專(zhuān)利名稱(chēng)：力矩檢測(cè)裝置和轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于例如帶電動(dòng)助推器的自行車(chē)和帶電動(dòng)助推器的輪椅等器械的力矩檢測(cè)裝置和轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置。
為了把與輸入力矩相應(yīng)的助推器動(dòng)力作用到車(chē)輪上而設(shè)有檢測(cè)輸入力矩的電位差計(jì)的輪椅，已從日本專(zhuān)利公報(bào)、例如特開(kāi)平8-117291號(hào)等得知。
可是，人們希望帶電動(dòng)助推器的自行車(chē)和帶電動(dòng)助推器的輪椅等器械在施加輸入力矩之后，檢測(cè)車(chē)輪等回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速和行進(jìn)速度并反映在助推器動(dòng)力的控制上。為了滿(mǎn)足這要求，在以前的器械上除了設(shè)置電位差計(jì)等輸入力矩檢測(cè)裝置以外，還設(shè)置由固定在回轉(zhuǎn)體上的信號(hào)轉(zhuǎn)子或齒輪和電磁耦合線(xiàn)圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)速檢測(cè)器等，由此引起零件數(shù)增加。
本發(fā)明是為了解決這問(wèn)題而作出的，它的第1目的是提供一種力矩檢測(cè)器，該力矩檢測(cè)器在具有力矩檢測(cè)功能的基礎(chǔ)上，還具有回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速檢測(cè)功能，在不增加零件數(shù)的情況下能檢測(cè)轉(zhuǎn)速。而本發(fā)明的第2目的是提供一種能用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速的新穎的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置。
為了達(dá)到上述第1目的，本發(fā)明第一方案的力矩檢測(cè)裝置設(shè)有輸出回轉(zhuǎn)體，能?chē)@與上述輸出回轉(zhuǎn)體相同的軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)的輸入回轉(zhuǎn)體，能與輸入到輸入回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)力矩相應(yīng)地進(jìn)行彈性變形、同時(shí)將回轉(zhuǎn)力矩傳遞給上述輸出回轉(zhuǎn)體的動(dòng)力傳遞構(gòu)件，相對(duì)于上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體處于固定位置的固定構(gòu)件，檢測(cè)與輸入到輸入回轉(zhuǎn)體的力矩相應(yīng)的輸出和輸入回轉(zhuǎn)體的相對(duì)角位移量的檢測(cè)部，以及具有將檢測(cè)部檢測(cè)的檢測(cè)電信號(hào)傳遞到上述固定構(gòu)件側(cè)、能與上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體的一方成一體地回轉(zhuǎn)而且成同心環(huán)狀地配置的多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶的滑環(huán)；其特征在于在上述滑環(huán)上與上述多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶同心狀地設(shè)置上述固定構(gòu)件上的轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷所接觸的環(huán)狀轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶，并使得能從上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷得到隨著滑環(huán)的回轉(zhuǎn)而周期性變化的電信號(hào)。
按照本發(fā)明第一方案，由于能使滑環(huán)與輸出回轉(zhuǎn)體或輸入回轉(zhuǎn)體一起回轉(zhuǎn)并與此相應(yīng)地、從轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷得到周期性變化的電信號(hào)，這電信號(hào)的頻率與滑環(huán)的回轉(zhuǎn)速度相應(yīng)地變化，因而能檢測(cè)滑環(huán)的回轉(zhuǎn)速度，即輸出回轉(zhuǎn)體或輸入回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速；由于利用了發(fā)收從檢測(cè)部輸出的力矩檢測(cè)電信號(hào)用的滑環(huán)，因而能在防止零件數(shù)的增加的同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)。
本發(fā)明第2方案，在本發(fā)明第1方案的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)把上述多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶和轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶設(shè)置在上述滑環(huán)的固定構(gòu)件側(cè)的一面上，在這滑環(huán)的另一面和檢測(cè)用回轉(zhuǎn)構(gòu)件之間設(shè)置著上述檢測(cè)部，使上述檢測(cè)用回轉(zhuǎn)構(gòu)件能與上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體的另一方成一體地回轉(zhuǎn)、并與上述滑環(huán)的另一面相對(duì)著，能有效地利用滑環(huán)的表里兩面，能用緊湊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行力矩檢測(cè)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)。
