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技術 ホイールに取り付ける電池、並びにそれを用いたアクチュエータ、車輪及び車椅子

出願人 ノース・メディコ株式会社
発明者 黄益双
出願日 2020年2月12日 (1年5ヶ月経過) 出願番号 2020-021957
公開日 2021年4月1日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-051988
状態 未査定
技術分野 車両ホイール 傷病者運搬具 車両の推進装置の配置または取付け 電池及び電池容器の装着・懸架
主要キーワード リング状シート 剛性接続 係着構造 取付シート 中心箇所 アーム群 慣性作用 中心ギア
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年4月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

容易にホイールに取り付けて、電気的に接続する電池を提供する。

解決手段

ハウジングとハウジング内に設けられたセルとを含み、ホイールに取り付ける電池であって、ハウジング側の中央部にはスロットが設けられ、スロット中導電極と係着構造とが設けられ、導電極がセルと電気的に接続する。

概要

背景

走行装置(例えば、車椅子電気自動車等)は、一般に電池から給電する必要がある。従来の電池は、一般にネジによって走行装置に締め付けられる。

概要

容易にホイールに取り付けて、電気的に接続する電池を提供する。ハウジングとハウジング内に設けられたセルとを含み、ホイールに取り付ける電池であって、ハウジング側の中央部にはスロットが設けられ、スロット中導電極と係着構造とが設けられ、導電極がセルと電気的に接続する。

目的

本発明は、ハウジングと前記ハウジング内に設けられたセルとを含み、ホイールに取り付ける電池であって、前記ハウジング側の中央部にはスロットが設けられており、前記スロット中に導電極と係着構造とが設けられており、前記導電極が前記セルと電気的に接続する、電池を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

ハウジングと前記ハウジング内に設けられたセルとを含み、ホイールに取り付ける電池であって、前記ハウジング側の中央部にはスロットが設けられ、前記スロット中導電極と係着構造とが設けられ、前記導電極が前記セルと電気的に接続することを特徴とする、電池。

請求項2

前記ハウジングの周縁の、前記スロットの側に前記スロットを取り囲むリング部が形成され、前記セルが前記リング部内に取り付けられることを特徴とする、請求項1に記載の電池。

請求項3

ドグブロックを含み、前記係着構造にはドグルプレートが接続され、前記ドグルプレートにはバネが接続され、前記バネが係着方向に向かって前記係着構造を仮締めし、前記ドグルブロックは、前記ドグルプレートを係合から離脱する方向に動かすことができることを特徴とする、請求項1に記載の電池。

請求項4

前記ドグルブロックが回転軸に設けられ、前記回転軸を回動させることで前記ドグルブロックを前記ドグルプレートと係合させ、前記回転軸には捩りバネが接続され、前記捩りバネが前記回転軸を仮締めすることで前記ドグルブロックに前記ドグルプレートとの接触から離脱させることを特徴とする、請求項3に記載の電池。

請求項5

前記回転軸がハンドルに接続され、前記ハンドルが前記ハウジングの前記スロットから離れる側に位置することを特徴とする、請求項4に記載の電池。

請求項6

モータと、トランスミッションと、中央軸とを含み、前記中央軸が第1端と第2端とを有し、前記第1端と前記第2端との間に取付部を有し、前記モータのステータが前記取付部に取り付けられ、前記モータのロータが前記トランスミッションと伝動するアクチュエータであって、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池をさらに含み、前記中央軸の第1端にはコネクタが接続され、前記コネクタは正・負極シートを有し、前記コネクタが前記係止溝中に挿入され、前記係着構造と係着して前記電池を固定し、前記正・負極シートが前記導電極と電気的に接触することを特徴とする、アクチュエータ。

請求項7

リムインナーハブとを含む車輪であって、前記インナーハブは請求項6に記載のアクチュエータを含むことを特徴とする、車輪。

請求項8

請求項7に記載の車輪を含むことを特徴とする車椅子

技術分野

0001

本発明は、電池、並びにそれを用いたアクチュエータ車輪及び車椅子に関し、特にホイールに取り付けられる電池、並びにそれを用いたアクチュエータ、車輪及び車椅子に関する。

