JP3096646B2 - Torque detection device and bicycle with electric motor equipped therewith - Google Patents
Torque detection device and bicycle with electric motor equipped therewithInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライブ軸に作用
するトルクを検出する装置に関し、また、電動モータ付
自転車のペダルの踏み込みによってドライブ軸に加わる
トルクを検出する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting torque acting on a drive shaft, and more particularly to an apparatus for detecting torque applied to a drive shaft by depressing a pedal of a bicycle with an electric motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】回転力を伝える伝達軸トルクの検出が必
要な場合、従来は、伝達軸に直接にセンサーを取り付
け、該センサーの測定値をスリップリング、ブラシを中
継して取り出していた。例えば、近年、電動モータを自
転車の駆動系に連繋し、ペダルの踏み込み時の負荷が大
きくなると、その負荷に応じた出力で電動モータにより
駆動力を補助し、踏み込み負荷を低減する所謂「電動モ
ータ付自転車」が使用されている。この種装置にて、ペ
ダル踏み込み時の負荷は、動力を伝えるドライブ軸に作
用するトルクを測定することによるものが知られてお
り、該測定値に応じて電動モータの出力を制御してい
る。ドライブ軸トルクの測定方法として、特開平4-3214
82号公報には、ドライブ軸(96)としてトーションバーを
使用し、図13に示す如く、該トーションバーに歪ゲー
ジ(97)を取り付け、その捩れ歪量からトルクを測定する
方法が開示されている。測定された捩れ歪量は、ドライ
ブ軸(96)と、ドライブ軸(96)を支持するケーシングに夫
々取り付けられたスリップリング(98)、ブラシ(99)によ
って取り出される。2. Description of the Related Art Conventionally, when it is necessary to detect the torque of a transmission shaft transmitting a rotational force, a sensor is directly attached to the transmission shaft, and the measured value of the sensor is taken out via a slip ring and a brush. For example, in recent years, when an electric motor is connected to a driving system of a bicycle and a load at the time of depressing a pedal increases, a driving force is assisted by the electric motor with an output corresponding to the load, so that a so-called “electric motor” is used. Bike with bicycle "is used. In this type of device, the load at the time of depressing the pedal is known to be measured by measuring a torque acting on a drive shaft for transmitting power, and the output of the electric motor is controlled in accordance with the measured value. As a method of measuring drive shaft torque, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 82 discloses a method of using a torsion bar as a drive shaft (96), attaching a strain gauge (97) to the torsion bar as shown in FIG. 13, and measuring torque from the amount of torsional strain. I have. The measured amount of torsional strain is taken out by a drive shaft (96), a slip ring (98) and a brush (99) attached to a casing supporting the drive shaft (96), respectively.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スリッ
プリング(98)とブラシ(99)の摩耗または接触状態の悪化
により、測定値にノイズが混入し、正確な測定値を得る
ことが難しかった。However, due to the abrasion of the slip ring 98 and the brush 99 or the deterioration of the contact state, noise was mixed in the measured value, making it difficult to obtain an accurate measured value.
【0004】本発明の目的は、動力源から軸を介して出
力部に伝達される動力のトルクを、軸の回転と独立した
測定機構を用いて測定することにより、ノイズ等の影響
を受けずに正確にトルクの測定を行なうトルク検出装置
を提供することである。An object of the present invention is to measure the torque of power transmitted from a power source to an output unit via a shaft by using a measuring mechanism independent of the rotation of the shaft so that the torque is not affected by noise or the like. Another object of the present invention is to provide a torque detecting device for accurately measuring torque.
【0005】[0005]
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、動力源から出力部へ伝達される動力のトルクを測定
するトルク検出装置(1)を、動力源と出力部を連繋する
軸(11)(11a)間に設ける。トルク検出装置(1)は、動力源
または出力部の一方に連繋された第1の回転体(2)と、
動力源または出力部の他方には、第1の回転体(2)と同
一の回転中心を有し、第1の回転体(2)に弾性体(3)によ
って一体回転可能に連繋された第2の回転体(25)を有す
る。また、第1の回転体(2)と第2の回転体(25)の位相
のずれに応じた値を測定する測定機構(69)を、伝達軸の
回転とは独立した位置に配備する。In order to solve the above-mentioned problems, a torque detecting device (1) for measuring the torque of power transmitted from a power source to an output unit is provided with a shaft ( 11) Provided between (11a). The torque detecting device (1) includes a first rotating body (2) connected to one of a power source and an output unit,
The other of the power source and the output unit has the same rotation center as the first rotating body (2), and is connected to the first rotating body (2) by an elastic body (3) so as to be integrally rotatable. It has two rotating bodies (25). Further, a measurement mechanism (69) for measuring a value corresponding to a phase shift between the first rotating body (2) and the second rotating body (25) is provided at a position independent of the rotation of the transmission shaft.
【0006】トルク検出装置(1)の具体的な構成を以下
に示す。図1乃至図3に示す如く、動力源側の伝達軸(1
1)には、第1の回転体(2)が連繋される。出力部側の伝
達軸(11a)には、第1の回転体(2)と同一の回転中心を有
する第2の回転体(25)が連繋される。第1の回転体(2)
と第2の回転体(25)は、一体回転可能に弾性体(3)によ
って連繋する。The specific structure of the torque detecting device (1) will be described below. As shown in FIGS. 1 to 3, the transmission shaft (1
A first rotating body (2) is connected to (1). A second rotating body (25) having the same rotation center as the first rotating body (2) is connected to the transmission shaft (11a) on the output side. First rotating body (2)
The second rotating body (25) is connected to the second rotating body (25) by an elastic body (3) so as to be integrally rotatable.
【0007】測定機構(69)は、第1の回転体(2)と第2
の回転体(25)の各外周に当接して配備されており、以下
の構成である。第1の回転体(2)の外周には第1の回転
従動体(4)が当接し、第2の回転体(25)の外周には第2
の回転従動体(43)が当接している。回転従動体(4)(43)
の両方に当接して揺動体(48)が配備される。第1の回転
従動体(4)と揺動体(48)、及び揺動体(48)と第2の回転
従動体(43)は、リンク(5)(51)によって夫々が常に当接
するように支持されている。第2の回転従動体(43)の回
転軸(44)は、トルク検出装置(1)を包囲するカバー(53)
に軸支される。第1の回転従動体(4)は、軌道保持手段
(57)であるバネ(58)の一端に連繋され、バネ(58)の他端
は、第1の回転従動体(4)の回転軸(41)と第1の回転体
(2)の回転中心との間でカバー(53)から突設されたピン
(54)に連繋されており、該バネ(53)の付勢によって、第
1の回転従動体(4)は、常に第1の回転体(2)に当接しな
がら、第1の回転体(2)の周囲を移動可能に支持されて
いる。回転体(2)(25)、回転従動体(4)(43)及び揺動体(4
8)の外周には、平歯が切られており当接部分で滑りが発
生することはない。[0007] The measuring mechanism (69) includes a first rotating body (2) and a second rotating body (2).
It is arranged in contact with each outer periphery of the rotating body (25), and has the following configuration. A first rotating follower (4) is in contact with the outer periphery of the first rotating body (2), and a second rotating body (25) is in contact with the second rotating body (25).
Is in contact with the rotary follower (43). Rotary follower (4) (43)
The oscillating body (48) is provided in contact with both of them. The first rotary follower (4) and the oscillating body (48), and the oscillating body (48) and the second rotary follower (43) are supported by the links (5) and (51) so that they are always in contact with each other. Have been. The rotation shaft (44) of the second rotation follower (43) is provided with a cover (53) surrounding the torque detection device (1).
