【手続補正書】
【提出日】平成19年8月28日(2007.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  フレームに回転可能に接続された少なくとも１個の駆動輪を含むモータ動力補助車両に使用する変速系統において、
使用者から入力された力を受取る動力入力装置と、
前記動力入力装置を前記駆動輪と接続し、かつ前記動力入力装置によって受取られた入力された力を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成された変換器に作動関連した第１の歯車組立体と、
モータに作動関連しかつ該モーターを前記駆動輪と接続する第２の歯車組立体と、
前記モータあるいは駆動輪のいずれかの運動を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成されたセンサと、
前記センサと変換器とに電気的に接続された制御装置であって、少なくとも１個のプログラム化された関数の一つに基いて制御信号を計算しかつ該制御信号をモータに出力するために、センサからの出力信号と変換器からの出力信号とを受取るように構成された制御装置とを含むことを特徴とする変速系統。
【請求項２】  前記制御装置が、
前記の少なくとも１個のプログラム化された関数の一つを使用して変換器信号から制御信号を決定する計算装置と、
前記モータの速度と方向とを制御するよう電圧と極性とを包含する制御信号を前記モータに伝送するために前記計算装置に電気的に接続されたモータドライバとを含むことを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項３】  前記モータドライバが、
前記モータの速度を制御するために前記電圧を発生させるデジタルからアナログへの変換器と、
前記モータの方向を制御するために極性を決定するＨブリッジ回路とを含むことを特徴とする請求項２に記載の変速系統。
【請求項４】  前記計算装置がマイクロプロセッサであることを特徴とする請求項２に記載の変速系統。
【請求項５】  前記制御装置が更に、前記の少なくとも１個のプログラム化された関数を記憶するためのメモリを含むことを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項６】  前記メモリが電気的に消去可能なプログラム化可能な読み出し専用メモリであることを特徴とする請求項５に記載の変速系統。
【請求項７】  前記第１の歯車組立体が約０．５から２．０の間の減速比を有する逓減減速機を含むことを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項８】  前記第２の歯車組立体が約１８：１の減速比を有する２段減速機を含むことを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項９】  センサの出力信号がエラー修正プログラムに作動関連していることを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項１０】  前記制御装置が、外部コンピュータであって、少なくとも１個の入力／出力ポートを有し、関数型入力（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｉｎｐｕｔ）を受取ってかつ該制御装置にプログラム化された関数を出力するように構成されている外部コンピュータと、作動関連していることを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項１１】  前記の少なくとも１個の入力／出力ポートが赤外線ポートを含むことを特徴とする請求項１０に記載の変速系統。
【請求項１２】  前記制御装置がユーザインタフェースと作動関連しており、
該インタフェースが、
プログラム化された関数を選択するスイッチと、
その選択された関数を識別するディスプレイとを含むことを特徴とする請求項１に記載の変速系統。
【請求項１３】  フレームに回転可能に接続された少なくとも１個の駆動輪を含むモータ動力補助車両に使用する変速系統において、
使用者からの第１の入力された力を受取る動力入力装置と、
前記入力装置を前記駆動輪に作動接続する歯車組立体と、
前記駆動輪に第２の力を提供するよう前記歯車組立体と作動関連しているモータと、
使用者の入力した力を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成された変換器と、
モータあるいは駆動輪のいずれかの運動を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成されたセンサと、
前記センサと変換器とに電気的に接続された制御装置であって、少なくとも１個のプログラム化された関数のひとつに基いて制御信号を計算しかつ該制御信号をモータに出力するために、センサからの出力信号と変換器からの出力信号とを受取るように構成されている制御装置とを含むことを特徴とする変速系統。
【請求項１４】  フレームに回転可能に接続された少なくとも１個の駆動輪を含む車椅子に使用する変速系統において、
ハンドリムと、使用者によって該ハンドリムに加えられた力を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成された変換器とに、作動関連した第１の歯車組立体と、
モータに作動関連した第２の歯車組立体と、
前記モータあるいは駆動輪のいずれかの運動を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成されたセンサと、
前記センサと変換器とに電気的に接続された制御装置であって、少なくとも１個のプログラム化された関数の一つに基いて制御信号を計算しかつ該制御信号をモータに出力するために、前記センサからの出力信号と前記変換器からの出力信号とを受取るように構成された制御装置とを含むことを特徴とする変速系統。
【請求項１５】  前記制御装置が、
前記の少なくとも１個のプログラム化された関数の一つを使用して前記変換器の信号から制御信号を決定する計算装置と、