為了達(dá)到第2目的，本發(fā)明第3方案的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，其特征在于在相對(duì)于上述回轉(zhuǎn)體處于固定位置上的固定構(gòu)件和回轉(zhuǎn)體中一方的被檢測(cè)構(gòu)件上，設(shè)置著轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶，這轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶通過(guò)將具有共同電位的多個(gè)極和介于這些極之間的多個(gè)電阻體圍繞著上述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)成環(huán)狀地配置而構(gòu)成；在上述回轉(zhuǎn)體和固定構(gòu)件的另一方設(shè)置著與上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶相接觸的電刷，并且使其能相應(yīng)于上述回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的上述各極和各電阻體接觸位置的變化得到周期性變化的電信號(hào)。
按照本發(fā)明的第3方案，由于電刷與各個(gè)極及各個(gè)電阻體的接觸位置隨著回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)而變化，并能以與回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的頻率周期性地得到隨著電刷和電阻體的接觸位置與電阻體兩側(cè)的極之間的距離變化而變化的電信號(hào)，所以能根據(jù)這電信號(hào)的頻率檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的第4方案，在本發(fā)明第3方案的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，使上述被檢測(cè)構(gòu)件是能與固定構(gòu)件間發(fā)收電信號(hào)地固定在回轉(zhuǎn)體上的滑環(huán)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶與上述導(dǎo)電性環(huán)帶同心狀地設(shè)置在滑環(huán)上；上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶是由分別相連于沿設(shè)置在上述滑環(huán)上的環(huán)狀導(dǎo)電性環(huán)帶的周向空開(kāi)相等間隔的位置的多個(gè)極和介于這些極之間的多個(gè)電阻體構(gòu)成，從而能以有效地利用滑環(huán)的緊湊結(jié)構(gòu)得到回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度。
本發(fā)明的第5方案，在本發(fā)明第3和第4方案的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在上述被檢測(cè)構(gòu)件上成同心環(huán)狀地設(shè)置沿上述被檢測(cè)構(gòu)件的周向使相位偏離的一對(duì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶；本發(fā)明的第6方案，在本發(fā)明第3和第4方案的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將與單一的上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶相接觸的一對(duì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷設(shè)置在上述回轉(zhuǎn)體或固定構(gòu)件上，并使兩個(gè)電刷與沿著被檢測(cè)構(gòu)件周向的極和電阻體的接觸位置的相位相互偏離。因此，可以相應(yīng)于回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)獲得隔開(kāi)相位差出現(xiàn)的2個(gè)電信號(hào)，根據(jù)該電信號(hào)相對(duì)出現(xiàn)時(shí)期相應(yīng)于回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的變化，可檢測(cè)出回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)方向，為了檢測(cè)回轉(zhuǎn)方向，不需要轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶和轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷以外的裝置，即可在檢測(cè)轉(zhuǎn)速的同時(shí)檢測(cè)回轉(zhuǎn)方向。
對(duì)附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明如下

圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的帶電動(dòng)助推器的輪椅的側(cè)視圖。
圖2是沿圖1的2-2線(xiàn)方向的背視圖。
圖3是圖2的主要部分放大的縱斷面圖，是沿圖4的3-3線(xiàn)的斷面圖。
圖4是沿圖3的箭頭4方向的視圖。
圖5是沿圖4的5-5線(xiàn)的放大斷面圖。
圖6是從圖3的6-6線(xiàn)的方向看到的滑環(huán)的正視圖。
圖7是從圖3的7-7方向看到的內(nèi)蓋的背視圖。
圖8是從圖3的8-8方向看到的外蓋的正視圖。
圖9是從圖3的9-9方向看到的滑環(huán)的背視圖。
圖10是表示力矩檢測(cè)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)用的電路結(jié)構(gòu)的線(xiàn)路圖。
圖11是表示轉(zhuǎn)速檢測(cè)端頭的輸出及其波形整形結(jié)果的定時(shí)圖。
圖12是沿圖3的12-12線(xiàn)取得的斷面圖。
圖13是第2實(shí)施例的與圖6相對(duì)應(yīng)的滑環(huán)的正視圖。
圖14是表示從圖13的滑環(huán)得到的轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電信號(hào)的定時(shí)圖。
圖15是第3實(shí)施例的與圖7相對(duì)應(yīng)的內(nèi)蓋的背視圖。
