JP3828628B2

JP3828628B2 - トルク検出装置および回転数検出装置

Info

Publication number: JP3828628B2
Application number: JP03163197A
Authority: JP
Inventors: 亨竹田; 薫畑中; 邦彦田中
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2017-02-17
Also published as: EP0859224A2; CN1100253C; EP0859224B1; ES2217442T3; CN1191306A; JPH10227706A; TW339167U; EP0859224A3; DE69822537T2; DE69822537D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば電動アシスト自転車や電動アシスト車椅子等に好適に用いられるトルク検出装置および回転数検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入力トルクに応じたアシスト動力を車輪に作用せしめるようにするために、入力トルクを検出するポテンショメータを備える車椅子が、たとえば特開平８−１１７２９１号公報等で既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動アシスト自転車や電動アシスト車椅子等で、入力トルクに加えて車輪等の回転体の回転数や走行速度を検出してアシスト動力の制御に反映させたいと言う要望があり、その要望に応えるにあたって従来のものでは、ポテンショメータ等の入力トルク検出装置以外に、回転体に固定されるリラクタまたはギヤと電磁ピックアップコイルとから成る回転数検出器等が設けられており、部品点数の増大を招いている。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、トルク検出機能に加えて回転体の回転数検出機能を持たせるようにして部品点数の増大を回避しつつ回転数検出を可能としたトルク検出装置を提供することを第１の目的とし、また回転体の回転数を簡単な構造で検出可能な新規な回転数検出装置を提供することを第２の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、出力回転体と、該出力回転体と同一軸線まわりに回転可能な入力回転体と、該入力回転体に入力される回転トルクに応じて弾性変形しつつ該回転トルクを前記出力回転体に伝達する動力伝達部材と、前記出力および入力回転体に対して固定位置に在る固定部材と、入力回転体に入力されるトルクに応じた出力および入力回転体の相対角変位量を検出する検出部と、該検出部で検出された検出電気信号を前記固定部材側に伝達すべく前記出力および入力回転体の一方と一体に回転可能であるとともに同心環状に配置される複数の導電性トラックを有するスリップリングとを備えるトルク検出装置において、前記入力回転体に回転トルクが入力されていない状態では前記出力および入力回転体の回転軸線を中心とする仮想円に沿って略Ｃ字状となるように形成されて該回転軸線に直交する平面に沿って配置される前記動力伝達部材が、相互に対向配置される前記出力および入力回転体間に設けられ、前記スリップリングに、前記固定部材に設けられた回転数検出用ブラシを接触させる環状の回転数検出用トラックが、該スリップリングの回転に応じて周期的に変化する電気信号を前記回転数検出用ブラシから得ることを可能として前記複数の導電性トラックと同心状に設けられることを特徴とする。
【０００６】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、スリップリングが出力回転体または入力回転体とともに回転するのに応じて、回転数検出用ブラシから周期的に変化する電気信号を得ることが可能であり、この電気信号の周波数はスリップリングの回転速度に応じて変化するので、スリップリングの回転速度すなわち出力回転体または入力回転体の回転数を検出することができ、検出部からのトルク検出電気信号授受のためのスリップリングを用いることにより、部品点数の増大を回避しつつ回転数検出が可能となる。
【０００７】