It is supported by. The first rotary follower (4) is a track holding means.
The other end of the spring (58) is connected to the rotation shaft (41) of the first rotation follower (4) and the first rotation body.
A pin projecting from the cover (53) between the center of rotation of (2)
(54), and the first rotary follower (4) is always in contact with the first rotary body (2) by the urging of the spring (53). It is movably supported around 2). Rotating body (2) (25), rotating follower (4) (43) and rocking body (4
The outer periphery of 8) is cut with spur teeth, so that no slippage occurs at the abutting part.
【0008】トルクを測定する測定手段(6)は、第1の
回転従動体(2)の回転軸(41)、或いは揺動体(48)の回転
軸(49)の移動量に関連する測定値を測定する。測定手段
(6)として、リンク(5)(51)のなす角度の変位を抵抗値と
して検出するポテンショメータ(61)を用いることができ
る。[0008] The measuring means (6) for measuring the torque is a measured value relating to the amount of movement of the rotating shaft (41) of the first rotary follower (2) or the rotating shaft (49) of the oscillating body (48). Is measured. Measuring means
As (6), a potentiometer (61) that detects a displacement of an angle between the links (5) and (51) as a resistance value can be used.
【0009】動力源の駆動を、動力源に連繋された軸(1
1)から出力部に連繋された軸(11a)を介して出力部に伝
達する際に、出力部に静止摩擦力や負荷がかかると、軸
(11)(11a)にトルクが作用する。軸(11)(11a)に作用した
トルクによって、第1の回転体(2)と第2の回転体(25)
との間に回転の位相ずれが生じる。トルクが弾性体(3)
の弾性力に抗して回転体(2)(25)に作用すると、図4に
示す如く、第1の回転体(2)と第2の回転体(25)との間
に位相のずれが発生する。具体的には、第1の回転体
(2)の位相が、第2の回転体(25)の位相よりも進む。こ
れにより、第1の回転従動体(4)の位相は、第2の回転
従動体(43)よりも進む。回転従動体(4)(43)は共に、揺
動体(48)に当接しており、第2の回転従動体(43)の回転
中心はカバー(53)に軸支されているため、第1の回転従
動体(4)の位相が第2の回転従動体(43)の位相よりも進
むと、第1の回転従動体(4)は、第1の回転体(2)及び揺
動体(48)に当接したまま、回転軸(41)が第1の回転体
(4)の回転方向、即ち図4の矢印A方向に移動する。こ
れに伴って揺動体(48)の回転軸(49)は、伝達軸(11)(11
a)に近づく方向、即ち図4の矢印B方向に移動する。測
定手段(6)としてポテンショメータ(61)を用いる場合、
ポテンショメータ(61)をリンク(5)(51)に連繋し、回転
軸(41)(49)の移動に伴うリンク(5)(51)のなす角度の変
化を抵抗値として検出することができる。この測定結果
は、適用する機器のトルク制御の基準として利用するこ
とができる。伝達軸(11)(11a)に作用するトルクが小さ
くなると、弾性体(3)の復元力によって第1の回転体(2)
の位相が戻され、第1の回転体(2)と第2の回転体(25)
の位相のずれは小さくなる。これに伴って、第1の回転
従動体(4)及び揺動体(48)も、図4の矢印A、Bとは逆
の方向に夫々移動する。従って、検出される測定値も小
さい値となる。伝達軸(11)(11a)に作用するトルクが更
に小さくなり、殆んどゼロとなると、回転体(2)(25)の
位相は一致し、第1の回転従動体(4)、揺動体(48)の回
転軸の位置は元の位置に戻る。The drive of the power source is controlled by a shaft (1) connected to the power source.
When transmitting to the output unit from 1) via the shaft (11a) connected to the output unit, if static friction force or load is applied to the output unit, the shaft
(11) Torque acts on (11a). The first rotating body (2) and the second rotating body (25) are generated by the torque applied to the shafts (11) and (11a).
And a phase shift of the rotation occurs. Torque is elastic (3)
When it acts on the rotating bodies (2) and (25) against the elastic force of (1), a phase shift occurs between the first rotating body (2) and the second rotating body (25) as shown in FIG. Occur. Specifically, the first rotating body
The phase of (2) leads the phase of the second rotating body (25). Thereby, the phase of the first rotation follower (4) advances more than the phase of the second rotation follower (43). The rotation followers (4) and (43) are in contact with the rocking body (48), and the rotation center of the second rotation follower (43) is supported by the cover (53). When the phase of the rotation follower (4) advances from the phase of the second rotation follower (43), the first rotation follower (4) becomes the first rotation body (2) and the oscillating body (48). ), While the rotating shaft (41) is in contact with the first rotating body.
It moves in the rotation direction of (4), that is, the direction of arrow A in FIG. Accordingly, the rotating shaft (49) of the oscillating body (48) moves the transmission shaft (11) (11
It moves in the direction approaching a), that is, in the direction of arrow B in FIG. When using a potentiometer (61) as the measuring means (6),
By connecting the potentiometer (61) to the links (5) and (51), a change in the angle formed by the links (5) and (51) due to the movement of the rotating shafts (41) and (49) can be detected as a resistance value. This measurement result can be used as a reference for controlling the torque of the applicable device. When the torque acting on the transmission shafts (11) and (11a) decreases, the first rotating body (2) is restored by the restoring force of the elastic body (3).
Is returned, and the first rotator (2) and the second rotator (25)
Is smaller. Along with this, the first rotation follower (4) and the rocking body (48) also move in directions opposite to the arrows A and B in FIG. 4, respectively. Therefore, the measured value detected is also a small value. When the torque acting on the transmission shafts (11) (11a) further decreases and becomes almost zero, the phases of the rotating bodies (2) and (25) match, and the first rotating follower (4) and the oscillating body The position of the rotation axis in (48) returns to the original position.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明のトルク検出装置(1)は、
後述する電動モータ付自転車(7)や、電動モータ等を使
ったネジ締器等のトルクの検出が必要な装置に適用する
ことができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A torque detecting device (1) according to the present invention
The present invention can be applied to a device that needs to detect torque, such as a bicycle with an electric motor (7) described later, a screw fastener using an electric motor, and the like.
【0011】ネジ締器(15)にトルク検出装置(1)を実施
するには、図12に示す如く、制御部(83)によって出力
を制御される電動モータ(8)から減速機構(16)等を介し
て動力をソケット(17)に伝達する伝達軸を、電動モータ
側と、ソケット側に分けて、電動モータ(8)側の軸(11)
に第1の回転体(2)を連繋し、ソケット(17)側の伝達軸
(11a)に第2の回転体(25)を連繋すればよい。ソケット
(17)にボルト等を取り付けてスイッチ(18)を閉じると、
電動モータ(8)が回転してボルトを所望部分に締め付け
ることができる。トルク検出装置(1)によって測定され
る締め付けトルクが、所望の締め付けトルクに一致する
と、制御部(83)により電動モータ(8)への給電を止め
る。これにより、所望のトルクにてボルト等の締め付け
を行なうことができる。To implement the torque detecting device (1) on the screw tightener (15), as shown in FIG. 12, an electric motor (8) whose output is controlled by a control unit (83) is used to reduce the speed of the speed reducing mechanism (16). The transmission shaft for transmitting power to the socket (17) through the like is divided into the electric motor side and the socket side, and the shaft (11) on the electric motor (8) side is divided.
To the first rotating body (2), and the transmission shaft on the socket (17) side.
