JPH1099379A - 補助動力付き車椅子 - Google Patents

補助動力付き車椅子

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JPH1099379A
JPH1099379A JP8256937A JP25693796A JPH1099379A JP H1099379 A JPH1099379 A JP H1099379A JP 8256937 A JP8256937 A JP 8256937A JP 25693796 A JP25693796 A JP 25693796A JP H1099379 A JPH1099379 A JP H1099379A
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Japan
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vehicle speed
auxiliary power
speed
power
wheelchair
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Withdrawn
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JP8256937A
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Atsushi Uchiyama
敦 内山
Hiroaki Ogata
宏彰 尾方
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 降坂時においても車速が出すぎることのない
補助動力付き車椅子を提供する。 【解決手段】 車両の進行方向に向かって左右に配置さ
れた二つの駆動輪の何れか一方又は両方に加えられた人
力に基づいて求めた補助動力を供給するようにした補助
動力付き車椅子において、同一人力に対する上記補助動
力を、車速が第１設定車速Ｖ１を越えると車速の増加に
伴って減じ、第２設定車速Ｖ２で実質的にゼロとし、さ
らに該第２設定車速Ｖ２以上の第３設定車速を越えると
負とする補助動力制御手段（ＥＣＵ）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、左，右の駆動輪に間欠
的に加えられる人力と、該人力の大きさに応じた補助動
力との合成力によって前後進及び旋回動作を行うように
した補助動力付き車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】手動車椅子と電動車椅子との中間的な存
在として補助動力付き車椅子が提案されている。この補
助動力付き車椅子は、左，右の駆動輪に間欠的に加えら
れる人力を検出し、該検出された人力に応じた補助動力
を左，右の駆動輪に加えることによって歩行の不自由な
使用者の肉体的な負担を軽減するものであり、使用者は
手動車椅子の感覚で操作することができ、精神的苦痛も
緩和される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記補助動力
付き車椅子の場合、人力に応じた補助動力が供給される
ので、使用者の腕力が強い場合には速度が出すぎること
が懸念される。本発明者等はこの問題を回避するため
に、車速が所定値を越えた場合には人力に対する補助動
力の割合（補助比）を小さくして補助動力を減少させる
ようにしたものを開発している。
【０００４】しかしながら、単に補助比を車速に応じて
小さくするようにしても例えば降坂時においてはやはり
速度が出すぎることが懸念される。
【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、降坂時においても車速が出すぎることのない補助動
力付き車椅子を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、車両
の進行方向に向かって左右に配置された二つの駆動輪の
何れか一方又は両方に加えられた人力に基づいて求めた
補助動力を供給するようにした補助動力付き車椅子にお
いて、同一人力に対する上記補助動力を、車速が第１設
定車速Ｖ１を越えると車速の増加に伴って減じ、第２設
