JPH10328245A

JPH10328245A - 傾斜角検出器

Info

Publication number: JPH10328245A
Application number: JP9146434A
Authority: JP
Inventors: Koji Komura; 浩司香村
Original assignee: Araco Co Ltd
Current assignee: Araco Co Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構造で確実に傾斜角度を検出できるよ
うにする。【解決手段】傾斜角検出器１０のケーシング１１を電
動車椅子Ｃの転倒角度にほぼ対応させてくの字形状に屈
曲させる。そして、その両端部に電極端子１６を配置し
ておく一方で、ケーシング１１内部には電動車椅子Ｃの
傾斜に伴うケーシング１１の傾斜にしたがって移動可能
な検知球１８を収容させておく。電動車椅子Ｃが所定勾
配の坂にさしかかると、ケーシング１１が傾いて検知球
１８が電極端子１６側に移動し、ケーシング１１と共に
接触する。これによって、傾斜角検出回路１７が閉じら
れ、制御部２０からの出力信号に基づいて電動モータ１
９が停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は傾斜角検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近になって、種々の電動車椅子が開発
されてきているが、この中には急坂等を走行する場合の
後方転倒防止対策を施したものも開発されている。すな
わち、通常の電動車椅子では後部に電動モータなどの駆
動装置が搭載され、また搭乗者の体重も後部に作用する
ため、特に後方への転倒については十分な配慮が必要と
なるためである。

【０００３】今までに知られている転倒防止策として
は、後輪の後方に補助輪を延設し、前輪に浮き上がりを
生じたときに、この補助輪が接地することで後方への転
倒を防止する、というものがある。他には、急坂時にさ
しかかるときには前進動作に対する電動モータへの負荷
が急に増大するため、これを電気的に検知して電動モー
タに対する供給電流を制御して、車椅子の速度を抑制あ
るいは停止する、といったものもあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来技術では、次のような問題点がある。まず、補助輪を
設定するものの場合では、前輪が浮き上がりを生じ、そ
の後に補助輪を接地させるようになっているため、その
間に運転者に不安を与えてしまう。

【０００５】また、電動モータへの負荷に応じて供給電
流を制御するものでは、運転者の体重差が配慮されてい
ないため、正確な走行可能な傾斜面にばらつきを生じさ
せてしまうものであった。

【０００６】本発明は上記した従来の問題点に鑑みて開
発工夫されたものであり、その目的とするところは、簡
易な構造で確実に傾斜角度を検出できる傾斜角検出器を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１の発明は、内部には検出すべき傾斜角度に
対応した勾配をもった傾斜路が形成されてなるケーシン
グと、このケーシング内に収容されかつ常には中立位置
に保持されるとともに、この中立位置から前記傾斜路に
沿って移動可能な導電材よりなる可動接触体と、前記傾
斜路の終端側に配されて前記可動接触体が接触したとき
に、傾斜角検出回路を閉じる端子部とが備えられている
ことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
ものにおいて、前記ケーシングはパイプ材によって形成
されるとともに、中立位置から所定角度屈曲形成される
ことによって、内部の壁面が前記傾斜路を形成している
ことを特徴とするものである。

【０００９】さらに請求項３の発明は、請求項１または
２記載のものにおいて、前記ケーシング内部には高粘性
流体が封入されていることを特徴とするものである。

【００１０】さらにまた請求項４の発明は、請求項１〜
請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシ
ングは導電材によって形成される一方、前記端子部はケ
ーシングの端部に配置され、かつ前記可動接触体を重力
の作用によって前記ケーシングと前記端子部の双方に接
触するよう付勢することで、前記傾斜角検出回路を閉じ
るようになっていることを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項５の発明は、請求項１〜請求
項３のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシング
は導電材によって形成される一方、前記端子部はケーシ
ングの端部に配置され、かつ前記可動接触体を浮力の作
用によって前記ケーシングと前記端子部の双方に接触す
るよう付勢することで、前記傾斜角検出回路を閉じるよ
うになっていることを特徴とするものである。

【００１２】さらに請求項６の発明は、請求項１〜請求
項５のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシング
は電動車両の一部に装着され、かつ前記傾斜角検出回路
は電動車両の駆動を制御する制御部に接続されて、傾斜
角検出回路が所定角度の傾斜角を検出したときには、電
動車両の駆動を停止する構成となっていることを特徴と
するものである。

