JPH09123930A - 電動車椅子 - Google Patents

電動車椅子

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JPH09123930A
JPH09123930A JP7285052A JP28505295A JPH09123930A JP H09123930 A JPH09123930 A JP H09123930A JP 7285052 A JP7285052 A JP 7285052A JP 28505295 A JP28505295 A JP 28505295A JP H09123930 A JPH09123930 A JP H09123930A
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manual torque
vehicle speed
signal
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Hiroshi Tanaka
弘志 田中
Kaoru Hatanaka
薫 畑中
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 左右の操作力を所定の割合で、あるいは車速
に応じた割合で相互に作用させ、所定値を超えた相互に
作用させた操作力に対してはその操作力応じた補助力を
左右二つの主輪にそれぞれ補助力を付加することによっ
て低車速領域における電動車椅子の回転性を維持し、高
車速領域で大きな補助力を付加することのできる直進性
の良い電動車椅子を提供することにある。 【解決手段】 右主輪回転速度センサ103と、右手動
トルクセンサ11Rと、左手動トルクセンサ11Lと、
左主輪回転速度センサ106と、制御手段102と、右
電動機駆動手段115と、左電動機駆動手段116と、
右電動機117と、左電動機118とを備えた電動車椅
子1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は手動による操作力に
補助力を付加する電動機を有する電動車椅子に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平6−304205号に開示された
ように、乗る人の手で車椅子を操作するためのハンドリ
ングが付設された主輪を持ち、ハンドリングに加わった
操作力の方向と大きさを検出し、所定値を超えた操作力
に応じて主輪に補助力を付加する電動機と、この電動機
を駆動制御する駆動制御手段をそれぞれ左右一対に備え
た電動車椅子は知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】左右のハンドリングに
加える操作力は車椅子の車速の上昇とともに同時に加え
難くなり、左右のハンドリングに加える操作力のタイミ
ングがずれると片輪の駆動力だけが増大して車椅子の直
進性が悪くなる。従って、従来の電動車椅子は、左右二
つの主輪、これら二つの主輪にそれぞれ補助力を付加す
る左右二つの電動機、これら二つの電動機を駆動制御す
る左右二つの駆動制御手段が左右間で独立しているの
で、車速が高い時の補助力を大きくできない課題があ
る。
【0004】この発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、その目的は左右の操作力を所定の割
合で、あるいは車速に応じた割合で相互に作用させ、所
定値を超えた相互に作用させた操作力に対してはその操
作力応じた補助力を左右二つの主輪にそれぞれ補助力を
付加することによって低車速領域における電動車椅子の
回転性を維持し、高車速領域で大きな補助力を付加する
ことのできる直進性の良い電動車椅子を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1に係る電動車椅子は、制御手段に主輪回転速
度センサの出力から主輪の回転方向を判別する回転方向
判別手段と、主輪の回転速度から車速を演算する車速演
算手段と、駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、を
それぞれ左右一対に有し、さらに係数を設定する係数設
定手段、左の手動トルクセンサの出力に係数を掛けた値
を右の手動トルクセンサの出力に作用させた右手動トル
ク補正信号を出力する右手動トルク補正演算手段、右の
手動トルクセンサの出力に係数を掛けた値を左の手動ト
ルクセンサの出力に作用させた左手動トルク補正信号を
出力する左手動トルク補正演算手段、右の電動機による
右の主輪への補助力を制御する右電動機目標信号を出力
する右電動機目標信号設定手段、左の電動機による左の
主輪への補助力を制御する左電動機目標信号を出力する
左電動機目標信号設定手段から成る制御信号処理手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0006】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段に係数設定手段と、左右の手動トルク補正演算手段
と、左右の電動機目標信号設定手段とを備えたので、高
車速領域でもバランスのとれた補助力を付加することが
でき、電動車椅子の直進性を良くすることができる。
【0007】また、請求項2に係る電動車椅子は、制御
信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号に応じ
