JP2017060726A - 電動車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者の操舵操作の負担を軽減することが可能なステアバイワイヤ式の電動車椅子を提供する。
【解決手段】 操舵操作子は略前後方向に移動する左右一対の操作部材２３からなり、左右一対の操作部材２３は相互に逆方向に並進運動するように連結されるので、運転者は操作部材２３の直感的な操作が可能になって誤操作が防止されるだけでなく、左右一方の操作部材２３を片手で操作するだけで操舵を行うことができる。しかも運転者は肩関節および肘関節の伸縮だけで操作部材２３を操作することが可能となり、関節を捻る操作が不要になって身体的な負担が軽減される。更に左右一対の操作部材２３は同方向には移動しないので、運転者が左右一対の操作部材２３に体重を掛けても直進走行状態を維持することができ、運転者の身体的な負担が一層軽減される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、運転者が操作する操舵操作子と操舵輪との機械的な連結が切り離され、前記操舵輪を操舵する電動アクチュエータが前記操舵操作子の操作量に応じて電気的に駆動されるステアバイワイヤ式の電動車椅子に関する。

ステアバイワイヤ式の車両において、運転者が両手で握る左右一対の操作桿を左右方向に延びる軸まわりに揺動自在に支持し、センサで検出した操作桿の揺動角に基づいて操舵輪を電気的に操舵するものが、下記特許文献１により公知である。

またステアリングシャフトの上端に固定されて左右方向に延びる連結アームの両端に左右一対のグリップを設け、左右一対のグリップを運転者が両手で握って前後方向に操作することで、ステアリングシャフトを回転させて操舵輪を操舵するものが、下記特許文献２により公知である。

特開２００７−２４５８１５号公報 特開２００７−３２６４５７号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、運転者が両手で握る左右一対の操作桿が左右方向に延びる軸まわりに並進運動ではなく揺動運動するため、操作時に運転者の手首関節が捻られて操作負担が増加する問題があった。また上記特許文献２に記載されたものは、運転者が両手で握る左右一対のグリップが上下方向に延びる軸まわりに並進運動ではなく揺動運動するため、操作時に運転者の肩関節および肘関節が捻られて操作負担が増加する問題があった。

特に、電動車椅子のような車両は高齢のユーザや身体の不自由なユーザが運転する場合が多いため、関節を捻らずに関節の伸縮だけで操舵できるようにして操作負担を軽減することが望ましい。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、運転者の操舵操作の負担を軽減することが可能なステアバイワイヤ式の電動車椅子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、運転者が操作する操舵操作子と操舵輪との機械的な連結が切り離され、前記操舵輪を操舵する電動アクチュエータが前記操舵操作子の操作量に応じて電気的に駆動されるステアバイワイヤ式の電動車椅子であって、前記操舵操作子は略前後方向に移動する左右一対の操作部材からなり、前記左右一対の操作部材は相互に逆方向に並進運動するように連結されることを特徴とする電動車椅子が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記左右一対の操作部材は、左右方向外側が後方に向かうように「ハ」字状に傾斜することを特徴とする電動車椅子が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記操舵輪は駆動輪であり、前記左右一対の操作部材を限界位置に操作したとき、前記操舵輪は車体中心線上の旋回中心点を中心とする円の接線と平行になることを特徴とする電動車椅子が提案される。

なお、実施の形態の前輪１７は本発明の操舵輪に対応し、実施の形態のハンドルグリップ２３は本発明の操作部材に対応する。

請求項１の構成によれば、運転者が操作する操舵操作子と操舵輪との機械的な連結が切り離され、操舵輪を操舵する電動アクチュエータが操舵操作子の操作量に応じて電気的に駆動されるので、操舵系のレイアウトが簡素化されて車体前部における運転者のレッグスペースの確保や荷物の搭載スペースの確保が容易になる。

