(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材に配置された第１の回路部と、前記第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材に配置された第２の回路部とを電気的に接続するコネクタ機構であって、
前記第１の回路部から前記第２の回路部へ信号を伝達する第１の伝達手段と、前記第２の回路部から前記第１の回路部へ信号を伝達する第２の伝達手段と、前記第１及び第２の伝達手段間に配置された浸水検知手段とを備え、
前記浸水検知手段が、前記第１または第２の部材のうち一方の部材において前記第１及び第２の伝達手段間に配置されたリング状センサを備え、他方の部材が、前記リング状センサと対向する位置に突設されたリング状仕切板を備えていることを特徴とするコネクタ機構。
【請求項２】
前記第１又は第２の部材のうち一方の部材が、前記リング状仕切板より幅狭の溝部を備え、該溝部に前記リング状センサが埋設されていることを特徴とする、請求項１記載のコネクタ機構。
【請求項３】
第１の部材に配置された第１の回路部と、前記第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材に配置された第２の回路部とを電気的に接続するコネクタ機構であって、
前記第１の回路部から前記第２の回路部へ信号を伝達する第１の伝達手段と、前記第２の回路部から前記第１の回路部へ信号を伝達する第２の伝達手段と、前記第１及び第２の伝達手段間に配置された浸水検知手段とを備え、
前記浸水検知手段は、該浸水検知手段と前記第１の伝達手段との短絡、及び／又は該浸水検知手段と前記第２の伝達手段との短絡を検知したとき、前記第１の伝達手段と前記第２の伝達手段の間に浸水が発生したものと検知することを特徴とするコネクタ機構。
【請求項４】
前記浸水検知手段により、前記第１の伝達手段と前記第２の伝達手段の間の浸水が検知されたとき、第１の回路部又は第２の回路部を停止させることを特徴とする請求項３記載のコネクタ機構。
【請求項５】
前記各伝達手段が、前記第１または第２の回路部のうち一方に接続されるリング状端子と、他方に接続されるとともに前記リング状端子に沿って摺動可能な摺動端子とを備えていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のコネクタ機構。
【請求項６】
自転車の車輪にモータを連繋し、ホイールに作用する踏力に応じてモータを回転させることにより踏力の補助を行なう補助動力付自転車であって、
第１の部材に配置され、前記モータの駆動力を制御するモータ制御部を備えた第１の回路部と、
前記第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材に配置された第２の回路部と、
前記第１の回路部と第２の回路部とを電気的に接続するコネクタ機構と、を備え、
前記コネクタ機構は、前記第１の回路部から前記第２の回路部へ信号を伝達する第１の伝達手段と、前記第２の回路部から前記第１の回路部へ信号を伝達する第２の伝達手段と、前記第１及び第２の伝達手段間に配置された浸水検知手段とを備えており、
前記浸水検知手段は、該浸水検知手段と前記第１の伝達手段との短絡、及び／又は該浸水検知手段と前記第２の伝達手段との短絡を検知したとき、前記第１の伝達手段と前記第２の伝達手段の間の浸水を検知し、
前記浸水検知手段により、前記第１の伝達手段と前記第２の伝達手段の間の浸水が検知されたとき、前記モータ制御部は、前記モータの駆動を停止させる、補助動力付自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
第１の部材に配置された第１の回路部と、前記第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材に配置された第２の回路部とを電気的に接続するコネクタ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコネクタ機構が適用されたものとしては、自転車の車輪にモータを連繋し、ホイールに作用する踏力に応じてモータを回転させることにより踏力の補助を行なう補助動力付自転車がある。
【０００３】
この補助動力付自転車に用いられる踏力検出装置は、自転車本体に取り付けられた信号生成回路及び信号検出回路と、自転車本体に対して回転可能に支持されるホイールに取り付けられ、作用する踏力に応じてインピーダンスが変化する可変インピーダンス回路とを備え、信号生成回路にて生成された信号を可変インピーダンス回路に伝達するとともに、可変インピーダンス回路から出力された信号を検出回路に伝達することにより、ホイールに作用する踏力を検出するものである。
