JP5428726B2

JP5428726B2 - 補助動力車および補助動力車付きカート

Info

Publication number: JP5428726B2
Application number: JP2009233291A
Authority: JP
Inventors: 球夫岡本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-10-07
Also published as: JP2011079422A

Description

本発明は、カートの先端部に着脱自在に連結して使用される補助動力車、及びこの補助動力車を連結した補助動力車付カートに関するものである。

病院では、患者ごとに薬剤を取り揃えたトレイをカートに載せて運搬を行っている。カートは医療作業者に押し引きされることで移動するが、カートには複数個のトレイが載置されているために、押し引きに大きな力が必要である。結果、医療作業者にとって、カートの移動は重労働となる。このカートの移動は病院に限るものでなく、工場、倉庫、大型店舗等でも同様に重労働である。

従来、カートの移動を楽に行う目的で、補助動力車をカートに取付けることが行われている（例えば、特許文献１を参照）。

この補助動力車２は、図１０に示すように、カート１の先端に補助動力車２を連結することにより、荷物を搭載したカート１を操作者が一人で容易かつ安全に移動させることが可能である。

補助動力車２は、モータ（図示せず）によって駆動される車輪３と、モータを制御する制御部（図示せず）と、進行方向を操舵するハンドル４と、ハンドル４に設けられて制御部を操作するコントローラ（図示せず）と、補助動力車２のボディ５の背部に設けられた結合部６とを備える。この補助動力車２は、操作者がハンドル４を前方へ押し倒すことでボディ５も前方下方に押し倒され、車輪３を接地方向に押付けることができるように形成されている。

従来の補助動力車２は、このように操作者がハンドル４を押し倒すことで、車輪３を接地方向に押し付けて車輪３の接地力を大きくし、車輪３が空回りするのを防いでいる。特に、大きな牽引力が必要な場合は、車輪３の空回りが発生し易いのでこのような構造が必要となる。

特開２００６−２９８１５７号公報

特許文献１の補助動力車２では、ハンドル４をカート側へ（後方へ）押し倒した場合に、車輪３に接地方向へ押し付ける力が逆に減少する。

つまり、モータの回転方向を逆回転させて補助動力車２でカート１を後方へ押す場合、操作者がハンドル４を押したとしても、操作者の力を接地力に変換することはできない。そのため、車輪３の空回りが発生する可能性がある。

また、補助動力車２で牽引しているカートを止める場合、操作者はブレーキをかけて、ハンドル４を前方へ押し倒すことで接地力を大きくする必要がある。カートを止めようとする場合、直感的にはハンドル４をカート側へ押すことが適しているが、特許文献１の補助動力車２では、接地力を大きくするためにハンドル４を前方へ押す必要がある。よって、直感的に操作できるものでなく、操作し易いものとはいえない。

そこで本発明は、ハンドル４を前方又は後方のいずれの方向に押し倒しても、車輪を接地方向に押し付ける力を発生する補助動力車を提供することを目的とする。

そしてこの目的を達成するために本発明の補助動力車は、車輪と、前記車輪を支持する車輪支持部と、前記車輪支持部を上下方向に摺動可能に保持する車体部と、前記車体部の連結部に連結され、前記連結部を中心に前方又は後方へ倒すことが可能なハンドル部と、前記車輪を回転させる駆動部と、を備え、前記車輪支持部は、前記ハンドル部を前方へ倒すと前記車輪支持部を上方より押し込む第１の接触部と、前記ハンドル部を後方へ倒すと前記車輪支持部を上方より押し込む第２の接触部と、を有することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、ハンドル部を前方又は後方のいずれの方向に押し倒しても、車輪には接地方向に押し付ける力が発生する補助動力車の提供が可能になる。

