JP3866365B2

JP3866365B2 - Electric assist wheelchair

Info

Publication number: JP3866365B2
Application number: JP11071797A
Authority: JP
Inventors: 眞二高柳; 邦彦田中
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2017-04-28
Also published as: JPH10295733A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドリムに入力されるトルクに応じたアシスト力を電動モータから後輪のホイールハブに付与するようにした電動アシスト車椅子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
入力トルクに応じたアシスト動力を後輪に作用せしめるようにした電動アシスト車椅子が、たとえば特開平３−１５４６８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】
ところが、上記従来のものでは、ハンドリムハブからホイールハブに動力を伝達するための動力伝達部材としてトーションバーが用いられており、入力トルクに応じた変形量を比較的大きくしてトルク検出を容易とするためにはトーションバーの長さを比較的長くせざるを得ない。このため、後輪の軸線方向に沿って比較的長いスペースをトーションバーの設置スペースとして確保しなければならず、その分だけ車椅子の幅が大きくなるので、狭い場所での車椅子の通行に支障を来たすことがある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、動力伝達部材が占めるスペースを後輪の軸線に沿う方向で比較的短くし、トルク検出に必要な部分をコンパクトに構成して車椅子の幅を小さく設定可能とした電動アシスト車椅子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車体フレームに固定される車軸に回転自在に支承される後輪のホイールハブと、ハンドリムに連結されて前記ホイールハブの軸線方向外方に配置されるハンドリムハブと、前記ハンドリム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ハンドリムハブからホイールハブに伝達することを可能としてハンドリムハブおよびホイールハブ間を連結する動力伝達部材と、該動力伝達部材の弾性変形に伴なうハンドリムハブおよびホイールハブ間の回転位相差を検出する位相差検出手段と、該位相差検出手段の検出値に応じたアシスト力を前記ホイールハブに付与する電動モータとを備える電動アシスト車椅子において、前記車軸の半径方向を長方形とした矩形の横断面形状を有するとともに前記ホイールハブおよびハンドリムハブの回転軸線に直交する平面内で前記車軸を略全周にわたって囲繞する略Ｃ字状に形成される単一の前記動力伝達部材が、該動力伝達部材の両端を前記ホイールハブおよび前記ハンドリムハブにそれぞれ連結して前記ホイールハブおよび前記ハンドリムハブ間のスペースに配置され、前記位相差検出手段が、前記ホイールハブに固定されるスリップリングと、前記ハンドリムハブに固定されて前記スリップリングに対向するカバー間に設けられて前記ホイールハブ内に収容されることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、動力伝達部材がホイールハブおよびハンドリムハブの回転軸線に直交する平面内で略Ｃ字形に形成されていることにより、後輪の軸線に沿う方向で動力伝達部材の占めるスペースを極力小さく設定することができ、トルク検出に必要な部分をコンパクトに構成し、車椅子の幅を比較的小さく設定することが可能となる。
【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、前記ハンドリムハブの前記ホイールハブへの対向面に、ホイールハブおよびハンドリムハブの回転軸線を中心とした環状の溝が設けられ、該溝内に前記動力伝達部材が収容、配置されることにより、ハンドリムハブおよびホイールハブ間に動力伝達部材が配置されているにもかかわらず、ハンドリムハブをホイールハブにより近接させることが可能であり、したがって車椅子の幅をより小さく設定することができる。
【０００８】
また請求項３記載の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記ホイールハブを同軸に貫通する車軸が車体フレームに固定され、前記ハンドリムハブに同軸に固着されたリング体が前記車軸に回転自在に支承され、前記ホイールハブの軸線方向外端部が前記リング体に回転自在に支承され、前記ホイールハブの軸線方向内端部が、前記車体フレームに固定される支持部材に回転自在に支承され、前記動力伝達部材が前記リング体を囲繞して配置されることにより、動力伝達部材が回転体および操作入力体間に設けられるにもかかわらず、車体フレームに固定された車軸および支持部材でホイールハブの両端部を回転自在に支承することができ、後輪に作用する路面荷重を該後輪の軸線方向両端部で支持するようにし、コンパクトな構成で後輪の支持剛性を高めることができる。
【０００９】
さらに請求項４記載の発明によれば、上記請求項１ないし３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記動力伝達部材の一端部を前記ホイールハブおよび前記ハンドリムハブの一方に連結する連結ピンと、前記ホイールハブおよび前記ハンドリムハブの他方に設けられて前記連結ピンの端部を緩やかに挿入せしめる規制凹部とで、前記ホイールハブおよび前記ハンドリムハブの相対角変位量を規制する角変位量規制機構が構成されることにより、動力伝達部材の一端部をホイールハブもしくはハンドリムハブに連結する連結ピンを角変位量規制機構の構成要素として用いるようにし、部品点数の増大を回避しつつ角変位量規制機構を構成することができる。
【００１０】
【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一実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１ないし図１２は本発明の一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。
【００１２】
先ず図１において、この電動アシスト車椅子の車体フレーム１４は、上フレーム１６および左、右一対の下フレーム１７…を備えるものであり、座席１５が上フレーム１６に支持され、該座席１５の左右両側にそれぞれ配置される後輪Ｗ_R…ならびに両後輪Ｗ_R…の前方に配置される左右一対の前輪Ｗ_F…が両下フレーム１７…にそれぞれ支持される。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
前輪Ｗ_Fは、キャスターであり、上下に延びる前輪軸２９を上端に有する支持部材３０の下端に軸支され、前輪軸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。
【００１７】
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ホイールハブ３２と、該ホイールハブ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。
【００１８】
車体フレーム１４における下フレーム１７の後輪支持部２３には、ホイールハブ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されるものであり、車軸３７は前記カバー３６およびホイールハブ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。
【００１９】
ホイールハブ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の軸線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およびホイールハブ３２で囲まれる収納室４１内に塵埃が侵入するのを防止すべくホイールハブ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。
