【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車輪に加えられる人力
を検知して該人力の大きさに応じた補助動力を車輪に与
える補助動力装置を備えた手動式電動車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、身障者が移動の手段として利用す
る車椅子には手動車椅子と電動車椅子の２種があり、身
障者はその障害の程度に応じて何れかを使用しているの
が現状である。
【０００３】ところで、筋力が次第に低下する疾患を負
った身障者にとっては、手動車椅子から電動車椅子への
切り換えには非常な精神的苦痛を伴うものである。
【０００４】そこで、手動車椅子と電動車椅子との中間
的な存在としての手動式電動車椅子が提案されている。
この手動式電動車椅子は、車輪に加えられる人力（操作
力）を検知してその人力に応じた大きさの駆動力を補助
動力として車輪に与えることによって身障者の負担を軽
減するものであって、これによれば身障者は手動車椅子
の感覚で操作することができ、精神的苦痛も緩和され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
手動式電動車椅子にあっては、車輪に加えられる人力の
大きさに比例する補助動力が左右の各車輪に一律に与え
られるため、左右の腕の筋力に差がある身障者が操作す
る場合には、左右の車輪の駆動力に差が生じ、車椅子を
直進させることができないという問題がある。
【０００６】即ち、左右の車輪への人力の入力値が異な
れば、それに応じて補助動力も左右の車輪で差が生ずる
ため、人力と補助動力を合せた駆動力が左右の車輪で異
なり、このために車椅子を直進させることができない。
【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、左右の腕の筋力に差がある身
障者であっても、通常の自然な動作でこれを直進させる
ことができる手動式電動車椅子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、車輪に加えられる人力を検知して該人力の大き
さに応じた補助動力を車輪に与える補助動力装置を備え
た手動式電動車椅子において、左右の各車輪に加えられ
る人力に対する補助動力の比率をそれぞれ調整し得る手
段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、左右の腕の筋力に差がある身
障者が左右の車輪を同等の力で回すことができない場合
であっても、左右の各車輪にそれぞれ加えられる人力の
差に応じて、人力に対する補助動力の比率を変えて駆動
力を左右の車輪について同等にすることが可能となるた
め、身障者は通常の自然な動作によって当該車椅子を直
進させることができる。
【００１０】例えば、右腕に対して左腕の筋肉が弱い身
障者が当該車椅子を使用する場合には、左側の車輪に加
わる人力の方が小さいためにその人力に対する補助動力
の比率を右側の車輪に対するそれよりも大きく設定すれ
ば、人力に補助動力を加えた駆動力を左右の車輪につい
て略等しくすることができる。
【００１１】
【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。
【００１２】図１は本発明に係る手動式電動車椅子の側
面図、図２は同平面図、図３は同後面図、図４はハンド
リムと車輪との連結構造を示す図１の矢視Ａ方向の破断
面図、図５は入力検知手段であるエンコーダの取付構造
を示す車軸部の半裁断面図、図６は補助動力装置部（電
動モータ及び動力伝達機構部）の構成を示す側面図、図
７は同破断平面図、図８はブレーキ装置部の側面図、図
９は同破断正面図、図１０はバッテリの設置構造の別実
施例を示す斜視図である。
【００１３】本発明に係る手動式電動車椅子１は、既存
の折り畳み式手動車椅子に補助動力装置（Power Assist
System ）を組み付けたものであって、図１に示すよう
に、これのパイプ枠状のフレーム２の前後部は左右一対
のキャスタ３、車輪４によって移動自在に支持されてい
る。
【００１４】又、上記フレーム２の中央部には、身障者
が着座すべき布製のシート５（図２及び図３参照）が張
設されており、該シート５の中央部下面には同じく布製
の袋状ボックス６が設けられており、該ボックス６内に
はバッテリ７が収納されている。尚、図３及び図１０に
示すように、薄型のバッテリ７’をフレーム２の前後一
対のクロス部材２ａにフック７ａ’を介して脱着自在に
取り付けても良い。
【００１５】更に、図１乃至図３に示すように、フレー
ム２の後部から上方へ立設された左右一対のハンドルア
ーム２ｂの上端部は後方に折曲され、その折曲部には介
助者用のグリップ８が取り付けられている。又、フレー
ム２の中央上部には、身障者用の左右一対の肘掛９が取
り付けられ、同フレーム２の前端下部にはステップ１０
が取り付けられている。そして、同フレーム２の下部に
前後方向に延びる左右一対のアーム２ｃの後端部には、
別のアーム２ｄが前後方向に移動自在に嵌装されてお
り、各アーム２ｄの後端部にはローラ１１が回転自在に
軸支されている。尚、アーム２ｄは、アーム２ｃに突設
されたピン１２に長孔係合することによって前後方向に
移動自在に構成され、これはアーム２ｃとの間に縮装さ
れた不図示のスプリングによって常時後方へ付勢されて
いる。
【００１６】ところで、前記左右一対の車輪４の各々
は、図５に示すように、フレーム２に取り付けられたブ
ラケット１３に支持された車軸１４にボールベアリング
１５を介して回転自在に支承されているが、各車輪４の
外側には、身障者が手でこれを回すべきリング状のハン
ドリム１６が設けられている。このハンドリム１６は、
４本のスポーク１７及び軸受１８と軸受１５を介して車
軸１４に車輪４とは独立に回転し得るよう支承されてい
る。
【００１７】而して、上記ハンドリム１６は、その全周
の４箇所が図４に示す構造によって車輪４に対して弾性
的に連結されている。
【００１８】即ち、図４に示すように、ハンドリム１６
の一部に画成される空間Ｓ内にはスライダ１９が円周方
向に摺動自在に嵌装されており、ハンドリム１６に力が
加えられない状態においては、スライダ１９はこれの左
右に縮装されたスプリング２０，２１によって図示のよ
