JPH09168567A - 電動アシスト付車椅子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歪ゲージに代るトルク検出手段を提供する。 【解決手段】 ハンドホイール２の側面にサイドプレー
ト７を介してハンドリム６をハンドホイール２に対して
相対回転可能に取付け、ハンドホイール２とハンドリム
６の相対回転に伴う変位量を伝達するワイヤー８をハン
ドホイール２のハブ１１の中心部へ導く。ハブ１１の中
心部は車軸３が貫通し、その延長上にポテンショメータ
ー５が配置され、このポテンショメーター５にワイヤー
８の一端を間接的に連結さする。サイドプレート７の変
位量がワイヤー８を介してポテンショメーター５によっ
て検出されると、この検出値に基づいてハブ１１内の直
流モーターを駆動し、ハンドホイール２をアシスト回転
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動アシスト付
車椅子に関する。

【０００２】

【従来の技術】車軸を介してフレームへ回転自在に支持
されたハンドホイールと、その側面に同心円状に取付け
られたハンドリムとを備え、ハンドリムへ加えられる人
力を補うためのハンドホイールをモーター駆動する電動
アシスト付車椅子は公知であり、特開平３−１５４６８
号、同６−３０４２０５号には、それぞれハンドリムへ
加えられるトルクを車軸の歪量として歪ゲージにより計
測するものが示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの従
来例のように、トルク検出手段として歪ゲージを用いる
と、その出力が微小電圧のため、耐ノイズ性、温度ドリ
フト耐久性等の信頼性向上が望まれるとともに、増幅回
路等が必要になる点でコストアップとなり、さらに回転
力以外の要素も操作トルクとして検出してアシスト誤差
になり、これを避けるためには多数の歪ゲージを設けな
ければならず、さらにコストアップになる等の問題があ
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に係る発明は、車軸を介してフレームへ回転自
在に支持されたハンドホイールと、その側面に同心円状
に取付けられたハンドリムとを備え、ハンドリムへ加え
られる人力を補うためにハンドホイールを補助的にモー
ター駆動する電動アシスト付車椅子において、ハンドホ
イールとハンドリムを回転方向へ相対回動可能にし、ハ
ンドホイールとハンドリムの相対変位量をトルク検出手
段により検出し、この検出量に基づいてモーターをアシ
スト駆動させることを特徴とする。

【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
動アシスト付車椅子において、トルク検出手段が、車軸
の延長上に固定されたポテンショメーターと、このポテ
ンショメーターに一端を直接又は間接的に連結するとと
もに他端側をハンドホイールの中央部から側面に沿って
半径方向外方へ導き、ハンドホイール又はハンドリムの
いずれか側を経由して他方側へ連結したワイヤーとを備
えることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて一実施形態
を説明する。図１は一部を破断にした電動アシスト付車
椅子の正面図、図２はその側面図である。

【０００７】これらにおいて、正面視略Ｕ字状に形成さ
れたフレーム１の両側には、一対のハンドホイール２が
車軸３によって回転自在に支持され、車軸３の車体内方
側へ向かう延長上には、ブラケット４を介してトルク検
出手段を構成するポテンショメーター５が配設されてい
る。

【０００８】ハンドホイール２の側面にはそれより小径
でかつ同心円状のハンドリム６がサイドプレート７を介
して取付けられている。サイドプレート７はハンドホイ
ール２に対して周方向へ相対回動可能であり、その回動
変位はワイヤー８を介してポテンショメーター５へ伝達
される。ワイヤー８は変位伝達手段の具体例である。

【０００９】ハンドホイール２のリム９（図２）はスポ
ーク１０を介してハブ１１と連結され、ハブ１１は後述
する内蔵のモーターによりアシスト駆動される。このモ
ータは車体の中央部に設けられた充電池１２より電源を
供給され、ＥＣＵを備えたコントローラ１３で制御され
る。図中の符号１４はキャスター輪である。

【００１０】また、１５は左右平行に対をなして前後方
向へ延びる下部フレームパイプ、１６は左右の下部フレ
ームパイプ１５間を連結するクロスフレームパイプであ
り、充電池１２及びコントローラ１３を支持している。
１７は下部フレームパイプ１５の後端部から屈曲し連続
して上方へ延びるバックフレームパイプである。

【００１１】図３はハンドホイール２の側面図であり、
図４はサイドプレート７とリム９の取付部断面図、図５
はサイドプレート７とハンドリム６の取付部を示す断面
図、図６はハブ１１部分のワイヤ８に沿う断面図であ
る。

