乎为时段m1的四分之一。
[0214]
斜坡函数206的斜坡时段p3的中部m3相对于第一时段p1的中部m1在负x方向上移位。第二信号202的最小值以第一时段的四分之一移位到第一时段p1的中部m1。
[0215]
第一信号201和第二信号202相对于如图16中所展示的斜坡函数206延迟更多。
[0216]
在第一曲线图201和第二曲线图202的每一交叉点207上，左侧踏板处于其最高y位置上。第一踏板为踏板，其布置在主轴10的左侧上。左侧为当主轴10在总移动方向上移动时在主轴10的左侧的一侧。
[0217]
评估单元基于上文所展示的角编码器和第一及第二应变计的信号来确定到电动马达的控制信号，所述电动马达在自由轮装置108上驱动主轴10。
[0218]
图18展示沿着如图8中所展示的测力传感器5的交叉线aa的横截面视图，其中主轴10安装于马达外壳3中。
[0219]
马达外壳3沿着如图5和8中所展示的交叉线aa经切割。
[0220]
测力传感器5布置在马达外壳3上。在具有每一翼片端部63、66的每一翼片62、65与马达外壳3之间是在y方向上的间隙。在z方向上，测力传感器5用固持板31固定。固持板31通过螺钉32固定到马达外壳。固持板31包括中心孔，且主轴10通过此孔装配。所述孔在其内部边缘上包括密封唇缘。密封唇缘保护测力传感器5免受环境影响。
[0221]
如图2中所展示，外力fe作用于第一踏板102。外力fe为沿着y方向且主要在负y方向上起作用的力。第一踏板曲柄101通过第一踏板主轴104将外力fe从第一踏板102传递到第一踏板曲柄101。第一踏板102可围绕第一主轴对称轴104旋转，如图2中所展示。因此，第一
踏板102保持在水平位置中。
[0222]
第一曲柄101可围绕对称轴100旋转。第一踏板曲柄101安装到第一主轴端部103以将外力fe传递到主轴10。
[0223]
主轴10将外力fe传递到第一轴承7和第二轴承9。第一轴承7的第一内部轴承环72承受第一力f
l
，所述第一力为外力fe的一部分。第二轴承9的第二内部轴承92承受第二力f2，所述第二力也是外力fe的一部分。第一力f1与第二力f2的总和等于外力fe。第一内部轴承环72和第二内部轴承环92将每一力f1、f2传递到每一轴承7、9的每一滚动辊73、93。每一滚动辊73、93将每一内部轴承环72、92布置成可旋转到每一外部轴承环71、91。
[0224]
支撑环61支承第一轴承7。第一轴承7将第一力f1传递到支撑环61。支撑环61将第一力f1传递到第一翼片63和第二翼片66。
[0225]
外力fe、第一力f1和第二力f2为竖直力。竖直力在y方向上起作用。
[0226]
在此处未展示的一实施例中，外力fe作用于第二踏板106。如上文所解释，第二踏板106通过第二踏板主轴109将外力fe传递到第二踏板曲柄105。第二踏板可围绕具有第二主轴对称轴131的第二主轴109旋转，如图2中所展示。
[0227]
第二曲柄105将外力fe传递到主轴10，且可围绕主轴对称轴100旋转，如图2中所展示。第二曲柄105安装到主轴10的第二端部107。以与如上文所解释相同的方式传递到主轴的外力fe通过第一轴承7、第二轴承9和测力传感器5传递到马达外壳3。
[0228]
此处未展示的链114将水平力f
x1
、f
x2
传递到偏转器叶片110。第一水平力f
x1
在水平x方向上拉动偏转器叶片110。第二水平力f
x2
在水平x方向上推动偏转器叶片。
[0229]
偏转器叶片110将水平力f
x1
、f
x2
传递到主轴10。主轴10也通过如上文所解释的滚珠轴承7、9将水平力f
x1
、f
x2
传递到每一滚珠轴承座。水平力f
x1
、f
x2
为独立于力fe、f1、f2的力，且此处未进一步加以考虑。
[0230]
第二滚珠轴承9将第二力f
x2
传输到马达外壳3。
[0231]
由于所传输的第一力f1，第一应变计64测量第一翼片62的长度的改变。第二应变计67也测量取决于第一力f1的第二翼片65的长度的改变。每一应变计64、67由于长度改变而改变其电阻。
[0232]
