扭矩传感器及电助力车辆的制作方法

1.本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种扭矩传感器及电助力车辆。


背景技术：

2.扭矩传感器广泛应用在车辆、飞行器、机械装置等产品上，用以检测扭矩。现有的扭矩传感器通常是应变式传感器，通过将应变片等贴到车辆、飞行器、机械装置等产品的转轴(例如电助力自行车的中轴)上，利用转轴受到扭力作用发生形变的原理，使应变片在转轴扭力的作用下发生形变，通过测量转轴的变形量可以确定出转轴的扭矩。但是这种扭矩测量方式存在如下问题。应变片需要供电才能工作，因此需要对贴在转轴上的应变片进行无线供电，同时还需要在转轴上设置无线传输装置通过无线传输方式将应变片检测的变形量数据输出。这导致扭矩传感器的供电及信号的传输方式复杂，制造成本较高，而运行可靠性则较低。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本发明实施例，以便提供一种解决前述至少一个问题的扭矩传感器及电助力车辆。
4.本发明的一个或者多个实施例提供一种扭矩传感器，扭矩传感器包括：壳体；扭矩传递件，扭矩传递件用于与扭矩输入件连接，以传递扭矩输入件输入的扭矩，扭矩传递件可相对壳体转动；第一检测对象和第二检测对象，设置在扭矩传递件上、且在扭矩传递件的轴向上相隔预设距离；检测组件，检测组件设置于壳体，检测组件用于感测第一检测对象以获得第一信号波，检测组件用于感测第二检测对象以获得第二信号波，第一信号波和第二信号波之间的相位差用于确定第一检测对象的被检测截面和第二检测对象的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭矩传递件上传递的扭矩。
5.可选地，扭矩传感器包括处理单元，处理单元与检测组件连接，以接收检测组件输出的第一信号波和第二信号波，并根据第一信号波和第二信号波之间的相位差确定第一检测对象的被检测截面和第二检测对象的被检测截面之间的相对扭转角度。
6.可选地，处理单元还用于根据检测组件输出的第一信号波和第二信号波中至少一个确定扭矩传递件的转速。
7.可选地，扭矩传递件包括在轴向上依次设置的第一端部段、连接段和第二端部段，第一检测对象至少部分设置在第一端部段上，第二检测对象至少部分设置在第二端部段上，在扭矩传递件传递扭矩而扭转变形时，连接段两端的截面之间相对扭转角度为第一角度，第一端部段两端的相对扭转角度为第二角度，第二端部段两端的相对扭转角度为第三角度，第一角度大于第二角度和第三角度中至少之一。
8.可选地，扭矩传递件包括在轴向上依次设置的第一端部段、连接段和第二端部段，第一检测对象设置于至少部分第一端部段，第二检测对象设置于至少部分第二端部段，连接段的弹性系数低于第一端部段和第二端部段中至少一个的弹性系数。
9.可选地，扭矩传递件包括在轴向上依次设置的第一端部段、连接段和第二端部段，第一检测对象设置于至少部分第一端部段，第二检测对象设置于至少部分第二端部段，连接段的长度大于第一端部段和第二端部段中至少一个的长度。
10.可选地，连接段的壁厚小于第一端部段和第二端部段的壁厚。
11.可选地，连接段上设有第一凹槽，以使连接段的弹性系数低于第一端部段和第二端部段中至少一个的弹性系数。
12.可选地，检测组件包括光电传感器，第一检测对象和第二检测对象均包括沿扭矩传递件的周向相间设置的第一反射结构和第二反射结构，第一反射结构和第二反射结构的反射率不同。
13.可选地，第一反射结构包括设置在扭矩传递件的周面上且具有第一反射率的条纹，第二反射结构包括设置在扭矩传递件的周面上且具有第二反射率的条纹，第一反射率不等于第二反射率。
14.可选地，第一反射结构包括多个凸起，多个凸起在扭矩传递件的周向上间隔设置。
15.可选地，第二反射结构包括多个第二凹槽，第二凹槽设置于相邻两个凸起之间。
16.可选地，在扭矩传递件的周向上设置有多个第一反射结构，多个第一反射结构在扭矩传递件周向上的尺寸不同。
17.可选地，检测组件包括电涡流传感器，第一检测对象和第二检测对象均包括沿扭矩传递件的周向相间设置的第一磁导结构和第二磁导结构，第一磁导结构与检测组件之间形成的磁阻和第二磁导结构与检测组件之间形成的磁阻不同。
18.可选地，扭矩传感器还包括角度检测器，角度检测器用于检测角度检测器所在截面处扭矩传递件相对检测组件的转动角度。
19.可选地，角度检测器包括磁环和霍尔传感器，磁环包括沿扭矩传递件的周向设置的至少一对磁极对，霍尔传感器设置于壳体，以根据检测磁极对获取的第三信号波确定磁极对所在截面处扭矩传递件相对检测组件的转动角度，转动角度用于确定对相对扭转角度的误差补偿量。
20.可选地，扭矩传递件的第一端设置有内螺纹，内螺纹用于与扭矩输入件上设置的外螺纹配合。
21.根据本发明另一方面提供一种电助力车辆，其包括：车架；转轴，可转动地设置于车架，转轴用于接收外部扭矩；扭矩传感器，扭矩传感器包括扭矩传递件、壳体、检测组件、第一检测对象和第二检测对象，壳体固定设置于车架，扭矩传递件套设在转轴外，扭矩传递件包括第一端和第二端，且第一端与转轴连接，以使转轴带动扭矩传递件转动，第一检测对象和第二检测对象设置于扭矩传递件，且在扭矩传递件的轴向上相隔预设距离，检测组件用于检测第一检测对象获得第一信号波，检测组件用于检测第二检测对象获得第二信号波，第一信号波和第二信号波之间的相位差用于确定第一检测对象的被检测截面和第二检测对象的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭矩传递件上传递的扭矩；动力输出轮，动力输出轮与扭矩传递件的第二端连接，以使扭矩传递件带动动力输出轮转动。
22.可选地，电助力车辆还包括处理单元，处理单元与扭矩传感器的检测组件电连接，以接收检测组件输出的第一信号波和第二信号波，并根据第一信号波和第二信号波之间的
相位差确定第一检测对象的被检测截面和第二检测对象的被检测截面之间的相对扭转角度。
23.可选地，处理单元还用于根据检测组件输出的第一信号波和第二信号波中至少一个确定扭矩传递件的转速。
24.可选地，扭矩传递件包括在轴向上依次设置的第一端部段、连接段和第二端部段，第一检测对象至少部分设置在第一端部段上，第二检测对象至少部分设置在第二端部段上，在扭矩传递件传递扭矩而扭转变形时，连接段两端的截面之间相对扭转角度为第一角度，第一端部段两端的相对扭转角度为第二角度，第二端部段两端的相对扭转角度为第三角度，第一角度大于第二角度和第三角度中至少之一。
25.可选地，扭矩传递件包括在轴向上依次设置的第一端部段、连接段和第二端部段，第一检测对象，第二检测对象设置于至少部分第二端部段，连接段的弹性系数低于第一端部段和第二端部段中至少一个的弹性系数。
26.可选地，扭矩传递件包括在轴向上依次设置的第一端部段、连接段和第二端部段，第一检测对象设置于至少部分第一端部段，第二检测对象设置于至少部分第二端部段，连接段的长度大于第一端部段和第二端部段中至少一个的长度。
27.可选地，连接段的壁厚小于第一端部段和第二端部段的壁厚。
28.可选地，连接段上设有第一凹槽，以使连接段的弹性系数低于第一端部段和第二端部段中至少一个的弹性系数。
29.可选地，检测组件包括光电传感器，第一检测对象和第二检测对象均包括沿扭矩传递件的周向相间设置的第一反射结构和第二反射结构，第一反射结构和第二反射结构的反射率不同。
