專利名稱：力矩檢測裝置和轉(zhuǎn)速檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于例如帶電動助推器的自行車和帶電動助推器的輪椅等器械的力矩檢測裝置和轉(zhuǎn)速檢測裝置。
為了把與輸入力矩相應的助推器動力作用到車輪上而設(shè)有檢測輸入力矩的電位差計的輪椅，已從日本專利公報、例如特開平8-117291號等得知。
可是，人們希望帶電動助推器的自行車和帶電動助推器的輪椅等器械在施加輸入力矩之后，檢測車輪等回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速和行進速度并反映在助推器動力的控制上。為了滿足這要求，在以前的器械上除了設(shè)置電位差計等輸入力矩檢測裝置以外，還設(shè)置由固定在回轉(zhuǎn)體上的信號轉(zhuǎn)子或齒輪和電磁耦合線圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)速檢測器等，由此引起零件數(shù)增加。
本發(fā)明是為了解決這問題而作出的，它的第1目的是提供一種力矩檢測器，該力矩檢測器在具有力矩檢測功能的基礎(chǔ)上，還具有回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速檢測功能，在不增加零件數(shù)的情況下能檢測轉(zhuǎn)速。而本發(fā)明的第2目的是提供一種能用簡單的結(jié)構(gòu)檢測回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速的新穎的轉(zhuǎn)速檢測裝置。
為了達到上述第1目的，本發(fā)明第一方案的力矩檢測裝置設(shè)有輸出回轉(zhuǎn)體，能圍繞與上述輸出回轉(zhuǎn)體相同的軸線回轉(zhuǎn)的輸入回轉(zhuǎn)體，能與輸入到輸入回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)力矩相應地進行彈性變形、同時將回轉(zhuǎn)力矩傳遞給上述輸出回轉(zhuǎn)體的動力傳遞構(gòu)件，相對于上述輸出和輸入回轉(zhuǎn)體處于固定位置的固定構(gòu)件，檢測與輸入到輸入回轉(zhuǎn)體的力矩相應的輸出和輸入回轉(zhuǎn)體的相對角位移量的檢測部，以及具有將檢測部檢測的檢測電信號傳遞到上述固定構(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)狀地配置的多個導電性環(huán)帶的滑環(huán)；其特征在于在上述滑環(huán)上與上述多個導電性環(huán)帶同心狀地設(shè)置上述固定構(gòu)件上的轉(zhuǎn)速檢測用電刷所接觸的環(huán)狀轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶，并使得能從上述轉(zhuǎn)速檢測用電刷得到隨著滑環(huán)的回轉(zhuǎn)而周期性變化的電信號。
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)并與此相應地、從轉(zhuǎn)速檢測用電刷得到周期性變化的電信號，這電信號的頻率與滑環(huán)的回轉(zhuǎn)速度相應地變化，因而能檢測滑環(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)收從檢測部輸出的力矩檢測電信號用的滑環(huán)，因而能在防止零件數(shù)的增加的同時進行轉(zhuǎn)速檢測。
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，通過把上述多個導電性環(huán)帶和轉(zhuǎn)速檢測用環(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)的另一面和檢測用回轉(zhuǎn)構(gòu)件之間設(shè)置著上述檢測部，使上述檢測用回轉(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)進行力矩檢測和轉(zhuǎn)速檢測。
為了達到第2目的，本發(fā)明第3方案的轉(zhuǎn)速檢測裝置，用于檢測回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，其特征在于在相對于上述回轉(zhuǎn)體處于固定位置上的固定構(gòu)件和回轉(zhuǎn)體中一方的被檢測構(gòu)件上，設(shè)置著轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶，這轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶通過將具有共同電位的多個極和介于這些極之間的多個電阻體圍繞著上述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸線成環(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)速檢測用環(huán)帶相接觸的電刷，并且使其能相應于上述回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)所導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。