【００２０】
図４を併せて参照して、ホイールハブ３２の軸線方向外方にはハンドリムハブ４３が車軸３７の軸線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。
【００２１】
ハンドリムハブ４３の軸線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…で固着されており、該リング体４６はホイールハブ３２の軸線方向外端部内に挿入される。しかも該リング体４６の内周と、車軸３７の外周との間には、内輪および外輪間にシール材４８ａが設けられた第１のシール軸受４８₁と、前記シール材を有しない軸受４８₂とが、第１のシール軸受４８₁を軸線方向外方側に配置して並設される。また車軸３７の軸線方向に沿うホイールハブ３２の外端部内周すなわち第２ハブ半体４０の外端部内周と前記リング体４６の外周との間には、内輪および外輪間にシール材４９ａが設けられた第２のシール軸受４９が設けられる。さらに収納室４１内においてカバー３６の内面側には支持部材としての支持板５０が締結されており、ホイールハブ３２の軸線方向内端部すなわち前記スリーブ４０ａの内端部外周と前記支持板５０との間には軸受５１が設けられる。すなわち、ホイールハブ３２の軸線方向外端部がリング体４６に回転自在に支承され、ホイールハブ３２の軸線方向内端部が車体フレーム１４に固定される支持板５０に回転自在に支承されることになり、ホイールハブ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、ホイールハブ３２との相対回転を可能として車軸３７の軸線まわりに回転可能である。
【００２２】
収納室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と、ホイールハブ３２との間に設けられる伝動機構６０が収納室４１内に収納される。而して該伝動機構６０は、駆動軸５２に固定された駆動ギヤ５３と、ホイールハブ３２のスリーブ４０ａにスプライン５５を介して結合されるとともに前記駆動ギヤ５３に噛合する被動ギヤ５４とから成るものであり、電動モータ３８の動力を、該伝動機構６０を介してホイールハブ３２すなわち後輪Ｗ_Rに付与することが可能である。
【００２３】
またハンドリムハブ４３の中央部外面には、リング体４６および車軸３７間に設けられている第１のシール軸受４８₁および軸受４８₂が車軸３７の軸線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。
【００２４】
図５を併せて参照して、ハンドリムハブ４３およびホイールハブ３２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弾性変形しつつホイールハブ３２に伝達するための単一の動力伝達部材６１を介して連結される。この動力伝達部材６１は、車軸３７の半径方向を長辺とした長方形の横断面形状を有するとともに前記ホイールハブ３２およびハンドリムハブ４３の回転軸線に直交する平面内で前記リング体４６を略全周にわたって囲繞する略Ｃ字状に形成されてハンドリムハブ４３およびホイールハブ３２の第２ハブ半体４０間のスペース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に圧入される連結ピン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によりホイールハブ３２の第２ハブ半体４０に連結される。しかもハンドリムハブ４３のホイールハブ３２への対向面には、車軸３７の軸線を中心とした環状の溝６７が設けられており、動力伝達部材６１は該溝６７内に収容、配置される。
【００２５】
ハンドリムハブ４３およびホイールハブ３２間には、両者４３，３２の相対角変位量を規制するための角変位量規制機構６６が設けられており、該角変位量規制機構６６は、前記連結ピン６２と、該連結ピン６２の頭部を緩やかに挿入せしめるようにしてホイールハブ３２の第２ハブ半体４０に設けられる円形の規制凹部６４とで構成される。またハンドリムハブ４３には、前記ボルト６３の頭部を回転操作するための操作孔６５が設けられている。
【００２６】
ハンドリムハブ４３に回転トルクが入力されたときに、前記角変位量規制機構６６で規制される相対角変位量内でハンドリムハブ４３およびホイールハブ３２が相対角変位することが可能であり、その相対角変位により動力伝達部材６１は入力回転トルクに応じた変形量で弾性変形しつつ、その回転トルクをホイールハブ３２に伝達することになる。
【００２７】
収納室４１内には、スリップリング６８と、車軸３７の軸線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内方カバー６９と、車軸３７の軸線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外方カバー７０とが収納される。
【００２８】
スリップリング６８は、複数のボルト７１…によりホイールハブ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、ホイールハブ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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…の軸線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。
【００３１】
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。
【００３２】
ハンドリムハブ４３に締着されているリング体４６の第１および第２のシール軸受４８₁，４９間、すなわちリング体４６の軸線方向内端には、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、ホイールハブ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…においてボルト８９…によりリング体４６に固着されて収納室４１内に配置されるものであり、それらの透孔９０…は、ホイールハブ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。
【００３３】
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。
【００３４】
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ホイールハブ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位相差検出手段９４が設けられる。
【００３５】
この位相差検出手段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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、位相差検出手段９４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。
【００３８】
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すなわちホイールハブ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すなわちホイールハブ３２の回転数を検出することが可能となる。
【００３９】
ところで、車椅子の進行方向すなわち後輪Ｗ_Rの回転方向は回転方向判別手段１０３により判別される。この回転方向判別手段１０３は、図１２で示すように、支持板５０に固定的に配設される回転方向検出スイッチ１０４と、被動ギヤ５４の回転時の摩擦接触により被動ギヤ５４に従動して回動すべく被動ギヤ５４の基部外周に設けられた環状溝部５４ａに装着されるフリクションスプリング１０５と、該フリクションスプリング１０５の被動ギヤ５４に従動した回動範囲を規制する規制ピン１０６とで構成される。