【００１３】

【発明の作用及び効果】請求項１の発明の作用は以下の
ようである。請求項１の発明によれば、ケーシングが傾
いてもその傾き角度が傾斜路の勾配を下回っている限り
は、可動接触体は傾斜路に沿って移動しないが、傾斜路
の勾配を僅かに上回る程度に傾斜すると、可動接触体が
傾斜路に沿って移動を開始する。そして、可動接触体が
端子部と接触すると、傾斜角度検出回路が閉じられるた
め、これによってケーシングが設定した角度に傾いてい
ることが電気的に検出される。

【００１４】請求項２の発明によれば、ケーシングをパ
イプ材を利用して形成できるため、内部に傾斜路を形成
するものに比較して構造が簡単でよい。

【００１５】請求項３の発明によれば、高粘性流体が封
入されているため、ケーシングの急激な変位によっても
可動接触体が端子部に至ることが規制されるため、誤っ
た検出結果をもたらすことが回避される。

【００１６】請求項４の発明によれば、可動接触体は重
力に基づく付勢力を受けてケーシングと端子部の双方に
接触し、これによって傾斜角検出回路が閉じられ、ケー
シングが所定角度傾斜したことが検出される。つまり、
ケーシングと端子部の双方に接触する位置へ重力によっ
て付勢しているため、安定したスイッチング状態が実現
できる。

【００１７】請求項５の発明によれば、可動接触体は浮
力に基づく付勢力を受けてケーシングと端子部の双方に
接触し、これによって傾斜角検出回路が閉じられ、ケー
シングが所定角度傾斜したことが検出される。つまり、
ケーシングと端子部の双方に接触する位置へ浮力によっ
て付勢しているため、安定したスイッチング状態が実現
できる。

【００１８】請求項６の発明によれば、傾斜角検出回路
によって電動車両が所定角度だけ傾いていることが検出
されると、これに基づいて制御部が電動車両の駆動を停
止するため、電動車両が転倒に至る事態が未然に回避で
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。＜第１実施形態＞図１〜図５は本発明の第１実施形態を
示すものであり、一つの前輪１３と二つの後輪１４を備
えた三輪車タイプの電動車椅子Ｃを例にとって説明す
る。

【００２０】簡単に概要を説明すると、電動車椅子Ｃの
前部にはステアリングポスト１が立設され、その上部に
は操作パネル２付きのハンドル３、アクセルレバー４及
び電源キースイッチ５等が設けられている。また、ステ
アリングポスト１内にはハンドル３に接続された詳しく
は図示しないステアリングシャフトが縦向きに収容され
前輪を操舵可能としている。一方、電動車椅子Ｃの後部
には座席６が立設され、フロア側からの抜き差し自在な
二本のシートレッグ７によって支持されている。また、
その足下部分には図示しないバッテリ及び後輪側を駆動
輪とするためのパワーユニット等がカバー８によって覆
い隠された状態で配されている。また、電動車椅子Ｃの
後部には図２に示すように左右一対の補助輪９が遊転自
在に沿設されている。各補助輪９は図示しない車体フレ
ームに接続されるとともに、電動車椅子Ｃが平坦路を走
行しているときには路面より上方にあるが、転倒角度
（これ以上の勾配になると電動車椅子Ｃが転倒を生じる
おそれがある傾斜角度）を上回って前輪１３に浮き上が
りを生じると接地するようになっている。

【００２１】また、この実施の形態においてはパワーユ
ニット等を覆っているカバー８部分の側面に、この最大
傾斜角度を検出するための傾斜角検出器１０が電動車椅
子Ｃの前後方向に沿うようにして取り付けられている。

【００２２】傾斜角検出器１０は図２及び図３に示すよ
うに、導電性金属よりなるパイプ状のケーシング１１を
備えている。このケーシング１１は中央部を境として左
右両側が下向きに屈曲して形成されている。これについ
ては、改めて詳しく説明する。

