JP2007222562A - 車体フレーム - Google Patents
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Abstract
【課題】乗用者の乗り心地をより平穏にし、エネルギーの使用効率も向上する車体フレームを提供することを目的とする。
【解決手段】前方から後方へと、その下方前側に前輪282が取付けられる前輪フレーム22と、それにモータ付き駆動輪242が取付けられた駆動輪フレーム23と、その上に座席が、下方後側に後輪292がそれぞれ取付けられた後輪フレーム21とが、それぞれ上下回動可能なリンク構造を構成し、且つ、常時に、前輪282、駆動輪242及び後輪292が同一の平面上に接地し、障害物を乗り越えるとき、全車体が前方から後方へと段階的に乗り越えを行うことができる車体フレームであり、駆動輪フレーム23は、前輪フレーム23を介さずに直接的に後輪フレーム21の荷重を受ける。
【選択図】図1
【解決手段】前方から後方へと、その下方前側に前輪282が取付けられる前輪フレーム22と、それにモータ付き駆動輪242が取付けられた駆動輪フレーム23と、その上に座席が、下方後側に後輪292がそれぞれ取付けられた後輪フレーム21とが、それぞれ上下回動可能なリンク構造を構成し、且つ、常時に、前輪282、駆動輪242及び後輪292が同一の平面上に接地し、障害物を乗り越えるとき、全車体が前方から後方へと段階的に乗り越えを行うことができる車体フレームであり、駆動輪フレーム23は、前輪フレーム23を介さずに直接的に後輪フレーム21の荷重を受ける。
【選択図】図1
Description
この発明は、車体フレームに関し、特に電動車椅子の車体フレームに関する。
肢体障害などの原因で行動が不便な人たちにとって、車椅子は生活に必要不可欠な用品である。その中でも、他人に押してもらう必要がなく、乗用者が自分で車輪を回す必要もない電動車椅子は、より便利なものとされている。だが、行動が不便な人たちに優しい路面整備がまだ不足している現状では、電動車椅子に階段や段差などの障害物を乗り越える機能が必要である。
しかし、電動車椅子が障害物を乗り越える時の上下振動は、行動が不便なために電動車椅子を乗用する乗用者に怪我を負わせる恐れがある。従って、電動車椅子の車体フレームを設計する際、乗用者に伝わる上下振動をいかに低減して快適な乗り心地を感じさせるのは重視しなければならない問題である。
図7に示すのは、例として挙げられた従来の電動車椅子の車体フレームの側面図である。図示のように、その車体フレーム1は、前輪フレーム11と後輪フレーム12と駆動輪ユニット15とからなり、更にばね手段16が取付けられたものである。
前輪フレーム11は、棒状のメインリンク112とメインリンク112の前方の一端に枢接している前輪コネクタ113と、メインリンク112の後方の一端に枢接している後コネクタ114と前輪コネクタ113の下方に取付けられている前輪115と、メインリンク112と間隔を空けてメインリンク112の下に位置しその両端がそれぞれ前輪フレーム11の前輪コネクタ113の中央近く及び後述の後輪フレーム12における前コネクタ123の中央近くと枢接している連動リンク131を有している。
後輪フレーム12は、メインリンク112の上方に位置していて座席を設置できる略直棒状設置リンク122と、設置リンク122の前方の一端から下方へ延伸している前コネクタ123と、設置リンク122の後方の一端から後下方へ斜めに延伸している後輪コネクタ124と後輪コネクタ124の下方に取付けられている後輪125とを有している。
駆動輪ユニット15は、その直径が前、後輪115、125の直径より大きく、且つ回転できるように前輪フレーム11の後コネクタ114に取付けられている駆動輪141と、駆動輪141を駆動して回転させ、かつ乗用者によって操作できるように後コネクタ114に取付けられている電動モータ151とを有している。
