JP4678542B2 - 電動式小型車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動式小型車両、例えば電動式車椅子の走行制御装置に関し、より詳細には、機械式クラッチ機構を備えている場合に、該クラッチ機構の接続動作を自動的にかつ容易確実に行うことができるようにした走行制御装置に関する。

例えば電動式車椅子は、電動モータからの駆動力を走行輪に伝達する駆動力伝達系中に、上記駆動力の伝達をオン・オフする機械式のクラッチ機構を備えているのが一般的である。この種の従来のクラッチ機構として、電動モータの回転を減速する遊星歯車機構のリングギヤをフレームに対して回転可能に構成すると共に該リングギヤの外周に凹溝を所定ピッチで形成し、該凹溝に係脱するピンをフレーム側に進退可能に配置したドッグ式のものがある。このドッグ式クラッチ機構では、クラッチレバーをオフ側に揺動させると、上記ピンの凹溝との噛み合いが解除され、上記遊星歯車機構の回転力の伝達が遮断される。また上記クラッチレバーをオン側に揺動させると、上記ピンが上記凹溝に噛み合い、もって遊星歯車機構がモータ回転を減速して走行輪に伝達するようになっている（特許文献１参照）
特公平７−５３１６９号公報

ところで、上記従来のドッグ式クラッチ機構を備えたものでは、乗員がクラッチレバーをオン側に揺動させた時に、上記ピンが上記凹溝と凹溝との間に位置していた場合には、該ピンと凹溝とが噛み合わず、クラッチが接続されないといった問題が生じる。このような場合、外部から車輪を回してピンと凹溝との相対位置をずらす必要がある。このため従来の車椅子では、クラッチレバーをオン側に揺動させた後、身体で車両全体を揺すったり、あるいは手で車輪を回転させる等して上記ピンと凹溝とを噛み合わせる必要があった。しかしこのような動作は障害を有する使用者にとって困難な場合が多く、そのために介助者を要するといった問題があった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、クラッチの接続を容易確実にかつ自動的に行うことができる電動式小型車両の走行制御装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、左，右一対の走行輪と、該各走行輪の駆動力を発生する左，右の電動モータと、該左，右の電動モータからの駆動力を上記左，右の走行輪に伝達する駆動力伝達系と、該駆動力伝達系に介設され、上記駆動力の伝達をオン・オフする左，右の機械式クラッチ機構とを備えた電動式小型車両であって、
上記左，右の電動モータに入力回転指令値を与える入力手段と、上記左，右の機械式クラッチ機構のオン・オフ状態を検出するクラッチ検出手段と、該クラッチ検出手段により検出された上記左，右のクラッチ機構のオン・オフ状態に応じて上記左，右の電動モータへの出力回転指令値を制御するコントローラとを備え、
上記コントローラは、上記左，右どちらか一方又は両方のクラッチ機構がオフ状態にある時に上記入力手段から入力回転指令値が入力された場合には、該オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記コントローラは、上記オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右どちらか（例えば右）のクラッチ機構がオン状態になった場合には、反対側（例えば左）のクラッチ機構もオン状態になるまで、オン状態が検出された側の電動モータの回転を停止させることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２において、上記コントローラは、上記オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右両方のクラッチ機構がオン状態になった場合には、入力手段からの入力回転指令値に関わらず、電動モータへの出力回転指令値を一旦ゼロに戻すことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３において、上記コントローラは、電動モータへの出力回転指令値を一旦ゼロに戻した後、入力手段からの入力回転指令値に合うよう徐々に変化させることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１において、音や表示などによる警告を出力する警告手段を備え、上記コントローラは、オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右どちらかのクラッチ機構がオン状態にならなかった時には、上記警告手段を作動させることを特徴としている。

請求項１の発明に係る電動式小型車両の走行制御装置によれば、乗員が入力手段を介して入力回転指令値を与えると、クラッチ検出手段によりクラッチ機構のオン・オフ状態が検出され、該検出されたクラッチ機構のオン・オフ状態に応じてコントローラにより上記電動モータへの出力回転指令値が制御される。従って電動モータの回転を、クラッチ機構が確実にオン状態となるように制御することが可能となる。

また、上記クラッチ機構がオフ状態にある時に上記入力手段から入力回転指令値が入力された場合には、該オフ状態にある側の電動モータが所定時間回転する。そのためオフ状態にある側のクラッチ機構を確実にかつ自動的にオンさせることができる。

