TWI605215B - Torque sensing device of transmission system - Google Patents

Description

傳動系統的扭力感測裝置

本發明涉及以感測應變來得知傳動系統扭力的結構技術，特別有關於一種傳動系統的扭力感測裝置。

周知，傳動系統廣泛地應用於各種機械設備上，該傳動系統能提供不同之轉速及扭矩的轉換。例如自行車的傳動系統能將騎乘者的腳力踩踏通過曲柄軸驅動齒盤連動鏈條的方式，來帶動車輪轉動，以作為自行車前進的動力。然而騎乘者騎乘自行車時所遇到的路況，並非固定不變，有時是平坦的地形，有時是斜坡的地形，特別是向上傾斜的斜坡地形，會大量消耗騎乘者的體力，為了解決此問題，坊間開發出電動自行車。

已知的電動自行車，其作動方式主要是透過馬達來提供助力，該馬達的動力與騎乘者的踏力會被整合為一體，用以驅動自行車前進，如此可達到節省騎乘者體力之目的。在具體實施上，用來控制馬達輸出動力的方式可區分為兩種，其中一種為單純的手動開關控制，使騎乘者能透過手動開啟馬達來提供助力，進而減輕騎乘者所需輸出的踏力；而另一種是以扭力感測裝置感測由騎乘者的踏力所生成扭力之大小，以扭力之大小來控制電動馬達之輸出動力。

例如台灣專利公告第M451316號及台灣專利公告第M417320號分別揭露在曲柄軸上設置一套筒，該套筒的表面貼附有一應變感測元件，用以量測套筒在受到扭力作用 時所產生之應變量，並將量測到的應變量轉換成一應變訊號，以控制電動馬達輸出動力。

然而，上述習知技術所採用的作法是將應變感測元件固定在套筒表面、套筒套設於曲柄軸上，當曲柄軸受扭力而變形時，很容易發生因變形量甚小而不易傳到套筒的現象，進而造成應變感測元件感測扭力時之精確度不足的問題，且上述習知技術之安裝應變感測元件的位置為套設於曲柄軸上的套筒，該套筒為一旋轉件，要將訊號輸出須藉由滑環滑刷或使用無線傳輸技術，而這些方法都容易生成額外的雜訊導致精度不佳。

有鑑於此，本發明旨在改善傳統傳動系統之扭力感測裝置中配置應變感測元件的結構位置，使得扭力生成後能充分的被轉換成拉伸應力或/及壓縮應力去作用應變感測元件，避免扭力轉換成非正向力之合力或分力形式而對應變感測元件造成不必要的彎曲，以提升應變感測元件感測扭力的精度。

為了實現上述目的並解決問題，本發明之一較佳技術方案是提供一種傳動系統的扭力感測裝置，包括：一固定座，形成於傳動系統的一固定用的端部，該傳動系統具有一入力軸及一出力軸；一連桿，其雙端分別形成一施力部及一抗力部，該施力部和抗力部之間的桿體上固設一應變感測元件；及一行星齒輪組，包括：一太陽齒輪，同軸樞接於該入力軸上，且該太陽齒輪的輪心一側形成有一偏心部，該偏心部與該施力部之間樞接一連接件，該連接件制動太陽齒輪旋轉，且該固定座拘束該連桿；多個行星齒輪，分別嚙組於該太陽齒輪的四周，所述多個行星齒輪之至少一端側配置有一行星齒輪盤，該入力軸連結行星齒輪盤而驅動所述多個行星齒輪繞行太陽齒輪轉動；一環齒輪，嚙組於所述多個行星 齒輪的外圍，該入力軸經由所述多個行星齒輪驅動環齒輪轉動，該出力軸連結環齒輪輸出轉動力；其中，所述多個行星齒輪與該太陽齒輪之間分別形成一切線作用力F₁，該切線作用力F₁係作為太陽齒輪的負載而經由連接件傳導至受拘束的連桿，該連桿受該負載作用而於施力部和抗力部之間的桿體上生成一應變，該應變感測元件感測該應變作為一扭力感測數值。