ばね手段16はその両端がそれぞれ前輪フレーム11のメインリンク112の前方の一端及び後輪フレーム12の前コネクタ123の下の一端と繋がっていて、メインリンク112の前方の一端及び後輪フレーム12の前コネクタ123の下の一端を引き寄せるばね161と、その両端がそれぞれ前輪フレーム11の後コネクタ114及び後輪フレーム12の設置リンク122の中央近くと繋がっていて、前輪フレーム11の後コネクタ114及び後輪フレーム12の設置リンク122の中央近くを引き寄せるばね162とを有している。
このような車体フレーム1を有している電動車椅子が水平面を走行している場合、前輪フレーム11におけるメインリンク112と、後輪フレーム12における設置リンク122と、連動リンク131とは略水平の配置となっている。前、後輪115、125及び駆動輪141は駆動輪ユニット15及びばね手段16におけるばね161によって、同一の水平面に保持されて平穏な走行を確保するようになっている。
また、図8、図9はこの従来の電動車椅子の車体フレーム1を有している電動車椅子が段差を乗り越える時の説明図である。図8に示すように、前輪115及び前輪コネクタ113が上方へ移動し、前輪フレーム11は前方の前輪コネクタ113がより高く、後方の後コネクタ114がより低い態勢となっている。この時、ばね161、162は引張られているので、連動リンク131と後輪フレーム12の相対角度も変っている。続いて、駆動輪141が該段差に接触すると、この従来の電動車椅子の車体フレーム1では、図9に示すように、ばね161の弾性回復力により駆動輪141が引き上げられ、また後輪フレーム12もばね161、162それぞれの弾性回復力の両端から上下違う方向への働きによって、その前方がより高い態勢となって該段差を乗り越える。
しかし、このような従来の電動車椅子の車体フレーム1における駆動輪ユニットは、前輪フレーム11を介して前記後輪フレーム12からの荷重を受けるように構成されているため、ばね161、162の弾性回復力をすべて前記障害物の乗り越えに生かすことができない。即ち、駆動輪ユニット15は乗用者の体重による荷重を前輪フレーム11を介して支持しているため、障害物を乗り越える時、ばね161、162の働きによって前輪フレーム11に与える回動エネルギーも上下振動として後輪フレーム12の上の座席に乗っている乗用者に与えてしまうのである。
また、障害物を乗り越える時、後輪フレーム12、駆動輪141、そして座席に乗っている乗用者を上方へ引き上げるためのエネルギーは、すべて駆動手段により出力されたものであり、ゆえに障害物を乗り越えるのに必要なエネルギーを十分に出力するまでの時間も、図10に示すように長くかかるものである。
つまり、乗用者を上方へ引き上げることが乗用者に不快感を与えるだけでなく、怪我を負わせる可能性もあり、更に出力するまでに時間もかかるので、そのために使ったエネルギーは浪費されたと同然である。
従って、これらの問題点を有している車体フレーム1は、更なる改良を施す必要がある。
本発明は、上記の問題点を解決し、乗用者の乗用をより平穏にし、エネルギーの使用効率も向上する電動車椅子の車体フレームを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は前方から後方へと延伸してなり、且つその下方前側に前輪が取付けられる前輪フレームと、それにモータ付き駆動輪が取付けられる駆動輪フレームと、その上に座席が、下方後側に後輪がそれぞれ取付けられる後輪フレームとが、それぞれ、上下回動可能なリンク構造を構成し、且つ、常時に、前記前輪、駆動輪及び後輪が同一の平面上に接地すると共に、障害物を乗り越えるとき、全車体が前方から後方へと段階的に乗り越えを行うことができるようになっている車体フレームであって、前記駆動輪フレームは、前記前輪フレームを介さずに直接的に前記後輪フレームの荷重を受けるようになっていることを特徴とする車体フレームを提供し、特に、その上に座席が取付けられる設置リンクと、前記設置リンクから前下方へ斜めに延伸してなった延伸リンクと、前記延伸リンクから直下へ延伸してなった第1枢接リンクとを有し、下方後側に後輪が取付けられる後輪フレームと、その下に前輪が取付けられる前輪取付枠と、その一端が前記前輪取付枠に枢接している上リンクと、前記上リンクと前記前輪取付枠との枢接部より下の位置にその一端が枢接している下リンクと、前記下リンクの中央近くから後下方へ斜め及び後方へと延伸してなる制限リンクと、その両端が前記制限リンクの中央近く及び前記下リンクの前記制限リンクの後方と繋がり、その中央近くで前記第1枢接リンクと回動可能に枢接している第2枢接リンクとを有している前輪フレームと、モータ付き駆動輪を保持するために前方から後上方へと斜めに配置されている駆動輪保持リンクと、その両端部がそれぞれ前記第1枢接リンクと前記第2枢接リンクとの枢接部及び前記駆動輪保持リンクの前端部と枢接されている連結リンクと、その3つの端部がそれぞれ前記上リンクの後端部、前記下リンクの後端部及び前記駆動輪保持リンクの後端部と枢接されているフォーク形リンクとを有している駆動輪フレームとからなっており、且つ、常時に、前記前輪、駆動輪及び後輪が同一の平面上に接地し、障害物を乗り越えるとき、全車体が前方から後方へと段階的に乗り越えを行うことができるようになっている車体フレームを提供する。
本発明は上記構成によれば、乗用をより平穏にし、エネルギーの使用効率も向上して障害物の乗り越えにかかる時間をも短縮する電動車椅子の車体フレームを提供することができる。
図1は本発明の実施形態として挙げられた車体フレーム2の側面図である。
図示のように、車体フレーム2は後輪フレーム21と前輪フレーム22と駆動輪フレーム23とからなるものである。
後輪フレーム21はその上に座席が取付けられる設置リンク211と、設置リンク11から前下方へ斜めに延伸してなる延伸リンク212と、延伸リンク212から下方へ延伸してなる第1枢接リンク213とを有しており、その後側の下に後輪292が取付けられる。
前輪フレーム22はその下に前輪282が取付けられる前輪取付枠281と、その一端が前輪取付枠282に枢接している上リンク221と、上リンク221と前輪取付枠281との枢接部31より下に位置している枢接部32にその前方の一端が枢接している下リンク231(第1部分)と、下リンク231の中央近くから後下方へ斜めにそして後方へと延伸してなる制限リンク232(第2部分)と、その両端がそれぞれ制限リンク232の中央近く及び下リンク231の制限リンク232より後方の位置と繋がっている第2枢接リンク233(第3部分)とを備えている。
また、前輪フレーム22は第2枢接リンク233の中央近くに設置されている中央枢接部30によって後輪フレーム21と相対回動可能に枢接している。更に、引張りコイルばねにより構成された第1ばね手段271は、下リンク231の時計方向もしくは逆時計方向のどちらへの回動でも引張られるように、前輪フレーム22における制限リンク232中央近くと後輪フレーム21における第1枢接リンク213の下端側との間に掛け渡されている。
駆動輪フレーム23は駆動輪242を保持するために前方から後上方へと斜めに配置されている駆動輪保持リンク241と、その一端が中央枢接部30と枢接し、他の一端が枢接部33で駆動輪保持リンク241の前端部と枢接されている連結リンク214と、その3つの端部が枢接部34、35、36としてそれぞれ順番に上リンク221の後端部、下リンク231の後端部及び駆動輪保持リンク241の後端部と枢接されているフォーク形リンク25とを有している。
駆動輪保持リンク241には図示のようにモータ243が取付けられている。連結リンク214は第1枢接リンク213及び第2枢接リンク233に対して回動できるように中央枢接部30において枢接されている上、その中央近くから突出している当接部215が形成されている。なお、当接部215は連結リンク214と第2枢接リンク233との相対回動によって第2枢接リンク233と制限リンク232に当接できるように配置されている。
また、枢接部36と後輪フレーム21における設置部211の中央近くとの間に引張りコイルばねにより構成された第2ばね手段261が掛け渡されている。