た係数を右手動トルク補正演算手段に出力する係数設定
手段と、右の車速演算手段からの車速信号に応じた係数
を左手動トルク補正演算手段に出力する係数設定手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0008】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段に、左右のそれぞれの車速信号に応じた係数を設定す
る左右の係数設定手段とを備えたので、低車速領域では
係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車
速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加え
る操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数
を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することが
でき、電動車椅子の直進性をより良くすることができ
る。
【0009】さらに、請求項3に係る電動車椅子は、制
御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右
の車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する
平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を右手
動トルク補正演算手段と左手動トルク補正演算手段とに
出力する係数設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【0010】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段に、平均車速演算手段と、平均車速に応じた係数を設
定する係数設定手段を備えたので、低車速領域では係数
を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の
上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操
作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大
きくしてバランスのとれた補助力を付加することがで
き、電動車椅子の直進性をさらに良くすることができ
る。
【0011】また、請求項4に係る電動車椅子は、制御
信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右の
車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する平
均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を出力す
る係数設定手段と、左電動機目標信号設定手段から出力
される左電動機目標信号に係数を掛けた値を右電動機目
標信号に作用させた右電動機補正目標信号を出力する右
電動機目標信号補正演算手段と、右電動機目標信号設定
手段から出力される右電動機目標信号に係数を掛けた値
を左電動機目標信号に作用させた左電動機補正目標信号
を出力する左電動機目標信号補正演算手段と、を備えた
ことを特徴とする。
【0012】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段に、平均車速演算手段と、係数設定手段と、左右の電
動機目標信号補正演算手段とを備えたので、低車速領域
では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且
つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに
加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では
係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加するこ
とができ、電動車椅子の直進性をなお一層良くすること
ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図1から図4は符号の向
きに見るものとする。図1は本発明に係る電動車椅子の
正面図であり、電動車椅子1(以下「車椅子1」と略記
する)は、ステップ2を含む車体フレーム3に、左右の
前部補助輪4,4及び左右の主輪5,5を回転自在に取
付け、主輪5,5にハンドリング6,6を付設したもの
で、外観は普通の手動式車椅子と同形であるが、電動の
ためのモータを主輪5,5に内蔵(詳細は後述)し、バ
ッテリ8、制御部9及びトルクセンサ11,11を備え
た点が相違する。
【0014】図2は本発明に係る車椅子の側面図であ
り、乗員Mは車体フレーム3に取付けたシート(図示せ
ず)に座り、ステップ2に足を載せた状態で、手でハン
ドリング6を操作することができる。主輪5はハブ5a
とスポーク5bとタイヤリム5cとタイヤ5dとからな
る。
【0015】前部補助輪4はいわゆる自在輪であり、車
体フレーム3のサブフレーム3aに取付けたブロック4
aと、このブロック4aに縦軸廻りに揺動可能に取付け
た揺動アーム4bと、この揺動アーム4bに軸支した補
助輪4cとからなり、車椅子の前進方向に応じて揺動
し、方向変換を円滑にする。ブロック4aをサブフレー
