(57)【要約】      （修正有）【課題】車椅子またはカートなどの輸送ツールに適用する無指向性車輪を含む後輪駆動装置を提供する。【解決手段】無指向性車輪Ｂは、両端に開口を有し、中空ハブの両端開口にそれぞれエンドキャップが固定され、ハブ内に電動駆動機構が設けられ、電動駆動機構の両端はエンドキャップを貫通して支持され、ハブには円周方向に沿って少なくとも２列のローラーが移動可能に組み立てられる。後輪駆動装置Ａは、ハウジング５０の一端にハウジングに沿って軸方向に延びる支持アーム５１が対称に設けられ、無指向性車輪が２つの支持アームの間の空間内に設置され、電動駆動機構の両端がそれぞれ支持アームに接続し、ハウジングの他端は輸送ツールの後部にヒンジ接続される。無指向性車輪は重力により地面と接触し、ハウジング内にバッテリと、電動駆動機構のコントローラを含む。【選択図】図３
0003216935.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
無指向性車輪を含む後輪駆動装置であって、
前記無指向性車輪は、両端に開口を有し、かつ中空のハブを含み、ハブの両端開口にそれぞれエンドキャップが固定され、ハブ内に該ハブを回転させる電動駆動機構が設けられ、電動駆動機構の両端はそれぞれエンドキャップを貫通し、エンドキャップ上で支持され、ハブの円周上に該ハブの円周方向に沿って配置された少なくとも２列のローラーが移動可能に組み立てられ、
さらに、
ハウジングであって、前記ハウジングの一端に前記ハウジングに沿って軸方向に延びる２つの支持アームが対称に設けられ、２つの支持アームの間に組み立て空間が形成され、前記無指向性車輪が２つの支持アームの間の組み立て空間内に設置され、電動駆動機構の両端はそれぞれ支持アームに接続し、ハウジングの他端は輸送ツールの後部にヒンジ接続するために用いられ、無指向性車輪が重力によって地面と接触するように構成された、ハウジングと、
ハウジング内に設けられるバッテリと、
ハウジング内に位置し、かつバッテリと電気的に接続するコントローラであって、前記コントローラの出力端が電動駆動機構に電気的に接続されるコントローラを含む、
ことを特徴とする後輪駆動装置。
【請求項２】
前記コントローラは、輸送ツールの運転速度に応じて、電動駆動機構に必要な動作電流を取得して、運転する輸送ツールへの補助駆動力を制御するように構成された、
ことを特徴とする請求項１に記載の後輪駆動装置。
【請求項３】
前記エンドキャップの内壁面上に複数の磁性鋼が設けられ、
前記コントローラは、
バッテリの入力電圧を多種の動作電圧に変換する直流電源と、
電動駆動機構上に取り付けられたホール検出モジュールであって、手動で輸送ツールに運転速度を付与する時、無指向性車輪を地面との摩擦下で回転させ、回転している無指向性車輪のエンドキャップ上の複数の磁性鋼を検出するホール検出モジュールと、
プロセッサであって、ホール検出モジュールに提供された検出信号に応じて、無指向性車輪の前記摩擦下での回転速度を算出し、輸送ツールの現在の運転速度を取得し、かつ前記回転速度をプロセッサ内に設定された閾値と比較し、比較の結果、前記回転速度がプロセッサ内に設定された閾値以上である場合に、電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を送信するプロセッサと、
駆動器であって、プロセッサからの指令信号を受信し、直流電源が出力した直流電流を、非正弦波交流電流に変換して電動駆動機構に供給する駆動器を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の後輪駆動装置。
【請求項４】
比較の結果、前記回転速度がプロセッサ内に設定された閾値より小さい場合、プロセッサは電動に必要な動作電流を切断する指令信号を送信する、
ことを特徴とする請求項３に記載の後輪駆動装置。
【請求項５】
前記ホール検出モジュールは、磁性鋼の磁場の方向を検出して異なる波形信号を出力して、無指向性車輪が順方向回転か逆方向回転にあるかを決定するために使用されるホールセンサを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の後輪駆動装置。
【請求項６】
前記ホールセンサの幅および高さで取り囲まれた表面は磁性鋼の磁場に垂直である、
ことを特徴とする請求項５に記載の後輪駆動装置。
【請求項７】
手動による輸送ツールの前記運転速度が、プロセッサが電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を満たす時、プロセッサは輸送ツールの現在の運転速度に応じて、該プロセッサ内に予め設定された複数の駆動速度から１つの駆動速度を選択して輸送ツールを駆動する、
ことを特徴とする請求項４に記載の後輪駆動装置。
【請求項８】
前記コントローラは、さらに制御スイッチを含み、
前記制御スイッチは、プロセッサに電気的に接続し、プロセッサに最高駆動速度を制限する少なくとも１つの指令信号を送信するために用いられる、
ことを特徴とする請求項４に記載の後輪駆動装置。
【請求項９】
前記制御スイッチは、ボタンスイッチまたはリモートコントローラである、
ことを特徴とする請求項４に記載の後輪駆動装置。
【請求項１０】
さらに、輸送ツール取り付け後輪のリアポールに接続される接続装置を含み、ハウジングの他端が接続装置上にヒンジ接続した後、無指向性車輪が地面と接触するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の後輪駆動装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、車椅子またはカートなどの輸送ツールに適用可能な後輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車椅子はリハビリにおいて重要なツールであり、身体障害者のための輸送手段であるだけでなく、車椅子を使用して運動を行い、社会活動に参加できる。このため、車椅子の柔軟性に対する要求がますます高まっている。
