JPH0775219A

JPH0775219A - 電動車両

Info

Publication number: JPH0775219A
Application number: JP6179487A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Fujigaki; 元治藤垣
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の手動式車椅子を簡単に改造できる等の
如く、電池を含めた電動機構がコンパクトに収められた
電動車両を提供する。【構成】電池４３によって駆動される駆動部４０が車
輪２１内に組み込まれ、高齢者等が移動に使用する電動
車両であって、前記電池４３を前記車輪２１内に組み込
み、必要に応じて前記車輪２１側に前記駆動部４０の制
御を行う制御部４４を更に組み込み、場合によって前記
制御部４４は前記車輪２１側の受信装置４５に接続さ
れ、該受信装置４５は車体側の送信装置からワイヤレス
で信号を受信するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高齢者等が移動に使用
する電動車椅子の如き電動車両に関し、特に従来の手動
車両を簡単に電動車両に改良できたりするものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動車両の従来例を図１２の電
動車椅子を例にして説明する。電動車椅子１は、車体２
と車輪３，４、モータ５と、制御装置６と、バッテリー
７等から構成されている。車体２は一般にパイプフレー
ムで構成され、グリップ１０が形成された手押しハンド
ル１１、背もたれ１２、シート１３、肘当て１４、フッ
トプレート１５、２個の駆動車輪３と２個の自在輪４等
が取り付けられている。

【０００３】モータ５は一般的にはギヤ付直流モータが
使用され、一個の駆動輪３に一つのモータが歯車伝動機
構を介して連結されている。モータ５又は歯車伝動機構
にはクラッチが取り付けられ、クラッチを切ると駆動輪
３がフリーとなる。そして電動車椅子１の背後に立った
介護人が手押しハンドル１１のグリップ１０を握って、
電動車椅子１を前進又は後進させることができる。

【０００４】制御装置６には、操縦用のジョイスティッ
クレバー１６、電源スイッチ、バッテリーメーター等が
取り付けられている。ジョイスティックレバー１６は、
レバー１６の倒された方向で方向制御を行い、レバー１
６の倒された角度で速度制御を行うものである。そのた
めレバー１６の倒された角度を電子的に検出し、それに
応じてモータ５の回転数を変えるようになっている。ま
たバッテリー７は、一般的には自動車用の鉛蓄電池が用
いられる。なお実開平１−１７２８２６号公報に開示さ
れているように、モータのコイルを固定の車軸側に取り
付け、コイルに対する磁石を可動の回転体側に取り付
け、モータを車輪側に設けるものが知られているが、電
池は車体側に設けられている。

【０００５】上述した電動車椅子は、電動で推進される
か、駆動車輪３のクラッチを切って手押しされるかのい
ずれかである。しかし乗る人の上半身が健全である場合
には、電動に頼ることなく、自分で駆動する手動式の車
椅子もある。このような手動式車椅子を図１３により、
説明する。

【０００６】図１３において、駆動輪１７は２２、２４
インチの大径のものが使用され、図１２の如きモータ、
制御部、バッテリー、ジョイスティックレバーが設けら
れていない。また丸パイプを駆動輪１７よりやや小径の
リング状に成形したハンドリム１８を図示されない取付
部を介して駆動輪１７の外側に取り付けている。車椅子
に乗る人がこのハンドリム１８を手で把持して駆動輪１
７を回し、車両を前進又は後進させる操作力を与える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な車椅子においては、一般的に上半身の力が保たれてい
る人は手動式の車椅子を使用し、老人等下半身のみなら
ず、上半身の力も衰えた人は電動式の車椅子を使用す
る。しかしながら、上記の手動式の車椅子を用いている
人が上半身の力の衰えを感じたりして、電動式の車椅子
に変更しようとした場合、手動式車椅子と電動式車椅子
とではその構成が全く異なるものであるために、今まで
使用した手動式車椅子を放棄して新たに電動車椅子を用
意する必要があった。

【０００８】そこで、本発明は、上述のような場合で
も、既存の手動式車両を電動推進車両に改造できる電動
車両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】上記目的を達成する電動
車両は、電池によって駆動される駆動部が車輪内に組み
込まれ、高齢者等が移動に使用する電動車両であって、
前記電池を前記車輪内に組み込み、必要に応じて前記車
輪側に前記駆動部の制御を行う制御部を更に組み込み、
場合によって前記制御部は前記車輪側の受信装置に接続
され、該受信装置は車体側の送信装置から無線で信号を
受信するものである。

