JP3705372B2 - 補助動力式ビークル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、推進手段に間欠的に加えられる人力の大きさに応じた駆動力を補助動力として推進手段に加算してこれを駆動する車椅子、自転車、足漕ぎボート等の補助動力式ビークルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、手動車椅子と電動車椅子の中間的な存在として手動式電動車椅子が従来より提案されている。この手動式電動車椅子は、推進手段である車輪に間欠的に加えられる人力を検知し、その人力に応じた補助動力を車輪に加算することによって歩行の不自由な乗員の肉体的な負担を軽減するものであって、これによれば乗員は手動車椅子の感覚で操作することができ、精神的苦痛も緩和される。
【０００３】
ところで、斯かる手動式電動車椅子においてハンドリム等の入力部材に加えられる人力を検知する人力検知手段としては、入力部材と車輪との間に、前進時と後進時のそれぞれにおいて両者の相対回転量に応じた反力を発生する２個の圧縮スプリングを介設し、入力部材と車輪との相対回転量によって入力部材に加えられる人力を検知するポテンショメータ等のセンサーが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の人力検知手段は、２個のスプリングの間で入力部材を挟持するとともに、それぞれのスプリングの他端を車輪に固定するものであったため、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と車輪との位置関係が常に中立状態に復帰するとは限らず、入力部材に人力が加わらない中立状態において人力検知手段の出力（センサー出力）が必ずしも０を示さず、正確な人力の検出及びこれに基づく適切な補助動力の付与が困難であった。これは、中立位置が２個のスプリングの付勢力のバランスで決定されることから不安定であること、更に、経年変化でスプリングの特性が変化したり、フリクションの影響を受けたりすることに起因する。
【０００５】
従って、本発明の目的とする処は、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と出力部材との位置関係が常に中立状態に復帰し、この中立状態において入力検知手段の出力が常に０を示して正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能な補助動力式ビークルを提供することにある。
【０００６】
ところで、人力検知手段の出力には中立点を挟む領域で或る程度の幅で不感帯域を設けることが制御上からも望ましく、又、入力部材に加えられる人力が小さい範囲では人力検知手段の感度が高いこと、更には圧縮スプリングを含む検知部が汚染されないことが検知精度の点から望まれる。
【０００７】
従って、本発明の目的とする処は、入力検知手段に所定幅の不感帯域を安定して設定することができるとともに、人力検知手段の感度を高め、汚染を防ぐことによってその検知精度を高く保つことができる補助動力式ビークルを提供することにある。
【０００８】
又、人力検知手段の組付時にその出力の０点調整が簡単に行えることは組立作業性の点から望ましい。更に、車両等の使用時に異常が発生したとき、そのことを人力検知手段の出力の状況から即座に判断して適切な処置を施すことが望まれる。
【０００９】
従って、本発明の目的とする処は、人力検知手段の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性の向上を図るとともに、人力検知手段の出力によって異常の発生を即座に判断して適切な処置を施すことができる補助動力式ビークルを提供することにある。
【００１０】
ところで、従来の人力検知手段にあっては、乗員がハンドリム等の入力部材に人力を加えた後に手を離すと、入力部材の慣性によって人力検知手段が振動し、該人力検知手段から誤信号が出力される可能性があった。
【００１１】
従って、本発明の目的とする処は、人力検知手段の振動を抑制して誤信号の発生を防ぐことができる補助動力式ビークルを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、入力部材と推進手段に連なる出力部材との相対回転量に応じた反力を発生する弾性部材を備え、前記入力部材と出力部材との相対回転量によって入力部材に加えられる人力を検知する人力検知手段を有し、該人力検知手段によって検知された人力に応じた補助動力を前記出力部材に加えてこれを駆動する補助動力式ビークルにおいて、前記入力部材に人力が加わらない中立状態において前記弾性部材の両端を前記入力部材又は出力部材の何れか一方で支持するとともに、他の部材を前記弾性部材の端部に近接又は当接させて少なくとも弾性部材の一端を入力部材と出力部材の双方で支持し、前記入力部材に人力が加えられたときに前記他の部材が前記弾性部材に変位を与えるよう構成したことを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項１記載の発明によれば、入力部材に人力が加わらない中立状態において弾性部材の両端は入力部材又は出力部材の何れか一方で支持されているため、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と出力部材との位置関係が常に中立状態に復帰し、この中立状態において人力検知手段の出力が常に０を示して正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性部材を前記出力部材である車輪のハブ内に配置したことを特徴とする。
【００１５】
従って、請求項２記載の発明によれば、弾性部材が出力部材である車輪のハブ内に配置されるため、その汚染が防がれて該弾性部材の作動安定性が高められ、人力検知手段に常に高い検知精度が確保される。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記弾性部材をバネ定数の異なる複数のスプリングで構成するとともに、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧を与えることを特徴とする。
【００１７】
従って、請求項３記載の発明によれば、弾性部材がバネ定数の異なる複数のスプリングで構成されるため、人力が小さい範囲で人力検知手段の感度を高めて高い検知精度を確保するこことができる。又、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧が与えられるため、人力検知手段の出力に所定幅の不感帯域を安定して設定することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、前記入力部材又は出力部材の前記弾性部材を支持する部分の少なくとも一方を位置調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１９】
従って、請求項４記載の発明によれば、入力部材又は出力部材の弾性部材を支持する部分の少なくとも一方が位置調整可能に構成されるため、人力検知手段の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、前記弾性部材の両端に当接するピン部材を有するブラケットを前記入力部材に位置調整可能に取り付けたことを特徴とする。
【００２１】
従って、請求項５記載の発明によれば、ブラケットはピン部材以外の箇所で入力部材に取り付けられるため、該ブラケットをそのピン部材が弾性部材の両端に当接するよう位置調整した後にこれを入力部材に取り付ける際にピン部材の位置が変化せず、人力検知手段の組付時の０点調整をより正確に行うことができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記弾性部材の両端を径方向に沿って傾斜させ、前記ブラケットを前記弾性部材の変形方向と略直交す従って、請求項６記載の発明によれば、弾性部材の両端が径方向に沿って傾斜しているため、ブラケットを弾性部材の変形方向と略直交する方向に移動させることによって人力検知手段の０点調整を容易に行うことができる。又、ブラケットは弾性部材の変形方向には固定されて動かないため、これが弾性部材からの反力を繰り返し受けても、その取り付けが緩むことがない。
る方向に位置調整可能に取り付けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５又は６記載の発明において、前記入力部材と出力部材との間にダンパーを介設したことを特徴とする。
【００２４】
従って、請求項７記載の発明によれば、入力部材の慣性による振動はダンパーによって吸収されるため、人力検知手段の振動が抑制されて該人力検知手段からの誤信号の発生が防がれる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１〜６又は７記載の発明において、前記入力検知手段の出力が電源ＯＮ時に０以外の値を示すとき又は規定時間以上継続して０以外の値を示すときに異常と判断する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２６】
従って、請求項８記載の発明によれば、人力検知手段の故障を含む異常の発生が人力検知手段の出力によって判断されるため、即座に適切な処置を施すことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る補助動力式ビークルの一態様としての手動式電動車椅子の側面図、図２は同車椅子の正面図、図３は同車椅子を折り畳んだ状態を示す背面図、図４は同車椅子の人力検出部及び補助動力装置部を示す車輪部分の破断平面図、図５は同拡大破断平面図、図６は車輪の外側面図、図７は車輪のハブ部の外側面図、図８は人力検出部のスプリングの状態を説明するための断面図、図９及び図１０は人力が加えられたときの検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【００２９】
本実施の形態に係る手動式電動車椅子１は、既存の折り畳み式手動車椅子に補助動力装置（Power Assist System ）を組み付けたものであって、図１に示すように、これのパイプ枠状のフレーム２の前後部は左右一対のキャスタ３、車輪４によって支持されている。
【００３０】
又、上記フレーム２の中央部には、乗員が着座すべき布製のシート５（図２参照）が張設されている。尚、フレーム２は前後一対のクロス部材２ａを有しており、Ｘ字状を成す２本のクロス部材２ａはその交点を軸６によって枢着されている。従って、車椅子１は図３に示すようにこれを折り畳むことができ、このとき前記シート５も撓み変形する。
【００３１】
更に、フレーム２の後部には左右一対のバックパイプ２ｂが立設されており、各バックパイプ２ｂの上端部は後方に折曲され、その折曲部には介助者用のグリップ７が取り付けられている。
【００３２】
又、フレーム２の中央上部には、乗員のための左右一対の肘掛８が取り付けられ、同フレーム２の前端下部には左右一対のステップ９が取り付けられている。そして、同フレーム２の下部に前後方向に延びる左右一対のパイプ２ｃの後端部には、別のパイプ２ｄが前後方向に移動自在に嵌装されており、各パイプ２ｄの後端部にはローラ１０が回転自在に軸支されている。尚、パイプ２ｄは、パイプ２ｃに突設されたピン１１に長孔係合することによって前後方向に移動自在に支持され、これはパイプ２ｃとの間に縮装された不図示のスプリングによって常時後方へ付勢されている。
【００３３】
ところで、前記左右一対の車輪４の各々は、図４及び図５に示すように、フレーム２に溶接されたボス部１２に支持された車軸１３にボールベアリング１４，１５を介して回転自在に支承されており、各車輪４の外側には、乗員が手でこれを回すべきリング状のハンドリム１６が設けられている。このハンドリム１６は、車輪４のハブ４ａに軸受１７によって回転自在に支承された円板状のディスク１８に３本のスポーク１９を介して取り付けられており、従って、該ハンドリム１６は車輪４に対して独立に回転し得る。尚、本実施例においては、図４及び図５に示すように、車輪４のハブ４ａとディスク１８との間にダンパー２０が介設されている。
【００３４】
而して、上記ハンドリム１６は、その全周の３箇所が図７に示す構造によって車輪４に対して弾性的に連結されている。
【００３５】
即ち、図７に示すように、車輪４のハブ４ａに形成された各一対のリブ４ａ−１で挟まれる空間には、円弧状の溝２１ａを有するスプリングガイド２１が収納されており、該スプリングガイド２１には大小異径のスプリング２２，２３が収納されている。尚、図７において、２４はスプリング２２，２３の脱落を防ぐ保持部材である。
【００３６】
ところで、前記スプリング２２，２３はその両端がスプリング受け２５，２６によって受けられており、前記ハンドリム１６に人力が加わらない中立状態においては、図８に詳細に示すように、スプリング受け２５，２６は一対のリブ４ａ−１に当接して小径のスプリング２３は両スプリング受け２５，２６間に所定の予圧を持って縮装される一方、大径のスプリング２２はその両端がスプリング受け２５，２６から若干離脱してスプリング受け２５，２６に力を及ぼしていない。尚、大径のスプリング２２のバネ定数は小径のスプリング２３のそれよりも大きく設定されている。
【００３７】
