JP2004065603A - 手動車いす - Google Patents

Abstract

【課題】左右に傾斜した路面を走行する場合も安定して直進走行できる手動車いすを提供する。
【解決手段】手動車いす１の左右後輪９の車軸１３の内端はクラッチ機構３０で接続している。クラッチ機構３０は、左右の後輪９の車軸が同期回転するように連結される位置（入）と、独立回転する位置（切）と、の間で切替可能であり、クラッチが、左右後輪９の車軸間を伝わるトルクが所定値以下の場合は“入”となり、このトルクが所定値を超える場合は“切”となる。左右の車軸間を伝わるトルクが所定値以下の場合とは、左右に傾斜した路面上を走行する場合等であり、このときにクラッチが“入”となり、左右の車輪の車軸が同期回転する。このため、車いすが傾斜下方向へ不用意に旋回することがなくなる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右の車輪を操作者が手動で駆動して前後進、旋回させる手動車いすに関する。特には、船舶上のような動揺環境下や、左右に傾斜した路面を走行する場合に、意図せぬ旋回力がかかることを防止できるよう改良を加えた手動車いすに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な手動車いすは、左右の後輪が各々独立して回転する。操作者は、左右の手で各々の車輪に駆動トルクを与えて、車いすを直進させたり、旋回させる。両輪に等しいトルクを与えると車いすは直進し、旋回したい方向と反対の側の後輪に優越したトルクを与えると、所望の方向へ旋回する。車いすの直進走行は、両後輪に駆動トルクを与えている状態（駆動走行）と、この駆動トルクによる慣性力で走行している状態（慣性走行）を繰り返す。駆動走行中は、操作者が左右後輪への駆動トルクや回転角度を任意に変えることができるため、直進走行や進路変更をしやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような手動車いすにおいては、前輪には全方向に回転自由なキャスタが使用されている。この手動車いすを、進行方向に対して左右に傾斜がある面に置くと、車いすは重力の影響によって谷側に傾き、キャスタは谷側へ向かう。それとともに、山側の後輪の回転角度が谷側の後輪の回転角度を上回り、操作者の意図に反して、車いす全体が谷側へ向かうように旋回する。慣性走行時には特に重力の影響を受けやすいため、このような路面を旋回しないように直進走行するには、駆動走行時に適切な操作で進路補正する必要がある。このため、操作者は常に複雑な操作を続けねばならず、負担が大きくなる。左右後輪を同期回転する構造とすればこのような問題は解決できるが、その場合は操作者が意図的に旋回することができなくなる。
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、左右に傾斜した路面を走行する場合も安定して直進走行できる手動車いすを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の手動車いすは、　操作者が手動駆動する左右の車輪を備える手動車いすであって、　前記左右の車輪の車軸が同期回転するように連結される位置（入）と、独立回転する位置（切）と、の間で切替可能なクラッチを有し、　該クラッチが、前記左右の車輪の車軸間を伝わるトルクが所定値以下の場合は“入”となり、該トルクが前記所定値を超える場合は“切”となることを特徴とする。
【０００６】
左右の車軸間を伝わるトルクが所定値以下の場合とは、左右に傾斜した路面上を走行する場合のように、重力によって左右のいずれかの方向に車いすが自然と旋回しようとする傾向のでるような場合である。このときには、クラッチが“入”となり、左右の車輪の車軸が同期回転する。このため、車いすが傾斜下方向へ不用意に旋回することがなくなり、左右傾斜した路面においても、操作者が複雑な操作をしたり、進路補正のための力を加えることなく直進走行できる。
【０００７】
また、トルクが前記所定値を超える場合とは、操作者が意図的に旋回しようとした場合である。このときにクラッチが“切”となり、左右の車輪の車軸が独立回転できるようになり、車いすの旋回が可能となる。