【００１０】

【作用】車輪に、駆動部のみならず電池を組み込み、必
要に応じて駆動部に対する制御部や制御部に対する無線
通信の受信部をさらに組み込むと、駆動のための電動機
構が殆どが車輪内に収納される。車体側には受信部に対
する送信部の如く小さなボックスを付加するだけでよく
なる。

【００１１】特に、送受信装置として車輪内側面の車軸
から所定距離の円周上に等間隔で２以上の受光素子を配
置し、車体側に該受光素子に向け拡散する光波を送出す
る１以上の投光素子を配置し、この隣合う受光素子の間
隔を光波の拡散角度と受光素子の検知可能な光波強度と
受光素子の軌道円周とにより定まる検知可能範囲に常に
１以上の受光素子が存在するよう設定すると、回転する
車輪と静止している車体との間の通信を、検知可能範囲
が狭い光波によるにもかかわらず簡易に行うことができ
る。

【００１２】また、駆動部が、車体に固定される車軸に
固定された大歯車と、該大歯車の周囲を転がる２以上の
小歯車と、該小歯車を軸に嵌入したモータとからなり、
該モータが車軸に対して回転自在に支持された回転部の
円周等配分位置に取り付けられ、該モータ間の円周等配
分位置の回転部に前記電池を組み込んだものとすると、
車輪のバランスが取れ、走行がスムーズになる。

【００１３】また、駆動部が、車体に固定される車軸に
固定された磁石体と、該磁石体の周囲に位置するコイル
とからなり、該コイルが車軸に対して回転自在に支持さ
れた回転部に取り付けられ、前記コイルの更に外周に前
記電池を組み込んだものとしても同様に車輪のバランス
が取れ、走行がスムーズになる。

【００１４】また、車輪が、車椅子に用いられるもので
ある場合に、車輪に使用者が自力で車両を推進するため
のハンドリムを設けると、手動で推進させることもでき
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の電動車両の斜視図、図２は本発
明の電動車両の車輪のカバーを取り外した状態の背面
図、図３は図２のＸ−Ｘ断面図、図４は電動車輪にカバ
ーを取り付けた状態の背面図である。なお、図１におい
て、図１２、図１３と同様の作用を有する部分は同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００１６】図１において、本発明の電動車両７１が図
１２及び図１３のものと主に異なる点は、駆動輪（回転
部）３３は内部に後述する車輪駆動用のモータ、電池等
を内蔵し、両側面をカバー８２、８２′で覆われてお
り、手押しハンドルのグリップ部に左右の操作力検知部
７２、７３が設けられ、車体側の前部に該操作力検知部
７２、７３からの信号をモータの駆動信号に変換する変
換部７６が設けられている点である。

【００１７】図２及び図３において、車輪２１は、車体
２にナット等で固定される車軸３１と、車軸３１に対し
て軸受３２を介して回転自在に支持された回転部３３と
からなっている。回転部３３は、フレーム９０とタイヤ
３７とハンドリム１８とからなる。フレーム９０は、軸
受３２が嵌入されたハブ部３４と、ハブ部３４から放射
状に延びるスポーク部３５と、スポーク部３５の先端に
形成されたリム部３６とからなり、リム部３６に前記タ
イヤ３７が保持されている。

【００１８】図３に示されるように、固定側の車軸３１
に大歯車３８が嵌入固定され、可動側の回転部３３に補
強パネル３９を介してモータ４０が組み込まれている。
モータ４０の出力軸４１には小歯車４２が圧入され、こ
の小歯車４２が大歯車３８の周囲に位置して噛み合って
いる。すなわち、モータ４０が回転駆動されると、小歯
車４２が大歯車３８の回りを転がり、固定の車軸３１に
対して回転部３３が回転駆動される。

【００１９】このモータ４０は図２に示されるように２
個組み込まれ、円形の回転部３３の１８０°等分の同心
円上に配置されている。このモータ４０は補強パネル３
９にビス７９等で取付られ、該補強パネル３９はフレー
ム９０に取付具８０で固定されている。２個のモータ４
０，４０が配置された残りの空間の一部であって、回転
部３３の１８０°等分の同心円上に２個の電池４３，４
３が補強部材８１を介して図示されない取付金具により
フレーム９０に組み込まれている。このようにモータ４
０，４０と電池４３，４３を配置することにより、車輪
２１のバランスが保たれる。