定車速Ｖ２で実質的にゼロとし、さらに該第２設定車速
Ｖ２以上の第３設定車速を越えると負とする補助動力制
御手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】ここで本発明は、第２設定車速Ｖ２と第３
設定車速Ｖ３とが同一車速である場合も含む。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、上
記駆動輪に加えられた人力が小さいときの上記第１〜第
３設定車速Ｖ１〜Ｖ３を上記人力が大きいときの上記第
１〜第３設定車速Ｖ１〜Ｖ３より小さくする設定車速制
御手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】請求項３のは発明は、請求項２において、
上記設定車速制御手段は、上記第１〜第３設定車速Ｖ１
〜Ｖ３を、人力の供給停止後所定時間の間は人力供給時
の大きさに維持し、その後は時間の経過に伴って小さく
することを特徴としている。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１ないし３の何
れかにおいて、上記補助動力制御手段は、車速が上記第
１設定車速Ｖ１より小さい第４設定車速Ｖ４を下回る場
合には、車速の減少に伴って補助動力を増加させること
を特徴としている。
【００１１】請求項５の発明は、請求項１ないし４の何
れかにおいて、上記車速が、左，右駆動輪の回転速度か
ら合成された実質的な重心速度であることを特徴として
いる。
【００１２】
【発明の作用効果】請求項１の発明にかかる補助動力付
き車椅子によれば、補助動力を、車速が第１設定車速Ｖ
１を越えると車速の増加に伴って減じてゆき、第２設定
車速Ｖ２で実質的にゼロとし、さらに該第２設定車速Ｖ
２以上の第３設定車速を越えると負とするようにしたの
で、通常の平坦路での走行では補助動力を供給すること
に起因して車速が過剰に速くなることはなく、さらに降
坂時等において第３設定速度Ｖ３を越えると補助動力が
負、即ち制動力となり、この降坂時においても車速が出
すぎるといった問題を回避できる。
【００１３】請求項２の発明によれば、駆動輪への人力
が大きいときの上記第１〜第３設定車速Ｖ１〜Ｖ３を上
記人力が小さいときの設定車速より大きくしたので、例
えば上記第２設定車速Ｖ２付近で降坂している場合に、
前方の障害物を避けるために駆動輪に人力を加えた場
合、第２設定車速Ｖ２が高い側に補正されることから、
補助動力を減少させる構成をとりながら、必要な時には
人力に応じた補助動力を供給することができ、上記障害
物の回避が容易となる。
【００１４】ちなみに、請求項１の構成を採用した場合
に設定車速を固定とすると、例えば上記第２設定車速Ｖ
２付近で降坂している場合に、前方の障害物を回避する
ために人力を供給しても補助動力の減少領域に移行して
しまい、十分な補助動力が供給されず、操作が重くなる
懸念がある。
【００１５】請求項３の発明によれば、上記第１〜第３
設定車速Ｖ１〜Ｖ３を、人力の供給停止後所定時間の間
は人力供給時の大きさに維持し、その後は時間の経過に
伴って小さくするようにしたので、人力の供給が停止さ
れても直ちに補助動力がなくなってしまったり、モータ
駆動系が逆に負荷となって操作感が悪化するといった問
題を回避できる。
【００１６】請求項４の発明によれば、車速が上記第１
設定車速Ｖ１より小さい第４設定車速Ｖ４を下回る場合
には、車速の減少と共に補助動力を増加させるようにし
たので、例えば登坂時において第４設定車速Ｖ４以下と
なると補助動力が増加され、容易に後退してしまうとい
った問題を回避できる。
【００１７】請求項５の発明によれば、上記車速を、
左，右駆動輪の回転速度から合成された実質的な重心速
度としたので、補助動力の供給により車椅子が旋回しす
ぎるといった問題を回避できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図１ないし図１３は本発明の第
１実施形態による補助動力付き車椅子を説明するための
図であり、図１は上記車椅子の側面図、図２は該車椅子
の平面図、図３は上記車椅子の背面図、図４は上記車椅
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、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６〜図９は回転