【００２３】また、ケーシング１１内には適度の粘性を
有するオイル１２が封入されている。すなわち、ケーシ
ング１１自体はその両端が開口して形成されているが、
その両端には絶縁材よりなるシール材１５がそれぞれ水
密状に装着され、かつ両シール材１５には電極端子１６
が取り付けられている。そして、両電極端子１６はケー
シング１１と共に図５に示すような傾斜角検出回路１７
に接続されている。

【００２４】一方、ケーシング１１の内部にはケーシン
グ１１内部を移動可能な検知球１８が収容されている。
この検知球１８は合成樹脂材よりなる芯体の表面に導電
性材料によるメッキ処理が施されたものであり、検知球
１８全体としてオイル１２内で浮くことができるような
比重に設定されている。したがって、電動車椅子Ｃが水
平姿勢にあるときには検知球１８はケーシング１１中央
の屈曲部分に保持されるが、電動車椅子Ｃが傾いてケー
シング１１が傾動すると、これに伴って傾いた方向に円
滑に移動できるようになっている。そして、電動車椅子
Ｃが所定の勾配をもった傾斜面に位置したときには、図
４に示すように、ケーシング１１の端部に寄せられて一
方の側の電極端子１６とケーシング１１の上面とに共に
接触することで、前記した傾斜角検出回路１７を閉じる
ようになっている。

【００２５】前記したように、ケーシング１１は「く」
の字形状をなして屈曲している。具体的には、図３に示
すように、左側部は水平線からＸの角度をなして屈曲
し、右側部はこれよりやや大きめのＹの角度をなして屈
曲している。また、検知球１８がケーシング１１の端部
に確実に寄せられる角度はさらにこれからＺの角度が必
要となるようにしてある。なお、ケーシング１１に設定
されたこれらの屈曲角度は転倒角に対応して設定された
ものであり、この実施形態ではさらに＋２゜の余裕が設
けられている。すなわち、転倒角Ａとの関係は次の式で
表される。Ａ−２≧Ｘ＋Ｚ（後方への転倒角の場合）Ａ−２≧Ｙ＋Ｚ（前方への転倒角の場合）図５は本実施形態における電動モータ１９の制御ブロッ
ク図であり、上記した傾斜角検出回路１７は制御部２０
に接続され、また制御部２０は傾斜角検出回路１７から
の検出信号に基づいて、電動モータ１９に対して停止信
号を出力するとともに、図示しないがハンドル３の操作
パネル２部分に設けられた警告灯さらには警告ブザーと
いった警告手段２１を動作させるように設定されてい
る。

【００２６】次に、上記のように構成された第１実施形
態の作用効果を具体的に説明する。電動車椅子Ｃの使用
にあたり、運転者は座席６に着座した状態で電源キース
イッチ５を入力操作しかつアクセルレバー４を握り操作
する。これにより、電動モータ１９に対する給電がなさ
れ、後輪の回転によって電動車椅子Ｃが走行を開始す
る。このとき、電動車椅子Ｃが平坦路を走行している限
りは、傾斜角検出器１０のケーシング１１は図３に示す
ように傾いていないため、検知球１８はケーシング１１
の中央位置に浮き上がった状態で保持されている。

【００２７】ところで、電動車椅子Ｃの前輪が上り勾配
の斜面にさしかかり、登坂を開始すると、電動車椅子Ｃ
全体が上向き姿勢となるため、傾斜角検出器１０のケー
シング１１の前側、つまり図４における左側が持ち上が
った状態に傾く。そして、坂の傾斜角ＴがＴ≧Ｘ゜
＋Ｚ゜となったときには、検知球１８はケーシング１１
の上面に沿って図示左端側へ移動し、図示左側の電極端
子１６及びケーシング１１の上面の双方に接触する。こ
のとき、検知球１８は浮力の作用により、ケーシング１
１の隅部、つまりは電極端子１６及びケーシング１１の
双方に接する位置に付勢されるため、これら双方への接
触が確実になされる。こうして、検知球１８によって傾
斜角検出回路１７が閉じられるため、同回路からは制御
部２０に対して検出信号が出力される。制御部２０はこ
れに基づいて電動モータ１９への給電を停止して、モー
タの動作を停止すると共に、警告ブザーあるいは警告ラ
ンプを点灯させて、運転者に対して動作角Ｔ（転倒角Ａ
−２゜）に至ったことを知らせる。