【００２０】図２に示されるように、回転部３３のモー
タ４０，４０、電池４３，４３が配置された最後の残り
の部分に受信回路８４を含む制御部４４と駆動部７７が
取り付けられている。

【００２１】図３、図４に示されるように、回転部３３
の内側カバー８２′の内径の縁部９３に沿って前記受信
回路に接続される受光素子Ｔ１〜Ｔ８が等間隔で配置さ
れており、前記内径縁部の外径方向の所定位置に投光素
子Ｄ１、Ｄ２が取付部材８５を介して車体フレーム８４
に取り付けられている。従って受光素子Ｔ１〜Ｔ８は車
輪２１の回転と共に回転しつつ、車体２の側の投光素子
Ｄ１、Ｄ２から後述する赤外線で制御に関する信号を受
信する構成となっている。

【００２２】図５は上述した車輪２１を車体２の左右に
取り付けた電動車両のブロック図である。車輪２１側に
は、受信部４５、制御部４４、駆動部７７、モータ４０
及び電池４３が設けられている。受信部は前述の受光素
子、制御部４４は受光素子に接続される受信回路と速度
制御等のための制御回路、駆動部７７はモータ４０の駆
動のための駆動回路から各々構成され、電池４３は制御
部４４や受信部４５に必要な電源を供給する構成となっ
ている。車体２の側には、手押しハンドルのグリップ部
に設けられた左右の操作力検知部７２、７３、この操作
力検知信号を制御信号に変換するＣＰＵ、投光素子に接
続される送信回路（図示せず）等からなる変換部７６、
この制御信号を前記受信部４５に送信する投光素子から
なる送信部４６を備えている。また、操作力検知部７
２、７３は、例えばジョイステックの如く倒立レバーの
倒立方向と倒立角度で走行方向と走行速度に相当する信
号を発するものとしてもよい。また、送信部４６は例え
ば無線発信回路を組み込んだものとすることもできる。

【００２３】図６に示されるように、送信部４６はＬＥ
Ｄ等の発光ダイオードからなる２個の受光素子Ｄ１、Ｄ
２で構成され、該投光素子Ｄ１、Ｄ２が送信回路８３に
並列に接続されている。受信部４５はフォトトランジス
タからなる８個の受光素子Ｔ１〜Ｔ８で構成され、該受
光素子Ｔ１〜Ｔ８が受信回路８４に並列に接続されてい
る。従って、送信回路８３からの制御信号を乗せた赤外
線が投光素子Ｄ１、Ｄ２から送出され、これを受光素子
Ｔ１〜Ｔ８が検知して受信回路８４に送る構成となって
いる。

【００２４】図７に示されるように、前記受光素子Ｔ１
〜Ｔ８の間隔Ｐ２は、投光素子Ｄ１、Ｄ２から拡散して
送出される赤外線の拡散角度θ１、θ２と、受光素子Ｔ
１〜Ｔ８の検知可能な赤外線強度（感度）９１、９２
と、受光素子Ｔ１〜Ｔ８の軌道（内側カバーの内径縁部
９３）とにより定まる受光素子Ｔ１〜Ｔ８の検知可能範
囲Ｒに常に１以上の受光素子Ｔ１〜Ｔ８が存在するよう
設定されている。具体的には、この受光素子Ｔ１〜Ｔ８
の間隔Ｐ２と投光素子Ｄ１、Ｄ２の間隔Ｐ１の比をＰ２
／Ｐ１＝１．５〜０．５とすることが好ましい。

【００２５】従って、図７において、車輪が図の矢印方
向に回転すると、図６の受信回路８４に流れる受信電流
Ｉは、図８に示されるように、逐次検知可能範囲に入る
各受光素子Ｔ１〜Ｔ８の検知電流Ｉ１〜Ｉ８の重畳した
ものとなり、多少の脈動を有するが常に受信電流Ｉが流
れることとなる。なお、この脈動は前述の受光素子の間
隔Ｐ２と投光素子の間隔Ｐ１のとの比Ｐ２／Ｐ１が小さ
い程小さくなり好ましいが、コストとの関係で適宜設定
される。