【００４０】
フリクションスプリング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フリクションスプリング１０５の被動ギヤ５４に追随した回動が阻止される。
【００４１】
このような回転方向判別手段１０３では、後輪Ｗ_Rすなわちホイールハブ３２が後進方向（図１２の時計方向）に回転するときには、被動ギヤ５４の回転に追随してフリクションスプリング１０５が被動ギヤ５４の軸線まわりに図１２の時計方向に回動して押圧部１０５ａが回転方向検出スイッチ１０４の検出子１０４ａから離反して図１２の実線で示すように規制ピン１０６で規制される位置まで回動し、またホイールハブ３２が前進方向（図１２の反時計方向）に回転するときには、被動ギヤ５４の回転に追随してフリクションスプリング１０５が被動ギヤ５４の軸線まわりに図１２の反時計方向に回動し、図１２の鎖線で示すように規制ピン１０６で規制される位置まで回動した押圧部１０５ａにより回転方向検出スイッチ１０４の検出子１０４ａが押圧されることになる。したがって回転方向検出スイッチ１０４のオン・オフにより後輪Ｗ_Rの前・後進が判別される。
【００４２】
次にこの実施例の作用について説明すると、ハンドリムハブ４３からホイールハブ３２に弾性変形しつつトルクを伝達するための単一の動力伝達部材６１が、車軸３７の半径方向を長辺とした長方形の横断面形状を有するとともに前記ホイールハブ３２およびハンドリムハブ４３の回転軸線に直交する平面内で前記リング体４６を略全周にわたって囲繞する略Ｃ字状に形成されるので、後輪Ｗ_Rの軸線に沿う方向で動力伝達部材６１の占めるスペースを極力小さく設定することができ、したがってトルク検出のための構造をコンパクトに構成して、車椅子の幅を比較的小さく設定することが可能となる。
【００４３】
上記動力伝達部材６１は、ハンドリムハブ４３のホイールハブ３２への対向面に設けられた環状の溝６７に収容、配置されるものであるので、ハンドリムハブ４３およびホイールハブ３２間に動力伝達部材６１が配置されているにもかかわらず、ハンドリムハブ４３をホイールハブ３２により近接させることができ、車椅子の幅をより小さく設定することができる。
【００４４】
またホイールハブ３２を同軸に貫通する車軸３７が車体フレーム１４に固定され、ハンドリムハブ４３に固着されてホイールハブ３２の軸線方向外端部内に挿入されるリング体４６が車軸３７に回転自在に支承され、ホイールハブ３２の軸線方向外端部がリング体４６に回転自在に支承され、車体フレーム１４に固定された支持板５０にホイールハブ３２の軸線方向内端部すなわちスリーブ４０ａが回転自在に支承され、動力伝達部材６１はリング体４６を囲繞するように配置されている。したがって、動力伝達部材６１がホイールハブ３２およびハンドリムハブ４３間に設けられるにもかかわらず、車体フレーム１４に固定された車軸３７および支持板５０でホイールハブ３２の軸線方向両端部を回転自在に支承することができ、後輪Ｗ_Rに作用する路面荷重を該後輪Ｗ_Rの軸線方向両端部で支持するようにし、コンパクトな構成で後輪Ｗ_Rの支持剛性を高めることができる。
【００４５】
しかも、ハンドリムハブ４３を車体フレーム１４側に回転自在に支承するために第１のシール軸受４８₁が、ハンドリムハブ４３に締着されたリング体４６と車軸３７との間に設けられ、またハンドリムハブ４３に対する相対回転を自在としてホイールハブ３２を車体フレーム１４側に回転自在に支承する第２のシール軸受４９が、前記リング体４６とホイールハブ３２の軸線方向外端部との間に設けられている。すなわちハンドリムハブ４３およびホイールハブ３２を相対回転自在として車軸３７すなわち車体フレーム１４に支承するための２つの軸受４８₁，４９をシール軸受とすることにより、ホイールハブ３２の軸線方向外端側での収納室４１のシールを確実に果すことができ、摩擦力が生じるシール材を用いないのでフリクションロスの増大を回避するとともに部品点数の増大を回避した簡単な構成で、ホイールハブ３２の軸線方向外方側での収納室４１の防水、防塵機能を高めることができる。それに加えて、収納室４１の内端側を塞いで車体フレーム１４に固定されるカバー３６に、ホイールハブ３２の軸線方向内端部に弾発的に接触する環状のシール部材４２が装着されるので、ホイールハブ３２の軸線方向内端側での収納室４１の防水、防塵機能を高めることができ、ホイールハブ３２の軸線方向外方側での収納室の防水、防塵機能が向上するのと相まって、収納室４１の防水、防塵機能をより高めることができ、収納室４１内に在る位相差検出手段９４および伝動機構６０の信頼性および耐久性を向上することができる。
【００４６】
また位相差検出手段９４は、第１および第２のシール軸受４８₁，４９間のリング体４６に連なる連結腕８８と、ホイールハブ３２との間に設けられるものであり、動力伝達部材６１と位相差検出手段９４との連結部が第１および第２のシール軸受４８₁，４９間に配置されるので、その該連結部に特別のシール構造を設けることが不要である。
【００４７】
さらに動力伝達部材６１をホイールハブ３２およびハンドリムハブ４３に連結する連結ピン６２を、角変位量規制機構６６の構成要素として用いるようにしたことにより、部品点数の増大を回避しつつ角変位量規制機構６６を構成することが可能となる。
【００４８】
ところで、電動モータ３８の作動は、位相差検出手段９４で検出される入力トルクと、回転数検出端子１０２から得られる回転数とに加えて、回転方向判別手段１０３による判別結果にも基づいて制御されるものである。そのため、前進走行時にハンドリム４５から後向きのトルクが入力されたり、後進走行時にハンドリム４５から前向きのトルクが入力されても、電動モータ３８の作動方向や作動量を急激に変化することなく、その作動方向および作動量を緩やかに変化させることができる。たとえば、前進走行時の後向きトルク入力時には、そのときのトルク入力および回転数に見合った回生ブレーキとすることにより、スムーズな減速もしくは惰行を得ることができ、後進走行時の前向き入力時にも同様である。
【００４９】
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。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、後輪の軸線方向に沿う方向で動力伝達部材の占めるスペースを極力小さく設定することを可能とし、トルク検出のための構造をコンパクトに構成することができる。
【００５１】
また請求項２記載の発明によれば、ハンドリムハブおよびホイールハブ間に動力伝達部材が配置されているにもかかわらず、ハンドリムハブをホイールハブにより近接させて、車椅子の幅をより小さく設定することができる。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、動力伝達部材がホイールハブおよびハンドリムハブ間に設けられるにもかかわらず、コンパクトな構成で後輪の支持剛性を高めることができる。
【００５３】
さらに請求項４記載の発明によれば、動力伝達部材の一端部をホイールハブもしくはハンドリムハブに連結する連結ピンを角変位量規制機構の構成要素として用いるようにし、部品点数の増大を回避しつつ角変位量規制機構を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【符号の説明】
１４・・・車体フレーム
３２・・・ホイールハブ
３７・・・車軸
３８・・・電動モータ
４３・・・ハンドリムハブ
４５・・・ハンドリム
４６・・・リング体
５０・・・支持部材としての支持板
６１・・・動力伝達部材
６２・・・連結ピン
６４・・・規制凹部
６６・・・角変位量規制機構
６７・・・溝
９４・・・位相差検出手段
Ｗ_R・・・後輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric assist wheelchair in which an assist force according to torque input to a hand rim is applied from an electric motor to a wheel hub of a rear wheel.