下面，參照著附圖所示的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1～圖12表示本發(fā)明的第1實(shí)施例，其中、圖1是帶電動(dòng)助推器的輪椅的側(cè)視圖、圖2是沿圖1的2-2線(xiàn)方向的背視圖、圖3是圖2的主要部分放大的縱斷面圖，是沿圖4的3-3線(xiàn)的斷面圖、圖4是沿圖3的箭頭4方向的視圖、圖5是沿圖4的5-5線(xiàn)的放大斷面圖、圖6是從圖3的6-6線(xiàn)的方向看到的滑環(huán)的正視圖、圖7是從圖3的7-7方向看到的內(nèi)蓋的背視圖、圖8是從圖3的8-8方向看到的外蓋的正視圖、圖9是從圖3的9-9方向看到的滑環(huán)的背視圖、圖10是表示力矩檢測(cè)和轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用的電路結(jié)構(gòu)的線(xiàn)路圖、圖11是表示從轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)端頭的輸出及其波形整形結(jié)果的定時(shí)圖、圖12是沿圖3的12-12線(xiàn)取得的斷面圖。
在圖1中，帶有電動(dòng)助推器的輪椅設(shè)有座位15、分別配置在上述座位15的左右兩側(cè)的后輪WR、WR、配置在兩個(gè)后輪WR的前方的左右一對(duì)前輪WF、WF，座位15支承在上構(gòu)架16上，而每對(duì)前輪WF和后輪WR則分別支承在左右一對(duì)的下構(gòu)架17上。
上構(gòu)架16由側(cè)構(gòu)架18、18、橫撐件19、20和橫撐件21構(gòu)成，上述側(cè)構(gòu)架18、18是上部有扶手部18a、連成無(wú)端頭狀而且配置在座位15的左右兩側(cè)的；上述橫撐件19、20是在座位15的座墊部15a的前后、將間隔開(kāi)的2個(gè)部位支撐住、架設(shè)在座墊部15a下方的兩側(cè)構(gòu)架18、18之間；上述橫撐件21用于支撐座位15的靠背15b，在這靠背15b后方架設(shè)于兩個(gè)側(cè)構(gòu)架18、18之間。
下構(gòu)架17在上構(gòu)架16的下方空開(kāi)一定間隔的位置上、沿前后方向延伸，由前輪支持部22、后輪支持部23、連接前輪和后輪支持部22、23的上下一對(duì)管狀構(gòu)架件24、25構(gòu)成，兩構(gòu)架件24、25的中間部形成為向下彎曲的形狀。
在前輪支持部22的前端、成一體地設(shè)置著支持筒22a，它稍微向后側(cè)傾斜地從下向上延伸，貫通這支持筒22a的支持桿26固定地支承在支持筒22a里，支持桿26的高度位置可調(diào)整。而且，在分別由左右下構(gòu)架17、17前端的支持筒22a、22a支持的支持桿26、26的下端間設(shè)置著踏板27。在兩個(gè)前輪支持部22、22的后部之間還架設(shè)著橫撐件28。
前輪WF是小腳輪，它借助支軸支承在支持構(gòu)件30的下端，支持構(gòu)件30的上端有沿著上下延伸的小腳輪軸29，小腳輪軸29由固緊在前輪支持部22的前后方向中間部上的軸承保持架31能自由回轉(zhuǎn)地支承。
下面，參照?qǐng)D2和圖3。后輪WR由形成環(huán)狀的作為輸出回轉(zhuǎn)體的輪轂32，從沿輪轂32周向空開(kāi)一定間隔的多個(gè)部位成放射狀地延伸出的多根輻條33，設(shè)置在這些輻條33的外端的輪圈34，裝在這輪圈34上的輪胎35構(gòu)成。
在下構(gòu)架17的后輪支持部23上，能卸下地固定著覆蓋輪轂32內(nèi)端側(cè)的蓋子36以及與后輪Wr同軸的車(chē)軸37的一個(gè)端部，車(chē)軸37貫通上述蓋子36和輪轂32后向外方伸出。在蓋子36上的與車(chē)軸37的軸線(xiàn)偏離的位置上連接著有回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的電動(dòng)馬達(dá)38。
輪轂32由輪轂第1半體39和輪轂第2半體40構(gòu)成。輪轂第1半體39與車(chē)軸37同軸，而且做成在朝外方向上直徑縮小的圓筒狀；而輪轂第2半體40一體地具有同軸地圍繞車(chē)軸37的套筒40a，而且用螺栓結(jié)合在輪轂第1半體39的軸向外端上。各根輻條33的一半與輪轂第1半體39相連接，剩余的一半輻條33與輪轂第2半體40相連接。而且在蓋子36的外周緣上還裝著環(huán)狀的密封構(gòu)件42，用來(lái)防止塵埃侵入到由上述蓋子36和輪轂32圍成的動(dòng)作室41內(nèi)，上述環(huán)狀密封構(gòu)件42是彈性地與輪轂32的輪轂第1半體39的內(nèi)端部的內(nèi)表面彈性地滑動(dòng)接觸的。
下面，參照?qǐng)D4進(jìn)行說(shuō)明。作為輸入動(dòng)力回轉(zhuǎn)體的手動(dòng)輪圈輪轂43與車(chē)軸37同軸地配置在輪轂32的外方，與車(chē)軸37同軸的圓環(huán)狀的手動(dòng)輪圈45設(shè)置在從上述手動(dòng)輪圈輪轂43成放射狀延伸的多根輻條44的外端。
與車(chē)軸37同軸的圓環(huán)體46由多個(gè)螺栓47連接在手動(dòng)輪圈輪轂43的軸向內(nèi)側(cè)，在這圓環(huán)體46和輪轂32中的輪轂第2半體40之間設(shè)置著軸承48，在車(chē)軸37和圓環(huán)體46之間設(shè)置著一對(duì)軸承49、49。而且在動(dòng)作室41內(nèi)，支持板50連接在蓋子36的內(nèi)表面上，在上述套筒40a的內(nèi)端與上述支持板50之間設(shè)置著軸承51。因此輪轂32能?chē)@著車(chē)軸37的軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)，手動(dòng)輪圈輪轂43能與輪轂32進(jìn)行相對(duì)角位移地圍繞著車(chē)軸37的軸線(xiàn)進(jìn)行回轉(zhuǎn)。
與電動(dòng)馬達(dá)38相連的驅(qū)動(dòng)軸52伸入到動(dòng)作室41內(nèi)，在這驅(qū)動(dòng)軸52上固定著驅(qū)動(dòng)齒輪53，與驅(qū)動(dòng)齒輪53嚙合的被動(dòng)齒輪54借助花鍵55與輪轂32的套筒40a相結(jié)合。因此，能把電動(dòng)馬達(dá)38的動(dòng)力傳遞給輪轂32，即把動(dòng)力加到后輪WR上。
在手動(dòng)輪圈輪轂43的中央部外面設(shè)置著與螺母56臨接的凹部57，上述螺母56是用來(lái)阻止軸承49、49向車(chē)軸37的軸向外側(cè)脫離而擰緊在車(chē)軸37的外端部上的。與螺母56彈性嵌接并且覆蓋車(chē)軸37的外端和螺母56的帽58嵌裝在上述凹部57的開(kāi)口端部里。
