JP3820761B2

JP3820761B2 - Electric wheelchair

Info

Publication number: JP3820761B2
Application number: JP21940398A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　淳
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2018-08-03
Also published as: JP2000051278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵輪を強制的に操舵させるパワーステアリング装置が備えられた電動車椅子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モーターの動力で走行する電動車椅子において、走行用の電動モーターとは別のモーターユニットにより操舵輪の操向制御を行うパワーステアリング装置を備えたものがある。例えば左右の駆動輪をそれぞれ個別に電動モーターで駆動するように構成された電動車椅子の場合、操舵時には左右の電動モーターの回転差が検出され、この回転差に基づいてパワーステアリング装置により操舵輪の操舵角が設定され、操舵輪が強制的に操舵される。
【０００３】
このような電動車椅子の中には、介護者による手押し走行時においてもパワーステアリング装置を作動可能に保ち、介護者が電動車椅子を手で押し歩く時の操舵に費やされる腕力を軽減させるようにした車種がある。その一例として、搭乗者が操作する主コントローラーとは別に、手押しハンドルの左右両側に設けた操舵専用の副コントローラーを介護者に両手で操作させ、操作された側に操舵輪が操向されるように構成されたものがある。
【０００４】
さらに、手押し走行と言うよりも介護者の操縦による自力走行を可能にするべく、介護者用の副コントローラーにパワーステアリング装置のみならず走行用の電動モーターも制御可能にさせ、介護者の肉体的負担を最大限に低減させた車種もある。この場合も、手押しハンドルの左右両側に設けられた駆動・操舵用の副コントローラーを介護者が両手で操作するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように手押しハンドルの左右両側に個別に副コントローラーを設ける構成であると、副コントローラーが２台必要になるだけでなく、各副コントローラーにそれぞれ車体側から配線コードを接続する必要があるため、構造や組立が複雑化してコスト高につく。しかも、手押し走行する際に介護者が常に両手で副コントローラーを操作しなければならないため、介護者の両手の自由がきかないという不具合がある。
【０００６】
本発明に係る電動車椅子は、このような問題点を解決するために発明されたものであり、その発明の目的は、介護者による手押し走行に必要な装備を簡素かつ低コストに設置可能にするとともに、手押し走行させる介護者の手の自由度を向上させ、かつ手押し走行を容易なものにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電動車椅子は、請求項１に記載したように、電動モーターおよびパワーステアリング装置を搭乗者が操作するジョイスティックレバーによって制御させる主コントローラーと、この主コントローラーとは別体であって上記パワーステアリング装置の制御のみが可能な副コントローラーとを設け、上記副コントローラーにサブ電源スイッチをおよび介護者が上記パワーステアリング装置を操作する操作部とを備え、上記副コントローラーを、介護者が両手で手押しハンドルを握りながら片手で操作できる位置に設置するとともに、介護者が上記サブ電源スイッチをＯＮ操作すると電動モーターへの通電を停止させる通電停止回路および副コントローラーが扱われる押し歩きの際に電動モーターと後輪との繋がりを遮断するクラッチレバーとを設け、前記副コントローラーによりパワーステアリング装置が制御される時の操舵角変向速度を、主コントローラーのジョイスティックレバーによる時の操舵角変向速度よりも遅く設定したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電動車椅子は、請求項２に記載したように、前記副コントローラーの操作部を、手押しハンドルを握る介護者の片手の指１本で操作可能な先端部が凹状のジョイスティックレバー形式とした。
【００１２】
請求項１に記載したように構成された電動車椅子を介護者が押し歩く場合、介護者は電動車椅子の手押しハンドルを握りながら副コントローラーを片手で操作してパワーステアリング装置を制御し、操舵輪を操向させる。このように副コントローラーが介護者によって扱われる際には駆動解除手段によって駆動輪を回転自在にすることができるので、介護者は普通の車椅子のように電動車椅子を楽に押し歩くことができる。
【００１３】
この電動車椅子の場合、介護者が操作する副コントローラーが１台で済むことに加え、車体側から副コントローラーに接続される配線コード類も少なくなるため、手押し走行に必要な装備を簡素かつ低コストに設置することができる。しかも、介護者が両手で手押しハンドルを握りながら片手で副コントローラーを操作可能になるため、介護者の手の自由度を向上させることができる。
【００１６】
さらに、この電動車椅子構成した場合、副コントローラーにより制御されるパワーステアリング装置の操舵角変向速度が、主コントローラーによる時の操舵角変向速度よりも遅くなるため、介護者が手押し走行する時における操舵輪の舵角変化が早過ぎず、操舵輪を所望の方向に調節するのが容易になり、この点でも手押し走行が容易になる。
【００１７】
また、請求項２に記載したように電動車椅子を構成した場合、介護者は１本の指を操作部先端の凹部に載せることによって副コントローラーを自由に操作することができるため、手押し走行する際の介護者の手の自由度が一層向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る電動車椅子の一例を示す左側面図であり、図２は後面図である。
【００１９】
