JP7180415B2

JP7180415B2 - 電動アシスト運搬車

Info

Publication number: JP7180415B2
Application number: JP2019013799A
Authority: JP
Inventors: 達寛田子; 智雅西河; 健太原田
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: JP2020121611A

Description

本発明はハンドル部を押すか引くことによって人力によって移動させる運搬車を電気モータによってアシストする電動アシスト運搬車に関し、特に、ハンドル部に荷重センサを設けて、荷重センサからの出力を検知してモータによって運搬車の駆動輪を駆動すると共に、バッテリが無くなった場合にモータが発電機にならないようにした電動アシスト運搬車に関する。

工場や倉庫等の作業現場において、作業者が人力にて移動させる小型の運搬車が広く用いられる。一例として台車と呼ばれる４輪の運搬車がある。運搬車は、下側に車輪が固定される荷台を有し、荷台の一部から延在するようにハンドル部が設けられる。４つの車輪のうち、前方側又は後方側の２つを左右に旋回可能な旋回輪とし、他方側の２つを左右に旋回不能な固定輪とする。このように台車は、大きさがコンパクトであって、小回りがきくため大変使いやすい。しかしながら、荷台に重量物を乗せて運搬しようとすると、作業車がかなりの力で押したり引いたりすることが必要になる。特に、静止状態から動き出す時に多大なる力が必要となる。

重量物を乗せた際の作業車の労力を低減させるために、特許文献１のように電動アシスト式の台車が提案されている。特許文献１では、ハンドルバーに作用する力を検出する圧力検出器を設けて、検出圧力値が設定圧力値を越えた場合に車輪を駆動するモータを駆動するように構成している。

特開平７－３３０２６号公報

特許文献１では作業者の押す力または引っ張る力が少なくて済むという利点がある。しかしながら、特許文献１のアシスト運搬車では、電池がなくなった際に手押しでモータを回すことになるために作業者に加わる負荷が増えることになる。また、電池の残量が十分ある場合でも、モータの最高回転数より早くなる速度で手押しされた場合には、モータが負荷になってしまい、作業者に余計な負荷を加えることになる。さらに、手押しの力でモータが回された場合には、モータが発電機として作用するため、十分な対策をしないと制御素子の耐格電圧より高い電圧が生じて制御素子が破損する虞がある。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、モータの非駆動時の作業者への負荷増加を防止できるようにした電動アシスト運搬車を提供することにある。
本発明の他の目的は、モータによる駆動力は正逆回転ともに車輪側に出力として伝わるが、車輪側からの入力は正逆回転ともにモータ側に伝わらないように構成した電動アシスト運搬車を提供することにある。
本発明の他の目的は、電池がなくなった際又は電池を取り外した際にも、通常の台車として使用可能な電動アシスト運搬車を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、荷物を搭載可能な台車と、台車に設けられる駆動輪と、駆動輪を駆動するモータと、台車を押すためのハンドル部と、モータに電力を供給するバッテリと、モータの回転制御をする制御部を有する電動アシスト運搬車において、モータの駆動力を伝達し且つ駆動輪からの回転力はモータに伝達しないトルク伝達機構を駆動輪とモータの間に設け、ハンドル部の途中にひずみゲージ等のセンサ部を介在させ、センサ部からの出力を用いて駆動輪を駆動する。駆動輪は右駆動輪と左駆動輪を有し、右駆動輪を駆動する右モータと、左駆動輪を駆動する左モータを独立して設け、センサ部からの出力を用いて右駆動輪と左駆動輪を独立に又は連動して駆動するようにした。

本発明の他の特徴によれば、ハンドル部は水平に設けられる台車の右側後部から上方に延在する右側パイプと、台車の左側後部から上方に延在する左側パイプと、右側パイプと左側パイプの上端間を接続するように連結する水平パイプを有し、センサ部は、右側パイプの下端と上端の間と、左側パイプの下端と上端の間にそれぞれ設けられる。また、右側パイプと左側パイプは途中で分断され、それを連結する筒状の連結部材にて接続し、連結部材の外周面に２つと内周面に２つのひずみゲージを設け、制御部は４つのひずみゲージをブリッジ接続した出力を用いて右モータ及び左モータを駆動する。制御部は、２つのセンサ部の出力を用いて、右モータと左モータを独立して制御すると良い。

本発明のさらに他の特徴によれば、ハンドル部は台車の左右中央から上方に延在する主パイプと、該主パイプの端部に接続される把持部を有する略Ｔ字状の形状であり、センサ部は主パイプの途中に設けられる。また、センサ部は側面視でＳ字状であって、中央に中空部が形成され、中空部の外周側に２つと、内周側に２つのひずみゲージを設け、制御部は４つのひずみゲージをブリッジ接続した出力を用いてモータを駆動する。

本発明のさらに他の特徴によれば、トルク伝達機構は複数のワンウェイクラッチで構成される。またトルク伝達機構は、ソレノイドとクラッチで構成することも可能である。またバッテリとしては、電動工具で広く使用されている電動工具用電池パックを用いると良い。

本発明によれば、ワンウェイクラッチを複数使用し、台車は押しても引いてもアシスト力を印加できるうえに、バッテリの放電後やバッテリ取り外し時にもモータが走行の障害にならないので、使いやすい電動アシスト運搬車を実現できる。

本発明の実施例に係る電動アシスト運搬車１の左側面図である。本発明の実施例に係る電動アシスト運搬車１の背面図である。図１の荷重センサ部３０の部分拡大図であり、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）はＡ方向からの矢視図である。図１の電動アシスト運搬車１の制御ブロック図である。図３のひずみゲージの接続回路図である。図３のひずみゲージの出力波形とモータによる駆動力の関係を示す図である。本発明の実施例に係る電動アシスト運搬車１のアシスト動作の制御手順を示すフローチャートである。図１の電動アシスト運搬車１のトルク伝達機構部６０の縦断面図である。図８のトルク伝達機構部６０におけるモータの正回転時の動力伝達経路を示す縦断面図である。図８のトルク伝達機構部６０におけるモータの逆回転時の動力伝達経路を示す縦断面図である。図８のトルク伝達機構部６０における前進時の左駆動輪１６からモータ１５Ｂへの動力伝達経路を示す縦断面図である。図８のトルク伝達機構部６０における後退時の左駆動輪１６からモータ１５Ｂへの動力伝達経路を示す縦断面図である。第一実施例の第一変形例に係る電動アシスト運搬車１Ａのトルク伝達機構部１２０の縦断面図である（トルク伝達時）。図１４のトルク伝達機構部１２０の縦断面図である（トルク非伝達時）。第一実施例の第二変形例に係る電動アシスト運搬車１Ｂのトルク伝達機構部１２０である。本発明の第二実施例に係る電動アシスト運搬車２０１の右側面図である。図１６の電動アシスト運搬車２０１の背面図である。図１６のＢ部の荷重センサ部２３０を示す図であり、（Ａ）は荷重センサ部２３０の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ部の断面図である。本発明の第二実施例に係る電動アシスト運搬車２０１の制御ブロック図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係る電動アシスト運搬車１の右側面図である。電動アシスト運搬車１は、“ワゴン台車”、“キャリーカート”として市販されているもので、上部が開放された容器状の荷台部を、作業者がハンドル部４を前方側に引くことによって前方側に移動させる。また、作業者はハンドル部４を後方側に押すことによって荷台部を後方側に移動させることができる。荷台部には２つの固定車輪（駆動輪１１、１６（１１は図２参照））と２つの自在車輪１０を有する。本実施例の電動アシスト運搬車１は、ワンハンドル式の“ワゴン台車”として広く知られている運搬車に、電動工具で広く用いられている電動工具用の電池パック２５と、後述するモータ１５と、ハンドル部４に設けられる荷重センサ部３０と、モータの回転制御を行う制御部を設け、作業者からハンドル部４に加わる力（引っ張り力または、押圧力を制御部が検出して、モータを駆動することによって作業者の負担を低減させるものである。

電動アシスト運搬車１の荷台部２は、積載物を搭載するための上側に開口を有する空間を有し、格子状の支柱２１ｂ、２１ｄ、連結棒２２ａ～２２ｄ等によるフレーム部の内側に布製の壁面２８を設けたものである。壁面２８は前側壁２８ａ、後側壁２８ｂ、右側壁２８ｃ（図では見えない）、左側壁２８ｄ、及び、底面２８ｅの５面を有する。上面視で荷台部２の四隅には鉛直方向に延びる支柱２１ａ～２１ｄ（図では２１ａ、２１ｃは見えない）が配置され、これらの間をＸ字状に配置される連結棒２２ａ～２２ｄ等によって連結させる。連結棒２２ａ～２２ｄの右側には壁面２８が設けられ、左側壁２８ｄが形成される。同様にして、荷台部２の右側も支柱２１ａと２１ｃ（図では見えない）の間をＸ字状に配置される連結支柱によって連結され、壁面２８の右側壁２８ｃ（図では見えない）が位置づけられる。前側壁２８ａ、後側壁２８ｂ、右側壁２８ｃ、及び、左側壁２８ｄの下側部分は、底面２８ｅによって閉鎖される。尚、底面２８ｅには、積載物で潰されないように底板（図では見えない）を沿わせるようにすると良い。支柱２１ａ～２１ｄの下側には固定車輪１１、１６（１１は図２参照）と、２つの自在車輪１０（図では片方しか見えない）が固定される。後方側の車輪は左右方向に回転しない固定車輪（１１、１６）であって、前方側の車輪は鉛直軸を中心に回動可能とすることによって左右方向に向くようにした自在車輪１０である。