30.可选地，第一反射结构包括设置在扭矩传递件的周面上且具有第一反射率的条纹，第二反射结构包括设置在扭矩传递件的周面上且具有第二反射率的条纹，第一反射率不等于第二反射率。
31.可选地，第一反射结构包括多个凸起，多个凸起在扭矩传递件的周向上间隔设置。
32.可选地，第二反射结构包括多个第二凹槽，第二凹槽设置相邻两个凸起之间。
33.可选地，在扭矩传递件的周向上设置有多个第一反射结构，多个第一反射结构在扭矩传递件周向上的尺寸不同。
34.可选地，检测组件包括电涡流传感器，第一检测对象和第二检测对象均包括沿扭矩传递件的周向相间设置的第一磁导结构和第二磁导结构，第一磁导结构与检测组件之间形成的磁阻和第二磁导结构与检测组件之间形成的磁阻不同。
35.可选地，扭矩传感器还包括角度检测器，角度检测器用于检测角度检测器所在截面处扭矩传递件相对检测组件的转动角度。
36.可选地，角度检测器包括磁环和霍尔传感器，磁环包括沿扭矩传递件的周向设置的至少一对磁极对，霍尔传感器设置于壳体，以根据检测磁极对获取的第三信号波确定磁极对所在截面处扭矩传递件相对检测组件的转动角度，转动角度用于确定对相对扭转角度的误差补偿量。
37.可选地，扭矩传递件的第一端设置有内螺纹，转轴上设置有外螺纹，扭矩传递件通过内螺纹与外螺纹配合连接于转轴。
38.根据本发明的另一方面，提供一种电助力车辆，其包括车架；转轴，可转动地设置于车架；扭矩传感器，扭矩传感器包括扭矩传递件、检测组件、第一检测对象和第二检测对象，扭矩传递件套设在转轴外，扭矩传递件包括第一端和第二端，且第一端与转轴机械连接，第一检测对象和第二检测对象设置在扭矩传递件，且在扭矩传递件的轴向上相隔预设距离，检测组件固定设置在于车架上，检测组件用于检测第一检测对象获得第一信号波，检测组件用于检测第二检测对象获得第二信号波，第一信号波和第二信号波之间的相位差用于确定第一检测对象的被检测截面和第二检测对象的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭矩传递件上传递的扭矩；动力输出轮，动力输出轮与扭矩传递件的第二端连接，以使扭矩传递件带动动力输出轮转动。
39.根据本发明的另一方面，提供一种扭矩传感器，其包括：壳体；转轴，转轴可相对壳体转动；扭力筒，扭力筒用于与转轴连接，以传递转轴输入的扭矩；第一检测对象和第二检测对象，设置于扭力筒上，且在扭力筒的轴向上相隔预设距离；和检测组件，设置于壳体，且相对于壳体静止，检测组件用于检测第一检测对象以产生第一信号波，检测组件用于检测第二检测对象以产生第二信号波，第一信号波和第二信号波的相位差用于确定第一检测对象的被检测截面和第二检测对象的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭力筒传递的扭矩。
40.可选地，扭力筒的第一端设置有内螺纹，转轴上设置有外螺纹，扭力筒和转轴通过内螺纹和外螺纹连接。
41.在本发明的上述一个或者多个实施例中，通过在扭矩传递件上设置第一检测对象和第二检测对象，利用检测组件与第一检测对象、第二检测对象配合实现扭矩检测。由于检测组件不是设置在扭矩传递件上，而是设置在壳体上，因此检测组件和其供电结构相对静止，使得对检测组件可以进行有线供电，这样相对于使用无线供电结构的扭矩传感器而言，上述扭矩传感器结构更加简单、且可靠性更高、成本更低。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明一个或多个实施例提供的扭矩传感器的剖视结构示意图；
44.图2为本发明另外一个或多个实施例提供的扭矩传感器的扭矩传递件的立体结构示意图；
45.图3为本发明另外一个或多个实施例提供的扭矩传感器的扭矩传递件的立体结构示意图；
46.图4为图3中a处的局部放大图；
47.图5为本发明另外一个或多个实施例提供的扭矩传感器的扭矩传递件的立体结构示意图；
48.图6为图5中的扭矩传递件的第二检测对象的示意图；
49.图7为图6中b处的局部放大图；
50.图8为本发明另外一个或多个实施例提供的扭矩传感器的扭矩传递件的剖视图；
51.图9为本发明另外一个或多个实施例提供的一种扭矩传递件形变前的第一信号波和第二信号波的示意图；
52.图10为本发明另外一个或多个实施例提供的一种扭矩传递件形变后的第一信号波和第二信号波的示意图；和
53.图11为本发明再一个或多个实施例提供的另一种扭矩传递件形变前的第一信号波和第二信号波的示意图；
54.图12为本发明再一个或多个实施例提供的另一种扭矩传递件形变后的立体结构示意图。
具体实施方式
55.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.如图1-图8所示，本发明的一个或者多个实施例提供一种扭矩传感器，扭矩传感器包括扭矩传递件10、壳体50、第一检测对象31、第二检测对象32和检测组件40。
57.扭矩传递件10用于与扭矩输入件20连接，以传递扭矩输入件20输入的扭矩，扭矩传递件10可相对壳体50转动；第一检测对象31和第二检测对象32设置在扭矩传递件10上、且在扭矩传递件10的轴向上相隔预设距离；检测组件40设置于壳体50，检测组件40用于感测第一检测对象31以获得第一信号波，且检测组件40用于感测第二检测对象32以获得第二信号波。第一信号波和第二信号波之间的相位差用于确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度(如图12所示γ1和γ2之间的差值)，相对扭转角度用于确定扭矩传递件10上传递的扭矩。
58.由于第一检测对象31和第二检测对象32设置在扭矩传递件10上，检测组件40设置于壳体50，使得扭矩传递件10可相对检测组件40转动，因此第一检测对象31和第二检测对象32也可以相对检测组件40转动。由于扭矩传递件10在扭矩的作用下发生形变时检测组件40检测出的第一信号波和第二信号波之间的相位差(如图9所示)和扭矩传递件10未形变时检测出的第一信号波和第二信号波之间的相位差(如图10所示)不同，因此基于检测出的第一信号波和第二信号波之间的相位差可以计算出第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度，进而计算出扭矩传递件10上传递的扭矩。
59.由于这种在扭矩传递件10上设置第一检测对象31和第二检测对象32，利用检测组件40与第一检测对象31、第二检测对象32配合实现扭矩检测的方式中，检测组件40不是设置在转动的扭矩传递件10上，而是设置在壳体50上，因此检测组件40和其供电结构可以实现相对静止，这使得对检测组件40可以进行有线供电，相对于使用无线供电结构的扭矩传感器而言，上述扭矩传感器结构更加简单、且可靠性更高、成本更低。
60.下面结合附图对扭矩传感器的结构和工作过程进行详细说明如下：
61.如图1所示，本实施例中，以扭矩传感器应用的车辆为电助力自行车为例。电助力自行车以电池作为辅助动力来源，是一种实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工
具。扭矩传感器是助力自行车电动助力系统理解骑行者意图的核心部件，由于扭矩传感器的存在使得在骑行过程中，能够根据所测得的扭矩来调整电动自行车的电机输出功率，提高骑乘的舒适度。在将扭矩传递件10应用于电助力自行车时，扭矩输入件20可以是电助力自行车的转轴(也称为中轴)，该转轴的两端均可以作为动力的输入端，以连接踏板。用户(或称为骑行者)通过踏板输入动力。当然，在其他实施例中扭矩传感器可以应用于其他电动车辆、燃油车辆等，或者是其他适当的设备上，对此不作限制。
