JPH0986413A - 手押し車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作部に加えられる外力を的確に検出して作
動する。 【解決手段】 走行用駆動車輪及び操舵用駆動車輪とこ
れら駆動車輪を駆動する駆動部と操作部とを備えている
車体１と、上記操作部に加えられた外力を検出する外力
検出手段と、外力検出手段で検出された力に応じて上記
駆動部を作動させる制御手段とからなるパワーアシスト
付の手押し車である。上記操作部は車体１にばね部材７
を介して連結されている操作ハンドル４で形成されてい
る。上記外力検出手段は上記操作ハンドルのばね部材７
に抗した変位またはばね部材７の変位を非接触で計測す
る非接触式変位センサー５で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパワーアシスト付の
手押し車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】手押し車車として、人力で駆動するもの
が広く用いられているが、積載重量が大きくなるほど、
動作が重い、俊敏な動きが困難、坂道で危険といった問
題を有している。電動モータのような駆動源によって動
かされるとともに、駆動源の制御をスイッチ操作で行う
動力式手押し車もあるが、これは微妙な動作が困難であ
って、運転操作に熟練が必要となる。

【０００３】このために、人力を動力によって補助する
パワーアシスト付の手押し車が提案されている。特公平
４−４１８６号公報に示された手押し車は、車体に走行
用駆動車輪及び操舵用駆動車輪とこれら駆動車輪を駆動
する駆動部とを設けるとともに、車体に設けられた操作
部に加えられた外力の大きさと方向とを歪ゲージを用い
て検出し、この外力に応じて走行用駆動車輪及び操舵用
駆動車輪の駆動源を動作させることで、パワーアシスト
を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、操作
ハンドルの支持部に若干の可撓性をもたせるとともにこ
の部分に歪ゲージを取り付けて、この歪ゲージによって
操作ハンドルに加えられた外力を検出しているのである
が、この場合、歪ゲージは温度変化による特性変化が大
きく、工場内を移動する荷物運搬用車や、病院内の厨房
及び廊下を移動する配膳車など、温度変化の大きい環境
で使用されるものでは、この点が問題となっているほ
か、歪ゲージは繰り返し疲労などによる破損が生じやす
く、使用中は常時変化のある外力が加えられる手押し車
用の外力検出手段として適切であるとは言いがたい。

【０００５】更には歪ゲージでは検出信号が微小な抵抗
値の変化であるために、感度及び耐雑音性の高い専用の
増幅器が必要である上に、この増幅器は電源を投入して
から暖まって出力が安定するまで時間がかかるものであ
り、電源投入直後の動作が不安定であるという問題も有
している。本発明はこのような点に鑑み為されたもので
あり、その目的とするところは操作部に加えられる外力
を的確に検出して作動するパワーアシスト付の手押し車
を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、走行
用駆動車輪及び操舵用駆動車輪とこれら駆動車輪を駆動
する駆動部と操作部とを備えている車体と、上記操作部
に加えられた外力を検出する外力検出手段と、外力検出
手段で検出された力に応じて上記駆動部を作動させる制
御手段とからなるパワーアシスト付の手押し車におい
て、上記操作部は車体にばね部材を介して連結されてい
る操作ハンドルで形成され、上記外力検出手段は上記操
作ハンドルのばね部材に抗した変位またはばね部材の変
位を非接触で計測する非接触式変位センサーで形成され
ていることに特徴を有している。ここにおける非接触式
変位センサーとしては、渦電流式、光学式、あるいは静
電式のもののいずれであってもよい。

