JPH106996A - パワーアシスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従前の手動の運搬車をパワーアシスト付き運
搬車として使用する。 【解決手段】 走行用動力を発生する駆動部２と、操作
を加える操作部４と、上記操作部４に加えられた外力を
検出する外力検出手段６と、外力検出手段６で検出され
た力に基づいて上記駆動部２を作動させる制御手段６と
を備える。また運搬車９との着脱自在な接続連結部７を
備えている。運搬車９に接続することによって運搬車９
をパワーアシスト付き運搬車９として扱うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は荷車のような運搬車
用のパワーアシスト装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】運搬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。電動駆動源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運搬
車もあるが、これは微妙な動作を行わせることが困難で
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
ワーアシスト付の運搬車が提案されている。特開昭６３
−２１５４５９号公報に示されているこの荷車は、ハン
ドルに加えられた外力を検出する外力検出手段と駆動源
によって駆動される駆動車輪とを備えており、外力検出
手段で検出された外力に基づいて駆動車輪の駆動を行
う。このようなパワーアシスト付運搬車では、運搬車が
重くとも軽い時とほぼ同等の感触で動かすことができる
ために、操作に熟練を必要とせず、思い通りに重い運搬
車を動かすことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような恩
恵を受けるには、現行の運搬車を廃棄して新たなパワー
アシスト付き運搬車を導入しなくてはならず、コスト的
に問題が多い。また、工場などにおいて多くの運搬車が
使用されているとともに部品の保管を運搬車に載せたま
まで行われていることがあるが、全運搬車をパワーアシ
スト付きのものに入れ換えるには無駄が多く、また少数
の運搬車だけをパワーアシスト付きのものに変更してコ
ストを抑えたとしても、運搬車間で載せかえる手間が多
くなってしまう。

【０００５】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従前の手動の運搬車を
パワーアシスト付き運搬車として使用することができる
パワーアシスト装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、走行
用動力を発生する駆動部と、操作を加える操作部と、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基づいて上記駆動部を作
動させる制御手段とを備えるとともに、運搬車との着脱
自在な接続連結部を備えていることに特徴を有してい
る。運搬車に接続することによって運搬車をパワーアシ
スト付き運搬車として扱うことができるようにしたもの
である。

【０００７】上記駆動部は少なくとも１つの駆動輪を備
えたものとしておくことが好ましい。また、外力検出手
段は操作部に加えられた推進方向外力と操舵方向外力と
を検出するものであり、制御手段はこれら各外力に基づ
いて駆動部の推進用出力及び操舵用出力を制御するもの
であることが好ましい。上記接続連結部は電気的接続部
も備えたものであってもよく、また接続連結部は運搬車
に対して走行方向及び操舵方向において機械的連結を行
うものや、上下方向についても機械的連結を行うものが
好ましい。接続連結部は運搬車の一部が載せられる荷重
受け部を備えたものであってもよい。

【０００８】電源である電池を着脱自在としている電池
収納部を備えたものとしてもよい。操作部が着脱自在で
あるとともに運搬車側に取付自在となっていることも好
ましい。推進についてのパワーアシストのみであれば、
駆動部は単一の駆動源で駆動される駆動輪であればよ
く、操舵についてのパワーアシストも行うのであれば、
駆動部が操舵用駆動源にて向きが変えられる操舵用駆動
輪を備えたもの、個々の駆動源によって夫々個別駆動さ
れる少なくとも２つの駆動輪を備えたもの、個々の駆動
源によって夫々個別駆動される少なくとも２つの駆動輪
と、これら駆動輪の向きを変更する操舵用駆動源とを備
えたもの等を駆動部として好適に用いることができる。

【０００９】駆動部が個々の駆動源によって夫々個別駆
動される少なくとも２つの駆動輪を備えたものである時
には、制御手段は走行速度検出用の速度検出器を備える
とともに検出された速度に応じて操舵用のパワーアシス
トのアシストゲインを変更するものであることが好まし
く、更には速度検出器を各駆動源毎に設け、操舵方向外
力と上記複数の速度検出器の出力から得られる旋回方向
との比較結果に応じてアシストゲインの変更を行うもの
であることが好ましい。また、走行速度検出用の速度検
出器を左右輪毎に設けて、両速度の差に応じて出力修正
を行うようにしてもよく、この場合の出力修正は左右輪
の速度差に比例したものや、速度差の積分値を加味した
ものとするのが好ましい。そして、検出された操舵方向
外力が設定値を越えた時に通常の操舵用出力の出力状態
に復帰するものとしておくのが好ましい。

【００１０】制御手段は操舵用出力を抑制する操舵抑制
部を備えたものとなっていてもよい。また、制御手段は
運搬車が接続されているか否かによってパワーアシスト
のアシストゲインを変更するものであってもよく、更に
は走行時の加速度検出部材を備えるとともに加えた駆動
力に対する検出加速度の比較結果からパワーアシストの
アシストゲインを変更するものであってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１(a)は本発明の実施の形態の
一例におけるパワーアシスト装置を、図１(b)はこのパ
ワーアシスト装置を荷車９に連結した状態を示してお
り、ここで示したパワーアシスト装置は、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もので、操作ハンドル４が一
面に設けられたハウジング１内には、電動モータである
駆動源２と電源である電池３並びに制御装置５が納めら
れ、ハウジング１の下端部両側面には動力伝達用ローラ
２５，２５が配されている。そして上記駆動源２はデフ
ァレンシャルギア２６を介してローラ２５，２５に連結
されている。またハウジング１には荷車９への取り付け
のための連結アーム７が左右２個ずつ設けられている。

