差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造
【課題】ベースプレートを小さくすることができ、高機能化を図ることができる差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造を提供する。
【解決手段】ベースプレート２の下面に電動モータで駆動可能な差動式キャスタ１と、フリーキャスタ３（４）とがそれぞれ少なくとも１つ取付けられ、ベースプレート２の上面にシート６１が設けられると共に、ベースプレート２に複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造において、ベースプレート２の下面の差動式キャスタ１、及びフリーキャスタ３（４）を避けるようにして各電装部品のうちの少なくともコントロールボックス７３が配置されている。
【解決手段】ベースプレート２の下面に電動モータで駆動可能な差動式キャスタ１と、フリーキャスタ３（４）とがそれぞれ少なくとも１つ取付けられ、ベースプレート２の上面にシート６１が設けられると共に、ベースプレート２に複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造において、ベースプレート２の下面の差動式キャスタ１、及びフリーキャスタ３（４）を避けるようにして各電装部品のうちの少なくともコントロールボックス７３が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベースプレートに複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、差動式キャスタを用いて自走可能にした電動車椅子が知られている。
この差動式キャスタは、ベースプレートに回転自在に取付けられた支軸の一端に一対の駆動輪を備えたものである。これら駆動輪には電動モータが内蔵され、各々駆動輪が独立して駆動することができるようになっている。そして、各駆動輪の回転差によって電動車椅子や搬送車の走行方向を変更可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９０９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電動車椅子にあっては、ベースプレート上にシートを取付ける他に、差動式キャスタの電動モータを駆動させるためのバッテリや、駆動輪の走行向きを制御するためのコントロールボックスを配置する必要がある。
また、電動車椅子は、高齢者等が移動の際に使用されることが多いため、室内の狭いスペースでも使用できるようにベースプレートをできる限り小さくする必要がある。
【０００４】
しかしながら、ベースプレート上に搭乗者の邪魔にならないようにバッテリやコントロールボックスを配置しようとすると配置スペースに制約が生じ、ベースプレートが大きくなってしまうという課題がある。
また、例えば、バッテリの充電装置等、他の電装部品を電動車椅子に搭載したい場合、ベースプレート上に他の電装部品を搭載するスペースを確保することが困難で電動車椅子の高機能化が図り難いという課題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ベースプレートを小さくすることができ、高機能化を図ることができる差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ベースプレートの下面に電動モータで駆動可能な差動式キャスタと、フリーキャスタとがそれぞれ少なくとも１つ取付けられ、前記ベースプレートの上面にシートが設けられると共に、前記ベースプレートに複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造において、前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにして前記各電装部品のうちの少なくともコントロールボックスが配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、ベースプレートの下面を有効活用し、ベースプレートの上面に配置される電装部品の数を減少させることができると共に、電装部品の配置自由度を高めることができる。
また、ベースプレートの下面にコントロールボックスを配置することで、ベースプレートの上面に空きスペースを確保することができ、この空きスペースに、例えば、バッテリ充電装置等、他の電装部品を搭載することも可能になる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにしてバッテリが配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、さらにベースプレートの上面に空きスペースを確保することが可能になる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記差動式キャスタは、前記ベースプレートに回転自在に支持された支軸と、前記支軸の一端に設けられた一対の電動モータと、前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成ることを特徴とする。
このように構成することで、支軸を中心に一対の車輪を支軸の周方向に回転させることができるため、差動式キャスタ付車両の旋回半径を小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した発明によれば、ベースプレートの下面を有効活用し、ベースプレートの上面に配置される電装部品の数を減少させることができると共に、電装部品の配置自由度を高めることができる。このため、ベースプレートを小さくすることができる。
また、ベースプレートの下面にコントロールボックスを配置することで、ベースプレートの上面に空きスペースを確保することができ、この空きスペースに、例えば、バッテリ充電装置等、他の電装部品を搭載することも可能になる。このため、差動式キャスタ付車両を高機能なものにすることが可能になる。
【００１０】
