JP2014012499A - 電動自動車兼用電動車椅子及び電動車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵ユニットを装着した電動自動車としての使用時において高速走行を可能にした電動自動車兼用電動車椅子を、提供する。
【解決手段】電動車椅子部２のフレーム２１の左右には、インホイールモータ２２を介して駆動輪２３が夫々取り付けられている。操舵ユニット３には、ハンドル４６によって操舵されるフロントタイヤ４１及びスロットルが備えられている。電動車椅子部２のコントローラ本体３６は、コネクタ６０を通じて操舵ユニット３の装着の有無を検出し、操舵ユニット３が装着されている場合にはジョイスティック３７からの制御信号に応じて各インホイールモータ２２を制御し、操舵ユニット３が装着されていない場合にはスロットルからの制御信号に応じて各インホイールモータ２２を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハンドルによって操舵輪を操舵し且つスロットルによって速度調整することで走行が可能となる電動自動車と、操作入力装置によって左右の駆動輪の回転方向及び回転速度を個別に制御することで走行が可能になる電動車椅子とを兼ねる電動自動車兼用電動車椅子及び電動車椅子に関する。

かかる電動自動車兼用電動車椅子は、従来、具体的な提案はなされていない。ただ、特許文献１の図７には、モータ１０６によって後輪３が駆動される車椅子型の車体ユニットＵ１の前端に、三輪車の前輪部分に相当する前輪ユニットＵ２を接続できる構造の乗り物が、記載されている。従って、引用文献１に記載された乗り物は、前輪ユニットＵ２を取り外した状態においては、通常の車椅子と同様に動かすことができるとともに、前輪ユニットＵ２を接続した場合には、ハンドルによって前輪を操舵することによって操縦ができるようになっていると、考えられる。

実用新案第３１２９５８７号公報

しかしながら、特許文献１記載の乗り物では、前輪ユニットＵ２は足こぎ式の前輪２を備えたものに過ぎず、モータ１０６によって後輪３を駆動できるとしても、モータ１０６の制御を前輪ユニットＵ２の有無に応じて変えるものではない。従って、前輪ユニットＵ２の装着時において高速走行を可能にする技術思想を開示するものではなかった。

以上に鑑み、本発明の課題は、電動車椅子としての使用状態において通常の電動車椅子と同様に駆動輪を制御するとともに、操舵ユニットを装着した電動自動車としての使用時において高速走行を可能にした電動自動車兼用電動車椅子を、提供することである。

本発明による電動自動車兼用電動車椅子の第１の態様は、座席の囲むフレーム左右に駆動輪を備えるとともに当該駆動輪の回転軸よりも進行方向前側において前記フレームに取り付けられた左右の補助輪を備えた電動車椅子部と、当該電動車椅子の前端に着脱自在に装着されるとともに、ハンドルによって操舵可能な操舵輪を備えた操舵ユニットとからなる電動自動車兼用電動車椅子であって、前記操舵ユニットが取り外された場合において移動方向及び移動速度についての操作信号を入力するための操作入力装置と、前記操舵ユニットが装着された場合において移動速度についての操作信号を入力するためのスロットルと、前記電動車椅子部に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出する検出手段と、各駆動輪を夫々駆動する一対のモータと、前記検出手段によって前記電動車椅子に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出させ、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていないと検出された場合には、前記電動自動車兼用電動車椅子の速度が第１の上限速度内となるように、前記操作入力装置から入力された操作信号に応じて前記各モータを制御し、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていると検出された場合には、前記電動自動車兼用電動車椅子の速度が第１の上限速度よりも速い第２の上限速度内となるように、前記スロットからの操作信号に応じて前記各モータを制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする。

本発明による電動自動車兼用電動車椅子の第２の態様は、座席の囲むフレームの左右に駆動輪を備えるとともに当該駆動輪の回転軸よりも進行方向前側において前記フレームに取り付けられた左右の補助輪を備えた電動車椅子部と、当該電動車椅子の前端に着脱自在に装着されるとともに、ハンドルによって操舵可能な操舵輪を備えた操舵ユニットとからなる電動自動車兼用電動車椅子であって、前記操舵ユニットが取り外された場合において移動方向及び移動速度についての操作信号を入力するための操作入力装置と、前記操舵ユニットが装着された場合において移動速度についての操作信号を入力するためのスロットルと、前記電動車椅子部に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出する検出手段と、各駆動輪を夫々駆動する一対のモータと、前記検出手段によって前記電動車椅子に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出させ、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていないと検出された場合には、前記操作入力装置から入力された操作信号に応じて前記各モータの回転方向及び回転速度を個別に制御し、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていないと検出された場合には、前記スロットからの操作信号に応じた回転速度で前記各モータを互いに同じ方向に回転させるように制御する制御手段とを、備えたことを特徴とする。
なお、操舵ユニットにおける操舵輪は、一輪に限らず、左右二輪であっても良い。この場合は、後輪駆動の４輪車におけるものと同様のステアリング機構が操舵ユニットに組み込まれれば良い。

以上のように構成された本発明による電動自動車兼用電動車椅子によると、電動車椅子部に操舵ユニットが装着されたことが検出されない間は、各駆動輪を駆動するモータの制御として通常の電動車椅子用の制御がなされるが、電動車椅子部に操舵ユニットが装着されたことが検出されると、各駆動輪を夫々駆動するモータの制御が高速運転用の制御に変更されるので、ハンドルによる操舵輪の操舵及びスロットルの操舵に応じて各駆動輪が夫々回転駆動されて、高速走行が可能になる。