トランスを示す図、図１０は補助動力制御装置のシステ
ム構成図、図１１〜図１３は制御動作を説明するための
特性図である。
【００１９】本実施形態に係る補助動力付車椅子１は、
既存の折り畳み式手動車椅子に補助動力装置(Power Ass
ist System) を組み付けたものである。この車椅子１は
車体の左右に駆動輪である車輪２を着脱自在に取り付け
て構成され、これのパイプ枠状のフレーム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。
【００２０】又、上記フレーム３の中央部には、乗員が
着座すべき布製のシート５（図２及び図３参照）が張設
されている。尚、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３ａはその交点を軸６によって枢着されてい
る。
【００２１】更に、フレーム３の後部には左右一対のハ
ンドルアーム３ｂが立設されており、各ハンドルアーム
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。
【００２２】又、フレーム３の上記ハンドルアーム３ｂ
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
アーム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。右側（シート５に着座した乗員にとっ
て右側）のアーム３ｃの直角に折り曲げられた部分（垂
直部分の上部）にメインスイッチ８が取り付けられてい
る。そして、上記アーム３ｃの下方に配された左右一対
のアーム３ｄの前側部分は車体前方に向かって斜め下方
に延出されており、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。
【００２３】上記車輪２は、使用者の手によって回転力
（人力）が加えられるハンドリム組立体７０と、該ハン
ドリム組立体７０から入力された人力に応じたモータ駆
動力（補助動力）を出力する駆動部２０とをな備えてい
る。
【００２４】そして上記フレーム３の車輪中心部にはボ
ス１１が螺挿され、該ボス１１の軸芯部には車軸２２が
嵌合挿入され、ナット２２ａにより締め付け固定されて
いる。該車軸２２は中空状のもので、その軸芯部にはシ
ャフト２３が軸方向へ移動可能に挿入されている。該シ
ャフト２３の両端部には他の部分よりも大径な頭部２３
ａ，２３ｂがそれぞれ形成されている。右側の頭部２３
ａの内側にはコイルバネ２４が配置され、該シャフト２
３を車軸２２に対して右側へ付勢している。また、車軸
２２には、複数のボール２５，・・・が外周側に抜け出
ないようかつ半径方向に移動可能に収容されている。各
ボール２５は、シャフト２３の頭部２３ａの大径部分に
よって押し拡げられることにより車軸２２の外周から僅
かに突出し、これにより、車軸２２は、ボス１１から抜
けないようになっている。また、シャフト２３を車軸２
２に対して図中左側へ相対的に移動させることにより、
頭部２３ａの小径部分がボール２５の位置に移動し、ボ
ール２５が内側へ移動できる状態となる。これにより、
車軸２２をボス１１から図２中右側へ抜き出すことがで
きる。
【００２５】上記車軸２２は、略有底円筒状をなす固定
プレート３０の中心部を貫通してこれを支持しており、
該固定プレート３０には、図示しない回り止め部材が取
り付けられている。回り止め部材は、フレーム３と係合
することにより、固定プレート３０がフレーム３に対し
て回転するのを阻止している。
【００２６】また、上記車軸２２により、略有底円筒状
をなす回転側部材としてのハブ５０が軸受５１を介して
回転自在に支持されている。このハブ５０の内面には内
歯ギヤ５２が固定されており、該内歯ギヤ５２には中間
軸３６に一体形成された中間ギヤ３６ａが噛合してお
り、該中間軸３６は固定側部材としての固定プレート３
０の底面に回転自在に支持されている。該中間軸３６
は、これに固着された中間プーリ３３，及びベルトを介
して上記固定プレート３０に取り付けられた駆動用モー
タ３１（図１０参照）により回転駆動され、その結果上
記ハブ５０が回転する。
【００２７】上記ハブ５０には、上記ハンドリム組立体
７０が所定角度だけ相対回転可能に支持されている。こ