【０００８】
本発明においては、　前記クラッチが“切”のときに前記左右の車軸間を相対回動自在に連結し、前記クラッチが“入”のときに前記左右の車軸と一体に回転する差動歯車機構を有することとできる。
このような差動歯車機構により、左右の車軸が回転している場合にあっても、前記左右の車輪の車軸間を伝わるトルクを感知でき、前記クラッチの“入”と“切”とを切り替えることができる。
【０００９】
本発明においては、　前記クラッチが収容されるケーシングを備え、　該クラッチが、前記ケーシングに固定されたクラッチディスクと、該クラッチディスクに対向するクラッチ板とを含み、　該クラッチ板は、バネにより前記クラッチディスク方向に付勢されるとともに、前記左右の車輪の車軸間を伝わる前記所定値を超えるトルクにより、前記クラッチディスクから前記クラッチ板が離れることとできる。
この際、　前記車軸がカムピンを有し、　前記クラッチ板が、テーパ状のカム面を有し、　前記左右の車輪の車軸間を伝わる前記所定値を超えるトルクによって、前記カムピンが前記カム面に沿ってスライドすることにより、前記クラッチ板が、前記クラッチディスクから前記車軸方向に沿って離れることとできる。
【００１０】
このような構造により、左右の車輪の車軸間を伝わるトルクが前記所定値を超えないほど小さい場合には、クラッチが“入”となり左右の車輪の車軸を同期回転させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、手動車いすの全体の構造を説明する。
図１は、本発明の手動車いすの全体の構造を示す図であり、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）は後面図である。
この手動車いす１は、シート３と、フットレスト５と、左右前輪７と、左右後輪９と、フレーム１１とから主に構成される。左右前輪７は、フットレスト５の後方でフレーム１１に回転可能に取り付けられている。各前輪７はキャスタで、全方向に向けて回動可能である。左右後輪９は、各々シート３の外側で、フレーム１１に独立して回転可能に取り付けられている。左後輪９Ｌと右後輪９Ｒの車軸１３Ｌ、１３Ｒは、後述するクラッチ機構３０で連結している。左右後輪９の外側には、各後輪と一体に回転するハンドリム１５が固定されている。操作者はハンドリム１５を回転させて、後輪９を回転させる。シート３の後方のフレーム１１にはグリップ１７が設けられている。
【００１２】
次に、クラッチ機構３０の構造を説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る車いすに設けられたクラッチ機構を説明する断面図である。
図３は、図２のクラッチ機構の右側を拡大して示す断面図である。
クラッチ機構３０は、左右後輪９の車軸１３Ｌ、１３Ｒの内端間に配置されている。同機構３０のケーシング３１内には、左クラッチ６１Ｌ、右クラッチ６１Ｒ、差動歯車機構１００等が配置されており、左右で同様の構造を有する。以下の説明では、右後輪側の構造を説明する。
【００１３】
以下、図３を参照して説明する。
クラッチ機構３０のケーシング３１は、シートの下方で、シートを支える左右フレーム１１の間に配置されている。ケーシング３１は左右後輪９の車軸方向（左右方向）に延びる円筒状の同筒部３３と、同筒部３３の両端の側壁部３５とからなる。同筒部３３は、左右の二つの半分の円筒状の部材３３Ｌ、３３Ｒからなり、両部材はビス３７で固定されている。側壁部３５の外縁と同筒部３３の端部はビス３９で固定されている。側壁部３５の中央には、車軸方向の右方向に延びるスリーブ部４１が設けられている。スリーブ部４１の基端側（側壁３５側）の外周面は、ベアリング４３を介してフレーム１１に固定されている。これによりケーシング３１はフレーム１１に対して回転自在に保持される。
【００１４】
右後輪の車軸１３Ｒの内端は、カップリング４５を介して回転軸４７に結合しており、車軸１３Ｒと回転軸４７は一体で回転する。回転軸４７は、ケーシング３１のスリーブ部４１内に入り、同軸の先端は同筒部３３内に達している。回転軸４７の外周面と、スリーブ部４１の内周面との間には、２個のベアリング４９が組み込まれており、ケーシング３１は回転軸４７を中心にして回転する。各ベアリング４９は、スリーブ部４１の先端側と基端側に配置されている。
