JP2022538194A - スピンナ構造の動的トルク誘導装置 - Google Patents

Abstract

スピンナ誘導本体（１）と、固定ハウジング（２）と、センサー（１２）とを備え、スピンナ誘導本体と固定ハウジングとは、相対的に回転し、センサーは、スピンナ誘導本体のトルクを検知するように構成され、スピンナ誘導本体は、スピンナ誘導本体相対固定部（１０１）と、スピンナ誘導本体相対回転部（１０２）と、スピンナ誘導本体渡り部（１０３）とを備え、スピンナ誘導本体相対固定部、スピンナ誘導本体渡り部およびスピンナ誘導本体相対回転部は、スピンナ誘導本体の軸方向に沿って順に配置され、スピンナ誘導本体渡り部は、スピンナ誘導本体相対固定部およびスピンナ誘導本体相対回転部に接続されている、スピンナ構造の動的トルク誘導装置が提供されている。該動的トルク誘導装置は、構造がシンプルであり、ペダルにおける力の大きさを真に反映することができる。【選択図】図４

Description

本願は、２０１９年０５月０５日に中国特許庁へ提出した出願番号２０１９２０６２５１１７．７の中国特許出願の優先権を主張するものであり、その内容のすべてが引用により本願に組み込まれる。

本願は、トルクセンサーの適用領域に関し、例えば、スピンナ構造の動的トルク誘導装置に関する。

インテリジェント交通手段に対する人々の要求がますます高くなることに伴い、トルクセンサーは、ますます多くの人々に好まれる。現在、トルクセンサーの発展は、ますますモーターの内部に設けられる傾向があり、このような全車の配線および取付が一層シンプルで、美観である。例えば、２０１８年７月１０日に開示された出願番号２０１７２１４３３９５７０の中国特許「動的トルク誘導測定装置が内蔵されたモーター」は、動的トルクセンサーをモーターの内部に内蔵するものである。しかしながら、このような技術案は、センサーが全車に取り付けられた後、人々が電動自転車に乗る過程で、人体の重量の違い、およびセンサーの回転角度の違いがトルクセンサーの信号の変化に影響を及ぼす恐れがあることで、センサーがペダルにおける力の大きさを真に反映することができないという問題が存在する。

本願は、人体および全車の重量に影響されないので、ペダルにおける力の大きさを真に反映することができるスピンナ構造の動的トルク誘導装置を提供する。

スピンナ誘導本体と、固定ハウジングと、センサーとを備え、
前記スピンナ誘導本体と前記固定ハウジングとは、相対的に回転し、
前記センサーは、前記スピンナ誘導本体のトルクを検知するように配置され、
前記スピンナ誘導本体は、スピンナ誘導本体相対固定部と、スピンナ誘導本体相対回転部と、スピンナ誘導本体渡り部とを備え、
前記スピンナ誘導本体相対固定部、前記スピンナ誘導本体渡り部、および前記スピンナ誘導本体相対回転部は、順に前記スピンナ誘導本体の軸方向に沿って配置され、
前記スピンナ誘導本体渡り部は、前記スピンナ誘導本体相対固定部および前記スピンナ誘導本体相対回転部を接続する、スピンナ構造の動的トルク誘導装置が提供されている。

前記スピンナ誘導本体相対固定部、前記スピンナ誘導本体相対回転部および前記スピンナ誘導本体渡り部は、同軸の環状構造となる。

前記スピンナ誘導本体相対固定部の内腔には、軸受が設けられている。

前記スピンナ誘導本体相対回転部の内腔には、軸受が設けられている。

前記センサーは、前記スピンナ誘導本体渡り部に設けられている歪み誘導センサーである。

前記センサーは、トルク誘導ホール素子と、トルク誘導磁石とを備え、トルク誘導ホール素子およびトルク誘導磁石は、それぞれスピンナ誘導本体相対固定部およびスピンナ誘導本体相対回転部に設けられ、或いは、トルク誘導ホール素子およびトルク誘導磁石は、それぞれスピンナ誘導本体相対回転部およびスピンナ誘導本体相対固定部に設けられている。

前記スピンナ構造の動的トルク誘導装置は、誘導装置一次制御回路と、誘導装置二次制御回路とをさらに備える。

前記誘導装置一次制御回路は、前記固定ハウジングに固定されるとともに、前記誘導装置一次制御回路には赤外受光素子が設けられており、前記誘導装置二次制御回路は、前記スピンナ誘導本体に接続されるとともに、前記誘導装置二次制御回路には赤外発光素子が設けられている。