ム3aに沿って位置を変更することもできる。図示せぬ
シートの可能にバッテリ8及び制御部9が取付けれてい
ることをも示す。
【0016】図3は本発明に係るトルク検出機構の原理
図であり、トルク検出機構20は、タイヤリム5cに8
本のスプリング21で吊ったハンドリング6と、このハ
ンドリング6に一端が係止され、他端が車輪中央に伸び
たワイヤ22,22と、このワイヤを中継するタイヤリ
ム5c側の中継プーリ23,23と、前記トルクセンサ
11(図1参照)にワイヤ22,22の引き力を伝達す
る伝動部材(後述)と、トルクセンサ11とからなる。
【0017】先に図3の作用を説明すると、スプリング
21でニュートラル状態にあるハンドリング6を時計廻
りに強制回動(矢印)すると、ワイヤ22,22が引
かれる(矢印)。ワイヤ22,22が引かれる度合
はハンドリング6を廻す力(トルク)が強いほど大きく
なる。
【0018】図4は本発明に係る主輪のハブの拡大断面
図であり、ワイヤ22の他端とトルクセンサ11とを繋
ぐ伝動部材を説明すると、この伝動部材は、ベアリング
31のアウタレース32に形成した鍔33,33と、ベ
アリング31のインナレース34にナット35にて一端
を係止したロッド36とからなり、ロッド36は回転せ
ず、前記鍔33,33がワイヤ22,22とともに回転
する。ワイヤ22を引くことにより、ロッド36が引か
れ、トリクセンサ11がその度合を検出する。なお、ト
ルクセンサ11は車体フレーム側のボス41にナット4
2、ブラケット43及びビス44にて固定する。
【0019】次にハブに内蔵したモータ及び2段遊星減
速機構の説明をする。モータ50は、ホイルインモータ
と称するものであり、前記ボス41及びこのボス41に
一体的に取付けたチューブ45に固定したモータハウジ
ング51と、このモータハウジング51に取付けたコイ
ル52と、このコイル52を取り囲むマグネット53
と、これらのマグネット53を支えるロータ54とから
なる。詳しくは、ロータ54はマグネット53を直接支
えるカップ54aとこのカップ54aを支えるシリンダ
54bとからなる。
【0020】前記シリンダ54bの一端に刻設した第1
サンギヤ61と、前記ハウジング51の一端部に刻設し
た第1インナギヤ62と、これら第1サンギヤ61と第
1インナギヤ62とに噛合する第1プラネタリギヤ63
と、この第1プラネタリギヤ63から延びる第1キャリ
ア64とで第1遊星減速機構60を構成し、第1キャリ
ア64の一端に刻設した第2サンギヤ71と、前記ハウ
ジング51の一端部に刻設した第2インナギヤ72と、
これら第2サンギヤ71と第2インナギヤ72とに噛合
する第2プラネタリギヤ73と、この第2プラネタリギ
ヤ73から延びる第2キャリア(ハブ5aと兼用)とで
第2遊星減速機構70を構成する。第1・第2遊星減速
機構60,70で数百〜数千分の一に減速することによ
り、モータの高回転を走行に適した低回転に変換する。
【0021】図5は本発明に係る電動車椅子の全体ブロ
ック構成図である。図5において、電動車椅子1は、右
主輪回転速度センサ103と、右手動トルクセンサ11
Rと、左手動トルクセンサ11Lと、左主輪回転速度セ
ンサ106と、制御手段102と、右電動機駆動手段1
15と、左電動機駆動手段116と、右電動機117
と、左電動機118とから構成される。制御手段102
は、回転方向判別手段107と、車速演算手段108
と、A/D変換器109と、回転方向判別手段112
と、車速演算手段111と、A/D変換器110と、制
御信号処理手段120と、右電動機駆動制御手段113
と、左電動機駆動制御手段114とから構成される。制
御手段102はマイクロコンピュータ(以下マイコンと
略記)等を備え、ここで行う各種の演算および制御はマ
イコンを中心にして行う。
【0022】右主輪回転速度センサ103は右主輪5の
回転速度を検出して右主輪回転速度信号URを回転方向
判別手段107と車速演算手段108とに出力する。図
6に回転速度センサの一実施例構成図を示す。
【0023】図6の(1)と(2)は主輪回転速度セン
サの原理図を示したものであり、主輪回転速度センサは
エンコーダ・ディスクとフォト・インタラプタとを備
え、円盤の外周付近の同心円上に一定の間隔毎にそれぞ
れ所定の幅のスリット(U1,U2,U3)を設けたエ
ンコーダ・ディスクを主輪と共に回転するように主輪軸
に取り付けて図6の(1)、(2)に示すように回転す
るエンコーダ・ディスクのスリットをフォト・インタラ
プタで検出する
【0024】図6の(3)は主輪回転速度センサの順方
向回転(FW)時の主輪回転速度信号URを示し、図6の
(4)は主輪回転速度センサの逆方向回転(RV)時の
主輪回転速度信号URを示す。
【0025】回転方向判別手段107は右主輪回転速度
信号URから右主輪5の回転方向をマイコン等で判別し
て右主輪回転方向判別信号DRを制御信号処理手段12
0に出力する。右主輪5が順方向回転(FW)時の右主
輪回転速度信号URは図6の(3)に示すように、U
1,U2,U3,U1,‥の順序のパルスであり、また
右主輪5が逆方向回転(RV)時の右主輪回転速度信号
Rは図6の(4)に示すように、U3,U2,U1,
U3,‥の順序のパルスであり、回転方向判別手段10
7はこのパルスの順序から右主輪5の回転方向を判別す
る。
【0026】但し、右主輪回転速度信号URのパルス信
号U1,U2,U3のパルス幅TU1,TU2,TU3は右主
輪の加速度が考えられる通常走行の上限を超えない範囲
内でTU1<TU2<TU3であることが必要である。
