JPH08178769A - Rotary torque detector - Google Patents
Rotary torque detectorInfo
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- JPH08178769A JPH08178769A JP32243494A JP32243494A JPH08178769A JP H08178769 A JPH08178769 A JP H08178769A JP 32243494 A JP32243494 A JP 32243494A JP 32243494 A JP32243494 A JP 32243494A JP H08178769 A JPH08178769 A JP H08178769A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、第１の回転軸と第２の
回転軸の位相差を検出することによって第１の回転軸に
入力されるトルクを検出する回転式トルク検出装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary torque detecting device for detecting a torque input to a first rotary shaft by detecting a phase difference between the first rotary shaft and the second rotary shaft.
【０００２】[0002]
【従来の技術】補助動力式車両として、人力による駆動
力を電動モータによる補助動力によって補う電動モータ
付自転車が提案され、既に実用に供されている。この電
動モータ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モー
タによる駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応
じた補助動力を車輪に付与することによってライダーの
肉体的負担を軽減するものである。2. Description of the Related Art As an auxiliary power type vehicle, a bicycle with an electric motor has been proposed, which is used for supplementing the driving force by human power with the auxiliary power by an electric motor. This bicycle with an electric motor is provided with a drive system based on an electric motor in addition to a drive system based on human power, and reduces physical load on the rider by detecting human power and applying auxiliary power corresponding to the magnitude to the wheels. It is a thing.
【０００３】ところで、斯かる電動モータ付自転車には
クランク軸（人力入力軸）に入力される人力（トルク）
の検出が不可欠であるが、この人力の検出のために次の
ような方式が採用されていた。By the way, in such a bicycle with an electric motor, human power (torque) input to a crank shaft (human power input shaft) is used.
However, the following method has been adopted to detect this human power.
【０００４】即ち、クランク軸と合力軸（人力と補助動
力を合力する軸）を同軸に配置し、これらと並列にトル
ク検出軸を配し、クランク軸から合力軸への動力伝達に
遊星ギヤ機構を用い、クランク軸に入力される人力によ
ってサンギヤに発生する反力をカム機構を介して前記ト
ルク検出軸に伝達し、該トルク検出軸の作動角を回転ポ
テンショメータ等で検出することによって人力を検出し
ていた。That is, a crankshaft and a resultant shaft (a shaft for combining human power and auxiliary power) are coaxially arranged, and a torque detection shaft is arranged in parallel with them, and a planetary gear mechanism is used for power transmission from the crankshaft to the resultant shaft. By using the, the reaction force generated in the sun gear by the human power input to the crankshaft is transmitted to the torque detection shaft via a cam mechanism, and the human power is detected by detecting the operating angle of the torque detection shaft with a rotary potentiometer or the like. Was.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトルク検出方式にあっては、反力の伝達経路が長い
ために部品点数が増加し、組立工数の増大とコストアッ
プを招くという問題があった。However, in the above-mentioned conventional torque detection method, there is a problem that the number of parts increases due to the long reaction force transmission path, resulting in an increase in the number of assembly steps and an increase in cost. It was
【０００６】又、多くの構成部品の寸法公差の集積やカ
ム接触部に発生する大きなフリクションのためにトルク
検出精度が悪くなる他、面倒な０点調整が必要であると
いう問題もあった。Further, there is a problem that torque detection accuracy is deteriorated due to accumulation of dimensional tolerances of many components and large friction generated in the cam contact portion, and troublesome zero point adjustment is required.
【０００７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、０点調整が不要で、トルクを
高精度に検出することができる構造単純で安価な回転式
トルク検出装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a rotary torque detecting device having a simple structure and a low cost that does not require zero-point adjustment and can detect torque with high accuracy. To provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、トルクを捩れ角に変換する
トルク伝達軸によって連結された第１の回転軸と第２の
回転軸との位相差を検出することによって第１の回転軸
に入力されるトルクを検出する回転式トルク検出装置
を、前記第１の回転軸と第２の回転軸の各々に取り付け
られたブラシと、各ブラシがそれぞれ摺接すべきリング
状の抵抗体を含んで構成したことを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 has a first rotating shaft and a second rotating shaft connected by a torque transmission shaft for converting a torque into a torsion angle. And a brush attached to each of the first rotating shaft and the second rotating shaft, and a rotary torque detecting device for detecting torque input to the first rotating shaft by detecting a phase difference between It is characterized in that each of the brushes includes a ring-shaped resistor to be brought into sliding contact.