本発明による電動自動車兼用電動車椅子の接合状態における側面図 本発明による電動自動車兼用電動車椅子の分離状態における側面図 電動車椅子部の正面図 キャスターユニットの正面図（ａ）及び側面図（ｂ） 操舵ユニットのモノコックフレーム後端の縦断面図 電動車椅子部の連結フレームと操舵ユニットのモノコックフレームとの接合部分の透過斜視図であって、（ａ）はチャックユニットによる接続ピン解放時の状態を示し、（ｂ）はチャックユニットによる接続ピン係合時の状態を示す。 図６（ａ）の矢印Ａ方向からチャックユニットを見た背面透視図（ａ）及び図６（ｂ）の矢印Ａ方向からチャックユニットを見た背面透視図（ｂ） ジャッキユニットの分解図 電動自動車兼用車椅子に組み込まれた制御システムの回路構成を示すブロック図 ＲＯＭに格納されたメイン制御プログラムに従ったコントローラ本体の処理内容を示すフローチャート ＲＯＭに格納された電動車椅子用プログラムに従ったコントローラ本体の処理内容を示すフローチャート ＲＯＭに格納された電動自動車用プログラムに従ったコントローラ本体の処理内容を示すフローチャート ＲＯＭに格納された操舵ユニット離脱用プログラムに従ったコントローラ本体の処理内容を示すフローチャート

以下、図面に基づいて、本発明による
図１は、本発明による電動ミニカー兼用電動車椅子の一実施形態における電動自動車としての使用状態を示す側面図であり、図２は、電動車椅子としての使用状態を示す側面図であり、図３は、電動車椅子部の正面図である。これら図１乃至図３に示されるように、本実施形態の電動ミニカー兼用車椅子１は、前後に分割可能に構成されており、その後半部分が、単独で電動車椅子として機能し得る電動車椅子部２であり、その前半部分が、主として、ハンドルによって操舵可能な操舵綸を備えた操舵ユニット３である。

先ず、電動車椅子部２は、スチール又はアルミ製のパイプやアングル材を肘掛椅子と略同型に組み上げることによって構成された運転者の座席を囲むシートを兼ねるフレーム２１と、当該フレーム２１の左右の後脚２１ａに相当する部分の外面に夫々インホイールモータ２２，２２を介して回転自在に取り付けられた左右の駆動綸２３，２３と、各駆動輪２３，２３と一体に回転するように各駆動輪２３，２３の内側に固定されたブレーキディスク３４，３４と、各ブレーキディスク３４，３４を外側から挟み込むようにフレーム２１に固定されたブレーキキャリパーユニット３５，３５と、フレーム２１における右手用肘掛に相当する部分２１の先端に取り付けられたコントロールユニット２４と、フレーム２１の後端に取り付けられたバッテリーコネクタ２５と、当該バッテリーコネクタ２５に対して着脱自在に取り付けられたバッテリー２６と、フレーム２１における背もたれ２１ｃの上縁の中央に取り付けられたストップランプ２７及び両端近傍に取り付けられたウィンカーランプ２９，２９と、フレーム２１における座面前縁の両端から夫々前方斜下方へ向けて垂下した一対のステー３０，３０の先端に夫々取り付けられた運転者の足置き用のステップ３１，３１と、フレーム２１における左右の前脚に相当する位置に夫々取り付けられた左右のキャスターユニット３２，３２と、フレーム２１における座面の裏側における前縁近傍から、左右のキャスターユニット３２，３２の間を前方斜め下方へ延びるように固定された連結フレーム３３とを、主要構成として有している。

上述した各構成要素のうち、コントロールユニット２４の上面にはジョイスティック３７が取り付けられているとともに、その前面にはリリースボタン３９が取り付けられている。また、その内部には、コントローラ本体３６及びＲＯＭ３８が取り付けられている。

また、キャリパーユニット３５，３５は、コントローラユニット２４からの制御信号により、ブレーキパッドをブレーキディスク３４に押し当てるアクチュエータを備えている。

また、各キャスターユニット３２，３２は、図４に示すように、鉛直方向にその中心軸を向けてフレーム２１に固定された角筒（第１規制部材に相当）３２１と、この角筒３２１内において軸方向に進退可能且つ回転不能に収容された角柱（第１規制部材に相当）３２２と、角筒３２１の下端に設けられた円形の開口３２１ａを貫通しているとともにその上端が角柱３２２に対して同軸に固定された雄螺子（シャフトに相当）３２３と、その内周面には雄螺子３２３と螺合する雌螺子が切られているとともに、上下方向への移動が図示せぬ規制部材によって規制されたピニオンギア（円形部材に相当）３２４と、雄螺子３２３の下端に対して水平面内で回転自在に取り付けられたフォーク３２５と、フォーク３２５の先端に回転自在に設けられたキャスターホイール（補助輪に相当）３２６と、その回転軸を水平方向且つ進行方向前向きに向けてフレームに固定されたモータ（回転手段に相当）３２７と、モータ３２７の回転軸の先端に固定されてピニオンギア３２４に螺合したウォームギア（回転部材に相当）３２８とから、構成されている。上述したフォーク３２５は、雄螺子３２３の先端に、その軸方向と直行する方向を向けて回転自在に取り付けられたプレートの両端３２５ａを鉛直方向に折り曲げてキャスターホイール３２６を両側から挟み込んだのと等価な構造を有している。フォーク３２５の両端の先端には、キャスターホイール３２６の回転軸３２６ａが貫通しているが、この回転軸３２６ａは、雄螺子３２３の回転軸を中心とした径方向に直交するように当該回転軸からオフセットしている。従って、電動車椅子部２が旋回又はスピンすると、フレーム２１の動きに従ってフォーク３２５が回転するので、キャスターホイール３２６がストレスなく回転することができる。

