(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モーターおよびパワーステアリング装置を搭乗者が操作するジョイスティックレバーによって制御させる主コントローラーと、この主コントローラーとは別体であって上記パワーステアリング装置の制御のみが可能な副コントローラーとを設け、上記副コントローラーにサブ電源スイッチをおよび介護者が上記パワーステアリング装置を操作する操作部とを備え、上記副コントローラーを、介護者が両手で手押しハンドルを握りながら片手で操作できる位置に設置するとともに、介護者が上記サブ電源スイッチをＯＮ操作すると電動モーターへの通電を停止させる通電停止回路および副コントローラーが扱われる押し歩きの際に電動モーターと後輪との繋がりを遮断するクラッチレバーとを設け、前記副コントローラーによりパワーステアリング装置が制御される時の操舵角変向速度を、主コントローラーのジョイスティックレバーによる時の操舵角変向速度よりも遅く設定したことを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】
前記副コントローラーの操作部を、手押しハンドルを握る介護者の片手の指１本で操作可能な先端部が凹状のジョイスティックレバー形式とした請求項１に記載の電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵輪を強制的に操舵させるパワーステアリング装置が備えられた電動車椅子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モーターの動力で走行する電動車椅子において、走行用の電動モーターとは別のモーターユニットにより操舵輪の操向制御を行うパワーステアリング装置を備えたものがある。例えば左右の駆動輪をそれぞれ個別に電動モーターで駆動するように構成された電動車椅子の場合、操舵時には左右の電動モーターの回転差が検出され、この回転差に基づいてパワーステアリング装置により操舵輪の操舵角が設定され、操舵輪が強制的に操舵される。
【０００３】
このような電動車椅子の中には、介護者による手押し走行時においてもパワーステアリング装置を作動可能に保ち、介護者が電動車椅子を手で押し歩く時の操舵に費やされる腕力を軽減させるようにした車種がある。その一例として、搭乗者が操作する主コントローラーとは別に、手押しハンドルの左右両側に設けた操舵専用の副コントローラーを介護者に両手で操作させ、操作された側に操舵輪が操向されるように構成されたものがある。
【０００４】
さらに、手押し走行と言うよりも介護者の操縦による自力走行を可能にするべく、介護者用の副コントローラーにパワーステアリング装置のみならず走行用の電動モーターも制御可能にさせ、介護者の肉体的負担を最大限に低減させた車種もある。この場合も、手押しハンドルの左右両側に設けられた駆動・操舵用の副コントローラーを介護者が両手で操作するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように手押しハンドルの左右両側に個別に副コントローラーを設ける構成であると、副コントローラーが２台必要になるだけでなく、各副コントローラーにそれぞれ車体側から配線コードを接続する必要があるため、構造や組立が複雑化してコスト高につく。しかも、手押し走行する際に介護者が常に両手で副コントローラーを操作しなければならないため、介護者の両手の自由がきかないという不具合がある。
【０００６】
本発明に係る電動車椅子は、このような問題点を解決するために発明されたものであり、その発明の目的は、介護者による手押し走行に必要な装備を簡素かつ低コストに設置可能にするとともに、手押し走行させる介護者の手の自由度を向上させ、かつ手押し走行を容易なものにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電動車椅子は、請求項１に記載したように、電動モーターおよびパワーステアリング装置を搭乗者が操作するジョイスティックレバーによって制御させる主コントローラーと、この主コントローラーとは別体であって上記パワーステアリング装置の制御のみが可能な副コントローラーとを設け、上記副コントローラーにサブ電源スイッチをおよび介護者が上記パワーステアリング装置を操作する操作部とを備え、上記副コントローラーを、介護者が両手