【０００７】本発明によれば、操作ハンドルに加えられ
た外力をこの外力によるばね部材に抗した操作ハンドル
またはばね部材の変位量から求めているとともに、変位
の計測を非接触式センサーで行っているために、歪セン
サーを用いた場合のような前記問題点をすべて排除する
ことができる。操作ハンドルと車体とは操作ハンドルに
加えられる推進方向及び操舵方向の両方向の力に対して
ばね力を発揮するばね部材を介して１カ所で連結されて
いるものであってもよいが、操作ハンドルの左右方向に
おいて離れた２カ所が夫々ばね部材を介して車体に連結
されているものであってもよく、この場合、非接触式変
位センサーは操作ハンドルの上記２カ所の各近傍の変位
量を夫々計測する２つを配しておく。特に、各ばね部材
は操作ハンドルに加えられる推進方向と操舵方向とに対
して夫々所定の角度をなす方向に撓み自在としておく
と、操舵方向の力（変位）の検出に都合が良い。

【０００８】操作ハンドルにおける非接触式変位センサ
ーで変位量が測定される部分は、操作ハンドルの左右方
向に軸を有する円筒状外面部としておいたり、ばね部材
を操作ハンドルの左右方向に軸を有する円筒型乃至円柱
型とし、非接触式センサーの変位測定部をこのばね部材
の外面としておいたり、あるいは操作ハンドルの左右方
向両端部を連結する円筒部を操作ハンドルに設けて、こ
の操作ハンドルの円筒部をばね部材を介して車体に連結
し、該円筒部外面を非接触式変位センサーで変位量が測
定される部分としておくと、操作ハンドルに加えられた
無用な上下方向の力の影響を小さく抑えることができ
る。

【０００９】ばね部材は板ばねであることが構造の簡単
化の点で好ましいが、この場合、複数枚の板ばねを重ね
て用いると、非測定方向に対する抵抗力を強くすること
ができる。また操作ハンドルの変位量を制限するストッ
パーを備えたものとしておくことが、過大な力が加えら
れた際のばね部材及び非接触式センサーの破損防止の点
で好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、図２は推進方向についてのパワーアシス
トを行うものの操舵方向についてのパワーアシストは行
わない手押し車の一例を示しており、その車体１の一端
側左右に夫々駆動車輪２，２が配設されているととも
に、車体１の他端側左右には夫々自在車輪３，３が配設
されており、車体１の他端側には操作ハンドル４が設け
られている。この操作ハンドル４はその中央部の１カ所
が車体１に連結されたものとなっている。

【００１１】上記駆動車輪２，２には、夫々電動モータ
である駆動源６，６が接続されており、これら駆動源
６，６で両駆動車輪２，２は個別に駆動される。そして
上記一対の駆動車輪２，２を夫々駆動する駆動源６，６
は、図３に示すように、操作ハンドル４に加えられた力
を検出するセンサー５の出力を入力とする制御装置によ
ってその出力トルクがコントロールされるものとなって
いる。制御装置はセンサー５によって検出された推進方
向の力に所要のアシストゲインをかけて駆動源６の出力
トルクを演算し、この演算結果に基づいて駆動源６，６
を作動させて駆動車輪２，２に推進力を付加するもので
ある。操作ハンドル４に加えられた外力に、所要のアシ
ストゲインを乗じたアシスト力が駆動車輪２，２に加え
られるわけである。

【００１２】今、上記手押し車を動かすのに必要な力が
１００Ｎである場合、アシストゲインが０の時には、１
００Ｎの力を操作ハンドル４に加えなくてはならない
が、アシストゲインを３に設定しておくならば、操作ハ
ンドル４に加える外力が２５Ｎの時、７５Ｎのパワーア
シストが働いて合計１００Ｎの力が手押し車に加えられ
るために、手押し車を動かすことができる。

【００１３】なお、手押し車の動きをスムーズにすると
ともに微妙なコントロールを可能とするためには、操作
ハンドル４に加えられる力をセンサー５で精度良く検出
することができるようにしておかなくてはならないが、
この場合、操作ハンドル４を握ってはいるものの、手押
し車を動かそうという意志がないにもかかわらず、外力
が検出されたとして、駆動車輪２を駆動してしまう事態
が生じることがある。このために、図４に示すように、
外力の値が微小であるところ（Ｆ１〜−Ｆ１）に不感帯
を設定し、検出された外力が微小である時には、駆動源
６に推進力を発生させないようにしておく。これによっ
て無用な動きを避けることができる。