一方、図６に示すように、前記ディスク１８の全周３箇所には一対のピン２７，２８が内方に向かって突設されており、各一対のピン２７，２８はハンドリム１６に人力が加わらない中立状態においては、図７及び図８に示すように前記スプリング受け２５，２６の端面に当接している。尚、一方のピン２７はディスク１８の内面に固設されているが、他方のピン２８は図６に示すようにディスク１８に形成された円弧状の長孔１８ａに位置調整自在に貫設されており、該ピン２８はスプリング受け２６の端面に当接した状態でナット２９によって締め付けられてディスク１８に固定される。尚、ピン２８を締め付けた状態において該ピン２８とスプリング受け２６との間に微小な隙間があっても許容される。又、リブ４ａ−１には、ピン２７，２８の移動を許容するための溝４ａ−２が形成されている。
【００３８】
又、図４乃至図７に示すように、ハンドリム１６側のディスク１８上で車軸１３から径方向に偏位した位置には、ハンドリム１６に加えられる人力の大きさ及び方向を検出するためのポテンショメータ３０が位置調整可能に固定されており、該ポテンショメータ３０の入力軸３０ａの端部にはレバー３１の一端が結着されており、該レバー３１の他端は、更に径方向に延出し、車輪４のハブ４ａに突設されたピン３２にゴム製のキャップ３３を介して係合している。尚、キャップ３３はレバー３１のガタを防止するためのものである。又、図６において、３０ａはポテンショメータ３０の０点調整を行うための長孔である。
【００３９】
ところで、図４及び図５に示すように、左右一対の車輪４の各々の内側には補助動力装置（図４及び図５には一方のみ図示）４０が設けられている。
【００４０】
上記補助動力装置４０は、補助動力を発生する駆動モータ４１と、該駆動モータ４１の駆動力を車輪４に伝達するギヤＧ１〜Ｇ４を収容するギヤケース４２を有しており、駆動モータ４１の出力軸端には小径のギヤＧ１が結着されている。尚、ギヤケース４２は、前記車軸１３に保持されるとともに、図４に示すように、ゴムを介してフレーム２に固定されている。
【００４１】
又、上記ギヤケース４２にはカウンタ軸４３と駆動軸４４が車軸１３と平行に回転自在に支承されており、カウンタ軸４３には大小異径のギヤＧ２，Ｇ３が結着され、駆動軸４４には大径のギヤＧ４が自由回転自在に支承されるとともに、その端部には小径のギヤＧ５が結着されている。そして、前記大径のギヤＧ２は前記小径のギヤＧ１に噛合し、小径のギヤＧ３は大径のギヤＧ４に噛合している。又、前記ギヤＧ５は、ハブ４ａの内周部に嵌合保持された大径のリングギヤＧ６に噛合している。尚、リングギヤＧ６はハブ４ａに対して相対回転可能に保持されており、両者の間には周方向に配列された複数のダンパー部材４５が介設されている。
【００４２】
ところで、前記駆動軸４４上には大径のギヤＧ４の駆動軸４４との結合を断接するためのドグクラッチ４６が設けられており、該ドグクラッチ４６は前記フレーム２の前方上部に設けられたクラッチレバー４７（図１参照）の回動操作によってＯＮ／ＯＦＦ動作する。そして、ドグクラッチ４６の近傍には、該ドグクラッチ４６のＯＮ／ＯＦＦを検知するリミットスイッチ４８が設けられており、ドグクラッチ４６がＯＦＦ状態にあるときには後述の駆動モータ４１に電流が流れないよう構成されている。
【００４３】
尚、以上は一方の車輪４側に設けられた補助動力装置４０の構成について述べたが、他方の車輪４側に設けられた補助動力装置４０も共通のものが使用されており、部品の共通化による量産効果を得ることができる。そのため、左右一対の補助動力装置４０は、図２に示すように点対称の関係を保って配置されている。即ち、各補助動力装置４０においては、駆動モータ４１が車軸１３の中心線からオフセットしており、このような共通の補助動力装置４０を左右の車輪４に対して点対称の関係を保って配置すると、本実施例の最凸部である左右一対の駆動モータ４１は上下方向に段差をもって配されることとなり、当該車椅子１を図３に示すように折り畳んだ際に両駆動モータ４１が互いに干渉することがなく、この結果、車椅子１をコンパクトに折り畳むことができる。
【００４４】
一方、図１に示すように、フレーム２の前部側方には前記各補助動力装置４０の駆動を制御するための左右のコントローラ５０を収納するコントロールボックス５０Ａが取り付けられており、該コントロールボックス５０Ａの後方の一側にはバッテリ６０が取り付けられている。尚、コントローラ５０は、図２に鎖線にて示すように、フレーム２のクロス部材２ａに取り付けても良い。
【００４５】
ここで、一方のコントローラ５０の構成を図１１に基づいて説明する。尚、他方のコントローラ５０の構成も同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４６】
図１１はコントローラ５０の構成を示すブロック図であり、該コントローラ５０は、前記ポテンショメータ３０によって検出されるハンドリム１６に加えられる人力に対する補助動力を演算するアシスト力演算手段５１と、該アシスト力演算手段５１によって求められた補助動力（つまり、補助動力の目標値（目標トルク））に対して駆動モータ４１の駆動を制御する（駆動モータ４１に供給すべき電流を制御する）モータ制御手段５２と、該モータ制御手段５２からの制御信号を受けてそれに見合うデューティ値のゲート信号Ｇa ，Ｇb ，Ｇc ，Ｇd をゲートに出力するゲートドライブ回路５３を含んで構成されている。尚、図１１において、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはゲート信号Ｇa ，Ｇb ，Ｇc ，Ｇd をそれぞれ印加されてＯＮ／ＯＦＦするＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。
【００４７】
次に、本手動式電動車椅子１の作用を説明する。
【００４８】
乗員が左右一対のハンドリム１６を例えば前進方向に回すためにこれに力を加えると、各ハンドリム１６に加えられた人力ＦM の大きさが前記３本の小径スプリング２３の予圧力に打ち勝つまでの間はハンドリム１６は不動であって、ハンドリム１６と車輪４の間に相対回転は生じず、このとき、図１２に示すようにポテンショメータ３０の出力は０を示す。尚、図１２はハンドリム１６に加えられる人力ＦM に対するポテンショメータ３０の出力特性を示す図であり、同図において、ＦM0は３本の小径スプリング２３の予圧力に等しい人力の値である。
【００４９】
その後、人力ＦM がＦM0を超えて増大すると、図９に示すように一方のピン２７がスプリング受け２５を押圧して先ず小径のスプリング２３のみを圧縮し、ハンドリム１６はスプリング２３の圧縮量に見合う角度だけ車輪４に対して相対回転する。そして、このハンドリム１６の相対回転量はレバー３１によって拡大されてポテンショメータ３０に伝達され、ポテンショメータ３０は、図１２に直線ａに示すように、ハンドリム１６に加えられる人力ＦM に対する信号を出力する。尚、小径のスプリング２３のバネ定数は小さいため、該スプリング２３の人力ＦM の増加量に対する圧縮量、つまり、ハンドリム１６の回動量は大きく、従って、ポテンショメータ３０の感度は高く保たれ、このため、乗員は当該車椅子１のデリケートな操作が可能となる。
【００５０】
そして、ハンドリム１６に加えられる人力ＦM の値が図１２に示すＦM1に達すると、大径のスプリング２２も小径のスプリング２３と共に圧縮され始め、ハンドリム１６は両スプリング２２，２３の圧縮量に見合う角度だけ車輪４に対して相対回転し、このとき、ポテンショメータ３０は、図１２の直線ｂに示すようにハンドリム１６に加えられる人力ＦM に対する信号を出力する。
【００５１】
その後、ハンドリム１６に加えられる人力ＦM が図１２に示すＦM2を超えた場合には、図１０に示すようにピン２７が保持部材２４に当接するため、人力ＦM はピン２７から保持部材２４を経て車輪４に直接伝達される。このとき、ポテンショメータ３０の出力は、図１２に直線ｃにて示すように一定となる。
【００５２】
尚、乗員がハンドリム１６に逆方向の力を加えた場合のポテンショメータ３０の出力は、図１２の直線ａ’，ｂ’，ｃ’によって表され、図１２にハッチングを付した領域が機械的な不感帯域となる。この不感帯域は前述のようにスプリング２３に所定の予圧を与えることによって形成されるが、スプリング２３のバネ定数は小さいため、幅の狭い不感帯域が安定して設定される。このような不感帯域を設けることにより、機械的誤差や電気的誤差を許容しながら車椅子１の静止状態を確実に検出することができる。
【００５３】
而して、ハンドリム１６には人力ＦM が間欠的に加えられ、この人力ＦM は前述のようにポテンショメータ３０によって検出され、その検出信号Ｖinは前記コントローラ５０のアシスト力演算手段５１に入力される。
【００５４】
上記アシスト力演算手段５１はポテンショメータ３０から出力された入力信号Ｖinに対し所要のアシスト比に基づいて目標トルクτを演算し、それに見合う制御信号をモータ制御手段５２に出力する。尚、入力信号Ｖinと目標トルクτとの関係（アシスト力演算手段５１の特性）をアシスト比をパラメータとして図１３に示す。本実施の形態では、Ｖinの値がＶi1〜Ｖi2の範囲にあるときは、目標トルクτは０となり、電気的な不感帯域が形成される。
【００５５】
モータ制御手段５２は駆動モータ４１に供給すべき電流を制御し、ゲートドライブ回路５３はモータ制御手段５２からの制御信号を受けて必要なデューティ値のゲート信号Ｇa ，Ｇd をＦＥＴ５４ａ，５４ｄのゲートに印加する（前進の場合）。すると、バッテリ６０からの電流はＦＥＴ５４ａ，５４ｄを通じて図１１の矢印方向に流れ、これによって駆動モータ４１が正転される。ＦＥＴ５４ｄを通るモータ電流値Ｉb はモータ制御手段５２にフィードバックされて目標値と比較され、ケート信号Ｇa ，Ｇd のデューティ値を増減する。
【００５６】
而して、上述のように駆動モータ４１が正転すると、該駆動モータ４１によって発生する駆動力が補助動力ＦA として車輪４に与えられる。即ち、駆動モータ４１の回転は、図５に示すギヤＧ１，Ｇ２によって１段減速されてカウンタ軸４３に伝達され、ドグクラッチ４６がＯＮのとき、該カウンタ軸４３の回転はギヤＧ３，Ｇ４によって２段減速されて駆動軸４４に伝達される。そして、この駆動軸４４の回転はギヤＧ５，Ｇ６によって３段減速された後、ダンパー部材４５を介して車輪４に伝達され、該車輪４が人力ＦM に補助動力ＦA を加えた大きさの駆動力Ｆ（＝ＦM ＋ＦA ）によって回転駆動され、これによって車椅子１が前進せしめられ、乗り手は全駆動力Ｆの例えば約１／２程度の小さな駆動力（人力）ＦM で楽に車椅子１を操作することができる。
【００５７】
ところで、ハンドリム１６に逆方向（後進方向）の人力ＦM が加えられた場合には、図１１に示すゲートドライブ回路５３はゲート信号Ｇb ，Ｇc をＦＥＴ５４ｂ，５４ｃにそれぞれ印加してこれらをＯＮ／ＯＦＦする。すると、バッテリ６０からの電流は駆動モータ４１を逆方向に流れるために該駆動モータ４１は逆転し、車輪４にはこれを逆転させる方向の補助動力ＦA が加えられる。ＦＥＴ５４ｂを通るモータ電流値Ｉa はモータ制御手段５２にフィードバックされて目標値と比較され、ゲート信号Ｇb ，Ｇc のデューティ値を増減する。
【００５８】
以上において、本実施の形態によれば、ハンドリム１６に人力ＦM が加わらない中立状態においてスプリング２３の両端はスプリング受け２５，２６で受けられ、スプリング受け２５，２６は車輪４のハブ４ａとハンドリム１６側のピン２７，２８の双方によって受けられているため、結局、スプリング２３の両端はハンドリム１６と車輪４の双方で支持されることとなり、ハンドリム１６から人力ＦM が除かれた場合に該ハンドリム１６と車輪４との位置関係が常に中立状態に復帰する。従って、この中立状態においてポテンショメータ３０の出力が常に０を示し、この結果、正確な人力ＦM の検知とこれに基づく適切な補助動力ＦA の付与が可能となる。
【００５９】
又、本実施の形態では、スプリング２２，２３が車輪４のハブ４ａ内に配置されるため、これらのスプリング２２，２３の汚染が防がれてその作動安定性が高められ、ポテンショメータ３０に常に高い検知精度が確保される。
【００６０】
更に、本実施の形態においては、一方のピン２８は図６に示すようにディスク１８に位置調整自在に固定されているため、ハンドリム１６に人力が加わっていない状態でナット２９を緩めてピン２８の位置を調整することにより、正確に中立位置を設定することができ、その後ポテンショメータ３０を調整して該ポテンショメータ３０の出力が０となるよう０点調整することができる。従って、人力検知部の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性が高められる。
【００６１】
又、本実施の形態においては、車輪４のハブ４ａとディスク１８との間にダンパー２０が介設されているため、ハンドリム１６の慣性による振動はダンパー２０によって吸収され、ポテンショメータ３０の振動が抑制されて該ポテンショメータ３０からの誤信号の発生が防がれる。
【００６２】
ところで、本実施の形態においては、ポテンショメータ３０の故障を含む異常の発生がポテンショメータ３０の出力に基づいてコントローラ５０によって判断され、即座に適切な処置が施される。ここで、その場合のコントローラ５０での処理手順を図１４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６３】
本実施の形態では、ポテンショメータ３０の出力が０を示すべきときに０以外の値が出力されたとき、コントローラ５０は異常を検出して適切な処置を施す。
【００６４】
即ち、不図示のメインスイッチをＯＮして電源をＯＮしたとき（図１４のSTEP１）にポテンショメータ３０の出力（以下、センサー出力と称す）が０であるか否かが判断される（図１４のSTEP２）。
【００６５】
電源ＯＮ時にセンサー出力が０以外の値を示せば、コントローラ５０は異常を検出して作動を停止する（図１４のSTEP３）。
【００６６】
他方、電源ＯＮ時にセンサー出力が０を示せば正常であるため、コントローラ５０によるセンサー出力の読み取りが行われ（図１４のSTEP４）、その読み取られたセンサー出力が０以外（センサー出力≠０）であるか否かが判断される（図１４のSTEP５）。
