JP2022042205A

JP2022042205A - 車両

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Publication number: JP2022042205A
Application number: JP2020147518A
Authority: JP
Inventors: 智則大畑; Tomonori Ohata; 健一菊地; Kenichi Kikuchi
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2040-09-02
Also published as: JP7301031B2

Abstract

【課題】操作力の大小に関わらず適確に操作力を取得して、繊細に駆動制御することが可能な車両を提供すること。
【解決手段】車両１は、車体２に搭載された駆動源３によって駆動されるものであり、車体２に対して揺動操作可能に支持された手動操作部１０を有している。また、車両１は、手動操作部１０を揺動操作することにより作用する操作力を取得する操作力取得部２０と、駆動源３の駆動制御を行う駆動制御部３０とを有している。駆動制御部３０は、操作力取得部２０により取得された操作力に基づいて駆動源３の駆動制御を行うことができる。操作力取得部２０は、圧力センサ２２を有しており、手動操作部１０による操作力を圧力の大きさとして検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に関する。さらに詳しくは、介護者等の手押しによる操作力に基づいて、モータ等の駆動源により推進される車両に関する。

従来、モータの駆動力により推進される電動車両において、介護者等の手押しによる前後方向への操作力を検知して、この操作力に応じて発生させた電気信号に基づいて、モータの駆動信号を発生させ、この駆動信号によりモータの出力を制御することで前後方向に推進される電動車両が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平６－３０４２０４号公報

上述した特許文献１の電動車両は、介護人等が手押しハンドルにより加えた前進又は後進の操作力を手押しハンドルの左右に設けたロードセルで検知し、当該操作力の大小に対応した駆動信号によりモータを駆動している。したがって、前記電動車両は、人力とモータによる駆動力との共同で推進される。

しかしながら、特許文献１の電動車両は、前進又は後進（前後方向とも称する）の操作力のみを検知するものであり、前後方向に対するモータの駆動制御しかできない。したがって、電動車両を旋回させる場合は、介護人等が左右の手押しハンドルに加える前後方向の操作力に強弱差を設けて手押しハンドルを操作する必要がある。そのため、小さな操作力で手押しハンドルを操作した場合、左右の操作力の差を得ることが困難であり、繊細な電動車両の駆動制御を行うことが困難であった。

また、特許文献１の電動車両は、左右の手押しハンドルが、バーハンドルによって車幅方向に沿って連結されている。したがって、バーハンドルに加える左右の操作力に強弱差を設けることが困難であった。そのため、電動車両の旋回動作を微細に行うことが困難であった。

そこで、本発明は、操作力の大小に関わらず適確に操作力を取得して、精度良く駆動制御することが可能な車両を提供することを目的とする。

（１）上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、車体に搭載された駆動源によって駆動される車両であって、前記車体に対して揺動操作可能に支持された手動操作部と、前記手動操作部を揺動操作することにより作用する操作力を取得する操作力取得部と、前記駆動源の駆動制御を行う駆動制御部と、を有し、前記駆動制御部が、前記操作力取得部により取得された操作力に基づいて前記駆動源の駆動制御を行うことを特徴とするものである。

上述した本発明の車両は、手動操作部の揺動操作により作用する操作力を操作力取得部で取得しているので、手動操作部の揺動方向の力（モーメント又は回転力とも称する）を取得できる。そのため、手動操作部に加わる小さな操作力を手動操作部の長さを活かしたてこの原理によって増幅して操作力取得部に作用させることが可能である。これにより、微細な操作力を的確に認識することができる。従って、本発明の車両は、手動操作部によって適確に取得された操作力に基づき、駆動源の駆動制御を行うものであるため、操作力を適確に反映した駆動制御を行うことができる。

なお、本発明において、手動操作部の長さは、介護者等の操作者が操作する操作側と車体側において揺動支点となる箇所との距離である。そのため、手動操作部の長さは、介護者等の操作者の身長や、操作性、操作力取得部において検出される操作力の検出精度等を考慮して最適化すると良い。

