JP3724873B2

JP3724873B2 - 電動車椅子の駆動輪取付構造

Info

Publication number: JP3724873B2
Application number: JP07673096A
Authority: JP
Inventors: 信之菅野
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09262260A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動ユニットを備える左右一対の駆動輪を車体フレームに着脱自在に取り付けて成る電動車椅子の駆動輪取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動ユニットを左右一対の駆動輪にそれぞれ組み込み、各駆動輪を電動ユニットと共に車体フレームに着脱自在に取り付けて成る電動車椅子が提案されている。
【０００３】
ところで、斯かる電動車椅子は、多くの場合、既存の手動車椅子の車体フレームとその車軸取付ボスを利用して駆動輪をそのまま着脱自在に取り付けることによって構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、手動車椅子の中には車軸が車体前方にオフセットして取り付けられる車体フレームを備えるものがあるが、斯かる手動車椅子の車体フレームに取り付けられた車軸取付ボスをそのまま使用して電動車椅子の駆動輪を取り付けようとしても、該駆動輪に組み込まれたバッテリや電動モータ等の突起物が車体フレームと干渉するためにそれが不可能となり、電動車椅子としてもそのまま使用し得る手動車椅子の形式が限定されるという問題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的とする処は、手動車椅子の電動車椅子としての適合範囲を拡大してその汎用性を高めることができる電動車椅子の駆動輪取付構造を提供することにある。
【０００６】
又、電動ユニットを組み込んだ駆動輪を車体フレームに着脱自在に取り付けて成る電動車椅子においては、電動ユニットからのトルク反力を車体フレームに取り付けられたトルク反力受け部材で受けることが行われるが、トルク反力受け部材を位置決めするための専用の治具が必要となり、部品点数の増加を招く結果となっていた。
【０００７】
従って、本発明の目的とする処は、ブラケットを反力受け部材の位置決め治具として兼用することによって部品点数の削減を図ることができる電動車椅子の駆動輪取付構造を提供することにある。
【０００８】
【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、車軸が車体前方にオフセットして取り付けられる車体フレームに、電動ユニットを備える左右一対の駆動輪を取り付ける駆動輪取付構造において、前記車体フレームに形成された既存の車軸取付ボスを利用してブラケットを取り付け、該ブラケットに前記駆動輪の車軸を車体後方にオフセットして着脱自在に取り付けることを特徴とする。
【０００９】
又、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電動ユニットからのトルク反力を受けるトルク反力受け部材を前記車体フレームと前記ブラケットの一端に取り付けるとともに、前記電動ユニットの固定プレートにピンを車幅方向内方に向かって突設し、該ピンを前記トルク反力受け部材に形成された孔に係合せしめたことを特徴とする。
【００１０】
従って、請求項１記載の発明によれば、車軸が車体前方にオフセットされた手動車椅子の車体フレームに対しても、電動モータ等の突起物を備える電動ユニットを組み込んで成る駆動輪をブラケットを用いて車体後方にオフセットして着脱自在に取り付けることによって電動車椅子を構成することができ、手動車椅子の電動車椅子としての適合範囲が拡大し、その汎用性が高められる。
【００１１】
又、請求項２記載の発明によれば、ブラケットがトルク反力受け部材の位置決め治具と補強部材を兼ねるため、専用の位置決め治具が不要となって部品点数が削減されるとともに、トルク反力受け部材の剛性がブラケットによって高められる。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は本発明に係る駆動輪取付構造を備える手動式電動車椅子の側面図、図２は同車椅子の平面図、図３と同車椅子の背面図、図４は同車椅子の駆動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５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は同車椅子の右側駆動輪を内側から見た図、図７は図６の要部拡大詳細図、図８は図７のＢ−Ｂ線拡大断面図、図９は図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１４】