一対の自在車輪１０は、荷台部２の横方向に間隔を隔てて配置される。自在車輪１０はブラケット部材８にて保持され、ブラケット部材８には回動可能な回動軸（図では見えない）に軸支される。ブラケット部材８の回動軸が支柱２１ａと２１ｂの下側にネジ止めされる。荷台部２の後方側に取り付けられた固定車輪１１、１６（１１は図２参照）は、荷台部２の横方向に間隔を隔てて配置される。駆動輪たる後方側の固定車輪１６は、ブラケット部材１７に軸支され、ブラケット部材１７は支柱２１ｄの下側にネジ止めされる。

荷台部２の前側壁の下辺には、支柱２１ａと２１ｂを連結する梁部（図では見えない）が設けられ、梁部には作業者が引く際に把持するためのハンドル部４が接続される。ハンドル部４は、梁部に対して自在に相対角度を変更できるように自在継手（図では見えない）を用いて接続される。ハンドル部４は金属製の中空パイプを２本接続してＴ字状にしたものであって、Ｔ字の先端部分となる左右方向水平棒（水平パイプ）４３を作業者が把持する。本実施例のハンドル部４では、Ｔ字の長手部分となる主パイプ（支柱部）の途中を切断して上側支柱部４１と下側支柱部４２に分離し、それらを荷重センサ部３０で接続したものである。

ハンドル部４が作業者によって前方側に引かれると、荷台部２が前進し、後方側に押されると荷台部２が後退する。この際、荷重センサ部３０に引っ張り応力又は圧縮応力が加わるので、その際の荷重センサ部３０に加わる局所的な荷重をひずみゲージの出力変化で検出して、検出結果に応じて後述するマイコンがモータを回転させるように制御する。

図２は本発明の実施例に係る電動アシスト運搬車１の背面図である。Ｔ字状のハンドル部４は、左右方向水平棒４３と、左右方向水平棒４３から下方に延びる支柱部（上側支柱部４１と下側支柱部４２）を含んで構成される。左右方向水平棒４３は作業者が電動アシスト運搬車１を引いたりする際に手でつかむ部分となる。ハンドル部４の左右方向水平棒４３、上側支柱部４１、下側支柱部４２（図１参照）は、長手方向垂直断面が円形、長円形、又は四角形のパイプであって、本実施例では左右方向水平棒４３の断面形状を円形として、支柱部（上側支柱部４１、下側支柱部４２）の断面形状を長円形としている。

荷台部２の後方側では支柱２１ｃと２１ｄの間が連結棒２４ｃ、２４ｄにより接続され、その内側に壁面２８が固定され後側壁２８ｂが形成される。連結棒２４ｃ、２４ｄのクロスする部分には電池パック取付部４５が設けられ、電動工具用の電池パックが取り付け可能に構成される。電池パック取付部４５には、左右方向に間隔を隔てて上下方向に延びるレール部が形成され、レール部の間には、電池パック２５（図１参照）の接続端子と接触するターミナル部が設けられる。このように電池パック２５を後側壁２８ｂの後面側に設けることによって、荷台部２に積載した荷物が電池パック２５に当たる虞を少なくできる。また、ハンドル部４の操作によって、ハンドル部４と電池パック２５との衝突を防止できる。さらに、モータと電池パック２５との距離が短くなるので、配線の長さを短くできる。また、段差を乗り越えるときに前方側を持ち上げることが多いが、電池パックが後方にあると前方側を持ち上げやすくなる。

荷台部２の後方の下側には２つの固定車輪（右駆動輪１１、左駆動輪１６）が固定され、固定車輪はそれぞれモータ１５Ａ、１５Ｂによって駆動される。モータ１５Ａ、１５Ｂは直流モータであり、バッテリ（電池パック２５）の電力を用いて回転力を右駆動輪１１及び左駆動輪１６に伝達することで、作業者による荷台部２の移動に必要な力を軽減させる。モータ１５Ａ、１５Ｂの回転は、後述する制御部５０（図４参照）によって制御される。

モータ１５Ａと右駆動輪１１は、トルク伝達機構部６０Ａによって接続される。同様に、モータ１５Ｂと左駆動輪１６は、トルク伝達機構部６０Ｂによって接続される。駆動輪１１はナット１３によってハブ１１ａに固定され、駆動輪１６はナット１８によってハブ１６ａに固定される。トルク伝達機構部６０（６０Ａ、６０Ｂ）は、モータ１５（１５Ａ、１５Ｂ）からの駆動力を駆動輪１１、１６側に伝達するが、駆動輪１１、１６からモータ１５に伝わるトルクは、正逆回転ともに伝達しない。また、モータ１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ独立して駆動可能であるが、本実施例では制御を簡略化するために、同じ回転速度でモータ１５Ａ、１５Ｂを連動制御するようにした。トルク伝達機構部６０Ａ、６０Ｂはブラケット部材１２、１７にネジ止め固定され、トルク伝達機構部６０Ａ、６０Ｂにそれぞれモータ１５Ａ、１５Ｂが固定されるが、それらの固定方法は任意である。尚、モータ１５Ａ、１５Ｂとトルク伝達機構部６０Ａ、６０Ｂの固定構造は任意であり、モータ１５Ａ、１５Ｂを荷台部２にブラケット等にて固定するようにしても良いし、左右のモータ１５Ａ、１５Ｂのハウジングを連結部材で固定しても良い。

図３は図１の荷重センサ部３０の部分拡大図であり、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）はＡ方向からの矢視図である。荷重センサ部３０は最大面積を有する面の法線方向から見てＳ字状に加工したアルミニウム合金のブロック（一体部材）であって、（Ｂ）のようにＡ方向から見ると均一の厚みを有する厚板状とされる。基台部３１のＳ字状の上側辺部３３ａにハンドル部４の上側支柱部４１がネジ止めされ、下側辺部３３ｂにハンドル部４の下側支柱部４２がネジ止めされる。上側支柱部４１には２つのネジ穴３５ａ、３５ｂが形成され、上側支柱部４１には２つのネジ穴４１ａ、４１ｂが形成され、これらがネジ止めされる。同様に、下側支柱部４２には２つのネジ穴３６ａ、３６ｂが形成され、下側支柱部４２には２つのネジ穴４２ａ、４２ｂが形成され、これらがネジ止めされる。ハンドル部４の上側支柱部４１と下側支柱部４２は分離された別部材であって、いわば従来のハンドル部を途中で切断したような状態にある。尚、上側支柱部４１と基台部３１の固定方法、及び、基台部３１と下側支柱部４２との固定方法は任意で有り、２本のネジを用いるのではなくて別の固定方法を用いるようにしても良い。

連結部３２ａ、３２ｂは、上側支柱部４１及び下側支柱部４２の長手軸方向と並行は細長い部分である。連結部３２ａ、３２ｂでは長手軸方向が通る部分に基台部３１のブロックが位置しない構成となる。従って、上側辺部３３ａと下側辺部３３ｂが長手軸方向に引っ張られたり、又は押しつけらたりすると基台部３１が全体的に歪みやすくなる。荷重センサ部３０の基台部３１の中央部分（中空部）３１ａは、下側支柱部４２の長手方向に長い幅を有し、中央に貫通する穴部３４を形成した。穴部３４は、いわば２つの円形のくり抜き穴３４ａ、３４ｂを連結させたような形状であって、連結部分に平行面３４ｃが形成される。基台部３１の中央部分３１ａの外側の面であって、くり抜き穴３４ａ、３４ｂによる穴部３４との距離が最も短い薄肉部にひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４が固定される。

基台部３１の連結部３２ａ側の外面にひずみゲージＳＧ１、ＳＧ２が設けられ、連結部３２ｂ側の外面にひずみゲージＳＧ３、ＳＧ４が設けられる。ひずみゲージＳＧ１、ＳＧ２はそれぞれ長手方向中心線から同距離の位置に配置される。また、ひずみゲージＳＧ３、ＳＧ４もそれぞれ長手方向中心線から同距離の位置に配置される。ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４は、それぞれ２本のリード線（図示せず）が接続される。ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４は、基台部３１の軸方向の延びと縮み状態を検出するものであって、支柱部４１、４２の長手方向に見た同位置に、ひずみゲージＳＧ１とＳＧ３が並べて配置され、同様に長手方向に見た同位置に、ひずみゲージＳＧ２とＳＧ４が並べて配置される。基台部３１はＳ字状の形状に形成されるため、適度な変形をすることによってひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４によって作業者の力の付加方向とその強さを精度良く検出することができる。尚、ここでは荷重センサ部３０の形状を、ひとつの側面から見たときに略Ｓ字状としたが、金属製の中央部分（中空部）３１ａに穴部３４を形成すると共に、中央部分（中空部）３１ａから上側支柱部４１と下側支柱部４２に延びる弓状のアームや、何らかの連結用ブラケットを設けたような形状として構成することも可能である。

