JPH10328246A - 車椅子の補助駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動で動かせることの他、必要な場合には、
電動操作によって走行させることも可能で、電池の寿命
も比較的長い車椅子の補助駆動装置を提供する。 【解決手段】 車体１２中央に座席１１を、その両側に
は手動輪１３、１４が設けられた車椅子１０の補助駆動
装置１６であって、車体１２に取付けられて、手動によ
って与えられる手動輪１３、１４の駆動力を検知する駆
動力検知装置１５と、駆動力検知装置１５の出力値を入
力とする制御装置１７を介して手動輪１３、１４の回転
を付勢するように回転するモータと、モータによって回
転駆動される補助駆動輪とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手動によって側部
に設けられた車輪を駆動する車椅子に係り、更に電池に
よって駆動されるモータの動力を加えた車椅子の補助駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車椅子は、車体中央に座席を設け
ると共に、両側に手動輪が設けられて、車輪の外側に設
けられている操作リングを手で回すことによって、前
進、後退、旋回等を行っていた。また、電動タイプの車
椅子も市販されており、電池と電池で駆動されるモータ
を搭載し、操作ハンドルを操作することによって、モー
タを駆動して駆動輪を回転させて走行できる構造となっ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記手
動式の車椅子において、始動時及び坂道等においては大
きな労力を必要とし、力のない老人や婦人の場合には、
円滑に操作できないという問題があった。一方、電動式
の車椅子において、電池がある場合には特に問題はない
が、電池が無くなると動かすことができなくなり、更に
全部の走行を電池に頼っているので、比較的電池の寿命
が短いという問題があった。本発明はかかる事情に鑑み
てなされたもので、手動で動かせることの他、必要な場
合には、電動操作によって走行させることも可能で、電
池の寿命も比較的長い車椅子の補助駆動装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う車椅子の
補助駆動装置は、車体中央に座席を、その両側には手動
輪が設けられた車椅子の補助駆動装置であって、前記車
体に取付けられて、手動によって与えられる前記手動輪
の駆動力を検知する駆動力検知装置と、前記駆動力検知
装置の出力値を入力とする制御装置を介して前記手動輪
の回転を付勢するように回転するモータと、前記モータ
によって回転駆動される補助駆動輪とを備えている。ま
た、請求項２記載の車椅子の補助駆動装置は、請求項１
記載の車椅子の補助駆動装置において、前記駆動力検知
装置は、前記車体の両側に設けられ、前記手動輪の軸心
とは平行に設けられた回動軸と、該回動軸にその下部が
固定された揺動片と、該揺動片の上部に取付けられた前
記手動輪の車軸と、前記回動軸の回転角度を検知する角
度センサーとを有している。そして、請求項３記載の車
椅子の補助駆動装置は、請求項１又は２記載の車椅子の
補助駆動装置において、前記補助駆動輪は、前記手動輪
とは別に設けられて、地面に当接している。

【０００５】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る車椅子の補助駆動装置を適用した車椅子の概略
側面図、図２は同車椅子の概略背面図、図３（Ａ）、
（Ｂ）は同車椅子の駆動力検知装置の説明図、図４は同
車椅子の電気回路の結線図、図５は角度センサーとモー
タの駆動トルクの関係を示すグラフである。

【０００６】図１〜図４に示すように、本発明の一実施
の形態に係る車椅子の補助駆動装置を適用した車椅子１
０は、中央に座席１１が設けられた車体１２と、車体１
２の両側にそれぞれ設けられた手動輪１３、１４と、手
動輪１３と車体１２との間に設けられた駆動力検知装置
１５と、車体１２の下部中央に設けられたモータ３８及
び補助駆動輪３９を備えた補助駆動装置１６と、これら
の制御装置１７と、車体１２の中間位置に設けられた蓄
電池１８とを有している。以下、これらについて詳しく
説明する。

【０００７】前記車体１２は、パイプ構造からなって、
後部に前記した手動輪１３、１４を、前部に小径輪を備
え、自在に方向を変えることが可能なキャスター２０が
両側に設けられている。また、車体１２の前端部には足
掛け２１が、後端上部には把手２２がそれぞれ設けられ
て、搭乗者以外の人がこの車椅子１０を手押しできる構
造となっている。車体１２の中央には座席１１が設けら
れ、その下部には棚２３が設けられて、その上に蓄電池
１８が搭載されている。