按照本發(fā)明的第3方案，由于電刷與各個極及各個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)速相對應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，所以能根據(jù)這電信號的頻率檢測回轉(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，使上述被檢測構(gòu)件是能與固定構(gòu)件間發(fā)收電信號地固定在回轉(zhuǎn)體上的滑環(huán)，轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶與上述導電性環(huán)帶同心狀地設(shè)置在滑環(huán)上；上述轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶是由分別相連于沿設(shè)置在上述滑環(huán)上的環(huán)狀導電性環(huán)帶的周向空開相等間隔的位置的多個極和介于這些極之間的多個電阻體構(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，在上述被檢測構(gòu)件上成同心環(huán)狀地設(shè)置沿上述被檢測構(gòu)件的周向使相位偏離的一對轉(zhuǎn)速檢測用環(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)速檢測用環(huán)帶相接觸的一對轉(zhuǎn)速檢測用電刷設(shè)置在上述回轉(zhuǎn)體或固定構(gòu)件上，并使兩個電刷與沿著被檢測構(gòu)件周向的極和電阻體的接觸位置的相位相互偏離。因此，可以相應于回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)獲得隔開相位差出現(xiàn)的2個電信號，根據(jù)該電信號相對出現(xiàn)時期相應于回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的變化，可檢測出回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)方向，為了檢測回轉(zhuǎn)方向，不需要轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶和轉(zhuǎn)速檢測用電刷以外的裝置，即可在檢測轉(zhuǎn)速的同時檢測回轉(zhuǎn)方向。
對附圖簡單說明如下

圖1是本發(fā)明第1實施例的帶電動助推器的輪椅的側(cè)視圖。
圖2是沿圖1的2-2線方向的背視圖。
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線的放大斷面圖。
圖6是從圖3的6-6線的方向看到的滑環(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是表示力矩檢測和轉(zhuǎn)速檢測用的電路結(jié)構(gòu)的線路圖。
圖11是表示轉(zhuǎn)速檢測端頭的輸出及其波形整形結(jié)果的定時圖。
圖12是沿圖3的12-12線取得的斷面圖。
圖13是第2實施例的與圖6相對應的滑環(huán)的正視圖。
圖14是表示從圖13的滑環(huán)得到的轉(zhuǎn)速檢測用電信號的定時圖。
圖15是第3實施例的與圖7相對應的內(nèi)蓋的背視圖。
下面，參照著附圖所示的實施例來說明本發(fā)明的實施方式。
圖1～圖12表示本發(fā)明的第1實施例，其中、圖1是帶電動助推器的輪椅的側(cè)視圖、圖2是沿圖1的2-2線方向的背視圖、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線的放大斷面圖、圖6是從圖3的6-6線的方向看到的滑環(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是表示力矩檢測和轉(zhuǎn)數(shù)檢測用的電路結(jié)構(gòu)的線路圖、圖11是表示從轉(zhuǎn)數(shù)檢測端頭的輸出及其波形整形結(jié)果的定時圖、圖12是沿圖3的12-12線取得的斷面圖。
在圖1中，帶有電動助推器的輪椅設(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、配置在兩個后輪WR的前方的左右一對前輪WF、WF，座位15支承在上構(gòu)架16上，而每對前輪WF和后輪WR則分別支承在左右一對的下構(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、將間隔開的2個部位支撐住、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，參照圖2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周向空開一定間隔的多個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同軸的車軸37的一個端部，車軸37貫通上述蓋子36和輪轂32后向外方伸出。在蓋子36上的與車軸37的軸線偏離的位置上連接著有回轉(zhuǎn)軸線的電動馬達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，用來防止塵埃侵入到由上述蓋子36和輪轂32圍成的動作室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)表面彈性地滑動接觸的。
下面，參照圖4進行說明。作為輸入動力回轉(zhuǎn)體的手動輪圈輪轂43與車軸37同軸地配置在輪轂32的外方，與車軸37同軸的圓環(huán)狀的手動輪圈45設(shè)置在從上述手動輪圈輪轂43成放射狀延伸的多根輻條44的外端。
與車軸37同軸的圓環(huán)體46由多個螺栓47連接在手動輪圈輪轂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，在車軸37和圓環(huán)體46之間設(shè)置著一對軸承49、49。而且在動作室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能圍繞著車軸37的軸線回轉(zhuǎn)，手動輪圈輪轂43能與輪轂32進行相對角位移地圍繞著車軸37的軸線進行回轉(zhuǎn)。
