(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１６）におけるトルク（Ｍ）を測定する測定装置（１００）であって、
前記シャフト（１６）によってもたらされるまたは生成される磁場（Ｈ）を測定するように構成されているセンサ装置（３０）と、
前記センサ装置（３０）を保持し、かつ前記センサ装置（３０）を前記シャフト（１６）の外周面（１７）の領域（１７ａ）に対して配置するセンサホルダ（２０）と、
力の印加により、前記センサホルダ（２０）を、前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）の前記領域（１７ａ）に対して位置固定して配置するように構成されている少なくとも１つの力要素（４１）と、
を備え、
前記少なくとも１つの力要素（４１）は、少なくとも１つの保持脚部（４１−１，４１−２）を有しており、前記少なくとも１つの保持脚部（４１−１，４１−２）は、前記センサホルダ（２０）と一体型に接続され、前記シャフト（１６）をその周方向で囲み、そこにおいて前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）に支持され、
前記少なくとも１つの力要素（４１）は、前記センサホルダ（２０）に、引張力を加えるように構成されており、当該引張力により、前記センサホルダ（２０）は、前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）の前記領域（１７ａ）に引き寄せられる、測定装置（１００）。
【請求項２】
前記測定装置（１００）は、シャフト（１６）のねじりモーメントを測定する、請求項１記載の測定装置（１００）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの力要素（４１）は、前記引張力が、前記センサホルダ（２０）の、前記シャフト（１６）に面した外面（２０ａ）に作用するように構成されている、請求項１または２記載の測定装置（１００）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの力要素（４１）は、弾性的力要素である、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの保持脚部（４１−１，４１−２）は、前記引張力の作用方向で、前記シャフト（１６）の前記センサホルダ（２０）とは反対側に向かって延在し、かつ前記シャフト（１６）を前記少なくとも１つの保持脚部（４１−１，４１−２）の遠位端部（４１ｅ）でもってその周方向で囲み、かつそこにおいて前記シャフト（１６）の外周面（１７）に支持されており、前記少なくとも１つの保持脚部（４１−１，４１−２）は、当該少なくとも１つの保持脚部（４１−１，４１−２）が、前記センサホルダ（２０）への結合と、前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）における支持とを介して、前記引張力を前記センサホルダ（２０）に加えるようにプリロードされている、請求項１から４までのいずれか１項記載の測定装置（１００）。
【請求項６】
一対の前記保持脚部（４１−１，４１−２）が形成されており、当該保持脚部（４１−１，４１−２）は、前記センサホルダ（２０）および前記シャフト（１６）に関して相互に対向し、かつ前記センサホルダ（２０）に対向する箇所において当該センサホルダ（２０）と結合され、かつ前記シャフト（１６）をその周方向で相反する方向から囲んでいる、請求項５記載の測定装置（１００）。
【請求項７】
前記保持脚部（４１−１，４１−２）は、
前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）に面する脚部面またはその一部が前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）に当接し、かつ／または
前記シャフト（１６）を、その周方向で全体として１８０°よりも大きくかつ３６０°よりも小さい範囲にわたって囲んでいる、請求項５または６記載の測定装置（１００）。
【請求項８】
前記センサホルダ（２０）および／または前記力要素（４１）は、少なくとも１つの軸受箇所（４２）を形成している、請求項１から７までのいずれか１項記載の測定装置（１００）。
【請求項９】