[0002]
[Prior art]
An electric assist wheelchair in which assist power corresponding to input torque is applied to a rear wheel is already known, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-15468.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional one, a torsion bar is used as a power transmission member for transmitting power from the hand rim hub to the wheel hub, and the torque can be easily detected by relatively increasing the amount of deformation according to the input torque. In order to do so, the length of the torsion bar must be made relatively long. For this reason, a relatively long space along the axial direction of the rear wheel must be secured as a space for installing the torsion bar, and the width of the wheelchair increases accordingly, which obstructs the passage of the wheelchair in a small place. May come.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the space occupied by the power transmission member is made relatively short in the direction along the axis of the rear wheel, and a portion necessary for torque detection is configured to be compact so that the width of the wheelchair is increased. An object is to provide an electric assist wheelchair that can be set small.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 It is rotatably supported on an axle fixed to the body frame. A wheel hub of the rear wheel, a hand rim hub connected to the hand rim and disposed axially outward of the wheel hub, and the rotational torque from the hand rim hub while being elastically deformed according to the rotational torque input to the hand rim A power transmission member that enables transmission to the wheel hub and connects between the hand rim hub and the wheel hub, and a phase difference detection that detects a rotational phase difference between the hand rim hub and the wheel hub due to elastic deformation of the power transmission member. In an electrically assisted wheelchair comprising: means and an electric motor that applies an assist force according to a detection value of the phase difference detecting means to the wheel hub; The axle has a rectangular cross-sectional shape in which the radial direction of the axle is rectangular, and is formed in a substantially C-shape that surrounds the axle substantially over the entire circumference in a plane perpendicular to the rotation axis of the wheel hub and hand rim hub. The power transmission member is disposed in a space between the wheel hub and the hand rim hub with both ends of the power transmission member coupled to the wheel hub and the hand rim hub, respectively, and the phase difference detecting means includes the wheel A slip ring fixed to the hub and a cover fixed to the hand rim hub and opposed to the slip ring are accommodated in the wheel hub. It is characterized by that.
[0006]
According to such a configuration, the power transmission member is formed in a substantially C shape in a plane perpendicular to the rotation axis of the wheel hub and the hand rim hub, so that the power transmission member occupies the direction along the axis of the rear wheel. The space can be set as small as possible, the portion necessary for torque detection can be made compact, and the width of the wheelchair can be set relatively small.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, an annular surface around the rotation axis of the wheel hub and the hand rim hub is formed on the surface of the hand rim hub that faces the wheel hub. The power transmission member is accommodated and disposed in the groove, so that the hand rim hub is closer to the wheel hub even though the power transmission member is disposed between the hand rim hub and the wheel hub. Therefore, the width of the wheelchair can be set smaller.
[0008]
According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, the axle that passes through the wheel hub coaxially is fixed to the vehicle body frame and fixed to the hand rim hub coaxially. A ring body is rotatably supported on the axle, an axially outer end portion of the wheel hub is rotatably supported on the ring body, and an axially inner end portion of the wheel hub is fixed to the body frame. The power transmission member is rotatably supported by the support member, and the power transmission member is disposed so as to surround the ring body. Both ends of the wheel hub can be rotatably supported by the fixed axle and support member, and the road surface load acting on the rear wheel is supported at both ends in the axial direction of the rear wheel. It is possible to increase the support rigidity of the rear wheel in a compact configuration.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, one end of the power transmission member is connected to one of the wheel hub and the hand rim hub. An angular displacement amount that regulates a relative angular displacement amount of the wheel hub and the hand rim hub by a coupling pin and a restriction recess that is provided on the other of the wheel hub and the hand rim hub and gently inserts an end portion of the coupling pin. By configuring the restriction mechanism, the connecting pin that connects one end of the power transmission member to the wheel hub or hand rim hub is used as a component of the angular displacement restriction mechanism, and the angular displacement is avoided while increasing the number of parts. A quantity regulating mechanism can be configured.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on one embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0011]
1 to 12 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view of an electric assist wheelchair, FIG. 2 is a rear view taken along line 2-2 in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line 3-3 in FIG. 4, FIG. 4 is a sectional view taken along arrow 4 in FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line 5-5 in FIG. 7 is a front view of the slip ring as seen from the direction of arrows 6-6, FIG. 7 is a rear view of the inner cover as seen from the direction of arrows 7-7 in FIG. 3, and FIG. 8 is a view taken along lines 8-8 in FIG. 9 is a front view of the outer cover as viewed from the direction of the arrow, FIG. 9 is a rear view of the slip ring as viewed from the direction of the arrow 9-9 in FIG. 3, and FIG. FIG. 11 is a timing chart showing the output from the rotation speed detection terminal and the waveform shaping result thereof, and FIG. 12 is a sectional view taken along line 12-12 of FIG.
[0012]
First, in FIG. 1, the body frame 14 of the electric assist wheelchair includes an upper frame 16 and a pair of left and right lower frames 17..., And a seat 15 is supported by the upper frame 16. Rear wheel W arranged in each _R ... and both rear wheels W _R A pair of left and right front wheels W arranged in front of _F Are supported by the lower frames 17.
[0013]
The upper frame 16 has a handrail portion 18a at the upper portion, is formed in an endless manner, and is disposed on the left and right sides of the seat 15 with a space in front and behind the seat portion 15a in the seat 15. Cross members 19 and 20 installed between the side frames 18 under the seat portion 15a to support the two locations, and both side frames behind the back portion 15b to support the back portion 15b of the seat 15. 18 is composed of a cross member 21 erected across.
[0014]
The lower frame 17 extends in the front-rear direction at a position spaced below the upper frame 16, and connects the front wheel support portion 22, the rear wheel support portion 23, and the front and rear wheel support portions 22, 23. It consists of a pair of upper and lower pipe-shaped frame members 24, 25, and the middle part of both frame members 24, 25 is formed by bending downward.
[0015]
The front end of the front wheel support portion 22 is integrally provided with a support tube 22a that is slightly inclined rearward as it goes upward, and a support rod 26 that penetrates the support tube 22a can adjust its height position. As fixedly supported by the support cylinder 22a. Thus, a step 27 is provided between the lower ends of the support rods 26 respectively supported by the front end support cylinders 22a in the left and right lower frames 17. A cross member 28 is installed between the rear portions of the front wheel support portions 22.
[0016]
Front wheel W _F Is a caster and is pivotally supported by the lower end of a support member 30 having a front wheel shaft 29 extending in the vertical direction at the upper end, and the front wheel shaft 29 is rotatable by a bearing housing 31 fixed to the middle portion in the front-rear direction of the front wheel support portion 22. It is supported by.
