TW391942B - Wheeled chair driven by muscular power - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/ ) 本發明關於一種肌力驅動的輪車，特別是輪椅，具有 至少一驅動輪，有一個無聯動裝置的電外轉子馬達整合到 該驅動輪中，該馬達聯接在一靜止之輪容納裝置(4)與轉動 之輪功能單元之間，且可經由一控制裝置控制，以輸出一 附加之轉矩，其中該輪容納裝置(4)的外周圍設有該外轉子 馬達的定子，而該外轉子馬達的轉子〔它經滾珠軸承支持 在該輪容納裝置上〕與該轉動之輪功能單元連接。 在德新型專利DE9422016U1有一種此類實施例，它發 表了一種可行駛裝置（它係主要用人力或動物力量驅動， 特別是拉動或推動）的電輔助驅動器。外轉子馬達的定子 (Stator)設在一靜止的輪容納裝置的一輪緣。（Radkranz)上， 而該轉動之輪功能單元直接地以可轉動方式支承在輪容網 裝置的軸轂上。這種可轉動的輪部分包含一個各邊封閉的 殻體’將該輪搭住，其內側帶有外轉子磁鐵，而前端側可 與一個罐形外部螺合，該外部將該殼體前端側及其外周圍 包圍住’且其外周上有一彈性輪胎。有一三相電流同步馬 達用於作輔助驅動器。輪軸設計成縱向延伸的箱形式，電 池設在其中。但輪子也可有整合之馬達及本身之整合之電 池及相之控制裝置。輪子設在軸端(Achsstummel)上，該軸 可利用防轉的插頭連接手段固定，該插頭連接手段與通入 輪子中的控制導線，供電導線及類似物組合。對於力矩感 測器而言’主要設有拉測呈條帶。在此，該輔助驅動器主 要設置給一種用手拉的高爾夫球車用者。 本發明的目的在於將上述之輪車特別是就其結構及其 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） iir — l----雙--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（〕） 控制方面改善。 由上述輪車著手，這種目的依本發明係利用以下特點 達成： (a) 該輪容納裝置圍成一個圓環狀室，該圓環狀室呈同 心繞著該輪容納裝置的一轂部段導進，該馬達控制裝置及 一蓄電池及/或一電池設在該圓環狀室中； (b) 該轉子支承在輪容納裝置的徑向外周圍上； ©該驅動輪設有一握持輪胎； (d)馬達控制裝置(9)接受一力矩感測器的信號，該感測 器用於檢出由手加到握持輪胎的轉矩。 在一第一實施例中，該力矩感測器可具有二個圓環盤 ，設成同且互相距相同間隔，它們具有等寬度之明暗扇形 區，被一條與軸平行的光束掃瞄，且與握持輪胎或轉子殼 體連接，且係上下經由一扭轉彈簧相連接，其中將光束之 減弱當作類比信號以代表指引値，以控制外轉子馬達。 在一種變更之實施例中，如果握持輪胎經由彈簧片與 一銷連接，該銷支承在該轉動之輪功能單元之一〔且宜在 該輪緣(Felge)〕成爲可相對於一旋轉產生器轉動的方式， 該旋轉產生器將銷的轉動（這是用手施到握持輪胎中之轉 矩的結果）轉換成一電信號，此信號加到馬達控制裝置， 則甚有利。 在另一種變更之實施例中，如果握持輪胎經彈簧片與 一軸連接，該軸支承在轉動之輪功能單元之一（且宜在· •中）成爲可轉動方式，且在運動上與一行程環(Hubring) 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2_ί〇 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .¾----'‘----訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ___B7___ 五、發明說明（$ ) 耦合，使得用手施轉矩到握持輪胎中造成軸的轉動使行程 環平行輪軸相對於該輪的一個不能在輪軸上轉動的部分（ 且宜爲徑向外側固定在該輪容納裝置的感測器）移動，該 感測器將行環的行程轉換成一電信號，此電信號加到馬達 控制裝置，則甚有利。 此驅動輪宜只利用機械方式經由一快速聯接裝置與車 架連接，此外不需電連接。 利用本發明這種沿徑向遠在外側的滾珠軸承，可使旋 轉質量減少，且造成一朝向前端側開口的較大的建入空間 ，以容納蓄電池，控制電子電路以及力矩感測器。 使用一個具高作用轉矩及低轉速之電換流馬達，如此 可省却一聯動裝置。如此輪子空轉時的摩擦極小。馬達只 在加速或刹車階段中受控制。當省却該電子電路或在蓄電 池用空時，此輪車的性質和一習知手動之輪椅一樣。 力矩感測器的類比信號爲控制馬達的指引値。這種根 據微處理機的控制裝置經由感測器把轉子(Rotor)相對於定 子(Stator)的位置測出。利用電子功率驅動器，使定子的磁 場以適當方式配合轉子的位置，而產生一對應的力矩以將 輪子剎止或加速。經由適當之電子切換，可將剎止時發生 的一部分能量利用來將蓄電池充電。此力矩放大的量可經 由一種可能之調整方式由車子使用者決定。 宜使用一種蓄電池，它由一種鎳/鎘或金屬/混合電 池的連接組構成，電瓶殻體可作成形狀接合方式。