のハンドリム組立体７０は、使用者がハンドリム１３に
加える回転力をハブ５０に伝達するとともに、加えられ
る回転力を検出する機能を有している。以下、使用者が
加える回転力を検出する構成について説明する。
【００２８】図４及び図５において符号７１は、ハンド
リム組立体７０の中心部を構成するディスクであり、該
ディスク７１は、内輪部７１ａと外輪部７１ｂとを３本
のスポーク部７１ｃで連結した構造を有し、３本のスポ
ークパイプ１５によりハンドリム１３に結合されてい
る。また上記ディスク７１はブッシュ５５を介して上記
ハブ５０のボス部５０ａにより相対回転可能に支持され
ている。
【００２９】上記ディスク７１のスポーク部７１ｃ，７
１ｃ間には、ポテンショメータ７２が配置され、上記ハ
ブ５０の底部５０ｂの外面に半径方向の位置調整可能に
取り付けられている。該ポテンショメータ７２の入力軸
７２ａは上記底部５０ｂの内面に突出し、該突出部に長
孔７３ａを有するレバー７３が取り付けられている。該
レバー７３の長孔７３ａには、ディスク７１に固定され
たピン５３が挿入されている。この構成のもとに、ハブ
５０とハンドリム組立体７０との相対角度が基準位置か
ら変化すると、ポテンショメータ７２の入力軸７２ａが
回転し、そのインピーダンスが回転角度に応じて変化す
る。
【００３０】上記スポーク部７１ｃに形成された矩形孔
７１ｄ内にはバネガイド５４が配置され、上記ハブ５０
の底部５０ｂにボルト締め固定されており、該バネガイ
ド５４内にはコイルバネ５６が収容配置されている。該
コイルバネ５６の両端部はスライダ５７を介してスポー
ク部７１ｃの矩形孔７１ｄの内縁に当接している。この
構成のもとに、ハンドリム組立体７０を車輪２に対して
相対回転させると、この相対回転角度が後述する人力検
出装置によって検出される。
【００３１】また符号５８はハブ５０とディスク７１と
の間のガタ止めとして機能する樹脂製のダンパ部材であ
る。このダンパ部材５８は上記バネガイド５４に形成さ
れた凸部５４ａの内側に装着されて上記ディスク７１の
外輪部７１ｂに対向しており、ボルト５８ａを締め込む
ことにより上記外輪部７１ｂに摺接し、ハブ５０とディ
スク７１間のガタを防止する。なお、符号７１ｅは上記
ポテンショメータ７２等を覆うカバーであり、図４はこ
のカバー７１ｅを取り外した状態を示している。
【００３２】また符号１００は後述するコントローラで
あり、これは上記固定プレート３０の底部３０ｂの内面
に配設されている。
【００３３】次に、人力検出装置の構成を説明する。符
号８０は差動回転トランスであり、これは固定プレート
３０の中心のボス部３０ａに取り付けられたアウタート
ランス８１と、可動プレート５０の中心のボス部５０ａ
に取り付けられたインナートランス８２とから構成され
ている。
【００３４】上記アウタートランス８１は、非磁性体か
つ絶縁体の樹脂からなる円筒状のボビン８３の外周面に
２条の巻溝８３ａ，８３ｂを凹設し、各巻溝８３ａ，８
３ｂに１次コイル８４ａ，８４ｂを巻回して構成されて
いる。
【００３５】また、上記インナートランス８２は、磁性
体（例えば軟鉄等の金属）からなる円筒状のコア８５の
外周面に２条の保持溝８５ａ，８５ｂを凹設し、該保持
溝８５ａ，８５ｂ内に、樹脂製で外周面に凹設された巻
溝８６ａ，８７ａに２次コイル８９ａ，８９ｂが巻回さ
れたボビン８６，８７を装着して構成されている。
【００３６】なお、８６ｂ，８７ｂはボビン８６，８７
に形成されたスリット、９０はターミナルであり、各２
次コイル８９ａ，８９ｂの端部８９ａ′，８９ｂ′は上
記スリット８６ｂ，８７ｂを通って外部に引き出され、
上記ターミナル９０に巻き付けられる。
【００３７】ここで上記アウタートランス８１は、外部
磁界を遮断する機能を有する磁性体製のコアを備えてい
ないので、外部金属の影響による磁気的アンバランスを
抑制できるように配置することが望ましい。本実施形態
では、１次コイル８４ａからハブ５０の底部５０ｂまで
の磁気的距離（磁気的影響を考慮した場合の距離）と、
１次コイル８４ｂから固定プレート３０の底部３０ｂま
での磁気的距離をできる限り均等にするために、該アウ
タートランス８１の幅方向中心線Ｄを車輪の幅方向中心
線Ｂに対し固定プレート３０側に寸法Ｃだけ偏位させて
いる。
【００３８】即ち、一般的にはアウタートランス８１の
幅方向中心Ｄを車輪幅方向中心Ｂと一致させるのである
