JPH09285501A

JPH09285501A - 電動車椅子

Info

Publication number: JPH09285501A
Application number: JP8102134A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Takura; 敏靖田倉
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ハンドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子
本体を動かしてもモータによる駆動輪の動力補助を可能
にする。【解決手段】左右にそれぞれ駆動輪を設けるとともにこ
の各駆動輪にハンドリムを固定した車椅子本体と、この
車椅子本体の各駆動輪に対応して個々に設けたモータ
と、このモータに連結した多段減速機４１と、この多段
減速機４１の回転トルクを駆動輪にそれぞれ伝達するク
ラッチムーバ３８、クラッチギヤ４５、従動リング４
７、出力回転軸３６、ピニオンギヤ３５、歯車３４から
なる駆動力伝達機構と、車椅子本体の左右の加速度をそ
れぞれ検出する加速度センサと、この加速度センサの加
速度検出動作にそれぞれ応動してモータを駆動するモー
タコントロール回路とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動車椅子の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電動車椅子としては、特開平３
−１５４６８号公報や特開平６−８６７９０号公報に記
載されたものが知られている。特開平３−１５４６８号
公報のものは、車椅子本体の左右に取り付けられた１対
の駆動輪に、トルク検出手段を介して１対のハンドリム
を連結し、ハンドリムを介して入力される操作トルクを
トルク検出手段によって検出し、その検出値に基づいて
駆動輪を駆動する駆動モータを制御するというものであ
る。具体的には、駆動輪が止まった状態でハンドリムを
操作すると、トーションバーが捩じれてインプットシャ
フトとアウトプットシャフトとの間に相対回転角が発生
し、トーションバーの捩じれが歪みゲージによって検出
され、トルクセンサを介して操作トルクとして検出され
るというものである。また、特開平６−８６７９０号公
報のものは、一般の車椅子の構造体にモータ取付け用の
台座を引っ掛ける金具を固定して駆動モータを取付け
る。そして、この駆動モータの軸先に小型の車輪を取付
け、この車輪の外周面を車椅子本体の駆動輪の外周面に
接触させ、操作パネルボックスのコントロールレバー操
作にて駆動モータを駆動して車椅子を電動式で動作さ
せ、また、小型車輪の駆動輪に対する接触を解除するこ
とで電動式を解除するというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−１５４６８
号公報のものは、ハンドリムを介して入力される操作ト
ルクをトルク検出手段によって検出して駆動モータを制
御する構成であるため、介護者が車椅子を押すのみでは
ハンドリムと駆動輪との回転のずれによるトーションバ
ーの捩じれという現象が生じないので、駆動モータが動
作されず動力補助が為されない。このため介護者が車椅
子を押して坂を登る場合には動力補助が行われず介護者
の負担が軽減されないという問題があった。また、電動
機構部を車椅子本体から簡単に取り外すことができない
ので、例えば、車で移動させるような場合に電動機構部
を取付けたままの状態で車に載せて移動させなければな
らず、現実には移動が困難であった。また、トルク検出
手段の機構が複雑で高価になるという問題もあった。

【０００４】特開平６−８６７９０号公報のものは、電
動式で駆動する場合は、コントロールレバー操作により
走行速度の調整を行ったり、方向転換を行わなければな
らず、操作を習得するために長時間を要し、また、運転
も難しいという問題があった。

【０００５】そこで請求項１乃至３記載の発明は、ハン
ドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体を押して
動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補助ができ
る電動車椅子を提供する。

【０００６】また、請求項４及び５記載の発明は、ハン
ドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体を押して
動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補助がで
き、また、坂道を登る場合にもモータを動作して駆動輪
への動力補助が確実にできる電動車椅子を提供する。

【０００７】また、請求項６及び７記載の発明は、ハン
ドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体を押して
動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補助がで
き、また、坂道を登る場合にもモータを動作して駆動輪
への動力補助が確実にでき、さらに、坂道を下る場合に
は駆動輪への動力補助を停止するとともにモータに逆転
トルクを発生させて出力回転軸の回転が一定速度以上に
ならないようにブレーキを掛けることができて安全性を
向上できる電動車椅子を提供する。

【０００８】さらに、請求項８及び９記載の発明は、ハ
ンドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体を押し
て動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補助がで
き、しかも電動機構の車椅子本体への取付けや取外しが
容易にできる電動車椅子を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
左右にそれぞれ駆動輪を設けるとともにこの各駆動輪に
ハンドリムを固定した車椅子本体と、この車椅子本体の
各駆動輪に対応して個々に設けた１対のモータと、この
各モータに連結した１対の多段減速機と、この各多段減
速機の回転トルクを各駆動輪にそれぞれ伝達する１対の
駆動力伝達機構と、車椅子本体の左右の前進加速度をそ
れぞれ検出する１対の加速度センサと、この各加速度セ
ンサの加速度検出動作にそれぞれ応動して各モータを駆
動する１対のモータ制御手段とを備えたものである。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
動車椅子において、１対の駆動力伝達機構は、駆動輪に
駆動力を伝達する出力回転軸と、多段減速機の回転トル
クの前記出力回転軸に対する伝達及び伝達停止を行うク
ラッチ機構とを備えている。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の電
動車椅子において、クラッチ機構は、出力回転軸にねじ
斜面で係合し、一方向の回転により係合状態が強まるよ
うに軸方向に移動して多段減速機の最終出力段に摩擦接
触するとともにこの摩擦接触を保持し、回転停止により
係合状態が弱まるように軸方向に移動して多段減速機の
最終出力段に対する摩擦接触を解除するクラッチムーバ
と、多段減速機からの回転トルクの伝達によりクラッチ
ムーバを一方向に回転駆動し、多段減速機からの回転ト
ルクの伝達停止によりクラッチムーバの回転駆動を停止
させるクラッチムーバ駆動機構とで構成している。