图1中所展示的评估单元8确定每一应变计64、67的电阻。由于预定义的材料膨胀系数，评估单元8取决于每一应变计64、67的电阻的改变来计算用每一应变计64、67测量的力，且计算第一力f1。
[0233]
应变计64、67经布置以主要测量在径向翼片方向上的长度的改变，如图1中所展示。
[0234]
如图10中所展示，每一应变计64、67包括竖直应变计和水平应变计。为了测量每一翼片62、65的长度的改变，仅使用每一应变计64、67的竖直部分641。每一应变计64、67的第一水平部分用于测量由于温度改变而引起的长度改变。稍后使用此经确定的温度改变来计算漂移补偿。
[0235]
每一应变计64、67可以是半桥电路的一部分。举例来说，36伏特的电压连接到应变计的每一外端。由于每一电阻的改变，在第一部分641和第二部分642中，压力之间的关系下降。取决于此关系，计算每一部分641、642的电阻。
[0236]
此外，每一翼片62、65将第一力f1传递到每一翼片端部63、66。翼片端部63、66将第
一力f1的每一部分传递到马达外壳3的测力传感器座68，在所述测力传感器座中支承测力传感器5。
[0237]
除了第一应变计64和第二应变计67之外，马达单元1还包括角检测器11。角检测器11附接到测力传感器5，以检测主轴10相对于主轴对称轴100的位置的改变。角检测器11的霍尔传感器111具有相对于磁环112的固定位置，且检测来自磁环112的磁场的改变，所述磁环连接到主轴10。磁环112的位置改变指示主轴10的位置改变。此外，磁环112包括第一标记，且主轴包括第二标记。在角编码器检测绝对位置的状况下，需要在组装时将第一标记与第二标记匹配。
[0238]
取决于主轴10的位置改变，通过评估单元8确定第一踏板曲柄101的相对位置。取决于主轴10的位置校准，确定主轴10的绝对位置。由于主轴10的绝对位置，确定第一踏板曲柄101的绝对位置。取决于第一踏板曲柄101的绝对位置，计算踏板102相对于主轴10的位置。
[0239]
考虑到外力fe主要在第一踏板102比主轴10更多地在正x方向上时作用于踏板102，确定外力fe作用于哪一踏板。
[0240]
取决于第一力f1与第二力f2的改进的比率，评估单元8确定外力fe。
[0241]
在每一踏板102、106之间交替施加外力fe。力fe主要施加到踏板102、106，所述踏板在负y方向上向下移动。
[0242]
如图13中所展示，第一外力f
e1
作用于第一踏板102，且第二力f
e2
作用于第二踏板106。施加到向下移动的踏板102、106的外力f
e1
、f
e2
大于作用于另一踏板102、106的力。举例来说，如果第一踏板102向下行进，那么第一外力f
e1
大于第二外力f
e2
。
[0243]
如图13中所展示，第一踏板104相对于y位置处于比第二踏板106更高的位置中。因此，第一外力f
e1
大于第二外力f
e2
。即使在此位置中，第二外力f
e2
对总外力fe具有贡献，所述总外力作用于主轴10。
[0244]
提供外力f
e1
、f
e2
的人需要保持平衡，使得第二外力f
e2
大于零。
[0245]
如图14中所展示，踏板102、106相对于y位置几乎在相同高度上。在此状况下，在踏板方向上起作用的外力f
e1
、f
e2
更大。举例来说，如果踏板围绕主轴对称轴100逆时针旋转，那么第一外力大于第二外力f
e2
。提供第一外力f
e2
的人必须保持其平衡，第二外力f
e2
大于零，如上文所解释。
[0246]
图15展示具有两条线的曲线图。第一曲线图201展示第二应变计65的电阻。第一曲线图201具有若干最小值和最大值。在第一曲线图201的每一最小值处，第一力f
e1
开始作用于第一踏板102。当第一踏板102向下行进时，电阻从其最大值改变为其最小值。随着第一踏板102的旋转的每次重复，第一曲线图201重复。
[0247]
如上文所解释，第二曲线图202展示第一应变计62的电阻。在每一最小值上，第二踏板106处于其最低x位置中。
[0248]
每一曲线图201、202的改变等于踏板102、106围绕主轴对称轴100的半转圈，如图2中所展示。
[0249]
由于始终小的外力fe，例如重力，作用于主轴10，因此每一曲线图201、202具有基线210与零点之间的偏移o1。