本発明の実施の形態１における補助動力車付きカートの斜視図本実施の形態１における補助動力車の断面図本実施の形態１における補助動力車を示す図であり、（ａ）補助動力車の要部の上面図、（ｂ）カム部の上面図本実施の形態１におけるハンドル部を前方へ倒した補助動力車の断面図本発明の実施の形態２における補助動力車の断面図本実施の形態２におけるハンドル部を前方へ倒した補助動力車の断面図本発明の実施の形態３における補助動力車の断面図本発明の実施の形態４における補助動力車の断面図本実施の形態４におけるハンドル部を前方へ倒した補助動力車の断面図従来の補助動力車の側面図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には、同じ符号を付して、適宜説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における補助動力車付きカートの斜視図である。本実施の形態１の補助動力車付カート１０は、補助動力車１１と、カート１２、１３、１４とが連結した連結体である。カート１２、１３、１４は複数のトレイ１５をその内部に収納し、トレイ１５の中には荷物が載せられている。例えば、医療施設にあるカート１２、１３、１４のトレイ１５には、薬剤が載せられている。

カート１２の下部にあるキャスター１６が回転することで、カート１２、１３、１４は前後に移動する。補助動力車１１はカート１２と連結し、カート１２はカート１３と連結し、カート１３はカート１４と連結している。そして、補助動力車１１がカート１２を引っ張ると、カート１３、カート１４も一体となって引っ張られる。補助動力車１１がカート１２を押す場合も、これらが一体となって押される。

そして、補助動力車１１のハンドル部１７を操作者１９が旋回させることで、補助動力車１１の進行方向が決まる。また、補助動力車１１のハンドル部１７の握り部１８は、ブレーキ器具とアクセル器具（図示せず）を備え、このアクセル器具によって補助動力車１１の車輪のトルクだけでなく、補助動力車１１の回転方向を変えることができる。よって、補助動力車１１は、カート１２、１３、１４を引っ張るだけでなく、カート１２、１３、１４を押すことも可能である。

次に、補助動力車１１の内部構成の詳細を説明するため、ハンドルカバー２０ａ、本体カバー２０ｂを外した補助動力車１１の図面を用いて説明する。図２は補助動力車１１の断面図である。図３は補助動力車１１の要部上面図を示し、（ａ）は補助動力車の要部の上面図で、（ｂ）はカム部３６の上面図である。

図２に示すように、補助動力車１１は、車輪２１と、この車輪２１を支持する車輪支持部２２と、この車輪支持部２２を上下方向に摺動可能に保持する中間部２３と、この中間部２３と車輪支持部２２の間に挟んだ弾性体２４とを備える。この弾性体２４はバネ等からなり、弾性体２４の復元力を利用して、車輪支持部２２を上方から押さえ込み、車輪２１に接地力を加えている。

さらに、補助動力車１１は、中間部２３を回転可能に保持する基台部２５と、車輪２１を回転させる駆動部２６と、中間部２３に連結して車輪２１の進行方向を操作するハンドル部１７とを備える。

基台部２５は、カート１２等と連結する結合部２７と、中間部２３を保持する円形にくり抜かれた円筒部２８とを備える。

そして、中間部２３と円筒部２８との間に摺動部２９を介在することで、中間部２３は円筒部２８内を自由に回転することが可能になる。なお、摺動部２９はベアリングによって構成される。

中間部２３と基台部２５は車体部を構成し、中間部２３に連結したハンドル部１７が水平方向に旋回すると、ハンドル部１７の旋回に従い中間部２３が回転する。そして、中間部２３の回転に合わせて車輪支持部２２も回転する。さらには、車輪支持部２２の回転と一体となって、車輪２１の進行方向も変わる。

このようにハンドル部１７を旋廻させると、車輪２１の進行方向が変わる理由を以下に説明する。

中間部２３の中心部３０は貫通穴３１、３２を備え、この貫通穴３１、３２を車輪支持部２２から上方へ突出する第１の接触部３３、第２の接触部３４が貫通する。そして、中間部２３が回転すると、第１の接触部３３と第２の接触部３４が貫通穴３１、３２の内側側面に接触し、車輪支持部２２は中間部２３と一体となって回転する。

よって、中間部２３と連結したハンドル部１７の向きが変わると、このハンドル部１７の向きに合わせて中間部２３が回転する。そして、中間部２３の回転が車輪支持部２２を介して車輪２１に伝わるので、ハンドル部１７の向きを変えると車輪２１の向きが変わる。このように、ハンドル部１７の旋回によって、補助動力車１１の進行方向の変更が可能となる。