（２）上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、前記操作力取得部が、前記手動操作部の揺動方向一方側、及び他方側に設けられた一対の圧力センサを有し、前記圧力センサが、前記手動操作部に対して直接的あるいは間接的に接触することにより作用する圧力の大きさを検出可能であり、一対の前記圧力センサにより検出される圧力に基づいて、前記操作力を取得可能とされていることが望ましい。

かかる構成によれば、手動操作部に加えられた操作力が、揺動方向のどちら向きにどの程度の大きさの力であるのかを操作力取得部において取得することができる。そのため、上述した構成によれば、手動操作部に加えられた操作力（モーメント力）の方向及び大きさに応じて駆動源の駆動制御を行うことができる。従って、上述した構成によれば、使用者が手動操作部を操作する方向（揺動方向）と、操作力の大きさを調整することにより、使用者の意図に反映した駆動制御が行われる車両を提供できる。

ここで、圧力センサには、例えばロードセルなどの各種の圧力測定機器が用いられる。圧力センサは、手動操作部に対して直接的あるいは間接的に接触することにより作用する圧力の大きさを検出できるものであれば、各種のセンサを用いることができる。また、圧力センサには、手動操作部を挟み込んで接触状態で設けるものや、手動操作部と間隔を空けて設けるものなど各種の形態のものが使用できる。

（３）上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、前記駆動制御部が、前記手動操作部の揺動方向一方側、及び他方側に配された一対の前記圧力センサにより検出される圧力の差に基づいて、所定の基準位置を基準とする前記手動操作部の揺動操作量を導出し、当該揺動操作量に応じて前記駆動源の出力制御を行うことが望ましい。

かかる構成によれば、手動操作部の揺動操作に伴って、手動操作部が所定の基準位置からどの位置まで揺動した状態にあるのかを揺動操作量として駆動制御部において把握できる。そのため、上述した構成によれば、操作力を加えて手動操作部の揺動操作量を調整することにより、その揺動操作量に応じた出力が得られる車両を提供できる。

ここで、上述した車両の後方側において手動操作部を操作して、車両を前後方向に移動させようとする場合、車両の幅方向いずれの箇所に手動操作部を配置したとしても、手動操作部に作用する力の大きさは略同一であると考えられる。しかしながら、車両の進行方向を左右いずれかの方向に変化させたり、車両を旋回させたりする場合、介護者等の操作者は、自ずと車幅方向一方側と他方側とで操作力を相違させようとする。例えば、進行方向を左に向けようとする場合、操作者は、自ずと車幅方向左側よりも右側に大きな操作力を作用させようとする。このような操作者の操作力のかけ方を適確に把握し、車両が操作者の意図に即した動作を行うようにするためには、操作力取得部が車幅方向一方側及び他方側において検出可能なものとし、各部に設けられた操作力取得部によって取得された操作力の違いを反映して駆動源の駆動制御を行えるようにすると良い。

（４）かかる知見に基づけば、上述した本発明の車両は、前記手動操作部が、前記車体に対して支持される支持部を有し、前記支持部を支点として揺動可能であり、前記支持部が、前記車体の幅方向一方側及び他方側に設けられた第一支持部及び第二支持部を有し、前記操作力取得部が、前記第一支持部に対応して設けられた第一操作力取得部、及び前記第二支持部に対応して設けられた第二操作力取得部を有し、前記駆動制御部が、前記第一操作力取得部及び前記第二操作力取得部において取得された操作力の差に基づいて、前記駆動源の駆動制御を行うものであると良い。

かかる構成によれば、第一操作力取得部及び第二操作力取得部において取得された操作力の差に基づいて、操作者が手動操作部に対してどのような操作力のかけ方をしているのかを適確に反映した駆動制御を行うことができる。従って、上述した構成によれば、車両を真っ直ぐ前後方向に移動させるときだけでなく、車両の進行方向を左右いずれかの方向に変化させたり、車両を旋回させたりするときでも、操作者の意図を適確に反映して駆動する車両を提供できる。

また、上述した本発明の車両は、車体の幅方向一方側及び他方側に第一支持部及び第二支持部が設けられているので、介護者等の操作者が車両の幅方向においてバランス良く操作力を加えることができる。これにより、車両を安定に操作することができる。

