(57)【要約】【課題】車輪付きの移動体に取り付け、その車輪を回転駆動させるための車輪駆動装置において、移動体への取り付けを容易にする。【解決手段】車輪駆動装置は、腕部２３、腕部２３の一端に設けた支点部、及び腕部２３の他端に設けた重し２４を有する振り子と、上記支点部を中心として上記振り子を回転駆動させる駆動部２１と、駆動部２１での回転駆動を制御する制御部２５と、を備える。制御部２５は、移動体（車椅子１で例示）が進行方向に進むように車輪１３を回転させる場合、進行方向側で重し２４を維持するように駆動部２１を制御することにより、振り子の位置エネルギーを利用して車輪１３を回転駆動させる。【選択図】図４Ａ
2015080312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の車輪を回転駆動させる車輪駆動装置であって、
腕部、該腕部の一端に設けた支点部、及び前記腕部の他端に設けた重しを有する振り子と、
前記支点部を中心として前記振り子を回転駆動させる駆動部と、
該駆動部での回転駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記移動体が進行方向に進むように前記車輪を回転させる場合、該進行方向側で前記重しを維持するように前記駆動部を制御することにより、前記振り子の位置エネルギーを利用して前記車輪を回転駆動させることを特徴とする車輪駆動装置。
【請求項２】
前記駆動部に電源を供給するための蓄電池を備え、
該蓄電池は、前記重しの一部として配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項３】
前記振り子は、前記駆動部による回転駆動を実行しない場合には、重力により前記重しが最下点に位置するように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪駆動装置。
【請求項４】
前記車輪駆動装置は、前記振り子以外についての質量のバランスが、前記車輪の回転軸を中心にして略均等になるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪駆動装置。
【請求項５】
前記移動体は車椅子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪付きの移動体に取り付け、その車輪を回転駆動させるための車輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車椅子、自転車等の車輪付きの移動体が移動のために利用されている。また、そのような移動体に取り付け、移動体の推進を補助するための駆動装置も提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、走行時の直進安定性向上、片流れ・ふらつき等の防止、操作時の安全性向上を図るために、左右独立に駆動されて推進と操舵とに兼用される駆動車輪と、その駆動を行う駆動部とを備えた動力車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２０８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、車椅子等の移動体を電動化することが可能であるが、車輪を回転させるための駆動トルクを作り出すのに車輪を回転保持している移動体の本体（車輪以外）が上記駆動トルクと同等の反力を受けとめる必要があり、必然的に車輪と移動体の本体との間に車輪を駆動させるための駆動部若しくは駆動伝達部を備えなければならなかった。
【０００６】
このため、特許文献１に記載の技術では、既存の車輪を回転して移動する移動体に車輪駆動若しくは伝達部を取り付ける際には、複雑な作業が必要となってくる。例えば、車椅子のように両輪が独立して回転し、且つ車輪の回転軸の外側で簡易な固定用金具により車輪を本体に取り付けるような移動体であっても、固定用金具だけでなく車輪までも外すといった作業も必要になっている。このように、特許文献１に記載の技術では、取り付け作業が困難であり、組立性やサービス性が悪いと言える。
【０００７】
なお、このような課題は、所謂パーソナルモビリティや電動アシスト自転車など、元々動力源を有する移動体にさらに駆動力を付加しようとする場合にも生じうる。
【０００８】