【0027】車速演算手段108は右主輪回転速度セン
サ103の右主輪回転速度信号URから車速をマイコン
等で演算して右車速信号VRを制御信号処理手段120
に出力する。右主輪のFW方向回転の車速は図6の
(3)に示すパルス信号U1,U2,U3の立上がり間
の周期T0、またはパルス信号U1,U2,U3の繰返
し周期TCから演算して車速を求めることができる。ま
た、右主輪のRW方向回転の車速は図6の(4)に示す
パルス信号U3,U2,U1の立下がり間の周期T0
またはパルス信号U3,U2,U1の繰返し周期TC
ら演算して車速を求めることができる。
【0028】右手動トルクセンサ11Rは右主輪5に布
設したハンドリング6に操作した操作力の大きさと方向
を検出して右手動トルクアナログ信号THRをA/D変換
器109に出力する。A/D変換器109は右手動トル
クアナログ信号THRをデジタル信号に変換して右手動ト
ルク信号TRを制御信号処理手段120に出力する。
【0029】左手動トルクセンサ11L、左主輪回転速
度センサ106、および制御手段102の回転方向判別
手段112、車速演算手段111、A/D変換器110
は上述した右手動トルクセンサ11R、右主輪回転速度
センサ103、および制御手段102の回転方向判別手
段107、車速演算手段108、A/D変換器109と
構成および作用が同一なので説明を省略する。
【0030】図5に示すように制御信号処理手段120
は、右主輪回転方向判別信号DR、左主輪回転方向判別
信号DL、右車速信号VR、左車速信号VL、右手動トル
ク信号TRおよび左手動トルク信号TLに応じた補助力を
左右の主輪5に付加するための右電動機補正目標信号S
Rを右電動機駆動制御手段113に,また左電動機補正
目標信号SLを左電動機駆動制御手段114に出力す
る。
【0031】右電動機駆動制御手段113は右電動機補
正目標信号SRに基づいてパルス幅変調(PWM)の駆
動制御信号PWRを右電動機駆動手段115に、また左電
動機駆動制御手段114は左電動機補正目標信号SL
基づいてパルス幅変調(PWM)の駆動制御信号PWL
左電動機駆動手段116に出力する。
【0032】右電動機駆動手段115は駆動制御信号P
WRに基づいて例えば4つの電界効果トランジスタ(FE
T)で構成するバイポーラ駆動回路で右電動機117
を、また左電動機駆動手段116は駆動制御信号PWL
基づいて例えば4つの電界効果トランジスタ(FET)
で構成するバイポーラ駆動回路で左電動機118を駆動
する。
【0033】図7は請求項1に係る電動車椅子の制御信
号処理手段の要部ブロック構成図である。図7におい
て、制御信号処理手段121は、係数設定手段130
と、右手動トルク補正演算手段131と、右電動機目標
信号設定手段132と、左手動トルク補正演算手段13
3と、左電動機目標信号設定手段134とから構成す
る。
【0034】係数設定手段130は、RAMまたは書換
え可能なROM等のメモリを有し、右手動トルク信号T
Rと左手動トルク信号TLとの混合の割合を決める係数K
0を設定して右手動トルク補正演算手段131と左手動
トルク補正演算手段133とに係数K0を出力する。但
し、係数K0は1以下の数値である。
【0035】右手動トルク補正演算手段131は数1に
示す演算を行い、右手動トルク補正信号TKRを右電動機
目標信号設定手段132に出力する。
【数1】TKR=(TR+K0×TL)/(1+K0
【0036】右電動機目標信号設定手段132はRAM
または書換え可能なROM等のメモリを備え、メモリに
は右手動トルク補正信号TKRと、右主輪回転方向判断信
号DRと、右車速信号VRとのそれぞれの値に応じた右電
動機補正目標信号SRがそれぞれの値に応じた番地に記
憶されていて、右手動トルク補正信号TKRと、右主輪回
転方向判断信号DRと、右車速信号VRとのそれぞれの値
をメモリの読出し番地として右電動機補正目標信号SR
をメモリより読み出して右電動機駆動制御手段113に
出力する。
【0037】左手動トルク補正演算手段133は数2に
示す演算を行い、左手動トルク補正信号TKLを左電動機
目標信号設定手段134に出力する。
【数2】TKL=(TL+K0×TR)/(1+K0
【0038】左手動トルク補正演算手段133はRAM
または書換え可能なROM等のメモリを備え、メモリに
は左手動トルク補正信号TKLと、左主輪回転方向判断信
号DLと、左車速信号VLとのそれぞれの値に応じた左電
動機補正目標信号SLがそれぞれの値に応じた番地に記
憶されていて、左手動トルク補正信号TKLと、左主輪回
転方向判断信号DLと、左車速信号VLとのそれぞれの値
をメモリの読出し番地として左電動機補正目標信号SL
をメモリより読み出して左電動機駆動制御手段114に
出力する。
【0039】図8に手動トルク信号(T)―目標信号
(TM)特性図(テーブル1)を示す。図8に示すよう
に、左右の電動機目標信号設定手段は、小さな操作力に
電動機が追従して電動車椅子の車両の直進性を損なうこ
とのないよう所定値以下の手動トルク信号に対する目標
信号を零とする不感帯を設けてあり、所定値を超えた手
動トルク信号に対しては手動トルク信号の大きさに比例
した目標信号を出力する特性になっている。
【0040】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段121は、係数設定手段130と、右手動トルク補正
演算手段131と、右電動機目標信号設定手段132
と、左手動トルク補正演算手段133と、左電動機目標
信号設定手段134とを備え、右手動トルク補正演算手
