JPH11342159A - 補助動力式車椅子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要に応じた惰行量を確保することによって
室内での小回りの利いた走行、屋外での快適な走行、楽
な登坂、安定した降坂、後進時の恐怖感の解消等を図る
ことができる補助動力式車椅子を提供すること。 【構成】 電動モータ３２と、車輪２に加えられる人力
を検出する人力検出手段であるポテンショメータ２７
と、検出された人力に応じて電動モータ３２を制御する
制御手段としてのコントローラ３１を有し、人力の大き
さに応じた補助動力を車輪２に加えてこれを回転駆動す
る補助動力式車椅子１において、補助動力の時間減衰率
を人力が小さい程大きく、人力が大きい程小さく設定す
る。本発明によれば、例えば室内での細かい動きに対し
て車椅子１の惰行量が小さく抑えられるため、室内での
小回りの利いた細かい動きが可能となり、又、屋外での
走行では惰行量が十分確保され、平地での快適な走行が
可能となるとともに、傾斜の急な坂道でも楽に登ること
ができ、乗員の肉体的負担が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右の車輪に加え
られる人力の大きさに応じた補助動力を各車輪に加えて
該車輪を人力と補助動力との合力によって回転駆動する
ようにした補助動力式車椅子に関する。

【０００２】

【従来の技術】斯かる補助動力式車椅子は手動車椅子と
電動車椅子の中間に位置するものであって、左右一対の
車輪に間欠的に加えられる人力を検出し、検出された人
力に応じた補助動力を左右の車輪にそれぞれ加えること
によって乗員の肉体的負担を軽減するものである。

【０００３】ところで、この種の補助動力式車椅子にお
いては、乗員によって各車輪に加えられる人力が検知さ
れる度に補助動力が間欠的に供給されるが、この補助動
力は人力が除去された後は時間と共に減衰せしめられて
車椅子の走行に惰行感覚が付与されるようになっている
（特開平８−１６８５０６号公報参照）。

【０００４】ところが、従来の補助動力式車椅子におい
ては、補助動力の時間減衰率は人力や走行速度の大きさ
或は走行方向（前進か後進か）に拘らず常に一定に設定
されていたため、例えば惰行量が大き過ぎる場合には走
行抵抗の小さな路面では予想外に行き過ぎ、室内では細
かい動きに対して小回りが利かず、逆に惰行量が不足す
る場合には走行抵抗の大きな路面や傾斜の急な坂道では
楽に走行することができない等の問題があった。

【０００５】又、車椅子で段差等を乗り越す場合、乗り
越した後に車椅子が予想外の惰行をしてしまうことがあ
る。

【０００６】更に、後進時の車椅子の惰行は乗員に無用
な恐怖感を与えてしまうが、逆に惰行量が不足する場合
には、例えば急な坂道を下る場合に車輪にこれを逆転さ
せる後進方向の人力を加えてブレーキ力を発生させよう
としても安定したブレーキ力が得られない場合がある。

【０００７】従って、本発明の目的とする処は、必要に
応じた惰行量を確保することよって室内での小回りの利
いた走行、屋外での快適な走行、楽な登坂、安定した降
坂、後進時の恐怖感の解消等を図ることができる補助動
力式車椅子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、補助動力を発生する電動モ
ータと、左右の車輪に加えられる人力を検出する人力検
出手段と、該人力検出手段によって検出された人力に応
じて前記電動モータを制御する制御手段を有し、人力検
出手段によって検出された人力の大きさに応じた補助動
力を各車輪に加えてこれを回転駆動する補助動力式車椅
子において、前記制御手段は、前記人力検出手段が人力
を検出すると補助動力を発生せしめるとともに、その補
助動力を時間の経過と共に減衰させ、その時間減衰率を
走行状況に応じて変化させて前記電動モータを制御する
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、補助動力の時間減衰率を人力の大きさに応
じて変化させることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、補助動力の時間減衰率を人力が小さい程大
きく、人力が大きい程小さく設定することを特徴とす
る。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、補助動力の時間減衰率を調整スイッ
チによって任意に調整し得るようにしたことを特徴とす
る。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１〜３又は
４記載の発明において、走行速度を検出する速度検出手
段と走行方向を検出する走行方向検出手段を備え、少な
くとも前進時の補助動力の時間減衰率を走行速度の大き
さに応じて変化させることを特徴とする。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前進時の補助動力の時間減衰率を走行速度
が小さい程大きく、走行速度が大きい程小さく設定する
ことを特徴とする。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項５又は６記
載の発明において、後進時における後進方向の補助動力
の時間減衰率を前進時の前進方向のそれ以上に設定する
ことを特徴とする。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項５，６又は
７記載の発明において、前進時における後進方向の補助
動力の時間減衰率を後進時における後進方向の補助動力
のそれよりも小さくすることを特徴とする。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項１〜７又は
８記載の発明において、走行速度を検出する速度検出手
段と走行方向を検出する走行方向検出手段を備え、車輪
に加えられた人力が除去された時点の走行速度を記憶し
てこれと現在の走行速度との偏差を検出する速度偏差検
出手段を備え、補助動力の時間減衰率を速度偏差及び速
度偏差の時間積分値の少なくとも一方に応じて変化させ
ることを特徴とする。