この電動車椅子１は、例えば鋼管製の車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の上部に着座シート３が設置されている。着座シート３の後部にはシートバック４が設けられ、着座シート３の左右には一対のアームレスト５が設けられている。また、車体フレーム２の後下部には左右一対の後輪６が駆動輪として軸支され、車体フレーム２の前下部には左右一対のキャスター型の前輪７が操舵輪として設けられている。なお、シートバック４の後部上方には左右一対の手押しハンドル８が設けられ、前輪７の前方には左右一対の足載せ板９が設けられている。
【００２０】
左右の後輪６の内側には、それぞれ専用の電動モーター11Ｌ，11Ｒが個別に設けられており、各電動モーター11Ｌ，11Ｒの動力が減速ギヤにより減速されて後輪６に伝達されるように構成されている。また、電動モーター11Ｌ，11Ｒの前方には収納箱12が搭載されており、その内部に２個の電源用バッテリー13，14と主制御装置15が収容されている。主制御装置15は、例えば小型のＣＰＵである。
【００２１】
さらに、左右の前輪７の間にはパワーステアリング装置16が設けられている。このパワーステアリング装置16は、図３に平面図を示すように、そのケーシング17の内部に電動のステアリングモーター18、減速ギヤ機構19、回動アーム20、セクターギヤ21、ステアリング制御基板22、操舵角センサー23等の機器類が内蔵された構造となっている。
【００２２】
このパワーステアリング装置16において、ステアリングモーター18の回転力は減速ギヤ機構19により減速され、回動アーム20に固定されたセクターギヤ21に伝達される。これにより、回動アーム20が支軸24を中心に左右に回動し、その回動が左右一対のタイロッド25を介して前輪７に回動一体に設けられたキャスターアーム26を連動させ、前輪７が操舵される。回動アーム20の回動量はセンサーギヤ27によって操舵角センサー23に伝達され、回動アーム20の回動角、即ち前輪７の操舵角が検出されてステアリング制御基板22に入力されるようになっている。
【００２３】
また、例えば着座シート３の両側下部には左右一対のクラッチレバー28が設けられている。このクラッチレバー28は、請求項１に記載した駆動解除手段を構成する要素の一例であり、上方に直立した位置で電動モーター11Ｌ，11Ｒの駆動力および電磁ブレーキ力を駆動輪である後輪６に伝達し、前方に倒された位置では電動モーター11Ｌ，11Ｒと後輪６との繋がりを遮断する。
【００２４】
一方、例えば右側のアームレスト５の前方には主コントローラー30が設置されている。この主コントローラー30は、電動車椅子１の進行方向および進行速度、旋回方向、旋回角度等を着座シート３に着座する搭乗者に制御させる機器であり、図４にも示すように、その上面にジョイスティックレバー31が直立した状態で設置され、前部にバッテリー残量や走行可能時間を表示する表示部32が設けられている。また、左側面には最大走行速度を設定するための速度設定レバー33と盗難防止用のキースイッチ34が設けられ、後面に主電源スイッチ35が設けられている。
【００２５】
主コントローラー30のジョイスティックレバー31は直立状態に付勢されているが、電動車椅子１の搭乗者が操作することにより 360゜全方向に傾斜する。搭乗者は、進みたい方向にジョイスティックレバー31を傾斜させ、その傾斜方向と傾斜角度に応じて左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒとパワーステアリング装置16が制御され、電動車椅子１が動作する。
【００２６】
他方、図５にも示すように、手押しハンドル８の近傍には、前述の主コントローラー30とは別体の副コントローラー38が設けられている。この副コントローラー38は、電動車椅子１を手で押す介護者がパワーステアリング装置16を制御できるように構成されたものであり、介護者が両手で手押しハンドル８を握りながら片手（例えば右手）で操作できるように、片側（例えば右側）の手押しハンドル８の内側斜め下にステー39を介して取り付けられている。
【００２７】
副コントローラー38の上面には、図６にも示すように、先端に凹部40が形成されたジョイスティックレバー形式の操作部41が備えられ、後面にはサブ電源スイッチ42が設けられている。操作部41は、右側の手押しハンドル８を握る介護者の右手の親指１本で操作することができ、左右方向にのみ傾斜する。そして、操作部41の傾斜方向と傾斜角度に応じてパワーステアリング装置16が制御される。
【００２８】
なお、例えば介護者が左手で操作できるように副コントローラー38を左側の手押しハンドル８の近傍に設けてもよく、また親指に限らず、人差し指等で操作部41を操作できるように操作部41の位置を設定してもよい。要するに、介護者が手押しハンドル８を握りながら指１本で操作部41を動かせればよい。
【００２９】
図７は、電動車椅子１の制御系統の第１実施形態を示すブロック図である。小型のＣＰＵである主制御装置15には、２台の電動モーター11Ｌ，11Ｒと、２個のバッテリー13，14と、主コントローラー30に内蔵された制御回路45と、パワーステアリング装置16のステアリング制御基板22と、バッテリー充電器46等の機器類が接続される。バッテリー充電器46は、その差し込みプラグ47がコンセントに差し込まれるとバッテリー13，14を充電するように構成されている。なお、２個のバッテリー13，14間にはヒューズ48が接続され、片方のバッテリー13にはバッテリー温度センサー49が内蔵される。
【００３０】
主コントローラー30の内部には、制御回路45のほかに、ジョイスティックレバー31の前後左右方向（ 360゜方向）の動きに連動する２個のポテンショメーター（可変抵抗器）51，52と、請求項３に記載した優先手段の一例として機能する優先回路53が設けられており、制御回路45に２個のポテンショメーター51，52と優先回路53が接続されている。なお、優先回路53は主コントローラー30内に限らず他の場所（例えば副コントローラー38内）に設けてもよい。
【００３１】
また、副コントローラー38の内部には、操作部41の左右方向の動きに連動する１個のポテンショメーター55と、前記クラッチレバー28と共に請求項１に記載した駆動解除手段を構成する要素の一例となる通電停止回路56が設けられており、それぞれ主コントローラー30の優先回路53を経て制御回路45に接続されている。なお、通電停止回路56は副コントローラー38内に限らず他の場所（例えば主コントローラー30内）に設けてもよい。さらに、ステアリング制御基板22には前述の操舵角センサー23とステアリングモーター18が接続される。
【００３２】