【０００３】
従来の無指向性車輪は外力によって駆動され、車輪の方向を変えて動く必要がある。さらに、外力により動きの方向を変える時に、車輪には車輪の方向を調整するプロセスが必要となり、使用しにくい。また、荷重の方向により車輪が車輪の中心からずれ、車輪フレームが偏心トルクを発生し、操縦安定性が損なわれ、耐用年数にも影響を及ぼす。
【０００４】
上記課題の解決を目的として、実用新案ＣＮ２０４３５２０５２Ｕには、図１に示す電動車椅子が開示されている。該電動車椅子の前輪２は無指向性の車輪であり、ハブ２−１、従動輪２−２、およびハブ２−１と一体に設計された２列の「Ｙ」字形突起を含む。任意の列の「Ｙ」字形突起は、同じ円周上に分布された複数の「Ｙ」字形突起２−３で構成され、２列の「Ｙ」字形突起は、互い違いに配置される。従動輪２−２は、「Ｙ」字形突起２−３に開設された穴内に取り付けられ、２つの隣接する「Ｙ」字形突起２−３の間に１つの従動輪２−２が対応して設けられる。そして、１列の「Ｙ」字形突起上の任意の「Ｙ」字形突起は、別の列の「Ｙ」字形突起の２つの「Ｙ」字形突起に面する。
【０００５】
上記無指向性車輪は、車椅子の前輪または後輪に用いられ、ハブの円周方向に沿って配置された２列のローラーは互い違いに配置されている。しかし、ローラーを支持するＹ字形突起上に不連続部があるため、走行中に車椅子に変動が生じ、上下に揺れる可能性があり、車椅子の快適性を低減させる。
【考案の概要】
【０００６】
本考案の目的は、車椅子またはカートなどの小型輸送ツールの後部に組み立てられ、かつ輸送ツールの快適性に影響を与えない後輪駆動装置を提供することである。
上記技術的課題を解決する技術的解決手段は以下のとおりである。
【０００７】
すなわち、本考案では、以下の後輪駆動装置を提供する。無指向性車輪を含み、該無指向性車輪は、両端に開口を有し、かつ中空のハブを含み、ハブの両端開口にそれぞれエンドキャップが固定され、ハブ内に該ハブを回転させる電動駆動機構が設けられ、電動駆動機構の両端はそれぞれエンドキャップを貫通し、かつエンドキャップ上に支持され、ハブの円周上に該ハブの円周方向に沿って配置された少なくとも２列のローラーが移動可能に組み立てられる。
さらに、
【０００８】
ハウジングであって、ハウジングの一端に該ハウジングに沿って軸方向に延びる支持アームが対称に設けられ、２つの支持アームの間に組み立て空間が形成され、無指向性車輪が２つの支持アームの間の組み立て空間内に入った後に、電動駆動機構の両端はそれぞれ支持アームに接続し、ハウジングの他端は輸送ツールの後部にヒンジ接続するために用いられ、無指向性車輪は重力によって地面と接触するハウジングと、
ハウジング内に設けられるバッテリと、
【０００９】
ハウジング内に位置するコントローラであって、バッテリと電気的に接続し、上記コントローラの出力端は電動駆動機構に電気的に接続するコントローラと、を含む。
【００１０】
本考案の利点は以下のとおりであり、輸送ツール上に本考案の後輪駆動装置を取り付けた後に、背景技術における輸送ツールのように、無指向性車輪を輸送ツールの前輪として使用する必要はない。その代わりに、無指向性車輪とハウジング等の部品を一体化した後輪駆動装置を組み立て、輸送ツールの後部に取り付け、後輪駆動装置を地面に接触させ、後輪駆動装置を起動させた後に、輸送ツールに輸送ツールの走行を補助する駆動力を発生させ、輸送ツールに乗った人が手動操作により輸送ツールを駆動する負担を低減させる。したがって、本考案の後輪駆動装置は、輸送ツールの駆動を補助する共に、輸送ツールの運転中に上下の揺れの発生を抑制し、輸送ツールの快適性を阻害しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来技術実施形態による電動車椅子の前輪の概略図である。
【図２】図２は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置が車椅子に取り付けられた後の電動車椅子の概略図である。
【図３】図３は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置の斜視図である。
【図４】図４は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置の構造概略図である。
【図５】図５は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置の立体構造概略図である。
【図６】図６は、エンドキャップ、軸およびブラシレス直流モータを外した後の本考案の一実施形態による後輪駆動装置の断面構造の概略図である。
【図７】図７は、図６の構造からハブを外した後の概略図である。
【図８】図８は、ハブの概略図である。
【図９】図９は、第一ブラケットの概略図である。
【図１０】図１０は、第二ブラケットの概略図である。
【図１１】図１１は、取り付けベースの円弧半径とローラーの円弧半径との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、ハブ内にエンドキャップ、軸およびブラシレス直流モータを組み立てた後の概略図である。
【図１３】図１３は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置におけるハウジングの概略図である。
【図１４】図１４は、図１３の構成の上部ハウジングを外した後の概略図である。