【０００４】
このとき、信号生成回路と可変インピーダンス回路との間、検出回路と可変インピーダンス回路との間における信号伝達部は、相対的に回転する回路を電気的に接続するために、一方の端子をリング状に、他方の端子をこのリングに沿って摺動するブラシ状に形成して、信号の伝達を行なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような踏力検出装置の信号伝達部においては、互いに相対回転可能な回路を接続しているため、信号伝達部に隙間が生じ、その隙間から雨などの水滴が侵入してしまう虞がある。そして、この水滴が、信号生成回路及び検出回路の端子間や、可変インピーダンス回路の端子間など、本来電気的に接続されない端子間に亘って付着した場合、混信して正常な信号を伝達することができなくなり、正常な動作を行なうことができなくなるとう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、第１の回路部から第２の回路部に信号を伝達する第１の伝達手段と、第２の回路部から第１の回路部に信号を伝達する第２の伝達手段との間に侵入する水滴を検出して、異常信号に基づく機器の誤動作を防止することが可能なコネクタ機構を提供することを目的とする。また、上記のコネクタ機構を備えることにより、機器の誤動作を防止することが可能な補助動力付自転車を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコネクタ機構は、第１の部材に配置された第１の回路部と、第１の部材に対して相対回転可能な第２の部材に配置された第２の回路部とを電気的に接続するコネクタ機構であって、第１の回路部から第２の回路部へ信号を伝達する第１の伝達手段と、第２の回路部から第１の回路部へ信号を伝達する第２の伝達手段と、第１及び第２の伝達部間に配置された浸水検知手段とを備えている。
【０００８】
このような構成において、第１の伝達手段及び浸水検知手段間や、第２の伝達手段及び浸水検知手段間に水滴が付着すると、その水滴を介して各伝達手段の信号が浸水検知手段に伝達され、浸水が検知される。
【０００９】
また、各伝達手段が、第１または第２の回路部のうち一方に接続されるリング状端子と、他方に接続されるとともにリング状端子に沿って摺動可能な摺動端子とを備えている。
【００１０】
このような構成とすることにより、第１及び第２の部材が相対的に回転しても、摺動端子がリング状端子に当接しながら摺動するため、電気的接続が維持される。
【００１１】
また、浸水検知手段が、第１または第２の部材のうち一方の部材において第１及び第２の伝達手段間に配置されたリング状センサを備え、他方の部材が、リング状センサと対向する位置に突設されたリング状仕切板を備えている。
【００１２】
このような構成とすることにより、リング状仕切板とリング状センサとで、第１及び第２の伝達手段間が仕切られる。
【００１３】
また、第１まは第２の部材のうち一方の部材が、リング状仕切板より幅狭の溝部を備え、その溝部にリング状センサが埋設されている。
【００１４】
こような構成とすることにより、第１及び第２の部材が相対的に回転しても、仕切板の先端とリング状センサとが擦れにくくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコネクタ機構を用いたトルク検出装置を備える補助動力付自転車の一実施の形態につき説明する。
【００１６】
尚、以下の説明において、ペダル４５を漕いだときに自転車１が進む方向を前方とし、また、自転車１の進行方向の前方に向かって左右の方向をとるものとする。
【００１７】
まず、自転車１の全体構成について、以下に説明する。
【００１８】
自転車１は、図１に示すように、フレーム１１の前部に前輪１６及びハンドル１４を備え、後部に駆動輪となる後輪１７を備えている。
【００１９】
フレーム１１の略中央には、上端にサドル１３を備えるシートチューブ１２が配備され、そのシートチューブ１２には、電動モータ２２の電源となるバッテリ２６が取り付けられている。シートチューブ１２の下端には、図２に示すように、ペダル機構４を枢支するボトムブラケット１５が配備されている。
【００２０】
ペダル機構４は、図４及び図５に示すように、ボトムブラケット１５に枢支されたクランク軸４０と、そのクランク軸４０の両端に固定されたクランクアーム４４と、そのクランクアーム４４の先端に枢支されたペダル４５と、クランク軸４０の右端に相対回転可能に嵌められたスプロケットよりなる原動ホイール５とを備えている。