前記軸受箇所（４２）は、半殻状軸受として構成されかつ／または前記少なくとも１つの力要素（４１）によって、前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）の前記領域（１７ａ）に弾性的に当て付けられている、請求項８記載の測定装置（１００）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの軸受箇所（４２）は、前記シャフト（１６）と前記センサホルダ（２０）との間で１つ以上の接触箇所（４２）を画定する、請求項１から９までのいずれか１項記載の測定装置（１００）。
【請求項１１】
前記接触箇所（４２）は、滑り軸受および／または滑りブッシュとして、好ましくは前記センサホルダ（２０）に挿入される要素として構成され、かつ／またはそれによって、前記センサホルダ（２０）が全体としてまたは前記センサホルダ（２０）の前記シャフト（１６）に面している領域が、摺動材料で形成されるかまたは摺動材料から形成されている、請求項１０記載の測定装置（１００）。
【請求項１２】
前記滑り軸受および／または前記滑りブッシュは、部分円部材としてそれぞれ１８０°よりも小さい円弧を備えて構成されている、請求項１１記載の測定装置（１００）。
【請求項１３】
前記接触箇所（４２）は、前記力要素（４１）内に差し込み可能なスリーブ（９０）によって形成される、請求項１１または１２記載の測定装置（１００）。
【請求項１４】
前記接触箇所（４２）は、前記滑り軸受および／または前記滑りブッシュとして構成されている、請求項１３記載の測定装置（１００）。
【請求項１５】
前記センサホルダ（２０）が前記シャフト（１６）と共に回転するのを防止するように構成されている回転防止装置（７０）を含む、請求項１から１４までのいずれか１項記載の測定装置（１００）。
【請求項１６】
前記回転防止装置（７０）は、前記センサホルダ（２０）の一部であり、かつ／または１つ以上の孔部もしくはリブを有している、請求項１５記載の測定装置（１００）。
【請求項１７】
前記シャフト（１６）の前記外周面（１７）の前記領域（１７ａ）は、トーション要素（１８）によって、磁歪材料および／または磁気弾性材料で形成されているかまたは磁歪材料および／または磁気弾性材料から形成されており、前記トーション要素（１８）は、前記シャフト（１６）の第１および第２のシャフト区間（１６−１，１６−２）の間の介在シャフト部材としてトルクを伝達するように構成されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の測定装置（１００）。
【請求項１８】
前記トーション要素（１８）は、トーションシャフトである、請求項１７記載の測定装置（１００）。
【請求項１９】
電動アシスト自転車（１）のためのクランク機構（２）であって、
トルク伝達のために少なくとも１つのクランク（７，８）を受け入れ、かつ当該少なくとも１つのクランク（７，８）と相対回動不能に結合されるように構成されているシャフト（１６）と、
前記シャフト（１６）におけるトルク（Ｍ）を測定する請求項１から１８までのいずれか１項記載の測定装置（１００）とを備えている、クランク機構（２）。
【請求項２０】
電動アシスト自転車（１）であって、
請求項１９記載のクランク機構（２）と、
電気駆動部（３）と、
前記電気駆動部（３）を制御するように構成されている制御ユニット（１０）とを含んでいる、電動アシスト自転車（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトにおけるトルクを測定する測定装置、クランク機構、および車両に関する。本発明は、特に、シャフトのねじりモーメントを測定する測定装置、人力および／または電動機アシストにより動作可能な車両のためのクランク機構、ならびに人力および／または電動機アシストにより動作可能な車両に関する。
【０００２】
電気的アシストおよび／または人力により動作可能な車両は、従来技術から様々な構成が公知である。この種の車両では、シャフトに作用するねじりモーメントまたはトルクを求めることが頻繁に望まれる。その際には、磁歪、磁気弾性または逆磁歪もしくは逆磁気弾性の効果を有効利用することが可能である。これらの効果は、印加された磁場に起因する磁性材料、特に強磁性材料の変形に基づくものである。対応する磁性体には、一定の容積のもとで弾性的長さ変化が生じる。反対に、逆磁歪もしくは逆磁気弾性のもとでは、生じた長さ変化または形状変化によって磁気特性が変化する。
【０００３】
これらの特性は、シャフトに作用するトルクを決定するために有効利用できる。この目的のために、シャフトの一部は、逆磁歪もしくは逆磁気弾性の効果を示す材料を用いて形成されるかまたは当該材料から形成されている。