図４は図１の電動アシスト運搬車１の制御ブロック図である。電動アシスト運搬車１は、右駆動輪１１と左駆動輪１６にモータ１５Ａ、１５Ｂが設けられ、モータ１５Ａ、１５Ｂは電池パック２５からの電力によって回転される。モータ１５Ａ、１５Ｂの回転制御のために、モータ駆動回路５４が設けられる。モータ駆動回路５４は、右側のモータ１５Ａの回転方向及び回転数を決定する右モータ駆動回路５５と、左側のモータ１５Ｂの回転方向及び回転数を決定する左モータ駆動回路５６を含んで構成される。モータ１５Ａ、１５Ｂはブラシ付きのＤＣモータであり、右モータ駆動回路５５と左モータ駆動回路５６によってＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御による回転制御が行われる。ＰＷＭ制御は、周期を一定として入力電圧の大きさに対応して、パルス幅のデュ－ティ比（パルス幅のハイとローの比率）を変えて、モータを制御する公知の回路である。右モータ駆動回路５５と左モータ駆動回路５６のデュ－ティ・サイクルは、制御部５０に含まれるマイコン５１によって決定され、マイコン５１からモータ駆動回路５４に出力される制御信号によって指示される。

電池パック２５の出力から制御部５０の動作電源を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータ５２が設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は電池パック２５の電圧を降圧させて、一定の低電圧（５Ｖ又は３．３Ｖ）を生成するための電源回路であり、制御部５０に供給される。本実施例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２の出力は、ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の入力側にも出力される。ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４は、外力を受けて伸縮すると、ある範囲で抵抗値が増減するようにされた抵抗体を含んで構成され、抵抗体を測定対象物に電気絶縁物を介して接着しておくことによって、測定対象物の伸縮に比例して抵抗値が変化する。このようにひずみゲージは抵抗変化によって歪み量を測定するセンサで有り、ここでは図５に示すように４つのひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４がブリッジ状に接続される。つまり、ブリッジ回路の各辺がすべてひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４で構成される回路である。このようにブリッジ状に４つのひずみゲージを配置することによって、出力を大きくすることが可能となり、温度補償特性が良くなり、測定対象以外の歪み成分の影響を少なくすることができる。ひずみゲージＳＧ１とＳＧ４の接続点、及び、ひずみゲージＳＧ２とＳＧ３の接続点にＤＣ／ＤＣコンバータ５２から入力電圧Ｅ_Ｒ１が供給され、ひずみゲージＳＧ１とＳＧ２の接続点、及び、ひずみゲージＳＧ４とＳＧ３の接続点から出力電圧Ｅ_Ｒ２が取り出される。出力電圧Ｅ_Ｒ２は、増幅回路５３を介して制御部５０のマイコン５１に出力される。

尚、荷重センサ部３０の回路は、図５で示すような４つのひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４を用いたブリッジ状の接続回路図とするのではなくて、他の公知の接続方法、例えば、１つのひずみゲージＳＧと３つの固定抵抗器をブリッジ状に接続するような回路としても良い。また、その他の公知の歪み検出センサをハンドル部４に配置して、その出力をマイコン５１で検出するようにしても良い。

ここで図６を用いて、ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の出力波形を用いたモータ１５Ａの回転制御方法を説明する。図６は出力電圧Ｅ_Ｒ２（図５参照）とモータ１５Ａによる駆動力の関係を示す図である。ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の出力３７、３８は、歪みがゼロの場合は入力電圧Ｅ_Ｒ１に対して出力電圧Ｅ_Ｒ２が０（Ｖ）となる。作業者によりハンドル部４が押したり又は引いたりした場合は、ひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の出力バランスが崩れて出力電圧Ｅ_Ｒ２が増加又は減少する。図６（Ａ）の３７は作業者によってハンドル部４を引っ張った際の出力電圧Ｅ_Ｒ２の出力波形であり、作業者による引っ張り力（単位Ｐａ）と比例する。ひずみゲージの出力３７は、矢印３７ａに示すように引っ張り直後に上昇し、矢印３７ｂの時点で荷台部２が動き出すのに必要な引っ張り力Ｐ_１に到達したら電動アシスト運搬車１が動きだす。その後、ひずみゲージの出力３７は矢印３７ｃのようにピークに達すると、荷台部２は十分動き出しているので、必要な引っ張り力は移動開始時に比べて小さくて済むため、ひずみゲージの出力３７が低下し矢印３７ｅで示す位置にて落ち着く。尚、荷台部２が動き出すのに必要な引っ張り力Ｐ_１や、矢印３７ｅの大きさは荷台部２に載せた荷物の重量や床との摩擦係数との関係により変動するので一定ではない。ここで、制御部５０は、引っ張り出力の約５０％程度の駆動力をモータ１５Ａ、１５Ｂに発生させるように駆動させる。この時のモータ１５Ａ、１５Ｂによってアシストされるアシスト力５７を図６中に合わせて図示しているが、ここでは荷台部２を動かすのに本来必要とされる引っ張り力の約半分程度の力を、モータ１５Ａ、１５Ｂによって発生させることにした。この結果、作業者はモータ１５Ａ、１５Ｂを引いた差分だけの力を付与すれば良いことになり、従来必要とされていた半分程度の力で荷台部２を動かすことが可能となった。

図６（Ｂ）はハンドル部２を押す状態で荷台部２を後退させるときの出力電圧Ｅ_Ｒ２の出力３８を示すものである。出力３８は、はじめは引っ張りも、押し出しもしていないので０（Ｖ）であり、押し出しを開始した際に押し出しに必要な出力（引張を＋とする）が、マイナス方向に検出される。矢印３８ａのように－方向に増加し、矢印３８ｂの時点で押し出し力が静止摩擦力（押し出し力－Ｐ_１）に勝つと荷台部２が動きだし、矢印３８ｃのようにピークに到達した後に出力電圧Ｅ_Ｒ２の出力波形３８の絶対値が下がっていく。その後、矢印３８ｅに示すレベルで落ち着き一定の押し出し出力になる。モータ１５Ａ、１５Ｂによるアシスト出力は、出力電圧Ｅ_Ｒ２の値に応じてマイコンが演算を行って決定する押し出し方向においても、出力電圧Ｅ_Ｒ２の出力の約半分に相当する量の駆動力がモータ１５Ａ、１５Ｂによって得られるようにした。このように、モータ１５Ａ、１５Ｂによる駆動力の大きさをひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の出力変化によって決定するので、刻々と変わる作業者の力加減に合わせて最適な量のアシスト力を付加することができるので、作業者は違和感の少なくて軽い操作で移動が可能な電動アシスト運搬車１を実現できた。また、モータ１５Ａ、１５Ｂの駆動力は出力電圧Ｅ_Ｒ２の値に応じて付与されるため、駆動輪１１、１６側からの負荷、例えば何らかの要因によって駆動輪１１、１６が回転させられた場合は、正逆回転力ともにそのトルクはモータ１５Ａ、１５Ｂに伝達されない。尚、本実施例では引っ張り方向、押し出し方向ともに５０％のアシスト力としたが、引っ張り方向と押し出し方向のアシスト力の比率を変えるようにしても良い。

図７は電動アシスト運搬車１のアシスト動作の制御手順を示すフローチャートである。図７に示す一連の手順は、制御部５０の図示しない記憶装置にあらかじめ格納されたプログラムをマイコン５１が実行することによってソフトウェア的に実行可能である。図７に示す一連の制御は、電動アシスト運搬車１の図示しないメインの電源スイッチをオンにすることによりマイコン５１が起動して開始される。最初にマイコン５１は、図示しない電源スイッチがオフになったかを判定する（ステップ１０１）。電源スイッチがオフになったら、マイコン５１は自らをシャットダウンさせて処理を終了する（ステップ１０９）。ステップ１０１で電源オン状態が維持されていたら、マイコン５１はひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の出力を取り込むタイミングに到達したか、即ち、前回の取り込み時からサンプリングタイムが経過されたか否かを判定する（ステップ１０２）。サンプリングタイムが経過されていない場合はステップ１０１に戻って待機する。サンプリングタイムは、例えば数ミリ秒から十数ミリ秒程度とすれば、十分な応答性を有する電動アシスト運搬車１が実現できる。

