JP2012110655A - 電動補助力付小型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者による走行制御に応じて補助力が付与される簡単な構造の電動補助力付小型車両を提供する。
【解決手段】本発明の電動補助力付小型車両は、把持部（１３）と、支持部（１７）と、該把持部より該支持部の近くに配置される１対の押圧部（１５，１６）とを有する把手（１０）と、前記把手を前記支持部において軸支する支軸（２３）と、前記把持部に加えられる上又は下方向の力の成分に相当する力で前記押圧部によって押圧される１対の電気抵抗変換手段（４４，４５）とを有する把手支持部材（２２）とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、使用者の操作力に応じて車輪に対する駆動力を発生し、人力による運搬を補助する電動補助力付小型車両に関する。

従来より、使用者の労力を軽減するためにバッテリ及びモータ等を具備し、使用者による走行制御に応じて走行する電動アシスト機構付き車両がある。この種の車両として、例えば、左右一対の車輪に補助動力を与えるため各々設けられた左右の駆動手段と、車椅子部分又は車輪とハンドル操作部分との間に介在された左右の変形回復性部材と、左右の変形回復性部材の各々に取り付けられた左右の歪み検出手段と、左右の歪み検出手段の出力信号に応じて左右の駆動手段を個別に制御する制御手段とを備える台車がある。この台車では、ステンレス鋼などの金属材料からなる直方体プレートにより形成された変形回復性部材が使用され、直接ハンドルにその長辺を車両の前後方向に一致させるように組み込ませている（特許文献１参照）。

特開２００７−１７６１９５号公報

しかしながら、上記の台車は、変形回復性部材の歪み検出手段として歪みゲージセンサーが使用されているため、ノイズに敏感に影響されるという欠点がある。その結果、必ずしも使用者の意図するように動かないという問題がある。さらに、出力信号が小さいためマイクロコンピュータや増幅回路が必要となり、構造が複雑でコスト高になるという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、使用者による走行制御に応じて補助力が付与される簡単な構造の電動補助力付小型車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動補助力付小型車両は、使用者が握る把持部（１３）と、支持部（１７）と、該把持部より該支持部の近くに配置される１対の押圧部（１５，１６）とを有する把手（１０）と、前記把手を前記支持部において軸支する支軸（２３）と、前記把持部に加えられる上又は下方向の力の成分に相当する力で前記押圧部によって押圧される力に対応して電気抵抗値を変更する１対の電気抵抗変換手段（４５，４６）とを有する把手支持部材（２２）とを具備する。

また、本発明の別の態様では、本発明に係る電動補助力付小型車両は、使用者が握る把持部（１１３）と、支持部（１１７）と、該把持部より該支持部の近くに配置され押圧される力に対応して電気抵抗値を変更する１対の電気抵抗変換手段（１４５，１４６）とを有する把手（１１０）と、前記把手を前記支持部において軸支する支軸（１２３）と、前記電気抵抗変換手段を前記把持部に加えられる上又は下方向の力の成分に相当する力で押圧する１対の押圧部（１１５，１１６）とを有する把手支持部材（１２２）とを具備する。

本発明において、本体が水平面上に置かれるとき、把持部は、該把持部の前方から後方にかけて所定角度で後方が下がるように傾斜して取り付けられるのが好ましい。このことによって、使用者が前進させようとして電動補助力付小型車両を押すときには把持部に下方向、後退させようとして引っ張るときには上方向の力の成分が付与されるので、その力の大きさに従って駆動輪の回転数を増加させ、使用者が意図する方向に動かすことができる。

好ましい態様では、水平方向に旋回する前記把手（１０）の回転角度に対応する力を１対の第２の電気抵抗変換手段（５５，５６）に押圧する１対の第２の押圧部（３５，３６）を有し、前記第２の電気抵抗変換手段は各々前記第２の押圧部から押圧される力に対応して電気抵抗値を変更する。このことによって、使用者が電動補助力付小型車両を左又は右方向に動かそうと把持部を該方向に旋回させると、使用者が旋回させる方向と反対側の駆動輪の回転数を増加させ、意図する方向に動かすことができる。