下面，參照?qǐng)D5進(jìn)行說(shuō)明。在手動(dòng)輪圈輪轂43和輪轂32之間設(shè)置著把回轉(zhuǎn)力矩傳遞給輪轂32的動(dòng)力傳遞構(gòu)件61，上述回轉(zhuǎn)力矩是相應(yīng)于用人力對(duì)手動(dòng)輪圈45進(jìn)行的回轉(zhuǎn)操作而輸入到手動(dòng)輪圈輪轂43上的。上述動(dòng)力傳遞構(gòu)件61是被做成在沒(méi)有外力作用的狀態(tài)下、沿著以車(chē)軸37的軸線(xiàn)為中心的假想圓、大致成C字形，并且配置在手動(dòng)輪圈輪轂43和輪轂32的輪轂第2半體40之間的。動(dòng)力傳遞構(gòu)件61的一個(gè)端部借助被壓入在手動(dòng)輪圈輪轂43里的銷(xiāo)62而與手動(dòng)輪圈輪轂43相連接，動(dòng)力傳遞構(gòu)件61的另一端部借助螺栓63與輪轂32的輪轂第2半體40相連接。而且在輪轂第2半體40上設(shè)置著能把上述銷(xiāo)62的頭部松動(dòng)地插入的圓形凹部64，在手動(dòng)輪圈輪轂43上設(shè)置著使上述螺栓63松動(dòng)地插入的圓形孔65。
因此，在回轉(zhuǎn)力矩被輸入到手動(dòng)輪圈輪轂43上時(shí)，動(dòng)力傳遞構(gòu)件61隨著回轉(zhuǎn)力矩的作用，一邊進(jìn)行彈性變形，一邊將這回轉(zhuǎn)力矩傳遞給輪轂32。由于這種動(dòng)力傳遞構(gòu)件61沿車(chē)軸37的軸線(xiàn)方向的必要的空間較小，因而能把從手動(dòng)輪圈輪轂43將動(dòng)力傳遞給輪轂32用的結(jié)構(gòu)做成很緊湊而且簡(jiǎn)單。
在動(dòng)作室41內(nèi)配設(shè)著作為被檢測(cè)構(gòu)件的滑環(huán)68、作為固定構(gòu)件的內(nèi)蓋69和作為被檢測(cè)用回轉(zhuǎn)構(gòu)件的外蓋70。上述內(nèi)蓋69是配置成覆蓋著沿車(chē)軸37軸向的滑環(huán)68內(nèi)側(cè)的；上述外蓋70配置成覆蓋沿車(chē)軸37軸向的滑環(huán)68外側(cè)的。
滑環(huán)68由多個(gè)螺栓71…固緊在輪轂32的輪轂第1半體39的外端部?jī)?nèi)表面上，與輪轂32成一體地回轉(zhuǎn)。如圖6所示，在滑環(huán)68的一個(gè)表面上，即與內(nèi)蓋69相向一側(cè)的表面上，從滑環(huán)68的半徑方向的外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次空開(kāi)一定間隔并與車(chē)軸37同心地設(shè)置第1～第3導(dǎo)電環(huán)帶72、73、74，這些導(dǎo)電環(huán)帶是分別被形成環(huán)狀的。而且在沿著滑環(huán)68的半徑方向，在比第3導(dǎo)電環(huán)帶74更內(nèi)側(cè)處，與各個(gè)導(dǎo)電環(huán)帶72～74同心地設(shè)置環(huán)狀的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75。即、滑環(huán)68由絕緣材料形成環(huán)板狀，第1～第3導(dǎo)電環(huán)帶72～74為導(dǎo)電材料構(gòu)成的箔狀并分別設(shè)置在滑環(huán)68的一個(gè)表面上。而轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75是用由導(dǎo)電材料形成的配置在多個(gè)(例如12個(gè))部位上的極76…和多個(gè)(例如12個(gè))電阻體77…構(gòu)成環(huán)狀。上述的極76在滑環(huán)68的周向上相互空開(kāi)相等間隔；上述電阻體77…配置在上述各極76…間。而且各極76…分別與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74的沿周向等間隔地空開(kāi)的12個(gè)部位相連接，各個(gè)極76…與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74共有相同的電位。
另一方面，在內(nèi)蓋69的與滑環(huán)68相對(duì)著的表面上，于沿其周向空開(kāi)一定間隔的位置如圖7所示地分別固定著能與第1導(dǎo)電性環(huán)帶72滑動(dòng)接觸的第1電刷78、能與第2導(dǎo)電性環(huán)帶73滑動(dòng)接觸的第2電刷79、能與第3導(dǎo)電性環(huán)帶滑動(dòng)接觸的第3電刷80、以及能與轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75滑動(dòng)接觸的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用電刷81。
在內(nèi)蓋69上的沿其周向空開(kāi)一定間隔的2個(gè)部位，沿半徑方向成一體地設(shè)置著朝外伸出的臂部82、82；在固定于蓋子36的支持板50上直立地設(shè)置著導(dǎo)引銷(xiāo)83…，該導(dǎo)引銷(xiāo)83…的前端部插通在上述臂部82、82中。在各個(gè)導(dǎo)引銷(xiāo)83…上還能沿著各個(gè)導(dǎo)引銷(xiāo)83…的軸向移動(dòng)地裝著能分別與上述臂部82…相接觸的碗狀接受構(gòu)件84…。在各個(gè)接受構(gòu)件84…和支持板50之間分別設(shè)置著彈簧85…。這些彈簧85…產(chǎn)生較弱的作用在內(nèi)蓋69上的彈力，使上述各個(gè)電刷78～81分別可與對(duì)應(yīng)的環(huán)帶72～75滑動(dòng)彈性接觸。
在內(nèi)蓋69的外周上設(shè)置著環(huán)狀溝86，與各個(gè)電刷分別連接的導(dǎo)線(xiàn)(圖中沒(méi)表示)從這環(huán)狀溝86引出到外邊。
在與手動(dòng)輪圈輪轂43連接的圓環(huán)體46上，于沿該圓環(huán)體46周向空開(kāi)一定間隔的2個(gè)部位上，用螺栓89固緊著連接構(gòu)件88。連接構(gòu)件88在設(shè)置于輪轂32的輪轂第2半體40的套筒40a的通孔90處，由螺栓89固定到圓環(huán)體46上，從而配置在動(dòng)作室41內(nèi)，這些通孔90的大小能允許輪轂32(即套筒40a)和手動(dòng)輪圈輪轂43(即連接構(gòu)件88)的相對(duì)角位移。
下面，進(jìn)一步參照?qǐng)D8進(jìn)行說(shuō)明。外蓋70由絕緣材料大致做成扇形，在其周向的2個(gè)部位處用螺栓91與上述連接構(gòu)件88相連接，并且于內(nèi)蓋69的相反側(cè)與滑環(huán)68相向地配置。而且在外蓋70的內(nèi)周面上成一體地形成圍繞著套筒40a的圓筒狀限制筒部70a，一邊對(duì)滑環(huán)68和內(nèi)蓋69的內(nèi)周部進(jìn)行限制以使滑環(huán)68和內(nèi)蓋69及外蓋70之間的距離保持成規(guī)定值，一邊由這限制筒部70a支承著該滑環(huán)68和內(nèi)蓋69的內(nèi)周部。