【０００４】
しかしながら、シャフトの当該部分と、磁場およびその変化を測定すべきセンサとの間に、所定の間隔が生じることは問題となる。なぜならセンサは、センサホルダと共に、測定すべきシャフトの外側に配置されるからである。センサと、センサシャフト（すなわちそのトルクまたはねじりモーメントが検出されかつ相応に磁歪材料によって形成されているシャフト）とが、一定に相互に同心的に配向されていないと、センサ信号の静的測定偏差が発生する可能性がある。これは、センサとセンサシャフトとの間の間隔または空隙が異なっていることに起因している。
【０００５】
さらに付加的に、シャフトの同心度における誤差（偏心度）および共軸性の誤差により、動的誤差が発生する可能性がある。この動的誤差は、センサ信号とその評価に悪影響を及ぼす。
【０００６】
発明の開示
それに対して、独立請求項１の特徴を有する本発明による測定装置は次のような利点を有している。すなわち、センサホルダと、一方ではセンサとの間の間隔または空隙、他方では測定すべきシャフトとの間の間隔または空隙を、特に僅かに形成することが可能であり、あるいは最小化さえも可能であり、さらにシャフトの回転におけるその変化も同様に特に僅かに抑えることが可能であり、あるいは補償さえも可能である。このことは、本発明による、シャフトにおけるトルク、特にシャフトのねじりモーメントを測定する測定装置によって達成される。この測定装置は、シャフトによってもたらされるまたは生成される磁場を測定するように構成されているセンサ装置と、センサ装置を保持し、ならびにセンサ装置をシャフトの外周面の領域に対して配置するセンサホルダと、特に測定装置の取り付けられた状態において、力の印加により、センサホルダを、シャフトの外周面の領域に対して位置固定して、特に位置、配向および／または間隔に関して時間的に安定して配置するように構成されている少なくとも１つの力要素とを備えるように構成されている。
【０００７】
付加的に、少なくとも１つの力要素は、センサホルダに、引張力を加えるように構成されており、それによって当該引張力により、センサホルダはシャフトの外周面の領域に引き寄せられる。このことは、シャフトによってもたらされるまたは生成される磁場および／またはシャフトの変形を測定するための、測定すべきシャフトの外周面の領域に対する、本発明による測定装置のセンサホルダとその中に収容されるセンサ装置の特に密接な配置構成を可能にする。
【０００８】
引張力要素によってセンサは、測定すべきシャフトの表面に当て付けられる。それにより、固定的なハウジングの取り付けおよび製造公差からの結果として生じる装置における公差の連鎖に基づき生じ得る拡大する空隙を回避することができる。さらにセンサホルダと力要素との組み合わせにより、シャフトの同心度と傾きにおける誤差およびひいては角度誤差を、本発明によって補償することができる。
【０００９】
従属請求項は、本発明の好ましい発展形態を示す。
【００１０】
本発明による測定装置の好ましい構成形態では、少なくとも１つの力要素は、引張力が、センサホルダの、シャフトに面した外面に作用するように構成されている。この手段は、本発明による測定装置の特に簡単な構造を提供する。なぜなら引張力のもとで装置が支持点なしでも外部ハウジングに設置可能だからである。
【００１１】
少なくとも１つの力要素が弾性的力要素として、特に弾力のある要素などで構成されている場合、特に有利である。これらの手段によれば、力要素がその弾力性に基づいてそのつどの要求に合わせることができるので、測定装置における再現性において特に高いグレードがもたらされる。
【００１２】
本発明による測定装置のさらなる構成では、少なくとも１つの力要素は、少なくとも１つの保持脚部を有する。この少なくとも１つの保持脚部は、センサホルダに結合され、かつ引張力の作用方向で、シャフトのセンサホルダとは反対側に向かって延在している。その際、少なくとも１つの保持脚部は、シャフトをその周方向で囲み、そこにおいてシャフトの外周面に、特に保持脚部の遠位端部でもって支持される。少なくとも１つの保持脚部は、当該少なくとも１つの保持脚部が、センサホルダへの結合と、シャフトの外周面における支持とを介して、引張力をセンサホルダに加えるようにプリロードされている。これらの手段により、測定装置の結果の再現性とその精度がさらに高められる。
【００１３】
