JP2009112533A - 車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】下り坂であっても短い制動距離で安全に停止し得る車椅子を提供する。
【解決手段】車椅子本体２と、車椅子本体２に軸を介して接続された前輪３及び後輪４と、後輪を駆動する駆動機構５とを備えた車椅子において、前輪３と後輪４との間に、これらに円周面において接触するローラー６を備え、ローラー６の回転軸６１が前輪３及び後輪４の回転軸と平行であると共に、前輪３及び後輪４の回転軸を通る線Ｌ１より下において前輪３と後輪４との間を通る線Ｌ２上を摺動可能に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は車椅子に係り、特に、車椅子のブレーキ機構に関する。

車椅子には手動と電動のタイプがあるが、ここでは電動車椅子についてのみ説明する。従来、車椅子は図７に示す車椅子１００のように、車椅子本体１０２と、車椅子本体１０２に回転軸を介して接続されたそれぞれ左右一対の前輪１０３及び後輪１０４と、後輪１０４を駆動する駆動機構１０５とを備えている。

駆動機構を有するのは後輪１０４だけであり、後輪が前輪に比して大きな外径を有し、具体的には前輪が外径１８ｃｍほどであるのに対し後輪は外径約５６ｃｍ〜６１ｃｍとなっている。また、前輪は方向転換のために回動可能ないわゆるキャスターとなっている。

車椅子１００では、前輪１０３の回転軸１３１が地面に垂直な回転軸１３２を介して車椅子本体１０２に設けられており、前輪１０３の回転軸１３１が地面に対し平行な面内を回動し、すなわち前輪１０３が舵様に揺動して、車椅子１００が左右に方向転換することができる。実際には左右の後輪１０４の回転数を調節することにより方向を決定する。停止の際は駆動機構１０５に電磁ブレーキをかけることで、後輪１０４と路面との摩擦により減速する。

ここで、図７（Ａ）に示すように平坦な道であれば、人を乗せた車椅子１００の重心は矢印Ｇ１で示すように車椅子１００における中心より後方、具体的には後輪１０４の回転軸より少し前方にある。そのため、駆動機構１０５の電磁ブレーキを使用して後輪１０４にブレーキをかければ、多くの荷重が掛かっている後輪１０４の回転が止まり、車椅子１００を迅速かつ安全に停止することができる。

しかしながら、図７（Ｂ）に示すような下り坂においては、人を乗せた車椅子１００の重心は矢印Ｇ２で示すように車椅子１００における中心より前方、具体的には後輪１０４の回転軸より前輪１０３の回転軸に近い地点にある。そのため、前輪１０３にも多くの荷重が掛かるから、平坦な道の場合に比して後輪１０４と地面との摩擦が小さくなり、駆動機構１０５の電磁ブレーキを使用して後輪１０４にブレーキを掛けた場合の制動距離が大きくなり、車椅子１００が停止するまでの時間が長くなる。

この問題を解決するためには、後輪にブレーキが掛かった際に、前輪にもブレーキが掛かることが効果的である。一方、後輪のブレーキの掛かり具合よりも前輪のブレーキの掛かり具合が強い場合には、ブレーキを掛けた際に重心がさらに前方へ移動して、後輪が浮き上がる方向の力が働いてしまい、好ましくない。後輪と前輪がほぼ同程度、もしくは前輪が多少弱い程度にブレーキが掛かることが望ましい。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、下り坂であっても短い制動距離で安全に停止することができる、車椅子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、車椅子本体と、車椅子本体に軸を介して接続された前輪及び後輪と、後輪を駆動する駆動機構とを備えた車椅子であって、前輪と後輪との間に、これらに円周面において接触するローラーを備え、ローラーは、その回転軸が前輪及び後輪の回転軸と平行であると共に、前輪及び後輪の回転軸を通る線より下において前輪と後輪との間を通る線上を摺動可能に設けられることを特徴とする。

ローラーは弾性部材により上方へ付勢されることが望ましい。ここで、弾性部材には例えばバネを使うことができる。

前輪は、その周囲に車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個の回転体が配列されることが望ましい。

ローラーの前輪及び後輪との接触面は凹曲面に形成されることが望ましい。

ローラーは、リンク機構を介して車椅子本体に支持され、弾性部材は車椅子本体とリンク機構との間に設けられてもよい。

本発明の車椅子によれば、ローラーが前輪と後輪との間に位置し、回転軸が前輪及び後輪の回転軸と平行であると共に円周面において前輪と後輪とに接触しているため、前輪及び後輪が同じ進行距離分だけ回転している際には前輪及び後輪の回転を妨げない。一方、ローラーが前輪及び後輪の回転軸を通る線より下において前輪と後輪との間を通る線上を摺動可能に設けられていることから、後輪にブレーキが掛かり、前輪が後輪に比べ大きな進行距離分回転すると、ローラーは前輪の上方向への回動を受けて前輪と後輪との間を通る線上を上方へ移動する。そして、前輪及び後輪との間に強い摩擦力を生じつつ、後輪の回転を前輪へ伝達する。すなわち、前輪にも後輪と同様にブレーキがかかることになるから、下り坂であっても短い制動距離で安全に停止することができる。