【００２１】
即ち、クランク軸４０の両端（右端側のみ図示）には、クランクアーム４４に嵌まる角軸４１が突設されており、その角軸４１に、クランクアーム４４の基端に開設された角孔４６を嵌め、座金４９ａを介して抜止め用のネジ４９を角軸４１上のネジ孔に螺合させることによって、クランクアーム４４とクランク軸４０とが固定される。
【００２２】
また、クランクアーム４４の基端には、取付板４７が固定されており、その取付板４７の原動ホイール５側に向かう面の外周近傍には、押し片４８が突設されている。原動ホイール５のリブ片５２には、押し片４８と対向する位置に受け片５５が突設されており、この受け片５５と押し片４８との間に磁歪材料からなるコア５６が配置されている。
【００２３】
原動ホイール５は、外周に設けられた平歯部５１と、内周に設けられたハブリング５４と、それらの間を繋ぐ５つのリブ片５２とから構成されており、この原動ホイール５のボトムブラケット１５側の側面には、回転側回路２００（図８参照）が配置されている。
【００２４】
後輪１７は、フレーム１１の後端に回転自由に取り付けられており、また、その回転軸付近には、ワンウェイクラッチ（図示省略）を介して従動スプロケット７６が取り付けられている。
【００２５】
そして、原動ホイール５と従動ホイール７６との間に、無端状のチェーン７５を張設して人力伝達機構を構成し、これにより、原動ホイール５に作用する踏力が、チェーン７５、従動ホイール７６を介して後輪１７に伝達される。
【００２６】
一方、シートチューブ１２と後輪１７との間には、電動モータ２２が配設されており、その駆動力は、動力伝達機構３を介して駆動輪である後輪１７に伝達される。
【００２７】
即ち、フレーム１１には、図２及び図３に示すように、ベースプレート２４が固定部材２１により固定されており、このベースプレート２４の上面には、固定側回路１００（図８参照）が配置されている。
【００２８】
電動モータ２２は、ベースプレート２４の側壁の右側に配置され、ベースプレート２４の側壁の左側には、電動モータ２２の出力軸２３に固定された原動プーリ３１が配置されるとともに、第１従動プーリ３３が支持されている。そして、原動プーリ３１と第１従動プーリ３３との間には、ベルト３２が張設されている。
【００２９】
第１従動プーリ３３の側方には、その第１従動プーリ３３と同軸に位置し、且つ、その第１従動プーリ３３より小径の第２従動プーリ３５が固定されている。第３従動プーリ３７は、後輪１７のリム７４の左側に一体成形されている。そして、第２従動プーリ３５と第３従動プーリ３７との間には、ベルト３６が張設されいる。
【００３０】
このように、プーリ３１、３３、３５、３７と、それらに張設されたベルト３２、３６により動力伝達機構が構成される。そして、電動モータ２２の回転は、電動モータ２２の出力軸と一体に回転する原動プーリ３１からベルト３２を経て第１従動プーリ３３に伝達され、第２従動プーリ３５からベルト３６を経て第３従動プーリ３７に伝達される。これにより、電動モータ２２は、動力伝達機構３を介して後輪１７を減速駆動することができる。
【００３１】
次に、原動ホイール５に作用する踏力に基づいてトルクを検出するトルク検出装置５０について、以下に説明する。
【００３２】
図４及び図５に示すように、原動ホイール５は、ハブリング５４の左側に固定された絶縁体からなるドーナツ状の第１の筐体５００を備えており、この第１の筐体５００の左側の側面には、リング状仕切板５０３がクランク軸４０と同軸に突設されている。更に、第１の筐体５００の左側の側面には、図６に示すように、リング状仕板５０３の外周側に外周側導体リング５０１がクランク軸４０と同軸に配置され、リング状仕切板５０３の内周側に内周側導体リング５０２がクランク軸４０と同軸に配置されている。
【００３３】
また、ボトムブラケット１５の右端には、絶縁体からなるドーナツ状の第２の筐体６００が固定されており、この第２の筐体６００の右側の側面には、第１の筐体５００のリング状仕切板５０３と対向する位置に、リング状仕切板５０３より幅狭のリング状の溝部６０３がクランク軸４０と同軸に凹設されている。そして、この溝部６０３には、浸水を検知するための浸水検知用導体リング６０４が埋設されている。
【００３４】
更に、第２の筐体６００の右側の側面には、図７に示すように第１の筐体５００に配置された外周側導体リング５０１と対向する位置に外周側導体ブラシ６０１が配置され、内側導体リング５０２と対向する位置に内周側導体ブラシ６０２が配置されている。このとき、外周側導体ブラシ６０１は、溝部６０３の外周側に位置し、内周側導体ブラシ６０２は、溝部６０３の内周側に位置している。