以上のように構成された電動車椅子１を、着座シート３に着座した搭乗者自身が制御する場合には、まず主コントローラー30の主電源スイッチ35をＯＮにする。これにより、主コントローラー30の制御回路45と主制御装置15が立ち上がる。なお、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42はＯＦＦにしておく。搭乗者は、主コントローラー30のジョイスティックレバー31を操作して電動車椅子１を走行させる。
【００３３】
ジョイスティックレバー31が操作されると、ジョイスティックレバー31の 360゜方向への傾斜により、２台のポテンショメーター51，52に流れる電流の電圧が変化し、その電圧変化量が制御回路45に入力される。制御回路45は、この電圧変化から搭乗者の意図する進行方向（旋回方向）および進行速度、旋回角度等を判断し、その制御信号Ａを主制御装置15に発信する。また、速度設定レバー33により設定された最高速度設定信号Ｂも主制御装置15に送られる。
【００３４】
主制御装置15は、上記制御信号Ａおよび最高速度設定信号Ｂに基づいて左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒにバッテリー13，14からの駆動電力ＣＬ，ＣＲを分配し、出力を制御する。電動モーター11Ｌ，11Ｒからは回転信号ＤＬ，ＤＲが主制御装置15に発信されるため、主制御装置15は電動モーター11Ｌ，11Ｒの作動状況を認識できる。
【００３５】
また、主制御装置15からはバッテリー残量信号Ｅが発信され、この信号Ｅに基づいて主コントローラー30の表示部32にバッテリー残量と走行可能時間が表示される。なお、バッテリー温度センサー49からはバッテリー温度信号Ｆが主制御装置15に発信され、バッテリー13，14の異常時には表示部32に表示がなされる。
【００３６】
主制御装置15は、電動モーター11Ｌ，11Ｒを制御すると同時にパワーステアリング装置16のステアリング制御基板22にステアリング信号Ｇを発信し、パワーステアリング装置16の制御を行う。このステアリング信号Ｇは、左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒからの回転信号ＤＬ，ＤＲに基づいて設定される。そして、ステアリング制御基板22からは駆動電力Ｈがステアリングモーター18に出力され、ステアリングモーター18が駆動されて前輪７の操舵がなされる。なお、パワーステアリング装置16の操舵角センサー23からは操舵角信号Ｉがステアリング制御基板22に送られる。
【００３７】
図８に示すように、主コントローラー30のジョイスティックレバー31が倒れる方向には４つの駆動領域丸数字１〜丸数字４がある。主制御装置15は、例えばジョイスティックレバー31が進行方向前方の駆動領域丸数字１に倒された場合には左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒを共に前進駆動させて電動車椅子１を前進（或いは前進方向へのカーブ走行）させる。
【００３８】
また、左方の駆動領域丸数字２では左側の電動モーター11Ｌを後進駆動させて右側の電動モーター11Ｒを前進駆動させ、右方の駆動領域丸数字４では左側の電動モーター11Ｌを前進駆動させて右側の電動モーター11Ｒを後進駆動させ、電動車椅子１を旋回させる。
【００３９】
さらに、後方の駆動領域丸数字３では左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒを共に後進駆動させて電動車椅子１を後進させる。なお、１つの駆動領域内においても、ジョイスティックレバー31の傾斜方向と傾斜角度によって左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒの回転速度の配分は無段階に変化するように制御される。
【００４０】
主制御装置15は、上述のようにジョイスティックレバー31の操作に応じて左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒの回転方向と出力を制御し、電動車椅子１を進行させると同時に、電動車椅子１の進行方向に応じて適正な操舵角が前輪７に付与されるようにパワーステアリング装置16を制御する。
【００４１】
例えば、ジョイスティックレバー31が駆動領域丸数字１および駆動領域丸数字３のセンターラインａ，ｃに合わせて倒された時には前輪７の操舵角をゼロにして前輪７を直進方向に保ち、ジョイスティックレバー31が駆動領域丸数字２および駆動領域丸数字４のセンターラインｂ，ｄに合わせて倒された時には前輪７の操舵角を90゜に設定して前輪７を横向きにする。勿論、各センターラインａ〜ｄの間の範囲では前輪７の操舵角が無段階に変化するように制御される。
【００４２】
このように、左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒが個別に制御されることによって電動車椅子１の進行方向が定められ、同時にパワーステアリング装置16によって前輪７が強制的に操舵されるため、凹凸の激しい路面や、傾斜した路面においても搭乗者の意図する軌跡に沿って安定した走行が行える。
【００４３】
また、介護者が電動車椅子１を手で押し歩く場合には、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42をＯＮにし、介護者が両手で手押しハンドル８を握って電動車椅子１を前方に押しながら右手の親指で副コントローラー38の操作部41を操作し、パワーステアリング装置16を制御しながら歩く。
【００４４】
副コントローラー38のサブ電源スイッチ42がＯＮになると、主コントローラー30の優先回路53が優先手段として機能し、副コントローラー38からの作動指令（後述する制御信号Ａ′および通電停止信号Ｊ）を主コントローラー30からの作動指令（前述の制御信号Ａ、最高速度設定信号Ｂ等）に優先させる。従って、主コントローラー30の主電源スイッチ35がＯＮであっても、主コントローラー30からの作動指令は全て無視される（キースイッチ34による盗難防止機能等は無視されない）。
【００４５】