上述した構成を有するキャスターユニット３２において、モータ３２７がウォームギア３２８を回転させると、これに螺合しているピニオンギア３２４の上下動が図示せぬ規制部材によって規制されている為に、ピニオンギア３２４がその場で回転することとなる。そして、このピニオンギア３２４の雌螺子に螺合している雄螺子３２３の回転が角筒３２１及び角柱３２２によって規制されているので、ピニオンギア３２４の回転により、雄螺子３２３全体が上下に進退することとなる。これにより、キャスターホイール３２６，３２６が昇降するので、各キャスターユニット３２，３２におけるキャスターホイール３２６，３２６を除いた構成が、補助輪昇降手段に相当する。

そして、図２及び図３に示すように、キャスターユニット３２によってキャスターホイール３２６が最も下がった第１の位置にある状態においては、キャスターホイール３２６が路面に接地し、連結フレーム３３に干渉することなく、水平方向に自由に回転できる。他方、図１に示すように、キャスターユニット３２によってキャスターホイール３２６が最も上昇した第２の位置にある状態においては、キャスターホイール３２６は路面から完全に離れて、多少の路面の凸部を乗り越えても、これに接触することがない。

連結フレーム３３の先端は、ステップ３１の下方において水平方向を向くように屈曲して途切れている。その先端面３３ａは、進行方向に直行する垂直面となっており、その中央と左右の縁との中間点に、夫々、連結ピン３３１，３３１が垂直に突出するように固定されている。これら各連結ピン３３１，３３１の先端は、各連結ピン３３１，３３１の軸よりも大径な半球状に、形成されている。

次に、操舵ユニット３は、フロントタイヤ３１と、このフロントタイヤ３１の回転軸の両端を夫々の先端近傍にて軸支する一対のフロントフォーク４２，４２と、左右のフロントフォーク４２，４２の上端に架け渡されたステアリングヘッド４３と、ステアリングヘッド４３の中心において各フロントフォーク４２，４２と平行に固定されたステアリングコラム４４と、このステアリングコラム４４を所定のキャスター角をなすように傾けて回転自在に支持するモノコックフレーム４５と、このモノコックフレーム４５の上端を突き抜けたステアリングコラム４４の上端に対してＴ字状に固定されたハンドル４６と、ハンドル４６の中央部において前方に向けて固定されたヘッドライト４７と、ヘッドライト４７の左右に固定された一対のウインカーランプ４８，４８と、ハンドル４６の左端に設けられたリアブレーキレバー４９と、ハンドル４６の中央部において後方に向けて取り付けられた後退ボタン５０と、ハンドル４６の中央部において上方に向けられて設けられたスピードメータ５７と、フロントタイヤ４１の操舵角を検出するためにモノコックフレーム４５内に内蔵された操舵角センサ５１と、電動車椅子部２の連結ピン３３１，３３１を銜え込んで固定するためにモノコックフレーム４５内に内蔵されたチャックユニット５２と、操舵ユニット３を自立させるためのモノコックフレーム４５の底部近傍に内蔵された左右一対のジャッキユニット５３，５３と、操舵ユニット３内の各センサー類からの検出信号をコントローラ本体２４に中継するとともに、コントローラ本体２４から各アクチュエータ類５２，５３及び灯火類４７，４８やスピードメータ５７への制御信号を中継するサブコントローラ５４とを、主要な構成要素として有している。

なお、図１〜図３には図示されていないが、ハンドル４６の右端部には、ハンドル４６の軸周りに回転させることによってスロットル開度信号（移動速度についての操作信号）を生じるスロットル５５（図９）及びウインカーボタン５９（図９）が設けられているとともに、ハンドル４６の左端近傍には、リアブレーキレバー４９の押し込み量を検出するリアブレーキセンサ５６（図９）が設けられている。さらに、ハンドル４６の右端近傍には、フロントタイヤ４１のハブに組み込まれた機械式のフロントブレーキ５８を操作するためのフロントブレーキレバーが、取り付けられている。

上述した各構成要素のうち、モノコックフレーム４５は、ステアリングコラム４４を軸支している部分から下方へ延び、フロントフォーク４２，４２やフロントタイヤ４１を後方からカバーするように左右に広がった状態のまま、後方へ水平に伸びている。図５及び図６に示すように、このモノコックフレーム４５の後端部４５ａは箱状形状をなしており、その後端面４５ｂは、進行方向に直行する垂直面になっている。この後端面４５ｂは、電動車椅子部２との接続時においては、電動車椅子部２の連結フレーム３３の先端面３３ａと密着するので、その寸法及び地上からの高さは、連結フレーム３３の先端面３３ａと同一となっている。

このモノコックフレーム４５の後端面４５ｂには、電動車椅子部２との接続時において連結ピン３３１，３３１が侵入する一対の貫通孔４５ｃ，４５ｃが穿たれている。上述したチャックユニット５２は、このようにしてモノコックフレーム４５の先端部４５ａ内に侵入した各連結ピン３３１，３３１を先端部４５ａ内において係止する機構である。このチャックユニット５２は、モノコックフレーム４５の後端面４５ｂと連結フレーム３３の先端面３３ａとが密着して、各連結ピン３３１，３３１が貫通孔４５ｃ，４５ｃに侵入したときに、当該各連結ピン３３１，３３１を左右から挟み込んでそのフランジ状に拡大した先端の半球状部３３１，３３１にその根元側から係合してその脱落を規制する２個一組計４個の係止部材５２１，５２１，５２１，５２１と、各係止部材５２１，５２１，５２１，５２１の下端に夫々一体に設けられたナット５２１ａ，５２１ｂ，５２１ａ，５２１ｂと、各ナット５２１ａ，５２１ｂ，５２１ａ，５２１ｂに夫々螺合したシャフト５２２と、このシャフト５２２の右端にユニバーサルジョイント５２３を介してその回転軸が接続されたモータ５２４と、シャフト５２２の左端を軸支するようにモノコックフレーム４５の先端部４５ａ内に固定された軸受５２５とを、主要構成としている。