本発明に係る電動補助力付小型車両によれば、把手は、その支持部において軸支され、把持部より支持部近くに配置され、把持部に加えられる上又は下方向の力の成分に相当する力で押圧する１対の押圧部又は電気抵抗変換手段を有し、把手支持部材は、対応する位置に電気抵抗変換手段又は押圧部を配置する。このため、使用者が把持部に与えた力の上下方向の力の大きさに対応していずれかの電気抵抗変換手段の抵抗値が変わるので、使用者による走行制御に応じて補助力が付与される。

本発明の実施例１に係る電動補助力付車両の外観を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る電動補助力付車両の把手部分を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視縦断面図である。 図２（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図２（ｂ）のＣ方向から見た正面図である。 本発明の実施例２に係る電動補助力付車両の把手部分を示す側面図である。 図６の部分中央縦断面図である。 本発明の実施例３に係る電動補助力付車両の把手部分を示す側面図である。 本発明の実施例４に係る電動補助力付車両の把手部分を示す側面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

図１は、本発明の実施例１に係る電動補助力付小型車両（本明細書において単に「車両」ということがある。）の外観を示す。
本実施例では、車両は歩くのが不自由な人が本体１の座席２に座って移動することができる車椅子１００であり、前後に１対ずつ車輪を備える。後輪は駆動輪３，３であり、前後方向に対して直交する方向に併設され、左右のモータ７，７の各回転軸に接続される。各モータ７はコントローラ９によって制御されたモータ電流により回転する。前輪は本体１に回転自在に設置された遊輪５，５である。

介助者（本明細書において「使用者」ということがある。）は、２つの把手１０，１１を持って車椅子１００を操縦する。１の把手１０は、本体１に固着された支持腕２０に軸支され、上下方向に回動可能である。また、支持腕２０の長手方向の中心線を軸として左右方向に回動可能である。他の把手１１は、本体１に固着した支持腕２１に固定して取り付けられている。
本明細書において、車椅子１００が前進又は後退する方向を前後方向といい、使用者が車椅子１００の後部に立ち前進する方向に向いたとき、左手方向を左方向、右手方向を右方向、頭上方向を上方向、足裏方向を下方向という。

図２は、実施例１に係る車椅子１００の把手１０及びその支持腕２０への取付状態を示す。把手１０は、把持部１３と支持部１７と１対の押圧部（図示せず）を有する。把持部１３は使用者が操作するとき手で握る部分であり、支持部１７は支持腕２０に取り付けられた把手支持部材２２の支軸２３で把手１０を軸支する部分である。
支持腕２０は、一端が本体（図示せず）に固着され、他端には回動制限部材２８と回動部材２６とが取り付けられ、回動部材２６はその回動面に平行に取り付けられた軸２４を有する。把手支持部材２２は軸２４を中心に回動可能であり、所定の角度で支持腕２０に固定される。本実施例では、車椅子１００が水平面に置かれたとき把手１０の長手方向の中央線が水平線に対して１０度傾斜し、把持部１３の後端が下がる位置で固定される。
把手１０は、図２（ｂ）に示すように、把手支持部材２２の支軸２３で支持部１７が軸支され、支持腕２０を介して本体１に傾斜して取り付けられた把手支持部材２２を上下から挟んでいるので、把手１０は把持部１３の後端がその前方より水平面に対して１０度下がる状態で軸支される。