【００１４】図１に上記操作ハンドル４と車体１との連
結部分の構造を示す。操作ハンドル４の左右方向中央部
から車体１側へと突設された連結部４０は、板ばねから
なるばね部材７を介して車体１に連結されて、操作ハン
ドル４は車体１の推進方向においてばね部材７に抗して
可動とされている。そして車体１側に設けられたセンサ
ー５は連結部４０の先端との間の間隔ｄ（連結部４０の
変位）を非接触式で計測するものとなっている。

【００１５】操作ハンドル４を引いたり押したりした際
の推進方向の力Ｆは、ばね部材７のばね定数をｆ，操作
ハンドル４に外力が加えられていない時の上記間隔をｄ
０とすると、 Ｆ＝ｆ×（ｄ−ｄ０） の式によって求めることができるものであり、この値Ｆ
に基づいて前述のように駆動源６を制御することで推進
方向についてのパワーアシストを行っている。

【００１６】図５及び図６は、操舵方向についてのパワ
ーアシストも行うことができる手押し車を示しており、
ここでは操作ハンドル４の左右両端を夫々板ばねである
ばね部材７，７を介して車体に連結し、さらに操作ハン
ドル４の左右両端部４，４の変位を夫々計測する２つの
非接触式のセンサー５，５を車体１に設けている。操作
ハンドル４に加えられた力が推進方向のものである時に
は、図５(a)に示すように、２つのばね部材７，７は同
方向に撓むのに対して、操舵方向の力が操作ハンドル４
に加えられた時には、図５(b)に示すように、両ばね部
材７，７の撓み方向が逆となる。従って、２つのばね部
材７，７のばね定数が共にｆａ、一方のセンサー５と操
作ハンドル４一端の間隔をｄｒ、その初期値をｄｒ０，
他方のセンサー５と操作ハンドル４他端の間隔をｄｌ、
その初期値をｄｌ０とすると、操作ハンドル４に加えら
れた推進方向外力Ｆａｄｖａｎｃｅは、 Ｆａｄｖａｎｃｅ＝ｆａ×（（ｄｒ−ｄｒ０）＋（ｄｌ
−ｄｌ０）） で求めることができる。また操作ハンドル４に加えられ
た操舵方向外力Ｆｓｉｄｅは、左右のばね部材７，７に
対してＦｓｉｄｅ×Ｌ／２の大きさのモーメントして働
いて、ばね部材７，７を互いに逆方向に撓ませる。この
時の力とばね部材７の変位量とから求められる弾性係数
をｆｓとすると、操舵方向外力Ｆｓｉｄｅは Ｆｓｉｄｅ＝ｆｓ×（（ｄｒ−ｄｒ０）−（ｄｌ−ｄｌ
０）） で求めることができる。なお、上記２式をまとめると、

【００１７】

【式１】

【００１８】となる。一方、前記両駆動車輪２，２は個
別に駆動源６，６で駆動されるものであり、両駆動車輪
２，２の回転数が異なる時には、車体１の走行方向が変
わることから、これら駆動車輪２，２は操舵用駆動車輪
を兼ねたものとなっている。従って、上述のようにして
得た推進方向外力及び操舵方向外力に夫々所要のアシス
トゲインを乗ずることで推進力と操舵力を演算し、次い
で得られた推進力と操舵力との和の１／２の値を一方の
駆動源６のトルク出力、推進力と操舵力との差の１／２
の値を他方の駆動源６のトルク出力とし、これらトルク
の指令値を駆動源６，６に送って駆動源６，６を動作さ
せるということを制御周期毎に繰り返すことにより、推
進及び操舵の両者についてパワーアシストを行うことが
できる。