個々の保持脚部は、それが引張力形成のための相応の支持部を画定するかぎり、本発明による利点をもたらすのに十分ではあるが、それにもかかわらず、個々の保持脚部だけを使用するのではない場合、特に有利である。それゆえ本発明のさらなる発展形態では、一対の保持脚部が形成される。対によるこれらの保持脚部は、センサホルダおよびシャフトに関して、相互に対向するかまたは向かい合っており、かつセンサホルダに対向する箇所において当該センサホルダに結合されている。これらの保持脚部は、シャフトをその周方向で相反する方向から囲んでいる。特に同種の、好ましくは相互に鏡面対称に構成された保持脚部の対を設けることによって、センサホルダおよびセンサ装置を保持する際の力の対称的な分布につながる、測定装置の対称的な配置構成が生じる。この対称性は、測定結果の精度と再現性におけるレベルをさらに向上させる。
【００１４】
ここでは、測定装置の製造すべきコンポーネントの数と取り付けすべきコンポーネントの数が僅かに抑えられる場合、特に簡単な製造形態がもたらされるだけでなく、取り付けも非常に簡単となる。このことは、好適な実施形態のもとで、保持脚部または一対の保持脚部が、センサホルダと、特に材料一体型の形態で接続されることによって達成される。ここでは、保持脚部または保持脚部の対は、シャフトの外周面に面する脚部面またはその一部がシャフトの外周面に当接し、かつ／またはシャフトをその周方向で全体として１８０°よりも大きくかつ３６０°よりも小さい範囲にわたって囲んでいる。
【００１５】
センサホルダが少なくとも１つの軸受箇所を形成し、該軸受箇所が、特に半殻状軸受として構成され、かつ／または少なくとも１つの力要素によって、シャフトの外周面の領域に弾性的に当て付けられる場合、特に有利である。それにより、測定装置の基礎をなすセンサホルダの特に簡単な取り付けがもたらされる。さらに、測定装置を軸受に統合することによって、取り付けるべき部品の数を減らすことができる。
【００１６】
シャフトとセンサホルダとの間で、１つ以上の接触箇所を有する軸受箇所を形成することによって、シャフトの影響は、測定装置によって僅かに抑えられる。
【００１７】
接触箇所が滑り軸受および／または滑りブッシュもしくはフランジブッシュとして、好ましくはセンサホルダ内に挿入される要素として構成され、かつ／またはそれによって、センサホルダが全体としてまたはセンサホルダのシャフトに面している領域が、摺動材料で形成されるかまたは摺動材料から形成される場合、測定装置と測定すべきシャフトとの間の相互干渉、摩擦およびひいては摩耗を特に僅かに抑えることができる。
【００１８】
この場合は、接触箇所を画定するためのスリット付きフランジブッシュを備えた実施形態も考えられる。その場合にはスリット付きの直線状または斜行状のフランジブッシュを片側に使用することができる。それにより、このフランジブッシュは、軸受箇所の全幅をカバーすることができる。このことは、アセンブリの取り付けが簡単になるという利点を提供する。なぜならセンサホルダ内へのトーションシャフトの差し込み過程が簡単になるからである。
【００１９】
フランジは、ブッシュの軸方向の位置を規定し、さらに凹部によって滑り軸受とセンサホルダとの間で回転防止装置として作用可能である。
【００２０】
本発明による測定装置の特に簡単な取り付けは、滑り軸受および／または滑りブッシュが、部分円部材としてそれぞれ１８０°よりも小さい円弧を備えて構成されることによってもたらされる。
【００２１】
本発明による測定装置の信頼性は、センサホルダがシャフトと共に回転するのを防止するように構成されている回転防止装置によって高めることができる。この回転防止装置は、センサホルダの一部であってもよく、かつ／または１つ以上の孔部またはリブを有していてもよい。これらの手段によって、本発明による測定装置の位置決めが動作中に変化しないことが達成される。
【００２２】
本発明による測定装置の測定結果の精度における特に高いレベルは、次のことによってもたらされる。すなわち、シャフトの外周面の領域は、トーション要素によって、特にトーションシャフトによって、磁歪材料および／または磁気弾性材料で形成されるかまたは磁歪材料および／または磁気弾性材料から形成され、当該トーション要素は、シャフトの第１および第２のシャフト区間の間の介在シャフト部材としてトルクを伝達するように構成されることによってもたらされる。磁歪材料および／または磁気弾性材料の使用は、相応の較正を介して、シャフトの伝達すべきトルクまたは作用を受けたねじりモーメントの非常に正確な検出を可能にする。
【００２３】