図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視縦断面図である。図３に示すように、把手１０の支持部１７に設けられた孔は、把手支持部材２２に設けられた支軸２３と嵌合し、把手１０は支軸２３を中心として回動可能である。把手１０の前方先端部は、上部１８と下部１９に分かれ、各部に１対の押圧部１５，１６がそれぞれ配置される。支持部１７は、把持部（図示せず）と押圧部１５，１６との中間にあって、把持部（図示せず）より１対の押圧部１５，１６近くに位置する。
把手支持部材２２には、押圧部１５，１６と対応する位置に１対の電気抵抗変換手段４５、４６がそれぞれ配置されている。したがって、押圧部１５，１６は把持部１３に加えられた力の上又は下方向の力の成分で電気抵抗変換手段４５、４６をそれぞれ押圧する。

一端が本体（図示せず）に固着された支持腕２０の他端の外周縁に回動制限部材２８が固定され、さらに支持腕２０の長手方向の中心線を軸として回動する回動部材２６が取り付けられる。支持腕２０と回動部材２６の間にはベアリング２９が配置され、回動部材２６が支持腕２０に対してその長手方向における中心線を軸として回動することができる。
図４は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視横断面図である。図４に示すように、回動部材２６を両側から挟んで回動制限部材２８，２８が配置される。回動制限部材２８，２８には１対の第２の押圧部３５，３６がそれぞれ配置される。回動部材２６には、第２の押圧部３５，３６と対応する位置に１対の第２の電気抵抗変換手段５５、５６を有する。

図５は、図２（ｂ）のＣ方向から見た正面図である。図５において回動制限部材２８は、支持腕２０の外周縁に固着されている。このため、回動部材２６がその長手方向の中心線（又は支持腕２０の中心線）を軸として回動すると、その動きは回動制限部材２８によって制限される。
このような構造なので、把手１０に左右の旋回方向の力が加えられれば、回動部材２６は、支持腕２０の長手方向の中心線を軸とする回転力が付与され回動を開始するが、回動制限部材２８に当接して停止する。このとき、さらに回動させようとする力によって、第２の電気抵抗変換手段５５，５６（図４参照）は第２の押圧部３５，３６によってそれぞれ押圧される。

電気抵抗変換手段４５，４６，５５，５６は、いずれも加えられる力に反比例して感圧素子の抵抗が変化する薄いフィルム形状であり、押圧部１５，１６，３５，３６の微小の動作を圧力変換できる面圧力検出センサである。本実施例では、ニッタ株式会社製圧力センサＦｌｅｘｉＦｏｒｃｅＡ２０１−１００を使用した。コントローラ９（図１参照）では、電気抵抗変換手段４５，４６，５５，５６からの信号に種々のパラメータによる論理計算に基づいて、左右のモータ７，７（図１参照）へ送る電力を制御する。
本実施例において電気抵抗変換手段４５，４６，５５，５６の中間圧力位置まで予圧を与えることにより、電気抵抗変換手段４５，４６で上下方向、第２の電気抵抗変換手段５５，５６で左右の旋回方向の力の検出がより正確にできる。

次に、上記車椅子１００の動作について説明する。
車椅子１００を前進させるとき、使用者は、両手で把手１０（図１参照）を持って下方向に力を加える、あるいは本体１を前方に押す。すると、把手１０の長手方向の中心線が把持部１３より支持部１７の方が高くなるように傾斜しているので、支軸２３を支点として回転力（図２（ｂ）及び図３において紙面上反時計回り）が生じ、押圧部１６に上向きの力が加わる。しかも、押圧部１６は、支持部１７を中心として把持部１３と反対方向、かつ把持部１３より支持部１７に近い位置に設けられているので、把持部１３における下方向の力がてこの原理によって大きな力として圧力センサ４６を加圧する。すると、圧力センサ４６の感圧素子の抵抗が圧力に反比例して、減少する。
この電気抵抗値はコントローラ９に伝えられ、抵抗値の大きさと押圧時間によって電圧が増加するので、左右のモータ７，７を前進方向に回転させる所定の電力が供給され、左右の駆動輪３，３に前進方向の補助力が与えられる。