なお、常時に、つまり水平面に走行や停止している時に、車体フレーム2は前輪282、駆動輪241及び後輪292が同一の平面上に接地するように配置構成されている。
このように構成されている車体フレーム2は、駆動輪フレーム23が前輪フレーム22を介さずに直接的に後輪フレーム21の荷重を連結リンク214に通じて受けるようになっていることが特徴である。
続いて、上記のように構成されている本実施形態の車体フレーム2が障害物を乗り越える動作を、図2及び図3を用いて説明する。
図2及び図3は段差の乗り越えを例として挙げられた説明図であり、太い線は車体フレーム2の各リンクを略して示し、黒い円形は枢接部を示し、白い円形は回動できない通常な結合を示している。
図2に示すのは段差を乗り越える第1段階、つまり前輪だけ該段差の上に乗っている状態である。図示のように、この時、上リンク221、下リンク231は前端の枢接部31、32がより高く、後端の枢接部34、35がより低い斜めな態勢となっている。この態勢は、前輪フレーム22及び駆動輪フレーム23が、後輪フレーム21に対して中央枢接部30を中心に時計方向に回動することによるものであり、これと同時に第1ばね手段271及び第2のばね手段261が引張られている。また、第2ばね手段261はその一端がより中央枢接部30から離れている枢接部36に掛けられているので、第2ばね手段261の引張られる長さが第1ばね手段271の引張られる長さよりも長くなっていて、与えられた位置エネルギーも第1ばね手段271より多い。
続いて、駆動輪242が該段差に接触すると、図3に示すように、駆動輪保持リンク241及び駆動輪242は第1ばね手段271の弾性回復力によって引き上げられて該段差の上に乗るようになって、後輪リンク21も第2ばね手段261の弾性回復力によって引き上げられる。
ここで、駆動輪フレーム23が前輪フレーム22を介さずに直接的に後輪フレーム21の荷重を連結リンク214に通じて受けるようになっているため、各ばね手段261、271が引張られること及び回復することによる前輪フレーム22における上下2のリンク221、231の回動が後輪フレーム21に与える影響が殆どないので、乗用者に与える上下振動の解消に役を立っている。
更に、第2ばね手段261に与えられた位置エネルギーは第1ばね手段271より少ないため、引き上げられる高さはより短く、つまり第2ばね手段261が乗用者に与える上下振動のエネルギーもより少なくなったのである。
また、図4に示すような下方への段差越えの場合、前輪フレーム22における上下2のリンク221、231は逆時計方向に回動する。これによって、フォーク形リンク25が時計方向に回動し、その一端が枢接部36に枢接している第2ばね手段261は引張られるようになっている。また、その両端がそれぞれ第1枢接リンク213及び制限リンク232に掛け渡されている第1ばね手段271も引張られるようになっている。更に、連結リンク214に形成されている当接部215は制限リンク232と当接するようになって、上下2のリンク221、231の回動量を制限することができる。これによって、下方への段差越えの場合も後輪フレーム21及び乗用者に与える急遽な振動を軽減することができる。
図5、図6及び図10を併せて見ると、図6に示す同じ入力トルク分析(input torque analysis)図を有する駆動手段(モータ)が取付けられている場合、本発明の車体フレーム2が行った上方への段差越え(図5)は背景技術で言及した従来のものと比べると、段差を乗り越えるのに必要なエネルギーを十分に出力するまでの時間を約1.5秒短縮していることがわかる。
上記構成による本発明の車体フレームは、乗用者の乗り心地をより平穏にし、エネルギーの使用効率も向上して段差などの障害物の乗り越えにかかる時間をも短縮する電動車椅子の車体フレームを提供することができる。
2 車体フレーム
21 後輪フレーム
22 前輪フレーム
23 駆動輪フレーム
25 フォーク形リンク
30 中央枢接部
31、32、33、34、35、36 枢接部
211 設置リンク
212 延伸リンク