【００１２】上記連結アーム７は、図２(a)の側面図及
び図２(b)の平面図に示すように、ハウジング１側面に
蝶番７０によって取着された平面形状がＬ字形のもの
で、図２(c)に示すように荷車９側の支柱部９０に引っ
かけることでハウジング１を荷車９に装着するととも
に、スライド自在となっているストッパーピン７２を動
かして連結アーム７の回動を阻止することによって、荷
車９に対してパワーアシスト装置を前後左右に拘束する
上記装着状態を保持する。

【００１３】ここにおいて、連結アーム７を用いて荷車
９に装着した時、図１(b)に示すように、前記動力伝達
用ローラ２５，２５は、荷車９が備えている自在車輪９
１と非自在車輪９２のうちの非自在車輪９２の外周面に
接して、駆動源２の回転を非自在車輪９２に伝達する。
荷車９の非自在車輪９２をパワーアシストのための推進
用駆動輪として用いるようになっているわけである。

【００１４】前記操作ハンドル４のハウジング１への装
着部分には、操作ハンドル４に加えられた推進方向外力
を検出するためのセンサー６が設けられている。すなわ
ち図３に示すように操作ハンドル４の左右方向中央部か
らハウジング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４１を介してハウジング１に連結され
て、操作ハンドル４はその押したり引いたりする方向に
おいてばね部材４１に抗して可動とされており、ハウジ
ング１側に設けられたセンサー６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するこ
とで加えられる推進方向の力Ｆは、ばね部材４１のばね
定数をｋ，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ｄ０とすると、 Ｆ＝ｋ×（ｄ−ｄ０） の式によって求めることができる。

【００１６】そして前記制御装置５は、センサー６によ
って検出された値ｄを基に演算で求めた力検出値の正負
（押しているのか引いているのか）によって駆動源２の
作動方向を決定するとともに、図５および図６に示すよ
うに力検出値の値とアシストゲインとに応じて、駆動源
２の速度または加速度または出力トルクを制御する。力
検出値Ｆが大きいほど、より速い速度またはより大きい
加速度あるいはより大きい出力トルクとなるように駆動
源２を制御するのである。図４にブロック回路図を示
す。図中の力検出器はセンサー６と上記演算を行う演算
部で構成されるものであり、この演算部は制御装置５の
一部であってもよい。

【００１７】今、制御装置５による駆動源２の制御にあ
たり、操作ハンドル４に加えられた外力に所要のアシス
トゲインを乗じたトルクを駆動源２で発生するようにし
た場合、上記荷車９を動かすのに必要な力が１００Ｎで
あるとすると、アシストゲインが０の時には１００Ｎの
力を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２５
Ｎの時、７５Ｎのパワーアシストが働いて合計１００Ｎ
の力が荷車９に加えられるために荷車９を動かすことが
できることになる。そしてこのようなトルク出力制御と
する時、操作者にしてみれば動かすのに必要な力が２５
Ｎである荷車９を動かす場合と同等の感触となることか
ら、パワーアシストされていることを意識せずに荷車９
の操作を行うことができる。

【００１８】また荷車９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６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、荷車９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
されたとして駆動源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７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２に推進力を発
生させないようにしておくと、無用な動きを避けること
ができる。

【００１９】センサー６としては距離を検出するもので
はなく、加速度を検出するタイプのものであってもよ
い。加速度に重量を乗算した値が加えられた外力となる
ことから、上記の場合と同等の制御を行うことができ
る。荷車９が非自在車輪９２を有しておらない場合や、
パワーアシスト装置単体を移動させる場合のことを考え
れば、パワーアシスト装置そのものに少なくとも１つの
駆動輪８を設けておくとよい。図８および図９はこの場
合の一例を示しており、図９(a)の底面図から明らかな
ようにハウジング１の下面に左右一対の駆動輪８，８を
設けて、これら駆動輪８，８をデファレンシャルギア２
６を介して駆動源２に接続している。またパワーアシス
ト装置単体での移動をより安定した状態で行えるように
するために、自在車輪８９も設けてある。

【００２０】２つの駆動輪８，８と自在車輪８９とを有
して自走も可能となっている上記パワーアシスト装置の
場合、荷車９への取り付けは、図１０に示すように、鉛
直軸回りの相互回転が自在な連結器７３によって行って
もよい。ただし、この場合は操作ハンドル４に引っ張り
力を加えてパワーアシスト装置で荷車９を牽引するとい
う状態で使用することになる。

【００２１】推進だけでなく、操舵についてのパワーア
シストも行うことができるようにしてもよいのはもちろ
んである。図１１はハウジング１の下面左右に配した２
つの駆動輪８，８を個別の駆動源２，２で駆動するもの
とし、駆動輪８，８の加速度・速度・トルク等の出力に
差を持たせることで操舵もできるようにしたものを示し
ており、図１２はそのブロック回路図である。

