(57)【要約】【課題】軽量、コンパクト、高耐久、低消費電力の各特性を同時に実現することができ、且つ、電動車いすの走行状態を管理することができる電動車いすの駆動装置を提供する。【解決手段】モータケーシング６８の内部にホールＩＣ（磁気センサ）８０を備え、アキシャルギャップ型のモータを使用し、モータ軸６４と出力軸１００との間にハイポイドピニオン８２及びハイポイドギア８４を介在、配置する。【選択図】図２
2006122289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及びステータを有し、且つ該ロータの回転を検出するための磁気センサを有するブラシレスモータと、
該ブラシレスモータのモータ軸の回転を減速して電動車いすの駆動輪の車軸側に伝達する減速機と、
を備えたことを特徴とする電動車いすの駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記減速機が、前記モータ軸の回転に伴って回転するハイポイドピニオンと、
該ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤと、
を備えたことを特徴とする電動車いすの駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記ブラシレスモータが、前記ロータと前記ステータとの対向間隙が、前記モータ軸の軸方向に形成されているアキシャルギャップ型のブラシレスモータである電動車いすの駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動装置と、
自身の骨格となるフレームと、を備え、
該フレームに前記駆動装置が取付けられ、且つ前記駆動輪が、前記駆動装置の出力軸に取付けられた、
ことを特徴とする電動車いす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車いすに使用される駆動装置及び電動車いすに関する。
【背景技術】
【０００２】
車いすは道路や歩道等のフラット化、あるいは屋内のフロアのフラット化の普及に伴い、身体の不自由な人々のほか、老齢化に伴って歩行が次第に困難になってきた人々、あるいは病院内で移動する人々にも広く使用されるようになってきた。
【０００３】
車いすを利用する人々は、その車輪を手動で駆動するのが困難なことが多い。また、必ずしも常に傍に付き添いがいるとは限らない。こうした背景から、最近ではモータの動力によってその車輪軸を駆動するいわゆる電動車いすも数多く提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図４に特許文献１において開示されている電動車いすの例を示す。
【０００５】
電動車いす１は、骨格をなすフレーム２と、該フレーム２の前方（図４の左側）に取付けられた補助輪４と、フレーム２の後方（図４の右側）に取付けられた駆動輪５と、フレーム２の前部上方に取付けられた運転操作盤（運転操作部）６を備える。この電動車いす１は、バッテリ７及びモータ（図示略）により、駆動輪５の車輪軸１２を駆動できる。モータは、そのモータ軸（図示略）が車輪軸１２と平行になるように配置されており、図示せぬ平行軸歯車機構を介して車輪軸１２に動力が伝達される構成とされている。
【０００６】
特に近年においては、病院等の限定された範囲にとどまらず、病気等により身体の不自由な人々や、老齢化に伴って走行が次第に困難になった人々等の身近な移動手段として、一般市街地においても利用頻度が高まってきている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７０３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電動車いすにつき、自動運転時の位置検出や方向転換時の左右のタイヤの回転数制御等を行なうことが望まれている。
【０００９】
そこで、発明者は、電動車いすの走行状態を管理するために、その駆動輪の回転状態を検出する手段としてエンコーダを、ギヤドモータに取付ける構成を着創した。
【００１０】
しかし、エンコーダは精密部品であることから、取付先が電動車いすであるという性格上、走行時の障害物等との接触により、故障し易くなってしまう可能性がある。仮にこれを防止すべく、エンコーダを堅牢なカバーと適度な部材等で覆うとすれば、エンコーダ自体の存在に加えて当該カバーや部材の分、コンパクト性に欠けることになり、また、重量も増大する。これらは、折りたたみ性、持ち運び性、省電力性等の電動車いすとして特に要求される特性を阻害する要因となる。
【００１１】
