本发明专利技术提供了一种可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置，其输入轴与输出轴之间采用能够传递扭矩、且在传递扭矩的同时扭矩能够产生轴向力的方式进行连接，根据扭矩所产生的轴向力使安装的平面推力轴承移动，从而再将轴向力传递给平面推力轴承静环；平面推力轴承静环不转动并在轴向力作用下轴向移动，与弹性元件固定环共同驱使弹性元件变形，通过电子元件检测轴向力或检测从而获得力矩。本发明专利技术获得的信号可以完全反应力矩大小，不受方向限制，与轴的各向变形无关，真实反应力矩，结构简单，制作简单，成本低廉，应用范围广，可以应用于各种电动机，发动机根据负载自动输出的节能设备,自动设备，机器人等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种需动态测量输出轴转矩的结构，尤其是涉及一种电助力自行车中轴产生力矩信号，根据力矩信号控制电机出力的转轴机构，以及涉及一种需根据输出轴的力矩来控制输入转矩大小的系统，具体涉及一种可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置。
技术介绍
传统的动态力矩传感器是一种采用在轴上贴应变片，轴在使用过程中产生应变，应变片产生变化，同时应变片与电感线圈相连，此电感线圈是动线圈。在动线圈外有静线圈，通过给静线圈输入交变电，使动线圈产生交变电感，与应变片变化的动线圈共同作用产生电流电感，再通过静线圈的接收线圈将应变片的变化读取。这种方法读取的是间接的数据，采取的信号可以是轴的扭矩变形和径向变形，并不能准确反映力矩大小。并且该方法制造工艺复杂，成本昂贵，占用空间大的问题。另一种传统的方式与上文类似，区别在于在轴上涂覆磁性材料，磁性材料的磁场变化产生信号被外部线圈接收，达到检测力矩的目的。该涂覆材料工艺不易控制，同样存在成本昂贵占用空间大的问题。还有一种传统的方式是利用霍尔元件检测变形量来完成的。该方法适用范围较窄，不能真实反映力的大小。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种在多种使用情况下真实反映力矩大小，不受电磁干扰，成本低廉，制造工艺简单的测量力矩转轴机构。根据本专利技术提供的一种可动态测量旋转力矩的转轴系统，包括：输入轴、输出轴、动环、静环、弹性元件、弹性元件固定环、输入轴端轴承室；输入轴与输出轴之间采用能够传递扭矩、且在传递扭矩的同时扭矩能够产生轴向力的方式进行连接，使得输入轴或使与输入轴滑配的斜齿轮花键轴套能够根据扭矩所产生的轴向力在轴向上移动；动环随输入轴转动及轴向移动；在轴向方向上，弹性元件位于静环与弹性元件固定环之间；轴向移动的输入轴将轴向力传递给动环，动环又将轴向力传递给静环；静环不转动并在轴向力作用下轴向移动，与安装在输入轴端轴承室的弹性元件固定环共同驱使弹性元件变形；进一步地，可动态测量旋转力矩的转轴系统还具有如下任一种技术特征：-在弹性元件与弹性元件固定环之间设置有压敏电阻；-在弹性元件双侧设置有弹性元件固定环，一侧设置有霍尔元件，另一侧设置有磁性材料。优选地，输入轴设置有斜齿轮花键，输出轴设置有斜齿轮内花键输入轴通过斜齿轮花键驱动斜齿轮内花键使输出轴同步转动。优选地，输入轴与输出轴同轴设置。优选地，在无输入轴与输出轴之间的扭矩消失后，弹性元件恢复变形后使得压敏电阻上的压力消失。优选地，动环采用平面推力轴承动环，静环采用平面推力轴承静环；优选地，动环固定于输入轴上，也可固定在斜齿轮花键轴套上。优选地，动环固定在输入轴上，则其余零件都同心滑配于输入轴，动环固定在斜齿轮花键轴套上，则斜齿轮花键轴套轴向滑配于输入轴上。优选地，在轴向方向上，输入轴的最大移动量等于弹性元件的最大可变形量。根据本专利技术提供的一种可动态测量旋转力矩的方法，其利用上述的可动态测量旋转力矩的转轴系统：-利用压敏电阻根据压敏电阻阻值的变化得到力矩；或者-利用霍尔元件根据霍尔位移和磁性材料检测位移，转为电子信号读出力矩或轴向位移。根据本专利技术提供的一种具有可动态测量旋转力矩的转轴系统的装置，包括上述的可动态测量旋转力矩的转轴系统。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术获得的信号可以完全反应力矩大小，不受方向限制，与轴的各向变形无关，真实反应力矩，结构简单，制作简单，成本低廉，应用范围广，可以应用于各种电动机，自动设备，机器人等装置，如：(1)机器人抓取物体时使用的电机轴类的力量大小可以直接反应控制，使力量恰到好处；(2)自行车中轴骑行时链轮的输出力矩直接控制电机，使自行车与骑行者人车合一，完美出行；(3)汽车和其他机械设备在需根据负载自动调节输入扭矩的情况；(4)自行车中置电机用力矩传感器；(5)需动态或静态检测扭矩的试验设备。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术用于自行车中轴的力矩轴外形结构及其A向剖视图。图2为本专利技术所提供系统在力矩轴受到阻力矩做功时的受力方向及其齿轮花键的受理情况，图中直线箭头表示受力。