JPH09248320A

JPH09248320A - 電動車椅子

Info

Publication number: JPH09248320A
Application number: JP8059735A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 弘志田中; Kaoru Hatanaka; 薫畑中; Chiaki Kumagai; 千昭熊谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JP3662658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】右主輪回転速度センサ１０３と、左主輪回転
速度センサ１０６と、右手動トルクセンサ１１Ｒと、左
手動トルクセンサ１１Ｌと、右姿勢制御用荷重センサ手
段１８０と、左姿勢制御用荷重センサ手段１８１と、左
右の制御信号処理手段を有する制御手段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。【解決手段】車椅子の車輪に掛かる荷重を検出してこ
の検出した荷重とハンドリングに加える操作力と車速と
に基づいて電動機による補助力を制御することによって
傾斜した走行路でも主輪に適切な補助力を付加して走行
フィーリングの良好な電動車椅子を提供することにあ
る。

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】従来の電動車椅子において、乗員の手で
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特開平
６−３０４２０５号公報に開示されているように知られ
ている。

【０００３】図１６に従来の電動車椅子の制御系の全体
ブロック構成図を示す。図１６において、電動車椅子２
００は、右主輪回転速度センサ２０３、左主輪回転速度
センサ２０６、右手動トルクセンサ２１１Ｒ、左手動ト
ルクセンサ２１１Ｌ、回転方向判別手段（２０７，２１
２）、車速演算手段（２０８，２１１）、Ａ／Ｄ変換器
（２０９，２１０）、右制御信号処理手段２２０と左制
御信号処理手段２２１とからなる制御手段２０２、右駆
動制御手段２１３、左駆動制御手段２１４、右電動機駆
動手段２１５、左電動機駆動手段２１６、右電動機２１
７、左電動機２１８とから構成されている。

【０００４】電動車椅子２００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われている。

【０００５】右主輪回転速度センサ２０３は右主輪の回
転速度を検出して右主輪回転速度信号Ｕ_Rを回転方向判
別手段２０７と車速演算手段２０８とに出力する。

【０００６】回転方向判別手段２０７は右主輪回転速度
信号Ｕ_Rから右主輪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Ｄ_Rを右制御信号処理手段２２
０に出力する。車速演算手段２０８は右主輪回転速度セ
ンサ２０３の右主輪回転速度信号Ｕ_Rから車速をマイコ
ン等で演算して右車速信号Ｖ_Rを右制御信号処理手段２
２０に出力する。

【０００７】右手動トルクセンサ２１１Ｒは右主輪に布
設したハンドリング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Ｔ_PRをＡ／Ｄ変換器
２０９に出力する。Ａ／Ｄ変換器２０９は右手動トルク
アナログ信号Ｔ_PRをデジタル信号に変換して右手動トル
ク信号Ｔ_Rを右制御信号処理手段２２０に出力する。

【０００８】左主輪回転速度センサ２０６、左手動トル
クセンサ２１１Ｌ、回転方向判別手段２１２、車速演算
手段２１１、Ａ／Ｄ変換器２１０は上述した右主輪回転
速度センサ２０３、右手動トルクセンサ２１１Ｒ、回転
方向判別手段２０７、車速演算手段２０８、Ａ／Ｄ変換
器２０９と構成および作用が同一である。

【０００９】右制御信号処理手段２２０は、右主輪回転
方向判別信号Ｄ_R、右車速信号Ｖ_R、右手動トルク信号Ｔ
_Rとに応じた補助力を右の主輪に付加するための制御信
号Ｓ_Rを右駆動制御手段２１３に出力し、また左制御信
号処理手段２２１は、左主輪回転方向判別信号Ｄ_L、左
車速信号Ｖ_L、左手動トルク信号Ｔ_Lとに応じた補助力を
左の主輪に付加するための制御信号Ｓ_Lを左駆動制御手
段２１４に出力する。

【００１０】右駆動制御手段２１３は制御信号Ｓ_Rに基
づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）の右駆動制御信号Ｐ_WRを
右電動機駆動手段２１５に出力し、また左駆動制御手段
２１４は制御信号Ｓ_Lに基づいてパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）の左駆動制御信号Ｐ_WLを左電動機駆動手段２１６に
出力する。

【００１１】右電動機駆動手段２１５は右駆動制御信号
Ｐ_WRに基づいて例えば４つの電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）で構成するバイポーラ駆動回路で右電動機２１７
を駆動し、また左電動機駆動手段２１６は左駆動制御信
号Ｐ_WLに基づいて例えば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２
１８を駆動する。

【００１２】図１７に車速信号Ｖ（Ｖ_LW，Ｖ_MD，Ｖ_HI）
をパラメータとした手動トルク信号（Ｔ）―制御信号
（Ｓ）特性図を示す。図１７において、車速信号ＶのＶ
_LW，Ｖ_MDおよびＶ_HI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、手動トルク信号Ｔが同じであ
っても、車速信号Ｖが増加（Ｖ_LW→Ｖ_MD→Ｖ_HI）するに
伴い、制御信号Ｓは減少するよう予め設定されている。
また、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Ｔに対する制御信号Ｓを零とする不感帯を設け
てある。

【００１３】電動車椅子の制御信号処理手段は、低車速
領域（Ｖ_LW）では手動トルク信号Ｔに対して大きな補助
力が得られるよう大きな制御信号Ｓを出力し、一方、高
車速領域（Ｖ_HI）では手動トルク信号Ｔに対して補助力
を抑えるように小さな制御信号Ｓを出力して良好な車両
の操作性が得られるよう構成されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動車椅子は、
乗員の手によってハンドリングに加える操作力と車速と
に基づいて電動機による補助力を決定するために傾斜し
た走行路の場合、補助力による加速度で車椅子に生じる
荷重が車椅子の前後、または左右の車輪に過度に偏って
掛かる虞があり、走行フィーリングを損なうという課題
がある。

【００１５】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、車椅子の車輪に掛かる
荷重を検出してこの検出した荷重とハンドリングに加え
る操作力と車速とに基づいて電動機による補助力を制御
することによって傾斜した走行路でも主輪に適切な補助
力を付加して走行フィーリングの良好な電動車椅子を提
供することにある。

【００１６】

【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、姿勢制御用荷重センサ
手段に、前部補助輪の浮きを検出を検出するための荷重
センサを前部補助輪に取り付けてこの前部補助輪の浮き
を検出して浮き検出パルス信号を出力する前部補助輪荷
重センサを備えると共に、制御信号処理手段に、回転速
度センサおよび手動トルクセンサからの信号の値に基づ
いて電動機による補助力の大きさと方向を決める目標信
号を設定する目標信号設定手段と、姿勢制御用荷重セン
サ手段から得られる浮き検出パルス信号のパルス幅を計
測してパルス幅信号を出力するパルス幅計測手段と、こ
のパルス幅計測手段からのパルス幅信号に基づいて係数
を設定してこの係数を出力する係数設定手段と、目標信
号設定手段から出力する目標信号に係数設定手段から出
力する係数を乗算して制御信号を出力する乗算手段と、
を備えたことを特徴とする。

【００１７】電動車椅子の姿勢制御用荷重センサ手段に
前部補助輪荷重センサを備えると共に、制御信号処理手
段に、目標信号設定手段とパルス幅計測手段と係数設定
手段と乗算手段とを備えたので、車椅子の前部補助輪の
浮きを検出する浮き検出パルス信号と操作力と車速とに
基づいて電動機による補助力を制御することによって主
輪に適切な補助力を付加することができる。