【００６７】
ハンドリム１６に人力ＦM が加えられるまではセンサー出力は０であるため、タイマーが０にクリア（ｔ＝０）され（図１４のSTEP６）、その後、継続してセンサー出力の読み取りとその出力の判断が行われる（図１４のSTEP４，５）。そして、ハンドリム１６に人力ＦM が加えられてセンサー出力が０以外の値を示すと、タイマーによって時間ｔがカウント（ｔ＝ｔ＋１）され（図１４のSTEP７）、センサー出力が０以外を示す時間（つまり、ハンドリム１６に人力ＦM が加えられる時間）ｔが規定時間ｔ0 以内であるか否かが判断される（図１４のSTEP８）。
【００６８】
センサー出力が０以外を示す時間ｔが規定時間ｔ0 以内（ｔ≦ｔ0 ）である間はコントローラ５０によって補助動力装置４０の駆動モータ４１が駆動されて車輪４に対して所要の補助動力が与えられる（図１４のSTEP９）。
【００６９】
一方、センサー出力が０以外を示す時間ｔが規定時間ｔ0 を超えて（ｔ＞ｔ0 ）継続する場合には、コントローラ５０は異常を検出して補助動力装置４０の駆動を停止する（図１４のSTEP３）。
【００７０】
以上のように、本実施の形態では、ポテンショメータ３０の故障を含む異常の発生がポテンショメータ３０の出力によって判断されるため、即座に適切な処置を施すことができる。
尚、以上の実施の形態においては、ハンドリム１６に人力ＦM が加わらない中立状態においてスプリング２３の両端をハンドリム１６と車輪４の双方で支持するよう構成したが、図１５に示すように、車輪４のハブ４ａの周方向に隣接する２組のスプリング２２，２３の相対向する一端同士をハンドリム１６と車輪４の双方で支持するよう構成しても良い。即ち、各組のスプリング２２，２３の両端はスプリング受け２５，２６によって受けられており、外側同士のスプリング受け２５はハブ４ａによって支持され、相対向する内側同士のスプリング受け２６はハブ４ａとハンドリム１６側に固設されたピン２７の双方によって支持されている。従って、隣接する２組のスプリング２２，２３の相対向する一端同士はハンドリム１６と車輪４の双方で支持されることとなり、斯かる構成においても、ハンドリム１６から人力ＦM が除かれた場合に該ハンドリム１６と車輪４との位置関係が常に中立状態に復帰するため、この中立状態においてポテンショメータ３０の出力が常に０を示し、この結果、正確な人力ＦM の検知とこれに基づく適切な補助動力ＦA の付与が可能となる。尚、ピン２７の径はハブ４ａに当接するスプリング受け２６間の距離よりも若干小さくするのが好ましい。
【００７１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明を自転車に適用した例を図１６乃至図１８に基づいて説明する。尚、図１６は自転車の人力検知部を示す図（図１７のＡ−Ａ線断面図）、図１７及び図１８は同自転車の人力検知部と補助動力装置部の破断正面図であり、図１７は人力検知部を図１６のＢ−Ｂ線で切断して示す図、図１８は人力検知部を図１６のＣ−Ｃ線で切断して示す図である。
【００７２】
図１７及び図１８において、７０はハウジング７１に横方向に挿通するペダルクランク軸であって、これはボールベアリング７２，７３及びニードルベアリング７４によってハウジング７１に回転自在に支承されており、その両端には不図示のペダルが結着されている。
【００７３】
上記ペダルクランク軸７０のハウジング７１内に臨む部分には入力部材７５が結着されるとともに、スリーブ７６が前記ニードルベアリング７４によって相対回転自在に支持されている。そして、入力部材７５には電子基板を組み込んだポテンショメータ７７が取り付けられており、該入力部材７５とハウジング７１との間には２組の回転トランス７８，７９が横方向に並設されている。
【００７４】
上記一方の回転トランス７８は回転側に配置された前記ポテンショメータ７７からの信号を固定側（車体側）に伝達するための信号伝達用であり、他方の回転トランス７９は固定側に設置された不図示のバッテリから電子基板に電力を供給するための電源供給用であって、これらはホルダー８０を介してハウジング側７１（固定側）に支持された大径のトランス７８ａ，７９ａと入力部材７５側（回転側）に支持された小径のトランス７８ｂ，７９ｂとで構成されている。
【００７５】
又、前記スリーブ７６のハウジング７１外へ臨む外端部外周にはスプロケット８１が結着され、同スリーブ７６のハウジング７１内に臨む部分の外周には大径のベベルギヤｇ１とドラム８２が結着されている。尚、スプロケット８１と後輪側に設けられた不図示のスプロケットとの間には不図示の駆動チューンが巻装されている。
【００７６】
一方、図１７及び図１８において、８３は補助動力装置を構成する駆動モータであって、その回転は遊星ローラ式減速機９３及び一方向クラッチ９４を介して該駆動モータ８３の下方へ延出する出力軸８３ａに伝達される。尚、出力軸８３ａの下端に設けられた小径のベベルギヤｇ２は前記ベベルギヤｇ１に噛合している。
【００７７】
ここで、人力検出部の構成を説明する。
【００７８】
前記ドラム８２内にはスリーブ７６に螺着されたボルト８４によって結着された２つの偏心カム８５が相対向する位置に設置されており、ドラム８２内の偏心カム８５の間には扇形の２種類のスプリング受け８６，８７とスライド部材９５がドラム８２とスリーブ７６にガイドされて摺動自在に嵌装されている。そして、スプリング受け８６，８７内にはスプリング８８が縮装されている。
【００７９】
又、前記スリーブ７６側には２本のピン８９が横方向に突設されており、一方のピン８９は図１６に示すように前記スプリング受け８７とスライド部材９５の間に介在し、他方のピン８９には前記ポテンショメータ７７の入力軸７７ａに結着されたレバー９０がゴムスリーブ９１を介して係合している。
【００８０】
他方、図１７に示すように、前記入力部材７５には１本のピン９２がドラム８２に向かって横方向に突設されており、図１６に示すように、該ピン９２は前記一方のピン８９とスプリング受け８７とスライド部材９５の間に介在している。
【００８１】
而して、自転車においては、ライダーによってペダルクランク軸７０が回転駆動されるが、該ペダルクランク軸７０の回転によって人力部材７５及びピン９２が同方向に回転すると、ピン９２はスプリング受け８７を同方向に移動させてスプリング８８を圧縮変形させる。ここで、スプリング８８の圧縮変形量はペダルクランク軸７０に加えられる人力の大きさに比例し、該スプリング８８の反力が偏心カム８５、ボルト８４及びスリーブ７６を経てスプロケット８１に伝達されて該スプロケット８１が回転駆動される。
【００８２】
ところで、入力部材７５はスプリング８８の圧縮変形量（つまり、人力の大きさ）に見合う角度だけスリーブ７６に対して対して相対回転するため、両者の相対回転量はレバー９０によって拡大されてポテンショメータ７７に伝達され、ポテンショメータ７７は入力部材７５とスリーブ７６の相対回転量によって人力の大きさを検知し、その検知信号を出力する。
【００８３】
上記ポテンショメータ７７から出力される検知信号は前記回転トランス７８を介して固定側に設置された不図示のコントローラに伝達され、コントローラは人力の大きさに応じた制御信号を出力して前記駆動モータ８３の駆動を制御する。すると、駆動モータ８３は所要の補助動力を発生し、その回転はベベルギヤｇ２，ｇ１及びスリーブ７６を経てスプロケット８１に伝達され、該スプロケット８１が補助動力によっても回転駆動される。そして、スプロケット８１の回転は不図示の駆動チェーン及びスプロケットを経て後輪側に伝達され、後輪が人力と補助動力によって回転駆動されて自転車が走行せしめられるため、ライダーの肉体的負担が軽減される。
【００８４】
以上において、スプリング８８の両端はスプリング受け８６，８７によって受けられており、外側のスプリング受け８６とスライド部材９５は偏心カム８５（スリーブ７６側）によって支持され、スプリング受け８７はピン８９（スリーブ７６側）とピン９２（入力部材７５側）の双方によって支持されている。従って、斯かる構成においても、ペダルクランク軸７０から人力が除かれた場合に入力部材７５とスリーブ７６との位置関係が常に中立状態に復帰するため、この中立状態においてポテンショメータ７７の出力が常に０を示し、この結果、正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能となる。
【００８５】
尚、図１７及び１８に示すように、ハウジング７１の底部には０点調整用の開口部７１ａが形成されており、該開口部７１ａはグロメット９６によって塞がれている。
【００８６】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図１９乃至図２３に基づいて説明する。尚、図１９は本発明の実施の形態３に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部分のカバーを取り外した状態を示す正面図、図２０は図１９のＤ−Ｄ線断面図、図２１は同車椅子の車輪のハブ部分の背面図、図２２は図２１のＥ−Ｅ線断面図、図２３は図２２のＦ−Ｆ線に沿う一部破断面図である。
【００８７】
本実施の形態に係る手動式電動車椅子においては、図２０に示すように、左右一対の車輪１０２の各々はフレーム１０３に溶接されたボス部ブラケット１１０に支持された車軸１１１にボールベアリング１１２を介して回転自在に支承されており、各車輪１０２の外側には、乗員が手でこれを回すべきリング状のハンドリム１１３が設けられている。このハンドリム１１３は、車輪１０２のハブ１０２ａに形成されたボス部１０２ａ−１にブッシュ１６０を介して回転自在に支持された円板状のディスク１１４に３本のスポーク１１５を介してボルト１１６によって取り付けられており、従って、該ハンドリム１１３は車輪１０２に対して独立に回転し得る。尚、本実施の形態においては、図２０に示すように、車輪１０２のハブ１０２ａとディスク１１４との間には弾性体から成るシールリング１１７が介設されており、ディスク１１４はこれにボルト１１８にて結着されたカバー１１９によって覆われている。尚、シールリング１１７はシール機能と共にディスク１１４の慣性に伴う周方向の振動を抑制するフリクションダンパー機能を果たす。
【００８８】
而して、上記ハンドリム１１３は、その全周の３箇所が図１９に示す構造によって車輪１０２に対して弾性的に連結されている。
【００８９】
即ち、図１９に示すように、車輪１０２のハブ１０２ａに形成された各一対のストッパ１２０で挟まれる径方向外方に向かって広がる空間には扇形のガイド溝１０２ｃが形成されており、各ガイド溝１０２ｃにはスプリング１２１が介装されており、各スプリング１２１はハブ１０２ａに固定された保持部材１２２によってその脱落が防がれている。
【００９０】
ところで、上記各スプリング１２１はその両端がスプリング受け１２３によって受けられており、前記ハンドリム１１３に人力が加わらない中立状態においては、図１９に示すように、スプリング受け１２３は前記一対のストッパ１２０に当接している。尚、各ストッパ１２０の中央部分には溝１２０ａが貫設されている。
【００９１】
一方、図１９に示すように、前記ディスク１１４の全周３箇所にはブラケット１２４がボルト１２５によって前記スプリング１２１の変形方向と略直交する方向（径方向）に位置調整可能に取り付けられており、各ブラケット１２４の両端部には一対のピン１２６が内方に向かって突設されており、各一対のピン１２６は、ハンドリム１１３に人力が加わらない中立状態においては、図１９に示すように前記スプリング受け１２３の端面に当接している。尚、各ブラケット１２４の両端部には長孔１２４ａが形成されており、各長孔１２４ａには前記ボルト１２５が挿通されている。従って、ボルト１２５を緩めれば、ブラケット１２４を径方向（スプリング１２１の変形方向と略直交する方向）に移動させてその位置を調整することができ、スプリング受け１２３の端面（ピン１２６が当接すべき端面）は図示のように傾斜しているため、中立状態においてブラケット１２４を前述のように径方向に移動させることによってスプリング受け１２３に対するピン１２６の位置を調整することができ、図１９に示すように中立状態において一対のピン１２６をスプリング受け１２３に当接せしめることができる。
【００９２】
又、図１９及び図２０に示すように、ハンドリム１１３側のディスク１１４には、ハンドリム１１３に加えられる人力の大きさ及び方向を検出するためのポテンショメータ１２７が０点補正が可能なように位置調整可能に固設されており、該ポテンショメータ１２７の入力軸１２７ａの端部にはレバー１２８の一端が結着されており、該レバー１２８の他端は、車輪１０２のハブ１０２ａに突設されたピン１２９にゴム製のキャップ１３０を介して長孔係合している。尚、キャップ１３０はレバー１２８のガタを防止するためのものである。
【００９３】
而して、前記スプリング１２１、ポテンショメータ１２７等は、乗員によってハンドリム１１３に加えられる人力を検知するための人力検知手段を構成しており、該人力検知手段は前記シールリング１１７によってシールされた車輪１０２のハブ１０２ａとディスク１１４及びカバー１１９によって囲まれる空間内に収納されている。
【００９４】
一方、図２０及び図２１に示すように、左右一対の車輪１０２の各ハブ１０２ａの車幅方向内側には円板状の固定プレート１３１が車軸１１１に結着されて設けられており、該固定プレート１３１のハブ１０２ａ側の内面には車輪１０２のハブ１０２ａのボス部１０２ａ−２を覆う円筒状の保持部材１３２とリング状の保持リング１３３がボルト１３４によって結着されるとともに、制御手段を構成するコントローラ１３５が取り付けられている。又、固定プレート１３１の車体側外面には、図２１及び図２２に示すように、駆動モータ１３６と車輪側カプラー１３７が取り付けられている。尚、固定プレート１３１の少なくとも前記コントローラ１３５が設置される部位の外面には、図２０及び図２１に示すように、縦方向の複数の放熱用溝１３１ａが形成されている。