62.在本实施例中，扭矩传递件10包括第一端和第二端，其第一端与扭矩输入件20固定连接，第二端与扭矩输出件70连接，且扭矩输入件20不直接将扭矩输出给第二端，以保证从扭矩输入件20任一部位输入的扭矩都需要通过扭矩传递件10传递到扭矩输出件70，这样只需要检测扭矩传递件10上的扭矩就可以确定扭矩输入件20输入的扭矩。本实施例中的方式通过一个扭矩传感器就可以实现扭矩检测，能够减少扭矩传感器占用的空间，且降低成本，提升可靠性。
63.扭矩传递件10与扭矩输入件20之间的固定连接可以采用花键连接或者焊接连接等方式，对此不作限制。
64.优选地，扭矩传递件10的第一端设置有内螺纹，内螺纹用于与扭矩输入件20上设置的外螺纹配合，以实现扭矩传递件10和扭矩输入件20的固定连接。这种螺纹连接方式不仅成本低、可靠性高，而且克服了现有技术中轴和筒之间不能使用螺纹连接进行传动的技术偏见。当扭矩传感器应用到电助力车辆上时，扭矩输出件包括后车轮的转动装置。转动装置中设置有棘轮(也称千斤)。当扭矩输入件20沿第一旋向被踩踏时，扭矩输入件20通过扭矩传递件将扭矩传递给转动装置，车辆向前运动。当扭矩输入件20沿第二旋向被踩踏时，扭矩输入件20反向转动，扭矩传递到棘轮上，棘轮空转而不会传递到车轮上，也就是说在沿第二旋向踩踏扭矩输入件20时(也就是反向踩脚踏时)，扭矩传感器可以不输出扭矩。
65.当扭矩输入件20被沿第二旋向踩踏时，因为棘轮空转，扭矩传递件10传递的扭矩几乎可以忽略不计，扭矩传递件10传递的扭矩小于内外螺纹之间的自锁力(摩擦力)，不会导致螺纹连接的扭矩输入件20和扭矩传递件10松动。
66.相较于花键连接，扭矩传递件10与扭矩输入件20之间采用螺纹连接，不需要额外增加部件，结构简单，加工和安装方便，可以提高组装效率。
67.其中，第一旋向与第二旋向方向相反，在相同的视角下，如果第一旋向为顺时针方向，则第二旋向为逆时针方向。
68.在电助力车辆(如电助力自行车)中扭矩输入件20和扭矩传递件10之间可以通过内螺纹和外螺纹配合，且内螺纹和外螺纹的旋向为旋紧方向(例如相同视角下，内螺纹和外螺纹的旋向均为第一旋向)，当扭矩输入件20沿旋紧方向转动(电助力自行车处于前进状态)时扭矩输入件20和扭矩传递件10之间的连接更加紧固，从而保证了可靠性。根据需要的不同可以采用不同类型的检测组件40对第一检测对象31和第二检测对象32进行检测。例如，检测组件40可以是光电传感器、电涡流传感器或者距离传感器等非接触式传感器，或者也可以是电刷、电滑环等接触式传感器。
69.第一检测对象31和第二检测对象32在扭矩传递件10的轴向上相隔预设距离，这样可以保证检测出的相位差较为明显，进而有助于提升检测准确度。为了保证检测的准确性，在本发明的一个或者多个实施例中，检测组件40可以为2个，这2个检测组件40可以分别对
应第一检测对象31和第二检测对象32设置。当然，在其他实施例中，检测组件40也可以具有一体的结构(只要能够感测第一检测对象31和第二检测对象32即可)，或者是多于2个，只要能够保证检测准确度即可。
70.针对不同类型的检测组件40，第一检测对象31和第二检测对象32可以采用与之适配的结构。
71.例如，当检测组件40包括电涡流传感器时，第一检测对象31和第二检测对象32均包括磁导结构，磁导结构包括沿扭矩传递件10的周向相间设置的第一磁导结构和第二磁导结构，第一磁导结构与检测组件40之间形成的磁阻和第二磁导结构与检测组件40之间形成的磁阻不同。
72.在一示例中，该磁导结构可以是齿轮，由于齿轮的齿部通常是金属材料，而相邻两齿之间的空隙中通常是空气，因此金属材料和空气与检测组件40之间形成的磁阻是不同的。为了便于清楚说明，将齿轮的齿部转动到与检测组件40对应的位置处时，检测组件40输出的电信号记作信号1，将空隙转动到检测组件40对应位置处时，检测组件输出的电信号记作信号2，由于齿部(在本实施例中作为第一磁导结构)和检测组件40之间形成的磁阻相对空隙(在本实施例中作为第二磁导结构)和检测组件40之间形成的磁阻更小，因此信号1和信号2不同，从而形成第一信号波。类似地方式可以获得第二信号波，故不再赘述。
73.再如，在本技术的一个或者多个示例中，如图2所示，当检测组件40包括光电传感器时，第一检测对象31和第二检测对象32均包括反射部，该反射部包括沿扭矩传递件10的周向相间设置的第一反射结构311、321和第二反射结构312、322，第一反射结构311、321和第二反射结构312、322的反射率不同。
74.这样在扭矩传递件10转动过程中第一反射结构311、321和第二反射结构312、322交替地运动到与光电传感器对应的位置，经第一反射结构311、321反射的光和经第二反射结构312、322反射的光的光强不同，进而使光电传感器输出的电信号的电位变化，从而形成第一信号波和第二信号波。由于第一检测对象31和第二检测对象32在扭矩传递件10的轴向上相隔一预设距离，因此两者之间的相对位置随扭矩传递件10的形变产生变化，导致第一信号波和第二信号波之间的相位差变化，根据该相位差的变化就可以确定第一检测对象31的被检测截面(图12中截面1，其与第一个光电传感器对应)和第二检测对象32的被检测截面(图12中截面2，与第二个光电传感器对应)之间的相对扭转角度，进而根据相对扭转角度确定扭矩。
75.在图2所示的示例中，第一反射结构311、321包括设置在扭矩传递件10的周面上且具有第一反射率的条纹，第二反射结构312、322包括设置在扭矩传递件10的周面上且具有第二反射率的条纹，第一反射率不等于第二反射率。这种条纹结构简单、加工方便且可靠性高。本实施例对设置的第一反射率的条纹和第二反射率的条纹的数量不作限制，可以根据需要的扭矩检测频率确定第一反射率的条纹和第二反射率的条纹的数量，例如为至少一个。
76.需要说明的是，虽然本示例中以条纹进行说明，但并不限定其形状，只要是具有不同反射率的区域即可。例如，具有第一反射率的条纹可以通过镭射方式在扭矩传递件10的周面上加工形成，而未被镭射的部分自然形成具有第二反射率的条纹。
77.除了镭射方式外，还可以通过在扭矩传递件10的周面上间隔地涂设材料层的方式
形成第一反射率的条纹，使相邻两个第一反射率的条纹之间形成具有第二反射率的条纹，或者在相邻两个第一反射率的条纹之间涂设具有第二反射率的另一材料层等。
78.或者，通过在扭矩传递件10的周面上粘贴具有不同反射率的覆层的方式也可以形成第一反射结构311、321和第二反射结构312、322，对此不再一一例举。
79.需要说明的是，第一反射率和第二反射率的数值不作限制，只要两者不同即可。
80.第一反射结构311、321和第二反射结构312、322除了可以是条纹外，还可以是其他结构，例如，在图5所示的另一示例中，第一反射结构311、321为多个凸起，多个凸起在扭矩传递件10的周向上间隔设置。第二反射结构312、322包括多个第二凹槽，第二凹槽设置于相邻两个凸起之间。该第二凹槽可以是相邻两个凸起之间自然形成的空隙，也可以是空隙和在扭矩传递件10上设置的凹槽的组合。