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪付きの移動体に取り付け、その車輪を駆動させるための車輪駆動装置において、移動体への取り付けを容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、移動体の車輪を回転駆動させる車輪駆動装置であって、腕部、該腕部の一端に設けた支点部、及び前記腕部の他端に設けた重しを有する振り子と、前記支点部を中心として前記振り子を回転駆動させる駆動部と、該駆動部での回転駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動体が進行方向に進むように前記車輪を回転させる場合、該進行方向側で前記重しを維持するように前記駆動部を制御することにより、前記振り子の位置エネルギーを利用して前記車輪を回転駆動させることを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記駆動部に電源を供給するための蓄電池を備え、該蓄電池は、前記重しの一部として配置されていることを特徴としたものである。
【００１１】
本発明の第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記振り子は、前記駆動部による回転駆動を実行しない場合には、重力により前記重しが最下点に位置するように取り付けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
本発明の第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段において、前記車輪駆動装置は、前記振り子以外についての質量のバランスが、前記車輪の回転軸を中心にして略均等になるように配置されていることを特徴としたものである。
【００１３】
本発明の第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段において、前記移動体は車椅子であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車輪付きの移動体に取り付け、その車輪を回転駆動させるための車輪駆動装置において、移動体への取り付けを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明に係る車輪駆動装置を取り付け可能な車椅子の一例を示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの車椅子を示す上面図である。
【図２Ａ】図１Ａ，図１Ｂの車椅子に本発明に係る車輪駆動装置を取り付けた例を示す側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの車輪駆動装置付き車椅子を示す上面図である。
【図３Ａ】図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子において取付レバーをロックする前の様子を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａにおける取付レバーの一例を示す拡大図である。
【図４Ａ】図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の一構成例において車輪駆動装置の内部構造を分かりやすくするために外装部分を取り除いた状態を示す側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの車輪駆動装置付き車椅子の上面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの車輪駆動装置付き車椅子における車輪駆動装置の主要部を示す拡大図である。
【図５Ａ】図４Ａの車輪駆動装置付き車椅子を移動させる際の振り子の状態を示す側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く状態を示す側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに続く状態を示す側面図である。
【図６】図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の他の構成例における振り子及び駆動部を示す断面図である。
【図７Ａ】図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の他の構成例において車輪駆動装置の内部構造を分かりやすくするために外装部分を取り除いた状態を示す側面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの車輪駆動装置付き車椅子の上面図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の車輪駆動装置の取り付け箇所を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る車輪駆動装置は、移動体の車輪を回転駆動させるための装置であって、振り子の原理を利用した振り子型の車輪駆動装置である。上記移動体としては、車椅子、一輪車、手押し車、自動車など、様々な車輪付き移動体が挙げられ、本発明に係る車輪駆動装置によりそれらの移動体を自動駆動化することができる。また、本発明に係る車輪駆動装置は、元々電動化された電動車椅子、電動アシスト自転車、パーソナルモビリティなど、元々の動力源を有する移動体にも取り付け可能であり、これによりさらに駆動力を付加することができる。
