JP6029911B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両に関する。

買物等での荷物の搬送を容易にする機器として、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている電動車両が提案されている。

この電動車両は、車体フレームと、車体フレームに配置された制御装置およびバッテリと、同じく車体フレームに取り付けられた電動機と、電動機の回転軸に取り付けられた車輪と、車体フレームから上方に向けて取り付けられた操作桿と、操作桿の上端部に設けられた操作装置と、を備える。

操作装置には、操作者が把持する把持部が設けられている。そして、把持部を介して操作桿に作用する操作者からの指示に応じて、電動機の作動（車輪の回転）は制御される。このようにして、この電動車両は、操作者の意思に応じ、前進および後進などの動作を行う。

特開２０１２−６６７８４号公報 特開２０１２−７１８１７号公報

ここで、車体フレーム（車両本体）には、制御装置、バッテリおよび車輪が取り付けられた電動機、ならびに操作桿が、様々な場所に取り付けられる。そのため、車両本体には、部位によって作用する力が異なる。そのため、車両本体は、作用する力に応じて強度設計が容易な構成とする必要がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、車両本体に作用する力に応じて強度設計が容易な車両本体を備える電動車両を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の電動装置は、車両本体と、この車両本体に配置された制御装置と、同じくこの車両本体に配置されこの制御装置に電力を供給するバッテリと、同じくこの車両本体に配置され制御装置からの制御電力により作動する電動機と、この電動機の回転出力部に取り付けられた車輪と、この車両本体に設けられている操作桿と、この操作桿の端部に設けられ、操作者が把持する把持部を有する操作装置と、を備える。

そして、この車両本体は、操作桿が取り付けられるメインフレームと、メインフレームの車輪側に接続された複数のサイドフレームと、複数のサイドフレームに対し離間して別個設けられ、制御装置およびバッテリが配置されるサブフレームと、複数のサイドフレームとサブフレームそれぞれの車幅方向外側に取付けられ、複数のサイドフレームとサブフレームを固定した状態で連結する連結部材と、を備え、連結部材に前記電動機が取り付けられており、複数のサイドフレームの径が前記サブフレームの径よりも大きい。

このように、操作桿が取り付けられるメインフレームと、制御装置およびバッテリが配置されるサブフレームとを別個独立して設けることにより、メインフレームおよびサブフ
レームは、操作桿により作用する力、または制御装置・バッテリの重量に応じて、それぞれの異なる力に応じて強度設計することが容易となる。さらに、メインフレームとサブフレームとの間に連結部材を設け、その連結部材に電動機を取り付けることにより、車輪が取り付けられた電動機からの力に応じて連結部材の強度設計を独立して行うことができる。

本発明の電動移動装置は、車両本体に作用する力に応じて強度設計が容易な車両本体を備える電動車両を提供することができる。

本発明の実施形態にかかる電動車両の斜視図である。 本発明の実施形態における車両本体（車両フレーム）の斜視図である。 本発明の実施形態における操作装置の斜視図である。 本発明の実施形態において操作装置での操作力（押す力）の検出を説明する図である。 本発明の実施形態における操作装置での操作力（引く力）の検出を説明する図である。 本発明の実施形態における信号線の配置を説明する図である。 本発明の実施形態におけるコントローラボックスの防水構造を説明する図である。 本発明の実施形態における電動機および車輪の構造を説明する図である。 本発明の実施形態における電動機の構造を説明する図である。 本発明の実施形態にかかる電動車両の側面図である。 本発明の実施形態にかかる電動車両の使用時における側面図である。

次に、この発明の実施形態の電動車両（手押しハンディカート）１を図１および図２に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態における電動車両１の斜視図である。図２は、本発明の実施形態における車両本体１０（車両フレーム１０）の斜視図である。

図１に示すように、電動車両１は、車両本体としての車体フレーム１０と、制御装置４と、バッテリ５と、コントローラボックス６と、電動機（７，８）と、電動機（７，８）に取り付けられた車輪（２０，３０）と、操作桿２と、操作装置９と、を主に備える。