【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
発明において、補助動力の時間減衰率を前記速度偏差及
び速度偏差の時間積分値の少なくとも一方が大きい程大
きく、小さい程小さく設定することを特徴とする。

【００１８】従って、請求項１〜４記載の発明によれ
ば、車椅子の走行状況に応じて必要な惰行量を確保する
ことができる。具体的には、補助動力の時間減衰率を人
力が小さい程大きくしたため、例えば室内での細かい動
きに対して車椅子の惰行量が小さく抑えられ、室内での
小回りの利いた細かい動きが可能となって乗員の利便性
を高めることができる。又、人力が大きい程補助動力の
時間減衰率を小さくしたために屋外での走行では惰行量
が十分確保され、平地での快適な走行が可能となるとと
もに、特に傾斜の急な坂道でも楽に登ることができ、乗
員の肉体的負担を更に軽減することができる。

【００１９】請求項１，５又は６記載の発明によれば、
車椅子の走行状況に応じて必要な惰行量を確保すること
ができる。具体的には、補助動力の時間減衰率は走行速
度が小さい程大きく、走行速度が大きい程小さく設定さ
れるため、例えば室内での細かい動きに対して車椅子の
惰行量が小さく抑えられ、室内での小回りの利いた細か
い動きが可能となって乗員の利便性を高めることができ
るとともに、屋外での走行では惰行量が十分確保されて
平地での快適な走行が可能となり、更に、車椅子が段差
等を乗り越す場合には走行速度が小さいために時間減衰
率が大きくなり、段差を乗り越した後に車椅子が予想外
の惰行をしてしまうことがなくなって乗員に安定感を与
えることができる。

【００２０】請求項７記載の発明によれば、後進時の後
進方向の補助動力の時間減衰率を前進時の前進方向のそ
れ以上に設定したため、後進時に車椅子が惰行し過ぎる
ことがなく、乗員に無用な恐怖感を与えることがない。

【００２１】請求項８記載の発明によれば、前進時にお
ける後進方向の補助動力の時間減衰率は後進時における
後進方向の補助動力のそれよりも小さいため、急な坂道
を下る場合に車輪にこれを逆転させる後進方向の人力を
加えてブレーキ力を発生させる場合に後進方向にブレー
キ力が十分残存するために安定した降坂が可能となる。

【００２２】請求項９又は１０記載の発明によれば、車
椅子の走行状況に応じて必要な惰行量を確保することが
できる。具体的には、速度偏差及び速度偏差の時間積分
値の少なくとも一方が大きい程大きく、小さい程小さく
設定されるた、人力及び走行速度の大きさに拘らず人力
が無くなった後の車椅子の大きな増速を防ぐことができ
る。又、請求項１〜４記載の発明に対して走行抵抗の小
さな路面でも大きな操作力を必要とする発進時において
発進後の予想外の増速を防ぐことができる、請求の範囲
第５項及び第６項記載の発明に対して走行速度の遅い傾
斜の急な坂道の登りでも十分な惰行量が確保され、走行
抵抗の小さな平坦路での惰行量の抑制との両立が可能と
なる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２４】＜実施の形態１＞本実施の形態に係る補助
動力式車椅子１は左右の車輪２に加えられる人力の大き
さに応じた補助動力を各車輪２に加えてこれを回転駆動
するものであって、これは既存の折畳式手動車椅子の車
体の左右に駆動輪である車輪２を脱着自在に取り付けて
構成され、これのパイプ枠状の車体フレーム３の前後部
は左右一対のキャスタ４と車輪２によって移動自在に支
持されている。

【００２５】又、上記車体フレーム３の中央部には、乗
員が着座すべき布製のシート５が設置されている。尚、
車体フレーム３は図３に示すように前後一対のクロス部
材３ａを有しており、Ｘ字状を成す２本のクロス部材３
ａはその交点を軸６によって枢着され、軸６を中心とし
て車体を折り畳むことができるよう構成されている。

【００２６】更に、車体フレーム３の後部には左右一対
のバックパイプ３ｂが立設されており、各バックパイプ
３ｂの上端部は後方に折曲され、その折曲部には介助者
用のグリップ７が取り付けられている。又、各車輪２の
内側には、車体後方（図１の右方）に向かって斜め下方
に延出する転倒防止用のウイリーバー８がそれぞれ取り
付けられている。

【００２７】又、車体フレーム３の上記バックパイプ３
ｂの中間高さ位置から車体前方に水平に延びる左右一対
の肘パイプ３ｃはその前端部が略直角に折り曲げられて
垂直下方に延び、その下端部に前記キャスタ４が回転自
在に支持されている。そして、前記肘パイプ３ｃの下方
に配された左右一対のシートパイプ３ｄの前側部分は車
体前方に向かって斜め下方に延出しており、その延出端
（前端部）には左右一対のステップ９が取り付けられて
いる。