What is necessary is just to connect the 2nd rotating body (25) to (11a). socket
When bolts etc. are attached to (17) and switch (18) is closed,
The electric motor (8) rotates to tighten the bolt to a desired portion. When the tightening torque measured by the torque detecting device (1) matches the desired tightening torque, the power supply to the electric motor (8) is stopped by the control unit (83). Thereby, bolts and the like can be tightened with a desired torque.
【0012】本発明のトルク検出装置(1)は、上記の構
成の他に、以下のような変更を行なうことができる。例
えば、回転体(2)(25)、回転従動体(4)(43)及び揺動体(4
8)の外周面は、夫々の当接部分での滑りを防止するため
に平歯を切ることが望ましいが、外周面をゴム等の摩擦
係数の大きい材料で包囲してもよい。第1の回転体(2)
を出力部に連繋し、第2の回転体(25)を動力源に連繋し
てもよい。弾性体(3)は、図1に示す如く、第1の回転
体(2)と、第2の回転体(25)に夫々開設されたキー溝(2
3)(28)に板バネ(31)、ゴム等の弾性部材を嵌める構成と
することができる。また、図5に示す如く、第1の回転
体(2)及び第2の回転体(25)に夫々突起(23a)(28a)を設
け、該突起間にバネ(32)を張設する構成としてもよい。The torque detecting device (1) of the present invention can be modified as follows in addition to the above-described configuration. For example, the rotating body (2) (25), the rotation follower (4) (43), and the rocking body (4
The outer peripheral surface of 8) is desirably cut with spur teeth in order to prevent slippage at each contact portion, but the outer peripheral surface may be surrounded by a material having a high coefficient of friction such as rubber. First rotating body (2)
May be connected to an output unit, and the second rotating body (25) may be connected to a power source. As shown in FIG. 1, the elastic body (3) includes key grooves (2) formed in the first rotating body (2) and the second rotating body (25), respectively.
3) A configuration in which a leaf spring (31), an elastic member such as rubber, or the like is fitted to (28) can be adopted. Further, as shown in FIG. 5, the first rotating body (2) and the second rotating body (25) are provided with projections (23a) and (28a), respectively, and a spring (32) is stretched between the projections. It may be.
【0013】第1の回転従動体(4)の回転中心をカバー
(53)に軸支し、第2の回転従動体(43)の回転中心を移動
可能とすることもできる。測定手段(6)は、回転軸の移
動量そのものを測定してもよい。[0013] Covers the rotation center of the first rotation follower (4).
(53), and the center of rotation of the second rotation follower (43) can be movable. The measuring means (6) may measure the moving amount of the rotating shaft itself.
【0014】軌道保持手段(57)は、トルク検出装置(1)
を包囲するカバー(53)に、伝達軸(11)を中心とする短い
円弧形の溝(図示せず)を開設し、該溝に第1の回転従動
体(4)の回転軸(41)を嵌める構成とすることもできる。
この場合、第1の回転従動体(4)の回転軸(41)はトルク
の変化に応じて溝を摺動する。さらに、第1の回転従動
体(4)の軌道保持は、後記する第2実施例にて説明する
とおり、第1の回転従動体(4)の回転軸(41)を、第1の
回転体(2)の回転中心と同心に枢支されたリンク(59)に
連繋することにより行なうこともできる。また、第1の
回転体(2)と動力源を歯車等を用いて連繋することもで
きる。第2の回転体(25)と出力部についても同様であ
る。The track holding means (57) includes a torque detecting device (1)
A short arc-shaped groove (not shown) centered on the transmission shaft (11) is formed in the cover (53) surrounding the transmission shaft (11), and the rotation shaft (41) of the first rotation follower (4) is formed in the groove. ) May be used.
In this case, the rotation shaft (41) of the first rotation follower (4) slides in the groove according to the change in torque. Further, as described in a second embodiment described later, the rotation axis (41) of the first rotary follower (4) is moved by the first rotary body (4). It can also be performed by connecting to a link (59) which is pivotally supported concentrically with the rotation center of (2). In addition, the first rotating body (2) and the power source can be connected using gears or the like. The same applies to the second rotating body (25) and the output unit.
【0015】[0015]
【実施例】第1実施例 本発明のトルク検出装置(1)を、電動モータ付自転車(7)
に配備した実施例について説明する。なお、以下では、
自転車(7)について図6の矢印F側を「前」、R側を
「後」とする。構造説明 電動モータ付自転車(7)は、図6に示す如く、フレーム
(70)の前部にハンドル(71)及びハンドル(71)の操舵角に
応じて動く前輪(72)が配備される。フレーム(70)のポス
ト上部には、サドル(73)が設けられ、フレーム(70)の中
央下部には、後述するスプロケット(78)を具えたペダル
装置(74)が配備される。ペダル装置(74)のスプロケット
(78)の中央から上部にかけて、後述するトルク検出装置
の回転従動体を軸支するためのカバー(53)が配備されて
いる。フレーム(70)の後部には、後輪(72a)に連繋され
たスプロケット(78a)が配備され、スプロケット(78)(78
a)間は、無端状のチェーン(79)が張設される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A torque detecting device (1) of the present invention is applied to a bicycle (7) with an electric motor.
A description will be given of an embodiment in which the present invention is deployed. In the following,
In the bicycle (7), the arrow F side in FIG. 6 is “front”, and the R side is “rear”. Structure description A bicycle with an electric motor (7) has a frame as shown in FIG.
A steering wheel (71) and a front wheel (72) that moves in accordance with the steering angle of the steering wheel (71) are provided at the front of (70). A saddle (73) is provided on an upper portion of the post of the frame (70), and a pedal device (74) including a sprocket (78) described later is provided at a lower center portion of the frame (70). Sprocket of pedal device (74)
From the center to the upper part of (78), a cover (53) for pivotally supporting a rotation follower of a torque detection device described later is provided. At the rear of the frame (70), a sprocket (78a) connected to the rear wheel (72a) is provided, and the sprocket (78) (78
An endless chain (79) is stretched between a).
【0016】電動モータ(8)は、自転車(7)の中央のポス
ト上に配備され、減速機構及びワンウェイクラッチ(81)
を介してチェーン(79)に噛合している。電動モータ(8)
は隣接して配備された給電機構(82)に電気的に接続され
る。電動モータ(8)の出力の制御は、給電機構(82)に電
気的に接続された後述の制御部(83)によって行なわれ
る。The electric motor (8) is mounted on a central post of the bicycle (7), and includes a speed reduction mechanism and a one-way clutch (81).
Through the chain (79). Electric motor (8)
Are electrically connected to a power supply mechanism (82) disposed adjacent to the power supply mechanism. The output of the electric motor (8) is controlled by a control unit (83) described later electrically connected to the power supply mechanism (82).
【0017】ペダル装置(74)は、図6及び図7に示す如
く、フレーム(70)のポスト下部に回動可能に支持された
ドライブ軸(12)と、該ドライブ軸(12)の両端から夫々逆
向きに垂直に立設されたクランクアーム(75)(75)と、各
クランクアームの先端からドライブ軸(12)と平行な向き
に突設されたクランクピン(76)(76)と、各クランクピン
に回動可能に枢支されたペダル(77)(77)を具えている。
ドライブ軸(12)には、スプロケット(78)が嵌められる。As shown in FIGS. 6 and 7, the pedal device (74) includes a drive shaft (12) rotatably supported at a lower portion of a post of the frame (70), and a drive shaft (12) extending from both ends of the drive shaft (12). Crank arms (75) and (75), each of which is vertically set in the opposite direction, and crank pins (76) and (76) that protrude from the tip of each crank arm in a direction parallel to the drive shaft (12), Pedals (77) (77) rotatably supported by the respective crank pins are provided.
A sprocket (78) is fitted on the drive shaft (12).