【００９５】
ところで、各車輪１０２のハブ１０２ａの内部には前記固定プレート１３１で囲まれる空間が形成されるが、該空間は固定プレート１３１と前記保持リング１３３に固定されたリング状の隔壁１３８によって室Ｓ１とＳ２とに区画されており、隔壁１３８の一部には図２２に示すように開口部１３８ａが形成されている。そして、室Ｓ１内であって、且つ、回転側のハブ１０２ａのボス部１０２ａ−２にはリング状のインナートランス１３９ａが固定され、固定側の前記保持部材１３２及び保持リング１３３の間にはアウタートランス１３９ｂが挟持されている。これらのインナートランス１３９ａとアウタートランス１３９ｂは僅かなギャップを介して互いに同心状に配置され、コントローラ１３５とポテンショメータ１２７間の信号伝達手段を構成する回転トランス１３９を構成している。尚、前記コントローラ１３５は室Ｓ１内に収納されている。
【００９６】
而して、前記駆動モータ１３６によって発生する補助動力は動力伝達手段を経て車輪１０２に伝達されるが、この動力伝達手段の構成を図２２及び図２３に基づいて以下に説明する。
【００９７】
動力伝達手段はプーリ１４０，１４１とベルト１４２及び複数のギヤＧ１〜Ｇ４を含んで構成されるが、前記小径のプーリ１４０は前記駆動モータ１３６の出力軸１３６ａの端部に結着され、前記大径のプーリ１４１は中間軸１４３の一端に結着されており、両プーリ１４０，１４１間に無端状の前記ベルト１４２が巻装されている。
【００９８】
上記中間軸１４３とこれに平行に配された駆動軸１４４は、図２２に示すように、前記固定プレート１３１とカバー１４５にベアリング１４６，１４７を介してそれぞれ回転自在に支承されており、中間軸１４３には前記ギヤＧ１が一体に形成されており、該ギヤＧ１は駆動軸１４４の一端に結着されたギヤＧ２に噛合している。そして、駆動軸１４４の他端は前記隔壁１３８に形成された開口部１３８ａ（図２２参照）を貫通して室Ｓ２内に臨んでおり、その端部に一体に形成された小径の前記ギヤＧ３はハブ１０２ａの内周に結着された大径のリングギヤＧ４に噛合している。尚、動力伝達手段を構成する前記プーリ１４０，１４１とベルト１４２及びコントローラ１３５は潤滑油を嫌うために隔壁１３８で仕切られた室Ｓ２内に収納され、潤滑油が必要なギヤＧ３，Ｇ４は室Ｓ２内に収納されている。
【００９９】
而して、以上説明したスプリング１２１やポテンショメータ１２７によって構成される人力検出手段、回転トランス１３９によって構成される信号伝達手段、コントローラ１３５によって構成される制御手段、駆動モータ１３６及びプーリ１４０，１４１やベルト１４２及びギヤＧ１〜Ｇ４によって構成される動力伝達手段が補助動力装置１７０を構成しているが、この補助動力装置１７０は各車輪１０２のハブ１０２ａの車軸１１１廻りに径方向及び軸方向に亘って集約的に配置されており、このように補助動力装置１７０をハブ１０２ａに配置して成る車輪１０２は左右が同一構造に構成され、各車輪１０２は車体に対して脱着可能に取り付けられている。
【０１００】
次に、本手動式電動車椅子の作用を説明する。
【０１０１】
乗員が左右一対のハンドリム１１３を例えば前進方向に回すためにこれに力を加えると、一方のピン１２６がスプリング受け１２３を押圧してスプリング１２１を圧縮し、該スプリング１２１の反力がストッパ１２０を介してハブ１０２ａに伝達されるため、車輪１０２に人力が伝達される。
【０１０２】
ハンドリム１１３はスプリング１２１の圧縮変形量に見合う角度だけ車輪１０２に対して相対回転し、このハンドリム１１３の相対回転量はレバー１２８によって拡大されてポテンショメータ１２７に伝達され、ポテンショメータ１２７はハンドリム１１３の相対回転量に比例する検出信号を回転トランス１３９を介してコントローラ１３５に送信する。然るに、スプリング１２１の圧縮変形量はハンドリム１１３に加えられる人力の大きさに比例するため、コントローラ１３５はハンドリム１１３の相対回転量に比例する検出信号に基づいてハンドリム１１３に加えられる人力の大きさを求め、その人力の大きさに応じた制御信号をコントローラ１３５に送信し、検出された人力（トルク）に応じた電力（電流）を駆動モータ１３６に供給し、該駆動モータ１３６を回転駆動して所要の補助動力を発生せしめる。
【０１０３】
而して、上述のように駆動モータ１３６が駆動されると、その回転は図２２及び図２３に示すプーリ１４０、ベルト１４２及びプーリ１４１を経て１段減速されて中間軸１４３に伝達され、該中間軸１４３の回転はギヤＧ１，Ｇ２によって２段減速されて駆動軸１４４に伝達される。そして、この駆動軸１４４の回転はギヤＧ３，Ｇ４によって３段減速されて車輪１０２に伝達され、該車輪１０２が人力に補助動力を加えた大きさの駆動力によって回転駆動され、これによって車椅子が前進せしめられ、乗員は全駆動力の例えば約１／２程度の小さな人力で楽に車椅子を操作することができる。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様にハンドリム１１３に人力が加わらない中立状態においてスプリング１２１の両端はスプリング受け１２３を介して車輪１０２側のストッパ１２０とハンドリム１１３（ディスク１１４）側のピン１２６の双方によって受けられるため、前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１０５】
又、本実施の形態によれば、ブラケット１２４はピン１２６以外の箇所でボルト１２５によってディスク１１４に取り付けられるため、該ブラケット１２４をそのピン１２６がスプリング１２１（スプリング受け１２３）の両端に当接するように位置調整した後にこれをディスク１１４に取り付ける際にピン１２６の位置が変化せず、人力検知手段の組付時の０点調整をより正確に行うことができる。
【０１０６】
更に、本実施の形態においては、ブラケット１２４はスプリング１２１の変形方向（周方向）と略直交する方向（径方向）にその位置が調整可能であって、スプリング１２１の変形方向には固定されて動かないため、これがスプリング１２１からの反力を繰り返し受けても、その取り付けが緩むことがない。
【０１０７】
尚、以上は本発明を特に手動式電動車椅子及び自転車に適用した例について言及したが、本発明は足漕ぎボート等の他のビークルをもその適用対象に含むことは勿論である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、入力部材に人力が加わらない中立状態において弾性部材の両端は入力部材又は出力部材の何れか一方で支持されているため、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と出力部材との位置関係が常に中立状態に復帰し、この中立状態において人力検知手段の出力が常に０を示して正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能となるという効果が得られる。
【０１０９】
請求項２記載の発明によれば、弾性部材が出力部材である車輪のハブ内に配置されるため、その汚染が防がれて該弾性部材の作動安定性が高められ、陣利欲検知手段に常に高い検知精度が確保されるという効果が得られる。
【０１１０】
請求項３記載の発明によれば、弾性部材がバネ定数の異なる複数のスプリングで構成されるため、人力が小さい範囲で人力検知手段の感度を高めて高い検知精度を確保するこことができる。又、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧が与えられるため、人力検知手段の出力に所定幅の不感帯域を安定して設定することができるという効果が得られる。
【０１１１】
請求項４記載の発明によれば、入力部材又は出力部材の弾性部材を支持する部分の少なくとも一方が位置調整可能に構成されるため、人力検知手段の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【０１１２】
請求項５記載の発明によれば、ブラケットはピン部材以外の箇所で入力部材に取り付けられるため、該ブラケットをそのピン部材が弾性部材の両端に当接するように位置調整した後にこれを入力部材に取り付ける際にピン部材の位置が変化せず、人力検知手段の組付時の０点調整をより正確に行うことができるという効果が得られる。
【０１１３】
請求項６記載の発明によれば、弾性部材の両端が径方向に沿って傾斜しているため、ブラケットを弾性部材の変形方向と略直交する方向に移動させることによって人力検知手段の０点調整を容易に行うことができる。又、ブラケットは弾性部材の変形方向には固定されて動かないため、これが弾性部材からの反力を繰り返し受けても、その取り付けの緩みが防がれるという効果が得られる。
【０１１４】
請求項７記載の発明によれば、入力部材の慣性による振動はダンパーによって吸収されるため、人力検知手段の振動が抑制されて該人力検知手段からの誤信号の発生が防がれるという効果が得られる。
【０１１５】
請求項８記載の発明によれば、人力検知手段の故障を含む異常の発生が人力検知手段の出力によって判断されるため、即座に適切な処置を施して安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子を折り畳んだ状態を示す背面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の人力検出部及び補助動力装置部を示す車輪部分の破断平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の人力検出部及び補助動力装置部を示す車輪部分の拡大破断平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の車輪の外側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部の外側面図である。
【図８】人力検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【図９】人力が加えられたときの検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【図１０】人力が加えられたときの検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【図１１】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図１２】ハンドリムに加えられる人力に対するポテンショメータの出力特性を示す図である。
【図１３】入力信号と目標トルクとの関係（アシスト力演算手段の特性）をアシスト比をパラメータとして示す図である。
【図１４】異常の発生を検出するコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る人力検出部の部分断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る自転車の人力検知部を示す図（図１７のＡ−Ａ線断面図）である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る自転車の人力検知部と補助動力装置部の破断正面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る自転車の人力検知部と補助動力装置部の破断正面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部分のカバーを取り外した状態を示す正面図である。
【図２０】図１９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部分の背面図である。
【図２２】図２１のＥ−Ｅ線断面図である。
【図２３】図２２のＦ−Ｆ線に沿う一部破断面図である。
【符号の説明】
１ 手動式電動車椅子（補助動力式ビークル）
４，１０２ 車輪（推進手段）
４ａ，１０２ａ ハブ
１６，１１３ ハンドリム（入力部材）
２２，２３ スプリング（弾性部材）
３０，８８，１２７ ポテンショメータ（人力検知手段）
４０，１７０ 補助動力装置
４１，１３６ 駆動モータ
５０，１３５ コントローラ（制御手段）
７５ 入力部材
８８，１２１ スプリング（弾性部材）
１２４ ブラケット
１２６ ピン（ピン部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、推進手段に間欠的に加えられる人力の大きさに応じた駆動力を補助動力として推進手段に加算してこれを駆動する車椅子、自転車、足漕ぎボート等の補助動力式ビークルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、手動車椅子と電動車椅子の中間的な存在として手動式電動車椅子が従来より提案されている。この手動式電動車椅子は、推進手段である車輪に間欠的に加えられる人力を検知し、その人力に応じた補助動力を車輪に加算することによって歩行の不自由な乗員の肉体的な負担を軽減するものであって、これによれば乗員は手動車椅子の感覚で操作することができ、精神的苦痛も緩和される。
【０００３】