図２に示すように、車体フレーム１０は、メインフレーム１１と、サブフレーム１２と、第１連結部材としての連結プレート１３と、第２連結部材としての連結プレート１４と、補強部材１５と、を主に備える。サブフレーム１２は、メインフレーム１１に対し離間して別部材により別個設けられ、連結プレート（１３，１４）により連結されている。

メインフレーム１１は、金属製の円管部材からなるセンターフレーム１１ａと、第１および第２サイドフレーム（１１ｂ，１１ｃ）を備える。第１サイドフレーム１１ｂは、金属製の円管部材を屈曲形成してなり、一端部をセンターフレーム１１ａに固定されている。同様に、第２サイドフレーム１１ｃも、金属製の円筒部材を屈曲形成してなり、一端部を第１サイドフレーム１１ｂと反対側の位置にてセンターフレーム１１ａに固定されている。

サブフレーム１２は、金属製の円管部材を屈曲形成してなり、両端部が連結プレート（１３，１４）に固定されている。サブフレーム１２の先端部１２ａの底部にはキャスタ３が取り付けられている。

次に、図１に基づき、車体フレーム１０への各部品（２，４，５，６，７，８）の配置・取付けについて説明する。

操作桿２は、金属製の円管部材から形成されている。そして、センターフレーム１１ａの上端側からセンターフレーム１１ａ内に挿入配置されている。ここで、センターフレーム１１ａの端部１１ａ１には、固定部材４１が設けられている。そして、固定部材４１により、操作桿２は、センターフレーム１１ａに対し所望の位置にて軸方向固定される。

操作桿２の端部２ａには、操作装置９が設けられている。操作装置９は、操作者Ｈが把持する把持部９ａを備えている。ここで、把持部９ａは、操作桿２の軸線２Ｌに対し車両前方に配置されている。また、操作装置９には、把持部９ａの下側に金属製の保護部材９ｇが設けられている。この保護部材９ｇにより、把持部９ａを把持する操作者Ｈの手を外部からの物体の衝突等から保護することができる。なお、本実施形態では、把持部９ａは、全体が線２Ｌに対し車両前方に配置されているが、把持部９ａの一部が軸線２Ｌに対し車両前方に配置されてもよい。

車体フレーム１０のサブフレーム１２には、金属板より形成されたコントローラボックス６が取り付けられている。そして、コントローラボックス６内に制御装置４およびバッテリ５が内包されている。このように、コントローラボックス６を介して制御装置４およびバッテリ５は、サブフレーム１２に配置される。

図２に示すように、車体フレーム１０の両サイドに配置される連結プレート（１３，１４）には、電動機（７，８）を取り付けるための取付部（１３ａ，１４ａ）が連結プレート（１３，１４）に一体的に設けられている。そして、図１に示すように、取付部１３ａを介して電動機７は連結プレート１３に取り付けられ、取付部１４ａを介して電動機８は連結プレート１４に取り付けられる。

上記のように、車体フレーム１０には、操作桿２、コントローラボックス６、車輪（２０，３０）が取り付けられた電動機（７，８）のように種々の部材が取り付けられる。本実施形態では、操作桿２が車体フレーム１０に作用する力が大きいため、操作桿２が取り付けられるメインフレーム１１を形成する円管を、他の円管に比して太い円管としている。

次に、図１、図６および図７に基づき電動車両１の配線・制御構造について説明する。

操作装置９には、メインスイッチ９ｆ、操作スイッチ９ｅおよび力検出部９ｂが備えられている。そして、メインスイッチ９ｆ、操作スイッチ９ｅおよび力検出部９ｂからの信号が信号線ＬＳにより制御装置４に供給される。ここで、図６に示すように、信号線ＬＳは、操作桿２内に螺旋配置されている。そのため、把持部９ａの高さ調整のために操作桿９をメインフレーム１１ａに対し、軸線方向に出し入れした場合に信号線ＬＳの挟み込みを適切に防止することができる。

バッテリ５は、制御装置４に電力を供給し、制御装置４は、操作スイッチ９ｅおよび力検出部９ｂからの信号に対応して電動機（７，８）に制御電力を供給する。ここで、制御装置４から電動機（７，８）への制御電力の供給は、電力線（ＬＡ，ＬＢ）により行われる。