また、車輪２１を回転させる駆動部２６はインホイールモータであり、図２に示すように車輪２１の内部に納まっている。そして、駆動部２６は基台部２５に設置されたバッテリー（図示せず）の電気を使って回転する。

なお、駆動部２６に流れる電流は、ハンドル部１７の握り部１８に設けたアクセル器具を使って電流値の大小を調整したり、電流方向を変更したりする。このように、アクセル器具で電流値を調整することにより車輪２１を駆動するトルクを変えて、補助動力車１１の速度を変えることが可能である。また、アクセル器具で電流方向を変えることで、補助動力車１１でカート１２、１３、１４を押し引きすることが可能となる。

なお、駆動部２６はインホイールモータでなくとも車輪支持部２２にモータを設置して、ベルトを介して車輪を回転するような構成であってもよい。

また、補助動力車１１の操舵を行うハンドル部１７は、軸部３５と、軸部３５の下端に固定したカム部３６と、軸部の上端に固定した握り部１８とからなる。カム部３６は楕円形状であり、軸部３５を線対称とした形をしている。

そして、図３（ｂ）に示すカム部３６は、側面から突出した回転軸３７を図３（ａ）に示す連結部３８、３９で揺動可能に支持する。

このような構成により、ハンドル部１７は回転軸３７（連結部３８、３９）を支点に前方又は後方へ押し倒すことが可能になる。ハンドル部１７が前方へ押し倒されると、ハンドル部１７のカム部３６は第１の接触部３３を上方より押し込む。また、ハンドル部１７が後方へ押し倒されると、ハンドル部１７のカム部３６は第２の接触部３４を上方より押し込む。

図４は、ハンドル部１７を前方へ倒した時の補助動力車１１の断面図である。軸部３５が前方に倒れることによって、カム部３６も軸部３５と一体になって回転し、その結果、カム部３６が第１の接触部３３を上方より押し込む。よって、第１の接触部３３および車輪支持部２２を介して車輪２１の接地力が大きくなる。

一方、軸部３５が後方に倒れると、カム部３６も軸部３５と一体になって回転し、その結果、カム部３６が第２の接触部３４を上方より押し込む。よって、第２の接触部３４および車輪支持部２２を介して車輪２１の接地力が大きくなる。

このように、ハンドル部１７を前方に倒した場合も、ハンドル部１７を後方に倒した場合も、車輪２１には接地方向に押し付けられる力が発生する。

また、本実施の形態１の補助動力車１１は、ハンドル部１７の握り部１８を力点、回転軸３７を支点、カム部３６を作用点としているので、てこの原理を利用したものである。そのため、操作者１９がハンドル部１７を押し倒す力は小さくとも、カム部３６が第１の接触部３３、第２の接触部３４を押す力を大きく（接地力を大きく）することができる。

なお、ハンドル部１７はカム部３６を備えているが、楕円形状のカム部３６でなくとも、軸部３５を前方へ倒した時、第１の接触部３３を上方から押し込み、また、軸部３５を後方へ倒した時、第２の接触部３４を上方から押し込むような形状であればよい。

（実施の形態２）
本実施の形態２の補助動力車４９は、ハンドル部が前方又は後方へ押し倒された場合、第１の接触部と第２の接触部とを両方とも上方より押し込み、車輪２１へ前述の実施の形態１より大きな接地力を与える補助動力車である。

前述の実施の形態１の構成は、ハンドル部１７が前方へ押し倒されると、カム部３６が第１の接触部３３のみを押し込む構成である。また、ハンドル部１７が後方へ押し倒されると、カム部３６が第２の接触部３４のみを押し込む構成である。

第１の接触部３３、第２の接触部３４は両方とも車輪支持部２２の中心から外れた位置にあるので、第１の接触部３３、第２の接触部３４のどちらか一方を押すのはバランスが悪い。よって、前述の実施の形態１の補助動力車１１では、ハンドル部１７の力を効率よく接地力にすることができないことがある。