前記スピンナ構造の動的トルク誘導装置は、前記誘導装置一次制御回路に電気的に接続された一次誘導コイルと、前記誘導装置二次制御回路に電気的に接続された二次誘導コイルとをさらに備える。

前記スピンナ構造の動的トルク誘導装置は、前記二次誘導コイルおよび前記一次誘導コイルの外側にそれぞれ位置する２つの電磁シールド体をさらに備える。

前記センサーは、前記誘導装置二次制御回路に電気的に接続されている。

前記固定ハウジングの外面に信号線孔が設けられ、信号線が前記信号線孔を介して前記誘導装置一次制御回路に電気的に接続されている。前記スピンナ誘導本体の両端が前記軸受によって軸棒に接続され、前記固定ハウジングにおける前記軸棒に嵌合された孔の内面に固定ハウジング位置決め部が設けられている。

本願に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置は、全体的に１つのモジュラー装置として構成されており、スピンナ誘導本体の構造を改良することにより、スピンナ誘導本体の渡り部が人体および全車の重量に影響されないので、ペダルにおける力の大きさを反映することができる。該装置は、構造がよりシンプルであり、後置モーターに取り付けられてもよいし、自転車のリアハブに取り付けられてもよく、汎用性がより強い。

本願の一実施例に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置の構造模式図である。 図１の他の角度での模式図である。 図１の部分構造模式図である。 本願の一実施例に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置の分解構造模式図である。 本願の一実施例に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置の断面視構造模式図である。 本願の一実施例に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置の取付形態の模式図である。 本願の一実施例に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置の使用形態の模式図である。

以下は、図面および具体的な実施例を結び付けて本願の技術案について説明する。

図１～図７に示すように、本例示におけるスピンナ構造の動的トルク誘導装置は、スピンナ誘導本体１と、固定ハウジング２と、センサー１２とを備える。センサー１２は、スピンナ誘導本体１のトルクを検知するように構成されている。スピンナ誘導本体１と固定ハウジング２とは、相対的に回転する。例えば、スピンナ構造の動的トルク誘導装置がモーターに取り付けられた場合、スピンナ誘導本体１は、モーター回転子に接続され、モーター回転子に従って回転する。固定ハウジング２は、モーター固定子に接続され、相対的に固定する。

本例示におけるスピンナ構造の動的トルク誘導装置は、さらに、自転車、電動自転車またはジム機器などのリアハブに取り付けられてもよい。

スピンナ誘導本体１は、スピンナ誘導本体相対固定部１０１と、スピンナ誘導本体相対回転部１０２と、スピンナ誘導本体渡り部１０３とを備える。スピンナ誘導本体相対固定部１０１、スピンナ誘導本体相対回転部１０２およびスピンナ誘導本体渡り部１０３は、いずれも環状構造である。スピンナ誘導本体相対固定部１０１、スピンナ誘導本体渡り部１０３およびスピンナ誘導本体相対回転部１０２は、順にスピンナ誘導本体１の軸方向に沿って配置されている。スピンナ誘導本体渡り部１０３は、スピンナ誘導本体相対固定部１０１およびスピンナ誘導本体相対回転部１０２を接続するように構成されている。スピンナ誘導本体相対固定部１０１の内腔には、軸受１１ａが設けられ、スピンナ誘導本体相対回転部１０２の内腔には、軸受１１ｂが設けられている。スピンナ誘導本体相対固定部１０１およびスピンナ誘導本体相対回転部１０２は、いずれも軸受に従って回転する。

スピンナ誘導本体１が人体や全車の重量、チェーンの引張力などの外力を受けた場合、スピンナ誘導本体相対固定部１０１およびスピンナ誘導本体相対回転部１０２が受けた外力は、すべて２つの軸受により後輪の軸棒２０に伝達されることで、スピンナ誘導本体渡り部１０３が人体や全車の重量、チェーンの引張力などの外力に影響されない。スピンナ誘導本体相対固定部１０１には、外界の回転機構に接続するためのねじ孔１０４が設けられている。前記回転機構は、モーター端蓋または後輪ハブであってもよい。他の実施例において、スピンナ誘導本体相対固定部１０１は、スプライン接続などの形態で外界の回転機構に接続されてもよい。本実施例において、スピンナ誘導本体相対回転部１０２の外面には、負荷接続部として外界の負荷に接続するための雄ねじが設けられている。前記負荷は、フライホイールであってもよい。他の実施例において、スピンナ誘導本体相対回転部１０２は、スプライン接続などの形態で外界の負荷に接続されてもよい。