請求項２の発明では、上記電動モータを所定時間回転させる際に、左右どちらか（例えば右）のクラッチ機構がオン状態になった場合には、反対側（例えば左）のクラッチ機構もオン状態になるまで、オン状態が検出された側の電動モータの回転が停止されるので、車両の旋回を防止できる。

すなわち、片側のクラッチだけがオンした状態で電動モータが回転すると該オン側の車輪のみが回転し、車両が旋回してしまう。このような場合に、本発明では、上記オン側の電動モータの回転を一旦止めるようにしたので、車両の旋回を防止することができる。

請求項３の発明では、クラッチ機構がオフ状態となっている側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右両方のクラッチ機構がオン状態になった場合には、入力手段からの入力回転指令値に関わらず、左右の電動モータへの出力回転指令値が一旦ゼロに戻される。そのため、左右モータの回転速度差によるショックを回避又は緩和できる。

すなわち、例えば左のクラッチがオフで、右のクラッチがオンの場合を考える。左の電動モータは上記所定時間の回転により回転状態にあるのに対し、右の電動モータは停止状態にある。この状態で両クラッチがオンになった場合に左右とも同じ出力回転指令値を与えると、左の電動モータは回転状態にあるため直ちに出力回転指令値に応じた回転速度に達するのに対し、右の電動モータは停止状態からの回転開始となるため上記出力回転指令値に応じた回転速度に達するまでに時間を要し、両電動モータの回転速度に差が生じる。この速度差によりショックが生じるが、本発明では、左右電動モータへの出力回転指令値を一旦ゼロにするので、上記ショックを回避又は緩和できる。

請求項４の発明では、電動モータへの出力回転指令値は、一旦ゼロに戻された後、入力手段からの入力回転指令値に合うよう徐々に変化される。そのためショックのない滑らかな走り出しが可能となる。

請求項５の発明では、オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させた際に、左右どちらかのクラッチ機構がオン状態にならなかった時には、音や表示などによる警告が出力される。そのため乗員に、クラッチが接続されていないために走行できない状態にあることを知らせることができる。

本発明の一実施形態に係る電動式車椅子の左側面図である。 上記車椅子の右走行輪の背面図である。 上記右走行輪のハブ内部分の断面背面図である。 図３のIV-IV 線断面図である。 上記車椅子のクラッチの動作説明図である。 上記走行制御装置のクラッチ状態遷移図である。 上記走行制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。 上記走行制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。 上記走行制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。 上記走行制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。 上記走行制御装置のブロック構成図である。

符号の説明

１ 電動式車椅子（電動式小型車両）
４，４ 左，右走行輪
８ａ ジョイスティック（入力手段）
９，９ 左，右電動モータ
１０ 遊星歯車機構（駆動力伝達系）
１１，１１ドッグクラッチ（機械式クラッチ機構）
１２，１２左右のクラッチ検出スイッチ
１３ コントローラ（モータ制御手段）

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図１１は、本発明の一実施形態による電動式車椅子の走行制御装置を説明するための図である。なお、本実施形態でいう前後，左右とは車椅子に着座した状態で見た場合の前後，左右を意味する。

上記車椅子の構造を示す図１〜図５において、１は本実施形態に係る走行制御装置を備えた電動車椅子である。この車椅子１は、車体フレーム２と、該車体フレーム２の前部に配設された小径の左，右前輪３，３と、後部に配置された大径の左，右走行輪４，４とを備えている。上記車体フレーム２は、左，右のサイドフレーム５，５同士を複数のクロスフレームで接続した概略構造のものである。上記サイドフレーム５は、前後に延びる上，下パイプ５ａ，５ｂを複数の縦パイプ５ｃで接続した概略構造を有する。左右のサイドフレームの前端部にはボード支持パイプ５ｄが下方に延長形成され、後端部はハンドルパイプ５ｅが上方に延長形成され、また右側のサイドフレーム５の前端部には支柱７が上方に起立するように配置されている。

上記ボード支持パイプ５ｄによりフートボード６が支持されている。また上記支柱７には乗員が操作する操作ボックス８が取り付けられている。また上記ハンドルパイプ５ｅには操向ハンドル５ｆが取り付けられ、該ハンドル５ｆには介助者が操作する介助用操作ボックス３３が取り付けられている。また上記前端部の縦パイプ５ｃにより前輪キャスタ３ａが該縦パイプ５ｃの軸回りに旋回可能に支持され、該前輪ホルダ３ａにより前輪３が回転自在に支持されている。また後端部の左，右縦パイプ５ｃ，５ｃにより上記左，右走行輪４，４が支持されている。