在進一步實施上，上述技術方案還包括：

該應變感測元件係為應變規。

該連接件為直桿形栓件，其雙端中之至少一端樞接於偏心部或施力部。

該施力部形成一第一栓孔，該偏心部形成一第二栓孔，該連接件係樞接於第一栓孔與第二栓孔之間，所述樞接定義為該連接件和第二栓孔保持自由轉動的方式相互配置。

該施力部形成一第一栓孔，該偏心部形成一第二栓孔，該連接件係樞接於第一栓孔與第二栓孔之間，所述樞接定義為該連接件和第一栓孔保持自由轉動的方式相互配置。

該連桿相對於入力軸的軸心呈偏心配置。該連桿形成有一樑心線穿伸通過施力部和抗力部，該連接件的中心以及該應變感測元件的中心分別坐落於樑心線上。

該行星齒輪與環齒輪之間形成一切線作用力F₂，所述切線作用力F₁=F₂且方向相同。其中該切線作用力F₁及該切線作用力F₂的總合生成一反作用力F作用各該行星齒輪的輪心，該反作用力F與所述切線作用力F₁及切線作用力F₂的方向相反。

該固定座形成有一連桿容置部，該連桿係鬆動的容置於該連桿容置部內，該固定座經由該連桿容置部拘束該 連桿。其中，該抗力部以圓弧壁面和連桿容置部相應的鬆動配置。其中該連桿容置部為一桿槽。此外，

該施力部和抗力部之間桿體的斷面積，小於該施力部和該抗力部。

該固定座與該連桿的抗力部之間穿組一梢栓，該固定座經由該梢栓拘束該連桿。

該所述應變為拉伸應變、壓縮應變的其中之一。

所述傳動系統為自行車的傳動系統，該入力軸為自行車的曲柄軸，該出力軸軸接於自行車的車輪，該曲柄軸經由一齒盤嚙組一鏈條帶動出力軸轉動。其中所述端部為自行車五通管雙側開口端中的一端側。

根據上述技術方案，本發明的技術效果在於：經由太陽齒輪負載入力軸與齒盤之間的扭力，能充分的將該負載經由連接件傳導成拉伸或/及壓縮之作用力至該連桿，由於該連桿已受連桿容置部的拘束，且該連接件雙端中的至少一端是與太陽齒輪或連桿相樞接，乃至於該連接件於應力傳導過程中不會生成扭矩，只會傳遞拉力或壓力至連桿，使連桿只有生成單一的軸向應變，進而提升應變感測元件感測扭力的精度。此外，由於該連桿是以鬆動方式容置於該連桿容置部內受到拘束，因此能減輕連桿與連桿容置部之間在加工及配置精度上的需求，進而降低製造與組裝難度。

