JP2990358B1 - 手動式の車椅子 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 電動補助モータによる走行補助の駆動トルク
を車椅子本体に導入する際の人力検知の手段を、シンプ
ルな構造にして安価に、かつ、シンプルなプログラムで
制御できるものにして提供する。 【解決手段】 弾性支持されたハンドリム４１の車輪３
に対する相対回動を検知するスイッチＳａ，ＳｂのＯＮ
・ＯＦＦ情報をモータ制御手段２４に入力し、前進モー
ドでは、前進検知スイッチＳａがＯＮを継続する間、電
動補助モータ２３による走行補助の駆動トルクを順次加
算して車椅子本体Ａに導入し、制動モードでは、制動検
知スイッチＳｂがＯＮを継続する間、走行補助の駆動ト
ルクを制動トルクにして、これを順次加算して車椅子本
体Ａに導入し、両スイッチＳａ，ＳｂがＯＦＦする惰性
の走行モードでは、走行補助の駆動トルクを順次減算し
て車椅子本体Ａに導入するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行補助の駆動ト
ルクを車椅子本体に導入する電動補助モータを備えた手
動式の車椅子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記の電動補助モータによる動力補助を
受ける手動式の車椅子として、それぞれ左右の手回し車
輪に対してこの車輪を手回しするためのハンドリムを、
相対回動ならびに初期姿勢に弾性復帰可能に弾性支持す
る一方、それぞれ左右の車輪に電動補助モータを直結
し、かつ、車椅子を走行させる際のハンドリムと車輪と
の相対回動量（車輪を回転させる人力の大きさ）を、例
えばポテンショメータや差動トランスなどで検知して、
その相対回動量の検知に基づいて、電動補助モータによ
る走行補助の駆動トルクを手回し車輪ひいては車椅子本
体に導入するようにした技術（例えば特開平９−２９２
２９３号公報）がある。

【０００３】この他に、電動補助モータによる動力補助
を受ける手動式の車椅子として、本出願人は、手動式車
椅子の左右のフレーム本体間に、駆動車輪を連動連結し
た電動補助モータを設けると共に、手回し車輪の回転に
伴う駆動車輪の従動回転をモータの回転角として検知す
るロータリーエンコーダを設けて、このモータの回転角
の変化量（駆動車輪を回転させる人力の大きさ）に基づ
いて、電動補助モータによる走行補助の駆動トルクを駆
動車輪ひいては車椅子本体に導入するようにした技術
を、特願平９−３６７４００号によって提案（但し、い
わゆる公知公用ではない。）している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの技
術では、例えばポテンショメータや差動トランス、ロー
タリーエンコーダなどの高価な検知手段を要する上に、
特に前者の差動トランスを用いる技術では、機械的な構
造が複雑になることに加えて、手回し車輪の軸受部が特
殊となり、専用の車輪を要することから、一層高価につ
く点で問題があった。

【０００５】本発明は、かゝる実情に鑑みて成されたも
のであって、走行補助の駆動トルクを車椅子本体に導入
する際の人力検知の手段をシンプルな構造にして安価
に、しかも、シンプルなプログラムで制御できるものに
して提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、走行補助の駆動トルクを車椅子本体に導
入するための電動補助モータを備えた手動式の車椅子に
おいて、電動補助モータとこれの制御手段とを車椅子本
体側に備える一方、車輪に対してこの車輪を手回しする
ためのハンドリムを、相対回動ならびに初期姿勢に弾性
復帰可能に弾性支持し、このハンドリムの車輪に対する
相対的な正逆の回動に伴ってＯＮする前進検知スイッチ
と制動検知スイッチとを車輪に設けている。