なお、上記左，右走行輪４，４は車両中心線を挟んで対称形をなし、基本的に同一の構造を有する。この左，右走行輪４，４は、タイヤ４ａが装着されたリング状のリム４ｂと有底筒状のハブ４ｃとを多数のスポーク４ｄで連結した構造のものである。本実施形態では、上記タイヤ４ａ及びリム４ｂの軸方向（車幅方向）中心を通る直線Ａを左，右走行輪４，４の幅方向中心線と呼ぶ。

そして上記ハブ４ｃの内側に、上記左，右走行輪４，４の回転駆動力を発生するパワーユニット３１，３１が配設されている。この左，右のパワーユニット３１，３１は、左，右電動モータ９，９と、該電動モータ９，９の回転駆動力を上記走行輪４，４に伝達する駆動力伝達系として機能する左，右遊星歯車機構１０，１０と、上記駆動力の伝達をオン・オフする左，右の機械式クラッチ機構として機能する左，右ドッグクラッチ１１，１１とを備えている。

また上記ハブ４ｃ内には、上記ドッグクラッチ１１，１１のオン・オフ状態を検出するクラッチ検出手段として機能するクラッチ検出スイッチ１２，１２と、該クラッチ検出スイッチ１２，１２により検出された上記ドッグクラッチ１１，１１のオン・オフ状態を自走コントローラ１０１又は介助コントローラ１０２
に伝達し、またこれらのコントローラ１０１，１０２からの出力回転指令に応じて上記電動モータ９，９を回転制御する左、右モータドライバ１３，１３が配設されている。

また、図１１に示すように、上記操作ボックス８にはジョイスティック８ａ，自走コントローラ(Remote controller）１０１，速度選択スイッチ１０１ａ，電源スイッチ１０１ｂ等が設けられている。また上記介助用操作ボックス３３には介助コントローラ(Attendant controller)１０２，速度選択ダイヤル１０２ａ，電源スイッチ１０２ｂ，前進ボタン１０２ｃ，後進ボタン１０２ｄ等が設けられている。上記ジョイスティック８ａ，前進ボタン１０２ｃ，後進ボタン１０２ｄは、上記左，右の電動モータ９，９に入力回転指令値を与える入力手段として機能する。また上記自走コントローラ１０１，介助コントローラ１０２は、上記入力回転指令値に基づいて上記電動モータ９，９に与える回転指令値を計算し、モータドライバ１３，１３ に指令を伝達する機能を有する。

ここで上記電動モータ９，９等の車幅方向位置についてより詳細に見ると、上記電動モータ９，９は上記走行輪４，４の幅方向中心線Ａより車幅方向内側に配置され、また遊星歯車機構１０，１０の、少なくともその第１，第２減速機構２３，２４部分及び制御装置は上記幅方向中心線Ａより車幅方向外側に位置するように配置されている。

上記電動モータ９及び遊星歯車機構１０は、固定ケース１４内に収納配置されている。この固定ケース１４は、大略皿状のモータ側ケース１５と、フランジ部１６ａと有底筒状の筒部１６ｂとを有する減速機側ケース１６とにモータ軸方向に２分割されている。また、上記モータ側ケース１５の外周縁部と上記減速機側ケース１６のフランジ部１６ａの外周縁部とは連結ボルト（図示せず）により分解可能に結合されている。

また上記モータ側ケース１５の車幅方向内側面の中心部１５ｃには、取付ロッド２８が該走行輪４の軸心に位置するように植設されている。この取付ロッド２８は上記後端部の縦パイプ５ｃに固着された不図示の車輪支持部に挿入され、ナット２８ａで固定されている。また上記モータケース１５に嵌合装着された部材にストッパピン１５ｂが配設されている。このストッパピン１５ｂと図示しないカム部材とで車体フレーム２の後端部の縦パイプ５ｃが挟持されている。これにより固定ケース１４ひいてはパワーユニット３１は車体フレーム２に対して回り止めされている。

上記電動モータ９，９は上記モータ側ケース１５側に位置するように配置され、上記遊星歯車機構１０，１０は上記減速機側ケース１６側に位置するように配置されている。上記電動モータ９，９は、ステータ１８とロータ１９が該モータの軸方向に対向するように配置されたいわゆるアキシャルギャップ型のものである。上記ステータ１８は、上記減速機ケース１６のフランジ部１６ａの上記モータ側ケース１５に対面する側に固定されている。また上記ロータ１９は、円板状の保持プレート１９ａと、該プレート１９ａの上記ステータ１８に対面する側に固定された磁石１９ｂとを備えている。上記保持プレート１９ａの中心部１９ｃは該電動モータ９の軸心、すなわち上記遊星歯車機構１０の軸心に配置された入力軸２２にスプライン嵌合し、さらに固定ナット２２ａにより固定されている。