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る車輪駆動装置について車椅子に取り付ける例を挙げて説明するが、上述のように他の移動体についても同様に適用できる。また、車椅子は、左右独立に回転して推進と操舵とに兼用される車輪を有する例であるが、両輪が繋がれて同時に回転する車輪を備えた移動体にも同様に適用できる。この場合には、両輪について車輪駆動装置を同期させて回転駆動させればよい。また、双方向の回転が可能な車椅子の例に限らず、一方向の回転のみ可能な自転車のような移動体にも、そのような一方向の回転制限を加えるだけで、同様に適用可能である。
【００１８】
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る車輪駆動装置の取り付け例を示すために、図１Ａ，図１Ｂを参照しながら、本発明に係る車輪駆動装置を取り付ける前の既存の車椅子について簡単に説明する。図１Ａは、本発明に係る車輪駆動装置を取り付け可能な車椅子の一例を示す側面図で、図１Ｂは、図１Ａの車椅子を示す上面図である。
【００１９】
図１Ａ，図１Ｂで例示する車椅子１０は、その本体の左右に回転軸１１を有し、回転軸１１を中心にタイヤ付きの車輪１３と、手動で車輪１３を進行方向（前向き又は後向き）に回転駆動させるために車輪１３の外側に付けられたハンドリム１２と、を備えている。その他、車椅子１０は、搭乗者が搭乗するための椅子、搭乗者の足元の位置に一対のキャスタ（自在輪）、搭乗者以外の操作者が車椅子１０を押すためのハンドルなども備えている。
【００２０】
次に、このような車椅子１０に本発明に係る車輪駆動装置の一構成例を取り付けた車輪駆動装置付き車椅子の外観について、図２Ａ〜図３Ｂを参照しながら例示する。図２Ａは、図１Ａ，図１Ｂの車椅子に本発明に係る車輪駆動装置を取り付けた例を示す側面図、図２Ｂは、図２Ａの車輪駆動装置付き車椅子を示す上面図、図３Ａは、図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子において取付レバーをロックする前の様子を示す斜視図、図３Ｂは、図３Ａにおける取付レバーの一例を示す拡大図である。
【００２１】
図２Ａ，図２Ｂで例示する車輪駆動装置付き車椅子１は、ハンドリム１２に車輪駆動装置のカバー１４が取付レバー１４ａによって取り付けられている。カバー１４は、図２Ａで例示するようにハンドリム１２と略同径の外径を有し、図２Ｂで例示するように車軸（車椅子１０の回転軸１１）方向に凸の形状を有する。また、カバー１４は、図３Ｂで例示するように、ハンドリム１２側に平坦部２０を有する。
【００２２】
図２Ａの例では、取付レバー１４ａは周方向に均等に３つ設けられているが、均等で２つ以上設けられていればよい。取付レバー１４ａは、例えば図３Ｂに示すように、取付レバー１４ａの本体にハンドリム１２に向かって回転可能に取り付けられた取付軸１４ｂと、取付軸１４ｂから回転軸１１を中心とする動径方向に延伸する腕部１４ｃと、腕部１４ｃの先端に設けられた凹部１４ｄと、を有する。
【００２３】
取付レバー１４ａは、アンロック状態から図３Ｂの矢印方向に、取付軸１４ｂを中心に腕部１４ｃを回転させ、凹部１４ｄをハンドリム１２に当接させることで、カバー１４とハンドリム１２とを取り付けてロックする。ここで、取付軸１４ｂは。図示しないバネにより回転軸１１の方向に向かって押圧可能に構成しておけば、ハンドリム１２に凹部１４ｄを嵌め易くなる。なお、カバー１４とハンドリム１２との取付機構はこの例に限ったものではなく、ハンドリム１２からカバー１４が容易に外れず、且つ可能な限りハンドリム１２での手動前進／後進の妨げにならないような機構であればよい。また、言及するまでもなく、カバー１４の形状もこの例に限ったものではない。
【００２４】
次に、図４Ａ〜図４Ｃを併せて参照しながら、本発明に係る車輪駆動装置の一構成例における内部構造を説明する。図４Ａは、車輪駆動装置付き車椅子１の一構成例において車輪駆動装置の内部構造を分かりやすくするために外装部分を取り除いた状態を示す側面図、図４Ｂは、図４Ａの車椅子１の上面図、図４Ｃは、図４Ｂの車椅子１における車輪駆動装置の主要部を示す拡大図である。
【００２５】
図４Ａで例示するように、本発明に係る車輪駆動装置は、駆動部２１、振り子の腕部（アーム）２３、駆動部２１での回転駆動を制御する制御部２５、並びに、振り子の重し（重錘）２４を備えている。