図５に本実施の形態２における補助動力車の断面図を示す。本実施の形態２の補助動力車４９は、ハンドル部５０を後方へ倒すと第１の接触部５１を上方より押し込む第１の変換部９１と、ハンドル部５０を前方へ倒すと第２の接触部５２を上方より押し込む第２の変換部９２と、を備える。

第１の変換部９１と第２の変換部９２が、第１の接触部５１、第２の接触部５２を押し込むために、ハンドル部５０は、軸部５３と揺動可能に連結する第１のアーム部５４と、軸部５３と揺動可能に連結する第２のアーム部５５とを有する。

そして、第１の変換部９１は、第１のアーム部５４の端部５６が上下方向にスライドする第１のスライド部５７と、端部５６に下方から押されると第１の接触部５１を上方より押し込む第１の天秤部５８とを備える。

ここで、第１の天秤部５８は、円筒部２８の突出部に回転可能に取り付けられている。また、第１の接触部５１は、円筒部２８の側面に向かって折れ曲がり、折れ曲がった先端部が、第１の天秤部５８と向き合っている。

また、第２の変換部９２は、第２のアーム部５５の端部５９が上下方向にスライドする第２のスライド部６０と、第２のアーム部の端部５９に下方から押されると第２の接触部５２を上方より押し込む第２の天秤部６１とを備える。

ここで、第２の天秤部６１は、中間部２３の円筒部２８の突出部に回転可能に取り付けられている。また、第２の接触部５２は、円筒部２８の側面に向かって折れ曲がり、折れ曲がった先端部が、第２の天秤部６１と向き合っている。

図６は、ハンドル部５０を前方へ押し倒した場合の補助動力車４９の断面図である。ハンドル部５０が前方へ倒れると、第１のアーム部５４は軸部５３に押される。第１のアーム部５４は一定の長さを持つために、端部５６が第１のスライド部５７にガイドされながら下方へ動く。そして、端部５６は第１の接触部５１を下方へ押し込む。

また、この時、第２のアーム部５５は軸部５３に引っ張られる。第２のアーム部５５は一定の長さを持つために、端部５９が第２のスライド部６０にガイドされながら上方へ動く。そして、端部５９は第２の天秤部６１の片端を押し上げ、第２の天秤部６１の他端は第２の接触部５２を上方から押し込む。

このように、ハンドル部５０を前方へ押し倒すと、第１のアーム部５４と第２の天秤部６１によって、第１の接触部５１と第２の接触部５２が同時に上方から押し込められる。

なお、ハンドル部５０を後方へ押し倒すと、第２のアーム部５５と第１の天秤部５８によって、第１の接触部５１と第２の接触部５２が同時に上方から押し込められる。

よって、操作者１９が、ハンドル部５０を前方又は後方へ押し倒して加えた力を、効率よく車輪２１の接地力とすることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態３は、ハンドル部１７に加わる応力によって車輪２１を回転する駆動部の出力を制御する補助動力車である。

前述の実施の形態１の構成では、握り部１８に設けたアクセル器具（図示せず）の操作によって駆動部２６のトルクを調整していた。操作者１９は、補助動力車１１と一緒に歩きながら移動するため、補助動力車１１の速度を操作者１９の歩く速度に合わせる必要がある。そのためにはアクセル調整を行わなければならないが、この調整は慣れないと困難なものである。

図７は、本実施の形態３における補助動力車７１の断面図である。補助動力車７１は、ハンドル部１７に係る応力を検出する応力検出部となす磁歪センサ７２と、車輪２１の回転速度を検出する速度検出部７３と、磁歪センサ７２および速度検出部７３の検出値より駆動部２６のトルクを調整する出力調整部７４と、を備える。

磁歪センサ７２は円筒状であり、軸部３５の一部を覆う。そして、軸部３５のひずみより、軸部３５に係る応力を検出する。

補助動力車７１はアクセル器具もブレーキ器具も備えておらず、ハンドル部１７の動きによって、駆動部２６のトルクの調整、車輪の停止が行われる。

補助動力車７１の操作方法を説明する。補助動力車７１を前方へ動かしたい時は、ハンドル部１７を前方へ押し倒す。すると、出力調整部７４は、磁歪センサ７２で検出される応力と、車輪２１の回転速度とにより、駆動部２６へ与える電流を決定する。

