JP2014064619A

JP2014064619A - 電動車椅子

Info

Publication number: JP2014064619A
Application number: JP2012210243A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Nakao; 憲彦中尾
Original assignee: QUEST ENGINEERING KK
Current assignee: QUEST ENGINEERING KK
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】非通電時にブレーキがかかり駆動輪が固定される無励磁作動型の電磁ブレーキを備えた電動車椅子において、バッテリ上がりや制御系の故障など異常発生時に、簡便な方法で当該電磁ブレーキを解除して、手押し移動等による緊急避難が可能な電動車椅子を提供する。
【解決手段】非通電時にブレーキがかかり駆動輪が固定される無励磁作動型の電磁ブレーキ３０７，３０８を備えた電動車椅子に、電磁ブレーキの制御回路を外部バッテリからの電力で制御に切り替える事のできる切替手段３１０及び携行可能な小型の予備バッテリを乾電池で構成する事によって、簡便な方法で電磁ブレーキ３０７，３０８を解除する手段が実現でき、異常発生時にも手押し移動等による緊急避難が可能な電動車椅子を実現することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、電動機により駆動される、駐車時に電磁ブレーキを使用する電動車椅子に関するものである。

身体に障害がある場合または高齢により歩行が困難な場合の移動手段として、電動機により駆動する電動車椅子が広く利用されている。この電動車椅子は、左右１対の駆動車輪に電動機（モーター）が、適切な電動手段によって連結されていて、一方乗員は、手元に設けられている操縦手段により進行方向を入力して電動車椅子を動作させる。

図１に電動車椅子を例示するが、左右の駆動輪に減速機を包含する電動機（モーター）が連結され、乗員は目的とする方向へ操縦手段のジョイスティック型操作手段のレバーを倒すことによって、その操作量に則した信号がコントローラに送られ左右の電動機（モーター）を起動する条件が決定され、その条件に従ってバッテリからの電気エネルギーを電動機（モーター）に供給し電動車椅子を駆動する。この従来例による電動車椅子は、国際的に標準型として利用されている。この様な電動車椅子では、特許文献１に例示されるように電動モーターがOFFした際にONしてモーターの回転をロックする無励磁動作型電磁ブレーキを備え、付属するクラッチ機構を介して電動モーターの駆動力または制動力を車輪に伝達して走行、制動制御する物が知られている。
特開２０００−７０３０９号公報

操縦手段のジョイスティックは、レバーを倒す方向および倒す角度により、走行方向や車速の情報として扱われる。一方停止する場合は、ジョイスティックをニュートラル、つまり垂直の中立位置になすことでなされる。ジョイスティック、レバーがニュートラルの位置となった場合、停止指示信号としてコントローラは見なし、一定の原則比率により車椅子をスムーズに停止させる。ジョイスティックのニュートラル位置は、レバーの中立位置であり、レバーから手を離せば、自動的にその位置に戻る機構となっている。電動車椅子は、その安全性を確かなものとする為、停車手段として、電動機（モーター）の電力回生によるブレーキにあわせ、電磁ブレーキを付加させるのが通常である。この電磁ブレーキは一般に無励磁動作型と言われる物で、非通電時にブレーキが動作する物であり、前記電動機（モーター）によるブレーキ動作と併用して安全で快適な停止を実現する。ところが、この電磁ブレーキは、電動車を動作させる場合、コントローラからの制御によって、バッテリの電力を使って解除させておく必要があり、そのため、コントローラが故障してしまったり、バッテリの残電力が電磁ブレーキ解除に満たなくなった等の異常状態場合、この電磁ブレーキが解除できず、手押し動作も不可能となってしまうため、電磁ブレーキによる制動のかかっている電動機（モーター）と駆動輪の間にクラッチを設けて、当該異常状態においては、手動でクラッチを切り離して、駆動輪がフリーに動けるようにするための手動クラッチ機構が必要となると言う問題点があった。

本発明は、無励磁動作型電磁ブレーキの制御が不可能となった場合に、コントローラと電磁ブレーキ間の結線を切断し、外部から電磁ブレーキに電力を供給することを可能とする事を特徴とする。