【０００９】又、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、前記第１の回転軸と第２の回転軸及び
トルク伝達軸を同軸上に配し、前記抵抗体を複数に等分
割したことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first rotating shaft, the second rotating shaft, and the torque transmitting shaft are coaxially arranged, and the resistor is provided in plural. It is characterized by being divided into equal parts.
【００１０】更に、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の発明において、前記両抵抗体を一体的に構成
したことを特徴とする。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 2, the both resistors are integrally formed.
【００１１】[0011]
【作用】請求項１記載の発明によれば、第１の回転軸に
入力されるトルクはトルク伝達軸を介して第２の回転軸
に伝達されるが、トルク伝達軸の捩れ角はトルクの大き
さに比例し、この捩れは第２の回転軸に伝達されるた
め、両回転軸にトルクの大きさに比例した捩れ角の位相
差が発生する。According to the first aspect of the invention, the torque input to the first rotary shaft is transmitted to the second rotary shaft via the torque transmission shaft, but the twist angle of the torque transmission shaft is the torque. In proportion to the magnitude, this twist is transmitted to the second rotary shaft, so that a phase difference of the twist angle proportional to the magnitude of the torque is generated in both rotary shafts.
【００１２】而して、各抵抗体に例えば定電流を流せ
ば、各抵抗体は可変抵抗器として作用し、ブラシの接触
位置によってその抵抗値がリニアに変化するため、各抵
抗体から出力される電圧は第１及び第２の回転軸の回転
によって所定の位相で周期的に変化し、各抵抗体から出
力される電圧変化には両回転軸の捩れ角の位相差に応じ
た位相差が発生し、この位相差を検出すれば、第１の軸
に入力されるトルクを求めることができる。If, for example, a constant current is applied to each resistor, each resistor acts as a variable resistor and its resistance value changes linearly depending on the contact position of the brush, so that each resistor outputs it. Voltage changes periodically with a predetermined phase due to the rotation of the first and second rotary shafts, and the voltage change output from each resistor has a phase difference corresponding to the phase difference of the twist angles of both rotary shafts. When this occurs and the phase difference is detected, the torque input to the first shaft can be obtained.
【００１３】そして、トルク検出装置は各回転軸に取り
付けられたブラシと、各ブラシがそれぞれ摺接すべき抵
抗体とで構造単純に構成されるため、その部品点数が削
減されてコンパクト化及びコストダウンが図られるとと
もに、部品の寸法公差の集積や大きなフリクションの発
生を防いで高いトルク検出精度を得ることができる。
又、抵抗体はリング状に構成されているため、連続的に
トルクを検出することができ、従来要していた０点調整
が不要となって常に高精度なトルク検出が可能となる。Since the torque detecting device is simply structured by the brushes attached to the respective rotating shafts and the resistors to which the respective brushes should be slidably contacted, the number of parts is reduced, and the size and cost are reduced. In addition to downsizing, it is possible to obtain high torque detection accuracy by preventing the accumulation of dimensional tolerances of parts and the occurrence of large friction.
Further, since the resistor is formed in the ring shape, the torque can be continuously detected, and the zero-point adjustment which has been required in the past is not necessary, so that the torque can always be detected with high accuracy.
【００１４】請求項２記載の発明によれば、第１の回転
軸と第２の回転軸及びトルク伝達軸が同軸上に配される
ため、トルク検出装置の更なるコンパクト化が可能とな
る。尚、抵抗体の分割数を変えることによってトルク検
出の分解能を任意に変更することができる。According to the second aspect of the present invention, the first rotary shaft, the second rotary shaft, and the torque transmission shaft are coaxially arranged, so that the torque detecting device can be made more compact. The resolution of torque detection can be arbitrarily changed by changing the number of divisions of the resistor.
【００１５】請求項３記載の発明によれば、両抵抗体が
一体に構成されるため、その取付精度が高められ、高精
度なトルク検出が可能となる。According to the third aspect of the present invention, since both resistors are integrally formed, the mounting accuracy thereof can be improved and the torque can be detected with high accuracy.
【００１６】[0016]
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１７】図１は本発明に係る回転式トルク検出装置
を備える電動モータ付自動車の側面図、図２は同電動モ
ータ付自転車のパワーユニット部の平断面図、図３は本
発明に係る回転式トルク検出装置の拡大断面図、図４は
図３のＡ−Ａ線断面図、図５は回転軸の回転角に対する
電圧特性図である。FIG. 1 is a side view of an electric motor vehicle equipped with a rotary torque detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a plan sectional view of a power unit portion of the same electric motor bicycle, and FIG. 3 is a rotary type according to the present invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the torque detection device, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3, and FIG. 5 is a voltage characteristic diagram with respect to the rotation angle of the rotation shaft.