在滑環(huán)68的另一面(即與設(shè)置著第1～第3導(dǎo)電性環(huán)帶72～74和轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75的、與內(nèi)蓋69相向的一面相反一側(cè)的面)和外蓋70之間，設(shè)置著檢測(cè)部94。這個(gè)檢測(cè)部94用于檢測(cè)與輸入到手動(dòng)輪圈輪轂43上的力矩相對(duì)應(yīng)的、輪轂32(即滑環(huán)68)和手動(dòng)輪圈輪轂43(即外蓋70)之間的相對(duì)角位移量。
上述檢測(cè)部94如圖9所示，由導(dǎo)電部95、電阻部96、第4電刷97和第5電刷98構(gòu)成。上述導(dǎo)電部是形成為以車(chē)軸37的軸線(xiàn)為中心的圓弧狀，并且設(shè)置在滑環(huán)68的另一面上的。上述電阻部形成為以車(chē)軸37的軸線(xiàn)為中心的圓弧狀，并且在上述導(dǎo)電部95的內(nèi)側(cè)，設(shè)置在滑環(huán)68的另一面上的。上述第4電刷與導(dǎo)電部滑動(dòng)接觸并固定在外蓋70上。上述第5電刷和第4電刷97電導(dǎo)通，與上述電阻部96滑動(dòng)接觸并固定在外蓋70上的。
上述電阻部96的一端部96a與第2導(dǎo)電性環(huán)帶73導(dǎo)通，電阻部96另一端部96b與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74導(dǎo)通。
圖10表示上述滑環(huán)68、內(nèi)蓋69和外蓋70的電路構(gòu)成。即，在與滑環(huán)68和外蓋70相對(duì)地處于固定位置的內(nèi)蓋69上分別固定第1～第3電刷78～80和轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用電刷81，其中，與第1導(dǎo)電性環(huán)帶72滑動(dòng)接觸的第1電刷78與力矩檢測(cè)端子99相接，與第2導(dǎo)電性環(huán)帶73滑動(dòng)接觸的第2電刷79與電池100的正極相接，與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74滑動(dòng)接觸的第3電刷80與地相接。而且，電阻部96的一端96a與第2導(dǎo)電性環(huán)帶73導(dǎo)通、另一端96b與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74導(dǎo)通，與電阻部96滑動(dòng)地接觸的第5電刷98借助第4電刷97和導(dǎo)電部95與第1導(dǎo)電性環(huán)帶72導(dǎo)通。因此，當(dāng)在檢測(cè)部94中的電阻部96的兩端間作用有與電池100的輸出電壓相應(yīng)的電壓、與輸入到手動(dòng)輪圈輪轂43上的力矩相對(duì)應(yīng)地在滑環(huán)68和外蓋70之間產(chǎn)生相對(duì)角位移時(shí)，就從力矩檢測(cè)端子99輸出與輸入力矩相對(duì)應(yīng)的電壓輸出值，它對(duì)應(yīng)于第5電刷98和電阻部96相接觸的位置與電阻部96兩端之間的距離。
與轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75滑動(dòng)接觸的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用電刷81借助分壓電阻101與電池100的正極側(cè)相接，在轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用電刷81和分壓電阻101之間連接著轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)端子102。而且，轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75上的各極76…與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74導(dǎo)通，各極76處于共同接地的狀態(tài)。因此，當(dāng)使滑環(huán)68回轉(zhuǎn)時(shí)，在轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)端子102上就得到隨著圖11(a)所示的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75和轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用電刷81的接觸位置變化而如圖11(b)所示地變化的電壓輸出。通過(guò)對(duì)這轉(zhuǎn)數(shù)輸出端子102輸出的電壓進(jìn)行波形整形，就能得到如圖11(c)所示的周期變化的脈沖狀電壓信號(hào)。而且，這脈沖狀的電壓信號(hào)的頻率是隨著滑環(huán)68(即輪轂32)的轉(zhuǎn)速而變化的。通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)的每單位時(shí)間的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，就能檢測(cè)滑環(huán)68(即輪轂32)的轉(zhuǎn)速。
雖然電動(dòng)馬達(dá)38的動(dòng)作是如上所述地根據(jù)檢測(cè)到的輸入力矩和轉(zhuǎn)數(shù)加以控制，但為了確定電動(dòng)馬達(dá)38究竟朝正反那一個(gè)方向動(dòng)作，如圖12所示，在支持板50上固定地配設(shè)回轉(zhuǎn)方向檢測(cè)開(kāi)關(guān)104。另一方面，在被動(dòng)齒輪54的基部外周安裝著彈簧105，它由被動(dòng)齒輪54回轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦接觸而隨著被動(dòng)齒輪54回轉(zhuǎn)。在彈簧105上成一體地設(shè)置著大致形成U字狀的推壓部105a，它在被動(dòng)齒輪54朝圖12的反時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，與回轉(zhuǎn)方向檢測(cè)開(kāi)關(guān)104的檢測(cè)頭104a接觸而使回轉(zhuǎn)方向檢測(cè)開(kāi)關(guān)104導(dǎo)通。而且在支持板50上、位于上述推壓部105a內(nèi)地設(shè)置著限制銷(xiāo)106，在推壓部105a與這限制銷(xiāo)106接觸時(shí)，阻止彈簧105隨著被動(dòng)齒輪54的回轉(zhuǎn)。