また、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42がＯＮになると、副コントローラー38の通電停止回路56が電動モーター11Ｌ，11Ｒへの通電を停止させる。これは、例えば通電停止回路56から発信される通電停止信号Ｊが主コントローラー30の優先回路53と制御回路45を経由して主制御装置15に入力されることにより実行される。なお、電動モーター11Ｌ，11Ｒには、通電が停止されると回転を停止させる電磁ブレーキが仕組まれているが、この電磁ブレーキの作動は通電停止回路56により解除されることがない。
【００４６】
従って、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42がＯＮになった時点では電動車椅子１が自由に動き出すことはなく、停止状態が保たれる。電動車椅子１を手で押すには、クラッチレバー28を前方に倒して電動モーター11Ｌ，11Ｒと後輪６との繋がりを遮断する。これにより、電動モーター11Ｌ，11Ｒの電磁ブレーキ力が後輪６に及ばなくなり、後輪６が自由に回転可能になるため、介護者は電動車椅子１を普通の車椅子のように軽い力で押せるようになる。
【００４７】
副コントローラー38は、前述したようにパワーステアリング装置16の制御のみを行うものである。副コントローラー38の操作部41を左右に傾斜させると、ポテンショメーター55に流れる電流の電圧が変化し、その電圧変化量が制御信号Ａ′として主コントローラー30の優先回路53および制御回路45を経て主制御装置15に発信される。
【００４８】
主制御装置15は、制御信号Ａ′に基づいてパワーステアリング装置16のステアリング制御基板22にステアリング信号Ｇ′を発信し、パワーステアリング装置16の制御を行う。副コントローラー38の操作部41を左に傾斜させると前輪７が左方に操舵され、操作部41を右に傾斜させると前輪７が右方に操舵されるようにパワーステアリング装置16が制御される。
【００４９】
この場合、前輪７の操舵角は操作部41の傾斜角に比例して大きくなり、操作部41から手（指）を放せば操作部41が中立位置に戻って前輪７の操舵角がゼロになる。なお、例えば操作部41を単なるＯＮ，ＯＦＦスイッチとし、操作部41が一側に倒されると、その傾斜角の大小に拘らず前輪７が定速で一側に操舵回動を始め、操作部41が中立位置に戻されるまで操舵回動が続くように構成すれば、副コントローラー38をローコスト化することができる。
【００５０】
いずれにしても、このように副コントローラー38によりパワーステアリング装置16が制御される時の操舵角変向速度（前輪７の回動速度）は、主コントローラー30による操舵時よりも遅く設定される。例えば、副コントローラー38による操舵角変向速度は、主コントローラー30による操舵角変向速度の２分の１程度の速度に設定される。
【００５１】
以上のように構成された電動車椅子１は、介護者が押し歩きする際に操作する副コントローラー38の必要台数が１台で済み、これに伴い車体側から副コントローラー38に接続される配線コード類も少なくなるため、手押し走行に必要な装備（副コントローラー38等）を非常に簡素かつ低コストに設置することができる。
【００５２】
なお、主コントローラー30には従来からサブコントローラーという表示部等を取り除いた簡易的なコントローラーを接続するための接続用端子が設けられており、副コントローラー38は上記接続用端子にそのまま接続できるため、特別な配線を施すことなく副コントローラー38を安価に設置することができる。
【００５３】
しかも、副コントローラー38は、介護者が両手で手押しハンドル８を握りながら片手で操作できる位置に設置されているため、介護者の手の自由度を大きく向上させることができる。また、副コントローラー38が扱われる際に後輪６を回転自在にする通電停止回路56とクラッチレバー28が設けられているため、電動車椅子１を軽い力で容易に押すことができ、電動車椅子１の取り回し性が非常に良い。
【００５４】
また、この電動車椅子１は、主コントローラー30に内蔵された優先回路53の働きにより、副コントローラー38が扱われる際に副コントローラー38からの作動指令が主コントローラー30からの作動指令に優先されるため、例えば主コントローラー30と副コントローラー38が同時に操作されても、電動車椅子１が介護者の意図しない方向に動くといった事態を防止でき、これによって手押し走行を容易なものにできる。
【００５５】
しかも、副コントローラー38の制御によるパワーステアリング装置16の操舵角変向速度が、主コントローラー30の制御による操舵角変向速度よりも遅く設定されているため、介護者が手押し走行する時における前輪７の舵角が大き過ぎず適度になり、この点でも手押し走行が容易になる。
【００５６】
また、副コントローラー38の操作部41が、指１本で操作可能な先端部が凹状のジョイスティックレバー形式とされているため、介護者は手押しハンドル８を握ったままで容易に副コントローラー38を操作でき、手押し走行する際の介護者の手の自由度が一層向上している。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動車椅子によれば、介護者による手押し走行および介護者の操縦による自力走行に必要な装備を簡素かつ低コストに設置可能にするとともに、手押し走行させる介護者の手の自由度を向上させ、かつ手押し走行を容易なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動車椅子の一例を示す左側面図。
【図２】電動車椅子の後面図。
【図３】パワーステアリング装置の平面図。
【図４】主コントローラーの斜視図。
【図５】副コントローラーの斜視図。
【図６】副コントローラーの平面図。
【図７】電動車椅子の制御系統の第１実施形態を示すブロック図。
【図８】ジョイスティックレバーにより選択される駆動領域を示す図。
【符号の説明】
１電動車椅子
２車体フレーム
３着座シート
６駆動輪である後輪
８手押しハンドル
11Ｌ，11Ｒ電動モーター
16 パワーステアリング装置
28 駆動解除手段の一例として設けられたクラッチレバー
30 主コントローラー
38 副コントローラー
41 操作部
53 優先手段の一例として設けられた優先回路
56 駆動解除手段の一例として設けられた通電停止回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric wheelchair provided with a power steering device for forcibly steering a steered wheel.