が、このようにすると１次コイル８４ａからハブ５０の
底部５０ｂまでの距離と、１次コイル８４ｂから固定プ
レート３０の底部３０ｂまでの距離との差が拡大してし
まう。
【００３９】上記左，右のポテンショメータ７２，７２
により検出された左，右輪２，２への人力は左，右の回
転トランス８０，８０を介して上記コントローラ１００
に入力され、該コントローラ１００は所定の処理手順に
従って上記人力に応じた補助動力が得られるよう上記モ
ータ３１への供給電力を制御する。
【００４０】次に、図１０〜図１３に基づいて、コント
ローラ１００による補助動力の制御動作を説明する。こ
こで図１０は左側の車輪２における制御動作を示してい
る。また本実施形態装置補助動力制御は、トルク制御、
即ち電流制御方式であり、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りモータからの補助
動力を定電圧特性に沿って制限する方式を採用してい
る。なおモータの定電圧特性は回転数に対して負の傾き
を有する。
【００４１】先ず、不感帯幅設定機能１０１により、
左，右の車輪２，２のハンドリム１３，１３に加えられ
た人力ＦＬ，ＦＲ（入力）の履歴に基づいて不感帯幅が
設定される。なお、不感帯幅とは、人力の入力があって
も補助動力が出力されない人力幅であり、主として上記
人力検出装置における感度のばらつきを吸収する目的を
有する。
【００４２】本実施形態では、図１１に示すように、上
記不感帯幅として、上記不感帯設定機能１０１により、
電源投入時及び所定時間人力の入力が無かった場合には
アシスト待ち時幅Ｎ１が選択され、人力が一旦アスト待
ち時幅Ｎ１を越えると、これより小さい値のアシスト時
幅Ｎ２が選択される。ここでアシスト待ち時幅Ｎ１を大
きく設定したのは、補助動力を必要とするという使用者
の意志を確認するためであり、不用意に補助動力が発生
するのを防止している。そして一旦アシスト待ち時幅Ｎ
１を越える人力が入力された後は、アシスト時幅Ｎ２が
選択されるが、このアシトス時幅Ｎ２を小さく設定した
のは、円滑な補助動作が行われるようにするためであ
る。
【００４３】ここで上記不感帯幅を越えた人力の入力に
より補助動力を発生する場合の態様には各種あり、例え
ば左，右何れか一方の車輪への人力が不感帯幅を越え
た場合に、該左，右何れか一方又は他方あるいは両方の
車輪への補助動力を発生する、両方の車輪への人力の
合力が不感帯幅を越えたとき、左，右何れか一方又は他
方あるいは両方の車輪への補助動力を発生する。
【００４４】また上記不感帯幅の設定態様については、
２段階に限定されるものではなく、多段階に選択可能に
しても良いのは勿論であり、また使用者の手動操作等に
よりその大きさを変えるための切換スイッチ，調整つま
み等を設けることもできる。
【００４５】次に、増幅比率（補助比）設定機能１０３
により、使用者の障害の程度等に応じて設定されたアシ
スト比ＫＬ（図１１参照）が選択される。そして、旋回
成分設定機能１０４により、左側人力ＦＬと上記アシス
ト比ＫＬとの積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。なお、上記アシスト比は、使
用者の左，右の腕力の差異等に基づいて、左，右で異な
る値が選択される場合がある。
【００４６】また重心成分設定機能１０５により、左側
人力ＦＬと右側人力ＦＲの所定の合成率による合力と上
記アシスト比ＫＬとの積から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。
【００４７】上記旋回トルクｉＬと重心トルクｉＧとを
加算することにより目標トルクｉＲが求められる。そし
て電流リミッタ１０６により上記モータ３１において上
記目標トルクｉＲを発生するのに必要な目標電流ｉＲＥ
Ｆが求められ、該目標値ｉＲＥＦと電流検出センサ１１
０で検出された実際に流れている電流ｉＦＢとの差に基
づいてＰＩＤ制御回路１０７により補正量が求められ、
またデューティリミッタ１０８により後述する電圧チェ
ックが行われ、所定のデューティ比が出力される。そし
てバイポーラ電力増幅器１０９により上記制御信号（デ
ューティ比）が実際の電流に変換され、このようにして
モータ３１に補助電流が供給される。
【００４８】ここで上記補助電流は、人力の大きさに基