【0018】本発明のトルク検出装置(1)は、図6乃至
図8に示す如く、ドライブ軸(12)に嵌められたスプロケ
ット(78)と、スプロケット(78)の周囲に設けられた回転
従動体(4)(43)、揺動体(48)及びこれらを連繋するリン
ク(5)(51)に配備されたポテンショメータ(61)とから構
成される。スプロケット(78)は、ドライブ軸(12)に嵌め
られた第1の回転体(2)と、該第1の回転体(2)の外側に
同心に回転可能に嵌められた第2の回転体(25)とから構
成される。第1の回転体(2)は、外周が円形である円盤
部(21)と、該円盤部(21)から突設され、外周に平歯が切
られた第1の平歯部(22)とから構成され、中央にドライ
ブ軸(12)が嵌まっている。円盤部(21)の外周には、後述
する弾性体(3)を取り付けるキー溝(23)が開設されてい
る。第1の回転体(2)の円盤部(21)には、第2の回転体
(25)が嵌められる。第2の回転体(25)は、円盤部(21)に
回転可能に嵌まる貫通孔(26)が中央に開設され、外周に
は、前記チェーン(79)と噛合するスプロケット(78)と、
該スプロケット(78)から突設され、外周に平歯が切られ
た第2の平歯部(27)とから構成される。第2の回転体(2
5)は、第2の平歯部(27)が、第1の平歯部(22)と同じ方
向を向くように、第1の回転体(2)に嵌められる。ま
た、第2の回転体(25)の内周には、前記円盤部(21)に開
設されたキー溝(23)に対応して、キー溝(28)が開設され
る。上記2つのキー溝(23)(28)に亘って、板バネ(31)が
弾性体(3)として嵌められ、第1の回転体(2)と第2の回
転体(25)を一体回転可能に付勢している。板バネ(31)
は、ドライブ軸(12)に所望の大きさ以上のトルクが作用
したときに、第1の回転体(2)と第2の回転体(25)との
回転にずれが生じる程度のバネ定数を有している。As shown in FIGS. 6 to 8, a torque detecting device (1) according to the present invention comprises a sprocket (78) fitted on a drive shaft (12) and a rotation driven member provided around the sprocket (78). It comprises a body (4) (43), an oscillating body (48) and a potentiometer (61) arranged on links (5) (51) connecting them. The sprocket (78) includes a first rotating body (2) fitted on the drive shaft (12), and a second rotating body fitted concentrically rotatably on the outside of the first rotating body (2). (25). The first rotating body (2) includes a disk portion (21) having a circular outer periphery, and a first spur tooth portion (22) protruding from the disk portion (21) and having a flat tooth cut on the outer periphery. And a drive shaft (12) is fitted in the center. A keyway (23) for attaching an elastic body (3) to be described later is formed on the outer periphery of the disk portion (21). The second rotating body is provided on the disk portion (21) of the first rotating body (2).
(25) is fitted. In the second rotating body (25), a through hole (26) rotatably fitted to the disk portion (21) is opened at the center, and a sprocket (78) meshing with the chain (79) is provided on the outer periphery,
And a second spur tooth portion (27) protruding from the sprocket (78) and having a spur tooth cut on the outer periphery. The second rotating body (2
5) is fitted to the first rotating body (2) such that the second spur teeth (27) face the same direction as the first spur teeth (22). In addition, a key groove (28) is formed on the inner periphery of the second rotating body (25) in correspondence with the key groove (23) formed in the disk portion (21). A leaf spring (31) is fitted as an elastic body (3) over the two keyways (23) and (28), and the first rotating body (2) and the second rotating body (25) are integrally rotated. Energizing as much as possible. Leaf spring (31)
Is a spring constant enough to cause a deviation in rotation between the first rotating body (2) and the second rotating body (25) when a torque larger than a desired magnitude acts on the drive shaft (12). Have.
【0019】第2の平歯部(27)には、外周に平歯が切ら
れた第2の回転従動体(43)が噛合している。第2の回転
従動体(43)は、前記第2の平歯部(27)に噛合する平歯車
(45)と、該平歯車(45)から突設され、後記する揺動体(4
8)に噛合する平歯車(46)との2段の平歯から構成されて
おり、回転従動体(43)の回転軸(44)はカバー(53)に軸支
されている。The second spur tooth portion (27) meshes with a second rotary follower (43) having a spur tooth cut on the outer periphery. The second rotation follower (43) is a spur gear meshing with the second spur tooth portion (27).
(45) and an oscillator (4) projecting from the spur gear (45) and described later.
The rotary follower (43) is rotatably supported by a cover (53). The spur gear (46) meshes with the spur gear (46) and has two stages of spur teeth.
【0020】第2の回転従動体(43)の平歯車(46)には、
外周に平歯の切られた揺動体(48)が噛合している。該揺
動体(48)は、回転軸(49)が第2の回転従動体(43)の回転
軸(44)と第2のリンク(51)にて連繋され、回転軸(49)
は、ドライブ軸(12)に平行な状態を保ったまま揺動可能
となっている。The spur gear (46) of the second rotation follower (43) includes:
An oscillating body (48) with a spur tooth is engaged with the outer periphery. The rocking body (48) has a rotating shaft (49) connected to a rotating shaft (44) of a second rotation driven body (43) by a second link (51), and a rotating shaft (49).
Can swing while maintaining a state parallel to the drive shaft (12).
【0021】揺動体(48)には、外周に平歯の切られた第
1の回転従動体(4)が噛合している。該第1の回転従動
体(4)の回転軸(41)は、第1のリンク(5)によって揺動体
(48)の回転軸(49)に連繋される。第1のリンク(5)と前
記第2のリンク(51)は、枢支部間の長さが等しく形成さ
れている。第1の回転体(2)と第2の回転体(25)との間
に回転のずれが生じていない状態では、第1のリンク
(5)と第2のリンク(51)は、約90度の角度をなすよう
設定されている。第1の回転従動体(4)の回転軸(41)に
は、軌道保持手段(57)であるバネ(58)の一端が取り付け
られている。該バネ(58)の他端は、回転軸(41)とドライ
ブ軸(12)との間でカバー(53)から突設されたピン(54)に
連繋されており、第1の回転従動体(4)は、第1の回転
体(2)に常に噛合する向きに付勢されている。A first rotary follower (4) having a spur tooth cut on the outer periphery is meshed with the oscillator (48). The rotation shaft (41) of the first rotary follower (4) is oscillated by a first link (5).
It is connected to the rotation shaft (49) of (48). The first link (5) and the second link (51) are formed to have the same length between the pivots. In a state where there is no rotational deviation between the first rotating body (2) and the second rotating body (25), the first link
(5) and the second link (51) are set to form an angle of about 90 degrees. One end of a spring (58) as a track holding means (57) is attached to the rotation shaft (41) of the first rotation follower (4). The other end of the spring (58) is connected to a pin (54) projecting from the cover (53) between the rotation shaft (41) and the drive shaft (12), and is connected to the first rotation driven body. (4) is urged so as to always mesh with the first rotating body (2).
【0022】なお、上記回転体等の各歯数は、一例とし
て次の通りである。 The number of teeth of the rotating body and the like is as follows as an example.
【0023】測定手段(6)としてのポテンショメータ(6
1)は、揺動体(48)の回転軸(49)の上方にて、軸(49)の回
転とは独立した位置に配備される。該ポテンショメータ
(61)は、測定アーム(62)(62)が第1のリンク(5)及び第
2のリンク(51)に連繋されており、リンク(5)(51)のな
す角度を抵抗値として検出する。A potentiometer (6) as a measuring means (6)
1) is provided above the rotating shaft (49) of the rocking body (48) at a position independent of the rotation of the shaft (49). The potentiometer
In (61), the measuring arm (62) (62) is connected to the first link (5) and the second link (51), and detects the angle formed by the link (5) (51) as a resistance value. I do.