以上所述裝置之技術手段及其產生效能的具體實施細節，請參照下列實施例及圖式加以說明。

10‧‧‧固定座

11‧‧‧軸孔

12‧‧‧連桿容置部

12a、12b‧‧‧弧凹槽

12c‧‧‧直槽

12d、13‧‧‧穿孔

14‧‧‧第四栓孔

20‧‧‧連桿

21‧‧‧施力部

22‧‧‧抗力部

23‧‧‧桿體

24‧‧‧第一栓孔

25‧‧‧樑心線

26‧‧‧連接件

27‧‧‧梢栓

28‧‧‧第三栓孔

30‧‧‧太陽齒輪

32‧‧‧通孔

33‧‧‧偏心部

34‧‧‧第二栓孔

35‧‧‧軸承

36、37‧‧‧軸套

40‧‧‧入力軸

41‧‧‧隔板

42‧‧‧行星齒輪

43‧‧‧行星齒輪盤

44‧‧‧螺絲

45‧‧‧套筒

46‧‧‧曲柄

47‧‧‧踏板

50‧‧‧齒盤

51‧‧‧環齒輪

60‧‧‧應變感測元件

61a、61b‧‧‧接腳

62‧‧‧感測部

63‧‧‧電橋

64‧‧‧儀表放大器

65‧‧‧整流器

70‧‧‧五通管

71‧‧‧螺絲

80‧‧‧扭力感應單元

81‧‧‧微控制器

82‧‧‧電壓與扭力轉換模組

L1‧‧‧直線

圖1是本發明之一較佳實施例的立體分解圖；圖2是圖1組合後的橫斷面剖示圖；圖3是圖2的A-A斷面剖示圖；圖3a是圖3中連桿裝配位置的放大示意圖； 圖4是圖2的B-B斷面剖示圖；圖5a是圖4中行星齒輪以順時針方向圍繞太陽齒輪轉動時生成切線力的解說圖；圖5b是圖4中太陽齒輪、行星齒輪及環齒輪之節圓半徑的示意圖；圖6是圖3中應變感測元件受到圖5a中切線力作用時的示意圖；圖7是圖4中行星齒輪以逆時針方向圍繞太陽齒輪轉動時生成切線力的解說圖；圖8是圖3中應變感測元件受到圖7中切線力作用時的示意圖；圖9a及圖9b分別是圖3中連桿的局部放大剖示圖及其斷面放大示意圖；圖10是圖3所示應變感測元件的電路配置示意圖；圖11是本發明所示實施例的控制流程圖；圖12是本發明利用固定座拘束連桿的另一較佳實施例的立體分解示意圖。

首先請合併參閱圖1至圖4，揭露出本發明所提供傳動系統的扭力感測裝置之較佳實施例態樣，說明所述傳動系統在本實施例中係舉以自行車為例作說明，但不以此為限。該扭力感測裝置包括有一固定座10、一連桿20及一行星齒輪組。其中：

如圖1及圖2所示，該固定座10是形成於傳動系統的一固定用的端部，且該固定座10可由傳動系統的端部延伸形成，或是將固定座10固定於傳動系統的端部上；例如本實施例中，舉以螺絲71螺組的方式將固定座10固定於傳動系統的端部。所述端部在本實施例中是指自行車的五通管(Bottom Bracket Shells)70雙側開口端中的一端側，且所述傳 動系統包含自行車的一入力軸40及一出力軸(未繪示)；其中，該入力軸40在實施上為自行車的曲柄軸，該入力軸40是穿伸通過該五通管70及固定座10，該入力軸40雙端分別固接有一曲柄46，並透過曲柄46樞接有一踏板47，能透過騎乘者的腳力踩踏踏板47來帶動入力軸40轉動；該出力軸是軸接在自行車的車輪，該入力軸40經由齒盤50嚙組鏈條，而鏈條繞設於入力軸40與出力軸之間，使該入力軸40能經由齒盤50嚙組鏈條而帶動出力軸轉動。

該固定座10的中心在實施上形成有一軸孔11，使入力軸40能穿伸通過固定座10。該固定座10可用來拘束連桿20，在本實施例中，舉例於該固定座10上形成一用來拘束連桿20的連桿容置部12；更具體的說，該連桿容置部12可以依據連桿20的外形輪廓而製成相應的桿槽或桿座形態，並且使連桿20能夠鬆動的裝設於連桿容置部12之內；例如該連桿20為製成直條形，該連桿容置部12是製成相應於連桿20之外形輪廓的長條狀桿槽，而且該連桿20的雙端與該連桿容置部12(桿槽)的雙端可以分別製成圓或弧狀的公、母輪廓相互拘束，以便該連桿20能鬆動的裝設於該連桿容置部12(桿槽)內受拘束。此外，該連桿容置部12(桿槽)一端坐落於通過該固定座10之中心的直線L1上(如圖3所示)，該直線L1實質上也是一連接件26中心與一太陽齒輪30中心(容後詳述)的連線，該連桿容置部12(桿槽)以垂直該直線L1的方式向外延伸；依此，能使該連桿20相對於入力軸40的軸心呈偏心配置。