うに中立位置で静止している。
【００１９】一方、車輪４のリム４ａにはロッド２２が
結着されており、該ロッド２２はハンドリム１６側（外
側方）へ延出し、その先部はハンドリム１６に被着され
たカバー２３に穿設された長孔２３ａを貫通して前記ス
ライダ１９の中心部に挿入嵌合されている。
【００２０】而して、身障者がハンドリム１６を手で持
ってこれを例えば図４の矢印方向に回せば、スライダ１
９はハンドリム１６に対して逆方向に摺動するため、一
方のスプリング２１が縮み、他方のスプリング２０が伸
び、スプリング２１の反力がスライダ１９及びロッド２
２を経て車輪４に伝達され、車輪４が矢印方向に回転駆
動される。このとき、ハンドリム１６と車輪４との間に
は、スプリング２０，２１の伸縮量に対応する相対回転
が生じる。
【００２１】ところで、スプリング２０，２１の伸縮量
は、身障者によってハンドリム１６に加えられる力の大
きさに比例するため、ハンドリム１６と車輪４との相対
回転量はハンドリム１６に加えられる力の大きさに比例
し、従って、両者の相対回転量を測定すれば、ハンドリ
ム１６に加えられる人力の大きさを検知することができ
る。尚、スプリング２０，２１の伸縮量の最大値は、ロ
ッド２２がカバー２３の長孔２３ａに係合するときのス
ライダ１９の最大移動量Ｌであって、ロッド２２がカバ
ー２３の長孔２３ａに係合した状態では、ハンドリム１
６に加えられる力はハンドリム１６からロッド２２を経
て車輪４に直接伝達される。
【００２２】而して、本実施例では、ハンドリム１６に
加えられる人力を検知する入力検知手段として、図５に
示すような車輪４の回転角度を検出するための一対のエ
ンコーダ２４Ａ，２４Ｂとハンドリム１６の回転角度を
検出するための一対のエンコーダ２５Ａ，２５Ｂを用い
ており、車輪４とハンドリム１６の各回転角度の差を両
者の相対回転量としてこの値からハンドリム１６に加え
られる人力の大きさを求めるようにしている。ここで、
エンコーダ２４Ａ，２５Ａは車軸１４側に固定され、エ
ンコーダ２４Ｂは車輪４側に、エンコーダ２５Ｂはハン
ドリム１６側にそれぞれ固定されている。
【００２３】尚、車輪４とハンドリム１６の回転角度の
検出手段としては、エンコーダの他、任意の位相検出手
段を使用することができる。
【００２４】一方、図１及び図２に示すように、フレー
ム２の各車輪４の上部位置には、補助動力装置の動力発
生源を構成する左右一対の電動モータ２６と、該電動モ
ータ２６の駆動力を車輪４に伝達するための左右一対の
動力伝達機構２７が取り付けられており、これらの構成
の詳細は図６及び図７に示されている。尚、各電動モー
タ２６は、前記バッテリ７から電力の供給を受けて回転
駆動される。
【００２５】即ち、図６及び図７において、２８はフレ
ーム２に固着されたブラケットであって、該ブラケット
２８には別のブラケット２９が結着されており、該ブラ
ケット２９には操作レバー３０が軸３１にて回動自在に
枢着されるとともに、伝動ケース３２の一端が軸３３に
て回動自在に枢着されている。
【００２６】上記伝動ケース３２の一端には、図６に示
すように円弧状の係合溝３２ａが形成されており、該係
合溝３２ａには前記ブラケット２９に突設されたガイド
ピン３４が摺動自在に係合している。
【００２７】ところで、伝動ケース３２には前記電動モ
ータ２６が取り付けられており、該電動モータ２６の出
力軸２６ａは伝動ケース３２内に臨み、その端部にはギ
ヤ３５が結着されている。
【００２８】又、伝動ケース３２内には、ウォーム３６
を一体に形成して成るウォーム軸３７が回転自在に収納
されており、該ウォーム軸３７には前記ギヤ３５に噛合
するギヤ３８が結着されている。更に、伝動ケース３２
内には駆動軸３９がウォーム軸３７に対して直角に、且
つ、回転自在に収納されており、該駆動軸３９の一端に
は前記ウォーム３６に噛合するウォームホイール４０が
結着されている。そして、駆動軸３９の伝動ケース３２
外へ延出する他端には、車輪４のタイヤ４ｂに対して接
離されるローラ４１が結着されている。尚、前記ウォー
ム３６とウォームホイール４０で構成されるウォームギ
ヤ機構は、車輪４から電動モータ２６方向への動力の伝
達を阻止する逆駆動防止機構を構成している。
【００２９】更に、伝動ケース３２にはリンク４２の一
端がピン４３にて枢着されており、該リンク４２の他端
は前記操作レバー３０の先端に一体に結着されたアーム
４４にピン４５によって連結されている。そして、操作
レバー３０の軸３１の近傍と前記ピン４３との間にはス
プリング４６が張架されている。
【００３０】而して、図６に実線にて示すように操作レ
バー３０が上方へ押し上げられている状態では、該操作
レバー３０は前記スプリング４６の付勢力によって時計
方向に付勢されて上方のストッパ４８に当接して静止し
ており、このとき、伝動ケース３２に保持された前記ロ
ーラ４１は図示のように車輪４のタイヤ４ｂに所定の力
で押圧されている。
【００３１】そして、操作レバー３０を図６の実線位置
から下方へ押し下げると、図６に鎖線にて示すように、
リンク４２とアーム４４の屈曲方向が逆となって操作レ
バー３０はスプリング４６から反時計方向の付勢力を受
けて下方のストッパ４７に当接して静止し、伝動ケース
３２は軸３３を中心として反時計方向に回動し、これに
よってローラ４１は車輪４のタイヤ４ｂから離脱する。
尚、伝動ケース３２の反時計方向の回動は、ガイドピン
３４の係合溝３２ａへの係合によって制限される。
【００３２】ところで、上述のように操作レバー３０を
操作してローラ４１を車輪４のタイヤ４ｂから離脱させ
ると、電動モータ２６から車輪４への補助動力の付与が
遮断されるが、斯かるローラ４１の離脱は、介助者に当
該車椅子１を押してもらう場合、当該車椅子１を手動だ
けで走らせる場合、バッテリ７が上がった場合等に必要
である。
【００３３】他方、図１に示すように、フレーム２の各
車輪４の前方位置にはブレーキ装置５０が設けられてい
る。
【００３４】ここで、上記ブレーキ装置５０の構成の詳
細を図８及び図９に基づいて説明する。
【００３５】図において、５１はフレーム２に固着され
たケースであって、該ケース５１内には電動モータ５２
が収納されており、該電動モータ５２の出力軸５２ａの
端部にはギヤ５３が結着されている。
【００３６】又、ケース５１内には回転軸５４，５５が