（５）上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、前記手動操作部が、前記手動操作部の揺動範囲を規制する規制部を有し、前記操作力取得部が、前記規制部により規制される揺動範囲内における前記手動操作部の揺動に伴う操作力を取得可能とされていることが望ましい。

上述した本発明の車両は、手動操作部の揺動範囲が規制部により規制されているので、手動操作部や操作力取得部を破損することがない。

（６）上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、前記手動操作部が、一対のハンドル部を有し、前記ハンドル部が、前記車体の車幅方向に沿って延びるように形成されると共にそれぞれの前記ハンドル部の一端側がそれぞれ対向するように離間配置されており、それぞれの前記ハンドル部の一端側が、可撓性部材で連結されていることが望ましい。

かかる構成によれば、それぞれのハンドル部を独立して操作することができる。そのため、それぞれのハンドル部に加わる操作力を独立して取得することができる。これにより、小さな操作力で手動操作部が操作された場合であっても正確に駆動源の駆動制御を行うことができる。可撓性部材は、例えばゴムやウレタンなどの各種の弾性変形可能な可撓性の素材で形成すればよい。

また、それぞれのハンドル部が、車幅方向に沿うように可撓性部材で連結されているので、介護人等の操作者側に向けてハンドル部が突出することがなく、ハンドル部に一体感を持たせた見栄えの良い車両を提供することができる。

なお、それぞれのハンドル部は、車幅方向に沿う軸線方向がそれぞれ一致するように対向させることが、それぞれのハンドル部に加わる操作力を精度良く取得するうえでは望ましい。

本発明によれば、操作力の大小に関わらず適確に操作力を取得して、繊細に駆動制御することが可能な車両を提供することができる。

本発明に係る車両の一実施形態を表す外観斜視図である。本発明に係る車両の一実施形態を表す構成図である。本発明に係る車両の骨格部分を表す斜視図である。本発明に係る車両を後方側から見た説明図である。本発明に係る車両を構成する操作力取得部の拡大正面図である。図４の矢視断面図である。

本発明の車両１の一実施形態について、図１～図６を参照しつつ以下に詳細を説明する。

図１に示すように、車両１は、例えば、介護者等（操作者とも称する）に操作される手動操作部１０と、前記操作者による操作力を検出する操作力取得部２０等を有している。車両１は、車体２の後方側に回転可能に支持された２つの駆動輪４と、車体２の前方側に回転可能に支持された従動輪としての２つの全方向車輪５等が設けられている。また、車両１は、車体２の上方側に座席５０等を有している。

図２に示すように、車両１は、車体２に搭載された例えばモータ等の駆動源３と、駆動源３の駆動制御を行う駆動制御部３０等を有している。車両１は、駆動源３による駆動輪４の駆動により駆動され、全方向車輪５によって、各方向に旋回することが可能である。

図３に示すように、車体２の後方側には、後方支持部材２ａが立設されている。後方支持部材２ａの上端側には、操作パネル５１（図１参照）が取り付けられる。

また、後方支持部材２ａの車幅方向両端側に一対の手動操作部１０が設けられている。手動操作部１０は、棒状の部材によって構成されている。手動操作部１０は、その一端側において車体２側に揺動可能に支持され、他端側が自由端とされている。手動操作部１０は、中途において屈曲しており、車体２側に支持される部分が後方支持部材２ａの側面に沿って延びるように形成されている。また、手動操作部１０は、操作者が車体２の後方側において把持して操作しやすいように、後方支持部材２ａから車体２の後方側に向けて延び、所定の角度で傾斜するように形成されている。

手動操作部１０は、支持側の先端に支持部１１を有している。支持部１１は、車体２の幅方向一方側及び他方側に設けられた第一支持部１１ａ及び第二支持部１１ｂを有している。第一支持部１１ａ及び第二支持部１１ｂは、後方支持部材２ａの両側面に設けられ、揺動軸１２に揺動可能に支持されている。これにより、手動操作部１０は、操作者の操作によって車体２に対して支持部１１（揺動軸１２）を支点として揺動可能である。