【００１８】請求項２に係る電動車椅子は、姿勢制御用
荷重センサ手段に、前部補助輪に掛かる荷重を検出する
ための荷重センサを前部補助輪に取り付けてこの前部補
助輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する
前部補助輪荷重センサと、この前部補助輪荷重センサか
ら得られる荷重センサ信号をデジタルに変換してデジタ
ルの荷重センサ信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、を備え
ると共に、制御信号処理手段に、回転速度センサおよび
手動トルクセンサからの信号の値に基づいて電動機によ
る補助力の大きさと方向を決める目標信号を設定する目
標信号設定手段と、姿勢制御用荷重センサ手段から得ら
れるデジタルの荷重センサ信号に含まれる高域周波数成
分を減衰させて低域周波数成分を出力するローパスフィ
ルタと、このローパスフィルタからの荷重信号に基づい
て係数を設定してこの係数を出力する係数設定手段と、
目標信号設定手段から出力する目標信号に係数設定手段
から出力する係数を乗算して制御信号を出力する乗算手
段と、を備えたことを特徴とする。

【００１９】電動車椅子の姿勢制御用荷重センサ手段
に、前部補助輪荷重センサとＡ／Ｄ変換器とを備えると
共に、制御信号処理手段に、目標信号設定手段とローパ
スフィルタと係数設定手段と乗算手段とを備えたので、
車椅子の前部補助輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ
信号と操作力と車速とに基づいて電動機による補助力を
連続的に制御することによって主輪により適切な補助力
を付加することができる。

【００２０】請求項３に係る電動車椅子は、姿勢制御用
荷重センサ手段に、前部補助輪に掛かる荷重を検出する
ための荷重センサを前部補助輪に取り付けてこの前部補
助輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する
前部補助輪荷重センサと、この前部補助輪荷重センサか
ら得られる荷重センサ信号をデジタルに変換してデジタ
ルの荷重センサ信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、主輪に
掛かる荷重を検出するための荷重センサを主輪に取り付
けてこの主輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を
出力する主輪荷重センサと、この主輪荷重センサから得
られる荷重センサ信号をデジタルに変換してデジタルの
荷重センサ信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、を備えると
共に、制御信号処理手段に、回転速度センサおよび手動
トルクセンサからの信号の値に基づいて電動機による補
助力の大きさと方向を決める目標信号を設定する目標信
号設定手段と、姿勢制御用荷重センサ手段から得られる
デジタルの前部補助輪に掛かる荷重の荷重センサ信号と
主輪に掛かる荷重の荷重センサ信号との比率を演算して
荷重比率信号を出力する除算手段と、この除算手段から
得られる荷重比率信に含まれる高域周波数成分を減衰さ
せて低域周波数成分を出力するローパスフィルタと、こ
のローパスフィルタからの荷重比率信号に基づいて係数
を設定してこの係数を出力する係数設定手段と、目標信
号設定手段から出力する目標信号に係数設定手段から出
力する係数を乗算して制御信号を出力する乗算手段と、
を備えたことを特徴とする。

【００２１】電動車椅子の姿勢制御用荷重センサ手段
に、前部補助輪荷重センサと主輪荷重センサとＡ／Ｄ変
換器とを備えると共に、制御信号処理手段に、目標信号
設定手段と除算手段とローパスフィルタと係数設定手段
と乗算手段とを備えたので、車椅子の前部補助輪に掛か
る荷重を検出した荷重センサ信号と主輪に掛かる荷重を
検出した荷重センサ信号と操作力と車速とに基づいて電
動機による補助力を制御することによって車椅子の前後
方向への電動機の補助力による過度な加速度の発生を防
止して主輪に適切な補助力を付加することができる。

【００２２】請求項４に係る電動車椅子は、姿勢制御用
荷重センサ手段に、前部補助輪に掛かる荷重を検出する
ための荷重センサを前部補助輪に取り付けてこの前部補
助輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する
前部補助輪荷重センサと、この前部補助輪荷重センサか
ら得られる荷重センサ信号をデジタルに変換してデジタ
ルの荷重センサ信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、主輪に
掛かる荷重を検出するための荷重センサを主輪に取り付
けてこの主輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を
出力する主輪荷重センサと、この主輪荷重センサから得
られる荷重センサ信号をデジタルに変換してデジタルの
荷重センサ信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、を備えると
共に、制御手段に、右車輪に掛かる全荷重と左車輪に掛
かる全荷重との差分を演算して差分荷重信号を出力する
差分演算手段と、この差分演算手段から得られる差分荷
重信号に含まれる高域周波数成分を減衰させて低域周波
数成分を出力するローパスフィルタと、からなる差分荷
重演算手段と、回転速度センサおよび手動トルクセンサ
からの信号の値に基づいて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設定する目標信号設定手段
と、姿勢制御用荷重センサ手段から得られるデジタルの
前部補助輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と主
輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号との加算をし
て加算した荷重信号を出力する加算手段と、差分荷重演
算手段から得られる差分荷重信号に基づいて係数を設定
してこの係数を出力する係数設定手段と、目標信号設定
手段から出力する目標信号に係数設定手段から出力する
係数を乗算して制御信号を出力する乗算手段と、からな
る制御信号処理手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２３】電動車椅子の姿勢制御用荷重センサ手段
に、前部補助輪荷重センサと主輪荷重センサとＡ／Ｄ変
換器とを備えると共に、制制手段に、差分演算手段とロ
ーパスフィルタとからなる差分荷重演算手段と、目標信
号設定手段と加算手段と係数設定手段と乗算手段とから
なる制御信号処理手段と、を備えたので、車椅子の前部
補助輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と主輪に
掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と操作力と車速と
に基づいて電動機による補助力を制御することによって
車椅子の左右方向への電動機の補助力による過度な荷重
の発生を防止して左右の主輪に適切な補助力を付加する
ことができる。

【００２４】

【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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】図５は本発明に係る前部補助輪荷重センサ
の模式説明図である。図５において、前部補助輪荷重セ
ンサ８０は、揺動アーム４ｂ、補助輪４ｃ、リミットス
イッチ（リミットＳＷ）８１、接触子８２、スプリング
８３、ソケット８４等から成り、揺動アーム４ｂと補助
輪４ｃとに掛かる荷重に応じてスプリング８３が伸縮し
て接触子８２を上下動させ、上下動する接触子８２でリ
ミットＳＷ８１のオン／オフを行う。

【００３３】揺動アーム４ｂと補助輪４ｃとに掛かる荷
重に応じた連続した値を検出する場合はリミットＳＷ８
１の代りに接触子８２に連動する可変抵抗器、或は接触
子８２に永久磁石等を備え、リミットＳＷ８１の代りに
磁気センサを用いる。

【００３４】図６は本発明に係る電動車椅子の制御系の
全体ブロック構成図である。図６において、電動車椅子
１は、右主輪回転速度センサ１０３、左主輪回転速度セ
ンサ１０６、右手動トルクセンサ１１Ｒ、左手動トルク
センサ１１Ｌ、回転方向判別手段（１０７，１１２）、
車速演算手段（１０８，１１１）、Ａ／Ｄ変換器（１０
９，１１０）、右姿勢制御用荷重センサ手段１８０、左
姿勢制御用荷重センサ手段１８１、右制御信号処理手段
１２０と左制御信号処理手段１２１とからなる制御手段
１０２、右駆動制御手段１１３、左駆動制御手段１１
４、右電動機駆動手段１１５、左電動機駆動手段１１
６、右電動機１１７、左電動機１１８とから構成されて
いる。