そこで本発明は、外部からの衝撃に対して高い信頼性を有すると共に、軽量コンパクトな回転数検出機能を備えることにより、電動車いすに使用するのに最適な駆動装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ロータ及びステータを有し、且つ該ロータの回転を検出するための磁気センサを有するブラシレスモータと、該ブラシレスモータのモータ軸の回転を減速して電動車いすの駆動輪の車軸側に伝達する減速機とを備えることにより、上記課題を解決したものである。
【００１３】
本発明は、駆動装置のモータ軸の回転数検出手段として別途エンコーダを設けるのではなく、ブラシレスモータ内部の磁気センサ（ホール素子、ホールＩＣ等）の情報（信号）を利用して回転数を検出する。ブラシレスモータは、堅牢なモータケーシングの内部にモータの回転を維持するための磁気センサを有しており、別途エンコーダを設ける必要がないことから、故障が少なく、且つコンパクト性に優れる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動車いすの駆動輪の回転状態を知るためのベース情報として、駆動装置のモータ軸の回転数を、高い信頼性で且つコンパクト性、軽量性を損なうことなく検出することのできる駆動装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る電動車いすの駆動装置の全体を示す正面図、図２は、図１のII−II線に沿う展開断面図、図３は、本駆動装置の全体を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【００１７】
図３を参照して、本駆動装置の全体概略構成から説明する。図３は、電動車いす２０の片側の駆動輪２２の駆動装置２４を示している。なお、他側の駆動輪の駆動装置はこれと全く対称に構成されているため、図示は省略する。
【００１８】
図３に示されるように、本駆動装置２４は、アキシャルギャップ型のブラシレスモータ２６と、ハイポイド減速機２８とを有するギヤドモータ３０を備える。ブラシレスモータ２６は、そのモータ軸６４の軸心０１が電動車いす２０の駆動輪２２の車輪軸３２の軸心０２と直角の方向に配置されており、ハイポイド減速機２８によってその回転方向が９０度変換される構成とされている。ギヤドモータ３０は、その出力軸１００がそのまま電動車いす２０の駆動輪２２の車輪軸３２を兼ねている。
【００１９】
図２に示されるように、モータ軸６４は、軸受６０、６２を介してモータケーシング６８に軸支されている。
【００２０】
モータケーシング６８は、筒状のケーシング本体６８Ｂの両端にフロントカバー６８Ａとエンドカバー６８Ｃが嵌合された構成とされている。
【００２１】
該ケーシング本体６８Ｂにはプリント基盤７８が内設されている。該プリント基盤７８には、電機子コイル（ステータ）７４が貼着されている。
【００２２】
電機子コイル（ステータ）７４をモータ軸６４の軸心０１方向から挟持するような形でロータマグネット（ロータ）７６が配置されており、該ロータマグネット（ロータ）７６はロータヨーク６６を介してモータ軸６４に固着されている。
【００２３】
プリント基盤７８にはホールＩＣ（磁気センサ）８０が付設されており、ロータマグネット（ロータ）７６の磁気を検出可能である。ホールＩＣ８０はこの検出磁気に基づいてロータマグネット７６の回転位置（回転角度）を知り、図示せぬドライバを介して、電機子コイル７４に供給される電流を（ブラシレスで）コントロールする。本実施形態では、このホールＩＣ８０の検出磁気情報をブラシレスモータ２６のモータ軸６４の回転数情報の取得のためにも利用する。
【００２４】
ハイポイド減速機２８のケーシング７０は、ブラシレスモータ２６のモータケーシング６８のフロントカバー６８Ａと図示せぬボルトを介して連結されている。フロントカバー６８Ａの半径方向中央部には貫通孔６８Ａ１が形成され、該貫通孔６８Ａ１を介してモータ軸６４が、減速機ケーシング７０の中に臨んでいる。
【００２５】
モータ軸６４の先端にはハイポイドピニオン８２が直切り形成されており、ハイポイドギア８４と噛合している。ハイポイドギア８４は中間軸８６に装着されており、軸受９０、９２を介して減速機ケーシング７０に軸支されている。中間軸８６には２段目ピニオン８８が一体的に形成され、該２段目ピニオン８８は、出力軸１００に摺動自在に装着された出力ギア９８と噛合している。
【００２６】
出力軸１００は軸受９４、９６を介して中間軸８６と平行に配置されており、前述したように電動車いす２０の駆動輪２２の車輪軸３２を兼ねている。
【００２７】