【００１８】先ず、図１に基づいて電動モータ付自転車
１の概略構成を説明する。First, a schematic structure of the bicycle 1 with an electric motor will be described with reference to FIG.
【００１９】図１において、２は車体前方に位置するヘ
ッドパイプであり、該ヘッドパイプ２内にはハンドルス
テム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルス
テム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルス
テム３の下端にはフロントフォーク５が結着されてお
り、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自
在に軸支されている。In FIG. 1, reference numeral 2 is a head pipe located in front of the vehicle body, and a handle stem 3 is rotatably inserted in the head pipe 2. A handle 4 is attached to the upper end of the handle stem 3, and a front fork 5 is attached to the lower end of the handle stem 3, and a front wheel 6 is rotatably attached to the lower end of the front fork 5. It is supported.
【００２０】又、前記ヘッドパイプ２には略Ｕ字状に折
曲されたメインフレーム７の前端が結着されており、該
メインフレーム７の斜め上方に立設するシートパイプを
兼ねる部分にはシートポスト８を介してシート９が支持
されている。そして、メインフレーム７の前半部の直線
部分上にはバッテリ１０が支持されている。The head pipe 2 is connected to the front end of a main frame 7 which is bent in a substantially U shape, and a portion which doubles as a seat pipe is provided at an upper portion of the main frame 7 at an angle. The seat 9 is supported via the seat post 8. The battery 10 is supported on the straight portion of the front half of the main frame 7.
【００２１】ところで、車体の略中央下部には、パワー
ユニット１１がブラケット１２，１３を介してメインフ
レレーム７に支持されている。このパワーユニット１１
は人力による駆動系と電動モータによる駆動系を並設し
て構成され、これにはクランク軸１４が回転自在に支承
されており、該クランク軸１４の左右両端にはクランク
１５が取り付けられ、各クランク１５の端部にはペダル
１６が軸支されている。By the way, a power unit 11 is supported by the main frame 7 via brackets 12 and 13 at the lower center of the vehicle body. This power unit 11
Is configured by arranging a drive system by human power and a drive system by an electric motor in parallel, and a crankshaft 14 is rotatably supported by the crankshaft 14, and cranks 15 are attached to the left and right ends of the crankshaft 14, respectively. A pedal 16 is pivotally supported at the end of the crank 15.
【００２２】又、上記パワーユニット１１からは左右一
対のチェーンステイ１７が車体後方に向かって延出して
おり、該チェーンステイ１７の後端部と前記メインフレ
ーム７とは左右一対のシートステイ１８によって連結さ
れている。そして、チェーンステイ１７後端の前記シー
トステイ１８との連結部には後輪１９が回転自在に軸支
されており、後輪１９を支持する車軸にはホイールスプ
ロケット２０が結着されている。A pair of left and right chain stays 17 extend rearward of the vehicle body from the power unit 11. The rear end of the chain stay 17 and the main frame 7 are connected by a pair of left and right seat stays 18. Has been done. A rear wheel 19 is rotatably supported at a connecting portion of the rear end of the chain stay 17 with the seat stay 18, and a wheel sprocket 20 is attached to an axle supporting the rear wheel 19.
【００２３】ここで、前記パワーユニット１１の構成の
詳細を図２に基づいて説明する。The details of the structure of the power unit 11 will be described with reference to FIG.
【００２４】図２に示すパワーユニット１１において、
左右に２分割されたケース２１には前記クランク軸１４
がベアリング２２，２３によって回転自在に支持されて
おり、該クランク軸１４の後方には、左右に２分割され
て横方向に同軸に配された中空のドライブ軸２４と合力
軸２５がベアリリング２６，２７によってそれぞれ回転
自在に支承されている。これらのドライブ軸２４と合力
軸２５は互いに相対回転可能であって、図示のようにド
ライブ軸２４の端部外周に合力軸２５の一端がリミッタ
２８を介して相対回転可能に嵌合されている。そして、
これらのドライブ軸２４と合力軸２５の内部（中空部）
にはトーションバー２９が挿通しており、該トーション
バー２９の一端はドライブ軸２４の外端部にピン結合に
よって結着され、同トーションバー２９の他端は合力軸
２５の外端部に同じくピン結合によって結着されてい
る。In the power unit 11 shown in FIG.