【００２８】なお、上記では上り坂の場合を示したが、
下り坂を走行する場合にはケーシング１１が上記とは反
対に右側が高くなり、その傾斜角がＹ＋Ｚを超えたとき
に検知球１８が図３，４に示す右側の電極端子１６側に
移動し、ケーシング１１と共に接触することによって、
当該角度に至ったことが上記と同様にして検出される。

【００２９】このように、電動車椅子Ｃが所定の勾配を
もった傾斜面にさしかかったことが検知された場合に
は、電動モータ１９への給電が停止されるため、走行の
安全性が確保される。また、警告ランプや警告ブザーの
作動により、運転者に対する状況の認識を行わせること
ができる。さらに、所定勾配の傾斜面にさしかかったこ
とが検知されると直ちに電動モータ１９を停止するよう
にしているため、運転者に不安を与えることはない。さ
らにまた、本実施形態の方法では、極めて簡易な構造で
ありながら、運転者の体重は全く無関係に角度検出を行
っているため体重差等による検知のばらつきも回避でき
る。

【００３０】また、この実施の形態ではケーシング１１
の内部に比較的粘性の高いオイル１２を封入して検知球
１８の移動速度を抑制しているため、電動車椅子Ｃが急
発進しても検知球１８が電極端子１６に接する位置にま
で移動することはなく、したがって誤検知の事態を未然
に防ぐことができる。＜第２実施形態＞図６及び図７は本発明の第２実施形態
を示すものである。この実施形態では、ケーシング３１
の屈曲方向が第１実施形態とは反対に、中央を低くして
左右両端側が高くなるようにしてある。また、検知球３
２は全体が鉄製であり、第１実施形態とは逆に重力の作
用によって沈み込むようにしてある。

【００３１】なお、ケーシング３１の屈曲角度及び内部
に封入されている液体については、第１実施形態と同一
の条件であり、電極端子３３等、その他の構成は第１実
施形態と同様であるため、説明は省略する。

【００３２】第２実施形態によれば、電動車椅子Ｃが所
定の勾配をもった傾斜面に至り、ケーシング３１が図７
のように左下がりの状態になったときには、検知球３２
はケーシング３１の底面に沿って移動し、この側の電極
端子３３とケーシング３１の底面の双方に接触する。こ
のとき、検知球３２は重力によって電極端子３３とケー
シング３１の双方に接する位置に付勢されるため、第１
実施形態と同様に接触動作の確実さが図られている。＜第３実施形態＞図８は本発明の第３実施形態を示すも
のである。第１実施形態のものが、斜面を上り降りする
場合の電動車椅子Ｃの倒れを問題にしたが、第３実施形
態では斜面に沿って走行する場合の横倒れを問題にして
いる。したがって、第１実施形態では傾斜角検出器４０
が電動車椅子Ｃの前後方向に沿って取り付けられていた
のに対し、第３実施形態では、図８に示すように、傾斜
角検出器４０が電動車椅子Ｃの幅方向に沿って取り付け
られている。

【００３３】また、電動車椅子Ｃの前後方向に関する倒
れについては、前後で倒れ難さの程度に差があるため、
第１実施形態ではケーシング４１の屈曲角度に左右で差
を設けていたが、側方への倒れについては左右でほぼ差
がないため、ケーシング４１は左右対称形状で屈曲して
いる。さらに、同図に示すように、傾斜角検出器４０は
ステアリングポスト１の正面上部に配されている。

【００３４】なお、他の構成は第１実施形態と同様であ
るため、説明は省略する。＜第４実施形態＞図９は本発明の第４実施形態を示すも
のである。第１、第２実施形態では検知球１８，３２を
電極端子１６，３３とケーシング１１，３１の双方に接
触させることで、傾斜角検出回路１７を閉じるようにし
ていたが、第４実施形態ではこれに代えて一対の電極端
子５０を備えた端子ホルダー５１をケーシング５２の両
端部に設け、検知球５３によって両電極端子５０間を接
続するようにしている。なお、両電極端子５０はそれぞ
れバネによって突出方向に付勢されて個別に突出長さを
異にすることができるようにしてもよく、このようにす
れば検知球５３との接触がより確実なものとなる。他に
は、両電極端子５０を先端を自由端としたばね片によっ
て構成するような方式であっても、接触の確実性を図る
ことができる。