下面，對(duì)第1實(shí)施例的作用進(jìn)行說(shuō)明。在輪轂32上所固定的滑環(huán)68上設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75，它通過(guò)將共同接地的多個(gè)極76…和介于這些極76…之間的多個(gè)電阻體77…圍繞著輪轂32的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)配置成環(huán)狀而構(gòu)成；在相對(duì)輪轂32處于固定位置的內(nèi)蓋69上設(shè)置與轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)節(jié)75滑動(dòng)接觸的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用電刷81；由此就能對(duì)應(yīng)與輪轂32的回轉(zhuǎn)相伴的、上述各個(gè)電極76…和各個(gè)電阻體77…的接觸位置變化，得到如圖11所示的周期性電信號(hào)。由于這電信號(hào)的頻率隨著輪轂32的回轉(zhuǎn)速度變化而變化，因而就能檢測(cè)輪轂32的轉(zhuǎn)速。
滑環(huán)68為了把檢測(cè)部94檢測(cè)到的與力矩相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給內(nèi)蓋69，與設(shè)置在滑環(huán)68上的第1～第3導(dǎo)電性環(huán)節(jié)72～74成同心環(huán)狀地配置，所以能有效地利用滑環(huán)68，能避免零件數(shù)增加，而且能用小型緊湊的結(jié)構(gòu)測(cè)得輪轂32的回轉(zhuǎn)速度。
又因?yàn)榈?～第3導(dǎo)電性環(huán)帶72～74和轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)用環(huán)帶75設(shè)置在滑環(huán)68的內(nèi)蓋69側(cè)的一個(gè)表面上，在這滑環(huán)68的另一表面和與手動(dòng)輪圈輪轂43成一體回轉(zhuǎn)的外蓋70之間設(shè)置力矩檢測(cè)用的檢測(cè)部94，所以能有效地利用滑環(huán)68的表里2個(gè)表面，能用小型緊湊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)數(shù)以檢測(cè)。
圖13和圖14是表示本發(fā)明第2實(shí)施例的，圖13是表示與圖6對(duì)應(yīng)的滑環(huán)的正視圖，圖14是表示從圖13的滑環(huán)得到的轉(zhuǎn)速檢測(cè)用的電信號(hào)的定時(shí)圖。
在滑環(huán)68上，成同心環(huán)狀地配設(shè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶751和轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶752。上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶751在上述滑環(huán)68周向空開(kāi)相等間隔的多個(gè)部位、例如12個(gè)部位上配置由導(dǎo)電性材料形成的極761…，并在該極761…之間分別配置電阻體771…。上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶752在沿上述滑環(huán)68的周向空開(kāi)相等間隔的多個(gè)部位、例如12個(gè)部位上配置的、由導(dǎo)電性材料形成的極762之間分別配置電阻體772的。各個(gè)極761、762都與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74共同相連，具有與第3導(dǎo)電性環(huán)帶74相同的電位。
而且，兩個(gè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶751、752只偏離相位差α地配置在滑環(huán)68的周向上。因此能從兩個(gè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶751、752得到如圖14(a)、(b)所示的相位只偏離上述相位差α的2個(gè)脈沖狀電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的相對(duì)出現(xiàn)時(shí)期對(duì)應(yīng)于滑環(huán)68回轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的變化，就能檢測(cè)滑環(huán)68、即輪轂32的回轉(zhuǎn)方向。例如，把從(b)信號(hào)的上升開(kāi)始，經(jīng)過(guò)相位差α后檢測(cè)到(a)信號(hào)上升時(shí)的回轉(zhuǎn)方向作為正轉(zhuǎn)方向時(shí)，能把從(a)信號(hào)的上升開(kāi)始，經(jīng)過(guò)相位差α后檢測(cè)到(b)信號(hào)上升時(shí)的回轉(zhuǎn)方向定為反轉(zhuǎn)方向，這樣就能在檢測(cè)轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步檢測(cè)回轉(zhuǎn)方向。
圖15是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例，在滑環(huán)68上設(shè)置著轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶75，在內(nèi)蓋69上固定著與上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶75滑動(dòng)接觸的一對(duì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷811、812。