【００２８】ところで、前記左右一対の車輪２の各々は
そのハブ２ａが図６に示すように車体フレーム３に溶着
された車軸取付ボス１０に支持された車軸１１にボール
ベアリング１２を介して回転自在に支承されており、各
車輪２の外側には、乗員が手でこれを回すべきリング状
のハンドリム１３が設けられている。このハンドリム１
３は、車輪２のハブ２ａに一体成形されたボス部に回動
自在に支持された円板状のディスク１４に３本のスポー
ク１５を介してボルト１６によって取り付けられてお
り、従って、該ハンドリム１３は車輪２に対して独立に
回転し得る。尚、本実施の形態においては、図６に示す
ように、車輪２のハブ２ａとディスク１４との間には弾
性体から成るシールリング１７が介設されており、ディ
スク１４はこれに結着されたカバー１８によって覆われ
ている。尚、シールリング１７はシール機能と共にディ
スク１４の慣性に伴う周方向の振動を抑制するフリクシ
ョンダンパーとしての機能も果たす。

【００２９】而して、上記ハンドリム１３は、その全周
の３箇所が図４及び図５に示す構造によって車輪２に対
して双方向に相対回転可能に弾性支持されている。

【００３０】即ち、図４に示すように、前記ディスク１
４の全周３箇所には矩形孔１４ａが形成されており、各
矩形孔１４ａと車輪２のハブ２ａの端面の３箇所に形成
された断面半円状の凹部２ａ−１には、図５に示すよう
に、大小異径のスプリング１９，２０が縮装されてお
り、これらのスプリング１９，２０の両端は、図４及び
図６に示すように、２本のボルト２３によって車輪２の
ハブ２ａに結着されたリテーナ２４によって保持されて
おり、ハンドリム１３に人力が加わらない中立状態にお
いては、小径のスプリング２０は両スプリング受け２
１，２２間に所定の予圧をもって縮装される一方、大径
のスプリング１９は両端がスプリング受け２１，２２か
ら若干離脱してスプリング受け２１，２２に力を及ぼし
ていない。尚、大径のスプリング１９のバネ定数は小径
のスプリング２０のそれよりも大きく設定されている。

【００３１】一方、図４及び図６に示すように、ハブ２
ａの外端面には、車輪２（ハブ２ａ）とハンドリム１３
（ディスク１４）との相対回転量及び相対回転方向によ
ってハンドリム１３に加えられる人力の大きさと方向を
検出するためのポテンショメータ２７がこれの長孔２７
ａに挿通するボルト２５によって位置調整可能に取り付
けられており（図４参照）、該ポテンショメータ２７の
入力軸の端部にはレバー２８の一端が結着されており、
該レバー２８の他端はディスク１４に突設されたピン２
９に長孔係合している。

【００３２】ところで、図６〜図８に示すように、左右
一対の車輪２の各ハブ２ａの車幅方向内側には円板状の
固定プレート３０が車軸１１に結着されて設けられてお
り、該固定プレート３０には制御手段を構成するコント
ローラ３１と駆動源である電動モータ３２が取り付けら
れている。

【００３３】又、各車輪２の内側には前記固定プレート
３０で囲まれる空間が形成されるが、該空間はリング状
の隔壁３３によって室Ｓ１と室Ｓ２とに区画されてお
り、室Ｓ１には前記コントローラ３１が収納されてい
る。尚、回転トランス３４はコントローラ３１と前記ポ
テンショメータ２７間の信号伝達を行うものである。

【００３４】而して、前記各電動モータ３２によって発
生する補助動力は動力伝達手段を経て各車輪２に伝達さ
れるが、この動力伝達手段は、ベルト伝動機構Ｇ１とギ
ヤＧ２，Ｇ３を含んで構成されている。

【００３５】以上説明したスプリング１９，２０やポテ
ンショメータ２７によって構成される入力検出手段、回
転トランス３４によって構成される信号伝達手段、コン
トローラ３１によって構成される制御手段、電動モータ
３２及びベルト伝動機構Ｇ１やギヤＧ２，Ｇ３等を含ん
で構成される動力伝達手段が補助動力ユニットを構成し
ているが、この補助動力ユニットは各車輪２のハブ２ａ
の車軸１１周りに径方向及び軸方向に亘って集約的に配
置されており、このように補助動力ユニットをハブ２ａ
内に組み込んで成る左右一対の車輪２は前述のように車
体に対して着脱自在に取り付けられている。

【００３６】ところで、本実施の形態に係る補助動力式
車椅子１においては、右側の車輪２のハブ２ａ内に不図
示のメインスイッチが内蔵されており、このメインスイ
ッチは図７に示すレバー３５の回動操作によってＯＮ／
ＯＦＦされる。即ち、レバー３５は車軸１１によって回
動自在に枢着されており、その基端部にはギヤ３５ａが
部分的に形成されており、該ギヤ３５ａは前記メインス
イッチをＯＮ／ＯＦＦするためのセクターギヤ３６に噛
合している。又、レバー３５の先端にはメインスイッチ
のＯＮ／ＯＦＦ表示用の不図示のＬＥＤ（発光ダイオー
ド）が埋め込まれており、該ＬＥＤから導出するリード
線３７は後述のバッテリ３８に電気的に接続されてい
る。