ステップ１０２においてサンプリングタイムが経過したら、マイコン５１はひずみゲージＳＧ１～ＳＧ４の出力を取得して、ハンドル部４に押し出し力か引っ張り力のいずれかが付与されているか、また、その大きさはどの程度かを判定する（ステップ１０３）。次にマイコン５１は、ハンドル部４に加えられる引っ張り力又は押し出し力のいずれかが、モータ１５にてアシストを要する最低レベルたる不感閾値Ｐ_ｍｉｎを越えているか否かを判定する（ステップ１０４）。不感閾値Ｐ_ｍｉｎを設けるのは、作業者がハンドル部４に触れた程度のわずかな力を付与した場合や、ハンドル部４を握ったまま静止しているような場合に、モータが予測せずに起動することを防止するためである。ここで、不感閾値Ｐ_ｍｉｎを越えている場合にマイコン５１は、所定の関数を用いてモータ１５に印加する電圧（ＰＷＭ制御のデュ－ティ比）を決定する（ステップ１０５）。そして、マイコン５１はモータ１５に決定されたデューティ比の電圧を印加して、ステップ１０１に戻る（ステップ１０６）。一方、ステップ１０４において不感閾値Ｐ_ｍｉｎを越えていない場合は、マイコン５１はＰＷＭ制御のデュ－ティ比を０％とすることによって、モータ１５に印加する電圧をゼロにし（ステップ１０７）、ステップ１０１に戻る。

以上の様にモータ１５を制御することによって、電動アシスト運搬車１の移動時に電池パック２５による電力によってモータ１５を駆動することが可能となる。また、作業者のハンドル部４を介した操作以外の外力が電動アシスト運搬車１に加わった場合、例えば坂道を重力によって下がる場合や、荷台部２が直接押された場合等には、荷重センサ部３０の出力信号には変化が起きないので、モータ１５が駆動されてしまう事態の発生を回避できる。尚、電動アシスト運搬車１の場合は、電池パック２５の電力がなくなった場合も考慮する必要がある。電力喪失の原因は、電池パック２５が放電して使用可能な最低電圧以下になった場合や、電池パック２５自体が電池パック取付部４５から取り外された場合である。そのため、本実施例の電動アシスト運搬車１では、モータ１５Ａと右駆動輪１１の間、及び、モータ１５Ｂと左駆動輪１６の間をトルク伝達機構部６０Ａ、６０Ｂによって接続するようにした。

図８は図１の電動アシスト運搬車１のトルク伝達機構部６０Ａの縦断面図である。トルク伝達機構部６０Ａと６０Ｂは共通部品をあるため、その構成は同一である。トルク伝達機構部６０Ａは、モータ１５Ａの回転軸１９に接続される入力軸６２から、左駆動輪１６を駆動する駆動軸９１に回転力を伝達する。入力軸６２と駆動軸９１は同軸上に並べて配置されるが、それらは分離された位置にある。左駆動輪１６は床面９５と接する車輪である。入力軸６２から駆動軸９１への駆動力の伝達をするために、２つの中間軸、即ち第一中間軸７２と第二中間軸８２が配置される。第一中間軸７２はモータ１５の一方側の回転力（前進側の回転力）を伝達するために設けられ、第二中間軸８２はモータ１５の他方側の回転力（後退側の回転力）を伝達するため設けられる。入力軸６２はモータ１５の出力を伝達する回転軸１９に固定される。ここで回転軸１９は、モータ１５の図示しない出力軸に接続された図示しない減速機構の出力軸であって、モータ１５の回転数を所定の比率で減速された状態で回転する。

入力軸６２の外周側にはワンウェイクラッチ６６、６８を介して特定方向のみに空転する円筒形のスリーブ６５、６７が設けられる。スリーブ６５、６７は金属製の部材であり、それぞれの外周側は１つの軸受６３、６９によってハウジング６１にて保持される。軸受６３、６９は共にボールベアリングで構成できる。スリーブ６５の外側には第一平歯車６４が設けられ、スリーブ６７の外側には第二平歯車７０が固定される。ワンウェイクラッチ６６、６８は、入力軸６２の一方向の回転力をスリーブ６５、６７も伝達し、逆方向の回転力を伝達しないクラッチ機構であり、空転時にはベアリングとしての機能を有する。ワンウェイクラッチ６６、６８は、市販のカムクラッチを用いることができる。ここで、第一のワンウェイクラッチ６６と、第二のワンウェイクラッチ６８の回転力伝達方向が逆方向になるように配置する。この結果、モータ１５の回転方向が正回転（左駆動輪１６を前進させる回転方向）の場合にはスリーブ６５には動力が伝達されるが、スリーブ６７には動力が伝達されない。また、モータ１５の回転方向が逆回転（左駆動輪１６を後退させる回転方向）の場合には、スリーブ６７には動力が伝達されるが、スリーブ６５には動力が伝達されない。このように２つのワンウェイクラッチ６６、６８を用いることによって、モータ１５の正転時には第一平歯車６４のみが回転して、逆回転時には第二平歯車７０のみが回転する回転機構を実現できる。

第一中間軸７２は、第一平歯車６４の回転力を駆動軸９１に伝達するために設けられる。第一中間軸７２の後方側の端部には、円筒部分を有する第三スリーブ７６がワンウェイクラッチ７７を介して接続される。第三スリーブ７６は、モータ１５に近い側が円筒状とされ、モータ１５から遠い側が第四平歯車７８を固定するための軸部とされ、２つの軸受７４、７９によってハウジング６１にて保持される。ここでワンウェイクラッチ７７は、第一中間軸７２が特定方向（モータ１５の正回転方向）に回転するときに第一中間軸７２から第三スリーブ７６に動力を伝達する。他方、第一中間軸７２と第三スリーブ７６の特定方向とは反対向きの相対回転の際には空転する。第四平歯車７８は駆動軸９１のモータ側端部に固定された第七平歯車９２と噛合する。このようにワンウェイクラッチ７７を設けたことによって、モータ１５の正回転方向の駆動力のみを第一中間軸７２から駆動軸９１に伝達することができる。また、駆動軸９１の前進方向の回転数が、なんらかの外力によって第一中間軸７２の回転数よりも高くなった場合には、ワンウェイクラッチ７７が空転することになるので、左駆動輪１６から入力される前進方向のトルクが、入力軸６２に伝達されることを阻止できる。

第二中間軸８２は、第二平歯車７０の回転力を駆動軸９１に伝達するために設けられ、軸受８３によってハウジング６１に軸支される。第二中間軸８２の後方側の端部には、円筒部分を有するスリーブ８６がワンウェイクラッチ８７を介して接続される。スリーブ８６はモータ１５に近い側が円筒状とされ、モータ１５から遠い側が第六平歯車８８を固定するための軸部とされ、２つの軸受８４、８９によってハウジング６１にて保持される。ここでワンウェイクラッチ８７は、第二中間軸８２が特定方向（モータ１５の逆回転方向）に回転するときに第二中間軸８２からスリーブ８６に動力を伝達する。他方、第二中間軸８２とスリーブ８６の特定方向とは反対向きの相対回転の際には空転する。第六平歯車８８は駆動軸９１のモータ側端部に固定された第七平歯車９２と噛合する。このようにワンウェイクラッチ８７を設けたことによって、モータ１５の逆回転方向の駆動力のみを第二中間軸８２から駆動軸９１に伝達することができる。また、駆動軸９１の後進方向の回転数が、なんらかの外力によって第二中間軸８２の回転数よりも高くなった場合には、ワンウェイクラッチ８７が空転することになるので、左駆動輪１６から入力される後進方向のトルクが、入力軸６２に伝達されることを阻止できる。

駆動軸９１は左駆動輪１６を固定するものであって、大型の軸受９３によってハウジング６１に軸支される。軸受９３はボールベアリングとすることができるが、ニードルベアリング等、市販されているその他の軸受を用いても良い。駆動軸９１の反モータ１５側は、左駆動輪１６のハブ１６ａを取りつけるための細径の取付軸部９１ａが形成され、取付軸部９１ａの反モータ１５側の端部には、図示しないナット１８（図２参照）を螺合させるための雄ねじ部９１ｂが形成される。図８に示す左駆動輪１６の上側には、左駆動輪１６の上側を覆うように形成されるブラケット部材１７が取りつけられる。ブラケット部材１７は、荷台部２の下面に固定される。

以上、本実施例では、市販されているワンウェイクラッチ６６，６８、７７、８７の４個を用いる事によって、モータ１５Ｂの駆動力は駆動輪側に伝達するが、タイヤ側を回転させた場合は正逆回転ともそのトルクはモータ１５Ｂ側に伝達しないようにしたトルク伝達機構部６０Ｂを実現できた。次に図９～図１２を用いて、各回転状況におけるトルク伝達機構部６０Ｂの動力伝達又は動力遮断の詳細を説明する。