本発明の電動車椅子は、コントローラ故障やバッテリ上がり等前記異常状態においても、無励磁動作型電磁ブレーキが解除保持されるため、手動クラッチ機構を設けることなく、駆動輪をフリー状態にすることができ、電動車椅子の手押し動作が可能となる。

図１は本発明の実施の形態にかかる電動車椅子の側面断面図である。図２は同電動車椅子(1)の部分切欠正面図である。図３は同電動車椅子(1)の動作制御用コントローラの内部ブロック構成図である。図４は、モーターシステム(300)の内部構成を詳細に示すブロック図である。図５は、本発明におけるモーターシステム(300)の内部構成を詳細に示すブロック図である。図６は、電磁ブレーキ制御回路図である。図７は、電磁ブレーキ解除時の電磁ブレーキ制御回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態にかかる電動車椅子の側面断面図、図２は同電動車椅子の部分切欠正面図、図３は同電動車椅子の動作制御用コントローラの内部ブロック図である。

図１の様に本発明にかかる電動車椅子１は、乗員が電動車椅子を操作するための操縦手段(100)、前部駆動輪(305,306)、駆動モータシステム(300)、動作制御コントローラ(200)、バッテリ(４)、補助輪(５)および、これら全ての構成品を保持し車椅子を形成するフレーム(６)で構成されている。

乗員は当該電動車椅子(1)の座面に着座し、操縦手段(100)を操作して、電動車椅子を意図した方向へ走行指示するものとする。操縦手段(100)は、一般にジョイスティック(111)と呼ばれる操作レバー(111)で、当該レバー(111)を目的とする方向へ倒す事によって乗員の走行方向指示を受け付け、その方向と押し込み量を動作制御コントローラへ伝達する。図３に示すように動作制御コントローラ(200)は、包含するジョイスティック操作量検出手段(203)で、走行方向指示とそのときレバーを押し込まれた量を検知し、モーター速度算出手段(204)で駆動モータ(303,304)を回転させる速度と向きを決定し、その結果は図４に示すような流れでモーターシステム(300)内の左右のモーター駆動手段(301,302)は、バッテリ(4)の電力をの左右のモーター(303,304)に適宜供給すると同時に、電磁ブレーキ（307,308）へ電力を供給してモーターの出力軸を解放する事によって、左右輪（305,306）が駆動を開始する。

また、動作制御コントローラ(200)は、ジョイスティック(111)のレバー(111)がニュートラル（中立位置）に戻ったことを検知すると、モーター速度算出手段(204)でモータを停止させるべく回転速度が算出され、モーターシステム(300)内の左右のモーター駆動手段(301,302)へ信号を送る。モーター駆動手段(301,302)は、適宜モーターの回転速度を遅くしてゆき、まさにモーターが停止するタイミングで、電磁ブレーキ（307,308）への給電を停止し電磁ブレーキはモーターの出力軸を保持して、電動車椅子(1)を確実に停止させる。

前述の通り、電磁ブレーキ（307,308）は無励磁動作型であるため、ブレーキ作動状態で電力を消費することはなく、例えば坂道の途中で電動車椅子(1)を停止させ他の値に、電動車椅子(1)を電源断状態にしたり、さらにバッテリを取り外したりしても、ブレーキがきいている状態が維持されるため、坂道を下降することはない。

逆にブレーキを解放する際に給電を必要とするため、動作制御コントローラ(200)や左右のモーター駆動手段(301,302)に故障が発生した場合や、そもそもバッテリ自体が上がってしまいブレーキを解放する際に必要な電力が得られないような異常状態が起こった場合は、当該電磁ブレーキは、モーターの出力軸を保持した状態のままとなっているため、電動車椅子(1)を介助者等が押して動かす事も困難となる。

図５を使って、本発明の実施例を説明する。図５は、本発明における、モーターシステム(300)の内部構成を示すブロック図で、電磁ブレーキ(307,308)を制御する制御回路に、切替手段(310)が追加されている。