【００３７】又、本実施の形態に係る補助動力式車椅子
１においては、図１及び図７に示すように、右側の車輪
２側にバッテリ３８が着脱自在に設けられている。即
ち、図６に示すように、右側の車輪２の固定プレート３
０にはブラケット３９がボルト４０によって取り付けら
れ、このブラケット３９の上部にバッテリホルダ４１が
ビス４２によって取り付けられており、このバッテリホ
ルダ４１に対してバッテリ３８が着脱自在に装着され
る。

【００３８】而して、バッテリ３８がバッテリホルダ４
１に装着された状態において前記レバー３５の回動操作
によってメインスイッチがＯＮされると、バッテリ３８
はワイヤーハーネス５２，４３を経て左右の各車輪２に
それぞれ設けられた補助動力ユニットにそれぞれ給電し
て各補助動力ユニットを駆動する。

【００３９】ところで、図７に示すように、上記ワイヤ
ーハーネス４３，５２はカプラー４４ａ，４４ｂによっ
て互いに電気的に接続されており、ワイヤーハーネス４
３の一端は右側車輪２の補助動力ユニットに電気的に接
続されており、同ワイヤーハーネス４３の他端は図８に
示すように左側車輪２の補助動力ユニットに電気的に接
続されている。尚、図８に示すように、左側車輪２の固
定プレート３０にはカプラー４５が取り付けられてお
り、ワイヤーハーネス４３は、これの端部に結着された
カプラー４６を前記カプラー４５に結合することによっ
て左側車輪２の補助動力ユニットへの電気的な接続がワ
ンタッチで容易になされる。

【００４０】一方、本実施の形態においては、前記ポテ
ンショメータ２７の０点調整は図４に示すボルト２５を
緩めてその位置を調整することによってなされるが、固
定プレート３０に固定されたコントローラ３１には、ポ
テンショメータ２７の０点調整がなされた段階で点灯す
るＬＥＤ４７（図４及び図６参照）が設置されている。
そして、図４に示すように、車輪２内の隔壁３３のＬＥ
Ｄ４７に対向する位置には、ＬＥＤ４７が臨む円形の調
整用窓３３ａが形成されており、この調整用窓３３ａに
は円形の透明部材４８が嵌め込まれている。尚、本実施
の形態では透明部材４８を設けたが、隔壁３３全体を透
明にしても良く、或は隔壁３３のＬＥＤ４７に対向する
部位を薄肉として半透明としてもＬＥＤ４７を視認する
ことができる。

【００４１】又、図４及び図６に示すように、上記ＬＥ
Ｄ４７と調整用窓３３ａ及び透明部材４８は、車輪２の
回転位置によって前記ハブ２ａの端面の全周４箇所に形
成された大小の開口部２ａ−２と前記ディスク１４の全
周３箇所に形成された扇形の開口部１４ｂとは車軸１１
方向に互いに整列し得るよう配置されている。従って、
ポテンショメー２７の０点調整に際して前記カバー１８
（図６参照）を取り外せば、図４に示すように、各車輪
２の外側方からＬＥＤ４７の点灯状態（つまり、ポテン
ショメー２７の０点調整状態）を視認することができ
る。

【００４２】次に、本補助動力式車椅子１の作用を図９
〜図１２を参照しながら以下に説明する。

【００４３】乗員が左右一対のハンドリム１３を例えば
前進方向に回すためにこれに力を加えると、各ハンドリ
ム１３に加えられた人力の大きさが前記３本の小径スプ
リング２０の予圧力に打ち勝つまでの間はハンドリム１
３は不動であって、ハンドリム１３と車輪２の間に相対
回転は生じず、このとき、ポテンショメータ２７の出力
は０を示す。

【００４４】その後、人力が増大すると、ディスク１４
によって先ず小径のスプリング２０のみが圧縮され、ハ
ンドリム１３はスプリング２０の圧縮量に見合う角度だ
け車輪２に対して相対回転する。そして、このハンドリ
ム１３の相対回転量はレバー２８によって拡大されてポ
テンショメータ２７に伝達され、ポテンショメータ２７
はハンドリム１３に加えられる人力の大きさに応じた信
号を出力し、この信号は回転トランス３４を介して各コ
ントローラ３１の制御部に送信される。尚、小径スプリ
ング２０のバネ定数は小さいため、該スプリング２０の
人力の増加量に対する圧縮量（つまり、ハンドリム１３
の回動量）は大きく、従って、ポテンショメータ２７の
感度は高く保たれ、このため、乗員は当該車椅子１のデ
リケートな操作が可能となる。

【００４５】そして、ハンドリム１３に加えられる人力
の大きさが所定値に達すると、大径のスプリング１９も
小径のスプリング２０と共に圧縮され始め、ハンドリム
１３は両スプリング１９，２０の圧縮量に見合う角度だ
け車輪２に対して相対回転し、このとき、ポテンショメ
ータ２７はハンドリム１３に加えられる人力の大きさに
応じた信号を出力する。