【0024】ポテンショメータ(61)は、電動モータ(8)
の出力を制御する制御部(83)に電気的に接続される。制
御部(83)は、図10に示す如く、中央演算装置(CPU)
(84)を主体に構成される。CPU(84)には、ポテンショ
メータ(61)の測定値と、電動モータ(8)へ加える電流値
との関係等の種々のデータを格納したメモリ(85)と、後
述する比較演算回路(86)、及び給電機構(82)に電気的に
接続された駆動制御回路(87)が接続される。ポテンショ
メータ(61)からの測定値は、増幅回路(88)、A/D変換
回路(89)を介して比較演算回路(86)に接続される。比較
演算回路(86)では、ポテンショメータ(61)からの測定値
と、メモリ(85)に格納されたデータとを比較し、電動モ
ータ(8)に加える電流値を決定し、駆動制御回路(87)に
送信する。駆動制御回路(87)は、比較演算回路(86)から
送られた電流値に対応した電流を電動モータ(8)に供給
するよう給電機構(82)を制御する。本実施例では、駆動
制御回路(87)からの給電命令は、スプロケット(78)に作
用するトルクが所定値、つまりリンク(5)(51)のなす角
度が所望の閾値以上となったときにのみ発信されるもの
とする。The potentiometer (61) includes an electric motor (8)
Are electrically connected to a control unit (83) for controlling the output of the control unit. The control unit (83) includes a central processing unit (CPU) as shown in FIG.
(84). The CPU (84) includes a memory (85) storing various data such as a relationship between a measured value of the potentiometer (61) and a current value applied to the electric motor (8), and a comparison operation circuit (86) described later. And a drive control circuit (87) electrically connected to the power supply mechanism (82). The measured value from the potentiometer (61) is connected to a comparison operation circuit (86) via an amplification circuit (88) and an A / D conversion circuit (89). The comparison operation circuit (86) compares the measured value from the potentiometer (61) with the data stored in the memory (85), determines the current value to be applied to the electric motor (8), and determines the drive control circuit (87 ). The drive control circuit (87) controls the power supply mechanism (82) to supply a current corresponding to the current value sent from the comparison operation circuit (86) to the electric motor (8). In the present embodiment, the power supply command from the drive control circuit (87) is issued when the torque acting on the sprocket (78) is a predetermined value, that is, when the angle formed by the links (5) and (51) is equal to or greater than a desired threshold. Shall only be transmitted.
【0025】動作説明 上記構成のトルク検出装置を具えた電動モータ付自転車
(7)の動作について説明する。使用者がペダル(77)を踏
み込んでいない状態、または、ペダル(77)を踏み込んで
いても、ドライブ軸(12)に発生するトルクが弾性体(3)
である板バネ(31)の付勢力よりも小さいときには、図8
に示す如く、第1のリンク(5)と第2のリンク(51)は約
90度の角度をなしている。以下、この状態を「基準状
態」とする。 Description of operation : Bicycle with electric motor provided with torque detecting device having the above structure
The operation of (7) will be described. Even if the user does not depress the pedal (77), or depresses the pedal (77), the torque generated on the drive shaft (12) can be reduced by the elastic body (3).
8 is smaller than the urging force of the leaf spring (31).
As shown in FIG. 5, the first link (5) and the second link (51) form an angle of about 90 degrees. Hereinafter, this state is referred to as a “reference state”.
【0026】自転車(7)の漕ぎ始め、加速時、上り坂等
では、自転車の駆動に大きな駆動力を必要とし、ペダル
(77)を踏み込んだときに、ドライブ軸(12)及びスプロケ
ット(78)に大きなトルクが作用する。スプロケット(78)
にトルクが作用すると、板バネ(31)の復元力に抗して、
図9に示す如く、第1の回転体(2)と第2の回転体(25)
との間に回転のずれが生じ、第1の回転体(2)の位相
が、第2の回転体(25)の位相よりも速くなる。これに伴
って、第1の回転従動体(4)の回転数が第2の回転従動
体(43)の回転数よりも速くなる。第1の回転従動体(4)
と第2の回転従動体(43)は、第1のリンク(5)及び第2
のリンク(51)により揺動体(48)に常に噛合しており、第
2の回転従動体(43)はカバー(53)に軸支されているた
め、第1の回転従動体(4)の回転軸(41)は、第1の回転
体(2)の第1の平歯部(22)に噛み合ったまま、図9の矢
印A方向に移動する。また、揺動体(48)の回転軸(49)
は、矢印B方向に移動する。第1の回転従動体(4)と揺
動体(48)の回転軸(41)(49)の移動によって、第1のリン
ク(5)と第2のリンク(51)とのなす角度が90度よりも
大きくなる。この角度(図9のθ)の変化をポテンショメ
ータ(61)にて測定し、該ポテンショメータ(61)から角度
の変化に応じた抵抗値が制御部(83)に送信される。When the bicycle (7) starts rowing, accelerating, climbing uphill, etc., it requires a large driving force to drive the bicycle,
When step (77) is depressed, a large torque acts on the drive shaft (12) and the sprocket (78). Sprocket (78)
When torque acts on the plate spring, the restoring force of the leaf spring (31)
As shown in FIG. 9, a first rotating body (2) and a second rotating body (25).
And the phase of the first rotator (2) becomes faster than the phase of the second rotator (25). Accordingly, the rotation speed of the first rotation follower (4) becomes faster than the rotation speed of the second rotation follower (43). First rotating follower (4)
And the second rotary follower (43) are connected to the first link (5) and the second link
The link (51) is always engaged with the rocking body (48), and the second rotation follower (43) is supported by the cover (53). The rotating shaft (41) moves in the direction of arrow A in FIG. 9 while meshing with the first spur tooth portion (22) of the first rotating body (2). Also, the rotating shaft (49) of the oscillator (48)
Moves in the direction of arrow B. Due to the movement of the rotation shafts (41) and (49) of the first rotation follower (4) and the rocking body (48), the angle between the first link (5) and the second link (51) is 90 degrees. Larger than. The change in the angle (θ in FIG. 9) is measured by the potentiometer (61), and a resistance value corresponding to the change in the angle is transmitted from the potentiometer (61) to the control unit (83).
【0027】ポテンショメータ(61)から制御部(83)に送
信された抵抗値は、増幅、A/D変換され、比較演算回
路(86)にてメモリ(85)のデータと比較され、該抵抗値が
所望の閾値以上であれば、電動モータ(8)に供給する電
流値が演算される。演算された電流値は、駆動制御回路
(87)に送られ、給電機構(82)から電流値に基づいた電流
が電動モータ(8)に供給される。これにより、電動モー
タ(8)がチェーン(79)を駆動して、自転車(7)の走行を補
助する。The resistance value transmitted from the potentiometer (61) to the control unit (83) is amplified and A / D converted, and is compared with data in the memory (85) by a comparison operation circuit (86). Is greater than or equal to a desired threshold, a current value to be supplied to the electric motor (8) is calculated. The calculated current value is calculated by the drive control circuit.
(87), and a current based on the current value is supplied from the power supply mechanism (82) to the electric motor (8). Thus, the electric motor (8) drives the chain (79) to assist the running of the bicycle (7).