【００１２】これらの図に明らかなように、側面視でハ
ンドリム６に隠れるサイドプレート７（図３）は中空の
角断面をなし（図４、同５）、その内部には互いに逆方
向へ引っ張られる一対のコイルスプリング２０、２１で
バランスする一組のバネが周方向へ９０°間隔で設けら
れている。

【００１３】各コイルスプリング２０、２１の隣り合う
一端部は連結プレート２４の両端へ係止され、各他端は
サイドプレート７内でその内壁部へ係止されている。

【００１４】連結プレート２４はリム９から中心方向へ
突出するステー２２（図４）から側方へ突出する取付軸
２３の突出端と一体であり、この取付軸２３は各コイル
スプリング２０、２１の引っ張り力のバランス点になっ
ている。

【００１５】図４に明らかなように、取付軸２３は段付
ボルト状をなし、一端はステー２２を貫通してナット２
５で固定され、他端は太径部２６をなし、サイドプレー
ト７内でベアリング２７に軸受けされるとともに、先端
のボルト頭部に前記連結プレート２４が一体化されてい
る。

【００１６】ステー２２とサイドプレート７間の取付軸
２３上には、ワイヤ８を案内するプーリー２８がベアリ
ング２９を介して支持され、ベアリング２９の位置決め
としてステー２２の間にカラー３０が介装されている。

【００１７】サイドプレート７は断面略コ字状の第１プ
レート３１とこの側面開口部を塞ぐ第２プレート３２で
構成され、第１プレート３１の取付軸２３が延出する部
分には周方向へ長い長穴３３が形成され、これにより、
太径部２６の周囲を転動するベアリング２７を介してサ
イドプレート７がハンドホイール２に対して相対回動自
在になっている。

【００１８】図５に明らかなように、第２プレート３２
はネジ３４により、ハンドリム６からハンドホイール２
方向へ突出するステー３５へ取付けられて、サイドプレ
ート７がハンドリム６と一体になっており、ネジ３４は
ステー３５の軸心方向に形成されたネジ穴内へねじ込ま
れる。

【００１９】図示を省略してあるが、第１プレート３１
と第２プレート３２は段付ボルト等の適宜手段により分
離しないよう相互に連結される。また、第１プレート３
１と第２プレート３２相互の連結部及びハンドリム６と
第２プレート３２との連結部並びに第１プレート３１と
第２プレート３２の連結部はそれぞれ別の場所となるよ
う周方向へ互いにずらされている。

【００２０】図６に示すように、ハブ１１の中心部を貫
く車軸３は中空であり、その軸心部を貫通しているアク
チュエーターロッド４０の一端にはベアリング４１を介
してリフター４２が取付けられ、ここにプーリー４３で
引っ張り方向を曲げられたワイヤー８の一端部が連結さ
れている。

【００２１】アクチュエーターロッド４０の他端は車軸
３からさらに車体内方へ延出してポテンショメーター５
へ連結され、車軸３の端部とポテンショメーター５の間
のアクチュエーターロッド４０の周囲にはリターンスプ
リング４４が介装されている。

【００２２】なお、ブラケット４は車軸３の軸端部へ取
付けられ、カラー４５を介してナット４６により固定さ
れている。

【００２３】アクチュエーターロッド４０はリターンス
プリング４４に抗して軸方向（矢示Ｃ方向）へ移動する
軸方向変位量によりポテンショメーター５の出力値を変
化するようになっており、アクチュエーターロッド４０
の軸方向変位量は、ワイヤー８を介して伝達されるハン
ドリム６及びサイドプレート７のハンドホイール２に対
する相対変位量に比例する。

【００２４】ハブ１１は、内方へ開放された外側部材５
０とその内側へ嵌合して外方へ開放された内側部材５１
を備え、外側部材５０はベアリング５２を介して車軸３
の回りに回転可能であり、側壁５３に突出形成されたス
テー５４にはプーリー４３が取付けられている。

【００２５】一方、内側部材５１は車軸３と一体であ
り、その内側にブラシレス直流モーター５５が取付けら
れ、その出力部５６は遊星歯車機構からなる減速ギヤ列
へ連結される。減速ギヤ列のサンギヤ５７は出力部５６
と一体化し、遊星ギヤ５８、５９は内側部材５１の内壁
６０に形成されたリングギヤ６１，６２と噛み合ってい
る。

【００２６】遊星ギヤ５９は同５８のキャリア６３に設
けられたサンギヤ６４に噛み合うとともに、外側部材５
０の側壁５３へ回転可能に連結され、側壁５３が遊星ギ
ヤ５９のキャリアをなし、モーター５５によって外側部
材５０が減速回転するようになっている。