【００３５】図６の右主輪回転速度センサ１０３、左主
輪回転速度センサ１０６、右手動トルクセンサ１１Ｒ、
左手動トルクセンサ１１Ｌ、回転方向判別手段（１０
７，１１２）、車速演算手段（１０８，１１１）、Ａ／
Ｄ変換器（１０９，１１０）、右駆動制御手段１１３、
左駆動制御手段１１４、右電動機駆動手段１１５、左電
動機駆動手段１１６、右電動機１１７、左電動機１１８
は、従来の電動車椅子の制御系の全体ブロック構成図例
として示した図１６の右主輪回転速度センサ２０３、左
主輪回転速度センサ２０６、右手動トルクセンサ２１１
Ｒ、左手動トルクセンサ２１１Ｌ、回転方向判別手段
（２０７，２１２）、車速演算手段（２０８，２１
１）、Ａ／Ｄ変換器（２０９，２１０）、右駆動制御手
段２１３、左駆動制御手段２１４、右電動機駆動手段２
１５、左電動機駆動手段２１６、右電動機２１７、左電
動機２１８と構成および作用が同一あり、既に説明して
あるので、ここでの説明を省略する。

【００３６】また、本発明に係る実施の形態例として図
７，図１０，図１２，図１４に示す左右の姿勢制御用荷
重センサ手段と左右の制御信号処理手段において、左と
右の構成および作用は同一なので、以下右姿勢制御用荷
重センサ手段と右制御信号処理手段の構成および作用の
説明のみを行い、左姿勢制御用荷重センサ手段と左制御
信号処理手段の説明は省略する。

【００３７】電動車椅子１はマイクロコンピュータ（以
下マイコンと略記）等を備え、本発明に係る制御手段で
行う各種の演算および制御はこのマイコンを中心にして
行う。

【００３８】図７は請求項１に係る電動車椅子の姿勢制
御用荷重センサ手段と制御信号処理手段の要部ブロック
構成図である。図８は請求項１に係る電動車椅子の姿勢
制御用荷重センサ手段の浮き検出パルス信号とクロック
信号との関係を示した説明図である。図９は請求項１に
係る電動車椅子の係数Ｋ−時間ｔ特性図である。図９に
おいて、図８に示すクロックＣＫ（ｔ_N）の分解能に基
づいて係数Ｋの特性を図示した場合、連続的な直線およ
び曲線として表わすことはできないが、説明の都合上図
８に示すクロックＣＫ（ｔ_N）の分解能より十分細かい
ものとして図示した。

【００３９】図７において、右姿勢制御用荷重センサ手
段１８２は前部補助輪荷重センサ１８２Ａを備え、右制
御信号処理手段１２２は目標信号設定手段１３０と、パ
ルス幅計測手段１３１と、係数設定手段１３２と、乗算
手段１３３とから構成する。

【００４０】前部補助輪荷重センサ１８２Ａは、図５に
示すように前部補助輪４に荷重センサを取り付けて前部
補助輪４に掛かる荷重が所定荷重値を超えている場合、
リミットＳＷ８１がオン状態となって本実施の形態例で
は図８に示すようにＬレベルの浮き検出パルス信号Ｌ_W
を出力し、前部補助輪４に掛かる荷重が所定荷重値以下
になると前部補助輪の浮き上がりと見做してリミットＳ
Ｗ８１をオフ状態となってＨレベルの浮き検出パルス信
号Ｌ_Wを出力する。

【００４１】目標信号設定手段１３０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
動トルク信号Ｔ_Rと、右主輪回転方向判断信号Ｄ_Rと、右
車速信号Ｖ_Rとのそれぞれの値に応じた目標信号Ｔ_MRが
右手動トルク信号Ｔ_Rと、右主輪回転方向判断信号Ｄ
_Rと、右車速信号Ｖ_Rとのそれぞれの値に応じた番地に記
憶されていて、手動トルク信号Ｔ_Rと、右主輪回転方向
判断信号Ｄ_Rと、右車速信号Ｖ_Rとのそれぞれの値をメモ
リの読出し番地として目標信号Ｔ_MRをメモリより読み出
して乗算手段１３３に出力する。

【００４２】目標信号設定手段１３０は、従来の技術と
して図１７に示した、車速信号Ｖ（Ｖ_LW，Ｖ_MD，Ｖ_HI）
をパラメータとした手動トルク信号（Ｔ）―制御信号
（Ｓ）｛目標信号（Ｔ_MR）｝特性を持ち、車速信号Ｖの
Ｖ_LW，Ｖ_MDおよびＶ_HI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、手動トルク信号Ｔが同じで
あっても、車速信号Ｖが増加（Ｖ_LW→Ｖ_MD→Ｖ_HI）する
に伴い、目標信号Ｔ_MRは減少するよう予め設定されてお
り、また、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Ｔに対する目標信号Ｔ_MRを零とする不感帯
を設けてある。

【００４３】パルス幅計測手段１３１は図８に示す前部
補助輪荷重センサ１８２Ａからの浮き検出パルス信号Ｌ
_W（Ｌ_R）のＬレベルとＨレベルとのパルス幅を計測して
パルス幅信号Ｐ_HRを係数設定手段１３２に出力する。パ
ルス幅計測手段１３１は、図８に示すようにクロック信
号ＣＫでＬレベルおよびＨレベルとのパルス幅を計測す
る。

【００４４】係数設定手段１３２は、ＲＡＭまたは書換
え可能なＲＯＭ等のメモリと演算手段とを備え、メモリ
にはパルス幅信号Ｐ_H（Ｐ_HR）の値に応じた特性値Ｋ
_F（Ｋ_FR）をパルス幅信号Ｐ_Hの値に応じた番地に記憶
し、パルス幅信号Ｐ_Hをメモリの読出し番地として特性
値Ｋ_Fをメモリより読み出して演算手段で数１に示す演
算を行い図９に示す係数Ｋ（Ｋ_R）を乗算手段１３３に
出力する。

【００４５】

【数１】Ｋ（ｔ_N）＝Ｋ（ｔ_N-1）±Ｋ_F（ｔ_N）但し、０≦Ｋ（ｔ_N）≦１

【００４６】数１において、クロックＣＫ（ｔ_N）時点
の係数ＫをＫ（ｔ_N）、特性値Ｋ_FをＫ_F（ｔ_N）、クロッ
クＣＫ（ｔ_N-1）をクロックＣＫ（ｔ_N）より１クロック
前の時点とし、クロックＣＫ（ｔ_N-1）時点の係数Ｋを
Ｋ（ｔ_N-1）とし、パルス幅信号Ｐ_HがＬレベルであれば
特性値Ｋ_F（ｔ_N）は加算、Ｈレベルであれば特性値Ｋ_F
（ｔ_N）は減算とする。

【００４７】前部補助輪荷重センサ１８２Ａから出力す
る浮き検出パルス信号Ｌ_Rが図８に示す浮き検出パルス
幅信号Ｌ_Wの場合、係数設定手段１３２から出力する係
数Ｋを図９に示す。