更細微的說，請搭配圖3、圖3a及圖9a所示，該直條形連桿20的雙端分別形成一施力部21及一抗力部22，該施力部21的中心坐落於通過該固定座10之中心的直線L1上，且該施力部21和抗力部22之間形成直條形桿體23相連接，使該桿體23和連桿容置部12(桿槽)均以垂直該直線L1 的方式向外延伸；具體實施中，該施力部21及抗力部22的外壁可以分別製成圓弧狀，且上述連桿容置部12(桿槽)也製成相應的形狀，亦即使該連桿容置部12(桿槽)的雙端分別具有一弧凹槽12a、12b，且弧凹槽12a、12b之間具有直槽12c相連貫，以便於圓弧狀施力部21能容置於弧凹槽12a內，直條形桿體23能容置於直槽12c內，且圓弧狀抗力部22能容置在弧凹槽12b內；其中特別的是，用以容置施力部21的弧凹槽12a內設有穿孔12d，使該連接件26能穿伸通過該穿孔12d而樞接於偏心部與該施力部21之間，並且以該連接件26作為連桿20的旋轉中心(實質上該連桿20已受拘束而不旋轉)，進而實現利用該連桿容置部12(桿槽)來鬆動的容置並且拘束該連桿20的裝配目的。其中，所述鬆動，意指該連桿容置部12四周的槽壁於拘束該連桿20容置之後使該連桿20具有些微的可動裕度；所述可動裕度，意指為一般機械組配元件之間較無需公差裝配精度的鬆動配合裕度，而且不是意指該連桿20裝設於連桿容置部12之後處於不受拘束的鬆動狀態。如此設置，可以簡化裝置構件的配置精密，並且能將連桿20上可能存在的扭矩導正成正向的拉力或壓力。再者，所述拘束條件下所形成的可動裕度，特別包含連桿20於受負載之後生成拉伸或壓縮應變之有效伸長或縮短的裕度。

更進一步的說，該桿體23的斷面積是小於該施力部21和抗力部22的斷面積，當圓弧狀施力部21受到拉力或壓力作用時，該圓弧狀抗力部22能接受連桿容置部12之弧凹槽12b的槽壁的卡持而作為固定端使用。另一方面，該連桿20居中位置具有一直線形的樑心線25，該樑心線25跟隨連桿20延伸，使連桿20的雙端及雙側均由樑心線25所貫穿且均分，該樑心線25所通過的桿體23上固設有一應變感測元件60。必須進一步說明的是，該連桿20於連桿容置部12內所具有的可動裕度，特別容許該連桿20於承受負載作用 後沿著樑心線25方向所產生的壓縮或拉伸應變(容後詳述)。

復如圖1及圖2所示，該行星齒輪組是配置於入力軸40與出力軸之間，該行星齒輪組包含一太陽齒輪30、多個行星齒輪42及一環齒輪51，其中該太陽齒輪30與固定座10為同軸向間隔配置；更具體的說，該太陽齒輪30的中心形成有一通孔32，該通孔32用以配置一軸承35及其軸套36、37，該入力軸40經由軸承35及軸套36、37而樞接並且穿伸通過太陽齒輪30的通孔32，使得該太陽齒輪30能同軸樞接於入力軸40上。此外，該太陽齒輪30並經由連接件26樞接該連桿20而與固定座10維持在一相對角度位置，進而利用該連接件26來制動或限制太陽齒輪30旋轉。

更具體的說，該太陽齒輪30的輪心一側形成有一偏心部33，該偏心部33與該施力部21之間經由該連接件26相互樞接，使該連桿20能以連接件26的軸心作為旋轉中心，而令該連桿20(包含施力部21、桿體23及抗力部22)以同圓心可旋轉但因受到拘束而不旋轉的方式配置於該連桿容置部12(桿槽)內。其中，該連接件26可為一直桿形栓件，該連接件26雙端中的至少一端必須採用樞接方式和偏心部33(或施力部21)相互配置，以便於連接件26的另一端(非樞接端)可以和沒有被樞接的施力部21(或偏心部33)相互固定連接在本實施例中，該連接件26的雙端是是同時樞接於偏心部33與施力部21之間，藉由連接件26同時樞接於偏心部33或施力部21之間，或是擇一樞接於偏心部33或施力部21，都能盡可能的使連接件26由偏心部33傳遞拉力或壓力至連桿20的過程中避免去傳遞扭矩。在具體實施上，該施力部21形成一第一栓孔24，該偏心部33形成一第二栓孔34，該連接件26雙端中之至少一端是樞接於第一栓孔24或第二栓孔34內，而使該施力部21與偏心部33相互樞接。所述樞接可以是指連接件21和第一栓孔24或第二栓孔34保持自由轉動的方式 相互配置。