【００２２】この場合、操作ハンドル４に加えられる外
力も推進方向外力と操舵方向外力とを区別して検出する
ことができるようにしておかなくてはならないが、この
ための構成の一例を図１３に示す。操作ハンドル４の左
右両端部を夫々板ばねであるばね部材４１，４１を介し
てハウジング１に連結し、さらに操作ハンドル４の左右
両端部の変位を夫々計測する２つの非接触式のセンサー
６，６をハウジング１に設けている。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１３(a)に示
すように２つのばね部材４１，４１が同方向に同量だけ
撓むのに対して、操舵方向の力がハンドル４に加えられ
た時には図１３(b)に示すように両ばね部材４１，４１
の撓み方向が逆となったり撓み量に差が生じることにな
る。従って２つのばね部材４１，４１のばね定数が共に
ｋａ、一方のセンサー６と操作ハンドル４右端との間隔
をｄｒ、その初期値をｄｒ０、他方のセンサー６と操作
ハンドル４左端との間隔をｄｌ、その初期値をｄｌ０と
すると、ハンドル４に加えられた推進方向外力Ｆａは、 Ｆａ＝ｋａ×（（ｄｒ−ｄｒ０）＋（ｄｌ−ｄｌ０）） で求めることができる。操舵方向外力Ｆｓが加えられた
時には左右のばね部材４１，４１に対してＦｓ×Ｌｈ／
２の大きさのモーメントして働いてばね部材４１，４１
を互いに逆方向に撓ませる。この時の力とばね部材４１
の変位量とから求められる弾性係数をｋｓとすると、操
舵方向外力Ｆｓは Ｆｓ＝ｋｓ×（（ｄｒ−ｄｒ０）−（ｄｌ−ｄｌ０）） で求めることができる。（実際には図１５に示すように
車軸から操作ハンドル４までの距離Ｌと駆動輪８，８の
トレッド２ｄに応じたモーメントとしてパワーアシスト
装置に発生するためにＬ／ｄの値を乗じたものとす
る。） 従って上述のようにして得た推進方向外力（推進力検出
値）Ｆａ及び操舵方向外力（旋回力検出値）Ｆｓに図１
４に示すように夫々所要のアシストゲインを乗ずること
で推進力（推進出力値）と操舵力（旋回出力値）とを演
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２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２のトルク出力とし、こ
れらトルクの指令値を左右の駆動源２，２に送って駆動
源２，２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。なお、単一の駆動源２と両駆
動輪８，８との間にトルクスプリッタを配してトルクス
プリッタによる左右の両駆動輪８，８へのトルク分配比
を操舵方向外力に応じて制御しても同様に推進および操
舵の両者についてパワーアシストを行うことができる。

【００２３】操舵についてのパワーアシストは向きが可
変となった操舵輪８０を設けることで行ってもよい。図
１６〜図１８は推進用の駆動輪８に操舵輪８０を兼用さ
せた場合を示しており、駆動源２とこの駆動源２によっ
て回転駆動される駆動輪８とを操舵用の駆動源２０によ
ってベベルギアを介して図１７に示すように鉛直軸回り
に回転させて向きを変えることができるようにしてい
る。図１７(a)は直進時を、図１７(b)は操舵時を示す。
この場合の操舵用の駆動源２０は駆動輪８がハウジング
１の下面中央に位置していることから、上記推進方向外
力（推進力検出値）Ｆａ及び操舵方向外力（旋回力検出
値）Ｆｓとの図１９に示す合力Ｆｐとその方向θ（−９
０°＜θ＜９０°）とを Ｆｐ＝（Ｆａ² ＋Ｆｓ² ）^1/2 θ＝ｔａｎ^-1（Ｆｓ／Ｆａ） で求めて、駆動輪８の操舵角αが上記θと等しくなるよ
うに制御し、駆動源２は上記合力Ｆｐにアシストゲイン
を乗じたものとなるように制御する。

【００２４】図２０及び図２１に示すように、個別の駆
動源２，２によって回転駆動される左右の駆動輪８，８
を共に操舵用駆動源２０で向きを変えることができるよ
うにしてもよい。図中２６は操舵用駆動源２０の出力で
両駆動輪８，８の向きを同時に同方向に変えるためのギ
ア群である。図２２に示すように各駆動輪８および駆動
源２について夫々操舵用駆動源２０を設けて、両操舵用
駆動源２０，２０を同時に制御するようにしてもよい。
このように個別の駆動源２，２によって回転駆動される
左右の駆動輪８，８の向きを変えることができるように
した場合、図２３(a)に示す旋回動作をよりスムーズに
行わせることができるほか、図２３(b)に示す平行移動
を行わせることもできる。

【００２５】もっとも前述のセンサー６，６を用いた操
作力検出では、上記２つの移動態様を区別することがで
きないために、この場合は図２４に示す形態の操作ハン
ドル４と合計３個のセンサー６ｘ，６ｙ，６βとを用い
る。すなわちハウジング１の上面に操作ハンドル４を配
置するとともに、操作ハンドル４の中央から下方に突出
する連結部４０を水平面内で可動となった受け筒４４に
おいて軸回りに回転自在に支持するとともに、受け筒４
４に配した角度センサー６βによって操作ハンドル４の
軸回りの回転角βを検出することができるようにしてあ
る。また受け筒４４内面と連結部４０とはばね定数がｋ
βのうずまきばね４２によって連結することで、操作ハ
ンドル４の上記回転についてばね負荷を加えている。

【００２６】そして受け筒４４の上記水平面内での移動
については、推進方向に該当する前後方向についてのば
ね負荷を加えるばね定数ｋｘのばね部材４１ａと、左右
方向についてのばね負荷を加えるばね定数ｋｙのばね部
材４１ｂとを介して支持されている受け筒４４の前後方
向の移動量をセンサー６ｘで、左右方向の移動量をセン
サー６ｙで検出する。図中６９は移動量検出用ターゲッ
トで受け筒４４に固定されている。