【0028】電動モータ(8)によって自転車(7)の走行の
補助が行なわれると、ペダル装置(74)に必要な負荷は小
さくなる。つまり、ペダル(77)を踏み込む力は軽減さ
れ、スプロケット(78)に発生するトルクも小さくなる。
スプロケット(78)に作用するトルクが小さくなると、板
バネ(31)の復元力によって、第1の回転体(2)と第2の
回転体(25)との回転のずれは小さくなり、基準状態に近
づく。これによって、移動していた第1の回転従動体
(4)、揺動体(48)の回転軸(41)(49)の位置、及びリンク
(5)(51)のなす角度も基準状態に近づく。ポテンショメ
ータ(61)の抵抗値が所望の閾値より小さくなると、給電
機構(82)から電動モータ(8)への給電は停止する。再
度、スプロケット(78)にトルクが作用すると、上記動作
が繰り返され、電動モータ(8)によって自転車(7)の駆動
が補助される。なお、リンク(5)(51)のなす角度は、無
負荷の基準状態が約90度である場合、最大トルク負荷
状態で120度〜130度となるように設定することが
望ましい。When the electric motor (8) assists the running of the bicycle (7), the load required for the pedal device (74) is reduced. That is, the force for depressing the pedal (77) is reduced, and the torque generated on the sprocket (78) is also reduced.
When the torque acting on the sprocket (78) decreases, the rotational deviation between the first rotating body (2) and the second rotating body (25) decreases due to the restoring force of the leaf spring (31), and the reference state Approach. Thereby, the first rotary follower that has moved
(4), the position of the rotating shafts (41) and (49) of the rocking body (48), and the links
(5) The angle formed by (51) also approaches the reference state. When the resistance value of the potentiometer (61) becomes smaller than the desired threshold, the power supply from the power supply mechanism (82) to the electric motor (8) stops. When the torque acts on the sprocket (78) again, the above operation is repeated, and the driving of the bicycle (7) is assisted by the electric motor (8). The angle formed by the links (5) and (51) is desirably set to be 120 to 130 degrees in the maximum torque load state when the reference state with no load is about 90 degrees.
【0029】第2実施例 本実施例は、本発明のトルク検出装置(1)の軌道保持手
段(57)及び弾性体(3)の異なる実施例を示すものであ
る。自転車(7)の構成、制御部(83)等は、上記実施例1
と同じであるため説明を省略する。また、第1実施例と
同じ部材については、同じ符号を付し、その説明を省略
する。 Second Embodiment This embodiment shows a different embodiment of the orbit holding means (57) and the elastic body (3) of the torque detecting device (1) of the present invention. The configuration of the bicycle (7) and the control unit (83) are the same as those in the first embodiment.
The description is omitted because it is the same as. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0030】まず、軌道保持手段(57)について説明す
る。第1実施例では、軌道保持手段(57)として、バネ(5
8)を使用したが、第2実施例では、図11に示すよう
に、軌道保持リンク(59)により、第1の回転従動体(4)
の軌道を保持している。軌道保持リンク(59)の基端は、
第1の回転体(2)の回転中心となるドライブ軸(12)と同
心に枢支されている。第1の回転従動体(2)は、外周を
第1の回転体(2)の第1の平歯部(22)と噛合した状態
で、回転軸(41)がリンク(59)の先端に枢支され、第1の
回転体(2)の回転方向にのみ移動可能となっている。First, the track holding means (57) will be described. In the first embodiment, a spring (5
8) was used, but in the second embodiment, as shown in FIG. 11, the first rotary follower (4) is connected to the track holding link (59).
Holding the orbit. The base end of the track holding link (59)
The first rotating body (2) is pivotally supported concentrically with a drive shaft (12) serving as a rotation center. The first rotation follower (2) has its outer periphery meshed with the first spur teeth (22) of the first rotor (2), and the rotation shaft (41) is at the tip of the link (59). It is pivotally supported and can move only in the rotation direction of the first rotating body (2).
【0031】つぎに、弾性体(3)について説明する。第
1実施例では、弾性体(3)として、板バネ(31)を使用し
たが、第2実施例では、図11に示すように、第1の回
転体(2)と第2の回転体(25)をコイルバネ(32)にて連繋
している。第1の回転体(2)の円盤部(21)には、切欠き
(24)が設けられ、該切欠き(24)の内面と、切欠き(24)に
対応する第2の回転体(25)の貫通孔(26)には、夫々突起
(24a)(24b)が形成され、該突起(24a)(24b)間にコイルバ
ネ(32)が張設されている。コイルバネ(32)は、ドライブ
軸(12)に所望の大きさ以上のトルクが作用したときに、
第1の回転体(2)と第2の回転体(25)との間に回転のず
れが生じる程度のバネ定数を有している。Next, the elastic body (3) will be described. In the first embodiment, a leaf spring (31) is used as the elastic body (3). However, in the second embodiment, as shown in FIG. 11, a first rotating body (2) and a second rotating body are used. (25) is linked by a coil spring (32). Notch in the disk (21) of the first rotating body (2)
(24) are provided, and the inner surface of the notch (24) and the through-hole (26) of the second rotating body (25) corresponding to the notch (24) have projections respectively.
(24a) and (24b) are formed, and a coil spring (32) is stretched between the projections (24a) and (24b). The coil spring (32) is actuated when a torque larger than a desired magnitude acts on the drive shaft (12).
It has such a spring constant that a rotational deviation occurs between the first rotating body (2) and the second rotating body (25).
【0032】上記構成のトルク検出装置(1)において、
ドライブ軸(12)に所望の大きさ以上のトルクが作用する
と、コイルバネ(32)の復元力に抗して、第1の回転体
(2)と第2の回転体(25)との間に相対的な回転のずれが
生じる。この変位によって、第1の回転従動体(2)は、
回転進み方向に移動し、第1のリンク(5)と第2のリン
ク(51)とのなす角度が変化する。この角度変化をポテン
ショメータ(61)にて測定し、制御部(83)にて第1実施例
と同様に電動モータ(8)を駆動して、自転車(7)の走行を
補助することができる。In the torque detecting device (1) having the above structure,
When a torque equal to or greater than a desired magnitude acts on the drive shaft (12), the first rotating body is opposed to the restoring force of the coil spring (32).
A relative rotational shift occurs between (2) and the second rotating body (25). Due to this displacement, the first rotary follower (2)
The first link (5) moves in the rotation advance direction, and the angle between the first link (5) and the second link (51) changes. This angle change is measured by the potentiometer (61), and the electric motor (8) is driven by the control unit (83) in the same manner as in the first embodiment to assist the running of the bicycle (7).
【0033】軌道保持手段(57)として、軌道保持リンク
(59)を用いることにより、第1の回転体(2)と第1の回
転従動体(4)の回転中心間は常に所定距離に保たれ、歯
車どうしの噛合状態を良好に維持することができ、歯飛
び等を防止することができるから、正確なトルク検出が
可能となる。As a track holding means (57), a track holding link
By using (59), the center of rotation between the first rotating body (2) and the first rotation driven body (4) is always kept at a predetermined distance, and the meshing state of the gears can be maintained well. It is possible to prevent tooth skipping and the like, so that accurate torque detection is possible.
【0034】上記実施例では、リンク(5)とリンク(51)
との角度をポテンショメータ(61)を用いて測定したが、
例えば、リンク(59)とリンク(5)との角度などを測定し
てもよいし、フレーム(70)又はカバー(53)などの固定部
分に対するリンク(5)、リンク(51)又はリンク(59)の揺
動角度を測定してもよい。なお、測定は角度だけに限定
されるものではなく、上記リンクの移動量などを測定し
てもよい。また、測定手段(6)は、回転角度を測定する
回転式のポテンショメータ(61)に限定されず、直動式の
ポテンショメータ、センサー等を用いてもよい。In the above embodiment, the link (5) and the link (51)
Was measured using a potentiometer (61),
For example, the angle between the link (59) and the link (5) may be measured, or the link (5), the link (51), or the link (59) for a fixed portion such as the frame (70) or the cover (53). ) May be measured. Note that the measurement is not limited to only the angle, and the movement amount of the link or the like may be measured. Further, the measuring means (6) is not limited to the rotary potentiometer (61) for measuring the rotation angle, but may be a direct acting potentiometer, a sensor, or the like.