【図１５】図１５は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置におけるコントローラの概略図である。
【図１６】図１６は、本考案の一実施形態による後輪駆動装置における接続装置の概略図である。
【図１７】図１７は、ホールセンサおよび磁性鋼が従来技術の位置関係である時に、ホールセンサ通過磁束を示す概略図である。
【図１８】図１８は、ホールセンサおよび磁性鋼が本考案にある位置関係である時に、ホールセンサを通過する磁束を示す概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案にかかる後輪駆動装置は、補助駆動ツールとして車椅子またはカートなどの小型輸送ツール上に適用され、かつこれらの輸送ツールの後部に取り付けられる。本実施形態では、車椅子と合わせて説明する。具体的には以下のとおりである。
【００１３】
図２および図３に示すとおり、本考案の後輪駆動装置Ａは、無指向性車輪Ｂ、ハウジング、バッテリ、コントローラ、接続装置を含む。そして、本考案の後輪駆動装置Ａは、接続装置によって車椅子のリアピラーに取り付けた後に、地面と接触する。後輪駆動装置Ａを起動した後、車椅子を補助する駆動作用力を発生して車椅子の運転を補助し、車椅子に乗った人が手動操作方式によって車椅子を駆動する負担を低減させる。各部分およびそれらの間の関係について、以下に詳細に説明する。
【００１４】
無指向性車輪Ｂは、図４〜図８に示すとおり、両端に開口を有し、かつ中空のハブ１０を含み、ハブ１０の円周上に径方向フランジ１１が設けられる。フランジ１１の数は、好ましくは、２組を採用する。各組は、１つの連続した環状フランジで構成されてもよく、複数の隔離したフランジで構成されてもよい。本実施例においては、各組は、好適な環状のフランジ１１を採用する。フランジ１１上には、軸方向に複数の取り付け穴１１ａが設けられ、これらの取り付け穴１１ａは、ブラケットアセンブリ２０を取り付けるために用いられる。
【００１５】
いくつかの実施例においては、ハブ１０の軸方向端面付近のフランジ１１の一端とハブ１０の軸方向端面との間の距離は、１ｍｍより大きく、ブラケットアセンブリを組み立てるための一部の空間１２を形成することが好ましい。これにより、ブラケットアセンブリおよびハブ１０を組み立てた後に、ブラケットアセンブリ２０がハブ１０の軸方向端面の軸方向外側に突出することを回避する。ハブの両端にエンドキャップを取り付けると、ブラケットアセンブリ２０がエンドキャップの組み立てを阻害することを回避できる。ハブ１０上の２つのフランジ１１の間の間隔空間１３は、ブラケットアセンブリを組み立てるための一部の空間を形成する。
【００１６】
ハブ１０の両端開口にそれぞれエンドキャップ４０が固定され、ハブ１０内に該ハブを回転させる伝動駆動機構が設けられる。電動駆動機構の両端はそれぞれエンドキャップを貫通し、かつエンドキャップ上で支持される。図４、図５および図１２に示すとおり、電動駆動機構は、軸４１、ブラシレス直流モータ４２、ギヤ伝動機構４３を含む。ハブ１０の内壁面上にリングギヤが設けられ、エンドキャップ４０はハブ１０の軸方向端面に固定され、ハブ１０の軸方向端面上に組み立て穴が設けられる。エンドキャップ４０は、ハブ１０の軸方向端面を覆い、エンドキャップとハブ１０はネジで一体に締結される。ブラシレス直流モータ４２はハブ１０の内部に位置し、軸４１の一端はブラシレス直流モータ４２の中心を貫通し、軸４１の両端はそれぞれエンドキャップ４０上に支持される。ギヤ伝動機構４３は、ブラシレス直流モータ４２の出力端に設けられ、ハブ１０の内壁上のリングギヤと噛み合う。
【００１７】
公開番号ＣＮ２０４３５２０５２Ｕの実用新案では、従動輪２−２が取り付けられたＹ字形突起２−３はハブ２−１と一体成型される。このため、一体成型の構造により製造しにくくなり、製造コストが向上する。ＣＮ２０４３５２０５２Ｕの実用新案では、隣接する２つの突起との間の間隔が固定されているため、取り付けにおいて、従動輪２−２の両端をそれぞれＹ字形突起の端部に設けられた貫通穴に挿入する時に、従動輪２−２に変形を生じさせて組み立てる必要がある。このような構造は取り付けにくいだけでなく、従動輪を変形させるため、取り付けた後の精度を低減させる。したがって、本考案では、ローラー３０を取り付ける別の方法を提供する。具体的には以下のとおりである。
【００１８】
ハブ１０の円周上に該ハブの円周方向に沿って配置された少なくとも２列のローラー３０が移動可能に組み立てられる。ローラー３０はハブ１０の円周上に取り付けられたブラケットアセンブリ２０によって支持される。図４〜図１０に示すとおり、ブラケットアセンブリ２０は上記フランジ１１上に固定され、ブラケットアセンブリ２０上に前記フランジ１１を収容する組み立て溝２０ａが設けられる。上記フランジ１１が上記組み立て溝２０ａに挿入した後に、ブラケットアセンブリ２０はフランジと締結部品によって一体に締結される。締結部材としては、ネジを採用することが好ましい。
【００１９】
図６および図７に示すとおり、１つまたは複数の実施例において、ブラケットアセンブリ２０は分離した第一ブラケット２１および第二ブラケット２２によって締結して形成される。第一ブラケット２１および第二ブラケット２２はいずれも環状であり、第一ブラケット２１および第二ブラケット２２はそれぞれ上記ハブ１０上に嵌着され、第二ブラケット２２はフランジ１１上の取り付け穴とネジによって接続され、第二ブラケット２２をフランジ１１と一体に締結する。
【００２０】
図６および図７に示すとおり、第一ブラケット２１および第二ブラケット２２は、それぞれ上記ハブ１０上に嵌着される。第一ブラケット２１は空間１２に取り付けられ、第二ブラケット２２は間隔空間１３に取り付けられる。空間１２に取り付けられる第一ブラケット２１は、一体的な円環構造を採用してもよく、複数の円弧状ブラケットを採用してそれぞれを結合して１つの円環構造を形成してもよいが、一体的な円環構造を採用することが好ましい。
