JP2017169969A - Brake mechanism, transmission mechanism and wheel chair - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車椅子の車輪を制動するためのブレーキ機構、伝達機構及び該ブレーキ機構を搭載した車椅子に関する。 The present invention relates to a brake mechanism for braking wheels of a wheelchair, a transmission mechanism, and a wheelchair equipped with the brake mechanism.
従来、車輪を制動するために様々なブレーキ機構が車椅子に着設されている。 Conventionally, various brake mechanisms are attached to wheelchairs to brake the wheels.
例えば、特許文献1のブレーキ機構(200)は、ブレーキ本体(201)と、ブレーキ本体(201)に回動可能に軸支されていると共に非制動方向に付勢されたブレーキアーム(202)と、操作レバー(21)とブレーキアーム(202)とを連結し、操作レバー(21)に連動してブレーキアーム(202)を制動方向に回動させるワイヤ(210)と、ブレーキアーム(202)と離隔してブレーキ本体(201)に固定された、ワイヤ(210)を支持するためのワイヤ支持アーム(203)と、を備える。ブレーキアーム(202)には掛合溝(202a)が切り欠かれていると共にワイヤ(210)には掛合部(217)が径方向に張り出しており、掛合部(217)が掛合溝(202a)に掛止されることにより、ワイヤ(210)がブレーキアーム(202)に結合されている。特許文献1のブレーキ機構(200)では、ボルトでワイヤをブレーキアームに圧着する従来の固定方法と比べて、工具を使うことなく、上記掛合関係によってワイヤ(201)とブレーキアーム(202)とを簡単且つ確実に結合することができる。すなわち、特許文献1のブレーキ機構は、ワイヤを交換容易とし、そのメンテナンス性を改善したものである。なお、()内に特許文献1の符号を示した。 For example, the brake mechanism (200) of Patent Document 1 includes a brake body (201), a brake arm (202) that is pivotally supported by the brake body (201) and biased in a non-braking direction. A wire (210) for connecting the operating lever (21) and the brake arm (202) and rotating the brake arm (202) in the braking direction in conjunction with the operating lever (21); and a brake arm (202), A wire support arm (203) for supporting the wire (210), which is fixed to the brake body (201) at a distance. The engagement groove (202a) is cut out in the brake arm (202), and the engagement portion (217) projects radially from the wire (210), and the engagement portion (217) is formed in the engagement groove (202a). By being hooked, the wire (210) is coupled to the brake arm (202). In the brake mechanism (200) of Patent Document 1, the wire (201) and the brake arm (202) are connected by the above-described engagement relationship without using a tool as compared with the conventional fixing method in which a wire is crimped to the brake arm with a bolt. It can be connected easily and reliably. In other words, the brake mechanism of Patent Document 1 makes it easy to replace the wire and improves its maintainability. In addition, the code | symbol of patent document 1 was shown in ().
しかしながら、従来のワイヤ形式のブレーキ機構では、ブレーキ操作の度にワイヤに強い力が加わるため、ワイヤが劣化し易く、耐久性が低い。それ故、安全性の確保のために、ワイヤの状態の確認や交換が必要であり、頻繁にメンテナンスを要する。これに対し、特許文献1のブレーキ機構は、ワイヤを交換容易とし、そのメンテナンス性を改善したものであるが、ワイヤの耐久性自体を向上させるものではないので、同様に高頻度のワイヤの確認や交換が必要である。本発明は、従来のワイヤ形式のブレーキ機構の耐久性及び信頼性における欠点に着目したものである。 However, in the conventional wire type brake mechanism, a strong force is applied to the wire every time the brake is operated, so that the wire is easily deteriorated and the durability is low. Therefore, in order to ensure safety, it is necessary to check and replace the state of the wire, and frequent maintenance is required. On the other hand, the brake mechanism of Patent Document 1 makes it easy to replace the wire and improves its maintainability, but does not improve the durability of the wire itself. Or replacement. The present invention focuses on the shortcomings in durability and reliability of a conventional wire type brake mechanism.
本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は、より高い耐久性及び信頼性を発揮する新規な機構を有するブレーキ機構及び該ブレーキ機構を備える車椅子を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a brake mechanism having a novel mechanism that exhibits higher durability and reliability, and a wheelchair equipped with the brake mechanism. is there.