ところで、斯かる手動式電動車椅子においてハンドリム等の入力部材に加えられる人力を検知する人力検知手段としては、入力部材と車輪との間に、前進時と後進時のそれぞれにおいて両者の相対回転量に応じた反力を発生する２個の圧縮スプリングを介設し、入力部材と車輪との相対回転量によって入力部材に加えられる人力を検知するポテンショメータ等のセンサーが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の人力検知手段は、２個のスプリングの間で入力部材を挟持するとともに、それぞれのスプリングの他端を車輪に固定するものであったため、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と車輪との位置関係が常に中立状態に復帰するとは限らず、入力部材に人力が加わらない中立状態において人力検知手段の出力（センサー出力）が必ずしも０を示さず、正確な人力の検出及びこれに基づく適切な補助動力の付与が困難であった。これは、中立位置が２個のスプリングの付勢力のバランスで決定されることから不安定であること、更に、経年変化でスプリングの特性が変化したり、フリクションの影響を受けたりすることに起因する。
【０００５】
従って、本発明の目的とする処は、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と出力部材との位置関係が常に中立状態に復帰し、この中立状態において入力検知手段の出力が常に０を示して正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能な補助動力式ビークルを提供することにある。
【０００６】
ところで、人力検知手段の出力には中立点を挟む領域で或る程度の幅で不感帯域を設けることが制御上からも望ましく、又、入力部材に加えられる人力が小さい範囲では人力検知手段の感度が高いこと、更には圧縮スプリングを含む検知部が汚染されないことが検知精度の点から望まれる。
【０００７】
従って、本発明の目的とする処は、入力検知手段に所定幅の不感帯域を安定して設定することができるとともに、人力検知手段の感度を高め、汚染を防ぐことによってその検知精度を高く保つことができる補助動力式ビークルを提供することにある。
【０００８】
又、人力検知手段の組付時にその出力の０点調整が簡単に行えることは組立作業性の点から望ましい。更に、車両等の使用時に異常が発生したとき、そのことを人力検知手段の出力の状況から即座に判断して適切な処置を施すことが望まれる。
【０００９】
従って、本発明の目的とする処は、人力検知手段の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性の向上を図るとともに、人力検知手段の出力によって異常の発生を即座に判断して適切な処置を施すことができる補助動力式ビークルを提供することにある。
【００１０】
ところで、従来の人力検知手段にあっては、乗員がハンドリム等の入力部材に人力を加えた後に手を離すと、入力部材の慣性によって人力検知手段が振動し、該人力検知手段から誤信号が出力される可能性があった。
【００１１】
従って、本発明の目的とする処は、人力検知手段の振動を抑制して誤信号の発生を防ぐことができる補助動力式ビークルを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、入力部材と推進手段に連なる出力部材との相対回転量に応じた反力を発生する弾性部材を備え、前記入力部材と出力部材との相対回転量によって入力部材に加えられる人力を検知する人力検知手段を有し、該人力検知手段によって検知された人力に応じた補助動力を前記出力部材に加えてこれを駆動する補助動力式ビークルにおいて、前記入力部材に人力が加わらない中立状態において前記弾性部材の両端を前記入力部材又は出力部材の何れか一方で支持するとともに、他の部材を前記弾性部材の端部に近接又は当接させて少なくとも弾性部材の一端を入力部材と出力部材の双方で支持し、前記入力部材に人力が加えられたときに前記他の部材が前記弾性部材に変位を与えるよう構成したことを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項１記載の発明によれば、入力部材に人力が加わらない中立状態において弾性部材の両端は入力部材又は出力部材の何れか一方で支持されているため、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と出力部材との位置関係が常に中立状態に復帰し、この中立状態において人力検知手段の出力が常に０を示して正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弾性部材を前記出力部材である車輪のハブ内に配置したことを特徴とする。
【００１５】
従って、請求項２記載の発明によれば、弾性部材が出力部材である車輪のハブ内に配置されるため、その汚染が防がれて該弾性部材の作動安定性が高められ、人力検知手段に常に高い検知精度が確保される。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記弾性部材をバネ定数の異なる複数のスプリングで構成するとともに、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧を与えることを特徴とする。
【００１７】
従って、請求項３記載の発明によれば、弾性部材がバネ定数の異なる複数のスプリングで構成されるため、人力が小さい範囲で人力検知手段の感度を高めて高い検知精度を確保するこことができる。又、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧が与えられるため、人力検知手段の出力に所定幅の不感帯域を安定して設定することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、前記入力部材又は出力部材の前記弾性部材を支持する部分の少なくとも一方を位置調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１９】
従って、請求項４記載の発明によれば、入力部材又は出力部材の弾性部材を支持する部分の少なくとも一方が位置調整可能に構成されるため、人力検知手段の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、前記弾性部材の両端に当接するピン部材を有するブラケットを前記入力部材に位置調整可能に取り付けたことを特徴とする。
【００２１】
従って、請求項５記載の発明によれば、ブラケットはピン部材以外の箇所で入力部材に取り付けられるため、該ブラケットをそのピン部材が弾性部材の両端に当接するよう位置調整した後にこれを入力部材に取り付ける際にピン部材の位置が変化せず、人力検知手段の組付時の０点調整をより正確に行うことができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記弾性部材の両端を径方向に沿って傾斜させ、前記ブラケットを前記弾性部材の変形方向と略直交す従って、請求項６記載の発明によれば、弾性部材の両端が径方向に沿って傾斜しているため、ブラケットを弾性部材の変形方向と略直交する方向に移動させることによって人力検知手段の０点調整を容易に行うことができる。又、ブラケットは弾性部材の変形方向には固定されて動かないため、これが弾性部材からの反力を繰り返し受けても、その取り付けが緩むことがない。
る方向に位置調整可能に取り付けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５又は６記載の発明において、前記入力部材と出力部材との間にダンパーを介設したことを特徴とする。
【００２４】
従って、請求項７記載の発明によれば、入力部材の慣性による振動はダンパーによって吸収されるため、人力検知手段の振動が抑制されて該人力検知手段からの誤信号の発生が防がれる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１〜６又は７記載の発明において、前記入力検知手段の出力が電源ＯＮ時に０以外の値を示すとき又は規定時間以上継続して０以外の値を示すときに異常と判断する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２６】
従って、請求項８記載の発明によれば、人力検知手段の故障を含む異常の発生が人力検知手段の出力によって判断されるため、即座に適切な処置を施すことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る補助動力式ビークルの一態様としての手動式電動車椅子の側面図、図２は同車椅子の正面図、図３は同車椅子を折り畳んだ状態を示す背面図、図４は同車椅子の人力検出部及び補助動力装置部を示す車輪部分の破断平面図、図５は同拡大破断平面図、図６は車輪の外側面図、図７は車輪のハブ部の外側面図、図８は人力検出部のスプリングの状態を説明するための断面図、図９及び図１０は人力が加えられたときの検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【００２９】
本実施の形態に係る手動式電動車椅子１は、既存の折り畳み式手動車椅子に補助動力装置（Power Assist System ）を組み付けたものであって、図１に示すように、これのパイプ枠状のフレーム２の前後部は左右一対のキャスタ３、車輪４によって支持されている。
【００３０】
又、上記フレーム２の中央部には、乗員が着座すべき布製のシート５（図２参照）が張設されている。尚、フレーム２は前後一対のクロス部材２ａを有しており、Ｘ字状を成す２本のクロス部材２ａはその交点を軸６によって枢着されている。従って、車椅子１は図３に示すようにこれを折り畳むことができ、このとき前記シート５も撓み変形する。
【００３１】
更に、フレーム２の後部には左右一対のバックパイプ２ｂが立設されており、各バックパイプ２ｂの上端部は後方に折曲され、その折曲部には介助者用のグリップ７が取り付けられている。
【００３２】
又、フレーム２の中央上部には、乗員のための左右一対の肘掛８が取り付けられ、同フレーム２の前端下部には左右一対のステップ９が取り付けられている。そして、同フレーム２の下部に前後方向に延びる左右一対のパイプ２ｃの後端部には、別のパイプ２ｄが前後方向に移動自在に嵌装されており、各パイプ２ｄの後端部にはローラ１０が回転自在に軸支されている。尚、パイプ２ｄは、パイプ２ｃに突設されたピン１１に長孔係合することによって前後方向に移動自在に支持され、これはパイプ２ｃとの間に縮装された不図示のスプリングによって常時後方へ付勢されている。
【００３３】
ところで、前記左右一対の車輪４の各々は、図４及び図５に示すように、フレーム２に溶接されたボス部１２に支持された車軸１３にボールベアリング１４，１５を介して回転自在に支承されており、各車輪４の外側には、乗員が手でこれを回すべきリング状のハンドリム１６が設けられている。このハンドリム１６は、車輪４のハブ４ａに軸受１７によって回転自在に支承された円板状のディスク１８に３本のスポーク１９を介して取り付けられており、従って、該ハンドリム１６は車輪４に対して独立に回転し得る。尚、本実施例においては、図４及び図５に示すように、車輪４のハブ４ａとディスク１８との間にダンパー２０が介設されている。
【００３４】
而して、上記ハンドリム１６は、その全周の３箇所が図７に示す構造によって車輪４に対して弾性的に連結されている。
【００３５】
即ち、図７に示すように、車輪４のハブ４ａに形成された各一対のリブ４ａ−１で挟まれる空間には、円弧状の溝２１ａを有するスプリングガイド２１が収納されており、該スプリングガイド２１には大小異径のスプリング２２，２３が収納されている。尚、図７において、２４はスプリング２２，２３の脱落を防ぐ保持部材である。
【００３６】
ところで、前記スプリング２２，２３はその両端がスプリング受け２５，２６によって受けられており、前記ハンドリム１６に人力が加わらない中立状態においては、図８に詳細に示すように、スプリング受け２５，２６は一対のリブ４ａ−１に当接して小径のスプリング２３は両スプリング受け２５，２６間に所定の予圧を持って縮装される一方、大径のスプリング２２はその両端がスプリング受け２５，２６から若干離脱してスプリング受け２５，２６に力を及ぼしていない。尚、大径のスプリング２２のバネ定数は小径のスプリング２３のそれよりも大きく設定されている。
【００３７】
一方、図６に示すように、前記ディスク１８の全周３箇所には一対のピン２７，２８が内方に向かって突設されており、各一対のピン２７，２８はハンドリム１６に人力が加わらない中立状態においては、図７及び図８に示すように前記スプリング受け２５，２６の端面に当接している。尚、一方のピン２７はディスク１８の内面に固設されているが、他方のピン２８は図６に示すようにディスク１８に形成された円弧状の長孔１８ａに位置調整自在に貫設されており、該ピン２８はスプリング受け２６の端面に当接した状態でナット２９によって締め付けられてディスク１８に固定される。尚、ピン２８を締め付けた状態において該ピン２８とスプリング受け２６との間に微小な隙間があっても許容される。又、リブ４ａ−１には、ピン２７，２８の移動を許容するための溝４ａ−２が形成されている。
【００３８】
又、図４乃至図７に示すように、ハンドリム１６側のディスク１８上で車軸１３から径方向に偏位した位置には、ハンドリム１６に加えられる人力の大きさ及び方向を検出するためのポテンショメータ３０が位置調整可能に固定されており、該ポテンショメータ３０の入力軸３０ａの端部にはレバー３１の一端が結着されており、該レバー３１の他端は、更に径方向に延出し、車輪４のハブ４ａに突設されたピン３２にゴム製のキャップ３３を介して係合している。尚、キャップ３３はレバー３１のガタを防止するためのものである。又、図６において、３０ａはポテンショメータ３０の０点調整を行うための長孔である。
【００３９】
ところで、図４及び図５に示すように、左右一対の車輪４の各々の内側には補助動力装置（図４及び図５には一方のみ図示）４０が設けられている。
【００４０】
