(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力トルクを検出し、検出した入力トルクに基づいてモータを作動させるパワーアシスト方法であって、入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第１の所定値以上になると入力トルクに第１の所定値を超過した値の積分値に対応する値を付加した値に応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記積分値に対応する値の付加を中止して入力トルクに応じてモータの駆動力を制御することを特徴とするパワーアシスト方法。
【請求項２】
入力トルクを検出し、検出した入力トルクに基づいてモータを作動させるパワーアシスト方法であって、入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第１の所定値以上になると入力トルクに時間とともに単調増加する関数値を付加した値に応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記関数値の付加を中止して入力トルクに応じてモータの駆動力を制御することを特徴とするパワーアシスト方法。
【請求項３】
作動軸にクラッチを介して連結されたモータと、モータの駆動手段と、作動軸に対する入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、検出した入力トルクに基づいた駆動制御信号を駆動手段に対して出力する制御手段とを備え、制御手段は検出した入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じた駆動制御信号を出力し、第１の所定値以上になると入力トルクに第１の所定値を超過した値の積分値に対応する値を付加した値に応じた駆動制御信号を出力し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記積分値に対応する値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するように構成したことを特徴とするパワーアシスト装置。
【請求項４】
作動軸にクラッチを介して連結されたモータと、モータの駆動手段と、作動軸に対する入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、検出した入力トルクに基づいた駆動制御信号を駆動手段に対して出力する制御手段とを備え、制御手段は検出した入力トルクが第１の所定値より小さい場合は入力トルクに応じた駆動制御信号を出力し、入力トルクが第１の所定値以上になると時間とともに単調増加する関数値を入力トルクに付加した値に応じた駆動制御信号を出力し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記関数値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するように構成したことを特徴とするパワーアシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力トルクの大小に応じたモータの駆動力によりパワーアシストを行うパワーアシスト方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパワーアシストを行う機器としては、例えば特願平７−７９１３４号に記載された電動車椅子などが知られている。
【０００３】
そのパワーアシスト装置は、車椅子のハンドリムに与えられた手動操作による入力トルクをトルクセンサにて検出し、検出した入力トルクに応じてモータを作動させてクラッチを介して作動軸としての車輪軸を駆動し、パワーアシストを行うように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車椅子などのパワーアシストを行う機器においては、操作者の感性に適合した良好な操作性が要求されているが、上記従来の構成では、負荷の大きな場合では必要とされる手動操作による入力トルクも多大となり、操作者の負担が大きく、場合によっては必要入力トルクまで到達できず、操作性を損なうことがあるという問題があった。
【０００５】
これに対して、入力トルクとパワーアシストトルクの入出力関係を変更して、パワーアシストトルクの割合を大きくすることも考えられるが、負荷の小さい場面で、入力トルクのわずかな変動でパワーアシストトルクが大きく変動してしまうため、操作が非常に難しくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、負荷の大きい場合に過大な入力トルクを必要とせずに大きなパワーアシストトルクが得られるとともに負荷の小さい場合にも操作性の良いパワーアシスシト方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力トルクを検出し、検出した入力トルクに基づいてモータを作動させるパワーアシスト方法において、以下に示す具体的な方法にて入力トルクが小さいときにはパワーアシストトルクの割合を小さく、入力トルクが大きくなるとパワーアシストトルクの割合を大きくするものであり、これにより負荷の大きい場合にも過大な入力トルクを必要とせずに大きなパワーアシストトルクを得ることができ、また負荷の小さい場合にも微妙な操作ができ、操作性が向上する。
【０００８】
すなわち、入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第１の所定値以上になると、入力トルクに第１の所定値を超過した値の積分値に対応する値、又は時間とともに単調増加する関数値を付加した値に応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記積分値に対応する値又は関数値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するようにしているので、第１の所定値以上の入力トルクを付加し続けることによってパワーアシストトルクが徐々に大きくなり、入力トルクを第２の所定値より下げると通常に戻るため、操作者に負担をかけずに負荷の大きい場合にも容易に操作でき、かつ入力トルクを第１の所定値以上にすれば、時間とともにパワーアシストトルクが徐々に大きくなるので、何らかの事情で急に大きな入力トルクが作用した場合でも急に過大なパワーアシストトルクが発生する恐れがなく、安全で安定した操作性が確保される。なお、第２の所定値は第１の所定値と同じ値であっても異なる値であってもよい。
【０００９】