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の車体の左右に駆動輪２を脱着自在に取り付けて構成され、これのパイプ枠状の車体フレーム３の前後部は左右一対のキャスタ４と駆動輪２によって移動自在に支持されている。
【００１５】
又、上記車体フレーム３の中央部には、乗員が着座すべき布製のシート５（図２及び図３参照）が張設されている。尚、車体フレーム３は図３に示すように前後一対のクロス部材３ａを有しており、Ｘ字状を成す２本のクロス部材３ａはその交点を軸６によって枢着され、この軸６を中心として車体を折り畳むことができるようになっている。
【００１６】
更に、車体フレーム３の後部には左右一対のバックパイプ３ｂが立設されており、各バックパイプ３ｂ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。
【００１７】
又、車体フレーム３の上記バックパイプ３ｂの中間高さ位置から車体前方に水平に延びる左右一対の肘パイプ３ｃは、その前端部が略直角に折り曲げられて垂直下方に延び、その下端部に前記キャスタ４が回転自在に支持されているが、右側（シート５に着座した乗員にとって右側）の肘パイプ３ｃの直角に折り曲げられた部分（垂直部分の上部）にはメインスイッチ８が取り付けられている。そして、前記肘パイプ３ｃの下方に配された左右一対のシートパイプ３ｄの前側部分は車体前方に向かって斜め下方に延出しており、その延出端（前端部）には左右一対のステップ９が取り付けられている。
【００１８】
ところで、前述のように本実施の形態に係る手動式電動車椅子１は既存の手動車椅子の車体フレーム３に左右一対の駆動輪２を着脱自在に取り付けて構成されるが、図６及び図７に示すように、車体フレーム３の前記バックパイプ３ｂの下部は屈曲されて車体前方（図６及び図７の左方）にｅだけオフセットされており、このオフセットされた部分には既存の車軸取付ボス１０が溶着されている。この車軸取付ボス１０の挿通孔１０ａには車軸が挿通すべき既存の筒状ボルト５５が挿通し、該筒状ボルト５５はこれに螺合するナット５６（図８参照）によって車軸取付ボス１０に固定されている。そして、左右一対の各バックパイプ３ｂの車軸取付ボス１０には前記筒状ボルト５５とナット５６を利用してブラケット３０がそれぞれ取り付けられており、各ブラケット３０には前記駆動輪２が車軸１１によって車体後方にｅだけオフセットして着脱自在に取り付けられている。
【００１９】
各駆動輪２は、図５に示すように、ブラケット３０に支持された車軸１１にボールベアリング１２を介して回転自在に支承されており、各駆動輪２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１３が設けられている。このハンドリム１３は、駆動輪２のハブ２ａに形成されたボス部２ａ−１に回動自在に支持された円板状のディスク１４に３本のスポーク１５を介してボルト１６によって取り付けられており、従って、該ハンドリム１３は駆動輪２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５に示すように、駆動輪２のハブ２ａとディスク１４との間には弾性体から成るシールリング１７が介設されており、ディスク１４はこれに結着されたカバー１８によって覆われている。尚、シールリング１７はシール機能と共にディスク１４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としての機能も果たす。
【００２０】
而して、上記ハンドリム１３は、その全周の３箇所が図４に示す構造によって駆動輪２に対して双方向に相対回転可能に弾性的に支持されている。
【００２１】
即ち、図４に示すように、駆動輪２のハブ２ａとディスク１４の相対応する３箇所には同一形状及び同一寸法の孔１４ａがそれぞれ形成されており、各一対の孔１４ａにはスプリング１９が縮装されている。そして、各スプリング１９はハブ２ａに固定された保持部材２０によってその脱落が防がれている。従って、ディスク１４に取り付けられたハンドリム１３は前述のように駆動輪２に対して双方向に相対回転自在に弾性支持されることとなる。
【００２２】
ところで、各駆動輪２にはハンドリム１３に加えられる人力（トルク）を検出するための人力検出装置が組み込まれているが、ハンドリム１３と駆動輪２との相対回転量はハンドリム１３に加えられる人力（トルク）の大きさに比例するため、人力検出装置においては、ハンドリム１３の回転をピン３１を介して図５に示す回転変位伝達部材２１に伝達し、この回転変位伝達部材２１と駆動輪２との相対回転をカム機構７０によって円筒状のコア２３の軸方向変位に変換し、このコア２３の軸方向変位を固定側に設けられた２つのコイル２４，２５の自己インダクタンスＬ１，Ｌ２の変化量に変換して検出し、その差分を求めることによってハンドリム１３に加えられる人力（トルク）の大きさを検出するようにしている。ここで、コア２３とコイル２４，２５とは差動トランスを構成しており、コア２３は磁性体で構成されている。