【００２７】このような操作ハンドル４に力が加えられ
て各センサー６ｘ，６ｙ，６βが無負荷時よりＤｘ，Ｄ
ｙ，Ｄβの変位を検出したならば、推進方向外力Ｆａ＝
Ｋｘ・Ｄｘ、操舵方向外力Ｆｓ＝Ｋｙ・Ｄｙ、回転モー
メントＭ＝Ｋβ・Ｄβで得ることができる。さらに推進
方向外力Ｆａと操舵方向外力Ｆｓとから前述のように両
者の合力Ｆｐとその方向θを求める。

【００２８】そしてθの値がほぼ零であるか否かに応じ
て次のように制御を行う。すなわちθがほぼ零（直進）
である時には、推進力（前後力）Ｔａとして合力Ｆｐ×
力増幅率Ｇａを、旋回力ＴｓとしてモーメントＭ×力増
幅率Ｇｓ×Ｌ／ｄを求めて、（推進力Ｔａ＋旋回力Ｔ
ｓ）／２の値を右駆動源２への出力値、（推進力Ｔａ−
旋回力Ｔｓ）／２の値を左駆動源２への出力値として両
駆動源２，２を駆動する。

【００２９】θがほぼ零でない時には、両駆動源２，２
に対して合力Ｆｐの１／２の値を各々出力するととも
に、操舵用駆動源２０に対して操舵角αが上記θと等し
くなるように制御する。図２５にこの動作のフローチャ
ートを示す。ちなみに推進方向外力Ｆａがほぼ零でθが
約±９０°、モーメントＭがほぼ零の時、横方向移動
（かに歩き）をさせることができる。

【００３０】ところで図１１に示すような左右個別に駆
動される駆動輪８，８を備えたパワーアシスト装置で自
在車輪９１のみを有している荷車９を引っ張って移動さ
せる時、上記のような操舵についてのパワーアシストも
行っていると、走行速度が速くなると自在車輪９１，９
１がふらつき、図２６に示すように、蛇行走行となって
しまう現象が生じて直進安定性が非常に悪くなる。これ
は走行方向を修正しようとする力がパワーアシストで拡
大されるために生ずるもので、走行させつつ蛇行を止め
ることはかなり難しい。

【００３１】このために、図２７に示すように走行速度
を検出するための速度検出器５０を設けるとともに、図
２８に示すように速度検出器５０で検出される速度が早
くなるほど操舵についてのパワーアシストのアシストゲ
インを小さくし、走行速度Ｖが所定速度Ｖｍａｘを越え
れば操舵についてのアシストゲインを０とするとよい。
操舵についてのパワーアシストを車速感応型とするので
ある。なお、走行速度の増大に応じてアシストゲインを
小さくするにあたり、図２９に示すフローチャートで
は、所定速度Ｖｍａｘから現在の走行速度Ｖを減算した
値を予め設定してあるアシストゲインに乗ずることで行
っている。なお、図２７に示すものでは速度検出器５０
として自在車輪８９の回転数を検出するものを用いてい
る。図３０は本例のブロック回路図である。

【００３２】図３１及び図３２に示すように個別の駆動
源２，２によって駆動輪８，８を駆動するとともに両駆
動輪８，８の回転数差によって操舵も行うものにおいて
は、両駆動源２，２について夫々速度検出器５０，５０
を設けて、次のような制御を行うことが好ましい。すな
わち上記車速感応型の操舵制御の場合、坂道を斜めに走
行する時、荷車９が自在車輪９１のみを有するものであ
ると、荷車９側が重力の影響で横滑り的な動きを示すこ
とになるが、この点に対処することができない。また平
地走行時であっても走行速度が高速であると徐々に旋回
しだすことがあるが、この動きを抑えることができな
い。

【００３３】しかし、図３３に示すように、左右の両駆
動輪８，８の速度差Ｖｄから判断される旋回方向と、操
作ハンドル４に加えられた操舵方向外力の向きとが一致
しない時には、車速感応型とせずに、走行速度にかかわ
らず初期設定のアシストゲインを用いて操舵方向のパワ
ーアシストを行うと、上記問題を避けることができる。

【００３４】前記蛇行対策としては、蛇行であることが
明らかである時、制御装置５が該蛇行状態の修正を自動
的に行うようにしてもよい。つまり、左右の両駆動輪
８，８の速度差Ｖｄに応じて制御装置５が両駆動源２，
２への出力の修正を行うようにしておくのである。図３
４は左右輪の速度差に比例した出力修正を行う場合を示
しており、検出された操舵力（旋回方向の力）が直進意
思判定値（たとえば２０Ｎ）より小さいにもかかわらず
速度差Ｖｄがある時には、該速度差Ｖｄと定数Ｋとの乗
算値を修正力として、左の駆動輪８の速度が右の駆動輪
８より大である時には左の駆動源２のアシスト力計算値
から上記修正力を引くとともに右の駆動源２のアシスト
力計算値に上記修正力を足すのである。右の駆動輪８の
速度が左の駆動輪８より大である時にはこの逆を行う。
なお、図示例においては修正力を速度差Ｖｄと定数Ｋと
の乗算値のみで決定するのではなく、速度差Ｖｄの微分
値に定数Ｔｄを乗算した値も加えて決定しているのは、
フィードバック系を安定させるためである。また、検出
された操舵力が上記直進意思判定値を越えたならば、上
記修正が働かない通常のアシスト状態に戻るために、操
舵旋回が困難となることはない。