図９は８のトルク伝達機構部６０におけるモータの正回転時の動力伝達経路を示す縦断面図である。モータ１５Ｂからの駆動力は回転軸１９を正回転方向（左駆動輪１６を前進させる回転方向）に回転させる。内部構造を図示していないが、モータ１５Ｂ自体の出力軸は一対の平歯車を有する図示しない減速機構によって減速され、減速機構の出力が回転軸１９となるので、回転軸１９とモータ１５Ｂの中心線の軸線がずれている。回転軸１９にはトルク伝達機構部６０の入力側の軸となる入力軸６２が接続される。入力軸６２は、回転軸１９に取りつけられるため、回転軸１９と同期して回転する。まず、モータ１５Ｂが前進方向に回転すると、回転軸１９及び入力軸６２が正回転方向に回転する。この際、入力軸６２の外周側において第一スリーブ６５に固定されている第一平歯車６４は、ワンウェイクラッチ６６の動力伝達方向となるので回転するが、第二スリーブ６７に固定される第二平歯車７０は、ワンウェイクラッチ６８の動力遮断方向となるので回転しない。つまり、入力軸６２は第二スリーブ６７の内周側で空転することになる。ワンウェイクラッチ６８は、動力遮断方向の相対回転時には軸受として良好に入力軸６２を支持する。以上の様な動力伝達経路にて、黒矢印で示すように回転軸１９の正回転によって第一平歯車６４が回転し、第一平歯車６４と噛合する第三平歯車７５を逆回転させるので、この結果、第三平歯車７５が固定された第一中間軸７２が逆回転する。

第一中間軸７２が逆回転すると、ワンウェイクラッチ７７の動力伝達方向となるので第一中間軸７２の外周側の第三スリーブ７６が回転する。第四平歯車７８は第三スリーブ７６に固定されているので、第四平歯車７８と噛合する第七平歯車９２を正回転方向に回転させ、左駆動輪１６が正回転方向に回転する。以上のような動力伝達経路によって、モータ１５Ｂの正回転時に左駆動輪１６が同方向に駆動されることになる。尚、モータ１５Ｂの正回転時には、第二平歯車７０及び第二中間軸８２は停止したままである。

図１０は８のトルク伝達機構部６０におけるモータの逆回転時の動力伝達経路を示す縦断面図である。モータ１５Ｂからの駆動力は回転軸１９を逆回転方向（左駆動輪１６を後進させる回転方向）に回転させる。まず、モータ１５Ｂが後進方向に逆回転すると、回転軸１９及び入力軸６２が逆回転方向に回転する。この際、入力軸６２の外周側において第一スリーブ６５に固定されている第一平歯車６４は、ワンウェイクラッチ６６の動力遮断方向となるので空転するが、第二スリーブ６７に固定される第二平歯車７０は、ワンウェイクラッチ６８の動力伝達方向となるので逆回転方向に回転する。つまり、入力軸６２は第一スリーブ６５の内周側で空転し、ワンウェイクラッチ６６が動力遮断方向の相対回転時には軸受として良好に入力軸６２を軸支する。一方、第二スリーブ６７は入力軸６２と同速で回転するので、黒矢印で示すように回転軸１９の逆回転によって第二平歯車７０が逆回転し、第二平歯車７０と噛合する第五平歯車８５を正回転させる。この結果、第五平歯車８５が固定された第二中間軸８２が正回転する。尚、第一平歯車６４及び第一中間軸７２は停止したままである。

第二中間軸８２が正回転すると、ワンウェイクラッチ８７の動力伝達方向となるので第二中間軸８２の外周側の第四スリーブ８６が回転する。第六平歯車８８は第四スリーブ８６に固定されているので、第六平歯車８８と噛合する第七平歯車９２を逆回転方向に回転させ、左駆動輪１６が逆回転方向に回転する。以上のような動力伝達経路によって、モータ１５Ｂの逆回転時に左駆動輪１６が後退方向に駆動されることになる。

図１１は図８のトルク伝達機構部６０における前進時の左駆動輪１６からモータ１５Ｂへの動力伝達経路を示す縦断面図である。左駆動輪１６からモータ１５Ｂへの動力伝達には、電池パック２５の放電により電池切れとなって、モータ１５Ｂが停止した状態がその一例である。モータ１５Ｂと左駆動輪１６がクラッチ機構無しで接続される場合には、電池切れの際に作業者が電動アシスト運搬車１を前進方向に移動させると、モータ１５Ｂのロータが回転して、モータ１５Ｂが発電機として機能してしまうため、大きな走行抵抗となって作業者にかかる負荷が増えてしまう。そこで、図１１及び図１２に示すようにモータ１５Ｂの停止時には左駆動輪１６からモータ１５Ｂへの動力伝達を遮断して、モータ１５Ｂの存在が走行抵抗の増加にならないようにした。

電池切れ状態において作業者によって電動アシスト運搬車１が引かれると、左駆動輪１６が前進方向に回転（正回転）する。すると左駆動輪１６のハブ１６ａが固定される駆動軸９１が正回転するので、駆動軸９１に固定される第七平歯車９２が正回転する。第七平歯車９２が正回転すると、それに噛合する第四平歯車７８と第六平歯車８８がともに逆回転する。第四平歯車７８が逆回転すると第四平歯車７８が固定される第三スリーブ７６が逆回転するが、ワンウェイクラッチ７７によって動力伝達が遮断されるので、第一中間軸７２は停止したままとなる。つまり、第三スリーブ７６は第一中間軸７２に対して空転する。一方、第六平歯車８８が正回転すると、第六平歯車８８が固定される第四スリーブ８６が逆回転するが、この方向はワンウェイクラッチ８７によって動力が伝達されるので、第二中間軸８２は逆回転方向に回転する。第二中間軸８２が回転すると、それに固定されている第五平歯車８５も回転するので、第五平歯車８５と噛合する第二平歯車７０が正回転する。すると、第二平歯車７０が固定される第二スリーブ６７が正回転するが、ワンウェイクラッチ６８によって動力伝達が遮断されるので、入力軸６２は停止したままとなる。つまり、第二スリーブ６７は入力軸６２に対して空転する状態になる。このようにして、第二中間軸８２は回転するものの、入力軸６２は回転しないので、左駆動輪１６の前進方向の回転力がモータ１５Ｂに伝達されることがない。従って、作業者は電池切れの状態であっても電動アシスト運搬車１を従来の運搬車と同様の力にて前進移動させることができる。

図１２は図８のトルク伝達機構部６０における後退時の左駆動輪１６からモータ１５Ｂへの動力伝達経路を示す縦断面図である。電池切れ状態において作業者によって電動アシスト運搬車１のハンドル部４が後方に押されると、左駆動輪１６が後退方向に回転（逆回転）する。するとハブ１６ａが固定される駆動軸９１が逆回転されるので、駆動軸９１に固定される第七平歯車９２が逆回転する。第七平歯車９２が逆回転すると、それに噛合する第四平歯車７８と第六平歯車８８がともに正回転する。第四平歯車７８が正回転すると第四平歯車７８が固定される第三スリーブ７６が正回転するが、この方向はワンウェイクラッチ７７によって動力が伝達されるので、第一中間軸７２は正回転する。第一中間軸７２が回転すると、それに固定されている第三平歯車７５も回転するので、第三平歯車７５と噛合する第一平歯車６４が逆回転する。すると、第一平歯車６４が固定される第一スリーブ６５も逆回転するが、この方向はワンウェイクラッチ６６によって動力伝達が遮断されるので、入力軸６２は停止したままとなる。つまり、第一スリーブ６５は入力軸６２に対して空転する状態になる。

一方、駆動軸９１が逆回転によって第六平歯車８８が正回転すると、第六平歯車８８が固定される第四スリーブ８６が正回転するが、この方向はワンウェイクラッチ８７によって動力伝達が遮断される方向になるので、第二中間軸８２は停止したままとなる。つまり、第四スリーブ８６は第二中間軸８２に対して空転する。以上のようにして、第一中間軸７２は回転するものの、入力軸６２は回転しないので、左駆動輪１６の後退方向の回転力がモータ１５Ｂに伝達されることがない。従って、作業者は電池切れの状態であっても電動アシスト運搬車１を従来の運搬車と同様の力にて後退移動させることができる。

以上、本実施例によればモータ１５Ｂと左駆動輪１６の間にトルク伝達機構部６０Ｂを設けたので、モータ１５Ｂからの正回転又は逆回転の駆動力だけを左駆動輪１６に伝えることができる。さらに、左駆動輪１６からモータ１５Ｂを回そうとする力は、前進方向及び後退方向のいずれ側も遮断されるので、電池切れの状態や電池パック２５を取り外した状態であっても必要とされる引っ張り力又は押し出し力が増えることがない。尚、図８～図１２では左駆動輪１６と左側のモータ１５Ｂの間のトルク伝達機構部６０Ｂを説明したが、右側のモータ１５Ａと右駆動輪１１の間にもトルク伝達機構部６０Ｂと共通部品となるトルク伝達機構部６０Ａを介在させるようにする。尚、トルク伝達機構部６０（６０Ａ、６０Ｂ）は図８～図１２のように４つのワンウェイクラッチ６６、６８、７７、８７を用いて構成する代わりに、ソレノイドの作用によって接続又は遮断の制御が電気的に可能としたトルク伝達機構部１２０としても良い。その構成例を図１３を用いて説明する。

