JPH10239184A - トルク検出装置 - Google Patents

トルク検出装置

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JPH10239184A
JPH10239184A JP9038717A JP3871797A JPH10239184A JP H10239184 A JPH10239184 A JP H10239184A JP 9038717 A JP9038717 A JP 9038717A JP 3871797 A JP3871797 A JP 3871797A JP H10239184 A JPH10239184 A JP H10239184A
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JP
Japan
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rotation
unit
transmitting
transmitting means
rotation transmitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP9038717A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Enomoto
康男 榎本
Haruji Nakamura
治司 中村
Toshitoki Inoue
利勅 井上
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力トルクの大小に応じたモータの駆動力に
よりパワーアシストを行う機器において、入力部とトル
ク検出部を一体化可能なトルク検出装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 入力部31と出力部32を弾性要素33
を介して接続し、手動操作トルクにより生じた入力部3
1と出力部32の位相差を遊星歯車機構を用いて揺動部
34の回転角度に変換し、センサ46で検出する構成に
することにより、検出感度を容易に変更可能な構造で入
力部31とトルクセンサ部を一体化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドリムに与え
られる操作トルクの大小に応じたモータの駆動力により
パワーアシストを行う電動車椅子に用いるトルク検出装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、パワーアシストを行う機器の例で
ある電動車椅子は特開平8−275974号公報に記載
されたものが知られている。
【0003】図4、5は従来のトルク検出装置を用いた
電動車椅子の構造を示しており、ハンドリム2に与えら
れる手動操作トルクを以下のようにして求める。即ちこ
の手動操作トルクはハンドリム2の車輪3に対する回転
方向の相対変位を車輪3の内面側に位置するトルク応動
部材51の駆動軸23の軸線方向への変位に変換する方
向変換手段52と、トルク応動部材51に対向して固定
部53に設けられトルク応動部材51の軸線方向の変位
に応動してトルクを検出するトルクセンサ54とから検
出し、この検出された手動操作トルクに応じモータ21
を働かせてクラッチ24を介し車輪3を駆動しパワーア
シストを行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このパワーアシストを
行う機器においては、操作者の状態に応じた手動操作ト
ルクを検出する必要があり、入力部とトルクセンサ部が
一体化され、トルク感度が自由に設計変更でき、かつ、
高い信頼性が要求されている。しかしながら従来のトル
ク検出機構では、駆動部と複雑に絡みあった機構となっ
て容易には変更できず、またベルトを使用して駆動部と
分離し張力差によって検出する機構では、検出感度の変
更は容易であるが入力部とトルクセンサ部が分離されて
いるためシステム全体の寸法変更が困難になるという課
題を有していた。
【0005】したがって本発明は、変更が容易な構成で
入力部とトルクセンサ部を一体化させることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、入力部と出力部を弾性要素を介して同心円
状に接続し、手動操作トルクにより生じた入力部と出力
部の位相差を遊星歯車機構を用いて揺動部の回転角度に
変換し、センサで検出する構成にしたものである。
【0007】これにより、入力部とトルクセンサ部を一
体化することができ、さらに弾性要素を変更することに
より容易にトルク検出感度を変更できるトルク検出装置
が得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、入力部と出力部を弾性要素を介して接続し、手動操
作トルクにより生じた入力部と出力部の位相差を遊星歯
車機構を用いて揺動部の回転角度に変換し、センサで検
出する構成にしたものであり、入力部とトルクセンサ部
を一体化させるという作用を有する。
【0009】請求項2に記載の発明は、遊星歯車機構の
減速比の関係より位相差と揺動部の回転角度を比例関係
にするという作用を有する。
【0010】請求項3に記載の発明は、揺動部に常に同
方向の回転力を作用させる構成にしたものであり、トル
ク検出した信号と実際の入力トルクを1対1の関係にす
るという作用を有する。
【0011】請求項4に記載の発明は、弾性要素を、入