背景技術

0002

走行装置(例えば、車椅子、電気自動車等)は、一般に電池から給電する必要がある。従来の電池は、一般にネジによって走行装置に締め付けられる。

0003

そのため、容易にホイールに取り付けて電気的に接続する、電池、並びにそれを用いたアクチュエータ、車輪及び車椅子が求められている。

0004

本発明は、ハウジングと前記ハウジング内に設けられたセルとを含み、ホイールに取り付ける電池であって、前記ハウジング側の中央部にはスロットが設けられており、前記スロット中導電極と係着構造とが設けられており、前記導電極が前記セルと電気的に接続する、電池を提供する。

0005

好ましくは、前記ハウジングの周縁の、前記スロットの側に前記スロットを取り囲むリング部が形成されており、前記セルが前記リング部内に取り付けられている。
好ましくは、ドグブロックを含み、前記係着構造にはドグルプレートが接続されており、前記ドグルプレートにはバネが接続されており、前記バネが係着方向に向かって前記係着構造を仮締めし、前記ドグルブロックは、前記ドグルプレートを係合から離脱する方向に動かすことができる。

0006

好ましくは、前記ドグルブロックが回転軸に設けられており、前記回転軸を回動させることで前記ドグルブロックを前記ドグルプレートと係合させ、前記回転軸には捩りバネが接続されて、前記捩りバネが前記回転軸を仮締めすることで前記ドグルブロックに前記ドグルプレートとの接触から離脱させる。

0007

前記回転軸がハンドルに接続されており、前記ハンドルが前記ハウジングの前記スロットから離れる側に位置することが好ましい。
本発明では、モータと、トランスミッションと、中央軸とを含み、前記中央軸が第1端と第2端とを有し、前記第1端と前記第2端との間に取付部を有し、前記モータのステータが前記取付部に取り付けられ、前記モータのロータが前記トランスミッションと伝動するアクチュエータであって、上記の電池をさらに含み、前記中央軸の第1端にはコネクタが接続され、前記コネクタは正・負極シートを有し、前記コネクタが前記係止溝に挿入され、前記係着構造と係着して前記電池を固定し、前記正・負極シートが前記導電極と電気的に接触する、アクチュエータをさらに提供する。

0008

また、本発明では、リムインナーハブとを含む車輪であって、前記インナーハブは上記アクチュエータを含む、車輪を提供する。
さらに、上記車輪を含む、車椅子を提供する。

0009

本発明の電池は、スロットによってコネクタを収容することができ、係着構造によってコネクタと固定することができ、固定した場合、導電極はコネクタの正・負極シートと同時に接触して導通することができ、コネクタとの接続がより容易となり、これによって電池がより容易に取り付けられ、より多くの場面での要求を満足することができる(例えば、車輪に電池を取り付ける要求を満足できる)。

図面の簡単な説明

0010

図1は実施例の車輪の構造模式図である。
図2図1のI1拡大図である。
図3は実施例の車輪の正面図である。
図4は第1実施形態の車輪の応力模式図である。
図5は第2実施形態の車輪の応力模式図である。
図6は電池付きのアクチュエータの構造模式図である。
図7は電池を除去した後のアクチュエータの断面図である。
図8は実施例の中央軸の構造模式図である。
図9実施例電池の構造模式図である。
図10はハウジングを除去した後の電池の内部模式図。

実施例

0011

以下、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術的解決策を明確かつ完全に記載する。もちろん、記載されている実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。

0012

本実施例は、車輪を提供し、車輪は、ホイールを使用可能な任意の装置、例えば電気自動車、電動自転車電動車椅子等に取り付けることができ、ここでは制限されず、そうすると該装置は車輪によってホイール走行を実現することができる。

0013

図1及び図2のように、車輪はリム100とインナーハブ110とを含み、静止時に、リム100がインナーハブ110と接続してかつ両者の中心がほぼ一致し、インナーハブ110が中心箇所に位置し得る。リム100の外側にはタイヤ120等を取り付けることができる。車輪が位置している面に対して、車輪は第1側C1と第2側C2とを有する。