[0250]
由于第一轴承7的滚珠轴承间隙且由于其它原因，一个应变计62、64的电阻的改变
相对于另一应变计62、64的电阻的改变而延迟。因此，一个曲线图201、202的最大值和另一曲线图201、202的最小值不具有相同的x位置。曲线图201、202分别延迟。并且，在此处未展示的具有第一翼片端部的第一翼片与此处也未展示的测力传感器承载座之间有一间隙。由于这些间隙，第二曲线图202的最大值具有平稳段。
[0251]
考虑到偏移o1和延迟，评估单元8确定零点校准，其施加到经确定的第一力f1。取决于此情形，计算外力fe。
[0252]
如图16和17中所展示，霍尔传感器信号205用于计算斜坡函数206。通过对霍尔传感器信号205的每一绝对值进行求和且对信号的数量进行计数来计算斜坡函数206。在等于144次霍尔传感器信号改变的主轴10的一圈之后，斜坡函数206被设置成零。每圈都重复此操作。
[0253]
图16展示低节奏下的曲线图，而图17展示高节奏下的曲线图。比较两个图，在展示高节奏移位的曲线图中，相比于在图16中，相对于第一曲线图201和第二曲线图202，斜坡函数在负x方向上移位得更多。这意味着斜坡函数206与曲线图201、202之间的关系取决于节奏。当主轴10具有高节奏时，离心力作用于主轴10。离心力还用每一应变计64、67测量。因此，离心力也是经确定的第一力f
l
的一部分，但并非外力fe的一部分。确定实际外力意味着补偿离心力。这通过评估单元8进行。
[0254]
在一个实施例中，评估单元8考虑斜坡函数206和曲线图201、202，且计算绝对的踏板位置。利用在每一曲线图201的每一最小值处，第一踏板102处于其最低位置所根据的所述知识，斜坡函数被校准到此位置。用于第二曲线图202和第二踏板106的校准以类似方式起作用。
[0255]
在另一实施例中，评估单元8平滑化第一应变计64和第二应变计67的经测量电阻。平滑化是用低通滤波器来进行的。来自每一应变计62、66的信号穿过低通滤波器。如果信号频率小于选定的截止频率，那么所述信号穿过低通滤波器。
[0256]
如果信号的信号频率高于选定的截止频率，那么低通滤波器以高于截止频率的频率使频率衰减。电阻信号的测量误差和噪声以此方式被平滑化。
[0257]
在另一实施例中，评估单元8将调平应用于每一应变计64、67的经测量电阻。所述调平补偿对应于应变计64、67的加热的测量的误差。如果应变计64、67变热，那么电阻与长度改变之间的关系会改变。这意味着电阻与长度改变之间的预定义关系为不准确的。
[0258]
因此，评估单元8计算调平补偿，且将此补偿应用于经测量电阻。此调平补偿为偏移，其应用于每一应变计64、67。调平补偿在预定义的跨度之后应用于应变计64、67的每一电阻的经测量值。
[0259]
在另一实施例中，取决于踏板曲柄101、105的绝对位置和外力fe，确定力矩。取决于踏板102、106的位置、踏板曲柄101、105的位置和主轴10位置，计算踏板的有效的杠杆臂长度。
[0260]
踏板曲柄101、106的杠杆臂长度为预定义的，且被保存到评估单元8。当踏板102、106的位置改变时，踏板102、106连同踏板曲柄101、105与主轴对称轴100之间的竖直距离也改变。有效的杠杆臂长度等于踏板102、106与主轴对称轴100之间的距离。考虑到有效的杠杆臂长度，评估单元8取决于经计算外力fe确定力矩。
[0261]
在另一实施例中，根据以下层级计算确定电动马达提供到主轴10的力矩的信号。
[0262]
层级1：应变计信号的筛选
[0263]
层级2：主轴10的零点调整
[0264]
层级3：电信号的零点调整
[0265]
层级4：作用于主轴的所得力的计算
[0266]
层级5：均衡力的计算
[0267]
层级6：踏板位置的评估
[0268]
层级6：主轴力矩/电动马达控制信号的计算
[0269]
虽然主轴力矩/电动马达控制信号的计算可以仅运用层级1信息来进行，但计算精确度随着信息层级的增加而提高。本技术的设计提供准许在同一个电驱动装置处测试且调整信息的个别层级的系统。
[0270]