上記補助動力装置４０は、補助動力を発生する駆動モータ４１と、該駆動モータ４１の駆動力を車輪４に伝達するギヤＧ１〜Ｇ４を収容するギヤケース４２を有しており、駆動モータ４１の出力軸端には小径のギヤＧ１が結着されている。尚、ギヤケース４２は、前記車軸１３に保持されるとともに、図４に示すように、ゴムを介してフレーム２に固定されている。
【００４１】
又、上記ギヤケース４２にはカウンタ軸４３と駆動軸４４が車軸１３と平行に回転自在に支承されており、カウンタ軸４３には大小異径のギヤＧ２，Ｇ３が結着され、駆動軸４４には大径のギヤＧ４が自由回転自在に支承されるとともに、その端部には小径のギヤＧ５が結着されている。そして、前記大径のギヤＧ２は前記小径のギヤＧ１に噛合し、小径のギヤＧ３は大径のギヤＧ４に噛合している。又、前記ギヤＧ５は、ハブ４ａの内周部に嵌合保持された大径のリングギヤＧ６に噛合している。尚、リングギヤＧ６はハブ４ａに対して相対回転可能に保持されており、両者の間には周方向に配列された複数のダンパー部材４５が介設されている。
【００４２】
ところで、前記駆動軸４４上には大径のギヤＧ４の駆動軸４４との結合を断接するためのドグクラッチ４６が設けられており、該ドグクラッチ４６は前記フレーム２の前方上部に設けられたクラッチレバー４７（図１参照）の回動操作によってＯＮ／ＯＦＦ動作する。そして、ドグクラッチ４６の近傍には、該ドグクラッチ４６のＯＮ／ＯＦＦを検知するリミットスイッチ４８が設けられており、ドグクラッチ４６がＯＦＦ状態にあるときには後述の駆動モータ４１に電流が流れないよう構成されている。
【００４３】
尚、以上は一方の車輪４側に設けられた補助動力装置４０の構成について述べたが、他方の車輪４側に設けられた補助動力装置４０も共通のものが使用されており、部品の共通化による量産効果を得ることができる。そのため、左右一対の補助動力装置４０は、図２に示すように点対称の関係を保って配置されている。即ち、各補助動力装置４０においては、駆動モータ４１が車軸１３の中心線からオフセットしており、このような共通の補助動力装置４０を左右の車輪４に対して点対称の関係を保って配置すると、本実施例の最凸部である左右一対の駆動モータ４１は上下方向に段差をもって配されることとなり、当該車椅子１を図３に示すように折り畳んだ際に両駆動モータ４１が互いに干渉することがなく、この結果、車椅子１をコンパクトに折り畳むことができる。
【００４４】
一方、図１に示すように、フレーム２の前部側方には前記各補助動力装置４０の駆動を制御するための左右のコントローラ５０を収納するコントロールボックス５０Ａが取り付けられており、該コントロールボックス５０Ａの後方の一側にはバッテリ６０が取り付けられている。尚、コントローラ５０は、図２に鎖線にて示すように、フレーム２のクロス部材２ａに取り付けても良い。
【００４５】
ここで、一方のコントローラ５０の構成を図１１に基づいて説明する。尚、他方のコントローラ５０の構成も同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００４６】
図１１はコントローラ５０の構成を示すブロック図であり、該コントローラ５０は、前記ポテンショメータ３０によって検出されるハンドリム１６に加えられる人力に対する補助動力を演算するアシスト力演算手段５１と、該アシスト力演算手段５１によって求められた補助動力（つまり、補助動力の目標値（目標トルク））に対して駆動モータ４１の駆動を制御する（駆動モータ４１に供給すべき電流を制御する）モータ制御手段５２と、該モータ制御手段５２からの制御信号を受けてそれに見合うデューティ値のゲート信号Ｇa ，Ｇb ，Ｇc ，Ｇd をゲートに出力するゲートドライブ回路５３を含んで構成されている。尚、図１１において、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはゲート信号Ｇa ，Ｇb ，Ｇc ，Ｇd をそれぞれ印加されてＯＮ／ＯＦＦするＦＥＴ（電界効果トランジスタ）である。
【００４７】
次に、本手動式電動車椅子１の作用を説明する。
【００４８】
乗員が左右一対のハンドリム１６を例えば前進方向に回すためにこれに力を加えると、各ハンドリム１６に加えられた人力ＦM の大きさが前記３本の小径スプリング２３の予圧力に打ち勝つまでの間はハンドリム１６は不動であって、ハンドリム１６と車輪４の間に相対回転は生じず、このとき、図１２に示すようにポテンショメータ３０の出力は０を示す。尚、図１２はハンドリム１６に加えられる人力ＦM に対するポテンショメータ３０の出力特性を示す図であり、同図において、ＦM0は３本の小径スプリング２３の予圧力に等しい人力の値である。
【００４９】
その後、人力ＦM がＦM0を超えて増大すると、図９に示すように一方のピン２７がスプリング受け２５を押圧して先ず小径のスプリング２３のみを圧縮し、ハンドリム１６はスプリング２３の圧縮量に見合う角度だけ車輪４に対して相対回転する。そして、このハンドリム１６の相対回転量はレバー３１によって拡大されてポテンショメータ３０に伝達され、ポテンショメータ３０は、図１２に直線ａに示すように、ハンドリム１６に加えられる人力ＦM に対する信号を出力する。尚、小径のスプリング２３のバネ定数は小さいため、該スプリング２３の人力ＦM の増加量に対する圧縮量、つまり、ハンドリム１６の回動量は大きく、従って、ポテンショメータ３０の感度は高く保たれ、このため、乗員は当該車椅子１のデリケートな操作が可能となる。
【００５０】
そして、ハンドリム１６に加えられる人力ＦM の値が図１２に示すＦM1に達すると、大径のスプリング２２も小径のスプリング２３と共に圧縮され始め、ハンドリム１６は両スプリング２２，２３の圧縮量に見合う角度だけ車輪４に対して相対回転し、このとき、ポテンショメータ３０は、図１２の直線ｂに示すようにハンドリム１６に加えられる人力ＦM に対する信号を出力する。
【００５１】
その後、ハンドリム１６に加えられる人力ＦM が図１２に示すＦM2を超えた場合には、図１０に示すようにピン２７が保持部材２４に当接するため、人力ＦM はピン２７から保持部材２４を経て車輪４に直接伝達される。このとき、ポテンショメータ３０の出力は、図１２に直線ｃにて示すように一定となる。
【００５２】
尚、乗員がハンドリム１６に逆方向の力を加えた場合のポテンショメータ３０の出力は、図１２の直線ａ’，ｂ’，ｃ’によって表され、図１２にハッチングを付した領域が機械的な不感帯域となる。この不感帯域は前述のようにスプリング２３に所定の予圧を与えることによって形成されるが、スプリング２３のバネ定数は小さいため、幅の狭い不感帯域が安定して設定される。このような不感帯域を設けることにより、機械的誤差や電気的誤差を許容しながら車椅子１の静止状態を確実に検出することができる。
【００５３】
而して、ハンドリム１６には人力ＦM が間欠的に加えられ、この人力ＦM は前述のようにポテンショメータ３０によって検出され、その検出信号Ｖinは前記コントローラ５０のアシスト力演算手段５１に入力される。
【００５４】
上記アシスト力演算手段５１はポテンショメータ３０から出力された入力信号Ｖinに対し所要のアシスト比に基づいて目標トルクτを演算し、それに見合う制御信号をモータ制御手段５２に出力する。尚、入力信号Ｖinと目標トルクτとの関係（アシスト力演算手段５１の特性）をアシスト比をパラメータとして図１３に示す。本実施の形態では、Ｖinの値がＶi1〜Ｖi2の範囲にあるときは、目標トルクτは０となり、電気的な不感帯域が形成される。
【００５５】
モータ制御手段５２は駆動モータ４１に供給すべき電流を制御し、ゲートドライブ回路５３はモータ制御手段５２からの制御信号を受けて必要なデューティ値のゲート信号Ｇa ，Ｇd をＦＥＴ５４ａ，５４ｄのゲートに印加する（前進の場合）。すると、バッテリ６０からの電流はＦＥＴ５４ａ，５４ｄを通じて図１１の矢印方向に流れ、これによって駆動モータ４１が正転される。ＦＥＴ５４ｄを通るモータ電流値Ｉb はモータ制御手段５２にフィードバックされて目標値と比較され、ケート信号Ｇa ，Ｇd のデューティ値を増減する。
【００５６】
而して、上述のように駆動モータ４１が正転すると、該駆動モータ４１によって発生する駆動力が補助動力ＦA として車輪４に与えられる。即ち、駆動モータ４１の回転は、図５に示すギヤＧ１，Ｇ２によって１段減速されてカウンタ軸４３に伝達され、ドグクラッチ４６がＯＮのとき、該カウンタ軸４３の回転はギヤＧ３，Ｇ４によって２段減速されて駆動軸４４に伝達される。そして、この駆動軸４４の回転はギヤＧ５，Ｇ６によって３段減速された後、ダンパー部材４５を介して車輪４に伝達され、該車輪４が人力ＦM に補助動力ＦA を加えた大きさの駆動力Ｆ（＝ＦM ＋ＦA ）によって回転駆動され、これによって車椅子１が前進せしめられ、乗り手は全駆動力Ｆの例えば約１／２程度の小さな駆動力（人力）ＦM で楽に車椅子１を操作することができる。
【００５７】
ところで、ハンドリム１６に逆方向（後進方向）の人力ＦM が加えられた場合には、図１１に示すゲートドライブ回路５３はゲート信号Ｇb ，Ｇc をＦＥＴ５４ｂ，５４ｃにそれぞれ印加してこれらをＯＮ／ＯＦＦする。すると、バッテリ６０からの電流は駆動モータ４１を逆方向に流れるために該駆動モータ４１は逆転し、車輪４にはこれを逆転させる方向の補助動力ＦA が加えられる。ＦＥＴ５４ｂを通るモータ電流値Ｉa はモータ制御手段５２にフィードバックされて目標値と比較され、ゲート信号Ｇb ，Ｇc のデューティ値を増減する。
【００５８】
以上において、本実施の形態によれば、ハンドリム１６に人力ＦM が加わらない中立状態においてスプリング２３の両端はスプリング受け２５，２６で受けられ、スプリング受け２５，２６は車輪４のハブ４ａとハンドリム１６側のピン２７，２８の双方によって受けられているため、結局、スプリング２３の両端はハンドリム１６と車輪４の双方で支持されることとなり、ハンドリム１６から人力ＦM が除かれた場合に該ハンドリム１６と車輪４との位置関係が常に中立状態に復帰する。従って、この中立状態においてポテンショメータ３０の出力が常に０を示し、この結果、正確な人力ＦM の検知とこれに基づく適切な補助動力ＦA の付与が可能となる。
【００５９】
又、本実施の形態では、スプリング２２，２３が車輪４のハブ４ａ内に配置されるため、これらのスプリング２２，２３の汚染が防がれてその作動安定性が高められ、ポテンショメータ３０に常に高い検知精度が確保される。
【００６０】
更に、本実施の形態においては、一方のピン２８は図６に示すようにディスク１８に位置調整自在に固定されているため、ハンドリム１６に人力が加わっていない状態でナット２９を緩めてピン２８の位置を調整することにより、正確に中立位置を設定することができ、その後ポテンショメータ３０を調整して該ポテンショメータ３０の出力が０となるよう０点調整することができる。従って、人力検知部の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性が高められる。
【００６１】
又、本実施の形態においては、車輪４のハブ４ａとディスク１８との間にダンパー２０が介設されているため、ハンドリム１６の慣性による振動はダンパー２０によって吸収され、ポテンショメータ３０の振動が抑制されて該ポテンショメータ３０からの誤信号の発生が防がれる。
【００６２】
ところで、本実施の形態においては、ポテンショメータ３０の故障を含む異常の発生がポテンショメータ３０の出力に基づいてコントローラ５０によって判断され、即座に適切な処置が施される。ここで、その場合のコントローラ５０での処理手順を図１４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６３】
本実施の形態では、ポテンショメータ３０の出力が０を示すべきときに０以外の値が出力されたとき、コントローラ５０は異常を検出して適切な処置を施す。
【００６４】
即ち、不図示のメインスイッチをＯＮして電源をＯＮしたとき（図１４のSTEP１）にポテンショメータ３０の出力（以下、センサー出力と称す）が０であるか否かが判断される（図１４のSTEP２）。
【００６５】
電源ＯＮ時にセンサー出力が０以外の値を示せば、コントローラ５０は異常を検出して作動を停止する（図１４のSTEP３）。
【００６６】
他方、電源ＯＮ時にセンサー出力が０を示せば正常であるため、コントローラ５０によるセンサー出力の読み取りが行われ（図１４のSTEP４）、その読み取られたセンサー出力が０以外（センサー出力≠０）であるか否かが判断される（図１４のSTEP５）。
【００６７】
ハンドリム１６に人力ＦM が加えられるまではセンサー出力は０であるため、タイマーが０にクリア（ｔ＝０）され（図１４のSTEP６）、その後、継続してセンサー出力の読み取りとその出力の判断が行われる（図１４のSTEP４，５）。そして、ハンドリム１６に人力ＦM が加えられてセンサー出力が０以外の値を示すと、タイマーによって時間ｔがカウント（ｔ＝ｔ＋１）され（図１４のSTEP７）、センサー出力が０以外を示す時間（つまり、ハンドリム１６に人力ＦM が加えられる時間）ｔが規定時間ｔ0 以内であるか否かが判断される（図１４のSTEP８）。
【００６８】
センサー出力が０以外を示す時間ｔが規定時間ｔ0 以内（ｔ≦ｔ0 ）である間はコントローラ５０によって補助動力装置４０の駆動モータ４１が駆動されて車輪４に対して所要の補助動力が与えられる（図１４のSTEP９）。
【００６９】
一方、センサー出力が０以外を示す時間ｔが規定時間ｔ0 を超えて（ｔ＞ｔ0 ）継続する場合には、コントローラ５０は異常を検出して補助動力装置４０の駆動を停止する（図１４のSTEP３）。
【００７０】
以上のように、本実施の形態では、ポテンショメータ３０の故障を含む異常の発生がポテンショメータ３０の出力によって判断されるため、即座に適切な処置を施すことができる。