づいて設定されるのであるが、人力の供給停止後直ちに
ゼロとなるのではなく、所定時間（例えばｔ１）の間は
上記人力供給時の補助電流が維持され、その後、徐々に
減少される。
【００４９】また、本実施形態では、上限電圧設定機能
１１１及び下限電圧設定機能１１２により、上限電圧Ｅ
１及び下限電圧Ｅ２が設定され、上記デューティリミッ
タ１０８においてデューティ比から求められた電圧が、
上記上限，下限電圧Ｅ１，Ｅ２内の値に制限されて出力
される。これにより、モータ３１の回転速度、即ち、車
速が上限，下限電圧によって制限される。
【００５０】上記上限電圧Ｅ１，下限電圧Ｅ２は上記入
力された人力ＦＬ，ＦＲの和が大きいほど大きく（図１
３（ａ）参照）、小さいほど小さく設定される（同図
（ｂ）参照）。なお、図１３において、上限電圧Ｅ１は
モータの回転速度即ち車速を規定し、目標電流ｉＲＥＦ
はモータトルクを規定することを示している。
【００５１】また上記上限電圧Ｅ１，下限電圧Ｅ２は、
人力の大きさに応じて所定の値（例えば図１３（ａ）に
示す値）に設定されるのであるが、図１２に示すよう
に、人力の入力が停止された後の所定時間ｔ１の間は人
力停止時の値（図１３（ａ）の値）が保持され、その後
は時間の経過に伴って例えば図１３（ｂ）に示す値に徐
々に減少する。
【００５２】その結果、本実施形態では、上記モータ３
１から出力される補助動力は、第４設定車速Ｖ４から第
１設定車速Ｖ１までの状態では、入力された人力に応じ
て設定された目標トルクｉＲＥＦに保持され、第１設定
車速Ｖ１を越えると車速の増加に伴って徐々に減少さ
れ、第２設定車速Ｖ２で実質的にゼロとなり、そしてさ
らに該第２設定車速Ｖ２を越えるとモータ３１が負荷と
して作用する。
【００５３】また上記モータ３１から出力される補助動
力は、車速が上記第４設定車速Ｖ４を下回ったときに
は、車速の減少に伴って増加される。これは例えば、車
速がＶ４より低下した場合には入力を停止しても上記所
定時間ｔ１の間は補助動力が増加されるので、車速はＶ
４に保持され、その後徐々に低下することを示してい
る。
【００５４】このように本実施形態では、左，右両方の
車輪への人力の合力が不感帯幅を越えたとき、左，右両
方の車輪への補助動力を発生するようにしたので、使用
者の障害の程度にかかわらず常に左，右車輪に同時に補
助動力の供給を開始でき、補助動力の供給により車椅子
が旋回しすぎるといった問題を回避できる。
【００５５】なお、左，右何れか一方の車輪への人力が
不感帯幅を越えた場合に、該左，右両方の車輪への補助
動力を発生するようにしても良く、このようにしても補
助力供給開始を左，右同時に行うことができ、上記の場
合と同様の効果が得られる。
【００５６】また左，右何れか一方の車輪への人力が不
感帯幅を越えた場合に、何れか一方にのみ設けられたモ
ータからの補助動力供給を開始することもできる。
【００５７】さらにまた、本実施形態では、不感帯幅
を、電源投入時及び所定時間人力の入力が無かった場合
にはアシスト待ち時幅Ｎ１とし、人力が一旦アスト待ち
時幅Ｎ１を越えるとアシスト時幅Ｎ２との２段階とし、
かつＮ１〉Ｎ２としたので、電源投入時等には、使用者
が比較的大きく設定されたＮ１を越える人力を加えた場
合にのみ補助動力が供給開始され、補助動力を必要とし
ているという使用者の意志を確認することができ、不用
意に補助動力が発生するのを防止できる。
【００５８】そして一旦アシスト待ち時幅Ｎ１を越える
人力が入力された後は、アシスト時幅Ｎ２が選択される
が、このアシトス時幅Ｎ２を小さく設定したので、入力
の履歴状態により円滑な補助動作を行うことができる。
【００５９】また上記不感帯幅を、外部スイッチ，又は
調整つまみ等により使用者が調整するように構成するこ
とも可能であり、このようにすれば、使用者の障害の程
度に応じた不感帯幅の設定ができ、補助動力の供給をを
より円滑に開始することができる効果がある。
【００６０】また本実施形態では、モータ３１に供給さ
れる上限電圧Ｅ１を人力に応じた値に制限するようにし
たので、該上限電圧Ｅ１により車速が制限され、車速が
出すぎると言った問題を回避できる。また第２設定車速
Ｖ２を越えた場合には、モータ３１が負荷となるので、
降坂時においても車速が出すぎるといった問題を回避で
きる。
【００６１】また、上記目標電流ｉＲＥＦ及び上記上限
電圧Ｅ１を、人力Ｆの供給停止後の所定時間ｔ１の間は
