(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体を人力で操作するためのハンドリングを付設した主輪とこの主輪の回転速度を検出する回転速度センサと、前記ハンドリングに加える操作力を検出する手動トルクセンサと、前記主輪に補助力を付加する電動機と、前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、この駆動制御手段からの信号によって前記電動機を駆動する駆動手段と、をそれぞれ左右一対に備えると共に、前記電動機による補助力の大きさと方向を決める目標信号を前記回転速度センサおよび前記手動トルクセンサからの信号に基づいた値によって設定する目標信号設定手段をそれぞれ左右一対に有する制御信号処理手段を備えた電動車椅子において、前記制御信号処理手段は、所定係数を設定する係数設定手段と、一方の前記手動トルクセンサの出力と前記所定係数に基づいて他方の前記手動トルクセンサの出力を補正する一対の手動トルク補正演算手段と、を備えたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】
車体を人力で操作するためのハンドリングを付設した主輪とこの主輪の回転速度を検出する回転速度センサと、前記ハンドリングに加える操作力を検出する手動トルクセンサと、前記主輪に補助力を付加する電動機と、前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、この駆動制御手段からの信号によって前記電動機を駆動する駆動手段と、をそれぞれ左右一対に備えると共に、前記電動機による補助力の大きさと方向を決める目標信号を前記回転速度センサおよび前記手動トルクセンサからの信号に基づいた値によって設定する目標信号設定手段をそれぞれ左右一対に有する制御信号処理手段を備えた電動車椅子において、前記制御信号処理手段は、左の前記回転速度センサからの信号に応じた係数を設定する右の係数設定手段と、右の前記回転速度センサからの信号に応じた係数を設定する左の係数設定手段と、を有し、左の前記手動トルクセンサの出力と右の前記係数に基づいて右の前記手動トルクセンサの出力を補正する右の手動トルク補正演算手段と、右の前記手動トルクセンサの出力と左の前記係数に基づいて左の前記手動トルクセンサの出力を補正する左の手動トルク補正演算手段と、を備えたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項３】
車体を人力で操作するためのハンドリングを付設した主輪とこの主輪の回転速度を検出する回転速度センサと、前記ハンドリングに加える操作力を検出する手動トルクセンサと、前記主輪に補助力を付加する電動機と、前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、この駆動制御手段からの信号によって前記電動機を駆動する駆動手段と、をそれぞれ左右一対に備えると共に、前記電動機による補助力の大きさと方向を決める目標信号を前記回転速度センサおよび前記手動トルクセンサからの信号に基づいた値によって設定する目標信号設定手段をそれぞれ左右一対に有する制御信号処理手段を備えた電動車椅子において、前記制御信号処理手段は、左右の前記回転速度センサからの信号に基づいて平均車速を演算する平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を設定する係数設定手段と、一方の前記手動トルクセンサの出力と前記係数に基づいて他方の前記手動トルクセンサの出力を補正する一対の手動トルク補正演算手段と、を備えたことを特徴とする電動車椅子。
【請求項４】
車体を人力で操作するためのハンドリングを付設した主輪とこの主輪の回転速度を検出する回転速度センサと、前記ハンドリングに加える操作力を検出する手動トルクセンサと、前記主輪に補助力を付加する電動機と、前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、この駆動制御手段からの信号によって前記電動機を駆動する駆動手段と、をそれぞれ左右一対に備えると共に、前記電動機による補助力の大きさと方向を決める目標信号を前記回転速度センサおよび前記手動トルクセンサからの信号に基づいた値によって設定する目標信号設定手段をそれぞれ左右一対に有する制御信号処理手段を備えた電動車椅子において、前記制御信号処理手段は、左右の前記回転速度センサからの信号に基づいて平均車速を演算する平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を設定する係数設定手段と、一方の前記目標信号設定手段の出力と前記係数に基づいて他方の前記目標信号設定手段の出力を補正する一対の目標信号補正演算手段と、を備えたことを特徴とする電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手動による操作力に補助力を付加する電動機を有する電動車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−３０４２０５号に開示されたように、乗る人の手で車椅子を操作するためのハンドリングが付設された主輪を持ち、ハンドリングに加わった操作力の方向と大きさを検出し、所定値を超えた操作力に応じて主輪に補助力を付加する電動機と、この電動機を駆動制御する駆動制御手段をそれぞれ左右一対に備えた電動車椅子は知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