【００１２】請求項４記載の発明は、左右にそれぞれ駆
動輪を設けるとともにこの各駆動輪にハンドリムを固定
した車椅子本体と、この車椅子本体の各駆動輪に対応し
て個々に設けた１対のモータと、この各モータに連結し
た１対の多段減速機と、この各多段減速機の回転トルク
を各駆動輪にそれぞれ伝達する１対の駆動力伝達機構
と、車椅子本体の左右の前進加速度をそれぞれ検出する
１対の加速度センサと、車椅子本体が走行する路面勾配
を検出する路面勾配センサと、この路面勾配センサによ
る上り勾配検出及び各加速度センサの加速度検出動作に
応動して各モータを駆動する１対のモータ制御手段とを
備えたものである。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項４記載の電
動車椅子において、１対の駆動力伝達機構は、駆動輪に
駆動力を伝達する出力回転軸と、多段減速機の回転トル
クの出力回転軸に対する伝達及び伝達停止を行うクラッ
チ機構とを備えている。

【００１４】請求項６記載の発明は、左右にそれぞれ駆
動輪を設けるとともにこの各駆動輪にハンドリムを固定
した車椅子本体と、この車椅子本体の各駆動輪に対応し
て個々に設けた１対のモータと、この各モータに連結し
た１対の多段減速機と、この各多段減速機の回転トルク
を出力回転軸を介して各駆動輪に伝達する１対の駆動力
伝達機構と、車椅子本体の左右の前進加速度をそれぞれ
検出する１対の加速度センサと、車椅子本体が走行する
路面勾配を検出する路面勾配センサと、この路面勾配セ
ンサによる上り勾配検出及び各加速度センサの加速度検
出動作に応動して各モータを駆動し、路面勾配センサに
よる下り勾配検出に応動して各モータの駆動を停止する
１対のモータ制御手段と、車椅子本体の走行時、路面勾
配センサによる下り勾配検出に応動して各駆動輪を出力
回転軸を介して多段減速機に連結するブレーキ手段とを
備えたものである。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項６記載の電
動車椅子において、１対の駆動力伝達機構は、駆動輪に
駆動力を伝達する出力回転軸と、多段減速機の回転トル
クの出力回転軸に対する伝達及び伝達停止を行う第１の
クラッチ機構とを備え、ブレーキ手段は、出力回転軸の
回転をブレーキ板を介して多段減速機に伝達する第２の
クラッチ機構とを備えている。

【００１６】請求項８記載の発明は、左右にそれぞれ駆
動輪を設けるとともにこの各駆動輪にハンドリムを固定
した車椅子本体と、この車椅子本体の各駆動輪に対する
ハンドリムの固定部に各駆動輪の輪に沿って固定した１
対の歯車と、車椅子本体の各駆動輪に対応して個々に設
けた１対のモータと、この各モータに連結した１対の多
段減速機と、この各多段減速機の回転トルクを各駆動輪
にそれぞれ伝達する１対の駆動力伝達機構と、車椅子本
体の左右の前進加速度をそれぞれ検出する１対の加速度
センサと、この各加速度センサの加速度検出動作にそれ
ぞれ応動して各モータを駆動する１対のモータ制御手段
とを備え、１対の駆動力伝達機構は、歯車と噛合うピニ
オンギヤと、このピニオンギヤを先端部に固定した出力
回転軸と、多段減速機の回転トルクの出力回転軸に対す
る伝達及び伝達停止を行うクラッチ機構とを設けたもの
である。

【００１７】請求項９記載の発明は、請求項８記載の電
動車椅子において、ピニオンギヤを駆動輪の前方側に位
置して歯車に噛合わせたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は電動車椅子の外観を示す斜
視図で、車椅子本体１は、水平に配置した左右のベース
パイプ２，２の先端側に略垂直に配置したフロントパイ
プ３，３の一端を固定するとともに同じく略垂直に配置
したバックパイプ４，４の一端を固定している。前記フ
ロントパイプ３，３の他端側は途中から後方に折れ曲が
ってアームパイプ５，５となって前記バックパイプ４，
４の中間部に固定している。そして、前記アームパイプ
５，５の上に肘パッド６，６を取付けている。前記フロ
ントパイプ３，３の一端には前輪となるキャスタホィー
ル７，７を方向回転自在に固定している。

【００１９】前記バックパイプ４，４の他端側は後方に
若干折れ曲がってグリップ部材８，８を取付けている。
前記バックパイプ４，４の一端側にはハブ９，９を取付
け、このハブ９，９に駆動輪１０，１０を回転自在に取
付けている。そして、前記駆動輪１０，１０のリムにハ
ンドリム１１，１１を固定している。前記フロントパイ
プ３，３とバックパイプ４，４の中間部にサイドパイプ
１２，１２の一端側を固定し、このサイドパイプ１２，
１２の他端側を下方に折り曲げ、この折曲部の途中にレ
ッグベルト１３を張り付けるとともにこの折曲部の先端
にフットプレート１４，１４を取付けている。

【００２０】前記フロントパイプ３，３とバックパイプ
４，４の中間部に固定したサイドパイプ１２，１２の上
に、同じくフロントパイプ３，３とバックパイプ４，４
の中間部に固定したシート固定用パイプ１５，１５を固
定し、この固定用パイプ１５，１５間に座席シート１６
を張り付けている。そして、座席シート１６の両側のフ
ロントパイプ３，３とバックパイプ４，４との間にスカ
ートガード１７，１７を張り付け、さらに座席シート１
６の後方のバックパイプ４，４間に背面シート１８を張
り付けている。