なお、各係止部材５２１，５２１，５２１，５２１は、図示せぬ規制部材により、上述した状態に各連結ピン３３１，３３１を係止できる位置において、左右方向にのみ移動可能に支持されている。また、モータ５２４及び軸受５２５は、上述したように位置規制された各係止部材５２１，５２１，５２１，５２１の各ナット５２１ａ，５２１ｂ，５２１ａ，５２１ｂに螺合する位置において、シャフト５２２を、後端面４５ｂと平行且つ水平に保持している。

また、図７に示すように、各連結ピン３３１，３３１に対して左側から係合する係止部材５２１，５２１のナット５２１ａ，５２１ａの雌螺子は右螺子であり、シャフト５２２における当該ナット５２１ａ，５２１ａに螺合する箇所には右螺子の雄螺子５２２ａ，５２２ａが切ってある。他方、各連結ピン３３１，３３１に対して右側から係合する係止部材５２１，５２１のナット５２１ｂ，５２１ｂの雌螺子は左螺子であり、シャフト５２２における当該ナット５２１ｂ，５２１ｂに螺合する箇所には右螺子の雄螺子５２２ｂ，５２２ｂが切ってある。

従って、図６（ａ），図７（ａ）に示すように、モータ５２４から見てシャフト５２２を時計方向に回転させると、各対の係止部材５２１，５２１の間隔が拡大し、それにより、各連結ピン３３１，３３１の半球部３３１ａ，３３１ａとの係合が外れ、貫通孔４５ａ，４５ａから連結ピン３３１，３３１を抜き出すことが可能になる。他方、図６（ｂ），図７（ｂ）に示すように、モータ５２４から見てシャフト５２２を反時計方向に回転させると、各対の係止部材５２１，５２１の間隔が狭まり、各連結ピン３３１，３３１の半球部３３１ａ，３３１ａに係合し、貫通孔４５ａ，４５ａから連結ピン３３１，３３１を抜き出すことが不可能となり、これにより、電動車椅子部２と操舵ユニット２とが強固に接続される。

次に、上述したモノコックフレーム４５におけるフロントタイヤ４１を後方からカバーする部分も、図５に示すように箱型となっており、その内部における左右両端近傍に、一対のジャッキユニット５３，５３が内蔵されている。図５及び図８に示すように、各ジャッキユニット５３，５３は、下端が後方へ向くように傾けられてモノコックフレーム４５内に固定された角筒５３１と、この角筒５３１内において軸方向に進退可能且つ回転不能に収容された角柱５３２と、その上端が角柱５３２に対して同軸に固定された雄螺子５３３と、その内周面には雄螺子５３３と螺合する雌螺子が切られているとともに、上下方向への移動が図示せぬ規制部材によって規制されたピニオンギア５３４と、雄螺子５３３の下端に対して全方向に傾動可能に接続された円盤状のジャッキパッド５３５と、その回転軸を水平方向且つ後端面４５ｂと平行な方向に向けてモノコックフレーム４５内に固定されたモータ５３７と、モータ５３７の回転軸に対して、ユニバーサルジョイント５３８を介して接続されたシャフト５３９と、このシャフト５３９に回転不可能に嵌められてピニオンギア５３４に螺合したウォームギア５３８と、シャフト５３９の先端を軸支する軸受５３６とから、構成されている。

上述した構成を有するジャッキユニット５３において、モータ５３７がウォームギア５３８を回転させると、これに螺合しているピニオンギア５３４の上下動が図示せぬ規制部材によって規制されている為に、ピニオンギア５３４がその場で回転することとなる。そして、このピニオンギア５３４の雌螺子に螺合している雄螺子５３３の回転が角筒５３１及び角柱５３２によって規制されているので、ピニオンギア５３４の回転により、雄螺子５３３全体が上下に進退することとなる。これにより、脚部に相当するジャッキパッド５３５が昇降するので、各ジャッキユニット５３，５３におけるジャッキパッド５３５，５３５を除いた構成が、脚部昇降手段に相当する。

そして、図２に示すように、各ジャッキユニット５３，５３によって各ジャッキパッド５３５，５３５が最も下がった第１の位置にある状態においては、各ジャッキパッド５３５，５３５はモノコックフレーム４５の下面に開けられた貫通孔４５ｄから突出して地面に接地し、フロントタイヤ４１を含めた３点において、モノコックフレーム４５の後端面４５ｂの高さを電動車椅子部２の連結フレーム３３の先端面３３ａと同じ高さに維持しつつ、操舵ユニット３を自立させる。他方、図１に示すように、各ジャッキユニット５３，５３によって各ジャッキパッド５３５，５３５が最も上昇した第２の位置にある状態においては、各ジャッキパッド５３５，５３５はモノコックフレーム４５内に収容されるので、走行の妨げとはならない。

次に、上述した各構成要素を制御するための回路構成を、図９に示す。この図９に示されるように、電動車椅子部２内において、上述したジョイスティック３７及びリリースボタン３９は、コントローラ本体３６に接続され、運転手による操作に応じた信号をコントローラ本体３６に入力する。なお、ジョイスティック３７は、運転手によって何れかの方向に倒された場合には、倒された方向及び倒された角度を夫々示す操作信号をコントローラ３６に入力し、運転手によって捩じられた場合には、その回転方向及び回転角度を夫々示す操作信号をコントローラ３６に入力する。

また、ＲＯＭ３８は、コントローラ本体３６に接続されており、コントローラ本体３６によって読み出されて実行される各種プログラムを格納している。これらのプログラムの内容については、図１０〜図１３を参照して、後述する。

また、バッテリー２６もコントローラ本体３６に接続され、コントローラ本体３６に駆動電力を供給する。

また、コントローラ本体３６は、ブレーキキャリパーユニット３５，３５、インホイールモータ２２，２２，キャスターユニット３２，３２（のモータ３２１，３２１），ストップランプ２８及び各ウィンカーランプ２９，２９に接続され、これら各部に駆動電流を供給して動作させる。