The crankshaft 14 is attached to the case 21 divided into two parts on the left and right
Is rotatably supported by bearings 22 and 23, and behind the crankshaft 14, a hollow drive shaft 24 and a resultant shaft 25, which are divided into left and right and are coaxially arranged in the lateral direction, are bearer rings 26 ,. Each of them is rotatably supported by 27. The drive shaft 24 and the resultant shaft 25 are rotatable relative to each other, and one end of the resultant shaft 25 is fitted to the outer periphery of the end of the drive shaft 24 through a limiter 28 so that the drive shaft 24 and the resultant shaft 25 can rotate relative to each other. . And
Inside of these drive shaft 24 and resultant shaft 25 (hollow part)
A torsion bar 29 is inserted into the drive shaft 24. One end of the torsion bar 29 is attached to the outer end of the drive shaft 24 by pin coupling, and the other end of the torsion bar 29 is also connected to the outer end of the resultant shaft 25. It is attached by pin connection.
【００２５】ところで、上記ドライブ軸２４と合力軸２
５上には、本発明に係る回転式トルク検出装置を構成す
る回転ポテンショメータ３０が設けられており、該回転
ポテンンショメータ３０はドライブ軸２４側に設けられ
た入力側ポテンショメータ３０Ａと合力軸２５側に設け
られた出力側ポテンショメータ３０Ｂによって構成され
ている。By the way, the drive shaft 24 and the resultant shaft 2
A rotary potentiometer 30 constituting the rotary torque detection device according to the present invention is provided on the rotary shaft 5, and the rotary potentiometer 30 includes an input potentiometer 30A provided on the drive shaft 24 side and a resultant shaft 25. The output potentiometer 30B is provided on the side.
【００２６】而して、上記ドライブ軸２４の外端部外周
には小径の増速ギヤ３１がセレーション結合によって結
着されており、該増速ギヤ３１は、クランク軸１４の一
端外周にワンウェイクラッチ３２を介して支持された大
径の内歯増速ギヤ３３に噛合している。又、合力軸２５
の中間部外周にはワンウェイクラッチ３４を介して大径
の増速ギヤ３５が設けられており、同合力軸２５のケー
ス２１外へ延出する端部外周にはドライブスプロケット
３６がネジ結合によって結着されている。そして、ドラ
イブスプロケット３６と図１に示す前記ホイールスプロ
ケット２０には無端状のチェーン３７が巻装されてい
る。A small-diameter speed increasing gear 31 is joined to the outer circumference of the outer end of the drive shaft 24 by serration coupling. The speed increasing gear 31 is a one-way clutch on the outer circumference of one end of the crankshaft 14. It meshes with a large-diameter internal gear speed-up gear 33 supported via 32. Also, the resultant shaft 25
A large-diameter speed-increasing gear 35 is provided on the outer periphery of the intermediate portion of the drive shaft 25 via a one-way clutch 34, and a drive sprocket 36 is connected to the outer periphery of the end of the joint shaft 25 extending outside the case 21 by screwing. It is worn. An endless chain 37 is wound around the drive sprocket 36 and the wheel sprocket 20 shown in FIG.
【００２７】一方、ケース２１には電動モータ３８が横
向きに取り付けられており、該電動モータ３８のモータ
軸３９の一端には小径の減速ギヤ４０が形成されてい
る。そして、この減速ギヤ４０はアイドルギヤ４１に噛
合しており、該アイドルギヤ４１は、ケース２１にベア
リング４２によって回転自在に支承された減速軸４３の
一端にセレーション結合によって結着された大径の減速
ギヤ４４に噛合している。又、減速軸４３の他端には小
径の減速ギヤ４５が一体に形成されており、該減速ギヤ
４５は前記減速ギヤ３５に噛合している。On the other hand, an electric motor 38 is laterally attached to the case 21, and a reduction gear 40 having a small diameter is formed at one end of a motor shaft 39 of the electric motor 38. The reduction gear 40 meshes with an idle gear 41. The idle gear 41 has a large diameter and is connected by serration coupling to one end of a reduction shaft 43 rotatably supported by a bearing 42 in the case 21. It meshes with the reduction gear 44. A reduction gear 45 having a small diameter is integrally formed at the other end of the reduction shaft 43, and the reduction gear 45 meshes with the reduction gear 35.
【００２８】ところで、本実施例においては、ケース２
１内の前記増速ギヤ３３の内側であって、前記クランク
軸１４の周囲に画成された空間内には、前記バッテリ１
０から前記電動モータ３８への供給電圧（又は電流）を
制御するためのコントローラ６０が収納されている。By the way, in this embodiment, the case 2 is used.