また請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記複数の導電性トラックおよび回転数検出用トラックが、前記スリップリングの固定部材側の一面に設けられ、該スリップリングの他面と、前記出力および入力回転体の他方との一体回転を可能にして前記スリップリングの他面に対向する検出用回転部材との間に、前記検出部が設けられることにより、スリップリングの表裏両面を有効に利用して、コンパクトな構成でトルク検出および回転数検出を行なうことができる。
【０００８】
上記第２の目的を達成するために、請求項３記載の発明は、回転体の回転数を検出するための回転数検出装置において、前記回転体に対して固定位置に在る固定部材および回転体の一方に固定される被検出部材に、共通な電位を有する複数の極と、それらの極からの距離変化に応じて当該極との間の電気抵抗値が変化するようにして前記各極間に介在する複数の電気抵抗体とが前記回転体の回転軸線まわりに環状に配置されて成る回転数検出用トラックが設けられ、前記回転体および固定部材の他方に、前記回転数検出用トラックに接触するブラシが、前記回転体の回転に伴なう前記各極および各電気抵抗体との接触位置変化に応じて周期的な電気信号を得ることを可能として設けられることを特徴とする。
【０００９】
このような請求項３記載の発明の構成によれば、回転体の回転に応じてブラシと各極および各電気抵抗体との接触位置が変化することになり、電気抵抗体へのブラシの接触位置と、該電気抵抗体の両側の極との間の距離が変化するのに応じて変化する電気信号を回転体の回転速度に応じた周波数で周期的に得ることが可能であり、その電気信号の周波数に基づいて回転体の回転数を検出することが可能となる。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項３記載の発明の構成に加えて、前記被検出部材は、固定部材との間の電気信号の授受を可能として回転体に固定されるスリップリングであり、該スリップリングに設けられた環状の導電性トラックの周方向に等間隔をあけた位置にそれぞれ連なる複数の極と、それらの極間に介在する複数の電気抵抗体とで構成される回転数検出用トラックが、前記導電性トラックと同心状にしてスリップリングに設けられることにより、スリップリングを有効に利用したコンパクトな構造で回転体の回転速度を得ることができる。
【００１１】
さらに請求項５記載の発明によれば、上記請求項３または４記載の発明の構成に加えて、前記被検出部材に、該被検出部材の周方向に位相をずらせた一対の回転数検出用トラックが同心環状に設けられ、請求項６記載の発明によれば、上記請求項３または４記載の発明の構成に加えて、単一の前記回転数検出用トラックに接触する一対の回転数検出用ブラシが、被検出部材の周方向に沿う極および電気抵抗体への両ブラシの接触位置の位相を相互にずらせて、前記回転体または固定部材に設けられる。したがって、位相差をあけて出現する２つの電気信号を回転体の回転に応じて得ることができ、それらの電気信号の相対出現時期が、回転体の回転方向に応じて変化することに基づき回転体の回転方向を検出可能であり、回転方向検出のために回転数検出用トラックおよび回転数検出用ブラシ以外の手段を用いることなく、回転数検出に加えて回転方向をも検出可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１ないし図１２は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は電動アシスト車椅子の側面図、図２は図１の２−２線矢視背面図、図３は図２の要部拡大縦断面図であって図４の３−３線に沿う断面図、図４は図３の４矢視図、図５は図４の５−５線拡大断面図、図６は図３の６−６線矢視方向から見たスリップリングの正面図、図７は図３の７−７線矢視方向から見た内方カバーの背面図、図８は図３の８−８線矢視方向から見た外方カバーの正面図、図９は図３の９−９線矢視方向から見たスリップリングの背面図、図１０はトルク検出および回転数検出用の電気回路の構成を示す回路図、図１１は回転数検出端子からの出力およびその波形整形結果を示すタイミングチャート、図１２は図３の１２−１２線に沿う断面図である。
【００１４】
先ず図１において、この電動アシスト車椅子は、座席１５と、該座席１５の左右両側にそれぞれ配置される後輪Ｗ_R…と、両後輪Ｗ_R…の前方に配置される左右一対の前輪Ｗ_F…とを備え、座席１５は上フレーム１６に、また一対ずつの前輪Ｗ_F…および後輪Ｗ_R…は左右一対の下フレーム１７…にそれぞれ支持される。
【００１５】