前記モータの速度と方向とを制御するために電圧と極性とを含む制御信号を前記モータに伝送するよう前記計算装置に電気的に接続されているモータドライバとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の変速系統。
【請求項１６】  前記計算装置がマイクロプロセッサであることを特徴とする請求項１５に記載の変速系統。
【請求項１７】  前記モータドライバが、
前記モータの速度を制御するために前記電圧を発生させるデジタルからアナログへの変換器と、
前記モータの方向を制御するために極性を決定するＨブリッジ回路を含むことを特徴とする請求項１５に記載の変速系統。
【請求項１８】  前記制御装置が更に前記少なくとも１個のプログラム化された関数を記憶するメモリを含むことを特徴とする請求項１４に記載の変速系統。
【請求項１９】  前記メモリが電気的に消去可能であるプログラム化可能な読み出し専用メモリであることを特徴とする請求項１８に記載の変速系統。
【請求項２０】  少なくとも１個の入力／出力ポートを有し、関数型入力を受取り、プラグラム化された関数を制御装置に出力するように構成された外部コンピュータを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の変速系統。
【請求項２１】  前記の少なくとも１個の入力／出力ポートが赤外線ポートを含むことを特徴とする請求項２０に記載の変速系統。
【請求項２２】  前記制御装置がユーザインタフェースと作動関連しており、前記インタフェースが、
プログラム化された関数を選択するスイッチと、
選択された関数を識別するディスプレイとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の変速系統。
【請求項２３】  フレームに回転可能に接続された少なくとも１個の駆動輪を含む車椅子に使用する変速系統において、
使用者からの第１の入力された力を受取るように構成されたハンドリムと、
前記ハンドリムを前記駆動輪に作動接続する歯車組立体と、
前記駆動輪に第２の力を提供するよう前記歯車組立体に作動関連したモータと、
入力された使用者による力を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成された変換器と、
前記モータあるいは駆動輪の運動を指示する少なくとも１個の信号を出力するように構成されたセンサと、
前記センサと変換器とに電気的に接続された制御装置であって、前記の少なくとも１個のプログラム化された関数の一つに基いて制御信号を計算しかつ該制御信号を前記モータに出力するように、前記センサからの出力信号と前記変換器からの出力信号とを受取るように構成された制御装置とを含むことを特徴とする変速系統。
【請求項２４】  車椅子（１０）の駆動輪（１８）を駆動する駆動組立体において、
使用者によってトルクが加えられるハンドリム（２２）と、
前記ハンドリムを支持し、前記駆動輪のハブ（２６）を通して共軸関係で延びているハンドリムのシャフト（２８）と、
前記ハブに共軸線関係で固定された被動要素（５０）を駆動するモータ（２４）と、
前記ハンドリムが前記駆動輪を駆動しうるようにするために前記ハンドリムシャフトを前記駆動輪のハブに作動接続する歯車組立体（２３）と、
使用者によって加えられたトルクを指示するパラメータを測定し、前記モータを制御するために使用する出力を提供するように前記歯車組立体に結合されたセンサ（４７）とを含むことを特徴とする駆動組立体。
【請求項２５】  各々軸線と、使用者から駆動トルクを受取る共軸線関係のハンドリム（２２）とを有する第１と第２の駆動輪（１８）と、
第１と第２の駆動輪の各々に対して、
モータ（２４）と、
前記モータが前記駆動輪を駆動できるように前記モータを駆動輪に結合し、前記ハンドリムが同時に前記駆動輪を駆動しうるように関連のハンドリムを前記駆動輪に結合する伝動組立体（２３）と、
車椅子の所望の原動力を規定する少なくとも１個の制御マップとプログラム化され、かつ所望の質量パラメータと所望の抗力パラメータとにプログラム化された制御システムであって、所望の速度を決定し、かつ実際の速度と所望の速度との間のエラー成分を低減するようモータを制御するために前記の制御マップと前記使用者からの前記駆動トルクと実際の速度との測定された値とを利用する制御システムとを含むことを特徴とする車椅子（１０）。
【請求項２６】  前記抗力のパラメータがクーロン緩衝パラメータからなることを特徴とする請求項２５に記載の車椅子。
【請求項２７】  前記抗力のパラメータが更に直線緩衝パラメータを含むことを特徴とする請求項２６に記載の車椅子。
【請求項２８】  前記の所望の速度が、
第１の定数で乗算した測定されたハンドリムのトルクと、
第２の定数で乗算した所望の速度の負と、
第３の定数で乗算した所望の速度の符号の負との、反復積分（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に応答して発生することを特徴とする請求項２６に記載の車椅子。
【請求項２９】  駆動輪（１８）と、
使用者から駆動トルクを受取る入力手段（２２）と、
モータ（２４）と、
モータが駆動輪を駆動しうるようにするために前記モータを駆動輪に結合し、前記入力手段が前記駆動輪を同時駆動しうるようにするために前記入力手段を駆動輪に結合する伝動組立体（２３）と、
車両の所望の原動力を規定する少なくとも１個の制御マップとプログラム化され、かつ所望の質量パラメータおよび所望の抗力パラメータとにプログラム化された制御システムであって、所望の速度を決定するために前記制御マップおよび前記使用者からの前記駆動トルクと実際の速度の測定値とを利用し、前記の実際の速度と前記の所望の速度との間のエラー成分を低減するために前記モータを制御するよう単軸の速度サーボループを採用している制御システムとを含むことを特徴とする動力補助車両（１０）。
【請求項３０】  前記の所望の速度が、
第１の定数で乗算した測定された使用者が加えたトルクと、
第２の定数で乗算した所望速度の負の符号との反復積分に応答して発生することを特徴とする請求項２９に記載の車両。