で手押しハンドルを握りながら片手で操作できる位置に設置するとともに、介護者が上記サブ電源スイッチをＯＮ操作すると電動モーターへの通電を停止させる通電停止回路および副コントローラーが扱われる押し歩きの際に電動モーターと後輪との繋がりを遮断するクラッチレバーとを設け、前記副コントローラーによりパワーステアリング装置が制御される時の操舵角変向速度を、主コントローラーのジョイスティックレバーによる時の操舵角変向速度よりも遅く設定したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電動車椅子は、請求項２に記載したように、前記副コントローラーの操作部を、手押しハンドルを握る介護者の片手の指１本で操作可能な先端部が凹状のジョイスティックレバー形式とした。
【００１２】
請求項１に記載したように構成された電動車椅子を介護者が押し歩く場合、介護者は電動車椅子の手押しハンドルを握りながら副コントローラーを片手で操作してパワーステアリング装置を制御し、操舵輪を操向させる。このように副コントローラーが介護者によって扱われる際には駆動解除手段によって駆動輪を回転自在にすることができるので、介護者は普通の車椅子のように電動車椅子を楽に押し歩くことができる。
【００１３】
この電動車椅子の場合、介護者が操作する副コントローラーが１台で済むことに加え、車体側から副コントローラーに接続される配線コード類も少なくなるため、手押し走行に必要な装備を簡素かつ低コストに設置することができる。しかも、介護者が両手で手押しハンドルを握りながら片手で副コントローラーを操作可能になるため、介護者の手の自由度を向上させることができる。
【００１６】
さらに、この電動車椅子構成した場合、副コントローラーにより制御されるパワーステアリング装置の操舵角変向速度が、主コントローラーによる時の操舵角変向速度よりも遅くなるため、介護者が手押し走行する時における操舵輪の舵角変化が早過ぎず、操舵輪を所望の方向に調節するのが容易になり、この点でも手押し走行が容易になる。
【００１７】
また、請求項２に記載したように電動車椅子を構成した場合、介護者は１本の指を操作部先端の凹部に載せることによって副コントローラーを自由に操作することができるため、手押し走行する際の介護者の手の自由度が一層向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る電動車椅子の一例を示す左側面図であり、図２は後面図である。
【００１９】
この電動車椅子１は、例えば鋼管製の車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の上部に着座シート３が設置されている。着座シート３の後部にはシートバック４が設けられ、着座シート３の左右には一対のアームレスト５が設けられている。また、車体フレーム２の後下部には左右一対の後輪６が駆動輪として軸支され、車体フレーム２の前下部には左右一対のキャスター型の前輪７が操舵輪として設けられている。なお、シートバック４の後部上方には左右一対の手押しハンドル８が設けられ、前輪７の前方には左右一対の足載せ板９が設けられている。
【００２０】
左右の後輪６の内側には、それぞれ専用の電動モーター11Ｌ，11Ｒが個別に設けられており、各電動モーター11Ｌ，11Ｒの動力が減速ギヤにより減速されて後輪６に伝達されるように構成されている。また、電動モーター11Ｌ，11Ｒの前方には収納箱12が搭載されており、その内部に２個の電源用バッテリー13，14と主制御装置15が収容されている。主制御装置15は、例えば小型のＣＰＵである。
【００２１】
さらに、左右の前輪７の間にはパワーステアリング装置16が設けられている。このパワーステアリング装置16は、図３に平面図を示すように、そのケーシング17の内部に電動のステアリングモーター18、減速ギヤ機構19、回動アーム20、セクターギヤ21、ステアリング制御基板22、操舵角センサー23等の機器類が内蔵された構造となっている。
【００２２】
このパワーステアリング装置16において、ステアリングモーター18の回転力は減速ギヤ機構19により減速され、回動アーム20に固定されたセクターギヤ21に伝達される。これにより、回動アーム20が支軸24を中心に左右に回動し、その回動が左右一対のタイロッド25を介して前輪７に回動一体に設けられたキャスターアーム26を連動させ、前輪７が操舵される。回動アーム20の回動量はセンサーギヤ27によって操舵角センサー23に伝達され、回動アーム20の回動角、即ち前輪７の操舵角が検出されてステアリング制御基板22に入力されるようになっている。