電動車椅子(1)が動作制御コントローラ(200)や左右のモーター駆動手段(301,302)に故障が発生した場合や、そもそもバッテリ自体が上がってしまいブレーキを解放する際に必要な電力が得られないような異常状態が起こった場合は、図５に示す様に外部に別途準備した電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（６）を通常の回路と切り替えて接続できるようにしている。これに因って、電磁ブレーキが解除できない異常状態発生時は、外部に電源（バッテリ）を接続すれば、強制的にブレーキを解除することが可能となる。

次に請求項２の場合は、電動車椅子(1)において、一般に電磁ブレーキは定格電圧が２４Vと高い物であっても、９V程度の電圧で解放させることが可能であるため、図５の切替手段(310)は、一般的な回路の切り替え機能を有するDCジャック(311)によって図６の様に容易に実現することが可能である。また、電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（６）も、006p型9V乾電池(602)とDCプラグ(601)で図６の様に小型で携行も容易な予備バッテリとして構成する事ができる。乾電池によって電磁ブレーキを解放しておける時間には当然限りがあるが、異常状態における緊急避難的用途で使用するのであれば、十分である上、市街地であれば容易に入手し交換も可能である。

図６図７を使って、006p型9V乾電池(602)とDCプラグ(601)で構成した電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（６）と回路の切り替え機能を有するDCジャック(311)によって構成された切替手段(310)を接続した場合の回路の変化を説明する。切替手段(310)のDCジャック(311)に電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（７）のDCプラグ(701)を接続しない場合の、電磁ブレーキ制御回路は、図６に示す様に接点A(312)と接点B(313)が接続された状態となっているため、電磁ブレーキ(307,308)は、モーター駆動手段(301,302)からの電磁ブレーキ駆動信号に因って制御されている。次に図７に示す様に、切替手段(310)のDCジャック(311)に電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（７）のDCプラグ(701)を接続すると、接点A(312)と接点B(313)が離れ、電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（７）の電力がDCプラグ(701)、切替手段(310)のDCジャック(311)を経由して、電磁ブレーキ(307,308)に供給され、ブレーキを強制的に解除させることができる。

次に請求項３の場合は、電動車椅子(1)において、前述の電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（６）を接続する切替手段(310)のDCジャック(311)図１に図示するように電動車椅子(1)の車体後部設置する様にしている。これに因って、電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（７）の接続は介助者のみが行え、乗員が乗車状態のままでは、電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ（７）を接続することができない様になるため、誤使用や介助者不在の不安定な状況下では、電磁ブレーキを解除できないため、安全性を損なうことなく、電磁ブレーキの解除と手押し動作が行える。

高齢者や障害者が利用する電動車椅子、シニアカーなどの移動手段およびパーソナルモビリティーカーに適用できる。

１電動車椅子本体
100 操縦手段
101 操縦用]各種設定スイッチ
102 最高速度設定スイッチ
103 状態告知手段（ブザー、ランプ）
200
コントローラ
300 モーターシステム
301
左モーター駆動手段
302
右モーター駆動手段
303
左モーター
304
右モーター
305
左駆動輪
306
右駆動輪
307
左モーター電磁ブレーキ
308
右モーター電磁ブレーキ
310 切替手段
311
電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ接続用ジャック
312
切替接点A
313
切替接点B
４バッテリ
５補助輪
６フレーム
７電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ
701
電磁ブレーキ解除専用外部バッテリ接続用プラグ
702
電磁ブレーキ解除専用外部電池本体

Claims

無励磁j作動型の電磁ブレーキを備えた電動車椅子であって、電磁ブレーキ解除のために外部に専用バッテリを接続可能とした事を特徴とする電動車椅子。
請求項１の電動車椅子において、電磁ブレーキ解除のために外部に専用バッテリを交換可能な乾電池で構成する事を特徴とする電動車椅子。
請求項１の電動車椅子において、電磁ブレーキ解除のための外部に専用バッテリの接続手段を、乗員が操縦中に不意に電磁ブレーキ解除操作が行われない様にするために、乗員が乗車状態では操作困難な位置に配置したことを特徴とする電動車椅子。