請求項２に記載した発明によれば、さらにベースプレートの上面に空きスペースを確保することが可能になるため、差動式キャスタ付車両をより高機能なものにすることが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載した発明によれば、支軸を中心に一対の車輪を支軸の周方向に回転させることができるため、差動式キャスタ付車両の旋回半径を小さくすることができる。よって、例えば、室内の狭いスペースであっても差動式キャスタ付車両の移動範囲を広げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、電動車椅子６０は、ベースプレート２の上面にシート６１が高さ調整可能に取付けられている。シート６１は、搭乗者の臀部が乗るシートクッション６２と、シートクッション６２にステー６３で支持された背もたれ６４とを有し、シートクッション６２の両側部には、フレーム状の肘掛部６５が１つずつ固定されている。搭乗者から見て右側の肘掛部６５には、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えたり、静止位置での回転を支持したりするボタン等が配設された操作パネル６６が取付けられている。
【００１３】
さらに、操作パネル６６の前端部には、電動車椅子６０の移動方向及び速度を入力可能な操作レバー６７が設けられている。尚、シートクッション６２の底部から下向きに延びるポール６８は、ベースプレート２上に設けられた受け部６９に挿入され、ボルト７０で締結固定されている。そして、ボルト７０の締結固定位置を変更することでシート６１の高さを調整できるようになっている。ポール６８は、シートクッション６２の平面視中央からやや後方に、受け部６９は、ポール６８に対応してベースプレート２の中心部Ｃよりもやや後方に配置されている。
【００１４】
ベースプレート２は、平面視で略円形を有し、前端（図１における右側端、図２における下端）の側部が一段下がってフットレスト７１を形成している。フットレスト７１は、搭乗者の足全体を載せるのに十分な大きさを有する。
ベースプレート２の下面側には、電動車椅子６０を走行させる手段として、２つの差動式キャスタ１，１と、２つのフリーキャスタ３，４とが配設されている。差動式キャスタ１，１は、ベースプレート２の中心部Ｃを基準にして前後方向に略対称な位置に設けられており、前側の差動式キャスタ１は、フットレスト７１の間に配置されている。
【００１５】
フリーキャスタ３，４は、ベースプレート２の中心部Ｃを基準にして左右方向に略対称な位置に設けられている。フリーキャスタ３，４は、ベースプレート２に支柱が鉛直軸を中心に３６０°回転自在に支持され、一対の車輪が支柱に対して回転自在に取付けられている。そして、各キャスタ１，３，４を駆動させたときの軌跡は、図２に二点鎖線で示すように、平面視でベースプレート２から外側には突出しないようになっている。さらに、シート６１の外形もベースプレート２の外径より小さくなるように形成されている。
【００１６】
ここで、ベースプレート２の上面には、フットレスト７１からシート６１の受け部６９に至るまでの間にバッテリ７２が配置されている一方、ベースプレート２の下面には、径方向略中央、つまり、２つの差動式キャスタ１，１と、２つのフリーキャスタ３，４とを避けるようにしてコントロールボックス７３が配置されている。バッテリ７２は、後述する電動モータ１２に電力を供給するためのものであって、コントロールボックス７３は、電動モータ１２の回転速度や回転方向を制御したり、差動式キャスタ１の走行向きを制御したりするものである。
【００１７】
尚、コントロールボックス７３は、搭乗者の重心と、ポール６８、及び受け部６９の配置位置とを考慮してベースプレート２の中心部Ｃよりもやや前方に配置することが望ましい。このようにすることで、ベースプレート２の上面側と下面側とのアンバランス低減を図ることが可能になる。このため、差動式キャスタ１をより確実に床面等に接地させることが可能になり、電動車椅子６０の安定した走行が実現できる。
【００１８】
図３に示すように、差動式キャスタ１は、これをベースプレート２に取付けるための取付け板５を備えている。取付け板５には、径方向中央に２つの軸受け６，７が設けられ、ここに支軸８が回転自在に支持されている。
支軸８は、鉛直方向（図３における上下方向）に沿って延在する主軸９と、主軸９の下端（図３における下側）に設けられ水平方向（図３における左右方向）に沿って延在する副軸１０とが一体成形されたものである。主軸９、及び副軸１０には、それぞれの軸方向に沿って貫通する中空部９ａ，１０ａが一連に形成されている。
【００１９】
主軸９の上端側（図３における上側）は、ベースプレート２から孔２ａを介して上方に突出しており、ここに、支軸８の回転角度を検出するための中空軸型エンコーダ１１が設けられている。中空軸型エンコーダ１１は、この上端側に設けられた中空状のカラー３３と下端側に設けられた受け座３４とによって支軸８の軸方向への移動が規制されるようになっている。受け座３４は、ボルト５４で取付け板５に締結固定してある。
【００２０】
また、カラー３３には、スリップリング５０がボルト５３によって締結固定されている。スリップリング５０は、固定側から回転側に電力を供給する所謂ロータリーコネクタであって、この実施形態においては、ベースプレート２に取付けられているバッテリ７２（固定側）から後述する電動モータ１２（回転側）に電力を供給したり、コントロールボックス７３（固定側）から中空軸型エンコーダ１１に信号を送受信したりするために用いられる。
【００２１】
一方、副軸１０の両端には、一対の車輪３５，３５が軸受け３６，３６でそれぞれが回転自在に取付けられている。各車輪３５，３５は、副軸１０に回転自在に支持された有底筒状のホイール３７を有し、ホイール３７の開口部を蓋部３８で覆うと共に、ホイール３７の外周部分に床面等に接地するタイヤ３９がタッピングネジ４０で固定されている。ホイール３７と蓋部３８が形成する内部空間には、電動モータ１２が１つずつ内蔵されており、各々車輪３５，３５を独立して回転駆動できるようになっている。
【００２２】