【００２３】
また、例えば着座シート３の両側下部には左右一対のクラッチレバー28が設けられている。このクラッチレバー28は、請求項１に記載した駆動解除手段を構成する要素の一例であり、上方に直立した位置で電動モーター11Ｌ，11Ｒの駆動力および電磁ブレーキ力を駆動輪である後輪６に伝達し、前方に倒された位置では電動モーター11Ｌ，11Ｒと後輪６との繋がりを遮断する。
【００２４】
一方、例えば右側のアームレスト５の前方には主コントローラー30が設置されている。この主コントローラー30は、電動車椅子１の進行方向および進行速度、旋回方向、旋回角度等を着座シート３に着座する搭乗者に制御させる機器であり、図４にも示すように、その上面にジョイスティックレバー31が直立した状態で設置され、前部にバッテリー残量や走行可能時間を表示する表示部32が設けられている。また、左側面には最大走行速度を設定するための速度設定レバー33と盗難防止用のキースイッチ34が設けられ、後面に主電源スイッチ35が設けられている。
【００２５】
主コントローラー30のジョイスティックレバー31は直立状態に付勢されているが、電動車椅子１の搭乗者が操作することにより 360゜全方向に傾斜する。搭乗者は、進みたい方向にジョイスティックレバー31を傾斜させ、その傾斜方向と傾斜角度に応じて左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒとパワーステアリング装置16が制御され、電動車椅子１が動作する。
【００２６】
他方、図５にも示すように、手押しハンドル８の近傍には、前述の主コントローラー30とは別体の副コントローラー38が設けられている。この副コントローラー38は、電動車椅子１を手で押す介護者がパワーステアリング装置16を制御できるように構成されたものであり、介護者が両手で手押しハンドル８を握りながら片手（例えば右手）で操作できるように、片側（例えば右側）の手押しハンドル８の内側斜め下にステー39を介して取り付けられている。
【００２７】
副コントローラー38の上面には、図６にも示すように、先端に凹部40が形成されたジョイスティックレバー形式の操作部41が備えられ、後面にはサブ電源スイッチ42が設けられている。操作部41は、右側の手押しハンドル８を握る介護者の右手の親指１本で操作することができ、左右方向にのみ傾斜する。そして、操作部41の傾斜方向と傾斜角度に応じてパワーステアリング装置16が制御される。
【００２８】
なお、例えば介護者が左手で操作できるように副コントローラー38を左側の手押しハンドル８の近傍に設けてもよく、また親指に限らず、人差し指等で操作部41を操作できるように操作部41の位置を設定してもよい。要するに、介護者が手押しハンドル８を握りながら指１本で操作部41を動かせればよい。
【００２９】
図７は、電動車椅子１の制御系統の第１実施形態を示すブロック図である。小型のＣＰＵである主制御装置15には、２台の電動モーター11Ｌ，11Ｒと、２個のバッテリー13，14と、主コントローラー30に内蔵された制御回路45と、パワーステアリング装置16のステアリング制御基板22と、バッテリー充電器46等の機器類が接続される。バッテリー充電器46は、その差し込みプラグ47がコンセントに差し込まれるとバッテリー13，14を充電するように構成されている。なお、２個のバッテリー13，14間にはヒューズ48が接続され、片方のバッテリー13にはバッテリー温度センサー49が内蔵される。
【００３０】
主コントローラー30の内部には、制御回路45のほかに、ジョイスティックレバー31の前後左右方向（ 360゜方向）の動きに連動する２個のポテンショメーター（可変抵抗器）51，52と、請求項３に記載した優先手段の一例として機能する優先回路53が設けられており、制御回路45に２個のポテンショメーター51，52と優先回路53が接続されている。なお、優先回路53は主コントローラー30内に限らず他の場所（例えば副コントローラー38内）に設けてもよい。
【００３１】