[0002]
[Prior art]
Some electric wheelchairs that are driven by the power of an electric motor include a power steering device that performs steering control of a steered wheel by a motor unit different from the electric motor for traveling. For example, in the case of an electric wheelchair configured such that the left and right drive wheels are individually driven by electric motors, the difference in rotation between the left and right electric motors is detected during steering. A steering angle is set, and the steered wheel is forcibly steered.
[0003]
In such an electric wheelchair, the power steering device is kept operable even when the caregiver pushes the hand, and the arm force spent on steering when the caregiver pushes the electric wheelchair by hand is reduced. There is a car model. As an example, in addition to the main controller operated by the occupant, the caregiver can operate the steering-specific sub-controllers provided on the left and right sides of the push handle with both hands so that the steered wheels are steered to the operated side. There is something that was configured.
[0004]
In addition, in order to enable self-running by the caregiver's control rather than by hand-running, the caregiver's secondary controller can control not only the power steering device but also the electric motor for running, Some models have the burden reduced to the maximum. Also in this case, the caregiver operates the auxiliary controller for driving / steering provided on the left and right sides of the push handle with both hands.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the sub-controllers are separately provided on the left and right sides of the handwheel as described above, not only two sub-controllers are required but also a wiring cord must be connected to each sub-controller from the vehicle body side. For this reason, the structure and assembly become complicated, resulting in high costs. Moreover, since the caregiver always has to operate the sub-controller with both hands when pushing by hand, there is a problem that the caregiver's hands are not free.
[0006]
The electric wheelchair according to the present invention was invented in order to solve such problems, and the object of the invention is to enable simple and low-cost installation of equipment necessary for hand- carried by a caregiver. At the same time, it is intended to improve the degree of freedom of the hand of the caregiver who performs the hand-running and to make the hand-running easy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric wheelchair according to the present invention includes a main controller for controlling an electric motor and a power steering device by a joystick lever operated by a passenger, and A sub-controller that is separate and capable of controlling only the power steering device, the sub-controller includes a sub-power switch, and a caregiver operating the power steering device, and the sub-controller , pushing caregiver while installed at a position that can be operated with one hand while holding the hand wheel with both hands, the caregiver energization stop circuit and the sub controller stops the power supply to the electric motor when turned oN the sub power switch is handled the electric motor and the rear wheel at the time of the walk Provided a clutch lever for blocking rising, said the steering angle deflection speed at which the sub-controller power steering system is controlled and set slower than the steering angle deflection speed when joystick lever main controller Features.
[0011]
The electric wheelchair according to the present invention is a joystick lever having a concave tip, which can be operated with one finger of one hand of a caregiver holding the hand handle, as described in claim 2. The format.
[0012]
When the caregiver walks around the electric wheelchair configured as described in claim 1, the caregiver controls the power steering device by operating the sub-controller with one hand while grasping the push handle of the electric wheelchair, Steer. Thus, when the sub controller is handled by the caregiver, the drive wheel can be rotated by the drive release means, so that the caregiver can easily push the electric wheelchair like a normal wheelchair.
[0013]
This electric wheelchair requires only one sub-controller to be operated by the caregiver, and also reduces the number of wiring cords that are connected to the sub-controller from the vehicle body side, so the equipment required for manual driving is simple and low-cost. Can be installed. Moreover, since the caregiver can operate the sub-controller with one hand while holding the hand handle with both hands, the degree of freedom of the caregiver's hand can be improved.
[0016]
Furthermore, when this electric wheelchair is configured, the steering angle turning speed of the power steering device controlled by the sub-controller is slower than the steering angle turning speed when the main controller is used. The change in the steering angle of the steered wheel is not too early, and it becomes easy to adjust the steered wheel in a desired direction .
[0017]
Further, when the electric wheelchair is configured as described in claim 2 , the caregiver can freely operate the sub controller by placing one finger on the recess at the tip of the operation unit. The degree of freedom of caregivers' hands is further improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a left side view showing an example of an electric wheelchair according to the present invention, and FIG. 2 is a rear view.
[0019]
The electric wheelchair 1 includes a body frame 2 made of, for example, a steel pipe, and a seating seat 3 is installed on the upper portion of the body frame 2. A seat back 4 is provided at the rear portion of the seating seat 3, and a pair of armrests 5 are provided on the left and right sides of the seating seat 3. A pair of left and right rear wheels 6 are pivotally supported as drive wheels at the rear lower part of the body frame 2, and a pair of left and right caster-type front wheels 7 are provided as steering wheels at the front lower part of the body frame 2. A pair of left and right hand handles 8 are provided above the rear portion of the seat back 4, and a pair of left and right footrest plates 9 are provided in front of the front wheels 7.
[0020]
Dedicated electric motors 11L and 11R are individually provided inside the left and right rear wheels 6, so that the power of the electric motors 11L and 11R is decelerated by a reduction gear and transmitted to the rear wheels 6. It is configured. A storage box 12 is mounted in front of the electric motors 11L and 11R, and two power supply batteries 13 and 14 and a main controller 15 are stored therein. The main control device 15 is a small CPU, for example.
[0021]
Further, a power steering device 16 is provided between the left and right front wheels 7. As shown in the plan view of FIG. 3, the power steering device 16 includes an electric steering motor 18, a reduction gear mechanism 19, a rotating arm 20, a sector gear 21, a steering control board 22, a steering angle inside a casing 17. It has a structure in which devices such as the sensor 23 are built.