與電動馬達38相連的驅(qū)動軸52伸入到動作室41內(nèi)，在這驅(qū)動軸52上固定著驅(qū)動齒輪53，與驅(qū)動齒輪53嚙合的被動齒輪54借助花鍵55與輪轂32的套筒40a相結(jié)合。因此，能把電動馬達38的動力傳遞給輪轂32，即把動力加到后輪WR上。
在手動輪圈輪轂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是用來阻止軸承49、49向車軸37的軸向外側(cè)脫離而擰緊在車軸37的外端部上的。與螺母56彈性嵌接并且覆蓋車軸37的外端和螺母56的帽58嵌裝在上述凹部57的開口端部里。
下面，參照圖5進行說明。在手動輪圈輪轂43和輪轂32之間設(shè)置著把回轉(zhuǎn)力矩傳遞給輪轂32的動力傳遞構(gòu)件61，上述回轉(zhuǎn)力矩是相應于用人力對手動輪圈45進行的回轉(zhuǎn)操作而輸入到手動輪圈輪轂43上的。上述動力傳遞構(gòu)件61是被做成在沒有外力作用的狀態(tài)下、沿著以車軸37的軸線為中心的假想圓、大致成C字形，并且配置在手動輪圈輪轂43和輪轂32的輪轂第2半體40之間的。動力傳遞構(gòu)件61的一個端部借助被壓入在手動輪圈輪轂43里的銷62而與手動輪圈輪轂43相連接，動力傳遞構(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62的頭部松動地插入的圓形凹部64，在手動輪圈輪轂43上設(shè)置著使上述螺栓63松動地插入的圓形孔65。
因此，在回轉(zhuǎn)力矩被輸入到手動輪圈輪轂43上時，動力傳遞構(gòu)件61隨著回轉(zhuǎn)力矩的作用，一邊進行彈性變形，一邊將這回轉(zhuǎn)力矩傳遞給輪轂32。由于這種動力傳遞構(gòu)件61沿車軸37的軸線方向的必要的空間較小，因而能把從手動輪圈輪轂43將動力傳遞給輪轂32用的結(jié)構(gòu)做成很緊湊而且簡單。
在動作室41內(nèi)配設(shè)著作為被檢測構(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配置成覆蓋沿車軸37軸向的滑環(huán)68外側(cè)的。
滑環(huán)68由多個螺栓71…固緊在輪轂32的輪轂第1半體39的外端部內(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)依次空開一定間隔并與車軸37同心地設(shè)置第1～第3導電環(huán)帶72、73、74，這些導電環(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導電環(huán)帶74更內(nèi)側(cè)處，與各個導電環(huán)帶72～74同心地設(shè)置環(huán)狀的轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75。即、滑環(huán)68由絕緣材料形成環(huán)板狀，第1～第3導電環(huán)帶72～74為導電材料構(gòu)成的箔狀并分別設(shè)置在滑環(huán)68的一個表面上。而轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75是用由導電材料形成的配置在多個(例如12個)部位上的極76…和多個(例如12個)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導電性環(huán)帶74的沿周向等間隔地空開的12個部位相連接，各個極76…與第3導電性環(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相對著的表面上，于沿其周向空開一定間隔的位置如圖7所示地分別固定著能與第1導電性環(huán)帶72滑動接觸的第1電刷78、能與第2導電性環(huán)帶73滑動接觸的第2電刷79、能與第3導電性環(huán)帶滑動接觸的第3電刷80、以及能與轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75滑動接觸的轉(zhuǎn)數(shù)檢測用電刷81。
在內(nèi)蓋69上的沿其周向空開一定間隔的2個部位，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)置著導引銷83…，該導引銷83…的前端部插通在上述臂部82、82中。在各個導引銷83…上還能沿著各個導引銷83…的軸向移動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，使上述各個電刷78～81分別可與對應的環(huán)帶72～75滑動彈性接觸。
在內(nèi)蓋69的外周上設(shè)置著環(huán)狀溝86，與各個電刷分別連接的導線(圖中沒表示)從這環(huán)狀溝86引出到外邊。
在與手動輪圈輪轂43連接的圓環(huán)體46上，于沿該圓環(huán)體46周向空開一定間隔的2個部位上，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)和手動輪圈輪轂43(即連接構(gòu)件88)的相對角位移。
下面，進一步參照圖8進行說明。外蓋70由絕緣材料大致做成扇形，在其周向的2個部位處用螺栓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，一邊對滑環(huán)68和內(nèi)蓋69的內(nèi)周部進行限制以使滑環(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導電性環(huán)帶72～74和轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(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)置著檢測部94。這個檢測部94用于檢測與輸入到手動輪圈輪轂43上的力矩相對應的、輪轂32(即滑環(huán)68)和手動輪圈輪轂43(即外蓋70)之間的相對角位移量。