ローラーが弾性部材により上方へ付勢される場合には、ローラーが常に一定以上の圧力をもって前輪及び後輪に接触し、摩擦を生じる。

前輪の周囲に車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個の回転体が配列される場合には、前輪の回転軸を回動させることなく車椅子を方向転換することができる。すなわち前輪の面方向を変化させずに方向転換することができるから、このような方向転換が可能な車椅子においても、本発明の効果を発揮することができる。

ローラーの前輪及び後輪との接触面が凹曲面である場合は、ローラーと前輪及び後輪との摩擦を大きくすることができる。

ローラーがリンク機構を介して車椅子本体に支持され、弾性部材が車椅子本体とリンク機構との間に設けられる場合には、ローラーの摺動方向を一定に制御することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る車椅子を示す。車椅子１は、車椅子本体２と、車椅子本体２の左右側面に回転軸３１及び４１を介して接続された前輪３及び後輪４と、後輪４を駆動する駆動機構５とを備え、前輪３及び後輪４の間に、これらに円周面において接触するローラー６を備える。ローラー６は、その回転軸６１が前輪３及び後輪４の回転軸３１，４１と平行であると共に、前輪３及び後輪４の回転軸３１，４１を通る線Ｌ１より下方において前輪３と後輪４との間を通る線Ｌ２上を摺動可能に設けられる。

車椅子本体１は基本的に従来の車椅子本体１０２と同様の構成である。すなわち、シート２１と、背もたれ２２と、把手２３と、肘掛け２４と、足置き２５と、これらを統合するためのフレーム２６とを備え、フレーム２６は駆動機構５を介して後輪４の回転軸４１に接続されている。

前輪３は、図２に示すように、その周囲に、車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個の回転体４２が配列されている。このような車輪の構造については特許文献１及び２に詳説されているのでここでは省略するが、この車輪は、円周に沿って設けられた回転体が車輪の直進方向と直交する方向へ回転することにより車輪自体の回転方向と直交する方向へも移動可能としたものであり、いわゆる全方向車輪である。そのため、前輪３の回転軸３１は、軸受け（図示省略）を介して車椅子本体２に接続されているのみであり、従来の車椅子における前輪１０３のように地面に対し平行な面内を回転可能とする機構を備えていない。車椅子１は、このような全方向車輪を前輪３に採用したことにより、前輪を舵様に揺動することなく左右への方向転換を可能としている。また、前輪３の直径は従来の車椅子における前輪１０３の直径より大きくすることができ、これにより安定化を図ることができる。
特開２００２−１３７６０２号公報 特開２００４−３４４２８９号公報

後輪４は、従来の車椅子における後輪１０４とほぼ同様の構成である。すなわち、後輪４は回転軸４１を中心として回転する外径約５６ｃｍ〜６１ｃｍのタイヤであって、回転軸４１は駆動機構５を介してフレーム２６に接続されている。なお、タイヤスポークについては図示を省略している。
駆動機構５の制御は図示しないコントローラにより行う。コントローラ操作により駆動機構５を駆動させると後輪４が回転し、コントローラ操作をやめると駆動機構５に電磁ブレーキがかかり、後輪４の回転が抑制される。

ローラー６は、その回転軸６１が前輪３及び後輪４の回転軸３１，４１と平行であると共に、前輪３及び後輪４の回転軸３１，４１を通る線Ｌ１より下方において前輪３と後輪４との間を通る線Ｌ２上を摺動可能に設けられる。また、ローラー６は図３に示す円周面６３ａにおいて前輪３及び後輪４の円周面と接触する。すなわち、ローラー６と前輪３及び後輪４とは同一面上に設けられ、ローラー６の直径は前輪３及び後輪４の外周同士の最短距離より大きい。なお、上述のように前輪３は全方向車輪であって左右に舵様に揺動することがないから、車椅子１の方向転換時や旋回時であっても上記状態を保つことができる。

前輪及び後輪との摩擦が安定的かつ大きくなるよう、ローラー６の前輪及び後輪との接触面である円周面６３ａは凹曲面に形成されており、さらにローラー６は後述するように弾性部材である引っ張りばね８により上方へ付勢されている。そのため、ローラー６は、図５に示すように、常にある程度の摩擦をもって前輪３及び後輪４に圧接する。

図４に示すように、ローラー６はリンク機構７を介して車椅子本体２に支持され、引っ張りばね８は車椅子本体２とリンク機構７との間に設けられる。具体的には、リンク機構は第一リンク部材７３と第二リンク部材７４とからなり、車椅子本体２のフレームに固設された基部７２に接続されている。第一リンク部材７３は一端が基部７２にピンＰを介して揺動可能に接続され、第二リンク部材７４は一端が第一リンク部材７３の他端にピンＰを介して揺動可能に接続され、第二リンク部材７４の他端に回転軸６１を介してローラー６が取り付けられる。引っ張りばね８は基部７２と第一リンク部材７３の他端付近との間に設けられ、車椅子本体２の一部とリンク機構７との間に作用し、ローラー６を上方へ付勢している。