实际上，可以仅在2次踏板旋转之后计算应变计信号的零点。所述零点被不断地调整。
[0271]
所得力可以通过两个应变计的力的差来计算。两个应变计信号放大器可以通过hpf调整。右侧踏板的放大器应调整为高于右侧踏板的放大器。
[0272]
均衡力为推动的骑车人还运用被动腿施加的力。在具有可靠的信号偏移之后，在约两次踏板旋转之后计算均衡力。由于实际考量，均衡力限于10n与200n之间。
[0273]
还可能在一次踏板旋转之后或在半个踏板旋转之后，重新调整均衡力。
[0274]
如果右侧踏板位于通过主轴中心的实际右线之后，那么上部应变计永远不会有。
[0275]
图19从此处未展示的主轴的第一端部展示测力传感器5'的另一实施例的前透视图。
[0276]
测力传感器5'具有锚定翼片250，其以约90
°
的角度从支撑环61的对称轴100突出。固定销孔251设置在锚定翼片250内，固定销孔251的对称轴基本上平行于支撑环61的对称轴100。
[0277]
在马达外壳3中的测力传感器5'的安装状态中，固定销(此处未展示)插入到固定销孔251中且插入到马达外壳3中的对应的锚定孔中。固定销将测力传感器5'的水平力传输到马达外壳3，从而防止主轴由于例如自行车链引起的作用于主轴的水平力而水平地移动。
[0278]
相较于携载第一应变计64和第二应变计67的第一翼片62和第二翼片65的竖直布置，锚定翼片250的水平布置规定第一应变计64和第二应变计67保持在这些水平力在测力传感器5'中引起的变形区域之外。这不同于图5中所展示的解决方案，提高了由主轴传输到测力传感器5'的竖直力的测量精确度，定距件位于第一翼片62的横向侧与相邻螺钉32之间，且位于第二翼片65的横向侧与相邻螺钉32之间。锚定翼片250和固定销孔251中的固定销的设计不仅提供了竖直力的较佳测量结果，而且由于不再需要定距件，因此定距件也没有磨损。
[0279]
图20展示图20的外力测量单元的前视图。
[0280]
图21中的角解码器为一对常规的霍尔传感器255、256，其安装在测力传感器处，位于主轴10正上方，所述主轴设置有磁通槽环280。
[0281]
装置的精确度通过使用两个霍尔传感器255、256且通过运用永久磁体265使主轴10偏置而得以提高，所述永久磁体放置在霍尔传感器255、256附近、放置于在霍尔传感器255、256正上方且在主轴10上方的位置处。
[0282]
图21展示图20中的标记为“cc”的区域的详细视图。
[0283]
通过霍尔传感器255、256的磁通量通过主轴10中的一系列短磁通槽282、283提供，所述磁通槽按年布置在霍尔传感器255、256正下方。
[0284]
这些磁通槽282、283中的每一个平行于主轴10的对称轴纵向延伸，且这些槽282、283布置在主轴10的外部圆柱形表面中的圆周上。这些槽中的参考磁通槽282的宽度小于其它磁通槽283。当主轴10旋转而霍尔传感器255、256连同马达外壳3保持静止时，霍尔传感器可在一系列磁通槽282、283在霍尔传感器255、256下方移动时检测到这些磁通槽282、283引起的磁通量的改变，且霍尔传感器信号的不断改变的值提供主轴10'相对于霍尔传感器255、256和马达外壳3的角位置。参考磁通槽282引起霍尔传感器信号的改变，其不同于由常规的磁通槽283引起的霍尔传感器信号的改变，且用于检测主轴10相对于霍尔传感器255、256的绝对角位置。
[0285]
这些磁通槽282、283之间也存在一个在圆周方向上的宽度大于其它磁通槽282、283之间的磁通肩状物的一个参考磁通肩状物281。所述较宽参考磁通肩状物281引起霍尔传感器信号的改变，其不同于由常规磁通肩状物引起的霍尔传感器信号的改变且用于检测主轴10相对于霍尔传感器255、256的绝对角位置。
[0286]
实例1
[0287]
一种用于测量外力(fe)的外力测量单元(4)，所述外力测量单元(4)包括第一应变计(64)和评估单元(8)，所述评估单元进一步适于确定所述外力(fe)。
[0288]
实例2
[0289]
根据实例1所述的外力测量单元(4)，其中所述外力测量单元(4)施加到主轴(10)。
[0290]
实例3