【００２６】
駆動部２１は、モータ２１ａを有し、モータ２１ａは駆動軸２１ｂを有し、駆動軸２１ｂを回転駆動させる。そして、この駆動軸２１ｂは、振り子の支点部の中心をなしており、この支点部と腕部２３と重し２４により振り子が構成される。本構成例では、支点部は、駆動軸２１ｂを含めた駆動部２１で構成されているとも言える。
【００２７】
また、駆動部２１がモータ２１ａを有する例を挙げて説明するが、これに限ったものではなく、また電動に限ったものでもなく、支点部を中心として振り子を回転駆動させるものであればよい。また、モータ２１ａの電源は、リチウムイオンバッテリ等の蓄電池から給電されることが好ましい。無論、蓄電池に限ったものではなく、例えば一次電池など、蓄電池以外の電源のみを使用してモータ２１ａに給電するように構成することもできる。
【００２８】
このように、本発明に係る車輪駆動装置は、振り子を用いることを主たる特徴の１つとする。なお、この振り子自体は、基本的に一般的な振り子と同様に、腕部２３、腕部２３の一端に設けた支点部、及び腕部２３の他端に設けた（配した）重し２４を有していればよい。ここで、支点部は、車輪の回転軸１１の回転軸と回転中心が同じになるように、且つ回転軸１１に固定されないように、取り付けられている。
【００２９】
また、図４Ａ〜図４Ｃの構成例では、カバー１４の平坦部２０には、駆動部２１や振り子や制御部２５等をカバー１４内に入れるための穴部２０ａを有する。穴部２０ａは、モータ２１ａの電源を交換又は充電するためにも利用でき、そのための最小限の大きさだけ開口していてもよい。その場合、カバー１４の凸形状の部分に駆動部２１等を取り付けた後に、その凸形状の部分に平坦部２０を固定すればよい。
【００３０】
無論、穴部２０ａを設けず、カバー１４の凸形状の部分に駆動部２１等を取り付けた後に、その凸形状の部分に平坦部２０を固定してもよい。但し、その場合、駆動部２１の動力源（モータ２１ａの電源）を取り替え可能に構成しておくことが望ましい。また、モータ２１ａの電源が蓄電池から供給される構成を採用した場合、充電ケーブルの接続口を平坦部２０又は凸形状の部分に配置しておくとよい。なお、凸形状の部分に太陽光発電モジュールを搭載することもできるが、その場合にはこのような接続口は設けなくてもよい。
【００３１】
そして、本発明の主たる特徴として、制御部２５は、移動体である車椅子１が進行方向（前方向又は後方向）に進むように車輪１３を回転させる場合、常に進行方向側で重し２４を維持するように駆動部２１を制御することにより、上記振り子の位置エネルギー（主に重し２４の位置エネルギー）を利用して車輪１３を回転駆動させる。
【００３２】
上記進行方向側とは、回転軸１１や支点部の中心より進行方向の領域を指す。図４Ａで例示すると、例えば車椅子１が前方向（紙面右方向）に向かうように車輪１３を時計回りに回転させる場合には、重し２４が下を向いた状態から振り子を反時計回りに回転させて、駆動部２１の駆動軸（回転軸）２１ｂより前方向（紙面右方向）に重し２４が常に維持された状態を保つように、駆動部２１が駆動される。
【００３３】
なお、一般的な車輪のように車輪１３が鉛直面内で回転する場合には、振り子の回転面も車輪１３やハンドリム１２の回転面と平行となる。一方で、車輪１３が鉛直面内ではなく鉛直面から若干のキャンバ角をつけてネガティブキャンバで取り付けられている場合には、カバー１４が大きくなるが、振り子自体は鉛直面内で回転するように設ければよい。
【００３４】
制御部２５としては、例えば、上述のような制御内容を実行可能なＩＣ（Integrated Circuit）チップ等が制御基板に搭載されたものが挙げられる。この制御内容は、ＩＣチップ内にプログラムとして記述されていてもよい。また、図４Ａのように制御部２５は腕部２３に固定させてもよいが、制御部２５の固定位置はこれに限らない。
【００３５】
制御部２５で上述のような制御を可能とするために、本実施形態における駆動部２１及び振り子は、振り子が車輪１３の回転方向と反対方向に回転可能なように、且つ駆動部２１により駆動が停止された場合に振り子が車輪１３に対して固定されて同じ回転方向で回転可能なように、取り付ける必要がある。
【００３６】
本構成例では、カバー１４が車椅子１の車輪１３に車輪駆動装置を取り付けるための取付台となり、各カバー１４が車輪１３及びハンドリム１２と一対で回転するようになっている。そして、各カバー１４の凸形状の内側には、図４Ｃで例示したように駆動部２１の取付部２１ｃが固定され、取付部２１ｃには、モータ２１ａの駆動軸２１ｂが固定されている。
【００３７】