【００２３】
ところで、図５、図６及び図７に示すように、左右一対の駆動輪２の各ハブ２ａの車幅方向内側には円板状の固定プレート４１が車軸１１に結着されており、該固定プレート４１には制御手段を構成するコントローラ４２が取り付けられている。
【００２４】
又、各駆動輪２のハブ２ａの内部には前記固定プレート４１で囲まれる空間が形成されるが、該空間はリング状の隔壁４４Ａによって室Ｓ１と室Ｓ２とに区画されており、室Ｓ１内には前記コントローラ４２が収納されている。
【００２５】
而して、前記駆動モータ４３によって発生する補助動力は動力伝達手段を経て駆動輪２に伝達されるが、この動力伝達手段は、ベルト伝動機構Ｇ１と複数のギヤＧ２，Ｇ３を含んで構成されている。
【００２６】
以上説明した人力検出装置、コントローラ４２、駆動モータ４３及び動力伝達手段が電動ユニットを構成しているが、この電動ユニットは各駆動輪２のハブ２ａの車軸１１周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、このように電動ユニットをハブ２ａに配置して成る駆動輪２は左右が同一構造に構成され、前述のように各駆動輪２は前記ブラケット３０を介して車体フレーム３に脱着自在に取り付けられている。
【００２７】
ここで、各駆動輪２の着脱構造を図５に基づいて説明する。
【００２８】
駆動輪２を回転自在に支承する前記車軸１１は中空状に成形されており、その内部には小径のロッド４８が挿通されている。そして、該ロッド４８の内端部には車軸１１の内端面に係合する係止部材４９が結着され、同ロッド４８の外端部には押圧部材５０が結着されており、これらの係止部材４９と押圧部材５０は車軸１１内に摺動自在に嵌装されており、これらの径はロッド４８のそれよりも大きく設定されている。尚、上記ロッド４８と係止部材４９及び押圧部材５０はスプリング５１によって外側方（図５の右方）に常時付勢されている。
【００２９】
又、車軸１１の内端部（係止部材４９が嵌装されている部分）には複数の円孔１１ａが形成されており、各円孔１１ａにはボール５２が保持されている。尚、前記カバー１９の中央部には撓曲自在なゴムキャップ５３が被着されており、該ゴムキャップ５３内に前記押圧部材５０が臨んでいる。
【００３０】
一方、前記ブラケット３０には円筒状のスリーブ５４が挿通溶着されており、図８に示すように、ブラケット３０は既存の前記車軸取付ボス１０に挿通された前記既存の筒状ボルト５５とこれに螺合するナット５６によってその一端が車軸取付ボス１０に固定されている。
【００３１】
而して、各駆動輪２は車軸１１の内端部を外側方から上記スリーブ５４に挿通することによってブラケット３０を介して車体フレーム３に取り付けられるが、これの取付状態においては、図５に示すようにボール５２が係止部材４９によって径方向外方に押し出されて車軸１１の外周面から突出しており、該ボール５２がスリーブ５４の内端面に係止されるために車軸１１の抜けが阻止され、これによって駆動輪２が図６及び図７に示すようにｅだけ車体後方（図６及び図７の右方）にオフセットされてブラケット３０に確実に取り付けられる。
【００３２】
次に、取付状態にある駆動輪２をブラケット３０から取り外すには、ゴムキャップ５３を脱着機構の操作ボタンとして使用し、該ゴムキャップ５３を指で押して押圧部材５０とロッド４８および係止部材４９をスプリング５１の付勢力に抗して一体的に車体内側方に移動させる。すると、係止部材４９がボール５２の位置から退避して小径のロッド４８がボール５２の部分に位置するため、ボール５２は車軸１１の径方向内方に移動して車軸１１の外表面から没することができ、そのまま駆動輪２を外側方へ引き出せば車軸１１をスリーブ５４から抜くことができ、従って、駆動輪２をワンタッチで容易にブラケット３０から取り外すことができる。
【００３３】
そして、駆動輪２をブラケット３０に再び取り付けるには、操作ボタンとしてのゴムキャップ５３を押さえて押圧部材５０とロッド４８及び係止部材４９を車体内側方へ移動させたまま車軸１１をスリーブ５４に挿通せしめ、その後にゴムキャップ５３から指を離せば良い。すると、ボール５４が係止部材４９によって径方向外方に押し出されて車軸１１の外周面から突出し、該ボール５２がスリーブ５４の内端面に係止されるために車軸１１の抜けが阻止され、これによって駆動輪２がブラケット３０にワンタッチで容易に取り付けられる。
【００３４】