图3为本专利技术输出轴的立体结构示意图。图4为本专利技术输入轴的立体结构示意图。图5为本专利技术应用于自行车力矩轴的爆炸立体结构示意图。图6为本专利技术的弹性元件示意结构图。图中：1、输入轴101、斜齿轮花键轴套102、第一轴肩2、第一轴承301、动环302、静环501、弹性元件固定环502、弹性元件6、输出轴601、斜齿轮内花键602、第二轴肩7、输入轴端轴承室8、输出轴端轴承室9、卡簧10、滚针11、压敏电阻12、轴承钢碗13、滚珠具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在本专利技术中，该力矩轴为双轴，即通过输入轴将转矩传递给输出轴，所述输入轴与输出轴同心，输入轴通过斜齿花键与输出轴斜齿内花键同心传递扭矩。(在变化例中，还可以采用螺旋槽轮机构、弹簧机构、凸轮机构等方式替换斜齿花键和斜齿内花键)通过斜齿花键输入轴滑配于输出轴，输出轴通过轴承安装在轴承室内。在输出轴有阻力矩时，输入轴受到反作用力，有移动趋势。推力轴承静环后有弹性元件，可使推力轴承在旋转阻力矩所产生的轴向力不能将静环无限推移，阻止输入轴的移动趋势，并使在旋转阻力矩消失后，弹性恢复，该移动量只能是该弹性元件的最大变形量。静环不转动，但可以在轴向力作用下轴向移动，使弹性元件变形，产生作用力，压迫压敏电阻，使之产生电阻变化，从而获得力矩信号。或采用霍尔和磁钢元件检测位移量获得扭矩信号。传递扭矩同时所产生的轴向力作用动环上，动环和静环在转动中传递轴向力，轴向力使输入轴和固定在输入轴上的动环移动，再通过电子元件测量其位移或测量其移动力。在静环安装有弹性元件，用于阻止位移和传递力的作用。用于各位移的元件在阻力矩消失后恢复原状。本专利技术采用压敏电阻安装在弹性元件和静环之间，在轴向力作用使压敏电阻根据不同的阻力矩产出变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可动态测量旋转力矩的转轴系统，其特征在于，包括：输入轴(1)、输出轴(6)、动环(301)、静环(302)、弹性元件(502)、弹性元件固定环(501)、输入轴端轴承室(7)；输入轴(1)与输出轴(6)之间采用能够传递扭矩、且在传递扭矩的同时扭矩能够产生轴向力的方式进行连接，扭矩产生的轴向力使动环(301)按轴向移动；动环(301)随输入轴(1)转动及轴向移动；在轴向方向上，弹性元件(502)位于静环(302)与弹性元件固定环(501)之间；轴向力传递给动环(301)，动环(301)又将轴向力传递给静环(302)；静环(302)不转动并在轴向力作用下轴向移动，与安装在输入轴端轴承室(7)的弹性元件固定环(501)共同驱使弹性元件(502)变形；进一步地，可动态测量旋转力矩的转轴系统还具有如下任一种技术特征：‑在弹性元件(502)与弹性元件固定环(501)之间设置有压敏电阻(11)，以检测压力；‑在弹性元件(502)双侧设置固定环(501)，双侧中的一侧设置磁性材料、另一侧设置霍尔元件，以检测位移。
【技术特征摘要】
1.一种可动态测量旋转力矩的转轴系统，其特征在于，包括：输入轴(1)、输出
轴(6)、动环(301)、静环(302)、弹性元件(502)、弹性元件固定环(501)、输入轴
端轴承室(7)；
输入轴(1)与输出轴(6)之间采用能够传递扭矩、且在传递扭矩的同时扭矩能够
产生轴向力的方式进行连接，扭矩产生的轴向力使动环(301)按轴向移动；动环(301)
随输入轴(1)转动及轴向移动；在轴向方向上，弹性元件(502)位于静环(302)与
弹性元件固定环(501)之间；
轴向力传递给动环(301)，动环(301)又将轴向力传递给静环(302)；
静环(302)不转动并在轴向力作用下轴向移动，与安装在输入轴端轴承室(7)的
弹性元件固定环(501)共同驱使弹性元件(502)变形；
进一步地，可动态测量旋转力矩的转轴系统还具有如下任一种技术特征：
-在弹性元件(502)与弹性元件固定环(501)之间设置有压敏电阻(11)，以检
测压力；
-在弹性元件(502)双侧设置固定环(501)，双侧中的一侧设置磁性材料、另一
侧设置霍尔元件，以检测位移。
2.根据权利要求1所述的可动态测量旋转力矩的转轴系统，其特征在于，输入轴
(1)设置有斜齿轮花键轴套(101)，输出轴(6)设置有斜齿轮内花键(601)输入轴
(1)通过斜齿轮花键轴套(101)驱动斜齿轮内花键使输出轴(6)同步转动。
3.根据权利要求1所述的可动态测量旋转力矩的转轴系统，其特征在于，输入轴
(1)与输出轴(6)同轴设置。
4.根据权利要求1所述的可动态测量旋转力矩的转轴系统，其特征在于，在输入
轴(1)与输出轴(6)之间的扭矩消失后，弹性元件(502)恢复变形后使得压敏电阻
(11)上的压力消...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐建，
申请(专利权)人：徐建，
类型：发明
国别省市：新疆;65
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