JP3181650U - 電動車の非接触式トルクセンサ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】フットコントロールにより電動車の前進速度を変化させる、電動アシスト車の非接触式トルクセンサ機構を提供する。
【解決手段】
電動車の非接触式トルクセンサ機構は、ホイールモータ１０、カバー２０、ホールＩＣ３０、複数のばね４０、第１導体リング５０、第２導体リング６０、止めプレート７０及び歯車群８０を備える。ホイールモータ１０は、回転部材１１を有する。回転部材１１は、殻状の収納体であり、端部に設けられた開口１２と、軸受により中心部に挿設された軸心１３とを有する。歯車群８０は、軸心１３に取り付けられるとともに、ホイールモータ１０の回転部材１１に接続される。実際に使用する際、ホイールモータ１０は、軸心１３により電動車のフォーク部に固設されるとともに、回転部材１１にスポークが挿設される。
【選択図】図２

Description

本考案は、電動車の非接触式トルクセンサ機構に関するものであり、さらに詳しくは、フットコントロール（足による制御）により電動車の前進速度を制御する、電動アシスト車の非接触式トルクセンサ機構に関するものである。

従来の電動車は、スロットルを握って回転させることにより前進速度を制御することができる自動二輪車の操縦に似た方式が採用されているため、多くの国では未だに自動二輪車の一種と見なされており、ナンバープレートを取得し、試験に合格して免許証を取得した後でなければ公道で運転することができなかった。

そのため、電動車の使用者は非常に少なかった。重要な点としては、操作方式が自動二輪車と略同じであるというだけで、運転に必要なハードルが高く、環境汚染の防止に貢献することが困難であった。従って、足でペダルをこいで動力を発生させるとともに、ホイールモータを同期制御して出力を変えることにより前進速度を変えることができる電動車の非接触式トルクセンサ機構が開発されているが、フットコントロール方式は、一般に規定の基準を満たすものではなかった。
特表２０１２−５０２８３号公報（特許文献１）には、小型電動車における中間取付けモータ駆動装置が記載されているが、非接触式トルクセンサ機構については十分な開示がない。
特表２０１２−５０２８３号公報

本考案の第１の課題は、電動車の前進速度を手による制御から足による制御に変更し、従来の操縦方式と全く異なり、多くの国で電動車が自動二輪車として見なされることがなくなる、電動車の非接触式トルクセンサ機構を提供することにある。

本考案の第２の課題は、塵、油、水などにより汚染したり腐食したりすることを防ぐことができるため電動車の分野へ応用でき、制御センサとして用いることができる電動車の非接触式トルクセンサ機構を提供することにある。

本考案の第３の課題は、ホイールモータから出力された電力の一部を、導線、第１導体リング、第２導体リング及び導線へ順次伝え、ホールＩＣが動作する際に使用し、ホールＩＣにより測定して変換した電気信号が導線、第１導体リング及び第２導体リングを介して反対方向で出力され、ホイールモータのコントローラにより、出力する動力の大きさに基づいて非接触式トルクセンサ機構を利用して電動車へスムーズに応用することができる、電動車の非接触式トルクセンサ機構を提供することにある。

そこで、本考案者は、前記課題を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、第１の課題に対しては、ホールＩＣ、検知器、磁性体及びばねを組み合わせることにより電動車の前進速度を手による制御方式から、足による制御が可能であることに着目し、また、第２の課題に対しては、ホールＩＣの構造が緊固であると共に、小型、軽量、長寿命、装着容易低消費電力、高周波数、耐震とすることにより電動車の分野への応用が可能となる点に着目し、さらに第３の課題に対しては、第１導体リングと第２導体リングとを組み合わせることにより、達成できることに着目し、それぞれの知見に基いて、本考案に想到した。