【０００７】そして、上記のスイッチのＯＮ・ＯＦＦ情
報を、車輪とこれの車軸とにわたる導電ブラシとスリッ
プリングとによるロータリー接点を介してモータ制御手
段に入力して、前進検知スイッチがＯＮする前進モード
では、このスイッチがＯＮを継続する間、最大に設定の
目標回転数に向けてモータの回転数を増加させて、この
モータによる走行補助の駆動トルクを順次加算して車椅
子本体に導入し、制動検知スイッチがＯＮする制動モー
ドでは、このスイッチがＯＮを継続する間、零の目標回
転数に向けてモータの回転数を減少させて、モータによ
る走行補助の駆動トルクを制動トルクにして、この制動
トルクを順次加算して車椅子本体に導入し、かつ、両ス
イッチがＯＦＦする惰性の走行モードでは、モータによ
る走行補助の駆動トルクを順次減算して車椅子本体に導
入する点に特徴がある。

【０００８】上記の特徴構成によれば、前進走行するよ
うにハンドリムを手回しすると、前進検知スイッチがＯ
Ｎし、このスイッチがＯＮを継続する間、モータによる
走行補助の駆動トルクが順次加算して車椅子本体に導入
されるもので、前進検知スイッチをＯＮさせるたけのハ
ンドリムの手回し操作によって、車椅子を楽に前進走行
させることができる。

【０００９】また、前進走行の状態でハンドリムから手
を離した際には、走行補助の駆動トルクが順次減算して
車椅子本体に導入され、かつ、続いてハンドリムを手回
しすると、再び走行補助の駆動トルクが順次加算して車
椅子本体に導入されることから、車椅子本体には、なだ
らかに波打つ状態で走行補助の駆動トルクが導入される
ことになり、車椅子を乗り心地の良いものにして楽に前
進走行させることができる。

【００１０】そして、ハンドリムから手を離した状態を
継続すると、車椅子は徐々に減速して停止し、或いは、
ハンドリムに制動力を加えると、制動検知スイッチがＯ
Ｎして、モータによる走行補助の駆動トルクが制動トル
クとして、これが車椅子本体に順次加算して導入される
ことで、車椅子を急停止させることも可能であり、車椅
子の取り扱いが優れたものとなる。

【００１１】ここで、人力検知手段として、ハンドリム
を弾性的に支持して、このハンドリムの車輪に対する相
対回動をＯＮ・ＯＦＦスイッチで検知し、この検知に基
づいて電動補助モータを制御するように構成しているの
で、即ち、ハンドリムの支持構造が機械的にシンプルで
あることに加えて、単純なＯＮ・ＯＦＦスイッチによっ
て人力検知を行わせることから、人力の検知手段を安価
に提供することができる。

【００１２】また、モータ制御の手段にしても、ＯＮ・
ＯＦＦスイッチのＯＮ時間に基づいて、その時間に比例
した補助力（走行補助の駆動トルク）を車椅子本体に導
入させるシンプルなプログラム制御が可能であることか
ら、モータ制御手段として、これを安価に構成すること
ができる。

【００１３】更に、スイッチのＯＮ・ＯＦＦ情報を、車
輪とこれの車軸とにわたるロータリー接点を介してモー
タ制御手段に入力させるので、このロータリー接点を備
えた車輪・車軸セットを用意すれば、このセットを使い
慣れた手動式の車椅子や市販の車椅子に後付けすること
で、車椅子の利用者は、電動補助モータによる動力補助
を、より安価に受けることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２は本発明による電動
補助動力ユニット１を備えた手動式車椅子２を示し、図
３〜図５は電動補助動力ユニット１の詳細を示し、図６
は手動式車椅子２の折り畳み状態を示している。

【００１５】手動式車椅子２は、それぞれ手回し車輪３
と補助車輪４とを備えた左右のフレーム本体５，５の下
部フレーム６，６に、上端側が座部シート７の取り付け
バー８によって連結された前後のリンク（この実施の形
態では、前部側のリンクをパイプ製とし、後部側のリン
クをフラットバー製としている。）９ａ，９ｂ、１０
ａ，１０ｂを枢着し、この前部側のリンク９ａ，１０ａ
どうしと後部側のリンク９ｂ，１０ｂどうしを夫々クロ
スさせて、互いに同芯状の軸線まわりで回動可能に枢支
連結して、左右のフレーム本体５，５を車幅方向に折り
畳み可能に構成する一方、フレーム本体５，５を左右両
側に拡げたシート展張状態において、前記シート取り付
けバー８，８をフレーム本体５，５の上部側フレーム１
１に係止固定させるようにしている。