【００２１】前記ベースパイプ２，２とサイドパイプ１
２，１２の中間部にＸ形状にクロスしたクロスパイプ１
９を固定している。このクロスパイプ１９はクロス部が
自在に回動するリンク機構を為し、車椅子本体１を折り
畳めるようになっている。前記フロントパイプ３，３と
サイドパイプ１２，１２との間にブレーキレバー２０，
２０を備えた手動ブレーキ機構２１，２１を取付け、こ
の手動ブレーキ機構２１，２１のブレーキシュー２２，
２２をブレーキレバー２０の操作によって駆動輪１０，
１０に対して接離させるようになっている。

【００２２】図２は車椅子本体１をハブ９，９の若干上
の位置でカットして上から見た部分平面図で、前記ベー
スパイプ２，２間に所定の間隔をあけて１対のベース板
２３，２４を平行にして固定している。すなわち、ベー
ス板２３，２４は、図３に示すように、両端部を下方に
折曲げ、この折曲部と当て部材２７，２７とでベースパ
イプ２，２を挟持し、このベースパイプ２，２の両側の
折曲部と当て部材２７，２７をボルト２５とナット２６
で締め付けて固定している。これによりベース板２３，
２４の位置をベースパイプ２，２の高さよりも高い位置
にしている。

【００２３】前記ベース板２３，２４は中央部を凹状に
形成し、この凹部に連結板２８を嵌め込み、かつ、ねじ
で固定している。そして、この連結板２８の上に図５に
示すように、バッテリー及び制御回路を収納したボック
ス２９を載せて固定している。また、前記ベース板２
３，２４の両側にモータ３０，３０を取付けるとともに
多段減速機、クラッチ機構等を収納したギヤードケース
３１，３２を載せて固定している。

【００２４】図４に示すように中心に向かって歯を設け
た円の１／４の分割歯車３３を４個連結ねじ孔３３ａを
使用してねじで連結し、内周側に歯を持つ円形の歯車３
４，３４として前記各駆動輪１０，１０のリムに固定し
ている。すなわち、各分割歯車３３はリム固定ねじ孔３
３ｂを使用して前記ハンドリム１１と一体に前記各駆動
輪１０，１０のリムにねじで固定している。前記ギヤー
ドケース３１，３２内の構成は、図６に示すように、先
端に前記歯車３４，３４と噛合うピニオンギヤ３５を固
定した出力回転軸３６をケース外枠３７，３７に回転自
在に設けている。前記ピニオンギヤ３５の前記歯車３
４，３４と噛合う位置は、前記駆動輪１０，１０の前方
側で、かつ前記ハブ９，９と略同じ高さになる位置にな
っている。

【００２５】前記出力回転軸３６には中央を円筒部３８
ａとし、この円筒部３８ａの外周にトルク伝達板３８ｂ
を形成したクラッチムーバ３８の円筒部３８ａ及び固定
スリーブ３９を嵌合している。そして、前記クラッチム
ーバ３８の円筒部３８ａの一端にスラスト受け４０を間
に介して多段減速機４１の最終段ギヤ４２を回転自在に
嵌合している。前記出力回転軸３６の外周面と前記クラ
ッチムーバ３８の円筒部３８ａの内周面にはそれぞれ互
いに係合するねじ状の斜面を所定の長さ形成し、クラッ
チムーバ３８が車椅子本体１を前進させる方向に回転し
たとき、クラッチムーバ３８が最終段ギヤ４２側に移動
してねじ状の斜面の係合が強まってクラッチムーバ３８
と出力回転軸３６が一体的に回転するようになってい
る。

【００２６】前記最終段ギヤ４２は前段のピニオンギア
４３に噛合っている。前記クラッチムーバ３８のトルク
伝達板３８ｂの外周部には摩擦材からなる第１のクラッ
チシュー４４を固定し、クラッチムーバ３８が最終段ギ
ヤ４２側に移動したときこのクラッチシュー４４が最終
段ギヤ４２に形成したテーパ面４２ａに圧接するように
なっている。

【００２７】前記クラッチムーバ３８の円筒部３８ａの
他端側にはクラッチギヤ４５を回転自在に設け、このク
ラッチギヤ４５を前記ピニオンギア４３と同軸上に固定
した前段減速ギヤ４６に噛合わせている。前記クラッチ
ギヤ４５には従動リング４７が嵌合し、この従動リング
４７とクラッチギヤ４５との間に係合爪４８を先端部に
設けたウエイト板４９を設けている。すなわち、ウエイ
ト板４９をスプリングを介してクラッチギヤ４５の側面
に固定し、クラッチギヤ４５が回転するとウエイト板４
９が遠心力によりスプリングのばね力に抗して外方向に
移動し、ウエイト板４９の係合爪４８が従動リング４７
の係止部に係止することでこの従動リング４７をクラッ
チギヤ４５と一体的に回転するようになっている。逆
に、クラッチギヤ４５の回転が停止するとウエイト板４
９はスプリングのばね力により内側に移動して係合爪４
８による従動リング４７の係止状態を直ちに解除するよ
うになっている。

