JPH11169413A - 車椅子用補助動力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動車椅子の持つ特性をそのまま生かし、ハ
ンドリムによる走行と同一感覚の走行を実現すると共
に、軽量でしかも安価な車椅子用補助動力装置を得る。 【解決手段】 駆動輪の補助動力としてモータや減速ギ
アおよび制御回路を内蔵した駆動ユニットと、ハンドリ
ムによる走行と同一感覚の走行を実現するための操縦ユ
ニットと、該駆動ユニットおよび操縦ユニットを駆動す
るための電源にて構成される。駆動ユニットは、裏面中
央部に駆動輪の車軸と同様の車軸、フレームパイプに固
定するための固定金具、制御をＯＮ／ＯＦＦするための
スイッチレバーおよびケーブルを設け、表面中央部と周
縁部との中間付近に駆動輪の車軸を軸着するための軸受
けを設ける。操縦ユニットは、操縦輪とツメ車およびス
イッチボックス等により構成され、車椅子の手すりの先
端部付近のフレームパイプに取付ける。電源は、充電式
のバッテリを使用し、車椅子のフレームの底部等に設置
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、車椅子使用者（以
後、乗員という）により操縦可能な車椅子用補助動力装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高齢化社会が進行する中で、障害者ばか
りでなく車椅子を使用する人々が増加する傾向にある。
このような状況の中で、車椅子を使用する障害者や高齢
者の多くは手動車椅子を使用しているが、体力および腕
力の衰えから自分の意志通りの自由な走行ができないこ
とがある。このような場合、多くは介護者の助力により
目的の走行を行ったり、近年各社より開発および販売さ
れている電動モータによる補助動力装置を手動車椅子に
取付けたり、もしくは予め電動モータが取付けられてい
る電動車椅子を使用したりしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
補助動力装置を手動車椅子に取付けたものや、予め電動
モータが取付けられている電動車椅子において、現状で
は下記のような問題点があり改良の余地がある。

【０００４】まず、補助動力装置を手動車椅子に取付け
たものの場合、該補助動力装置の重量が重く、重量約１
５Ｋｇの手動車椅子に補助動力装置を装着すると総重量
が約４０Ｋｇとなる。このため、取り回しや操作性が悪
くなっている。

【０００５】これを介護者が操作するのであればそれほ
ど問題はないが、自操するとなると乗員にとって躊躇す
る問題を抱えている。これは、乗員が操作するにあた
り、形状は種々あるが一種のアクセルを使用し、該アク
セルの設定（アクセルの位置）に基づいた速度で前進ま
たは後進を行う。これは一見当たり前の操作のように思
えるが、障害者や高齢者にとっては非常に操作しにくく
不安を覚えるものがある。

【０００６】これは、一般の手動車椅子では駆動輪の外
側にあるハンドリムを手で回すことで走行する。前進す
る時は前に回し、後進する時は後ろに回す。回転を止め
れば車椅子も止まる。このように走行する方向や速度は
乗員の手によるハンドリムの操作で微妙な動きまでも自
由に車椅子に伝えることができる。しかし、アクセルを
操作する方法ではこのような微妙な動きを車椅子に伝え
ることができず、障害者や高齢者もしくは操作に不慣れ
な乗員が操作した場合、自分の意志通りの自由な走行を
行うことができず、最悪の場合には転倒する危険性もあ
る。

【０００７】これは、電動車椅子にとっても同様であ
る。しかも、電動車椅子の重量は更に重く、かつ価格も
非常に高価であるという問題点もある。

【０００８】本発明は、以上のような問題点に鑑み成さ
れたものであり、従来の手動車椅子の持つ特性をそのま
ま生かし、ハンドリムによる走行と同一感覚の走行を実
現すると共に、軽量でしかも安価な車椅子用補助動力装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の車椅子用補助動力装置では、駆動輪の補助
動力としてモータや減速ギアおよび制御回路を内蔵した
駆動ユニットと、ハンドリムによる走行と同一感覚の走
行を実現するための操縦ユニットと、該駆動ユニットお
よび操縦ユニットを駆動するための電源にて構成され
る。