互いに平行、且つ、回転自在に収納されており、回転軸
５４には大小異径のギヤ５６，５７が結着されている。
そして、ギヤ５６は前記ギヤ５３に噛合しており、ギヤ
５７は前記回転軸５５の一端に結着されたギヤ５８に噛
合している。
【００３７】ところで、上記回転軸５５のケース５１外
へ延出する他端にはブレーキレバー５９が結着されてい
る。
【００３８】一方、ケース５１にはアーム６０の一端が
軸６１にて回動自在に枢着されており、アーム６０の他
端には、車輪４のタイヤ４ｂに対して接離するブレーキ
シュー６２が直角に取り付けられている。そして、アー
ム６０の中間部はリンク６３によって前記ブレーキレバ
ー５９の一端に連結されている。そして、ブレーキレバ
ー５９に突設されたピン６４と前記リンク６３をアーム
６０に連結する軸６５との間にはスプリング６６が張架
されている。
【００３９】而して、図８に実線にて示すようにブレー
キレバー５９が前方（図８の左方）に押されているとき
には、該ブレーキレバー５９は前記スプリング６６の付
勢力によって反時計方向に付勢されて前方のストッパ６
８に当接して静止しており、このとき、アーム６０の先
部に結着された前記ブレーキシュー６２は図示のように
車輪４のタイヤ４ｂに所定の力で押圧されている。
【００４０】そして、ブレーキレバー５９を手動により
又は電動によって図８の実線位置から後方へ引くと、図
８に鎖線にて示すように、ブレーキレバー５９とリンク
６３の屈曲方向が逆となってブレーキレバー５９はスプ
リング６６から時計方向の付勢力を受けて後方のストッ
パ６７に当接して静止し、アーム６０は軸６１を中心と
して時計方向に回動するため、ブレーキシュー６２は車
輪４のタイヤ４ｂから離脱する。
【００４１】ここで、ブレーキレバー５９の電動による
動作について図９に従って説明すると、前記バッテリ７
から電力供給を受けて電動モータ５２が回転駆動される
と、これの回転は前記ギヤ５３，５６，５７，５８を経
て回転軸５５に伝達され、該回転軸５５及びこれに結着
されたブレーキレバー５９が所定角度だけ回動せしめら
れる。
【００４２】更に、図１に示すように、フレーム２の一
方のブレーキ装置５０の下方位置には前記電動モータ２
６，４８の駆動を制御するための制御装置７０が取り付
けられている。尚、制御装置７０も前記バッテリ７から
の電力の供給を受けて駆動される。
【００４３】ここで、制御装置７０の構成を図１１に基
づいて説明する。
【００４４】図１１は制御装置７０の構成を示すブロッ
ク図であり、該制御装置７０は、車輪４の回転角度を検
出するための前記エンコーダ２４Ａ，２４Ｂ、ハンドリ
ム１６の回転角度を検出するための前記エンコーダ２５
Ａ，２５Ｂからの信号を受けて車輪４、ハンドリム１６
の回転方向を弁別するための位相弁別手段７１，７２
と、弁別された回転方向に対してエンコーダ２４Ａ，２
４Ｂ、２５Ａ，２５Ｂからのパルスをｕｐ又はｄｏｗｎ
カウントするカウント手段７３，７４と、該パルスカウ
ント手段７３，７４によってそれぞれカウントされたパ
ルス数の偏差によって車輪４とハンドリム１６の相対回
転量を演算し、この結果に基づいてハンドリム１６に加
えられた人力の大きさを求め、この人力に所定の比率を
乗じて車輪４に加えるべき補助動力を算出する演算手段
７５と、人力に対する補助動力の比率を変更するための
比率調整手段７６と、前記演算手段７５によって求めら
れた補助動力を発生させるべく前記電動モータ２６を駆
動制御するモータコントロール手段７７を含んで構成さ
れている。
【００４５】尚、図１１は片方の車輪４に対する制御装
置７０のみの構成を示したが、該制御装置７０は他方の
車輪４に対する前記と同様の要素を含んで構成されてい
る。
【００４６】ところで、本実施例においては、前記比率
調整手段７６は、図１に示すように、制御装置７０のボ
ックスに設けられた２つの調整ツマミ７６Ｌ，７６Ｒに
よって構成されており、各調整ツマミ７６Ｌ，７６Ｒは
それぞれ左右の車輪４に対する補助動力の比率を変更す
るためのものである。
【００４７】而して、本発明に係る手動式電動車椅子１
においては、ハンドリム１６に加えられる人力を検知す
る人力検知手段である前記エンコーダ２４Ａ，２４Ｂ，
２５Ａ，２５Ｂと、前記電動モータ２６と、動力伝達機
構２７及び制御装置７０によって補助動力装置が構成さ
れている。
【００４８】次に、本手動式電動車椅子１の作用を図１
２及び図１３を参照しながら以下に説明する。尚、図１
２は車椅子１の速度と駆動力の時間的変化を示すタイミ
ングチャート、図１３は左右のハンドリム１６に加えら
れる人力と駆動力との関係を示す図である。
【００４９】前記操作レバー３０を操作して図６に示す
ようにローラ４１を車輪４のタイヤ４ｂに押圧し、且
つ、ブレーキ装置５０のブレーキレバー５９を操作して
ブレーキシュー６２を車輪４のタイヤ４ｂから離脱させ
ると、当該手動式電動車椅子１は走行可能状態となる。
【００５０】上記状態において身障者が左右一対のハン
ドリム１６を手で回すと、各ハンドリム１６に加えられ
る人力（駆動力）ＦM は前述のようにエンコーダ２４
Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂによってハンドリム１６と
車輪４の回転角度差として左右別々に検知され、この検
知信号は制御装置７０に送られる。
【００５１】ところで、ハンドリム１６に加えられる人
力ＦM は、図１２に示すように、サインカーブ状に変化
し、ハンドリム１６にはこの人力ＦM が間欠的に加えら
れる。
【００５２】而して、前述のように制御装置７０に左右
の人力ＦM の検知信号が人力されると、制御装置７０は
前述のようにハンドリム１６に加えられる人力ＦM に比
例する大きさの駆動力ＦA を補助動力として求め、電動
モータ２６の駆動をそれぞれ制御して該電動モータ２６
に駆動力ＦA を発生せしめる。この結果、図１２に示す
ように、各車輪４は人力ＦM に補助動力ＦA を加えた大
きさの駆動力Ｆ（＝ＦM ＋ＦA ）によって回転駆動さ
れ、これによって当該手動式電動車椅子１が走行せしめ
られ、身障者は、全駆動力Ｆの約１／２程度の小さな駆
動力ＦM で楽に、且つ、従来の手動車椅子の感覚で当該
手動式電動車椅子１を操作することができ、従来の電動
車椅子を使用するときのような精神的苦痛を伴うことも