上述檢測部94如圖9所示，由導電部95、電阻部96、第4電刷97和第5電刷98構(gòu)成。上述導電部是形成為以車軸37的軸線為中心的圓弧狀，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軸37的軸線為中心的圓弧狀，并且在上述導電部95的內(nèi)側(cè)，設(shè)置在滑環(huán)68的另一面上的。上述第4電刷與導電部滑動接觸并固定在外蓋70上。上述第5電刷和第4電刷97電導通，與上述電阻部96滑動接觸并固定在外蓋70上的。
上述電阻部96的一端部96a與第2導電性環(huán)帶73導通，電阻部96另一端部96b與第3導電性環(huán)帶74導通。
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)檢測用電刷81，其中，與第1導電性環(huán)帶72滑動接觸的第1電刷78與力矩檢測端子99相接，與第2導電性環(huán)帶73滑動接觸的第2電刷79與電池100的正極相接，與第3導電性環(huán)帶74滑動接觸的第3電刷80與地相接。而且，電阻部96的一端96a與第2導電性環(huán)帶73導通、另一端96b與第3導電性環(huán)帶74導通，與電阻部96滑動地接觸的第5電刷98借助第4電刷97和導電部95與第1導電性環(huán)帶72導通。因此，當在檢測部94中的電阻部96的兩端間作用有與電池100的輸出電壓相應的電壓、與輸入到手動輪圈輪轂43上的力矩相對應地在滑環(huán)68和外蓋70之間產(chǎn)生相對角位移時，就從力矩檢測端子99輸出與輸入力矩相對應的電壓輸出值，它對應于第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)檢測用環(huán)帶75滑動接觸的轉(zhuǎn)數(shù)檢測用電刷81借助分壓電阻101與電池100的正極側(cè)相接，在轉(zhuǎn)數(shù)檢測用電刷81和分壓電阻101之間連接著轉(zhuǎn)數(shù)檢測端子102。而且，轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75上的各極76…與第3導電性環(huán)帶74導通，各極76處于共同接地的狀態(tài)。因此，當使滑環(huán)68回轉(zhuǎn)時，在轉(zhuǎn)數(shù)檢測端子102上就得到隨著圖11(a)所示的轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75和轉(zhuǎn)數(shù)檢測用電刷81的接觸位置變化而如圖11(b)所示地變化的電壓輸出。通過對這轉(zhuǎn)數(shù)輸出端子102輸出的電壓進行波形整形，就能得到如圖11(c)所示的周期變化的脈沖狀電壓信號。而且，這脈沖狀的電壓信號的頻率是隨著滑環(huán)68(即輪轂32)的轉(zhuǎn)速而變化的。通過對脈沖信號的每單位時間的輸出進行計數(shù)，就能檢測滑環(huán)68(即輪轂32)的轉(zhuǎn)速。
雖然電動馬達38的動作是如上所述地根據(jù)檢測到的輸入力矩和轉(zhuǎn)數(shù)加以控制，但為了確定電動馬達38究竟朝正反那一個方向動作，如圖12所示，在支持板50上固定地配設(shè)回轉(zhuǎn)方向檢測開關(guān)104。另一方面，在被動齒輪54的基部外周安裝著彈簧105，它由被動齒輪54回轉(zhuǎn)時的摩擦接觸而隨著被動齒輪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，它在被動齒輪54朝圖12的反時針方向回轉(zhuǎn)時，與回轉(zhuǎn)方向檢測開關(guān)104的檢測頭104a接觸而使回轉(zhuǎn)方向檢測開關(guān)104導通。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106，在推壓部105a與這限制銷106接觸時，阻止彈簧105隨著被動齒輪54的回轉(zhuǎn)。
下面，對第1實施例的作用進行說明。在輪轂32上所固定的滑環(huán)68上設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75，它通過將共同接地的多個極76…和介于這些極76…之間的多個電阻體77…圍繞著輪轂32的回轉(zhuǎn)軸線配置成環(huán)狀而構(gòu)成；在相對輪轂32處于固定位置的內(nèi)蓋69上設(shè)置與轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)節(jié)75滑動接觸的轉(zhuǎn)數(shù)檢測用電刷81；由此就能對應與輪轂32的回轉(zhuǎn)相伴的、上述各個電極76…和各個電阻體77…的接觸位置變化，得到如圖11所示的周期性電信號。由于這電信號的頻率隨著輪轂32的回轉(zhuǎn)速度變化而變化，因而就能檢測輪轂32的轉(zhuǎn)速。
滑環(huán)68為了把檢測部94檢測到的與力矩相對應的電信號傳遞給內(nèi)蓋69，與設(shè)置在滑環(huán)68上的第1～第3導電性環(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)測得輪轂32的回轉(zhuǎn)速度。
又因為第1～第3導電性環(huán)帶72～74和轉(zhuǎn)數(shù)檢測用環(huán)帶75設(shè)置在滑環(huán)68的內(nèi)蓋69側(cè)的一個表面上，在這滑環(huán)68的另一表面和與手動輪圈輪轂43成一體回轉(zhuǎn)的外蓋70之間設(shè)置力矩檢測用的檢測部94，所以能有效地利用滑環(huán)68的表里2個表面，能用小型緊湊的結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)數(shù)以檢測。
圖13和圖14是表示本發(fā)明第2實施例的，圖13是表示與圖6對應的滑環(huán)的正視圖，圖14是表示從圖13的滑環(huán)得到的轉(zhuǎn)速檢測用的電信號的定時圖。