段131は係数K0を掛けた左手動トルク信号TLを右手
動トルク信号TRに作用させた右手動トルク補正信号T
KRを右電動機目標信号設定手段132に入力し、右電動
機目標信号設定手段132は所定値以下の右手動トルク
補正信号TKRに対しては零の右電動機補正目標信号SR
を出力する不感帯を設けてあり、所定値を超えた右手動
トルク補正信号TKRの大きさに比例した右電動機補正目
標信号SRを出力し、また左手動トルク補正演算手段1
33は係数K0を掛けた右手動トルク信号TRを左手動ト
ルク信号TLに作用させた左手動トルク補正信号TKL
左電動機目標信号設定手段134に入力し、左電動機目
標信号設定手段134は右電動機目標信号設定手段13
2と同様の動作をして左電動機補正目標信号SLを出力
するので、高車速領域でもバランスのとれた補助力を付
加することができ、電動車椅子の直進性を良くすること
ができる。
【0041】図9は請求項2に係る電動車椅子の制御信
号処理手段の要部ブロック構成図である。図9におい
て、制御信号処理手段122は、右係数設定手段135
と、左係数設定手段136と、右手動トルク補正演算手
段131と、右電動機目標信号設定手段132と、左手
動トルク補正演算手段133と、左電動機目標信号設定
手段134とから構成し、図7に示す請求項1に係る電
動車椅子の制御信号処理手段121とは右係数設定手段
135と左係数設定手段136とを除いて構成、作用が
同一であるので、ここでは右係数設定手段135と左係
数設定手段136の構成、作用を説明する。
【0042】右係数設定手段135は、ROMまたは書
換え可能なROM等のメモリを有し、左車速信号VL
応じて左手動トルク信号TLの右手動トルク信号TRへの
混合の割合を決める係数KVLを設定して右手動トルク補
正演算手段131に係数KVLを出力する。
【0043】左係数設定手段136は、ROMまたは書
換え可能なROM等のメモリを有し、右車速信号VR
応じて右手動トルク信号TRの左手動トルク信号TLへの
混合の割合を決める係数KVRを設定して左手動トルク補
正演算手段133に係数KVRを出力する。但し、係数K
VLと係数KVRは1以下の数値である。
【0044】図10は車速信号(V)―係数(K)特性
図(テーブル2)を示す。図10において、VLW、VMD
およびVHIはそれぞれ低車速領域、中車速領域および高
車速領域を示し、車速信号Vが増加(VLW→VMD
HI)するに伴い、係数(K)の変化率は大きくなるよ
う予め設定されている。
【0045】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段122は、左車速信号VLに応じた係数KVLを設定す
る右係数設定手段135と、右車速信号VRに応じた係
数KV Rを設定する左係数設定手段136とを備えたの
で、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転
性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右の
ハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい
高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助
力を付加することができ、電動車椅子の直進性をより良
くすることができる。
【0046】図11は請求項3に係る電動車椅子の制御
信号処理手段の要部ブロック構成図である。図11にお
いて、制御信号処理手段123は、平均車速演算手段1
37と、係数設定手段138と、右手動トルク補正演算
手段131と、右電動機目標信号設定手段132と、左
手動トルク補正演算手段133と、左電動機目標信号設
定手段134とから構成する。図11に示す制御信号処
理手段123は、平均車速演算手段137と、係数設定
手段138とを除いた他は図7に示す請求項1に係る電
動車椅子の制御信号処理手段121および図9に示す請
求項2に係る電動車椅子の制御信号処理手段122に示
すそれらと構成、作用が同一であるので、ここでは平均
車速演算手段137と係数設定手段138の構成、作用
を説明する。
【0047】平均車速演算手段137は、加算器で右車
速信号VRと左車速信号VLの加算(VR+VL)を行い、
次に割算器で(VR+VL)を2で割算を行って平均車速
A=(VR+VL)/2を算出して平均車速VAを係数設
定手段138に出力する。但し、右主輪回転方向判断信
号DRがFW方向を示した場合は右車速信号VRは正の
値、RV方向を示した場合は右車速信号VRは負の値を取
り、左主輪回転方向判断信号DLがFW方向を示した場合
は左車速信号VLは正の値、RV方向を示した場合は左車
速信号VLは負の値を取る。
【0048】係数設定手段138は平均車速VAに応じ
て図10に示す特性の係数KVを設定し、係数KVを右手
動トルク補正演算手段131と左手動トルク補正演算手
段133とに出力する。
【0049】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段123は、左右の車速信号から平均車速VAを演算す
る平均車速演算手段と、平均車速VAに応じた係数KV
設定する係数設定手段138を備えたので、低車速領域
では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且
つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに
加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では
係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加するこ
とができ、電動車椅子の直進性をさらに良くすることが
できる。
【0050】図12は請求項4に係る電動車椅子の制御
信号処理手段の要部ブロック構成図である。図12にお
いて、制御信号処理手段124は、平均車速演算手段1
37と、係数設定手段138と、右電動機目標信号設定
手段132と、左電動機目標信号設定手段134と、右
電動機目標信号補正演算手段139と、左電動機目標信
号補正演算手段140とから構成する。
【0051】図12に示す右電動機目標信号設定手段1
32と左電動機目標信号設定手段134は図7に示す請
求項1に係る電動車椅子の制御信号処理手段121およ
び図9に示す請求項2に係る電動車椅子の制御信号処理
手段122に示すそれらと構成、作用が同一であるの
で、右電動機目標信号設定手段132と左電動機目標信
号設定手段134の説明は省略する。また、図12に示
す平均車速演算手段137と係数設定手段138は図1
1の請求項3に係る電動車椅子の制御信号処理手段12
3に示すそれらと構成、作用が同一であるので、平均車
速演算手段137と係数設定手段138の説明は省略
し、ここでは右電動機目標信号補正演算手段139と左
電動機目標信号補正演算手段140の説明を行う。
【0052】右電動機目標信号補正演算手段139は数
3に示す演算を行い、右電動機補正目標信号SRを右電
動機駆動制御手段113に出力する。
【数3】SR=(TMR+KV×TML)/(1+KV
【0053】左電動機目標信号補正演算手段140は数
4に示す演算を行い、左電動機補正目標信号SLを左電
動機駆動制御手段114に出力する。
【数4】SL=(TML+KV×TMR)/(1+KV
【0054】このように、電動車椅子の制御信号処理手
段124は、左右の車速信号から平均車速VAを演算す
る平均車速演算手段と、平均車速VAに応じた係数KV
設定する係数設定手段138を備え、且つ係数KVと左
電動機目標信号TMLで右電動機目標信号TMRを補正する
右電動機目標信号補正演算手段139と、係数KVと右
電動機目標信号TMRで左電動機目標信号TMLを補正する
左電動機目標信号補正演算手段140とを備えたので、
低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を
維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハン
ドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車
速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を
付加することができ、電動車椅子の直進性をなお一層良
くすることができる。
【0055】尚、本発明は上記実施形態の他に種々の実
施形態が考えられるが、それらはすべて本発明に含まれ
るものである。
【0056】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1に係る電動車椅子は、制御手段に主輪回
転速度センサの出力から主輪の回転方向を判別する回転
方向判別手段と、主輪の回転速度から車速を演算する車
速演算手段と、駆動制御信号を駆動手段に出力する駆動
制御手段と、をそれぞれ左右一対に有し、さらに係数を
設定する係数設定手段、左の手動トルクセンサの出力に
係数を掛けた値を右の手動トルクセンサの出力に作用さ
せた右手動トルク補正信号を出力する右手動トルク補正
演算手段、右の手動トルクセンサの出力に係数を掛けた
値を左の手動トルクセンサの出力に作用させた左手動ト
ルク補正信号を出力する左手動トルク補正演算手段、右
の電動機による右の主輪への補助力を制御する右電動機
補正目標信号を右電動機駆動制御手段に出力する右電動
機目標信号設定手段、左の電動機による左の主輪への補
助力を制御する左電動機補正目標信号を左電動機駆動制
御手段に出力する左電動機目標信号設定手段から成る制
御信号処理手段とを備え、高車速領域の車椅子の直進性
を良くすることができるので、操縦性の良い、しかも手
動走行性の良い電動車椅子を提供することができる。
【0057】また、請求項2に係る電動車椅子は、制御
信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号に応じ
た係数を右手動トルク補正演算手段に出力する係数設定
手段と、右の車速演算手段からの車速信号に応じた係数
を左手動トルク補正演算手段に出力する係数設定手段と
を備え、低車速領域では係数を小さくして左右の手動ト
ルクの相互作用を小さくして電動車椅子の回転性を維持
し、また車速の上昇とともに手動による左右のハンドリ
ングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領
域では係数を大きくして左右の手動トルクの相互作用を
大きくして高車速領域でも大きな補助力を付加すること
ができ、且つ電動車椅子の直進性をより良くすることが
できるので、操縦性のより良い、しかも手動走行性のよ
り良い電動車椅子を提供することができる。
【0058】さらに、請求項3に係る電動車椅子は、制
御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右