このように構成された車椅子１の作用について説明する。
車椅子１は、図６（Ａ）に示すように、平坦な場所においては重心が矢印Ｇ１で示すように車椅子１における中心より後方、具体的には後輪４の回転軸４１より少し前方に位置する。この状態で車椅子１が前進すると、前輪３及び後輪４が同じ進行距離分だけ回転し、これらに円周面において接しているローラー６も同じだけ回転する。この際、前輪３及び後輪４の円周面における進行距離が同一であるから、ローラー６は前輪３及び後輪４の回転に影響を与えることがない。後輪４の進行距離分が前輪３の進行距離分より大きい場合は、後輪４におけるローラー６と接する面の作用により、ローラー６が下方に動かされる。この場合、ローラー６は前輪３との圧接が弱くなり、摩擦が小さくなるから、前輪３の回転に影響を与えることがない。ローラー６に対する下方への作用がなくなれば、ローラー６は引っ張りばね８の作用により上方へ戻る。
また、前進中に駆動機構５の電磁ブレーキを使用して後輪４にブレーキをかければ、多くの荷重が掛かっている後輪４の回転が止まり、後輪４と地面との摩擦により車椅子１を迅速かつ安全に停止することができる。

一方、図３（Ｂ）に示すように、下り坂においては車椅子１の重心が矢印Ｇ２で示すように車椅子１における中心より前方、具体的には後輪４の回転軸４１より前輪３の回転軸３１に近い地点に位置する。この場合、前輪３にも多くの荷重が掛かるから、平坦な道の場合に比して後輪４と地面との摩擦が小さくなる。そのため、駆動機構５の電磁ブレーキを使用して後輪４にブレーキを掛けた場合には、後輪４と地面との間に微小な滑りが発生する。

そのため、多くの荷重が掛かっている前輪３の方が、後輪４より大きい進行距離分回転することとなる。すると、前輪３におけるローラー６と接する面の作用により、ローラー６が上方へ動かされる。これによりローラー６は、前輪３と後輪４との間に挟まれ、食い込む形となり、ローラー６と前輪３及び後輪４との摩擦が増す。そのため、駆動機構５により後輪４に加えられた制動が前輪３へ伝達され、前輪３にブレーキ効果を及ぼす。すなわち、前輪３にも後輪４と同様にブレーキがかかることになるから、下り坂であっても短い制動距離で安全に停止することができる。

以上説明したように、本発明の車椅子は、前輪及び後輪の間にこれらに円周面において接触するローラーを備えたことにより、後輪へ加えられた電磁ブレーキの制動を前輪へ伝達して下り坂であっても短い制動距離で安全に停止することができるものであり、その主旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施することができる。

本発明の実施形態に係る車椅子を示す側面図である。 図１の状態におけるローラー周辺部分の拡大図である。 図１のローラーを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は断面図である。 図１の状態におけるリンク機構周辺部分の拡大図である。 図４におけるＡ−Ａ断面図である。 図１の車椅子の使用状態を示す側面図であり、（Ａ）は平地、（Ｂ）は傾斜地における状態を示す。 従来の車椅子の使用状態を示す側面図であり、（Ａ）は平地、（Ｂ）は傾斜地における状態を示す。

符号の説明

１ 車椅子
２ 車椅子本体
３ 前輪
４ 後輪
５ 駆動機構
６ ローラー
７ リンク機構
Ｇ１，Ｇ２ 矢印
Ｌ１，Ｌ２ 線
２１ シート
２３ 把手
２６ フレーム
３１，４１ 回転軸
４２ 回転体
６１ 回転軸
６３ａ 円周面
７２ 基部
７３ 第一リンク部材
７４ 第二リンク部材
１００ 車椅子
１０２ 車椅子本体
１０３ 前輪
１０４ 後輪
１０５ 駆動機構
１３１，１３２ 回転軸
Ｐ ピン

Claims (5)

1. 車椅子本体と、該車椅子本体に回転軸を介して接続された前輪及び後輪と、上記後輪を駆動する駆動機構とを備えた車椅子であって、
   上記前輪及び後輪の間に、これらに円周面において接触するローラーを備え、
   上記ローラーは、その回転軸が上記前輪及び後輪の回転軸と平行であると共に、上記前輪及び後輪の回転軸を通る線より下方において上記前輪と後輪との間を通る線上を摺動可能に設けられることを特徴とする、車椅子。
2. 前記ローラーは弾性部材により上方に付勢されていることを特徴とする、請求項１に記載の車椅子。
3. 前記前輪の周囲に、車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個の回転体が配列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の車椅子。
4. 前記ローラーにおける前記前輪及び後輪との接触面が凹曲面に形成されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の車椅子。
5. 前記ローラーは、リンク機構を介して前記車椅子本体に支持され、前記弾性部材は前記車椅子本体と上記リンク機構との間に設けられたことを特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載の車椅子。