[0022]
In the power steering device 16, the rotational force of the steering motor 18 is decelerated by the reduction gear mechanism 19 and transmitted to the sector gear 21 fixed to the rotating arm 20. As a result, the pivot arm 20 pivots left and right around the support shaft 24, and the pivot is linked to the caster arm 26 that is pivotally integrated with the front wheel 7 via the pair of left and right tie rods 25. 7 is steered. The rotation amount of the rotation arm 20 is transmitted to the steering angle sensor 23 by the sensor gear 27, and the rotation angle of the rotation arm 20, that is, the steering angle of the front wheel 7, is detected and input to the steering control board 22. ing.
[0023]
Further, for example, a pair of left and right clutch levers 28 are provided at the lower portions on both sides of the seating seat 3. The clutch lever 28 is an example of an element constituting the drive release means described in claim 1, and the driving force and electromagnetic braking force of the electric motors 11 </ b> L and 11 </ b> R are driven wheels at the rear upright position 6. And the connection between the electric motors 11L and 11R and the rear wheel 6 is cut off at the position where the electric motors 11L and 11R are tilted forward.
[0024]
On the other hand, for example, a main controller 30 is installed in front of the right armrest 5. The main controller 30 is a device for controlling the traveling direction and traveling speed, turning direction, turning angle, etc. of the electric wheelchair 1 by a passenger sitting on the seating seat 3, and as shown in FIG. The lever 31 is installed in an upright state, and a display unit 32 for displaying the remaining battery level and the travelable time is provided at the front. A speed setting lever 33 and a theft prevention key switch 34 for setting the maximum traveling speed are provided on the left side, and a main power switch 35 is provided on the rear side.
[0025]
The joystick lever 31 of the main controller 30 is energized in an upright state, but is tilted in all directions by 360 ° when operated by the passenger of the electric wheelchair 1. The passenger tilts the joystick lever 31 in the direction he wants to travel, and the left and right electric motors 11L and 11R and the power steering device 16 are controlled according to the tilt direction and tilt angle, and the electric wheelchair 1 operates.
[0026]
On the other hand, as shown in FIG. 5, a sub controller 38 separate from the main controller 30 is provided in the vicinity of the hand handle 8. The secondary controller 38 is configured such that a caregiver who presses the electric wheelchair 1 with his / her hand can control the power steering device 16, and the caregiver operates with one hand (for example, the right hand) while holding the push handle 8 with both hands. In order to be able to do so, it is attached via a stay 39 diagonally below the inner side of the hand handle 8 on one side (for example, the right side).
[0027]
As shown in FIG. 6, a joystick lever type operation unit 41 having a recess 40 formed at the tip is provided on the upper surface of the sub controller 38, and a sub power switch 42 is provided on the rear surface. The operation unit 41 can be operated with one thumb of the right hand of the caregiver holding the right hand handle 8 and is inclined only in the left-right direction. Then, the power steering device 16 is controlled in accordance with the tilt direction and tilt angle of the operation unit 41.
[0028]
For example, the secondary controller 38 may be provided in the vicinity of the left hand push handle 8 so that the caregiver can operate with the left hand, and the operation unit 41 is not limited to the thumb and can be operated with the index finger or the like. The position may be set. In short, it is only necessary for the caregiver to move the operation unit 41 with one finger while holding the hand handle 8.
[0029]
FIG. 7 is a block diagram showing a first embodiment of the control system of the electric wheelchair 1. The main controller 15 which is a small CPU includes two electric motors 11L and 11R, two batteries 13 and 14, a control circuit 45 built in the main controller 30, and steering control of the power steering device 16. The board 22 and devices such as the battery charger 46 are connected. The battery charger 46 is configured to charge the batteries 13 and 14 when the plug 47 is inserted into an outlet. A fuse 48 is connected between the two batteries 13 and 14, and a battery temperature sensor 49 is built in one battery 13.
[0030]
In addition to the control circuit 45, the main controller 30 includes two potentiometers (variable resistors) 51 and 52 that are linked to the movement of the joystick lever 31 in the front-rear and left-right directions (360 ° direction). A priority circuit 53 that functions as an example of the described priority means is provided, and two potentiometers 51 and 52 and a priority circuit 53 are connected to the control circuit 45. Note that the priority circuit 53 is not limited to the main controller 30 and may be provided in another location (for example, in the sub controller 38).
[0031]
Further, in the sub controller 38, together with one potentiometer 55 interlocking with the movement in the left-right direction of the operation unit 41 and the clutch lever 28, it becomes an example of the elements constituting the drive releasing means described in claim 1. An energization stop circuit 56 is provided, and each is connected to the control circuit 45 via the priority circuit 53 of the main controller 30. The energization stop circuit 56 may be provided not only in the sub controller 38 but also in another place (for example, in the main controller 30). Further, the steering angle sensor 23 and the steering motor 18 are connected to the steering control board 22.
[0032]
When the passenger sitting on the seat 3 controls the electric wheelchair 1 configured as described above, first, the main power switch 35 of the main controller 30 is turned ON. Thereby, the control circuit 45 and the main controller 15 of the main controller 30 are started up. The sub power switch 42 of the sub controller 38 is turned off. The passenger operates the joystick lever 31 of the main controller 30 to drive the electric wheelchair 1.
[0033]
When the joystick lever 31 is operated, the voltage of the current flowing through the two potentiometers 51 and 52 changes due to the inclination of the joystick lever 31 in the 360 ° direction, and the voltage change amount is input to the control circuit 45. The control circuit 45 determines the traveling direction (turning direction), the traveling speed, the turning angle, and the like intended by the occupant from this voltage change, and transmits the control signal A to the main controller 15. The maximum speed setting signal B set by the speed setting lever 33 is also sent to the main controller 15.