また、副コントローラー38の内部には、操作部41の左右方向の動きに連動する１個のポテンショメーター55と、前記クラッチレバー28と共に請求項１に記載した駆動解除手段を構成する要素の一例となる通電停止回路56が設けられており、それぞれ主コントローラー30の優先回路53を経て制御回路45に接続されている。なお、通電停止回路56は副コントローラー38内に限らず他の場所（例えば主コントローラー30内）に設けてもよい。さらに、ステアリング制御基板22には前述の操舵角センサー23とステアリングモーター18が接続される。
【００３２】
以上のように構成された電動車椅子１を、着座シート３に着座した搭乗者自身が制御する場合には、まず主コントローラー30の主電源スイッチ35をＯＮにする。これにより、主コントローラー30の制御回路45と主制御装置15が立ち上がる。なお、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42はＯＦＦにしておく。搭乗者は、主コントローラー30のジョイスティックレバー31を操作して電動車椅子１を走行させる。
【００３３】
ジョイスティックレバー31が操作されると、ジョイスティックレバー31の 360゜方向への傾斜により、２台のポテンショメーター51，52に流れる電流の電圧が変化し、その電圧変化量が制御回路45に入力される。制御回路45は、この電圧変化から搭乗者の意図する進行方向（旋回方向）および進行速度、旋回角度等を判断し、その制御信号Ａを主制御装置15に発信する。また、速度設定レバー33により設定された最高速度設定信号Ｂも主制御装置15に送られる。
【００３４】
主制御装置15は、上記制御信号Ａおよび最高速度設定信号Ｂに基づいて左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒにバッテリー13，14からの駆動電力ＣＬ，ＣＲを分配し、出力を制御する。電動モーター11Ｌ，11Ｒからは回転信号ＤＬ，ＤＲが主制御装置15に発信されるため、主制御装置15は電動モーター11Ｌ，11Ｒの作動状況を認識できる。
【００３５】
また、主制御装置15からはバッテリー残量信号Ｅが発信され、この信号Ｅに基づいて主コントローラー30の表示部32にバッテリー残量と走行可能時間が表示される。なお、バッテリー温度センサー49からはバッテリー温度信号Ｆが主制御装置15に発信され、バッテリー13，14の異常時には表示部32に表示がなされる。
【００３６】
主制御装置15は、電動モーター11Ｌ，11Ｒを制御すると同時にパワーステアリング装置16のステアリング制御基板22にステアリング信号Ｇを発信し、パワーステアリング装置16の制御を行う。このステアリング信号Ｇは、左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒからの回転信号ＤＬ，ＤＲに基づいて設定される。そして、ステアリング制御基板22からは駆動電力Ｈがステアリングモーター18に出力され、ステアリングモーター18が駆動されて前輪７の操舵がなされる。なお、パワーステアリング装置16の操舵角センサー23からは操舵角信号Ｉがステアリング制御基板22に送られる。
【００３７】
図８に示すように、主コントローラー30のジョイスティックレバー31が倒れる方向には４つの駆動領域丸数字１〜丸数字４がある。主制御装置15は、例えばジョイスティックレバー31が進行方向前方の駆動領域丸数字１に倒された場合には左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒを共に前進駆動させて電動車椅子１を前進（或いは前進方向へのカーブ走行）させる。
【００３８】
また、左方の駆動領域丸数字２では左側の電動モーター11Ｌを後進駆動させて右側の電動モーター11Ｒを前進駆動させ、右方の駆動領域丸数字４では左側の電動モーター11Ｌを前進駆動させて右側の電動モーター11Ｒを後進駆動させ、電動車椅子１を旋回させる。
【００３９】
さらに、後方の駆動領域丸数字３では左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒを共に後進駆動させて電動車椅子１を後進させる。なお、１つの駆動領域内においても、ジョイスティックレバー31の傾斜方向と傾斜角度によって左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒの回転速度の配分は無段階に変化するように制御される。
【００４０】