而且是將兩個(gè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷811、812這樣地固定在內(nèi)蓋69上的，即，把轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶75具有的極76…和電阻體77…的個(gè)數(shù)分別取為N(在本實(shí)施例中為12)并且把從1到N的任意整數(shù)取為n時(shí)，配置在沿著滑環(huán)68的周向只偏離{n·(2π/N)+α}的位置上。也即，把與單一的轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶75相接觸的一對(duì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷811、812配置成使其與轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶75上的極76和電阻體77接觸的位置相互間只偏離相位差α。
上述第3實(shí)施例通過(guò)使滑環(huán)68回轉(zhuǎn)，就能得到從兩個(gè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷811、812輸出的、如圖14(a)、(b)所示定時(shí)脈沖狀電信號(hào)，與上述第2實(shí)施例一樣，不僅能檢測(cè)轉(zhuǎn)速，還能檢測(cè)回轉(zhuǎn)方向。
上面雖然詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于上述這些實(shí)施例，在不超出權(quán)利要求所記載的本發(fā)明的前提下，是能夠進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更的。
例如，在上述實(shí)施例中，作為被檢測(cè)構(gòu)件的滑環(huán)68是被固定在作為輸出回轉(zhuǎn)體的輪轂32上，但也可設(shè)計(jì)成將被檢測(cè)構(gòu)件固定在輸入回轉(zhuǎn)體上，把檢測(cè)用回轉(zhuǎn)構(gòu)件固定在輸出回輪體上的結(jié)構(gòu)。
此外，上述的說(shuō)明是關(guān)于能施加由電動(dòng)馬達(dá)38形成的助推力的輪椅，但本發(fā)明還能廣泛地適用于把輸入到輸入回轉(zhuǎn)體上的回轉(zhuǎn)力矩借助隨著這回轉(zhuǎn)力矩而彈性變形的動(dòng)力傳遞構(gòu)件傳遞給輸出回轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)中的力矩檢測(cè)裝置或轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置。
本發(fā)明第1方案由于使用了發(fā)收檢測(cè)部輸出的檢測(cè)電信號(hào)用的滑環(huán)，因而能檢測(cè)輸出回轉(zhuǎn)體或輸入回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，能防止零件數(shù)增加，能檢測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)。
本發(fā)明第2方案能有效地利用滑環(huán)的表里兩面，能用緊湊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行力矩檢測(cè)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)。
本發(fā)明第3方案能以與回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速相應(yīng)的頻率周期性地得到隨著電刷和電阻體的接觸位置與電阻體兩側(cè)的極之間的距離變化而變化的電信號(hào)，從而能根據(jù)這電信號(hào)的頻率檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明第4方案能以有效地利用滑環(huán)的緊湊結(jié)構(gòu)得到回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明第5或第6方案能根據(jù)間隔著相位差地出現(xiàn)的2個(gè)電信號(hào)相對(duì)出現(xiàn)時(shí)間隨著回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)方向而變化這一點(diǎn)來(lái)檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)方向，能不用轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶和轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷以外的其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)和回轉(zhuǎn)方向檢測(cè)。
權(quán)利要求
1，一種力矩檢測(cè)裝置，它設(shè)有輸出回轉(zhuǎn)體(32)，能?chē)@與上述輸出回轉(zhuǎn)體(32)相同的軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)的輸入回轉(zhuǎn)體(43)，能相應(yīng)于輸入到輸入回轉(zhuǎn)體(43)的回轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行彈性變形、同時(shí)將回轉(zhuǎn)力矩傳遞給上述輸出回轉(zhuǎn)體(32)的動(dòng)力傳遞構(gòu)件(61)，相對(duì)于上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體(32、43)處于固定位置的固定構(gòu)件(69)，檢測(cè)與輸入到輸入回轉(zhuǎn)體(43)的力矩相應(yīng)的輸出和輸入回轉(zhuǎn)體(32、43)的相對(duì)角位移量的檢測(cè)部(94)，以及具有將檢測(cè)部(94)檢測(cè)的檢測(cè)電信號(hào)傳遞到上述固定構(gòu)件(69)側(cè)、能與上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體(32、43)的一方(32)成一體地回轉(zhuǎn)而且成同心環(huán)狀地配置的多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶(72、73、74)的滑環(huán)(68)；其特征在于在上述滑環(huán)(68)上與上述多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶(72～74)同心狀地設(shè)置上述固定構(gòu)件(69)上的轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷(81、811、812)所接觸的環(huán)狀轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)，并使得能從上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷(81、811、812)得到隨著滑環(huán)(68)的回轉(zhuǎn)而周期性變化的電信號(hào)。