[0291]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其包括具有支撑环(61)的测力传感器(5)，其中第一翼片(62)和第二翼片(65)布置在所述支撑环(61)上，其中所述第二翼片(65)与所述第一翼片(62)相对地布置在所述支撑环(61)上，其中每一翼片(62，65)在径向方向上布置到外环(61)的外部，且第一翼片端部(63)和第二翼片端部(66)布置在所述第一翼片(62)和所述第二翼片(64)的相应端部处。
[0292]
实例4
[0293]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述第一应变计(64)布置在所述第一翼片(62)上，其中取决于由于材料膨胀而引起的所述第一翼片(62)的长度改变，所述第一应变计(64)适于改变其相应电阻。
[0294]
实例5
[0295]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其包括第二应变计(67)，所述第二应变计布置在所述第二翼片(65)上，其中取决于由于材料膨胀而引起的所述第二翼片(65)的长度改变，所述第二应变计(67)适于改变其相应电阻。
[0296]
实例6
[0297]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其包括第一轴承支撑件(6)，以在第一轴承座(68)中支承第一轴承(7)。
[0298]
实例7
[0299]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其包括具有第一外环(71)的所
述第一轴承(7)，其中所述第一外环(71)安装到所述第一轴承座(68)以传输第一力(f1)，其中所述外力(fe)包括所述第一力(f1)和第二力(f2)，所述第一力从所述主轴(10)传输到所述第一轴承(7)到第一内环(72)，所述第二力由经调适第二轴承(9)吸收，且所述第一内环(72)通过第一轴承元件(73)连接到第一外部滚动环(71)以从经调适主轴(10)传输所述第一力(f1)。
[0300]
实例8
[0301]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)适于测量所述第二应变计(67)的电阻以确定所述外力(fe)。
[0302]
实例9
[0303]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)进一步适于确定由所述主轴(10)的重量诱发的所述外力(fe)的偏移，且所述评估单元进一步适于确定所述主轴(10)的杠杆臂的位置且确定所述外力(fe)，所述外力基于经测量电阻和所述第一力(f1)的经确定偏移而施加到所述经调适主轴(10)。
[0304]
实例9
[0305]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括马达外壳(3)。
[0306]
实例10
[0307]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述第一翼片端部(63)和所述第二翼片端部(66)适于将所述测力传感器(5)安装到所述主轴(10)的所述马达外壳(3)上的测力传感器承载座(51)。
[0308]
实例11
[0309]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中第二外环(91)安装到所述马达外壳(3)的第二滚动支撑件。
[0310]
实例12
[0311]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)通过低通滤波器平滑化所述应变计(64，67)的随时间推移的所述经测量电阻。
[0312]
实例13
[0313]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)确定所述第一应变计(64)和所述第二应变计(67)的随时间推移的所述经测量电阻的漂移。
[0314]
实例13