尚、本実施の形態に係る手動式電動車椅子１にあっては、図１乃至図３、図５及び図６に示すように、右側の車輪２の固定プレート４１にバッテリホルダー７１が固定され、このバッテリホルダー７１にはバッテリ４５が脱着可能に取り付けられており、車体（フレーム３）側にはワイヤーハーネス４６が設置されている。従って、左右の車輪２を車体に取り付けた後は、各車輪２の固定プレート４１に取り付けられたカプラー４４に車体側に設置された前記ワイヤーハーネス４６の不図示のカプラーを接続すれば、右側の駆動輪２に配置された前記バッテリ４５から左側の駆動輪２に設けられた駆動モータ４３やコントローラ４２等への給電がワイヤーハーネス４６を介してなされる。
【００３５】
ところで、各駆動輪２は電動ユニットからのトルク反力を受けるため、図６及び図７に示すように、車体フレーム３の各バックパイプ３ｂには該トルク反力を受けるためのトルク反力受け部材６０が取り付けられている。ここで、トルク反力受け部材６０を含む回り止め構造を図７及び図９に基づいて説明する。尚、ここでは右側の駆動輪２についての回り止め構造についてのみ説明するが、左側の駆動輪２についての回り止め構造も同様であるため、これについての説明は省略する。
【００３６】
図９に示すように、電動ユニットの前記固定プレート４１には金属製の円柱状のピン６１が螺着されており、該ピン６１は車幅方向内方（図９の上方）に向かって突設されている。
【００３７】
他方、車体フレーム３には２分割された金属製の前記トルク反力受け部材６０がボルト６２によって取り付けられており、車体フレーム３とトルク反力受け部材６０との間にはカラー（スペーサ）６３が介設されている。トルク反力受け部材６０には、電動ユニットの駆動反力の作用方向（車軸１１を中心とする円周方向）に対して略直角方向（径方向）に長い大小の長孔６０ａ，６０ｂが形成されている。
【００３８】
そして、上記一方の長孔６０ａには、外形が長孔６０ａと同形状を成すとともに、前記ピン６１の外径と略等しい幅を有する筒状のゴムダンパー６４が嵌装されている。このゴムダンパー６４は、トルク反力受け部材６０の円孔６０ｄにカシメで固定されたリング状のアルミニウム製キャップ６５によって長孔６０ａからの抜け止めが図られている。そして、キャップ６５にも長孔６５ａが形成されており、この長孔６５ａと他方の長孔６０ｂの幅は同一で、前記ゴムダンパー６４の内径よりも大きく設定されている。
【００３９】
而して、駆動輪２をブラケット３０に取り付ける際には、固定プレート３１に突設されたピン６１が図９に示すようにトルク反力受け部材６０側の前記キャップ６５を通ってゴムダンパー６４と長孔６０ｂに挿通され、これによって固定プレート４１の回り止めがなされる。
【００４０】
ここで、前述のようにゴムダンパー６４の長孔６４ａの幅はピン６１の外径と略同等に設定されているため、ピン６１はゴムダンパー６４に嵌合され、ゴムダンパー６４による弾性支持作用によって駆動輪２の取り付けがガタ無く円滑に行われる。この場合、ピン６１はトルク反力受け部材６０に対して長孔係合するため、部品精度が多少ラフであっても、駆動輪２をブラケット３０を介して車体フレーム３に簡単に取り付けることができる。
【００４１】
即ち、トルク反力受け部材６０には径方向（電動ユニットの駆動反力の作用方向に対して略直角方向）に長い長孔６０ａ，６０ｂが形成され、ピン６５は、長孔６０ａに嵌合するゴムダンパー６４を介して長孔６０ｂに係合するため、各種部品の精度が多少ラフであっても、ピン６１をトルク反力受け部材６０に容易に係合せしめて電動ユニットの回り止め構造を構成することができる。そして、ピン６１は駆動反力の作用方向（周方向）には長孔６０ｂに略密に係合するため、トルク反力がトルク反力受け部材６０を介して車体フレーム３で確実に受けられ、電動ユニットの回り止めが確実になされる。
【００４２】
ところで、前記ブラケット３０は２枚の金属プレートで構成され、その下端部は重ねて密着され、図９に示すように、トルク反力受け部材６０の円形の凸部６０ｃの外周に嵌合して取り付けられている。
【００４３】
次に、本手動式電動車椅子１の作用を説明する。
【００４４】
乗員が車椅子１を前進させるために左右一対のハンドリム１３に力を加えてこれを回すと、ディスク１４と車輪２のハブ２ａ間に介装されたスプリング１９が圧縮変形され、該スプリング１９の圧縮反力がハブ２ａに伝達されるため、駆動輪２に人力が伝達される。
【００４５】
而して、ハンドリム１３の回転はディスク１４及びピン３１を介して回転変位伝達部材２１に伝達され、該回転変位伝達部材２１がスプリング１９の圧縮変形量に見合う角度だけ車輪２（ハブ２ａ）に対して相対回転し、該回転変位伝達部材２１の相対回転はカム機構７０によってコア２３の軸方向変位に変換される。
【００４６】
又、乗員が車椅子１を後進させるために左右一対のハンドリム１３に力を加えてこれを逆方向に回すと、該ハンドリム１３の回転は回転変位伝達部材２１に伝達され、該回転変位伝達部材２１がスプリング１９の圧縮変形量に見合う角度だけ車輪２（ハブ２ａ）に対して逆方向に相対回転し、該回転変位伝達部材２１の相対回転はカム機構７０によってコア２３の軸方向変位に変換される。