また上記モータドライバ１３は、上記フランジ部１６ａの反モータ側に形成されたリブ１６ｃ上に配置固定されている。このモータドライバ１３は、上記リブ１６ｃ上に放熱シート１３ｂを介在させて固定された基板１３ａ上にＦＥＴ等の電子回路素子１３ｄを搭載し、該素子１３ｄを放熱シート１３ｂ，放熱板１３ｃで覆った構造のものである。

上記遊星歯車機構１０は、入力側，出力側に配置された第１，第２減速機構２３，２４からなる２段減速式のものである。第１減速機構２３は、上記入力軸２２の外周に形成された第１サンギヤ２３ａと、該サンギヤ２３ａに噛み合う複数の第１遊星ギヤ２３ｂと、これらの遊星ギヤ２３ｂを囲むように配置されてその内周歯が該遊星ギヤ２３ｂに噛み合う第１リングギヤ２３ｃとを備えている。

ここで上記第１リングギヤ２３ｃの外周面は上記減速機ケース１６の筒部１６ｂとフランジ部１６ａとの境界部にボルト締め固定された保持部材２３ｄの内周面にスプライン嵌合している。また上記保持部材２３ｄは軸受２５ａを介して上記入力軸２２の入力側端部を軸支している。なお、入力軸２２の出力側端部は軸受２５ｄを介して後述する第2 キャリア２４ｄの内周面で支持されている。

また上記第２減速機構２４は上記第１遊星ギヤ２３ｂを支持する第１キャリア２３ｅの軸部の外周に形成された第２サンギヤ２４ａと、これに噛み合う複数の第２遊星ギヤ２４ｂと、これらの遊星ギヤ２４ｂに噛み合うように配置された第２リングギヤ２４ｃとを備えている。また上記第２遊星ギヤ２４ｂを軸支する第２キャリア２４ｄの軸部の外周面に上記ハブ４ｃの軸心部４ｅの内周面がスプライン嵌合している。この第２キャリア２４ｄが回転すると上記ハブ４ｃ、つまり走行輪４が回転駆動されることとなる。

ここで上記第２リングギヤ２４ｃは、上記減速機ケース１６の筒部１６ｂの内周面により回転可能に支持されている。この第２リングギヤ２４ｃを減速機ケース１６ひいては車体フレーム２に対して固定すると、電動モータ９の回転が第１，第２減速機構２３，２４の減速比に応じた所定の減速比で減速されて走行輪４に伝達され、電動走行が可能となる。一方、上記固定を解除すると、上記電動モータ９の回転は伝達されず、走行輪４，４はモータ側が抵抗となることなく軽く回転でき、介助者の押し力による手動走行が可能となる。この作用を利用して本実施形態では、上記第２リングギヤ２４ｃと筒部１６ｂとの間にクラッチ機構として機能するドッグクラッチ１１，１１を構成している。

上記右側のドッグクラッチ１１は、上記第２リングギヤ２４ｃの外周面に所定の角度間隔（例えば３０度）毎に形成された凹溝１１ａに、車体側に進退可能に配置されたストッパピン１１ｂを係脱させることにより、該第２リングギヤ２４ｃの回転を阻止し、または許容するようになっている。

上記ストッパピン１１ｂは、減速機ケース１６の筒部１６ｂから径方向外方に凸設された筒状のガイドボス部１６ｄにより進退自在にガイドされている。またこのストッパピン１１ｂは、これと蓋部材１６ｅとの間に配置された付勢ばね２６により上記凹溝１１ａに係合する（噛み合う）方向に付勢されている。上記ストッパピン１１ｂの外表面にはガイド溝１１ｅが軸方向に延びるように凹設されており、該ガイド溝１１ｅ内にはストッパピン１１ｂを回り止めするガイドピン３２ｄが挿入されている。このガイドピン３２ｄは減速機ケース１６に突設されている。

また、上記ストッパピン１１ｂの上端部には、クラッチ検出スイッチ１２の一部を構成するシュープレート１２ｂがボルト１１ｃにより固定されている。このシュープレート１２ｂは、プレートを横片部１２ｃと縦片部１２ｄを有する横断面Ｌ字形状に折り曲げたものである。上記横片部１２ｃに上記ストッパピン１１ｂの上端部１１ｄが嵌合し、ボルト１１ｃでねじ止めされており、これにより該シュープレート１２ｂはストッパピン１１ｂと一体化されている。