電動モータ１２は、支軸８の副軸１０に固定されたブラケット１５と、ブラケット１５に固定された有底筒状のヨーク１３とを有し、ブラケット１５、及びヨーク１３でアーマチュア１４を回転自在、且つ水平方向に沿うように支持している。
ブラケット１５は、副軸１０の中空部１０ａに内嵌される筒部２４と、筒部２４のアーマチュア１４側（図３における左右方向）端から径方向外側に延出するフランジ部２５とが一体成形されたものであって、中空部１０ａの軸方向中央に設けられた電動モータ取付けプレート３１にボルト３２によって締結固定されている。
【００２３】
筒部２４の周壁には、ボルト３２を螺入するためのボルト孔５５が形成されていると共に、主軸９側（図３における上側）に筒部２４の軸方向に貫通する貫通孔２４ａが形成されている。この貫通孔２４ａは、電力供給線３０を挿通するためのものである。また、筒部２４のアーマチュア１４側（図３における左右方向）には、径方向中央に軸受け２６が設けられ、ここにアーマチュア１４の出力軸１７の一端が回転自在に支持されている。
【００２４】
フランジ部２５のアーマチュア１４側（図３における右側）には、ホルダーステー４８が取付けられている。このホルダーステー４８には、複数のブラシホルダ２８が設けられており、このブラシホルダ２８に、それぞれブラシ２９が出没自在に内装されている。これらブラシ２９には、電力供給線３０の一端が電気的に接続されている。
この電力供給線３０は、支軸８の中空部９ａ，１０ａ、筒部２４の貫通孔２４ａに配索され、スリップリング５０を介してバッテリ７２に電気的に接続されている。
【００２５】
フランジ部２５の周縁部には、ヨーク１３の開口部が固定されている。ヨーク１３の内周面には、複数の永久磁石２７が周方向に等間隔で接着剤等により固定されている。
ヨーク１３のエンド部（底部）１６には、径方向中央にアーマチュア１４の出力軸１７を挿通するための挿通孔１８が形成され、この挿通孔１８内に軸受け１９が設けられている。この軸受け１９は、アーマチュア１４の出力軸１７の他端側を回転自在に支持するためのものである。
【００２６】
アーマチュア１４は、出力軸１７に外嵌固定されたアーマチュアコア２０と、アーマチュアコア２０に巻装されたアーマチュアコイル２１と、アーマチュアコア２０の一端側（図３における中央側）に配置されたコンミテータ（整流子）２２とで構成されている。
コンミテータ２２の外周面には、導電材で形成されたセグメント２３が複数枚取付けられている。
【００２７】
セグメント２３は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント２３には、アーマチュアコイル７の巻き始め端と巻き終わり端とがヒュージングにより接続されている。
また、セグメント２３は、ブラシ２９の先端部に摺接している。これにより、外部からの電源が電力供給線３０，ブラシ２９を介してコンミテータ２２に供給されるようになっている。
【００２８】
出力軸１７の他端側は、ヨーク１３のエンド部１６に形成されている挿通孔１８から外側に向かって突出している。この出力軸１７の突出した部分には、外周面にギア部４１が形成され、減速機構４２に噛合されている。
減速機構４２は、出力軸１７に噛合され歯数の異なる２つの平歯車を同軸上に備えた段付平歯車４３と、車輪３５の蓋部３８に一体に形成され段付平歯車４３に噛合される内歯歯車４５とで構成されている。段付平歯車４３は、ヨーク１３のエンド部１６に突設されている不図示の支軸に回転自在に支持されている。この不図示の支軸は、段付歯車４３を貫通し、車輪３５の蓋部３８側に突出している。この支軸が突出した部位には、支持部材４４が取付けられている。この支持部材４４は、軸受け４６を介して蓋部３８を回転自在に支持している。このように、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている。
【００２９】
次に、この電動車椅子の動作について説明する。
電動車椅子６０を使用するときは、一対のフットレスト７１のそれぞれに足を載せ、シート６１に座る。このとき、搭乗者は平面視でベースプレート２の内側の空間に居ることになる。
電動車椅子６０を操縦するときは、操作パネル６６を操作して電源を入れ、移動したい方向に操作レバー６７を傾倒させる。操作レバー６７は、初期状態で中立位置にあり、各電動モータ１２は車輪３５が前方に向いた姿勢で停止している。
【００３０】
操作レバー６７を前方に傾倒させときは、コントロールボックス７３の運動制御部が各電動モータ１２を同じ回転速度（回転比＝１）で、且つ前進する方向に正転させる。電動モータ１２の回転速度は、操作レバー６７の傾斜角度に合わせて変化させる。すなわち、コントロールボックス７３の操作量演算部の演算結果から、操作レバー６７の傾斜角度が小さいと判定されたときは、運動制御部が電動モータ１２の回転速度を小さくする。
【００３１】
これに対して、傾斜角度が大きいと判定されたときは、運動制御部が電動モータ１２の回転速度を大きくする。電動モータ１２のアーマチュア５３が回転し、減速機構４２で減速された回転数で差動式キャスタ１が駆動し、フリーキャスタ３，４が従動して電動車椅子６０が前進する。電動車椅子６０を後退させるときは、操作レバー６７を後ろ向きに傾倒させる。電動モータ１２が逆転する他は前進時と同様の動作をする。
【００３２】
電動車椅子６０を右旋回させるときは、操作レバー６７を右に傾倒させる。コントロールボックス７３は、各差動式キャスタ１で前進方向の左側にある電動モータ１２の回転数が操作レバー６７の傾斜角度に応じた所定の回転数になるように、且つ右側にある電動モータ１２の回転数がゼロ又は左側の電動モータ１２より小さい回転数になるように、回転数及び回転比を演算する。
【００３３】
左側の電動モータ１２の回転方向は、前進時と同じ正転方向である。左側の車輪３５が所定の回転数で回転するのに対して、右側の車輪３５は殆ど回転しないので、各差動式キャスタ１の一対の車輪３５，３５の間に回転差が生じ、差動式キャスタ１が支軸８を中心に回転し、電動車椅子６０が右側に旋回する。また、電動車椅子６０を左旋回させるときは、操作レバー６７を左に傾倒させる。各差動式キャスタ１の左右の電動モータ１２の動作が逆転する他は右旋回時と同様の動作をする。