在滑環(huán)68上，成同心環(huán)狀地配設(shè)轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶751和轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶752。上述轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶751在上述滑環(huán)68周向空開相等間隔的多個部位、例如12個部位上配置由導電性材料形成的極761…，并在該極761…之間分別配置電阻體771…。上述轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶752在沿上述滑環(huán)68的周向空開相等間隔的多個部位、例如12個部位上配置的、由導電性材料形成的極762之間分別配置電阻體772的。各個極761、762都與第3導電性環(huán)帶74共同相連，具有與第3導電性環(huán)帶74相同的電位。
而且，兩個轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶751、752只偏離相位差α地配置在滑環(huán)68的周向上。因此能從兩個轉(zhuǎn)速檢測用環(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個脈沖狀電信號，根據(jù)這些電信號的相對出現(xiàn)時期對應于滑環(huán)68回轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的變化，就能檢測滑環(huán)68、即輪轂32的回轉(zhuǎn)方向。例如，把從(b)信號的上升開始，經(jīng)過相位差α后檢測到(a)信號上升時的回轉(zhuǎn)方向作為正轉(zhuǎn)方向時，能把從(a)信號的上升開始，經(jīng)過相位差α后檢測到(b)信號上升時的回轉(zhuǎn)方向定為反轉(zhuǎn)方向，這樣就能在檢測轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上，進一步檢測回轉(zhuǎn)方向。
圖15是表示本發(fā)明的第3實施例，在滑環(huán)68上設(shè)置著轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶75，在內(nèi)蓋69上固定著與上述轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶75滑動接觸的一對轉(zhuǎn)速檢測用電刷811、812。
而且是將兩個轉(zhuǎn)速檢測用電刷811、812這樣地固定在內(nèi)蓋69上的，即，把轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶75具有的極76…和電阻體77…的個數(shù)分別取為N(在本實施例中為12)并且把從1到N的任意整數(shù)取為n時，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)速檢測用環(huán)帶75相接觸的一對轉(zhuǎn)速檢測用電刷811、812配置成使其與轉(zhuǎn)速檢測用環(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實施例通過使滑環(huán)68回轉(zhuǎn)，就能得到從兩個轉(zhuǎn)速檢測用電刷811、812輸出的、如圖14(a)、(b)所示定時脈沖狀電信號，與上述第2實施例一樣，不僅能檢測轉(zhuǎn)速，還能檢測回轉(zhuǎn)方向。
上面雖然詳細地說明了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不局限于上述這些實施例，在不超出權(quán)利要求所記載的本發(fā)明的前提下，是能夠進行各種設(shè)計變更的。
例如，在上述實施例中，作為被檢測構(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)計成將被檢測構(gòu)件固定在輸入回轉(zhuǎn)體上，把檢測用回轉(zhuǎn)構(gòu)件固定在輸出回輪體上的結(jié)構(gòu)。
此外，上述的說明是關(guān)于能施加由電動馬達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)中的力矩檢測裝置或轉(zhuǎn)速檢測裝置。
本發(fā)明第1方案由于使用了發(fā)收檢測部輸出的檢測電信號用的滑環(huán)，因而能檢測輸出回轉(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)進行力矩檢測和轉(zhuǎn)速檢測。
本發(fā)明第3方案能以與回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速相應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，從而能根據(jù)這電信號的頻率檢測回轉(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個電信號相對出現(xiàn)時間隨著回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)方向而變化這一點來檢測回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)方向，能不用轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶和轉(zhuǎn)速檢測用電刷以外的其他機構(gòu)進行轉(zhuǎn)速檢測和回轉(zhuǎn)方向檢測。
權(quán)利要求