反対に、車椅子１００を後退させようとして使用者が把持部１３を握って上方向に力を加える、あるいは引っ張ると、支軸２３を支点として回転力（図２（ｂ）及び図３において紙面上時計回り）が生じ、押圧部１５に下向きの力が加わる。しかも、押圧部１５は、支持部１７を中心として把持部１３と反対方向、かつ把持部１３より支持部１７に近い位置に設けられているので、把持部１３における上方向の力がてこの原理によって大きな力として圧力センサ４５を押圧する。すると、圧力センサ４５の感圧素子の電気抵抗値が圧力に反比例して、減少する。
この電気抵抗値はコントローラ９に伝えられ、電気抵抗値の大きさと押圧時間によって電圧が増加するので、左右のモータ７，７を後退方向に回転させる所定の電力が供給され、左右の駆動輪３，３に後退方向の補助力が与えられる。

次に、車椅子１００を左右に方向転換させる動作について説明する。使用者は、車椅子１００を右回転させるときには、把手１０を右に旋回する。この操作に応じて把手１０は、把手支持部材２２を介して回動部材２６をその長手方向の中心線を軸として右方向に回動する力を加える。回動部材２６が右方向（図４において紙面上時計回り）に回動すると、回動部材２６に配置されている第２の電気抵抗変換手段５５，５６も同方向に回動し、図４において第２の電気抵抗変換手段５５が第２の押圧部３５によって押圧され、把手１０の回転角度に対応して、第２の電気抵抗変換手段５５の電気抵抗値が減少する。

この電気抵抗値の減少はコントローラ９（図１参照）に伝えられ、電気抵抗値の大きさと押圧時間によって所定の回転力が左右のモータ７，７に与えられ、左右の駆動輪３，３に補助力が与えられる。例えば、左モータ７により大きな前進方向の回転力が与えられる。また、把手１０の回転角度又は加圧力が所定値より大きい場合には、左モータ７に前進方向の回転力が与えられ、かつ右モータ７に後進方向の回転力が与えられる。

反対に、車椅子１００を左回転させる場合には、回動部材２６及び第２の電気抵抗変換手段５５，５６が左方向（図４において紙面上反時計回り）に回動し、図４において第２の電気抵抗変換手段５６が第２の押圧部３６によって押圧され、把手１０の回転角度に対応して、第２の電気抵抗変換手段５６の電気抵抗値が減少する。この電気抵抗値の減少はコントローラ９（図１参照）に伝えられ、電気抵抗値の大きさと押圧時間によって所定の回転力が左右のモータ７，７に与えられ、左右の駆動輪３，３に左回転方向の補助力が与えられる。

図６は、本発明の実施例２に係る電動補助力付車両の把手部分を示し、図７は図６の部分中央縦断面図である。本実施例では、把手１１０は、把持部１１３（図６参照）と支持部１１７との中間に１対の電気抵抗変換手段１４５，１４６（図７参照）を配置する。把手支持部材１２２は、把手１１０を支持部１１７において軸支する支軸１２３と電気抵抗変換手段１４５，１４６に加圧力を与える１対の押圧部１１５，１１６を有し、その一端は本体の左右方向と平行に設けられた軸１２４に所定の傾斜角（本体が水平面上に置かれるとき水平線に対して約１０度）で取り付けられている。その他の構成は実施例１に係る電動補助力付小型車両１００と同じである。

上記のような構成の本実施例では、把手１１０は、その先端部にある支持部１１７において支軸１２３で軸支され、把持部１１３と支持部１１７との中間に１対の電気抵抗変換手段１４５，１４６が配置され、把手支持部材１２２は、電気抵抗変換手段１４５，１４６に対応する位置に１対の押圧部１１５，１１６を備える。把持部１１３はその後端が下がる方向に傾斜しているので、使用者が車椅子を前進させようとして本体（図示せず）を前方に押すと、把手１１０には支軸１２３を支点として回転力（図７において紙面上反時計回り）が生じ、電気抵抗変換手段１４６は押圧部１１６と当接し、固定された押圧部１１６から上向きの加圧力を受ける。しかも、電気抵抗変換手段１４６は把持部１１３より支持部１１７に近い位置に設けられるので、把持部１１３における上方向の力がてこの原理によって大きな力として押圧部１１６が電気抵抗変換手段１４５に加圧力を与える。