【0035】[0035]
【発明の効果】上記構成のトルク検出装置(1)によれ
ば、測定機構(69)は軸(11)とは独立した位置にあるか
ら、測定結果をスリップリング、ブラシ等を用いて取り
出す必要はないから、摩耗等によるノイズの影響を受け
ず、正確な測定を行なうことができる。本発明のトルク
検出装置(1)は、既存の電動モータ付自転車(7)に、ペダ
ル装置(74)のスプロケット(78)部分を取り替え、少量の
歯車等の部品を取り付けるだけで、容易に実施すること
ができ、大幅な改造を行なう必要がない。According to the torque detecting device (1) having the above structure, since the measuring mechanism (69) is at a position independent of the shaft (11), it is necessary to take out the measurement result using a slip ring, a brush or the like. Therefore, accurate measurement can be performed without being affected by noise due to abrasion or the like. The torque detecting device (1) of the present invention can be easily implemented by simply replacing the sprocket (78) of the pedal device (74) and attaching a small number of gears and other components to the existing bicycle (7) with an electric motor. And no major modifications are required.
【0036】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.
【図1】本発明のトルク検出装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a torque detection device according to the present invention.
【図2】本発明のトルク検出装置の側面図である。FIG. 2 is a side view of the torque detection device of the present invention.
【図3】図2に線X−Xに沿う矢視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line XX in FIG. 2;
【図4】軸にトルクが作用しているときのトルク検出装
置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the torque detection device when a torque is acting on a shaft.
【図5】弾性体の他の実施例を示す回転体部分の拡大図
である。FIG. 5 is an enlarged view of a rotating body showing another embodiment of the elastic body.
【図6】本発明のトルク検出を具えた電動モータ付自転
車の側面図である。FIG. 6 is a side view of a bicycle with an electric motor provided with torque detection according to the present invention.
【図7】電動モータ付自転車に配備されたトルク検出装
置を後方左側から視た斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the torque detecting device provided in the bicycle with the electric motor, viewed from the rear left side.
【図8】図7の線Y−Yに沿う矢視断面図である。8 is a sectional view taken along the line YY in FIG. 7;
【図9】ドライブ軸にトルクが作用しているときのトル
ク検出装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the torque detection device when a torque is acting on the drive shaft.
【図10】制御部の電気回路図である。FIG. 10 is an electric circuit diagram of a control unit.
【図11】本発明のトルク検出装置の異なる実施例を示
す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a different embodiment of the torque detecting device of the present invention.
【図12】本発明のトルク検出装置をネジ締器に適用し
たときの断面図である。FIG. 12 is a sectional view when the torque detecting device of the present invention is applied to a screw fastener.
【図13】従来のトルク検出を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a conventional torque detection.
(1) トルク検出装置 (11) 伝達軸 (2) 第1の回転体 (25) 第2の回転体 (3) 弾性体 (4) 第1の回転従動体 (43) 第2の回転従動体 (48) 揺動体 (6) 測定手段 (69) 測定機構 (1) Torque detection device (11) Transmission shaft (2) First rotating body (25) Second rotating body (3) Elastic body (4) First rotating follower (43) Second rotating follower (48) Oscillator (6) Measuring means (69) Measuring mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−23133(JP,A) 特開 平7−309284(JP,A) 特開 平2−19735(JP,A) 実開 平2−60835(JP,U) 実公 昭49−3351(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 3/10 - 3/14 B62M 23/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-23133 (JP, A) JP-A-7-309284 (JP, A) JP-A-2-19735 (JP, A) 60835 (JP, U) Jiko 49-3351 (JP, Y1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 3/10-3/14 B62M 23/02
Claims (6)
に配備されたトルク検出装置であって、 動力源または出力部の一方には、第1の回転体(2)が連
繋され、 動力源または出力部の他方には、第1の回転体(2)と同
一の回転中心を有する第2の回転体(25)が連繋され、 第1の回転体(2)と第2の回転体(25)は、一体回転可能
に弾性体(3)によって連繋され、 第1の回転体(2)と第2の回転体(25)の各外周に当接し
て測定機構(69)を具えており、 該測定機構(69)は、 第1の回転体(2)の外周に当接した第1の回転従動体(4)
と、 第2の回転体(25)の外周に当接した第2の回転従動体(4
3)と、 第1の回転従動体(4)と第2の回転従動体(43)との両方
に同時に当接した揺動体(48)と、 第1の回転従動体(4)と揺動体(48)、揺動体(48)と第2
の回転従動体(43)を夫々当接した状態で連繋するリンク
(5)(51)と、 第2の回転従動体(43)を軸支するカバー(53)と、 第1の回転従動体(4)を第1の回転体(2)の周囲を移動可
能に支持する軌道保持手段(57)と、 第1の回転従動体(4)の回転軸(41)、または揺動体(48)
の回転軸(49)の移動量に関連する測定値を測定する測定
手段(6)を具えて構成され、 動力源と出力部との間に動力の差が生じて、第1の回転
体(2)と第2の回転体(25)との間に弾性体(3)に抗した位
相のずれが発生すると、第1の回転従動体(4)と第2の
回転従動体(43)との間に回転の位相差が生じて、第1の
回転従動体(4)及び揺動体(48)の回転軸(41)(49)が移動
し、測定手段(6)は、移動した回転軸(41)(49)の移動量
に関連する測定値を測定することを特徴とするトルク検
出装置。1. A torque detecting device provided on a transmission shaft for transmitting power from a power source to an output unit, wherein one of the power source and the output unit is connected to a first rotating body (2). A second rotating body (25) having the same rotation center as the first rotating body (2) is connected to the other of the source and the output unit, and the first rotating body (2) and the second rotating body are connected to each other. (25) is connected by an elastic body (3) so as to be integrally rotatable, and has a measuring mechanism (69) in contact with each outer periphery of the first rotating body (2) and the second rotating body (25). The measuring mechanism (69) includes a first rotating follower (4) abutting on the outer periphery of the first rotating body (2).
And a second rotational follower (4) in contact with the outer periphery of the second rotor (25).
3), an oscillating body (48) simultaneously in contact with both the first rotary driven body (4) and the second rotary driven body (43), a first rotary driven body (4) and an oscillating body (48), rocking body (48) and second
Links that connect the rotating followers (43) of
(5) (51), a cover (53) that supports the second rotary follower (43), and the first rotary follower (4) can be moved around the first rotary body (2). Track holding means (57) for supporting the first rotary follower (4) or the rotating shaft (41) or the rocking body (48)
And a measuring means (6) for measuring a measurement value related to the movement amount of the rotating shaft (49) of the first rotating body ( When a phase shift occurs between 2) and the second rotating body (25) against the elastic body (3), the first rotating follower (4) and the second rotating follower (43) A rotation phase difference is generated between the first rotation follower (4) and the rotation shafts (41) and (49) of the oscillating body (48), and the measuring means (6) (41) A torque detecting device for measuring a measurement value related to the movement amount of (49).
度を測定するポテンショメータ(61)であることを特徴と
する請求項1に記載のトルク検出装置。2. The torque detecting device according to claim 1, wherein the measuring means is a potentiometer for measuring an angle formed by the links.