81.在一种可行方式中，相邻两个凸起之间形成的空隙的反射率与凸起的反射率不同，使得光电传感器输出的信号变化。在扭矩传递件10转动过程中当凸起转动到与光电传感器对应的位置时由于凸起的顶面朝向光电传感器，照射到该顶面上的光大部分被反射回光电传感器，使得光电传感器接收到的光强较强；而当相邻两个凸起之间的空隙转动到与光电传感器对应的位置时光线照射到凸起的侧壁而大部分被反射向空隙的底部，使得光电传感器接收到的光强较弱，从而使得光电传感器输出的电信号产生变化。
82.当然，在其他实施例中，也可以通过其他方式使得空隙反射的光强相较于凸起顶面反射的光强更强，其也可以实现信号变化。
83.优选地，如图6所示，通过调整凸起的侧壁形状或者形成的空隙的深度和宽度，使得空隙和凸起对光线的反射率差异明显，从而提升检测的可识别性。
84.在调整空隙的宽度和深度时，可以通过调整凸起的高度和凸起之间的间距的方式实现，也可以结合在扭矩传递件10上与空隙对应的位置开槽的方式实现，对此不作限制。
85.当然，若检测组件40包括距离传感器，则距离传感器也可以通过检测凸起的顶面和空隙的底面与距离传感器之间的距离不同获得第一信号波和第二信号波，在此不再赘述。
86.下面结合附图，基于第一信号波和第二信号波确定扭矩的过程进行说明如下：图9示出了扭矩传递件10未形变时光电传感器检测第一检测对象31获得的第一信号波(图9中上方的信号)和检测第二检测对象32获得的第二信号波(图9中下方的信号)的示意图。
87.其中，第一检测对象31包括在扭矩传递件10的周向上设置的多个第一反射结构311、321和多个第二反射结构312、322。类似地，第二检测对象32也包括多个第一反射结构311、321和多个第二反射结构312、322，且第一检测对象31中的第一反射结构311、321可以和第二检测对象32中的第一反射结构311、321在圆周上一一对应(两者可以存在微小的加工误差，在此忽略不计)，也就是说在扭矩传递件10未形变时，第一信号波和第二信号波的相位差可以近似为0。
88.如图10所示，当扭矩传递件10产生形变时，由于其扭转使得第一检测对象31中的第一反射结构311、321和第二检测对象32中相应的第一反射结构311、321之间出现错位，在扭矩传递件10转动过程中光电传感器检测第一检测对象31获得的第一信号波(图10中上方的信号)和检测第二检测对象32获得的第二信号波(图10中下方的信号)之间的相位差改变。图10所示的示例中第一信号波和第二信号波的相位差为β。
89.基于第一信号波和第二信号波的相位差确定扭矩的过程如下：
90.若多个第一反射结构311、321在扭矩传递件10的周向上的尺寸h(如图7所示)均相同，则根据第一反射结构311、321的圆心角α(在加工时可以确定该圆心角α)和该第一反射结构311、321转过检测组件40时所需的时间t(根据第一信号波或第二信号波确定)可以确定出扭矩传递件10转动的角速度ω(ω＝α/t)。
91.根据扭矩传递件10转动的角速度ω和第一信号波与第二信号波之间的相位差β对应的时间差tβ可以确定对应的两个第一反射结构311、321之间的偏差角该偏差角即为扭矩传递件10因扭矩而形变时第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度。
92.因为扭矩传递件10未形变前对应的两个第一反射结构311、321之间的偏差角为0，因此总的形变后的偏差角即为故而根据扭矩传递件10的弹性系数k(基于材质、形状、厚度等确定，其可以测量获得)和偏差角可以确定扭矩
93.优选地为了减少误差，可以预先标定偏差角与扭矩的对应关系，进而在计算出偏差角后根据标定的对应关系确定偏差角对应的扭矩。这样可以解决扭矩传递件10的弹性系数不准或者不同位置的弹性系数不同等问题导致计算的扭矩不准的问题。
94.优选地，为了保证扭矩确定的准确性，可以确定第一信号波和第二信号波中每个波峰对应的第一反射结构311、321，并确定每个波谷对应的第二反射结构312、322，为此扭矩传感器还可以包括角度检测器，角度检测器用于检测角度检测器所在截面处扭矩传递件10相对检测组件40的转动角度。当然，在其他实施例中，波峰可以对应第二反射结构，波谷对应第一反射结构。
95.回到图1，在本发明的一个或者多个示例中，角度检测器包括磁环61和霍尔传感器62，磁环61包括沿扭矩传递件10的周向设置的至少一对磁极对，霍尔传感器62设置于壳体50，以根据检测磁极对获取的第三信号波确定磁极对所在截面处扭矩传递件10相对检测组件40的转动角度，转动角度用于确定对相对扭转角度的误差补偿量。通过磁环61的转动使得霍尔传感器62输出的电位变化从而形成第三信号波，基于第三信号波可以确定扭矩传递件10的转动角度，进而根据转动角度以及磁环61与第一反射结构311、321和第二反射结构312、322之间的相对位置关系就可以确定当前时刻与检测组件对应的反射结构。这样即使多个第一反射结构311、321在扭矩传递件10的周向上的尺寸存在一些误差，也可以进行误差补偿，从而提高扭矩的精度。
96.由于将霍尔传感器62设置在壳体50上，使得需要供电的霍尔传感器62也能相对供电结构位置固定，从而实现有线供电，提升了可靠性，并能够降低上述扭矩传感器的成本。
97.在另一示例中，第一检测对象31和第二检测对象32也可以作为绝对角度感测组件进行转动角度检测，为了实现该功能，在扭矩传递件10的周向上设置有多个第一反射结构311、321时，多个第一反射结构在扭矩传递件10周向上的尺寸h不同。这样根据第一信号波或第二信号波中每个波峰或者波谷的时间长度可以确定对应的第一反射结构311、321，从而可以确定转动角度。
98.进一步地，相邻两个第一反射结构311、321之间的第二反射结构312、322在扭矩传递件10周向上的尺寸可以相同(其可存在加工误差，在此忽略不计)，这样获得的第一信号
波和第二信号波如图11所示，根据第一信号波或第二信号波中波峰与前一个波谷的时间长度的比值也可以确定对应的第一反射结构311、321，从而可以确定转动角度。
99.需要说明的是，根据获得的第一信号波和第二信号波之间的相位差确定扭矩传递件10的扭矩可以由检测组件40实现，也可以外接处理单元实现。除此之外，扭矩传感器还可以检测出扭矩传递件10的转速。处理单元可以是cpu(中央处理器)、afcp电路、或者mcu等等，只要能够满足数据处理需求即可。
100.以外接处理单元为例，处理单元与检测组件40连接，以接收检测组件40输出的第一信号波和第二信号波，并根据第一信号波和第二信号波之间的相位差确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度。
101.当然，处理单元也可以接收第三信号波，基于第三信号波确定转动角度。
102.该处理单元与检测组件40可以采用有线连接，以传递电信号，或者通过无线连接传递电信号。
103.除此之外，处理单元还可以根据第一信号波和第二信号波中至少一个确定扭矩传递件10的转速。
104.例如，根据第一信号波中一个波峰对应的时间长度、以及该波峰对应的第一反射结构或第二反射结构的圆心角可以确定角速度，进而根据角速度确定转速。
105.如前所述，由于第一检测对象31和第二检测对象32之间在轴向上的距离越远，第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度越大，第一信号波和第二信号波之间的相位差就越大，较大的相位差可以提升扭矩检测的准确度。