上フレーム１６は、上部に手すり部１８ａを有して無端状に連なって形成されるとともに座席１５の左右両側に配置されるサイドフレーム１８…と、座席１５における座部１５ａの前後に間隔をあけた２個所を支持すべく座部１５ａの下方で両サイドフレーム１８…間にわたって架設されるクロスメンバー１９，２０と、座席１５における背もたれ部１５ｂを支持すべく該背もたれ部１５ｂの後方で両サイドフレーム１８…間にわたって架設されるクロスメンバー２１とから成る。
【００１６】
下フレーム１７は、上フレーム１６の下方に間隔をあけた位置で前後方向に延びるものであり、前輪支持部２２と、後輪支持部２３と、前輪および後輪支持部２２，２３間を連結する上下一対のパイプ状のフレームメンバー２４，２５とから成り、両フレームメンバー２４，２５の中間部は下向きに彎曲して形成されている。
【００１７】
前輪支持部２２の前端には、上方に向うにつれて後方側にわずかに傾斜した支持筒２２ａが一体に設けられており、該支持筒２２ａを貫通する支持ロッド２６が、その高さ位置を調整可能として支持筒２２ａに固定的に支持される。而して、左右の下フレーム１７…における前端の支持筒２２ａ…でそれぞれ支持された支持ロッド２６…の下端間にステップ２７が設けられる。また両前輪支持部２２…の後部間にはクロスメンバー２８が架設される。
【００１８】
前輪Ｗ_Fは、キャスターであり、上下に延びるキャスター軸２９を上端に有する支持部材３０の下端に軸支され、キャスター軸２９は、前輪支持部２２の前後方向中間部に固着された軸受ハウジング３１で回転自在に支承される。
【００１９】
図２および図３を併せて参照して、後輪Ｗ_Rは、リング状に形成される出力回転体としてのハブ３２と、該ハブ３２の周方向に間隔をあけた複数個所から放射状に延びる複数のスポーク３３…と、それらのスポーク３３…の外端に設けられるリム３４と、該リム３４に装着されるタイヤ３５とから成る。
【００２０】
下フレーム１７の後輪支持部２３には、ハブ３２の内端側を覆うカバー３６と、後輪Ｗ_Rと同軸である車軸３７の一端部とが着脱可能として固定的に支持されるものであり、車軸３７は前記カバー３６およびハブ３２を貫通して外方に延出される。またカバー３６には、車軸３７の軸線からずれた位置に回転軸線を有する電動モータ３８が締結される。
【００２１】
ハブ３２は、車軸３７と同一軸線を有するとともに外方に向うにつれて小径となる円筒状に形成される第１ハブ半体３９と、車軸３７を同軸に囲繞するスリーブ４０ａを一体に有して第１ハブ半体３９の軸方向外端にボルト結合される第２ハブ半体４０とで構成されるものであり、各スポーク３３…の半分は第１ハブ半体３９に連結され、残余の半分のスポーク３３…は第２ハブ半体４０に連結される。しかもカバー３６の外周縁には、該カバー３６およびハブ３２で囲まれる作動室４１内に塵埃が侵入するのを防止すべくハブ３２における第１ハブ半体３９の内端部内面に弾発的に摺接する環状のシール部材４２が装着される。
【００２２】
図４を併せて参照して、ハブ３２の外方には入力回転体としてのハンドリムハブ４３が車軸３７と同軸にして配置されており、該ハンドリムハブ４３から放射状に延びる複数のスポーク４４…の外端に、車軸３７と同軸のリング状であるハンドリム４５が設けられる。
【００２３】
ハンドリムハブ４３の軸方向内方側には車軸３７と同軸であるリング体４６が複数のボルト４７…で締結されており、このリング体４６と、ハブ３２における第２ハブ半体４０との間には軸受４８が設けられ、車軸３７とリング体４６との間には一対の軸受４９，４９が設けられる。また作動室４１内において、カバー３６の内面側には支持板５０が締結されており、前記スリーブ４０ａの内端と該支持板５０との間には軸受５１が設けられる。したがってハブ３２は車軸３７の軸線まわりに回転可能であり、ハンドリムハブ４３は、ハブ３２との相対角変位を可能として車軸３７の軸線まわりに回転可能である。
【００２４】
作動室４１内には、電動モータ３８に連なる駆動軸５２が突入されており、この駆動軸５２に固定された駆動ギヤ５３に噛合する被動ギヤ５４がハブ３２のスリーブ４０ａにスプライン５５を介して結合される。したがって電動モータ３８の動力をハブ３２すなわち後輪Ｗ_Rに付与することが可能である。
【００２５】
またハンドリムハブ４３の中央部外面には、軸受４９，４９が車軸３７の軸方向外方側に離脱するのを阻止すべく車軸３７の外端部に螺合されるナット５６を臨ませる凹部５７が設けられており、ナット５６に弾発嵌合して車軸３７の外端およびナット５６を覆うキャップ５８が、該凹部５７の開口端部に嵌め込まれる。
【００２６】