1 inside the speed-increasing gear 33 and inside the space defined around the crankshaft 14, the battery 1
A controller 60 for controlling the supply voltage (or current) from 0 to the electric motor 38 is housed.
【００２９】ここで、本発明に係る前記回転ポテンショ
メータ３０の構成を図３及び図４に基づいて説明する。The configuration of the rotary potentiometer 30 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
【００３０】図３に示すように、回転ポテンショメータ
３０のハウジング４６内には前記ドライブ軸２４の外周
に結着されたフランジ４７と前記合力軸２５の外周に結
着されたフランジ４８が収納されており、同ハウジング
４６内の両フランジ４７，４８の間には２枚の円板４
９，５０が固設されている。As shown in FIG. 3, the housing 46 of the rotary potentiometer 30 accommodates a flange 47 connected to the outer periphery of the drive shaft 24 and a flange 48 connected to the outer periphery of the resultant shaft 25. And two discs 4 between the flanges 47 and 48 in the housing 46.
9,50 are fixed.
【００３１】上記円板４９の前記フランジ４７に対向す
る面には、図４に示すように、内外二重のリング状の導
体５１と抵抗体５２が取り付けられており、導体５１は
リード線５３を介して前記バッテリ１０に接続されてい
る。又、前記抵抗体５２は４等分に分割されており、各
分割片５２ａの両端はリード線５４によって前記バッテ
リ１０に接続されており、抵抗体５２で分割されて同じ
電位になる箇所はそれぞれ導体７０で接続されている。
そして、上記導体５１と抵抗体５２には、前記フランジ
４７に取り付けられた二股状のブラシ５５の先部が接触
しており、このブラシ５５、導体５１、抵抗体５２等が
前記入力側ポテンショメータ３０Ａを構成している。As shown in FIG. 4, an inner and outer double ring-shaped conductor 51 and a resistor 52 are attached to the surface of the disk 49 facing the flange 47, and the conductor 51 is a lead wire 53. It is connected to the battery 10 via. Further, the resistor 52 is divided into four equal parts, and both ends of each divided piece 52a are connected to the battery 10 by the lead wires 54, and the portions divided by the resistor 52 and having the same potential are respectively divided. It is connected by a conductor 70.
The tip of a forked brush 55 attached to the flange 47 is in contact with the conductor 51 and the resistor 52, and the brush 55, the conductor 51, the resistor 52, etc. are connected to the input potentiometer 30A. Are configured.
【００３２】同様に、前記円板５０の前記フランジ４８
に対向する面には、前記導体５１と全く同一の導体５６
と前記抵抗体５２と全く同一の抵抗体５７（４等分に分
割された分割片５７ａにて構成されている）が取り付け
られており、導体５６はリード線５３を介して前記バッ
テリ１０に接続され、各分割片５７ａの両端はリード線
５４を介してバッテリ１０に接続されている（図３参
照）。そして、上記導体５６と抵抗体５７には、前記フ
ランジ４８に取り付けられた二股状のブラシ５８の先部
が接触しており、このブラシ５８、導体５６、抵抗体５
７等が前記出力側ポテンショメータ３０Ｂを構成してい
る。尚、両抵抗体５２，５７は同一角度位置に取り付け
られている。Similarly, the flange 48 of the disk 50 is
On the surface opposite to the conductor 56, which is exactly the same as the conductor 51.
And a resistor 57 that is exactly the same as the resistor 52 (composed of divided pieces 57a divided into four equal parts) is attached, and a conductor 56 is connected to the battery 10 via a lead wire 53. Both ends of each divided piece 57a are connected to the battery 10 via lead wires 54 (see FIG. 3). The tip of a forked brush 58 attached to the flange 48 is in contact with the conductor 56 and the resistor 57. The brush 58, the conductor 56, and the resistor 5
7 and the like constitute the output side potentiometer 30B. Both resistors 52 and 57 are attached at the same angular position.
【００３３】次に、電動モータ付自転車１の作用を説明
する。Next, the operation of the bicycle 1 with an electric motor will be described.
【００３４】ライダーが左右のペダル１６を交互に踏ん
でクランク軸１４を回転駆動すると、クランク軸１４の
回転はワンウェイクラッチ３２、増速ギヤ３３，３１を
経て増速されてドライブ軸２４とトーションバー２９に
伝達され、更に、トーションバー２９から合力軸２５に
伝達される。従って、クランク軸１４に入力される人力
（トルク）はトーションバー２９を介して合力軸２５に
伝達される。When the rider alternately depresses the left and right pedals 16 to drive the crankshaft 14 to rotate, the rotation of the crankshaft 14 is accelerated through the one-way clutch 32 and the speed increasing gears 33, 31 to drive the drive shaft 24 and the torsion bar. 29, and further transmitted from the torsion bar 29 to the resultant shaft 25. Therefore, the human power (torque) input to the crankshaft 14 is transmitted to the resultant shaft 25 via the torsion bar 29.