106.为此，在本实施例中，扭矩传递件10包括在轴向上依次设置的第一端部段11、连接段12和第二端部段13，第一检测对象31设置于至少部分第一端部段11，第二检测对象32设置于至少部分第二端部段13，在扭矩传递件10传递扭矩而扭转变形时，连接段12两端的截面之间相对扭转角度为第一角度，第一端部段11两端的相对扭转角度为第二角度，第二端部段13两端的相对扭转角度为第三角度，第一角度大于第二角度和第三角度中至少之一。这样可以尽可能地增加相对扭转角度，从而使得相位差更加明显。
107.优选地，第二角度和第三角度相等，或者两者之间的差值小于设定阈值(该设定阈值可以根据需要确定，对此不作限制)，这样可以保证第一检测对象31和第二检测对象32处的形变量尽量一致，从而使得测量准确性更高。
108.需要说明的是，虽然本实施例中以第一检测对象31和第二检测对象32是两个独立的检测对象进行说明，但是其并不限于此，在其他实施例中，第一检测对象31和第二检测对象32可以形成一体结构。
109.此外，由于在计算扭矩时需要第一反射结构311、321和第二反射结构312、322在扭矩传递件10的周向上的尺寸(其对应圆心角)，因此该尺寸越准确则计算出的扭矩越准确，而在扭矩传递件10产生形变时，第一反射结构311、321和第二反射结构312、322也可能出现一定的形变，而导致其在周向上的尺寸和未形变时的尺寸出现变化，为了尽量减少该变化可以使扭矩传递件10的连接段12的弹性系数低于第一端部段11和第二端部段13中至少一个的弹性系数，这样可以尽量减少第一反射结构311、321和第二反射结构312、322的圆心角的变化，从而提升扭矩计算的准确度。
110.除此之外，这种扭矩传递件10还可以增加第一检测对象31的被检测截面和第二检
测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度，从而使得第一信号波和第二信号波之间的相位差更加明显。
111.优选地，在本实施例中，连接段12的弹性系数小于第一端部段11和第二端部段13的弹性系数。而实现连接段12的弹性系数较小的方式可以是针对连接段12采用与第一端部段11和第二端部段13不同的材料处理方式。
112.或者，连接段12的壁厚小于第一端部段11和第二端部段13中至少一个的壁厚。通过改变壁厚也可以使得不同段的弹性系数不同。如图8所示，通过在连接段12的外周设置凹槽，减小连接段12的壁厚，从而降低其弹性系数。或者，通过在连接段12的内壁设置凹槽(图中未示出)，使得连接段12的壁厚更小，从而降低其弹性系数。当然也可以组合使用上述两种方式。
113.又或者，如图3-图5所示，连接段12上设置有用于降低连接段12的弹性系数的第一凹槽121。该第一凹槽可以在壁厚方向上贯穿连接段12也可以不贯穿。
114.优选地，第一凹槽121的延伸方向可以与扭矩传递件10的扭转方向一致，从而使其更容易变形。
115.需要说明的是，前述的第一端部段11、连接段12和第二端部段13可以是一体成型，这3段是基于弹性系数的不同而进行的逻辑上的分段。
116.除了调整不同的段的弹性系数的方式外，也可以通过调整不同段的轴向长度的方式使得连接段12两端截面的相对扭转角度更大。
117.例如，连接段12的长度大于第一端部段11和第二端部段13中至少一个的长度，这样由于扭矩传递件10的轴向上的长度较长，因此也可以使第一检测对象31的被检测截面处和第二检测对象32的被检测截面处的相对扭转角度增大，从而使第一信号波和第二信号波的相位差较为明显。
118.综上所述，扭矩传感器的扭矩传递件10上设置第一检测对象和第二检测对象无需供电和信号传输，避免需要电力的部件随扭矩传递件10转动而需要无线供电，导致成本高、可靠性低的问题，需要供电的检测组件40可以与供电结构相对静止，从而无需无线供电和无线信号传输，既节省了成本，又提升了可靠性。
119.根据本发明的另一方面，提供一种扭矩传感器，其包括壳体、转轴、扭力筒、检测组件、第一检测对象和第二检测对象。其中，转轴可相对壳体转动；扭力筒(其相当于前述实施例中的扭矩传递件)用于与转轴连接，以传递转轴输入的扭矩；第一检测对象和第二检测对象设置于扭力筒上，且在扭力筒的轴向上相隔预设距离(此处和前述的预设距离均可以根据需要确定)；检测组件设置于壳体，且相对于壳体静止，检测组件用于检测第一检测对象以产生第一信号波，检测组件用于检测第二检测对象以产生第二信号波，第一信号波和第二信号波的相位差用于确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭力筒传递的扭矩。
120.在本实施例中，扭力筒的第一端设置有内螺纹，转轴上设置有外螺纹，扭力筒和转轴通过内螺纹和外螺纹连接，这样可以降低生产成本，且使加工、生产更加方便。螺纹连接的优势及原理已在前一扭矩传感器的示例中进行了充分说明，故不再赘述。
121.该检测组件的检测过程可以与前述的扭矩传感器的检测组件40的检测过程类似，故不再赘述。需要说明的是，在其他实施例中，第一检测对象和第二检测对象可以根据需要
设置在转轴上或者其他需要检测扭矩的结构上。
122.本发明的另一方面提供一种电助力车辆。该电助力车辆包括车架、转轴、扭矩传感器和动力输出轮。转轴可转动地设置于车架，转轴用于接收外部扭矩；扭矩传感器包括扭矩传递件10、壳体50、检测组件40、第一检测对象31和第二检测对象32，壳体50固定设置于车架，扭矩传递件10套设在转轴外，扭矩传递件10包括第一端和第二端，且第一端与转轴连接，以使转轴带动扭矩传递件10转动，第一检测对象31和第二检测对象32设置于扭矩传递件10，且在扭矩传递件10的轴向上相隔预设距离，检测组件40用于检测第一检测对象31获得第一信号波，检测组件40用于检测第二检测对象32获得第二信号波，第一信号波和第二信号波之间的相位差用于确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭矩传递件10上传递的扭矩。动力输出轮与扭矩传递件10的第二端连接，以使扭矩传递件10带动动力输出轮转动。
123.在本实施例中，电助力车辆包括助力电机，通过助力电机为车辆的行驶提供一部分的扭矩，从而实现助力。例如电助力自行车，其运动的扭矩一部分来自于骑行者施加的扭矩，另一部分来自助力电机输出的扭矩。
124.在该电助力车辆中，转轴作为扭矩输入件20，动力输出轴可以是链轮或者齿轮组等，其作为扭矩输出件70。以链轮为例，通过在电助力车辆上设置该扭矩传感器可以检测输出到链轮上的扭矩，由于该扭矩传感器的壳体50固定设置在车架上，检测组件40和检测信号输出单元等用电元件设置在壳体50上，因此这些用电单元相对车架静止，就与安装到车架上的电源等供电结构相对静止，从而可以对前述扭矩传感器进行有线供电，从而提升可靠性。
125.可选地，电助力车辆还包括处理单元，处理单元与扭矩传感器的检测组件40电信号连接，以接收检测组件40输出的第一信号波和第二信号波，并根据第一信号波和第二信号波之间的相位差确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度。
126.处理单元还用于根据检测组件40输出的第一信号波和第二信号波中至少一个确定扭矩传递件10的转速。
127.例如，基于前述计算的角速度可以计算出转速。这样就无需额外设置转速传感器，通过扭矩传感器实现扭矩和转速的检测，节省了成本，也减少了空间占用。
