輪14的角速度Of獲得的。目P，控制器30使得馬達(dá)21產(chǎn)生扭矩，使得 載架12的角速度隨從通過放大環(huán)形齒輪14的角速度《t獲得的信號(hào)k?t。在控制器 30的扭矩控制下，馬達(dá)21產(chǎn)生扭矩，使得通過放大環(huán)形齒輪14的角速度和載架12的 角速度獲得的信號(hào)k?t之間的差動(dòng)信號(hào)?。榱悖?。因此，如圖4所示，載架12的角 速度在時(shí)間軸波形上與環(huán)形齒輪14的角速度《t具有基本成比例的關(guān)系。目P，載架12 的角速度《。與環(huán)形齒輪14的角速度《t-起改變。由于環(huán)形齒輪14和載架12兩者都是 慣性體的事實(shí)，施加到其上的扭矩，即，由馬達(dá)21施加到載架12上的輔助扭矩和由使用者 施加到環(huán)形齒輪14上的扭矩在時(shí)間軸波形上也具有基本成比例的關(guān)系，如圖5所示。良P， 輔助扭矩與使用者產(chǎn)生的扭矩具有高的隨行能力。
[0030] 由馬達(dá)21施加到載架12上的扭矩通過行星齒輪單元10的特性的扭矩分配函數(shù) 被分配給環(huán)形齒輪14和太陽齒輪13。馬達(dá)21的分配給環(huán)形齒輪14的扭矩與使用者施加 給環(huán)形齒輪14的扭矩混合，并且被用于負(fù)載3的運(yùn)動(dòng)。如果從使用者的角度來看馬達(dá)21 的扭矩控制，那么從馬達(dá)21提供在時(shí)間軸波形上與使用者施加到環(huán)形齒輪14上的扭矩具 有基本成比例的關(guān)系輔助扭矩，因此使用者能感到好像他/她得到了與他/她的目的一致 的自然感的輔助。
[0031] 接下來，將說明馬達(dá)23的扭矩控制方法。根據(jù)例如下面的方程（4)，控制器30放 大太陽齒輪13的角速度W產(chǎn)生放大的信號(hào)-f?,，并且將放大的信號(hào)作為扭矩 命令值T,提供給馬達(dá)23。扭矩命令值T 信號(hào)放大器42放大，并且作為電流被提供到 馬達(dá)23上。
[003引Ts=-f?s(4)
[0033] 在方程（4)中，f可W是常數(shù)或者由變換函數(shù)表達(dá)。由具有增益-f的信號(hào)放大器 37執(zhí)行方程（4)的處理。
[0034] 因此，控制器30控制馬達(dá)23,W在與太陽齒輪13的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)的方向產(chǎn)生扭 矩。目P，控制器30使得馬達(dá)23產(chǎn)生扭矩，使得由馬達(dá)23產(chǎn)生的扭矩作為被分配給太陽齒 輪13的來自馬達(dá)21的扭矩的反作用力作用。為了示出扭矩作為反作用力作用，信號(hào)放大 器37的增益由-f表達(dá)。通過由馬達(dá)23產(chǎn)生的扭矩，由馬達(dá)21產(chǎn)生的扭矩被有效地傳輸 到環(huán)形齒輪14上。此外，馬達(dá)23被控制，W根據(jù)太陽齒輪13的角速度產(chǎn)生扭矩，由此 使用者能使得負(fù)載3順暢地開始運(yùn)動(dòng)，不需要在負(fù)載3上施加大的力。
[0035] 包括行星齒輪單元10、馬達(dá)21和23、角速度檢測器25和26、控制器30和信號(hào)放 大器41和42的部分對(duì)應(yīng)于扭矩混合裝置。
[0036] 上面已經(jīng)說明了通過分別使用兩個(gè)角速度檢測器25和26檢測載架12和太陽齒 輪13的角速度，W及基于檢測的角速度計(jì)算環(huán)形齒輪14的角速度的情況；但是，本實(shí)施例 不局限于該種情況。因?yàn)檩d架12、太陽齒輪13、W及環(huán)形齒輪14的角速度滿足方程（1)，如 上，所W如果檢測了載架12、太陽齒輪13、W及環(huán)形齒輪14的角速度中的兩者，那么剩余一 者的角速度會(huì)自動(dòng)確定。因此，需要提供兩個(gè)角速度檢測器，W檢測載架12、太陽齒輪13、 W及環(huán)形齒輪14中的任何兩者的角速度。
[0037] 如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，通過扭轉(zhuǎn)馬達(dá)，W根據(jù)通過放大環(huán)形齒輪的角速度和 載架的角速度獲得的信號(hào)之間的差動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生扭矩，能提高輔助扭矩對(duì)于由使用者施加的 扭矩的隨行能力。因此，能實(shí)現(xiàn)自然的操作感。
[003引（第二實(shí)施例）
[0039] 圖6示意性示出了與根據(jù)第二實(shí)施例的動(dòng)力輔助設(shè)備相應(yīng)的輪椅。圖6中示出的 輪椅包括由輪椅主體51可旋轉(zhuǎn)地支撐的一對(duì)輪子5化和56R。輪子5化和56R中的每個(gè)都 設(shè)置有類似于在第一實(shí)施例中說明的扭矩混合裝置的機(jī)構(gòu)。在圖6中，輪椅被示出為使用 者50的右手側(cè)的一部分被切掉，W示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0040] 將主要說明在使用者50的右手側(cè)上的輪子56R的結(jié)構(gòu)。將省略輪子56L的結(jié)構(gòu) 的說明，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)與輪子56R的結(jié)構(gòu)相同。
[0041] 環(huán)形齒輪64被固定到輪子56R的內(nèi)周上。環(huán)形齒輪64與行星齒輪61曬合。行 星齒輪61與太陽齒輪63曬合，并且被載架W行星齒輪61能圍繞太陽齒輪63旋轉(zhuǎn)的方式 被支撐。太陽齒輪63被連接到固定到輪椅主體51上的馬達(dá)73上。載架62通過齒輪65 和66被連接到固定到輪椅主體51上的馬達(dá)71上。在馬達(dá)71和73中，通過控制器（未示 出）進(jìn)行如在第一實(shí)施例中說明的扭矩控制。馬達(dá)71對(duì)應(yīng)于在第一實(shí)施例中的馬達(dá)21，馬 達(dá)73對(duì)應(yīng)于在第一實(shí)施例中的馬達(dá)23。