【００１９】操作ハンドル４と車体１とを１カ所で連結
しているものにおいても、図７に示すように、直交配置
された２つのばね部材７，７を介して車体１に操作ハン
ドル４を連結するとともに、推進方向と操舵方向との変
位を夫々個別に検出する２つのセンサー５，５を設ける
ことによって、推進方向外力Ｆａｄｖａｎｃｅと操舵方
向外力Ｆｓｉｄｅとを検出することができる。ちなみに
ばね部材７，７の推進方向についてのばね定数をｆａ、
操舵方向についてのばね定数をｆｓ、推進方向について
の間隔をｄａ、その初期値をｄａ０、操舵方向について
の間隔をｄｓ，その初期値をｄｓ０とすると、 Ｆａｄｖａｎｃｅ＝ｆａ×（ｄａ−ｄａ０） Ｆｓｉｄｅ＝ｆｓ×（ｄｓ−ｄｓ０） で求めることができる。

【００２０】ところで、ばね部材７として、以上の各例
においては板ばねを用いたが、この板ばねは、構造が簡
単で車体１や操作ハンドル４との連結固定も容易である
といった利点を有する反面、ねじれに対する抗力が小さ
く、非測定方向の力、たとえば上下方向の力が操作ハン
ドル４に加えられた時、ねじれによって測定方向の変位
も招いてしまうことがある。この点に対処するには、図
８あるいは図９に示すように、板ばねであるばね部材７
を複数枚重ねて用いるとよい。

【００２１】図１０に示したものは、図５に示したもの
と基本的に同じであるが、共に板ばねである２つのばね
部材７，７をハ字形に配置して水平面内において車体１
の左右方向に対し所要の傾きθを持たせ、操作ハンドル
４に加えられる推進方向と操舵方向とに対して夫々所定
の角度をなす方向に撓み自在となるようにしてある。ま
た、センサー５，５のばね部材７，７の配置に併せて変
位測定方向を設定してある。

【００２２】操作ハンドル４に外力を加えた際に左右の
ばね部材７，７にかかる力を夫々Ｆｌｓ，Ｆｒｓとする
と、推進方向の力Ｆａｄｖａｎｃｅと操舵方向の力Ｆｓ
ｉｄｅと、力Ｆｌｓ，Ｆｒｓとの関係は、理論的には式
２で表すことができる。

【００２３】

【式２】

【００２４】センサー５，５で計測される変位から求め
た上記力Ｆｌｓ，Ｆｒｓから、推進方向の力と操舵方向
の力とを求めることができるわけである。図１１に示す
ものは、板ばねであり且つ中央が車体１に固定されてい
るばね部材７の両端を操作ハンドル４の左右両端に連結
するとともに、左右方向に軸を有している円筒部４１を
操作ハンドル４の左右両端に付設し、センサー５はこの
円筒部４１の外面の変位を計測するようにしている。操
作ハンドル４に非測定方向の力、たとえば上下方向の力
が加えられて板ばねであるばね部材７がねじれても、円
筒部４１では上記ねじれが軸回りの回転として現れるだ
けであるために、変位の計測に上記ねじれの影響が生じ
ることがないものである。

【００２５】図１２に示すものでは、ばね部材７自体を
円筒状乃至円柱状とし、このばね部材７における操作ハ
ンドル４との連結点の近傍の外面をセンサー５，５によ
る変位測定点としている。板ばねの場合よりもばね部材
７のねじれが少ない上に、ねじれても測定値に殆ど影響
が現れないものである。図１３に示すように、操作ハン
ドル４の左右方向両端部を連結する円筒部４２を操作ハ
ンドル４に設けて、この操作ハンドル４の円筒部４２を
ばね部材７を介して車体１に連結し、さらに円筒部４２
の左右方向両端部の外面をセンサー５，５による変位測
定点としてもよい。ばね部材７として、弾性変形しやす
いものを用いることができるとともにねじれの影響をな
くすことができる。図中４３は円筒部４２の左右方向移
動の防止のためのストッパである。