0014

具体的に、リム100とインナーハブ110との間に変形可能なリング状シート130が取り付けられることで、リング状シート130が圧縮又は回復可能となる。リング状シート130の中心がリム100又はインナーハブ110の中心とほぼ一致している。リング状シート130は鋼などの金属を用いて作製することができる。リング状シート130の厚さ(すなわち、径方向に沿う厚さ)がリング状シート130の長さ(すなわち、軸方向に沿う長さ)よりも小さく、その中、リング状シート130の厚さは実際の使用に応じて設定することができ、リング状シート130が厚いほど、変形性が弱くなり、剛性が強くなり、リング状シート130が薄いほど、変形能が高くなる。

0015

後続の取り付けを容易にするために、リング状シート130には幾つかの取付シート131が固定されてもよく、このようにして取付シート131によって第1軸受132及び第2軸受133を取り付ける。

0016

リム100には幾つかの第1取付位置101が設けられており、第1取付位置101に第3軸受102を固定することができる。インナーハブ110には、幾つかの第2取付位置111が設けられており、第2取付位置111にも第4軸受112を固定することができる。その中、第1軸受132の数が第3軸受102の数に等しく、第2軸受133の数が第4軸受112の数に等しい。リング状シート130とリム100との間に第1接続アーム140が接続されており、リング状シート130とインナーハブ110との間に第2接続アーム150が接続されている。第1接続アーム140及び第2接続アーム150は条鋼であってもよい。第1接続アーム140の両端にはそれぞれ1つの第1軸受132及び1つの第3軸受102が接続されており、第2接続アーム150の両端にはそれぞれ1つの第2軸受133及び1つの第4軸受112が接続されており、そうすると、第1接続アーム140及び第2接続アーム150がいずれも中心を回ってリング状に分布されており、かつ第1接続アーム140及び第2接続アーム150の両端がいずれも相対回動可能となる。

0017

第3軸受102は、第1接続アーム140とリム100とが接続する第1接続点とされる。第1軸受132は、第1接続アーム140とリング状シート130とが接続する第2接続点とされる。第2軸受133は、第2接続アーム150とリング状シート130とが接続する第3接続点とされる。第4軸受112は、第2接続アーム150とインナーハブ110とが接続する第4接続点とされる。

0018

装置が走行する過程において、揺れやすい路面又は走行速度が変更した場合、慣性作用で、リム100とインナーハブ110との間は完全な剛性接続ではないので、リム100及びインナーハブ110の速度の大きさ又は速度方向が一致しなくなり、第1接続アーム140及び第2接続アーム150が回動可能であるので、リム100の中心とインナーハブ110の中心とがずれた場合又はインナーハブ110がリム100に対して回動した場合、第1接続アーム140及び第2接続アーム150によってリング状シート130が引っ張られることとなり、リング状シート130に変形を発生させ、変形がある程度に達した後、リング状シート130はそれ自体の弾性力の作用で元の状態に戻る傾向にあり、さらにインナーハブ110をバランス位置回復させ、例えば中心が再びリム100の中心と一致するように保持し、さらに、車輪に緩衝の効果を有させ、装置が走行する時により穏やかになる。

0019

本実施例において、図3に示すように、第1接続点と第2接続点との間のバインド線L1がリム100の第1接続点を過ぎた直径線とは重ならず、すなわち、第1接続アーム140全体は、対応する直径線に対して夾角が存在し、それが径方向外方向から中心を回った第1回転方向へ傾斜することができる。第3接続点と第4接続点との間のバインド線L2がインナーハブ110の第3接続点を過ぎた直径線とは重ならず、すなわち、第2接続アーム150全体は、対応する直径線に対して夾角が存在し、それが径方向外方向から中心を回った第1回転方向S1へ傾斜することができ、あるいは第1回転方向とは逆の第2回転方向へ傾斜することができる。そうすると、揺れやすい路面又は走行速度が変化した場合、慣性作用で、第1接続アーム140又は第2接続アーム150はより回動しやすくなり(すなわち、リム100がインナーハブ110に対して剛性がより弱い)、リング状シート130がより圧縮されて変形しやすくなり、さらに、インナーハブ110がより良くリング状シート130によって緩衝されやすくなる。