また操舵操作子は略前後方向に移動する左右一対の操作部材からなり、左右一対の操作部材は相互に逆方向に並進運動するように連結されるので、運転者は操作部材の直感的な操作が可能になって誤操作が防止されるだけでなく、左右一方の操作部材を片手で操作するだけで操舵を行うことができる。しかも運転者は肩関節および肘関節の伸縮だけで操作部材を操作することが可能となり、関節を捻る操作が不要になって身体的な負担が軽減される。更に左右一対の操作部材は同方向には移動しないので、運転者が左右一対の操作部材に体重を掛けても直進走行状態を維持することができ、運転者の身体的な負担が一層軽減される。

また請求項２の構成によれば、左右一対の操作部材は、左右方向外側が後方に向かうように「ハ」字状に傾斜するので、運転者は手首を曲げることなく操作部材を楽に握ることができ、操舵操作が一層容易になる。

また請求項３の構成によれば、操舵輪は駆動輪であり、左右一対の操作部材を限界位置に操作したとき、操舵輪は車体中心線上の旋回中心点を中心とする円の接線と平行になるので、車体中心線上の旋回中心点を中心として車体を信地旋回させることが可能となり、狭い場所での方向変換が容易になる。

電動車椅子の側面図。 図１の２方向矢視図。 操舵装置の平面図。 操舵装置の分解斜視図。 操舵装置の作用説明図。 信地旋回の作用説明図。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書において、前後方向、左右方向および上下方向とは、シートに着座して電動車椅子を運転しているときの運転者を基準として定義される。

図１および図２に示すように、電動車椅子１１の骨格は、概ね平坦なフロアパネル１２と、フロアパネル１２の前端に接続された前部フレーム１３と、フロアパネル１２の後端に接続された後部フレーム１４と、前部フレーム１３から斜め後方に起立する左右一対のハンドルポスト１５，１５と、前部フレーム１３および後部フレーム１４の境界から斜め後方に起立する左右一対のシートステー１６，１６とを備える。

前部フレーム１３の左右両端部には、駆動輪であり操舵輪である左右一対の前輪１７，１７がキングピン１８，１８まわりに操舵可能に支持される。フロアパネル１２の内部に搭載したバッテリ（不図示）で前輪１７，１７の内部に収納したインホイールモータ１９，１９を駆動することで、電動車椅子１１は走行可能である。前部フレーム１３の上面に設けた左右一対の電動アクチュエータ２０，２０が左右の前輪１７，１７に無端チェーン（不図示）で接続されており、電動アクチュエータ２０，２０を駆動することで前輪１７，１７が操舵される。後部フレーム１４の後端に左右一対の後輪２１，２１が支持される。後輪２１，２１は従動輪であり、電動車椅子１１の走行に伴って回転する。

ハンドルポスト１５，１５の上端に運転者により操作される操舵装置２２が設けられる。操舵装置２２は、運転者が左右の手で握って操作する左右一対のハンドルグリップ２３，２３を備える。またシートステー１６，１６の上端に運転者が着座するシート２４が設けられる。

次に、図３および図４に基づいて操舵装置２２の構造を説明する。

ハンドルポスト１５，１５の上端に設けた門型のブラケット３１の下部に台形状の下部プレート３２が固定されており、下部プレート３２の上面の左右両側縁に沿って左右一対のガイドレール３３，３３が設けられる。下部プレート３２の上面に２個の円筒状の下部スペーサ３４，３４を介して台形状の中間プレート３５が載置され、更に中間プレート３５の上面に２個の円筒状の上部スペーサ３６，３６を介してやや小さい台形状の上部プレート３７が載置され、下部プレート３２の下面側から挿入した２本のボルト３８，３８が、下部スペーサ３４，３４、中間プレート３５および上部スペーサ３６，３６を貫通して上部プレート３７に螺合することで、下部プレート３２、中間プレート３５および上部プレート３７が相互に平行な状態でブラケット３１に支持される。上部プレート３７は更に２本のボルト３９，３９でブラケット３１に締結され、下部プレート３２、中間プレート３５および上部プレート３７の支持剛性が高められる。