上記シュープレート１２ｂの車幅方向内側には、伝達プレート２７ａが配置されている。この伝達プレート２７ａには一対の係止ピン２７ｂ，２７ｃが植設されており、該伝達プレート２７ａの角度状態により何れかの係止ピンが上記シュープレート１２ｂの横片部１２ｃの下面に当接し、もって該ストッパピン１１ｂを上昇させ、または下方への移動を許容するようになっている。

上記伝達プレート２７ａは上記固定ケース１４の上部に軸支されたクラッチ軸２７ｄの車幅方向外側端部に固定されている。このクラッチ軸２７ｄの車幅方向内側端部は、上記固定ケース１４から車幅方向内側に突出しており、該突出部にクラッチレバー２７がアーム２７ｇを介して結合されており、該クラッチレバー２７は前方に延びている。このクラッチレバー２７を揺動させると上記係止ピン２７ｂ，２７ｃが上記シュープレート１２ｂの横片部１２ｃに当接する。

ここで上記クラッチレバー２７は、右側の走行輪４側のみに設けられており、左側の走行輪４のクラッチ軸２７ｄには、アーム２７ｇのみが設けられている。そして左，右のアーム２７ｇ，２７ｇは伝達ケーブル２７ｈで連結されている。上記右側のクラッチレバー２７を回動操作すると、左，右のクラッチ軸２７ｄが両方とも回動することとなる。なお、図１では、左側の走行輪４の内側にクラッチレバー２７が記載されているが、これは右側の走行輪４側のクラッチレバー２７を表している。

また上記クラッチ検出スイッチ１２は、上記減速機ケース１６側に固定されたスイッチ本体１２ａと、上記ストッパピン１１ｂに固定されて該ピン１１ｂと共に上下動するシュープレート１２ｂとを備えている。このシュープレート１２ｂの一端部にはシュー１２ｅが取り付けられており、該シュー１２ｅがスイッチ本体１２ａの作動子１２ｆを回動させるようになっている。なお、この作動子１２ｆは図５（ｂ）の位置に付勢されており、この位置ではスイッチ本体１２ａをオンさせる。また上記シュー１２ｅが上昇すると作動子１２ｆは図５（ａ）の位置に回動され、スイッチ本体１２ａをオフにする。

また上記減速機ケース１６の反モータ側部分は、樹脂製で環状をなすカバー３２で覆われている。該カバー３２の内周縁３２ａは上記減速機ケース１６の筒部１６ｂの外周面に嵌合し、外周縁３２ｂは上記フランジ部１６ａにボルト３２ｃで締め付け固定されている。このカバー３２と減速機ケース１６とで形成された空間内に、上述のモータドライバ１３，及びドッグクラッチ１１が配置されている。

上記ストッパピン１１ｂが上記凹溝１１ａに噛み合うと上記シュープレート１２ｂが上記シュー１２ｅと共に下降し、これに伴って作動子１２ｆが下方に回動し、スイッチ本体１２ａをオンさせる。一方、上記ピン１１ｂと凹溝１１ａの噛み合いが解除されると、上記上記シュープレート１２ｂがシュー１２ｅと共に上昇し、これに伴って作動子１２ｆが上方に回動され、スイッチ本体１２ａをオフさせる。

上記クラッチレバー２７を上方の手動位置に揺動させると、上記伝達プレート２７ａが図４で反時計廻りに回動し、係止ピン２７ｂがシュープレート１２ｂを上昇させ、もってストッパピン１１ｂの第２リングギヤ２４ｃの凹溝１１ａとの噛み合いが解除され、ドッグクラッチ１１はオフ状態となる（図４参照）。このときシュープレート１２ｂのシュー１２ｅがスイッチ本体１２ａの作動子１２ｆを図示右廻りに回動させ、これによりスイッチ本体１２ａからオフ信号が出力される。上記第２リングギヤ２４ｃが回動自在となることから、走行輪４の回転に対するパワーユニット３１による抵抗が小さくなり、介助者が該車椅子１を軽く押し引きできる。

