JPH06304204A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動車椅子を押す介護人等の人の操作力を活
用し、バッテリー電源の節約が図れる電動車両を提供す
る。 【構成】 モータの駆動力により推進される電動車両に
おいて、人力により車両を前進又は後進させるときに発
生する操作力を検知してこの操作力に応じた電気信号を
発生させる操作力検知部２１を車両に取り付け、この操
作力検知部２１の電気信号ｆ１に基づいてモータの駆動
信号ｆ２を発生させる変換部２３を設け、この変換部２
３の駆動信号ｆ２によりモータの出力を制御する制御部
２４を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動車椅子等の電動車
両であって、モータの駆動力で推進されると共に、介護
人等の人の操作力により車両を前進又は後進させること
もできる電動車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動車両を図８の電動車椅子を
例にして説明する。電動車椅子１は、車体２と車輪３，
４、モータ５と、制御装置６と、バッテリー７等から構
成されている。車体２は一般にパイプフレームで構成さ
れ、グリップ１０が形成された手押しハンドル１１、背
もたれ１２、シート１３、肘当て１４、フットプレート
１５、２個の駆動車輪３と２個の自在輪４等が取り付け
られている。

【０００３】モータ５は一般的にはギヤ付直流モータが
使用され、一個の駆動輪３に一つのモータが歯車伝動機
構を介して連結されている。モータ５又は歯車伝動機構
にはクラッチが取り付けられ、クラッチを切ると駆動輪
３がフリーとなる。そして電動車椅子１の背後に立った
介護人が手押しハンドル１１のグリップ１０を握って、
電動車椅子１を前進又は後進させることができる。

【０００４】制御装置６には、操縦用のジョイスティッ
クレバー１６、電源スイッチ、バッテリーメーター等が
取り付けられている。ジョイスティックレバー１６は、
レバー１６の倒された方向で方向制御を行い、レバー１
６の倒された角度で速度制御を行うものである。そのた
めレバー１６の倒された角度を電子的に検出し、それに
応じてモータ５の回転数を変えるようになっている。ま
たバッテリー７は、一般的には自動車用の鉛蓄電池が用
いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた電
動車椅子は、電動で推進されるか、駆動車輪３のクラッ
チを切って手押しされるかのいずれかである。車椅子に
人が乗った状態では、百数十キログラムになるため、水
平な平坦路でしか手押しできず、介護人が付いている場
合でも勢い電動推進に頼ることになる。そのためバッテ
リーの消耗が激しく頻繁に充電する必要があるという問
題点があった。

【０００６】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、電動車椅子を押す介護人等の人の操作力を活用
し、バッテリー電源の節約が図れる電動車両を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する電動
車両は、モータの駆動力により推進される電動車両にお
いて、人力により車両を前進又は後進させるときに発生
する操作力を検知してこの操作力に応じた電気信号を発
生させる操作力検知部を車両に取り付け、この操作力検
知部の電気信号に基づいてモータの駆動信号を発生させ
る変換部を設け、この変換部の駆動信号によりモータの
出力を制御する制御部を設けたものである。

【０００８】

【作用】制御部のジョイスティックレバーが中立位置に
あっても、介護人等が手押しハンドルで車両を前進又は
後進させる操作力を車両に加えると、その操作力を検知
部が検知して操作力に応じた電気信号を発生させ、変換
部がこの電気信号に基づき例えば大きい電気信号には大
きな駆動信号を発し、人の操作力の大小に対応した駆動
信号によってモータが駆動され、人と電動の共同で車両
が推進される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は操作力検知部が取り付けられた手押しハ
ンドルの斜視分解図であり、図２は電動車両の駆動ブロ
ック図である。

【００１０】図１において、手押しハンドル１１先端に
ロードセル２１，２１が取り付けられた接続金具２０，
２０が嵌着可能に設けられ、このロードセル２１，２１
はコの字型のバーハンドル２２に嵌入固定される。そし
てバーハンドル２２を押し引きする介護人の操作力及び
操作方向が左右のロードセル２１，２１にて検知され
る。