回転従動体(4)の回転軸(41)を、第1の回転体(2)に向け
て付勢するバネ(58)によって構成された軌道保持手段(5
7)によってなされることを特徴とする請求項1または請
求項2に記載のトルク検出装置。The first rotation follower (4) is supported by a spring that biases the rotation shaft (41) of the first rotation follower (4) toward the first rotation body (2). Track holding means (5)
The torque detection device according to claim 1 or 2, wherein the torque detection device is configured to perform the above-described operation.
回転従動体(4)の回転軸(41)を、第1の回転体(2)の回転
中心と同心に枢支されたリンク(59)に連繋することによ
り構成された軌道保持手段(57)によって成されることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載のトルク検出
装置。The first rotation follower (4) is supported by pivoting the rotation shaft (41) of the first rotation follower (4) concentrically with the rotation center of the first rotation body (2). The torque detecting device according to claim 1 or 2, wherein the torque detecting device is constituted by a track holding means (57) constituted by connecting to a supported link (59).
後輪(72a)を駆動するチェーン(79)に噛合するスプロケ
ット(78)が嵌められたドライブ軸(12)と、ペダル(77)(7
7)の踏み込みによる後輪(72a)の駆動の補助を行なう電
動モータ(8)と、ドライブ軸(12)に作用するトルクを検
出するトルク検出装置(1)と、トルク検出装置(1)の検出
値に基づいて電動モータ(8)を制御する制御部(83)とを
具える電動モータ付自転車に於いて、 トルク検出装置(1)は、 円盤部(21)と、外周に平歯が切られた第1の平歯部(22)
とを具えた第1の回転体(2)がドライブ軸(12)に係合さ
れ、 内周に、第1の回転体(2)の円盤部(21)が回転可能に嵌
まる貫通孔(26)が開設され、外周にはチェーン(79)と噛
合するスプロケット(78)と、平歯が切られた第2の平歯
部(27)とを具えた第2の回転体(25)が第1の回転体(2)
に回転可能に嵌められ、 第1の回転体(2)と第2の回転体(25)とを一体回転可能
に弾性体(3)によって連繋しており、 第1の平歯部(22)には、外周に平歯の切られた第1の回
転従動体(4)が噛合し、 第2の平歯部(27)には、外周に平歯の切られた第2の回
転従動体(43)が噛合し、 第1の回転従動体(4)及び第2の回転従動体(43)の両方
に、外周に平歯の切られた揺動体(48)が噛合し、 第1の回転従動体(4)の回転軸(41)と揺動体(48)の回転
軸(49)は第1のリンク(5)によって連繋され、 揺動体(48)の回転軸(49)と第2の回転従動体(43)の回転
軸(44)は第2のリンク(51)によって連繋され、 第1の回転従動体(4)または第2の回転従動体(43)の何
れか一方は、カバー(53)に軸支され、 カバー(53)に軸支されていない回転従動体は、その回転
軸とドライブ軸(12)との距離を一定に保つ軌道保持手段
(57)によって支持され、 カバー(53)に軸支されていない回転従動体、或いは揺動
体(48)の回転軸(49)の移動量に関連する測定値を測定す
る測定手段(6)を具えて構成され、 測定手段(6)は、制御部(83)に電気的に接続され、 第1の回転体(2)と第2の回転体(25)との間に弾性体(3)
に抗した位相のずれが発生すると、第1の回転従動体
(4)と第2の回転従動体(43)との間の位相差に応じて、
カバー(53)に軸支されていない回転従動体の回転軸と、
揺動体(48)の回転軸(49)が移動し、測定手段(6)は、移
動する回転軸の移動量に関連する測定値を測定し、制御
部(83)は測定値に応じて電動モータ(8)の出力を制御す
ることを特徴とするトルク検出装置を具えた電動モータ
付自転車。5. A pedal connected to human power (77), (77),
A drive shaft (12) fitted with a sprocket (78) meshing with a chain (79) for driving the rear wheel (72a), and a pedal (77) (7
7) an electric motor (8) for assisting the driving of the rear wheel (72a) by depressing, a torque detecting device (1) for detecting a torque acting on the drive shaft (12), and a torque detecting device (1). In a bicycle with an electric motor including a control unit (83) for controlling the electric motor (8) based on the detected value, the torque detecting device (1) includes a disc (21) and flat teeth on the outer periphery. Cut first spur teeth (22)
A first rotating body (2) having the following structure is engaged with the drive shaft (12), and a through hole (21) is formed around the inner periphery of the first rotating body (2) so that the disk portion (21) is rotatably fitted thereto. 26) is opened, and a second rotating body (25) including a sprocket (78) meshing with the chain (79) and a second spur tooth portion (27) with spur teeth cut on the outer periphery. First rotating body (2)
The first rotating body (2) and the second rotating body (25) are connected to each other by an elastic body (3) so as to be integrally rotatable, and the first spur tooth portion (22) , A first rotational follower (4) having a spur tooth cut on the outer periphery meshes with the second rotational follower (2) having a spur tooth cut on the outer periphery. (43) meshes with each other, and the first rotary follower (4) and the second rotary follower (43) both mesh with a rocking body (48) having a flat tooth cut on the outer periphery thereof. The rotating shaft (41) of the rotating follower (4) and the rotating shaft (49) of the oscillating body (48) are connected by a first link (5), and the rotating shaft (49) of the oscillating body (48) and the second The rotation axis (44) of the rotation follower (43) is linked by a second link (51), and either the first rotation follower (4) or the second rotation follower (43) The rotation follower that is supported by the cover (53) but not supported by the cover (53) maintains a constant distance between the rotation shaft and the drive shaft (12). Orbit holding means
A measuring means (6) for measuring a measurement value related to the amount of movement of the rotating shaft (49) of the rotating follower or the oscillating body (48) which is supported by (57) and is not supported by the cover (53); The measuring means (6) is electrically connected to the control section (83), and has an elastic body (3) between the first rotating body (2) and the second rotating body (25).
The first rotational follower when the phase shift
According to the phase difference between (4) and the second rotation follower (43),
A rotation shaft of the rotation follower that is not supported by the cover (53);
The rotating shaft (49) of the oscillating body (48) moves, the measuring means (6) measures a measured value related to the moving amount of the moving rotating shaft, and the control unit (83) controls the electric motor according to the measured value. An electric motor-equipped bicycle comprising a torque detection device characterized by controlling the output of the motor (8).
1の回転従動体(4)の回転数と、第2の回転体(25)が1
回転したときの第2の回転従動体(43)の回転数は等し
く、第1の回転従動体(4)及び第2の回転従動体(43)が
揺動体(48)と噛合する部分の歯数は等しいことを特徴と
する請求項5に記載のトルク検出装置を具えた電動モー
タ付自転車。6. The rotation speed of the first rotation follower (4) when the first rotation body (2) makes one rotation, and the rotation speed of the second rotation body (25) is one.
When rotated, the rotation speed of the second rotation follower (43) is equal, and the teeth of the portion where the first rotation follower (4) and the second rotation follower (43) mesh with the rocker (48) are rotated. An electric motor-equipped bicycle comprising the torque detecting device according to claim 5, wherein the number is equal.
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KR101252535B1 (en) * | 2010-12-24 | 2013-04-09 | 삼회산업 (주) | A Contactless Type Tortion Detecter And An Electricity Motor Bicycle Controling Additional Power Flexibly According To The Necessary power |
CN104843133B (en) * | 2014-12-29 | 2017-10-20 | 新安乃达驱动技术(上海)股份有限公司 | A kind of electric assisted bicycle moment sensing system and electric assisted bicycle |
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- 1996-12-20 JP JP08341804A patent/JP3096646B2/en not_active Expired - Fee Related
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