【００３５】図３５に示すように、上記速度差Ｖｄとそ
の微分値に加えて速度差Ｖｄの積分値も加えて修正力を
計算してもよく、このように積分値（に定数Ｔｉを乗算
したもの）も加えた場合、比例要素だけではなくならな
い偏差を解消することができるものとなり、より安定し
た直進移動を行うことができる。一方、操舵旋回時につ
いては、個別の駆動源２，２によって駆動輪８，８を駆
動するとともに両駆動輪８，８の回転数差によって操舵
も行うものにおいては、その場旋回も可能であるが、こ
の時の回転中心Ｓｏは図３６に示すように両駆動輪８，
８の軸のほぼ中間点となり、回転中心Ｓｏは荷車９から
離れたところとなるために、一端側でパワーアシスト装
置が連結された荷車９の他端側は、旋回速度Ｖｘが操作
ハンドル４部分の旋回速度Ｖｘ₂ よりかなり大きくなっ
てしまって危険である。

【００３６】このために図３７に示すように速度差Ｖｄ
（から求められる角速度）が角速度制限値ｈを越えた場
合、越えた分の角速度に比例する粘性抵抗力を加えて操
舵用出力を抑制する（左右の駆動源２，２の出力差が大
きくなりすぎないようにする）とよい。旋回速度Ｖｘが
大きくするにはかなりの操舵力を加えなくてはならない
ことになって安全である。図３８はこの場合の旋回角速
度（速度差）と粘性抵抗力との関係を示す。

【００３７】ところで荷物９９を満載した荷車９に取り
付けての走行時にあわせてアシストゲインを設定してあ
るパワーアシスト装置を、荷車９に接続することなく単
体で移動させる場合、上記アシストゲインのままでは却
って操作しずらくなる。このために図３９に示すように
荷車９に装着しているか否かを検出する接続状態検出ス
イッチ５５を設けて、このスイッチの出力に応じて図４
０に示すように、アシストゲインを切り換えるとよい。
この接続状態検出スイッチ５５は、パワーアシスト装置
を荷車９に取り付ければ自動的に作動するものが好まし
いが、手動で切り換えるものであってもよい。いずれに
しろ、荷車９を接続していない時にはアシストゲインを
低く、接続している時にはアシストゲインを高くすると
いうアシストゲインの切り換えを行うことで、荷車９に
取り付けた時と取り付けていない時との操作感の違いを
少なくすることができる。

【００３８】もちろん、荷車９上の荷物の重さによって
もアシストゲインを切り換えることができるようにして
おくと、荷物の重さに拘わらず操作感をほぼ等しくする
ことができる。この場合、パワーアシスト装置側で荷車
９の積載重量を直接検出することはできないことから、
荷車９に加えた力の合計値に対する走行加速度から荷車
９側の重量（質量）を下記運動方程式 推進方向外力Ｆａ＋推進方向アシスト力Ｆａｍ＝（パワ
ーアシスト装置質量ｍ＋荷車質量Ｍ）×加速度α−摩擦
係数μ×荷車質量Ｍ×重力加速度ｇ から推定し、この推定質量Ｍに応じて図４１および図４
２に示すようにアシストゲインを変更するとよい。加速
度αは前記速度検出器５０の出力から導くことができ、
摩擦係数μは自在車輪９１の転がり抵抗として０．０２
の値を用いることができる。図４３に本例のブロック回
路図を示す。

【００３９】図４４及び図４５は操作ハンドル４（セン
サー６部分を含む）をハウジング１から着脱自在とし、
図４４(b)に示すように荷車９におけるパワーアシスト
装置を取り付けた側とは反対側に操作ハンドル４を取り
付けることができるようにしたものを示している。荷車
９側の自在車輪９１の配置や、荷車９上の荷物の高さな
どによって、パワーアシスト装置を取り付けた側とは反
対側から操作した方が操作性や安全性が高くなる場合が
あるが、これに応ずることができるようにしているわけ
である。図４６はこの場合の荷車９やハウジング１にお
ける操作ハンドル４の着脱部の構造の一例を示してお
り、引っかけフック４５とばね４７によって突出方向に
付勢された抜け止めピン４６とを設けて、抜け止めピン
４６を押し込みながら操作ハンドル４を引っかけフック
４５に係止させ、図４６(c)に示すように抜け止めピン
４６で引っかけフック４５からの操作ハンドル４５の抜
け止めを行う。抜け止めピン４６を押し込みながら操作
ハンドル４を引っかけフック４５から引き出せば、操作
ハンドル４を取り外すことができる。

【００４０】パワーアシスト装置の荷車９への取り付け
は、図１０に示したような連結器７３よりも、図２に示
した連結アーム７のような荷車９にパワーアシスト装置
を一体化させてしまうもので行うことが好ましく、特に
操舵についてのパワーアシストも行うものでは、荷車９
に対するパワーアシスト装置の操舵方向の動きを規制す
る構造としておくことで安定した操舵を行うことができ
るものとなるが、荷車９とパワーアシスト装置との一体
化が可能な取付構造としては、図４７〜図４９に示すよ
うに、パワーアシスト装置側に複数の電磁石７７を設け
て、これら電磁石７７の荷車９の磁性材部に対する磁気
吸着力によって取り付けを行うものも用いることができ
る。この場合、荷車９に対してパワーアシストを前後左
右に拘束できるだけでなく、上下方向についても拘束す
ることができ、パワーアシスト装置による荷車９の走行
移動をよりスムーズに行うことができる。図中７８は電
磁石７７のオンオフ用のスイッチである。電磁石７７に
代えて永久磁石を用いてもよい。