[0315]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)通过在预定义时间跨度之后应用漂移补偿来重新校准所述第一应变计(64)和所述第二应变计(67)。
[0316]
实例14
[0317]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括自由轮(108)，所述自由轮与所述主轴(10)形状配合地连接。
[0318]
实例15
[0319]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括角编码器(11)，以确定所述主轴(10)的径向位置。
[0320]
实例16
[0321]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括所述主轴(10)，所
述主轴被收纳在第一轴承(7)的第一轴承环(72)内部且被收纳在第二轴承(7)的第二轴承环(92)内部，其中所述主轴(10)将所述第一力(f1)施加到所述第一轴承环(72)且将第二力(f2)施加到第二内部轴承环(92)，其中所述第一力(f1)和所述第二力(f2)为所述外力(fe)的部分。
[0322]
实例17
[0323]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述外力(fe)通过杠杆臂(101，105)施加到所述主轴(10)的至少一个端部(103，107)。
[0324]
实例18
[0325]
根据先前实例中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)计算取决于经计算力(fe)的力矩和每一个所述杠杆臂(101，105)的有效的杠杆臂长度，所述有效的杠杆臂长度取决于所述主轴(10)的位置。
[0326]
实例18
[0327]
一种电动辅助自行车，其具有根据先前实例1至17中任一项所述的外力测量单元(4)。
[0328]
实例19
[0329]
一种用于测量施加到主轴(10)的外力(fe)的外力测量单元(4)，所述外力测量单元(4)包括：
[0330]-测力传感器(5)，其具有支撑环(61)，
[0331]-其中第一翼片(62)和第二翼片(65)布置在所述支撑环(61)上，其中所述第二翼片(65)与所述第一翼片(62)相对地布置在所述支撑环(61)上，
[0332]-其中每一翼片(62，65)在径向方向上朝向所述支撑环(61)的外部布置，
[0333]-第一应变计(64)和第二应变计(67)，所述第一应变计布置在所述第一翼片(62)上，所述第二应变计布置在所述第二翼片(65)上，
[0334]-评估单元(8)，其用于测量所述第一应变计(64)的电阻和所述第二应变计(67)的电阻
[0335]-第一轴承支撑件(6)，其用于在第一轴承座(68)中支承第一轴承(7)，其中所述第一轴承(7)适于支承旋转主轴(10)。
[0336]
实例20
[0337]
根据实例19所述的外力测量单元(4)，其中所述第一应变计(64)的所述电阻与所述第二应变计(67)的所述电阻分开测量。
[0338]
实例21
[0339]
根据实例19或实例20所述的外力测量单元(4)，其中确切存在两个设置有应变计的翼片，即第一翼片(62)和第二翼片(65)。
[0340]
实例22
[0341]
一种用于在外力测量单元(4)附近的旋转主轴(10)的磁性角位置编码器，其中所述主轴(10)设置有磁性材料，所述磁性材料使得霍尔传感器在所述主轴10旋转时发出信号，多个磁通槽平行于所述主轴(10)的对称轴纵向延伸，所述磁通槽布置在所述主轴(10)的外部圆柱形表面中的圆周上。
[0342]
实例23
[0343]
根据实例22所述的用于旋转主轴的磁性角位置编码器，其中这些磁通槽中的至少一个参考磁通槽在圆周方向上的宽度不同于一些或所有其它磁通槽，和/或所述参考磁通槽的深度不同于一些或所有其它磁通槽的深度。
[0344]
实例24
[0345]
根据实例22或23所述的用于旋转主轴的磁性角位置编码器，其中这些磁通槽之间的至少一个参考磁通肩状物在圆周方向上的宽度不同于一些或所有其它磁通槽之间的磁通肩状物。