128.此外，该扭矩传感器在测量扭矩时依据扭矩传递件10转动的角速度，在原理上保证了扭矩传递件10不转动时测量出的扭矩为0，从而确保了0速时不输出扭矩，因此处理单元不会给电助力车辆的助力电机输出扭矩的控制信号，从而保证了安全性。而基于相位差测量的过程中自然地能够获得踏频，从而可以省去专门的检测速度传感器，使得结构简单、成本低。
129.在本实施例中，该扭矩传感器可以具有与前述的实施例中的扭矩传感器相同或类似的结构，以实现相同或类似的效果。故在本实施例中对扭矩传感器的结构和效果进行简略说明如下：
130.扭矩传递件10包括第一端和第二端，其第一端与扭矩输入件20固定连接，第二端与扭矩输出件70连接，且扭矩输入件20不直接将扭矩传递给第二端，以保证从扭矩输入件20任一部位输入的扭矩都需要通过扭矩传递件10传递到扭矩输出件70，这样只需要检测扭
矩传递件10上的扭矩就可以确定扭矩输入件20输入的扭矩。本实施例中的方式通过一个扭矩传感器就可以实现扭矩检测，能够减少扭矩传感器占用的空间，且降低成本，提升可靠性。
131.扭矩传递件10与扭矩输入件20之间的固定连接可以采用花键连接或者焊接连接等方式，对此不作限制。
132.优选地，扭矩传递件10的第一端设置有内螺纹，内螺纹用于与扭矩输入件上设置的外螺纹配合，以实现扭矩传递件10和扭矩输入件20的固定连接。这种螺纹连接方式仅成本低、可靠性高，其原理已经在前述的扭矩传感器的示例中进行了充分说明，故不再赘述。在电助力车辆这种不需要在转轴反向转动时输出扭矩的场景中使用螺纹连接可以降低成本和加工难度。
133.通过检测扭矩传递件10上的扭矩可以基于扭矩判断使用者的意图，进而做出相应的响应。例如，检测扭矩传递件10上的扭矩增大，则表示使用者希望加速，可以控制电助力车辆的助力电机输出更大的扭矩，从而使电助力车辆的行驶速度更快。或者，检测的扭矩作为输出的信号用于给助力电机提供反馈信号，以使助力电机根据扭矩输入件20输入的扭矩大小提供预设倍数的驱动力，使电助力车辆被驱动时更省力或行速度更快，从而满足使用需求。
134.根据需要的不同可以采用不同类型的检测组件40对第一检测对象31和第二检测对象32进行检测。例如，检测组件40可以是光电传感器、电涡流传感器或者距离传感器等非接触式传感器，或者也可以是电刷、电滑环等接触式传感器。
135.第一检测对象31和第二检测对象32在扭矩传递件10的轴向上相隔预设距离。为了保证检测的准确性，在本发明的一个或者多个实施例中，检测组件40可以为2个，这2个检测组件40可以分别对应第一检测对象31和第二检测对象32设置。当然，在其他实施例中，检测组件40也可以具有一体的结构(只要能够感测第一检测对象31和第二检测对象32即可)，或者是多于2个，只要能够保证检测准确度即可。
136.针对不同类型的检测组件40，第一检测对象31和第二检测对象32可以采用与之适配的结构。
137.例如，当检测组件40包括电涡流传感器时，第一检测对象31和第二检测对象32均包括磁导结构，磁导结构包括沿扭矩传递件10的周向相间设置的第一磁导结构和第二磁导结构，第一磁导结构与检测组件40之间形成的磁阻和第二磁导结构与检测组件40之间形成的磁阻不同。
138.在一示例中，该磁导结构可以是齿轮，由于齿轮的齿部通常是金属材料，而相邻两齿之间的空隙中通常是空气，因此金属材料和空气与检测组件40之间形成的磁阻是不同的。为了便于清楚说明，将齿轮的齿部转动到与检测组件40对应的位置处时，检测组件40输出的电信号记作信号1，将空隙转动到检测组件40对应位置处时，检测组件输出的电信号记作信号2，由于齿部(在本实施例中作为第一磁导结构)和检测组件40之间形成的磁阻相对空隙(在本实施例中作为第二磁导结构)和检测组件40之间形成的磁阻更小，因此信号1和信号2不同，从而形成第一信号波。类似地方式可以获得第二信号波，故不再赘述。
139.再如，在本发明的一个或者多个示例中，如图2所示，当检测组件40包括光电传感器时，第一检测对象31和第二检测对象32均包括反射部，该反射部包括沿扭矩传递件10的
周向相间设置的第一反射结构311、321和第二反射结构312、322，第一反射结构311、321和第二反射结构312、322的反射率不同。
140.这样在扭矩传递件10转动过程中第一反射结构311、321和第二反射结构312、322交替地运动到与光电传感器对应的位置，经第一反射结构311、321反射的光和经第二反射结构312、322反射的光的光强不同，进而使光电传感器输出的电信号的电位变化，从而形成第一信号波和第二信号波。由于第一检测对象31和第二检测对象32在扭矩传递件10的轴向上相隔一预设距离，因此两者之间的相对位置随扭矩传递件10的形变产生变化，导致第一信号波和第二信号波之间的相位差变化，根据该相位差的变化就可以确定第一检测对象31的被检测截面(图12中截面1)和第二检测对象32的被检测截面(图12中截面2)之间的相对扭转角度，进而根据相对扭转角度确定扭矩。
141.在图2所示的示例中，第一反射结构311、321包括设置在扭矩传递件10的周面上且具有第一反射率的条纹，第二反射结构312、322包括设置在扭矩传递件10的周面上且具有第二反射率的条纹，第一反射率不等于第二反射率。这种条纹结构简单、加工方便且可靠性高。本实施例对设置的第一反射率的条纹和第二反射率的条纹的数量不作限制。可以根据需要的扭矩检测的频率确定第一反射率的条纹和第二反射率的条纹的数量，例如为至少一个。
142.需要说明的是，虽然本示例中以条纹进行说明，但并不限定其形状，只要是具有不同反射率的区域即可。例如，具有第一反射率的条纹可以通过镭射方式在扭矩传递件10的周面上加工形成，而未被镭射的部分自然形成具有第二反射率的条纹。
143.除了镭射方式外，还可以通过在扭矩传递件10的周面上间隔地涂设材料层的方式形成第一反射率的条纹，使相邻两个第一反射率的条纹之间形成具有第二反射率的条纹，或者在相邻两个第一反射率的条纹之间涂设具有第二反射率的另一材料层等。
144.或者，通过在扭矩传递件10的周面上粘贴具有不同反射率的覆层的方式也可以形成第一反射结构311、321和第二反射结构312、322，对此不再一一例举。
145.需要说明的是，第一反射率和第二反射率的数值不作限制，只要两者不同即可。
146.第一反射结构311、321和第二反射结构312、322除了可以是条纹外，还可以是其他结构，例如，在图5所示的另一示例中，第一反射结构311、321为多个凸起，多个凸起在扭矩传递件10的周向上间隔设置。第二反射结构312、322包括多个第二凹槽，第二凹槽设置于相邻两个凸起之间。该第二凹槽可以是相邻两个凸起之间自然形成的空隙，也可以是空隙和在扭矩传递件10上设置的凹槽的组合。
147.在一种可行方式中，相邻两个凸起之间形成的空隙的反射率与凸起的反射率不同，使得光电传感器输出的信号变化。在扭矩传递件10转动过程中当凸起转动到与光电传感器对应的位置时由于凸起的顶面朝向光电传感器，照射到该顶面上的光大部分被反射回光电传感器，使得光电传感器接收到的光强较强；而当相邻两个凸起之间的空隙转动到与光电传感器对应的位置时光线照射到凸起的侧壁而大部分被反射向空隙的底部，使得光电传感器接收到的光强较弱，从而使得光电传感器输出的电信号产生变化。
148.当然，在其他实施例中，也可以通过其他方式使得空隙反射的光强相较于凸起顶面反射的光强更强，其也可以实现信号变化。