【００２６】ところで、操作ハンドル４に異常に強い外
力が加えられた場合、ばね部材７が破損してしまうおそ
れがある上に、場合によってはセンサー５を破損してし
まう場合もある。この点に対処するには、図１４以下に
示すように、操作ハンドル４の動きを制限するストッパ
ー８を車体１に設ければよい。図１５に示すストッパー
８は、推進方向の過大入力や操舵方向の過大入力に対し
て操作ハンドル４の動きを制限するだけでなく、図１６
に示すように、非測定方向である上下方向の外力が加え
られた際にも操作ハンドル４の動きを制限するものとな
っている。なお、図１４に示すストッパー８は、連結部
４０のスライド動作のガイドを兼ねたものとなってい
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明においては、操作部
に加えた外力に応じたアシスト力が加えられるために重
い手押し車でも軽い力で動かすことができるものであ
り、しかも操作ハンドルに加えられた外力をこの外力に
よるばね部材に抗した操作ハンドルまたはばね部材の変
位量から求めているとともに、変位の計測を非接触式セ
ンサーで行っているために、歪センサーを用いた場合の
ような前記問題点をすべて排除することができるもので
あり、殊に外力が加えられた際の操作ハンドルの変位量
を大きくとっても何の支障も生じないことから、より精
密な測定を行うことができるものであって、操作部に加
えられる外力を的確に検出してパワーアシストを行うこ
とができるものである。

【００２８】操作ハンドルと車体とは操作ハンドルに加
えられる推進方向及び操舵方向の両方向の力に対してば
ね力を発揮するばね部材を介して１カ所で連結されてい
るものでは、操作ハンドルと車体との連結部分の構造を
簡単にすることができる。操作ハンドルの左右方向にお
いて離れた２カ所が夫々ばね部材を介して車体に連結
し、非接触式変位センサーは操作ハンドルの上記２カ所
の各近傍の変位量を夫々計測する２つを配しておくと、
推進方向の力（変位）と操舵方向の力（変位）とを検出
することが容易となる。特に、各ばね部材は操作ハンド
ルに加えられる推進方向と操舵方向とに対して夫々所定
の角度をなす方向に撓み自在としておくと、操舵方向の
力（変位）の検出に都合が良いものとなる。

【００２９】操作ハンドルにおける非接触式変位センサ
ーで変位量が測定される部分は、操作ハンドルの左右方
向に軸を有する円筒状外面部としておくならば、操作ハ
ンドルに加えられた無用な上下方向の力の影響を小さく
抑えることができる。また、ばね部材を操作ハンドルの
左右方向に軸を有する円筒型乃至円柱型とし、非接触式
センサーの変位測定部をこのばね部材の外面としておく
ならば、ばね部材そのものが不要なねじれを生じにくく
なる上に、たとえねじれが生じても、センサーの測定値
にその影響が現れにくくなる。操作ハンドルの左右方向
両端部を連結する円筒部を操作ハンドルに設けて、この
操作ハンドルの円筒部をばね部材を介して車体に連結
し、該円筒部外面を非接触式変位センサーで変位量が測
定される部分としておいても、やはり操作ハンドルに加
えられた無用な上下方向の力の影響を小さく抑えること
ができるほか、ばね部材として、たわみやすいものを用
いることができる。

【００３０】ばね部材は板ばねであることが構造の簡単
化の点で好ましい。板ばねで問題となる非測定方向の力
によるねじれについては、複数枚の板ばねを重ねて用い
ることで対処することができる。また操作ハンドルの変
位量を制限するストッパーを備えたものとしておくと、
過大な力が加えられた際のばね部材及び非接触式センサ
ーの破損を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例における外力検出部
を示す概略断面図である。