【００２１】
図６および図７に示すとおり、間隔空間１３に第二ブラケット２２が取り付けられ、本実施例ではフランジ１１が２つあるため、第二ブラケット２２を少なくとも２つの円弧状ブラケットで構成する必要がある。これにより第二ブラケット２２を間隔空間１３内に取り付けることができる。各円弧状ブラケットは、半円の構造を採用することが好ましいが、もちろん、円弧状ブラケットは半円でなくてもよい。これらの円弧状ブラケットを接続した後に環状の第二ブラケット２２を構成すればよく、例えば、円弧状ブラケットが３つである時に、各円弧状ブラケットの角度は１２０度である。円弧状ブラケットが２つである時、そのうちの１つの円弧状ブラケットの角度は１８０より小さく、もう１つの円弧状ブラケットの角度は１８０度より大きくする。
【００２２】
図６および図７に示すとおり、本実施例において、ハブの円周上のフランジ１１は２組ある。各組のフランジ１１上には、いずれも上記ブラケットアセンブリ２０が取り付けられ、各組のブラケットアセンブリ２０内の円弧状ブラケットの一端は、該ブラケットアセンブリを取り付けたフランジ１１に突き当てられる。各ブラケットアセンブリ２０内の円弧状ブラケットの他端に軸方向延伸部２２aが設けられ、そのうちの１組のブラケットアセンブリ２０内の円弧状ブラケットの軸方向延伸部２０aは、別の組のブラケットアセンブリ内の円弧状ブラケットの軸方向延伸部に突き当てられて軸方向ストッパを形成する。このような構造配置により、第二ブラケット２２は間隔空間１３内に取り付けられる。また２つの第二ブラケット２２の一端をフランジ１１により軸方向に固定し、２つのブラケットアセンブリ２０の他端は互いに固定され、組み立てた後の第二ブラケット２２の安定性がより高くなる。
【００２３】
図４〜図１０に示すとおり、ブラケットアセンブリ２０の円周上にハブの径方向に平行な複数の取り付けベースが均一に分布する。各取り付けベースは分散した第一取り付けベース２３および第二取り付けベース２４により締結して形成される。上記第一取り付けベース２３の一端は第一ブラケット２１の円周上に位置し、上記第二取り付けベース２４の一端は第二ブラケット２２の円周上に位置する。第一取り付けベース２３は第一ブラケット２１と一体成型され、第二取り付けベース２４は第二ブラケット２２と一体成型され、第一取り付けベース２３はネジによって第二取り付けベース２４と固定される。これにより第一ブラケット２１を第二ブラケット２２と一体に固定させる。
【００２４】
図４〜図１０に示すとおり、上記各第一取り付けベース２３は第一ブラケット２１の径方向に沿って第一ブラケット２１の軸方向端面上に延びて第一階段２５を形成する。第一階段２５は第一ブラケット２１の強度を増加させるだけでなく、各第一階段２５はまず接続した状態で１つの環状の階段を形成し、第一ブラケット２１が第二ブラケット２２に接近する時、第二ブラケット２２の軸方向端面は第一階段２５の軸方向端面に突き当てられた後、第一ブラケット２１の軸方向端面、第二ブラケット２２の軸方向端面および第一階段２５との間に上記組み立て溝２０ａを取り囲む。
【００２５】
図４〜図１０に示すとおり、本考案における無指向性車輪Ｂは、使用中に、円周方向の回転以外に任意の方向に回転することができる。、したがって、無指向性車輪Ｂの力は任意方向の作用力である。本考案において、ブラケットアセンブリ２０およびハブ１０をそれぞれ製造した後に一体に組み立てる。したがって、ブラケットアセンブリ２０の強度は、ハブ１０上に直接成型されたブラケットアセンブリに比べて、低減する可能性がある。そのため、１つまたは複数の実施例において、ブラケットアセンブリ２０の強度を増加させるために、軸方向延伸部２０ａ上にリブ２２ｂが設けられる。リブ２２ｂの一端は第二取り付けベース２４に固定され、リブ２２ｂは第二取り付けベース２４の軸方向端面に接続される。これにより、無指向性車輪Ｂが非円周方向の作用力を受けた時、リブ２２ｂの支持により、これらの作用力に抵抗し、第二取り付けベース２４の割れを回避することができる。
【００２６】
第一取り付けベース２３および第二取り付けベース２４はまずネジで締結される。各第一取り付けベース２３の両端にそれぞれ同じ円周上に位置する第一円弧状溝２３ａが設けられ、各第二取り付けベース２４の両端にそれぞれ同じ円周上に位置する第二円弧状溝２４ａが設けられる。ローラー３０の形状は、ウエストドラム形状を採用することが好ましく、ローラー３０の端部は第二円弧状溝内に配置される。第一取り付けベース２３を第二取り付けベース２４に接近させ締結した後に、ローラー３０の端部は、第一取り付けベース２３上の第一円弧状溝２３ａおよび第二取り付けベース２４上の第二円弧状溝２４で取り囲まれた丸穴内に移動可能に組み立てられる。
【００２７】
上記組み立て方法は、ブラケットアセンブリ２０を取り付ける時に、まず第二ブラケット２２とフランジ１１を締結し、ローラー３０の端部は第二円弧状溝２４ａ内に配置させる。さらに第一ブラケット２１を第二ブラケット２２に接近させ、最後に、第一取り付けベースと第二取り付けベースを締結し、最終的にローラー３０の端部は、第一取り付けベース２３上の第一円弧状溝２３ａおよび第二取り付けベース２４上の第二円弧状溝２４で取り囲まれた丸穴内に移動可能に組み立てられる。このように、複数のローラー３０はブラケットアセンブリ２０の円周方向に沿って配置され、ハブ１０と共に一体に移動することができる。また、ローラー３０は取り付けベース上を自転することができ、任意の方向の動きに適応する。
【００２８】