【００２６】つぎに、上述した電動車両の作動を以下に
説明する。例えば直進させようとすると、図１の手押し
ハンドルの左右の操作力検知部７２、７３が同じ操作力
を検知し、変換部７６から直進の制御信号が図３の送信
部４６に出力され、該送信部４６から制御信号が受信部
４５に発信され、制御部４４が電池４３の電源を使って
直進信号の程度に応じた駆動力をモータ４０に発生させ
る。モータ４０の駆動軸４１が回ると、小歯車４２が固
定の大歯車３８の回りを転がり、車輪２１はモータ４０
と共に回転し、車体２が走行する。また、いずれかの方
向に曲がろうとする場合は、曲がろうとする方向の反対
側の操作力検知部７２又は７３がより大きな操作力を検
知し、変換部７６からこの曲がりの程度に応じた制御信
号が出力され、左右の車輪の制御部がこの曲がりの制御
信号に応じた駆動力をモータ４０に発生させるので、電
動車輪は曲げようとする方向に曲がる。

【００２７】車体２の側には、左右の操作力検知部７
２、７３と変換部７６と、発行ダイオードからなる送信
部４６を取り付けるだけでよい。そのため、図１３のよ
うな手動式車椅子であっても、車輪を交換し、車体に操
作部と送信部を付加するだけで、電動車両に改造可能で
ある。また、この場合、電動式車椅子の車輪を大きくす
ると、電池組み込みのスペースが確保でき、容量を増大
させることができる。

【００２８】図９は他の車輪２２の側面の断面図であ
る。図３と異なる点は、フレーム９０のリム３６部に取
り付けられた取付バー５０に歪みゲージ５２が張り付け
られた点である。この車輪２２は通常はハンドリム１８
で手動駆動されるが、例えば坂道等で手動駆動で不足す
る分を電動駆動で補うようにしたものである。歪みゲー
ジ５２はハンドリム１８により車体２に付与される手動
駆動力を検知し、この手動駆動力に応じた電気信号が制
御部５３で発生する構成となっている。すなわち、手動
駆動力はハンドリム１８、取付バー５０を介して車輪２
２に伝達される。そのため取付バー５０は回転方向に曲
げ荷重を受けることになり、歪みゲージ５２には前進又
は後退させる手動駆動力及び駆動方向に応じた圧縮力又
は引っ張り力が作用する。手動駆動力が或る一定以上に
なると、手動駆動力の大きさに対応するよう電動機構が
作動して電動駆動力を発生させる。手動駆動力がある程
度以上にならないと電動機構が作動しないようにする
と、電動機構を手動駆動の補助として利用でき、電池５
４を其ほど大容量にする必要がなくなる。この場合、電
動機構の操作部も電動補助を使うか使わないかのスイッ
チだけでよく、車体２側に設けなくても車輪２２側に設
けることができ、車輪２２側に全ての電動機構を取付け
ることもできる。

【００２９】図１０及び図１１は更に他の車輪２３を示
す背面図及び側面の断面図である。図２及び図３と異な
る点は、モータの形式である。車軸３１にモータの一部
を構成する永久磁石６１が固設され、車軸３１に対して
軸受６２を介してコイル６３内蔵のモータハウジング６
４が回転自在に支持されている。このモータハウジング
６４とリム３６の間にスポーク６５が張り巡らされてい
る。そして、モータハウジング６４の外周であってスポ
ーク６５の内側に電池６７が円周等分位置に配設されて
いる。なお、符号６８は制御部、６９は受信部、７０は
送信部である。このように、モータを車軸と一体的に構
成すると、電池６７を収納するための空間が広くでき
る。また、電池６７が車輪２３内にあるので、電池６７
からの電源の供給を受けるコイル６３は車輪２３の回転
部内に収める構造となって、回転部分と固定部分の動力
配線を省く構造となっている。

【００３０】

【発明の効果】本発明の電動車両は、車輪に駆動部以外
に電池をも組み込み、必要に応じて駆動部に対する制御
部や制御部に対する無線ワイヤレスの受信部を更に組み
込んで、駆動のための電動機構の殆どが車輪内にコンパ
クトに収納されるようにしたので、車体側がスッキリと
した自由な形態のままでよい。そのため、従来の手動式
車椅子であっても、車輪を取り替え、車体側には受信部
に対する送信部の如く小さなボックスを付加するだけ
で、電動車椅子に改造できる。

【００３１】また、特に、送受信装置として、車輪内側
面の車軸から所定距離の円周上に等間隔で２以上の受光
素子を配置し、車体側に該受光素子に向け拡散する光波
を送出する１以上の投光素子を配置し、この隣合う受光
素子の間隔を検知可能範囲に常に１以上の受光素子が存
在するよう設定すると、回転する車輪と静止している車
体との間の光波による通信を簡易に確実に行うことがで
きる。