【０００８】前記手動輪１３、１４は、外周に空気入り
のタイヤを備えていると共に、その外側には手動操作の
ための操作リング２４、２５を備え手動によって回転で
きる構造となっている。また、把手２２を操作すると、
手動輪１３、１４の車枠（リム）に直接ブレーキシュー
が押圧して手動輪１３、１４にブレーキをかける図示し
ないブレーキ装置が設けられて、車椅子１０を必要な場
合には止めることができるようになっている。手動輪１
４は車体１２の側部に固定状態でその端部が取付けられ
た車軸に回転自由に取付けられているが、手動輪１３は
駆動力検知装置１５を介して車体１２に取付けられてい
る。

【０００９】駆動力検知装置１５は、図３（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、車体１２の中央部の支持パイプ２
６に固定される対となるブラケット２７、２８と、ブラ
ケット２７、２８の下部にベアリング２９、３０を介し
て手動輪１３の軸心と平行に取付けられる回動軸３１
と、回動軸３１に下部が固着される揺動片３２と、揺動
片３２の上部に固定される車軸３３と、揺動片３２を中
央位置に保持する前後対となるスプリング３４、３５と
を有している。そして、ブラケット２７、２８には、貫
通する車軸３３が前後方向に揺動できるように、円弧状
の長孔３３ａが形成されている。回動軸３１の端部に
は、可変抵抗器（ボリウム）からなり、回動軸３１の回
転角度を検知する角度センサー３６が連結されて、図５
に示すように、中央位置を０としてその前後の傾動角
（θ）の変化を抵抗値（Ｒ）として出力するようになっ
ている。従って、手動輪１３に負荷が掛かった場合に
は、揺動片３２が前に倒れるので、この傾動角を角度セ
ンサー３６の抵抗値の変化によって検知して、手動輪１
３に加わる駆動力を検知できる。なお、３６ａはこの駆
動力検知装置１５を支持パイプ２６に取付けるためのね
じ、３６ｂ、３６ｃはスプリング３４、３５の受け座で
ある。

【００１０】手動輪１３の回転を付勢する前記補助駆動
装置１６は、車体１２に支持部材３７を介して取付けら
れる減速機付きのＡＣ型のモータ３８と、モータ３８の
出力軸に設けられている補助駆動輪３９とを有し、補助
駆動輪３９は車体１２の後部に取付けられている。な
お、補助駆動輪３９を常時地面４０ａに当接させると負
荷となるので、手動又は自動の昇降手段を設け、使用す
る場合のみに補助駆動輪３９が地面に押接するようにし
てもよい。

【００１１】駆動力検知装置１５の出力値を入力とする
前記制御装置１７は、インバータタイプの制御装置から
なって、蓄電池１８からの直流を交流に変換して、モー
タ３８に供給している。そして、モータ３８のトルク及
び周波数を適正に制御している。この制御の方法につい
ては、図５に示すように、揺動片３２の傾動角（θ）が
±α度（例えば、±５度）以内の場合には、トルクＴは
０、即ちモータ３８の駆動はされず、±５度を超えた時
点で、モータ３８にトルクを与えるようになっている。
この場合、揺動片３２の傾動角（θ）が小さい場合には
小さなトルクを、揺動片３２の傾斜角（θ）が大きい場
合には大きなトルクを発生するようになっている。これ
によって、補助駆動輪３９が低速で回転するので、車椅
子１０が前進又は後退方向に走行し、走行すれば自動的
に揺動片３２が戻るので、モータ３８は駆動しないこと
になり、連続的にモータを駆動して車椅子を走行させる
場合と比較して電力の節約ができることになる。なお、
車椅子１０が下り坂を走行する場合には、モータ３８を
利用して発電しながら回生制動を行い、発生した電力を
蓄電池１８に充電するように構成することもできる。な
お、前記インバータの詳細については、平成１年１２月
１５日に創思社出版株式会社から発行された「ＱＭＣＬ
でモータ革命を」に詳細に記載されている。

【００１２】従って、車椅子１０を作動させる場合に
は、制御装置１７のスイッチ４０（図４参照）をオンに
して、手動輪１３の外側に取付けられている操作リング
２４を進行方向に押すと、負荷が余りない場合には、手
動輪１３がそのまま回転するので、揺動片３２は傾動し
ないことになり、モータ３８は駆動されないことにな
る。一方、上り坂等の場合には、操作リング２４を操作
しても手動輪１３は容易に回らないので、揺動片３２が
操作リング２４を押した方向に傾き、この傾きを角度セ
ンサー３６によって検知して、モータ３８に電力を与え
て補助駆動輪３９をその操作リング２４の回転方向と同
じ方向に駆動させることになる。これによって、車椅子
１０が走行するが、操作リング２４に負荷がなくなる
と、揺動片３２が元に戻るので、結果として操作リング
２４の操作状況に応じて補助駆動輪３９が回転し、前進
及び後退時において、車椅子１０の走行を助けることに
なる。なお、図１、図３（Ｂ）において手動輪のスポー
ク、操作リングの取付け部分については省略している。