ない。
【００５３】ここで、補助動力ＦA の伝達経路を図７に
基づいて説明すると、電動モータ２６の回転動力はギヤ
３５，３８、ウォーム３６、ウォームホイール４０及び
駆動軸３９を経てローラ４１に伝達されて該ローラ４１
が回転駆動され、このローラ４１の回転によって車輪４
が回転駆動されて該車輪４の駆動力Ｆの一部が補助動力
ＦA によって負担される。
【００５４】而して、図１２に示すように、車輪４の駆
動は適当な時間間隔で間欠的に行なわれるが、駆動から
次の駆動の間においては手動式電動車椅子１は惰行す
る。
【００５５】従って、本手動式電動車椅子１が走行する
場合、その速度Ｖは図１２に示すように変化し、駆動力
Ｆが最大の時点で速度Ｖは最大値Ｖmax に達し、その後
は惰行時も含めて速度Ｖは徐々に下がる。
【００５６】ところで、本実施例においては、制御装置
７０に設けられた前記調整ツマミ７６Ｌ，７６Ｒを回す
ことによって左右の各車輪４に加えられる人力ＦML，Ｆ
MRに対する補助動力ＦAL，ＦARの比率ｒL ＝ＦAL／
ＦML，ｒR ＝ＦAR／ＦMRを任意に調整することができ
る。
【００５７】従って、例えば、右腕に対して左腕の筋肉
が弱い身障者が当該車椅子１を使用する場合には、図１
３に示すように、左側のハンドリム１６に加わる人力Ｆ
MLの方が小さい（ＦML＜ＦMR）ためにその人力ＦMLに対
する補助動力ＦALの比率ｒLを右側のハンドリム１６に
加わる人力ＦMRに対する補助動力ＦARの比率ｒR よりも
大きく（ｒL ＞ｒR ）設定すれば、左側の車輪４の駆動
力ＦL ＝ＦML＋ＦALと右側の車輪４の駆動力ＦR ＝ＦMR
＋ＦARを略等しく（ＦL ≒ＦR ）することができ、左右
の腕の筋力に差がある身障者であっても、通常の自然な
動作によって当該手動式電動車椅子１を直進させること
ができる。
【００５８】又、本実施例に係る手動式電動車椅子１に
は前述のように逆駆動防止機構が設けられているため、
登坂路での走行時に身障者が例えばハンドリム１６を回
す動作を止めた場合には、惰行時に車椅子１の速度Ｖが
徐々に下がり、やがて速度が０になるが、その後の車輪
４の逆転は逆駆動防止機構によって阻止されて車椅子１
の後ずさりが防がれる。
【００５９】ところで、本実施例においては、平坦路に
おいて車椅子１が惰行を開始すると電動モータ２６の回
転数が徐々に下げられる制御がなされる。従って、本手
動式電動車椅子１によれば、現行の手動式車椅子で得ら
れる惰行感覚がそのまま得られる。
【００６０】更に、降坂路での惰行においては、車椅子
１の惰行が開始されてから所定時間が経過するまで又は
車輪４が所定角度回転するまでの間、電動モータ２６の
回転数を徐々に下げる制御がなされるため、逆駆動防止
機構のために車輪４は決められた所定の回転数でしか回
転せず、エンジンブレーキに類似の制動力が作用して車
椅子１のスピードの出過ぎが防がれる。そして、身障者
が新たにハンドリム１６を回す操作を行なわなければ、
車椅子１はやがて停止する。
【００６１】尚、以上の実施例では、逆駆動防止機構を
ウォーム３６とウォームホイール４０から成るウォーギ
ヤ機構で構成したが、前述のように車椅子１の速度Ｖが
０になった時点で制御装置７０の制御によってブレーキ
装置５０の電動モータ５２を駆動してブレーキレバー５
９を図８の実線にて示す位置まで回し、ブレーキシュー
６２を車輪４のタイヤ４ｂに押圧して車輪４の回転を阻
止するようにすれば、ブレーキ装置５０が逆駆動防止機
構を構成することとなる。或いは、電動モータ２６を車
輪４によって駆動される発電機としても併用すれば、該
電動モータ２６が発電機として機能するときの回生制動
によって車輪４の回転が制限されるため、該電動モータ
２６を逆駆動防止機構として用いることができる。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、車輪に加えられる人力を検知して該人力の大きさ
に応じた補助動力を車輪に与える補助動力装置を備えた
手動式電動車椅子において、左右の各車輪に加えられる
人力に対する補助動力の比率をそれぞれ調整し得る手段
を設けたため、左右の腕の筋力に差がある身障者であっ
ても、通常の自然な動作で当該車椅子を直進させること
ができるという効果が得られる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention includes an auxiliary power device that detects human power applied to a wheel and supplies auxiliary power to the wheel according to the magnitude of the human power. It relates to a manual electric wheelchair. 2. Description of the Related Art Conventionally, there are two types of wheelchairs used by persons with disabilities as a means of movement: manual wheelchairs and electric wheelchairs, and persons with disabilities use either one according to the degree of the obstacles. Currently. By the way, for a disabled person who suffers from a disease in which muscle strength gradually decreases, switching from a manual wheelchair to an electric wheelchair is accompanied by great mental pain. Therefore, a manual electric wheelchair has been proposed as an intermediate between a manual wheelchair and an electric wheelchair.