の車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する
平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を右手
動トルク補正演算手段と左手動トルク補正演算手段とに
出力する係数設定手段とを備え、低車速領域では係数を
小さくして左右の手動トルクの相互作用を小さくして電
動車椅子の回転性を維持し、また車速の上昇とともに手
動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミン
グがずれやすい高車速領域では係数を大きくして左右の
手動トルクの相互作用を大きくして高車速領域でも大き
な補助力を付加することができ、且つ電動車椅子の直進
性をさらに良くすることができるので、操縦性のさらに
良い、しかも手動走行性のさらに良い電動車椅子を提供
することができる。
【0059】また、請求項4に係る電動車椅子は、制御
信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右の
車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する平
均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を出力す
る係数設定手段と、左電動機目標信号設定手段から出力
される左電動機目標信号に係数を掛けた値を右電動機目
標信号に作用させた右電動機補正目標信号を右電動機駆
動制御手段に出力する右電動機目標信号補正演算手段
と、右電動機目標信号設定手段から出力される右電動機
目標信号に係数を掛けた値を左電動機目標信号に作用さ
せた左電動機補正目標信号を左電動機駆動制御手段に出
力する左電動機目標信号補正演算手段とを備え、低車速
領域では係数を小さくして左右の手動トルクの相互作用
を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、また車速の
上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操
作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大
きくして左右の手動トルクの相互作用を大きくして高車
速領域でも大きな補助力を付加することができ、且つ電
動車椅子の直進性をなお一層良くすることができるの
で、操縦性のなお一層良い、しかも手動走行性のなお一
層良い電動車椅子を提供することができる。
【0060】よって、操縦性の良い、しかも手動走行性
の良い電動車椅子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動車椅子の正面図
【図2】本発明に係る車椅子の側面図
【図3】本発明に係るトルク検出機構の原理図
【図4】本発明に係る主輪のハブの拡大断面図
【図5】本発明に係る電動車椅子の全体ブロック構成図
【図6】回転速度センサの一実施例構成図
【図7】請求項1に係る電動車椅子の制御信号処理手段
の要部ブロック構成図
【図8】手動トルク信号(T)―目標信号(TM)特性
【図9】請求項2に係る電動車椅子の制御信号処理手段
の要部ブロック構成図
【図10】車速信号(V)―係数(K)特性図
【図11】請求項3に係る電動車椅子の制御信号処理手
段の要部ブロック構成図
【図12】請求項4に係る電動車椅子の制御信号処理手
段の要部ブロック構成図
【符号の説明】 1…電動車椅子、2…ステップ、3…車体フレーム、3
a…サブフレーム、4…前部補助輪、4a…ブロック、
4b…揺動アーム、4c…補助輪、5…主輪、5a…ハ
ブ、5b…スポーク、5c…タイヤリム、5d…タイ
ヤ、6…ハンドリング、8…バッテリ、11R…右手動
トルクセンサ、11L…左手動トルクセンサ、20…ト
ルク検出機構、21…スプリング、22…ワイヤ、23
…中継プーリ、31…ベアリング、32…アウタレー
ス、33…鍔、34…インナレース、35…ナット、3
6…ロッド、41…ボス、42…ナット、 43…ブラ
ケット、44…ビス、45…チューブ、50…モータ、
51…モータハウジング、52…コイル、53…マグ
ネット、 54…ロータ、54a…カップ、54b…シ
リンダ、60…第1遊星減速機構、61…第1サンギ
ヤ、62…第1インナギヤ、63…第1プラネタリギ
ヤ、64…第1キャリア、70…第2遊星減速機構、7
1…第2サンギヤ、 72…第2インナギヤ、73…第
2プラネタリギヤ、1…電動車椅子、102…制御手
段、103…右主輪回転速度センサ、106…左主輪回
転速度センサ、107…回転方向判別手段、108…車
速演算手段、109…A/D変換器、110…A/D変
換器、111…車速演算手段、112…回転方向判別手
段、113…右電動機駆動制御手段、114…左電動機
駆動制御手段、115…右電動機駆動手段、116…左
電動機駆動手段、117…右電動機、118…左電動
機、124…制御信号処理手段、130…係数設定手
段、131…右手動トルク補正演算手段、132…右電
動機目標信号設定手段、133…左手動トルク補正演算
手段、134…左電動機目標信号設定手段、135…右
係数設定手段、136…左係数設定手段、137…平均
車速演算手段、138…係数設定手段、139…右電動
機目標信号補正演算手段、140…左電動機目標信号補
正演算手段、DL…左主輪回転方向判別信号、DR…右主
輪回転方向判別信号、FET…電界効果トランジスタ、