本発明のさらなる態様によれば、人力および／または電動機アシストにより動作可能な車両、特に電動アシスト自転車のためのクランク機構が得られる。このクランク機構は、シャフトを有し、このシャフトは、トルク伝達のために少なくとも１つのクランクを受け入れ、かつ当該少なくとも１つのクランクと相対回動不能に結合されるように構成されている。さらに、本発明による測定装置は、シャフトにおけるトルク、特にシャフトのねじりモーメントを測定するように構成されている。
【００２４】
これらの手段によれば、本発明による測定装置のクランク機構への統合によって特にコンパクトな構造形態が得られる。
【００２５】
別の態様によれば、本発明では、人力および／または電動機アシストによって動作可能な車両、特に電動アシスト自転車が得られる。この電動アシスト自転車は、本発明によるクランク機構と、特に当該クランク機構の領域に配置された電動駆動部と、当該電動駆動部を制御するように構成された制御ユニットとを含んでいる。
【００２６】
以下では、本発明の好適な実施例を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態が実現されている、電動アシスト自転車形式による車両の一例の概略図
【図２】基礎をなすシャフトに関して横断面を示した本発明による測定装置の実施形態の概略的な断面図
【図３】基礎をなすシャフトに関して縦断面を示した本発明による測定装置の実施形態の概略的な断面図
【図４】本発明による測定装置を用いて改善形成することができる実施形態のシャフトに関する横断もしくは縦断面図
【図５】本発明による測定装置を用いて改善形成することができる実施形態の透視図
【図６】本発明による測定装置のさらなる実施形態の半径方向もしくは軸方向のより概略的な部分断面図
【図７】本発明による測定装置のさらなる実施形態の半径方向もしくは軸方向のより概略的な透視図
【図８】本発明による測定装置の別の実施形態の透視側面図
【図９】本発明による測定装置の別の実施形態の斜視図
【００２８】
本発明の好ましい実施形態
以下では、本発明のさらなる一般的な態様および実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
まず、図１を参照して、例示的に、本発明による車両の好ましい実施形態としての電動アシスト自転車１を詳細に説明する。
【００３０】
この電動アシスト自転車１は、ペダルが配置された２つのクランク７，８を備えたクランク機構２を含んでいる。電動駆動部３は、このクランク機構２の中に統合されている。後輪９には、変速装置６が配置されている。
【００３１】
駆動トルク（これは運転者および／または電動駆動部３によって提供される）は、クランク機構２におけるチェーンリング４から、チェーン５を介して変速装置６のスプロケットに、あるいはこの変速装置から後輪９に伝達される。
【００３２】
この関係においては、それぞれ対応するパワートレインと共に、変速機構を介した、特に後輪の部品としての一連のチェーン、変速機構、スプロケットおよびハブを介したそのハブ変速装置およびチェーン変速装置も含まれる。
【００３３】
さらに自転車のハンドルには、電気駆動部３に接続された制御ユニット１０が配置されている。符号１１はバッテリを示し、このバッテリ１１は、電気駆動部３の電流供給のために用いられる。
【００３４】
フレーム１２には、クランクベアリング１５、インナーベアリングまたはペダルベアリングが統合され、これらのベアリングはクランクハウジング６０を有しており、その内部には、本発明による測定装置の実施形態が形成されている。
【００３５】
図２および図３は、本発明による測定装置１００の実施形態の横断面もしくは縦断面を概略的に示し、詳細にはそれぞれ基礎をなすシャフト１６に関する断面図である。図示されている状態では、測定装置１００が、クランクベアリング１５、インナーベアリングまたはペダルベアリングのクランクハウジング６０内に取り付けられている。
【００３６】
この実施形態の測定装置１００は、センサホルダ２０を有している。このセンサホルダ２０は、センサハウジングとも称され、その内部２０ｉに例えば磁界センサの形態のセンサ装置３０を収容する。センサホルダ２０は、その外面２０ａの一部がシャフト１６に面し、空隙の形態の間隙５０を介在的に伴って、シャフト１６の外周面１７の区間１７ａに空間的に近接して配置されている。それにより、当該センサ装置３０は、シャフト１６の外周面１７の領域もしくは区間１７ａに比較的近接して存在している。そのためセンサ装置３０は、磁気特性を、特にシャフト１６によって領域１７ａ内にもたらされるまたは生成される磁場および／または磁場変化を測定することができる。