This manual electric wheelchair reduces the burden on the handicapped by detecting the human force (operating force) applied to the wheel and providing the wheel with a driving force of a magnitude according to the human power as auxiliary power, According to this, a handicapped person can operate with the feeling of a manual wheelchair, and mental pain is relieved. However, in such a manual type electric wheelchair, auxiliary power proportional to the magnitude of human power applied to the wheels is uniformly given to the left and right wheels. When a handicapped person who has a difference in muscle strength between left and right arms operates, there is a problem that the driving force of the left and right wheels is different, and the wheelchair cannot be moved straight. That is, if the input values of the human power to the left and right wheels are different, the auxiliary power also differs depending on the left and right wheels accordingly, so the driving force that combines the human power and the auxiliary power differs between the left and right wheels. Because of this, the wheelchair cannot go straight. [0007] The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to allow a person with a disability who has a difference in muscle strength between left and right arms to straighten it with a normal natural motion. It is to provide a manual electric wheelchair that can. In order to achieve the above object, the present invention comprises an auxiliary power device for detecting a human force applied to a wheel and providing the wheel with auxiliary power corresponding to the magnitude of the human power. In the manual type electric wheelchair, means for adjusting the ratio of auxiliary power to human power applied to the left and right wheels is provided. According to the present invention, even if a handicapped person who has a difference in muscle strength between the left and right arms cannot turn the left and right wheels with the same force, the human power applied to the left and right wheels respectively. Since the driving power can be made equal for the left and right wheels by changing the ratio of the auxiliary power to the human power according to the difference, the disabled person can move the wheelchair straight by a normal natural motion. For example, when a disabled person who has weak muscles in the left arm with respect to the right arm uses the wheelchair, since the human power applied to the left wheel is smaller, the ratio of the auxiliary power to the human power is set to that of the right wheel. If it is set larger than this, the driving force obtained by adding auxiliary power to human power can be made substantially equal for the left and right wheels. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side view of a manual electric wheelchair according to the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a rear view thereof, and FIG. 4 is a view showing a connecting structure between a hand rim and wheels. FIG. 5 is a half sectional view of an axle portion showing an attachment structure of an encoder serving as an input detection means, and FIG. 6 is a side view showing a configuration of an auxiliary power unit (an electric motor and a power transmission mechanism). 7 is a plan view of the same, FIG. 8 is a side view of the brake device, FIG. 9 is a front view of the same, and FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the battery installation structure. A manual electric wheelchair 1 according to the present invention is an auxiliary power device (Power Assist) added to an existing folding manual wheelchair.
As shown in FIG. 1, the front and rear portions of the pipe frame-like frame 2 are movably supported by a pair of left and right casters 3 and wheels 4, as shown in FIG. A cloth sheet 5 (see FIGS. 2 and 3) on which the handicapped person should sit is stretched at the center of the frame 2, and the cloth 5 is also formed on the lower surface of the center of the sheet 5. A bag-like box 6 is provided, and a battery 7 is accommodated in the box 6. As shown in FIGS. 3 and 10, a thin battery 7 ′ may be detachably attached to the pair of front and rear cross members 2a of the frame 2 via hooks 7a ′. Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the upper ends of a pair of left and right handle arms 2b erected upward from the rear portion of the frame 2 are bent rearward, and an assistant is placed in the bent portion. A grip 8 is attached. A pair of left and right armrests 9 for the handicapped are attached to the upper center of the frame 2, and a step 10 is attached to the lower front end of the frame 2.
Is attached. And in the lower end of the pair of left and right arms 2c extending in the front-rear direction at the lower part of the frame 2,
Another arm 2d is fitted so as to be movable in the front-rear direction, and a roller 11 is rotatably supported at the rear end of each arm 2d. The arm 2d is configured to be movable in the front-rear direction by engaging with a pin 12 projecting from the arm 2c, and is always movable by a spring (not shown) that is shrunk between the arm 2d and the arm 2c. It is energized backward. Incidentally, as shown in FIG. 5, each of the pair of left and right wheels 4 is rotatably supported on an axle 14 supported by a bracket 13 attached to the frame 2 via a ball bearing 15. However, a ring-shaped hand rim 16 on which the handicapped person should turn this by hand is provided outside each wheel 4. This hand rim 16 is
The vehicle is supported on the axle 14 via the four spokes 17 and the bearing 18 and the bearing 15 so as to be able to rotate independently of the wheel 4. Thus, the hand rim 16 is elastically connected to the wheel 4 at the four locations on the entire circumference by the structure shown in FIG. That is, as shown in FIG.
A slider 19 is slidably fitted in a circumferential direction in a space S defined as a part of the slider 19, and when no force is applied to the hand rim 16, the slider 19 is contracted to the left and right. The mounted springs 20 and 21 are stationary in a neutral position as shown in the figure. On the other hand, a rod 22 is bound to the rim 4a of the wheel 4. The rod 22 extends to the hand rim 16 side (outside), and the tip thereof is attached to a cover 23 attached to the hand rim 16. The long hole 23a formed in the hole is inserted and fitted into the center of the slider 19. Thus, if the handicapped person holds the hand rim 16 with his hand and turns it, for example, in the direction of the arrow in FIG.
9 slides in the opposite direction with respect to the hand rim 16, so that one spring 21 contracts and the other spring 20 extends, and the reaction force of the spring 21 is applied to the slider 19 and the rod 2.