所述行星齒輪42的至少一端側配置有一行星齒輪盤43，而該行星齒輪盤43是軸接於入力軸40上，所述行星齒輪42是以入力軸40為中心而對稱配置於行星齒輪盤43上，且與上述太陽齒輪30相嚙組。進一步的說，所述行星齒輪盤43的數量為二，且分別配置於所述行星齒輪42的雙端側，所述兩個行星齒輪盤43是以螺絲44螺組的方式而結合為一體，所述行星齒輪42是樞設於兩個行星齒輪盤43之間，透過所述二行星齒輪盤43來拘束所述多個行星齒輪42以等圓周之相同弧距的方式間隔配置於太陽齒輪30的外圍。所述兩個行星齒輪盤43之間還設有多個套筒45，當兩個行星齒輪盤43螺組成一體時，該套筒45是坐落於兩個行星齒輪盤43之間，該套筒45是用來使兩個行星齒輪盤43之間維持固定間距，以避免因兩個行星齒輪盤43之間的間距過小而造成行星齒輪42在轉動時受到阻礙。此外，所述行星齒輪盤43一側還組設有一隔板41，該隔板41能避免異物進入行星齒輪組內，造成行星齒輪組在轉動時發生故障。

該環齒輪51是嚙組於所述多個行星齒輪42的外圍，該入力軸40能經由所述多個行星齒輪42驅動環齒輪51轉動，使該出力軸透過環齒輪51輸出轉動力。在本實施例中，該環齒輪51是形成於一齒盤50的內環周，使該入力軸40能經由齒盤50與鏈條來帶動出力軸轉動。

請合併參閱圖3、圖4、圖5a及圖7，說明該入力軸40、太陽齒輪30及其連接件26以及該齒盤50及其環齒輪51，該等元件的中心皆坐落於同一直線L1上，所述直線L1與樑心線25相互構成直角，且該連接件26坐落於直線L1與樑心線25的交會點上。

因此，該入力軸40經由行星齒輪42分別接觸環齒輪51及太陽齒輪30，當行星齒輪42以順時針方向圍繞太 陽齒輪30轉動時(如圖5a所示)，所述行星齒輪42本身也會以順時針方向自轉，所述行星齒輪42並帶動環齒輪51以順時針方向轉動而輸出動力。反之，當行星齒輪42以逆時針方向圍繞太陽齒輪30轉動時(如圖7所示)，所述行星齒輪42本身也會以逆時針方向自轉，所述行星齒輪42並帶動環齒輪51以逆時針方向轉動而輸出動力。

請合併參閱圖5a、圖5b及圖7，說明當環齒輪51產生扭力負載T₂時，行星齒輪42會因應而生扭力T以及在太陽齒輪30上形成扭力負載T₁，依力之平衡可知T=T₁+T₂。其中，於行星齒輪42與太陽齒輪30的相嚙接觸點形成一切線作用力F₁，並於行星齒輪42與環齒輪51的相嚙接觸點形成一切線作用力F₂，所述切線作用力F₁與F₂相互平行且方向相同。

由於行星齒輪42受到入力軸40的帶動而旋轉時，所述行星齒輪42的輪心會形成一反作用力F(旋轉中心的切線，以下稱切線作用力F)，而行星齒輪42的輪心至入力軸40的軸心之間距r，因此可知T=6×(F×r)，並根據力系平衡定理Σ F _x =0，可知：F=F₁+F₂，透過上述扭力的計算公式，可知T₂=6×(F₂×r₂)(r₂：環齒輪51的節圓半徑)，T₁=6×(F₁×r₁)(r₁：太陽齒輪30的節圓半徑)。