本実施例において、センサー１２は、スピンナ誘導本体渡り部１０３に設けられている歪み誘導センサーである。歪み誘導センサーは、抵抗式歪みゲージであってもよい。

他の実施例において、センサー１２は、トルク誘導ホール素子とトルク誘導磁石の組合せ形態であってもよい。トルク誘導ホール素子およびトルク誘導磁石は、それぞれスピンナ誘導本体相対固定部１０１およびスピンナ誘導本体相対回転部１０２に設けられ、或いはトルク誘導ホール素子およびトルク誘導磁石は、それぞれスピンナ誘導本体相対回転部１０２およびスピンナ誘導本体相対固定部１０１に設けられている。トルク誘導ホール素子およびトルク誘導磁石が僅か相対的に移動すれば、トルク誘導ホール素子は、トルク誘導磁石の磁界の変化を誘導して電気信号に変換することができる。

図２に示すように、固定ハウジング２は、環形ハウジングである。環形ハウジングと軸棒２０とが嵌合した孔の内面には、固定ハウジング位置決め部２０１が設けられている。固定ハウジング位置決め部２０１は、長尺形であり、固定ハウジング２の回転を制限するように構成されている。図４に示すように、固定ハウジング２の外面に信号線孔２０２が設けられている。信号線８は、信号線孔２０２を介して誘導装置一次制御回路３に電気的に接続されている。

本実施例におけるスピンナ構造の動的トルク誘導装置は、誘導装置一次制御回路３と、誘導装置二次制御回路９とをさらに備える。

誘導装置一次制御回路３は、固定ハウジング２に固定されている。誘導装置一次制御回路３には、赤外受光素子４が設けられている。スピンナ誘導本体１は、誘導装置二次制御回路９に接続されている。誘導装置二次制御回路９には、赤外発光素子１０が設けられている。誘導装置一次制御回路３と誘導装置二次制御回路９とは、赤外受光素子４および赤外発光素子１０により信号を伝達する。発光した光は、可視光であってもよいし、不可視光であってもよい。本実施例において、発光した光は、不可視光であり、すなわち赤外線でデータを送信する。このようなデータ送信形態は、コストが低い。誘導装置一次制御回路３は、信号線８に電気的に接続されている。

他の実施例において、スピンナ構造の動的トルク誘導装置は、一次誘導コイル６と、二次誘導コイル７とを備える。二次誘導コイル７と一次誘導コイル６とは、隣接して配置されている。一次誘導コイル６は、誘導装置一次制御回路３に電気的に接続され、二次誘導コイル７は、誘導装置二次制御回路９に電気的に接続されている。一次誘導コイル６と二次誘導コイル７とは、無線で信号伝達を行う。誘導装置二次制御回路９の給電形態は、以下を含む。誘導装置二次制御回路９は、自身の発電装置、電池により給電するか、または無線伝達方式で電気エネルギーを提供し、或いは、誘導装置二次制御回路９は、二次誘導コイル７と一次誘導コイル６との間の無線電気エネルギー伝達方式で電気エネルギーを提供する。具体的には、共振結合方式を用いて電気エネルギーを無線伝達することができる。

本実施例におけるスピンナ構造の動的トルク誘導装置は、電磁シールド体５をさらに備える。電磁シールド体５は、２つである。２つの電磁シールド体５は、それぞれ二次誘導コイル７および一次誘導コイル６の外側に位置する。コイルエネルギーの伝達を向上させるために、２つの電磁シールド体５は、それぞれ、一次誘導コイル６および二次誘導コイル７と外界との電磁干渉を隔離するように構成されている。

センサー１２は、誘導装置二次制御回路９に電気的に接続されている。センサー１２は、スピンナ誘導本体１のトルク信号を検知した後、まず誘導装置二次制御回路９により受信し、そして赤外発光素子１０および赤外受光素子４によりデータを送信し、或いは二次誘導コイル７および一次誘導コイル６によりデータを送信する。誘導装置一次制御回路３は、信号を受信した後、データを処理し、そしてトルク信号を信号線８により出力する。

本願に係るスピンナ構造の動的トルク誘導装置の動作原理は、以下の通りである。サイクリング時に、ユーザがペダルを踏むことにより、チェーンリングを回転させるように駆動し、チェーンリングがチェーンまたはベルト、スピンナなどの伝動構造により誘導本体相対回転部１０２を回転させるように駆動し、センサー１２がスピンナ誘導本体相対回転部１０２のスピンナ誘導本体相対固定部１０１に対する変位の大きさまたはスピンナ誘導本体渡り部１０３の歪みの大きさを検知した後、順に誘導装置二次制御回路９、誘導装置一次制御回路３によりユーザが所要するペダルのトルク信号に変換する。