また、手動操作部１０は、操作側の先端に操作者が操作するためのハンドル部１３を有している。ハンドル部１３は、手動操作部１０の操作側が、車幅方向内側に曲げられることにより、車幅方向に沿って延びるように形成されている。また、それぞれのハンドル部１３，１３は、端部がそれぞれ対向するように離間配置されている。そのため、それぞれのハンドル部１３，１３が、独立して後方支持部材２ａ，２ａに対して揺動可能である。

図１及び図４に示すように、本実施形態では、それぞれのハンドル部１３の端部が、可撓性部材１４で連結されている。可撓性部材１４は、例えば、ゴムやウレタン等の弾性変形が可能な素材によって形成されている。そのため、それぞれのハンドル部１３を独立して操作することができる。また、それぞれのハンドル部１３に加わる操作力を独立して取得することができる。これにより、小さな操作力で手動操作部１０が操作された場合であっても正確に駆動源３の駆動制御を行うことができる。

また、それぞれのハンドル部１３が、車幅方向に沿うように可撓性部材１４で連結されているので、介護人等の操作者側に向けてハンドル部１３が突出することがなく、ハンドル部１３に一体感を持たせた見栄えの良い車両１を提供することができる。

なお、それぞれのハンドル部１３は、車幅方向に沿う軸線方向がそれぞれ一致するように対向させることが、それぞれのハンドル部１３に加わる操作力を精度良く取得するうえで望ましい。

図４に示すように、操作力取得部２０は、第一支持部１１ａに対応して設けられた第一操作力取得部２０ａ、及び第二支持部１１ｂに対応して設けられた第二操作力取得部２０ｂを有している。第一操作力取得部２０ａ及び第二操作力取得部２０ｂは、それぞれが後方支持部材２ａのそれぞれの側面に設けられている。

図５及び図６に示すように、操作力取得部２０は、支持部１１に対して隣接する位置に設けられている。操作力取得部２０は、支持部１１周りに設けられたハウジング２１内に形成されている。ハウジング２１は、外形が矩形状の外壁を構成し、上壁に規制部２１ａとなるＵ字形状の開口を有している。規制部２１ａは、手動操作部１０の外形よりも大きく形成されており、規制部２１ａ内側に手動操作部１０が挿通されている。これにより、手動操作部１０が揺動した際に手動操作部１０が規制部２１ａと接触し、手動操作部１０の揺動範囲が規制される。

操作力取得部２０は、一対の圧力センサ２２，２２を有している。圧力センサ２２，２２は、それぞれ手動操作部１０の揺動支点となる支持部１１に対し、手動操作部１０の揺動方向一方側及び他方側に隣接する位置に設けられている。圧力センサ２２は、円形状に形成され、ハウジング２１の内壁に支持されている。本実施形態では、手動操作部１０が車体２に対して前後方向に揺動可能とされているため、圧力センサ２２，２２は、支持部１１に対して揺動方向前方側及び後方側に配置されている。そのため、圧力センサ２２，２２の出力に基づき、手動操作部１０が前後方向どちらの方向に揺動し、どの程度の操作力や操作量で操作されたのかを把握できる。

圧力センサ２２には、圧力を検出可能な各種のセンサを採用できるが、本実施形態では、ロードセルが用いられている。また、圧力センサ２２は、手動操作部１０の支持部と直接的に接触することにより作用する圧力の大きさを検出するようにしている。そのため、圧力センサ２２が検出する圧力は、手動操作部１０に作用した操作力や操作量の大きさに応じて増減する。

また、操作力取得部２０は、第一操作力取得部２０ａ及び第二操作力取得部２０ｂにより、第一支持部１１ａ及び第二支持部１１ｂのそれぞれの操作力を取得できる。これにより、第一操作力取得部２０ａ及び第二操作力取得部２０ｂにおいて取得された操作力の差に基づいて、駆動源３の駆動制御を行うことができる。そのため、一方側の操作力取得部２０のみで操作力を取得する場合に比べ、より一層精度の良い駆動制御を行うことができる。また、車体の幅方向に離間した位置で、それぞれ操作力を取得できるので、第一操作力取得部及び第二操作力取得部において取得された操作力の差に基づいて、車両の左右旋回方向のモーメントを取得できる。これにより、より一層精度の良い駆動制御を行うことができる。