[0034]
Based on the control signal A and the maximum speed setting signal B, the main controller 15 distributes the drive power CL, CR from the batteries 13, 14 to the left and right electric motors 11L, 11R and controls the output. Since the rotation signals DL and DR are transmitted from the electric motors 11L and 11R to the main controller 15, the main controller 15 can recognize the operating status of the electric motors 11L and 11R.
[0035]
Further, a battery remaining amount signal E is transmitted from the main controller 15, and based on this signal E, the remaining battery amount and the travelable time are displayed on the display unit 32 of the main controller 30. A battery temperature signal F is transmitted from the battery temperature sensor 49 to the main control device 15 and displayed on the display unit 32 when the batteries 13 and 14 are abnormal.
[0036]
The main controller 15 controls the power steering device 16 by controlling the electric motors 11L and 11R and simultaneously transmitting a steering signal G to the steering control board 22 of the power steering device 16. The steering signal G is set based on the rotation signals DL and DR from the left and right electric motors 11L and 11R. Then, driving power H is output from the steering control board 22 to the steering motor 18, and the steering motor 18 is driven to steer the front wheels 7. A steering angle signal I is sent from the steering angle sensor 23 of the power steering device 16 to the steering control board 22.
[0037]
As shown in FIG. 8, there are four drive area circle numbers 1 to 4 in the direction in which the joystick lever 31 of the main controller 30 is tilted. For example, when the joystick lever 31 is tilted to the driving area circle number 1 in the forward direction, the main control device 15 drives the electric wheelchair 1 forward (or in the forward direction) by driving both the left and right electric motors 11L and 11R forward. Run the curve).
[0038]
Further, in the left drive area circle number 2 , the left electric motor 11L is driven backward to drive the right electric motor 11R forward, and in the right drive area circle numeral 4 , the left electric motor 11L is driven forward. The electric motor 11R on the right side is driven backward, and the electric wheelchair 1 is turned.
[0039]
Further, in the rear drive area circle numeral 3 , both the left and right electric motors 11L and 11R are driven backward to drive the electric wheelchair 1 backward. Even in one drive region, the distribution of the rotational speeds of the left and right electric motors 11L and 11R is controlled in a stepless manner depending on the tilt direction and tilt angle of the joystick lever 31.
[0040]
The main control device 15 controls the rotation direction and output of the left and right electric motors 11L and 11R according to the operation of the joystick lever 31 as described above, and advances the electric wheelchair 1 at the same time as the electric wheelchair 1 advances. Accordingly, the power steering device 16 is controlled so that an appropriate steering angle is given to the front wheels 7.
[0041]
For example, when the joystick lever 31 is tilted in accordance with the center lines a and c of the driving area circle number 1 and the driving area circle numeral 3 , the steering angle of the front wheel 7 is set to zero and the front wheel 7 is kept in the straight traveling direction. Is tilted according to the center lines b and d of the drive area circle number 2 and the drive area circle numeral 4 , the steering angle of the front wheel 7 is set to 90 ° and the front wheel 7 is turned sideways. Of course, in the range between the center lines a to d, the steering angle of the front wheels 7 is controlled to change steplessly.
[0042]
In this way, the left and right electric motors 11L and 11R are individually controlled to determine the traveling direction of the electric wheelchair 1, and at the same time, the front wheels 7 are forcibly steered by the power steering device 16, so that the road surface is extremely uneven. In addition, even on an inclined road surface, stable traveling can be performed along the trajectory intended by the passenger.
[0043]
Further, when the caregiver pushes the electric wheelchair 1 by hand, the sub power switch 42 of the sub controller 38 is turned on, and the caregiver holds the push handle 8 with both hands and pushes the electric wheelchair 1 forward while holding the right hand. The user operates the operation unit 41 of the sub-controller 38 with the thumb and walks while controlling the power steering device 16.
[0044]
When the sub power switch 42 of the sub controller 38 is turned on, the priority circuit 53 of the main controller 30 functions as a priority means, and an operation command (control signal A ′ and energization stop signal J described later) from the sub controller 38 is sent to the main controller. Prioritize the operation commands from 30 (the above-mentioned control signal A, maximum speed setting signal B, etc.). Therefore, even if the main power switch 35 of the main controller 30 is ON, all operation commands from the main controller 30 are ignored (the anti-theft function by the key switch 34 is not ignored).
[0045]
When the sub power switch 42 of the sub controller 38 is turned on, the energization stop circuit 56 of the sub controller 38 stops energizing the electric motors 11L and 11R. This is executed, for example, when an energization stop signal J transmitted from the energization stop circuit 56 is input to the main controller 15 via the priority circuit 53 and the control circuit 45 of the main controller 30. The electric motors 11L and 11R are equipped with an electromagnetic brake that stops rotation when energization is stopped. However, the operation of the electromagnetic brake is not released by the energization stop circuit 56.
[0046]
Accordingly, when the sub power switch 42 of the sub controller 38 is turned on, the electric wheelchair 1 does not move freely, and the stopped state is maintained. In order to push the electric wheelchair 1 by hand, the clutch lever 28 is tilted forward to cut off the connection between the electric motors 11L and 11R and the rear wheel 6. As a result, the electromagnetic braking force of the electric motors 11L and 11R does not reach the rear wheel 6, and the rear wheel 6 can freely rotate, so that the caregiver can push the electric wheelchair 1 with a light force like an ordinary wheelchair. become.