力部に設けたピンと、前記出力部にその一部を前記ピン
の配置と同心円状に設けた溝と、前記ピンの前記溝に対
する相対運動によって前記溝内を移動する球体と、前記
球体と前記溝端部とに接し前記溝内に設けた弾性部材と
で構成したものであり、手動操作トルクに応じた入力部
と出力部の位相差を生じるという作用を有する。
【0012】請求項5に記載の発明は、弾性部材を弾性
率の異なる弾性部材と変更可能に構成したものであり、
容易にトルク検出感度を変更できるという作用を有す
る。
【0013】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図4を用いて説明する。 (実施の形態1)図1はトルク検出装置の構造を示し、
弾性要素を入力部31と出力部32の間に設け、手動操
作トルクに応じて入力部31と出力部32の間に位相差
XIを生じさせるものである。回転伝達手段としての歯
車A36は、入力部31に固定され、入力部31ととも
に回転運動を行う。揺動部34は歯車A36と同軸上に
設け、位相差XIによって回転変位を生じる働きをす
る。回転伝達手段としての歯車B37は、揺動部34に
設けられ歯車A36の回転運動を伝達し回転運動を行
う。回転伝達手段としての歯車C38は、歯車B37と
同軸上で揺動部34に固定され歯車B37と同じ回転運
動を行う。回転伝達手段としての歯車D39は、歯車A
36と同軸上で出力部32に固定され出力部32ととも
に回転運動を行う。回転伝達手段としての歯車E40
は、固定部35に設けられ、歯車D39の回転運動を伝
達し回転運動を行う。回転伝達手段としての歯車F41
は、歯車A36と同軸上に設けられ歯車E40の回転運
動を伝達し回転運動を行う。回転伝達手段としての歯車
G42は、揺動部34に設けられ歯車C38と歯車F4
1の回転運動を伝達し回転運動を行う。これらの働きに
より揺動部34は位相差XIに応じた回転変位XOを生
じ、回転変位検出手段46により手動操作トルクを検出
する。
【0014】(実施の形態2)図1において、歯車A3
6の回転変位XAと歯車D39の回転変位XDの間には
(数2)の関係が成り立つ。
【0015】
【数2】
【0016】歯車A36の回転変位XAと歯車B37の
回転変位XBの間には歯車A36の歯数をrA、歯車B
37の歯数をrBとすると(数3)の関係が成り立つ。
【0017】
【数3】
【0018】歯車B37の回転変位XBと歯車C38の
回転変位XCの間には(数4)の関係が成り立つ。
【0019】
【数4】
【0020】また、歯車D39の回転変位XDと歯車E
40の回転変位XEの間には歯車D39の歯数をrD、
歯車E40の歯数をrEとすると(数5)の関係が成り
立つ。
【0021】
【数5】
【0022】歯車E40の回転変位XEと歯車F41の
回転変位XFとの間には歯車F41の歯数をrFとする
と(数6)の関係が成り立つ。
【0023】
【数6】
【0024】歯車F41の回転変位XFと歯車G42の
回転変位XGの間には歯車G42の歯数をrGとすると
(数7)の関係が成り立つ。
【0025】
【数7】
【0026】一方、歯車C38の回転変位XCと歯車G
42の回転変位XGの間には(数8)の関係が成り立
つ。
【0027】
【数8】
【0028】これら(数2)〜(数8)よりXA,X
B,XC,XE,XF,XGを消去すると(数9)が導
出される。
【0029】
【数9】
【0030】この時(数1)の関係が成り立てば、(数
10)の関係が成り立つ。
【0031】
【数10】
【0032】したがって位相差XIと揺動部34の回転
変位XOは比例関係となり、回転変位検出手段46によ
り手動操作トルクを検出する。
【0033】(実施の形態3)図2において、回転伝達
手段としての歯車の一部H43は、揺動部34に固定さ
れ揺動部34とともに回転運動を行う。回転伝達手段と
しての歯車I44は、固定部35に設けられ歯車の一部
H43の回転運動が伝達されて回転運動を行う。同方向
回転力作用手段としてのバネ45は、一端を固定部35
に他端を歯車I44に設け歯車I44に常に同方向への
回転力を作用させる働きをする。この力によって遊星歯
車機構のガタは取り除くことができる。回転変位検出手
段としてのセンサ46は、固定部35に設けられ歯車I
44の回転変位を検出する。したがってトルク検出した
信号と実際の入力トルクを1対1の関係にすることがで
きる。なお、同方向回転力作用手段45を回転伝達手段
としての歯車I44に作用させるとしたが、回転伝達手
段としての歯車の一部H43に作用させてもよい。
【0034】(実施の形態4)図3はトルク検出装置の
一部を示し、ピン47は入力部31に設けられ入力部3
1とともに回転運動を行う。溝48は出力部32に設け
られその一部は入力部31と同心円状に形成されてい
る。球体49はピン47に押され、ピン47の相対運動
により溝48の同心円状に形成されている部分を移動す
る。したがって溝48の同心円状に形成されている部分
は、少なくとも球体49の移動する長さ以上である必要
がある。弾性部材50は両端を球体49と接し溝48内
に設けられ、球体49の移動により作用させる力を変化
させている。これにより入力部31に加えられた手動操
作トルクに応じて位相差を生じさせる。なお、ピン47
を入力部31に、溝48を出力部32に設けるとしたが
ピン47を出力部32に、溝48を入力部31に設けて
もよい。またピン47は球体49を押す作用をすればよ
く、形状を必ずしもピン状にしなくてもよい。