[0346]
附图标记列表
[0347]
1马达单元
[0348]
la马达
[0349]
2电动马达
[0350]
3马达外壳
[0351]
4外力测量单元
[0352]
5测力传感器
[0353]
6第一轴承支撑件
[0354]
7第一轴承
[0355]
8评估单元
[0356]
9第二轴承
[0357]
10主轴
[0358]
11角编码器
[0359]
12电池座
[0360]
31固持板
[0361]
32螺钉
[0362]
33第一紧固元件
[0363]
34第二紧固元件
[0364]
35密封唇缘
[0365]
51测力传感器承载座
[0366]
61支撑环
[0367]
62第一翼片
[0368]
63第一翼片端部
[0369]
64第一应变计
[0370]
65第二翼片
[0371]
66第二翼片端部
[0372]
67第二应变计
[0373]
68第一轴承座
[0374]
69机械引导件
[0375]
71第一外环
[0376]
72第一内环
[0377]
73第一轴承元件
[0378]
91第二外环
[0379]
92第二内环
[0380]
93第二轴承元件
[0381]
100主轴对称轴
[0382]
101第一曲柄
[0383]
102第一踏板
[0384]
103第一端部
[0385]
104第一对称轴
[0386]
105第二曲柄
[0387]
106第二踏板
[0388]
107第二端部
[0389]
108自由轮
[0390]
109第二对称轴
[0391]
110偏转器叶片
[0392]
111霍尔传感器
[0393]
112磁环
[0394]
113塑料罩盖
[0395]
114链
[0396]
130第一踏板主轴
[0397]
131第二踏板主轴
[0398]
201第一曲线图
[0399]
202第二曲线图
[0400]
205霍尔传感器信号
[0401]
206斜坡函数
[0402]
207交叉点
[0403]
210基线
[0404]
250锚定翼片
[0405]
251固定销孔
[0406]
255第一霍尔传感器
[0407]
256第二霍尔传感器
[0408]
257pcb
[0409]
258pcb安装螺钉
[0410]
259锚定翼片
[0411]
260固定销
[0412]
265永久磁体
[0413]
280磁通槽环
[0414]
281参考肩状物
[0415]
282参考磁通槽
[0416]
283磁通槽
[0417]
fe外力计
[0418]
f1第一力
[0419]
f2第二力
[0420]
o1偏移
[0421]
p1第一时段
[0422]
p2第二时段
[0423]
m1第一时段的中心
[0424]
m3第三时段的中心
[0425]
a1第一幅度
[0426]
a2第二幅度
[0427]
a3第三幅度
[0428]
fx1第一水平力
[0429]
fx2第二水平力
[0430]
fe1第一外力
[0431]
fe2第二外力。

技术特征：
1.一种用于测量施加到主轴(10)的外力(f
e
)的外力测量单元(4)，所述外力测量单元(4)包括：-测力传感器(5)，其具有支撑环(61)，-其中第一翼片(62)和第二翼片(65)布置在所述支撑环(61)上，其中所述第二翼片(65)与所述第一翼片(62)相对地布置在所述支撑环(61)上，-其中每一翼片(62，65)在径向方向上朝向所述支撑环(61)的外部布置，-第一应变计(64)和第二应变计(67)，所述第一应变计布置在所述第一翼片(62)上，所述第二应变计布置在所述第二翼片(65)上，-评估单元(8)，其用于测量所述第一应变计(64)的电阻和所述第二应变计(67)的电阻，其中所述第一应变计(64)的所述电阻与所述第二应变计(67)的所述电阻分开测量，-第一轴承支撑件(6)，其用于在第一轴承座(68)中支承第一轴承(7)，其中所述第一轴承(7)适于支承旋转主轴(10)。2.根据权利要求1所述的外力测量单元(4)，其中第一翼片端部(63)和第二翼片端部(66)布置在所述第一翼片(62)和所述第二翼片(64)的相应端部处。3.根据权利要求1或权利要求2所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)进一步适于确定所述外力(f