【００１３】前記実施の形態においては、片側の手動輪
１３のみに、駆動力検知装置１５を設けたが、両側の手
動輪１３、１４に駆動力検知装置１５を設けることも可
能である。また、この実施の形態においては、揺動片３
２の傾動角度を利用して手動輪に加える駆動力を検知し
たが、揺動片３２を水平方向スライド機構にして、その
移動量を検出しても良いし、又、実際に手動輪に取付け
られている操作リングに加わるトルクを検知して、補助
駆動装置１６を駆動するようにすることも可能である。
そして、この実施の形態においては、補助駆動装置１６
は、手動輪１３とは独立に補助駆動輪３９を備えている
が、手動輪１３、１４に例えば、摩擦車やチェーン等で
回転動力を与えるようにすることも可能である。前記実
施の形態においては、モータにＡＣモータを使用した
が、直流モータを使用する場合も本発明は適用され、こ
の場合、制御装置はチョッパー制御を行うのが省電力的
に好ましい。更に、前記実施の形態においては、角度セ
ンサーは可変抵抗器を用いたが、その他の構造のロータ
リエンコーダであってもよいし、場合によっては、一定
角度まで回転するとオンになるスイッチであってもよ
く、この場合はモータはオンオフ制御となる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜３に記載の車椅子の補助駆動
装置は、車体に取付けられて、手動によって与えられる
手動輪の駆動力を駆動力検知装置で検知し、その出力値
によって、補助駆動輪のモータを駆動しているので、上
り坂等のように労力の必要な場合のみに補助駆動輪が駆
動されることになり、結果として、老人や婦女子等でも
より自由に車椅子を使用できる。また、常時電気を供給
しながら車椅子を走行させているわけではないので、電
力が有効に利用され、更には、長時間の車椅子の走行が
できるという利点がある。特に、請求項２記載の車椅子
の補助駆動装置においては、構造が簡単であって手動に
よる駆動力の検知が極めて容易となり、場合によっては
従来型の電気による駆動源のない車椅子にでも簡単に取
付けることができる。そして、請求項３記載の車椅子の
補助駆動装置においては、補助駆動輪は、手動輪とは別
に設けられて、地面に当接する構造となっているので、
従来型の車椅子を大きく改造することなく取付けること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る車椅子の補助駆動
装置を適用した車椅子の概略側面図である。

【図２】同車椅子の概略背面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は同車椅子の駆動力検知装置の
説明図である。

【図４】同車椅子の電気回路の結線図である。

【図５】角度センサーとモータの駆動トルクの関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０ 車椅子 １１ 座席 １２ 車体 １３ 手動輪 １４ 手動輪 １５ 駆動力検
知装置 １６ 補助駆動装置 １７ 制御装置 １８ 蓄電池 ２０ キャスタ
ー ２１ 足掛け ２２ 把手 ２３ 棚 ２４ 操作リン
グ ２５ 操作リング ２６ 支持パイ
プ ２７ ブラケット ２８ ブラケッ
ト ２９ ベアリング ３０ ベアリン
グ ３１ 回動軸 ３２ 揺動片 ３３ 車軸 ３３ａ 長孔 ３４ スプリング ３５ スプリン
グ ３６ 角度センサー ３６ａ ねじ ３６ｂ 受け座 ３６ｃ 受け座 ３７ 支持部材 ３８ モータ ３９ 補助駆動輪 ４０ スイッチ ４０ａ 地面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体中央に座席を、その両側には手動輪
   が設けられた車椅子の補助駆動装置であって、 前記車体に取付けられて、手動によって与えられる前記
   手動輪の駆動力を検知する駆動力検知装置と、 前記駆動力検知装置の出力値を入力とする制御装置を介
   して前記手動輪の回転を付勢するように回転するモータ
   と、 前記モータによって回転駆動される補助駆動輪とを備え
   ることを特徴とする車椅子の補助駆動装置。
2. 【請求項２】 前記駆動力検知装置は、前記車体の両側
   に設けられ、前記手動輪の軸心とは平行に設けられた回
   動軸と、該回動軸にその下部が固定された揺動片と、該
   揺動片の上部に取付けられた前記手動輪の車軸と、前記
   回動軸の回転角度を検知する角度センサーとを有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の車椅子の補助駆動装置。
3. 【請求項３】 前記補助駆動輪は、前記手動輪とは別に
   設けられて、地面に当接する請求項１又は２記載の車椅
   子の補助駆動装置。