【００１０】駆動ユニットは、厚さ１０ｃｍ程度の円筒
形状で、該駆動ユニットの裏面中央部には駆動輪の車軸
と同様の車軸を設け、更に車椅子のフレームパイプに固
定するための固定金具を設ける。また、該駆動ユニット
の制御をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチレバーおよび
操縦ユニットや電源と配線を行うためのケーブルを設け
る。また、該駆動ユニットの表面中央部と周縁部との中
間付近には車椅子に元々取付いていた駆動輪の車軸を軸
着するための軸受けを設ける。

【００１１】操縦ユニットは、ギヤ大を同一軸に固着し
た操縦輪と、該ギヤ大と噛み合うツメ車を同一軸に固着
したギヤ小と、該ツメ車の周縁部にあるツメによりパル
スを発生することができるスイッチボックスを内蔵して
構成される。

【００１２】電源は、鉛シール蓄電池等の充電式のバッ
テリを使用し、車椅子のフレームの底部等に設置する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図を用い
て詳しく説明する。図１は本発明の車椅子用補助動力装
置を取付けた車椅子の側面図であり、図２は本発明の車
椅子用補助動力装置を取付けた車椅子の平面図である。

【００１４】これらの図および図３の本発明の車椅子用
補助動力装置を構成する駆動ユニットの正面図（ａ）お
よび裏面図（ｂ）より、本発明の車椅子用補助動力装置
を手動車椅子に取付けるには、まず車椅子１の駆動輪１
０を取外し、駆動ユニット３を固定する。この時、該駆
動ユニット３の裏面中央部にある車軸を駆動輪１０が取
付けられていた軸受けに軸着する。更に駆動ユニット３
自体が回転しないように、固定金具６により該駆動ユニ
ット３とフレームパイプ２とを固定する。そして、該駆
動ユニット３の表面中央部と周縁部の中間付近にある軸
受け４に、先ほど取外した駆動輪１０を挿着する。

【００１５】次に、車椅子１の手すりの先端部付近のフ
レームパイプ２’に操縦ユニット１２を取付ける。該操
縦ユニット１２内は操縦輪１３やツメ車１７およびスイ
ッチボックス１９等にて構成される。図５は本発明の車
椅子用補助動力装置を構成する操縦ユニット内の構造図
であり、操縦輪１３にはギヤ大１５が同一軸に固着さ
れ、ギヤ小１６と噛み合う。更にツメ車１７がギヤ小１
６と同一軸に固着される。ツメ車１７の周縁部には適度
に間隔を置いてツメ１８が設けられる。

【００１６】図６は本発明の車椅子用補助動力装置を構
成するスイッチボックス内の構造図であり、ａ接点２
０，ｂ接点２２およびコモン２１の各接点が内蔵され
る。コモン２１はツメ車１７のツメ１８と接触する程度
に伸びており、操縦輪１３を手で回すことによりツメ車
１７も回転する。この時、コモン２１とａ接点２０が接
触した時にａ接点パルス信号、コモン２１とｂ接点２２
が接触した時にｂ接点パルス信号が発生する。