【００３７】
センサホルダ２０の外面２０ａのシャフト１６に面する側には、一対の保持脚部４１−１，４１−２を有する力要素４１が形成されており、これらの保持脚部４１−１，４１−２は、それらの一方の端部がセンサホルダ２０に結合され、これと接続している。
【００３８】
力要素４１としての脚部対の第１および第２の保持脚部４１−１，４１−２は、遠位端部４１ｅを有する。これらは、センサホルダ２０から、および当該センサホルダ２０における取り付け点から最も遠く離れている端部である。これらの遠位端部４１ｅは、保持脚部４１−１，４１−２の区間を形成し、あるいは保持脚部４１−１，４１−２の最も外側の区間に存在し、当該遠位端部４１ｅと共に保持脚部４１−１，４１−２は、対向側のシャフト１６、特にトーション要素１８の外周面１７を囲み、それによりそこにおいて少なくとも部分的に軸受箇所４２にわたって支持される。
【００３９】
弾性的な保持脚部４１−１，４１−２を有する力要素４１は、測定装置１００の取り付けられた状態において、センサホルダ２０に、引張力が加えられ、それによってセンサホルダ２０を、シャフト１６の外周面１７の領域１７ａに引き寄せ、位置、配向および／または間隔に関して時間的に安定して配置されるように構成されている。
【００４０】
シャフト１６は、その回転軸線Ｘに関して回転対称に構成され、この回転軸線Ｘの回りを回転することができる。
【００４１】
シャフト１６は、この実施形態では、第１のシャフト区間１６−１と第２のシャフト区間１６−２とからなり、これらの第１および第２のシャフト区間１６−１，１６−２は、トルク伝達に用いられる。第１のシャフト区間１６−１と第２のシャフト区間１６−２との間には、これらのシャフト区間１６−１，１６−２の間のトルク伝達のためにトーション要素１８が配置されており、このトーション要素１８はトーションシャフトとも称される。トーション要素は、磁歪材料および／または磁気弾性材料で形成されているかまたは磁歪材料および／または磁気弾性材料から形成されている。
【００４２】
それにより、第１および第２のシャフト区間１６−１，１６−２の間のトルク伝達では、トーション要素１８も、そこではねじりモーメントとして作用する当該伝達トルクにさらされる。つまりこのトルクは、トーション要素１８のねじれの意味での変形につながる。トーション要素１８の基礎をなす材料の（逆）磁歪および／または（逆）磁気弾性特性に基づいて、トーション要素１８の変形は、トーション要素１８によってもたらされるおよび／または生成される磁場の変化に結び付く。
【００４３】
この磁場における変化は、センサ装置３０と磁気センサとによって測定することができる。したがって、磁場変化の測定からは、実際に作用するねじりモーメントまたは伝達トルクへの逆推論を引き出すことが可能である。
【００４４】
センサホルダ２０とシャフト１６との間には、間隙間隔もしくは間隙幅ｄを有する間隔または間隙５０が形成されている。力要素４１の押圧力と、シャフト１６の、特にトーション要素１８の外周面１７の領域１７ａにおける外面２０ａの接触圧力とによって、間隙５０の間隙幅ｄは、詳細には力要素４１なしでの対応する配置構成と比較して、一定して特に僅かに抑えられる。
【００４５】
この目的のために、センサホルダ２０は、シャフト１６の外周面１７の領域１７ａに対して、滑り軸受を意図した軸受箇所４２を形成する。
【００４６】
力要素４１および軸受箇所４２は、組み合わせて、シャフト１６の外周面１７の領域１７ａにおける、センサホルダ２０のための保持および軸受装置４０とみなすことができる。
【００４７】
図３の図面からは、第１および第２の保持脚部４１−１，４１−２が、横方向または軸方向にさらに分割されていないことがわかる。第１および第２の脚部４１−１および４１−２は、図２および図３による実施形態では、それぞれセンサホルダ２０が、対称軸線Ｘの方向に延在するように広幅に設計されている。ただしこのことは、必ずしも必要とされる配置構成ではない。
【００４８】
図４および図５は、本発明に従ってさらに発展させることができるクランクハウジング６０の実施形態を示す。
【００４９】
この種の発展形態の場合、本発明によれば、測定装置１００はここでも同様に、クランクハウジング６０の内部６０ｉに配置される。当該実施形態では、トーション要素１８がトーションスリーブとして形成され、第１および第２の噛み合い歯８１ないし８２を介してクランクシャフト１６に、トルク導入のために接続され、トルク出力のために伝動要素に接続される。