[0017]
2 and 3 together, the rear wheel W _R Is a wheel hub 32 formed in a ring shape, a plurality of spokes 33 extending radially from a plurality of locations spaced in the circumferential direction of the wheel hub 32, and a rim provided on the outer end of the spokes 33. 34 and a tire 35 attached to the rim 34.
[0018]
The rear wheel support portion 23 of the lower frame 17 in the body frame 14 includes a cover 36 that covers the inner end side of the wheel hub 32, and a rear wheel W _R And one end of an axle 37 that is coaxial with the shaft 37 is detachably fixed. The axle 37 extends outward through the cover 36 and the wheel hub 32. The cover 36 is fastened with an electric motor 38 having a rotational axis at a position shifted from the axis of the axle 37.
[0019]
The wheel hub 32 integrally has a first hub half 39 formed in a cylindrical shape having the same axis as the axle 37 and having a smaller diameter toward the outside, and a sleeve 40a coaxially surrounding the axle 37. The second hub half 40 is bolted to the axially outer end of the first hub half 39. Half of each of the spokes 33 is connected to the first hub half 39 and the remaining half. The half spokes 33... Are connected to the second hub half 40. Moreover, the outer peripheral edge of the cover 36 is elastically applied to the inner surface of the inner end portion of the first hub half 39 in the wheel hub 32 in order to prevent dust from entering the storage chamber 41 surrounded by the cover 36 and the wheel hub 32. An annular seal member 42 that comes into sliding contact is mounted.
[0020]
Referring also to FIG. 4, a hand rim hub 43 is arranged on the outer side in the axial direction of the wheel hub 32 so as to be coaxial with the axis of the axle 37, and a plurality of spokes 44 extending radially from the hand rim hub 43. A hand rim 45 having a ring shape coaxial with the axle 37 is provided at the outer end.
[0021]
A ring body 46 coaxial with the axle 37 is fixed to the inner side in the axial direction of the hand rim hub 43 with a plurality of bolts 47. The ring body 46 is inserted into the axially outer end of the wheel hub 32. . Moreover, a first seal bearing 48 is provided between the inner ring and the outer ring between the inner ring and the outer ring, between the inner ring and the outer ring. ₁ And a bearing 48 that does not have the sealing material. ₂ The first seal bearing 48 ₁ Are arranged side by side on the axially outer side. A seal member 49a is provided between the inner ring and the outer ring between the inner circumference of the outer end of the wheel hub 32 along the axial direction of the axle 37, that is, the outer circumference of the second hub half 40 and the outer circumference of the ring body 46. A provided second seal bearing 49 is provided. Further, a support plate 50 as a support member is fastened to the inner surface side of the cover 36 in the storage chamber 41, and the inner end of the wheel hub 32 in the axial direction, that is, the outer periphery of the inner end of the sleeve 40a, the support plate 50, Between them, a bearing 51 is provided. That is, the outer end portion in the axial direction of the wheel hub 32 is rotatably supported on the ring body 46, and the inner end portion in the axial direction of the wheel hub 32 is rotatably supported on the support plate 50 fixed to the vehicle body frame 14. Thus, the wheel hub 32 can rotate around the axis of the axle 37, and the hand rim hub 43 can rotate relative to the wheel hub 32, and can rotate around the axis of the axle 37.
[0022]
A drive shaft 52 connected to the electric motor 38 is inserted into the storage chamber 41, and a transmission mechanism 60 provided between the drive shaft 52 and the wheel hub 32 is stored in the storage chamber 41. Thus, the transmission mechanism 60 includes a drive gear 53 fixed to the drive shaft 52 and a driven gear 54 coupled to the sleeve 40 a of the wheel hub 32 via the spline 55 and meshing with the drive gear 53. The power of the electric motor 38 is supplied to the wheel hub 32, that is, the rear wheel W via the transmission mechanism 60. _R It is possible to give to.
[0023]
A first seal bearing 48 provided between the ring body 46 and the axle 37 is provided on the outer surface of the center portion of the hand rim hub 43. ₁ And bearing 48 ₂ Is provided with a recess 57 that faces a nut 56 that is screwed onto the outer end of the axle 37 so as to prevent the shaft 37 from detaching outwardly in the axial direction of the axle 37. A cap 58 that covers the outer end of the axle 37 and the nut 56 is fitted into the open end of the recess 57.
[0024]
Referring also to FIG. 5, the hand rim hub 43 and the wheel hub 32 transmit the rotational torque input to the hand rim hub 43 to the wheel hub 32 while elastically deforming the hand rim 45 when the hand rim 45 is rotated by human power. for single It is connected via a power transmission member 61. This power transmission member 61 is A substantially C-shape that has a rectangular cross-sectional shape with the radial direction of the axle 37 as a long side and that surrounds the ring body 46 over substantially the entire circumference in a plane orthogonal to the rotation axis of the wheel hub 32 and the hand rim hub 43. Formed into The space between the hand rim hub 43 and the second hub half 40 of the wheel hub 32 Arranged One end of the power transmission member 61 is connected to the hand rim hub 43 by a connection pin 62 press-fitted into the hand rim hub 43, and the other end of the power transmission member 61 is connected to the wheel hub 32 by a bolt 63. Connected to the second hub half 40. In addition, an annular groove 67 centering on the axis of the axle 37 is provided on the surface of the hand rim hub 43 facing the wheel hub 32, and the power transmission member 61 is accommodated and disposed in the groove 67.
[0025]
Between the hand rim hub 43 and the wheel hub 32, there is provided an angular displacement amount regulating mechanism 66 for regulating the relative angular displacement amount of both 43 and 32. The angular displacement amount regulating mechanism 66 is connected to the connecting pin 62. And a circular restricting recess 64 provided in the second hub half 40 of the wheel hub 32 so that the head of the connecting pin 62 is gently inserted. The hand rim hub 43 has an operation hole 6 for rotating the head of the bolt 63. 5 Is provided.
[0026]
When rotational torque is input to the hand rim hub 43, the hand rim hub 43 and the wheel hub 32 can be displaced relative to each other within the relative angular displacement controlled by the angular displacement control mechanism 66. Due to the angular displacement, the power transmission member 61 is elastically deformed by a deformation amount corresponding to the input rotational torque, and transmits the rotational torque to the wheel hub 32.
[0027]
Inside the storage chamber 41, a slip ring 68, an inner cover 69 disposed so as to cover the inner side of the slip ring 68 along the axial direction of the axle 37, and a slip ring 68 along the axial direction of the axle 37 And an outer cover 70 arranged so as to cover the outer side.