【００２８】前記クラッチムーバ３８のトルク伝達板３
８ｂの先端部近傍には板ばね５０を介して離間ボタン５
１を固定し、モータ３０の停止時に、この離間ボタン５
１でクラッチムーバ３８を最終段ギヤ４２から離間させ
るようになっている。また、前記クラッチムーバ３８の
トルク伝達板３８ｂの先端部近傍には板ばね５２を介し
て摩擦材からなる第２のクラッチシュー５３を固定し、
この第２のクラッチシュー５３を前記従動リング４７の
外周面に圧接させている。前記クラッチギヤ４５、従動
リング４７、ウエイト板４９及び第２のクラッチシュー
５３はクラッチムーバ駆動機構を構成し、このクラッチ
ムーバ駆動機構と前記クラッチムーバ３８とで第１のク
ラッチ機構を構成している。そして、この第１のクラッ
チ機構、前記出力回転軸３６、ピニオンギア３５、分割
歯車３３からなる歯車３４で駆動力伝達機構を構成して
いる。

【００２９】前記固定スリーブ３９の外周部に出力回転
軸３６の軸方向にスライドするスライダ５４を設け、こ
のスライダ５４にブレーキ板５５の一端を固定し、この
ブレーキ板５５の他端側に先端に凹凸を設けたブレーキ
板突起５６を取り付けている。前記スライダ５４と前記
出力回転軸３６に固定した円板状の係止部材５７との間
に分離ばね５８を設けている。前記ブレーキ突起５６と
対向する前記クラッチギヤ４５の側面には先端に凹凸を
設けたクラッチギヤ突起５９を取り付けている。そし
て、モータ３０の停止時に、前記ブレーキ板５５を電磁
ソレノイド６０の動作により分離ばね５８のばね力に抗
してクラッチギヤ４５側に移動してブレーキ突起５６を
クラッチギヤ突起５９に圧接させ、出力回転軸３６の回
転をクラッチギヤ４５に伝達するようになっている。前
記電磁ソレノイド６０の動作を停止させると分離ばね５
８のばね力によりブレーキ板５５がクラッチギヤ４５側
から離れ、ブレーキ突起５６がクラッチギヤ突起５９か
ら離れるようになっている。

【００３０】前記スライダ５４、ブレーキ板５５、ブレ
ーキ突起５６、係止部材５７、分離ばね５８、クラッチ
ギヤ突起５９及び電磁ソレノイド６０は第２のクラッチ
機構を構成している。前記出力回転軸３６は、また、円
板状の回転検出歯車６１を固定し、この回転検出歯車６
１の歯端を前記ケース外枠３７の内壁に取り付けた保持
台６２に固定した磁気抵抗素子６３で検出して出力回転
軸３６の回転方向や回転速度を検出するようになってい
る。

【００３１】前記ギヤードケース３１，３２内には、ま
た、図７に示す構成の変位量センサ６４をそれぞれ組み
込んである。この変位量センサ６４は、(a) に側面図、
(b)にＡ−Ａ線に沿う断面図を示すように、ケース６５
内の上部略中央に回転自在な外輪を有するミニチュアベ
アリング６６の内輪を軸支し、このミニチュアベアリン
グ６６の外輪に例えば板状部材６７の一端を一体的に固
定し、この板状部材６７の他端をケース６５の底部近傍
まで延出して若干幅広にし自由端としている。そして、
前記ケース６５の底部の各端にホトセンサ６８，６９を
配置している。前記ホトセンサ６８，６９は発光ダイオ
ードとホトトランジスタを所定の間隔を隔てて対向配置
したものである。

【００３２】この変位量センサ６４は、ホトセンサ６９
側が車椅子本体１の前方となるようにして前記ケース６
５の背面６５ａをギヤードケース３１，３２の内壁に垂
直に固定する。この変位量センサ６４は、車椅子本体１
が平坦な面上に停止しているときには板状部材６７の自
由端が垂直に下がり、このときにはホトセンサ６８，６
９は共に板状部材６７によって光が遮光されず、それぞ
れのホトトランジスタは発光ダイオードからの光により
オン動作する。

【００３３】そして、車椅子本体１が前進して加速度が
生じたり、坂を登る時には、板状部材６７の自由端が後
方に回動し、その物理的変位量が一定量以上になると、
ホトセンサ６８は板状部材６７によって光が遮光され、
ホトトランジスタは発光ダイオードからの光を受光でき
なくなってオフ動作する。また、車椅子本体１が坂を下
る時には板状部材６７の自由端が前方に回動し、その物
理的変位量が一定量以上になると、ホトセンサ６９は板
状部材６７によって光が遮光され、ホトトランジスタは
発光ダイオードからの光を受光できなくなってオフ動作
する。

【００３４】図８は、前記ボックス２９内に組み込まれ
た制御回路のブロック図で、制御部本体を構成するＣＰ
Ｕ（中央処理装置）７１及びＩ／Ｏポート７２，７３，
７４を設けている。そして、前記ＣＰＵ７１は、Ｉ／Ｏ
ポート７２を介して前記ギヤードケース３１内の磁気抵
抗素子６３を含む回転センサ回路７５から回転速度及び
回転方向の検出信号を取込むとともに前記ギヤードケー
ス３１内の変位量センサ６４を含む変位量センサ回路７
６から加速度や路面の登り勾配に伴う変位量の検出信号
を取込み、回転速度が予め設定した一定値以上で、かつ
変位量が予め設定した一定量以上のとき、前記Ｉ／Ｏポ
ート７２を介してモータコントロール回路７７にモータ
駆動信号を供給する。前記モータコントロール回路７７
はモータ駆動信号の入力により前記ギヤードケース３１
側のモータ３０を駆動制御する。