【００１６】ここで、左右のフレーム本体５，５に枢着
の前部側のリンク９ａ，１０ａどうしと後部側のリンク
９ｂ，１０ｂどうしとは、本来ならば、それぞれが例え
ばカシメ止めピンなどで枢支連結されて、車椅子本体Ａ
が構成されるのであるが、この実施の形態では、電動補
助動力ユニット１を構成するに際して、リンク間隔規制
用のパイプ１２に挿通させた１本の支軸１３と、この支
軸１３の両端に螺着のナット１４，１４とによって、互
いにクロスさせたリンク９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂを
回動可能に枢支連結するようにし、かつ、左右一方のフ
レーム本体５にバッテリー１５を搭載するようにしてい
る。

【００１７】そして、左右両側を曲げ加工し且つ上下に
面板１６，１７を溶接して強度アップを図ったブラケッ
ト１８を、上記のパイプ１２に垂下連設すると共に、こ
のブラケット１８の上下の面板１６，１７にわたって左
右の振り分け位置に縦軸１９，１９を設け、かつ、縦軸
１９，１９に、それぞれスライド可能にパイプ２０とパ
イプ押し下げの付勢手段２１とを嵌合保持させている。

【００１８】また、上記のスライドパイプ２０，２０に
わたって板状部材２２を溶接して、この板状部材２２に
減速機付きの電動補助モータ２３を取り付け、このモー
タ２３の減速機ケース２５に、平面視Ｌ字状のブラケッ
ト５３をボルト締めし、このブラケット５３に、１個の
駆動車輪２６を保持した車輪保持アーム２７を、車椅子
２の後方に向けて連設すると共に、電動補助モータ２３
と駆動車輪２６とを、例えばチエーン式の伝動手段２８
によって連動連結し、かつ、前記電動補助モータ２３の
制御手段２４を座部シート７の下部側に配置している。

【００１９】更に、前記フレーム本体５，５を左右両側
に拡げて、前記シート７を展張させた状態で、クロスさ
せた後部側のリンク９ｂ，１０ｂに上方から係止する係
止部材（例えばスタッドボルト２９ａと筒部材２９ｂと
筒部材２９ｂの抜け止めナット２９ｃとから成る。）２
９，２９をブラケット１８に設けて、シート展張状態に
おいて、前記支軸１３まわりでのブラケット１８の回動
を不能に構成する一方、前記フレーム本体５，５の左右
両側への拡がりに伴う支軸１３の下降途中で駆動車輪２
６が接地して、爾後の支軸１３の下降に伴って、駆動車
輪２６や電動補助モータ２３などを備えた板状部材２２
が相対的に持ち上げられるようにし、かつ、この板状部
材２２の持ち上げに伴って、前記駆動車輪２６が付勢手
段２１により路面に付勢接地されるように構成してい
る。

【００２０】図７および図８にも示すように、車椅子２
の左右の手回し車輪３は、ハブ３０とスポーク３１およ
び図示しないタイヤ付きのリムから成り、かつ、ボール
ベアリング３２を構成するように、前記ハブ３０を車軸
３３に装着して、この車軸３３をフレーム本体５にナッ
ト３４止めしている。

【００２１】そして、前記ハブ３０の外側板部ａを押圧
部材３５とで挟着するように、この押圧部材３５にディ
スク３６をボルト３７止めすると共に、このディスク３
６の外面部に、車軸中心まわりに所定の角度で複数個
（この実施の形態では、１２０度の位相で３個）の例え
ばウレタンゴムによる弾性体ブロック３８を、その外端
面をディスク周面にほゞ一致させて取り付け、この弾性
体ブロック３８に、車輪３を手回しするためのハンドリ
ム３９を、車輪３に対して相対回動ならびに初期姿勢に
弾性復帰可能に弾性支持させ、かつ、前記ディスク３６
にカバー４０をビス４１止めしている。