【００１１】図２において、操作力検知センサー２１か
らの操作力に相当する電気信号ｆ１は信号変換部２３に
入力され、信号変換部２３からトルク駆動信号ｆ２がモ
ータ制御部２４に出力され、モータ制御部２４がモータ
５の出力を制御する。信号変換部２３は、アナログ電気
信号ｆ１をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３
ａと、予め記憶されたプログラムに基づいて信号を演算
処理するＣＰＵ（２３ｂ）と、ディジタル信号をアナロ
グのトルク駆動信号ｆ２に変換するＤ／Ａ変換器２３ｃ
とからなっている。

【００１２】つぎに、図３によりＣＰＵ（２３ｂ）の演
算処理を説明する。図３（ａ）は操作力に相当する電気
信号ｆ１とトルク駆動信号ｆ２の出力関係を示すグラフ
図であり、図３（ｂ）は電気信号ｆ１と車両加速度の関
係を示すグラフ図である。Ｃ点は操作力がゼロであり、
駆動信号ｆ２もゼロ出力であり、加速度もゼロである。
Ｂ点は操作力が小さい不感帯であり、駆動信号ｆ２はゼ
ロ出力のままであるが、加速度は人の操作力による加速
分だけ上昇する。なお不感帯は小さい操作力にモータが
追従して車両推進が不安定になるのを防止するために設
けられている。つぎにＡ点は操作力が大きく、駆動信号
ｆ２がａ点から比例的に増加し、加速度は人の操作力に
よる加速分とモータによる加速分の合計となる。Ａ，Ｂ
点は人が車両を加速させる場合であったが、Ｄ，Ｅ点は
人が車両を減速させる場合であり、駆動信号ｆ２及び加
速度が点対称でマイナスになっている。すなわちＡ点又
はＥ点では、車両の加速度＝人の操作力による加速分＋
モータの加速分となり、人の操作力の大小に応じてモー
タのトルクが大小に変化し、人とモータの共同で車両を
推進させる。なお、図３は水平な平坦路を想定したグラ
フであるが、車両が坂を上り下りする場合には、重力の
加速度に対抗する人の操作力の大小に応じて、モータの
加速度も大きくなるだけである。また図８のジョイステ
ィックレバーは中立位置のままであり、乗員は介護人に
操作を任した状態にある。

【００１３】このようにモータが単独で駆動されること
はなく、人の操作を補完するので、人力操作と同じ感覚
で車両が推進される。この状態を図４により説明する。
図４（ａ）は車両速度の時間変化を示すグラフ図であ
り、図４（ｂ）は人の操作力の時間変化を示すグラフ図
である。Ａ点のように操作力がプラス側に大きいと、車
両速度は急上昇する。Ｂ点のように操作力がプラス側に
小さいと、車両速度は緩やかに上昇する。Ｃ点のように
操作力がゼロであると、車両速度は変化せず慣性推進だ
けとなる。Ｄ点のように操作力がマイナス側に小さい
と、車両速度は緩やかに下降する。Ｅ点のように操作力
がマイナス側に大きいと、車両速度は急下降する。な
お、図４は摩擦がない理想的な場合を示している。

【００１４】以上の実施例は人の操作力で車両が加減速
される場合であったが、車両の方向転換動作も図２の信
号変換部２３で制御可能である。この方向制御を図５の
対比表で説明する。符号１〜５は左右ハンドルに加わる
操作力が等しい場合であり、符号１がＣ点に相当し、符
号２がＢ点に相当し、符号３がＡ点に相当し、符号４が
Ｄ点に相当し、符号５がＥ点に相当する。符号６〜１１
は左右の操作力が異なる場合であって、車両が人の力で
方向転換するのをモータが補完する。符号６は左の操作
力がプラス方向に小さく、右の操作力がプラス方向に大
きい場合であり、車両は左カーブで動作するように、左
右のモータの各々が左右の操作力に連動する。符号７は
左の操作力がマイナス方向に小さく、右の操作力がプラ
ス方向に大きい場合であり、車両は左急カーブで動作す
る。符号８は左の操作力がマイナス方向に大きく、右の
操作力がプラス方向に大きい場合であり、車両は左回転
で動作する。符号９は符号６の左右反対の場合であり、
符号１０は符号７の左右反対の場合であり、符号１１は
符号８の左右反対の場合である。このように左右の操作
力と左右の車輪に連結されたモータを連動させると、車
両の動作も人の操作力の感覚と同様に、モータで補完さ
れる。