【００２７】次に本実施形態の作用を説明する。図１に
おいて、ハンドリム６を手動回転させると、ハンドリム
６はその加えられたトルクに応じてサイドプレート７と
共に図３のＡ又はＢ矢示方向へハンドホイール２に対し
て相対回動する。

【００２８】これにより、ワイヤー８はハンドリム６側
の変位量に比例して図３の側面視においてハンドホイー
ル２の半径方向外方へ引かれるので、図６におけるアク
チュエーターロッド４０もハンドリム６側の変位量に比
例して軸方向へ移動し、これに応じてポテンショメータ
ー５がハンドリム６側の変位量に比例した変位検出値を
出力する。

【００２９】この検出値に基づくコントローラ１３の制
御により直流モーター５５を駆動してハブ１１（外側部
材５０）を回転させて、ハンドホイール２へ適正なアシ
スト回転を与える。

【００３０】このように、ハンドリム６及びサイドプレ
ート７をハンドホイール２に対して相対回転可能とし、
かつポテンショメーター５を用いたことにより、ハンド
リム６へ加えられるトルクを、歪量でなく変位量として
ポテンショメーター５から出力できるので、比較的強い
電気信号が得られ、耐ノイズ性、温度ドリフト耐久性等
の信頼性が高まる。

【００３１】また、トルクを変位量に比例して正確にか
つ精度よく検出できるので、アシスト力のコントロール
がより正確になる。そのうえ、ポテンショメーター５の
使用によりコストダウンが可能になる。

【００３２】そのうえ、変位伝達手段としてワイヤー８
を使用することにより、簡単な構造でより正確に変位を
伝達でき、しかも、車軸３の延長上にポテンショメータ
ー５を設けることにより、ハンドホイール２の中心を対
称点として半径方向へ延びるワイヤー８を周方向へ所定
間隔で複数本配設する場合に有利である。

【００３３】しかも、サイドプレート７を側面視でハン
ドリム６に重ね、かつこのサイドプレート７を中空と
し、その内部へコイルスプリング２０、２１、連結プレ
ート２４、取付軸２３、ベアリング２７等を収容したの
で、これらの部品が外部から見えにくくなり、外観性が
向上する。

【００３４】図７乃至図１０に別実施形態を示す。この
例では、図８に示すように、リング状のサイドプレート
７０は、固定リングである第１プレート７１と可動リン
グである第２プレート７２で構成される。

【００３５】第１プレート７１と第２プレート７２は、
ネジ７３とナット７４で相互に連結され、かつネジ７３
は第１プレート７１に設けられた円周方向へ長い長穴７
５（図７）内を軸受け７６を介して相対変位可能であ
る。

【００３６】図７、９及び１０に示すように、第１プレ
ート７１から突出したネジ７３の先端に係止プレート７
７がナット７４で取付けられている。

【００３７】係止プレート７７は、図９のＤ矢示方向か
ら示した図１０に明らかなように、略ベース板状をなし
て中央をネジ７３とナット７４で固定され、これを囲む
フランジ状の縁部のうち、ネジ７３を挟んだ対称位置の
一方側の縁部７８にテンションスプリング７９の一端が
連結部材８０を介して連結されている。連結部材８０は
ナット８１、８２で縁部７８へ固定される。

【００３８】他方側の縁部８３にも同様に連結部材８４
がナット８５、８６で突出長さを調節自在に固定され、
その先端部にワイヤー８の一端が取付けられている。

【００３９】軸受け７６はフランジ付であり、この両フ
ランジと第１プレート７１の両側面の間に鉄ワッシャ８
７及び低摩擦樹脂製ワッシャ８８がそれぞれ設けられ
る。また、軸受け７６と第２プレート７２及び係止プレ
ート７７の間にカラー８９、９０が設けられる。

【００４０】テンションスプリング７９の他端は第１プ
レート７１側へ係止されており、係止プレート７７（ネ
ジ７３）を中立位置へ戻す方向に付勢するとともに、テ
ンションスプリング７９はハブ１１の中心を挟んで対称
に設けられ、ワイヤー８を介して図示省略のリターンス
プリング（図６の符号４４参照）とバランスしている。

【００４１】なお、図８に示すように、第１プレート７
１はリム９から突出するステー２２へ取付軸２３とナッ
ト２４で取付けられ、かつ取付軸２３上にはプーリー２
８、ベアリング２９が設けられている。また、第２プレ
ート７２はハンドリム６から突出するステー３５に対し
てネジ３４で取付けられている。