149.优选地，如图6所示，通过调整凸起的侧壁形状或者形成的空隙的深度和宽度，使
得空隙和凸起对光线的反射率差异明显，从而提升检测的可识别性。
150.在调整空隙的宽度和深度时，可以通过调整凸起的高度和凸起之间的间距的方式实现，也可以结合在扭矩传递件10上与空隙对应的位置开槽的方式实现，对此不作限制。
151.下面结合附图，基于第一信号波和第二信号波确定扭矩的过程进行说明如下：图9示出了扭矩传递件10未形变时光电传感器检测第一检测对象31获得的第一信号波(图9中上方的信号)和检测第二检测对象32获得的第二信号波(图9中下方的信号)的示意图。
152.其中，第一检测对象31包括在扭矩传递件10的周向上设置的多个第一反射结构311、321和多个第二反射结构312、322。类似地，第二检测对象32也包括多个第一反射结构311、321和多个第二反射结构312、322，且第一检测对象31中的第一反射结构311、321可以和第二检测对象32中的第一反射结构311、321在圆周上一一对应(两者可以存在微小的加工误差，在此忽略不计)，也就是说在扭矩传递件10未形变时，第一信号波和第二信号波的相位差可以近似为0。
153.如图10所示，当扭矩传递件10产生形变时，由于其扭转使得第一检测对象31中的第一反射结构311、321和第二检测对象32中相应的第一反射结构311、321之间出现错位，在扭矩传递件10转动过程中光电传感器检测第一检测对象31获得的第一信号波(图10中上方的信号)和检测第二检测对象32获得的第二信号波(图10中下方的信号)之间的相位差改变。图10所示的示例中第一信号波和第二信号波的相位差为β。
154.基于第一信号波和第二信号波的相位差确定扭矩的过程如下：
155.若多个第一反射结构311、321在扭矩传递件10的周向上的尺寸h(如图7所示)均相同，则根据第一反射结构311、321的圆心角α(在加工时可以确定该圆心角α)和该第一反射结构311、321转过检测组件40时所需的时间t(根据第一信号波或第二信号波确定)可以确定出扭矩传递件10转动的角速度ω(ω＝α/t)。
156.根据扭矩传递件10转动的角速度ω和第一信号波与第二信号波之间的相位差β对应的时间差(记作tβ)可以确定对应的两个第一反射结构311、321之间的偏差角φ(φ＝ω*tβ)，该偏差角即为扭矩传递件10因扭矩而形变时第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度。
157.因为扭矩传递件10未形变前对应的两个第一反射结构311、321之间的偏差角为0，因此总的形变后的偏差角即为φ，故而根据扭矩传递件10的弹性系数k(基于材质、形状、厚度等确定，其可以测量获得)和偏差角φ可以确定扭矩t(t＝φ*k)。
158.优选地为了减少误差，可以预先标定偏差角与扭矩的对应关系，进而在计算出偏差角后根据标定的对应关系确定偏差角对应的扭矩。这样可以解决扭矩传递件10的弹性系数不准或者不同位置的弹性系数不同等问题导致计算的扭矩不准的问题。
159.优选地，为了保证扭矩确定的准确性，可以确定第一信号波和第二信号波中每个波峰对应的第一反射结构311、321，并确定每个波谷对应的第二反射结构312、322，为此扭矩传感器还可以包括角度检测器，角度检测器用于检测角度检测器所在截面处扭矩传递件10相对检测组件40的转动角度。当然，在其他实施例中，波峰可以对应第二反射结构，波谷对应第一反射结构。
160.在本发明的一个或者多个示例中，角度检测器包括磁环61和霍尔传感器62，磁环61包括沿扭矩传递件10的周向设置的至少一对磁极对，霍尔传感器62设置于壳体50，以根
据检测磁极对获取的第三信号波确定磁极对所在截面处扭矩传递件10相对检测组件40的转动角度，转动角度用于确定对相对扭转角度的误差补偿量。通过磁环61的转动使得霍尔传感器62输出的电位变化从而形成第三信号波，基于第三信号波可以确定扭矩传递件10的转动角度，进而根据转动角度以及磁环61与第一反射结构311、321和第二反射结构312、322之间的相对位置关系就可以确定当前时刻与检测组件对应的反射结构。这样即使多个第一反射结构311、321在扭矩传递件10的周向上的尺寸存在一些误差，也可以进行误差补偿，从而提高扭矩的精度。
161.由于将霍尔传感器62设置在壳体50上，使得需要供电的霍尔传感器62也能相对供电结构位置固定，从而实现有线供电，提升了可靠性，并能够降低上述扭矩传感器的成本。
162.在另一示例中，第一检测对象31和第二检测对象32也可以作为绝对角度感测组件进行转动角度检测，为了实现该功能，在扭矩传递件10的周向上设置有多个第一反射结构311、321时，多个第一反射结构在扭矩传递件10周向上的尺寸h不同。这样根据第一信号波或第二信号波中每个波峰或者波谷的时间长度可以确定对应的第一反射结构311、321，从而可以确定转动角度。
163.进一步地，相邻两个第一反射结构311、321之间的第二反射结构312、322在扭矩传递件10周向上的尺寸可以相同(其可存在加工误差，在此忽略不计)，这样获得的第一信号波和第二信号波如图11所示，根据第一信号波或第二信号波中波峰与前一个波谷的时间长度的比值也可以确定对应的第一反射结构311、321，从而可以确定转动角度。
164.需要说明的是，根据获得的第一信号波和第二信号波之间的相位差确定扭矩传递件10的扭矩可以由检测组件40实现，也可以外接处理单元实现。除此之外，扭矩传感器还可以检测出扭矩传递件10的转速。处理单元可以是cpu(中央处理器)、afcp电路、或者mcu等等，只要能够满足数据处理需求即可。
165.当然，处理单元也可以接收第三信号波，基于第三信号波确定转动角度。
166.以外接处理单元为例，处理单元与检测组件40连接，以接收检测组件40输出的第一信号波和第二信号波，并根据第一信号波和第二信号波之间的相位差确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度。
167.该处理单元与检测组件40可以采用有线连接，以传递电信号，或者通过无线连接传递电信号。
168.除此之外，处理单元还可以根据第一信号波和第二信号波中至少一个确定扭矩传递件10的转速。
169.例如，根据第一信号波中一个波峰对应的时间长度、以及该波峰对应的第一反射结构或第二反射结构的圆心角可以确定角速度，进而根据角速度确定转速。
170.如前所述，由于第一检测对象31和第二检测对象32之间在轴向上的距离越远，第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度越大，第一信号波和第二信号波之间的相位差就越大，较大的相位差可以提升扭矩检测的准确度。
171.为此，在本实施例中，扭矩传递件10包括在轴向上依次设置的第一端部段11、连接段12和第二端部段13，第一检测对象31设置于至少部分第一端部段11，第二检测对象32设置于至少部分第二端部段13，在扭矩传递件10传递扭矩而扭转变形时，连接段12两端的截面之间相对扭转角度为第一角度，第一端部段11两端的相对扭转角度为第二角度，第二端
部段13两端的相对扭转角度为第三角度，第一角度大于第二角度和第三角度中至少之一。这样可以尽可能地增加相对扭转角度，从而使得相位差更加明显。