【図２】同上の全体形状を示す斜視図である。

【図３】同上の基本動作のフローチャートである。

【図４】同上の動作説明図である。

【図５】外力検出部の他例を示すもので、(a)(b)は共に
概略断面図である。

【図６】同上の全体形状を示す斜視図である。

【図７】外力検出部の更に他例の概略断面図である。

【図８】外力検出部の別の例の概略断面図である。

【図９】外力検出部の更に別の例の概略断面図である。

【図１０】外力検出部の異なる例の概略断面図である。

【図１１】他例の概略断面図である。

【図１２】更に他の例の概略断面図である。

【図１３】別の例を示しており、(a)は概略断面図、(b)
は概略横断面図である。

【図１４】ストッパーを設けた例の概略断面図である。

【図１５】ストッパーを設けた他の例を示しており、
(a)は概略断面図、(b)は概略横断面図である。

【図１６】同上の概略横断面図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 駆動用車輪 ４ 操作ハンドル ５ センサー ７ ばね部材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】手押し車として、人力で駆動するものが
広く用いられているが、積載重量が大きくなるほど、動
作が重い、俊敏な動きが困難、坂道で危険といった問題
を有している。電動モータのような駆動源によって動か
されるとともに、駆動源の制御をスイッチ操作で行う動
力式手押し車もあるが、これは微妙な動作が困難であっ
て、運転操作に熟練が必要となる。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用駆動車輪及び操舵用駆動車輪とこ
   れら駆動車輪を駆動する駆動部と操作部とを備えている
   車体と、上記操作部に加えられた外力を検出する外力検
   出手段と、外力検出手段で検出された力に応じて上記駆
   動部を作動させる制御手段とからなるパワーアシスト付
   の手押し車であって、上記操作部は車体にばね部材を介
   して連結されている操作ハンドルで形成されており、上
   記外力検出手段は上記操作ハンドルのばね部材に抗した
   変位またはばね部材の変位を非接触で計測する非接触式
   変位センサーで形成されていることを特徴とする手押し
   車。
2. 【請求項２】 操作ハンドルと車体とは操作ハンドルに
   加えられる推進方向及び操舵方向の両方向の力に対して
   ばね力を発揮するばね部材を介して１カ所で連結されて
   いることを特徴とする請求項１記載の手押し車。
3. 【請求項３】 操作ハンドルは左右方向において離れた
   ２カ所が夫々ばね部材を介して車体に連結されており、
   非接触式変位センサーは操作ハンドルの上記２カ所の各
   近傍の変位量を夫々計測する２つが配されていることを
   特徴とする請求項１記載の手押し車。
4. 【請求項４】 各ばね部材は、操作ハンドルに加えられ
   る推進方向と操舵方向とに対して夫々所定の角度をなす
   方向に撓み自在とされていることを特徴とする請求項３
   記載の手押し車。
5. 【請求項５】 操作ハンドルにおける非接触式変位セン
   サーで変位量が測定される部分は、操作ハンドルの左右
   方向に軸を有する円筒状外面部であることを特徴とする
   請求項３記載の手押し車。
6. 【請求項６】 ばね部材は操作ハンドルの左右方向に軸
   を有する円筒型乃至円柱型であり、非接触式センサーは
   このばね部材の外面を変位測定部としていることを特徴
   とする請求項３記載の手押し車。
7. 【請求項７】 操作ハンドルの左右方向両端部を連結す
   る円筒部を操作ハンドルに設けて、この操作ハンドルの
   円筒部をばね部材を介して車体に連結していることを特
   徴とする請求項５記載の手押し車。
8. 【請求項８】 ばね部材は板ばねであることを特徴とす
   る請求項１または２または３記載の手押し車。
9. 【請求項９】 板ばねは複数枚が重ねられていることを
   特徴とする請求項８記載の手押し車。
10. 【請求項１０】 操作ハンドルの変位量を制限するスト
    ッパーを備えていることを特徴とする請求項１から９ま
    でのいずれかに記載の手押し車。