【００１５】つぎに図１のロードセルに代わる操作力検
知部を図６及び図７により説明する。図６は手押しハン
ドル１１にグリップとして弾性変形し易いゴム３０を使
用した場合である。このゴム３０の端部に歪みゲージ３
１が埋設してある。図６（ａ）は人の操作力がゼロの場
合であり、ゴム３０が変形することない。図６（ｂ）は
人の操作力が車両を前進させる方向に加えられており、
ゴム３０は方向に変形し、歪みゲージ３１に引っ張り
力が作用する。図６（ｃ）は人の操作力が車両を後進さ
せる方向に加えられており、ゴム３０は方向に変形
し、歪みゲージ３１に圧縮力が作用する。このように歪
みゲージ３１の電気信号で人の操作力を検知することが
できる。このグリップは人の操作力が直接作用する部分
であり、正確な操作力を検知できる。

【００１６】図７は駆動車輪３０の固定軸３１に歪みゲ
ージ３３を取り付けた場合である。駆動車輪３０は、中
心部３４にバッテリー、信号変換部、モータ制御部が内
蔵され、リング状モータ３５を介してタイヤ３６が駆動
される形式のものである。したがって中心部３４は回転
せず、固定軸３１により車体２に固定されている。人の
操作力は車体２、固定軸３１を経て車輪３０に伝達され
るので、固定軸３１は紙面厚み方向の曲げ荷重を受ける
ことになり、歪みゲージ３３には前進又は後退させる操
作力に応じた圧縮力又は引っ張り力が作用する。このよ
うに駆動車輪に操作力検知部、バッテリー、信号変換
部、モータ制御部等が内蔵されると、車体との面倒な取
り合いが少なくなり、量産に適し、組立工数も少なくな
る。

【００１７】なお、上述した実施例では、電動車椅子を
例にして後輪が駆動車輪である場合を説明したが、後輪
もフリーであって、２個の後輪の中間に一個の駆動輪を
設けた場合の電動車両でも本発明を適用できる。また図
７の駆動車輪にハンドリムを取り付け、乗員がハンドリ
ムを回すことで、乗員の操作力も加えることができる。
この場合、ハンドリムの取付部に歪みゲージを張り付
け、固定軸３１の歪みゲージ３３との合計で人の操作力
を検知することもできる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の電動車両は、人の操作力に応じ
てモータが駆動され、人と電動の共同で車両が推進され
るので、電動推進の場合に比較して、人の操作力が有効
利用され、バッテリー電源を節約できる。また人の操作
力に応じてモータが駆動されるので、クラッチを切って
人力のみで操作する場合と同じ感覚で操作でき、違和感
なく操作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】操作力検知部が取り付けられた手押しハンドル
の斜視分解図である。

【図２】電動車両の駆動ブロック図である。

【図３】信号変換部における信号変換のグラフ図であ
る。

【図４】操作力とモータ速度の関係を示すグラフ図であ
る。

【図５】左右の操作力と車両動作の関係を示す対比図で
ある。

【図６】他の操作力検知部が取り付けられた手押しハン
ドルを示す図である。

【図７】更に他の操作力検知部を示す図である。

【図８】従来の電動車椅子の斜視図である。

【符号の説明】

１ 電動車椅子 ２ 車体 ３ 駆動車輪 ２１ ロードセル（操作力検知部） ２３ 信号変換部 ２４ モータ制御部 ｆ１ 電気信号 ｆ２ トルク駆動信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの駆動力により推進される電動車
   両において、人力により車両を前進又は後進させるとき
   に発生する操作力を検知してこの操作力に応じた電気信
   号を発生させる操作力検知部を車両に取り付け、この操
   作力検知部の電気信号に基づいてモータの駆動信号を発
   生させる変換部を設け、この変換部の駆動信号によりモ
   ータの出力を制御する制御部を設けたことを特徴とする
   電動車両。