【００４８】パルス幅計測手段１３１は浮き検出パルス
信号Ｌ_Wの期間Ｐ_AをクロックＣＫ（ｔ₀）までＬレベル
として検出し、そのパルス幅を計測してパルス幅信号Ｐ
_H（Ｐ_HR）を係数設定手段１３２に出力する。

【００４９】係数設定手段１３２はパルス幅計測手段１
３１から出力されたパルス幅信号Ｐ_Hに基づいて係数設
定手段１３２にあるメモリから特性値Ｋ_F（ｔ₀）＝０を
読み出して数１に示す演算を行い係数Ｋ（ｔ₀）＝１を
クロックＣＫ（ｔ₁）まで乗算手段１３３に出力する。

【００５０】次にパルス幅計測手段１３１は浮き検出パ
ルス信号Ｌ_Wの期間Ｐ_BをクロックＣＫ（ｔ₁）でＨレベ
ルとして検出し、クロックＣＫ（ｔ₂）までのそのパル
ス幅を計測してパルス幅信号Ｐ_Hを係数設定手段１３２
に出力する。係数設定手段１３２はパルス幅信号Ｐ_Hに
基づいて係数設定手段１３２にあるメモリから特性値Ｋ
_F（ｔ₁），Ｋ_F（ｔ₂）を読み出して数１に示す演算を行
い、図９に示すように所定の直線特性Ｃ_H1あるいは曲線
特性Ｃ_H2でクロックＣＫ（ｔ₁）からクロックＣＫ
（ｔ₃）まで減少する係数Ｋ（ｔ₁），Ｋ（ｔ₂）を乗算
手段１３３に出力する。

【００５１】次にパルス幅計測手段１３１は浮き検出パ
ルス信号Ｌ_Wの期間Ｐ_CをクロックＣＫ（ｔ₃）でＬレベ
ルとして検出し、そのパルス幅を計測してパルス幅信号
Ｐ_Hを係数設定手段１３２に出力する。係数設定手段１
３２はパルス幅信号Ｐ_Hに基づいて係数設定手段１３２
にあるメモリから特性値Ｋ_F（ｔ₃）を読み出して数１に
示す演算を行い、図９に示すように所定の直線特性Ｃ_H1
あるいは曲線特性Ｃ_H2でクロックＣＫ（ｔ₃）からクロ
ックＣＫ（ｔ₄）まで増加する係数Ｋ（ｔ₄）を乗算手段
１３３に出力する。

【００５２】次にパルス幅計測手段１３１は浮き検出パ
ルス信号Ｌ_Wの期間Ｐ_DをクロックＣＫ（ｔ₄）でＨレベ
ルとして検出し、クロックＣＫ（ｔ₈）までのそのパル
ス幅を計測してパルス幅信号Ｐ_Hを係数設定手段１３２
に出力する。係数設定手段１３２はパルス幅信号Ｐ_Hに
基づいて係数設定手段１３２にあるメモリから特性値Ｋ
_F（ｔ₄），Ｋ_F（ｔ₅），Ｋ_F（ｔ₆），Ｋ_F（ｔ₇）,Ｋ
_F（ｔ₈）を読み出して数１に示す演算を行い、図９に示
すように所定の直線特性Ｃ_H1あるいは曲線特性Ｃ_H2でク
ロックＣＫ（ｔ₄）からクロックＣＫ（ｔ₉）まで減少す
る係数Ｋ（ｔ₄），Ｋ（ｔ₅），Ｋ（ｔ₆），Ｋ（ｔ₇）,
Ｋ（ｔ₈）を乗算手段１３３に出力する。

【００５３】乗算手段１３３は目標信号設定手段１３０
から出力する目標信号Ｔ_MRに係数設定手段１３２から出
力する係数Ｋ_Rを乗じてその結果を制御信号Ｓ_Rとして右
駆動制御手段２１３に出力する。前部補助輪の浮き上が
りが前部補助輪荷重センサで検出されない場合にはハン
ドリングに加える操作力等に基づいて設定される目標信
号を制御信号として駆動制御手段に出力し、この制御信
号に基づいた補助力を電動機で発生させて主輪に付加す
る。一方、前部補助輪の浮き上がりが前部補助輪荷重セ
ンサで検出される場合にはハンドリングに加える操作力
等に基づいて設定される目標信号に、前部補助輪荷重セ
ンサから出力する浮き検出パルス信号に基づいて設定さ
れる係数を乗じて前部補助輪の浮き上がりを防止するよ
うに制御信号を減少させて電動機で発生させる補助力を
小さくする。

【００５４】このように、電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段に前部補助輪荷重センサを備えると共に、制
御信号処理手段に、目標信号設定手段とパルス幅計測手
段と係数設定手段と乗算手段とを備えたので、車椅子の
前部補助輪の浮きを検出する浮き検出パルス信号と操作
力と車速とに基づいて電動機による補助力を制御するこ
とによって主輪に適切な補助力を付加することができ
る。

【００５５】図１０は請求項２に係る電動車椅子の姿勢
制御用荷重センサ手段と制御信号処理手段の要部ブロッ
ク構成図である。図１１は請求項２に係る電動車椅子の
係数設定手段の係数Ｋ−荷重センサ信号Ｌ_S特性図であ
る。図１０において、右姿勢制御用荷重センサ手段１８
４は前部補助輪荷重センサ１８４Ａと、Ａ／Ｄ変換器１
８４Ｂとを備え、右制御信号処理手段１２４は目標信号
設定手段１３８と、ローパスフィルタ１３９と、係数設
定手段１４０と、乗算手段１４１とから構成する。図１
０における目標信号設定手段１３８は請求項１に係る図
７で説明した目標信号設定手段１３０と構成および作用
が同一なので、ここでの説明を省略する。

【００５６】前部補助輪荷重センサ１８４Ａは、図５に
示すように前部補助輪４に荷重センサを取り付け、リミ
ットＳＷ８１の代りに接触子８２に連動する可変抵抗
器、或は接触子８２に永久磁石等を備え、リミットＳＷ
８１の代りに磁気センサを用いて前部補助輪４に掛かる
荷重を検出して荷重センサ信号Ｌ_0SRをＡ／Ｄ変換器１
８４Ｂに出力し、Ａ／Ｄ変換器１８４Ｂは荷重センサ信
号Ｌ_0SRをデジタルに変換して荷重センサ信号Ｌ_SRを右
制御信号処理手段１２４のローパスフィルタ１３９に出
力する。

【００５７】ローパスフィルタ１３９は、Ａ／Ｄ変換器
１８４Ｂから出力された荷重センサ信号Ｌ_SRに含まれる
高域周波数成分を減衰させて阻止し、低域周波数成分を
通過させた荷重信号Ｌ_SFRを係数設定手段１４０に出力
する。

【００５８】係数設定手段１４０は図１１に示す係数Ｋ
（Ｋ_R）−荷重センサ信号Ｌ_S（Ｌ_SF _R）特性の係数を設
定する。係数設定手段１４０は荷重信号Ｌ_Sに基づいて
係数設定手段１４０にあるメモリから特性値Ｋ_Fを読み
出して数１に示す演算を行い、図１１に示すような所定
の直線特性Ｃ_H3あるいは曲線特性Ｃ_H4の係数Ｋを乗算手
段１３３に出力する。