【００４１】このほか、図５０及び図５１に示すよう
に、パワーアシスト装置側にステップ１５を設けて荷車
９の一端をこのステップ１５上に載せ、両者を左右２カ
所あるいは中央１カ所で連結ピン１６で繋ぐようにして
もよい。荷車９の荷重の一部をパワーアシスト装置側に
かけることによって、パワーアシスト装置の質量が小さ
くとも駆動輪８によるグリップ力を得られるために走行
を確実に行わせることができる。駆動力を得ることがで
きるようにするためにパワーアシスト装置の質量を大き
くしなくともよいものであり、パワーアシスト装置の質
量を最小限に抑えることができる。図５０中の１７は連
結ピン挿通孔である。なお、連結アーム７を併用するの
が好ましいのはもちろんである。

【００４２】図５２〜図５４は電源である電池３を収納
している収納部１０の構造を示している。前面開口が扉
１１によって開閉自在とされているとともに奥面にばね
１２によって付勢された２つの接触端子１３，１３が配
されている収納部１０に電池３を納めて扉１１を閉めれ
ば、接触端子１３に電池３の電極が接触して電気的接続
がなされるとともに、ばね１２による付勢で電池３の走
行時の動きで上記電極と接触端子１３との接触が外れる
ことが防止されている。また扉１１を開いて電池３を抜
き出し、新たな電池３を装填するだけで電池３の交換を
行うことができる。図中１４は扉１１を取り付けている
蝶番である。扉１１はその自由端に設けた筒１８と収納
部１０側に設けられた筒１９とに抜け止めピン（図示せ
ず）が差し込まれることで閉じた状態にロックされる。

【００４３】電池３は図５５及び図５６あるいは図５７
に示すように荷車９側に搭載するようにしてもよく、こ
の場合の荷車９側の電池３とパワーアシスト装置との電
気的接続については、パワーアシスト装置と荷車９との
機械的接続部などに電気的接続用コネクタ３３を併設し
て、機械的接続を行えば電気的接続も同時に行われるよ
うにしておくとよい。このように重量物である電池３を
荷車９側に載せる場合、パワーアシスト装置を軽量に仕
上げることができるために、図１に示した荷車９側の非
自在車輪９２に動力を伝えて駆動するタイプであって、
パワーアシスト装置が車輪を持たない場合でも、パワー
アシスト装置単体の持ち運びが楽となる。

【００４４】なお、本発明においては荷車９にも駆動輪
８や駆動源２を設けておくことを妨げない。装着したパ
ワーアシスト装置によって荷車９側の駆動源２の制御も
できるようにしておくことで、より大なる駆動力を得る
ことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明においては、走行用
動力を発生する駆動部と、操作を加える操作部と、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基づいて上記駆動部を作動
させる制御手段とを備えるとともに、運搬車との着脱自
在な接続連結部を備えているために、運搬車に接続する
ことによって人力型の運搬車をパワーアシスト付き運搬
車として扱うことができるものであり、新たなパワーア
シスト付き運搬車を導入する場合に比して低コストです
むものである。

【００４６】上記駆動部は少なくとも１つの駆動輪を備
えたものとしておくと、パワーアシスト装置単体での移
動も駆動輪を利用して行うことができて便利である。ま
た、外力検出手段は操作部に加えられた推進方向外力と
操舵方向外力とを検出するものであり、制御手段はこれ
ら各外力に基づいて駆動部の推進用出力及び操舵用出力
を制御するものであると、つまり操舵についてもパワー
アシストが働くようにしておくと、操舵も容易となって
さらに運搬車の走行操作を簡単に行うことができる。

【００４７】上記接続連結部は電気的接続部も備えたも
のであってもよい。電池を運搬車側に搭載して大容量の
電池の使用を可能とする時など、電池との電気的接続が
簡単ですむ。また接続連結部は運搬車に対して走行方向
及び操舵方向において機械的連結を行うものが、更には
上下方向についても機械的連結を行うものが、運搬車を
求める方向に動かすという点において好ましい結果を得
ることができる。接続連結部は運搬車の一部が載せられ
る荷重受け部を備えたものであってもよい。パワーアシ
スト装置自体が軽量であっても走行に必要なグリップ力
を駆動輪において得ることができる。

【００４８】電源である電池を着脱自在としている電池
収納部を備えたものとしておくと、電池交換が容易とな
る。操作部が着脱自在であるとともに運搬車側に取付自
在となっていると、状況にかかわらず操作性や安全性を
高く保つことができる。推進についてのパワーアシスト
のみであれば、駆動部は単一の駆動源で駆動される駆動
輪を備えたものとしておくと、構造が簡単ですみ、安価
に提供することができる。