一方、クラッチレバー２７を下方の電動位置に揺動させたときに、図５（ａ）に示すように、上記ストッパピン１１ｂが第２リングギヤ２４ｃの凹溝１１ａと隣の凹溝１１ａとの間に位置している場合は、ストッパピン１１ｂは下降できず、クラッチはオフの状態のままとなる。この場合に、第２リングギヤ２４ｃを僅かに回動させると、図５（ｂ）に示すようにストッパピン１１ｂは付勢ばね２６の付勢力により凹溝１１ａに噛み合うこととなる。これよりシュープレート１２ｂが下降し、シュー１２ｅがスイッチ本体１２ａの作動子１２ｆから離れ、該作動子１２ｆが図示左回りに回動し、スイッチ本体１２ａからオン信号が出力される。

上記自走コントローラ１０１，介助コントローラ１０２は、上記左，右電動モータ９，９の回転を以下の要領で制御する。まず、例えば右側のドッグクラッチ１１がオフ状態にある時、すなわち上記ストッパピン１１ｂが上記凹溝１１ａに噛み合っていない時に、乗員が上記ジョイスティック８ａを操作することにより入力回転指令値が入力された場合には、該オフ状態にある右側の電動モータ９を所定時間、具体的には、例えば上記第２リングギヤ２４ｃが、これに形成された凹溝１１ａの角度ピッチ分回転するだけの時間回転させる。これにより、上記ストッパピン１１ｂが凹溝１１ａに確実に噛み合うこととなり、このようにして左右のドッグクラッチ１１，１１を自動的にかつ容易確実に接続できる。なお、左，右両方のドッグクラッチがオフ状態にある場合には、左，右両方の電動モータを上記所定時間だけ回転させることとなる。

また、上記オフ状態にある左，右何れか一方又は両方のモータを所定時間回転させる際に、左右どちらか（例えば右側）のドッグクラッチ１１がオン状態になった場合には、反対側（例えば左側）のドッグクラッチ１１もオン状態になるまで、上記右側の電動モータ９のモータ回転を停止させる。

さらにまた上記右電動モータ９を所定時間回転させた際に、左右両方のドッグクラッチ１１，１１がオンになった場合には、ジョイスティック８ａからの回転指令値に関わらず、電動モータ９への出力回転指令値を一旦ゼロに戻す。そしてこのようにして出力回転指令値を一旦ゼロに戻した後、ジョイスティック８ａからの入力回転指令値に合うよう徐々に変化させる。

またオフ状態にある右側の電動モータ９を所定時間回転させた際に、左右どちらかのドッグクラッチ１１，１１がオンにならなかった時には、警告手段を作動させて、音や表示などによる警告を発生させる。

図１１は、本実施形態制御装置のブロック構成を示す。同図において、１０１は乗員の操作に基づいて走行輪の回転制御を行なうための自走コントローラである。この自走コントローラ１０１は、乗員が上記ジョイスティック８ａを操作することによる入力回転指令値信号や、所望段階の速度を選択する速度選択スイッチ１０１ａからの速度信号等が入力されると、これらに応じたモータ回転制御信号を左右走行輪のモータドライバ１３，１３に出力するようになっている。

また１０２は介助者の操作に基づいて走行輪の回転制御を行なう介助コントローラである。この介助コントローラ１０２は、介助者が前，後進ボタン１０２ｃ，１０２ｄを操作することによる前，後進信号や、複数段階の何れかの速度を選択する上記速度選択ダイヤル１０２ａからの速度信号等が入力されると、これらに応じたモータ回転制御信号を左右走行輪のモータドライバ１３，１３に出力するようになっている。なお、１０５はバッテリの状態を制御するバッテリマネジメントコントローラである。

次に、図６に基づいて、本実施形態制御装置によるクラッチ機構の状態遷移について説明する。なお、自走コントローラ１０１、および介助コントローラ１０２はいずれか一方でのみ制御を行ない、同時に使用することはできない。また、介助コントローラ１０２の前，後進ボタン１０２ｃ，１０２ｄの入力は、速度選択ダイヤル１０２ａと合わせて、自走コントローラ１０１のジョイスティック８ａの入力と等価であるので、以降の説明は自走コントローラ１０１の場合で説明する。

電源がオンされると（Ｓ１）、始動前チェックが行われる（S ２）。クラッチ検出スイッチ１２，１２が左右両方のクラッチのオン状態を検出するとスタンバイモードとなる（S ３）。一方、上記左右クラッチの何れか一方又は両方のオフ状態を検出すると、緑ＬＥＤの点灯や警告音による警告が発せられる警告モードとなり（S ４）、この警告が終了するとスタンバイモード（S ３）に進む。