他方、操舵ユニット３内のサブコントローラ５４とコントローラ本体３６とは、ＣＡＮ（Controller Area Network），ＬＩＮ（Local Interconnect Network ）等の車載ネットワークＮを通じて、相互に通信可能に構成されている。この車載ネットワークＮは、電動車椅子部２の連結フレーム３３の先端面３３ａに設けられたコネクタ６０（図６）と操舵ユニット２のモノコックフレーム４５の後端面４５ｂに設けられたコネクタ６１との接続を通じて、連通する。従って、チャックユニット５２が動作する以前に、両コネクタ６０，６１が相互に接続されることにより、コントローラ本体３６とサブコントローラ５４との間の車載ネッとワークＮが連通し、両者間の通信及び前者から後者への電力供給が可能となる。

サブコントローラ５４は、上述したように、ウィンカーボタン５９，後退ボタン５０，リアブレーキセンサ５６，スロットル５５及び操舵角センサー５１から入力された信号を、パケット化して、コントローラ本体３６へ送信する。また、サブコントローラ５４は、コントローラ本体３６からパケット化されて送信されてきたウィンカーランプ４８，スピードメータ５７，チャックユニット５２（のモータ５２４），各ジャッキユニット５３，５３（のモータ５３７，５３７）宛の制御信号を受信し、これら各部に対して駆動電流を供給して動作させる。

以下、図１０〜図１３を参照し、コンピュータであるコントローラ本体３６が記録媒体であるＲＯＭ３８内に格納されている各プログラムを読み込むことによって実行する処理の内容を、説明する。

図１０に示すメイン制御プログラムによる処理は、図示せぬメインキーのイグニッションＯＮ等の操作によりコントローラ本体３６に主電源が投入されることにより、スタートする。スタート後最初のＳ０１では、コントローラ本体３６は、操舵ユニット３の検出処理を実行する（検出手段に相当）。この検出処理は、例えば、サブコントローラ５４宛の応答要求メッセージを車載ネットワークＮへ送信し、これに応じてサブコントローラ５４からの応答メッセージが受信された場合に操舵ユニット３が検出されたものと認定する処理であっても良いし、車載ネットワークＮを構成する特定信号線のインピーダンスや抵抗値の検出値に基づいて操舵ユニット３の有無を判定する処理であっても良いし、別途マイクロスイッチを連結フレーム３３の先端面に設け、このマイクロスイッチがモノコックフレーム４５の先端面４５ｂによって押圧されているかどうかに基づいて操舵ユニット３の有無を判定する処理であっても良い。

次のＳ０２では、制御手段としてのコントローラ本体３６は、Ｓ０１での操舵ユニット検出処理の結果に基づいて、操舵ユニット３が検出されたか否かを判定する。そして、操舵ユニット３が検出された場合には、処理をＳ０４へ進め、操舵ユニット３が検出されていない場合には、処理をＳ０３へ進める。

Ｓ０３では、コントローラ本体３６は、各インホイールモータ２２，２２を制御するために図１０の処理とは並行に実行されるモータ制御プログラムを、ＲＯＭ３８から読み出した電動車椅子用プログラムに切り返る。なお、既に起動されているモータ制御プログラムが電動車椅子用プログラムである場合には、このＳ０３は、スキップされる。

図１１は、電動車椅子用プログラムによる処理の流れを示すフローチャートである。このプログラムによる処理がスタートして最初のＳ１１では、コントローラ本体３６は、ジョイスティック３７から入力される操作信号に基づいて、ジョイスティック３７が傾けられているのか捻られているのか或いは何ら操作されていないのかを、検出する。そして、コントローラ本体３６は、何ら操作されていない場合には、処理をＳ１９へ進め、ジョイスティック３７が傾けられている場合には処理をＳ１６へ進め、ジョイスティック３７が捻られている場合には処理をＳ１３へ進める。

Ｓ１３では、コントローラ本体３６は、ジョイスティック３７から入力されている操作信号に基づいて、ジョイスティック３７の回転方向及び回転角度を検出する。

次のＳ１４では、コントローラ本体３６は、Ｓ１３にて検出された回転方向に応じて左右のインホイールモータ２２，２２の回転方向を夫々決定する。この場合、ジョイスティック３７の回転方向が時計方向であれば、左側のインホイールモータ２２の回転方向は前転に、右側のインホイールモータ２２の回転方向は後転に、夫々決定される。逆に、ジョイスティック３７の回転方向が反時計方向であれば、左側のインホイールモータ２２の回転方向は後転に、右側のインホイールモータ２２の回転方向は前転に、夫々決定される。

次のＳ１５では、コントローラ本体３６は、Ｓ１３にて検出された回転角度に応じた角速度で、左右のインホイールモータ２２，２２を、夫々、Ｓ１４にて決定した回転方向へ夫々回転させる。その結果、電動車椅子部２は、その場所を移動することなくスピンする。Ｓ１５を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ１１へ戻す。

一方、Ｓ１６では、コントローラ本体３６は、ジョイスティック３７から入力されている操作信号に基づいて、ジョイスティックの傾き方向及び傾き角度を検出する。

次のＳ１７では、コントローラ本体３６は、Ｓ１６にて検出されたジョイスティック３７の傾き方向に応じて、左右のインホイールモータ２２，２２の回転方向及び回転比率を決定する。この場合、前進方向を０度として、時計回りにジョイスティック３７の傾き方向を定義すると、傾き方向が０度である場合には、両インホイールモータ２２，２２の回転方向は前転であり、その回転比率は５０：５０であると決定される。同様に、傾き方向が１８０度である場合には、両インホイールモータ２２，２２の回転方向は後転であり、その回転比率は５０：５０であると決定される。また、傾き方向が９０度である場合には、両インホイールモータ２２，２２の回転方向は前転であり、左右の回転比率は１００：０であると決定される。同様に、傾き角度が２７０度である場合には、両インホイールモータ２２，２２の回転方向は前転であり、左右の回転比率は０：１００であると決定される。これらの中間の傾き方向においては、上記した各方向との偏角に応じて回転比率が按分される。