尚、以上の実施の形態においては、ハンドリム１６に人力ＦM が加わらない中立状態においてスプリング２３の両端をハンドリム１６と車輪４の双方で支持するよう構成したが、図１５に示すように、車輪４のハブ４ａの周方向に隣接する２組のスプリング２２，２３の相対向する一端同士をハンドリム１６と車輪４の双方で支持するよう構成しても良い。即ち、各組のスプリング２２，２３の両端はスプリング受け２５，２６によって受けられており、外側同士のスプリング受け２５はハブ４ａによって支持され、相対向する内側同士のスプリング受け２６はハブ４ａとハンドリム１６側に固設されたピン２７の双方によって支持されている。従って、隣接する２組のスプリング２２，２３の相対向する一端同士はハンドリム１６と車輪４の双方で支持されることとなり、斯かる構成においても、ハンドリム１６から人力ＦM が除かれた場合に該ハンドリム１６と車輪４との位置関係が常に中立状態に復帰するため、この中立状態においてポテンショメータ３０の出力が常に０を示し、この結果、正確な人力ＦM の検知とこれに基づく適切な補助動力ＦA の付与が可能となる。尚、ピン２７の径はハブ４ａに当接するスプリング受け２６間の距離よりも若干小さくするのが好ましい。
【００７１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明を自転車に適用した例を図１６乃至図１８に基づいて説明する。尚、図１６は自転車の人力検知部を示す図（図１７のＡ−Ａ線断面図）、図１７及び図１８は同自転車の人力検知部と補助動力装置部の破断正面図であり、図１７は人力検知部を図１６のＢ−Ｂ線で切断して示す図、図１８は人力検知部を図１６のＣ−Ｃ線で切断して示す図である。
【００７２】
図１７及び図１８において、７０はハウジング７１に横方向に挿通するペダルクランク軸であって、これはボールベアリング７２，７３及びニードルベアリング７４によってハウジング７１に回転自在に支承されており、その両端には不図示のペダルが結着されている。
【００７３】
上記ペダルクランク軸７０のハウジング７１内に臨む部分には入力部材７５が結着されるとともに、スリーブ７６が前記ニードルベアリング７４によって相対回転自在に支持されている。そして、入力部材７５には電子基板を組み込んだポテンショメータ７７が取り付けられており、該入力部材７５とハウジング７１との間には２組の回転トランス７８，７９が横方向に並設されている。
【００７４】
上記一方の回転トランス７８は回転側に配置された前記ポテンショメータ７７からの信号を固定側（車体側）に伝達するための信号伝達用であり、他方の回転トランス７９は固定側に設置された不図示のバッテリから電子基板に電力を供給するための電源供給用であって、これらはホルダー８０を介してハウジング側７１（固定側）に支持された大径のトランス７８ａ，７９ａと入力部材７５側（回転側）に支持された小径のトランス７８ｂ，７９ｂとで構成されている。
【００７５】
又、前記スリーブ７６のハウジング７１外へ臨む外端部外周にはスプロケット８１が結着され、同スリーブ７６のハウジング７１内に臨む部分の外周には大径のベベルギヤｇ１とドラム８２が結着されている。尚、スプロケット８１と後輪側に設けられた不図示のスプロケットとの間には不図示の駆動チューンが巻装されている。
【００７６】
一方、図１７及び図１８において、８３は補助動力装置を構成する駆動モータであって、その回転は遊星ローラ式減速機９３及び一方向クラッチ９４を介して該駆動モータ８３の下方へ延出する出力軸８３ａに伝達される。尚、出力軸８３ａの下端に設けられた小径のベベルギヤｇ２は前記ベベルギヤｇ１に噛合している。
【００７７】
ここで、人力検出部の構成を説明する。
【００７８】
前記ドラム８２内にはスリーブ７６に螺着されたボルト８４によって結着された２つの偏心カム８５が相対向する位置に設置されており、ドラム８２内の偏心カム８５の間には扇形の２種類のスプリング受け８６，８７とスライド部材９５がドラム８２とスリーブ７６にガイドされて摺動自在に嵌装されている。そして、スプリング受け８６，８７内にはスプリング８８が縮装されている。
【００７９】
又、前記スリーブ７６側には２本のピン８９が横方向に突設されており、一方のピン８９は図１６に示すように前記スプリング受け８７とスライド部材９５の間に介在し、他方のピン８９には前記ポテンショメータ７７の入力軸７７ａに結着されたレバー９０がゴムスリーブ９１を介して係合している。
【００８０】
他方、図１７に示すように、前記入力部材７５には１本のピン９２がドラム８２に向かって横方向に突設されており、図１６に示すように、該ピン９２は前記一方のピン８９とスプリング受け８７とスライド部材９５の間に介在している。
【００８１】
而して、自転車においては、ライダーによってペダルクランク軸７０が回転駆動されるが、該ペダルクランク軸７０の回転によって人力部材７５及びピン９２が同方向に回転すると、ピン９２はスプリング受け８７を同方向に移動させてスプリング８８を圧縮変形させる。ここで、スプリング８８の圧縮変形量はペダルクランク軸７０に加えられる人力の大きさに比例し、該スプリング８８の反力が偏心カム８５、ボルト８４及びスリーブ７６を経てスプロケット８１に伝達されて該スプロケット８１が回転駆動される。
【００８２】
ところで、入力部材７５はスプリング８８の圧縮変形量（つまり、人力の大きさ）に見合う角度だけスリーブ７６に対して対して相対回転するため、両者の相対回転量はレバー９０によって拡大されてポテンショメータ７７に伝達され、ポテンショメータ７７は入力部材７５とスリーブ７６の相対回転量によって人力の大きさを検知し、その検知信号を出力する。
【００８３】
上記ポテンショメータ７７から出力される検知信号は前記回転トランス７８を介して固定側に設置された不図示のコントローラに伝達され、コントローラは人力の大きさに応じた制御信号を出力して前記駆動モータ８３の駆動を制御する。すると、駆動モータ８３は所要の補助動力を発生し、その回転はベベルギヤｇ２，ｇ１及びスリーブ７６を経てスプロケット８１に伝達され、該スプロケット８１が補助動力によっても回転駆動される。そして、スプロケット８１の回転は不図示の駆動チェーン及びスプロケットを経て後輪側に伝達され、後輪が人力と補助動力によって回転駆動されて自転車が走行せしめられるため、ライダーの肉体的負担が軽減される。
【００８４】
以上において、スプリング８８の両端はスプリング受け８６，８７によって受けられており、外側のスプリング受け８６とスライド部材９５は偏心カム８５（スリーブ７６側）によって支持され、スプリング受け８７はピン８９（スリーブ７６側）とピン９２（入力部材７５側）の双方によって支持されている。従って、斯かる構成においても、ペダルクランク軸７０から人力が除かれた場合に入力部材７５とスリーブ７６との位置関係が常に中立状態に復帰するため、この中立状態においてポテンショメータ７７の出力が常に０を示し、この結果、正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能となる。
【００８５】
尚、図１７及び１８に示すように、ハウジング７１の底部には０点調整用の開口部７１ａが形成されており、該開口部７１ａはグロメット９６によって塞がれている。
【００８６】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図１９乃至図２３に基づいて説明する。尚、図１９は本発明の実施の形態３に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部分のカバーを取り外した状態を示す正面図、図２０は図１９のＤ−Ｄ線断面図、図２１は同車椅子の車輪のハブ部分の背面図、図２２は図２１のＥ−Ｅ線断面図、図２３は図２２のＦ−Ｆ線に沿う一部破断面図である。
【００８７】
本実施の形態に係る手動式電動車椅子においては、図２０に示すように、左右一対の車輪１０２の各々はフレーム１０３に溶接されたボス部ブラケット１１０に支持された車軸１１１にボールベアリング１１２を介して回転自在に支承されており、各車輪１０２の外側には、乗員が手でこれを回すべきリング状のハンドリム１１３が設けられている。このハンドリム１１３は、車輪１０２のハブ１０２ａに形成されたボス部１０２ａ−１にブッシュ１６０を介して回転自在に支持された円板状のディスク１１４に３本のスポーク１１５を介してボルト１１６によって取り付けられており、従って、該ハンドリム１１３は車輪１０２に対して独立に回転し得る。尚、本実施の形態においては、図２０に示すように、車輪１０２のハブ１０２ａとディスク１１４との間には弾性体から成るシールリング１１７が介設されており、ディスク１１４はこれにボルト１１８にて結着されたカバー１１９によって覆われている。尚、シールリング１１７はシール機能と共にディスク１１４の慣性に伴う周方向の振動を抑制するフリクションダンパー機能を果たす。
【００８８】
而して、上記ハンドリム１１３は、その全周の３箇所が図１９に示す構造によって車輪１０２に対して弾性的に連結されている。
【００８９】
即ち、図１９に示すように、車輪１０２のハブ１０２ａに形成された各一対のストッパ１２０で挟まれる径方向外方に向かって広がる空間には扇形のガイド溝１０２ｃが形成されており、各ガイド溝１０２ｃにはスプリング１２１が介装されており、各スプリング１２１はハブ１０２ａに固定された保持部材１２２によってその脱落が防がれている。
【００９０】
ところで、上記各スプリング１２１はその両端がスプリング受け１２３によって受けられており、前記ハンドリム１１３に人力が加わらない中立状態においては、図１９に示すように、スプリング受け１２３は前記一対のストッパ１２０に当接している。尚、各ストッパ１２０の中央部分には溝１２０ａが貫設されている。
【００９１】
一方、図１９に示すように、前記ディスク１１４の全周３箇所にはブラケット１２４がボルト１２５によって前記スプリング１２１の変形方向と略直交する方向（径方向）に位置調整可能に取り付けられており、各ブラケット１２４の両端部には一対のピン１２６が内方に向かって突設されており、各一対のピン１２６は、ハンドリム１１３に人力が加わらない中立状態においては、図１９に示すように前記スプリング受け１２３の端面に当接している。尚、各ブラケット１２４の両端部には長孔１２４ａが形成されており、各長孔１２４ａには前記ボルト１２５が挿通されている。従って、ボルト１２５を緩めれば、ブラケット１２４を径方向（スプリング１２１の変形方向と略直交する方向）に移動させてその位置を調整することができ、スプリング受け１２３の端面（ピン１２６が当接すべき端面）は図示のように傾斜しているため、中立状態においてブラケット１２４を前述のように径方向に移動させることによってスプリング受け１２３に対するピン１２６の位置を調整することができ、図１９に示すように中立状態において一対のピン１２６をスプリング受け１２３に当接せしめることができる。
【００９２】
又、図１９及び図２０に示すように、ハンドリム１１３側のディスク１１４には、ハンドリム１１３に加えられる人力の大きさ及び方向を検出するためのポテンショメータ１２７が０点補正が可能なように位置調整可能に固設されており、該ポテンショメータ１２７の入力軸１２７ａの端部にはレバー１２８の一端が結着されており、該レバー１２８の他端は、車輪１０２のハブ１０２ａに突設されたピン１２９にゴム製のキャップ１３０を介して長孔係合している。尚、キャップ１３０はレバー１２８のガタを防止するためのものである。
【００９３】
而して、前記スプリング１２１、ポテンショメータ１２７等は、乗員によってハンドリム１１３に加えられる人力を検知するための人力検知手段を構成しており、該人力検知手段は前記シールリング１１７によってシールされた車輪１０２のハブ１０２ａとディスク１１４及びカバー１１９によって囲まれる空間内に収納されている。
【００９４】
一方、図２０及び図２１に示すように、左右一対の車輪１０２の各ハブ１０２ａの車幅方向内側には円板状の固定プレート１３１が車軸１１１に結着されて設けられており、該固定プレート１３１のハブ１０２ａ側の内面には車輪１０２のハブ１０２ａのボス部１０２ａ−２を覆う円筒状の保持部材１３２とリング状の保持リング１３３がボルト１３４によって結着されるとともに、制御手段を構成するコントローラ１３５が取り付けられている。又、固定プレート１３１の車体側外面には、図２１及び図２２に示すように、駆動モータ１３６と車輪側カプラー１３７が取り付けられている。尚、固定プレート１３１の少なくとも前記コントローラ１３５が設置される部位の外面には、図２０及び図２１に示すように、縦方向の複数の放熱用溝１３１ａが形成されている。
【００９５】
ところで、各車輪１０２のハブ１０２ａの内部には前記固定プレート１３１で囲まれる空間が形成されるが、該空間は固定プレート１３１と前記保持リング１３３に固定されたリング状の隔壁１３８によって室Ｓ１とＳ２とに区画されており、隔壁１３８の一部には図２２に示すように開口部１３８ａが形成されている。そして、室Ｓ１内であって、且つ、回転側のハブ１０２ａのボス部１０２ａ−２にはリング状のインナートランス１３９ａが固定され、固定側の前記保持部材１３２及び保持リング１３３の間にはアウタートランス１３９ｂが挟持されている。これらのインナートランス１３９ａとアウタートランス１３９ｂは僅かなギャップを介して互いに同心状に配置され、コントローラ１３５とポテンショメータ１２７間の信号伝達手段を構成する回転トランス１３９を構成している。尚、前記コントローラ１３５は室Ｓ１内に収納されている。
【００９６】
而して、前記駆動モータ１３６によって発生する補助動力は動力伝達手段を経て車輪１０２に伝達されるが、この動力伝達手段の構成を図２２及び図２３に基づいて以下に説明する。
【００９７】
動力伝達手段はプーリ１４０，１４１とベルト１４２及び複数のギヤＧ１〜Ｇ４を含んで構成されるが、前記小径のプーリ１４０は前記駆動モータ１３６の出力軸１３６ａの端部に結着され、前記大径のプーリ１４１は中間軸１４３の一端に結着されており、両プーリ１４０，１４１間に無端状の前記ベルト１４２が巻装されている。