[0047]
The sub-controller 38 only controls the power steering device 16 as described above. When the operation unit 41 of the sub-controller 38 is tilted left and right, the voltage of the current flowing through the potentiometer 55 changes, and the voltage change amount is controlled as the control signal A 'through the priority circuit 53 and the control circuit 45 of the main controller 30. It is transmitted to the device 15.
[0048]
The main controller 15 transmits a steering signal G ′ to the steering control board 22 of the power steering device 16 based on the control signal A ′ to control the power steering device 16. The power steering device 16 is controlled so that the front wheel 7 is steered to the left when the operation unit 41 of the sub-controller 38 is tilted to the left, and the front wheel 7 is steered to the right when the operation unit 41 is tilted to the right. .
[0049]
In this case, the steering angle of the front wheel 7 increases in proportion to the inclination angle of the operation unit 41. If the hand (finger) is released from the operation unit 41, the operation unit 41 returns to the neutral position and the steering angle of the front wheel 7 becomes zero. Become. For example, when the operation unit 41 is simply an ON / OFF switch and the operation unit 41 is tilted to one side, the front wheel 7 starts to turn to the one side at a constant speed regardless of the inclination angle. If it is configured such that the steering rotation continues until 41 is returned to the neutral position, the sub-controller 38 can be reduced in cost.
[0050]
In any case, the steering angle turning speed (the turning speed of the front wheels 7) when the power steering device 16 is controlled by the sub controller 38 in this way is set slower than the steering speed by the main controller 30. For example, the steering angle turning speed by the sub-controller 38 is set to about half the steering angle turning speed by the main controller 30.
[0051]
The electric wheelchair 1 configured as described above requires only one auxiliary controller 38 to be operated when the caregiver pushes and walks, and accordingly, the wiring cords connected to the auxiliary controller 38 from the vehicle body side. Therefore, the equipment (such as the sub-controller 38) necessary for manual driving can be installed very simply and at low cost.
[0052]
In addition, the main controller 30 is provided with a connection terminal for connecting a simple controller from which a display unit such as a sub controller has been removed, and the sub controller 38 can be directly connected to the connection terminal, The sub controller 38 can be installed at a low cost without special wiring.
[0053]
Moreover, since the sub-controller 38 is installed at a position where the caregiver can operate with one hand while holding the handwheel 8 with both hands, the degree of freedom of the caregiver's hand can be greatly improved. Further, since the energization stop circuit 56 and the clutch lever 28 are provided so that the rear wheel 6 can rotate when the sub controller 38 is handled, the electric wheelchair 1 can be easily pushed with a light force. The handling is very good.
[0054]
In addition, the electric wheelchair 1 has a priority circuit 53 built in the main controller 30 so that the operation command from the sub controller 38 is given priority over the operation command from the main controller 30 when the sub controller 38 is handled. For example, even if the main controller 30 and the sub-controller 38 are operated simultaneously, it is possible to prevent the electric wheelchair 1 from moving in a direction not intended by the caregiver, thereby facilitating the manual travel.
[0055]
In addition, since the steering angle turning speed of the power steering device 16 controlled by the sub controller 38 is set slower than the steering angle turning speed controlled by the main controller 30, the front wheel 7 when the caregiver runs by hand The steering angle of the vehicle becomes moderate without being too large, and this makes it easy to carry by hand.
[0056]
In addition, since the operation part 41 of the secondary controller 38 has a concave joystick lever type that can be operated with one finger, a caregiver can easily operate the secondary controller 38 while holding the hand handle 8. , The degree of freedom of the caregiver's hand when traveling by hand is further improved.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric wheelchair according to the present invention, it is possible to easily and inexpensively install the equipment necessary for the self-running by the caregiver and the self-running by the caregiver, and also the caregiver to carry out the push-running. It is possible to improve the degree of freedom of the hand and to facilitate the hand-running.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left side view showing an example of an electric wheelchair according to the present invention.
FIG. 2 is a rear view of the electric wheelchair.
FIG. 3 is a plan view of a power steering device.
FIG. 4 is a perspective view of a main controller.
FIG. 5 is a perspective view of a sub controller.
FIG. 6 is a plan view of the sub controller.
FIG. 7 is a block diagram showing a first embodiment of the control system of the electric wheelchair.
FIG. 8 is a diagram showing a drive region selected by a joystick lever.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric wheelchair 2 Body frame 3 Seating seat 6 Rear wheel which is a driving wheel 8 Push handle
11L, 11R electric motor
16 Power steering device
28 Clutch lever provided as an example of drive release means
30 Main controller
38 secondary controller
41 Operation unit
53 Priority circuit provided as an example of priority means
56 Energization stop circuit provided as an example of drive release means

Claims

A main controller which is controlled by the joystick lever operated by the rider electric motor and the power steering apparatus, from this main controller be separate provided an auxiliary controller controlling only the possible of the power steering device, the auxiliary controller A sub power switch and an operation unit for the caregiver to operate the power steering device, and the sub controller is installed at a position where the caregiver can operate with one hand while grasping the push handle with both hands. a clutch lever for blocking the connection between the electric motor and the rear wheels when the push-walking the sub energization stopping circuit stopping the energization of the power switch when oN operation to the electric motor and the sub controller are handled provided, the sub-controller Power Electric wheelchair, characterized in that the ring device is a steering angle deflection speed when it is controlled and set slower than the steering angle deflection speed when joystick lever main controller.

The electric wheelchair according to claim 1, wherein the operation portion of the sub-controller has a concave joystick lever type that can be operated with one finger of a caregiver holding a hand handle.