上記スタンバイモード（S ３）において、ジョイスティック８ａからの入力が開始され、かつ上記両方のクラッチ検出スイッチ１２，１２がオンであれば、走行モードとなる（S ５）。クラッチ検出スイッチ１２，１２がオンで、かつジョイスティックからの入力が停止されると、スタンバイモードに戻る。またクラッチ検出スイッチ１２，１２がオフを検出するとスロー停止モード（S ６）となり、上記警告モードに戻る。

一方、上記スタンバイモードにおいて、ジョイスティックからの入力が開始され、かつクラッチ検出スイッチがオフを検出すると、該オフ側のモータを所定時間回転させ、かつオン側のモータは停止状態とする自動クラッチモードとなる（S ７）。オフ側モータの回転によりクラッチ検出スイッチがオンすると、走行モード（S ５）に進み、オフが検出されると警告モード（S ４）となる。

上記各モードにおける制御動作を図7 〜図１０のフローチャートに基づいてさらに詳細に説明する。

図７に示すように、始動前チェックでは、左右のドッグクラッチの接続状態が判断され、左右クラッチ検出スイッチ１２，１２の何れか一方又は両方がオフの場合には、表示や音声による警告がなされる（S １１〜S １３）。上記左右のクラッチ検出スイッチ１２，１２が両方ともオンの場合には、スタンバイモードに進む（S １４）。

図８に示すように、スタンバイモードでは、ジョイスティック８ａ又は前後進スイッチからの入力があり（S ２１，S ２２）、左右クラッチ検出スイッチ１２，１２が両方ともオンの場合（S ２３）は走行モードに進む（S ２４）。一方、上記クラッチ検出スイッチ１２，１２の何れか一方又は両方がオフの場合には自動クラッチモードに進む（S ２５）。

図９に示すように、走行モードでは、ジョイスティック８ａ，又は前後進スイッチからの入力があり、左右クラッチ検出スイッチ１２，１２が両方ともオンの場合には通常の走行となる（S ３１〜S ３４）。上記S ３２において入力がない場合には、スタンバイモードに移行する（S ３５）。また上記S ３３においてクラッチ検出スイッチ１２，１２の何れか一方又は両方がオフの場合にはスロー停止モードに移行する（S ３６）。

図１０に示すように、自動クラッチモードでは、まず右輪のクラッチ検出スイッチがオンの場合には右輪の出力回転指令値が０ｒｐｍに設定され（S ４２，S ４３）、オフの場合には１５０ｒｐｍに設定される（S ４２，S ４４）。また左輪のクラッチ検出スイッチが、オンの場合には左輪の出力回転指令値が０ｒｐｍに設定され（S ４５，S ４６）、オフの場合には１５０ｒｐｍに設定される（S ４５，S ４７）。

そして上記設定された出力回転指令値に従って左右の電動モータが回転し（S ４８）、左右両方のクラッチのオンが検出されると走行モードに進む（S ４９，S ５０）。一方、左右クラッチの両方のオンが検出されない場合には、所定の設定時間が経過するまで上記S ４２〜S ４９の動作が繰り返され、設定時間が経過すると、表示，音声による警告がなされ、スタンバイモードに移行する（S ５１〜S ５３）。

以上のように、本実施形態では、乗員がジョイスティック８ａを操作することにより入力回転指令値を与えると、クラッチ検出スイッチ１２によりドッグクラッチ１１のオン・オフ状態が検出され、該クラッチのオン・オフ状態に応じて電動モータ９への出力回転指令値が制御され、その結果、ドッグクラッチ１１を自動的に、かつ容易確実にオン状態とすることができる。

詳細には、例えば右側のドッグクラッチ１１がオフ状態にある時（図５（ａ）参照）に上記ジョイスティック８ａから入力回転指令値が入力された場合には、該オフ状態にある右側の電動モータ９が所定時間回転する。これにより、ドッグクラッチのピン１１ｂが凹溝１１ａに自動的に噛み合い（図５（ｂ）参照）、その結果、オフ状態にある側のクラッチ機構を確実にかつ自動的にオンさせることができる。

また、上記左右いずれか一方、又は両方がオフ状態にある場合に、該オフ状態の側の電動モータ９を所定時間回転させる際に、左右どちらか（例えば右側）のドッグクラッチ１１がオン状態になった場合には、反対側（例えば左側）のドッグクラッチ１１もオン状態になるまで、オン状態が検出された右側の電動モータ９の回転が停止されるので、車椅子１がその場で旋回してしまうのを防止できる。