また、上述した本発明の車両１は、車体２の幅方向一方側及び他方側に第一支持部１１ａ及び第二支持部１１ｂが設けられているので、介護者等の操作者が車両１の幅方向においてバランス良く操作力を加えることができる。これにより、車両１を安定的に操作することができる。また、上述した本発明の車両１は、操作者が操作するハンドル部１３と、車体２に支持された支持部１１との位置が離間しているので、例えば、操作者が操作するハンドル部１３と支持部１１との距離（アーム長とも称する）を一定量確保することができる。これにより、ハンドル部に加わる微小な力を増幅して検出できる効果が期待できる。

また、操作力取得部２０は、手動操作部１０のアーム長が一定のものであれば、圧力センサ２２に作用する圧力には影響しないので、操作者の身長差に合わせて、適宜、手動操作部１０の角度を変更することにより、操作性を確保することができる。手動操作部１０の角度の変更は、規制部２１ａの揺動範囲の変更と共に行えばよい。

図２に示すように、駆動制御部３０は、操作力取得部２０や駆動源３と接続されており、車両１の駆動制御を行うものとされている。駆動制御部３０は、一対の圧力センサ２２により検出される圧力の差に基づいて、所定の基準位置を基準とする手動操作部１０の揺動操作量を導出する。ここで、所定の基準位置は、例えば、手動操作部１０が揺動操作されていない場合の支持部１１の位置とすることができる。駆動制御部３０は、導出した前記揺動操作量に応じて駆動源３の駆動制御を行う。

以上が、本発明の車両１の構成であり、次に、本発明の車両１の駆動制御について、以下に説明する。

まず、介護者等の操作者が、手動操作部１０の左右のハンドル部１３，１３付近をそれぞれ掴んで、手動操作部１０を揺動操作させる。このとき、圧力センサ２２は、手動操作部１０の揺動に伴って支持部１１と接触することによって生じる圧力の大きさを検出する。前記圧力の検出は、第一支持部１１ａ及び第二支持部１１ｂにおいて、それぞれ行われる。

一対の圧力センサ２２，２２により検出された圧力の差に基づいて、駆動制御部３０により、所定の基準位置を基準とする手動操作部１０の揺動操作量が導出される。また、駆動制御部３０は、導出された揺動操作量に基づいて、駆動源３の駆動制御を行う。これにより、車両１は、操作者による手動操作部１０の揺動操作を反映して前後方向及び左右方向に駆動する。

ここで、前記駆動量の導出は、左右それぞれの操作力取得部２０で行われ、両操作力取得部２０での揺動操作量を総合して、算出することができる。すなわち、それぞれの手動操作部１０における操作力の大きさをそれぞれの操作力取得部２０で圧力の差として取得することにより、駆動制御部３０は、左右それぞれの手動操作部１０における揺動操作量を揺動方向の力（モーメント又は回転力とも称する）として導出することができる。これにより、手動操作部に加わる小さな操作力を手動操作部の長さを活かしたてこの原理によって増幅することができる。したがって、小さな操作力であっても正確に検出することができるので、正確な駆動源３の駆動制御を行うことができる。

また、左右のハンドル部１３を、可撓性部材１４で連結することにより、操作者は、左右のハンドル部１３を意識することなく、操作に専念できる。また、左右のハンドル部１３が車体２の幅方向と平行に形成されているので、操作者がハンドル部１３の突出部と接触することがない。

以上が、本発明の車両１の実施形態であるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内で適宜の変更を行うことができる。

本実施形態では、手動操作部１０が車体２の幅方向両端側に設けられているが、手動操作部１０は、車両１の大きさや用途に応じて、単数設けるものや２つ以上設けるものであってもよい。また、手動操作部１０の形状や材質なども適宜、変更することが可能である。

本実施形態では、操作力取得部２０に圧力センサ２２を用いたが、圧力センサ２２に代え、手動操作部１０の揺動操作により作用する操作力を検出することが可能なものであれば各種のセンサを用いることができる。また、本実施形態では、手動操作部１０に対して１つの操作力取得部２０を設ける構成としたが、手動操作部１０が、２つ以上の操作力取得部２０を有するものであってもよい。