就可利 用的體積而言，我們得到較大的電容量。爲了使更換蓄電 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297ϋ) " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 _ 五、發明說明（★) 池時操作更容易，故它設有一快速聯接裝置。爲了顯示蓄 電容量，該蓄電池中宜整合入一個相關的顯示器。 在力矩感測器第一實施例中，本發明的測量原理係根 據光束減弱。所要測量的力量使該經由扭轉彈性之聯接裝 置互相連接的圓盤的旋轉較少。由於明暗區域之重疊，在 扇形寬度內的光束減弱係正比於圓環盤互相之轉動角度。 因此力矩可用無接觸方式作檢出，其中，在固定之電子電 路上的感測器把在輪轉動時的力矩檢出，在此，並不需將 一旋轉的環的電信號經由易故障的硏磨環傳輸到一固定的 電子電路。 力矩感測器的二種另外的實施方案各具有一強固的運 動機構以作力矩傳輸，因此特別不易故障。 本發明其他優點見於實施例的說明。 在圖式中顯示本發明三個實施例爲例。圖式中： 第一圖經一輪椅之右後驅動輪的一垂直剖面圖， 第二圖經力矩感測器之機械部分的分解圖，其比例尺 比第一圖小， 第三圖係第二圖之細節A的立體圖，比例尺比第二圖 大， 第四圖係就第一圖力矩感測器作了變更之實施例對應 於第一圖的示圖， 第五圖係就力矩感測器重新作變更之實施例對應於第 四圖之示圖。 7 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297^釐] "_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) o^--------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 五、發明說明（亡） 〔圖號說明〕 ⑴ 驅動輪 ⑵ 聯接裝置 ⑶ 車底盤 ⑷ (輪)容納裝置 (4a) 轂部段 (5) 輪緣 (6) 氣嘴 (7) 握持輪胎 (8) 圓環形室 (9) 控制裝置 (10) 蓄電池 (11) 定子 (12) 轉子的殻體環 (13) 滾珠軸承 (14) 外轉子磁鐵 (15) 圓盤 (16) 光束 (17) 明暗區 (18) 扭轉彈簧 (19) 防轉裝置 (20) 彈簧片 (21) 銷 (22) 旋轉檢出器 ----'---,-------------訂-------!線，'- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明說明（) (23) 軸 (24) 行程環 (25) 感測器 (26) 槓桿 (27) 推桿 第一圖顯示一驅動輪(1)，它只用機械方式經由一快速 聯接裝置(2)與一輪車（圖未詳示，特別是一輪椅）的車底 盤(3)連接。靜止的輪容納裝置(4)利用一防轉裝置（19)使它 不能相對車部分(3)作相對轉動。在驅動輪（1)中整合入一個 無聯動裝置的電外轉子馬達’它設在一個靜止的輪容納裝 置(4)與該轉動的功能單元之間’功能單兀包含一個具有拉 起的氣嘴(Pneu)(6)的輪緣(Felge)(5)，以及一個握持輪胎， 以使用手將轉矩施入。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 靜止的輪容納裝置(4)圍住一個圓環形室(8)，它呈同心 繞著輪容納裝置(4)的一轂部段(4a)導進，且該室(8)中設有 一控制該外轉子馬達的控制裝罝(9)，以及一個蓄電池（10) ，作該外轉子馬達的驅動電源。該輪容納裝置(4)之沿徑向 外側接到圓環形室(8)的壁上固定著外轉子馬達的定子（11) ，該定子帶有靜止繞組。此外，在輪容納裝置(4)之外側周 圍上支承著一個轉子殼體環(2)，它搭住定子（11)，且經由 一滾珠軸承（13)支持在輸容納裝置(4)的環形框條上，且其 內側帶有外轉子磁鐵（14)，與定子(11)的靜止繞組對立，形 成一狹空氣縫隙。 轉子殻體環(12)之與外轉子磁鐵（14)對立的外側帶有輪 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7____ 五、發明說明（η ) 功能單元(5)⑹⑺，隨轉子殼體環(12)轉動。 控制裝置(9)由一光學力矩感測器收到信號，該感測器 係用於檢出用手施入握持輪胎(7)中的轉矩。此力矩感測器 有二個圓盤（15)，設成同軸且相隔一段軸向距離，它們具 有同寬之明暗區（17)，受到一道與軸平行的光束(16)照射， 且與該握持輪胎(7)或轉子殼體環(12)連接且經一扭轉彈簧 (18)上下互相連接。在此，光束之減弱情形呈類比信號方 式，代表控制外轉子馬達的指引値。 在第四圖中所示之變更實施例中，握持輪胎(7)經由彈 簧片(20)與一銷(21)連接，該銷支持在輪緣(5)中，可繞一條 與輪軸垂直的銷軸相對於一旋轉檢出器(22)轉動。該旋轉 檢出器(22)把一種銷旋轉〔這是用手施一力矩到握持輪胎 (7)中的結果〕轉換成一電信號，此信號送到馬達控制裝置 (9)。