【００４９】操舵についてのパワーアシストも行うので
あれば、駆動部が操舵用駆動源にて向きが変えられる操
舵用駆動輪を備えたものとすると、スムーズな旋回や斜
め前進などが可能となる。個々の駆動源によって夫々個
別駆動される少なくとも２つの駆動輪を備えたものとし
ても、旋回が可能となるとともに駆動輪の相互逆方向回
転によってその場回転が可能となる。個々の駆動源によ
って夫々個別駆動される少なくとも２つの駆動輪と、こ
れら駆動輪の向きを変更する操舵用駆動源とを備えたも
のとすると、旋回のほか、いわゆるカニ歩きである平行
移動も可能となる。

【００５０】そして駆動部が個々の駆動源によって夫々
個別駆動される少なくとも２つの駆動輪を備えたもので
ある時には、制御手段は走行速度検出用の速度検出器を
備えるとともに検出された速度に応じて操舵用のパワー
アシストのアシストゲインを変更するものであると、い
わゆる尻振りが小さくなって直進安定性が増大する。更
には速度検出器を各駆動源毎に設け、操舵方向外力と上
記複数の速度検出器の出力から得られる旋回方向との比
較結果に応じてアシストゲインの変更を行うものである
と、上記に加えて坂道の斜め走行の時にも安定した走行
を行うことができるとともに高速走行時に旋回しはじめ
た時、方向修正を容易に行うことができる。

【００５１】上記尻振りや蛇行については、走行速度検
出用の速度検出器を左右輪毎に設けて、両速度の差に応
じて出力修正を行うことで自動修正されるようにしても
よい。この場合の出力修正は左右輪の速度差に比例した
ものとするのが直進状態への復帰を早くする点と直進性
の向上とに有効であり、特に速度差の積分値を加味した
ものとすると、比例制御では抑えることができない偏差
を解消することができる。そして、検出された操舵方向
外力が設定値を越えた時に通常の操舵用出力の出力状態
に復帰するものとしておくことで、操舵旋回させたい場
合には上記修正が働かなくなることから、問題なく操舵
旋回を行わせることができる。

【００５２】さらに制御手段に操舵用出力を抑制する操
舵抑制部を設けておくと、旋回速度が大きくなりすぎる
ことがなくて安全性を高くすることができる。また制御
手段が運搬車が接続されているか否かによってパワーア
シストのアシストゲインを変更するものであると、運搬
車が接続されている時と接続されていない時との操作感
の差を小さくすることができる。更には走行時の加速度
検出部材を備えるとともに加えた駆動力に対する検出加
速度の比較結果からパワーアシストのアシストゲインを
変更するものであると、荷物の重さがどのような時にも
ほぼ同じ操作感で操作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)
は斜視図、(b)は荷車（運搬車）への取付時の斜視図で
ある。