[0042] 在本實(shí)施例中，坐在輪椅主體51上的使用者50通過手在輪子5化和56R上施加 扭矩，使得輪椅向前或者向后運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檩喿?化和56R被使用者50施加的扭矩旋轉(zhuǎn)，所W輔助扭矩從馬達(dá)71被提供到使用者50。
[0043] 第二實(shí)施例能產(chǎn)生與第一實(shí)施例相同的效果。
[0044] 雖然已經(jīng)說明的某些實(shí)施例，但是該些實(shí)施例僅作為示例被提出，不是為了限制 本發(fā)明的范圍。確實(shí)，本文中說明的新穎的實(shí)施例可W各種其它形式實(shí)施；另外，不脫離本 發(fā)明的精神的情況下，可對(duì)本文中說明的實(shí)施例的形式進(jìn)行各種刪減、替代和改變。隨附的 權(quán)利要求書W及其等同物目的是覆蓋落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的該種形式或者變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種扭矩混合裝置，包括： 行星齒輪單元，包括：圍繞第一軸線可旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪被從外部施加的 扭矩旋轉(zhuǎn)；配置在所述環(huán)形齒輪內(nèi)部的太陽齒輪，所述太陽齒輪圍繞第二軸線可旋轉(zhuǎn)；配 置在所述環(huán)形齒輪和所述太陽齒輪之間并且與所述環(huán)形齒輪和所述太陽齒輪嚙合的行星 齒輪；和，支撐所述行星齒輪的載架，使得所述行星齒輪圍繞第三軸線可旋轉(zhuǎn)，并且圍繞所 述太陽齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)，所述載架圍繞第四軸線可旋轉(zhuǎn)，所述第一軸線、所述第二軸線、所述第 三軸線和所述第四軸線互相平行，所述第一軸線、所述第二軸線和所述第四軸線共軸； 第一馬達(dá)，連接到所述載架上，可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述載架；和 控制器，構(gòu)造用于控制所述第一馬達(dá)，以根據(jù)通過放大所述環(huán)形齒輪的角速度和所述 載架的角速度獲得的信號(hào)之間的差動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生扭矩。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：第二馬達(dá)，連接到所述太陽齒輪 上，可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述太陽齒輪，其中，所述控制器還被構(gòu)造用于控制所述第二馬達(dá)，以在 所述太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)的方向上產(chǎn)生扭矩。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括兩個(gè)角速度檢測器，用于檢測所述 太陽齒輪、所述環(huán)形齒輪和所述載架中的兩者的角速度。4. 一種用于驅(qū)動(dòng)扭矩混合裝置的方法，所述扭矩混合裝置包括行星齒輪單元和第一 馬達(dá)，所述行星齒輪單元包括：圍繞第一軸線可旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪被從外部施 加的扭矩旋轉(zhuǎn)；配置在所述環(huán)形齒輪內(nèi)部的太陽齒輪，所述太陽齒輪圍繞第二軸線可旋轉(zhuǎn)； 配置在所述環(huán)形齒輪和所述太陽齒輪之間并且與所述環(huán)形齒輪和所述太陽齒輪嚙合的行 星齒輪；和支撐所述行星齒輪的載架，使得所述行星齒輪圍繞第三軸線可旋轉(zhuǎn)，并且圍繞所 述太陽齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)，所述載架圍繞第四軸線可旋轉(zhuǎn)，所述第一軸線、所述第二軸線、所述第 三軸線和所述第四軸線互相平行，所述第一軸線、所述第二軸線和所述第四軸線共軸，所述 第一馬達(dá)連接到所述載架上，可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述載架，所述方法包括： 根據(jù)通過放大所述環(huán)形齒輪的角速度和所述載架的角速度獲得的信號(hào)之間的差動(dòng)信 號(hào)，控制所述馬達(dá)，以產(chǎn)生扭矩。
【專利摘要】根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，扭矩混合裝置包括行星齒輪單元、第一馬達(dá)和控制器。行星齒輪單元包括：被從外部施加的扭矩旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪；配置在所述環(huán)形齒輪內(nèi)部的太陽齒輪；配置在所述環(huán)形齒輪和所述太陽齒輪之間并且與所述環(huán)形齒輪和所述太陽齒輪嚙合的行星齒輪；和支撐所述行星齒輪的載架，使得所述行星齒輪圍繞所述太陽齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)。第一馬達(dá)連接到載架上并可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)載架?？刂破骺刂频谝获R達(dá)，以根據(jù)通過放大環(huán)形齒輪的角速度和載架的角速度獲得的信號(hào)之間的差動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生扭矩。
【IPC分類】F16H1/28
【公開號(hào)】CN104930128
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510075441
【發(fā)明人】石原義之
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社東芝
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日
【公告號(hào)】US20150267788