2 is transmitted to the wheel 4 and the wheel 4 is rotationally driven in the direction of the arrow. At this time, a relative rotation corresponding to the amount of expansion / contraction of the springs 20 and 21 occurs between the hand rim 16 and the wheel 4. By the way, the amount of expansion / contraction of the springs 20 and 21 is proportional to the magnitude of the force applied to the hand rim 16 by the handicapped person, so the relative rotation amount between the hand rim 16 and the wheel 4 is the magnitude of the force applied to the hand rim 16. Therefore, if the relative rotation amount of both is measured, the magnitude of the human force applied to the hand rim 16 can be detected. The maximum expansion / contraction amount of the springs 20 and 21 is the maximum movement amount L of the slider 19 when the rod 22 engages with the long hole 23 a of the cover 23, and the rod 22 extends into the long hole 23 a of the cover 23. In the engaged state, the hand rim 1
The force applied to 6 is directly transmitted from the hand rim 16 to the wheel 4 via the rod 22. Thus, in this embodiment, as input detection means for detecting the human force applied to the hand rim 16, a pair of encoders 24A and 24B for detecting the rotation angle of the wheel 4 as shown in FIG. The pair of encoders 25A and 25B for detecting the rotation angle of 16 is used, and the difference in rotation angle between the wheel 4 and the hand rim 16 is used as a relative rotation amount between the two, and the magnitude of human power applied to the hand rim 16 from this value Asking for. here,
The encoders 24A and 25A are fixed to the axle 14 side, the encoder 24B is fixed to the wheel 4 side, and the encoder 25B is fixed to the hand rim 16 side. As a means for detecting the rotation angle of the wheel 4 and the hand rim 16, any phase detecting means can be used in addition to the encoder. On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, a pair of left and right electric motors 26 constituting a power generation source of the auxiliary power unit and a pair of electric motors 26 are provided at the upper position of each wheel 4 of the frame 2. A pair of left and right power transmission mechanisms 27 for transmitting the driving force to the wheels 4 are attached. Details of these configurations are shown in FIGS. 6 and 7. Each electric motor 26 is driven to rotate by receiving electric power from the battery 7. That is, in FIGS. 6 and 7, reference numeral 28 denotes a bracket fixed to the frame 2, and another bracket 29 is attached to the bracket 28, and an operating lever 30 is attached to the bracket 29. The shaft 31 is pivotally attached to the shaft 31 and one end of the transmission case 32 is pivotally attached to the shaft 33. As shown in FIG. 6, an arcuate engagement groove 32a is formed at one end of the transmission case 32, and a guide pin 34 protruding from the bracket 29 is formed in the engagement groove 32a. It is slidably engaged. By the way, the electric motor 26 is attached to the transmission case 32, an output shaft 26a of the electric motor 26 faces the transmission case 32, and a gear 35 is attached to the end thereof. In the transmission case 32, a worm 36 is provided.
A worm shaft 37 formed integrally with the worm shaft 37 is rotatably accommodated, and a gear 38 that meshes with the gear 35 is coupled to the worm shaft 37. Furthermore, the transmission case 32
A drive shaft 39 is accommodated in the drive shaft 39 at a right angle to the worm shaft 37 so as to be rotatable. A worm wheel 40 meshing with the worm 36 is attached to one end of the drive shaft 39. And the transmission case 32 of the drive shaft 39
A roller 41 that is brought into contact with and separated from the tire 4b of the wheel 4 is bound to the other end that extends outward. The worm gear mechanism composed of the worm 36 and the worm wheel 40 constitutes a reverse drive prevention mechanism that prevents transmission of power from the wheel 4 toward the electric motor 26. Further, one end of a link 42 is pivotally attached to the transmission case 32 by a pin 43, and the other end of the link 42 is attached to an arm 44 integrally joined to the tip of the operation lever 30. Are connected by A spring 46 is stretched between the vicinity of the shaft 31 of the operation lever 30 and the pin 43. Thus, as shown by the solid line in FIG. 6, in the state where the operating lever 30 is pushed upward, the operating lever 30 is urged clockwise by the urging force of the spring 46 to move upward. At this time, the roller 41 held by the transmission case 32 is pressed against the tire 4b of the wheel 4 with a predetermined force. When the operation lever 30 is pushed downward from the solid line position in FIG. 6, as shown by a chain line in FIG.
The bending direction of the link 42 and the arm 44 is reversed, the operation lever 30 receives a counterclockwise urging force from the spring 46 and comes into contact with the stopper 47 below, and the transmission case 32 is counteracted about the shaft 33. By rotating in the clockwise direction, the roller 41 is detached from the tire 4b of the wheel 4.
The counterclockwise rotation of the transmission case 32 is limited by the engagement of the guide pin 34 with the engagement groove 32a. By the way, when the operation lever 30 is operated as described above to disengage the roller 41 from the tire 4b of the wheel 4, the application of the auxiliary power from the electric motor 26 to the wheel 4 is interrupted. The removal of 41 is necessary when the assistant pushes the wheelchair 1, when the wheelchair 1 is driven only manually, or when the battery 7 is raised. On the other hand, as shown in FIG. 1, a brake device 50 is provided at a position in front of each wheel 4 of the frame 2. Here, the details of the construction of the brake device 50 will be described with reference to FIGS. In the figure, reference numeral 51 denotes a case fixed to the frame 2, and an electric motor 52 is provided in the case 51.
Is housed, and a gear 53 is attached to the end of the output shaft 52 a of the electric motor 52. In the case 51, rotating shafts 54 and 55 are housed in parallel and freely rotating, and gears 56 and 57 having different diameters are connected to the rotating shaft 54.