【図２】同上の連結アームを示すもので、(a)は側面
図、(b)(c)は破断平面図である。

【図３】同上の操作ハンドル及び外力検出部の平面図で
ある。

【図４】同上のブロック回路図である。

【図５】(a)は同上のブロック図、(b)は同上の動作のフ
ローチャートである。

【図６】同上の動作説明図である。

【図７】同上の他例の動作説明図である。

【図８】他例の斜視図である。

【図９】(a)は同上の底面図、(b)は同上の縦断面図であ
る。

【図１０】更に他例の斜視図である。

【図１１】別の例の斜視図である。

【図１２】同上のブロック回路図である。

【図１３】同上の操作ハンドルを示すもので、(a)は推
進力が加えられた場合を示す平面図、(b)は同上の操舵
力が加えられた場合を示す平面図である。

【図１４】(a)は同上のブロック図、(b)は同上のフロー
チャートである。

【図１５】同上の平面図である。

【図１６】異なる例の正面図である。

【図１７】(a)(b)は同上の底面図である。

【図１８】同上のブロック回路図である。

【図１９】同上の操作ハンドルに加えられる力の説明図
である。

【図２０】他例を示すもので、(a)は正面図、(b)は底面
図である。

【図２１】同上のブロック回路図である。

【図２２】同上の別の例の底面図である。

【図２３】(a)(b)は同上の動作説明図である。

【図２４】同上の操作ハンドルと外力検出部とを示すも
ので、(a)は横断面図、(b)は水平断面図である。

【図２５】同上のフローチャートである。

【図２６】蛇行（尻振り）状態の説明図である。

【図２７】蛇行対策の例を示しており、(a)はブロック
図、(b)は正面図である。

【図２８】同上のアシストゲインと速度との関係を示す
説明図である。

【図２９】同上のフローチャートである。

【図３０】同上のブロック回路図である。

【図３１】異なる例を示しており、(a)はブロック図、
(b)は正面図である。

【図３２】同上のブロック回路図である。

【図３３】同上のフローチャートである。

【図３４】別の例における動作を示すフローチャートで
ある。

【図３５】更に他の例における動作を示すフローチャー
トである。

【図３６】その場旋回の状態の説明図である。

【図３７】旋回速度抑制動作を示すフローチャートであ
る。

【図３８】同上の旋回速度抑制のための粘性抵抗力と旋
回角速度との関係の説明図である。

【図３９】他例のブロック回路図である。

【図４０】同上のフローチャートである。

【図４１】さらに他例におけるアシストゲインの説明図
である。

【図４２】同上のフローチャートである。

【図４３】同上のブロック回路図である。

【図４４】(a)(b)は別の例の斜視図である。

【図４５】同上のブロック回路図である。

【図４６】(a)(b)(c)は同上の操作ハンドル装着部の断
面図である。

【図４７】さらに別の例の斜視図である。

【図４８】同上の概略断面図である。

【図４９】同上のブロック回路図である。

【図５０】異なる例を示しており、(a)は側面図、(b)は
平面図である。

【図５１】(a)は同上の荷車接続時の状態を示す側面
図、(b)は一部拡大側面図である。

【図５２】さらに異なる例の斜視図である。

【図５３】同上のブロック回路図である。

【図５４】同上の電池収納部の水平断面図である。

【図５５】別の例を示しており、(a)は斜視図、(b)は荷
車（運搬車）への取付時の斜視図である。

【図５６】同上のブロック回路図である。

【図５７】同上の他例を示しており、(a)は斜視図、(b)
は荷車（運搬車）への取付時の斜視図である。

【符号の説明】

２ 駆動源 ４ 操作ハンドル ５ 制御回路 ６ センサー ７ 連結アーム ９ 荷車

フロントページの続き (72)発明者 太田 明博 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 筒井 久之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用動力を発生する駆動部と、操作を
   加える操作部と、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基づ
   いて上記駆動部を作動させる制御手段とを備えるととも
   に、運搬車との着脱自在な接続連結部を備えていること
   を特徴とするパワーアシスト装置。
2. 【請求項２】 駆動部は少なくとも１つの駆動輪を備え
   ていることを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト
   装置。
3. 【請求項３】 外力検出手段は操作部に加えられた推進
   方向外力と操舵方向外力とを検出するものであり、制御
   手段はこれら各外力に基づいて駆動部の推進用出力及び
   操舵用出力を制御するものであることを特徴とする請求
   項１または２記載のパワーアシスト装置。
4. 【請求項４】 接続連結部は電気的接続部も備えている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパワ
   ーアシスト装置。
5. 【請求項５】 接続連結部は運搬車に対して走行方向及
   び操舵方向において機械的連結を行うものであることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパワーアシ
   スト装置。
6. 【請求項６】 接続連結部は上下方向についても機械的
   連結を行うものであることを特徴とする請求項５記載の
   パワーアシスト装置。
7. 【請求項７】 接続連結部は運搬車の一部が載せられる
   荷重受け部を備えていることを特徴とする請求項５記載
   のパワーアシスト装置。
8. 【請求項８】 電源である電池を着脱自在としている電
   池収納部を備えていることを特徴とする請求項１〜５の
   いずれか記載のパワーアシスト装置。
9. 【請求項９】 操作部が着脱自在であるとともに運搬車
   側に取付自在となっていることを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれかに記載のパワーアシスト装置。
10. 【請求項１０】 駆動部は単一の駆動源で駆動される駆
    動輪であることを特徴とする請求項１または２記載のパ
    ワーアシスト装置。
11. 【請求項１１】 駆動部は操舵用駆動源にて向きが変え
    られる操舵用駆動輪を備えたものであることを特徴とす
    る請求項３記載のパワーアシスト装置。
12. 【請求項１２】 駆動部は個々の駆動源によって夫々個
    別駆動される少なくとも２つの駆動輪を備えたものであ
    ることを特徴とする請求項３記載のパワーアシスト装
    置。
13. 【請求項１３】 駆動部は個々の駆動源によって夫々個
    別駆動される少なくとも２つの駆動輪と、これら駆動輪
    の向きを変更する操舵用駆動源とを備えたものであるこ
    とを特徴とする請求項３記載のパワーアシスト装置。
14. 【請求項１４】 制御手段は走行速度検出用の速度検出
    器を備えるとともに検出された速度に応じて操舵用のパ
    ワーアシストのアシストゲインを変更するものであるこ
    とを特徴とする請求項１２記載のパワーアシスト装置。
15. 【請求項１５】 速度検出器は各駆動源毎に設けられて
    おり、制御手段は操舵方向外力と上記複数の速度検出器
    の出力から得られる旋回方向との比較結果に応じてアシ
    ストゲインの変更を行うものであることを特徴とする請
    求項１４記載のパワーアシスト装置。
16. 【請求項１６】 制御手段は走行速度検出用の速度検出
    器を左右輪毎に備えるとともに検出された両速度の差に
    応じて出力修正を行うものであることを特徴とする請求
    項１２記載のパワーアシスト装置。
17. 【請求項１７】 制御手段は左右輪の速度差に比例した
    出力修正を行うものであることを特徴とする請求項１６
    記載のパワーアシスト装置。
18. 【請求項１８】 制御手段は左右輪の速度差の積分値を
    加味して出力修正を行うものであることを特徴とする請
    求項１７記載のパワーアシスト装置。
19. 【請求項１９】 制御手段は検出された操舵方向外力が
    設定値を越えた時に通常の操舵用出力の出力状態に復帰
    するものであることを特徴とする請求項１６記載のパワ
    ーアシスト装置。
20. 【請求項２０】 制御手段は操舵用出力を抑制する操舵
    抑制部を備えていることを特徴とする請求項３または１
    ２記載のパワーアシスト装置。
21. 【請求項２１】 制御手段は運搬車が接続されているか
    否かによってパワーアシストのアシストゲインを変更す
    るものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
    に記載のパワーアシスト装置。
22. 【請求項２２】 制御手段は走行時の加速度検出部材を
    備えるとともに加えた駆動力に対する検出加速度の比較
    結果からパワーアシストのアシストゲインを変更するも
    のであることを特徴とする請求項１〜４または１６のい
    ずれかに記載のパワーアシスト装置。