次のＳ１８では、コントローラ本体３６は、両インホイールモータ２２，２２の角速度の比率がＳ１７にて決定した回転比率となるとともに両者の平均がＳ１６にて検出された傾き角度に応じた角速度となるように、両インホイールモータ２２，２２の角速度を夫々決定し、両インホイールモータ２２，２２を、Ｓ１７にて決定した回転方向に、決定した角速度で回転させる。その結果、ジョイスティック３７の傾き方向が２７０度〜０度〜９０度の範囲であれば駆動輪２３，２３が前転し、ジョイスティック３７の傾き方向の０°からの偏角の向きに応じた方向へ、その偏角の大きさに反比例した半径で、ジョイスティック３７の傾き角度に応じた速度（ただし、上限は６ｋｍ／ｈ）で直進前進又は旋回前進する。同様に、ジョイスティック３７の傾き方向が９０°を超え且つ２７０度未満の範囲であれば駆動輪が後転し、ジョイスティック３７の傾き方向の１８０°からの偏角の向きに応じた方向へ、その偏角の大きさに反比例した半径で、ジョイスティック３７の傾き角度に応じた速度（ただし、上限は６ｋｍ／ｈ）で直進後退又は旋回後退する。Ｓ１８を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ１１へ戻す。

一方、Ｓ１９では、コントローラ本体３６は、それまで回転させていた両インホイールモータ２２，２２を、いずれも停止させる。Ｓ１９を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ１１へ戻す。

図１０に戻り、Ｓ０３を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ０１へ戻す。
一方、Ｓ０４では、制御手段としてのコントローラ本体３６は、チャックユニット５２のモータ５２４によってシャフト５２２を、反時計方向へ所定トルクにて限界まで回転させる。これにより、電動車椅子部２の連結ピン３１１，３１１が操舵ユニット３の貫通孔４５ｃ，４５ｃに挿入された場合には、チャックユニット５２によってその抜けが防止され、既に操舵ユニット３が装着されている場合には増し締めがなされるので、安全性が高くなっている。

次のＳ０５では、制御手段としてのコントローラ本体３６は、各キャスターユニット３２，３２のモータ３２７，３２７に対してキャスターホイール３２６，３２６を引き上げさせるとともに、各ジャッキユニット５３，５３のモータ５３７，５３７に対してジャッキパッド５３５，５３５を引き上げさせる。すでにこれらが引き上げられている場合にも各モータ３２７，５３７を所定トルクにて限界まで回転させることにより、安全性が確実にされているのである。

次のＳ０６では、制御手段としてのコントローラ本体３６は、各インホイールモータ２２，２２を制御するために図１０の処理とは並行に実行されるモータ制御プログラムを、ＲＯＭ３８から読み出した電動自動車用プログラムに切り返る。なお、既に起動されているモータ制御プログラムが電動自動車用プログラムである場合には、このＳ０６は、スキップされる。

図１２は、電動自動車用プログラムによる処理の流れを示すフローチャートである。このプログラムによる処理がスタートして最初のＳ２０では、コントローラ本体３６は、後退ボタン５０が押されているか否かを判断する。そして、後退ボタン５０が押されている場合には、処理をＳ２５へ進め、後退ボタン５０が押されていない場合には、処理をＳ２１へ進める。

Ｓ２１では、コントローラ本体３６は、スロットル５５からの操作信号に基づいて、スロットル開度（スロットルの回転角）を検出する。

次のＳ２２では、コントローラ本体３６は、操舵角センサー５１からの入力信号に基づいて、フロントタイヤ４１の操舵角の方向及び大きさを検出する。

次のＳ２３では、コントローラ本体３６は、Ｓ２２にて検出された操舵角の方向及び大きさに基づいて、左右のインホイールモータ２２，２２の回転比率を決定する。即ち、フロントタイヤ４１が直進方向を向いている場合には、左右のインホイールモータ２２，２２の回転比率を５０：５０と決定する。これに対して、フロントタイヤ４１が左右の何れかの方向に切られている場合には、その操舵角の方向及び角度に応じた半径で電動自動車が旋回するので、左右の駆動輪２３，２３の回転量はその旋回中心からの半径に比例する。従って、左右の駆動輪２３，２３を駆動する場合においても、駆動量に差を付けるための所謂ディファレンシャル制御が必要となる。そのため、コントローラ本体３６は、操舵角の方向及び大きさに基づいて所定の関数を適用するかルックアップテーブルを読み出す等して、対応する回転比率を求めるのである。

次のＳ２４では、コントローラ本体３６は、両インホイールモータ２２，２２の角速度の比率がＳ２３にて決定した回転比率となるとともに両者の平均がＳ２１にて検出されたスロットル開度に応じた角速度となるように、両インホイールモータ２２，２２の角速度を夫々決定し、両インホイールモータ２２，２２を、決定した角速度で前転させる。その結果、運転者がハンドル４６を向けた方向へ、スロットル５５の回転角に応じた速度（ただし、上限は６０ｋｍ／ｈ）で直進前進又は旋回前進する。Ｓ２４を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ２０へ戻す。

一方、Ｓ２５では、コントローラ本体３６は、コントローラ本体３６は、操舵角センサー５１からの入力信号に基づいて、フロントタイヤ４１の操舵角の方向及び大きさを検出する。