[0028]
The slip ring 68 is fixed to the inner surface of the outer end portion of the first hub half 39 in the wheel hub 32 by a plurality of bolts 71, and rotates integrally with the wheel hub 32. As shown in FIG. 6, first to third conductive tracks 72, 73, 74 formed in an annular shape are formed on one surface of the slip ring 68, that is, the surface facing the inner cover 69, respectively. Are provided concentrically with the axle 37 at intervals from the radially outer side to the inner side, and annularly further inwardly than the third conductive track 74 along the radial direction of the slip ring 68. The formed rotation speed detection track 75 is provided concentrically with each of the conductive tracks 72 to 74. That is, the slip ring 68 is formed in a ring plate shape from a non-conductive material, and the first to third conductive tracks 72 to 74 are formed in a foil shape made of a conductive material on one surface of the slip ring 68. Each is provided. Further, the rotational speed detection track 75 is arranged at a plurality of, for example, twelve locations at equal intervals in the circumferential direction of the slip ring 68 and formed by a conductive material, and between the poles 76. A plurality of, for example, twelve electric resistors 77... In addition, each of the poles 76 is connected to twelve locations at equal intervals in the circumferential direction of the third conductive track 74, and each of the poles 76 has the same potential as the third conductive track 74 in common. become.
[0029]
On the other hand, on the surface facing the slip ring 68 of the inner cover 69, at a position spaced apart in the circumferential direction, as shown in FIG. The second brush 79 slidably contacting the second conductive track 73, the third brush 80 slidably contacting the third conductive track 74, and the rotation speed detection brush 81 slidably contacting the rotation speed detection track 75 are fixed. The
[0030]
The inner cover 69 is integrally provided with arm portions 82 and 82 projecting radially outward at two locations spaced in the circumferential direction, and the arm portion 82 and 82 are attached to the cover 36. The tips of the guide pins 83... Implanted in the fixed support plate 50 are inserted. Each guide pin 83 is provided with a hook-shaped receiving member 84 that contacts the arm portion 82 so as to be movable in the axial direction of each guide pin 83. Springs 85 are provided between the plates 50, respectively. These springs 85... Exhibit a relatively weak spring force for urging the inner cover 69 so that the brushes 78 to 81 are brought into sliding contact with the corresponding tracks 72 to 75, respectively.
[0031]
An annular groove 86 is provided on the outer periphery of the inner cover 69, and conducting wires (not shown) connected to the brushes 78 to 81 are drawn out from the annular groove 86.
[0032]
First and second seal bearings 48 of the ring body 46 fastened to the hand rim hub 43 ₁ 49, that is, at the inner end in the axial direction of the ring body 46, connecting members 88 are fixed by bolts 89 at two locations spaced in the circumferential direction of the ring body 46. Moreover, the connecting member 88 is fixed in the ring body 46 by bolts 89 in the through holes 90 provided in the sleeve 40a of the second hub half 40 in the wheel hub 32 and disposed in the storage chamber 41. The through holes 90 are formed to have a size that allows relative angular displacement between the wheel hub 32, that is, the sleeve 40a, and the hand rim hub 43, that is, the connecting arm 88.
[0033]
Referring also to FIG. 8, the outer cover 70 is formed in a substantially sector shape by a non-conductive material, and is connected to the connecting member 88 by bolts 91. 68 is arranged to face the inner cover 69 on the opposite side. In addition, a cylindrical regulating cylinder portion 70 a surrounding the sleeve 40 a is integrally provided on the inner peripheral portion of the outer cover 70, and the slip ring 68 and the inner peripheral portion of the inner cover 69 are connected to the slip ring 68. While being regulated so that the distance between the inner and outer covers 69, 70 is kept at a predetermined value, the inner cylinder is supported by the regulating cylinder portion 70a.
[0034]
The other surface of the slip ring 68, that is, the surface opposite to the one surface facing the inner cover 69 where the first to third conductive tracks 72 to 74 and the rotation speed detection track 75 are provided, and the outer cover 70. Phase difference detecting means 94 for detecting a relative angular displacement amount between the wheel hub 32, that is, the slip ring 68 and the hand rim hub 43, that is, the outer cover 70 according to the torque input to the hand rim hub 43. Is provided.
[0035]
As shown in FIG. 9, the phase difference detecting means 94 is formed in an arc shape centered on the axis of the axle 37 and provided on the other surface of the slip ring 68, and the axis of the axle 37 is centered. An electric resistance portion 96 formed on the other side of the slip ring 68 on the inner side of the conductive portion 95 and a fourth brush fixed to the outer cover 70 so as to be in sliding contact with the conductive portion 95. 97 and a fifth brush 98 which is electrically connected to the fourth brush 97 and fixed to the outer cover 70 so as to be in sliding contact with the electric resistance portion 96.
[0036]
One end portion 96 a of the electric resistance portion 96 is electrically connected to the second conductive track 73, and the other end portion 96 b of the electric resistance portion 96 is electrically connected to the third conductive track 74.
[0037]
The electric circuits in the slip ring 68, the inner cover 69 and the outer cover 70 are configured as shown in FIG. That is, among the first to third brushes 78 to 80 and the rotation speed detecting brush 81 fixed to the inner cover 69 located at a fixed position with respect to the slip ring 68 and the outer cover 70, the first conductivity is selected. The first brush 78 slidably contacting the track 72 is connected to the torque detection terminal 99, and the second brush 79 slidably contacting the second conductive track 73 is connected to the positive side of the battery 100 and slidably contacts the third conductive track 74. The third brush 80 is grounded. In addition, the fifth brush 98 that is in sliding contact with the electric resistance portion 96 in which the second conductive track 72 is electrically connected to the one end portion 96a and the third conductive track 73 is electrically connected to the other end portion 96b includes the fourth brush 97 and the conductive material. The first conductive track 72 is conducted through the portion 95. Therefore, a voltage corresponding to the output voltage of the battery 100 acts between both ends of the electric resistance portion 96 in the phase difference detecting means 94, and the slip ring 68 and the outer cover corresponding to the torque input to the hand rim hub 43. When a relative angular displacement occurs between 70, the voltage output corresponding to the distance between the contact position of the fifth brush 98 with the electric resistance portion 96 and both ends of the electric resistance portion 96 is a value corresponding to the input torque. The torque is output from the torque detection terminal 99.