【００５０】
このような伝動要素は、例えば、ねじりモーメントのみがトーション要素１８としてのトーションシャフトの方向に作用するようなフリーホイールを含む。さらにこの場合には、電動アシスト自転車の電気モーターを、チェーンリングへの力伝達に結び付ける伝達段が設けられてもよい。
【００５１】
トーション要素１８とセンサホルダ２０との間には、再び間隙５０が設けられ、この間隙５０は、本発明による力要素４１の構成により、その幅ｄが時間的に一定し、かつ／または力要素４１なしでの対応する配置構成に比べて特に僅かとなる。
【００５２】
ねじ留め点方式の回転防止装置により、動作中にセンサホルダ２０の固定的な位置決めおよび／または配向は、一方ではクランクハウジング６０に関連して、他方ではシャフト１６に関連して保証される。
【００５３】
図６および図７は、本発明による測定装置１００の他の実施形態を概略的な斜視図ならびに部分断面図で示している。
【００５４】
保持および軸受装置４０は、軸受箇所４２と力要素４１とによって形成される。軸受箇所４２は、一方のセンサハウジング２０と、他方のシャフト１６の、特にトーション要素１８の外周面１７の領域１７ａとの間で、滑り軸受を意図した接触を保証する。
【００５５】
力要素４１は、その保持脚部４１−１，４１−２と共に再びセンサホルダ２０の、シャフト１６に面する外面２０ａに配置され、この場合センサホルダは、対向側のシャフト１６を、その遠位端部４１ｅの方向でつかみまたは囲み、シャフトおよびトーション要素の外周面１７の領域１７ａにおいて少なくとも部分的に支持される。その際、保持脚部４１−１，４１−２によって、接触圧力または脚部圧力Ｆ１，Ｆ２が作用し、それにより相応に結果として生じる応力Ｆが反力として発生する。
【００５６】
図３による、一体型の保持脚部４１−１，４１−２を有する構成形態に比べ、図７による実施形態では、保持脚部４１−１，４１−２の各々が、軸線方向で２つの部分脚部または脚部区間にダブテール形態に分割されている。この種の構造は、全体として力要素４１の機械的柔軟性を高め、それによって、センサホルダ２０をシャフト１６およびトーション要素１８の外周面１７に保持する際の弾性特性が増加する。
【００５７】
軸受箇所４２の摺動特性の存在にもかかわらず、一方のシャフト１６およびトーション要素１８の外周面１７と、他方のセンサホルダ２０の、シャフト１６に面する外面２０ａとの間の摩擦力に基づいて、回転防止装置７０を設けることは有利である。これは、例えばセンサホルダ２０をクランクハウジング６０の領域に固定することによって形成することができる。回転防止装置は、クランクハウジング６０においてシャフト１６およびトーション要素１８に対する、センサホルダ２０の相対回動不能な位置を提供する。
【００５８】
センサホルダ２０の２つの脚部４１−１，４１−２は、外径において、当該脚部４１−１，４１−２の内径より大きなシャフト１６を挿入または差し込むことによって外方へ押し広げることが可能である。
【００５９】
センサホルダ２０の材料の前提となる弾性に起因して、各脚部４１−１，４１−２毎に接触圧力Ｆ１，Ｆ２が上述したように生じる。それらは、結果として生じる応力Ｆを備えたセンサホルダ２０を軸受箇所４２にもたらす。シャフト１６とセンサホルダ２０との間の軸受箇所４２の接触箇所は、センサホルダ２０に挿入される滑り軸受、滑りリング、フランジブッシュまたは滑りブッシュとして実施することができる。これらは、部分円の部材として、またはスリット付きリングとしておよび／または直線状もしくは斜行状の形態のスリットを備えて形成されていてもよい。この場合スリットは、合わせ面によって遠位端部の間かまたは側方における例えば３時または９時の位置に形成可能である。またホルダ全体が摺動材料から、好ましくはプラスチックまたは２つの成分、すなわち軸受箇所４２および保持脚部４１−１，４１−２のための摺動材料と、ハウジングおよび保持部の収容のための成形材料とから形成される構造が選択可能である。
【００６０】
さらに図６および図７からは、センサホルダ２０がセンサヘッドを備え、ハウジング内で支持されプリロードされる弾性要素を、引張力を加える２つの保持脚部４１−１，４１−２を備えた力要素４１に使ってもよいことが明らかである。
【００６１】