2，如權(quán)利要求1所述的力矩檢測(cè)裝置，其特征在于上述多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶(72～74)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)設(shè)置在上述滑環(huán)(68)的固定構(gòu)件(69)側(cè)的一面上，在這滑環(huán)(68)的另一面和檢測(cè)用回轉(zhuǎn)構(gòu)件(70)之間設(shè)置著上述檢測(cè)部(94)，上述檢測(cè)用回轉(zhuǎn)構(gòu)件(70)是能與上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體(32、43)的另一方(43)成一體地回轉(zhuǎn)并與上述滑環(huán)(68)的另一面相對(duì)著的。
3，一種轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，它是用來(lái)檢測(cè)回轉(zhuǎn)體(32)的轉(zhuǎn)速的，其特征在于在相對(duì)于上述回轉(zhuǎn)體(32)處于固定位置上的固定構(gòu)件(69)和回轉(zhuǎn)體(32)中一方的被檢測(cè)構(gòu)件(68)上，設(shè)置著轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)，這轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)通過(guò)將具有共同電位的多個(gè)極(76、761、762)和介于這些極(76、761、762)之間的多個(gè)電阻體(77、771、772)圍繞著上述回轉(zhuǎn)體(32)的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)成環(huán)狀地配置而構(gòu)成；在上述回轉(zhuǎn)體(32)和固定構(gòu)件(69)的另一方設(shè)置著與上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)相接觸的電刷(81、811、812)，并且使其能相應(yīng)于上述回轉(zhuǎn)體(43)回轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的上述各極(76、761、762)和各電阻體(77、771、772)接觸位置的變化得到周期性變化的電信號(hào)。
4，如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，其特征在于上述被檢測(cè)構(gòu)件(68)是與固定構(gòu)件(69)間能發(fā)收電信號(hào)地固定在回轉(zhuǎn)體(32)上的滑環(huán)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)與上述導(dǎo)電性環(huán)帶(74)同心狀地設(shè)置在滑環(huán)上；上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75、751、752)是由分別相連于沿設(shè)置在上述滑環(huán)上的環(huán)狀導(dǎo)電性環(huán)帶(74)周向空開(kāi)相等間隔的位置的多個(gè)極(76、761、762)和介于這些極(76、761、762)之間的多個(gè)電阻體(77、771、772)構(gòu)成的。
5，如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，其特征在于在上述被檢測(cè)構(gòu)件(68)上成同心環(huán)狀地設(shè)置沿上述被檢測(cè)構(gòu)件(68)的周向使相位偏離的一對(duì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(751、752)。
6，如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，其特征在于與單一的上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶(75)相接觸的一對(duì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷(811、812)被設(shè)置在上述回轉(zhuǎn)體(32)或固定構(gòu)件(69)上，并使兩個(gè)電刷(811、812)與沿著被檢測(cè)構(gòu)件(68)周向的極(76)和電阻體(77)的接觸位置的相位相互偏離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種既有力矩檢測(cè)功能又有回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速檢測(cè)功能、能避免增加零件數(shù)并能檢測(cè)轉(zhuǎn)速的力矩檢測(cè)裝置。設(shè)置在上述固定構(gòu)件上的回轉(zhuǎn)檢測(cè)用電刷接觸的環(huán)狀的轉(zhuǎn)速檢測(cè)用環(huán)帶75,與上述多個(gè)導(dǎo)電性環(huán)帶72～74同心狀地設(shè)置在滑環(huán)68,并使得能從上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電刷得到隨著滑環(huán)68的回轉(zhuǎn)而周期性變化的電信號(hào)。
文檔編號(hào)A61G5/00GK1191306SQ9810374
公開(kāi)日1998年8月26日 申請(qǐng)日期1998年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
發(fā)明者竹田亨, 畑中薰, 田中邦彥 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社