【００１５】
ケーシング３１の同筒部３３内に達した回転軸４７の先端は、径が細い先端部５１となっている。先端部５１の基端側には、カムピン５３が回転軸４７と直交する方向に延びるように、同軸４７を貫通して固定されている。スリーブ部４１の先端側（右側）のベアリング４９とカップリング４５との間、及び、基端側（左側）のベアリング４９とカムピン５３との間には各々スペーサ５５が介されており、回転軸４７は、ケーシング３１内で同軸方向には移動しない。
【００１６】
クラッチ６１は、クラッチディスク６３とクラッチ板６５からなる。クラッチ板６５がクラッチディスク６３と接すると、クラッチ６１が“入”となり、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から回転軸方向に離れると、クラッチ６１が“切”となる。クラッチ６１が“入”となった状態では、クラッチディスク６３とクラッチ板６５とは相対的に摺動せず、一体に回転する。
【００１７】
クラッチディスク６３は平たい環状の形状で、回転軸４７と同心上に配置されている。同ディスク６３はケーシング側壁部３５の内面の外周に、ビス６７で固定されている。このクラッチディスク６３は、クラッチ板６５と対向している。クラッチ板６５は平たい環状の形状で、回転軸４７と同心上に配置されて、回転軸方向に移動可能に配置されている（詳細後述）。クラッチ板６５の内側（図の左側）の面には、内方向（図の左方向）に延びるスリーブ部６９が設けられている。
【００１８】
次に、クラッチ板６５の移動機構について説明する。
クラッチ板６５は、バネ７１によって、回転軸方向を、クラッチディスク６３に接する方向に付勢されている。バネ７１は、クラッチ板６５と、バネ押え板７３との間に介装されている。バネ押え板７３は円板状の部材で、外側（図の右側）の面には大径円筒部７５、内側（図の左側）の面には小径円筒部７７が形成されている。各円筒部７５、７７は回転軸と同軸上を延びている。
【００１９】
バネ押え板７３の外面（図の右側）の外周は、クラッチ板６５の内側（図の左側）の面と対向している。そして、対向する各面には複数のバネ保持穴８５、８７が形成されている。バネ保持穴８５、８７は、回転軸に対して等角度で複数箇所に形成されている。これらのバネ保持穴８５、８７にはバネ７１がはめ込まれている。このバネ７１により、クラッチ板６５はバネ押え板７３に対してクラッチディスク６３方向に付勢されている。また、複数のバネ７１を用いることにより、環状のクラッチ板６５の全面を均等な力でクラッチディスク６３の方向に付勢することができ、クラッチ６１を安定にかけることができる。
【００２０】
バネ押え板７３の大径円筒部７５は、クラッチ板６５のスリーブ部６９の内孔に嵌合している。そして、同部７５は、スリーブ部６９に対して、キー７９によって軸方向には移動可能で、軸回りの回転は不能となっている。つまり、キー７９は、大径円筒部７５の側壁に、回転軸方向と直交する方向に植設されている。そして、スリーブ部６９の内壁には、回転軸方向に延びる溝８１が形成されている。溝８１の幅はキー７９の径と等しい。キー７９はこの溝８１に入り込んで、溝内を軸方向に移動できる。これにより、クラッチ板６５はバネ押え板７３に対して軸方向には移動可能であるとともに、バネ押え板７３と一体に回転軸回りに回転する。
【００２１】
また、大径円筒部７５の軸方向中心には穴８３が開けられており、この穴８３に、回転軸４７の先端部５１が回転摺動可能に嵌合している。このとき、小径の先端部５１と大径の回転軸４７との間の段部は大径円筒部７５の端面に当接している。
【００２２】
次に、クラッチ板の入切機構の構造について説明する。
図４は、クラッチ板の入切機構の構造を説明するための図である。この図は、図１のカムピン５３を上から見た図である。