【００１７】図４は本発明の車椅子用補助動力装置を構
成する駆動ユニット内の制御回路のブロック図であり、
上記操縦ユニット１２より発生したａ接点もしくはｂ接
点パルス信号はコネクタ９およびケーブル８を経由し、
駆動ユニット３内の制御回路のパルス入力回路２３に入
力される。該パルス入力回路２３内では接点のチャタリ
ングを取り除き波形整形を行い、後段の正逆判別回路２
４にパルス信号を送る。該正逆判別回路２４では操縦輪
１３の回転方向が前進か後進かを判別し、後段のＰＷＭ
回路２５に前記パルス信号および方向信号送る。該ＰＷ
Ｍ回路２５では前段の正逆判別回路２４からのパルス信
号の間隔すなわちパルス幅信号や方向信号および後述の
モータ２７の回転数を検出する回転エンコーダ２８から
の帰還信号より適正な回転数および回転トルクを維持す
るＰＷＭ信号を発生する。更に該ＰＷＭ信号を、回転方
向をスイッチングするためのブリッジ回路２６を経由し
てモータ２７に送り、操縦輪１３の操作に応じた回転方
向や回転数および回転トルクを発生させる。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図１および
図２から判るように、本発明の車椅子用補助動力装置を
構成する駆動ユニット３を手動車椅子に取付けるため
に、まず車椅子１の駆動輪１０を取外し、前述の方法に
て駆動ユニット３を固定する。該駆動ユニット３は左右
対象構造であり、どちら側にも取付けることができる。
また、左右どちらか一方の駆動ユニット３の裏面には、
該駆動ユニット３の制御をＯＮ／ＯＦＦするためのスイ
ッチレバー７を取付けることができる。該スイッチレバ
ー７は、自操する時はＯＮにし、介護者の助力により走
行する時はＯＦＦにする。

【００１９】次に、車椅子１の手すりの先端部付近のフ
レームパイプ２’に操縦ユニット１２を取付ける。該操
縦ユニット１２も左右対称構造であり、どちら側にも取
付けることができる。通常は左右に１個づつ取付ける
が、片手が不自由な障害者の場合には、自由に使える手
の側に寄せて２個取付けても良い。更に前記駆動ユニッ
ト３から出ているケーブル８の先端のコネクタ９を、対
応する操縦ユニット１２と接続する。また、フレームの
底部等に設置された電源であるバッテリ１４とも接続す
る。（接続図省略）

【００２０】上記のように車椅子用補助動力装置を装備
した車椅子１にて自操を行う場合には、まず、駆動ユニ
ット３にあるスイッチレバー７をＯＮにする。後は、従
来の手動車椅子のハンドリム１１を操作する方法と同様
に、操縦ユニット１２にある操縦輪１３を手で回すこと
で自由な走行が可能となる。

【００２１】図５および図６から判るように、該操縦輪
１３を前方すなわち図５の矢印Ａ方向に回転するとツメ
車１７は図６の矢印ａ方向に回転し、スイッチボックス
１９内のコモン２１とａ接点２０が接触し、ａ接点パル
ス信号が発生する。また逆に、操縦輪１３を後方すなわ
ち図５の矢印Ｂ方向に回転するとツメ車１７は図６の矢
印ｂ方向に回転し、スイッチボックス１９内のコモン２
１とｂ接点２２が接触し、ｂ接点パルス信号が発生す
る。しかも各回転方向に対し、回転速度が遅いとパルス
間隔が長くなり、回転速度が速いとパルス間隔が短くな
る。また、モータ２７の回転数を検出する回転エンコー
ダ２８より直接的もしくは間接的に得られる回転信号
と、前記パルス信号とによりＰＷＭ回路２５にて適正な
回転数や回転方向および回転トルクが得られるようにモ
ータ２７の回転が制御される。従って、操縦輪１３を操
作するだけでハンドリム１１を操作した時と同等もしく
はそれ以上の特性を有する操縦が可能となる。

【００２２】また、操縦ユニット１２内のツメ車１７に
はフライホイールとしての機能もあるため、走行の開始
時もしくは停止時において緩やかな動作となり、急激な
発進や停止動作が無く、自然な走行が実現できる。ま
た、操縦輪１３を止めている時は駆動ユニット３内の制
御回路により制動力が働きブレーキをかけているのと同
じ状態となるため、駆動輪１０が重くなり安全性が増加
する。

【００２３】また、介護者による助力で走行する場合
は、駆動ユニット３にあるスイッチレバー７をＯＦＦに
すると、モータ２７には制御信号が加わらず開放される
ため手動車椅子と同様の操作が可能となる。