【００３４】
電動車椅子６０を静止位置で回転させるときは、操作パネル６６の回転ボタンを押す。コントロールボックス７３は、例えば、前側の電動キャスタ２１で前進方向の左側にある電動モータ１２を正転させ、右側にある電動モータ１２を停止させる。後側の差動式キャスタ１で前進方向の右側にある電動モータ１２を正転させ、左側にある電動モータ１２を停止させる。
【００３５】
このようにすると、一対の車輪３５，３５の間に回転差が生じ、電動車椅子６０が停止した状態で差動式キャスタ１に向きが変わる。一対の車輪３５，３５が回転方向に向いたら、コントロールボックス７３が各車輪３５，３５を同じ回転数で、且つ同じ方向に回転させる。これによって、電動車椅子６０がその場で回転する。差動式キャスタ１の向きを変更するときは、一対の車輪３５，３５の一方を正転させ、他方を逆転させてもよい。
【００３６】
したがって、上述の実施形態によれば、ベースプレート２の下面の２つの差動式キャスタ１，１、及び２つのフリーキャスタ３，４を避けるようにしてコントロールボックス７３が配置されている。このように、ベースプレート２の下面を有効活用することで、ベースプレート２の上面には、バッテリ７２のみ配置すればよく、バッテリ７２の配置自由度が高まるばかりか、ベースプレート２を小さくすることが可能になる。
【００３７】
また、ベースプレート２の上面には、バッテリ７２しか配置されていないので、空きスペースＳを確保することができる（図１参照）。このため、この空きスペースＳに、例えば、バッテリ７２を充電させるための充電装置を配置する等、他の電装部品を搭載することが可能になる。例えば、充電装置を配置した場合にあっては、バッテリ７２を持ち運びする等の煩わしい作業がなくなり、搭乗者の労力を低減させることができる。このように、ベースプレート２にバッテリ７２やコントロールボックス７３の他に電装部品を搭載することで電動車椅子６０の高機能化を図ることが可能になる。
【００３８】
さらに、差動式キャスタ１がベースプレート２に回転自在に支持された支軸８と、支軸８の一端に、支軸８を中心に振り分け配置された一対の車輪３５，３５と、各車輪３５，３５に内蔵されている一対の電動モータ１２，１２とを備えたものであるため、電動車椅子６０を前後左右に走行させることができる他に、静止位置で旋回、つまり、ベースプレート２の中心部Ｃを中心に旋回させることもできる。このため、例えば、室内の狭いスペースであっても走行可能な場所を増やすことができ、電動車椅子６０の移動範囲を広げることが可能になる。
【００３９】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、ベースプレート２の下面の２つの差動式キャスタ１，１と、２つのフリーキャスタ３，４とが配設されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、ベースプレート２の下面に差動式キャスタ１とフリーキャスタ３（４）が少なくとも１つ配設されていればよい。
【００４０】
さらに、上述の実施形態では、ベースプレート２の上面にバッテリ７２を配置する一方、ベースプレート２の下面の差動式キャスタ１，１、及びフリーキャスタ３，４を避けるようにしてコントロールボックス７３を配置した場合について説明したが、これに限られるものではなく、バッテリ７２もベースプレート２の下面の差動式キャスタ１，１、及びフリーキャスタ３，４を避けるようにして配置してもよい。このようにすれば、ベースプレート２の上面の空きスペースＳをより大きく確保することが可能になり、さらなる電動車椅子の高機能化を図ることができる。
また、バッテリ７２もベースプレート２の下面に配置することで、ベースプレート２の上面側と下面側とのアンバランスをより低減させることが可能になる。このため、差動式キャスタ１をより確実に床面等に接地させることが可能になり、さらに電動車椅子６０の安定した走行を実現することが可能になる。
【００４１】
さらに、上述の実施形態では、ベースプレート２が平面視で略円形に形成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、多角形状であってもよい。
また、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている場合について説明したが、これに限られるものではなく、減速機構４２に代えて遊星減速機構としてもよい。この場合、段付歯車４３を出力軸１７に噛合って自転すると共に、出力軸１７を中心に公転可能な遊星歯車に代えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態における電動車椅子の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態における電動車椅子の平面図である。
【図３】本発明の実施形態における差動式キャスタの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 差動式キャスタ
２ ベースプレート
３ フリーキャスタ
８ 支軸
１２ 電動モータ
１７ 出力軸
３５ 車輪
６１ シート
７２ バッテリ
７３ コントロールボックス
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベースプレートに複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、差動式キャスタを用いて自走可能にした電動車椅子が知られている。
この差動式キャスタは、ベースプレートに回転自在に取付けられた支軸の一端に一対の駆動輪を備えたものである。これら駆動輪には電動モータが内蔵され、各々駆動輪が独立して駆動することができるようになっている。そして、各駆動輪の回転差によって電動車椅子や搬送車の走行方向を変更可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９０９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電動車椅子にあっては、ベースプレート上にシートを取付ける他に、差動式キャスタの電動モータを駆動させるためのバッテリや、駆動輪の走行向きを制御するためのコントロールボックスを配置する必要がある。