W…順方向回転、K0,KV,KVL,KVR…係数、M…
乗員、PDL…左電動機駆動信号、PWM…パルス幅変調
器、PDR…右電動機駆動信号、PWL…駆動制御信号、P
WR…駆動制御信号、RV…逆方向回転、SL…左電動機補
正目標信号、SR…右電動機補正目標信号、T…手動ト
ルク信号、T0…周期、TC…繰返し周期、THR…右手動
トルクアナログ信号、TKL…左手動トルク補正信号、T
KR…右手動トルク補正信号、TL…左手動トルク信号、
M…目標信号、TML…左電動機目標信号、TMR…右電
動機目標信号、TR…右手動トルク信号、TU1,TU2,T
U3…パルス幅、U1,U2,U3…スリット、U…主
輪回転速度信号、V…車速信号、V…平均車速、VL
…左車速信号、VHI…高車速領域、VLW…低車速領域、
MD…中車速領域、VR…右車速信号。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体を人力で操作するためのハンドリン
    グを付設した主輪とこの主輪の回転速度を検出する回転
    速度センサと、前記ハンドリングに加える操作力を検出
    する手動トルクセンサと、前記主輪に補助力を付加する
    電動機と、前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、
    この駆動制御手段からの信号によって前記電動機を駆動
    する駆動手段と、をそれぞれ左右一対に備えると共に、
    前記電動機による補助力の大きさと方向を決める目標信
    号を前記回転速度センサおよび前記手動トルクセンサか
    らの信号に基づいた値によって設定する目標信号設定手
    段をそれぞれ左右一対に有する制御信号処理手段を備え
    た電動車椅子において、 前記制御信号処理手段は、所定係数を設定する係数設定
    手段と、一方の前記手動トルクセンサの出力と前記所定
    係数に基づいて他方の前記手動トルクセンサの出力を補
    正する一対の手動トルク補正演算手段と、を備えたこと
    を特徴とする電動車椅子。
  2. 【請求項2】 前記制御信号処理手段は、左の前記回転
    速度センサからの信号に応じた係数を設定する右の係数
    設定手段と、右の前記回転速度センサからの信号に応じ
    た係数を設定する左の係数設定手段と、を有し、左の前
    記手動トルクセンサの出力と右の前記係数に基づいて右
    の前記手動トルクセンサの出力を補正する右の前記手動
    トルク補正演算手段と、右の前記手動トルクセンサの出
    力と左の前記係数に基づいて左の前記手動トルクセンサ
    の出力を補正する左の前記手動トルク補正演算手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の電動車椅子。
  3. 【請求項3】 前記制御信号処理手段は、左右の前記回
    転速度センサからの信号に基づいて平均車速を演算する
    平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を設定
    する係数設定手段と、一方の前記手動トルクセンサの出
    力と前記係数に基づいて他方の前記手動トルクセンサの
    出力を補正する一対の前記手動トルク補正演算手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の電動車椅子。
  4. 【請求項4】 前記制御信号処理手段は、左右の前記回
    転速度センサからの信号に基づいて平均車速を演算する
    前記平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を
    設定する前記係数設定手段と、一方の前記目標信号設定
    手段の出力と前記係数に基づいて他方の前記目標信号設
    定手段の出力を補正する一対の目標信号補正演算手段
    と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電動車椅
    子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003294491A (ja) * 2002-03-04 2003-10-15 Independence Technology Llc センサ
JP2006116185A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Sanyo Electric Co Ltd 電動車両用駆動装置及びこれを具えた電動車椅子
US7686145B2 (en) 2005-09-21 2010-03-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Drive device for electrically movable vehicles and electric wheelchair having same
US7870917B2 (en) 2004-10-25 2011-01-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Drive device for electrically movable vehicles and electric wheelchair having same

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