請合併參閱圖5a至圖8，說明太陽齒輪30所承受的切線作用力F₁透過連接件26傳遞到連桿20上，由上述T₁=6×(F₁×r₁)，可得到下式(1)： 其中F_L是連桿20所受到之軸向力，r_L是太陽齒輪30的輪心至連接件26的中心之間距。依此可求得該連桿20受到的軸向力F_L的數值，進而得知該連桿20生成的應變。

進一步的，如圖6所示，對於連桿20而言，當 行星齒輪42以順時針方向圍繞太陽齒輪30轉動，由連接件26所受到之軸向力F_L作用該連桿20及其連桿20上固定的應變感測元件60生成壓縮應變。反之，如圖8所示，當行星齒輪42以逆時針方向圍繞太陽齒輪30轉動，由連接件26所受到之軸向力F_L作用該連桿20及其連桿20上固定的應變感測元件60生成拉伸應變。

請復參閱圖3，可見悉本發明之應變感測元件60必須固定於樑心線25所穿伸通過的連桿20上；基本上，當連桿20固定應變感測元件60位置中的任一斷面積皆相同的情況下，所述任一斷面積中各個質點所生成的應變理應相同，因此應變感測元件只要平行樑心線25並固定於連桿20上，即可感測單純的拉伸應變或/及壓縮應變，換句話說，應變感測元件60在連桿20之樑心線25上的固定位置縱使稍微偏上或偏下，應該都不會影響其感測應變的精度。所述固定，包含以膠黏貼或嵌埋等方式而使應變感測元件60能和連桿20牢固的結合成一體而作為本發明的扭力感應單元80(如圖9a所示)。

此外，由圖9a可進一步見悉，該連接件26的中心以及應變感測元件60的中心分別坐落於樑心線25上，進一步的說，該應變感測元件60在實施上為應變規，該應變感測元件60具有兩個概略相互平行的接腳61a、61b，兩接腳61a、61b之間相連形成多個蛇彎狀的感測部62，該應變感測元件60在固定於樑心線25時，所述兩接腳61a、61b對分於樑心線25的雙側，且多個蛇彎狀的感測部62概略平行的對分於樑心線25的雙側，所述兩接腳61a、61b用於連接電路(容後詳述)。

請合併圖9a及圖9b所示，說明本發明為了使應變感測元件60在感測連桿20生成的應變時較為敏感，在較佳的實施中，倘若連桿20存在因曲度或輪廓之變化而於不同區段 分別具有不同的截面積時，可選擇連桿20之最小截面積A處固定應變感測元件60為最佳，而且所述最小截面積A必須在連桿20上維持有一足以貼覆或固定應變感測元件60的適當長度，使該適當長度範圍內的任一最小截面積A皆相同，以便於太陽齒輪30所承受的負載能經由連接件26靈敏的傳導至連桿20固定應變感測元件60之最小截面積A位置生成應變，因此本發明將應變感測元件60固定在桿體23上；但本發明並不受限於此，只要應變感測元件60固定於樑心線25所通過的桿體23上，即可感測出應變感測元件60生成的應變。此外，該桿體23上固定應變感測元件60的截面積A中各質點P的應力σ必須在該連桿20所選用之金屬材料的疲勞強度以內。上述應力σ及應變以下式(2)及式(3)表示：

其中S _f 為疲勞強度，E為連桿20之金屬材料的楊氏模數，為連桿20所生成的應變，δ為連桿20受軸向力F_L作用後之伸長量或縮減量，L為連桿20未受力前的長度。