【００４２】ワイヤー８は図７に示すように、１８０°
間隔で一対設けられ、各端がプーリー２８で引っ張り方
向を変えられてハブ１１の中心部に位置するリフター４
２へ連結され、さらにアクチュエーターロッドを介して
ポテンショメーターへ連結される構造は前の例と同様で
ある。

【００４３】この例では、図７において、ハンドリム６
を手動回転することによるトルクにより、第２プレート
７２が第１プレート７１に対して相対回動し、Ａ矢示方
向へ回動すると、テンションスプリング７９に抗してベ
アリング７６が同方向へ移動してワイヤー８を施める。
反対側（Ｂ矢示方向）への回転では逆にワイヤー８が引
っ張られる。

【００４４】いずれにしても、ワイヤー８は第１プレー
ト７１と第２プレート７２の相対変位量に相当してポテ
ンショメーター５を前の例同様に変位させてトルクを検
出できる。このようにするとサイドプレート７０の構造
を比較的簡単にでき、かつ、テンションスプリング７９
の数も削減できる。

【００４５】なお、本願発明は前記の各例に限定されず
種々に変形可能であり、例えば、変位伝達手段はワイヤ
ー以外に糸状又は紐状のものが使用できる。また、ポテ
ンショメータに代えて、アクチュエータロッド等によっ
て移動するスライダの変位量を光学的もしくは磁気的に
検出するものでもよい。さらに、アクチュエータロッド
を省略してワイヤーを直接ポテンショメータへ連結でき
る場合もある。

【００４６】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、ハンドホイール
とハンドリムを回転方向へ相対回動可能にし、ハンドホ
イールとハンドリムの相対変位量をトルク検出手段によ
り検出し、この検出量に基づいてモーターをアシスト駆
動するようにした。

【００４７】したがって、従来例のように、トルク検出
手段として歪ゲージを用いた場合と比べ、検出量の出力
を大きくすることが容易になり、耐ノイズ性、温度ドリ
フト耐久性等についての信頼性が向上する。

【００４８】また、増幅回路を設けたり、多数の歪ゲー
ジを設ける必要がなくなるので、コストダウンが可能に
なる。

【００４９】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
動アシスト付車椅子において、トルク検出手段が、車軸
の延長上に固定されたポテンショメーターと、このポテ
ンショメーターに一端を直接又は間接的に連結するとと
もに他端側をハンドホイールの中央部から側面に沿って
半径方向外方へ導き、ハンドホイール又はハンドリムの
いずれか側を経由して他方側へ連結したワイヤーとを備
えた。

【００５０】したがって、ポテンショメータにより上記
効果を一層確実にできるとともに、変位伝達手段として
ワイヤーを使用することにより、簡単な構造でより正確
に変位を伝達でき、しかも、車軸の延長上にポテンショ
メーターを設けることにより、ハンドホイールの周方向
へ車軸を中心に所定間隔で径方向へ延びる複数のワイヤ
ーを設ける場合に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態に係る電動アシスト付車椅子の正面
図

【図２】 同上側面図

【図３】 ハンドホイールの側面図

【図４】 要部の断面図

【図５】 同上

【図６】 ハブ部の断面図

【図７】 別実施形態に係る図３に相当する図

【図８】 図７の８−８線断面図

【図９】 図７の９−９線断面図

【図１０】図９のＤ矢示方向から係止プレートを示す図

【符号の説明】

２：ハンドホイール、３：車軸、５：ポテンショメータ
ー、６：ハンドリム、７：サイドプレート、８：ワイヤ
ー、９：リム、１１：ハブ、５５：モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車軸を介してフレームへ回転自在に支持さ
   れたハンドホイールと、その側面に同心円状に取付けら
   れたハンドリムとを備え、ハンドリムへ加えられる人力
   を補うためにハンドホイールを補助的にモーター駆動す
   る電動アシスト付車椅子において、 ハンドホイールとハンドリムを回転方向へ相対回動可能
   にし、ハンドホイールとハンドリムの相対変位量をトル
   ク検出手段により検出し、この検出量に基づいてモータ
   ーをアシスト駆動させることを特徴とする電動アシスト
   付車椅子。
2. 【請求項２】トルク検出手段が、車軸の延長上に固定さ
   れたポテンショメーターと、このポテンショメーターに
   一端を直接又は間接的に連結するとともに他端側をハン
   ドホイールの中央部から側面に沿って半径方向外方へ導
   き、ハンドホイール又はハンドリムのいずれか側を経由
   して他方側へ連結したワイヤーとを備えることを特徴と
   する請求項１記載の電動アシスト付車椅子。