左右のハンドリングに加える操作力は車椅子の車速の上昇とともに同時に加え難くなり、左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれると片輪の駆動力だけが増大して車椅子の直進性が悪くなる。
従って、従来の電動車椅子は、左右二つの主輪、これら二つの主輪にそれぞれ補助力を付加する左右二つの電動機、これら二つの電動機を駆動制御する左右二つの駆動制御手段が左右間で独立しているので、車速が高い時の補助力を大きくできない課題がある。
【０００４】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は左右の操作力を所定の割合で、あるいは車速に応じた割合で相互に作用させ、所定値を超えた相互に作用させた操作力に対してはその操作力応じた補助力を左右二つの主輪にそれぞれ補助力を付加することによって低車速領域における電動車椅子の回転性を維持し、高車速領域で大きな補助力を付加することのできる直進性の良い電動車椅子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に係る電動車椅子は、制御手段に主輪回転速度センサの出力から主輪の回転方向を判別する回転方向判別手段と、主輪の回転速度から車速を演算する車速演算手段と、駆動制御信号を出力する駆動制御手段と、をそれぞれ左右一対に有し、さらに係数を設定する係数設定手段、左の手動トルクセンサの出力に係数を掛けた値を右の手動トルクセンサの出力に作用させた右手動トルク補正信号を出力する右手動トルク補正演算手段、右の手動トルクセンサの出力に係数を掛けた値を左の手動トルクセンサの出力に作用させた左手動トルク補正信号を出力する左手動トルク補正演算手段、右の電動機による右の主輪への補助力を制御する右電動機目標信号を出力する右電動機目標信号設定手段、左の電動機による左の主輪への補助力を制御する左電動機目標信号を出力する左電動機目標信号設定手段から成る制御信号処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段に係数設定手段と、左右の手動トルク補正演算手段と、左右の電動機目標信号設定手段とを備えたので、高車速領域でもバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性を良くすることができる。
【０００７】
また、請求項２に係る電動車椅子は、制御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号に応じた係数を右手動トルク補正演算手段に出力する係数設定手段と、右の車速演算手段からの車速信号に応じた係数を左手動トルク補正演算手段に出力する係数設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段に、左右のそれぞれの車速信号に応じた係数を設定する左右の係数設定手段とを備えたので、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性をより良くすることができる。
【０００９】
さらに、請求項３に係る電動車椅子は、制御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右の車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を右手動トルク補正演算手段と左手動トルク補正演算手段とに出力する係数設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段に、平均車速演算手段と、平均車速に応じた係数を設定する係数設定手段を備えたので、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性をさらに良くすることができる。
【００１１】