メインスイッチ９ｆは、メインスイッチ９ｆに差し込まれたキー（図示せず）を所定の方向に回転させることにより、ＯＮ―ＯＦＦ動作する。そして、キー（図示せず）によりメ
インスイッチ９ｆがＯＮ状態となると制御装置４を起動される。

操作スイッチ９ｅは、操作者の握る操作によりＯＮ状態となる。そして、操作スイッチ９ｅがＯＮ状態のときに、操作者が把持部９ａを押し引きし、把持部９ａに操作力が与えられると、この操作力が力検出部９ｂで検出され、検出された力信号に応じた制御電力が制御装置４から電動機（７，８）に供給される。

次に、図７に基づきコントローラボックス６の防水構造について説明する。

コントローラボックス６には、防水接続壁６ａと、分離壁６ｂが備えられている。また、コントローラボックス６内には、制御室６ｃと接続室６ｄが形成されている。ここで、制御室６ｃと接続室６ｄとは分離壁６ｂにより仕切られている。そして、制御室６ｃ内に制御装置４とバッテリ５が配置されている。

防水接続壁６ａには、信号線ＬＳおよび電力線（ＬＡ，ＬＢ）を挿通させるための挿通孔（６ｆ，６ｆ，６ｆ）が形成されている。そして、各挿通孔６ｆに対応する位置に各防水壁６ｅが取り付けられる。各防水壁６ｅは、防水接続壁６ａと各防水壁６ｅの対向面間にそれぞれＯリングＯを配置し、ボルトＳ１およびナットＳ２により、防水接続壁６ａに締結固定される。

各防水壁６ｅには、それぞれネジ締結コネクタＣＳが取り付けられている。ネジ締結コネクタＣＳのコネクタ本体ＣＳ１内には、それぞれ配線（ＬＳ，ＬＡ，ＬＢ）が挿通されている。そして、ナットＣＳ３によりコネクタ本体ＣＳ１が防水壁６ｅに取り付けられ、ナットＣＳ２によりコネクタ本体ＣＳ１内に配線（ＬＳ，ＬＡ，ＬＢ）が密閉状態にて取り付けられる。

各ネジ締結コネクタＣＳが接続室６ｄ内に配策された配線（ＬＳ，ＬＡ，ＬＢ）は、制御装置４から接続室６ｄ内に配策された配線（ＬＳ，ＬＡ，ＬＢ）と、コネクタＣＮにより電気的に接続される。

次に、図３に基づき操作装置９における操作力検出構造について説明する。

操作力検出構造は、９ｃと、ベース部材９ｈと、回転ピン９ｉと、力検出部９ｂと、支持ピン９ｊと、作用ピン９ｋと、を備える。回動部９ｃは、把持部９ａと樹脂部材にて一体成形されている。そのため、９ｃは、把持部９ａに機械的に一体的に接続されている。

ベース部材９ｈは、操作桿２の端部２ａに一体的に取り付けられている。回転ピン９ｉは、ベース部材９ｈに挿入係合されているとともに、両端は回動部９ｃに係合されている。そして、「回転ピン９ｉ」と、「ベース部材９ｈ」または「回動部９ｃ」との係合部の少なくともいずれか一方は、回転自在に設定されている。そのため、回動部９ｃは、ベース部材９ｈに対し（回転ピン９ｉの）回転軸９ｄ周りに回動可能に配置されている。すなわち、回動部９ｃは、ベース部材９ｈを介して操作桿２に回動可能に配置される。

また、力検出部９ｂは金属製の棒状体により形成され、表面には歪ゲージＳＧが取り付けられている。そして、力検出部９ｂの一端部は支持ピン９ｊにベース部材９ｈに搖動自在に軸支されている。また、力検出部９ｂの他端部は回動部９ｃに作用ピン９ｋにより回動部９ｃに取り付けられている。ここで、本実施形態では、回動部９ｃを支持する回転ピン９ｉと、力検出部９ｂを支持する支持ピン９ｊは、操作桿２の軸線２Ｌを挟んで配置されている。しかし、回転ピン９ｉと支持ピン９ｊの配置は上記に限られず、例えば、互いに軸線２Ｌに対し車両前方側または車両後方側にあってよい。