図５を併せて参照して、ハンドリムハブ４３およびハブ３２間には、ハンドリム４５を人力によって回転操作するのに応じてハンドリムハブ４３に入力される回転トルクをハブ３２に伝達するための動力伝達部材６１が設けられており、該動力伝達部材６１は、外力が作用しない状態では車軸３７の軸線を中心とする仮想円に沿って略Ｃ字状となるように形成されてハンドリムハブ４３およびハブ３２の第２ハブ半体４０間に配置されるものであり、動力伝達部材６１の一端部はハンドリムハブ４３に圧入されるピン６２によりハンドリムハブ４３に連結され、また動力伝達部材６１の他端部はボルト６３によりハブ３２の第２ハブ半体４０に連結される。しかも第２ハブ半体４０には、前記ピン６２の頭部を緩やかに挿入せしめる円形凹部６４が設けられ、ハンドリムハブ４３には前記ボルト６３を緩やかに挿入せしめる円形孔６５が設けられる。
【００２７】
したがってハンドリムハブ４３に回転トルクが入力されたときに、動力伝達部材６１は入力回転トルクに応じて弾性変形しつつ、その回転トルクをハブ３２に伝達することになる。而して、かかる動力伝達部材６１は、車軸３７の軸線に沿う方向での必要スペースが比較的小さくなるものであり、ハンドリムハブ４３からハブ３２に動力を伝達するための構造をコンパクトかつ簡単に構成することが可能となる。
【００２８】
作動室４１内には、被検出部材としてのスリップリング６８と、車軸３７の軸方向に沿うスリップリング６８の内方側を覆うようにして配置される固定部材としての内方カバー６９と、車軸３７の軸方向に沿うスリップリング６８の外方側を覆うようにして配置される検出用回転部材としての外方カバー７０とが、収納される。
【００２９】
スリップリング６８は、複数のボルト７１…によりハブ３２における第１ハブ半体３９の外端部内面に固着されており、ハブ３２と一体に回転する。このスリップリング６８の一面すなわち内方カバー６９に対向する側の面には、図６で示すように、それぞれ環状に形成された第１ないし第３導電性トラック７２，７３，７４がスリップリング６８の半径方向外方側から内方側に順次間隔をあけて車軸３７と同心状に設けられるとともに、スリップリング６８の半径方向に沿って第３導電性トラック７４よりもさらに内方側で環状に形成される回転数検出用トラック７５が、各導電性トラック７２〜７４と同心状に設けられる。すなわち、スリップリング６８は非導電性材料によりリング板状に形成されるものであり、第１ないし第３導電性トラック７２〜７４は、導電性材料から成る箔状にしてスリップリング６８の一面にそれぞれ設けられる。また回転数検出用トラック７５は、スリップリング６８の周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば１２箇所に配置されて導電性材料により形成される極７６…と、それらの極７６…相互間に介在するように配置される複数たとえば１２個の電気抵抗体７７…とで環状に構成される。しかも各極７６…は、第３導電性トラック７４の周方向に等間隔をあけた１２箇所にそれぞれ連なっており、各極７６…は第３導電性トラック７４と同一の電位を共通に有することになる。
【００３０】
一方、内方カバー６９のスリップリング６８に対向する面においてその周方向に間隔をあけた位置には、図７で示すように、第１導電性トラック７２に摺接する第１ブラシ７８と、第２導電性トラック７３に摺接する第２ブラシ７９と、第３導電性トラック７４に摺接する第３ブラシ８０と、回転数検出用トラック７５に摺接する回転数検出用ブラシ８１とが、それぞれ固定される。
【００３１】
この内方カバー６９には、その周方向に間隔をあけた２箇所で半径方向外方に張出す腕部８２，８２が一体に設けられており、該腕部８２，８２に、カバー３６に固定されている支持板５０に植設されたガイドピン８３…の先端が挿通される。また各ガイドピン８３…には、前記腕部８２…にそれぞれ接触する碗状の受け部材８４…が各ガイドピン８３…の軸方向に移動可能に装着されており、各受け部材８４…および支持板５０間にはばね８５…がそれぞれ設けられる。これらのばね８５…は、前記各ブラシ７８〜８１を対応するトラック７２〜７５にそれぞれ弾発的に摺接させるように内方カバー６９を付勢するための比較的弱いばね力を発揮する。
【００３２】
また内方カバー６９の外周には環状溝８６が設けられており、各ブラシ７８〜８１にそれぞれ連なる導線（図示せず）は、該環状溝８６から外方に引き出される。
【００３３】