e
)的偏移，且所述评估单元进一步适于确定所述主轴(10)的杠杆臂的位置且确定所述外力(f
e
)，所述外力基于经测量电阻和第一力(f1)的经确定偏移而施加到经调适主轴(10)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括马达外壳(3)，其中所述第一翼片(62)和所述第二翼片(64)被支承在所述马达外壳(3)中的测力传感器承载座(51)中。5.根据前述权利要求中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)通过低通滤波器平滑化所述应变计(64，67)的随时间推移的所述经测量电阻。6.根据前述权利要求中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述评估单元(8)确定所述第一应变计(64)和所述第二应变计(67)的随时间推移的所述经测量电阻的漂移，且通过应用漂移补偿(在预定义时间之后)来重新校准所述第一应变计(64)和所述第二应变计(67)。7.根据前述权利要求中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括自由轮(108)，所述自由轮与所述主轴(10)连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的外力测量单元(4)，其进一步包括角编码器(11)，以确定所述主轴(10)的径向位置。9.根据前述权利要求中任一项所述的外力测量单元(4)，其中所述主轴(10)被收纳在第一轴承(7)的第一轴承环(72)内部且被收纳在第二轴承(7)的第二轴承环(92)内部。10.根据前述权利要求中任一项所述的外力测量单元，其中所述测力传感器(5')设置有与所述马达外壳3相互作用的竖直引导组合件。11.根据权利要求10所述的外力测量单元，其中所述竖直引导组合件被设置为具有固定销孔(251)的锚定翼片(250)，所述固定销孔251的对称轴基本上平行于所述支撑环61的对称轴100。12.根据权利要求11所述的外力测量单元，其中在马达外壳(3)中的所述测力传感器
(5')的安装状态中，固定销插入到所述固定销孔(251)中且插入到所述马达外壳3中的对应的锚定孔中。13.一种电驱动装置，其具有用于电动辅助自行车的马达外壳(3)、电动马达和根据权利要求1至12所述的外力测量单元(4)。14.根据权利要求13所述的电驱动装置，其中主轴(10)设置在所述外力测量单元(4)附近，其中所述主轴(10)设置有磁性材料，所述磁性材料使得霍尔传感器在所述主轴10旋转时发出信号，多个磁通槽平行于所述主轴(10)的对称轴纵向延伸，所述磁通槽布置在所述主轴(10)的外部圆柱形表面中的圆周上。15.根据权利要求14所述的电驱动装置，其中这些磁通槽中的一个参考磁通槽在圆周方向上的宽度不同于其它磁通槽，和/或所述参考磁通槽的深度不同于其它磁通槽的深度。16.根据权利要求14或权利要求15所述的电驱动装置，其中这些磁通槽之间的一个参考磁通肩状物在圆周方向上的宽度不同于其它磁通槽之间的磁通肩状物。16.一种电动辅助自行车，其具有根据权利要求13至15中任一项所述的电驱动装置。

技术总结
外力测量单元包括具有支撑环的测力传感器，其中第一翼片和第二翼片布置在所述支撑环上，其中所述第二翼片与所述第一翼片相对地布置在所述支撑环上，其中每一翼片在径向方向上布置到外环的外部，且第一翼片端部和第二翼片端部布置在所述第一翼片和所述第二翼片的相应端部处。第二方面涉及一种用于用包括测力传感器的外力测量单元来测量外力的测量方法，所述外力测量单元收纳主轴。第三方面涉及一种包括外力测量单元的电动辅助自行车。括外力测量单元的电动辅助自行车。括外力测量单元的电动辅助自行车。


技术研发人员：海恩斯
受保护的技术使用者：TQ系统公司
技术研发日：2021.12.24
技术公布日：2023/9/20