第一円弧状溝２３ａおよび第二円弧状溝２４ａの角度はいずれも１８０度であってもよい。また、第一円弧状溝２３ａの角度が１８０度より小さく、第二円弧状溝２４ａの角度が１８０度より大きくてもよい。さらに、第一円弧状溝２３ａの角度が１８０度より大きく、第二円弧状溝２４ａの角度が１８０度より小さくてもよい。要するに、２つの角度の和が３６０度であり、第一円弧状溝２３ａおよび第二円弧状溝２４ａを接近させて丸穴を形成すればよい。
【００２９】
ローラー３０の端部にベアリング３１が設けられ、第一取り付けベース２３および第二取り付けベース２４を締結した後、ベアリング３１は、第一取り付けベース２３上の第一円弧状溝２３ａおよび第二取り付けベース２４上の第二円弧状溝２４ａで取り囲まれた丸穴内に組み立てられる。ローラー３０の両端部にベアリング３１を取り付けることによって、ローラー３０と取り付けベース２４との間の摩擦力を低減することができ、ローラー３０の自転をより柔軟にする。
【００３０】
本実施において、ハブの円周面上のフランジ１１は２組あり、各組のフランジ１１上にいずれも上記ブラケットアセンブリ２０が取り付けられる。２組のブラケットアセンブリ２０の取り付けベース上に位置するローラー３０は互い違いに相補的に配置される。互い違いに相補的に配置された３つのローラー３０の円弧状表面の中心点が二等辺三角形となるように配置され、該３つのローラーのうちに、同じ列のブラケットアセンブリ２０の取り付けベース上に位置する２つのローラー３０は二等辺三角形の底辺上に位置する。ここで２組のブラケットアセンブリ２０の取り付けベース上に互い違いに相補的に配置された２つのローラー３０の間は二等辺三角形のように配置される。該構造により、接地した３つのローラーを常に同時にバランスを取って底面に接触することができ、無指向性車輪Ｂが移動中に常に安定した状態を保つことができる。２組のブラケットアセンブリ２０の取り付けベース上に互い違いに相補的に配置された３つのローラー３０間が非二等辺三角形の配置である場合、無指向性車輪Ｂが移動中に不安定になる可能性がある。とくに無指向性車輪Ｂが旋回する時に、２つのローラーのみが着地した状況が発生する可能性があり、無指向性車輪Ｂがアンバランスになる。このような無指向性車輪Ｂを車椅子上に適用すると、椅子に僅かな揺れが発生する可能性があり、車椅子に乗った人に不快感を与える可能性がある。
【００３１】
図４〜図１１に示すとおり、第一取り付けベース２３および第二取り付けベース２４の外側先端はハブ１０と同心の円弧状である。円弧の半径はｒであり、ウエストドラム形状のローラー３０の円弧表面とハブ同心円の半径はＲ１であり、ｒ／Ｒ１の値は０．９６〜０．９８の範囲にある。ｒ／Ｒ１の値を０．９６〜０．９８の範囲内に設定することにより、無指向性車輪Ｂの安定性、耐用年数が最も高くなる。該値の範囲より小さいと、ブラケットアセンブリ２０および取り付けベースのローラー３０への支持力が低下し、ローラー３０自体の力が大きく、ローラーの耐用年数に影響を与える可能性がある。一方、該値の範囲より大きいと、ブラケットアセンブリ２０および取り付けベースのローラー３０への支持力は好適だが、無指向性車輪Ｂが障害物を超える能力が低減し、ブラケットアセンブリ２０および取り付けベースが抵抗を生じる可能性がある。
【００３２】
上記構造の無指向性車輪Ｂは、ブラケットアセンブリ２０およびハブ１０を個別に製造し、異なる材料を使用してハブ１０およびブラケットアセンブリ２０並びに取り付けベースを製造することができる。これにより、製造難易度が低下し、製造コストの低減に役立ち、かつ精度が制御しやすい。組み立てる時に、ローラー３０の端部を第一円弧状溝２３ａ内に配置し、第二取り付けベース２４を第一取り付けベース２３に接近して締結した後に、ローラー３０の端部を第一取り付けベース２３上の第一円弧状溝２３ａおよび第二取り付けベース２４上の第二円弧状溝２４ａで取り囲まれた丸穴内に移動可能に組み立てる。このような構造はローラー３０を組み立てる時により簡単になるだけでなく、組み立てる時にローラー３０の変形を回避し、組み立てた後の精度が確保される。したがって、このような構造の無指向性車輪Ｂの利点は、製品の使用中に偏心トルクがなく、より安定し、耐用年数が長いことである。
【００３３】
図２、図３、図１３および図１４に示すとおり、ハウジング５０の一端に該ハウジングの軸方向に沿って延びる支持アーム５１が対称に設けられ、２つの支持アーム５１の間に組み立て空間５２が形成される。無指向性車輪Ｂが２つの支持アームの間の組み立て空間５２内に入った後に、電動駆動機構の両端がそれぞれ支持アーム５１に接続される。上記支持アーム５１は、本体および本体上に設けられた支持ベースを含み、電動駆動機構の軸４１の端部は支持ベースに固定接続される。ハウジング５０の他端は車椅子の後部にヒンジ接続するために用いられ、無指向性車輪Ｂは重力によって地面と接触する。
【００３４】
図１４に示すとおり、ハウジング５０内に収容キャビディ５３が設けられ、バッテリ５４は収容キャビディ５３内に取り付けられる。ハウジング５０は上部ハウジングと下部ハウジングという２つの部分で構成される。上部ハウジングおよび下部ハウジング内部にキャビディが形成され、上部ハウジングと下部ハウジングを一体に締結した後に、上部ハウジングと下部ハウジングとの間にバッテリ５４を取り付けるための収容キャビディ５３が形成される。これにより、バッテリ５４はハウジング５０および無指向性車輪Ｂと一体に組み立てられる。
【００３５】