クラッチ板６５の外側（図の右側）の内縁の、径方向に対向する２ヶ所には溝溝９１が形成されている。図４に詳しく示すように、各溝９１は、周方向にある程度の幅をもち、軸方向への深さが、溝の幅方向中央で最も深く、両端に向かって浅くなる両テーパ状となっている。このテーパ面がカム面９３となる。そして、これらの溝９１に、回転軸４７を貫通しているカムピン５３の両端が位置している。クラッチ６１が“入”のとき（クラッチディスク６３とクラッチ板６５が接しているとき）、カムピン５３は溝９１の幅方向中央の最も深い部分に位置している。
【００２３】
この状態から回転軸４７のみを回転させると、同軸に固定されたカムピン５３は溝９１内を周方向に回転する。このとき、カムピン５３は、カム面９３の最深部から最浅部に向かって、同面に沿って移動する。カム面９３は徐々に軸方向の深さが浅くなっている。そして、カムピン５３の軸方向位置は変化せず、クラッチ板６５は軸方向に移動可能であるので、カムピン５３はカム面９３を左方向に押す。すると、図４の二点鎖線で示すように、カム面９３、すなわち、クラッチ板６５が、バネ７１（図３参照）の付勢力に抗して左方向に移動し、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れる。
【００２４】
このように、カムピン５３が溝９１の最深部にあるときにはクラッチ６１が“入”の状態である。そして、回転軸４７を回転させてカムピン５３を溝９１内で移動させると、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れて、クラッチ６１が“切”の状態となる。
【００２５】
上述の回転軸４７、クラッチディスク６３とクラッチ板６５とからなるクラッチ６１、バネ押え板７３、バネ７１等から構成されるクラッチ機構は、左後輪においても同様の構造を有する。左右後輪のクラッチ機構は、ケーシング３１内に左右対称に配置されている。そして、左右クラッチ機構の各バネ押え板７３の小径円筒部７７は、差動歯車組立１００を介して連結している。
【００２６】
差動歯車組立１００は、上下のかさ歯車１０１、１０３、右かさ歯車１０５、左かさ歯車１０７からなる。上下かさ歯車１０１、１０３の中心軸１０９、１１１は同軸上にあり、回転軸４７の方向と直交している。各中心軸１０９、１１１の一端は、ケーシング同筒部３３の、左右半部の間に配置された軸受１１３、１１５に嵌合している。各中心軸の他端は向かい合っており、円柱状の部材１１７の両端に嵌合している。そして、上下かさ歯車１０１、１０３にかみ合うように、右かさ歯車１０５と左かさ歯車１０７が配置されている。左右かさ歯車１０５、１０７の軸芯の方向は、上下かさ歯車１０１、１０３の中心軸の方向と直交する。
【００２７】
右かさ歯車１０５の軸部１０５ａにはバネ押え板７３の小径円筒部７７が嵌合している。そして軸部１０５ａと小径円筒部７７にはピン１１９が貫通して、両部は相対回転できないように連結されている。このように、右かさ歯車１０５の回転軸は、バネ押え板７３の小径円筒部７７となる。
したがって、バネ押え板７３は、外側（図の左側）が回転軸４７の先端部５１によって、内側（図の右側）が右かさ歯車１０５によって挟まれて、軸方向には移動しない。
【００２８】
このような構造により、例えば、右側のバネ押え板７３の小径円筒部７７が図の右側から見て時計方向に回転すると、右かさ歯車１０５はともに時計方向に回転する。すると、上かさ歯車１０１は図の上から見て反時計方向に回転し、下かさ歯車１０３は時計方向に回転する。そして、左かさ歯車１０７は図の右から見て反時計方向に回転する。すなわち、左右のかさ歯車１０５、１０７は反対方向に回転する。
【００２９】
次に、クラッチ６１の入切の切り替えに伴う左右後輪の回転について説明する。
左右両側のクラッチ６１が“入”のとき、各クラッチディスク６３と各クラッチ板６５は接触して、両部は一体に連結している。そして、左右後輪の各回転軸４７のカムピン５３は各クラッチ板６５の溝９１の最深部に位置している。各クラッチ板６５はバネ７１でクラッチディスク６３の方向に付勢されているため、カムピン５３は溝９１の最深部で、周方向には移動しにくくなっている。すなわち、各クラッチディスク６３と各クラッチ板６５、各クラッチ板６５と各カムピン５３、すなわち、各回転軸４７は相互に一体に固定される。そして、各クラッチディスク６３はケーシング３１に固定されているため、ケーシング３１と各回転軸４７は一体に連結される。したがって、左右の回転軸４７やケーシング３１は一体となって回転する。