略左右方向に配置された左右のハンドルグリップ２３，２３の相互に対向する端部に固定された左右一対のボス部４０，４０の下面に、ガイドレール３３，３３に摺動自在に係合する左右一対のスライダ４１，４１が設けられる。従って、下部プレート３２および上部プレート３７間に配置された左右のボス部４０，４０と共に左右のハンドルグリップ２３，２３は略前後方向に移動可能である。

上部プレート３７の中央部に形成した支持孔３７ａに回転自在に嵌合する上部ブッシュ４２と、中間プレート３５の中央部に形成した支持孔３５ａに回転自在に嵌合する嵌合する下部ブッシュ４３との間に、左右方向に延びるリンク４４の中間部が固定される。リンク４４の両端部に形成されたスリット４４ａ，４４ａと、中間プレート３５の左右両側縁に沿って形成されたスリット３５ｂ，３５ｂとを上から下に貫通する左右一対のボルト４５，４５が、左右のボス部４０，４０の上面に螺合する。従って、左右のハンドルグリップ２３，２３はリンク４４を介して相互に逆方向に移動するように連結される。

上部ブッシュ４２と一体に回転する連結軸４６は下部ブッシュ４３および下部プレート３２の中央の開口部３２ａを上から下に貫通し、ハンドルポスト１５，１５に支持した回転角センサ４７に接続される。回転角センサ４７は、リンク４４の回転角、即ち左右のハンドルグリップ２３，２３の操作量を検出する。ステアバイワイヤ装置の電子制御ユニット（不図示）は、回転角センサ４７で検出したハンドルグリップ２３，２３の操作量に応じて左右の電動アクチュエータ２０，２０を駆動することで、左右の前輪１７，１７を操舵する。

左右のガイドレール３３，３３は、前側が左右方向外側に向かうように運転者から見て逆「ハ」字状に傾斜するので、ガイドレール３３，３３に対して直角に延びる左右のハンドルグリップ２３，２３は、運転者から見て左右方向外側が後方に向かうように「ハ」字状に傾斜することになる。また側面視で下部プレート３２、中間プレート３５および上部プレート３７は若干前下りに傾斜するため（図１参照）、ハンドルグリップ２３，２３の移動軌跡も後上方から前下方に傾斜する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

シート２４に着座した運転者は、左右の手で左右のハンドルグリップ２３，２３を握って前後方向に操作する。このとき、左右のハンドルグリップ２３，２３は運転者から見て「ハ」字状に開いているため、運転者は特に手首関節を曲げることなく、単に両手を前方に伸ばすだけで、楽にハンドルグリップ２３，２３を握ることができる。しかもハンドルグリップ２３，２３の移動軌跡は側面視で後上方から前下方に傾斜するため、運転者の腕の姿勢が楽なって操作性が向上する。

図５（Ａ）に示すように、左側のハンドルグリップ２３を前方に押して右側のハンドルグリップ２３を後方に引くと、左側のハンドルグリップ２３のボス部４０に螺合するボルト４５がリンク４４の左側のスリット４４ａを押し、右側のハンドルグリップ２３のボス部４０に螺合するボルト４５がリンク４４の右側のスリット４４ａを引くことで、リンク４４が右まわりに回転し、その回転角が連結軸４６を介して回転角センサ４７に伝達されることで、ハンドルグリップ２３，２３の右旋回方向の操作量が検出され、ステアバイワイヤ制御により電動車椅子１１が右旋回する。

逆に、図５（Ｂ）に示すように、右側のハンドルグリップ２３を前方に押して左側のハンドルグリップ２３を後方に引くと、右側のハンドルグリップ２３のボス部４０に螺合するボルト４５がリンク４４の右側のスリット４４ａを押し、左側のハンドルグリップ２３のボス部４０に螺合するボルト４５がリンク４４の左側のスリット４４ａを引くことで、リンク４４が左まわりに回転し、その回転角が連結軸４６を介して回転角センサ４７に伝達されることで、ハンドルグリップ２３，２３の左旋回方向の操作量が検出され、ステアバイワイヤ制御により電動車椅子１１が左旋回する。