また、電動車椅子は、高齢者等が移動の際に使用されることが多いため、室内の狭いスペースでも使用できるようにベースプレートをできる限り小さくする必要がある。
【０００４】
しかしながら、ベースプレート上に搭乗者の邪魔にならないようにバッテリやコントロールボックスを配置しようとすると配置スペースに制約が生じ、ベースプレートが大きくなってしまうという課題がある。
また、例えば、バッテリの充電装置等、他の電装部品を電動車椅子に搭載したい場合、ベースプレート上に他の電装部品を搭載するスペースを確保することが困難で電動車椅子の高機能化が図り難いという課題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ベースプレートを小さくすることができ、高機能化を図ることができる差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ベースプレートの下面に電動モータで駆動可能な差動式キャスタと、フリーキャスタとがそれぞれ少なくとも１つ取付けられ、前記ベースプレートの上面にシートが設けられると共に、前記ベースプレートに複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造において、前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにして前記各電装部品のうちの少なくともコントロールボックスが配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、ベースプレートの下面を有効活用し、ベースプレートの上面に配置される電装部品の数を減少させることができると共に、電装部品の配置自由度を高めることができる。
また、ベースプレートの下面にコントロールボックスを配置することで、ベースプレートの上面に空きスペースを確保することができ、この空きスペースに、例えば、バッテリ充電装置等、他の電装部品を搭載することも可能になる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにしてバッテリが配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、さらにベースプレートの上面に空きスペースを確保することが可能になる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記差動式キャスタは、前記ベースプレートに回転自在に支持された支軸と、前記支軸の一端に設けられた一対の電動モータと、前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成ることを特徴とする。
このように構成することで、支軸を中心に一対の車輪を支軸の周方向に回転させることができるため、差動式キャスタ付車両の旋回半径を小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した発明によれば、ベースプレートの下面を有効活用し、ベースプレートの上面に配置される電装部品の数を減少させることができると共に、電装部品の配置自由度を高めることができる。このため、ベースプレートを小さくすることができる。
また、ベースプレートの下面にコントロールボックスを配置することで、ベースプレートの上面に空きスペースを確保することができ、この空きスペースに、例えば、バッテリ充電装置等、他の電装部品を搭載することも可能になる。このため、差動式キャスタ付車両を高機能なものにすることが可能になる。
【００１０】
請求項２に記載した発明によれば、さらにベースプレートの上面に空きスペースを確保することが可能になるため、差動式キャスタ付車両をより高機能なものにすることが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載した発明によれば、支軸を中心に一対の車輪を支軸の周方向に回転させることができるため、差動式キャスタ付車両の旋回半径を小さくすることができる。よって、例えば、室内の狭いスペースであっても差動式キャスタ付車両の移動範囲を広げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、電動車椅子６０は、ベースプレート２の上面にシート６１が高さ調整可能に取付けられている。シート６１は、搭乗者の臀部が乗るシートクッション６２と、シートクッション６２にステー６３で支持された背もたれ６４とを有し、シートクッション６２の両側部には、フレーム状の肘掛部６５が１つずつ固定されている。搭乗者から見て右側の肘掛部６５には、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えたり、静止位置での回転を支持したりするボタン等が配設された操作パネル６６が取付けられている。
【００１３】
さらに、操作パネル６６の前端部には、電動車椅子６０の移動方向及び速度を入力可能な操作レバー６７が設けられている。尚、シートクッション６２の底部から下向きに延びるポール６８は、ベースプレート２上に設けられた受け部６９に挿入され、ボルト７０で締結固定されている。そして、ボルト７０の締結固定位置を変更することでシート６１の高さを調整できるようになっている。ポール６８は、シートクッション６２の平面視中央からやや後方に、受け部６９は、ポール６８に対応してベースプレート２の中心部Ｃよりもやや後方に配置されている。
【００１４】
ベースプレート２は、平面視で略円形を有し、前端（図１における右側端、図２における下端）の側部が一段下がってフットレスト７１を形成している。フットレスト７１は、搭乗者の足全体を載せるのに十分な大きさを有する。
ベースプレート２の下面側には、電動車椅子６０を走行させる手段として、２つの差動式キャスタ１，１と、２つのフリーキャスタ３，４とが配設されている。差動式キャスタ１，１は、ベースプレート２の中心部Ｃを基準にして前後方向に略対称な位置に設けられており、前側の差動式キャスタ１は、フットレスト７１の間に配置されている。