0020

なお、図4に示すように、第1接続アーム140全体の傾斜方向が第2接続アーム150全体の傾斜方向と同じであれば、慣性の作用で、インナーハブ110の中心がM1方向に向かってリム100の中心からずれる。それによって、インナーハブ110が第2接続アーム150に作用して第2接続アーム150を第3接続点を回ってずれ方向M2へ回動させることなり、第1接続アーム140と第2接続アーム150とは同一方向へ傾斜し、第1接続アーム140がM3方向へ回動するため、リング状シート130を変形させると同時にリム100に対しても回動させる(M4方向)。さらにインナーハブ110もリム100に対して回動させることとなり、バランスが少し悪くなってしまう。しかし、図5に示すように、第1接続アーム140全体の傾斜方向が第2接続アーム150全体の傾斜方向とは反対である場合、慣性の作用で、インナーハブ110の中心がM1方向に向かってリム100の中心からずれる。それによって、インナーハブ110が第2接続アーム150に作用して第2接続アーム150を第3接続点を回ってずれ方向M2へ回動させ、第2接続アーム150がリング状シート130を動かしてリム100に対して回動することとなる(M4方向)。しかし、この時、第1接続アーム140は、リング状シート130を、リム100に対して回動できないように引っ張る(M3方向)。そうすると、インナーハブ110のリム100に対する回動幅が非常に小さく、ほぼ無視でき、リング状シート130のインナーハブ110に対する回復力が慣性方向とは逆であるので、インナーハブ110もより穏やかになっている。

0021

本実施例において、第1接続アーム140の数が第2接続アーム150の数に等しく、いずれもリング状の、アレイ状で分布しており、すなわち、第1接続アーム140と第2接続アーム150とが一対一で対応して1つのアーム群を構成している。第1軸受132及び第2軸受133がそれぞれリング状シート130の第1側及び第2側に位置し、第1接続アーム140及び第2接続アーム150は応力時によりバランスが取れている。第1軸受132及び相応する第2軸受133がリング状シート130の円周上の同一箇所に位置し、すなわち、第2接続点と第3接続点とが重なると見なされてもよい。

0022

その中、図6及び図7に示すように、インナーハブ110は、アクチュエータを含む。アクチュエータは、モータ200、トランスミッション210、中央軸220及び電池230を含んでもよい。モータ200はブラシレスモータであってもよく、それがロータ201とステータ202とを有する。図8を参照すると、中央軸220は第1端221と第2端222とを有し、第1端221と第2端222との間に取付部223を有する。ステータ202が取付部223に固定されている。トランスミッション210は、ケース211と、ケース211内に設けられたギア群とを含み、ギア群は、中心ギア212と、幾つかの従動ギア213と、リングギア214とを含み、中心ギア212が従動ギア213と噛み合い、従動ギア213がリングギア214と噛み合い、星形ギア群を構成している。リングギア214がケース211と固定されており、第4軸受112はケース211に取り付けられてもよい。その中、中心ギア212が中央軸220に被せてロータ201と固定されており、このようにして回動によって中心ギア212を中央軸220を回って回動するように動かし、従動ギア213を回動させ、さらにリングギア214がケース211を連れて回動し、そうすると、車輪全体が中央軸220に対して回動して走行できる。

0023

1つの実施例において、ケース211の外周縁がステータ202側に延伸してリング状アーム2111を形成し、リング状アーム2111の外側面には接続部2113が形成されており、第4軸受112が接続部2113に取り付けられてもよい。リング状アーム2111の、中央軸220の第1端221に近接する側が凹んでリング状溝2112を形成しており、リング状溝2112がステータ202を取り囲んでいる。

0024

中央軸220の第1端221がステータ202の外側に延出し、中央軸220の第2端222がケース211の外側に延出している。第1端221は、コネクタ240を固定するための第1接続構造2211を有する。第2端222は、装置を固定して車輪を装置に取り付けるための第2接続構造2221を有する。コネクタ240が電池230を固定、接続し、これで電池230が中央軸220の第1端221に固定され、車輪に取り付けられることとなり、装置のその他の箇所に取り付けられる必要がなくなり、さらに車輪の空間を十分に利用し、そして、モータ200への給電も容易となった。