主制御装置15は、上述のようにジョイスティックレバー31の操作に応じて左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒの回転方向と出力を制御し、電動車椅子１を進行させると同時に、電動車椅子１の進行方向に応じて適正な操舵角が前輪７に付与されるようにパワーステアリング装置16を制御する。
【００４１】
例えば、ジョイスティックレバー31が駆動領域丸数字１および駆動領域丸数字３のセンターラインａ，ｃに合わせて倒された時には前輪７の操舵角をゼロにして前輪７を直進方向に保ち、ジョイスティックレバー31が駆動領域丸数字２および駆動領域丸数字４のセンターラインｂ，ｄに合わせて倒された時には前輪７の操舵角を90゜に設定して前輪７を横向きにする。勿論、各センターラインａ〜ｄの間の範囲では前輪７の操舵角が無段階に変化するように制御される。
【００４２】
このように、左右の電動モーター11Ｌ，11Ｒが個別に制御されることによって電動車椅子１の進行方向が定められ、同時にパワーステアリング装置16によって前輪７が強制的に操舵されるため、凹凸の激しい路面や、傾斜した路面においても搭乗者の意図する軌跡に沿って安定した走行が行える。
【００４３】
また、介護者が電動車椅子１を手で押し歩く場合には、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42をＯＮにし、介護者が両手で手押しハンドル８を握って電動車椅子１を前方に押しながら右手の親指で副コントローラー38の操作部41を操作し、パワーステアリング装置16を制御しながら歩く。
【００４４】
副コントローラー38のサブ電源スイッチ42がＯＮになると、主コントローラー30の優先回路53が優先手段として機能し、副コントローラー38からの作動指令（後述する制御信号Ａ′および通電停止信号Ｊ）を主コントローラー30からの作動指令（前述の制御信号Ａ、最高速度設定信号Ｂ等）に優先させる。従って、主コントローラー30の主電源スイッチ35がＯＮであっても、主コントローラー30からの作動指令は全て無視される（キースイッチ34による盗難防止機能等は無視されない）。
【００４５】
また、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42がＯＮになると、副コントローラー38の通電停止回路56が電動モーター11Ｌ，11Ｒへの通電を停止させる。これは、例えば通電停止回路56から発信される通電停止信号Ｊが主コントローラー30の優先回路53と制御回路45を経由して主制御装置15に入力されることにより実行される。なお、電動モーター11Ｌ，11Ｒには、通電が停止されると回転を停止させる電磁ブレーキが仕組まれているが、この電磁ブレーキの作動は通電停止回路56により解除されることがない。
【００４６】
従って、副コントローラー38のサブ電源スイッチ42がＯＮになった時点では電動車椅子１が自由に動き出すことはなく、停止状態が保たれる。電動車椅子１を手で押すには、クラッチレバー28を前方に倒して電動モーター11Ｌ，11Ｒと後輪６との繋がりを遮断する。これにより、電動モーター11Ｌ，11Ｒの電磁ブレーキ力が後輪６に及ばなくなり、後輪６が自由に回転可能になるため、介護者は電動車椅子１を普通の車椅子のように軽い力で押せるようになる。
【００４７】
副コントローラー38は、前述したようにパワーステアリング装置16の制御のみを行うものである。副コントローラー38の操作部41を左右に傾斜させると、ポテンショメーター55に流れる電流の電圧が変化し、その電圧変化量が制御信号Ａ′として主コントローラー30の優先回路53および制御回路45を経て主制御装置15に発信される。
【００４８】
主制御装置15は、制御信号Ａ′に基づいてパワーステアリング装置16のステアリング制御基板22にステアリング信号Ｇ′を発信し、パワーステアリング装置16の制御を行う。副コントローラー38の操作部41を左に傾斜させると前輪７が左方に操舵され、操作部41を右に傾斜させると前輪７が右方に操舵されるようにパワーステアリング装置16が制御される。
【００４９】
この場合、前輪７の操舵角は操作部41の傾斜角に比例して大きくなり、操作部41から手（指）を放せば操作部41が中立位置に戻って前輪７の操舵角がゼロになる。なお、例えば操作部41を単なるＯＮ，ＯＦＦスイッチとし、操作部41が一側に倒されると、その傾斜角の大小に拘らず前輪７が定速で一側に操舵回動を始め、操作部41が中立位置に戻されるまで操舵回動が続くように構成すれば、副コントローラー38をローコスト化することができる。