また、請求項４に係る電動車椅子は、制御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右の車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を出力する係数設定手段と、左電動機目標信号設定手段から出力される左電動機目標信号に係数を掛けた値を右電動機目標信号に作用させた右電動機補正目標信号を出力する右電動機目標信号補正演算手段と、右電動機目標信号設定手段から出力される右電動機目標信号に係数を掛けた値を左電動機目標信号に作用させた左電動機補正目標信号を出力する左電動機目標信号補正演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段に、平均車速演算手段と、係数設定手段と、左右の電動機目標信号補正演算手段とを備えたので、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性をなお一層良くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、図１から図４は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る電動車椅子の正面図であり、電動車椅子１（以下「車椅子１」と略記する）は、ステップ２を含む車体フレーム３に、左右の前部補助輪４，４及び左右の主輪５，５を回転自在に取付け、主輪５，５にハンドリング６，６を付設したもので、外観は普通の手動式車椅子と同形であるが、電動のためのモータを主輪５，５に内蔵（詳細は後述）し、バッテリ８、制御部９及びトルクセンサ１１，１１を備えた点が相違する。
【００１４】
図２は本発明に係る車椅子の側面図であり、乗員Ｍは車体フレーム３に取付けたシート（図示せず）に座り、ステップ２に足を載せた状態で、手でハンドリング６を操作することができる。
主輪５はハブ５ａとスポーク５ｂとタイヤリム５ｃとタイヤ５ｄとからなる。
【００１５】
前部補助輪４はいわゆる自在輪であり、車体フレーム３のサブフレーム３ａに取付けたブロック４ａと、このブロック４ａに縦軸廻りに揺動可能に取付けた揺動アーム４ｂと、この揺動アーム４ｂに軸支した補助輪４ｃとからなり、車椅子の前進方向に応じて揺動し、方向変換を円滑にする。
ブロック４ａをサブフレーム３ａに沿って位置を変更することもできる。
図示せぬシートの下方にバッテリ８及び制御部９が取付けられている。
【００１６】
図３は本発明に係るトルク検出機構の原理図であり、トルク検出機構２０は、タイヤリム５ｃに８本のスプリング２１で吊ったハンドリング６と、このハンドリング６に一端が係止され、他端が車輪中央に伸びたワイヤ２２，２２と、このワイヤを中継するタイヤリム５ｃ側の中継プーリ２３，２３と、前記トルクセンサ１１（図１参照）にワイヤ２２，２２の引き力を伝達する伝動部材（後述）と、トルクセンサ１１とからなる。
【００１７】
先に図３の作用を説明すると、スプリング２１でニュートラル状態にあるハンドリング６を時計廻りに強制回動（矢印▲１▼）すると、ワイヤ２２，２２が引かれる（矢印▲２▼▲２▼）。
ワイヤ２２，２２が引かれる度合はハンドリング６を廻す力（トルク）が強いほど大きくなる。
【００１８】
図４は本発明に係る主輪のハブの拡大断面図であり、ワイヤ２２の他端とトルクセンサ１１とを繋ぐ伝動部材を説明すると、この伝動部材は、ベアリング３１のアウタレース３２に形成した鍔３３，３３と、ベアリング３１のインナレース３４にナット３５にて一端を係止したロッド３６とからなり、ロッド３６は回転せず、前記鍔３３，３３がワイヤ２２，２２とともに回転する。
ワイヤ２２を引くことにより、ロッド３６が引かれ、トリクセンサ１１がその度合を検出する。
なお、トルクセンサ１１は車体フレーム側のボス４１にナット４２、ブラケット４３及びビス４４にて固定する。
【００１９】
次にハブに内蔵したモータ及び２段遊星減速機構の説明をする。
モータ５０は、ホイルインモータと称するものであり、前記ボス４１及びこのボス４１に一体的に取付けたチューブ４５に固定したモータハウジング５１と、このモータハウジング５１に取付けたコイル５２と、このコイル５２を取り囲むマグネット５３と、これらのマグネット５３を支えるロータ５４とからなる。
詳しくは、ロータ５４はマグネット５３を直接支えるカップ５４ａとこのカップ５４ａを支えるシリンダ５４ｂとからなる。
【００２０】
前記シリンダ５４ｂの一端に刻設した第１サンギヤ６１と、前記ハウジング５１の一端部に刻設した第１インナギヤ６２と、これら第１サンギヤ６１と第１インナギヤ６２とに噛合する第１プラネタリギヤ６３と、この第１プラネタリギヤ６３から延びる第１キャリア６４とで第１遊星減速機構６０を構成し、第１キャリア６４の一端に刻設した第２サンギヤ７１と、前記ハウジング５１の一端部に刻設した第２インナギヤ７２と、これら第２サンギヤ７１と第２インナギヤ７２とに噛合する第２プラネタリギヤ７３と、この第２プラネタリギヤ７３から延びる第２キャリア（ハブ５ａと兼用）とで第２遊星減速機構７０を構成する。
第１・第２遊星減速機構６０，７０で数百〜数千分の一に減速することにより、モータの高回転を走行に適した低回転に変換する。
【００２１】
図５は本発明に係る電動車椅子の全体ブロック構成図である。
図５において、電動車椅子１は、右主輪回転速度センサ１０３と、右手動トルクセンサ１１Ｒと、左手動トルクセンサ１１Ｌと、左主輪回転速度センサ１０６と、制御手段１０２と、右電動機駆動手段１１５と、左電動機駆動手段１１６と、右電動機１１７と、左電動機１１８とから構成される。