【００３５】
各導体ブラシ６０１、６０２は、一端が第２の筐体６００の右側の側面に固定され、他端が自らの弾性によって第１の筐体５００の導体リング５０１、５０２それぞれに押し付けられている。このため、原動ホイール５が回転しても、各導体ブラシ６０３、６０４は、それぞれ対応する導体リング５０４、５０５に当接しながら摺動する。その際、第２の筐体６００の溝部６０３が、第１の筐体５００のリング状仕切板５０３より幅狭に形成されているため、その溝部６０３に埋設されている浸水検知用導体リング６０４は、リング状仕切板５０３と擦れて摩耗劣化することがない。これにより、浸水検知用導体リング６０４の長寿命化が図れ、信頼性が向上する。
【００３６】
このようにして、原動ホイール５が回転中であっても、各導体リング５０１、５０２および各導体ブラシ６０１、６０２の接点において回転側回路２００と固定側回路１００とが電気的に接続されて、両回路１００、２００間で信号の伝達が可能となる。
【００３７】
また、結露などによる少量の水滴が、第１及び第２の筐体５００、６００内に侵入してきた場合でも、リング状仕切板５０３が、外周側導体リング５０１及び外周側導体ブラシ６０１の接続部と、内周側導体リング５０２及び内周側導体ブラシ６０２との接続部との間に配置されているため、導体リング５０１、５０２間や、導体ブラシ６０１、６０２間に亘って容易に水滴や粉塵などが付着することがなくなる。これにより、水滴を介して、導体リング５０１、５０２間や、導体ブラシ６０１、６０２間が短絡して混信することがなく、正確に信号の伝達を行なうことが可能となる。
【００３８】
また、導体リング５０１、５０２間や、導体ブラシ６０１、６０２間に亘って水滴が付着する前に、第２の筐体６００においてリング状仕切板５０３と対向する位置に配置された浸水検知用導体リング６０４と、外周側導体リング５０１、内周側導体リング５０２、外周側導体ブラシ６０１、内周側導体ブラシ６０２のいずれかとが短絡して、浸水検知用導体リング６０４に信号が流れる。これにより、浸水が検知され、この検出結果に基づいてマイコン１３０（図８参照）がモータの駆動を停止するように制御され、安全が図られる。
【００３９】
次に、固定側回路１００と回転側回路２００とからなるトルク測定回路の構成について、以下に説明する。
【００４０】
回転側回路２００は、図８に示すように、磁歪材料からなる円柱状のコア５６と、そのコア５６に巻回されたコイル５７と、そのコイル５７に接続された一対の導体リング５０４、５０５とを備えている。
【００４１】
固定側回路１００は、直流電源１０３と、その直流電源１０３から出力された直流電圧を所定の周期でスイッチングして矩形波電圧を出力する励振回路１２１と、励振回路１２１の出力端に接続された外周側導体ブラシ６０１と、回転側回路２００から固定側回路１００に流れる電流の変化を検出する電流検出回路１２２と、電流検出回路１２２の入力端に接続された内周側導体ブラシ６０２と、電流検出回路１２２の出力に応じて電動モータ２２の駆動力を制御するマイコン１３０とを備えている。
【００４２】
そして、直流電源１０３から出力された直流電圧は、励振回路１２１にて所定の周期でスイッチングされて矩形波となる。この矩形波は、外周側導体ブラシ６０１及び外周側導体リング５０１を介して回転側回路２００のコイル５７に印可される。このとき、コア５６に圧縮力が加わると、この圧縮力の大きさに応じてコア５６の透磁率が変化し、コイル５７のインダクタンスが変化する。その結果、回転側回路２００から固定側回路１００に内周側導体リング５０２及び内周側導体ブラシ６０２を介して流れる電流の大きさが変化し、その変化が電流検出回路１２２にて検出される。電流検出回路１２２は、検出した電流の大きさに応じた電圧を出力するよう構成されており、その電圧はローパスフィルタ１２３を介してマイコン１３０に入力される。マイコン１３０では、この電圧値に応じて電動モータ２２の出力目標を決定し、電動モータ２２が駆動される。これにより、踏力に応じた補助が行われる。
【００４３】
また、固定側回路１００は、浸水検知用導体リング６０４に接続された浸水検知回路１２４を備えており、この浸水検知回路１２４の出力に基づいてマイコン１３０が浸水を検知する。
【００４４】
非浸水状態、すなわち、浸水検知用導体リング６０４と、外周側導体リング５０１、内周側導体リング５０２、外周側導体ブラシ６０１、内周側導体ブラシ６０２のいずれとも水滴を介して短絡していない状態において、浸水検知回路１２４は、マイコン１３０に対して、プルダウンまたはプルアップにより一定の電圧信号を供給している。