【００３５】他方、電動モータ３８のモータ軸３９の回
転は、減速ギヤ４０、アイドルギヤ４１、減速ギヤ４
４、減速軸４３、減速ギヤ４５，３５及びワンウェイク
ラッチ３４を経て減速されて合力軸２５に伝達され、従
って、電動モータ３８にて発生する補助動力は以上の経
路を経て合力軸２５に伝達される。On the other hand, the rotation of the motor shaft 39 of the electric motor 38 is controlled by the reduction gear 40, the idle gear 41, and the reduction gear 4.
4, the reduction shaft 43, the reduction gears 45 and 35, and the one-way clutch 34 are decelerated and transmitted to the resultant shaft 25. Therefore, the auxiliary power generated by the electric motor 38 is transmitted to the resultant shaft 25 through the above path. It
【００３６】而して、合力軸２５は人力と補助動力の双
方によって回転駆動され、その回転はドライブスプロケ
ット３６、チェーン３７及びホイールスプロケット２０
を経て後輪１９に伝達されるため、後輪１９が人力と補
助動力の双方によって回転駆動されて当該電動モータ付
自転車１が走行せしめられる。The resultant shaft 25 is rotationally driven by both human power and auxiliary power, and its rotation is driven by the drive sprocket 36, the chain 37 and the wheel sprocket 20.
After being transmitted to the rear wheel 19, the rear wheel 19 is rotationally driven by both human power and auxiliary power, and the bicycle 1 with an electric motor is driven.
【００３７】ところで、前述のようにクランク軸１４に
入力される人力はトーションバー２９を介して合力軸２
５に伝達されるため、トーションバー２９は人力の大き
さに比例した量だけ捩れ、この捩れによってドライブ軸
２４と合力軸２５の間に捩れ角の位相差が生じ、この位
相差は前記回転ポテンショメータ３０によって検出され
る。By the way, as described above, the human power input to the crankshaft 14 is transmitted through the torsion bar 29 to the resultant shaft 2.
5, the torsion bar 29 is twisted by an amount proportional to the magnitude of human power, and this twist causes a phase difference in the torsion angle between the drive shaft 24 and the resultant shaft 25. This phase difference is the rotational potentiometer. Detected by 30.
【００３８】ここで、回転ポテンショメータ３０の検出
原理について説明する。Here, the detection principle of the rotary potentiometer 30 will be described.
【００３９】バッテリ１０からリード線５３を経て入力
側ポテンショメータ３０Ａと出力側ポテンショメータ３
０Ｂに定電流を流せば、各ポテンショメータ３０Ａ，３
０Ｂにおいて電流は各導体５１，５６及びブラシ５５，
５８を経て抵抗体５２，５７をそれぞれ流れる。このと
き、各抵抗体５２，５７は可変抵抗器として作用し、各
ブラシ５５，５８の接触位置によってその抵抗値がリニ
アに変化するため、各分割片５２ａ，５７ａから出力さ
れる電圧は図５に示すように例えば０Ｖ〜５Ｖのリニア
な直線に沿って変化し、従って、ドライブ軸２４と合力
軸２５の１回転について９０°を周期として図５に示す
ような変化を繰り返す。ここで、クランク軸１４に人力
が入力されない無負荷状態であって、ドライブ軸２４と
合力軸２５の間に捩れ角の位相差が生じない場合には、
両ポテンショメータ３０Ａ，３０Ｂにおける電圧変化は
全く一致するが、前述のようにクランク軸１４に人力が
入力されると、トーションバー２９の捩れによってドラ
イブ軸２４と合力軸２５の間に捩れ角の位相差が発生す
るため、図５に示すようにポテンショメータ３０Ａ，３
０Ｂにおける電圧変化には図示の位相差Δθが生じ、こ
の位相差Δθはクランク軸１４に入力される人力（トル
ク）の大きさに比例するため、この位相差Δθを検出す
れば、人力（トルク）の大きさを求めることができる。Input side potentiometer 30A and output side potentiometer 3 from battery 10 via lead wire 53.