1，一種力矩檢測裝置，它設(shè)有輸出回轉(zhuǎn)體(32)，能圍繞與上述輸出回轉(zhuǎn)體(32)相同的軸線回轉(zhuǎn)的輸入回轉(zhuǎn)體(43)，能相應于輸入到輸入回轉(zhuǎn)體(43)的回轉(zhuǎn)力矩進行彈性變形、同時將回轉(zhuǎn)力矩傳遞給上述輸出回轉(zhuǎn)體(32)的動力傳遞構(gòu)件(61)，相對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)，檢測與輸入到輸入回轉(zhuǎn)體(43)的力矩相應的輸出和輸入回轉(zhuǎn)體(32、43)的相對角位移量的檢測部(94)，以及具有將檢測部(94)檢測的檢測電信號傳遞到上述固定構(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)狀地配置的多個導電性環(huán)帶(72、73、74)的滑環(huán)(68)；其特征在于在上述滑環(huán)(68)上與上述多個導電性環(huán)帶(72～74)同心狀地設(shè)置上述固定構(gòu)件(69)上的轉(zhuǎn)速檢測用電刷(81、811、812)所接觸的環(huán)狀轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶(75、751、752)，并使得能從上述轉(zhuǎn)速檢測用電刷(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。
2，如權(quán)利要求1所述的力矩檢測裝置，其特征在于上述多個導電性環(huán)帶(72～74)和轉(zhuǎn)速檢測用環(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)的另一面和檢測用回轉(zhuǎn)構(gòu)件(70)之間設(shè)置著上述檢測部(94)，上述檢測用回轉(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)的另一面相對著的。
3，一種轉(zhuǎn)速檢測裝置，它是用來檢測回轉(zhuǎn)體(32)的轉(zhuǎn)速的，其特征在于在相對于上述回轉(zhuǎn)體(32)處于固定位置上的固定構(gòu)件(69)和回轉(zhuǎn)體(32)中一方的被檢測構(gòu)件(68)上，設(shè)置著轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶(75、751、752)，這轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶(75、751、752)通過將具有共同電位的多個極(76、761、762)和介于這些極(76、761、762)之間的多個電阻體(77、771、772)圍繞著上述回轉(zhuǎn)體(32)的回轉(zhuǎn)軸線成環(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)速檢測用環(huán)帶(75、751、752)相接觸的電刷(81、811、812)，并且使其能相應于上述回轉(zhuǎn)體(43)回轉(zhuǎn)所導致的上述各極(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。
4，如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于上述被檢測構(gòu)件(68)是與固定構(gòu)件(69)間能發(fā)收電信號地固定在回轉(zhuǎn)體(32)上的滑環(huán)，轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶(75、751、752)與上述導電性環(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)狀導電性環(huán)帶(74)周向空開相等間隔的位置的多個極(76、761、762)和介于這些極(76、761、762)之間的多個電阻體(77、771、772)構(gòu)成的。
5，如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于在上述被檢測構(gòu)件(68)上成同心環(huán)狀地設(shè)置沿上述被檢測構(gòu)件(68)的周向使相位偏離的一對轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶(751、752)。
6，如權(quán)利要求3或4所述的轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于與單一的上述轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶(75)相接觸的一對轉(zhuǎn)速檢測用電刷(811、812)被設(shè)置在上述回轉(zhuǎn)體(32)或固定構(gòu)件(69)上，并使兩個電刷(811、812)與沿著被檢測構(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功能又有回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速檢測功能、能避免增加零件數(shù)并能檢測轉(zhuǎn)速的力矩檢測裝置。設(shè)置在上述固定構(gòu)件上的回轉(zhuǎn)檢測用電刷接觸的環(huán)狀的轉(zhuǎn)速檢測用環(huán)帶75,與上述多個導電性環(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。
文檔編號A61G5/00GK1191306SQ9810374
公開日1998年8月26日 申請日期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 申請人:本田技研工業(yè)株式會社