【００５０】
いずれにしても、このように副コントローラー38によりパワーステアリング装置16が制御される時の操舵角変向速度（前輪７の回動速度）は、主コントローラー30による操舵時よりも遅く設定される。例えば、副コントローラー38による操舵角変向速度は、主コントローラー30による操舵角変向速度の２分の１程度の速度に設定される。
【００５１】
以上のように構成された電動車椅子１は、介護者が押し歩きする際に操作する副コントローラー38の必要台数が１台で済み、これに伴い車体側から副コントローラー38に接続される配線コード類も少なくなるため、手押し走行に必要な装備（副コントローラー38等）を非常に簡素かつ低コストに設置することができる。
【００５２】
なお、主コントローラー30には従来からサブコントローラーという表示部等を取り除いた簡易的なコントローラーを接続するための接続用端子が設けられており、副コントローラー38は上記接続用端子にそのまま接続できるため、特別な配線を施すことなく副コントローラー38を安価に設置することができる。
【００５３】
しかも、副コントローラー38は、介護者が両手で手押しハンドル８を握りながら片手で操作できる位置に設置されているため、介護者の手の自由度を大きく向上させることができる。また、副コントローラー38が扱われる際に後輪６を回転自在にする通電停止回路56とクラッチレバー28が設けられているため、電動車椅子１を軽い力で容易に押すことができ、電動車椅子１の取り回し性が非常に良い。
【００５４】
また、この電動車椅子１は、主コントローラー30に内蔵された優先回路53の働きにより、副コントローラー38が扱われる際に副コントローラー38からの作動指令が主コントローラー30からの作動指令に優先されるため、例えば主コントローラー30と副コントローラー38が同時に操作されても、電動車椅子１が介護者の意図しない方向に動くといった事態を防止でき、これによって手押し走行を容易なものにできる。
【００５５】
しかも、副コントローラー38の制御によるパワーステアリング装置16の操舵角変向速度が、主コントローラー30の制御による操舵角変向速度よりも遅く設定されているため、介護者が手押し走行する時における前輪７の舵角が大き過ぎず適度になり、この点でも手押し走行が容易になる。
【００５６】
また、副コントローラー38の操作部41が、指１本で操作可能な先端部が凹状のジョイスティックレバー形式とされているため、介護者は手押しハンドル８を握ったままで容易に副コントローラー38を操作でき、手押し走行する際の介護者の手の自由度が一層向上している。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動車椅子によれば、介護者による手押し走行および介護者の操縦による自力走行に必要な装備を簡素かつ低コストに設置可能にするとともに、手押し走行させる介護者の手の自由度を向上させ、かつ手押し走行を容易なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電動車椅子の一例を示す左側面図。
【図２】  電動車椅子の後面図。
【図３】  パワーステアリング装置の平面図。
【図４】  主コントローラーの斜視図。
【図５】  副コントローラーの斜視図。
【図６】  副コントローラーの平面図。
【図７】  電動車椅子の制御系統の第１実施形態を示すブロック図。
【図８】  ジョイスティックレバーにより選択される駆動領域を示す図。
【符号の説明】
１  電動車椅子
２  車体フレーム
３  着座シート
６  駆動輪である後輪
８  手押しハンドル
11Ｌ，11Ｒ  電動モーター
16  パワーステアリング装置
28  駆動解除手段の一例として設けられたクラッチレバー
30  主コントローラー
38  副コントローラー
41  操作部
53  優先手段の一例として設けられた優先回路
56  駆動解除手段の一例として設けられた通電停止回路
【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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