【００２４】なお、実施例で説明した駆動ユニット３や
操縦ユニット１２の形状や構造は説明のために模式的に
表したものであり、同図に限定するものではない。特に
操縦ユニット１２における前進および後進のパルス発生
機構に関してはツメ車１７やツメ１８およびメカニカル
接点により発生させるほか、光センサーや磁気センサー
による２相パルス信号等を使用しても構わない。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の車椅子用補
助動力装置を手動車椅子に取付けて使用すれば、下記の
ような効果を奏することができる。 操縦輪の操作方法が、従来の手動車椅子にあるハンド
リムの操作方法と同一であるため、障害者や高齢者もし
くは操作に不慣れな乗員が操作した場合でも不安感が無
く走行でき、しかも力を必要としない。 片手しか使えない障害者であっても、操縦輪を左右ど
ちらかの一ヶ所に並べて取付けることで自由な走行が行
える。 操縦ユニット内のツメ車にはフライホイールとしての
機能もあるため、走行の開始時もしくは停止時において
緩やかな動作となり、自然な走行が実現できる。 操縦輪を止めている時は駆動ユニット内の制御回路に
より制動力が働きブレーキをかけているのと同じ状態と
なるため、駆動輪が重くなり安全性が増加する。 従来の手動車椅子に、駆動ユニット，操縦ユニットお
よびバッテリを追加するだけで補助動力装置付きの車椅
子となり、駆動輪も元々取付いていたものをそのまま使
用できるため、重量も軽くしかも安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車椅子用補助動力装置を取付けた車椅
子の側面図である。

【図２】本発明の車椅子用補助動力装置を取付けた車椅
子の平面図である。

【図３】本発明の車椅子用補助動力装置を構成する駆動
ユニットの正面図（ａ）および裏面図（ｂ）である。

【図４】本発明の車椅子用補助動力装置を構成する駆動
ユニット内の制御回路のブロック図である。

【図５】本発明の車椅子用補助動力装置を構成する操縦
ユニット内の構造図である。

【図６】本発明の車椅子用補助動力装置を構成するスイ
ッチボックス内の構造図である。

【符号の説明】

１ 車椅子 ２ フレームパイプ ３ 駆動ユニット ４ 軸受け ５ 車軸 ６ 固定金具 ７ スイッチレバー ８ ケーブル ９ コネクタ １０ 駆動輪 １１ ハンドリム １２ 操縦ユニット １３ 操縦輪 １４ バッテリ １５ ギア大 １６ ギア小 １７ ツメ車 １８ ツメ １９ スイッチボックス ２０ ａ接点 ２１ コモン ２２ ｂ接点 ２３ パルス入力回路 ２４ 正逆判別回路 ２５ ＰＷＭ回路 ２６ ブリッジ回路 ２７ モータ ２８ 回転エンコーダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動輪の補助動力としてモータや減速ギ
   アおよび制御回路を内蔵した駆動ユニットと、ハンドリ
   ムによる走行と同一感覚の走行を実現するための操縦ユ
   ニットと、該駆動ユニットおよび操縦ユニットを駆動す
   るための電源にて構成され、該操縦ユニット内にある操
   縦輪をハンドリムの操作方法と同様に回すだけで走行す
   る方向や速度が自由に変えることができることを特徴と
   した、車椅子用補助動力装置。
2. 【請求項２】 操縦輪の回転方向に応じてａ接点もしく
   はｂ接点パルス信号を発生させ、もしくは光センサーや
   磁気センサーによる２相パルス信号等を発生させ、該信
   号により走行する方向や速度を検出制御できることを特
   徴とした請求項１に記載の、車椅子用補助動力装置。
3. 【請求項３】 操縦ユニットに内蔵されるツメ車にフラ
   イホイール機能を持たせ、操縦輪の回転の開始時もしく
   は停止時において緩やかな回転を行い、自然な走行がで
   きることを特徴とした請求項１に記載の、車椅子用補助
   動力装置。