【００３５】いずれの方式を採用するにしても、このよ
うにすれば、ケーシング５２自体を導電性材料で構成し
なくともよく、例えば合成樹脂材によって形成したもの
であってもよい。

【００３６】他の構成は、第１実施形態と同様であり、
もって同様の作用効果を発揮することができる。

【００３７】なお、本発明は種々の変更が可能であり、
次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。

【００３８】上記の説明では、前後傾に伴う転倒角を
検出するものと、側方への転倒角を検出するものとを個
別に備えたものを示したが、これらを兼備するものであ
ってもよいのは勿論である。

【００３９】第１実施形態では、前傾と後傾のいずれ
の検知も行う場合を示したが、前倒れは後倒れに比較し
て通常は生じにくいので、省略することも可能である。

【００４０】ケーシングに封入するものは、オイルの
他に水であってもよく、また検知球の移動速度を抑制す
る手段としては、ケーシングの途中の管路を絞っていわ
ゆるオリフィス効果によって移動抵抗を付加することも
考えられる。

【００４１】いずれの実施形態も、ケーシング全体を
屈曲させて検知球の移動路を形成したが、ケーシング自
体は水平に形成され内壁面に傾斜面を形成するようなも
のであってもよい。

【００４２】いずれの実施形態も本発明を電動車椅子
Ｃに適用した場合を示したが、本発明はこれに限らず、
傾斜角検出が必要な分野に広範に適用可能である。

【００４３】傾斜角検出器の設置箇所は図示のものに
限らず、状況に応じて種々変更されるべき性質のことで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動車椅子の斜視図

【図２】登坂状態での電動車椅子の側面図

【図３】中立状態での傾斜角検出器の断面図

【図４】傾斜状態での断面図

【図５】電動モータの制御ブロック図

【図６】第２実施形態における中立状態での傾斜角検出
器の断面図

【図７】同じく傾斜状態での断面図

【図８】第３実施形態において傾斜面に沿って走行して
いる状態を示す正面図

【図９】第４実施形態の要部を示す拡大断面図

【符号の説明】

１０，４０…傾斜角検出器１１，３１，５２…ケーシング１２…オイル（高粘性流体）１６，３３，５０…電極端子１７…傾斜角検出回路１８，３２，５３…検知球１９…電動モータ２０…制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部には検出すべき傾斜角度に対応した
勾配をもった傾斜路が形成されてなるケーシングと、こ
のケーシング内に収容されかつ常には中立位置に保持さ
れるとともに、この中立位置から前記傾斜路に沿って移
動可能な導電材よりなる可動接触体と、前記傾斜路の終
端側に配されて前記可動接触体が接触したときに、傾斜
角検出回路を閉じる端子部とが備えられていることを特
徴とする傾斜角検出器。
【請求項２】前記ケーシングはパイプ材によって形成
されるとともに、中立位置から所定角度屈曲形成される
ことによって、内部の壁面が前記傾斜路を形成している
ことを特徴とする請求項１記載の傾斜角検出器。
【請求項３】前記ケーシング内部には高粘性流体が封
入されていることを特徴とする請求項１または２記載の
傾斜角検出器。
【請求項４】前記ケーシングは導電材によって形成さ
れる一方、前記端子部はケーシングの端部に配置され、
かつ前記可動接触体を重力の作用によって前記ケーシン
グと前記端子部の双方に接触するよう付勢することで、
前記傾斜角検出回路を閉じるようになっていることを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の傾斜角
検出器。
【請求項５】前記ケーシングは導電材によって形成さ
れる一方、前記端子部はケーシングの端部に配置され、
かつ前記可動接触体を浮力の作用によって前記ケーシン
グと前記端子部の双方に接触するよう付勢することで、
前記傾斜角検出回路を閉じるようになっていることを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の傾斜角
検出器。
【請求項６】前記ケーシングは電動車両の一部に装着
され、かつ前記傾斜角検出回路は電動車両の駆動を制御
する制御部に接続されて、傾斜角検出回路が所定角度の
傾斜角を検出したときには、電動車両の駆動を停止する
構成となっていることを特徴とする請求項１〜請求項５
のいずれかに記載の傾斜角検出器。