【００３５】また、前記ＣＰＵ７１は、Ｉ／Ｏポート７
３を介して前記ギヤードケース３２内の磁気抵抗素子６
３を含む回転センサ回路７８から回転速度及び回転方向
の検出信号を取込むとともに前記ギヤードケース３２内
の変位量センサ６４を含む変位量センサ回路７９から加
速度や路面の登り勾配に伴う変位量の検出信号を取込
み、回転速度が予め設定した一定値以上で、かつ変位量
が予め設定した一定量以上のとき、前記Ｉ／Ｏポート７
３を介してモータコントロール回路８０にモータ駆動信
号を供給する。前記モータコントロール回路８０はモー
タ駆動信号の入力により前記ギヤードケース３２側のモ
ータ３０を駆動制御する。

【００３６】また、前記ＣＰＵ７１は、Ｉ／Ｏポート７
２を介して前記回転センサ回路７５から回転速度及び回
転方向の検出信号を取込むとともに変位量センサ回路７
６から路面の下り勾配に伴う変位量の検出信号を取込む
か、Ｉ／Ｏポート７３を介して前記回転センサ回路７８
から回転速度及び回転方向の検出信号を取込むとともに
変位量センサ回路７９から路面の下り勾配に伴う変位量
の検出信号を取込み、このときの回転速度が予め設定し
た一定値以上のときには、モータコントロール回路７
７，８０へのモータ駆動信号の供給を停止する。そし
て、この状態でＩ／Ｏポート７４を介してスイッチ８１
の操作信号を取り込むと前記Ｉ／Ｏポート７４を介して
電磁ソレノイド回路８２を制御し、この電磁ソレノイド
回路８２内に設けた前記電磁ソレノイド６０を駆動する
ようになっている。なお、前記スイッチ８１は、例えば
グリッブ部材８，８の取付け位置かアームパイプ５，５
の部位に設ける。

【００３７】前記モータコントロール回路７７，８０
は、具体的には図９に示すように、＋ｅ1 端子と接地間
に抵抗Ｒ1 を介してＮＰＮ形トランジスタＴr1を接続
し、このトランジスタＴr1のコレクタを抵抗Ｒ2 を介し
て差動増幅器ＡＭの反転入力端子(-) に接続している。
前記差動増幅器ＡＭの非反転入力端子(+) は抵抗Ｒ3 及
び抵抗Ｒ4 を直列に介して接地するとともに抵抗Ｒ5 及
び抵抗Ｒ6 を直列に介して接地している。前記抵抗Ｒ3
，Ｒ4 の接続点を抵抗Ｒ7 を介して＋ｅ2 端子に接続
している。

【００３８】前記差動増幅器ＡＭは出力端子を抵抗Ｒ8
を介してＮＰＮ形トランジスタＴr2のベースに接続する
とともに前記抵抗Ｒ8 及び抵抗Ｒ9 を介して自己の非反
転入力端子(+) に接続している。前記トランジスタＴr2
は、コレクタを前記モータ３０を介して＋Ｅ端子に接続
し、エミッタを抵抗Ｒ10を介して接地するとともに抵抗
Ｒ11を介してコンパレータＣＭの反転入力端子(-) に接
続している。前記コンパレータＣＭは、非反転入力端子
(+) を抵抗Ｒ12及び抵抗Ｒ13を直列に介して接地してい
る。前記抵抗Ｒ12，Ｒ13の接続点を抵抗Ｒ14を介して＋
ｅ2端子に接続している。また、前記コンパレータＣＭ
は、出力端子を抵抗Ｒ15及び抵抗Ｒ16を直列に介して自
己の反転入力端子(-) に接続するとともに前記抵抗Ｒ15
及び抵抗Ｒ17を直列に介して前記抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 の接続
点に接続している。

【００３９】前記モータコントロール回路７７，８０
は、急発進の危険防止とバッテリーの保護のために起動
電流を検出し制限するようになっている。すなわち、前
記トランジスタＴr2に直列に接続した抵抗Ｒ10及びコン
パレータＣＭは起動時に過電流が流れないように電流を
制御する。具体的には、電流の増加により抵抗Ｒ10の端
子電圧が上昇し過ぎると、コンパレータＣＭの出力がロ
ーレベルとなり、これにより差動増幅器ＡＭの出力がロ
ーレベルとなってトランジスタＴr2がオフし、抵抗Ｒ10
の端子電圧が低下するとコンパレータＣＭの出力がハイ
レベルとなり、これにより差動増幅器ＡＭの出力がハイ
レベルとなってトランジスタＴr2がオンするようになっ
ている。これにより、前進開始時に過大な加速度が作用
することとバッテリーに過電流が流れるのを防止する。

【００４０】前記モータコントロール回路７７，８０
は、モータ駆動信号によりトランジスタＴr1がオンする
と、差動増幅器ＡＭの出力レベルがハイレベルとなって
トランジスタＴr2がオン動作し、これによりモータ３０
を回転動作させる。また、モータ駆動信号が停止してト
ランジスタＴr1がオフすると、差動増幅器ＡＭの出力レ
ベルがローレベルとなってトランジスタＴr2がオフ動作
し、これによりモータ３０の回転動作を停止させる。

【００４１】このような構成においては、予め駆動輪１
０，１０のリムにそれぞれ４個の分割歯車３３を連結し
た歯車３４，３４を固定しておく。そして、予めベース
板２３，２４に連結板２８を固定し、さらにこの連結板
２８にバッテリー及び制御回路を収納したボックス２９
を固定した状態で、このベース板２３，２４を一般の手
動式の車椅子のベースパイプ２，２に、当て部材２７，
２７を使用してボルト２５とナット２６で締め付けて固
定する。さらに、ベース板２３，２４の両側にモータ３
０，３０を取付けるとともに多段減速機、クラッチ機構
等を収納したギヤードケース３１，３２を載せて固定す
る。このとき、出力回転軸３６に固定したピニオンギヤ
３５を駆動輪１０，１０の前方側で歯車３４，３４と噛
合せる。このように一般の手動式の車椅子に簡単に取り
付けることができる。