【００４５】
ここで、浸水状態、すなわち、浸水検知用導体リング６０４と、外周側導体リング５０１、内周側導体リング５０２、外周側導体ブラシ６０１、内周側導体ブラシ６０２のいずれかとが水滴を介して短絡した状態になると、短絡した回路を流れる信号が水滴を介して浸水検知用導体リング６０４に流れ、浸水検知回路１２４に供給される。この信号を受けた浸水検知回路１２４は、マイコン１３０に対して、非浸水時とはことなる電圧信号を供給する。
【００４６】
そして、この電圧信号を受けたマイコン１３０では、浸水による異常が発生したと判断され、モータ２２に対して駆動を停止する制御信号を供給する。
【００４７】
このように、本実施の形態によれば、導体リング５０１、５０２間や、導体ブラシ６０１、６０２間が水滴を介して短絡する前に、浸水検知用導体リング６０４にて浸水を検知して、モータ２２の駆動が停止されるため、短絡による異常が生じたままモータ２２が駆動されることがなくなり、使用者の安全を図ることが可能となる。
【００４８】
また、リング状仕切板５０３が、外周側導体リング５０１及び外周側導体ブラシ６０１の接続部と、内周側導体リング５０２及び内周側導体ブラシ６０２との接続部との間に配置されているため、結露など少量の水滴によって導体リング５０１、５０２間や、導体ブラシ６０１、６０２間が容易に短絡することがなく、信頼性の高い信号伝達を行なうことが可能となる。
【００４９】
また、浸水検知用導体リング６０４がリング状仕切板５０３より幅狭の溝部６０３に埋設されているため、浸水検知用リング６０４とリング状仕切板５０３とが擦れて摩耗劣化することがなく、浸水検知用導体リング６０４の長寿命化が図れ、信頼性が向上する。
【００５０】
尚、本実施の形態においては、本発明のコネクタ機構を補助動力付自転車のトルク検出装置に適用した場合について説明したが、それに限定されることなく、互いに相対回転する回路間の信号伝達を行なう種々の装置に適用することが可能である。
【００５１】
また、本実施の形態においては、リング状仕切板５０３を第１の筐体５００に設ける場合について説明したが、第２の筐体６００に設けてもよいし、第１及び第２の筐体５００、６００の両方に設けてもよい。リング状仕切板を第１及び第２の筐体５００、６００の両方に設ける場合には、両リング状仕切板の間隙に浸水検知用導体リング６０４を設ければよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の回路部から第２の回路部へ信号を伝達する第１の伝達部と、第１の回路部に対して相対回転可能な第２の回路部から第１の回路部へ信号を伝達する第２の伝達部との間に浸水検知手段を設けているため、第１及び第２の伝達部間の浸水による短絡を検知することが可能となる。この検知結果に基づいて、第１の回路部または第２の回路部を停止するなどの制御を行なえば、短絡による誤動作を防止することができ、安全性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のコネクタ機構を用いたトルク検出装置を搭載する補助動力付自転車の一構成例を表す側面図である。
【図２】  図１の補助動力付自転車における駆動機構を左斜め後方から見た斜視図である。
【図３】  図１の補助動力付自転車における駆動機構を上側から見た平面図である。
【図４】  図１の補助動力付自転車におけるペダル機構を表す分解斜視図である。
【図５】  図４のペダル機構のＡ−Ａ断面図である。
【図６】  図４のペダル機構における第１の筐体の構成を表す平面図である。
【図７】  図４のペダル機構における第２の筐体の構成を表す平面図である。
【図８】  図４のペダル機構に対して用いられるトルク測定回路の構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
５    ：原動ホイール
５００：第１の筐体
５０１：外周側導体リング
５０２：内周側導体リング
５０３：リング状仕切板
６００：第２の筐体
６０１：外周側導体ブラシ
６０２：内周側導体ブラシ
６０３：溝部
６０４：浸水検知用導体リング
【図１】
0003773690.tif 000002
【図２】
0003773690.tif 000003
【図３】
0003773690.tif 000004
【図４】
0003773690.tif 000005
【図５】
0003773690.tif 000006
【図６】
0003773690.tif 000007
【図７】
0003773690.tif 000008
【図８】
0003773690.tif 000009