かくして、本考案によれば、ホイールモータ、カバー、ホールＩＣ、複数のばね、第１導体リング、第２導体リング、止めプレート及び歯車群を備えた電動車の非接触式トルクセンサ機構であって、
前記ホイールモータは、回転部材を有し、前記回転部材は、殻状の収納体であり、端部に設けられた開口と、軸受により中心部に挿設された軸心と、を有し、
前記歯車群は、前記軸心に取り付けられるとともに、前記ホイールモータの前記回転部材に接続され、前記軸心は、導線を貫設させる導線孔を有し、
前記カバーは、前記回転部材の前記開口を覆うとともに、前記軸心が固設され、前記カバーの外側表面には、複数の第１収納溝、第２収納溝及び第３収納溝が設けられ、
前記ホールＩＣは、前記カバーの前記第３収納溝中に設置されるとともに、前記第２収納溝に向けて牽引可能な検知器と電気的に接続され、前記検知器の両側には、前記第２収納溝内でそれぞれ使用する磁性体が設けられ、前記ホールＩＣ、前記検知器及び前記磁性体により物理信号を電気信号へ変換してから出力して制御を行い、
前記ばねは、前記カバーの前記第１収納溝中へ設置され、前記ばねの端部を前記カバーへ固着し、
前記第１導体リングと前記第２導体リングとを同心円でそれぞれ内側及び外側に設置し、前記第１導体リングを前記ホイールモータの前記軸心上へ嵌合させ、
前記第２導体リングを前記第１導体リングの周りで回転させ、前記第１導体リング及び前記第２導体リングの内部には、送信機能及び受信機能を備えた誘導コイルがそれぞれ周設され、前記誘導コイルの両端には、前記第１導体リング及び前記第２導体リングから引き出された導線が取り付けられ、前記軸心の前記導線孔へ前記第１導体リングの導線を挿設させ、前記導線と、前記ホイールモータ内部に設けられたコントローラとを接続し、前記第２導体リングの導線が前記ホールＩＣに接続され、
前記止めプレートは、前記カバーとともに、前記カバー上に設けた各部材を封止し、前記止めプレートの内面には、前記カバーの前記第１収納溝、前記第２収納溝及び前記第３収納溝に対応した箇所に、前記第１収納溝、前記第２収納溝及び前記第３収納溝が設けられ、前記止めプレートと前記カバーとの組み合わせにより、前記ばね、前記磁性体及び前記ホールＩＣが収納され、実際に使用する際、前記ホイールモータは、前記軸心により電動車のフォーク部に固設されるとともに、前記回転部材にスポークが挿設されることを特徴とする電動車の非接触式トルクセンサ機構が提供される。

前記回転部材の前記開口には、前記回転部材内部の周側に位置する磁石が均等に周設され、前記軸心の外周には、前記回転部材の内部に複数の発電コイルが放射状に配置され、前記回転部材が回転して前記発電コイルが磁力線を横切ると、前記ホイールモータに誘起電圧が発生して発電されることが好ましい。
前記カバーの外側表面の周縁に隣接した箇所には、前記第１収納溝が複数周設され、前記第１収納溝間には、前記第２収納溝が設けられ、前記第２収納溝の前記軸心側には、前記第２収納溝に対応した第３収納溝が設けられていることが好ましい。

前記カバー及び前記止めプレートの前記第１収納溝の端部外側には、凸部がそれぞれ設けられていることが好ましい。

前記第１導体リング及び前記第２導体リング内に設けられた前記誘導コイルの両端には、前記第１導体リング及び前記第２導体リングの側部から引き出された前記導線が取り付けられていることが好ましい。

本考案は、前記の通りの構成からなり、足による制御方式に変更したことにより運転操作を安定して効果的に行うことができ、また、機構も簡素となり耐久性にも優れるという効果を奏する。

図１は、本考案の一実施形態に係る電動車の非接触式トルクセンサ機構を示す斜視図である。 図２は、本考案の一実施形態に係る電動車の非接触式トルクセンサ機構を示す分解斜視図である。 図３は、本考案の一実施形態に係る電動車の非接続式トルクセンサ構造の止めプレートの別の角度からの斜線図である。 図４は、本考案の一実施形態に係る電動車の非接触式トルクセンサ機構を示す断面図である。 図５は、本考案の一実施形態に係る電動車の非接触式トルクセンサ機構の別の角度からの断面図である。 図６は、本考案の一実施形態に係る電動車の非接触式トルクセンサ機構が捻られるときの状態を示す断面図である。