本実施例において、電気抵抗変換手段１４５，１４６は圧力センサであり、圧力センサ１４６が押圧されると電気抵抗値が減少し、この減少がコントローラ９（図１参照）に伝達され、前進方向に回転させる電力が左右のモータ７，７（図１参照）に供給される。
後退させる場合には、圧力センサ１４５は押圧部１１５から下向きの力で押圧され、電気抵抗値が減少し、この減少がコントローラ９（図１参照）に伝達され、後退方向に回転される所定の電力が左右のモータ７，７（図１参照）に供給される。

図８は、本発明の実施例３に係る電動補助力付車両の把手部分を示す。
本実施例では、実施例１の場合と同様に、把手２１０は、支持部２１７を中心として把持部２１３と反対方向、かつ把持部２１３より支持部２１７に近い位置に一対の押圧部２１５，２１６を有する。しかしながら、実施例１の場合と違って、把手２１０は支持部２１７において垂直に曲がった形状である。つまり、１対の押圧部２１５，２１６を結ぶ線が把持部２１３の長手方向の中心線上になく、支持部２１７において垂直に曲がった線上にある。

一方、把手支持部材２２２は、回動部材２２６と一体あるいはその中心線に沿って長手方向に伸びた構造であるが、その中心線は本体の上下方向の垂直線に対して約１０度傾斜して取り付けられる。その先端に支軸２２３が該傾斜に直交して取り付けられ、把手２１０は支持部２１７において支軸２２３で軸支される。実施例１と同様に、押圧部２１５，２１６と対応する把手支持部材２２２の位置に１対の電気抵抗変換手段２４５，２４６が配置される。その他の構成は実施例１に係る電動補助力付小型車両１００と同じである。

上記のような構成の本実施例では、実施例１の場合と同様な力が電気抵抗変換手段２４５，２４６に作用する。つまり、使用者が車椅子を前進させようとして把持部２１３に下方向の力を加える、又は本体１（図示せず）を前方に押すと、把手２１０には支軸２２３を支点として回転力（図８において紙面上反時計回り）が生じ、押圧部２１５は電気抵抗変換手段２４５に加圧力を与える。
反対に、使用者が車椅子を後退させようとして把持部２１３に上方向の力を加える、又は把持部２１３を引っ張ると、把手２１０には支軸２２３を支点として回転力（図８において紙面上時計回り）が生じ、押圧部２１６は電気抵抗変換手段２４６に加圧力を与える。

本実施例において、電気抵抗変換手段２４５，２４６は圧力センサであり、圧力センサ２４５が押圧されると電気抵抗値が減少し、この減少がコントローラ９（図１参照）に伝達され、前進方向に回転させる電力が左右のモータ７，７（図１参照）に供給される。
後退させる場合には、圧力センサ２４６は押圧部２１６によって押圧され、電気抵抗値が減少し、この減少がコントローラ９（図１参照）に伝達され、後退方向に回転される所定の電力が左右のモータ７，７（図１参照）に供給される。

図９は、本発明の実施例４に係る電動補助力付車両の把手部分を示す。
本実施例では、実施例３の場合と同様に、把手３１０は、支持部３１７を中心として把持部３１３と反対方向、かつ把持部３１３より支持部３１７に近い位置に１対の押圧部３１５，３１６を有するが、実施例３の場合と違って、把手３１０は、把持部３１３と支持部３１７の間で湾曲している。この場合においても、本体が水平面上に置かれるとき、把持部３１３は、前方から後方にかけて所定の角度（水平線に対して約１０度）で、後方が下がるように傾斜して取り付けられる。その他の構成は実施例１又は３に係る電動補助力付車両と同じである。