213 第1枢接リンク
214 連結リンク
215 当接部
221 上リンク
231 下リンク(第1部分)
232 制限リンク(第2部分)
233 第2枢接リンク(第3部分)
241 駆動輪保持リンク
242 駆動輪
243 モータ
261 第2ばね手段
271 第1ばね手段
281 前輪取付枠
282 前輪
292 後輪
21 後輪フレーム
22 前輪フレーム
23 駆動輪フレーム
25 フォーク形リンク
30 中央枢接部
31、32、33、34、35、36 枢接部
211 設置リンク
212 延伸リンク
213 第1枢接リンク
214 連結リンク
215 当接部
221 上リンク
231 下リンク(第1部分)
232 制限リンク(第2部分)
233 第2枢接リンク(第3部分)
241 駆動輪保持リンク
242 駆動輪
243 モータ
261 第2ばね手段
271 第1ばね手段
281 前輪取付枠
282 前輪
292 後輪
Claims (11)
- 前方から後方へと延伸してなり、且つその下方前側に前輪(282)が取付けられる前輪フレーム(22)と、それにモータ(243)付き駆動輪(242)が取付けられる駆動輪フレーム(23)と、その上に座席が、下方後側に後輪(292)がそれぞれ取付けられる後輪フレーム(21)とが、それぞれ、上下回動可能なリンク構造を構成し、且つ、常時に、前記前輪、駆動輪及び後輪が同一の平面上に接地すると共に、障害物を乗り越えるとき、全車体が前方から後方へと段階的に乗り越えを行うことができるようになっている車体フレーム(2)であって、
前記駆動輪フレームは、前記前輪フレームを介さずに直接的に前記後輪フレームの荷重を受けるようになっていることを特徴とする車体フレーム。 - 前記前輪フレーム(22)と前記後輪フレーム(21)との間のリンク構造は、前記前輪フレームの前端部と前記後輪フレームの後端部とをそれぞれ上方に変位させ、前記前輪フレームの後端部と前記後輪フレームの前端部とをそれぞれ下方に変位させ、且つ、前記後輪フレームの前端部が直下へ延伸させる際に、前記前輪フレームの前記後端部と上下回動可能に枢接されていることを特徴とする請求項1に記載の車体フレーム。
- 前記前輪フレーム(22)における後端部の前記後輪フレーム(21)との枢接部の前端側と、前記後輪フレームにおける前端部の前記枢接部の前端側との間に、第1ばね手段(271)が掛け渡されていることを特徴とする請求項2に記載の車体フレーム。
- 前記前輪フレーム(22)における後端部は、常時に、後方へ延伸してなる第1部分(231)と、該第1部分の延伸途中で突出し、後下方へ曲がって延伸してなる第2部分(232)と、該第2部分の延伸途中で後上方へ立ち上がって前記第1部分と連結された第3部分(233)とを有し、且つ、前記前輪フレームの後端部と前記後輪フレーム(21)の前端部との枢接はこの第3部分でなされていることを特徴とする請求項3に記載の車体フレーム。
- 前記前輪フレーム(22)は、それらの前端(282)が前輪(282)を保持するための前輪取付枠(281)とそれぞれ枢接され、且つ常時に後方へ延伸して後端になる上下2つのリンク(221,231)からなり、且つ、前記下リンクは前記第1部分となっており、
前記駆動輪フレーム(23)は、モータ(243)付き駆動輪(242)を保持するために前方から後上方へと斜めに配置されている駆動輪保持リンク(241)と、その両端部がそれぞれ前記前輪フレームの後端部と前記後輪フレーム(21)の前端部との枢接部(30)及び前記駆動輪保持リンクの前端部(33)と枢接されている連結リンク(214)と、その3つの端部がそれぞれ前記上リンク(221)の後端部(34)、前記下リンク(231)の後端部(35)及び前記駆動輪保持リンクの(241)後端部(36)と枢接されているフォーク形リンク(25)とからなっており、