【００１５】
フリーキャスタ３，４は、ベースプレート２の中心部Ｃを基準にして左右方向に略対称な位置に設けられている。フリーキャスタ３，４は、ベースプレート２に支柱が鉛直軸を中心に３６０°回転自在に支持され、一対の車輪が支柱に対して回転自在に取付けられている。そして、各キャスタ１，３，４を駆動させたときの軌跡は、図２に二点鎖線で示すように、平面視でベースプレート２から外側には突出しないようになっている。さらに、シート６１の外形もベースプレート２の外径より小さくなるように形成されている。
【００１６】
ここで、ベースプレート２の上面には、フットレスト７１からシート６１の受け部６９に至るまでの間にバッテリ７２が配置されている一方、ベースプレート２の下面には、径方向略中央、つまり、２つの差動式キャスタ１，１と、２つのフリーキャスタ３，４とを避けるようにしてコントロールボックス７３が配置されている。バッテリ７２は、後述する電動モータ１２に電力を供給するためのものであって、コントロールボックス７３は、電動モータ１２の回転速度や回転方向を制御したり、差動式キャスタ１の走行向きを制御したりするものである。
【００１７】
尚、コントロールボックス７３は、搭乗者の重心と、ポール６８、及び受け部６９の配置位置とを考慮してベースプレート２の中心部Ｃよりもやや前方に配置することが望ましい。このようにすることで、ベースプレート２の上面側と下面側とのアンバランス低減を図ることが可能になる。このため、差動式キャスタ１をより確実に床面等に接地させることが可能になり、電動車椅子６０の安定した走行が実現できる。
【００１８】
図３に示すように、差動式キャスタ１は、これをベースプレート２に取付けるための取付け板５を備えている。取付け板５には、径方向中央に２つの軸受け６，７が設けられ、ここに支軸８が回転自在に支持されている。
支軸８は、鉛直方向（図３における上下方向）に沿って延在する主軸９と、主軸９の下端（図３における下側）に設けられ水平方向（図３における左右方向）に沿って延在する副軸１０とが一体成形されたものである。主軸９、及び副軸１０には、それぞれの軸方向に沿って貫通する中空部９ａ，１０ａが一連に形成されている。
【００１９】
主軸９の上端側（図３における上側）は、ベースプレート２から孔２ａを介して上方に突出しており、ここに、支軸８の回転角度を検出するための中空軸型エンコーダ１１が設けられている。中空軸型エンコーダ１１は、この上端側に設けられた中空状のカラー３３と下端側に設けられた受け座３４とによって支軸８の軸方向への移動が規制されるようになっている。受け座３４は、ボルト５４で取付け板５に締結固定してある。
【００２０】
また、カラー３３には、スリップリング５０がボルト５３によって締結固定されている。スリップリング５０は、固定側から回転側に電力を供給する所謂ロータリーコネクタであって、この実施形態においては、ベースプレート２に取付けられているバッテリ７２（固定側）から後述する電動モータ１２（回転側）に電力を供給したり、コントロールボックス７３（固定側）から中空軸型エンコーダ１１に信号を送受信したりするために用いられる。
【００２１】
一方、副軸１０の両端には、一対の車輪３５，３５が軸受け３６，３６でそれぞれが回転自在に取付けられている。各車輪３５，３５は、副軸１０に回転自在に支持された有底筒状のホイール３７を有し、ホイール３７の開口部を蓋部３８で覆うと共に、ホイール３７の外周部分に床面等に接地するタイヤ３９がタッピングネジ４０で固定されている。ホイール３７と蓋部３８が形成する内部空間には、電動モータ１２が１つずつ内蔵されており、各々車輪３５，３５を独立して回転駆動できるようになっている。
【００２２】
電動モータ１２は、支軸８の副軸１０に固定されたブラケット１５と、ブラケット１５に固定された有底筒状のヨーク１３とを有し、ブラケット１５、及びヨーク１３でアーマチュア１４を回転自在、且つ水平方向に沿うように支持している。
ブラケット１５は、副軸１０の中空部１０ａに内嵌される筒部２４と、筒部２４のアーマチュア１４側（図３における左右方向）端から径方向外側に延出するフランジ部２５とが一体成形されたものであって、中空部１０ａの軸方向中央に設けられた電動モータ取付けプレート３１にボルト３２によって締結固定されている。
【００２３】
筒部２４の周壁には、ボルト３２を螺入するためのボルト孔５５が形成されていると共に、主軸９側（図３における上側）に筒部２４の軸方向に貫通する貫通孔２４ａが形成されている。この貫通孔２４ａは、電力供給線３０を挿通するためのものである。また、筒部２４のアーマチュア１４側（図３における左右方向）には、径方向中央に軸受け２６が設けられ、ここにアーマチュア１４の出力軸１７の一端が回転自在に支持されている。
【００２４】
フランジ部２５のアーマチュア１４側（図３における右側）には、ホルダーステー４８が取付けられている。このホルダーステー４８には、複数のブラシホルダ２８が設けられており、このブラシホルダ２８に、それぞれブラシ２９が出没自在に内装されている。これらブラシ２９には、電力供給線３０の一端が電気的に接続されている。
この電力供給線３０は、支軸８の中空部９ａ，１０ａ、筒部２４の貫通孔２４ａに配索され、スリップリング５０を介してバッテリ７２に電気的に接続されている。
【００２５】
フランジ部２５の周縁部には、ヨーク１３の開口部が固定されている。ヨーク１３の内周面には、複数の永久磁石２７が周方向に等間隔で接着剤等により固定されている。
ヨーク１３のエンド部（底部）１６には、径方向中央にアーマチュア１４の出力軸１７を挿通するための挿通孔１８が形成され、この挿通孔１８内に軸受け１９が設けられている。この軸受け１９は、アーマチュア１４の出力軸１７の他端側を回転自在に支持するためのものである。
【００２６】
アーマチュア１４は、出力軸１７に外嵌固定されたアーマチュアコア２０と、アーマチュアコア２０に巻装されたアーマチュアコイル２１と、アーマチュアコア２０の一端側（図３における中央側）に配置されたコンミテータ（整流子）２２とで構成されている。