【００４６】その後、ハンドリム１３に加えられる人力
の大きさが所定値を超えて増大すると、両スプリング受
け２１，２２が接触するため、人力は車輪２に直接伝達
され、このとき、ポテンショメータ２７の出力は一定と
なる。

【００４７】而して、ハンドリム１３には人力が間欠的
に加えられ、この人力は前述のようにポテンショメータ
２７によって検出され、その検出信号が回転トランス３
４を介してコントローラ３１の制御部に入力される。

【００４８】上記コントローラ３１の制御部はポテンシ
ョメータ２７から出力された入力信号に基づいてハンド
リム１３に加えられる人力の大きさを求め、その人力の
大きさに応じた電流を電動モータ３２に供給し、該電動
モータ３２を回転駆動して所要の補助動力を発生せしめ
る。尚、本実施の形態における補助動力制御には電流制
御方式（トルク制御方式）が採用されており、電流制御
ループ内においてデューティ比に制限を設けることによ
って電動モータ３２が発生する補助動力を定電圧特性に
沿って制御する方式が採られている。

【００４９】ここで、左側の車輪２に設けられたコント
ローラ３１の制御動作を図９に基づいて説明するが、右
側のコントローラ３１の制御動作も同様であるため、こ
れについての説明は省略する。

【００５０】左側の車輪２のハンドリム１３に加えられ
た人力ＦＬが前述のようにポテンショメータ２７によっ
て検出され、その信号がコントローラ３１の不感帯処理
部１０１に入力され、検出された人力ＦＬが不感帯とし
て設定された閾値を超えた値である場合には、増幅比率
設定手段１０２によって増幅比率ＫＬが設定される。そ
して、旋回成分設定手段１０３において、人力ＦＬと増
幅比率ＫＬとの積（ＦＬ・ＫＬ）から旋回運動を生じる
成分としての旋回トルクｉＬが求められる。

【００５１】又、重心成分設定手段１０４において、左
側人力ＦＬ及び右側人力ＦＲとこれらに対応する増幅比
率ＫＬ，ＫＲとの積（ＦＬ・ＫＬ），（ＦＲ・ＫＲ）の
和（ＦＬ・ＫＬ＋ＦＲ・ＫＲ）と重心成分設定手段１０
４内に設定された時間減衰率マップに基づいて直進運動
を生じる成分としての重心トルクｉＧが求められる。
尚、時間減衰率マップは１種類だけでも良いが、複数種
類用意しておき、調整スイッチ１１０によって任意に選
択するようにしても良い。

【００５２】而して、上記旋回トルクｉＬと重心トルク
ｉＧとを加算することによって目標トルクｉＲが求めら
れ、電流リミッタ１０５において電動モータ３２が目標
トルクｉＲを発生するに必要な目標電流ｉＲＥＦが求め
られる。そして、この目標電流ｉＲＥＦと電流検出セン
サ１０９によって検出された実際に流れている電流ｉＦ
Ｂとの差（｜ｉＲＥＦ−ｉＦＢ｜）に基づいてＰＩＤ制
御回路１０６によって補正量が求められた後、デューテ
ィリミッタ１０７によって電圧チェックが行われ、所定
の制御信号（デューティ比）が出力される。この制御信
号（デューティ比）はバイポーラ電力増幅器１０８によ
って実際の電流に変換され、電動モータ３２に所定の電
流が供給されて図１０に示すように人力が検出されると
同時に該人力の大きさに応じた所望の補助動力が電動モ
ータ３２において発生する。尚、図１０に示すように、
補助動力は人力が除去された後に所定の時間減衰率で減
衰する。

【００５３】而して、上述のように電動モータ３２が駆
動されてこれに所望の補助動力が発生すると、その回転
はベルト伝動機構Ｇ１やギヤＧ２，Ｇ３を含む動力伝達
手段を経て左右の各車輪２にそれぞれ伝達される。する
と、左右の車輪２が人力に補助動力を加えた大きさの駆
動力によって回転駆動され、これによって車椅子１が前
進せしめられて乗員は全駆動力の例えば約１／２程度の
小さな力で楽に車椅子１を操作することができる。

【００５４】ところで、本実施の形態においては、前述
のようにポテンショメータ２７が人力を検出すると同時
に補助動力を発生せしめるとともに、その補助動力が時
間の経過と共に減衰するよう電動モータ３２を制御する
が、補助動力の時間減衰率は人力の大きさに応じて変化
させるようにしている。具体的には、図１１に示すよう
に、補助動力のうち重心トルクの時間減衰率は人力（Ｆ
Ｌ・ＫＬ＋ＦＲ・ＫＲ）が小さい程大きく、人力（ＦＬ
・ＫＬ＋ＦＲ・ＫＲ）が大きい程小さく設定され、その
値は前記調整スイッチ１１０によって任意に調整され得
る。

【００５５】而して、上述のように補助動力の時間減衰
率を人力が小さい程大きくすることによって、例えば室
内での細かい動きに対して車椅子１の惰行量が小さく抑
えられるため、室内での小回りの利いた細かい動きが可
能となって乗員の利便性を高めることができる。