以下、本考案の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１〜図５を参照する。図１〜図５に示すように、本考案の一実施形態に係る電動車の非接触式トルクセンサ機構は、少なくともホイールモータ１０、カバー２０、ホールＩＣ３０、複数のばね４０、第１導体リング５０、第２導体リング６０、止めプレート７０及び歯車群８０から構成される。ホイールモータ１０は、回転部材１１を有する。回転部材１１は、殻状の収納体であり、端部に開口１２が設けられ、開口１２には、回転部材１１内部の周側に均等に周設された磁石が配置され（図示せず）、中心部には軸受により軸心１３が挿設されている。軸心１３の外周には、回転部材１１の内部に複数の発電コイル（図示せず）が放射状に配置され、回転部材１１が回転して発電コイルが磁力線を横切ると、ホイールモータ１０に誘起電圧が発生して自ら発電を行い、軸心１３には、導線を貫設させる導線孔１４が設けられている。カバー２０は、回転部材１１の開口１２を覆うとともに、軸心１３が固着され、カバー２０の外側表面の周縁に隣接した箇所には、複数の第１収納溝２１が周設されている。第１収納溝２１間には、第２収納溝２２が設けられている。第２収納溝２２の軸心１３側には、第２収納溝２２に対応した第３収納溝２３が設けられている。第１収納溝２１の端部外側には、凸部２４がそれぞれ設けられる。ホールＩＣ３０は、カバー２０の第３収納溝２３中に設置されるとともに、第２収納溝２２に向けて牽引される検知器３１と電気的に接続される。検知器３１の両側には、第２収納溝２２内でそれぞれ用いられる磁性体３２が設けられ、ホールＩＣ３０、検知器３１及び磁性体３２の組合せにより物理信号を電気信号へ変換してから出力し、制御を行う。ばね４０は、カバー２０の第１収納溝２１中に設置され、ばね４０の端部をカバー２０へ当接させて固定し、第１導体リング５０と第２導体リング６０とを同心円方式によりそれぞれ内側と外側とに設置し、第１導体リング５０をホイールモータ１０の軸心１３へ嵌合させ、第２導体リング６０を第１導体リング５０の周りで回転させ、導体リング５０，６０の内部には、送信機能及び受信機能を備えた誘導コイルがそれぞれ周設され、誘導コイルの両端には、導体リング５０，６０の側部から引き出された導線５１，６１が取り付けられ、軸心１３の導線孔１４へ第１導体リング５０の導線５１を挿設させ、導線５１と、ホイールモータ１０内部に設けられたコントローラとを接続し、第２導体リング６０の導線６１を用いてホールＩＣ３０に接続する。止めプレート７０は、カバー２０と組み合わされてカバー２０上に設けた各部材を封止し、止めプレート７０内面のカバー２０の第１収納溝２１、第２収納溝２２、第３収納溝２３及び複数の凸部２４に対応した箇所には、第１収納溝７１、第２収納溝７２、第３収納溝７３及び複数の凸部７４が設けられ、止めプレート７０とカバー２０との組み合わせによりばね４０、磁性体３２及びホールＩＣ３０が収納され、止めプレート７０とカバー２０とが組み合わされると、凸部２４，７４が同期で対応した第１収納溝７１，２１へ嵌入されて止めプレート７０の回転を止め、ばね４０の他方の端部が止めプレート７０に当接される。歯車群８０は、軸心１３上に取り付けられるとともに、ホイールモータ１０の回転部材１１に接続される。

実際に使用する際、ホイールモータ１０は、軸心１３により電動車のフォーク部に固設されるとともに、回転部材１１上の貫通孔にスポークが挿設され、電動車のペダルを踏むと、チェーンと歯車群８０との組み合わせにより回転部材１１が回転され、ホイールモータ１０により発電を行い、バッテリーに電気を蓄えてバックアップ用として用いることができる上、止めプレート７０とカバー２０との回転のずれを利用し、ばね４０が圧縮されたり弾性回復力により復位したりし（図６を併せて参照）、ばね４０の変形と回転角度の大きさに基づき、ホールＩＣ３０により変換してトルクを測定し、ホイールモータ１０の出力を制御して変化させ、路面の状況又は所望の速度に応じて大きさが異なる動力を発生させてライダーの運転をアシストし、速度変化を手でなく足により制御することができるため、ナンバープレートを取得して免許証がなければ公道で運転できない自動二輪車と見なされることがなくなり、人々が自在に運転することができるため、市場占有率が大幅に高まり、自動車、自動二輪車の交通量を効果的に減らして環境汚染の防止に貢献することができる。

上述したことから分かるように、本考案の電動車の非接触式トルクセンサ機構は、以下（１）〜（３）の長所を有する。
（１）ホールＩＣ３０、検知器３１、磁性体３２及びばね４０の組み合わせにより、電動車の前進速度を制御し、手を使った制御方式から足を使った制御方式へ変えることにより従来の制御方式と全く異なる方式にして自動二輪車と見なされることがなくなるようにし、ナンバープレート及び免許証がなくとも公道で運転できるため、市場占有率の向上に寄与し、自動車、自動二輪車の交通量を効果的に減らして環境汚染の防止に貢献することができる。
（２）ホールＩＣ３０の構造は、堅固である上、小型、軽量、長寿命、装着が容易、低消費電力、高周波数、耐振といった特性を有するとともに、塵、油、水などにより汚染したり腐食したりすることを防ぐため、電動車に応用して制御センサとして用いることができる。
（３）第１導体リング５０と第２導体リング６０とを嵌合させることにより、ホイールモータ１０から出力された電力の一部を導線５１、第１導体リング５０、第２導体リング６０及び導線６１へ順次伝え、ホールＩＣ３０が動作する際に使用し、ホールＩＣ３０により測定して変換した電気信号が導線６１、第２導体リング６０、第１導体リング５０及び導線５１を介して反対方向で出力され、ホイールモータ１０のコントローラを出力動力の大きさに基づいて設計し、非接触式トルクセンサ機構を得て、電動車へスムーズに応用する。