制御手段１０２は、回転方向判別手段１０７と、車速演算手段１０８と、Ａ／Ｄ変換器１０９と、回転方向判別手段１１２と、車速演算手段１１１と、Ａ／Ｄ変換器１１０と、制御信号処理手段１２０と、右電動機駆動制御手段１１３と、左電動機駆動制御手段１１４とから構成される。
制御手段１０２はマイクロコンピュータ（以下マイコンと略記）等を備え、ここで行う各種の演算および制御はマイコンを中心にして行う。
【００２２】
右主輪回転速度センサ１０３は右主輪５の回転速度を検出して右主輪回転速度信号ＵＲを回転方向判別手段１０７と車速演算手段１０８とに出力する。
図６に回転速度センサの一実施例構成図を示す。
【００２３】
図６の（１）と（２）は主輪回転速度センサの原理図を示したものであり、主輪回転速度センサはエンコーダ・ディスクとフォト・インタラプタとを備え、円盤の外周付近の同心円上に一定の間隔毎にそれぞれ所定の幅のスリット（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３）を設けたエンコーダ・ディスクを主輪と共に回転するように主輪軸に取り付けて図６の（１）、（２）に示すように回転するエンコーダ・ディスクのスリットをフォト・インタラプタで検出する
【００２４】
図６の（３）は主輪回転速度センサの順方向回転（ＦＷ）時の主輪回転速度信号ＵＲを示し、図６の（４）は主輪回転速度センサの逆方向回転（ＲＶ）時の主輪回転速度信号ＵＲを示す。
【００２５】
回転方向判別手段１０７は右主輪回転速度信号ＵＲから右主輪５の回転方向をマイコン等で判別して右主輪回転方向判別信号ＤＲを制御信号処理手段１２０に出力する。
右主輪５が順方向回転（ＦＷ）時の右主輪回転速度信号ＵＲは図６の（３）に示すように、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ１，‥の順序のパルスであり、また右主輪５が逆方向回転（ＲＶ）時の右主輪回転速度信号ＵＲは図６の（４）に示すように、Ｕ３，Ｕ２，Ｕ１，Ｕ３，‥の順序のパルスであり、回転方向判別手段１０７はこのパルスの順序から右主輪５の回転方向を判別する。
【００２６】
但し、右主輪回転速度信号ＵＲのパルス信号Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３のパルス幅ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＵ３は右主輪の加速度が考えられる通常走行の上限を超えない範囲内でＴＵ１＜ＴＵ２＜ＴＵ３であることが必要である。
【００２７】
車速演算手段１０８は右主輪回転速度センサ１０３の右主輪回転速度信号ＵＲから車速をマイコン等で演算して右車速信号ＶＲを制御信号処理手段１２０に出力する。
右主輪のＦＷ方向回転の車速は図６の（３）に示すパルス信号Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の立上がり間の周期Ｔ０、またはパルス信号Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の繰返し周期ＴＣから演算して車速を求めることができる。
また、右主輪のＲＷ方向回転の車速は図６の（４）に示すパルス信号Ｕ３，Ｕ２，Ｕ１の立下がり間の周期Ｔ０、またはパルス信号Ｕ３，Ｕ２，Ｕ１の繰返し周期ＴＣから演算して車速を求めることができる。
【００２８】
右手動トルクセンサ１１Ｒは右主輪５に布設したハンドリング６に操作した操作力の大きさと方向を検出して右手動トルクアナログ信号ＴＨＲをＡ／Ｄ変換器１０９に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１０９は右手動トルクアナログ信号ＴＨＲをデジタル信号に変換して右手動トルク信号ＴＲを制御信号処理手段１２０に出力する。
【００２９】
左手動トルクセンサ１１Ｌ、左主輪回転速度センサ１０６、および制御手段１０２の回転方向判別手段１１２、車速演算手段１１１、Ａ／Ｄ変換器１１０は上述した右手動トルクセンサ１１Ｒ、右主輪回転速度センサ１０３、および制御手段１０２の回転方向判別手段１０７、車速演算手段１０８、Ａ／Ｄ変換器１０９と構成および作用が同一なので説明を省略する。
【００３０】
図５に示すように制御信号処理手段１２０は、右主輪回転方向判別信号ＤＲ、左主輪回転方向判別信号ＤＬ、右車速信号ＶＲ、左車速信号ＶＬ、右手動トルク信号ＴＲおよび左手動トルク信号ＴＬに応じた補助力を左右の主輪５に付加するための右電動機補正目標信号ＳＲを右電動機駆動制御手段１１３に，また左電動機補正目標信号ＳＬを左電動機駆動制御手段１１４に出力する。
【００３１】
右電動機駆動制御手段１１３は右電動機補正目標信号ＳＲに基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）の駆動制御信号ＰＷＲを右電動機駆動手段１１５に、また左電動機駆動制御手段１１４は左電動機補正目標信号ＳＬに基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）の駆動制御信号ＰＷＬを左電動機駆動手段１１６に出力する。
【００３２】