【００５９】図１１において、荷重センサ信号Ｌ_Sが所
定荷重値Ｌ_S2を超える領域では係数Ｋ＝１であり、荷重
センサ信号Ｌ_Sが所定荷重値Ｌ_S2以下の領域における係
数Ｋは荷重センサ信号Ｌ_Sの減少に伴い特性Ｃ_H3あるい
は特性Ｃ_H4のように減少する。特性Ｃ_H3では、荷重セン
サ信号Ｌ_Sが所定荷重値Ｌ_S1で係数Ｋは零になり、特性
Ｃ_H4では、荷重センサ信号Ｌ_Sが所定荷重値Ｌ_S2以下の
領域において荷重センサ信号Ｌ_Sの減少に伴い係数Ｋ
は、なだらかな傾斜で減衰し、中域で大きく減衰し、再
びなだらかな傾斜で減衰して零に収束する。

【００６０】乗算手段１４１は目標信号設定手段１３８
から出力する目標信号ＴMRに係数設定手段１４０から出
力する係数ＫRを乗じてその結果を制御信号ＳRとして右
駆動制御手段２１３に出力する。前部補助輪に掛かる荷
重を前部補助輪荷重センサで検出して所定値を超える荷
重であれば、ハンドリングに加える操作力等に基づいて
設定される目標信号を制御信号として駆動制御手段に出
力し、この制御信号に基づいた補助力を電動機で発生さ
せて主輪に付加する。一方、前部補助輪に掛かる荷重が
所定値以下の場合にはハンドリングに加える操作力等に
基づいて設定される目標信号に、前部補助輪荷重センサ
から出力する荷重センサ信号に基づいて設定される係数
を乗じて前部補助輪の浮き上がりを防止するように制御
信号を減少させて電動機で発生させる補助力を小さくす
る。

【００６１】このように、電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段に、前部補助輪荷重センサとＡ／Ｄ変換器と
を備えると共に、制御信号処理手段に、目標信号設定手
段とローパスフィルタと係数設定手段と乗算手段とを備
えたので、車椅子の前部補助輪に掛かる荷重を検出した
荷重センサ信号と操作力と車速とに基づいて電動機によ
る補助力を連続的に制御することによって主輪により適
切な補助力を付加することができる。

【００６２】図１２は請求項３に係る電動車椅子の姿勢
制御用荷重センサ手段と制御信号処理手段の要部ブロッ
ク構成図である。図１３は請求項３に係る電動車椅子の
係数設定手段の係数Ｋ−前後荷重比Ｒ_F特性図である。

【００６３】図１２において、右姿勢制御用荷重センサ
手段１８６は前部補助輪荷重センサ１８６Ａと、Ａ／Ｄ
変換器１８６Ｂと、主輪荷重センサ１８６Ｃと、Ａ／Ｄ
変換器１８６Ｄと、を備え、右制御信号処理手段１２６
は目標信号設定手段１４６と、除算手段１４７Ａおよび
ローパスフィルタ１４７Ｂからなる前後荷重比検出手段
１４７と、係数設定手段１４８と、乗算手段１４９とか
ら構成する。図１２における目標信号設定手段１４６は
請求項１に係る図７で説明した目標信号設定手段１３０
と構成および作用が同一なので、ここでの説明を省略す
る。

【００６４】前部補助輪荷重センサ１８６Ａは、図５に
示すように前部補助輪４に荷重センサを取り付け、リミ
ットＳＷ８１の代りに接触子８２に連動する可変抵抗
器、或は接触子８２に永久磁石等を備え、リミットＳＷ
８１の代りに磁気センサを用いて前部補助輪４に掛かる
荷重を検出して荷重センサ信号Ｌ_0SRをＡ／Ｄ変換器１
８６Ｂに出力し、Ａ／Ｄ変換器１８６Ｂは荷重センサ信
号Ｌ_0SRをデジタルに変換した荷重センサ信号Ｌ_SRを右
制御信号処理手段１２６の前後荷重比検出手段１４７に
出力する。

【００６５】主輪荷重センサ１８６Ｃは、図５に示す荷
重センサを主輪５に取り付け、リミットＳＷ８１の代り
に接触子８２に連動する可変抵抗器、或は接触子８２に
永久磁石等を備え、リミットＳＷ８１の代りに磁気セン
サを用いて主輪５に掛かる荷重を検出して荷重センサ信
号Ｌ_0MRをＡ／Ｄ変換器１８６Ｄに出力し、Ａ／Ｄ変換
器１８６Ｄは荷重センサ信号Ｌ_0MRをデジタルに変換し
た荷重センサ信号Ｌ_MRを右制御信号処理手段１２６の前
後荷重比検出手段１４７に出力する。

【００６６】前後荷重比検出手段１４７の除算手段１４
７Ａは姿勢制御用荷重センサ手段から得られる主輪に掛
かる荷重の荷重センサ信号Ｌ_MRを前部補助輪に掛かる荷
重の荷重センサ信号Ｌ_SRで除して荷重センサ信号Ｌ_MRと
荷重センサ信号Ｌ_SRとの比率を前後荷重比信号Ｒ_Rとし
てローパスフィルタ１４７Ｂに出力する。

【００６７】ローパスフィルタ１４７Ｂは前後荷重比信
号Ｒ_Rに含まれる高域周波数成分を減衰させて阻止し、
低域周波数成分を通過させた前後荷重比信号Ｒ_FRを係数
設定手段１４８に出力する。

【００６８】係数設定手段１４８は、ＲＡＭまたは書換
え可能なＲＯＭ等のメモリと演算手段とを備え、メモリ
には前後荷重比信号Ｒ_F（Ｒ_FR）の値に応じた特性値Ｋ_F
（Ｋ_FR）を前後荷重比信号Ｒ_Fの値に応じた番地に記憶
し、前後荷重比信号Ｒ_Fをメモリの読出し番地として特
性値Ｋ_Fをメモリより読み出して演算手段で数１に示す
演算を行い図１３に示す特性の係数Ｋ（Ｋ_R）を乗算手
段１４９に出力する。

【００６９】図１３において、前後荷重比Ｒ_Fが所定前
後荷重比Ｒ_F1を下回る領域では前部補助輪４に掛かる荷
重が大きく、主輪５に掛かる荷重が小さい場合であつ
て、前後荷重比Ｒ_Fの増加に伴って係数Ｋはなだらかに
零より増加し、そして徐々にその増加率を増して増加
し、前後荷重比ＲFが所定前後荷重比Ｒ_F1に近付くに従
って係数Ｋはその増加率を減少させてＫ＝１に漸近す
る。

【００７０】前後荷重比Ｒ_Fが所定前後荷重比Ｒ_F1以上
で、所定前後荷重比Ｒ_F2を下回る領域では係数ＫはＫ＝
１である。前後荷重比Ｒ_Fが所定前後荷重比Ｒ_F2以上の
領域では前部補助輪４に掛かる荷重が小さく、主輪５に
掛かる荷重が大きい場合であつて、前部補助輪４の浮き
を生じる恐れがある領域であり、前後荷重比Ｒ_Fの増加
に伴って係数ＫはなだらかにＫ＝１より減少し、そして
徐々にその減少率を増して減少し、さらに前後荷重比Ｒ
_Fの増加に伴い係数Ｋは再びその減少率を減少させて徐
々に零に収束する。

【００７１】乗算手段１４９は目標信号設定手段１４６
から出力する目標信号Ｔ_MRに係数設定手段１４８から出
力する係数Ｋ_Rを乗じてその結果を制御信号Ｓ_Rとして右
駆動制御手段２１３に出力する。