人力供給時の大きさに維持し、その後は時間の経過に伴
って小さく制御したので、例えば登坂のような時に、人
力供給停止の途端に急激に減速してしまったり、人力供
給後にモータ駆動系が逆に負荷となる問題を回避でき
る。
【００６２】さらにまた、車速が第４設定車速Ｖ４を下
回る場合には、車速の減少に伴って補助動力を増加させ
るようにしたので、例えば人力の供給なしで車椅子を坂
道の途中において停止させることが可能であり、坂道の
途中でサイフを取り出す等、使い勝手を向上できる。な
お、この場合の坂道停止可能時間は、上記上限電圧保持
時間ｔ１の設定次第であり、この時間を経過すると上記
補助動力は徐々に小さくなる。
【００６３】上記第１実施形態では、モータの上限電圧
Ｅ１，下限電圧Ｅ２を制限することにより、補助動力を
制限し、結果的に車速を制御するようにしたが、目標車
速を設定し、該目標車速と検出車速との差に基づいて車
速を制御するようにしてもよい。図１４はこのようにし
た第２実施形態を示す図であり、図中、図１０と同一符
号は同一又は相当部分を示す。
【００６４】本実施形態では、上限速度設定機能２１
１，下限速度設定機能２１２により、入力された人力Ｆ
Ｌ，ＦＲに基づいて上限速度ω１，下限速度ω２が設定
される。なお、この上限速度ω１は図１３における第２
設定車速Ｖ２に対応しており、また下限速度ω２は第４
設定速度Ｖ４に対応している。
【００６５】また車速演算手段２１３により、上記デュ
ーティリミッタ１０８から出力されたデューティ比，及
び電流検出センサ１１０からの電流，電源特性，及びモ
ータ３１の有するモータ定数等に基づいて車輪速度ωＬ
が演算される。なお、別個に機械式の車速センサを設け
ることもできるが、本実施形態方式の方がコスト，重
量，配置スペース等の点で有利である。
【００６６】そして上記左輪速度ωＬと右輪速度ωＲと
の和を１／２することにより重心速度ωＧが求められ、
この重心速度ωＧと上記上限速度ω１，下限速度ω２と
が比較される。そしてゲイン付与機能２１４，２１５に
より、重心速度ωＧが上限速度ω１より大きい場合には
その差分に対応して減少すべき電流−ｉ１が、重心速度
ωＧが下限速度ω２より小さい場合はその差分に対応し
て増加すべき電流＋ｉ２がそれぞれ求められる。この増
加電流＋ｉ２と減少電流−ｉ１とが上記旋回トルク，重
心トルクに対応した求められた電流に加算されて目標電
流ｉＲＥＦが求められる。
【００６７】本第２実施形態装置においても上記第１実
施形態装置と同様の効果が得られるが、さらにＰＷＭ制
御におけるデューティ比の使用可能範囲が広い、システ
ムの異常検出が可能である等の効果がある。
【００６８】即ち、上記第１実施形態は、デューティ比
を制限する方式であるので全デューティ比の一部（例え
ば７０％程度）しか使用できないが、本第２実施形態は
全デューティ比の使用が可能である。また本第２実施形
態では、目標電流値そのものを補正制御する方式である
ので、目標電流値と検出電流値との差が所定値以上であ
る場合には、システム自体が異常であると判断できる。
一方、上記第１実施形態では、上限，下限電圧を設ける
方式であるので、例えば上限電圧Ｅ１に制限された運転
状態では目標電流値と検出電流値との間には大きな差が
存在するのを前提としているので、これらの電流値の差
からシステム異常を検出することはできない。
【００６９】上記第１，第２実施形態では、第２設定車
速Ｖ２において補助動力をゼロとし、さらに該第２設定
速度Ｖ２を越えて車速が増加する伴ってモータ３１を負
荷として作用させるようにしたが、図１５，１６は第２
設定車速Ｖ２より大きい第３設定車速Ｖ３を越えて車速
が増加した場合にモータ３１を負荷として作用させるよ
うにした第３実施形態を示す図であり、図中、図１０，
図１４と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００７０】本第３実施形態では、設定車速演算機能２
１６により、左，右駆動輪２，２に加えられた人力Ｆ
Ｌ，ＦＲに基づいて第１〜第４設定車速Ｖ１〜Ｖ４が演
算される。この場合、上記第１〜第４設定車速Ｖ１〜Ｖ
４は人力が大きいほど大きく、小さいほど小さく設定さ
れる。
【００７１】そして重心成分設定機能１０５により、上
記演算された第１〜第４設定車速Ｖ１〜Ｖ４と検出され
た重心速度ωＧにより重心トルクｉＧが演算され、目標