ハンドリムハブ４３に締着されているリング体４６には、該リング体４６の周方向に間隔をあけた２箇所でボルト８９…により連結部材８８が固着される。しかも連結部材８８は、ハブ３２における第２ハブ半体４０のスリーブ４０ａに設けられている透孔９０…でボルト８９…によりリング体４６に固着されて作動室４１内に配置されるものであり、それらの透孔９０…は、ハブ３２すなわちスリーブ４０ａと、ハンドリムハブ４３すなわち連結腕８８…の相対角変位を許容する程度の大きさに形成される。
【００３４】
図８を併せて参照して、外方カバー７０は、非導電性材料により略扇形に形成されるものであり、その周方向２箇所でボルト９１…により前記連結部材８８に連結されてスリップリング６８に内方カバー６９とは反対側で対向するように配置される。しかも外方カバー７０の内周部には、スリーブ４０ａを囲繞する円筒状の規制筒部７０ａが一体に設けられており、スリップリング６８および内方カバー６９の内周部が、スリップリング６８と内方および外方カバー６９，７０との間の距離を所定値に保持するように規制されつつ該規制筒部７０ａで支持される。
【００３５】
スリップリング６８の他面、すなわち第１ないし第３導電性トラック７２〜７４および回転数検出用トラック７５が設けられて内方カバー６９に対向する一面とは反対側の面と、外方カバー７０との間には、ハンドリムハブ４３に入力されるトルクに応じたハブ３２すなわちスリップリング６８と、ハンドリムハブ４３すなわち外方カバー７０との間の相対角変位量を検出する検出部９４が設けられる。
【００３６】
この検出部９４は、図９で示すように、車軸３７の軸線を中心とする円弧状に形成されてスリップリング６８の他面に設けられる導電部９５と、車軸３７の軸線を中心とする円弧状に形成されて前記導電部９５の内方側でスリップリング６８の他面に設けられる電気抵抗部９６と、導電部９５に摺接すべく外方カバー７０に固定される第４ブラシ９７と、第４ブラシ９７と電気的に導通して前記電気抵抗部９６に摺接すべく外方カバー７０に固定される第５ブラシ９８とで構成される。
【００３７】
前記電気抵抗部９６の一端部９６ａは、第２導電トラック７３に導通されており、また電気抵抗部９６の他端部９６ｂは第３導電トラック７４に導通されている。
【００３８】
このようなスリップリング６８、内方カバー６９および外方カバー７０における電気回路は、図１０で示すように構成される。すなわちスリップリング６８および外方カバー７０に対して固定位置に在る内方カバー６９にそれぞれ固定されている第１ないし第３ブラシ７８〜８０および回転数検出用ブラシ８１のうち、第１導電性トラック７２に摺接する第１ブラシ７８はトルク検出端子９９に接続され、第２導電性トラック７３に摺接する第２ブラシ７９はバッテリ１００のプラス側に接続され、第３導電性トラック７４に摺接する第３ブラシ８０は接地される。しかも第２導電性トラック７２が一端部９６ａに導通するとともに第３導電性トラック７３が他端部９６ｂに導通している電気抵抗部９６に摺接する第５ブラシ９８は、第４ブラシ９７および導電部９５を介して第１導電性トラック７２に導通している。したがって、検出部９６における電気抵抗部９６の両端間にはバッテリ１００の出力電圧に応じた電圧が作用しており、ハンドリムハブ４３に入力されるトルクに応じたスリップリング６８および外方カバー７０間に相対角変位が生じたときに、第５ブラシ９８の電気抵抗部９６への接触位置と電気抵抗部９６の両端との間の距離に応じた電圧出力が入力トルクに対応した値としてトルク検出端子９９から出力されることになる。
【００３９】
回転数検出用トラック７５に摺接している回転数検出用ブラシ８１は、分圧抵抗１０１を介してバッテリ１００のプラス側に接続されており、回転数検出用ブラシ８１および分圧抵抗１０１間に回転数検出端子１０２が接続される。しかも回転数検出用トラック７５における各極７６…は、第３導電性トラック７４に導通しており、各極７６…は共通に接地された状態に在る。したがって、スリップリング６８が回転したときに、回転数検出端子１０２には、図１１（ａ）で示す回転数検出用トラック７５と回転数検出用ブラシ８１との接触位置変化に応じて、図１１（ｂ）で示すように変化する電圧出力が得られることになり、その回転数検出端子１０２からの出力を波形整形することにより、図１１（ｃ）で示すように、周期的に変化するパルス状の電気信号を得ることが可能である。しかも該パルス状の電気信号の周波数は、スリップリング６８すなわちハブ３２の回転速度に応じて変化するものであり、パルス信号の単位時間当たりの出力をカウントすることによりスリップリング６８すなわちハブ３２の回転数を検出することが可能となる。
【００４０】