コンミテータ２２の外周面には、導電材で形成されたセグメント２３が複数枚取付けられている。
【００２７】
セグメント２３は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント２３には、アーマチュアコイル７の巻き始め端と巻き終わり端とがヒュージングにより接続されている。
また、セグメント２３は、ブラシ２９の先端部に摺接している。これにより、外部からの電源が電力供給線３０，ブラシ２９を介してコンミテータ２２に供給されるようになっている。
【００２８】
出力軸１７の他端側は、ヨーク１３のエンド部１６に形成されている挿通孔１８から外側に向かって突出している。この出力軸１７の突出した部分には、外周面にギア部４１が形成され、減速機構４２に噛合されている。
減速機構４２は、出力軸１７に噛合され歯数の異なる２つの平歯車を同軸上に備えた段付平歯車４３と、車輪３５の蓋部３８に一体に形成され段付平歯車４３に噛合される内歯歯車４５とで構成されている。段付平歯車４３は、ヨーク１３のエンド部１６に突設されている不図示の支軸に回転自在に支持されている。この不図示の支軸は、段付歯車４３を貫通し、車輪３５の蓋部３８側に突出している。この支軸が突出した部位には、支持部材４４が取付けられている。この支持部材４４は、軸受け４６を介して蓋部３８を回転自在に支持している。このように、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている。
【００２９】
次に、この電動車椅子の動作について説明する。
電動車椅子６０を使用するときは、一対のフットレスト７１のそれぞれに足を載せ、シート６１に座る。このとき、搭乗者は平面視でベースプレート２の内側の空間に居ることになる。
電動車椅子６０を操縦するときは、操作パネル６６を操作して電源を入れ、移動したい方向に操作レバー６７を傾倒させる。操作レバー６７は、初期状態で中立位置にあり、各電動モータ１２は車輪３５が前方に向いた姿勢で停止している。
【００３０】
操作レバー６７を前方に傾倒させときは、コントロールボックス７３の運動制御部が各電動モータ１２を同じ回転速度（回転比＝１）で、且つ前進する方向に正転させる。電動モータ１２の回転速度は、操作レバー６７の傾斜角度に合わせて変化させる。すなわち、コントロールボックス７３の操作量演算部の演算結果から、操作レバー６７の傾斜角度が小さいと判定されたときは、運動制御部が電動モータ１２の回転速度を小さくする。
【００３１】
これに対して、傾斜角度が大きいと判定されたときは、運動制御部が電動モータ１２の回転速度を大きくする。電動モータ１２のアーマチュア５３が回転し、減速機構４２で減速された回転数で差動式キャスタ１が駆動し、フリーキャスタ３，４が従動して電動車椅子６０が前進する。電動車椅子６０を後退させるときは、操作レバー６７を後ろ向きに傾倒させる。電動モータ１２が逆転する他は前進時と同様の動作をする。
【００３２】
電動車椅子６０を右旋回させるときは、操作レバー６７を右に傾倒させる。コントロールボックス７３は、各差動式キャスタ１で前進方向の左側にある電動モータ１２の回転数が操作レバー６７の傾斜角度に応じた所定の回転数になるように、且つ右側にある電動モータ１２の回転数がゼロ又は左側の電動モータ１２より小さい回転数になるように、回転数及び回転比を演算する。
【００３３】
左側の電動モータ１２の回転方向は、前進時と同じ正転方向である。左側の車輪３５が所定の回転数で回転するのに対して、右側の車輪３５は殆ど回転しないので、各差動式キャスタ１の一対の車輪３５，３５の間に回転差が生じ、差動式キャスタ１が支軸８を中心に回転し、電動車椅子６０が右側に旋回する。また、電動車椅子６０を左旋回させるときは、操作レバー６７を左に傾倒させる。各差動式キャスタ１の左右の電動モータ１２の動作が逆転する他は右旋回時と同様の動作をする。
【００３４】
電動車椅子６０を静止位置で回転させるときは、操作パネル６６の回転ボタンを押す。コントロールボックス７３は、例えば、前側の電動キャスタ２１で前進方向の左側にある電動モータ１２を正転させ、右側にある電動モータ１２を停止させる。後側の差動式キャスタ１で前進方向の右側にある電動モータ１２を正転させ、左側にある電動モータ１２を停止させる。
【００３５】
このようにすると、一対の車輪３５，３５の間に回転差が生じ、電動車椅子６０が停止した状態で差動式キャスタ１に向きが変わる。一対の車輪３５，３５が回転方向に向いたら、コントロールボックス７３が各車輪３５，３５を同じ回転数で、且つ同じ方向に回転させる。これによって、電動車椅子６０がその場で回転する。差動式キャスタ１の向きを変更するときは、一対の車輪３５，３５の一方を正転させ、他方を逆転させてもよい。
【００３６】
したがって、上述の実施形態によれば、ベースプレート２の下面の２つの差動式キャスタ１，１、及び２つのフリーキャスタ３，４を避けるようにしてコントロールボックス７３が配置されている。このように、ベースプレート２の下面を有効活用することで、ベースプレート２の上面には、バッテリ７２のみ配置すればよく、バッテリ７２の配置自由度が高まるばかりか、ベースプレート２を小さくすることが可能になる。
【００３７】
また、ベースプレート２の上面には、バッテリ７２しか配置されていないので、空きスペースＳを確保することができる（図１参照）。このため、この空きスペースＳに、例えば、バッテリ７２を充電させるための充電装置を配置する等、他の電装部品を搭載することが可能になる。例えば、充電装置を配置した場合にあっては、バッテリ７２を持ち運びする等の煩わしい作業がなくなり、搭乗者の労力を低減させることができる。このように、ベースプレート２にバッテリ７２やコントロールボックス７３の他に電装部品を搭載することで電動車椅子６０の高機能化を図ることが可能になる。
【００３８】
さらに、差動式キャスタ１がベースプレート２に回転自在に支持された支軸８と、支軸８の一端に、支軸８を中心に振り分け配置された一対の車輪３５，３５と、各車輪３５，３５に内蔵されている一対の電動モータ１２，１２とを備えたものであるため、電動車椅子６０を前後左右に走行させることができる他に、静止位置で旋回、つまり、ベースプレート２の中心部Ｃを中心に旋回させることもできる。このため、例えば、室内の狭いスペースであっても走行可能な場所を増やすことができ、電動車椅子６０の移動範囲を広げることが可能になる。