If a constant current is applied to 0B, each potentiometer 30A, 3
At 0B, the current flows in each conductor 51, 56 and brush 55,
Flow through the resistors 52 and 57 via 58, respectively. At this time, each of the resistors 52 and 57 acts as a variable resistor, and the resistance value changes linearly depending on the contact position of each of the brushes 55 and 58, so that the voltage output from each of the divided pieces 52a and 57a is as shown in FIG. As shown in FIG. 5, for example, it changes along a linear straight line of 0 V to 5 V, and therefore, for one rotation of the drive shaft 24 and the resultant shaft 25, the change shown in FIG. Here, in a no-load state in which no human power is input to the crankshaft 14, and when there is no phase difference in the torsion angle between the drive shaft 24 and the resultant shaft 25,
The voltage changes in both potentiometers 30A and 30B are exactly the same, but when human power is input to the crankshaft 14 as described above, the torsion bar 29 is twisted and the phase difference in the torsion angle between the drive shaft 24 and the resultant shaft 25 is caused. As shown in FIG. 5, the potentiometers 30A, 3
The illustrated phase difference Δθ occurs in the voltage change at 0B, and since this phase difference Δθ is proportional to the magnitude of the human power (torque) input to the crankshaft 14, if this phase difference Δθ is detected, the human power (torque ) Can be obtained.
【００４０】而して、前記位相差Δθはコントローラ６
０に入力され、コントローラ６０はこの位相差Δθに基
づいて人力（トルク）の大きさを求め、その人力の大き
さに応じてバッテリ１０から電動モータ３８への供給電
圧（又は電流）を制御し、電動モータ３８が発生する補
助動力を人力に対して所定の値に調整する。The phase difference Δθ is calculated by the controller 6
0, the controller 60 determines the magnitude of human power (torque) based on the phase difference Δθ, and controls the supply voltage (or current) from the battery 10 to the electric motor 38 according to the magnitude of human power. The auxiliary power generated by the electric motor 38 is adjusted to a predetermined value with respect to human power.
【００４１】以上において、本実施例によれば、回転ポ
テンショメータ３０はドライブ軸２４と合力軸２５に各
々取り付けられたブラシ５５，５８と、各ブラシ５５，
５８がそれぞれ摺接すべき抵抗体５２，５７とで構造単
純に構成されるため、その部品点数が削減されてコンパ
クト化及びコストダウンが図られるとともに、部品の寸
法公差の集積や大きなフリクションの発生が防がれてト
ルクの高精度な検出が可能となる。又、抵抗体５２，５
７はリング状に構成されているため、連続的にトルクを
検出することができ、従来要していた０点調整が不要と
なって常に高精度なトルク検出が可能となる。In the above, according to this embodiment, the rotary potentiometer 30 includes the brushes 55, 58 attached to the drive shaft 24 and the resultant shaft 25, and the brushes 55, 58, respectively.
Since 58 is simply structured by the resistors 52 and 57 to be in sliding contact with each other, the number of parts thereof is reduced, downsizing and cost reduction are achieved, and dimensional tolerances of parts are accumulated and large friction is generated. Is prevented, and the torque can be detected with high accuracy. Also, resistors 52, 5
Since 7 is formed in a ring shape, the torque can be continuously detected, and the zero-point adjustment, which has been required in the past, is not necessary, and the torque can be always detected with high accuracy.
【００４２】更に、本実施例によれば、ドライブ軸２
４、合力軸２５及びトーションバー２９が同軸上に配さ
れるため、これらの周囲に配される回転ポテンショメー
タ３０の更なるコンパクト化が可能となる。尚、各抵抗
体５２，５７の分割数を変えることによってトルク検出
の分解能を任意に変更することができる。Further, according to this embodiment, the drive shaft 2
4. Since the resultant shaft 25 and the torsion bar 29 are coaxially arranged, the rotary potentiometer 30 arranged around them can be made more compact. The resolution of torque detection can be arbitrarily changed by changing the number of divisions of the resistors 52 and 57.
【００４３】更に、本実施例によれば、両抵抗体５２，
５７が共通のハウジング４６内で一体的に構成されるた
め、その取付精度が高められ、高精度なトルク検出が可
能となる。Further, according to this embodiment, both resistors 52,
Since 57 is integrally formed in the common housing 46, its mounting accuracy is enhanced and highly accurate torque detection is possible.
【００４４】尚、以上は本発明を特に電動モータ付自転
車における人力の検出に適用した例について述べたが、
本発明の適用はこれに限定されるものではないことは勿
論である。In the above, an example in which the present invention is applied to the detection of human power in a bicycle with an electric motor has been described.