面積が比較的小さい環境において本考案の後輪駆動装置を使用する必要がない時、例えば室内で、または乗った人が後輪駆動装置を使用する必要がない場合には、該後輪駆動装置を車椅子から分離する必要がある。バッテリ５４がハウジング５０内に取り付けられるため、車椅子から取り外した後輪駆動装置はバッテリ５４を充電することができ、かつバッテリを車椅子上に固定する必要がない。これにより車椅子の重量を軽減させることができ、乗った人が単独で手動方式により車椅子を駆動する負担を低減させることができる。したがって、バッテリ５４をハウジング５０および無指向性車輪Ｂと一体に組み立てる利点は、後輪駆動装置を車椅子から分離した後に、後輪駆動装置を充電することができ、さらに乗った人が手動方式により車椅子を駆動する負担を低減できることである。
【００３６】
図１４に示すとおり、コントローラ６０はハウジング５０内に位置し、かつバッテリ５４に電気的に接続され、コントローラ６０の出力端は電動駆動機構に電気的に接続される。コントローラ６０は車椅子の運転速度に応じて、電動駆動機構から必要な動作電流を得て運転している車椅子に補助駆動力を提供できるように制御する。
【００３７】
エンドキャップ４０の内壁面上に複数の磁性鋼（図示せず）が設けられ、これらの磁性鋼はエンドキャップ４０の内壁面上の同じ円周上に均一に分布する。各磁性鋼の位置はエンドキャップの回転と共に変化し、これらの磁性鋼が発生した磁束をコントローラが検出し、無指向性車輪Ｂの速度を計算するために使用する。
【００３８】
図１５に示すとおり、上記コントローラ６０は、直流電源６１、電動駆動機構上に取り付けられたホール検出モジュール６２、プロセッサ６３、駆動器６４を含む。直流電源６１は、バッテリ５４の入力電圧を多種の動作電圧に変換する。上記多種の動作電圧は１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖなどであり、これらの電圧はそれぞれホール検出モジュール６２、プロセッサ６３、駆動器６４の動作時に使用される。
【００３９】
車椅子が静止している時、乗った人または車椅子を押す人が、車椅子に手動力を与えて車椅子を運転する。手動で車椅子に運転速度を与える時、無指向性車輪Ｂを地面との摩擦力で回転させ、ホール検出モジュール６２により回転している無指向性車輪Ｂのエンドキャップ４０上の複数の磁性鋼を検出する。例えば、エンドキャップ４０上に１８個の磁性鋼が均一に分布すると、１つの磁性鋼が検出されるたびに、ホール検出モジュール６２は１つの波形を発生し、ホール検出モジュール６２は波形を整形してプロセッサ６３に出力させる。
【００４０】
上記ホール検出モジュール６２は、磁性鋼の磁場の方向を検出して異なる波形信号を出力して無指向性車輪Ｂが順方向回転または逆方向回転にあるかを決定するために使用されるホールセンサを含む。このように、ホールセンサは磁性鋼を検出するだけでなく、磁性鋼の移動方向を検出し、プロセッサに無指向性車輪Ｂが順方向回転または逆方向回転の状態にあるかを決定させ、さらに、車椅子が前進か後退の状態にあるかの情報を得る。ホールセンサはブラシレス直流モータのステータ上に取り付けられ、ホールセンサは、ブラシレス直流モータおよびハブ１０並びにエンドキャップ４０に対していずれも静止している。したがって、エンドキャップ４０上に均一に分布された磁性鋼を検出することができる。ホール検出モジュール６２はさらに整形回路を含み、該整形回路はホールセンサが得た波形を整形した後にプロセッサ６３に出力させる。
【００４１】
ホールセンサにより磁性鋼の磁場の方向を検出することによって異なる波形信号を出力して無指向性車輪Ｂが順方向回転または逆方向回転にあるかを決定する方式において、ホールセンサがステータ上に取り付けられた後の磁性鋼との間の関係は、ホールセンサの長さと高さで取り囲まれた表面は磁性鋼の磁束に垂直である場合には（図１７に示すとおり）、ホールセンサにより磁性鋼の順方向移動（無指向性車輪Ｂの順方向回転の方向に沿って）時に出力された波形が逆方向移動（無指向性車輪Ｂの逆方向回転の方向に沿って）時に出力された波形に一致して検出される。したがって、このような取り付け方式では各磁性鋼が順方向か逆方向に沿って移動するかを決定することができない。本実施例においては、ホールセンサがステータ上に取り付けられた後に磁性鋼との間の関係は、上記ホールセンサの幅と高さで取り囲まれた表面は磁性鋼の磁束に垂直である場合に（図１８に示すとおり）、このような取り付け方式に基づいて、ホールセンサによりエンドキャップ４０上の磁性鋼が順方向回転か逆方向回転にあるかを検出する時に、ホールセンサにより磁性鋼が順方向に沿って移動する時に出力された波形が逆方向移動時に出力された波形に不一致と検出される。したがって、プロセッサ６３は、このような波形を得た後に、現在無指向性車輪Ｂが順方向回転か逆方向回転にあるかを決定することができ、さらに、車椅子の運転方向を決定する。得られた車椅子の運転方向に従って、現在車椅子の運転が後退の状態にあれば、プロセッサは電動駆動機構を制御して無指向性車輪Ｂを順方向に回転させ、車椅子の後退作用力に抵抗する。車椅子に乗った人は一般的に不便な人であるため、車椅子の安全性は非常に重要であり、車椅子の後退が検出される時、無指向性車輪Ｂが後退に抵抗する作用を発生する上記方式により、一方では、車椅子の安全性を向上させ、他方では、車椅子Ｂの知能度を向上させる。
【００４２】
プロセッサ６３はマイクロプロセッサ、プログラムメモリ、データメモリ、タイマ、汎用ＩＯポート、プログラマブルＰＷＭエンコーダなどを含むマイクロコントローラチップであり、周辺回路を介してモータなどの外部装置に接続され、プログラミングを調整してリアパワーアシスト駆動システムの動作を完了する。
【００４３】