【００４２】また、逆に、ベース板２３，２４の両側に
固定したギヤードケース３１，３２を取り外し、さら
に、ボルト２５とナット２６でベースパイプ２，２に固
定しているベース板２３，２４を取り外す。これによ
り、バッテリー及び制御回路を収納したボックス２９も
一緒に取り外せるので、電動機構を車椅子本体１から簡
単に取り外すことができる。このようにすれば、車椅子
本体１を簡単に折り畳むことができるので、容易に車で
移動することができる。

【００４３】また、車椅子本体１のベースパイプ２，２
にベース板２３，２４を固定しているが、このベース板
２３，２４の中央部は、ベースパイプ２，２の高さより
も高くしているので、介護者が車椅子を後向きにして坂
を下る場合や段差を登り降りする場合に、ベース板２
３，２４の上に載置したボックス２９やギヤードケース
３１，３２が邪魔になることはない。

【００４４】車椅子に載っている人がハンドリム１１を
回転操作して車椅子本体１を前進させるか、介護者がグ
リップ部材８，８を握って車椅子本体１を前進させる
と、ギヤードケース３１，３２内の変位量センサ６４が
加速度を検出して変位量センサ回路７６，７９から変位
量の検出信号がＣＰＵ７１に取り込まれる。また、車椅
子本体１の前進により駆動輪１０，１０の歯車３４，３
４と噛み合っているピニオンギヤ３５が回転し、出力回
転軸３６が回転する。これにより、磁気抵抗素子６３は
出力回転軸３６の回転方向と回転速度を検出し、回転セ
ンサ回路７５，７８から回転速度及び回転方向の検出信
号がＣＰＵ７１に取り込まれる。

【００４５】ＣＰＵ７１は、検出信号により左右の駆動
輪１０，１０が前進方向に回転を開始したことを検出し
てモータコントロール回路７７，８０にモータ駆動信号
を供給する。これにより、モータコントロール回路７
７，８０はモータ３０，３０の駆動を開始する。

【００４６】モータ３０，３０が動作すると、多段減速
機４１のピニオンギア４３、前段減速ギヤ４６、最終段
ギヤ４２も回転し、前段減速ギヤ４６によりクラッチギ
ヤ４５が回転する。起動当初は、出力回転軸３６には離
間ボタン５１と最終段ギヤ４２との接触摩擦やスラスト
受け４０と最終段ギヤ４２との回転摩擦による小さなト
ルクしか伝達されないのに対し、モータ３０，３０の回
転数が一定値以上に立上がると、クラッチギヤ４５の回
転による遠心力によりウエイト板４９がスプリングのば
ね力に抗して外方向に移動し、ウエイト板４９の係合爪
４８が従動リング４７の係止部に係止して従動リング４
７がクラッチギヤ４５と一体に回転する。

【００４７】従動リング４７が回転するとこの外周面に
第２のクラッチシュー５３を介して摩擦接触しているク
ラッチムーバ３８が回転を開始する。クラッチムーバ３
８が回転すると、クラッチムーバ３８の円筒部３８ａの
内周面と出力回転軸３６の外周面とに形成したねじ状の
斜面に沿ってクラッチムーバ３８が最終段ギヤ４２側に
移動し、クラッチムーバ３８と出力回転軸３６との係合
力が高められる。これにより、クラッチムーバ３８の第
１のクラッチシュー４４が最終段ギヤ４２に形成したテ
ーパ面４２ａに圧接するとともにその状態を保持する。
こうして、最終段ギヤ４２とクラッチムーバ３８は一体
化され、最終段ギヤ４２から回転トルクがクラッチムー
バ３８に直接伝達されるようになり、これにより出力回
転軸３６はクラッチムーバ３８を介して最終段ギヤ４２
から回転トルクが与えられる。そして、出力回転軸３６
の回転力がピニオンギヤ３５，３５、歯車３４，３４を
介して左右の駆動輪１０，１０に伝達される。こうし
て、モータ３０，３０を駆動源として駆動輪１０，１０
が回転動作されることになる。

【００４８】このとき従動リング４７はクラッチギヤ４
５と一体に回転するので、クラッチムーバ３８よりも早
い速度で回転し、第２のクラッチシュー５３と従動リン
グ４７はすべり摩擦状態となるが、摩擦によるトルクは
クラッチムーバ３８の駆動に有効に使われ、損失は摩擦
力と周速に比例した熱損失のみで、電磁クラッチなどを
使用する場合に比べて損失ははるかに小さい。このよう
に、車椅子に載っている人がハンドリム１１を回転操作
して車椅子本体１を前進させるのみでなく、介護者がグ
リップ部材８，８を握って車椅子本体１を前進させても
モータ３０，３０を確実に起動させることができる。

【００４９】また、坂を登る時には、変位量センサ６４
が路面の登り勾配を検出して板状部材６７の自由端を後
方に回動させるので、この場合はわずかな加速度が加わ
っても変位量の検出信号がＣＰＵ７１に取り込まれる。
従って、磁気抵抗素子６３が出力回転軸３６の回転方向
と回転速度を検出さえすれば、ＣＰＵ７１はモータコン
トロール回路７７，８０にモータ駆動信号を供給するよ
うになる。すなわち、坂を登る時には、平坦な路面に比
べて車椅子本体１のわずかな前進によってモータ３０，
３０を起動させることができる。従って、介護者が車椅
子本体１を押して坂道を登る場合に、迅速で確実な動力
補助ができる。