ところで、電動モータ３８の作動は、上述のように検出された入力トルクおよび回転数に基づいて制御されるのであるが、該電動モータ３８を正・逆いずれの方向に作動せしめるかを定めるために、図１２で示すように、支持板５０には、回転方向検出スイッチ１０４が固定的に配設される。一方、被動ギヤ５４の基部外周には、該被動ギヤ５４の回転時の摩擦接触により被動ギヤ５４に従動して回転すべくばね１０５が装着されており、該ばね１０５には、図１２の反時計方向への被動ギヤ５４の回転時に回転方向検出スイッチ１０４の検出子１０４ａに接触して回転方向検出スイッチ１０４を導通せしめる押圧部１０５ａが略Ｕ字状に形成されて一体に設けられる。しかも支持板５０には、前記押圧部１０５ａ内に位置するようにして規制ピン１０６が植設されており、押圧部１０５ａが該規制ピン１０６に接触したときにはばね１０５の被動ギヤ５４に追随した回転が阻止される。
【００４１】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、ハブ３２に固定されているスリップリング６８に、共通に接地されている複数の極７６…と、それらの極７６…間に介在する複数の電気抵抗体７７…とが、ハブ３２の回転軸線まわりに環状に配置されて成る回転数検出用トラック７５が設けられ、ハブ３２に対して固定位置に在る内方カバー６９に、回転数検出用トラック７５に摺接する回転数検出用ブラシ８１が設けられることにより、ハブ３２の回転に伴なう前記各極７６…および各電気抵抗体７７…との接触位置変化に応じて、図１１で示すような周期的な電気信号を得ることが可能であり、その電気信号の周波数がハブ３２の回転速度変化に応じて変化するので、ハブ３２の回転数を検出することが可能となる。
【００４２】
しかもスリップリング６８は、検出部９４での検出トルクに応じた電気信号を内方カバー６９側に伝達べく、スリップリング６８に設けられている第１ないし第３導電性トラック７２〜７４と同心の環状に配置されるものであり、スリップリング６８を有効に利用して、部品点数の増大を回避しつつコンパクトな構造でハブ３２の回転速度を得ることができる。
【００４３】
また第１ないし第３導電性トラック７２〜７４および回転数検出用トラック７５が、スリップリング６８の内方カバー６９側の一面に設けられ、該スリップリング６８の他面と、ハンドリムハブ４３と一体に回転する外方カバー７０との間に、トルク検出のための検出部９４が設けられていることにより、スリップリング６８の表裏両面を有効に利用して、コンパクトな構成でトルク検出および回転数検出を行なうことができる。
【００４４】
図１３および図１４は本発明の第２実施例を示すものであり、図１３は図６に対応したスリップリングの正面図、図１４は図１３のスリップリングから得られる回転数検出用電気信号を示すタイミングチャートである。
【００４５】
スリップリング６８には、該スリップリング６８の周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば１２箇所に配置されて導電性材料により形成される極７６₁…間に電気抵抗体７７₁…がそれぞれ配置される回転数検出用トラック７５₁と、スリップリング６８の周方向に等間隔をあけた１２箇所に配置される極７６₂…間に電気抵抗体７７₁…がそれぞれ配置される回転数検出用トラック７５₂とが同心環状に設けられ、各極７６₁…，７６₂…は、第３導電性トラック７４に共通に連なっており、第３導電性トラック７４と同一の電位を共通に有するものである。
【００４６】
しかも両回転数検出用トラック７５₁，７５₂はスリップリング６８の周方向に位相差αだけずれて配置されている。したがって、両回転数検出用トラック７５₁，７５₂からは、図１４（ａ），（ｂ）で示すように、前記位相差αだけ位相がずれた２つのパルス状の電気信号を得ることができ、それらの電気信号の相対出現時期がスリップリング６８の回転方向に応じて変化することに基づいてスリップリング６８すなわちハブ３２の回転方向を検出することができる。たとえば（ｂ）の信号の立上がりから位相差αを経て（ａ）の信号の立上がりを検出したときの回転方向を正転方向としたときに、（ａ）の信号の立上がりから位相差αを経て（ｂ）の信号の立上がりを検出したときの回転方向を逆転方向と定めることができ、回転数の検出に加えて回転方向も検出することが可能となる。
【００４７】
図１５は本発明の第３実施例を示すものであり、スリップリング６８に設けられている回転数検出用トラック７５に摺接する一対の回転数検出用ブラシ８１₁，８１₂が、内方カバー６９に固定される。
【００４８】