このような構成により、駆動軸２１ｂがカバー１４に固定され、結果として、駆動軸２１ｂが車輪１３側に間接的に固定される。よって、駆動が停止された場合に駆動軸２１ｂが車輪１３に固定され、駆動が実行された場合に車輪１３に対してモータ２１ａを回転させることができるようになる。モータ２１ａの回転可能な方向は、車輪１３の回転により地面を進む場合に車輪１３の回転方向とは反対方向にモータ２１ａが回転可能なように決めておけばよい。車輪１３の正逆回転により車椅子１が前後の双方向に進行可能にするには、モータ２１ａも双方向に回転可能に構成しておけばよい。
【００３８】
そして、本構成例では、モータ２１ａの駆動軸２１ｂが上記支点部に相当する。よって、本構成例における支点部は、モータ２１ａの駆動により、回転軸１１と同じ回転中心で、且つ車輪１３が接地している場合でも回転軸１１とは反対方向に回転させることができる上に、駆動が停止された場合には車輪１３に固定されて車輪１３と一緒に同方向に回転させることができる。
【００３９】
上述のような構成により、図４Ａ〜図４Ｃで例示した車輪駆動装置では、モータ２１ａの駆動により、支点部を中心に腕部２３及び重し２４が一体で、車輪１３やハンドリム１２と一対になった取付台（カバー１４）に対して相対的に回転移動させること、つまり車輪１３やハンドリム１２の回転とは独立して回転移動させることができる。そして、腕部２３や重し２４は、車輪１３やハンドリム１２の回転と反対方向に（つまり進行方向側で重し２４を維持するように）回転させることができると共に、モータ２１ａによる回転駆動を停止させることで、上記の相対的な回転移動を停止させることもできる。
【００４０】
そして、本発明では、上述した制御部２５の制御により、駆動部２１が振り子を回転駆動して車輪１３を回転駆動させる。図５Ａ〜図５Ｃを併せて参照しながら、図４Ａ〜図４Ｃで例示した車椅子１を実際に移動させる場合の一例を説明する。図４Ａは、車椅子１の停止状態を示している。図５Ａは、図４Ａの車椅子１を移動させる際の振り子の状態を示す側面図、図５Ｂは、図５Ａに続く状態を示す側面図、図５Ｃは、図５Ｂに続く状態を示す側面図である。
【００４１】
車椅子１を進行方向に進めたい場合、つまり車椅子１を進行方向に進むように車輪１３を回転させたい場合には、図４Ａの状態から図５Ａの状態のように振り子を進みたい方向に振り上げ、最終的に図５Ｂの状態のように略９０°の位置で維持する。これにより重し２４にかかる位置エネルギー（重力加速度）を駆動力として、図５Ｂの状態において時計方向に車輪１３ごと回転させようとする。
【００４２】
制御部２５は、重し２４の位置エネルギーにより車輪１３の回転が開始すると、腕部２３及び重し２４を略９０°の方向に維持されるようにモータ２１ａを制御する。例えば、図５Ｃのようにモータ２１ａが図４Ａ，図５Ａ，図５Ｂの状態から傾いた状態でも、腕部２３及び重し２４を略９０°の方向に維持しておく。
【００４３】
このようにして、駆動部２１により振り子を進行方向側へ回転させて常に進行方向側に重し２４を維持する（維持するように持ち上げる）。これにより車椅子１は常に前進力を持続し、進行方向に加速していく。そして、重し２４の重力加速度と車椅子１の車輪の１３転がり抵抗とのバランスが取れた位置で、車椅子１の車速は一定になる。
【００４４】
また、略９０°を維持することで、車輪駆動装置が最大限の能力で加速を行うことになるが、図５Ａの状態のように図４Ａの状態（停止状態）と図５Ｂの状態（略９０°の状態）との間の位置で、重し２４の位置を維持するように制御することにより、加速度及び速度を制御できる。
【００４５】
車椅子１を前方に進める例を挙げたが、車椅子１を後進させたい場合には、その進行方向側（後進方向であって、図４Ａの状態から左側）に振り子を回転移動させればよい。また、振り子を車椅子１の進行方向とは逆側に回転移動させることにより、前進時のブレーキとして作動させることもできる。
【００４６】
また、ここで例示しているように、双方向の回転が可能な車椅子の例では、振り子は双方向に回転駆動可能（つまり回動可能）としておけばよい。これに対し、一方向の回転のみ可能な自転車のような移動体用の車輪駆動装置では（自転車の場合には少なくとも後車輪については）、進行方向のみ（一方向のみ）に回転可能としておけばよい。但し、ブレーキの役割を持たせるために反対方向にも回転可能にしておくことが好ましい。
【００４７】
以上のように、本発明に係る車輪駆動装置では、車輪１３を回転させるための駆動トルクを作り出すための反力として重し２４の位置エネルギーを利用している。従って、基本的に車椅子１の本体（車輪１３やハンドリム１２以外）に車輪駆動装置を接触させる必要がなく、ハンドリム１２（又は車輪１３）に対してそのままの状態で車輪駆動装置を直接取り付けることができる。よって、本発明では、車椅子１の車輪１３を外すといった作業負担などがなく、車椅子への車輪駆動装置の取り付けが簡略化される。
【００４８】
また、車椅子１のように車輪毎に独立して回転可能な移動体では、両輪（例えば左右の両輪）に取り付けられた振り子を別々に制御することにより、自由に回転及び操舵が可能となり、小回りが利くようになる。