以上、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１０ ホイールモータ
１１ 回転部材
１２ 開口
１３ 軸心
１４ 導線孔
２０ カバー
２１ 第１収納溝
２２ 第２収納溝
２３ 第３収納溝
２４ 凸部
３０ ホールＩＣ
３１ 検知器
３２ 磁性体
４０ ばね
５０ 第１導体リング
５１ 導線
６０ 第２導体リング
６１ 導線
７０ 止めプレート
７１ 第１収納溝
７２ 第２収納溝
７３ 第３収納溝
７４ 凸部
８０ 歯車群

Claims (5)

1. ホイールモータ、カバー、ホールＩＣ、複数のばね、第１導体リング、第２導体リング、止めプレート及び歯車群を備えた電動車の非接触式トルクセンサ機構であって、
   前記ホイールモータは、回転部材を有し、前記回転部材は、殻状の収納体であり、端部に設けられた開口と、軸受により中心部に挿設された軸心と、を有し、
   前記歯車群は、前記軸心に取り付けられるとともに、前記ホイールモータの前記回転部材に接続され、前記軸心は、導線を貫設させる導線孔を有し、
   前記カバーは、前記回転部材の前記開口を覆うとともに、前記軸心が固設され、前記カバーの外側表面には、複数の第１収納溝、第２収納溝及び第３収納溝が設けられ、
   前記ホールＩＣは、前記カバーの前記第３収納溝中に設置されるとともに、前記第２収納溝に向けて牽引可能な検知器と電気的に接続され、前記検知器の両側には、前記第２収納溝内でそれぞれ使用する磁性体が設けられ、前記ホールＩＣ、前記検知器及び前記磁性体により物理信号を電気信号へ変換してから出力して制御を行い、
   前記ばねは、前記カバーの前記第１収納溝中へ設置され、前記ばねの端部を前記カバーへ固着し、
   前記第１導体リングと前記第２導体リングとを同心円でそれぞれ内側及び外側に設置し、前記第１導体リングを前記ホイールモータの前記軸心上へ嵌合させ、
   前記第２導体リングを前記第１導体リングの周りで回転させ、前記第１導体リング及び前記第２導体リングの内部には、送信機能及び受信機能を備えた誘導コイルがそれぞれ周設され、前記誘導コイルの両端には、前記第１導体リング及び前記第２導体リングから引き出された導線が取り付けられ、前記軸心の前記導線孔へ前記第１導体リングの導線を挿設させ、前記導線と、前記ホイールモータ内部に設けられたコントローラとを接続し、前記第２導体リングの導線が前記ホールＩＣに接続され、前記止めプレートは、前記カバーとともに、前記カバー上に設けた各部材を封止し、
   前記止めプレートの内面には、前記カバーの前記第１収納溝、前記第２収納溝及び前記第３収納溝に対応した箇所に、前記第１収納溝、前記第２収納溝及び前記第３収納溝が設けられ、前記止めプレートと前記カバーとの組み合わせにより、前記ばね、前記磁性体及び前記ホールＩＣが収納され、
   実際に使用する際、前記ホイールモータは、前記軸心により電動車のフォーク部に固設されるとともに、前記回転部材にスポークが挿設されることを特徴とする電動車の非接触式トルクセンサ機構。
2. 前記回転部材の前記開口には、前記回転部材内部の周側に位置する磁石が均等に周設され、
   前記軸心の外周には、前記回転部材の内部に複数の発電コイルが放射状に配置され、前記回転部材が回転して前記発電コイルが磁力線を横切ると、前記ホイールモータに誘起電圧が発生して発電されることを特徴とする請求項１に記載の電動車の非接触式トルクセンサ機構。
3. 前記カバーの外側表面の周縁に隣接した箇所には、前記第１収納溝が複数周設され、前記第１収納溝間には、前記第２収納溝が設けられ、前記第２収納溝の前記軸心側には、前記第２収納溝に対応した第３収納溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動車の非接触式トルクセンサ機構。
4. 前記カバー及び前記止めプレートの前記第１収納溝の端部外側には、凸部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動車の非接触式トルクセンサ機構。
5. 前記第１導体リング及び前記第２導体リング内に設けられた前記誘導コイルの両端には、前記第１導体リング及び前記第２導体リングの側部から引き出された前記導線が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動車の非接触式トルクセンサ機構。