【0035】(実施の形態5)図3において、弾性部材
50を弾性率の異なる部材に変更することにより検出感
度を容易に変更できる。なお、弾性部材50はすべて同
じ弾性率のものである必要はなく、またその自然長も一
律である必要はない。したがって入出力関係を単なる比
例関係だけではなく、自由に設定することが可能であ
る。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力部と
トルクセンサ部を一体化することができ、さらに弾性要
素を変更することにより容易にトルク検出感度を変更で
きるトルク検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるトルク検出装置の
構造を示す図
【図2】本発明の一実施の形態によるトルク検出装置の
構造を示す図
【図3】本発明の一実施の形態によるトルク検出装置の
一部を示す図
【図4】従来のトルク検出装置を用いた電動車椅子の全
体斜視図
【図5】図4に示す電動車椅子の構造を示す図
【符号の説明】
23 駆動軸 31 入力部 32 出力部 33 弾性要素 34 揺動部 35 固定部 36 回転伝達手段A 37 回転伝達手段B 38 回転伝達手段C 39 回転伝達手段D 40 回転伝達手段E 41 回転伝達手段F 42 回転伝達手段G 43 回転伝達手段H 44 回転伝達手段I 45 同方向回転力作用手段 46 回転変位検出手段 47 ピン 48 溝 49 球体 50 弾性部材 52 方向変換手段 53 固定部 54 トルクセンサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力部と、出力部と、前記入力部と前記
    出力部の間に設けた弾性要素と、前記入力部に設けた回
    転伝達手段Aと、前記回転伝達手段Aと同軸上に回転可
    能に設けた揺動部と、前記揺動部に設け前記回転伝達手
    段Aの回転を伝達する回転伝達手段Bと、前記回転伝達
    手段Bに同軸上で固定した回転伝達手段Cと、前記回転
    伝達手段Aと同軸上に設けた回転伝達手段Dと、固定部
    に設け前記回転伝達手段Dの回転を伝達する回転伝達手
    段Eと、前記回転伝達手段Aと同軸上に設け前記回転伝
    達手段Eの回転を伝達する回転伝達手段Fと、前記揺動
    部に設け前記回転伝達手段Cと前記回転伝達手段Fの回
    転を伝達する回転伝達手段Gと、前記揺動部の回転を検
    出する手段を有したことを特徴とするトルク検出装置。
  2. 【請求項2】 rA:rBを前記回転伝達手段Aと前記
    回転伝達手段Bの減速比、rC:rDを前記回転伝達手
    段Cと前記回転伝達手段Dの減速比とした時に、(数
    1)の関係を持つ請求項1記載のトルク検出装置。 【数1】
  3. 【請求項3】 揺動部に回転伝達手段Aと同軸上に設け
    た回転伝達手段Hと、固定部に設け前記回転伝達手段H
    の回転を伝達する回転伝達手段Iと、前記回転伝達手段
    Iに常に同方向への回転力を作用させるための同方向回
    転力作用手段と、前記固定部に設け前記回転伝達手段I
    の回転変位を検出するための手段を有する請求項1、又
    は2記載のトルク検出装置。
  4. 【請求項4】 弾性要素を、入力部に円の周に沿って設
    けたピンと、前記出力部にその一部を前記ピンの配置と
    同心円状に設けた溝と、前記ピンの前記溝に対する相対
    運動によって前記溝内を移動する球体と、前記溝内に設
    け、前記球体と前記溝端部とに接する弾性部材とで構成
    したことを特徴とする請求項1、2、又は3記載のトル
    ク検出装置。
  5. 【請求項5】 弾性部材を弾性率の異なる弾性部材と変
    更可能に構成した請求項1、2、3、又は4記載のトル
    ク検出装置。
JP9038717A 1997-02-24 1997-02-24 トルク検出装置 Pending JPH10239184A (ja)

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JP9038717A JPH10239184A (ja) 1997-02-24 1997-02-24 トルク検出装置

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JPH10239184A true JPH10239184A (ja) 1998-09-11

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JP9038717A Pending JPH10239184A (ja) 1997-02-24 1997-02-24 トルク検出装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100743461B1 (ko) * 2004-12-24 2007-08-01 최홍곤 출력변환기능을 갖는 동력전달장치 및 이를 구비한 휠체어
WO2013049642A3 (en) * 2011-09-29 2013-06-27 Intelliwheels, Inc. Low-gear system for manually propelled wheelchairs and methods of use

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