プロセッサ６３は、ホール検出モジュール６２が提供した検出信号により、無指向性車輪Ｂの上記摩擦力下での回転速度を算出し、車椅子の現在の運動速度を取得する。さらに、上記回転速度をプロセッサ内に設定された閾値と比較し、比較結果に応じて、電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を送信する。安全性を確保するために、車椅子が静止している時に、後輪駆動装置が通電状態にあっても、直ちに起動することはできない。乗った人または車椅子を押す人により車椅子に手動力を与えて車椅子を運転させ、運転速度に応じて後輪駆動装置を起動させるかどうかを決定する。上記車椅子の運転速度の検出は、ホール検出モジュール６２およびプロセッサ６３により実現する。ホール検出モジュール６２は、磁性鋼を検出するため、プロセッサ６３は得られた波形（またはパルス波形）の数に応じて、現在の無指向性車輪Ｂの速度を算出することができる。それにより、車椅子の運転速度を得、算出された無指向性車輪Ｂの速度をプロセッサ内に設定された閾値と比較する。比較の結果、無指向性車輪Ｂの速度がプロセッサ内に設定された閾値より大きい場合、プロセッサは電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を送信し、それにより、後輪駆動装置を起動し、乗った人を補助して運転する。逆の場合には、後輪駆動装置を起動させる必要はない。
【００４４】
例えば、静止状態の車椅子を手動で駆動した後に、車椅子の運転速度は２．５Ｋｍ／ｈに達する。ホールセンサによって回転エンドキャップ上の磁性鋼を検出し、プロセッサ６３が検出信号を得た後に、無指向性車輪が２．５Ｋｍ／ｈの速度で回転することを検知し、それにより、現在車椅子の運転速度が２．５Ｋｍ／ｈであることがわかる。プロセッサ６３は、該運転速度を該プロセッサ６３内に予め設定された閾値と比較する。ここで閾値は２Ｋｍ／ｈであり、比較結果では無指向性車輪Ｂの速度がプロセッサ内に設定された閾値より大きい。プロセッサ６３は、電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を送信し、それにより、後輪駆動装置が起動し、乗った人を補助して運転する。
【００４５】
上記手動による車椅子の運転速度は、プロセッサ６３が電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を満たす時に、プロセッサ６３が車椅子の現在の運転速度に応じて、該プロセッサ内に予め設定された複数の駆動速度から１つの駆動速度を選択して車椅子を駆動する。例えば、現在の車椅子の運転速度が２．５Ｋｍ／ｈである場合、プロセッサ６３は４Ｋｍ／ｈの駆動速度で車椅子の運転を補助し、現在の車椅子の運転速度が５Ｋｍ／ｈである場合、プロセッサ６３は８Ｋｍ／ｈの駆動速度で車椅子の運転を補助する。異なる駆動速度により、乗った人の異なる需要を満たすことができ、同時に後輪駆動装置の知能化を向上させる。
【００４６】
比較の結果、上記回転速度がプロセッサ６３内に設定された閾値より小さい場合、プロセッサ６３は電動駆動機構に必要な動作電流を切断する指令信号を送信する。例えば、現在の車椅子の運転速度が２．５Ｋｍ／ｈより小さい場合、プロセッサ６３は電動駆動機構に必要な動作電流を切断する指令信号を送信する。これにより、電動駆動機構は駆動電流を得ることができず、自律的に動作することができない。
【００４７】
駆動器６４はプロセッサ６３からの指令信号を受信し、直流電源から出力された直流電流を、正確に制御された非正弦波交流電流に変換して電動駆動機構に供給する。上記非正弦波の交流電流は、矩形波である。
【００４８】
上記コントローラ６０はさらに制御スイッチを含み、制御スイッチは電源のオンオフを制御するために用いられる。上記制御スイッチはボタンスイッチ、またはリモートコントローラーである。上記制御スイッチはプロセッサ６３に電気的に接続され、プロセッサ６３に最高駆動速度を制限する少なくとも１つの指令信号を送信する。制御スイッチは３つの指令信号を送信することができ、そのうちの１つは電源に対するスイッチ信号であり、第２は第一最高速度制限信号であり、第３は第二最高速度制限信号であることが好ましい。制御スイッチは３つのリードピンを有し、それぞれコントローラの３つの異なる入力ピンに接続される。例えば、制御スイッチを動かして第一最高速度制限位置にある時、制御スイッチはプロセッサ６３に最高駆動速度が５Ｋｍ／ｈである指令信号を送信する。このように、車椅子に乗った人は、制御スイッチの選択により、プロセッサ６３が対応する制御指令を受信すると、出力電流の大きさを調整することによって、車椅子の速度を制御する。
【００４９】
図２および図１６に示すとおり、車椅子取り付け後輪のリアポールに接続する接続装置７０をさらに含む。ハウジング５０の他端が接続装置上にヒンジ接続された後、無指向性車輪は地面と接触する。上記接続装置７０は伸縮式の接続装置であり、該接続装置７０は接続ロッドを含む。接続ロッドの両端にチャック７１が設けられ、チャック７１は車椅子のリアポール上に保持するために用いられる。接続ロッドの中間部にハウジング５０に接続されるヒンジ７２が設けられ、上記接続ロッドは第一接続ロッド７３および第二接続ロッド７４を含む。第一接続ロッド７３の一端に軸方向の取り付け穴が設けられ、第一接続ロッド７３の円周面上に一端が前記取り付け穴に挿入される伸縮式ロック装置７５が設けられる。第二接続ロッド７４の一端は取り付け穴に挿入され、伸縮式ロック装置７５によって、第二接続ロッド７４が取り付け穴に挿入して長さをロックする。伸縮式ロック装置７５は、ネジを採用することが好ましい。このような構造によって、接続ロッドの長さを調整することができ、異なる幅の車椅子に適合させ、組み立ておよび取り外しの操作が非常にやりやすい。チャック７１の表面にクッションが設けられ、チャック７１が車椅子のリアポールを損傷することを回避するために用いられる。チャック７１はアンカイヤーを用いて置き換えることができる。
【００５０】