図１３は第一変形例に係る電動アシスト運搬車１Ａのトルク伝達機構部１２０の縦断面図である（ソレノイド１３０の動作オン時）。ここで使用されるモータ１５Ｂは第一の実施例と同じブラシ付きの直流モータである。モータ１５Ｂの出力は図示しない減速機構によって減速され、回転軸１９に伝達される。回転軸１９には第一平歯車１２３を保持するための第一回転軸１２２が接続される。第一回転軸１２２は２つの軸受１２４、１２５によってハウジング１２１にて固定される。ハウジング１２１は、合成樹脂製のケースであって、前後方向にネジ止めによって固定される２分割構造で構成され、トルク伝達機構部１２０に含まれる各部を収容及び保持する。第一平歯車１２３は第二平歯車１３５と噛合する。第二平歯車１３５は軸方向（左右方向）の長さが第一平歯車１２３の幅の約２倍とされるものであって、左右方向に移動可能な中間軸１３４に固定される。ソレノイド１３０はマイコン５１によって制御されるもので、電源が供給されるとプランジャ１３１が矢印のように駆動輪側（ここでは左側）に移動する。中間軸１３４のプランジャ１３１側の一端は軸受保持部材１３２によって保持される軸受１３７により軸支され、他端は動力伝達部材１４１の端部に接続される。そのため、軸受保持部材１３２の車輪側端部には凹部が形成され、凹部に軸受保持部材１３２の円柱軸が相対回転不能なように固定される。

軸受保持部材１３２と中間軸１３４と動力伝達部材１４１の連結体は軸方向（左右方向）に移動可能であって、中間軸１３４とハウジング１２１の壁面との間に介在されるスプリング１３６を設けることによってソレノイド１３０の電力遮断時（後述する図１４の状態）に動力伝達部材１４１をソレノイド１３０に近づく側に移動させる。左駆動輪１６のハブ１６ａは駆動軸９１にナット締めにより固定される。駆動軸９１は軸受１４３によってハウジング１２１に固定され、駆動軸１４２が回転可能なように軸支する。駆動軸１４２のソレノイド側端部は、クラッチ爪１４２ａが形成される。一方、動力伝達部材１４１の車輪側端部にはクラッチ爪係合溝１４１ａが形成され、クラッチ爪１４２ａと係合することによって動力伝達部材１４１と駆動軸１４２は相対回転せずに連動して回転する。

図１４は図１の電動アシスト運搬車１Ａの第一変形例に係るトルク伝達機構部１２０の縦断面図である（ソレノイド１３０の動作オフ時）。図１４ではマイコン５１の制御によってソレノイド１３０への電力供給が遮断されて、プランジャ１３１が元の位置（電力オフの位置）に復帰した状態を示す。プランジャ１３１が元の位置に戻ると、プランジャ１３１に係合する軸受保持部材１３２がプランジャに近づく側に移動するため、圧縮式のスプリング１３６の付勢力によって中間軸１３４及び第二平歯車１３５が矢印の方向に移動する（図１４は図１３の状態から移動後の状態）。第二平歯車１３５の外歯の軸方向長さは第一平歯車１２３の外歯よりも十分長いので、第一平歯車１２３と第二平歯車１３５との噛合状態は維持されたままである。中間軸１３４の矢印方向への移動によって動力伝達部材１４１も矢印方向に移動するので、クラッチ爪１４２ａとクラッチ爪係合溝１４１ａが軸方向に離れるために、クラッチ機構１４０が遮断される状態となる。この結果、駆動軸１４２はフリー状態になってモータ１５Ｂ側から左駆動輪１６側に動力が伝わらないと共に、左駆動輪１６側からの回転トルクがモータ１６Ｂに伝わらないことになる。

以上のようにモータ１５Ｂから駆動軸１４２に至る動力伝達経路中に、クラッチ機構１４０を設けて、クラッチ機構１４０の接続又は遮断を、ソレノイド１３０への電力供給のオン又はオフによってマイコン５１が制御するので、モータ１５による動力アシスト時にはソレノイド１３０に電力を供給してクラッチ機構１４０を接続するようにすれば、図３～図７で示した制御方法と同じアシスト制御を行うことができる。また、モータ１５による動力アシスト時をしない時は、ソレノイド１３０への電力を遮断してクラッチ機構１４０を遮断状態とすれば、被駆動時のモータ１５が走行抵抗となることを避けることができる。特に、ソレノイド１３０への電力供給ができない場合、例えばバッテリの放電時には、スプリング１３６によってクラッチ機構１４０の遮断された状態が自動的に維持されるので、アシスト機構を持たない運搬車と同等の使用が可能である。

図１３及び図１４では左駆動輪１６と左側のモータ１５Ｂ周辺の機構を説明したが、右駆動輪１１と右側のモータ１５Ａ周辺においても、同じトルク伝達機構部１２０とソレノイド１３０を用いるように構成すれば良い。この際、モータ１５Ａとモータ１５Ｂを連動して駆動するか、又は非連動として駆動輪１１、１６毎の回転状況に応じて細かく制御するかは任意である。

図１５は第二変形例に係る電動アシスト運搬車１Ｂのトルク伝達機構部１２０である。第二変形例ではトルク伝達機構部１２０の代わりに市販されているトルクダイオード１６０を用いたものである。トルクダイオード１６０は、初期状態では出力軸たる駆動軸１９１の回転を正逆方向に回転フリーとするもので、入力軸（回転軸１９）が駆動されない場合、センタリングばねによりローラは外輪カム面の中央に位置するような構造とする。ローラと内輪はすきまがあるためロックせずに回転軸１９はフリーに回転できる状態となる。一方、モータ１５Ａの駆動によって入力軸（回転軸１９）を回すと、スイッチングばね抵抗によりローラは内・外輪とロックし、モータ１５の回転力は出力軸（駆動軸１９１）に伝わる。このようにトルクダイオード１６０を用いることによっても電動アシスト運搬車１の動力伝達機構を容易に実現できる。

次に本発明の第二の実施例を説明する。図１６は本発明の第二の実施例に係る電動アシスト運搬車２０１の左側面図である。第二の実施例の電動アシスト運搬車２０１は、“台車”として広く市販されているハンドル部２４０を有する押すタイプの運搬車に、電池パック２５と、後述するモータと、ハンドル部２４０に設けられる荷重センサ部２３０と、モータの回転制御を行う制御部を設けたものである。電動アシスト運搬車２０１の荷台部２０２は、上面視で長方形の平板状であって、底面側の四隅近くに４つの車輪が設けられる。後方側の車輪（２１１、２１６）は左右方向に回転しない固定車輪であって、前方側の車輪（２１０）は回転軸２２０を中心に揺動可能とすることによって左右方向に向くようにした自在車輪である。荷台部２０２の後方辺部付近の上方には左右方向に連結される取付基台２０３が設けられ、取付基台２０３には作業者が押す際に把持するためのハンドル部２０４が設けられる。ハンドル部２０４は金属製の中空パイプを後面視で逆Ｕの字状に曲げたものであって、左右の端部はブラケット部材２０５に組み付けられた枢軸部２０６により回転可能に保持される。枢軸部２０６は、ブラケット部材２０５により軸支される。ハンドル部２０４は、運搬用に用いない場合に約９０度前方に曲げた状態に畳むことが可能である。

荷台部２０２の下面の前端側に取り付けられた一対の自在車輪２１０は、荷台部２０２の横方向に間隔を隔てて配置される。自在車輪２１０はブラケット部材２０８に軸支される回転軸２０９に固定され、ブラケット部材２０８には揺動可能な回動軸２０７に軸支され、回動軸２０７は荷台部２０２の下面にネジ止めされる。荷台部２０２の下面の後方側に取り付けられた固定車輪２１１、２１６は、荷台部２０２の横方向に間隔を隔てて配置される。駆動輪たる後方側の固定された右駆動輪２１１は、ブラケット部材２１２に軸支される回転軸１３に固定され、ブラケット部材２１２は荷台部２０２の下面にネジ止めされる。

ハンドル部２０４の基本形状は、従来から広く用いられる台車のハンドル形状とほぼ同じである。ハンドル部２０４は、取付基台２０３から上方に鉛直方向に延在して、上下方向中央付近の変曲点から後方側にわずかに屈曲され、上側約半分がやや斜め後方に延在するような形状とされる。ハンドル部２０４の上端は左右方向に水平に延在する把持部２４３（詳細は図１７参照）が形成される。本実施例のハンドル部２０４は、途中で切断して上側支柱部２４１と下側支柱部２４２に分離し、それらをひずみゲージ式の荷重センサ部２３０で接続したものである。荷重センサ部２３０はアルミニウムの筒状部材であって、上側端部付近に上側支柱部２４１がネジ止めされ、下側端部付近に下側支柱部２４２がネジ止めされる。上側支柱部２４１には電池パック２５が取りつけられる。電池パック２５は着脱可能であって、電動工具（例えば、ドライバーやドリル、グラインダーなど）において広く用いられるリチウムイオンセルを用いた電池パックを流用したものである。