本実施形態では、圧力センサ２２に、ロードセルを用いたが、ロードセルに代えて各種の圧力センサを用いることができる。また、圧力センサ２２が、手動操作部１０に対して直接的あるいは間接的に接触することにより作用する圧力の大きさを検出可能なものとしたが、非接触で検出可能なものであってもよい。なお、圧力センサ２２は、少なくとも２方向から受ける力を検出できるものが望ましく、さらに好ましくは、前記２方向と交差する方向の歪みを検出できるものが望ましい。また、圧力センサ２２は、作用する圧力の大きさを圧力の偏りとして取得するものでもよい。また、上記実施形態では、圧力センサ２２について、手動操作部１０の支持部１１に対して直接的に接触することにより作用する圧力の大きさを検出可能なものとした例を示したが、本発明はこれに限定されず、支持部１１に対して間接的に接触することにより圧力の大きさを検出可能なものも採用できる。ここで、間接的に接触するとは、例えば手動操作部１０の支持部１１の動きと同期するような別の部材を設けておき、当該別の部材と圧力センサ２２とが接触するような場合のことをいう。

また、本実施形態では、操作力取得部２０が一対の圧力センサ２２を有する構造としたが、圧力センサ２２の検出方向や検出精度に応じて、圧力センサ２２が単数であるものや２つ以上の圧力センサ２２を有するものなど各種の形態を採用することができる。

また、本実施形態では、駆動制御部３０が、操作力取得部２０で検出した操作力から揺動操作量を導出するものとしたが、操作力取得部２０においてセンサから直接的に導出するものであってもよい。また、駆動制御部３０で導出される揺動操作量は、回転方向のモーメントとして導出してもよい。

本実施形態では、規制部２１ａをＵ字形状のの開口としたが、規制部２１ａの形状は、手動操作部１０の形状や操作力取得部２０での操作力の検出方法に合わせて円形や楕円形状などの各種の形状とすることができる。

本実施形態では、左右のハンドル部１３が、可撓性部材１４で連結されたものとしたが、ハンドル部１３が可撓性部材１４で連結されていなくてもよい。また、左右のハンドル部１３を可撓性部材１４で連結する場合において、可撓性部材１４は、可撓性を有する各種の素材のものを採用できる。ハンドル部１３の形状や形成方向も各種の形状や形成方向のものを採用できる。

また、車体２に搭載する駆動源３は、モータに限定されず、車両１の用途によって、例えばエンジンなどの各種の駆動源３を採用することができる。また、本実施形態では、車両１として介護用の車椅子を例示したが、荷物運搬用の台車等、各種の車両を採用することができる。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示及び精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。

本発明の車両は、各種の車両に利用することができ、介護用車両、車椅子、台車等に好ましく利用することができる。

１：車両
２：車体
２ａ：後方支持部材
３：駆動源
４：駆動輪
５：全方向車輪
１０：手動操作部
１１：支持部
１２：揺動軸
１３：ハンドル部
１４：可撓性部材
２０：操作力取得部
２１：ハウジング
２１ａ：規制部
２２：圧力センサ
３０：駆動制御部

Claims

車体に搭載された駆動源によって駆動される車両であって、
前記車体に対して揺動操作可能に支持された手動操作部と、
前記手動操作部を揺動操作することにより作用する操作力を取得する操作力取得部と、
前記駆動源の駆動制御を行う駆動制御部と、を有し、
前記駆動制御部が、前記操作力取得部により取得された操作力に基づいて前記駆動源の駆動制御を行うことを特徴とする車両。
前記操作力取得部が、前記手動操作部の揺動方向一方側、及び他方側に設けられた一対の圧力センサを有し、
前記圧力センサが、前記手動操作部に対して直接的あるいは間接的に接触することにより作用する圧力の大きさを検出可能であり、
一対の前記圧力センサにより検出される圧力に基づいて、前記操作力を取得可能とされていること、を特徴とする請求項１に記載の車両。