また、本発明のパワーアシスト装置は、作動軸にクラッチを介して連結されたモータと、モータの駆動手段と、作動軸に対する入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、検出した入力トルクに基づいた駆動制御信号を駆動手段に対して出力する制御手段とを備え、制御手段は検出した入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じた駆動制御信号を出力し、第１の所定値以上になると入力トルクに第１の所定値を超過した値の積分値に対応する値を付加した値、又は時間とともに単調増加する関数値を付加した値に応じた駆動制御信号を出力し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記積分値に対応する値又は関数値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するように構成しており、上記操作性を実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパワーアシスト装置を適用した電動車椅子の一実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１１】
図１において、１は電動車椅子で、２は両側の車輪、３は車輪２を手動操作するハンドリムである。車輪２のハブ部４は、図２に示すように、作動軸としての車輪５の回りに軸受６を介して回転自在に支持されるとともに、クラッチ７を介して車輪軸５から回転駆動力が伝達されるように構成されている。また、車輪２のハブ部４に対して適当角度範囲相対回転可能にハンドリム３のハブ部８が装着されるとともに所定回転位置に向けて常時弾性的に付勢され、ハンドリム３の操作トルクに応じてハブ部８がハブ部４に対して回転方向に相対変位するように構成されている。車輪軸５の基部は、軸受９を介して車椅子の車体フレーム側の固定部材１０にて回転自在に支持され、モータ１１にて減速機構１２を介して回転駆動可能に構成されている。
【００１２】
ハンドリム３の操作トルクに応じたハンドリム３のハブ部８と車輪２のハブ部４の回転方向の相対変位をハブ部４の内側に位置するトルク応動部材１４の車輪軸５の軸方向への変位に変換する方向変換手段１３が設けられるとともに、トルク応動部材１４の軸方向変位を検出するトルクセンサ１５が固定部材１０の取付面１０ａに装着され、手動操作トルクをトルクセンサ１５にて検出するように構成されている。
【００１３】
図３において、入力トルク検出手段としてのトルクセンサ１５による検出信号は制御手段１６に入力され、この制御手段１６は検出した入力トルクに基づいた駆動制御信号をモータ駆動手段１７に対して出力するように構成されている。このモータ駆動手段１７にてモータ１１が駆動される。
【００１４】
制御手段は１６は、図４に示すように、検出した入力トルクが第１の所定値ｔ１より小さいときは入力トルクに応じた駆動制御信号を出力し、第１の所定値ｔ１以上になると入力トルクに所定値超過分Δｔの積分値に対応する値を付加した値に応じた駆動制御信号を出力し、入力トルクが第２の所定値ｔ２以下になった時点で積分値に対応する値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するように構成されている。かくして、第１の所定値ｔ１以上の入力トルクを付加し続けることによってパワーアシストトルクが徐々に大きくなり、入力トルクを第２の所定値ｔ２より下げると通常の入力トルクに応じた駆動制御信号を出力する状態に戻ることになる。なお、図４に従来の入力トルクに応じたパワーアシストトルクを破線で示している。
【００１５】
以上の本実施形態によれば、負荷の大きい場合にも過大な入力トルクを必要とせずに大きなパワーアシストトルクを得ることができ、また負荷の小さい場合にも微妙な操作ができて操作性が向上し、しかも第１の所定値ｔ１以上の入力トルクを付加し続けると、時間とともにパワーアシストトルクが徐々に大きくなるため、何らかの事情で急に大きな入力トルクが作用した場合でも急に過大なパワーアシストトルクが発生する恐れがなく、安全で安定した操作性が確保できる。
【００１６】
なお、上記実施形態では第１の所定値ｔ１を越えた分を積分してその積分値を付加したパワーアシストトルクが得られるようにしたが、第１の所定値を越えている時間単調増加する関数を設定してその関数値を付加したパワーアシストトルクが得られるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のパワーアシスト方法によれば、以上の説明から明らかなように、入力トルクが小さいときにはパワーアシストトルクの割合を小さく、入力トルクが大きくなると以下のようにパワーアシストトルクの割合を大きくしているので、負荷の大きい場合にも過大な入力トルクを必要とせずに大きなパワーアシストトルクを得ることができ、また負荷の小さい場合にも微妙な操作ができ、操作性が向上する。
【００１８】
すなわち、入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第１の所定値以上になると、入力トルクに第１の所定値を超過した値の積分値に対応する値を付加した値、又は時間とともに単調増加する関数値を付加した値に応じてモータの駆動力を制御し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記積分値に対応する値又は関数値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するようにしているので、第１の所定値以上の入力トルクを付加し続けることによってパワーアシストトルクが徐々に大きくなり、入力トルクを第２の所定値より下げると通常に戻るため、操作者に負担をかけずに負荷の大きい場合にも容易に操作でき、かつ入力トルクを第１の所定値以上にすれば、時間とともにパワーアシストトルクが徐々に大きくなるので、何らかの事情で急に大きな入力トルクが作用した場合でも急に過大なパワーアシストトルクが発生する恐れがなく、安全で安定した操作性を確保できる。
【００１９】
また、本発明のパワーアシスト装置によれば、作動軸にクラッチを介して連結されたモータと、モータの駆動手段と、作動軸に対する入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、検出した入力トルクに基づいた駆動制御信号を駆動手段に対して出力する制御手段とを備え、制御手段は検出した入力トルクが第１の所定値より小さいときは入力トルクに応じた駆動制御信号を出力し、第１の所定値以上になると入力トルクに第１の所定値を超過した値の積分値に対応する値を付加した値、又は時間とともに単調増加する関数値を付加した値に応じた駆動制御信号を出力し、入力トルクが第２の所定値以下になった時点で前記積分値に対応する値又は関数値の付加を中止して入力トルクに応じた駆動制御信号を出力するように構成しているので、上記パワーアシスト方法の操作性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーアシスト装置を適用した電動車椅子の一実施形態の斜視図である。
【図２】同実施形態の要部である駆動部の縦断面図である。
【図３】同実施形態の制御ブロック図である。
【図４】同実施形態における入力トルクとパワーアシストトルクの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
５  車輪軸（作動軸）
１１  モータ
１５  トルクセンサ
１６  制御手段
１７  モータ駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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