次のＳ２６では、コントローラ本体３６は、Ｓ２５にて検出された操舵角の方向及び大きさに基づいて、左右のインホイールモータ２２，２２の回転比率を決定する。即ち、フロントタイヤ４１が直進方向を向いている場合には、左右のインホイールモータ２２，２２の回転比率を５０：５０と決定する。これに対して、フロントタイヤ４１が左右の何れかの方向に切られている場合には、その操舵角の方向及び角度に応じた距離（Ｒ）で電動自動車が旋回するので、左右の駆動輪２３，２３の回転量はその旋回中心からの半径に比例する。従って、左右の駆動輪２３，２３を駆動する場合においても、駆動量に差を付けるための所謂ディファレンシャル制御が必要となる。そのため、コントローラ本体３６は、操舵角の方向及び大きさに基づいて所定の関数を適用するかルックアップテーブルを読み出す等して、対応する回転比率を求めるのである。

次のＳ２７では、コントローラ本体３６は、両インホイールモータ２２，２２の角速度の比率がＳ２３にて決定した回転比率となるとともに両者の平均が所定の低速な角速度となるように、両インホイールモータ1２２，２２の角速度を夫々決定し、両インホイールモータ２２，２２を、決定した角速度で後転させる。その結果、運転者がハンドル４６を向けた方向へ、所定の低速で、直進後退又は旋回後退する。Ｓ２７を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ２０へ戻す。

図１０に戻り、Ｓ０６を完了すると、コントローラ本体３６は、処理をＳ０７へ進める。Ｓ０７では、コントローラ本体３６は、道路交通法に応じた保安部品の動作を制御する。例えば、リアブレーキレバー４９が押されたことをリアブレーキセンサ５６が検出した場合には、コントローラ本体３６は、各ブレーキキャリパーユニット３５，３５を制御して、リアブレーキレバー４９が押された強さに応じた強さでブレーキパッドをブレーキディスク３４，３４に押し当てさせる。また、ウィンカーボタン５９が操作された場合には、それに対応したウィンカーランプ２９を点滅させる。また、各インホイールモータ２２，２２の回転速度に基づいて算出される電動自動車の速度を、メータ５７に表示させる。また、ヘッドライト４７を常時転送させるとともに、何れかのブレーキレバーが操作された場合には、ストップランプ２８を点灯させる。このようにしてＳ０７を完了すると、コントローラ本体３６は処理をＳ０１に戻す。

以上の各処理が実行されている間にリリースボタン３９が押下されると、コントローラ本体３６は、他の実行中の処理と並行に、図１３に示す接続ユニット離脱用プログラムに従った処理を、割り込みスタートさせる。そして、最初のＳ３１において、コントローラ本体３６は、両インホイールモータ２２，２２が停止中であるかどうかをチェックする。そして、何れかのインホイールモータ２２，２２が動作中であると判断した場合には、電動車椅子部２から操舵ユニット３を分離させることはできないので、当該処理をそのまま終了させる。

これに対して、両インホイールモータ２２，２２が停止中であると判断した場合には、コントローラ本体３６は、Ｓ３２において、各キャスターユニット３２，３２のモータ３２７，３２７に対してキャスターホイール３２６，３２６を降下させて接地させるとともに、各ジャッキユニット５３，５３のモータ５３７，５３７に対してジャッキパッド５３５，５３５を降下させて接地させる。

次のＳ３３では、制御手段としてのコントローラ本体３６は、チャックユニット５２のモータ５２４によってシャフト５２２を、時計方向へ回転させる。これにより、電動車椅子部２の連結ピン３１１，３１１に対する各係合部材５２１，５２１，５２１，５２１の係合が外れ、連結ピン３１１，３１１を操舵ユニット３の貫通孔４５ｃ，４５ｃから引抜可能となる。

以上の構成を有しているために、電動車椅子部２が操舵ユニット３から分離された状態においては、キャスターホイール３２６が降下して設置しているとともに、モータ制御プログラムとして図１１に示す電動車椅子用プログラムのみが実行されるので（Ｓ０３）、運転者は、通常の電動車椅子と同様に、ジョイスティック３７を操作することによって、電動車椅子部２を動作させることができる。この場合、最大速度は６ｋｍ／ｈに制限されるが、運転手がジョイスティック３７を捻ることにより、左右の駆動輪２３，２３を相互に逆方向に回転させて、その場で電動車椅子部３をスピンさせることも可能である。

運転者が、高速運転をしたい場合には、ジャッキパッド５３５，５３５が降下して接地していることによって自立している操舵ユニット３に対して、その後方から電動車椅子部３を接近させる。この時、電動車椅子部３の連結フレーム３３の前端面３３ａと操舵ユニット３の後端面４５ｂとは相互に同じ高さにあり、各連結ピン３１１，３３１の中心軸と各貫通孔４５ｃ，４５ｃの中心軸とは相互に同じ高さにある。従って、運転手が操舵ユニット３の後方から電動車椅子部３を接近させるだけで、各連結ピン３１１，３３１を操舵ユニット３の貫通孔４５ｃ，４５ｃに同時に挿入させ、電動車椅子部３の連結フレーム３３の前端面３３ａと操舵ユニット３の高端面４５ｂとを密着させることができる。

このようにして両者を密着させると、電動車椅子部２側のコネクタ６０と操舵ユニット３側のコネクタ６１とが相互に接続され、コントローラ本体３６は車載ネットワークＮを通じてサブコントローラ５４と通信できるようになる。その結果、コントローラ本体３６は、操舵ユニット３を検出し（Ｓ０１，Ｓ０２：Ｙｅｓ）、チャックユニット５２によって各連結ピン３１１，３１１を係合させてその抜けを防止する（Ｓ０４）。これにより、左右の駆動輪２３，２３及びフロントタイヤ４１の三点での自立が可能となるので、コントローラユニット５２は、不要となった各キャスターホイール３２６，３２６及びジャッキパッド５３５，５３５を、夫々、キャスターユニット３２，３２，ジャッキユニット５３，５３によって引き上げさせる（Ｓ０５）。