右電動機駆動手段１１５は駆動制御信号ＰＷＲに基づいて例えば４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成するバイポーラ駆動回路で右電動機１１７を、また左電動機駆動手段１１６は駆動制御信号ＰＷＬに基づいて例えば４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成するバイポーラ駆動回路で左電動機１１８を駆動する。
【００３３】
図７は請求項１に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図である。
図７において、制御信号処理手段１２１は、係数設定手段１３０と、右手動トルク補正演算手段１３１と、右電動機目標信号設定手段１３２と、左手動トルク補正演算手段１３３と、左電動機目標信号設定手段１３４とから構成する。
【００３４】
係数設定手段１３０は、ＲＡＭまたは書換え可能なＲＯＭ等のメモリを有し、右手動トルク信号ＴＲと左手動トルク信号ＴＬとの混合の割合を決める係数Ｋ０を設定して右手動トルク補正演算手段１３１と左手動トルク補正演算手段１３３とに係数Ｋ０を出力する。
但し、係数Ｋ０は１以下の数値である。
【００３５】
右手動トルク補正演算手段１３１は数１に示す演算を行い、右手動トルク補正信号ＴＫＲを右電動機目標信号設定手段１３２に出力する。
【数１】
ＴＫＲ＝（ＴＲ＋Ｋ０×ＴＬ）／（１＋Ｋ０）
【００３６】
右電動機目標信号設定手段１３２はＲＡＭまたは書換え可能なＲＯＭ等のメモリを備え、メモリには右手動トルク補正信号ＴＫＲと、右主輪回転方向判断信号ＤＲと、右車速信号ＶＲとのそれぞれの値に応じた右電動機補正目標信号ＳＲがそれぞれの値に応じた番地に記憶されていて、右手動トルク補正信号ＴＫＲと、右主輪回転方向判断信号ＤＲと、右車速信号ＶＲとのそれぞれの値をメモリの読出し番地として右電動機補正目標信号ＳＲをメモリより読み出して右電動機駆動制御手段１１３に出力する。
【００３７】
左手動トルク補正演算手段１３３は数２に示す演算を行い、左手動トルク補正信号ＴＫＬを左電動機目標信号設定手段１３４に出力する。
【数２】
ＴＫＬ＝（ＴＬ＋Ｋ０×ＴＲ）／（１＋Ｋ０）
【００３８】
左手動トルク補正演算手段１３３はＲＡＭまたは書換え可能なＲＯＭ等のメモリを備え、メモリには左手動トルク補正信号ＴＫＬと、左主輪回転方向判断信号ＤＬと、左車速信号ＶＬとのそれぞれの値に応じた左電動機補正目標信号ＳＬがそれぞれの値に応じた番地に記憶されていて、左手動トルク補正信号ＴＫＬと、左主輪回転方向判断信号ＤＬと、左車速信号ＶＬとのそれぞれの値をメモリの読出し番地として左電動機補正目標信号ＳＬをメモリより読み出して左電動機駆動制御手段１１４に出力する。
【００３９】
図８に手動トルク信号（Ｔ）―目標信号（ＴＭ）特性図（テーブル１）を示す。
図８に示すように、左右の電動機目標信号設定手段は、小さな操作力に電動機が追従して電動車椅子の車両の直進性を損なうことのないよう所定値以下の手動トルク信号に対する目標信号を零とする不感帯を設けてあり、所定値を超えた手動トルク信号に対しては手動トルク信号の大きさに比例した目標信号を出力する特性になっている。
【００４０】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段１２１は、係数設定手段１３０と、右手動トルク補正演算手段１３１と、右電動機目標信号設定手段１３２と、左手動トルク補正演算手段１３３と、左電動機目標信号設定手段１３４とを備え、右手動トルク補正演算手段１３１は係数Ｋ０を掛けた左手動トルク信号ＴＬを右手動トルク信号ＴＲに作用させた右手動トルク補正信号ＴＫＲを右電動機目標信号設定手段１３２に入力し、右電動機目標信号設定手段１３２は所定値以下の右手動トルク補正信号ＴＫＲに対しては零の右電動機補正目標信号ＳＲを出力する不感帯を設けてあり、所定値を超えた右手動トルク補正信号ＴＫＲの大きさに比例した右電動機補正目標信号ＳＲを出力し、また左手動トルク補正演算手段１３３は係数Ｋ０を掛けた右手動トルク信号ＴＲを左手動トルク信号ＴＬに作用させた左手動トルク補正信号ＴＫＬを左電動機目標信号設定手段１３４に入力し、左電動機目標信号設定手段１３４は右電動機目標信号設定手段１３２と同様の動作をして左電動機補正目標信号ＳＬを出力するので、高車速領域でもバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性を良くすることができる。
【００４１】
図９は請求項２に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図である。
図９において、制御信号処理手段１２２は、右係数設定手段１３５と、左係数設定手段１３６と、右手動トルク補正演算手段１３１と、右電動機目標信号設定手段１３２と、左手動トルク補正演算手段１３３と、左電動機目標信号設定手段１３４とから構成し、図７に示す請求項１に係る電動車椅子の制御信号処理手段１２１とは右係数設定手段１３５と左係数設定手段１３６とを除いて構成、作用が同一であるので、ここでは右係数設定手段１３５と左係数設定手段１３６の構成、作用を説明する。