出力軸１００の外周の一部には雄スプライン（外歯歯車）１００Ａが形成されている。一方、出力軸１００に摺動自在に装着された出力ギア９８には自身の内周に、前記雄スプライン１００Ａと係合可能な雌スプライン９８Ｂが形成されている。即ち、出力ギア９８は、２段目ピニオン８８と噛合する外歯歯車であると同時に、雄スプライン１００Ａと噛合する内歯歯車でもある。
【００２８】
出力ギア９８は、その外周の一部にリング状の凹部９８Ｃを有し、この凹部９８Ｃにスライド体１０６が係合している。スライド体１０６は出力軸１００と平行に別途設けられたスライドピン１０２に沿ってスライド可能とされている。
【００２９】
このスライド体１０６は、出力ギア９８側（図２の左側）に該出力ギア９８の凹部９８Ｃと係合可能な係止部１０６Ａを備える。また該係止部１０６Ａと反対側（図２の右側）にカム面１０６Ｂを備える。図１で示したハンドル５２は、カム軸１１２の孔１１２Ａと連結可能とされている。カム軸１１２は、減速機ケーシング７０に形成された貫通孔１０８内で回転可能である。該カム軸１１２にはカム１１４が一体的に装着されている。即ち、この実施形態では、カム１１４が回転することによりスライド体１０６のカム面１０６Ｂを押圧し、スライドピン１０２に沿って（図２の下方向）スライド体１０６が移動可能な構成とされている。なお、スライド体１０６はばね１０４によって常時、前記移動方向とは逆向きの方向（図２の上方向）に付勢されている。
【００３０】
ハンドル５２、カム軸１１２、スライド体１０６、出力ギア９８の雌スプライン９８Ｂ、及び出力軸１００の雄スプライン１００Ａが、車輪軸３２（出力軸１００）とハイポイドギア８４との間の動力伝達を断接可能なクラッチ機構１２０を構成している。
【００３１】
一方、ハイポイド減速機２８のケーシング７０は、本体７０Ａとカバー７０Ｂとで主に構成され、シールリング１１６を介して図示せぬ取付ボルトにより一体化されている。カバー７０Ｂは、ハイポイド減速機２８内の各軸、即ち中間軸８６、出力軸１００、及びスライドピン１０２を支持するための支持穴１３６、１３８、１４０を備え、ケーシング７０の本体７０Ａ側は、対応する支持穴１３０、１３２、１３４を備える。中間軸８６は軸受９０、９２を介して、出力軸１００は軸受９４、９６を介してスライドピン１０２は直接的に、これらの支持穴１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０によって回転自在に支持されている。
【００３２】
なお、図の符号１１０は、ボルト１１０Ａ、ばね１１０Ｂ、ボール１１０Ｃからなるカム軸１１２の位置決め機構であり、カム軸１１２の軸方向の位置決め及び回転抵抗の付与を行なうためのものである。また、符号１５０は、モータ軸６４の回転を制動するブレーキ機構である。
【００３３】
次に、この実施形態に係る電動車いす２０の駆動装置２４の作用を説明する。
【００３４】
ブラシレスモータ２６のモータ軸６４が回転すると、該モータ軸６４の先端に形成されたハイポイドピニオン８２が一体的に回転する。ハイポイドピニオン８２が回転すると、これと噛合しているハイポイドギア８４に伝達され、中間軸８６に直接歯切り形成された２段目ピニオン８８が回転する。２段目ピニオン８８の回転は出力ギア９８に伝達される。
【００３５】
ここで、通常使用時は、ハンドル５２の位置がばね１０４の機能によりスライド体１０６を図２の状態に位置決めしているため、該出力ギア９８の雌スプライン９８Ｂは出力軸１００の雄スプライン１００Ａと噛合しており、出力ギア９８の回転はそのまま出力軸１００（即ち車輪軸３２）の回転となって駆動輪２２を回転させる。
【００３６】
一方、例えば家庭内での移動を行なうときなどにおいては、ブラシレスモータ２６による駆動を行なうよりも運転者が直接手で駆動輪２２を回転させた方が便利なことがある。このようなときに、車輪軸３２（即ち出力軸１００）が２段目ピニオン８８やハイポイドギア８４及びハイポイドピニオン８２を介してモータ軸６４と連結状態にあると、大きな駆動抵抗が発生する。そこで、この場合には、ハンドル５２を回転させることによりカム軸１１２を回転させる。すると、この回転によりスライド体１０６がカム面１０６Ｂを介してスライドピン１０２の軸方向の分力を得ることができ、スライド体１０６は、ばね１０４の付勢力に打ち勝って図２の下方向にスライドし、その係止部１０６Ａを介して出力ギア９８を図２の下方向に摺動させる。この結果、出力ギア９８の雌スプライン９８Ｂと出力軸１００の雄スプライン１００Ａとの噛合が解かれ、出力軸１００（車輪軸３２）はブラシレスモータ２６からの動力伝達系統から外れる。この結果、運転者はこのクラッチ機構１２０の存在により、駆動輪２２を容易に回転させることができる。