例えば、補助動力車７１が停止している場合、車輪２１の回転速度は０である。そして、操作者１９がハンドル部１７を引っ張ると磁歪センサ７２で応力が検出される。この時に検出される、走り始め時の応力は大きい。そのため、出力調整部７４は、走り始めるための大きな力が必要として駆動部２６へ流す電流を大きくする。

また、補助動力車７１がスピードに乗って動いている場合だと、回転速度は速く、磁歪センサ７２で検出される応力は小さい。出力調整部７４は、回転速度が設定速度と同じような速さに達していれば、駆動部２６へ流す電流を小さくする。

また、操作者１９はハンドル部１７を後方へ押すようなことがあれば、磁歪センサ７２からハンドル部１７を押し倒した方向を検出し、ハンドル部１７を後方へ押したのであれば、電流方向を変えて、車輪２１の回転を逆回転する。

なお、補助動力車７１はブレーキ器具を持たないが、ハンドル部１７を進行方向と反対に押し倒すことによって、車輪２１も逆回転するので、これをブレーキ器具として利用する。

補助動力車７１は、ハンドル部１７を進行方向と反対に押し倒すことにより、補助動力車７１のブレーキとする。前方、後方どちらに押し倒した場合でも、車輪２１に接地方向に押し付ける力が発生するので、ブレーキが行われた時に、十分な接地力を加えることができる。

このように、本実施の形態３の補助動力車７１は、ハンドル部１７に加わる応力によって駆動部のトルクを制御する補助動力車に、ハンドル部を前方又は後方のいずれの方向に押し倒しても、車輪２１へ接地力を与えることが可能である。

なお、応力検出部として磁歪センサ７２を記載しているが、ハンドル部１７に係る応力を検出することが可能であれば、他の部品でもよい。例えば、歪ゲージを軸部３５とカム部３６の間に取付けて、軸部３５に加わる応力を検出しても良い。

また、駆動部の出力を調整するとして、駆動部のトルクを調整することを上述しているが、トルクに限らず、回転速度、回転角を調整するとしてもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態４は、カート１２、１３、１４が荷物の重さによって、ハンドル部１７から車輪２１に加わる接地力を変える補助動力車である。

車輪２１に加わる接地力は、大きければよいというものではなく、大きすぎると車輪２１が路面に押さえつけられて、うまく回転ができない場合がある。

また、補助動力車の反力が大きすぎるとカート１２が浮き上がってしまう場合もある。なぜなら、接地力の反力は中間部２３、基台部２５を介して結合部２７からカート１２へ伝わるため、カート１２の接地力より補助動力車の反力が大きいと、補助動力車がカート１２を突き上げてしまう。

図８は、本実施の形態４における補助動力車８１の断面図である。

ハンドル部８２は、軸部８３とカム部８４との間に、軸部８３の押し倒し角度をカム部８４の回転角度に変換する変換部８５を有する。

そして、変換部８５は、荷重センサ（図示せず）から検出されるカート１２，１３，１４に搭載されている荷物の重さによって、押し倒し角度から回転角度への変換割合を変更する。

このように、変換部８５を設けることで、カート１２、１３、１４の荷物の重さによって、最適な接地力を発生させることが可能になる。

カート１２、１３、１４に設けた荷重センサで荷重を測定して、測定した荷重は変換部８５へ送られる。変換部８５は、カート１２、１３、１４の荷物の重さより、ハンドル部８２によって車輪２１に加わる接地力が最適になるような変換部８５での変換割合を算出する。

そして、この変換割合によって、軸部８３が傾いた角度（押し倒し角度）に連動してカム部８４を傾ける角度（回転角度）が決まる。具体的には、変換部８５の内部に複数の変換ギアを有しており、カートの荷重センサで検出される荷重によって、この変換ギアを選択する。

ちなみに、カートの荷重センサから検出される荷物の重さが大きいと、変換部８５の変換割合を大きくする。一方、検出される荷重が小さいと変換部８５の変換割合を小さくする。