【００４２】
右係数設定手段１３５は、ＲＯＭまたは書換え可能なＲＯＭ等のメモリを有し、左車速信号ＶＬに応じて左手動トルク信号ＴＬの右手動トルク信号ＴＲへの混合の割合を決める係数ＫＶＬを設定して右手動トルク補正演算手段１３１に係数ＫＶＬを出力する。
【００４３】
左係数設定手段１３６は、ＲＯＭまたは書換え可能なＲＯＭ等のメモリを有し、右車速信号ＶＲに応じて右手動トルク信号ＴＲの左手動トルク信号ＴＬへの混合の割合を決める係数ＫＶＲを設定して左手動トルク補正演算手段１３３に係数ＫＶＲを出力する。
但し、係数ＫＶＬと係数ＫＶＲは１以下の数値である。
【００４４】
図１０は車速信号（Ｖ）―係数（Ｋ）特性図（テーブル２）を示す。
図１０において、ＶＬＷ、ＶＭＤおよびＶＨＩはそれぞれ低車速領域、中車速領域および高車速領域を示し、車速信号Ｖが増加（ＶＬＷ→ＶＭＤ→ＶＨＩ）するに伴い、係数（Ｋ）の変化率は大きくなるよう予め設定されている。
【００４５】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段１２２は、左車速信号ＶＬに応じた係数ＫＶＬを設定する右係数設定手段１３５と、右車速信号ＶＲに応じた係数ＫＶＲを設定する左係数設定手段１３６とを備えたので、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性をより良くすることができる。
【００４６】
図１１は請求項３に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図である。
図１１において、制御信号処理手段１２３は、平均車速演算手段１３７と、係数設定手段１３８と、右手動トルク補正演算手段１３１と、右電動機目標信号設定手段１３２と、左手動トルク補正演算手段１３３と、左電動機目標信号設定手段１３４とから構成する。
図１１に示す制御信号処理手段１２３は、平均車速演算手段１３７と、係数設定手段１３８とを除いた他は図７に示す請求項１に係る電動車椅子の制御信号処理手段１２１および図９に示す請求項２に係る電動車椅子の制御信号処理手段１２２に示すそれらと構成、作用が同一であるので、ここでは平均車速演算手段１３７と係数設定手段１３８の構成、作用を説明する。
【００４７】
平均車速演算手段１３７は、加算器で右車速信号ＶＲと左車速信号ＶＬの加算（ＶＲ＋ＶＬ）を行い、次に割算器で（ＶＲ＋ＶＬ）を２で割算を行って平均車速ＶＡ＝（ＶＲ＋ＶＬ）／２を算出して平均車速ＶＡを係数設定手段１３８に出力する。但し、右主輪回転方向判断信号ＤＲがＦＷ方向を示した場合は右車速信号ＶＲは正の値、ＲＶ方向を示した場合は右車速信号ＶＲは負の値を取り、左主輪回転方向判断信号ＤＬがＦＷ方向を示した場合は左車速信号ＶＬは正の値、ＲＶ方向を示した場合は左車速信号ＶＬは負の値を取る。
【００４８】
係数設定手段１３８は平均車速ＶＡに応じて図１０に示す特性の係数ＫＶを設定し、係数ＫＶを右手動トルク補正演算手段１３１と左手動トルク補正演算手段１３３とに出力する。
【００４９】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段１２３は、左右の車速信号から平均車速ＶＡを演算する平均車速演算手段と、平均車速ＶＡに応じた係数ＫＶを設定する係数設定手段１３８を備えたので、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性をさらに良くすることができる。
【００５０】
図１２は請求項４に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図である。
図１２において、制御信号処理手段１２４は、平均車速演算手段１３７と、係数設定手段１３８と、右電動機目標信号設定手段１３２と、左電動機目標信号設定手段１３４と、右電動機目標信号補正演算手段１３９と、左電動機目標信号補正演算手段１４０とから構成する。
【００５１】
図１２に示す右電動機目標信号設定手段１３２と左電動機目標信号設定手段１３４は図７に示す請求項１に係る電動車椅子の制御信号処理手段１２１および図９に示す請求項２に係る電動車椅子の制御信号処理手段１２２に示すそれらと構成、作用が同一であるので、右電動機目標信号設定手段１３２と左電動機目標信号設定手段１３４の説明は省略する。
また、図１２に示す平均車速演算手段１３７と係数設定手段１３８は図１１の請求項３に係る電動車椅子の制御信号処理手段１２３に示すそれらと構成、作用が同一であるので、平均車速演算手段１３７と係数設定手段１３８の説明は省略し、ここでは右電動機目標信号補正演算手段１３９と左電動機目標信号補正演算手段１４０の説明を行う。
【００５２】
右電動機目標信号補正演算手段１３９は数３に示す演算を行い、右電動機補正目標信号ＳＲを右電動機駆動制御手段１１３に出力する。
【数３】
ＳＲ＝（ＴＭＲ＋ＫＶ×ＴＭＬ）／（１＋ＫＶ）
【００５３】
左電動機目標信号補正演算手段１４０は数４に示す演算を行い、左電動機補正目標信号ＳＬを左電動機駆動制御手段１１４に出力する。
【数４】