[0038]
The rotation speed detection brush 81 that is in sliding contact with the rotation speed detection track 75 is connected to the positive side of the battery 100 via the voltage dividing resistor 101, and is interposed between the rotation speed detection brush 81 and the voltage dividing resistance 101. A rotation speed detection terminal 102 is connected. In addition, the poles 76 in the rotation speed detection track 75 are electrically connected to the third conductive track 74, and the poles 76 are grounded in common. Therefore, when the slip ring 68 is rotated, the rotation speed detection terminal 102 is connected to the rotation speed detection track 75 and the rotation speed detection brush 81 shown in FIG. A voltage output that changes as shown in FIG. 11B is obtained, and a pulse that changes periodically as shown in FIG. 11C is obtained by shaping the output from the rotation speed detection terminal 102. Can be obtained. In addition, the frequency of the pulsed electric signal changes according to the rotational speed of the slip ring 68, that is, the wheel hub 32, and the slip ring 68, that is, the wheel hub 32 is counted by counting the output per unit time of the pulse signal. It is possible to detect the number of rotations.
[0039]
By the way, the traveling direction of the wheelchair, that is, the rear wheel W _R The rotation direction is determined by the rotation direction determination means 103. As shown in FIG. 12, the rotation direction discriminating means 103 is driven by the driven gear 54 by the rotation direction detection switch 104 fixedly disposed on the support plate 50 and the frictional contact during the rotation of the driven gear 54. The friction spring 105 is mounted on an annular groove 54a provided on the outer periphery of the base of the driven gear 54 to be rotated, and a restriction pin 106 that restricts the rotation range of the friction spring 105 driven by the driven gear 54. The
[0040]
The friction spring 105 has a substantially U-shaped pressing portion 105a that contacts the detector 104a of the rotation direction detection switch 104 and makes the rotation direction detection switch 104 conductive when the driven gear 54 rotates counterclockwise in FIG. It is formed and provided integrally. In addition, a restriction pin 106 is implanted in the support plate 50 so as to be positioned in the pressing portion 105 a, and when the pressing portion 105 a comes into contact with the restriction pin 106, it follows the driven gear 54 of the friction spring 105. Rotation is prevented.
[0041]
In such a rotation direction discriminating means 103, the rear wheel W _R That is, when the wheel hub 32 rotates in the reverse direction (clockwise in FIG. 12), the friction spring 105 rotates around the axis of the driven gear 54 in the clockwise direction in FIG. The portion 105a moves away from the detector 104a of the rotation direction detection switch 104 and rotates to a position regulated by the regulation pin 106 as shown by a solid line in FIG. 12, and the wheel hub 32 moves forward (counterclockwise in FIG. 12). 12), the friction spring 105 rotates in the counterclockwise direction in FIG. 12 around the axis of the driven gear 54, following the rotation of the driven gear 54, and at the restriction pin 106 as shown by the chain line in FIG. The detector 104a of the rotation direction detection switch 104 is pressed by the pressing portion 105a rotated to the regulated position. Therefore, the rear wheel W is turned on / off by the rotation direction detection switch 104. _R The forward / reverse of is determined.
[0042]
Next, the operation of this embodiment will be described. For transmitting torque while being elastically deformed from the hand rim hub 43 to the wheel hub 32. single The power transmission member 61 is A substantially C-shape that has a rectangular cross-sectional shape with the radial direction of the axle 37 as a long side and that surrounds the ring body 46 over substantially the entire circumference in a plane orthogonal to the rotation axis of the wheel hub 32 and the hand rim hub 43. Formed into So rear wheel W _R The space occupied by the power transmission member 61 in the direction along the axis of the wheel can be set as small as possible. Therefore, the structure for detecting torque can be made compact and the width of the wheelchair can be set relatively small. .
[0043]
Since the power transmission member 61 is housed and arranged in an annular groove 67 provided on the surface of the hand rim hub 43 facing the wheel hub 32, the power transmission member 61 is interposed between the hand rim hub 43 and the wheel hub 32. However, the hand rim hub 43 can be brought closer to the wheel hub 32, and the width of the wheelchair can be set smaller.
[0044]
An axle 37 that passes through the wheel hub 32 coaxially is fixed to the vehicle body frame 14, and a ring body 46 that is fixed to the hand rim hub 43 and inserted into the outer end in the axial direction of the wheel hub 32 is rotatably supported on the axle 37. The outer end of the wheel hub 32 in the axial direction is rotatably supported by the ring body 46, and the inner end of the wheel hub 32 in the axial direction, that is, the sleeve 40a is rotatably supported by the support plate 50 fixed to the body frame 14. The power transmission member 61 is disposed so as to surround the ring body 46. Therefore, although the power transmission member 61 is provided between the wheel hub 32 and the hand rim hub 43, both ends in the axial direction of the wheel hub 32 are rotatably supported by the axle 37 and the support plate 50 fixed to the vehicle body frame 14. Rear wheel W that can _R The road load acting on the rear wheel W _R The rear wheel W has a compact structure and is supported at both axial ends. _R Support rigidity can be increased.
[0045]
Moreover, the first seal bearing 48 is used to rotatably support the hand rim hub 43 on the vehicle body frame 14 side. ₁ Is provided between the ring body 46 fastened to the hand rim hub 43 and the axle 37, and is capable of rotating relative to the hand rim hub 43 so that the wheel hub 32 is rotatably supported on the body frame 14 side. A seal bearing 49 is provided between the ring body 46 and the outer end portion in the axial direction of the wheel hub 32. That is, the two bearings 48 for supporting the hand rim hub 43 and the wheel hub 32 on the axle 37, that is, the vehicle body frame 14 to be relatively rotatable. ₁ , 49 can be used as seal bearings to securely seal the storage chamber 41 on the outer end side in the axial direction of the wheel hub 32 and avoid the increase in friction loss because no sealant that generates frictional force is used. In addition, the waterproof and dustproof function of the storage chamber 41 on the axially outer side of the wheel hub 32 can be enhanced with a simple configuration that avoids an increase in the number of parts. In addition, an annular seal member 42 that elastically contacts the inner end in the axial direction of the wheel hub 32 is mounted on the cover 36 that closes the inner end of the storage chamber 41 and is fixed to the vehicle body frame 14. Therefore, the waterproof and dustproof function of the storage chamber 41 on the inner side in the axial direction of the wheel hub 32 can be enhanced, and the waterproof and dustproof function of the storage chamber on the outer side in the axial direction of the wheel hub 32 is improved. In combination, the waterproof and dustproof functions of the storage chamber 41 can be further enhanced, and the reliability and durability of the phase difference detection means 94 and the transmission mechanism 60 present in the storage chamber 41 can be improved.