【００５６】又、人力が大きい程補助動力の時間減衰率
を小さくしたために比較的大きな人力が入力される屋外
での走行では惰行量が十分確保され、平地での快適な走
行が可能となるとともに、特に傾斜の急な坂道でも楽に
登ることができ、乗員の肉体的負担を更に軽減すること
ができる。

【００５７】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図１２及び図１３に基づいて説明する。

【００５８】本実施の形態に係る補助動力式車椅子も基
本構成は前記実施の形態１に係る補助動力式車椅子のそ
れと同じであるため、これについての説明は省略する。
尚、図１２においては図９に示したと同一要素には同一
符号を付している。

【００５９】本実施の形態に係る補助動力式車椅子は走
行速度を検出する速度検出手段と走行方向（前進か後進
か）を検出する走行方向検出手段（具体的には、後述の
車速演算手段１１１等）を備え、補助動力の時間減衰率
を走行速度の大きさと走行方向（前進か後進か）及び補
助動力の方向（前進方向か後進方向か）に応じて変化さ
せるようにしている。

【００６０】ここで、走行速度（重心速度）を求める方
法を図１２に基づいて説明する。

【００６１】図１２に示すように、コントローラ３１に
は車速演算手段１１１が設けられており、この車速演算
手段１１１においては、電流検出センサ１０９によって
検出された電流ｉＦＢ、デューティリミッタ１０７から
出力される制御信号（デューティ比）及びモータ定数
（モータ抵抗や起電圧係数等）に基づいて左側車輪２の
速度（回転速度）ωＬが算出され、この速度ωＬと同様
にして求められた右側車輪２の速度（回転速度）ωＲと
の和（ωＬ＋ωＲ）を１／２することによって重心速度
（回転速度）ωＧが求められ、この重心速度ωＧは重心
成分設定手段１０４に対して出力される。尚、図１２に
おいて、１１２は電源電圧観察手段である。

【００６２】而して、本実施の形態においては、図１３
に示すように、前進時の走行速度ＶがＶ₀ 以上となると
前進方向及び後進方向の補助動力の時間減衰率は走行速
度Ｖが大きい程小さく、走行速度Ｖが小さい程大きく設
定され、走行速度ＶがＶ₀ 未満の低速及び後進時の前進
方向及び後進方向の補助動力の時間減衰率はそれぞれ大
きく設定されている。尚、本実施の形態では、後進時の
前進方向及び後進方向の補助動力の時間減衰率を一定値
に設定しているが、後進時の速度が大きくなる程大きく
なるよう設定しても良い。

【００６３】又、後進時における後進方向の補助動力の
時間減衰率は前進時の前進方向のそれ以上に設定されて
おり、前進時における後進方向の補助動力の時間減衰率
は後進時における後進方向の補助動力のそれよりも小さ
く設定されている。

【００６４】以上において、本実施の形態では、車椅子
１の走行状況に応じて必要な惰行量を確保することがで
きる。具体的には、補助動力の時間減衰率は走行速度Ｖ
が小さい程大きく、走行速度Ｖが大きい程小さく設定さ
れるため、例えば室内での細かい動きに対して車椅子１
の惰行量が小さく抑えられ、室内での小回りの利いた細
かい動きが可能となって乗員の利便性を高めることがで
きるとともに、屋外での走行では惰行量が十分確保され
て平地での快適な走行が可能となり、更に、車椅子１が
段差等を乗り越す場合には走行速度Ｖが小さいために時
間減衰率が大きくなり、段差を乗り越した後に車椅子１
が予想外の惰行をしてしまうことがなくなって乗員に安
定感を与えることができる。

【００６５】又、後進時の後進方向の補助動力の時間減
衰率を前進時の前進方向のそれ以上に設定したため、後
進時に車椅子１が惰行し過ぎることがなく、乗員に無用
な恐怖感を与えることがない。

【００６６】更に、前進時における後進方向の補助動力
の時間減衰率は後進時における後進方向の補助動力のそ
れよりも小さいため、急な坂道を下る場合に車輪２にこ
れを逆転させる後進方向の人力を加えてブレーキ力を発
生させる場合に後進方向にブレーキ力が十分残存するた
めに安定した降坂が可能となる。

【００６７】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３を図１４〜図１６に基づいて説明する。

【００６８】本実施の形態に係る補助動力式車椅子も基
本構成は前記実施の形態１に係る補助動力式車椅子のそ
れと同じであるため、これについての説明は省略する。
又、図１４においては図９に示したと同一要素には同一
符号を付している。

【００６９】本実施の形態に係る補助動力式車椅子は、
図１４に示すように、車輪２に加えられた入力（ＦＬ・
ＫＬ＋ＦＲ・ＫＲ）が除去された時点の走行速度（重心
速度ωＧ）を記憶する速度記憶手段１１３と、この速度
記憶手段１１３によって記憶された走行速度と現在の走
行速度（重心速度ωＧ）との偏差ΔωＧを検出して該速
度偏差ΔωＧの時間積分値を求める速度偏差ＰＩ制御回
路１１４を備えており、この速度偏差ＰＩ制御回路１１
４によって求められた速度偏差ΔωＧの時間積分値は重
心成分設定手段１０４に対して出力される。