接著，請參閱圖10，揭露在單一條連桿20上固定一片應變感測元件60，並且使用電橋63連接該應變感測元件60的接腳61a、61b，進而偵測該應變感測元件60受連桿20上所生成之上述應變影響時的變化量，其中該電橋63的公式如下式(4)： 其中V _in 為電源供應端的輸入電壓，V _ab 為a點電壓V _a 至b點電壓V _b 之間的電壓差，R ₄為應變感測元件60的電阻值， R ₁、R ₂、R ₃分別為相異電阻的阻值，且令R ₁=R ₂=R ₃=R，當應變感測元件60受到正向之壓縮作用力F_compressive或正向之拉伸作用力F_tensile作用時，R ₄會產生變化，所述變化包括應變感測元件60受壓時阻值會變小，並於受拉時阻值會變大。

依此，令R ₄=R+△R帶入式(4)，可得到下式(5)： 其中△R為阻值變小或變大的變化量。因為△R的變化量非常小，因此V _ab 的數值也很小，需要透過儀表放大器64放大其數值，儀表放大器64的放大倍率為G，因此依下式(6)計算得到輸出電壓V _o ：

從扭力感應單元80受到軸向力作用後生成之應變的關係為△R/R=GF．，可得應變與輸出電壓的關係：

其中GF為應變係數。上述輸出電壓V _o 經整流器65整流後，供應至一微控制器(MCU)81，以便根據該輸出電壓V _o 的變化數值作為上述連桿20受到軸向力F_L作用後生成的應變，進而轉換暨計算成入力軸40(或稱曲柄軸)與齒盤50之間精確的扭力感測數值。

請續參閱圖11揭示的控制流程圖，說明可以根據圖10中所輸出電壓V _o ，透過整流器65的整流輸出而取得一個代表入力軸40目前輸出之扭力的電壓數值|V ₀|，並將該電壓數值|V ₀|傳遞至微控制器(MCU)81，以計算取得入力軸40輸出的扭力數值。其中，該微控制器(MCU)81內載有一電壓與扭力轉換模組82，該電壓數值|V ₀|會傳遞至電壓與扭力轉換模組82，將電壓數值|V ₀|轉換成一扭力數值|T ₀|，而且該微控制器(MCU)81 或電壓與扭力轉換模組82內建或可由外部設定有一預定扭力數值。當扭力數值|T ₀|大於預定扭力數值時(即|T ₀|>)，令馬達提供輔助動力，並依扭力值變化調整輔助動力的大小。反之，當扭力數值|T ₀|小於預定扭力數值待(即|T ₀|<)時，令馬達停止提供輔助動力。

此外，請另參閱圖12，說明本發明除了在上述圖1至圖9a所揭實施中，利用固定座10上形成的連桿容置部12(例如桿槽)來拘束連桿20之外，還可以使該固定座10在不形成連桿容置部12的情狀下，而直接於該固定座10上形成可供連接件26穿伸通過的穿孔13之外，還更進一步的在該固定座10上新增形成一第四栓孔14，該第四栓孔14位於所述穿孔13的偏側，同時該抗力部22上形成一新增的第三栓孔28，並於該第三栓孔28與第四栓孔14之間活動穿組一梢栓27，而使梢栓27樞接於該固定座10與該連桿20的抗力部22之間，進而經由該梢栓27來拘束該連桿20，其餘皆等同於上述實施例；如此實施，可達上述實施例之相同效果，並且能夠更進一步的簡化利用固定座10拘束連桿20的配置結構。

根據以上實施例的說明，應不難理解本發明憑藉太陽齒輪承受入力軸與齒盤之間的扭力而來之負載，使得該負載能透過連接件被敏捷的傳導至固定應變感測元件的連桿上，由於該連接件不會傳遞扭矩，只會傳遞拉力或壓力至連桿，進而在連桿之特定長度範圍內產生均質的應變，使所述應變感測元件隨之生成均質的形變，因此確實能提升應變感測元件於扭力裝置中的扭力感測精度。

然而，必須說明的是，以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式而已，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。因此，本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。