【００３９】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、ベースプレート２の下面の２つの差動式キャスタ１，１と、２つのフリーキャスタ３，４とが配設されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、ベースプレート２の下面に差動式キャスタ１とフリーキャスタ３（４）が少なくとも１つ配設されていればよい。
【００４０】
さらに、上述の実施形態では、ベースプレート２の上面にバッテリ７２を配置する一方、ベースプレート２の下面の差動式キャスタ１，１、及びフリーキャスタ３，４を避けるようにしてコントロールボックス７３を配置した場合について説明したが、これに限られるものではなく、バッテリ７２もベースプレート２の下面の差動式キャスタ１，１、及びフリーキャスタ３，４を避けるようにして配置してもよい。このようにすれば、ベースプレート２の上面の空きスペースＳをより大きく確保することが可能になり、さらなる電動車椅子の高機能化を図ることができる。
また、バッテリ７２もベースプレート２の下面に配置することで、ベースプレート２の上面側と下面側とのアンバランスをより低減させることが可能になる。このため、差動式キャスタ１をより確実に床面等に接地させることが可能になり、さらに電動車椅子６０の安定した走行を実現することが可能になる。
【００４１】
さらに、上述の実施形態では、ベースプレート２が平面視で略円形に形成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、多角形状であってもよい。
また、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている場合について説明したが、これに限られるものではなく、減速機構４２に代えて遊星減速機構としてもよい。この場合、段付歯車４３を出力軸１７に噛合って自転すると共に、出力軸１７を中心に公転可能な遊星歯車に代えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態における電動車椅子の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態における電動車椅子の平面図である。
【図３】本発明の実施形態における差動式キャスタの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 差動式キャスタ
２ ベースプレート
３ フリーキャスタ
８ 支軸
１２ 電動モータ
１７ 出力軸
３５ 車輪
６１ シート
７２ バッテリ
７３ コントロールボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートの下面に電動モータで駆動可能な差動式キャスタと、フリーキャスタとがそれぞれ少なくとも１つ取付けられ、
前記ベースプレートの上面にシートが設けられると共に、
前記ベースプレートに複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造において、
前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにして前記各電装部品のうちの少なくともコントロールボックスが配置されていることを特徴とする差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造。
【請求項２】
前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにしてバッテリが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造。
【請求項３】
前記差動式キャスタは、
前記ベースプレートに回転自在に支持された支軸と、
前記支軸の一端に設けられた一対の電動モータと、
前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造。
【請求項１】
ベースプレートの下面に電動モータで駆動可能な差動式キャスタと、フリーキャスタとがそれぞれ少なくとも１つ取付けられ、
前記ベースプレートの上面にシートが設けられると共に、
前記ベースプレートに複数の電装部品が配置される差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造において、
前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにして前記各電装部品のうちの少なくともコントロールボックスが配置されていることを特徴とする差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造。
【請求項２】
前記ベースプレートの下面の前記差動式キャスタ、及び前記フリーキャスタを避けるようにしてバッテリが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造。
【請求項３】
前記差動式キャスタは、
前記ベースプレートに回転自在に支持された支軸と、
前記支軸の一端に設けられた一対の電動モータと、
前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の差動式キャスタ付車両の電装部品配置構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２１２２７２（Ｐ２００８−２１２２７２Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１２８５（Ｐ２００７−５１２８５）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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