Needless to say, the application of the present invention is not limited to this.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、トルクを捩れ角に変換するトルク伝達軸によっ
て連結された第１の回転軸と第２の回転軸との位相差を
検出することによって第１の回転軸に入力されるトルク
を検出する回転式トルク検出装置を、前記第１の回転軸
と第２の回転軸の各々に取り付けられたブラシと、各ブ
ラシがそれぞれ摺接すべきリング状の抵抗体を含んで構
成したため、該回転式トルク検出装置を構造単純、且
つ、安価に構成することができるとともに、０点調整を
要することなく、トルクを高精度に検出することができ
るという効果が得られる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the phase difference between the first rotating shaft and the second rotating shaft connected by the torque transmitting shaft for converting the torque into the torsion angle can be reduced. A rotary torque detection device that detects the torque input to the first rotation shaft by detecting the brush is attached to each of the first rotation shaft and the second rotation shaft, and each brush slides. Since the ring-shaped resistor to be brought into contact is included, the rotary torque detection device can be constructed with a simple structure and at low cost, and the torque can be detected with high accuracy without requiring zero-point adjustment. The effect that can be obtained is obtained.
【図１】本発明に係る回転式トルク検出装置を備える電
動モータ付自動車の側面図である。FIG. 1 is a side view of an automobile with an electric motor including a rotary torque detection device according to the present invention.
【図２】本発明に係る回転式トルク検出装置を備える電
動モータ付自動車のパワーユニット部の平断面図であ
る。FIG. 2 is a plan sectional view of a power unit portion of an automobile with an electric motor including a rotary torque detection device according to the present invention.
【図３】本発明に係る回転式トルク検出装置の拡大断面
図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a rotary torque detection device according to the present invention.
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図５】回転軸の回転角に対する電圧特性図である。FIG. 5 is a voltage characteristic diagram with respect to a rotation angle of a rotating shaft.
２４ ドライブ軸（第１の回転軸） ２５ 合力軸（第２の回転軸） ２９ トーションバー（トルク伝達軸） ３０ 回転ポテンショメータ（回転式トルク検出
装置） ３０Ａ 入力側ポテンショメータ ３０Ｂ 出力側ポテンショメータ ５２，５７ 抵抗体 ５５，５８ ブラシ24 Drive Shaft (First Rotation Shaft) 25 Combined Shaft (Second Rotation Shaft) 29 Torsion Bar (Torque Transmission Shaft) 30 Rotation Potentiometer (Rotary Torque Detector) 30A Input Potentiometer 30B Output Potentiometer 52, 57 Resistance Body 55,58 brush
Claims (3)
によって連結された第１の回転軸と第２の回転軸との位
相差を検出することによって第１の回転軸に入力される
トルクを検出する装置であって、前記第１の回転軸と第
２の回転軸の各々に取り付けられたブラシと、各ブラシ
がそれぞれ摺接すべきリング状の抵抗体を含んで構成さ
れることを特徴とする回転式トルク検出装置。1. A torque input to a first rotary shaft is detected by detecting a phase difference between a first rotary shaft and a second rotary shaft connected by a torque transmission shaft for converting torque into a torsion angle. A device for detecting, comprising: brushes attached to each of the first rotary shaft and the second rotary shaft; and ring-shaped resistors to which the respective brushes should slide. And a rotary torque detector.
ルク伝達軸は同軸上に配され、前記抵抗体は複数の等分
割されていることを特徴とする請求項１記載の回転式ト
ルク検出装置。2. The rotation according to claim 1, wherein the first rotation shaft, the second rotation shaft and the torque transmission shaft are coaxially arranged, and the resistor is divided into a plurality of equal parts. Torque detector.
を特徴とする請求項１又は２記載の回転式トルク検出装
置。3. The rotary torque detection device according to claim 1, wherein the both resistors are integrally formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32243494A JPH08178769A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Rotary torque detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32243494A JPH08178769A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Rotary torque detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178769A true JPH08178769A (en) | 1996-07-12 |
Family
ID=18143635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32243494A Pending JPH08178769A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Rotary torque detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08178769A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0859224A2 (en) * | 1997-02-17 | 1998-08-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Torque sensor and number of revolutions sensor |
| JP2007136187A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | General Electric Co <Ge> | Braking system for positioner in medical imaging apparatus |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP32243494A patent/JPH08178769A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0859224A2 (en) * | 1997-02-17 | 1998-08-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Torque sensor and number of revolutions sensor |
| EP0859224A3 (en) * | 1997-02-17 | 1999-05-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Torque sensor and number of revolutions sensor |
| JP2007136187A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | General Electric Co <Ge> | Braking system for positioner in medical imaging apparatus |
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