0025

コネクタ240は、正・負電極241及び係着構造242を含んでもよく、コネクタ240は、その上の係着構造242(例えば、係止溝)によって電池230上の係着構造2312(例えば、フック;図を参照)と係合して電池230が中央軸220の第1端221に固定されることとなり、かつ、正・負電極241が電池230の導電極233(図を参照)と接触する。

0026

中央軸220は中空段224を有し、中空段224が第1端221まで延伸し、かつ、第1端221の壁に第1貫通孔2212が開孔されていてもよく、中央軸220にはさらに第2貫通孔225が開孔されており、第1貫通孔2212及び第2貫通孔225が内部中空と連通している。具体的に、第2貫通孔225が取付部223上及び/又は第2端222近傍に開孔されてもよい。そうすると中空段224内へケーブル、例えば正・負電極241と電気的に接続する電線及びコントローラと接続する信号線等を配置することができる。ケーブルの配置方式は実際に応じて設定してもよく、例えば、第1端221の、正・負電極241と電気的に接続するケーブルを第1貫通孔2212を通って中空段224内に入れて、続いて第2貫通孔225を通って第2端222近傍から延出することができ、このようにしてコントローラ等との接続を容易にする。

0027

図9及び図10に示すように、電池230は、ハウジング231と、ハウジング231内に設けられたセル232とを含んでもよく、セル232を複数含んで、均一に配置してもよい。ハウジング231が第1側に近接してスロット2311を形成し、スロット2311の形状がコネクタ240の形状とほぼ同じであり、コネクタ240を収容することができる。スロット2311の側壁にはセル232と電気的に接続する導電極233及び係着構造2312が設けられており、コネクタ240との接続方式について前述した通りであり、ここではその説明を省略する。

0028

図6及び図7を合わせて参照すると、ハウジング231の周縁の、スロット2311の側にスロット2311を取り囲むリング部2313が形成されており、リング部2313の中間が収容溝2314であり、電池230がコネクタ240に係着した場合、収容溝2314はステータ202を収容することができ、リング部2313がリング状溝2112中に収容され、トランスミッションケースのリング状溝2112が電池230のリング部2313に対して回動することができる。第2接続アーム150と接続する接続部2113がリング状アーム2111の外側面に位置しているので、電池230とアクチュエータとが結合した後、全体の重心が基本的に接続部2113の所在する平面にあり、つまり、電池230とアクチュエータとが結合した後、全体の重心が基本的にリム100面にあり、このようにして全体が第1側又は第2側へ傾斜することなくリム100サスペンションを穏やかに通過することができる。

0029

電池230をコネクタ240から容易に取り外すために、電池230はドグルブロック234をさらに含み、係着構造2312にドグルプレート235が接続されており、ドグルプレート235にはバネ236が接続されており、バネ236は係着構造2312を係着方向に仮締める。初期状態において、バネ236が仮締め、係着構造2312が係着構造242と係合い、電池230がコネクタと固定されている。外力によってドグルブロック234の位置を変更すると、ドグルブロック234は、バネ236の締付力を抗するようにドグルプレート235を動かして、係合を離脱する方向に動作させ、係着構造2312に接続されているドグルプレート235が離脱し、コネクタから電池230を取り外すことができる。具体的に、ドグルブロック234が回転軸237に設けられ、回転軸237がハンドル239に接続することができ、ハンドル239がハウジング231の、スロット2311から離れる側に位置している。回転軸237には捩りバネ238が接続されており、捩りバネ238が回転軸237を仮締め、仮締め状態において、ドグルブロック234がドグルプレート235と接触せず、係着構造2312が係着構造242と係合い、ハンドル239を引張り、回転軸237が捩りバネ238の締付力に抗し、ドグルブロック234が徐々にドグルプレート235と当接し、係着構造2312と係着構造242とが離脱し、ハンドル239を放し、改めて回復する。

0030

以上の説明は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の権利範囲を制限するものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で行った全ての変更、代替及び改良等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれている。

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