本考案は上記実施例に限定されない。例えば、ローラー３０の端部は第一円弧状溝内に配置され、第二取り付けベース２４を第一取り付けベース２３に接近して締結した後、ローラー３０の端部は、第一取り付けベース２３上の第一円弧状溝２３ａおよび第二取り付けベース２４上の第二円弧状溝２４ａで取り囲まれた丸穴内に移動可能に組み立てられる。このような組み立て方式は、ブラケットアセンブリ２０を取り付ける時、まず、第一ブラケット２１をフランジ１１と締結し、ローラー３０の端部を第一円弧状溝２３ａ内に配置し、さらに、第二ブラケット２２を第一ブラケット２１に接近させ、最後に、第一取り付けベースおよび第二取り付けベースを締結する。最終的にローラー３０の端部は、第一取り付けベース２３上の第一円弧状溝２３ａおよび第二取り付けベース２４上の第二円弧状溝２４で取り囲まれた丸穴内に移動可能に組み立てられる。
【００５１】
２つの隣接する第一取り付けベース２３の間にローラー３０の外側に取り囲まれた円弧状の保護エッジ２１ａが設けられる。該保護エッジ２１ａは第一ブラケット２１および第一取り付けベース２３と一体成型され、ローラー３０と保護エッジ５との間にギャップが設けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月2日(2018.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
無指向性車輪を含む後輪駆動装置であって、
前記無指向性車輪は、両端に開口を有し、かつ中空のハブを含み、ハブの両端開口にそれぞれエンドキャップが固定され、ハブ内に該ハブを回転させる電動駆動機構が設けられ、電動駆動機構の両端はそれぞれエンドキャップを貫通し、エンドキャップ上で支持され、ハブの円周上に該ハブの円周方向に沿って配置された少なくとも２列のローラーが移動可能に組み立てられ、
さらに、
ハウジングであって、前記ハウジングの一端に前記ハウジングに沿って軸方向に延びる２つの支持アームが対称に設けられ、２つの支持アームの間に組み立て空間が形成され、前記無指向性車輪が２つの支持アームの間の組み立て空間内に設置され、電動駆動機構の両端はそれぞれ支持アームに接続し、ハウジングの他端は輸送ツールの後部にヒンジ接続するために用いられ、無指向性車輪が重力によって地面と接触するように構成された、ハウジングと、
ハウジング内に設けられるバッテリと、
ハウジング内に位置し、かつバッテリと電気的に接続するコントローラであって、前記コントローラの出力端が電動駆動機構に電気的に接続されるコントローラを含む、
ことを特徴とする後輪駆動装置。
【請求項２】
前記コントローラは、輸送ツールの運転速度に応じて、電動駆動機構に必要な動作電流を取得して、運転する輸送ツールへの補助駆動力を制御するように構成された、
ことを特徴とする請求項１に記載の後輪駆動装置。
【請求項３】
前記エンドキャップの内壁面上に複数の磁性鋼が設けられ、
前記コントローラは、
バッテリの入力電圧を多種の動作電圧に変換する直流電源と、
電動駆動機構上に取り付けられたホール検出モジュールであって、手動で輸送ツールに運転速度を付与する時、無指向性車輪を地面との摩擦下で回転させ、回転している無指向性車輪のエンドキャップ上の複数の磁性鋼を検出するホール検出モジュールと、
プロセッサであって、ホール検出モジュールに提供された検出信号に応じて、無指向性車輪の前記摩擦下での回転速度を算出し、輸送ツールの現在の運転速度を取得し、かつ前記回転速度をプロセッサ内に設定された閾値と比較し、比較の結果、前記回転速度がプロセッサ内に設定された閾値以上である場合に、電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を送信するプロセッサと、
駆動器であって、プロセッサからの指令信号を受信し、直流電源が出力した直流電流を、非正弦波交流電気に変換して電動駆動機構に供給する駆動器を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の後輪駆動装置。
【請求項４】
比較の結果、前記回転速度がプロセッサ内に設定された閾値より小さい場合、プロセッサは電動に必要な動作電流を切断する指令信号を送信する、
ことを特徴とする請求項３に記載の後輪駆動装置。
【請求項５】
前記ホール検出モジュールは、磁性鋼の磁場の方向を検出して異なる波形信号を出力して、無指向性車輪が順方向回転か逆方向回転にあるかを決定するために使用されるホールセンサを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の後輪駆動装置。
【請求項６】
前記ホールセンサの幅および高さで取り囲まれた表面は磁性鋼の磁場に垂直である、
ことを特徴とする請求項５に記載の後輪駆動装置。
【請求項７】
手動による輸送ツールの前記運転速度が、プロセッサが電動駆動機構に必要な動作電流を供給する指令信号を満たす時、プロセッサは輸送ツールの現在の運転速度に応じて、該プロセッサ内に予め設定された複数の駆動速度から１つの駆動速度を選択して車椅子を駆動する、
ことを特徴とする請求項４に記載の後輪駆動装置。
【請求項８】
前記コントローラは、さらに制御スイッチを含み、
前記制御スイッチは、プロセッサに電気的に接続し、プロセッサに最高駆動速度を制限する少なくとも１つの指令信号を送信するために用いられる、
ことを特徴とする請求項４に記載の後輪駆動装置。
【請求項９】
前記制御スイッチは、ボタンスイッチまたはリモートコントローラである、
ことを特徴とする請求項８に記載の後輪駆動装置。
【請求項１０】
さらに、輸送ツール取り付け後輪のリアポールに接続される接続装置を含み、ハウジングの他端が接続装置上にヒンジ接続した後、無指向性車輪が地面と接触するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の後輪駆動装置。