【００７２】前部補助輪に掛かる荷重を前部補助輪荷重
センサで検出し、主輪に掛かる荷重を主輪荷重センサで
検出して前後の車輪に掛かる荷重の比率を演算し、この
比率が所定の範囲内であれば、ハンドリングに加える操
作力等に基づいて設定される目標信号を制御信号として
駆動制御手段に出力し、この制御信号に基づいた補助力
を電動機で発生させて主輪に付加する。一方、前後の車
輪に掛かる荷重の比率が所定の範囲外であれば、ハンド
リングに加える操作力等に基づいて設定される目標信号
に、前部補助輪荷重センサから出力する荷重センサ信号
に基づいて設定される係数を乗じて前部補助輪の浮き上
がり、または前部補助輪への過剰な荷重を防止するよう
に制御信号を減少させて電動機で発生させる補助力を小
さくする。

【００７３】このように、電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段に、前部補助輪荷重センサと主輪荷重センサ
とＡ／Ｄ変換器とを備えると共に、制御信号処理手段
に、目標信号設定手段と除算手段とローパスフィルタと
係数設定手段と乗算手段とを備えたので、車椅子の前部
補助輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と主輪に
掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と操作力と車速と
に基づいて電動機による補助力を制御することによって
車椅子の前後方向への電動機の補助力による過度な加速
度の発生を防止して主輪に適切な補助力を付加すること
ができる。

【００７４】図１４は請求項４に係る電動車椅子の姿勢
制御用荷重センサ手段と制御手段の要部ブロック構成図
である。図１５は請求項４に係る電動車椅子の係数設定
手段の係数Ｋ−左右荷重差分△Ｌ_F(R-L)特性図である。

【００７５】図１４において、右姿勢制御用荷重センサ
手段１８８は前部補助輪荷重センサ１８８Ａと、Ａ／Ｄ
変換器１８８Ｂと、主輪荷重センサ１８８Ｃと、Ａ／Ｄ
変換器１８８Ｄと、を備え、右制御信号処理手段１２８
は目標信号設定手段１５４と、加算手段１５５と、係数
設定手段１５６と、乗算手段１５７と、を備え、差分荷
重演算手段１５８は差分手段１５８Ａと、ローパスフィ
ルタ１５８Ｂと、を備える。

【００７６】図１４における目標信号設定手段１５４は
請求項１に係る図７で説明した目標信号設定手段１３０
と構成および作用が同一なので、ここでの説明を省略す
る。

【００７７】前部補助輪荷重センサ１８８Ａは、図５に
示すように前部補助輪４に荷重センサを取り付け、リミ
ットＳＷ８１の代りに接触子８２に連動する可変抵抗
器、或は接触子８２に永久磁石等を備え、リミットＳＷ
８１の代りに磁気センサを用いて前部補助輪４に掛かる
荷重を検出して荷重センサ信号Ｌ_0SRをＡ／Ｄ変換器１
８８Ｂに出力し、Ａ／Ｄ変換器１８８Ｂは荷重センサ信
号Ｌ_0SRをデジタルに変換した荷重センサ信号Ｌ_SRを右
制御信号処理手段１２８の加算手段１５５に出力する。

【００７８】主輪荷重センサ１８８Ｃは、図５に示す荷
重センサを主輪５に取り付け、リミットＳＷ８１の代り
に接触子８２に連動する可変抵抗器、或は接触子８２に
永久磁石等を備え、リミットＳＷ８１の代りに磁気セン
サを用いて主輪５に掛かる荷重を検出して荷重センサ信
号Ｌ_0MRをＡ／Ｄ変換器１８８Ｄに出力し、Ａ／Ｄ変換
器１８８Ｄは荷重センサ信号Ｌ_0MRをデジタルに変換し
た荷重センサ信号Ｌ_MRを右制御信号処理手段１２８の加
算手段１５５に出力する。

【００７９】加算手段１５５は姿勢制御用荷重センサ手
段から得られる前部補助輪に掛かる荷重の荷重センサ信
号Ｌ_SRと主輪に掛かる荷重の荷重センサ信号Ｌ_MRとの加
算を行い右側の車輪に掛かる全荷重を求めて荷重信号Ｌ
_MSRとして差分荷重演算手段１５８の加算手段１５８Ａ
に出力する。

【００８０】加算手段１５８Ａは右側の車輪に掛かる全
荷重の荷重信号Ｌ_MSRから左側の車輪に掛かる全荷重の
荷重信号Ｌ_MSLを引いた左右荷重差分信号△Ｌ_(R-L)をロ
ーパスフィルタ１５８Ｂに出力する。

【００８１】ローパスフィルタ１５８Ｂは左右荷重差分
信号△Ｌ_(R-L)に含まれる高域周波数成分を減衰させて
阻止し、低域周波数成分を通過させた左右荷重差分信号
△Ｌ_F(R-L)を係数設定手段１５６に出力する。

【００８２】係数設定手段１５６は、ＲＡＭまたは書換
え可能なＲＯＭ等のメモリと演算手段とを備え、メモリ
には左右荷重差分信号△Ｌ_F(R-L)の値に応じた特性値Ｋ
_F（Ｋ_FR）を左右荷重差分信号△Ｌ_F(R-L)の値に応じた
番地に記憶し、左右荷重差分信号△Ｌ_F(R-L)をメモリの
読出し番地として特性値Ｋ_Fをメモリより読み出して演
算手段で数１に示す演算を行い図１５に示す特性の係数
Ｋ（Ｋ_R）を乗算手段１５７に出力する。

【００８３】図１５において、係数Ｋは左右荷重差分△
Ｌ_F(R-L)＝０で係数Ｋ＝１であり、左右荷重差分△Ｌ
_F(R-L)＝０を中心にして正負の左右荷重差分△Ｌ_F(R-L)
に対して左右対称の特性である。左右荷重差分△Ｌ
_F(R-L)が零の場合は車椅子の左右の車輪に掛かる荷重が
等しく左右の均衡が取れた状態である。

【００８４】左右荷重差分△Ｌ_F(R-L)が正の方向に増加
することは右側の車輪に掛かる荷重が左側の車輪に掛か
る荷重に比べて増えることであり、また逆に左右荷重差
分△Ｌ_F(R-L)が負の方向に増加することは左側の車輪に
掛かる荷重が右側の車輪に掛かる荷重に比べて増えるこ
とであり、左右の均衡状態が悪化することである。

【００８５】係数Ｋは、左右荷重差分△Ｌ_F(R-L)の増加
に伴いなだらかにＫ＝１より減少し、そして徐々にその
減少率を増して減少し、さらに左右荷重差分△Ｌ_F(R-L)
の増加に伴い再びその減少率を減少させて徐々に零に収
束する。

【００８６】乗算手段１５７は目標信号設定手段１５４
から出力する目標信号Ｔ_MRに係数設定手段１５６から出
力する係数Ｋ_Rを乗じてその結果を制御信号Ｓ_Rとして右
駆動制御手段２１３に出力する。

【００８７】このように、電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段に、前部補助輪荷重センサと主輪荷重センサ
とＡ／Ｄ変換器とを備えると共に、制制手段に、差分演
算手段とローパスフィルタとからなる差分荷重演算手段
と、目標信号設定手段と加算手段と係数設定手段と乗算
手段とからなる制御信号処理手段と、を備えたので、車
椅子の前部補助輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信
号と主輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と操作
力と車速とに基づいて電動機による補助力を制御するこ
とによって車椅子の左右方向への電動機の補助力による
過度な荷重の発生を防止して左右の主輪に適切な補助力
を付加することができる。