【００３０】
このクラッチ６１が“入”の状態において、左右の回転軸４７に同じ方向にほぼ同じ大きさの回転トルクをかけると、両回転軸４７がケーシング３１とともに回転する。この状態は、左右後輪が同方向に回転する（直進する）状態であって、左右後輪の回転軸にかかるトルクの差が小さい。
【００３１】
次に、一方の回転軸のみに意図的にトルクをかけて回転させた場合を説明する。この例では、左後輪を固定して、右後輪の回転軸４７にのみトルクをかけた場合について示す。
クラッチ６１が“入”となっている左後輪１３Ｌ側においては、上述のように回転軸４７とケーシング３１が一体で回転する。そして、左後輪１３Ｌを固定して、右後輪１３Ｒを左後輪１３Ｌに対して回転させると、右回転軸４７は、左後輪１３Ｌによって固定されているケーシング３１に対して回転し始める。すると、右回転軸４７に固定されたカムピン５３がクラッチ板６５の溝９１内を回転方向（周方向）に回転し、カムピン５３は同溝９１のカム面９３を相対的に軸方向を左方向に押す。すると、カム面９３、すなわち、クラッチ板６５はカムピン５３に押されてバネ７１の付勢力に抗して左方向に移動し、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れる。すなわち、右側のクラッチ６１が“切”となる。そして、カムピン５３は、クラッチ板６５の溝９１の最浅部の端部に当接する。
【００３２】
カムピン５３が溝９１の最深部から最浅部まで移動する間は、上述のように右側のクラッチ６１は“切”となるが、左側のクラッチ６１はまだ“入”の状態である。
【００３３】
ここで、バネ７１の強さ（復元力）やカム面９３の傾斜角度を選択することによって、この回転軸の回転範囲内での回転トルクを、操作者の意図に反して一方の回転軸のみが回転しようとする状態である、路面が左右に傾斜している場合等に相当するように設定できる。上述のように、このような場合は、両回転軸４７とケーシング３１が一体で回転して、車いすは直進する。
【００３４】
右側の回転軸４７をさらに同方向に回転させると、クラッチ６１が切られた状態で、カムピン５３は溝９１の最浅部の側端部を押して、クラッチ板６５が同軸と同じ方向に回転する。すると、キー７９によってクラッチ板６５と回転不能に連結しているバネ押え板７３も回転する。さらにバネ押え板７３の小径円筒部７７が回転軸となっている右かさ歯車１０５が回転する。そして、上下かさ歯車１０１、１０３を介して、左かさ歯車１０７が、右かさ歯車１０５と反対の方向に回転する。
【００３５】
さらに、左かさ歯車１０７の回転に伴って、上述と逆の経過によって、左側のクラッチ板６５が回転する。すると、クラッチ板６５のカム面９３が左側のカムピン５３に案内されて、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れる。ここで、左側のクラッチ６１も“切”となり、左右のクラッチ６１が“切”となる。
【００３６】
左右のクラッチ６１が“切”となった時点で、さらに右回転軸４７を回転させると、上述のように右かさ歯車１０５が回転する。すると、上下かさ歯車１０１、１０３を介して左かさ歯車１０７に回転運動が伝わる。上述のように、ケーシング３１はフレーム１１に対して回転自由になっているので、左右後輪９Ｌ、９Ｒの独立した回転運動が可能となる。
【００３７】
このように、左右のクラッチが“切”の状態では、右回転軸と左回転軸に独立した回転運動を与えることができるため、操作者は左右後輪への駆動トルクや回転角度を任意に変えることができる。すなわち、このクラッチ機構を取り付けていない従来の車いすとほぼ同じように旋回動作を行うことができる。
【００３８】