前記フォーク形リンクの前記駆動輪保持リンクとの枢接部(36)と前記後輪フレームの中央近くとの間に第2ばね手段(261)が掛け渡されていることを特徴とする請求項4に記載の車体フレーム。 - 前記連結リンク(214)から突出し、前記前輪フレーム(22)と前記後輪フレーム(21)との間のリンク構造の上下回動を前記前輪フレームにおける前記第3部分(233)及び前記第2部分(232)との当接によって制限できる当接部(215)が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の車体フレーム。
- その上に座席が取付けられる設置リンク(211)と、前記設置リンクから前下方へ斜めに延伸してなった延伸リンク(212)と、前記延伸リンクから直下へ延伸してなった第1枢接リンク(213)とを有し、下方後側に後輪(292)が取付けられる後輪フレーム(21)と、
その下に前輪(282)が取付けられる前輪取付枠(281)と、その一端が前記前輪取付枠に枢接している上リンク(221)と、前記上リンクと前記前輪取付枠との枢接部(21)より下の位置にその一端が枢接している下リンク(231)と、前記下リンクの中央近くから後下方へ斜め及び後方へと延伸してなる制限リンク(232)と、その両端が前記制限リンクの中央近く及び前記下リンクの前記制限リンクの後方と繋がり、その中央近くで前記第1枢接リンク(213)と回動可能に枢接している第2枢接リンク(233)とを有している前輪フレーム(22)と、
モータ(243)付き駆動輪(242)を保持するために前方から後上方へと斜めに配置されている駆動輪保持リンク(241)と、その両端部がそれぞれ前記第1枢接リンクと前記第2枢接リンクとの枢接部(30)及び前記駆動輪保持リンクの前端部(33)と枢接されている連結リンク(214)と、その3つの端部がそれぞれ前記上リンクの後端部(34)、前記下リンクの後端部(35)及び前記駆動輪保持リンクの後端部(36)と枢接されているフォーク形リンク(25)とを有している駆動輪フレームとからなっており、
且つ、常時に、前記前輪、駆動輪及び後輪が同一の平面上に接地し、障害物を乗り越えるとき、全車体が前方から後方へと段階的に乗り越えを行うことができるようになっている車体フレーム。 - 前記連結リンク(214)から突出していて前記前輪フレーム(22)と前記後輪フレーム(21)との前記回動を前記前輪フレームにおける前記制限リンク(232)及び前記第2枢接リンク(233)との当接によって制限できる当接部(215)が形成されていることを特徴とする請求項7に記載の車体フレーム。
- 前記フォーク形リンク(25)の前記駆動輪保持リンク(241)との枢接部(36)と前記後輪フレーム(21)における設置リンク(211)の中央近くとの間に第2ばね手段(261)が掛け渡されていることを特徴とする請求項8に記載の車体フレーム。
- 前記前輪フレーム(22)における前記制限リンク(232)の中央近くと、前記後輪フレーム(21)における前記第1枢接リンク(213)の下端側との間に、第1ばね手段(271)が掛け渡されていることを特徴とする請求項9に記載の車体フレーム。
- 前記前輪(282)及び前記後輪(292)はいずれも左右回動できるように取付けられていて車体の進行方向を変えることができることを特徴とする請求項8に記載の車体フレーム。
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2003030800A1 (en) * | 2001-10-10 | 2003-04-17 | Invacare Corporation | Wheelchair suspension |
JP2005058738A (ja) * | 2003-08-13 | 2005-03-10 | Pihsiang Machinery Mfg Co Ltd | 車椅子ペンダント構造 |
-
2006
- 2006-02-27 JP JP2006050285A patent/JP2007222562A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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