本来のセンサホルダ２０またはそのハウジングは、２つの半殻状の軸受シェルによって、または２つの半殻状の軸受シェルから形成され、センサシャフトとしてのシャフト１６上に、力要素によって引き寄せられるように載置されていてもよい。その際には、保持脚部４１−１，４１−２の他に、センサホルダ２０の半殻状の軸受シェルも、シャフト１６を取り囲む。保持脚部４１−１，４１−２は、シャフト１６を、特に全体として１８０°よりも小さい角度で取り囲み、これによって取り付けが容易になる。
【００６２】
軸受箇所４２は、一方のシャフト１６と、他方のセンサホルダ２０、力要素４１およびそれらの保持脚部４１−１，４１−２との間の接触箇所を提供し、センサホルダ２０および／または力要素４１に用いる滑り軸受または滑りブッシュとして実施可能である。軸受箇所４２は、例えば、平均して部分円部材として１８０°の最大角度を有する。
【００６３】
センサホルダ２０および／または力要素４１は、全体として摺動材料から、好ましくはプラスチックからなり得る。ただしそれにはまた２つの成分、例えば、軸受箇所４２および／または保持脚部４１−１，４１−２のための摺動材料と、収容部４３、ハウジングおよび保持部のための成形材料とを使用することもできる。
【００６４】
回転防止装置７０として、例えばハウジング６０内でセンサホルダ２０の暫定的な位置を予め設定する２つの孔部を用いることが可能である。また任意選択的に、複数のリブまたは個別の孔部を、回転防止装置７０として用いることも可能である。
【００６５】
また、センサホルダ２０の後退した外側輪郭をハウジング内に設けることも可能であり、これにより、ハウジングとの遊びのある形状結合がもたらされる。
【００６６】
本発明の適用領域として、とりわけ、（逆）磁歪および／または（逆）磁気弾性効果を用いたトルク測定が行われるかまたは考えられるすべての用途が考慮される。特に、測定すべきシャフト１６に対するセンサ位置に特別な要求が課せられる場所への使用に適している。特に好ましいのは、自転車または電動アシスト自転車への使用である。
【００６７】
接触箇所４２は、滑り軸受、滑りリング、滑りブッシュおよび／またはフランジブッシュとして構成されることも考えられる。
【００６８】
付加的または代替的に、センサホルダ２０に対する摺動要素の回転防止装置は、形状結合、接合および／または接着あるいは摩擦によって定義されることが想定されていてもよい。その場合は、センサホルダ２０と摺動要素との間で、摺動要素とトーションシャフトのトーション要素１８との間のものよりも高い摩擦係数が形成される。
【００６９】
使用すべき摺動材料に関しては、基本的にはトーション要素１８よりも低い摩擦係数および／または弾性係数を有している利用可能なすべての材料を使用することが可能である。
【００７０】
使用可能なポリマーの典型的な摩擦係数は、０．０４〜０．２５の範囲にある。低摩擦性の熱可塑性樹脂、例えばＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）などを特に箔膜形態等の摺動層として使用することも考えられる。
【００７１】
図８および図９は斜視側面図ならびに斜視図において、本発明による測定装置１００の別の実施形態を示す。この測定装置１００では、軸受箇所４２がスリーブ９０によって形成され、このスリーブ９０は、完全にまたは少なくともその内側が、摺動材料によって形成されている。スリーブ９０は、実質的にスリーブ外郭９４からなり、このスリーブ外郭９４は、スリーブ９０の内周面を、特にトーション要素１８の取り囲むべきシャフト１６に良好に整合させるための１つ以上のスリット９２を有している。スリーブ９０は、例えばセンサホルダ２０の回転防止装置７０とは反対側の、力要素４１の保持脚部４１−１および４１−２から差し込むことができ、この場合は差し込まれた状態において、スリーブ９０の縁部もしくはフランジ９６は、外側から力要素４１に、特に第１および第２の脚部４１−１，４１−２に支持される。
【００７２】
図８および図９に示す実施形態では、スリット９２は斜めに、すなわち対称軸線および回転軸線Ｘに対して所定の角度で形成されている。しかしながら、対称軸線もしくは回転軸線に対して平行に延在するスリット９２も考えられる。
【００７３】
完全に取り付けられた状態で、力要素４１の保持脚部４１−１および４１−２は、接触箇所または軸受箇所４２を形成するスリーブ９０を含み、このスリーブ９０は、自身の側でその内面が、クランクシャフト１６のトーション要素１８に接触する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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