次に、図４および図５に基づき操作装置９における操作力検出構造の動作について説明する。

図４は、操作者Ｈが「押す力」の操作力を把持部９ａに作用させたときの操作力検出構造の動作を示す。「押す力」の操作力が把持部９ａに作用すると、回動部９ｃは、軸線９ｄ周りに紙面視反時計周りに微小角度回動する。そして、回動部９ｃが微小角度回動すると、作用ピン９ｋより力検出部９ｂに力検出部９ｂを伸長させる伸長力が作用する。この伸長力により力検出部９ｂは伸長方向の歪が形成し、この歪が歪ゲージＳＧにより検出される。そして、この歪により把持部９ａに作用する操作力が検出される。

一方、図５は、操作者Ｈが「引く力」の操作力を把持部９ａに作用させたときの操作力検出構造の動作を示す。「引く力」の操作力が把持部９ａに作用すると、回動部９ｃは、軸線９ｄ周りに紙面視時計周りに微小角度回動する。そして、回動部９ｃが微小角度回動すると、作用ピン９ｋより力検出部９ｂに力検出部９ｂを圧縮させる圧縮力が作用する。この圧縮力により力検出部９ｂは圧縮方向の歪が形成し、この歪が歪ゲージＳＧにより検出される。そして、この歪により把持部９ａに作用する操作力が検出される。

次に、図８および図９に基づき本実施形態にかかる電動車両１の左右に配置される電動機（７，８）および車輪（２０，３０）について説明する。なお、電動機７と電動機８、および車輪２０と車輪３０は、同一構造のため、一方（電動機７，車輪２０）について以下説明する。

図８に示すように、電動機７は、電動機本体７ｂと、回転出力部７ａと、を主に備える。電動機本体７ｂは、内部にモータ（図示せず）と、回転センサ（図示せず）と、減速機（図示せず）を主に備えている。モータは、制御装置４から供給される制御電力により回転動作する。なお、上記の制御電力は、回転センサおよび力検出部からの信号に基づき制御される。そして、モータの回転動作は減速機により減速され、減速された回転出力が回転出力部７ａから出力される。

電動機７は、（車体フレーム１０の）連結プレート１３の取付部１３ａにネジＳ３で取り付けられている。そして、電動機７の回転出力部７ａに車輪２０がネジ（図示せず）により取り付けられている。

次に、図９に基づき電動機７の防水構造について説明する。

図９に示すように電動機７のフロントブラケット７ｃの端部に略円筒形状のシールフォルダ７ｄが取り付けられている。シールフォルダ７ｄは、円筒形状の回転出力部７ａを径方向外側から内包する位置に所定の空隙を配して設けられている。そして、この空隙部分にシール部材ＳＥが設けられている。

シール部材ＳＥは円環形状の本体部ＳＥ１が、シールフォルダ７ｄの内壁に圧入により固定されている。そして、シール部材ＳＥのラビリンス部ＳＥ２が回転出力部７ａの外壁に水密状態を保ちながら摺接する。

次に、図８に基づき車輪２０の構造について説明する。

図８に示すように、車輪２０は、ホイール２０ａと、チューブ２０ｂ、タイヤ２０ｃと、備える。ホイール２０ａは、取付部２０ｄと、複数のスポーク２０ｅと、を備える。取付部２０ｄは、有底円筒形状（椀形状）をしており、円盤形状の底部２０ｄ１と、底部２０
ｄ１の外縁から一体に形成された円筒形状の筒部２０ｄ２と、を備える。