【００８８】なお、上記実施形態は本発明の一実施例で
あり、本発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。

【００８９】

【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。

【００９０】請求項１に係る電動車椅子は電動車椅子の
姿勢制御用荷重センサ手段に、前部補助輪荷重センサを
備えると共に、制御信号処理手段に、目標信号設定手段
とパルス幅計測手段と係数設定手段と乗算手段とを備
え、車椅子の前部補助輪の浮きを検出する浮き検出パル
ス信号と操作力と車速とに基づいて電動機による補助力
を制御することによって主輪に適切な補助力を付加する
ことができるので大きな駆動力を必要とする時、前輪が
浮かないので走行フィーリングの良い電動車椅子を提供
することができる。

【００９１】請求項２に係る電動車椅子は姿勢制御用荷
重センサ手段に、前部補助輪荷重センサとＡ／Ｄ変換器
とを備えると共に、制御信号処理手段に、目標信号設定
手段とローパスフィルタと係数設定手段と乗算手段とを
備え、車椅子の前部補助輪に掛かる荷重を検出した荷重
センサ信号と操作力と車速とに基づいて電動機による補
助力を連続的に制御することによって主輪により適切な
補助力を付加することができるので大きな駆動力を必要
とする時、前輪が浮かないので滑らかな走行フィーリン
グの良い電動車椅子を提供することができる。

【００９２】請求項３に係る電動車椅子は姿勢制御用荷
重センサ手段に、前部補助輪荷重センサと主輪荷重セン
サとＡ／Ｄ変換器とを備えると共に、制御信号処理手段
に、目標信号設定手段と除算手段とローパスフィルタと
係数設定手段と乗算手段とを備え、車椅子の前部補助輪
に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と主輪に掛かる
荷重を検出した荷重センサ信号と操作力と車速とに基づ
いて電動機による補助力を制御することによって車椅子
の前後方向への電動機の補助力による過度な加速度の発
生を防止して主輪に適切な補助力を付加することができ
るので前後のバランスの良い滑らかな走行フィーリング
を有する電動車椅子を提供することができる。

【００９３】請求項４に係る電動車椅子は姿勢制御用荷
重センサ手段に、前部補助輪荷重センサと主輪荷重セン
サとＡ／Ｄ変換器とを備えると共に、制制手段に、差分
演算手段とローパスフィルタとからなる差分荷重演算手
段と、目標信号設定手段と加算手段と係数設定手段と乗
算手段とからなる制御信号処理手段と、を備え、車椅子
の前部補助輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と
主輪に掛かる荷重を検出した荷重センサ信号と操作力と
車速とに基づいて電動機による補助力を制御することに
よって車椅子の左右方向への電動機の補助力による過度
な荷重の発生を防止して左右の主輪に適切な補助力を付
加することができるので左右のバランスの良い滑らかな
走行フィーリングを有する電動車椅子を提供することが
できる。。

【００９４】よって、前後左右のバランスに優れて安定
性の良い、滑らかな走行フィーリングを有する電動車椅
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】本発明に係る前部補助輪荷重センサの模式説明
図

【図６】本発明に係る電動車椅子の制御系の全体ブロッ
ク構成図

【図７】請求項１に係る電動車椅子の姿勢制御用荷重セ
ンサ手段と制御信号処理手段の要部ブロック構成図

【図８】請求項１に係る電動車椅子の姿勢制御用荷重セ
ンサ手段の浮き検出パルス信号とクロック信号との関係
を示した説明図

【図９】請求項１に係る電動車椅子の係数Ｋ−時間ｔ特
性図

【図１０】請求項２に係る電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段と制御信号処理手段の要部ブロック構成図

【図１１】請求項２に係る電動車椅子の係数設定手段の
係数Ｋ−荷重センサ信号Ｌ_S特性図

【図１２】請求項３に係る電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段と制御信号処理手段の要部ブロック構成図