またリンク４４のスリット４４ａ，４４ａは略Ｌ字状に形成されているため、ハンドルグリップ２３，２３を限界位置まで操作する直前に操作力の変動を発生させることができ、これにより運転者にハンドルグリップ２３，２３が限界位置に近づいたことを知覚させることができる。

このステアバイワイヤ制御により、電動車椅子１１の操舵系のレイアウトが簡素化されて車体前部における運転者のレッグスペースの確保や荷物の搭載スペースの確保が容易になる。

左右のハンドルグリップ２３，２３は、直線状のガイドレール３３，３３に案内されて回転することなく並進運動するため、運転者の手首関節は一定の角度を保ったままであり、手首関節を曲げることによる運転者の操作負担が発生しない。しかも運転者の肩関節および肘関節は単に伸縮するだけで捻られることがないため、運転者の操作負担が軽減される。

また左右のハンドルグリップ２３，２３はリンク４４を介して相互に逆方向に並進運動するように連結されるので、運転者はハンドルグリップ２３，２３の直感的な操作が可能になって誤操作が防止されるだけでなく、左右一方のハンドルグリップ２３，２３を片手で操作するだけで操舵を行うことができる。しかも左右のハンドルグリップ２３，２３は同方向には移動しないので、運転者が左右のハンドルグリップ２３，２３に体重を掛けても直進走行状態を維持することができ、運転者の身体的な負担が一層軽減される。

ステアバイワイヤ制御により、左右の前輪１７，１７の操舵角はハンドルグリップ２３，２３の操作量に応じた値に制御されるが、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、ハンドルグリップ２３，２３を限界位置まで操作すると、操舵輪である前輪１７，１７が駆動輪でもあるため、図６に示すように、電動車椅子１１はその場所で信地旋回する。即ち、ハンドルグリップ２３，２３を限界位置まで操作したとき、左右の前輪１７，１７は、車体中心線上であって左右の後輪２１，２１の中間点に近い旋回中心点Ｏを中心とする円Ｃの接線Ｔと平行になるように操舵される。その結果、電動車椅子１１は旋回中心点Ｏまわりに信地旋回することが可能となり、狭い場所での電動車椅子１１の取り回しが容易になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では左右のハンドルグリップ２３，２３が運転者から見て「ハ」字状に配置されるが、左右のハンドルグリップ２３，２３は略左右方向に配置されていれば良い。

また実施の形態では左右のハンドルグリップ２３，２３が左右のガイドレール３３，３３に案内されて運転者から見て逆「ハ」字状の軌跡上を移動するが、左右のハンドルグリップ２３，２３の移動軌跡は略前後方向であれば良い。

１７ 前輪（操舵輪）
２０ 電動アクチュエータ
２３ ハンドルグリップ（操作部材）
Ｏ 旋回中心点

Claims (3)

1. 運転者が操作する操舵操作子と操舵輪（１７）との機械的な連結が切り離され、前記操舵輪（１７）を操舵する電動アクチュエータ（２０）が前記操舵操作子の操作量に応じて電気的に駆動されるステアバイワイヤ式の電動車椅子であって、
   前記操舵操作子は略左右方向に延びて略前後方向に移動する左右一対の操作部材（２３）からなり、前記左右一対の操作部材（２３）は相互に逆方向に並進運動するように連結されることを特徴とする電動車椅子。
2. 前記左右一対の操作部材（２３）は、左右方向外側が後方に向かうように傾斜することを特徴とする、請求項１に記載の電動車椅子。
3. 前記操舵輪（１７）は駆動輪であり、前記左右一対の操作部材（２３）を限界位置に操作したとき、前記操舵輪（１７）は車体中心線上の旋回中心点（Ｏ）を中心とする円の接線と平行になることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電動車椅子。
   

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