【００３７】
ここで、この実施形態に係る電動車いす２０においては、ギヤドモータ３０のモータケーシング６８の内部に装着されたホールＩＣ８０から出力される情報（信号）から、モータ軸６４の回転数（回転状態）を検出する。そのため、モータケーシング６８や減速機ケーシング７０の外部にエンコーダを別途設置することなく、モータ軸の回転状態、即ち電動車いす２０の走行状態を把握することができ、さまざまな走行制御のためのベース情報として利用することができる。したがって、コンパクト性に優れ、且つ耐久性にも優れている。
【００３８】
また、モータがホールＩＣ８０からの情報により電機子コイル（ステータ）７４に流す電流を制御するブラシレスモータであることから、当然にブラシの摩耗がなく寿命も半永久的であり、且つブラシ部分から発生する電気ノイズもないため、走行制御系のコンピュータがより安定的に動作できる。
【００３９】
更に、モータ軸６４に直接形成されているハイポイドピニオン８２及びハイポイドギア８４の組み合せにより、ウォームギアなどに比べて効率良く動力の伝達が可能となり、バッテリーを電源とする電動車いすにとって非常に重要となる省電力性にも優れている。
【００４０】
また、ハイポイドピニオン８２及びハイポイドギヤ８４の組み合せにより、電動車いす２０の車輪軸３２の軸方向にコンパクトな駆動装置２４を実現でき、図示せぬ他側の駆動輪の駆動装置との間にスペースが確保できることから、電動車いす２０を車輪軸３２の軸方向に折り畳むことが可能となる。これは電動車いす２０を運搬するに際し、非常に都合がよい。
【００４１】
また、該クラッチ機構１２０を、出力軸１００に形成された雄スプライン１００Ａに対して、雌スプライン９８Ｂを有する出力ギア９８を出力軸１００に沿って摺動させ、該雄スプライン１００Ａと雌スプライン９８Ｂの噛合、離反を行なわせる構成としているため、クラッチ機構１２０自体の構成が簡易であり、低コスト化が実現できる。
【００４２】
更に、この出力ギア９８の出力軸１００に沿った摺動を、出力軸１００と平行に配置したスライドピン１０２上を摺動可能なスライド体１０６によって実現するようにしたため、スペース的に比較的余裕のある車輪軸３２の上側の空間を有効に利用することができ、車輪軸３２の下側の空間をより大きく確保することができる。そのため、ちょっとした障害物を跨いだ運転ができるようになり、走行の自由度を高めることができる。
【００４３】
また、ブラシレスモータ２６にアキシャルギャップ型のモータを採用することにより、電動車いす２０の駆動輪２２の軸半径方向にコンパクトな駆動装置２４を実現することが可能となる。その結果、電動車いす２０の用途に合わせて様々な付属装置を装着する際に邪魔にならず、又、例えば子供用の電動車いす等、径の小さな駆動輪２２を有する電動車いす２０にも支障なく適用できる。
【００４４】
また、この駆動装置２４においては、ハイポイド減速機２８の出力軸１００がそのまま電動車いす２０の駆動輪２２の車輪軸３２を兼用しているため、駆動輪２２の取付取外しが容易であり、メンテナンスも容易である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
走行態様を何らかの形で制御する電動車いすに用いる駆動装置として、あるいは、当該駆動装置を備えた電動車いすとして適用、あるいは利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る電動車いす用駆動装置の全体正面図
【図２】図１の矢示II−II線に沿う展開断面図
【図３】本発明に係る駆動装置を含む駆動装置の全体図で（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図
【図４】電動車いすの全体右側面図
【符号の説明】
【００４７】
２０…電動車いす
２２…駆動輪
２４…駆動装置
２６…ブラシレスモータ
２８…ハイポイド減速機
５２…ハンドル
６４…モータ軸
６８…モータケーシング
７０…減速機ケーシング
７４…電機子コイル（ステータ）
７６…ロータマグネット（ロータ）
７８…プリント基盤
８０…磁気センサ
８２…ハイポイドピニオン
８４…ハイポイドギア
９８…出力ギア
９８Ａ…２段目ギア（外歯歯車）
９８Ｂ…雌スプライン（内歯歯車）
１００…出力軸
１００Ａ…雄スプライン
１１０…カム軸位置決め機構
１２０…クラッチ機構
１５０…ブレーキ機構
【図１】
2006122289.tif 000003
【図２】
2006122289.tif 000004
【図３】
2006122289.tif 000005
【図４】
2006122289.tif 000006