これにより、左右の駆動輪２３，２３及び操舵輪であるフロントタイヤ４１の計３輪のみによって、電動自動車兼用電動車椅子１を、電動自動車として動作させることが可能になる。即ち、以後、モータ制御プログラムは電動自動車用プログラムに切り替わり（Ｓ０７）、ハンドル５８による操作及びスロットル５５による速度制御が可能になり、その最高時速が６０ｋｍ／ｈまでの高速走行が可能になる。

電動自動車として移動して目的地に到着すると、建物内に入ったり小回りする必要が生じるので、運転手は、電動車椅子部２から操舵ユニット３を離脱させるために、リリースボタン３９を押下する。この時、未だ電動自動車兼用電動車椅子１が走行中であると、危険防止のため、操舵ユニット３の離脱は拒否されてしまう（Ｓ３１：Ｎｏ）。そこで、運転手は、電動自動車兼用電動車椅子１を停止させた状態で、リリースボタン３９を押下する。

すると、先ず、コントローラ本体３６が、各キャスターユニット３２，３２及びジャッキユニット５３，５３によって各キャスターホイール３２６，３２６及びジャッキパッド５３５，５３５を降下させて、接地させる。これにより、電動車椅子部２と操舵ユニット３とを分離させても、両者夫々自立できるようになったので、コントローラ本体３６は、チャックユニット５２によって連結ピン３１１，３１１を解放させる。

この後、電動車椅子部２を単独で動作させるには、モータ制御プログラムを電動車椅子用プログラムに切り換える必要がある。そこで、運転者は、後退ボタン５０を押す。これにより、電動車椅子部２の接続フレーム３３の前端面３３ａが操舵ユニット３の高端面から離間して、コネクタ６０，６１同士の接続が外れる。これにより、コントローラ本体３６は、操舵ユニット３が検出できないと判断し（Ｓ０１，Ｓ０２：Ｎｏ）、モータ制御プログラムを電動車椅子用プログラムに切り替えるのである（Ｓ０３）。従って、電動車椅子部２の後退は直ちに停止し（Ｓ１９）、以後、上述したように、電動車椅子部２単体で動作するようになるのである。

１ 電動自動車兼用電動車椅子
２ 電動車椅子部
３ 操舵ユニット
２１ フレーム
２２ インホイールモータ
２３ 駆動輪
３２ キャスターユニット
３６ コントローラ本体
３７ ジョイスティック
３８ ＲＯＭ
４１ フロントタイヤ
４５ モノコックフレーム
４６ ハンドル
５２ チャックユニット
５３ ジャッキユニット
５４ サブコントローラ
５５ スロットル
６０ コネクタ
６１ コネクタ
３２６ キャスターホイール
５３５ ジャッキパッド
Ｎ 車載ネットワーク

Claims (4)

1. 座席の囲むフレーム左右に駆動輪を備えるとともに当該駆動輪の回転軸よりも進行方向前側において前記フレームに取り付けられた左右の補助輪を備えた電動車椅子部と、当該電動車椅子の前端に着脱自在に装着されるとともに、ハンドルによって操舵可能な操舵輪を備えた操舵ユニットとからなる電動自動車兼用電動車椅子であって、
   前記操舵ユニットが取り外された場合において移動方向及び移動速度についての操作信号を入力するための操作入力装置と、
   前記操舵ユニットが装着された場合において移動速度についての操作信号を入力するためのスロットルと、
   前記電動車椅子部に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出する検出手段と、
   各駆動輪を夫々駆動する一対のモータと、
   前記検出手段によって前記電動車椅子に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出させ、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていないと検出された場合には、前記操作入力装置から入力された操作信号に応じて前記各モータの回転方向及び回転速度を個別に制御し、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていないと検出された場合には、前記スロットからの操作信号に応じた回転速度で前記各モータを互いに同じ方向に回転させるように制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする電動自動車兼用電動車椅子。
2. 前記操作入力装置は、その傾斜方向に対応した移動方向についての操作信号及びその傾斜角度に対応した移動速度についての操作信号を制御手段に入力するジョイスティックである
   ことを特徴とする請求項１記載の電動自動車兼用電動車椅子。
3. 前記スロットルは、前記操舵ユニットに設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の電動自動車兼用電動車椅子。
4. 座席の囲むフレーム左右に駆動輪を備えるとともに当該駆動輪の回転軸よりも進行方向前側において前記フレームに取り付けられた左右の補助輪を備えた電動車椅子部と、当該電動車椅子の前端に着脱自在に装着されるとともに、ハンドルによって操舵可能な操舵輪を備えた操舵ユニットとからなる電動自動車兼用電動車椅子であって、
   前記操舵ユニットが取り外された場合において移動方向及び移動速度についての操作信号を入力するための操作入力装置と、
   前記操舵ユニットが装着された場合において移動速度についての操作信号を入力するためのスロットルと、
   前記電動車椅子部に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出する検出手段と、
   各駆動輪を夫々駆動する一対のモータと、
   前記検出手段によって前記電動車椅子に対する前記操舵ユニットの装着の有無を検出させ、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていないと検出された場合には、前記電動自動車兼用電動車椅子の速度が第１の上限速度内となるように、前記操作入力装置から入力された操作信号に応じて前記各モータを制御し、前記電動車椅子に対して前記操舵ユニットが装着されていると検出された場合には、前記電動自動車兼用電動車椅子の速度が第１の上限速度よりも速い第２の上限速度内となるように、前記スロットからの操作信号に応じて前記各モータを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする電動自動車兼用電動車椅子。

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