【００２２】即ち、前記ハンドリム３９を、ディスク３
６に外嵌合される筒部材４２と、１２０度の位相で筒部
材４２の外方に向けて延設される３本のパイプ部材４３
と、このパイプ部材４３の外端にわたって連結されるル
ープ部材４４とから構成（図１を参照）し、かつ、パイ
プ部材４３の基部側から筒部材４２の内方に向けて連結
ピン４５を設けている。

【００２３】一方、前記弾性体ブロック３８の車軸３３
近傍の端部に筒体４６を貫設すると共に、この弾性体ブ
ロック３８の外端部にはピン挿通穴ｂを形成して、この
穴ｂにハンドリム３９の連結ピン４５を嵌め込みつつ、
前記筒体４６にボルト４７を挿通して、このボルト４７
をディスク３６に螺着すると共に、このボルト４７まわ
りでの弾性体ブロック３８の回動を阻止するために、筒
体４８に挿通させたボルト４９をディスク３６に螺着し
ている。

【００２４】従って、車椅子２を前進させるようにハン
ドリム３９を回転操作すると、その回転力によって弾性
体ブロック３８が撓んで、ハンドリム３９が車輪３に対
して正転方向にやゝ回動し、或いは、前進走行の途中で
ハンドリム３９に制動力を掛けると、今度は弾性体ブロ
ック３８が逆に撓んで、ハンドリム３９が車輪３に対し
て逆転方向にやゝ回動するのであり、かつ、ハンドリム
３９から手を離すと、ハンドリム３９は初期姿勢に弾性
復帰することになる。

【００２５】このハンドリム３９の車輪３に対する相対
的な正逆の回動に伴ってＯＮするスイッチＳａ，Ｓｂ、
即ち、ハンドリム３９に前進走行の回転力を加えた時の
弾性体ブロック３８の撓みを検知する前進検知スイッチ
Ｓａと、ハンドリム３９に制動力を掛けた時の逆方向へ
の弾性体ブロック３８の撓みを検知する制動スイッチＳ
ｂとを、前記ディスク３６に設ける一方、前記車軸３３
の端部に、３個のスリップリングｃを互いに電気的に非
接触の状態で設け、かつ、各スリップリングｃに摺接す
る導電ブラシ５０を前記弾性体ブロック３８に設けると
共に、前記スイッチＳａ，Ｓｂのそれぞれ一方の端子に
接続のリード線ｄ，ｄと、他方に接続のリード線ｅ，ｆ
を、前記導電ブラシ５０に接続している。

【００２６】尚、前記スイッチＳａ，Ｓｂは、互いに当
接して電気的に導通する金属製のビス５１と筒部材５２
とから成り、前記ビス５１を弾性体ブロック３８に設け
る一方、前記筒部材５２をディスク３６に設けている。

【００２７】そして、前記車軸３３を中空に形成して、
前記導電ブラシ５０のそれぞれに接続のリード線ｈ，
ｉ，ｊを車椅子本体Ａ側に導出し、前記スイッチＳａ，
ＳｂのＯＮ・ＯＦＦ情報を、前記導電ブラシ５０とスリ
ップリングｃとによるロータリー接点を介して、モータ
制御手段２４の前進制御部２４ａと制動制御部２４ｂと
に入力するようにしている。

【００２８】図９に示すフローチャートに基づいて、電
動補助動力ユニット１による車椅子本体Ａへの動力補助
の形態について説明すると、車椅子２を前進させるハン
ドリム３９の回転操作に伴って、左右の車輪３，３に備
えた合計２個の前進検知スイッチＳａがＯＮ（ステップ
Ｓ１）した前進モードでは、先ずはプログラム上のモー
タトルクが一旦ゼロにクリア（ステップＳ２）され、爾
後は前進検知スイッチＳａがＯＮを継続する間、最大に
設定した目標回転数に向けてモータ２３の回転数が増加
（ステップＳ３）され、このモータ２３による走行補助
の駆動トルクが順次加算して駆動車輪６ひいては車椅子
本体Ａに導入されるのである。