【請求項３１】  前記の所望の速度が、
第１の定数で乗算した測定された使用者が加えたトルクと、
所望の速度の関数によって提供される緩衝効果との反復積分に応答して発生することを特徴とする請求項２９に記載の車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図２から図６までを参照すれば、第１の歯車組立体は使用者によって加えられた力の入力と関連する逓減減速装置（ｓｔｅｐ−ｄｏｗｎ  ｇｅａｒ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）である。この第１の歯車組立体はハンドリム小組立体と変速小組立体（ｃｈａｎｇｅ  ｇｅａｒ  ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｙ）とを含む。ハンドリム小組立体はハンドリム２２（図１）と、ハンドリムシャフト２８と、ハンドリム歯車４０とからなる。変速小組立体（図２）は変速歯車４２と、変速歯車シャフト４４と、変速歯車ピニオン４６とからなる。変換器４７が変速歯車シャフト４４に配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図２から図５までを参照すれば、第２の歯車組立体はモータによって加えられる力の入力と関連しており、モータ２４と、ロータ５８と、モータピニオン６０と、中間歯車６２と、中間歯車ピニオン６６と、中間シャフト６８とを含む。モータ２４は使用者によって加えられた力を補強する電子的に制御された動力補助を提供する。モータ２４によって提供された力は、平歯車を有することが好ましい２段減速機４１を介して伝達される。好適実施例において、モータ２４はブラシレスＤＣサーボモータである。また、減速比は約１８：１である。図２に示すように、モータ２４はモータハウジング３８と歯車ハウジング３５との間に収容されている。高性能で低摩擦のモータと小さい減速比（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）とを組み合わせることによって、バッテリが消耗したり、システム故障が発生したときにありうることであるが、モータ２４が給電されていないときの駆動伝達装置の抗力を最小とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この概念を実行するために（図１０）、ＣＰＵ５６は変換器４７からのトルク入力と、（使用された場合）インタフェース８０からの指令入力と、センサ７４からの速度入力とを受取る。それに応答して、ＣＰＵ５６はモータ駆動装置８２を介してモータ２４へ制御信号を出力する。ＣＰＵ５６は関連のメモリ装置を有するＰＣベースのコンピュータ７０を使用することによってプログラム化されることが好ましい。コンピュータにはこれらの制御マップを特定し、ＣＰＵ５６にダウンロードするための設計ツールが常駐している。赤外線（ＩＲ）リンク８３がＣＰＵ５６と外部のコンピュータ７０との間のデータ転送を促進する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
各種の制御マップは使用者とＣＰＵとの間のインターフェース８０（図７および図１１）の使用によって使用者がアクセスすることができる。インターフェース８０にはＣＰＵに予めプログラムされている各種の制御マップの間で使用者が選択できるようにするスイッチ９０が設けられている。インタフェース８０はまた、どの制御マップが使用者によって選択されたかを指示するために使用される一連のＬＥＤｓ７８からなるディスプレイを有しうる。その他の状態データと共にこの情報を表示する液晶装置のような代替的なディスプレイ（図示せず）がＬＥＤｓの代わりに、あるいはそれに追加して使用しうる。（ＩＲ）ポート８３（図７に示す）はそのようなデータをアップロードし、また制御マップおよびその他のソフトウエアをダウンロードするためにＰＣベースの要素７０との通信を容易にする。前述のように、その他のデータリンクをＩＲポートの代わりに使用してもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
一旦ユーザが所望の制御マップを選択すると、ＣＰＵは所望のシステム出力を計算する状態となっている。所望の車輪速度ωd（図８）の計算は以下のアルゴリズムに基いて行われる。
2003517808.tif 000001
前記の公式において、Ｎ1はハンドリム２２と外側駆動輪１８との間の変速比であり、ｍは当該システムの所望の質量であり、Ｂ1は所望の直線緩衝（ｌｉｎｅａｒ  ｄａｍｐｉｎｇ）であり、Ｂ2は所望のクーロン緩衝（ｃｏｕｌｏｍｂ  ｄａｍｐｉｎｇ）であり、ωdは時間に関する第１の導関数（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）（１／ｓ、図１０）をあらわす。前述の公式により、本発明は特定の慣性と所定の抗力（直線およびクーロンの摩擦の組み合わせ）から車椅子状のシステムと模擬するような構造とされ、かつ調整されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003517808.tif 000002
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2003517808.tif 000003
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2003517808.tif 000004
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2003517808.tif 000005
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2003517808.tif 000006
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2003517808.tif 000007