ＳＬ＝（ＴＭＬ＋ＫＶ×ＴＭＲ）／（１＋ＫＶ）
【００５４】
このように、電動車椅子の制御信号処理手段１２４は、左右の車速信号から平均車速ＶＡを演算する平均車速演算手段と、平均車速ＶＡに応じた係数ＫＶを設定する係数設定手段１３８を備え、且つ係数ＫＶと左電動機目標信号ＴＭＬで右電動機目標信号ＴＭＲを補正する右電動機目標信号補正演算手段１３９と、係数ＫＶと右電動機目標信号ＴＭＲで左電動機目標信号ＴＭＬを補正する左電動機目標信号補正演算手段１４０とを備えたので、低車速領域では係数を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、且つ車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくしてバランスのとれた補助力を付加することができ、電動車椅子の直進性をなお一層良くすることができる。
【００５５】
尚、本発明は上記実施形態の他に種々の実施形態が考えられるが、それらはすべて本発明に含まれるものである。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１に係る電動車椅子は、制御手段に主輪回転速度センサの出力から主輪の回転方向を判別する回転方向判別手段と、主輪の回転速度から車速を演算する車速演算手段と、駆動制御信号を駆動手段に出力する駆動制御手段と、をそれぞれ左右一対に有し、さらに係数を設定する係数設定手段、左の手動トルクセンサの出力に係数を掛けた値を右の手動トルクセンサの出力に作用させた右手動トルク補正信号を出力する右手動トルク補正演算手段、右の手動トルクセンサの出力に係数を掛けた値を左の手動トルクセンサの出力に作用させた左手動トルク補正信号を出力する左手動トルク補正演算手段、右の電動機による右の主輪への補助力を制御する右電動機補正目標信号を右電動機駆動制御手段に出力する右電動機目標信号設定手段、左の電動機による左の主輪への補助力を制御する左電動機補正目標信号を左電動機駆動制御手段に出力する左電動機目標信号設定手段から成る制御信号処理手段とを備え、高車速領域の車椅子の直進性を良くすることができるので、操縦性の良い、しかも手動走行性の良い電動車椅子を提供することができる。
【００５７】
また、請求項２に係る電動車椅子は、制御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号に応じた係数を右手動トルク補正演算手段に出力する係数設定手段と、右の車速演算手段からの車速信号に応じた係数を左手動トルク補正演算手段に出力する係数設定手段とを備え、低車速領域では係数を小さくして左右の手動トルクの相互作用を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、また車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくして左右の手動トルクの相互作用を大きくして高車速領域でも大きな補助力を付加することができ、且つ電動車椅子の直進性をより良くすることができるので、操縦性のより良い、しかも手動走行性のより良い電動車椅子を提供することができる。
【００５８】
さらに、請求項３に係る電動車椅子は、制御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右の車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を右手動トルク補正演算手段と左手動トルク補正演算手段とに出力する係数設定手段とを備え、低車速領域では係数を小さくして左右の手動トルクの相互作用を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、また車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくして左右の手動トルクの相互作用を大きくして高車速領域でも大きな補助力を付加することができ、且つ電動車椅子の直進性をさらに良くすることができるので、操縦性のさらに良い、しかも手動走行性のさらに良い電動車椅子を提供することができる。
【００５９】
また、請求項４に係る電動車椅子は、制御信号処理手段に左の車速演算手段からの車速信号と右の車速演算手段からの車速信号との平均車速を演算する平均車速演算手段と、この平均車速に応じた係数を出力する係数設定手段と、左電動機目標信号設定手段から出力される左電動機目標信号に係数を掛けた値を右電動機目標信号に作用させた右電動機補正目標信号を右電動機駆動制御手段に出力する右電動機目標信号補正演算手段と、右電動機目標信号設定手段から出力される右電動機目標信号に係数を掛けた値を左電動機目標信号に作用させた左電動機補正目標信号を左電動機駆動制御手段に出力する左電動機目標信号補正演算手段とを備え、低車速領域では係数を小さくして左右の手動トルクの相互作用を小さくして電動車椅子の回転性を維持し、また車速の上昇とともに手動による左右のハンドリングに加える操作力のタイミングがずれやすい高車速領域では係数を大きくして左右の手動トルクの相互作用を大きくして高車速領域でも大きな補助力を付加することができ、且つ電動車椅子の直進性をなお一層良くすることができるので、操縦性のなお一層良い、しかも手動走行性のなお一層良い電動車椅子を提供することができる。