【００４９】
以上では、車椅子の例を挙げたが、例えば自転車のように車輪の回転軸の両側が本体に固定されている場合にも、本発明は効果を奏する。具体的には、そのような場合に本発明に係る車輪駆動装置を取り付けるに際しては、車輪を外す必要はあるものの、車輪駆動装置と本体側との接続に駆動のための制限がないため、車輪駆動装置を車輪側にも直接取り付けた後でその構成物を本体側に取り付ければ済み、作業負担が少なくて済む。
【００５０】
また、図４Ｃでは図示していないが、モータ２１ａの駆動軸２１ｂとは反対側に、車輪１３の回転軸１１の先端を回動可能に取り付ける転がり軸受などの軸受を設け、穴部２０ａを通した回転軸１１の先端をこの軸受けに取り付けることが好ましい。これにより、カバー１４の強度をやや下げても、駆動軸２１ｂの回転中心と回転軸１１の回転中心とがブレないようにすることができる。
【００５１】
また、本発明に係る車輪駆動装置は、図２Ａ〜図５Ｃで例示したように、振り子以外についての質量のバランスが車輪１３の回転軸１１を中心にして略均等になる（どの動径方向でも略均等になる）ように配置されていることが好ましい。なお、このバランスに関し、振り子の重し２４として搭載する構成要素については、振り子に含める。実際、車輪１３に取り付ける構成物は車輪１３の回転によって慣性を受けることになるが、バランスが略均等になっているため、不要なバイブレーション等の発生を防ぐことができる。
【００５２】
無論、振り子自体も、質量のバランスが回転面を挟んで車体側と非車体側とで略線対称になるように配置されていることが好ましい。これにより、不要なバイブレーション等の発生を防ぐことができる。
【００５３】
また、本発明に係る車輪駆動装置は、図示しない操作部を設け、その操作部からのユーザ操作により駆動のＯＮ／ＯＦＦや速度制御が可能に構成しておくことが好ましい。特に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等のワイアレスな方式を利用して操作部を構成することが好ましい。
【００５４】
これにより、車輪駆動装置の制御部２５や駆動部２１との配線を気にすることなく、操作部を搭載でき、その操作部により自由にユーザ操作が可能になる。また、この操作部において、ＧＰＳ（Global Positioning System）ナビケーションシステムを搭載しておき、予め決められたルートを案内して走行するようなことも可能である。
【００５５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、回転駆動停止時には振り子が駆動部２１に固定されたままであることを前提に説明した。本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態において、回転駆動停止時にこの固定を解除するように構成する。本実施形態に関し、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
【００５６】
本実施形態における振り子は、駆動部２１による回転駆動を実行しない場合には（つまり回転駆動をかけない時には）、図４Ａで例示した状態のように、重力により重し２４が最下点に位置するように取り付けられている。
【００５７】
そのためには、回転駆動を実行する場合、制御部２５の制御により振り子と駆動部２１とが連結され、回転駆動を実行しない場合、制御部２５の制御により振り子と駆動部２１との連結が切れるように構成すればよい。
【００５８】
このような機構の詳細については既存の技術を採用すればよいため別途図示しない。図４Ｃを参照しながらその一例を説明すると、例えばモータ２１ａ本体とその駆動軸２１ｂとが回転駆動時にはロックされて駆動軸２１ｂが回転可能となり、非回転駆動時にはそのロックが外されモータ２１ａ本体に対して駆動軸２１ｂが自由に回転するように構成すればよい。例ええば前進のみに対応させる場合にはワンウェイクラッチを使用するなどしてもよい。ここで例示するようにロック／アンロックを切り替えるロック機構を設けることで、連結／非連結を切り替えることができる。
【００５９】
これにより、車椅子１の車輪１３がフリーで回転することになって慣性による走行が可能となり、消費電力を押さえることが可能となる。例えば、図示しない操作部からのユーザ操作により駆動のＯＮ／ＯＦＦや速度制御が可能に構成しておけば、ユーザ操作により回転駆動停止が指示された状態で、このような慣性による走行や手動での走行も可能となる。
【００６０】
（第３の実施形態）
第１，第２の実施形態では、蓄電池の配置については特に言及していなかった。本発明の第３の実施形態に係る車輪駆動装置は、第１又は第２の実施形態において、駆動部２１に電源を供給するための蓄電池を備えることを前提とすると共に、その蓄電池の配置に主たる特徴を有する。