ハンドル部２０４が作業者によって前方側に押されると、荷台部２０２が前進し、後方側に引かれると荷台部２０２が後退する。この際、荷重センサ部２３０に曲げ力が加わるので、その際の荷重センサ部２３０に加わる圧縮荷重と引っ張り荷重をひずみゲージで検出して、検出結果に応じて後述する制御部がモータを回転させて右駆動輪２１１と左駆動輪１６（後述する図２参照）を駆動する。

図１７は本発明の実施例に係る電動アシスト運搬車２０１の背面図である。逆Ｕ字状のハンドル部２０４は、取付基台２０３の左右両側において、ブラケット部材２０５に対して枢軸部２０６を用いて軸支される。ブラケット部材２０５とハンドル部２０４は、図１７のような展開状態と、ハンドル部２０４を約９０度前方に傾けて荷台部２０２に近接する位置に回転させた収納状態の２箇所にて安定して保持されるようにロック機構（図示せず）を設けると良い。ブラケット部材２０５から上方に、下側支柱部２４２が延びて荷重センサ部２３０を介して上側支柱部２４１が接続される。上側支柱部２４１の上側端部は、水平に延びる管路となる把持部２４３によって接続される。把持部２４３は作業者が電動アシスト運搬車２０１を押したり引いたりする際に手でつかむ部分となる。

ハンドル部２０４の上側であって、右側の上側支柱部２４１と左側の上側支柱部２４１を接続するように連結板２４４が設けられる。連結板２４４の後方側には電池パック取付部２４５が設けられる。電池パック取付部２４５は、左右方向に間隔を隔てて上下方向に延びるレール部２４６ａ、２４６ｂが形成され、レール部２４６ａ、２４６ｂの間には、電池パック２５（図１参照）の接続端子と接触するターミナル部２４７が設けられる。このように電池パック２５をハンドル部２０４のＵ字状の内側部分であって、上方の後側に設けることによって、荷台部２０２に積載した荷物が電池パック２５に当たる虞を少なくすることができる。また、地面から十分離れた位置にあるので、濡れた路面を走行する際に水をかぶってしまう虞もない。

荷台部２０２の後方の下側には２つの固定車輪（右駆動輪２１１、左駆動輪２１６）が固定され、固定車輪はそれぞれモータ１５Ａ、１５Ｂによって駆動される。モータ１５Ａと右駆動輪２１１は、トルク伝達機構部２６０Ａによって接続される。同様に、モータ１５Ｂと左駆動輪２１６は、トルク伝達機構部２６０Ｂによって接続される。トルク伝達機構部２６０（２６０Ａ、２６０Ｂ）はモータ１５（１５Ａ、１５Ｂ）の駆動力は駆動輪２１１、２１６側に伝達するが、駆動輪２１１、２１６側からモータ１５側に伝わるトルクは、正逆回転ともにモータ１５には伝達されない。モータ１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ独立して駆動可能であるが、本実施例では制御を簡略化するために、同じくトルクにてモータ１５Ａ、１５Ｂを連動して駆動するようにした。トルク伝達機構部２６０Ａ、２６０Ｂはブラケット部材２１２、２１７に固定され、トルク伝達機構部２６０Ａ、２６０Ｂにそれぞれモータ１５Ａ、１５Ｂが固定される。それらの固定方法は任意であるが、ネジ止めにて固定できる。尚、モータ１５Ａ、１５Ｂは荷台部２０２に非接触状態であるが、モータ１５Ａ、１５Ｂとトルク伝達機構部２６０Ａ、２６０Ｂの固定構造は任意であり、荷台部２０２にブラケット等にて固定するようにしても良いし、左右のモータ１５Ａ、１５Ｂのハウジングを連結部材で連結するようにしても良い。

モータ１５Ａ、１５Ｂは第一の実施例で用いたものと同じ直流モータであり、電池パック２５の電力を用いて回転力を右駆動輪２１１及び左駆動輪２１６に伝達することで、右駆動輪２１１及び左駆動輪２１６の回転をアシストする。モータ１５Ａ、１５Ｂの回転は、後述する制御部５０（図１９参照）によって制御される。

図１８は荷重センサ部２３０を示す図であり、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ部の断面図である。本実施例のハンドル部２０４は、外周面をメッキ加工した鉄製のパイプにより形成され、ハンドル部２０４の上側支柱部２４１と下側支柱部２４２は別部材であって、いわば従来のハンドル部が切断されたような状態にある。荷重センサ部２３０は、右側パイプの下端と上端の間と、左側パイプの下端と上端の間にそれぞれ設けられる。荷重センサ部２３０はアルミニウム合金の一体成形品の基体部２３１を有する。基体部２３１はハンドル部２０４の長手方向にそって延びる筒状であって、内周面２３２ｂの断面形状が円形である。基体部２３１の外面２３２ａには４つの平面を有し、その軸方向に垂直な断面形状は正方形である。基体部２３１の上側には基体部２３１を横断するようにして貫通する２本の上側ネジ穴２３３ａ、２３３ｂ（図１６参照）が形成され、図示しないネジが上側支柱部２４１に形成されたネジ穴２４１ａ、２４１ｂと上側ネジ穴２３３ａ、２３３ｂを貫通するよう配置され、図示しないネジの端部を図示しないナットで固定することによって、上側支柱部２４１と基体部２３１がネジ止めされる。基体部２３１の下側においても同様に、２本の下側ネジ穴２３４ａ、２３４ｂ（図１６参照）が形成され、図示しないネジが下側支柱部２４２に形成されたネジ穴２４２ａ、２４２ｂと下側ネジ穴２３４ａ、２３４ｂを貫通してナットで固定されることによって、下側支柱部２４２と基体部２３１がネジ止めされる。尚、上側支柱部２４１と基体部２３１の固定方法、及び、基体部２３１と下側支柱部２４２との固定方法は任意で有り、２本のネジを用いるのではなくて別の固定方法を用いるようにしても良い。

基体部２３１の後方側の外面の上側部分にひずみゲージＲＧ１が設けられ、下側部分にひずみゲージＲＧ３が設けられる。また、基体部２３１の後方側の内周面の上側部分にひずみゲージＲＧ２が設けられ、下側部分にひずみゲージＲＧ４が設けられる。ひずみゲージＲＧ１～ＲＧ４は、それぞれ２本のリード線（図示せず）が接続されるが、ひずみゲージＲＧ１、ＲＧ３からのリード線（図示せず）は、外面２３２ａの上下方向中央付近に形成される貫通穴２３６を介して基体部２３１の内側に配線される。基体部２３１の内側に到達したリード線は、ひずみゲージＲＧ２、ＲＧ４のリード線にブリッジ状に結線されて、電池パック２５側と、制御部５０（図１９にて後述）に配線される。

ひずみゲージＲＧ１～ＲＧ４は、基体部２３１の後側壁面の延びと縮み状態を検出するものであるので、上下方向に距離Ｌだけ隔てるようにひずみゲージＲＧ１とＲＧ３が並べて配置され、ひずみゲージＲＧ２とＲＧ４が並べて配置される。また、図１８（Ｂ）のような水平断面で見たときに、ひずみゲージＲＧ１とＲＧ２が周方向の同じ位置になるように内周面と外周面において径方向に並べて配置され、同様に、ひずみゲージＲＧ３とＲＧ４も周方向の同じ位置になるように内周面と外周面において径方向に並べて配置される。本実施例においては、ハンドル部２０４のパイプを、荷重センサ部２３０を設ける位置で上下に分断し、分断された上側支柱部２４１と下側支柱部２４２を歪みやすい金属材による荷重センサ部２３０で接続するように構成したので、作業者からハンドル部２０４に加わる力の加減を精度良く検出することが可能となった。

図１９は本発明の第二実施例に係る電動アシスト運搬車２０１の制御ブロック図である。ハンドル部２０４に設けられる２組のひずみゲージＲＧ１～ＲＧ４、ＬＧ１～ＬＧ４は図５で示した回路と同様のブリッジ回路を使用しており、右側のひずみゲージＲＧ１～ＲＧ４に対し１つの電圧Ｅ_Ｒ１を入力し、１つの電圧Ｅ_Ｒ２が出力される。同様に、左側のひずみゲージＬＧ１～ＬＧ４に対し１つの電圧Ｅ_Ｌ１を入力し、１つの電圧Ｅ_Ｌ２が出力される。ひずみゲージＲＧ１～ＲＧ４、ＬＧ１～ＬＧ４からの出力は、ハンドル部２０４に加わる力がゼロの時は０であり、押す動作を開始した際に押す際の電圧Ｅ_Ｒ２、電圧Ｅ_Ｌ２がプラス方向に検出される。検出された信号は増幅回路５３にて増幅された上で制御部５０のマイコン５１に入力される。また、引く動作を開始した際には、電圧Ｅ_Ｒ２、電圧Ｅ_Ｌ２がマイナス方向に検出される。マイコンは、電圧Ｅ_Ｒ２、電圧Ｅ_Ｌ２の極性とその大きさを検出し、検出結果から所定の演算をすることによって右モータ１５Ａと左モータ１５Ｂの駆動量を演算によって算出し、算出された結果からＰＷＭ制御のディーティ比を決定して右モータ駆動回路５５と左モータ駆動回路５６にＰＷＭ制御信号を出力する。