【００７０】而して、本実施の形態では、上記速度偏差
ΔωＧの時間積分値によって補助動力（重心トルクｉ
Ｇ）の時間減衰率を図１５に示すように変化させること
を特徴とする。即ち、図１５に示すように、補助動力の
時間減衰率は速度偏差ΔωＧの時間積分値が大きい程大
きく、小さい程小さく設定される。

【００７１】ここで、本実施の形態における人力と補助
動力、走行速度、速度偏差積分値及び補助動力の時間減
衰率の時間的変化を図１６に基づいて説明する。

【００７２】図示のように時間ｔ₀ において各車輪２に
人力が加えられると、該人力に応じた補助動力が各車輪
２に加えられ、走行速度は徐々に増加する。そして、時
間ｔ ₁ において人力が除去されると、速度記憶手段１１
３はその時点の走行速度を記憶し、速度偏差ＰＩ制御回
路１１４は速度記憶手段１１３によって記憶された走行
速度と現在の走行速度との偏差の時間積分値（速度偏差
積分値）を求める。而して、速度偏差積分値が所定値に
達した時点（図１６の時間ｔ₂ ）において補助動力の時
間減衰率が２次曲線的に増大されるため、この時間減衰
率に従って補助動力が図示のように減衰される。この結
果、走行速度は最高値が抑えられ、その後は減少に転
じ、これと共に速度偏差積分値の時間増加率が次第に低
下する。そして、走行速度が速度記憶手段１１３によっ
て記憶された走行速度（人力が除去された時間ｔ₁ での
走行速度）まで低下した時点（時間ｔ₃ ）において速度
偏差積分値と補助動力の時間減衰率が最大値を示し、以
後、両者は走行速度の低下に伴って次第に減少する。

【００７３】尚、以上のような本実施の形態の制御を採
用しない場合には、走行速度と速度偏差積分値は図１６
に破線にて示すように時間ｔの経過と共に直線的に増大
する。

【００７４】以上のように、本実施の形態では、補助動
力の時間減衰率が速度偏差積分値が大きい程大きく、小
さい程小さく設定されるため、人力が除去された後の車
椅子の大きな増速を防ぐことができる。

【００７５】又、前記実施の形態１に比して走行抵抗の
小さな路面でも大きな操作力を必要とする発進時におい
て発進後の予想外の増速を防ぐことができる、更に、前
記実施の形態２に比して走行速度の遅い傾斜の急な坂道
の登りでも十分な惰行量が確保され、走行抵抗の小さな
平坦路での惰行量の抑制との両立が可能となる。

【００７６】尚、本実施の形態では、補助動力の時間減
衰率を速度偏差の時間積分値に応じて変化させたが、速
度偏差によって補助動力の時間減衰率を変化させるよう
にしても良い。

【００７７】又、補助動力の時間減衰率を実施の形態１
では人力の大きさによって、実施の形態２では走行速度
と走行方向及び人力の入力方向によって、実施の形態３
では速度偏差の積分値（又は速度偏差）によってそれぞ
れ変化させたが、これらのパラメータ（人力の大きさ、
走行速度と走行方向及び人力の入力方向、速度偏差の積
分値（又は速度偏差））の任意の組み合わせによって補
助動力の時間減衰率を変化させるようにしても良い。

【００７８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
〜４記載の発明によれば、車椅子の走行状況に応じて必
要な惰行量を確保することができる。具体的には、補助
動力の時間減衰率を人力が小さい程大きくしたため、例
えば室内での細かい動きに対して車椅子の惰行量が小さ
く抑えられ、室内での小回りの利いた細かい動きが可能
となって乗員の利便性を高めることができる。又、人力
が大きい程補助動力の時間減衰率を小さくしたために屋
外での走行では惰行量が十分確保され、平地での快適な
走行が可能となるとともに、特に傾斜の急な坂道でも楽
に登ることができ、乗員の肉体的負担を更に軽減するこ
とができるという効果が得られる。

【００７９】請求項１，５又は６記載の発明によれば、
車椅子の走行状況に応じて必要な惰行量を確保すること
ができる。具体的には、補助動力の時間減衰率は走行速
度が小さい程大きく、走行速度が大きい程小さく設定さ
れるため、例えば室内での細かい動きに対して車椅子の
惰行量が小さく抑えられ、室内での小回りの利いた細か
い動きが可能となって乗員の利便性を高めることができ
るとともに、屋外での走行では惰行量が十分確保されて
平地での快適な走行が可能となり、更に、車椅子が段差
等を乗り越す場合には走行速度が小さいために時間減衰
率が大きくなり、段差を乗り越した後に車椅子が予想外
の惰行をしてしまうことがなくなって乗員に安定感を与
えることができるという効果が得られる。

【００８０】請求項７記載の発明によれば、後進時の後
進方向の補助動力の時間減衰率を前進時の前進方向のそ
れ以上に設定したため、後進時に車椅子が惰行し過ぎる
ことがなく、乗員に無用な恐怖感を与えることがないと
いう効果が得られる。