172.优选地，第二角度和第三角度相等，或者两者之间的差值小于或等于设定阈值(该设定阈值可以根据需要确定，对此不作限制)，这样可以保证第一检测对象31和第二检测对象32处的形变量尽量一致，从而使得测量准确性更高。
173.需要说明的是，虽然本实施例中以第一检测对象31和第二检测对象32是两个独立的检测对象进行说明，但是其并不限于此，在其他实施例中，第一检测对象31和第二检测对象32可以形成一体结构。
174.此外，由于在计算扭矩时需要第一反射结构311、321和第二反射结构312、322在扭矩传递件10的周向上的尺寸，因此该尺寸越准确则计算出的扭矩越准确，而在扭矩传递件10产生形变时，第一反射结构311、321和第二反射结构312、322也可能出现一定的形变，而导致其在周向上的尺寸和未形变时的尺寸出现变化，为了尽量减少该变化可以使扭矩传递件10的连接段12的弹性系数低于第一端部段11和第二端部段13中至少一个的弹性系数，这样可以尽量减少第一反射结构311、321和第二反射结构312、322的圆心角的变化，从而提升扭矩计算的准确度。
175.除此之外，这种扭矩传递件10还可以增加第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度，从而使得第一信号波和第二信号波之间的相位差更加明显。
176.优选地，在本实施例中，连接段12的弹性系数小于第一端部段11和第二端部段13的弹性系数。而实现连接段12的弹性系数较小的方式可以是针对连接段12采用与第一端部段11和第二端部段13不同的材料处理方式。
177.或者，连接段12的壁厚小于第一端部段11和第二端部段13中至少一个的壁厚。通过改变壁厚也可以使得不同段的弹性系数不同。如图8所示，通过在连接段12的外周设置凹槽，减小连接段12的壁厚，从而降低其弹性系数。或者，通过在连接段12的内壁设置凹槽(图中未示出)，使得连接段12的壁厚更小，从而降低其弹性系数。当然也可以组合使用上述两种方式。
178.又或者，如图3-图5所示，连接段12上设置有用于降低连接段12的弹性系数的第一凹槽121。该第一凹槽可以在壁厚方向上贯穿连接段12也可以不贯穿。
179.优选地，第一凹槽121的延伸方向可以与扭矩传递件10的扭转方向一致，从而使其更容易变形。
180.需要说明的是，前述的第一端部段11、连接段12和第二端部段13可以是一体成型，这3段是基于弹性系数的不同而进行的逻辑上的分段。
181.除了调整不同的段的弹性系数的方式外，也可以通过调整不同段的轴向长度的方式使得连接段12两端截面的相对扭转角度更大。
182.例如，连接段12的长度大于第一端部段11和第二端部段13中至少一个的长度，这样由于扭矩传递件10的轴向上的长度较长，因此也可以使第一检测对象31的被检测截面处和第二检测对象32的被检测截面处的相对扭转角度增大，从而使第一信号波和第二信号波的相位差较为明显。
183.综上所述，扭矩传感器的扭矩传递件10的(电气元件如检测组件40、霍尔传感器62
等)设置在壳体上，因而能够与供电结构相对静止，实现无旋转电气元件，从而无需无线供电和无线信号传输，既节省了成本，又提升了可靠性。
184.在电助力车辆使用过程中，人脚踏输入的力矩是通过转轴传递到扭矩传递件10上，再传递到链轮输出。在此过程中，扭矩传递件10受扭力而形变该形变为弹性形变，在扭力消失后扭矩传递件10可以回复到自由状态。
185.扭矩传递件10上设置有第一检测对象31和第二检测对象32，且第一检测对象31和第二检测对象32均包括第一反射结构311、321和第二反射结构312、322。在扭矩传递件10转动且不发生形变时，第一检测对象31中的第一反射结构311的边沿可以与第二检测对象32中相应的第一反射结构321的边沿对齐(可以允许一定的加工误差)，则对应的一组第一反射结构311、321转过与检测组件40对应的位置的时间和时长一致，也就是检测到的第一信号波和第二信号波之间的相位差为0，如图9所示的上下两组信号。
186.在实际使用过程中，由于扭矩传递件10上的扭矩是从第一端传递到第二端，这使得扭矩传递过程中会使扭矩传递件10发生形变，而导致第一检测对象31中的第一反射结构311的与第二检测对象32中相应的第一反射结构321相对移动，使得检测出的第一信号波和第二信号波之间的相位差出现变化。该相位差的变化量即对应扭矩传递件10形变产生的扭转角度，基于该扭转角度和扭矩传递件10的弹性系数可以确定扭矩传递件10输出的扭矩。
187.此外，根据第一信号波或第二信号波中一个第一反射结构311、321对应的时间可以确定扭矩传递件10的转动速度，这样就能够使用一个扭矩传感器同时检测扭矩和转速，而无需同时设置扭矩传感器和转速传感器。并且，因为在扭矩传递件10不转动时测出的第一信号波和第二信号波的周期为无穷大，因此测不到第一信号波和第二信号波的相位差，所以输出的扭矩为0，由此上述扭矩传感器在不传动时不会输出扭矩或者说输出扭矩为零。
188.由于电助力车辆的助力电机输出的扭矩大小和检测的扭矩大小是正相关的，也就是说，检测的扭矩大小表示了骑行者的意图，检测的扭矩越大，则表示骑行者希望骑行速度越快，因此助力电机可以输出更大的扭矩。同时，在扭矩传递件10不转动时，上述扭矩传感器可以确保输出的扭矩为0，因此上述扭矩传感器的上述特点保证了在骑行者不蹬踏电助力车辆的踏板时(即检测的扭矩为0时)助力电机也不会输出扭矩，这能够保证电助力车辆的安全性。
189.根据本发明的另一方面，提供一种电助力车辆，其包括车架、转轴、扭矩传感器和动力输出轮。转轴可转动地设置于车架。扭矩传感器包括扭矩传递件10、检测组件40、第一检测对象31和第二检测对象32，扭矩传递件10套设在转轴外，扭矩传递件10包括第一端和第二端，且第一端与转轴机械连接，第一检测对象31和第二检测对象32设置在扭矩传递件10，且在扭矩传递件10的轴向上相隔预设距离，检测组件40固定设置在于车架上，检测组件40用于检测第一检测对象31获得第一信号波，检测组件40用于检测第二检测对象32获得第二信号波，第一信号波和第二信号波之间的相位差用于确定第一检测对象31的被检测截面和第二检测对象32的被检测截面之间的相对扭转角度，相对扭转角度用于确定扭矩传递件10上传递的扭矩。动力输出轮与扭矩传递件10的第二端连接，以使扭矩传递件10带动动力输出轮转动。
190.该电助力车辆与前述实施例中的电助力车辆的主要区别在于该电助力车辆中的扭矩传感器可以不包括壳体，而是将检测组件40固定在车架上，除此之外，其结构和效果可
以与前述实施例中的电助力车辆相同或类似，故不再赘述。
191.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
192.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
193.需要说明的是，虽然结合附图对本发明的具体实施例进行了详细地描述，但不应理解为对本发明的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本发明的保护范围。
194.本发明实施例的示例旨在简明地说明本发明实施例的技术特点，使得本领域技术人员能够直观了解本发明实施例的技术特点，并不作为本发明实施例的不当限定。
195.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。