本願の実施例によれば、スピンナ構造の動的トルク誘導装置は、モジュラー装置として構成され、スピンナ誘導本体の構造を改良することにより、スピンナ誘導本体渡り部１０３が人体および全車の重量、チェーンの引張力などの外力に影響されないので、ペダルのトルクの大きさを真に反映することができる。該装置は、構造がよりシンプルであるとともに、後置モーターに取り付けられてもよいし、自転車のリアハブに取り付けられてもよく、汎用性がより強い。

１ スピンナ誘導本体
１０１ スピンナ誘導本体相対固定部
１０２ スピンナ誘導本体相対回転部
１０３ スピンナ誘導本体渡り部
１０４ ねじ孔
２ 固定ハウジング
２０１ 固定ハウジング位置決め部
２０２ 信号線孔
３ 誘導装置一次制御回路
４ 赤外受光素子
５ 電磁シールド体
６ 一次誘導コイル
７ 二次誘導コイル
８ 信号線
９ 誘導装置二次制御回路
１０ 赤外発光素子
１１ａ 軸受
１１ｂ 軸受
１２ センサー
２０ 軸棒

Claims (13)

1. スピンナ誘導本体と、固定ハウジングと、センサーとを備え、
   前記スピンナ誘導本体と前記固定ハウジングとは、相対的に回転し、
   前記センサーは、前記スピンナ誘導本体のトルクを検知するように構成され、
   前記スピンナ誘導本体は、スピンナ誘導本体相対固定部と、スピンナ誘導本体相対回転部と、スピンナ誘導本体渡り部とを備え、
   前記スピンナ誘導本体相対固定部、前記スピンナ誘導本体渡り部、および前記スピンナ誘導本体相対回転部は、順に前記スピンナ誘導本体の軸方向に沿って配置され、
   前記スピンナ誘導本体渡り部は、前記スピンナ誘導本体相対固定部および前記スピンナ誘導本体相対回転部を接続する、
   スピンナ構造の動的トルク誘導装置。
2. 前記スピンナ誘導本体相対固定部、前記スピンナ誘導本体相対回転部および前記スピンナ誘導本体渡り部は、同軸の環状構造となる、
   請求項１に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
3. 前記スピンナ誘導本体相対固定部の内腔には、軸受が設けられている、
   請求項１または２に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
4. 前記スピンナ誘導本体相対回転部の内腔には、軸受が設けられている、
   請求項３に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
5. 前記センサーは、前記スピンナ誘導本体渡り部に設けられている歪み誘導センサーである、
   請求項１に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
6. 前記センサーは、トルク誘導ホール素子と、トルク誘導磁石とを備え、
   前記トルク誘導ホール素子および前記トルク誘導磁石は、それぞれ、前記スピンナ誘導本体相対固定部および前記スピンナ誘導本体相対回転部に設けられ、或いは、前記トルク誘導ホール素子および前記トルク誘導磁石は、それぞれ、前記スピンナ誘導本体相対回転部および前記スピンナ誘導本体相対固定部に設けられている、
   請求項１に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
7. 誘導装置一次制御回路と、誘導装置二次制御回路とをさらに備える、
   請求項１～６のいずれか１項に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
8. 前記誘導装置一次制御回路は、前記固定ハウジングに固定されるとともに、前記誘導装置一次制御回路には赤外受光素子が設けられており、
   前記誘導装置二次制御回路は、前記スピンナ誘導本体に接続されるとともに、前記誘導装置二次制御回路には赤外発光素子が設けられている、
   請求項７に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
9. 前記誘導装置一次制御回路に電気的に接続されている一次誘導コイルと、および前記誘導装置二次制御回路に電気的に接続された二次誘導コイルとをさらに備える、
   請求項７または８に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
10. 前記二次誘導コイルおよび前記一次誘導コイルの外側にそれぞれ位置する２つの電磁シールド体をさらに備える、
    請求項９に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
11. 前記センサーは、前記誘導装置二次制御回路に電気的に接続されている、
    請求項７に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
12. 前記固定ハウジングの外面に信号線孔が設けられ、信号線が前記信号線孔を介して前記誘導装置一次制御回路に電気的に接続されている、
    請求項７に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。
13. 前記スピンナ誘導本体の両端が前記軸受によって軸棒に接続され、前記固定ハウジングにおける前記軸棒に嵌合される孔の内面に固定ハウジング位置決め部が設けられている、
    請求項４に記載のスピンナ構造の動的トルク誘導装置。

Images