モータ１５Ａ、１５Ｂによる駆動力と作業者の押す力が、電動アシスト運搬車２０１の静止摩擦力に勝つと、電動アシスト運搬車２０１の前方への走行が始まる。同様に、モータ１５Ａ、１５Ｂによる駆動力と作業者の引く力が、電動アシスト運搬車２０１の静止摩擦力に勝つと、電動アシスト運搬車２０１の後方への走行が始まる。走行が開始されると、必要な押す力又は引く力が小さくて済むようになり、あるところで落ち着き一定の引張出力になる。尚、静止摩擦係数と動摩擦係数は、床面との摩擦係数や搭載する荷物の重さ等により変動する。第二の実施例では、モータのアシスト時の出力は、荷重センサ部の出力値に応じて変化するので、必要なアシスト力が最適に決定される

第二の実施例においても、作業者の押す力又は引く力に応じて最適なアシスト量にてモータ１５Ａ、１５Ｂが駆動されるので、重い荷物の運搬時であっても少ない力で操作をすることができ、使いやすい電動アシスト運搬車２０１が実現できた。

以上、本発明を複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、運搬車の車輪数は、駆動輪と従動輪がそれぞれ２個ずつではなくて、いずれか一方を１つとしても良い。また、従動輪を４つとして駆動輪を１つとしても良い。さらに、運搬車の荷台形式は任意であり、運搬される被運搬物に合わせて適宜変更しても良い。
また、

１、１Ａ、１Ｂ電動アシスト運搬車２荷台部４ハンドル部
５ブラケット部材８ブラケット部材１０自在車輪
１１右駆動輪（固定車輪）１１ａハブ１２ブラケット部材
１３ナット１５モータ１５Ａ右モータ１５Ｂ左モータ
１６左駆動輪（固定車輪）１６ａハブ１７ブラケット部材
１８ナット１９回転軸２１ａ～２１ｄ支柱
２２ａ～２２ｄ連結棒２４ｃ、２４ｄ連結棒２５電池パック
２８壁面２８ａ前側壁２８ｂ後側壁２８ｃ右側壁
２８ｄ左側壁２８ｅ底面３０荷重センサ部３１基台部
３１ａ中央部分（中空部）３２ａ、３２ｂ連結部３３ａ上側辺部
３３ｂ下側辺部３４穴部３４ａ、３４ｂくり抜き穴
３４ｃ平行面３５ａ、３５ｂ上側ネジ穴３６ａ、３６ｂ下側ネジ穴
３７、３８（ひずみゲージの）出力４１上側支柱部
４１ａ、４１ｂネジ穴４２下側支柱部４２ａ、４２ｂネジ穴
４３左右方向水平棒（把持部）４４連結板４５電池パック取付部
４６ａ、４６ｂレール部４７ターミナル部５０制御部
５１マイコン５２ＤＣ／ＤＣコンバータ５３増幅回路
５４モータ駆動回路５５右モータ駆動回路５６左モータ駆動回路
５７、５８アシスト力６０、６０Ａ、６０Ｂトルク伝達機構部
６１ハウジング６２入力軸６３軸受６４第一平歯車
６５第一スリーブ６６ワンウェイクラッチ６７第二スリーブ
６８ワンウェイクラッチ６９軸受７０第二平歯車
７２第一中間軸７３、７４軸受７５第三平歯車
７６第三スリーブ７７ワンウェイクラッチ７８第四平歯車
７９軸受８２第二中間軸８３、８４軸受８５第五平歯車
８６第四スリーブ８７ワンウェイクラッチ８８第六平歯車
８９軸受９１駆動軸９１ａ取付軸部９１ｂ雄ねじ部
９２第七平歯車９３軸受９５床面１２０トルク伝達機構部
１２１ハウジング１２２第一回転軸１２３第一平歯車
１２４、１２５軸受１３０ソレノイド１３１プランジャ
１３２軸受保持部材１３４中間軸１３５第二平歯車
１３６スプリング１３７、１３８軸受１４０クラッチ機構
１４１動力伝達部材１４１ａクラッチ爪係合溝１４２駆動軸
１４２ａクラッチ爪１４３軸受１６０トルクダイオード
１９１駆動軸２０１電動アシスト運搬車２０２荷台部
２０３取付基台２０４ハンドル部２０５ブラケット部材
２０６枢軸部２０７回動軸２０８ブラケット部材
２０９回転軸２１０自在車輪２１１右駆動輪
２１２ブラケット部材２１６左駆動輪２２０回転軸
２３０荷重センサ部２３１基体部２３２ａ外面
２３２ｂ内周面２３３ａ、２３３ｂ上側ネジ穴
２３４ａ、２３４ｂ下側ネジ穴２３６貫通穴２４０ハンドル部
２４１上側支柱部２４１ａネジ穴２４２下側支柱部
２４２ａネジ穴２４３把持部２４４連結板
２４５電池パック取付部２４６ａ、２４６ｂレール部
２４７ターミナル部２６０、２６０Ａ、２６０Ｂトルク伝達機構部
ＬＧ１～ＬＧ４ひずみゲージＲＧ１～ＲＧ４ひずみゲージ
ＳＧ１～ＳＧ４ひずみゲージ

Claims

荷物を搭載可能な台車と、
前記台車に設けられる駆動輪と、
前記駆動輪を駆動するモータと、
前記台車を押すためのハンドル部と、
前記モータに電力を供給するバッテリと、
前記モータの回転制御をする制御部を有する電動アシスト運搬車において、
前記モータの駆動力を伝達し且つ前記駆動輪からの回転力は前記モータに伝達しないトルク伝達機構を前記駆動輪と前記モータの間に設け、
前記ハンドル部は水平に設けられる前記台車の右側後部から上方に延在する右側パイプと、前記台車の左側後部から上方に延在する左側パイプと、前記右側パイプと前記左側パイプの上端間を接続するように連結する水平パイプを有し、
前記右側パイプと前記左側パイプは途中で分断され、それを連結する筒状の連結部材にて接続し、
前記連結部材の外周面に２つのひずみゲージと、内周面に２つのひずみゲージを設け、前記制御部は４つの前記ひずみゲージをブリッジ接続した出力を用いて前記モータを駆動することを特徴とする電動アシスト運搬車。
前記駆動輪は右駆動輪と左駆動輪を有し、
前記右駆動輪を駆動する右モータと、前記左駆動輪を駆動する左モータを有し、
前記トルク伝達機構は、前記右駆動輪と前記右モータの間、及び、前記左駆動輪と前記左モータの間にそれぞれ設けられ、
前記制御部は、４つの前記ひずみゲージからの出力を用いて前記右駆動輪と前記左駆動輪を駆動することを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト運搬車。
前記制御部は前記右モータと前記左モータを独立して制御することを特徴とする請求項２に記載の電動アシスト運搬車。
荷物を搭載可能な台車と、
前記台車に設けられる駆動輪と、
前記駆動輪を駆動するモータと、
前記台車を押すためのハンドル部と、
前記モータに電力を供給するバッテリと、
前記モータの回転制御をする制御部を有する電動アシスト運搬車において、
前記モータの駆動力を伝達し且つ前記駆動輪からの回転力は前記モータに伝達しないトルク伝達機構を前記駆動輪と前記モータの間に設け、
前記ハンドル部は前記台車の左右中央から上方に延在する主パイプと、該主パイプの端部に接続される把持部を有する略Ｔ字状の形状であり、前記主パイプの途中にセンサ部を設け、
前記センサ部は側面視でＳ字状であって、中央に中空部が形成され、中空部の外周側に２つのひずみゲージと、内周側に２つのひずみゲージを有し、
前記制御部は４つの前記ひずみゲージをブリッジ接続した出力を用いて前記モータを駆動することを特徴とする電動アシスト運搬車。
前記駆動輪は右駆動輪と左駆動輪を有し、
前記右駆動輪を駆動する右モータと、前記左駆動輪を駆動する左モータを有し、
前記トルク伝達機構は、前記右駆動輪と前記右モータの間、及び、前記左駆動輪と前記左モータの間にそれぞれ設けられ、
前記制御部は、４つの前記ひずみゲージからの出力を用いて前記右駆動輪と前記左駆動輪を駆動することを特徴とする請求項４に記載の電動アシスト運搬車。
前記制御部は前記右モータと前記左モータを独立して制御することを特徴とする請求項５に記載の電動アシスト運搬車。
それぞれの前記トルク伝達機構は、複数のワンウェイクラッチで構成されることを特徴とする請求項２、３、５、６のいずれか一項に記載の電動アシスト運搬車。
それぞれの前記トルク伝達機構は、ソレノイドとクラッチで構成されることを特徴とする請求項２、３、５、６のいずれか一項に記載の電動アシスト運搬車。
前記バッテリは、電動工具用電池パックであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電動アシスト運搬車。