【００５０】また、坂を下る場合は、変位量センサ６４
が路面の下り勾配を検出して板状部材６７の自由端を前
方に回動させる。従って、ＣＰＵ７１は変位量センサ回
路７６，７９から下り勾配検出に伴う変位量の検出信号
を取り込む。また、ＣＰＵ７１は回転センサ回路７５，
７８から回転速度及び回転方向の検出信号を取り込む。
そして、回転速度が予め設定した一定値以上であればＣ
ＰＵ７１はモータコントロール回路７７，８０へのモー
タ駆動信号の供給を停止する。従って、坂を下っていて
駆動輪１０，１０の回転速度が一定以上になるとモータ
３０，３０による動力補助は確実に停止される。

【００５１】この状態で、車椅子に載っている人あるい
は介護者がスイッチ８１を操作すると、ＣＰＵ７１は電
磁ソレノイド回路８２を制御し、電磁ソレノイド６０を
駆動させる。これにより、ブレーキ板５５が分離ばね５
８のばね力に抗してクラッチギヤ４５側に移動してブレ
ーキ突起５６をクラッチギヤ突起５９に圧接させ、出力
回転軸３６の回転をクラッチギヤ４５に伝達させる。す
なわち、出力回転軸３６の回転トルクが多段減速機４１
に伝達されるようになり、出力回転軸３６に大きな負荷
がかかってブレーキ作用が発生する。こうして、坂道を
下る場合に、スイッチ８１を操作すれば車椅子が加速す
るのを防止でき安全性を確保できる。なお、この場合、
同時にモータ３０，３０に対して逆電圧を印加させる構
成にすれば、ブレーキ作用をさらに大きくでき、より安
全性を向上できる。

【００５２】スイッチ８１を再操作すれば、ＣＰＵ７１
は電磁ソレノイド６０の駆動状態を解除する。これによ
り、分離ばね５８のばね力によりブレーキ板５５がクラ
ッチギヤ４５から離れる方向に移動し、ブレーキ突起５
６がクラッチギヤ突起５９から離れる。こうして、ブレ
ーキ作用は解除される。

【００５３】なお、この実施の形態では、モータ３０，
３０を駆動する条件として、回転センサ回路７５，７８
から回転速度及び回転方向の検出信号を取込むとともに
変位量センサ回路７６，７９から加速度や路面の登り勾
配に伴う変位量の検出信号を取込み、回転速度が予め設
定した一定値以上で、かつ変位量が予め設定した一定量
以上のときを条件としたが、必ずしもこれに限定するも
のではなく、回転センサ回路７５，７８を省略し、変位
量センサ回路７６，７９が検出する変位量が一定量以上
のときのみを条件としてもよい。

【００５４】また、この実施の形態では、加速度と路面
勾配を共通に検出できる変位量センサ６４を使用したが
必ずしもこれに限定するものではなく、加速度検出と路
面勾配検出を別々のセンサで行うものであってもよい。
また、この実施の形態では、モータコントロール回路７
７，８０として、回転速度が予め設定した一定値以上
で、かつ変位量が予め設定した一定量以上のときにモー
タ３０，３０を駆動制御するものについて述べたが必ず
しもこれに限定するものではなく、変位量センサ６４と
して加速度の大小及び路面勾配の大小を細かく検出でき
るものを使用し、この加速度の大小及び路面勾配の大小
によってモータ３０，３０をＰＷＭ（パルス幅変調）制
御するものを使用すれば、車椅子本体１を動かす力の大
小によりモータ３０，３０の駆動トルクを可変すること
ができ、例えば人力が増加するほど補助動力を増加させ
る制御ができる。

【００５５】

【発明の効果】以上、請求項１乃至３記載の発明によれ
ば、ハンドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体
を押して動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補
助ができる。

【００５６】また、請求項４及び５記載の発明によれ
ば、ハンドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体
を押して動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補
助ができ、また、坂道を登る場合にもモータを動作して
駆動輪への動力補助が確実にできる。

【００５７】また、請求項６及び７記載の発明によれ
ば、ハンドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体
を押して動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補
助ができ、また、坂道を登る場合にもモータを動作して
駆動輪への動力補助が確実にでき、さらに、坂道を下る
場合には駆動輪への動力補助を停止するとともにモータ
に逆転トルクを発生させて出力回転軸の回転が一定速度
以上にならないようにブレーキを掛けることができて安
全性を向上できる。

【００５８】さらに、請求項８及び９記載の発明によれ
ば、ハンドリムの回転操作は勿論、介護者が車椅子本体
を押して動かしてもモータを動作して駆動輪への動力補
助ができ、しかも電動機構の車椅子本体への取付けや取
外しが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す電動車椅子の外観斜
視図。