しかも両回転数検出用ブラシ８１₁，８１₂は、回転数検出用トラック７５が備える極７６…および電気抵抗体７７…のそれぞれの個数をＮ（この実施例では１２）とし、１からＮまでの任意の整数をｎとしたときに、｛ｎ・（２π／Ｎ）＋α｝だけスリップリング６８の周方向にずれた位置で内方カバー６９に固定されるものである。すなわち、単一の回転数検出用トラック７５に接触する一対の回転数検出用ブラシ８１₁，８１₂が、回転数検出用トラック７５における極７６および電気抵抗体７７への接触位置を位相差αだけ相互にずらせるように配置される。
【００４９】
この第３実施例によれば、スリップリング６８の回転によって両回転数検出用ブラシ８１₁，８１₂から、図１４（ａ），（ｂ）で示したタイミングのパルス状の電気信号を得ることが可能であり、上記第２実施例と同様に、回転数の検出に加えて回転方向も検出することが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００５１】
たとえば上記実施例では、被検出部材であるスリップリング６８が出力回転体であるハブ３２に固定されていたが、入力回転体に被検出部材が固定され、出力回転体に検出用回転部材が固定される構造であってもよい。
【００５２】
また電動モータ３８によるアシスト力を付与し得る車椅子に関連して説明したが、本発明は、入力回転体に入力される回転トルクがその回転トルクに応じて弾性変形する動力伝達部材を介して出力回転体に伝達されるものにおけるトルク検出装置もしくは回転数検出装置として広く適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、検出部からのトルク検出電気信号授受のためのスリップリングを用いて、出力回転体または入力回転体の回転数を検出することができ、部品点数の増大を回避して回転数を検出することが可能となる。
【００５４】
また請求項２記載の発明によれば、スリップリングの表裏両面を有効に利用して、コンパクトな構成でトルク検出および回転数検出を行なうことができる。
【００５５】
請求項３記載の発明によれば、電気抵抗体へのブラシの接触位置と、該電気抵抗体の両側の極との間の距離が変化するのに応じて変化する電気信号を回転体の回転速度に応じた周波数で周期的に得ることができ、その電気信号の周波数に基づいて回転体の回転数を検出することが可能となる。
【００５６】
請求項４記載の発明によれば、スリップリングを有効に利用したコンパクトな構造で回転体の回転速度を得ることができる。
【００５７】
さらに請求項５または６記載の発明によれば、位相差をあけて出現する２つの電気信号の相対出現時期が回転体の回転方向に応じて変化することに基づいて、回転体の回転方向を検出することが可能であり、回転数検出用トラックおよび回転数検出用ブラシ以外の手段を用いることなく、回転数検出に加えて回転方向をも検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電動アシスト車椅子の側面図である。
【図２】図１の２−２線矢視背面図である。
【図３】図２の要部拡大縦断面図であって図４の３−３線に沿う断面図である。
【図４】図３の４矢視図である。
【図５】図４の５−５線拡大断面図である。
【図６】図３の６−６線矢視方向から見たスリップリングの正面図である。
【図７】図３の７−７線矢視方向から見た内方カバーの背面図である。
【図８】図３の８−８線矢視方向から見た外方カバーの正面図である。
【図９】図３の９−９線矢視方向から見たスリップリングの背面図である。
【図１０】トルク検出および回転数検出用の電気回路の構成を示す回路図である。
【図１１】回転数検出端子からの出力およびその波形整形結果を示すタイミングチャートである。
【図１２】図３の１２−１２線に沿う断面図である。
【図１３】第２実施例の図６に対応したスリップリングの正面図である。
【図１４】図１３のスリップリングから得られる回転数検出用電気信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】第３実施例の図７に対応した内方カバーの背面図である。
【符号の説明】
３２・・・出力回転体としてのハブ
４３・・・入力回転体としてのハンドリムハブ
６１・・・動力伝達部材
６８・・・被検出部材としてのスリップリング
６９・・・固定部材としての内方カバー
７０・・・検出用回転部材としての外方カバー
７２〜７４・・・導電性トラック
７５，７５₁，７５₂・・・回転数検出用トラック
７６，７６₁，７６₂・・・極