すなわち、例えば上記右側のクラッチ１１だけがオンした状態で電動モータ９，９が回転すると該オン側の車輪４のみが回転し、車両が旋回してしまう。本実施形態では、このような場合に、該オン側の電動モータ９の回転を一旦止めるようにしたので、車両の旋回を防止することができる。

また本実施形態では、クラッチがオフ状態となっている側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右両方のクラッチがオン状態になった場合には、入力回転指令値に関わらず、左右の電動モータへの出力回転指令値が一旦ゼロに戻される。そのため、左右モータの回転速度差によるショックを回避又は緩和できる。

すなわち、例えば左のドッグクラッチ１１がオフで、右のドッグクラッチ１１がオンの場合を考える。この場合、左の電動モータ９は上記所定時間の回転により回転状態にあるのに対し、右の電動モータ９は停止状態にある。この状態で両クラッチがオンになった場合に左右とも同じ出力回転指令値を与えると、左の電動モータ９は回転状態にあるため直ちに出力回転指令値に応じた回転速度に達するのに対し、右の電動モータ９は停止状態からの回転開始となるため上記出力回転指令値に応じた回転速度に達するまでに時間を要し、両電動モータの回転速度に差が生じる。この速度差によりショックが生じるが、本実施形態では、左右電動モータへの出力回転指令値を一旦ゼロにするので、上記ショックを回避又は緩和できる。

さらにまた、電動モータへの出力回転指令値は、一旦ゼロに戻された後、入力回転指令値に合うよう徐々に増加される。そのためショックのない滑らかな走り出しが可能となる。

また、オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させた際に、左右どちらかのクラッチ機構がオン状態にならなかった時には、音や表示などによる警告が出力される。そのため乗員に、クラッチが接続されていないために走行できない状態にあることを知らせることができる。

なお、上記実施形態では、電動式車椅子の場合を例に説明したが、本発明は、車椅子以外の電動式小型車両にも適用可能である。

また、上記実施形態では、右側の走行輪のみにクラッチレバー２７を設け、該右側のクラッチ軸２７ｄのアーム２７ｇと左側のクラッチ軸２７ｄのアーム２７ｇとを連結ケーブル２７ｈで連結し、左，右連動クラッチとした場合を説明したが、本発明では、左，右のクラッチ軸の両方にクラッチレバーを設けた左，右独立クラッチとしてもよい。このようにした場合は、左，右のクラッチレバー同士を連結するケーブルが不要になるので、例えば左，右の走行輪を車体から取り外す場合に、連結ケーブルが邪魔になるといった問題を回避できる。

Claims (5)

1. 左，右一対の走行輪と、該各走行輪の駆動力を発生する左，右の電動モータと、該左，右の電動モータからの駆動力を上記左，右の走行輪に伝達する駆動力伝達系と、該駆動力伝達系に介設され、上記駆動力の伝達をオン・オフする左，右の機械式クラッチ機構とを備えた電動式小型車両であって、
   上記左，右の電動モータに入力回転指令値を与える入力手段と、
   上記左，右の機械式クラッチ機構のオン・オフ状態を検出するクラッチ検出手段と、
   該クラッチ検出手段により検出された上記左，右のクラッチ機構のオン・オフ状態に応じて上記左，右の電動モータへの出力回転指令値を制御するコントローラとを備え、
   上記コントローラは、上記左，右どちらか一方又は両方のクラッチ機構がオフ状態にある時に上記入力手段から入力回転指令値が入力された場合には、該オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる
   ことを特徴とする電動式小型車両。
2. 請求項１において、上記コントローラは、上記オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右どちらか（例えば右）のクラッチ機構がオン状態になった場合には、反対側（例えば左）のクラッチ機構もオン状態になるまで、オン状態が検出された側の電動モータの回転を停止させることを特徴する電動式小型車両。
3. 請求項２において、上記コントローラは、上記オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右両方のクラッチ機構がオン状態になった場合には、入力手段からの入力回転指令値に関わらず、電動モータへの出力回転指令値を一旦ゼロに戻すことを特徴とする電動式小型車両。
4. 請求項３において、上記コントローラは、電動モータへの出力回転指令値を一旦ゼロに戻した後、入力手段からの入力回転指令値に合うよう徐々に変化させることを特徴とする電動式小型車両。
5. 請求項１において、音や表示などによる警告を出力する警告手段を備え、上記コントローラは、オフ状態にある側の電動モータを所定時間回転させる際に、左右どちらかのクラッチ機構がオン状態にならなかった時には、上記警告手段を作動させることを特徴とする電動式小型車両。

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