電流ｉＲＥＦが決定される。
【００７２】この場合、上記目標電流ｉＲＥＦは、上記
重心速度ωＧが、第４〜第１設定車速Ｖ４〜Ｖ１にある
ときは人力に応じた補助動力が得られるように決定さ
れ、第１〜第２設定車速Ｖ１〜Ｖ２にあるときは車速の
増加に伴って補助動力が小さくなるように決定され、第
２〜第３設定車速Ｖ２〜Ｖ３にあるときは補助力がゼロ
となるように決定され、さらに第３設定車速Ｖ３を越え
て増加するほど徐々に大きな負荷が発生するように決定
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による補助動力付き車椅
子の側面図である。
【図２】上記車椅子の平面図である。
【図３】上記車椅子の背面図である。
【図４】上記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Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】上記車椅子の回転トランス部分の正面図であ
る。
【図７】上記車椅子の回転トランス部分の断面側面図で
ある。
【図８】上記車椅子の回転トランス部分の側面図であ
る。
【図９】上記車椅子の回転トランス部分の斜視図であ
る。
【図１０】上記車椅子の補助動力の制御動作を示すシス
テムの構成図である。
【図１１】上記人力と出力トルクとの特性図である。
【図１２】上記制御動作における上限電圧の時間的変化
を示す特性図である。
【図１３】上記制御動作における車速−モータトルク特
性図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の補助動力の制御動作
を示すシステムの構成図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の補助動力の制御動作
を示すシステムの構成図である。
【図１６】上記第３実施形態の制御動作における車速−
モータトルク特性図である。
【符号の説明】
１ 車椅子 ２，２ 車輪（駆動輪） １００ コントローラ（補助動力制御手段，設定車速制
御手段） ｔ１ 人力の供給停止後所定時間 Ｖ１ 第１設定車速 Ｖ２ 第２設定車速 Ｖ３ 第３設定車速 Ｖ４ 第４設定車速

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の進行方向に向かって左右に配置さ
    れた二つの駆動輪の何れか一方又は両方に加えられた人
    力に基づいて求めた補助動力を供給するようにした補助
    動力付き車椅子において、同一人力に対する上記補助動
    力を、車速が第１設定車速Ｖ１を越えると車速の増加に
    伴って減じ、第２設定車速Ｖ２で実質的にゼロとし、さ
    らに該第２設定車速Ｖ２以上の第３設定車速を越えると
    負とする補助動力制御手段を備えたことを特徴とする補
    助動力付き車椅子。
  2. 【請求項２】 請求項１において、上記駆動輪に加えら
    れた人力が小さいときの上記第１〜第３設定車速Ｖ１〜
    Ｖ３を上記人力が大きいときの上記第１〜第３設定車速
    Ｖ１〜Ｖ３より小さくする設定車速制御手段を備えたこ
    とを特徴とする補助動力付き車椅子。
  3. 【請求項３】 請求項２において、上記設定車速制御手
    段は、上記第１〜第３設定車速Ｖ１〜Ｖ３を、人力の供
    給停止後所定時間の間は人力供給時の大きさに維持し、
    その後は時間の経過に伴って小さくすることを特徴とす
    る補助動力付き車椅子。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れかにおいて、上
    記補助動力制御手段は、車速が上記第１設定車速Ｖ１よ
    り小さい第４設定車速Ｖ４を下回る場合には、車速の減
    少に伴って補助動力を増加させることを特徴とする補助
    動力付き車椅子。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れかにおいて、上
    記車速が、左，右駆動輪の回転速度から合成された実質
    的な重心速度であることを特徴とする補助動力付き車椅
    子。
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