10‧‧‧固定座

11‧‧‧軸孔

30‧‧‧太陽齒輪

32‧‧‧通孔

35‧‧‧軸承

36、37‧‧‧軸套

40‧‧‧入力軸

41‧‧‧隔板

42‧‧‧行星齒輪

43‧‧‧行星齒輪盤

46‧‧‧曲柄

50‧‧‧齒盤

51‧‧‧環齒輪

70‧‧‧五通管

Claims (17)

1. 一種傳動系統的扭力感測裝置，包括：一固定座，形成於傳動系統的一固定用的端部，該傳動系統具有一入力軸及一出力軸；一連桿，其雙端分別形成一施力部及一抗力部，該施力部和抗力部之間的桿體上固設一應變感測元件；及一行星齒輪組，包括：一太陽齒輪，同軸樞接於該入力軸上，且該太陽齒輪的輪心一側形成有一偏心部，該偏心部與該施力部之間樞接一連接件，該連接件制動太陽齒輪旋轉，且該固定座拘束該連桿；多個行星齒輪，分別嚙組於該太陽齒輪的四周，所述多個行星齒輪之至少一端側配置有一行星齒輪盤，該入力軸連結行星齒輪盤而驅動所述多個行星齒輪繞行太陽齒輪轉動；一環齒輪，嚙組於所述多個行星齒輪的外圍，該入力軸經由所述多個行星齒輪驅動環齒輪轉動，該出力軸連結環齒輪輸出轉動力；其中，所述多個行星齒輪與該太陽齒輪之間分別形成一切線作用力F₁，該切線作用力F₁係作為太陽齒輪的負載而經由連接件傳導至受拘束的連桿，該連桿受該負載作用而於施力部和抗力部之間的桿體上生成一應變，該應變感測元件感測該應變作為一扭力感測數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該應變感測元件係為應變規。
3. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該連接件為直桿形栓件，其雙端中之至少一端樞接於偏心部或施力部。
4. 如申請專利範圍第1或3項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該施力部形成一第一栓孔，該偏心部形成一第二栓孔，該連接件係樞接於第一栓孔與第二栓孔之間，所述樞接定義為該連接件和第二栓孔保持自由轉動的方式相互配置。
5. 如申請專利範圍第1或3項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該施力部形成一第一栓孔，該偏心部形成一第二栓孔，該連接件係樞接於第一栓孔與第二栓孔之間，所述樞接定義為該連接件和第一栓孔保持自由轉動的方式相互配置。
6. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該連桿相對於入力軸的軸心呈偏心配置。
7. 如申請專利範圍第6項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該連桿形成有一樑心線穿伸通過施力部和抗力部，該連接件的中心以及該應變感測元件的中心分別坐落於樑心線上。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該行星齒輪與環齒輪之間形成一切線作用力F₂，所述切線作用力F₁=F₂且方向相同。
9. 如申請專利範圍第8項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該切線作用力F₁及該切線作用力F₂的總合生成一反作用力F作用各該行星齒輪的輪心，該反作用力F與所述切線作用力F₁及切線作用力F₂的方向相反。
10. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該固定座形成有一連桿容置部，該連桿係鬆動的容置於該連桿容置部內，該固定座經由該連桿容置部拘束該連桿。
11. 如申請專利範圍第10項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該抗力部以圓弧壁面和連桿容置部相應的鬆動配 置。
12. 如申請專利範圍第10或11項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該連桿容置部為一桿槽。
13. 如申請專利範圍第1或10項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該施力部和抗力部之間桿體的斷面積小於該施力部和該抗力部。
14. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該固定座與該連桿的抗力部之間穿組一梢栓，該固定座經由該梢栓拘束該連桿。
15. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中該所述應變為拉伸應變、壓縮應變的其中之一。
16. 如申請專利範圍第1項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中所述傳動系統為自行車的傳動系統，該入力軸為自行車的曲柄軸，該出力軸軸接於自行車的車輪，該曲柄軸經由一齒盤嚙組一鏈條而帶動出力軸轉動。
17. 如申請專利範圍第16項所述傳動系統的扭力感測裝置，其中所述端部為自行車五通管雙側開口端中的一端側。