【図１３】請求項３に係る電動車椅子の係数設定手段の
係数Ｋ−前後荷重比Ｒ_F特性図

【図１４】請求項４に係る電動車椅子の姿勢制御用荷重
センサ手段と制御手段の要部ブロック構成図

【図１５】請求項４に係る電動車椅子の係数設定手段の
係数Ｋ−左右荷重差分△Ｌ_F(R-L)特性図

【図１６】従来の電動車椅子の制御系の全体ブロック構
成図

【図１７】車速信号Ｖ（Ｖ_LW，Ｖ_MD，Ｖ_HI）をパラメー
タとした手動トルク信号（Ｔ）―制御信号（Ｓ）特性図

【符号の説明】

１，２００…電動車椅子、２…ステップ、３…車体フレ
ーム、３ａ…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、２
０…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、３６…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、５４
ｂ…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、７１…第２サンギヤ、７２…第２インナギヤ、７
３…第２プラネタリギヤ、１０２，１９５，２０２…制
御手段、１０３，２０３…右主輪回転速度センサ、１０
６，２０６…左主輪回転速度センサ、１０７，１１２，
２０７，２１２…回転方向判別手段、１０８，１１１，
２０８，２１１…車速演算手段、１０９，１１０，２０
９，１８４Ｂ，１８５Ｂ，１８６Ｂ，１８６Ｄ，１８７
Ｂ，１８７Ｄ，１８８Ｂ，１８８Ｄ，１８９Ｂ，１８９
Ｄ，２１０…Ａ／Ｄ変換器、１１３，２１３…右駆動制
御手段、１１４，２１４…左駆動制御手段、１１５，２
１５…右電動機駆動手段、１１６，２１６…左電動機駆
動手段、１１７，２１７…右電動機、１１８，２１８…
左電動機、１２０，１２２，１２４，１２６，１２８，
２２０…右制御信号処理手段、１２１，１２３，１２
５，１２７，１２９２２１…左制御信号処理手段、１３
０，１３４，１３８，１４２，１４６，１５０，１５
４，１５９…目標信号設定手段、１５８Ａ…差分演算手
段、１８０，１８２，１８４，１８６，１８８…右姿勢
制御用荷重センサ手段、１８１，１８３，１８５，１８
７，１８９…左姿勢制御用荷重センサ手段、１３１，１
３５…パルス幅計測手段、１３２，１３６，１４０，１
４４，１４８，１５２，１５６，１６１…係数設定手
段、１３３，１３７，１４１，１４５，１４９，１５
３，１５６，１６１…乗算手段、１８４Ａ，１８５Ａ，
１８６Ａ，１８７Ａ，１８８Ａ，１８９Ａ…前部補助輪
荷重センサ、１３９，１４３，１４７Ｂ，１５１Ｂ，１
５８Ｂ…ローパスフィルタ、１８６Ｃ，１８７Ｃ，１８
８Ｃ，１８９Ｃ…主輪荷重センサ、１４７Ａ，１５１Ａ
…除算手段、Ｄ_L…左主輪回転方向判別信号、ＣＫ…ク
ロック信号、Ｄ_R…右主輪回転方向判断信号、ＦＥＴ…
電界効果トランジスタ、Ｋ，Ｋ_L，Ｋ_R…係数、Ｌ_L，
Ｌ_R，Ｌ_W…浮き検出パルス信号、Ｌ_MSL，Ｌ_MSR，
Ｌ_SFL，Ｌ_SFR…荷重信号、Ｌ_0SL，Ｌ_0SR，Ｌ_S，Ｌ_SL，
Ｌ_SR…荷重センサ信号、Ｍ…乗員、Ｐ_DL…左電動機駆動
信号、Ｐ_DR…右電動機駆動信号、Ｐ_HL，Ｐ_HR…パルス幅
信号、Ｐ_WL…左動制御信号、Ｐ_WR…右動制御信号、ＰＷ
Ｍ…パルス幅変調器、Ｒ_F…前後荷重比、Ｒ_FL，Ｒ_FR，
Ｒ_L，Ｒ_R…前後荷重比信号、Ｓ，Ｓ_L，Ｓ_R…制御信号、
Ｔ…手動トルク信号、Ｔ_L…左手動トルク信号、Ｔ_ML，
Ｔ_MR…目標信号、ｔ…時間、Ｔ_PL…左手動トルクアナロ
グ信号、Ｔ_PR…右手動トルクアナログ信号、Ｔ_L…左手
動トルク信号、Ｔ_R…右手動トルク信号、Ｕ_R…右輪回転
速度信号、Ｖ…車速信号、Ｖ_HI…高車速領域、Ｖ_LW…低
車速領域、Ｖ_MD…中車速領域、Ｖ_R…右車速信号、Ｖ_L…
左車速信号、△Ｌ_F(R-L)…左右荷重差分、△Ｌ_(R-L ₎…
左右荷重差分信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【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主
輪回転速度センサと、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
を駆動する電動機駆動手段と、車体に回転自在に取付け
た前部補助輪と、をそれぞれ左右一対に備える電動車椅
子において、車輪に掛かる荷重を検出する荷重センサを有する左右一
対の姿勢制御用荷重センサ手段と、前記姿勢制御用荷重
センサ手段、前記回転速度センサおよび前記手動トルク
センサからの信号を処理して前記電動機による補助力の
大きさと方向を制御する左右一対の制御信号処理手段か
らなる制御手段と、を備えると共に、前記制御信号処理手段は、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の値に基づいて前記電動
機による補助力の大きさと方向を決める目標信号を設定
する目標信号設定手段と、前記前部補助輪に荷重センサ
を設けた前記勢制御用荷重センサ手段から得られる浮き
検出パルス信号のパルス幅を計測してパルス幅信号を出
力するパルス幅計測手段と、このパルス幅計測手段から
のパルス幅信号に基づいて係数を設定してこの係数を出
力する係数設定手段と、前記目標信号設定手段から出力
する目標信号に前記係数設定手段から出力する係数を乗
算して制御信号を出力する乗算手段と、を備えたことを
特徴とする電動車椅子。
【請求項２】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主
輪回転速度センサと、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
を駆動する電動機駆動手段と、車体に回転自在に取付け
た前部補助輪と、をそれぞれ左右一対に備える電動車椅
子において、車輪に掛かる荷重を検出する荷重センサを有する左右一
対の姿勢制御用荷重センサ手段と、前記姿勢制御用荷重
センサ手段、前記回転速度センサおよび前記手動トルク
センサからの信号を処理して前記電動機による補助力の
大きさと方向を制御する左右一対の制御信号処理手段か
らなる制御手段と、を備えると共に、前記制御信号処理手段は、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の値に基づいて前記電動
機による補助力の大きさと方向を決める目標信号を設定
する目標信号設定手段と、前記前部補助輪に荷重センサ
を設けた前記姿勢制御用荷重センサ手段から得られる荷
重センサ信号に含まれる高域周波数成分を減衰させて低
域周波数成分を出力するローパスフィルタと、このロー
パスフィルタからの荷重信号に基づいて係数を設定して
この係数を出力する係数設定手段と、前記目標信号設定
手段から出力する目標信号に前記係数設定手段から出力
する係数を乗算して制御信号を出力する乗算手段と、を
備えたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項３】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主
輪回転速度センサと、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
を駆動する電動機駆動手段と、車体に回転自在に取付け
た前部補助輪と、をそれぞれ左右一対に備える電動車椅
子において、車輪に掛かる荷重を検出する荷重センサを有する左右一
対の姿勢制御用荷重センサ手段と、前記姿勢制御用荷重
センサ手段、前記回転速度センサおよび前記手動トルク
センサからの信号を処理して前記電動機による補助力の
大きさと方向を制御する左右一対の制御信号処理手段か
らなる制御手段と、を備えると共に、前記姿勢制御用荷重センサ手段は、前記前部補助輪に荷重センサを設けてこの前部補助輪に
掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する前部補
助輪荷重センサと、前記主輪に荷重センサを設けてこの
主輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する
主輪荷重センサと、を備え、前記制御信号処理手段は、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
信号の値に基づいて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設定する目標信号設定手段と、
前記姿勢制御用荷重センサ手段から得られる前部補助輪
に掛かる荷重の荷重センサ信号と主輪に掛かる荷重の荷
重センサ信号との比率を演算して荷重比率信号を出力す
る除算手段と、この除算手段から得られる荷重比率信号
に含まれる高域周波数成分を減衰させて低域周波数成分
を出力するローパスフィルタと、このローパスフィルタ
からの荷重比率信号に基づいて係数を設定してこの係数
を出力する係数設定手段と、前記目標信号設定手段から
出力する目標信号に前記係数設定手段から出力する係数
を乗算して制御信号を出力する乗算手段と、を備えたこ
とを特徴とする電動車椅子。
【請求項４】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主
輪回転速度センサと、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
を駆動する電動機駆動手段と、車体に回転自在に取付け
た前部補助輪と、をそれぞれ左右一対に備える電動車椅
子において、車輪に掛かる荷重を検出する荷重センサを有する左右一
対の姿勢制御用荷重センサ手段と、前記姿勢制御用荷重
センサ手段、前記回転速度センサおよび前記手動トルク
センサからの信号を処理して前記電動機による補助力の
大きさと方向を制御する左右一対の制御信号処理手段か
らなる制御手段と、を備えると共に、前記姿勢制御用荷重センサ手段は、前記前部補助輪に荷重センサを設けてこの前部補助輪に
掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する前部補
助輪荷重センサと、前記主輪に荷重センサを設けてこの
主輪に掛かる荷重を検出して荷重センサ信号を出力する
主輪荷重センサと、を備え、前記制御手段は、右車輪に掛かる全荷重と左車輪に掛かる全荷重との差分
を演算して差分荷重信号を出力する差分演算手段と、こ
の差分演算手段から得られる差分荷重信号に含まれる高
域周波数成分を減衰させて低域周波数成分を出力するロ
ーパスフィルタと、からなる差分荷重演算手段と、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
信号の値に基づいて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設定する目標信号設定手段と、
前記姿勢制御用荷重センサ手段から得られる前部補助輪
に掛かる荷重の荷重センサ信号と主輪に掛かる荷重の荷
重センサ信号との加算をして加算した荷重信号を出力す
る加算手段と、前記差分荷重演算手段から得られる差分
荷重信号に基づいて係数を設定してこの係数を出力する
係数設定手段と、前記目標信号設定手段から出力する目
標信号に前記係数設定手段から出力する係数を乗算して
制御信号を出力する乗算手段と、からなる前記制御信号
処理手段と、を備えたことを特徴とする電動車椅子。