そして、旋回が終了して右側の回転軸４７へトルクをかけるのをやめると、カムピン５３を回転させる力が止まる。すると、クラッチ板６５がクラッチディスク６３の方向にバネ７１で付勢されるとともに、カムピン５３がカム面９３に沿って溝９１の最深部に達するまで周方向に移動する。これによりクラッチ６１が“入”となる。このように、旋回動作が終わって回転軸４７にかけるトルクを外すと、自動的にクラッチ６１が“入”となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、左右に傾斜した路面のように、重力によって左右のいずれかの方向に前輪が旋回し、左右後輪も同方向に不用意に旋回しようとする場合や、直進走行の場合には、クラッチが“入”となり、左右の車輪の車軸が同期回転し、操作者が意図的に旋回しようとした場合にはクラッチが“切”となり、左右の車輪の車軸が独立回転し、旋回が可能となる。このように、左右に傾斜した路面を走行する場合も安定して直進走行できる手動車いすを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の手動車いすの全体の構造を示す図であり、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）は後面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車いすに設けられたクラッチ機構を説明する断面図である。
【図３】図２のクラッチ機構の右側を拡大して示す断面図である。
【図４】クラッチ板の入切機構の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１　手動車いす　　　　　　　　　　３　シート
５　フットレスト　　　　　　　　　７　左右前輪
９　左右後輪　　　　　　　　　　１１　フレーム
１３　車軸　　　　　　　　　　　　１５　ハンドリム
１７　グリップ
３０　クラッチ機構　　　　　　　　３１　ケーシング
３３　同筒部　　　　　　　　　　　３５　側壁部
３７　ビス　　　　　　　　　　　　３９　ビス
４１　スリーブ部　　　　　　　　　４３　ベアリング
４５　カップリング　　　　　　　　４７　回転軸
４９　ベアリング　　　　　　　　　５１　先端部
５３　カムピン　　　　　　　　　　５５　スペーサ
６１　クラッチ　　　　　　　　　　６３　クラッチディスク
６５　クラッチ板　　　　　　　　　６７　ビス
６９　スリーブ部　　　　　　　　　７１　バネ
７３　バネ押え板　　　　　　　　　７５　大径円筒部
７７　小径円筒部　　　　　　　　　７９　キー
８１　溝　　　　　　　　　　　　　８３　穴
８５、８７　バネ保持穴　　　　　　９１　溝
９３　カム面　　　　　　　　　　１００　差動歯車組立
１０１　上かさ歯車　　　　　　　　１０３　下かさ歯車
１０５　右かさ歯車　　　　　　　　１０７　左かさ歯車
１０９、１１１　中心軸　　　　　　１１３、１１５　軸受
１１７　円柱状部材　　　　　　　　１１９　ピン

Claims (4)

1. 操作者が手動駆動する左右の車輪を備える手動車いすであって、
   前記左右の車輪の車軸が同期回転するように連結される位置（入）と、独立回転する位置（切）と、の間で切替可能なクラッチを有し、
   該クラッチが、前記左右の車輪の車軸間を伝わるトルクが所定値以下の場合は“入”となり、該トルクが前記所定値を超える場合は“切”となることを特徴とする手動車いす。
2. 前記クラッチが“切”のときに前記左右の車軸間を相対回動自在に連結し、前記クラッチが“入”のときに前記左右の車軸と一体に回転する差動歯車機構を有することを特徴とする請求項１記載の手動車いす。
3. 前記クラッチが収容されるケーシングを備え、
   該クラッチが、前記ケーシングに固定されたクラッチディスクと、該クラッチディスクに対向するクラッチ板とを含み、
   該クラッチ板は、バネにより前記クラッチディスク方向に付勢されるとともに、前記左右の車輪の車軸間を伝わる前記所定値を超えるトルクにより、前記クラッチディスクから前記クラッチ板が離れることを特徴とする請求項１又は２記載の手動車いす。
4. 前記車軸がカムピンを有し、
   前記クラッチ板が、テーパ状のカム面を有し、
   前記前記左右の車輪の車軸間を伝わる前記所定値を超えるトルクによって、前記カムピンが前記カム面に沿ってスライドすることにより、前記クラッチ板が、前記クラッチディスクから前記車軸方向に沿って離れることを特徴とする請求項３記載の手動車いす。

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