【００４７】
而して、前後進時にハンドリム１３と車輪２との相対回転量（人力の大きさ）に応じて上述のようにコア２３が軸方向に移動すると、コイル２４，２５の自己インダクタンスＬ１，Ｌ２が変化するため、両コイル２４，２５の自己インダクタンスＬ１，Ｌ２の変化量を検出し、その差分によって人力の大きさを検出することができる。
【００４８】
上述のようにハンドリム１３に加えられる人力が検出されると、コントローラ４２はその人力の大きさに応じた制御信号を不図示のパワー部に送信し、検出された人力（トルク）に応じた電力（電流）を駆動モータ４３に供給し、該駆動モータ４３を回転駆動して所要の補助動力を発生せしめる。
【００４９】
そして、駆動モータ４３が駆動されると、その回転はベルト伝動機構Ｇ１及びギヤＧ２，Ｇ３を含んで構成される動力伝達手段を経て駆動輪２に伝達され、該駆動輪２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１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１を操作することができる。
【００５０】
以上において、本実施の形態においては、車軸が車体前方にオフセットされた手動車椅子の車体フレーム３に対しても、電動モータ４３やバッテリ４５等の突起物を備える駆動輪２をブラケット３０を用いて車体後方にオフセットして着脱自在に取り付けることによって電動車椅子１を構成することができるため、手動車椅子の電動車椅子としての適合範囲が拡大し、その汎用性が高められる。
【００５１】
又、本実施の形態によれば、ブラケット３０がトルク反力受け部材６０の位置決め治具と補強部材を兼ねるため、専用の位置決め治具が不要となって部品点数が削減されるとともに、トルク反力受け部材６０の剛性がブラケット３０によって高められるという効果も得られる。
【００５２】
尚、以上は本発明を特に補助動力式の手動式電動車椅子に適用した場合について述べたが、本発明は自走式の電動車椅子に対しても同様に適用することができることは勿論である。
【００５３】
【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、車軸が車体前方にオフセットされた手動車椅子の車体フレームに対しても、電動モータ等の突起物を備える電動ユニットを組み込んで成る駆動輪をブラケットを用いて車体後方にオフセットして着脱自在に取り付けることによって電動車椅子を構成することができ、手動車椅子の電動車椅子としての適合範囲が拡大し、その汎用性が高められるという効果が得られる。
【００５４】
又、請求項２記載の発明によれば、ブラケットがトルク反力受け部材の位置決め治具と補強部材を兼ねるため、専用の位置決め治具が不要となって部品点数が削減されるとともに、トルク反力受け部材の剛性がブラケットによって高められるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動輪取付構造を備える手動式電動車椅子の側面図である。
【図２】本発明に係る駆動輪取付構造を備える手動式電動車椅子の平面図である。
【図３】本発明に係る駆動輪取付構造を備える手動式電動車椅子の背面図である。
【図４】本発明に係る駆動輪取付構造を備える手動式電動車椅子の駆動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５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明に係る駆動輪取付構造を備える手動式電動車椅子の右側駆動輪を内側から見た図である。
【図７】図６の要部拡大詳細図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【符号の説明】
１手動式電動車椅子
２駆動輪
３車体フレーム
１０車軸取付ボス
１１車軸
３０ブラケット
６０トルク反力受け部材

Claims

車軸が車体前方にオフセットして取り付けられる車体フレームに、電動ユニットを備える左右一対の駆動輪を取り付ける構造であって、
前記車体フレームに形成された既存の車軸取付ボスを利用してブラケットを取り付け、該ブラケットに前記駆動輪の車軸を車体後方にオフセットして着脱自在に取り付けて構成されることを特徴とする電動車椅子の駆動輪取付構造。
前記電動ユニットからのトルク反力を受けるトルク反力受け部材を前記車体フレームと前記ブラケットの一端に取り付けるとともに、前記電動ユニットの固定プレートにピンを車幅方向内方に向かって突設し、該ピンを前記トルク反力受け部材に形成された孔に係合せしめたことを特徴とする請求項１記載の電動車椅子の駆動輪取付構造。