底部２０ｄ１は、ネジ（図示せず）により、電動機７の回転出力部７ａの端部に取り付けられる。そして、筒部２０ｄ２は、電動機７に向けて、電動機７の一部を内包する位置に配置される。そして、電動機７の一部を覆う筒部２０ｄ２にスポーク２０ｅが放射状に一体に設けられている。上記のように、ホイール２０ａの取付部２０ｄを椀形状とし、電動機７の一部を覆う位置に配置することにより、車輪２０は、電動機７側（車両１側）にオフセットすることができる。そのため、車両１の車幅を小さくすることができ、車幅方向に車両１をコンパクトにすることができる、

最後に、図１０および図１１に基づき、把持部９ａを操作桿の軸線に対し車両前方に配置したことによる効果を示す。

図１０に示すように、把持部９ａを操作桿２の軸線２Ｌに対し車両前方に配置したことにより、車両１の全長（Ｌ０）を短くすることができる。

図１１に示すように、把持部９ａを操作桿２の軸線２Ｌに対し車両前方に配置したことにより、把持部９ａ（操作桿２）をある程度の角度において、引き倒した場合に、把持部９ａの地上からの高さ（ｈ）を大きく変えることのない（δｈ＝小）。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

１…手押しハンディカート（電動車両），２…操作桿，２ａ…端部，２Ｌ…軸線，３…キャスタ，４…制御装置，５…バッテリ，６…コントローラボックス，６ａ…防水接続壁，６ｂ…分離壁，６ｃ…制御室，６ｄ…接続室，６ｅ…防水壁，６ｆ…挿通孔，７…電動機，７ａ…回転出力部，７ｂ…電動機本体，７ｃ…フロントブラケット，７ｄ…シールフォルダ，８…電動機，８ａ…回転出力部，９…操作装置，９ａ…把持部，９ｂ…力検出部，９ｃ…回動部，９ｄ…回転軸，９ｅ…操作スイッチ，９ｆ…メインスイッチ，９ｇ…保護部材，９ｈ…ベース部材，９ｉ…回転ピン，９ｊ…支持ピン，９ｋ…作用ピン，１０…車体フレーム（車両本体），１１…メインフレーム，１１ａ…センターフレーム，１１ａ１…端部，１１ｂ…第１サイドフレーム（サイドフレーム），１１ｃ…第２サイドフレーム（サイドフレーム），１２…サブフレーム，１２ａ…先端部，１３…第１連結部材（連結プレート），１３ａ…取付部，１４…第２連結部材（連結プレート），１４ａ…取付部，１５…補強部材，２０…車輪，２０ａ…ホイール，２０ｂ…チューブ，２０ｃ…タイヤ，２０ｄ…取付部，２０ｅ…スポーク，３０…車輪，４１…固定部材，Ｈ…操作者，ＬＳ…信号線，ＬＡ…電力線，ＬＢ…電力線，ＣＳ…ネジ締結コネクタ，ＣＳ１…コネクタ本体，ＣＳ２…接続ナット，ＣＳ３…ナット，Ｏ…Ｏリング，Ｓ１…ボルト，Ｓ２…ナット，ＣＮ…コネクタ，Ｓ３…ネジ，ＳＥ…シール部材，ＳＥ１…本体部，ＳＥ２…ラビリンス部，ＳＧ…歪ゲージ

Claims (1)

1. 車両本体と、前記車両本体に配置された制御装置と、前記車両本体に配置され前記制御装置に電力を供給するバッテリと、前記車両本体に配置され制御装置からの制御電力により作動する電動機と、前記電動機の回転出力部に取り付けられた車輪と、前記車両本体に設けられている操作桿と、前記操作桿の端部に設けられ、操作者が把持する把持部を有する操作装置と、備える電動車両において、
   前記車両本体は、前記操作桿が取り付けられるメインフレームと、前記メインフレームの車輪側に接続された複数のサイドフレームと、前記複数のサイドフレームに対し離間して別個設けられ、前記制御装置および前記バッテリが配置されるサブフレームと、前記複数のサイドフレームと前記サブフレームそれぞれの車幅方向外側に取付けられ、前記複数のサイドフレームと前記サブフレームを固定した状態で連結する連結部材と、を備え、
   前記連結部材に前記電動機が取り付けられており、前記複数のサイドフレームの径が前記サブフレームの径よりも大きいことを特徴とする電動車両。

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