【００２９】車椅子２の前進走行に際しては、ハンドリ
ム３９の回転操作が間欠的に行われることから、ハンド
リム３９から手を一旦離した際には、その間にハンドリ
ム３９が初期姿勢に弾性復帰し、全てのスイッチＳａ，
ＳｂがＯＦＦ（ステップＳ４）することから、この間は
惰性の走行モードがとられる。即ち、モータ２３による
走行補助の駆動トルクが順次減算（ステップＳ５）して
車椅子本体Ａに導入されるのである。

【００３０】これの繰り返しにより、車椅子本体Ａに
は、なだらかに波打つ状態で走行補助の駆動トルクが導
入されることから、車椅子２を乗り心地の良いものにし
て楽に前進走行させることができるのであり、かつ、ハ
ンドリム３９から手を離したままにすると、惰性の走行
モードが継続されることで、車椅子２は徐々に減速して
停止することになる。

【００３１】前進モードまたは惰性の走行モード下にお
いて、ハンドリム３９に制動力を加えると、制動検知ス
イッチＳｂがＯＮ（ステップＳ６）して制動モードがと
られるのであり、この制動モードでは、プログラム上の
モータトルクが一旦ゼロにクリア（ステップＳ７）さ
れ、爾後は制動検知スイッチＳｂがＯＮを継続する間、
零の目標回転数に向けてモータ２３の回転数を減少（ス
テップＳ８）させて、モータ２３による走行補助の駆動
トルクを制動トルクにして、この制動トルクが順次加算
して車椅子本体Ａに導入されるのであり、即ち、車椅子
２を急停止できるのであって、車椅子２の取り扱いが安
全上で優れたものとなる。

【００３２】従って、上記の構成によれば、電動補助動
力ユニット１をアタッチメントとして、必要に応じてリ
ンク間隔規制用のパイプ１２と支軸１３との長さの異な
るものを用意し、かつ、上記構成のロータリー接点を備
えた車輪・車軸セットの二組を用意して、これらを使い
慣れた手動式の車椅子や市販の車椅子に後付けすること
で、または、製造工程で手動式車椅子２に組み込むこと
で、手動式車椅子２をコスト的に安価に電動タイプに構
成変更することができる。

【００３３】しかも、人力検知手段として、ハンドリム
３９を車輪３に弾性的に支持して、このハンドリム３９
の車輪に対する相対回動をＯＮ・ＯＦＦスイッチＳａ，
Ｓｂで検知し、この検知に基づいて電動補助モータ２３
を制御するように構成しているので、即ち、ハンドリム
３９の支持構造が機械的にシンプルであることに加え
て、単純なＯＮ・ＯＦＦスイッチＳａ，Ｓｂによって人
力検知を行わせることから、人力の検知手段を安価に得
ることができ、かつ、前記スイッチＳａ，ＳｂをＯＮさ
せるタイミングも、弾性体ブロック３８の断面積の大小
やスイッチ接点の隙間調整によって自由に設定すること
ができるのである。

【００３４】また、モータ制御の手段にしても、ＯＮ・
ＯＦＦスイッチＳａ，ＳｂのＯＮ時間に基づいて、その
時間に比例した補助力（走行補助の駆動トルク）を車椅
子本体Ａに導入させるシンプルなプログラム制御が可能
であることから、モータ制御手段２４として、これを安
価に得ることができ、かつ、走行補助の駆動トルク設定
にしても、フローチャート内のトルク加算値を大小する
ことで、自由に設定できるのである。

【００３５】一方、車椅子２の構成面では、フレーム本
体５，５を車幅方向に折り畳むと、これに伴って支軸１
３が上昇して、この支軸１３に電動補助動力ユニット１
が吊り下げ保持されるのであって、この車椅子２の折り
畳み状態では、左右の手回し車輪３，３間と、前後部の
クロスリンク９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ間とに、比較
的大きな空間が存することから、かつ、この空間に電動
補助動力ユニット１を納めることが構成的に容易に可能
であることから、上記の電動タイプに構成変更した車椅
子２をそのまま折り畳むことが可能となり、従って、こ
の電動補助動力ユニット１を備えた車椅子２の保管スペ
ースが狭くて済むようになる。