如此，銷(21)的旋轉依施入轉矩的大小以及彈簧片(20) 的彈簧常數而定。由旋轉檢出器(22)所產生的信號可用光 學方式或用無線電波從該輪子之旋轉部分傳輸到輪子之不 轉部分中的馬達控制裝置(9)上。 在第五圖的實施例中，握持輪胎(7)經彈簧片(20)與一 軸(23)連接，該軸(23)以可轉動的方式支承在該輪緣(5)中， 且與一行程環(24)作運動聯接，使得用手施入握持輪胎(7) 中的轉矩造成之軸(23)的轉動使行程環(24)平行於輪軸移動 ，且相對於一個沿徑向外側固定在輪容納裝置(4)上的感測 器(25)移動。後者將行程環(24)的行程轉換成一電信號，此 信號加到馬達控制裝置(9)。 10 ϋ張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公楚) ---->---'-------------訂---------線' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（S' ) 此垂直於輪軸的軸(23)與行程環(24)的運動連接作用係 經由一槓桿(26)達成，該槓桿垂直樞接在軸(23)上，有一推 桿(27)與該槓桿外端聯接成可轉動方式，推桿之另一端與 該行程環(24)聯接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) : 訂--------—線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 391942 c| ， Do 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 · 一種肌力驅動的輪車，特別是輪椅，具有至少一 驅動輪（1)，有一個無聯動裝置的電外轉子馬達（11)(12)(14) 整合到該驅動輪中，該馬達聯接在一靜止之輪容納裝置(4) 與轉動之輪功能單元(5)(6)(7)之間，且可經由一控制裝置 (9)控制，以輸出一附加之轉矩，其中該輪容納裝置(4)的外 周圍設有該外轉子馬達(11)(12)(14)的定子，而該外轉子馬 達（11)(12)(14)的轉子（12)(14)〔爸經滾珠軸承（13)支持在該 輪容納裝置(4)上〕與該轉動之輪功能單元(5)⑹(7)連接， 其特徵在以下特點： (a) 該輪容納裝置(4)圍成一個圓環狀室(8)，該圓環狀室 呈同心繞著該輪容納裝置(4)的一轂部段(4a)導進，該馬達 控制裝置(9)及一蓄電池（10)及/或一電池設在該圓環狀室 ⑻中； (b) 該轉子（12)(14)支承在輪容納裝置(4)的徑向外周圍 上； ©該驅動輪(1)設有一握持輪胎(7); 經濟部智慧財產局員工消費合#.社印製 ⑹馬達控制裝置（9)接受一力矩感測器（15)(16)(17) ’ (20)(21)(22)，（20)(23)(24)(25)的信號，該感測器用於檢出由 手加到握持輪胎(7)的轉矩。 2 *如申請專利範圍第1項之輪車，其中： 該力矩感測器（150(16)(17)有二個圓環盤（15)，設成同 軸且互相隔一段距離，它們具有等寬的明暗區（17) ’被一 道與軸平行之光束(16)照射，且經一扭轉彈簧(18)上下互相 連接，其中呈類比信號方式的光束減弱情形代表一指引値 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 391942 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 ，用於控制外轉子馬達(11)(12)(14)。 3 .如申請專利範圍第1項之輪車，其中： 該握持輪胎(7)經彈簧片(20)與一銷(21)連接，該銷支承 在該旋轉之輪功能單元⑸⑹(7)之一中，且宜在輪緣(5)中 支承成可相對於一轉速檢出器(22)轉動的方式，用手施轉 矩到握持輪胎(7)中造成之銷的旋轉被轉換成一電信號，.此 信號送到馬達控制裝置(9)。 4 ♦如申請專利範圍第1項之輪車，其中： 該握持輪胎(7)經彈簧片(20)與一軸(23)連接，該軸以可 轉動方式支承在旋轉的功能單元(5)(6)(7)之一中，且宜在該 輪緣(5)中，且與一行程環(24)呈運動聯接’使得用手施入 握持輪胎(7)中的轉矩造成的軸(23)的轉動使行程環(24)平行 於輪軸相對於一個感測器(25)移動，該感測器固定在輪子 之不轉部分上，且宜在徑向外側在輪容納裝置(4)上，它將 行程環(24)的行程轉換成一電信號，.此電信號送到馬達控 制裝置(9)。 5 .如申請專利範圍第1或第2項之輪車’其中： 該驅動輪(1)或其靜止之輪容納裝置(1)只用機械方式經 由一快速聯接裝置(2)與該車底盤(3)連接。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂.· 歧、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）