図９は、荷重センサから検出される荷重が小さかった場合のハンドル部８２を前方へ倒した補助動力車８１の断面図である。

図９では、荷重が基準値より小さいので、変換割合を小さくしている。軸部８３は１０度前方へ押し倒されているが、変換部８５を介することで、カム部８４は５度しか前方へ回動していない。

このように、変換部８５は、荷重センサから検出される荷物の重さによって変換割合を変更するので、カート１２、１３、１４の荷重によって最適な接地力を車輪２１に加えることができる。

本発明にかかる補助動力車は、ハンドル部を前方又は後方のいずれの方向に押し倒しても、車輪には接地力が発生するので、カート等に連結してカート等の運搬補助に有用である。

１１、４９、７１、８１補助動力車
１２、１３、１４カート
１５トレイ
１６キャスター
１７、５０、８２ハンドル部
１８握り部
１９操作者
２０ａハンドルカバー
２０ｂ本体カバー
２１車輪
２２車輪支持部
２３中間部
２４弾性体
２５基台部
２６駆動部
２７結合部
２８円筒部
２９摺動部
３０中心部
３１、３２貫通穴
３３、５１第１の接触部
３４、５２第２の接触部
３５、５３、８３軸部
３６、８４カム部
３７回転軸
３８、３９連結部
５４第１のアーム部
５５第２のアーム部
５６、５９端部
５７第１のスライド部
５８第１の天秤部
６０第２のスライド部
６１第２の天秤部
７２磁歪センサ
７３速度検出部
７４出力調整部
８５変換部

Claims

車輪と、
前記車輪を支持する車輪支持部と、
前記車輪支持部を上下方向に摺動可能に保持する車体部と、
前記車体部の連結部に連結され、前記連結部を中心に前方又は後方へ倒すことが可能なハンドル部と、
前記車輪を回転させる駆動部と、を備え、
前記車輪支持部は、前記ハンドル部を前方へ倒すと前記車輪支持部を上方より押し込む第１の接触部と、前記ハンドル部を後方へ倒すと前記車輪支持部を上方より押し込む第２の接触部と、を有する、
補助動力車。
前記車体部は、前記車輪支持部を上下方向に摺動可能に保持する中間部と、前記中間部を回転可能に保持する基台部と、を備え、
前記ハンドル部の旋回に連動して前記中間部および前記車輪支持部が回転する、
請求項１記載の補助動力車。
前記ハンドル部は楕円形状のカム部を有し、
前記カム部が前記第１の接触部および前記第２の接触部と接触する、
請求項１または請求項２に記載の補助動力車。
前記ハンドル部を後方へ倒すと前記第１の接触部を上方より押し込む第１の変換部と、前記ハンドル部を前方へ倒すと前記第２の接触部を上方より押し込む第２の変換部と、を備えた、
請求項１〜３いずれか１項に記載の補助動力車。
前記ハンドル部は、前記ハンドル部の軸部と揺動可能に連結された第１のアーム部および第２のアーム部を有し、
前記第１の変換部は、前記第１のアーム部の端部が上下方向にスライドする第１のスライド部と、前記第１のアーム部の端部に下方から押されると前記第１の接触部を上方より押し込む第１の天秤部とを有し、
前記第２の変換部は、前記第２のアーム部の端部が上下方向にスライドする第２のスライド部と、前記第２のアーム部の端部に下方から押されると前記第２の接触部を上方より押し込む第２の天秤部とを有する、
請求項４記載の補助動力車。
前記車輪支持部と前記中間部との間に弾性体を備えた、
請求項２記載の補助動力車。
前記ハンドル部に係る応力を検出する応力検出部と、前記車輪の回転速度を検出する速度検出部と、前記応力検出部および前記速度検出部の検出値より前記駆動部の出力を調整する出力調整部と、を備えた、
請求項１〜６いずれか１項に記載の補助動力車。
請求項３に記載の補助動力車と、この補助動力車に連結し、荷物の重さを測定する荷重センサを有するカートとからなる補助動力車付カートであって、
前記ハンドル部は、軸部と前記カム部との間に、前記軸部の押し倒し角度をカム部の回転角度に変換する変換部とを有し、
前記変換部は、前記荷重センサから検出される荷物の重さによって変換割合を変更する、
補助動力車付きカート。