[0046]
The phase difference detecting means 94 includes first and second seal bearings 48. ₁ , 49 are provided between the connecting arm 88 connected to the ring body 46 and the wheel hub 32, and the connecting portion between the power transmission member 61 and the phase difference detecting means 94 is the first and second seal bearings. 48 ₁ 49, it is not necessary to provide a special seal structure at the connecting portion.
[0047]
Further, the connecting pin 62 for connecting the power transmission member 61 to the wheel hub 32 and the hand rim hub 43 is used as a component of the angular displacement regulating mechanism 66, so that the angular displacement regulation is avoided while avoiding an increase in the number of parts. The mechanism 66 can be configured.
[0048]
Incidentally, the operation of the electric motor 38 is controlled based on the determination result by the rotation direction determination means 103 in addition to the input torque detected by the phase difference detection means 94 and the rotation speed obtained from the rotation speed detection terminal 102. It is what is done. Therefore, even if a backward torque is input from the hand rim 45 during forward traveling or a forward torque is input from the hand rim 45 during backward traveling, the operation direction and operation amount of the electric motor 38 are not changed suddenly. The direction and the operation amount can be changed gradually. For example, when a backward torque is input during forward travel, smooth braking or coasting can be obtained by using a regenerative brake that matches the torque input and rotational speed at that time, and the same applies to forward input during reverse travel. is there.
[0049]
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. Is possible.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the space occupied by the power transmission member in the direction along the axial direction of the rear wheel can be set as small as possible, and the structure for torque detection is configured in a compact manner. be able to.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, the width of the wheelchair can be set smaller by bringing the hand rim hub closer to the wheel hub even though the power transmission member is disposed between the hand rim hub and the wheel hub. Can do.
[0052]
According to the third aspect of the present invention, although the power transmission member is provided between the wheel hub and the hand rim hub, the support rigidity of the rear wheel can be increased with a compact configuration.
[0053]
According to a fourth aspect of the present invention, the connecting pin for connecting one end of the power transmission member to the wheel hub or the hand rim hub is used as a component of the angular displacement regulating mechanism, while avoiding an increase in the number of parts. An angular displacement regulating mechanism can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an electric assist wheelchair.
FIG. 2 is a rear view taken along line 2-2 of FIG.
3 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of FIG. 2, and is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
4 is a view taken in the direction of arrow 4 in FIG. 3;
5 is an enlarged cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG.
6 is a front view of the slip ring as seen from the direction of arrows 6-6 in FIG. 3;
7 is a rear view of the inner cover as seen from the direction of arrows 7-7 in FIG. 3;
8 is a front view of the outer cover as viewed from the direction of arrows 8-8 in FIG. 3;
9 is a rear view of the slip ring as seen from the direction of arrows 9-9 in FIG. 3;
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an electric circuit for torque detection and rotation speed detection.
FIG. 11 is a timing chart showing an output from a rotation speed detection terminal and a waveform shaping result thereof.
12 is a cross-sectional view taken along line 12-12 of FIG.
[Explanation of symbols]
14 ... Body frame
32 ... Wheel hub
37 ... Axle
38 ... Electric motor
43 ... Hand rim hub
45 ... Hand rim
46 ... Ring body
50 ... Support plate as support member
61 ... Power transmission member
62 ... Connecting pin
64 ... Regulating recess
66 ... Angular displacement control mechanism
67 ... groove
94 ... Phase difference detection means
W _R ···Rear wheel

Claims

A wheel hub (32) of a rear wheel (W _R ) rotatably supported on an axle (37) fixed to the body frame (14), and an axis of the wheel hub (32) connected to a hand rim (45) The hand rim hub (43) disposed outward in the direction and the rotational torque transmitted from the hand rim hub (43) to the wheel hub (32) while being elastically deformed according to the rotational torque input to the hand rim (45). A power transmission member (61) for connecting the hand rim hub (43) and the wheel hub (32) to each other, and the hand rim hub (43) and the wheel hub ( 32) a phase difference detection means (94) for detecting the rotational phase difference between the two, and an assist force corresponding to the detection value of the phase difference detection means (94) is applied to the wheel hub (32). In motor-assisted wheelchair comprising an electric motor (38) that the rotational axis of the wheel hub (32) and Handorimuhabu (43) with a radial having a rectangular cross-sectional shape having a long side of the axle (37) A single power transmission member (61) formed in a substantially C-shape that surrounds the axle (37) over substantially the entire circumference in a plane perpendicular to the wheel, and both ends of the power transmission member (61) are connected to the wheel. A hub (32) and the hand rim hub (43) are connected to the wheel hub (32) and the hand rim hub (43), respectively. 32) a slip ring (68) fixed to the hand rim hub (43) and a cover (68) facing the slip ring (68). Electrically assisted wheelchair, characterized in that 0) provided between housed in the wheel hub (32) within.

An annular groove (67) centering on the rotation axis of the wheel hub (32) and the hand rim hub (43) is provided on the surface of the hand rim hub (43) facing the wheel hub (32). 67. The electrically assisted wheelchair according to claim 1, wherein the power transmission member (61) is housed and arranged in 67).

An axle shaft (37) passing through the wheel hub (32) coaxially is fixed to the vehicle body frame (14), and a ring body (46) secured coaxially to the hand rim hub (43) rotates around the axle shaft (37). The wheel hub (32) is rotatably supported, and the outer end portion in the axial direction of the wheel hub (32) is rotatably supported by the ring body (46), and the inner end portion in the axial direction of the wheel hub (32) is supported by the body frame (14). 3. The support member (50) fixed to the support member (50) is rotatably supported, and the power transmission member (61) is disposed so as to surround the ring body (46). Electric assist wheelchair.

A connecting pin (62) for connecting one end of the power transmission member (61) to one of the wheel hub (32) and the hand rim hub (43), and the wheel hub (32) and the hand rim hub (43). An angular displacement that restricts the relative angular displacement of the wheel hub (32) and the hand rim hub (43) with a restricting recess (64) that is provided on the other side and gently inserts the end of the connecting pin (62). The electric assist wheelchair according to any one of claims 1 to 3, wherein a quantity regulating mechanism (66) is configured.