The gear 56 is meshed with the gear 53, and the gear 57 is meshed with a gear 58 connected to one end of the rotating shaft 55. Incidentally, a brake lever 59 is attached to the other end of the rotary shaft 55 that extends out of the case 51. On the other hand, one end of the arm 60 is pivotally attached to the case 51 by a shaft 61, and the other end of the arm 60 is connected to and separated from the tire 4b of the wheel 4 by a brake shoe 62. Are attached at right angles. The intermediate portion of the arm 60 is connected to one end of the brake lever 59 by a link 63. A spring 66 is stretched between a pin 64 projecting from the brake lever 59 and a shaft 65 that connects the link 63 to the arm 60. Thus, as shown by the solid line in FIG. 8, when the brake lever 59 is pushed forward (leftward in FIG. 8), the brake lever 59 is counterclockwise by the urging force of the spring 66. The front stopper 6 urged by
8, the brake shoe 62 attached to the tip of the arm 60 is pressed against the tire 4b of the wheel 4 with a predetermined force as shown in the figure. When the brake lever 59 is pulled backward from the solid line position of FIG. 8 manually or electrically, the brake lever 59 and the link 63 are bent in opposite directions as shown by the chain line in FIG. The lever 59 receives the urging force in the clockwise direction from the spring 66 and comes into contact with the rear stopper 67 and stops. The arm 60 rotates in the clockwise direction about the shaft 61, so that the brake shoe 62 is connected to the tire 4 b of the wheel 4. Leave. Here, the operation of the brake lever 59 by electric drive will be described with reference to FIG.
When the electric motor 52 is rotationally driven in response to the supply of electric power, the rotation is transmitted to the rotating shaft 55 through the gears 53, 56, 57, 58, and the rotating shaft 55 and the brake attached thereto are transmitted. The lever 59 is rotated by a predetermined angle. Further, as shown in FIG. 1, the electric motor 2 is positioned below one brake device 50 of the frame 2.
A control device 70 for controlling the drive of 6,48 is attached. The control device 70 is also driven by receiving power from the battery 7. Here, the configuration of the control device 70 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the control device 70. The control device 70 detects the rotation angle of the encoders 24A and 24B and the hand rim 16 for detecting the rotation angle of the wheel 4. As shown in FIG. The encoder 25
Wheels 4 and hand rims 16 in response to signals from A and 25B
Phase discriminating means 71, 72 for discriminating the rotation direction of
And the encoders 24A, 2 with respect to the discriminated rotation direction.
Up or down the pulse from 4B, 25A, 25B
The relative rotation amount of the wheel 4 and the hand rim 16 is calculated based on the counting means 73 and 74 for counting and the deviation of the number of pulses counted by the pulse counting means 73 and 74, respectively. Calculation means 75 for obtaining the magnitude of human power and multiplying this human power by a predetermined ratio to calculate auxiliary power to be applied to the wheel 4; ratio adjusting means 76 for changing the ratio of auxiliary power to human power; Motor control means 77 for driving and controlling the electric motor 26 to generate the auxiliary power determined by the means 75 is included. FIG. 11 shows the configuration of only the control device 70 for one wheel 4, but the control device 70 is configured to include the same elements as described above for the other wheel 4. By the way, in this embodiment, the ratio adjusting means 76 is constituted by two adjusting knobs 76L and 76R provided in the box of the control device 70 as shown in FIG. 76L and 76R are for changing the ratio of the auxiliary power to the left and right wheels 4, respectively. Thus, the manual electric wheelchair 1 according to the present invention.
In the encoder 24A, 24B, which is a human power detecting means for detecting the human power applied to the hand rim 16,
The auxiliary power unit is configured by 25A, 25B, the electric motor 26, the power transmission mechanism 27, and the control unit 70. Next, the operation of the manual electric wheelchair 1 will be described with reference to FIG.
This will be described below with reference to FIG. In addition, FIG.
2 is a timing chart showing temporal changes in the speed and driving force of the wheelchair 1, and FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the human power applied to the left and right hand rims 16 and the driving force. The operation lever 30 is operated to press the roller 41 against the tire 4b of the wheel 4 as shown in FIG. 6, and the brake lever 59 of the brake device 50 is operated to connect the brake shoe 62 to the tire of the wheel 4. If it is made to detach | leave from 4b, the said manual electric wheelchair 1 will be in a driveable state. [0050] When the handicapped in the state turned by hand pair of left and right hand rims 16, human power applied to each hand rim 16 (driving force) F M is as previously described encoder 24
A, 24B, 25A, and 25B are separately detected as the left and right rotation angle differences between the hand rim 16 and the wheel 4, and this detection signal is sent to the control device 70. By the way, human power F M applied to the hand rim 16, as shown in FIG. 12, changes in the sine curve form, the hand rim 16 the human power F M is applied intermittently. [0052] In Thus, the detection signals of the left and right human power F M in the controller 70 as described above is manpower, the control unit 70 the magnitude proportional to the manpower F M applied to the hand rim 16 as described above is seeking the driving force F a as auxiliary power, the electric motor 26 by controlling the driving of the electric motor 26, respectively
To generate a driving force F A. As a result, as shown in FIG. 12, each wheel 4 is rotationally driven by a driving force F (= F M + F A ) having a magnitude obtained by adding the auxiliary power F A to the human power F M , thereby the manual type electric wheelchair. 1 is made to travel, handicapped can comfortably about approximately half of the small driving force F M of the total driving force F, and can operate the manual electric wheelchair 1 in the sense of conventional manual wheelchair, There is no psychological distress as when using a conventional electric wheelchair. Here, the transmission path of the auxiliary power F A will be described with reference to FIG. 7. The rotational power of the electric motor 26 is transmitted to the roller 41 through the gears 35 and 38, the worm 36, the worm wheel 40 and the drive shaft 39. The roller 41
Is rotated, and the wheel 4 is rotated by the rotation of the roller 41.
Is rotated and a part of the driving force F of the wheel 4 is borne by the auxiliary power F A. Thus, as shown in FIG. 12, the driving of the wheel 4 is intermittently performed at an appropriate time interval, but the manual electric wheelchair 1 coasts between driving. Therefore, when the manual electric wheelchair 1 travels, the speed V changes as shown in FIG. 12, the speed V reaches the maximum value V max when the driving force F is maximum, and then coasts. The speed V gradually decreases including time. By the way, in the present embodiment, the human powers F ML and F applied to the left and right wheels 4 by turning the adjusting knobs 76L and 76R provided in the control device 70.