上記のような構成の本実施例では、使用者が車椅子を前進させようとして把持部３１３に下方向の力を加える、又は本体１（図示せず）を前方に押すと、把手３１０に支軸３２３を支点として回転力（図９において紙面上反時計回り）が生じ、押圧部３１５は電気抵抗変換手段３４５に加圧力を与える。
反対に、使用者が車椅子を後退させようとして把持部３１３に上方向の力を加える、又は把持部３１３を引っ張ると、把手３１０には支軸３２３を支点として回転力（図９において紙面上時計回り）が生じ、押圧部３１６は電気抵抗変換手段３４６に加圧力を与える。

上記実施例では車両として車椅子の例を挙げたが、台車など使用者が操作し、電動の補助力を与えることによって使用者が比較的小さな操作力で動かすことができる車輪を有する小型の車両であれば車椅子に限られなくて適用できる。
上記実施例では操作力の検出手段として圧力センサを使用したが、操作力及びその方向を検出し得るものであればこれに限定されるものではなく、例えばポテンショメータ等を使用することができる。

以上説明したように、本発明に係る電動補助力付小型車両は、電動車台車、電動車椅子、電動乳母車などとして利用することができる。

１ 本体
３ 駆動輪
５ 遊輪
７ モータ
９ コントローラ
１０，１１，１１０，２１０，３１０ 把手
１３，１１３，２１３，３１３ 把持部
１５，１６，１１５，１１６，２１５，２１６，３１５，３１６ 押圧部
１７，１１７，２１７，３１７ 支持部
２０，２１，１２０ 支持腕
２２，１２２，２２２ 把手支持部材
２３，１２３，２２３，３２３ 支軸
２４，１２４ 軸
２６，１２６，２２６ 回動部材
２８，１２８ 回動制限部材
２９ ベアリング
３５，３６ 第２の押圧部
４５，４６，１４５，１４６，２４５，２４６，３４５，３４６ 電気抵抗変換手段，圧力センサ
５５，５６ 第２の電気抵抗変換手段，圧力センサ
１００ 電動補助力付小型車両

Claims (5)

1. 使用者が握る把持部（１３）と、支持部（１７）と、該把持部より該支持部の近くに配置される１対の押圧部（１５，１６）とを有する把手（１０）と、
   前記把手を前記支持部において軸支する支軸（２３）と、前記把持部に加えられる上又は下方向の力の成分に相当する力で前記押圧部によって押圧される力に対応して電気抵抗値を変更する１対の電気抵抗変換手段（４５，４６）とを有する把手支持部材（２２）と
   を具備する電動補助力付小型車両。
2. 使用者が握る把持部（１１３）と、支持部（１１７）と、該把持部より該支持部の近くに配置され押圧される力に対応して電気抵抗値を変更する１対の電気抵抗変換手段（１４５，１４６）とを有する把手（１１０）と、
   前記把手を前記支持部において軸支する支軸（１２３）と、前記電気抵抗変換手段を前記把持部に加えられる上又は下方向の力の成分に相当する力で押圧する１対の押圧部（１１５，１１６）とを有する把手支持部材（１２２）と
   を具備する電動補助力付小型車両。
3. 前記本体が水平面上に置かれるとき、前記把持部は、該把持部の前方から後方にかけて所定角度で後方が下がるように傾斜して取り付けられる請求項１又は２記載の電動補助力付小型車両。
4. 水平方向に旋回する前記把手（１０）の回転角度に対応する力を１対の第２の電気抵抗変換手段（５５，５６）に押圧する１対の第２の押圧部（３５，３６）を有し、前記第２の電気抵抗変換手段は各々前記第２の押圧部から押圧される力に対応して電気抵抗値を変更する請求項１乃至３のいずれか１項記載の電動補助力付小型車両。
5. 前記電気抵抗変換手段及び前記第２の電気抵抗変換手段はいずれも圧力センサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電動補助力付小型車両。

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