【００９８】
上記中間軸１４３とこれに平行に配された駆動軸１４４は、図２２に示すように、前記固定プレート１３１とカバー１４５にベアリング１４６，１４７を介してそれぞれ回転自在に支承されており、中間軸１４３には前記ギヤＧ１が一体に形成されており、該ギヤＧ１は駆動軸１４４の一端に結着されたギヤＧ２に噛合している。そして、駆動軸１４４の他端は前記隔壁１３８に形成された開口部１３８ａ（図２２参照）を貫通して室Ｓ２内に臨んでおり、その端部に一体に形成された小径の前記ギヤＧ３はハブ１０２ａの内周に結着された大径のリングギヤＧ４に噛合している。尚、動力伝達手段を構成する前記プーリ１４０，１４１とベルト１４２及びコントローラ１３５は潤滑油を嫌うために隔壁１３８で仕切られた室Ｓ２内に収納され、潤滑油が必要なギヤＧ３，Ｇ４は室Ｓ２内に収納されている。
【００９９】
而して、以上説明したスプリング１２１やポテンショメータ１２７によって構成される人力検出手段、回転トランス１３９によって構成される信号伝達手段、コントローラ１３５によって構成される制御手段、駆動モータ１３６及びプーリ１４０，１４１やベルト１４２及びギヤＧ１〜Ｇ４によって構成される動力伝達手段が補助動力装置１７０を構成しているが、この補助動力装置１７０は各車輪１０２のハブ１０２ａの車軸１１１廻りに径方向及び軸方向に亘って集約的に配置されており、このように補助動力装置１７０をハブ１０２ａに配置して成る車輪１０２は左右が同一構造に構成され、各車輪１０２は車体に対して脱着可能に取り付けられている。
【０１００】
次に、本手動式電動車椅子の作用を説明する。
【０１０１】
乗員が左右一対のハンドリム１１３を例えば前進方向に回すためにこれに力を加えると、一方のピン１２６がスプリング受け１２３を押圧してスプリング１２１を圧縮し、該スプリング１２１の反力がストッパ１２０を介してハブ１０２ａに伝達されるため、車輪１０２に人力が伝達される。
【０１０２】
ハンドリム１１３はスプリング１２１の圧縮変形量に見合う角度だけ車輪１０２に対して相対回転し、このハンドリム１１３の相対回転量はレバー１２８によって拡大されてポテンショメータ１２７に伝達され、ポテンショメータ１２７はハンドリム１１３の相対回転量に比例する検出信号を回転トランス１３９を介してコントローラ１３５に送信する。然るに、スプリング１２１の圧縮変形量はハンドリム１１３に加えられる人力の大きさに比例するため、コントローラ１３５はハンドリム１１３の相対回転量に比例する検出信号に基づいてハンドリム１１３に加えられる人力の大きさを求め、その人力の大きさに応じた制御信号をコントローラ１３５に送信し、検出された人力（トルク）に応じた電力（電流）を駆動モータ１３６に供給し、該駆動モータ１３６を回転駆動して所要の補助動力を発生せしめる。
【０１０３】
而して、上述のように駆動モータ１３６が駆動されると、その回転は図２２及び図２３に示すプーリ１４０、ベルト１４２及びプーリ１４１を経て１段減速されて中間軸１４３に伝達され、該中間軸１４３の回転はギヤＧ１，Ｇ２によって２段減速されて駆動軸１４４に伝達される。そして、この駆動軸１４４の回転はギヤＧ３，Ｇ４によって３段減速されて車輪１０２に伝達され、該車輪１０２が人力に補助動力を加えた大きさの駆動力によって回転駆動され、これによって車椅子が前進せしめられ、乗員は全駆動力の例えば約１／２程度の小さな人力で楽に車椅子を操作することができる。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様にハンドリム１１３に人力が加わらない中立状態においてスプリング１２１の両端はスプリング受け１２３を介して車輪１０２側のストッパ１２０とハンドリム１１３（ディスク１１４）側のピン１２６の双方によって受けられるため、前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１０５】
又、本実施の形態によれば、ブラケット１２４はピン１２６以外の箇所でボルト１２５によってディスク１１４に取り付けられるため、該ブラケット１２４をそのピン１２６がスプリング１２１（スプリング受け１２３）の両端に当接するように位置調整した後にこれをディスク１１４に取り付ける際にピン１２６の位置が変化せず、人力検知手段の組付時の０点調整をより正確に行うことができる。
【０１０６】
更に、本実施の形態においては、ブラケット１２４はスプリング１２１の変形方向（周方向）と略直交する方向（径方向）にその位置が調整可能であって、スプリング１２１の変形方向には固定されて動かないため、これがスプリング１２１からの反力を繰り返し受けても、その取り付けが緩むことがない。
【０１０７】
尚、以上は本発明を特に手動式電動車椅子及び自転車に適用した例について言及したが、本発明は足漕ぎボート等の他のビークルをもその適用対象に含むことは勿論である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、入力部材に人力が加わらない中立状態において弾性部材の両端は入力部材又は出力部材の何れか一方で支持されているため、入力部材から人力が除かれた場合に入力部材と出力部材との位置関係が常に中立状態に復帰し、この中立状態において人力検知手段の出力が常に０を示して正確な人力の検知とこれに基づく適切な補助動力の付与が可能となるという効果が得られる。
【０１０９】
請求項２記載の発明によれば、弾性部材が出力部材である車輪のハブ内に配置されるため、その汚染が防がれて該弾性部材の作動安定性が高められ、陣利欲検知手段に常に高い検知精度が確保されるという効果が得られる。
【０１１０】
請求項３記載の発明によれば、弾性部材がバネ定数の異なる複数のスプリングで構成されるため、人力が小さい範囲で人力検知手段の感度を高めて高い検知精度を確保するこことができる。又、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧が与えられるため、人力検知手段の出力に所定幅の不感帯域を安定して設定することができるという効果が得られる。
【０１１１】
請求項４記載の発明によれば、入力部材又は出力部材の弾性部材を支持する部分の少なくとも一方が位置調整可能に構成されるため、人力検知手段の組付時の０点調整が簡単に行えて組立作業性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【０１１２】
請求項５記載の発明によれば、ブラケットはピン部材以外の箇所で入力部材に取り付けられるため、該ブラケットをそのピン部材が弾性部材の両端に当接するように位置調整した後にこれを入力部材に取り付ける際にピン部材の位置が変化せず、人力検知手段の組付時の０点調整をより正確に行うことができるという効果が得られる。
【０１１３】
請求項６記載の発明によれば、弾性部材の両端が径方向に沿って傾斜しているため、ブラケットを弾性部材の変形方向と略直交する方向に移動させることによって人力検知手段の０点調整を容易に行うことができる。又、ブラケットは弾性部材の変形方向には固定されて動かないため、これが弾性部材からの反力を繰り返し受けても、その取り付けの緩みが防がれるという効果が得られる。
【０１１４】
請求項７記載の発明によれば、入力部材の慣性による振動はダンパーによって吸収されるため、人力検知手段の振動が抑制されて該人力検知手段からの誤信号の発生が防がれるという効果が得られる。
【０１１５】
請求項８記載の発明によれば、人力検知手段の故障を含む異常の発生が人力検知手段の出力によって判断されるため、即座に適切な処置を施して安全性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子を折り畳んだ状態を示す背面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の人力検出部及び補助動力装置部を示す車輪部分の破断平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の人力検出部及び補助動力装置部を示す車輪部分の拡大破断平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の車輪の外側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部の外側面図である。
【図８】人力検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【図９】人力が加えられたときの検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【図１０】人力が加えられたときの検出部のスプリングの状態を説明するための断面図である。
【図１１】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図１２】ハンドリムに加えられる人力に対するポテンショメータの出力特性を示す図である。
【図１３】入力信号と目標トルクとの関係（アシスト力演算手段の特性）をアシスト比をパラメータとして示す図である。
【図１４】異常の発生を検出するコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る人力検出部の部分断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る自転車の人力検知部を示す図（図１７のＡ−Ａ線断面図）である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る自転車の人力検知部と補助動力装置部の破断正面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る自転車の人力検知部と補助動力装置部の破断正面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部分のカバーを取り外した状態を示す正面図である。
【図２０】図１９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る手動式電動車椅子の車輪のハブ部分の背面図である。
【図２２】図２１のＥ−Ｅ線断面図である。
【図２３】図２２のＦ−Ｆ線に沿う一部破断面図である。
【符号の説明】
１ 手動式電動車椅子（補助動力式ビークル）
４，１０２ 車輪（推進手段）
４ａ，１０２ａ ハブ
１６，１１３ ハンドリム（入力部材）
２２，２３ スプリング（弾性部材）
３０，８８，１２７ ポテンショメータ（人力検知手段）
４０，１７０ 補助動力装置
４１，１３６ 駆動モータ
５０，１３５ コントローラ（制御手段）
７５ 入力部材
８８，１２１ スプリング（弾性部材）
１２４ ブラケット
１２６ ピン（ピン部材）
Claims (8)
- 入力部材と推進手段に連なる出力部材との相対回転量に応じた反力を発生する弾性部材を備え、前記入力部材と出力部材との相対回転量によって入力部材に加えられる人力を検知する人力検知手段を有し、該人力検知手段によって検知された人力に応じた補助動力を前記出力部材に加えてこれを駆動する補助動力式ビークルにおいて、
前記入力部材に人力が加わらない中立状態において前記弾性部材の両端を前記入力部材又は出力部材の何れか一方で支持するとともに、他の部材を前記弾性部材の端部に近接又は当接させて少なくとも弾性部材の一端を入力部材と出力部材の双方で支持し、前記入力部材に人力が加えられたときに前記他の部材が前記弾性部材に変位を与えるよう構成したことを特徴とする補助動力式ビークル。 - 前記弾性部材は、前記出力部材である車輪のハブ内に配置されることを特徴とする請求項１記載の補助動力式ビークル。
- 前記弾性部材をバネ定数の異なる複数のスプリングで構成するとともに、バネ定数の小さなスプリングに所定の予圧を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の補助動力式ビークル。
- 前記入力部材又は出力部材の前記弾性部材を支持する部分の少なくとも一方は、位置調整可能に構成されることを特徴とする請求項１，２又は３記載の補助動力式ビークル。
- 前記弾性部材の両端に当接するピン部材を有するブラケットを前記入力部材に位置調整可能に取り付けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の補助動力式ビークル。
- 前記弾性部材はその両端が径方向に沿って傾斜され、前記ブラケットは前記弾性部材の変形方向と略直交する方向に位置調整可能に取り付けられることを特徴とする請求項５記載の補助動力式ビークル。
- 前記入力部材と出力部材との間にダンパーを介設したことを特徴とする請求項１〜５又は６記載の補助動力式ビークル。
- 前記入力検知手段の出力が電源ＯＮ時に０以外の値を示すとき又は規定時間以上継続して０以外の値を示すときに異常と判断する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６又は７記載の補助動力式ビークル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17459795A JP3705372B2 (ja) | 1994-10-31 | 1995-07-11 | 補助動力式ビークル |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-267238 | 1994-10-31 | ||
| JP26723894 | 1994-10-31 | ||
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