【図２】同実施の形態において車椅子本体の上部をカッ
トした状態の部分平面図。

【図３】同実施の形態におけるベース板の取付け状態を
示す断面図。

【図４】同実施の形態における分割歯車の構成を示す
図。

【図５】同実施の形態において車椅子本体にボックス及
びギヤードケースを取付けて上部をカットした状態の部
分平面図。

【図６】同実施の形態におけるギヤードケース内の構成
を示す部分断面図。

【図７】同実施の形態における変位量センサの構成を示
す図。

【図８】同実施の形態における制御回路のブロック図。

【図９】同実施の形態におけるモータコントロール回路
の回路構成図。

【符号の説明】

１…車椅子本体１０…駆動輪１１…ハンドリム２３，２４…ベース板２９…バッテリー及び制御回路を収納したボックス３０…モータ３１，３２…ギヤードケース３４…歯車３５…ピニオンギヤ３６…出力回転軸３８…クラッチムーバ４１…多段減速機４２…最終段ギヤ４５…クラッチギヤ６４…変位量センサ７１…ＣＰＵ（中央処理装置）７５，７８…回転センサ回路７６，７９…変位量センサ回路７７，８０…モータコントロール回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右にそれぞれ駆動輪を設けるとともに
この各駆動輪にハンドリムを固定した車椅子本体と、こ
の車椅子本体の各駆動輪に対応して個々に設けた１対の
モータと、この各モータに連結した１対の多段減速機
と、この各多段減速機の回転トルクを前記各駆動輪にそ
れぞれ伝達する１対の駆動力伝達機構と、前記車椅子本
体の左右の前進加速度をそれぞれ検出する１対の加速度
センサと、この各加速度センサの加速度検出動作にそれ
ぞれ応動して前記各モータを駆動する１対のモータ制御
手段とを備えたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】１対の駆動力伝達機構は、駆動輪に駆動
力を伝達する出力回転軸と、多段減速機の回転トルクの
前記出力回転軸に対する伝達及び伝達停止を行うクラッ
チ機構とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電動
車椅子。
【請求項３】クラッチ機構は、出力回転軸にねじ斜面
で係合し、一方向の回転により係合状態が強まるように
軸方向に移動して前記多段減速機の最終出力段に摩擦接
触するとともにこの摩擦接触を保持し、回転停止により
係合状態が弱まるように軸方向に移動して前記多段減速
機の最終出力段に対する摩擦接触を解除するクラッチム
ーバと、前記多段減速機からの回転トルクの伝達により
前記クラッチムーバを一方向に回転駆動し、前記多段減
速機からの回転トルクの伝達停止により前記クラッチム
ーバの回転駆動を停止させるクラッチムーバ駆動機構と
で構成したことを特徴とする請求項２記載の電動車椅
子。
【請求項４】左右にそれぞれ駆動輪を設けるとともに
この各駆動輪にハンドリムを固定した車椅子本体と、こ
の車椅子本体の各駆動輪に対応して個々に設けた１対の
モータと、この各モータに連結した１対の多段減速機
と、この各多段減速機の回転トルクを前記各駆動輪にそ
れぞれ伝達する１対の駆動力伝達機構と、前記車椅子本
体の左右の前進加速度をそれぞれ検出する１対の加速度
センサと、前記車椅子本体が走行する路面勾配を検出す
る路面勾配センサと、この路面勾配センサによる上り勾
配検出及び前記各加速度センサの加速度検出動作に応動
して前記各モータを駆動する１対のモータ制御手段とを
備えたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項５】１対の駆動力伝達機構は、駆動輪に駆動
力を伝達する出力回転軸と、多段減速機の回転トルクの
前記出力回転軸に対する伝達及び伝達停止を行うクラッ
チ機構とを備えたことを特徴とする請求項４記載の電動
車椅子。
【請求項６】左右にそれぞれ駆動輪を設けるとともに
この各駆動輪にハンドリムを固定した車椅子本体と、こ
の車椅子本体の各駆動輪に対応して個々に設けた１対の
モータと、この各モータに連結した１対の多段減速機
と、この各多段減速機の回転トルクを出力回転軸を介し
て前記各駆動輪に伝達する１対の駆動力伝達機構と、前
記車椅子本体の左右の前進加速度をそれぞれ検出する１
対の加速度センサと、前記車椅子本体が走行する路面勾
配を検出する路面勾配センサと、この路面勾配センサに
よる上り勾配検出及び前記各加速度センサの加速度検出
動作に応動して前記各モータを駆動し、前記路面勾配セ
ンサによる下り勾配検出に応動して前記各モータの駆動
を停止する１対のモータ制御手段と、前記車椅子本体の
走行時、前記路面勾配センサによる下り勾配検出に応動
して前記各駆動輪を前記出力回転軸を介して前記多段減
速機に連結するブレーキ手段とを備えたことを特徴とす
る電動車椅子。
【請求項７】１対の駆動力伝達機構は、駆動輪に駆動
力を伝達する出力回転軸と、多段減速機の回転トルクの
前記出力回転軸に対する伝達及び伝達停止を行う第１の
クラッチ機構とを備え、ブレーキ手段は、前記出力回転
軸の回転をブレーキ板を介して前記多段減速機に伝達す
る第２のクラッチ機構とを備えたことを特徴とする請求
項６記載の電動車椅子。
【請求項８】左右にそれぞれ駆動輪を設けるとともに
この各駆動輪にハンドリムを固定した車椅子本体と、こ
の車椅子本体の各駆動輪に対するハンドリムの固定部に
各駆動輪の輪に沿って固定した１対の歯車と、前記車椅
子本体の各駆動輪に対応して個々に設けた１対のモータ
と、この各モータに連結した１対の多段減速機と、この
各多段減速機の回転トルクを前記各駆動輪にそれぞれ伝
達する１対の駆動力伝達機構と、前記車椅子本体の左右
の前進加速度をそれぞれ検出する１対の加速度センサ
と、この各加速度センサの加速度検出動作にそれぞれ応
動して前記各モータを駆動する１対のモータ制御手段と
を備え、前記１対の駆動力伝達機構は、前記歯車と噛合
うピニオンギヤと、このピニオンギヤを先端部に固定し
た出力回転軸と、多段減速機の回転トルクの前記出力回
転軸に対する伝達及び伝達停止を行うクラッチ機構とを
設けたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項９】ピニオンギヤを駆動輪の前方側に位置し
て歯車に噛合わせたことを特徴とする請求項８記載の電
動車椅子。