７７，７７₁，７７₂・・・電気抵抗体
８１，８１₁，８１₂・・・回転数検出用ブラシ
９４・・・検出部

Claims

出力回転体（３２）と、該出力回転体（３２）と同一軸線まわりに回転可能な入力回転体（４３）と、該入力回転体（４３）に入力される回転トルクに応じて弾性変形しつつ該回転トルクを前記出力回転体（３２）に伝達する動力伝達部材（６１）と、前記出力および入力回転体（３２，４３）に対して固定位置に在る固定部材（６９）と、入力回転体（４３）に入力される回転トルクに応じた出力および入力回転体（３２，４３）の相対角変位量を検出する検出部（９４）と、該検出部（９４）で検出された検出電気信号を前記固定部材（６９）側に伝達すべく前記出力および入力回転体（３２，４３）の一方（３２）と一体に回転可能であるとともに同心環状に配置される複数の導電性トラック（７２，７３，７４）を有するスリップリング（６８）とを備えるトルク検出装置において、
前記入力回転体（４３）に回転トルクが入力されていない状態では前記出力および入力回転体（３２，４３）の回転軸線を中心とする仮想円に沿って略Ｃ字状となるように形成されて該回転軸線に直交する平面に沿って配置される前記動力伝達部材（６１）が、相互に対向配置される前記出力および入力回転体（３２，４３）間に設けられ、前記スリップリング（６８）に、前記固定部材（６９）に設けられた回転数検出用ブラシ（８１，８１₁，８１₂）を接触させる環状の回転数検出用トラック（７５，７５₁，７５₂）が、該スリップリング（６８）の回転に応じて周期的に変化する電気信号を前記回転数検出用ブラシ（８１，８１₁，８１₂）から得ることを可能として前記複数の導電性トラック（７２〜７４）と同心状に設けられることを特徴とするトルク検出装置。
前記複数の導電性トラック（７２〜７４）および回転数検出用トラック（７５，７５₁，７５₂）が、前記スリップリング（６８）の固定部材（６９）側の一面に設けられ、該スリップリング（６８）の他面と、前記出力および入力回転体（３２，４３）の他方（４３）との一体回転を可能にして前記スリップリング（６８）の他面に対向する検出用回転部材（７０）との間に、前記検出部（９４）が設けられることを特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。
回転体（３２）の回転数を検出するための回転数検出装置において、前記回転体（３２）に対して固定位置に在る固定部材（６９）および回転体（３２）の一方に固定される被検出部材（６８）に、共通な電位を有する複数の極（７６，７６₁，７６₂）と、それらの極（７６，７６₁，７６₂）からの距離変化に応じて当該極（７６，７６₁，７６₂）との間の電気抵抗値が変化するようにして前記各極（７６，７６₁，７６₂）間に介在する複数の電気抵抗体（７７，７７₁，７７₂）とが前記回転体（３２）の回転軸線まわりに環状に配置されて成る回転数検出用トラック（７５，７５₁，７５₂）が設けられ、前記回転体（３２）および固定部材（６９）の他方に、前記回転数検出用トラック（７５，７５₁，７５₂）に接触するブラシ（８１，８１₁，８１₂）が、前記回転体（４３）の回転に伴なう前記各極（７６，７６₁，７６₂）および各電気抵抗体（７７，７７₁，７７₂）との接触位置変化に応じて周期的な電気信号を得ることを可能として設けられることを特徴とする回転数検出装置。
前記被検出部材（６８）は、固定部材（６９）との間の電気信号の授受を可能として回転体（３２）に固定されるスリップリングであり、該スリップリングに設けられた環状の導電性トラック（７４）の周方向に等間隔をあけた位置にそれぞれ連なる複数の極（７６，７６₁，７６₂）と、それらの極（７６，７６₁，７６₂）間に介在する複数の電気抵抗体（７７，７７₁，７７₂）とで構成される回転数検出用トラック（７５，７５₁，７５₂）が、前記導電性トラック（７４）と同心状にしてスリップリングに設けられることを特徴とする請求項３記載の回転数検出装置。
前記被検出部材（６８）に、該被検出部材（６８）の周方向に位相をずらせた一対の回転数検出用トラック（７５₁，７５₂）が同心環状に設けられることを特徴とする請求項３または４記載の回転数検出装置。
単一の前記回転数検出用トラック（７５）に接触する一対の回転数検出用ブラシ（８１₁，８１₂）が、被検出部材（６８）の周方向に沿う極（７６）および電気抵抗体（７７）への両ブラシ（８１₁，８１₂）の接触位置の位相を相互にずらせて、前記回転体（３２）または固定部材（６９）に設けられることを特徴とする請求項３まはた４記載の回転数検出装置。