【００８１】請求項８記載の発明によれば、前進時にお
ける後進方向の補助動力の時間減衰率は後進時における
後進方向の補助動力のそれよりも小さいため、急な坂道
を下る場合に車輪にこれを逆転させる後進方向の人力を
加えてブレーキ力を発生させる場合に後進方向にブレー
キ力が十分残存するために安定した降坂が可能となると
いう効果が得られる。

【００８２】請求項９又は１０記載の発明によれば、車
椅子の走行状況に応じて必要な惰行量を確保することが
できる。具体的には、速度偏差及び速度偏差の時間積分
値の少なくとも一方が大きい程大きく、小さい程小さく
設定されるた、人力及び走行速度の大きさに拘らず人力
が無くなった後の車椅子の大きな増速を防ぐことができ
る。又、請求項１〜４記載の発明に対して走行抵抗の小
さな路面でも大きな操作力を必要とする発進時において
発進後の予想外の増速を防ぐことができる、請求の範囲
第５項及び第６項記載の発明に対して走行速度の遅い傾
斜の急な坂道の登りでも十分な惰行量が確保され、走行
抵抗の小さな平坦路での惰行量の抑制との両立が可能と
なるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の側面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の平面図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の背面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の車輪のハブ部分のカバーを取り外した状態を示す正面
図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の右側車輪の内側面図である。

【図８】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の左側車輪の内側面図である。

【図９】本発明の実施の形態１に係る補助動力式車椅子
の制御系の構成を示すブロック図である。

【図１０】人力と補助動力の時間的変化を示す図であ
る。

【図１１】補助動力の時間減衰率と人力との関係を示す
図である。

【図１２】本発明の実施の形態２に係る補助動力式車椅
子の制御系の構成を示すブロック図である。

【図１３】補助動力の時間減衰率と走行速度及び走行方
向との関係を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態３に係る補助動力式車椅
子の制御系の構成を示すブロック図である。

【図１５】補助動力の時間減衰率と速度偏差積分値との
関係を示す図である。

【図１６】人力と補助動力、走行速度、速度偏差積分値
及び補助動力の時間減衰率の時間的変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 補助動力式車椅子 ２ 車輪 ２７ ポテンショメータ ３１ コントローラ（制御手段） ３２ 電動モータ １１０ 調整スイッチ １１１ 車速演算手段（速度検出手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補助動力を発生する電動モータと、左右
   の車輪に加えられる人力を検出する人力検出手段と、該
   人力検出手段によって検出された人力に応じて前記電動
   モータを制御する制御手段を有し、人力検出手段によっ
   て検出された人力の大きさに応じた補助動力を各車輪に
   加えてこれを回転駆動する補助動力式車椅子において、 前記制御手段は、前記人力検出手段が人力を検出すると
   補助動力を発生せしめるとともに、その補助動力を時間
   の経過と共に減衰させ、その時間減衰率を走行状況に応
   じて変化させて前記電動モータを制御することを特徴と
   する補助動力式車椅子。
2. 【請求項２】 補助動力の時間減衰率を人力の大きさに
   応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の補助
   動力式車椅子。
3. 【請求項３】 補助動力の時間減衰率を人力が小さい程
   大きく、人力が大きい程小さく設定すことを特徴とする
   請求項２記載の補助動力式車椅子。
4. 【請求項４】 補助動力の時間減衰率を調整スイッチに
   よって任意に調整し得るようにしたことを特徴とする請
   求項２又は３記載の補助動力式車椅子。
5. 【請求項５】 走行速度を検出する速度検出手段と走行
   方向を検出する走行方向検出手段を備え、少なくとも前
   進時の補助動力の時間減衰率を走行速度の大きさに応じ
   て変化させることを特徴とする請求項１〜３又は４記載
   の補助動力式車椅子。
6. 【請求項６】 前進時の補助動力の時間減衰率を走行速
   度が小さい程大きく、走行速度が大きい程小さく設定す
   ることを特徴とする請求項５記載の補助動力式車椅子。
7. 【請求項７】 後進時における後進方向の補助動力の時
   間減衰率を前進時の前進方向の補助動力のそれ以上に設
   定することを特徴とする請求項５又は６記載の補助動力
   式車椅子。
8. 【請求項８】 前進時における後進方向の補助動力の時
   間減衰率を後進時における後進方向の補助動力のそれよ
   りも小さくすることを特徴とする請求項５，６又は７記
   載の補助動力式車椅子。
9. 【請求項９】 走行速度を検出する速度検出手段と走行
   方向を検出する走行方向検出手段を備え、車輪に加えら
   れた人力が除去された時点の走行速度を記憶してこれと
   現在の走行速度との偏差を検出する速度偏差検出手段を
   備え、補助動力の時間減衰率を速度偏差及び速度偏差の
   時間積分値の少なくとも一方に応じて変化させることを
   特徴とする請求項１〜７又は８記載の補助動力式車椅
   子。
10. 【請求項１０】 補助動力の時間減衰率を前記速度偏差
    及び速度偏差の時間積分値の少なくとも一方が大きい程
    大きく、小さい程小さく設定することを特徴とする請求
    項９記載の補助動力式車椅子。