Ratio of auxiliary power F AL and F AR to MR r L = F AL /
F ML , r R = F AR / F MR can be arbitrarily adjusted. Therefore, for example, when a disabled person whose muscles of the left arm are weaker than the right arm uses the wheelchair 1, FIG.
As shown in FIG. 3, human power F applied to the left hand rim 16
Since ML is smaller (F ML <F MR ), the ratio r L of the auxiliary power F AL to the human power F ML is larger than the ratio r R of the auxiliary power F AR to the human power F MR applied to the right hand rim 16 ( r L > r R ) If set, the driving force F L = F ML + F AL of the left wheel 4 and the driving force F R = F MR of the right wheel 4
+ F AR can be made substantially equal (F L ≈F R ), and even a handicapped person who has a difference in muscle strength between the left and right arms can make the manual electric wheelchair 1 go straight by a normal natural movement. . Since the manual electric wheelchair 1 according to this embodiment is provided with the reverse drive prevention mechanism as described above,
For example, if the handicapped person stops turning the hand rim 16 when traveling on an uphill road, the speed V of the wheelchair 1 gradually decreases during coasting and eventually becomes zero, but the reverse rotation of the wheels 4 thereafter is reversely driven. Wheelchair 1 blocked by prevention mechanism
The backlash is prevented. By the way, in this embodiment, when the wheelchair 1 starts coasting on a flat road, control is performed so that the rotational speed of the electric motor 26 is gradually decreased. Therefore, according to this manual electric wheelchair 1, the coasting feeling obtained with the current manual wheelchair can be obtained as it is. Further, in coasting on a downhill road, the rotational speed of the electric motor 26 is gradually decreased until a predetermined time elapses after the start of coasting of the wheelchair 1 or until the wheel 4 rotates by a predetermined angle. Since the control is performed, the wheel 4 rotates only at a predetermined number of rotations for the reverse drive prevention mechanism, and a braking force similar to the engine brake acts to prevent the wheelchair 1 from excessively speeding up. . And if the handicapped person does not perform an operation to turn the hand rim 16 anew,
The wheelchair 1 will eventually stop. In the above embodiment, the reverse drive prevention mechanism is constituted by the war gear mechanism comprising the worm 36 and the worm wheel 40. However, as described above, when the speed V of the wheelchair 1 becomes zero, the control device 70 is provided. The electric motor 52 of the brake device 50 is driven by the control of the brake lever 5
9 is rotated to the position indicated by the solid line in FIG. 8 and the brake shoe 62 is pressed against the tire 4b of the wheel 4 to prevent the wheel 4 from rotating, the brake device 50 constitutes a reverse drive prevention mechanism. It becomes. Alternatively, if the electric motor 26 is also used as a generator driven by the wheels 4, the rotation of the wheels 4 is restricted by regenerative braking when the electric motor 26 functions as a generator. It can be used as a reverse drive prevention mechanism. As apparent from the above description, according to the present invention, there is provided an auxiliary power device for detecting the human force applied to the wheel and providing the wheel with auxiliary power corresponding to the magnitude of the human power. The manual electric wheelchair is equipped with a means that can adjust the ratio of the auxiliary power to the human power applied to the left and right wheels, so that even a disabled person who has a difference in muscle strength between the left and right arms, The effect that the wheelchair can be made to go straight is obtained.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る手動式電動車椅子の側面図であ
る。
【図２】本発明に係る手動式電動車椅子の平面図であ
る。
【図３】本発明に係る手動式電動車椅子の後面図であ
る。
【図４】ハンドリムと車輪との連結構造を示す図１の矢
視Ａ方向の破断面図である。
【図５】入力検知手段であるエンコーダの取付構造を示
す車軸部の半裁断面図である。
【図６】補助動力装置部（電動モータ及び動力伝達機構
部）の構成を示す側面図である。
【図７】補助動力装置部（電動モータ及び動力伝達機構
部）の構成を示す破断平面図である。
【図８】ブレーキ装置部の側面図である。
【図９】ブレーキ装置部の破断正面図である。
【図１０】バッテリの設置構造の別実施例を示す斜視図
である。
【図１１】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】車椅子の速度と駆動力の時間的変化を示すタ
イミングチャートである。
【図１３】左右のハンドリムに加えられる人力と駆動力
との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 手動式電動車椅子
２４Ａ，２４Ｂ エンコーダ（入力検知手段）
２５Ａ，２５Ｂ エンコーダ（入力検知手段）
２６ 電動モータ
７０ 制御装置（制御手段）
７５ 演算手段
７６ 比率調整手段
７６Ｌ，７６Ｒ 調整ツマミBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view of a manual electric wheelchair according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of a manual electric wheelchair according to the present invention. FIG. 3 is a rear view of the manual electric wheelchair according to the present invention. 4 is a broken sectional view in the direction of arrow A in FIG. 1 showing a connection structure between a hand rim and a wheel. FIG. 5 is a half sectional view of an axle portion showing a mounting structure of an encoder serving as input detection means. FIG. 6 is a side view showing a configuration of an auxiliary power device section (an electric motor and a power transmission mechanism section). FIG. 7 is a cutaway plan view showing a configuration of an auxiliary power unit (electric motor and power transmission mechanism). FIG. 8 is a side view of a brake device unit. FIG. 9 is a cutaway front view of a brake device section. FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the battery installation structure. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a control device. FIG. 12 is a timing chart showing temporal changes in wheelchair speed and driving force. FIG. 13 is a diagram showing a relationship between human power applied to left and right hand rims and driving force. [Explanation of Symbols] 1 Manual electric wheelchair 24A, 24B Encoder (input detection means) 25A, 25B Encoder (input detection means) 26 Electric motor 70 Control device (control means) 75 Calculation means 76 Ratio adjustment means 76L, 76R Adjustment knob
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61G 5/04 ──────────────────────────────────────────────────── ─── Continued from front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61G 5/04