【００６１】
本実施形態の車輪駆動装置の構成例について、図６を参照しながら説明する。図６は、図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の他の構成例における振り子及び駆動部を示す断面図である。本実施形態に関し、第１の実施形態や第２の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
【００６２】
図６で例示する振り子は、支点部３１ｅ、腕部３３、及び重し３４を備え、これらはそれぞれ第１の実施形態における支点部、腕部２３、及び重し２４に対応する部位である。そして、本実施形態に係る車輪駆動装置は、第１の実施形態の駆動部２１に対応する駆動部として、駆動軸３１ｂをもつモータ３１ａ、駆動軸３１ｂに取り付けられたギア３１ｃ、支点部３１ｅに固定されたギア３１ｆ、及びギア３１ｃ，３１ｆ間を渡す駆動伝達ベルト３１ｇを有する。
【００６３】
図６に示すように、例えばモータ３１ａが駆動軸３１ｂを反時計回りに回転させて駆動伝達ベルト３１ｇを矢印の方向に回転させることで、振り子を白抜きの矢印の方向に回転させることができる。
【００６４】
また、上記の駆動部は、駆動軸３１ｂとギア３１ｃとの間に、第２の実施形態で説明したロック／アンロックを切り替えるためのロック機構３１ｄを有する。ロック機構３１ｄの詳細については既存の技術を採用すればよいため別途図示しないが、回転駆動を実行する場合には、ロック機構３１ｄにより駆動軸３１ｂに対してギア３１ｃがロックされた状態に制御され、回転駆動を実行しない場合には、ロック機構３１ｄにより駆動軸３１ｂに対してギア３１ｃが離れた状態に制御され、振り子とモータ３１ａとの連結が切れるように構成しておけばよい。なお、このようなロック機構は、この例に限らず、例えばギア３１ｆと支点部３１ｅとの間に設けることもできる。
【００６５】
そして、本実施形態は、その主たる特徴として、駆動部の電源としての蓄電池３２が重し３４の一部として配置されている。さらに、図６で例示したように、重し３４には駆動部の主要部（この例では駆動部本体であるモータ３１ａ）や制御部３５も配置されることが好ましい。制御部３５は、第１の実施形態における制御部２５と同様に、車椅子１が進行方向（前方向又は後方向）に進むように車輪１３を回転させる場合、常に進行方向側で重し３４を維持するようにモータ３１ａを制御することにより、振り子の位置エネルギー（主に重し３４の位置エネルギー）を利用して車輪１３を回転駆動させる。
【００６６】
このような制御を可能とするためには、図４Ｃで説明すると、支点部３１ｅは、駆動軸２１ｂの位置に相当する位置に配置され、カバー１４の取付部２１ｃに固定されていればよい。これにより、振り子が車輪１３の回転方向と反対方向に回転可能なように、且つモータ３１ａ等の駆動部により駆動が停止された場合に振り子が車輪１３に固定されて同じ回転方向で回転可能になる。
【００６７】
振り子の重しは、位置エネルギーを稼ぐために重量が必要であり、そのための駆動用のモータや蓄電池など比較的重量物となるものを含めると、車輪駆動装置そのものが重くなってしまい、取り付け作業に力を要することや消費電力が増えることが懸念される。しかし、本実施形態のように、重し自体をそれら重量物で構成することにより全体としての重量を軽減することができる。この効果は、上述したように重し３４に必要な構成物のうち可能な限りを含めることでより顕著になる。
【００６８】
なお、蓄電池以外の一次電池等を動力源とした場合にも、本実施形態と同様、重し２４に動力源を含めて構成することが好ましい。
【００６９】
（第４の実施形態）
第１の実施形態では、カバー１４に駆動部２１を固定することで駆動部２１を間接的に車輪の回転軸１１に固定したことを前提に説明した。本発明の第４の実施形態では、第１の実施形態において、駆動部を車輪１３の回転軸１１に直接固定するように構成する。
【００７０】
但し、本実施形態では、回転軸１１が、車輪１３及びハンドリム１２に固定され、且つ本体側で玉軸受等により自由に回動可能なように取り付けられているものとする。なお、第１〜第３の実施形態では、そのような取付方法に限らず、回転軸１１が本体側に固定され、且つ車輪１３及びハンドリム１２に玉軸受等により自由に回動可能なように取り付けられている場合でも適用できる。
【００７１】
本実施形態の車輪駆動装置の構成例について、図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。図７Ａは、図２Ａ，図２Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の他の構成例において車輪駆動装置の内部構造を分かりやすくするために外装部分を取り除いた状態を示す側面図、図７Ｂは、図７Ａの車輪駆動装置付き車椅子の上面図、図７Ｃは、図７Ｂの車輪駆動装置付き車椅子の車輪駆動装置の取り付け箇所を示す拡大図である。本実施形態に関し、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