【００３２】また、駆動部が、車体に固定される車軸に
固定された大歯車と、該大歯車の周囲を転がる２以上の
小歯車と、該小歯車を軸に嵌入したモータとからなり、
該モータが車軸に対して回転自在に支持された回転部の
円周等配分位置に取り付けられ、該モータ間の円周等配
分位置の回転部に前記電池を組み込んだものとすると、
車輪のバランスが取れ、走行をスムーズにすることがで
きる。

【００３３】また、駆動部が、車体に固定される車軸に
固定された磁石体と、該磁石体の周囲に位置するコイル
とからなり、該コイルが車軸に対して回転自在に支持さ
れた回転部に取り付けられ、前記コイルの更に外周に前
記電池を組み込んだものとしても同様に車輪のバランス
が取れ、走行をスムーズにすることができる。また、車
輪の外周部における電池の収納面積を大きくでき、電池
容量を増大できる。

【００３４】また、車椅子に用いた場合、ハンドリムを
車輪に取り付けておけば、仮に駆動部の故障や電池が消
耗したとしても、手動式車椅子同様に手動で推進させる
ことが可能となる。また、モータ・電池が車輪に組み込
まれることから、従来の手動式車椅子同様に車体を折り
畳むことも可能であり、電動車椅子でも移送が容易とな
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動車両の斜視図である。

【図２】本発明の電動車両の車輪のカバーを取り外した
状態の背面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】本発明の電動車輪にカバーを取り付けた状態の
背面図である。

【図５】本発明の電動車両の駆動ブロック図である。

【図６】送信部及び受信部の回路図である。

【図７】投光素子及び受光素子の配置状態を示す模式図
である。

【図８】受信部の作動を示す受信電流グラフ図である。

【図９】本発明の他の電動車両の車輪の側面の断面図で
ある。

【図１０】本発明の更に他の電動車両の車輪の背面図で
ある。

【図１１】図１０のＺ−Ｚ断面図である。

【図１２】従来の電動車椅子の斜視図である。

【図１３】従来の手動式車椅子の斜視図である。

【符号の説明】

Ｄ１，Ｄ２投光素子 θ１，θ２拡散角度Ｒ検知可能範囲Ｔ１〜Ｔ８受光素子２１，２２，２３車輪３３回転部３８大歯車（駆動部）４０モータ（駆動部）４２小歯車（駆動部）４３電池４４制御部４５受信部６１永久磁石（磁石体）６３コイル６７電池９１，９２検知可能な光波強度９３内径縁部（所定距離の円周）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池によって駆動される駆動部が車輪内
に組み込まれ、高齢者等が移動に使用する電動車両であ
って、前記電池を前記車輪内に組み込んだことを特徴と
する電動車両。
【請求項２】請求項１記載の電動車両であって、前記
車輪内に前記駆動部の制御を行う制御部を組み込んだも
の。
【請求項３】請求項２記載の電動車両であって、前記
制御部は前記車輪側の受信装置に接続され、該受信装置
は車体側の送信装置から無線で信号を受信するもの。
【請求項４】請求項３記載の電動車両であって、信号
搬送波として光波を用い、前記受信装置は車輪内側面の
車軸から所定距離の円周上に等間隔で配置される２以上
の受光素子を有し、前記送信装置は、車体側に配置され
前記受光素子に向け拡散する光波を送出する１以上の投
光素子を有し、前記隣合う受光素子の間隔は前記投光素
子の光波の拡散角度と該受光素子の検知可能な光波強度
とにより定まる検知可能範囲に常に１以上の受光素子が
存在するよう設定されているものである。
【請求項５】前記駆動部は、車体に固定される車軸に
固定された大歯車と、該大歯車の周囲を転がる２以上の
小歯車と、該小歯車を軸に嵌入したモータとからなり、
該モータは車軸に対して回転自在に支持された回転部の
円周等配分位置に取り付けられ、前記モータ間の円周等
配分位置の回転部に前記電池を組み込んだ請求項１乃至
４記載の電動車両。
【請求項６】前記駆動部は、車体に固定される車軸に
固定された磁石体と、該磁石体の周囲に位置するコイル
とからなり、該コイルは車軸に対して回転自在に支持さ
れた回転部に取り付けられ、前記コイルの更に外周に前
記電池を組み込んだ請求項１乃至４記載の電動車両。
【請求項７】前記車輪は、車椅子に用いられるもので
あり、前記車輪には使用者が自力で車両を推進するため
のハンドリムが設けられている請求項１乃至６記載の電
動車両。