【００６０】
よって、操縦性の良い、しかも手動走行性の良い電動車椅子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動車椅子の正面図
【図２】本発明に係る車椅子の側面図
【図３】本発明に係るトルク検出機構の原理図
【図４】本発明に係る主輪のハブの拡大断面図
【図５】本発明に係る電動車椅子の全体ブロック構成図
【図６】回転速度センサの一実施例構成図
【図７】請求項１に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図
【図８】手動トルク信号（Ｔ）―目標信号（ＴＭ）特性図
【図９】請求項２に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図
【図１０】車速信号（Ｖ）―係数（Ｋ）特性図
【図１１】請求項３に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図
【図１２】請求項４に係る電動車椅子の制御信号処理手段の要部ブロック構成図
【符号の説明】
１…電動車椅子、２…ステップ、３…車体フレーム、３ａ…サブフレーム、４…前部補助輪、４ａ…ブロック、４ｂ…揺動アーム、４ｃ…補助輪、５…主輪、５ａ…ハブ、５ｂ…スポーク、５ｃ…タイヤリム、５ｄ…タイヤ、６…ハンドリング、８…バッテリ、１１Ｒ…右手動トルクセンサ、１１Ｌ…左手動トルクセンサ、２０…トルク検出機構、２１…スプリング、２２…ワイヤ、２３…中継プーリ、３１…ベアリング、３２…アウタレース、３３…鍔、３４…インナレース、３５…ナット、３６…ロッド、４１…ボス、４２…ナット、  ４３…ブラケット、４４…ビス、４５…チューブ、５０…モータ、  ５１…モータハウジング、５２…コイル、５３…マグネット、  ５４…ロータ、５４ａ…カップ、５４ｂ…シリンダ、６０…第１遊星減速機構、６１…第１サンギヤ、６２…第１インナギヤ、６３…第１プラネタリギヤ、６４…第１キャリア、７０…第２遊星減速機構、７１…第２サンギヤ、  ７２…第２インナギヤ、７３…第２プラネタリギヤ、１…電動車椅子、１０２…制御手段、１０３…右主輪回転速度センサ、１０６…左主輪回転速度センサ、１０７…回転方向判別手段、１０８…車速演算手段、１０９…Ａ／Ｄ変換器、１１０…Ａ／Ｄ変換器、１１１…車速演算手段、１１２…回転方向判別手段、１１３…右電動機駆動制御手段、１１４…左電動機駆動制御手段、１１５…右電動機駆動手段、１１６…左電動機駆動手段、１１７…右電動機、１１８…左電動機、１２４…制御信号処理手段、１３０…係数設定手段、１３１…右手動トルク補正演算手段、１３２…右電動機目標信号設定手段、１３３…左手動トルク補正演算手段、１３４…左電動機目標信号設定手段、１３５…右係数設定手段、１３６…左係数設定手段、１３７…平均車速演算手段、１３８…係数設定手段、１３９…右電動機目標信号補正演算手段、１４０…左電動機目標信号補正演算手段、ＤＬ…左主輪回転方向判別信号、ＤＲ…右主輪回転方向判別信号、ＦＥＴ…電界効果トランジスタ、ＦＷ…順方向回転、Ｋ０，ＫＶ，ＫＶＬ，ＫＶＲ…係数、Ｍ…乗員、ＰＤＬ…左電動機駆動信号、ＰＷＭ…パルス幅変調器、ＰＤＲ…右電動機駆動信号、ＰＷＬ…駆動制御信号、ＰＷＲ…駆動制御信号、ＲＶ…逆方向回転、ＳＬ…左電動機補正目標信号、ＳＲ…右電動機補正目標信号、Ｔ…手動トルク信号、Ｔ０…周期、ＴＣ…繰返し周期、ＴＨＲ…右手動トルクアナログ信号、ＴＫＬ…左手動トルク補正信号、ＴＫＲ…右手動トルク補正信号、ＴＬ…左手動トルク信号、ＴＭ…目標信号、ＴＭＬ…左電動機目標信号、ＴＭＲ…右電動機目標信号、ＴＲ…右手動トルク信号、ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＵ３…パルス幅、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３…スリット、ＵＲ…主輪回転速度信号、Ｖ…車速信号、ＶＡ…平均車速、ＶＬ…左車速信号、ＶＨＩ…高車速領域、ＶＬＷ…低車速領域、ＶＭＤ…中車速領域、ＶＲ…右車速信号。
【図１】
0003576663.tif 000002
【図２】
0003576663.tif 000003
【図３】
0003576663.tif 000004
【図４】
0003576663.tif 000005
【図５】
0003576663.tif 000006
【図６】
0003576663.tif 000007
【図７】
0003576663.tif 000008
【図８】
0003576663.tif 000009
【図９】
0003576663.tif 000010
【図１０】
0003576663.tif 000011
【図１１】
0003576663.tif 000012
【図１２】
0003576663.tif 000013