【００７２】
図７Ａ〜図７Ｃで例示する車輪駆動装置付き車椅子１は、車輪駆動装置として、駆動部２１に対応する駆動部４１と、振り子の支点部４２と、振り子の腕部２３と同様の腕部４３と、制御部２５と同様に駆動部４１での回転駆動を制御する制御部４５と、振り子の重し４４と、を有している。なお、図７Ｃでは、平坦部２０は省略して描いているが、この構成例においても、第１の実施形態と同様にカバー１４の平坦部２０には穴部２０ａを設けておいてもよい。
【００７３】
駆動部４１は、固定部４１ｄにより車輪１３の回転軸１１に固定されており、モータ４１ａを有し、モータ４１ａは駆動軸（回転軸）４１ｂを有する。モータ４１ａも固定部４１ｄ及び駆動部４１の筐体を介して回転軸１１に固定されている。
【００７４】
さらに、駆動部４１は、駆動軸４１ｂの先端に二股に分かれ、それらにより振り子の支点部４２の外側を狭持して固定する固定部４１ｃを有する。また、支点部４２は、回転軸１１と同軸で円筒状に形成され、回転軸１１をその円筒の内側に挿通させた状態で、固定部４１ｃにより固定されている。支点部４２を構成する円筒の内側には、挿通させた回転軸１１が支点部４２に対して回動可能なように玉軸受（ボールベアリング）４２ａが設けられている。また、回転軸１１は、円筒の内側を挿通させた状態で、固定部４１ｄにより駆動部４１の筐体を介してモータ４１ａに固定されていることになる。
【００７５】
このような構成によっても、第１の実施形態と同様に、駆動部４１及び振り子は、振り子が車輪１３の回転方向と反対方向に回転可能なように、且つ駆動部４１により駆動が停止された場合に振り子が車輪１３に駆動部４１を介して間接的に固定されて同じ回転方向で回転可能に取り付けることができる。そして、制御部４５は、車椅子１が進行方向（前方向又は後方向）に進むように車輪１３を回転させる場合、常に進行方向側で重し４４を維持するように駆動部４１を制御することにより、上記振り子の位置エネルギー（主に重し４４の位置エネルギー）を利用して車輪１３を回転駆動させる。
【００７６】
また、本実施形態においても、第３の実施形態でも説明したようなロック機構を設けることで、第２の実施形態の適用は可能である。また、本実施形態でも第３の実施形態を適用し、図７Ａ〜図７Ｃの構成例において重し４４にモータ４１ａ及びその電力供給源となる蓄電池を配するようにすることができる。簡単に説明すると、重し４４側に設けたモータに、腕部４３内部に設けた２つのクランクシャフトを接続し、モータの回転運動を上下運動に変換して再度回転運動に戻すなどの機構を設ければよい。これにより、駆動部のうち少なくともモータは重し４４側に含めることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…車輪駆動装置付き車椅子、１０…従来の車椅子、１１…回転軸、１２…ハンドリム、１３…車輪、１４…カバー、１４ａ…取付レバー、１４ｂ…取付レバーの取付軸、１４ｃ…取付レバーの腕部、１４ｄ…取付レバーの凹部、２０…平坦部、２０ａ…穴部、２１，４１…駆動部、２１ａ，３１ａ，４１ａ…モータ、２１ｂ…モータの駆動軸（支点部）、２１ｃ…モータの回転軸の取付部、２３，３３，４３…腕部、２５，３５，４５…制御部、３１ｂ，４１ｂ…モータの駆動軸、３１ｃ，３１ｆ…ギア、３１ｄ…ロック機構、３１ｅ，４２…支点部、３１ｇ…駆動伝達ベルト、３２…蓄電池、４１ｃ…支点部用の固定部、４１ｄ…回転軸用の固定部、４２ａ…玉軸受。
【図１Ａ】
2015080312.tif 000003
【図１Ｂ】
2015080312.tif 000004
【図２Ａ】
2015080312.tif 000005
【図２Ｂ】
2015080312.tif 000006
【図３Ａ】
2015080312.tif 000007
【図３Ｂ】
2015080312.tif 000008
【図４Ａ】
2015080312.tif 000009
【図４Ｂ】
2015080312.tif 000010
【図４Ｃ】
2015080312.tif 000011
【図５Ａ】
2015080312.tif 000012
【図５Ｂ】
2015080312.tif 000013
【図５Ｃ】
2015080312.tif 000014
【図６】
2015080312.tif 000015
【図７Ａ】
2015080312.tif 000016
【図７Ｂ】
2015080312.tif 000017
【図７Ｃ】
2015080312.tif 000018