【００３６】また、左右のフレーム本体５，５を拡げて
シート７を展張させると、これに伴って支軸１３が下降
し、かつ、付勢手段２１が機能して、駆動車輪２６が路
面に付勢接地されることから、駆動力を路面に伝える接
地圧が所定通り駆動車輪２６に付与されるのであり、し
かも、前後のクロスリンク９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ
にわたる１本の支軸１３が車幅中央に位置することか
ら、直進性を保つために駆動車輪２６を車幅中央に配置
することが容易に達成されるのである。

【００３７】更に、シート展張状態において、ブラケッ
ト１８ひいては駆動車輪２６の支軸１３まわりでの回動
を不能に構成しているので、駆動車輪２６を１本の支軸
１３で吊り下げ保持させながらも、駆動車輪２６を傾け
ることなく、これを姿勢固定の状態に保持できるのであ
る。

【００３８】尚、上記の実施の形態では、電動補助動力
ユニット１の一組を左右のフレーム本体５，５間に配置
して、左右で２個の前進検知スイッチＳａおよび制動検
知スイッチＳｂのＯＮ・ＯＦＦ情報に基づいて、電動補
助モータ２３を制御するように構成しているが、前進検
知スイッチと制動検知スイッチとによって制御される電
動補助モータを、それぞれ左右の車輪に連結して、左右
の車輪に各別に補助力を導入することも容易に可能であ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動補助モータを備える手動式の車椅子において、前記モ
ータによる走行補助の駆動トルクを車椅子本体に導入す
る際の人力検知の手段を、シンプルな構造にして安価
に、しかも、シンプルなプログラムで制御できるものに
して提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】手動式車椅子の側面図である。

【図２】手動式車椅子の背面図である。

【図３】電動補助動力ユニットの一部破断の側面図であ
る。

【図４】電動補助動力ユニットの詳細図である。

【図５】電動補助動力ユニットの平面図である。

【図６】手動式車椅子の折り畳み状態を示す背面図であ
る。

【図７】手回し車輪のハブ部分の断面図である。

【図８】ハンドリムの弾性支持部の詳細図である。

【図９】フローチャートである。

【符号の説明】３…車輪、２３…電動補助モータ、２４
…モータ制御手段、３３…車軸、３９…ハンドリム、Ａ
…車椅子本体、Ｓａ…前進検知スイッチ、Ｓｂ…制動検
知スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61G 5/02 512 A61G 5/04 - 5/04 505

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行補助の駆動トルクを車椅子本体に導
   入するための電動補助モータを備えた手動式の車椅子で
   あって、電動補助モータとこれの制御手段とを車椅子本
   体側に備える一方、車輪に対してこの車輪を手回しする
   ためのハンドリムを、相対回動ならびに初期姿勢に弾性
   復帰可能に弾性支持し、このハンドリムの車輪に対する
   相対的な正逆の回動に伴ってＯＮする前進検知スイッチ
   と制動検知スイッチとを車輪に設けると共に、これらの
   スイッチのＯＮ・ＯＦＦ情報を、車輪とこれの車軸とに
   わたる導電ブラシとスリップリングとによるロータリー
   接点を介してモータ制御手段に入力して、前進検知スイ
   ッチがＯＮする前進モードでは、このスイッチがＯＮを
   継続する間、最大に設定の目標回転数に向けてモータの
   回転数を増加させて、このモータによる走行補助の駆動
   トルクを順次加算して車椅子本体に導入し、制動検知ス
   イッチがＯＮする制動モードでは、このスイッチがＯＮ
   を継続する間、零の目標回転数に向けてモータの回転数
   を減少させて、モータによる走行補助の駆動トルクを制
   動トルクにして、この制動トルクを順次加算して車椅子
   本体に導入し、かつ、両スイッチがＯＦＦする惰性の走
   行モードでは、モータによる走行補助の駆動トルクを順
   次減算して車椅子本体に導入することを特徴とする手動
   式の車椅子。