請求項1に記載のブレーキ機構は、車輪を制動可能に構成されたブレーキ本体、及び、前記ブレーキ本体に回転可能に設けられ、順方向の回転により車輪を制動するように前記ブレーキ本体を動作させる操作軸を備えるブレーキ装置と、
前記操作軸に接続され、前記操作軸を双方向に回転させるように動作する伝達機構と、
前記伝達機構に接続された回転駆動軸を有し、前記伝達機構を介して前記回転駆動軸の回転制御によって前記操作軸を双方向に回転させるアクチュエータと、
を備えることを特徴とする。
The brake mechanism according to claim 1, wherein the brake body is configured to be capable of braking a wheel, and is provided rotatably on the brake body, and operates the brake body so as to brake the wheel by forward rotation. A brake device comprising an operating shaft;
A transmission mechanism connected to the operating shaft and operating to rotate the operating shaft in both directions;
An actuator having a rotational drive shaft connected to the transmission mechanism, and rotating the operation shaft in both directions by rotational control of the rotational drive shaft via the transmission mechanism;
It is characterized by providing.
請求項2に記載のブレーキ機構は、請求項1のブレーキ機構において、前記伝達機構は、
前記回転駆動軸と同軸回転するように前記回転駆動軸に接続された駆動ギヤと、
前記駆動ギヤよりも大径であり、前記駆動ギヤが噛合する大歯車部、及び、前記大歯車部よりも小径であり、前記大歯車部に同軸状に結合された小歯車部を備える伝達ギヤと、
前記小歯車部よりも大径であり、前記伝達ギヤの前記小歯車部に噛合し、前記操作軸に結合された従動ギヤと、を備えることを特徴とする。
The brake mechanism according to claim 2 is the brake mechanism according to claim 1, wherein the transmission mechanism is
A drive gear connected to the rotary drive shaft so as to rotate coaxially with the rotary drive shaft;
A transmission gear having a larger diameter than the driving gear and meshing with the driving gear, and a smaller gear smaller than the large gear and coaxially coupled to the large gear. When,
A driven gear having a larger diameter than the small gear portion, meshing with the small gear portion of the transmission gear, and coupled to the operation shaft.
請求項3に記載のブレーキ機構は、請求項2のブレーキ機構において、前記駆動ギヤと前記小歯車部の径が略同一であり、且つ、前記大歯車部の径よりも前記従動ギヤの径の方が大きいことを特徴とする。 A brake mechanism according to a third aspect is the brake mechanism according to the second aspect, wherein the driving gear and the small gear portion have substantially the same diameter, and the diameter of the driven gear is larger than the diameter of the large gear portion. It is characterized by being larger.
請求項4に記載のブレーキ機構は、請求項2又は3のブレーキ機構において、前記大歯車部は、所定の中心角を有する扇形状に切り欠かれていることを特徴とする。 A brake mechanism according to a fourth aspect is the brake mechanism according to the second or third aspect, wherein the large gear portion is cut out in a fan shape having a predetermined central angle.
請求項5に記載のブレーキ機構は、請求項2から4のいずれか一項のブレーキ機構において、前記従動ギヤは、所定の中心角を有する扇形状に切り欠かれていることを特徴とする。 The brake mechanism according to a fifth aspect is the brake mechanism according to any one of the second to fourth aspects, wherein the driven gear is cut out in a fan shape having a predetermined central angle.
請求項6に記載のブレーキ機構は、請求項1から5のいずれか一項のブレーキ機構において、前記ブレーキ装置は、ドラム式ブレーキであることを特徴とする。 A brake mechanism according to a sixth aspect is the brake mechanism according to any one of the first to fifth aspects, wherein the brake device is a drum brake.
請求項7に記載のブレーキ機構は、請求項1から6のいずれかのブレーキ機構において、前記車輪の制動力を調整するために前記回転駆動軸の回転量を変更可能であることを特徴とする。 A brake mechanism according to a seventh aspect is characterized in that, in the brake mechanism according to any one of the first to sixth aspects, the amount of rotation of the rotary drive shaft can be changed in order to adjust the braking force of the wheel. .
請求項8に記載の車椅子は、請求項1から7のいずれかのブレーキ機構を備えることを特徴とする。 A wheelchair according to an eighth aspect includes the brake mechanism according to any one of the first to seventh aspects.
請求項9に記載の車椅子は、請求項8の車椅子において、前記ブレーキ機構の前記アクチュエータに電気的に接続された制御部と、
前記制御部に電気的に接続され、車椅子利用者からの指示を入力するための入力部と、をさらに備え、
前記入力部からの信号に従って前記制御部が前記ブレーキ機構の動作を制御することを特徴とする。
The wheelchair according to claim 9 is the wheelchair according to claim 8, wherein the controller electrically connected to the actuator of the brake mechanism;
An input unit electrically connected to the control unit for inputting instructions from a wheelchair user;
The control unit controls the operation of the brake mechanism in accordance with a signal from the input unit.
請求項10に記載の伝達機構は、アクチュエータの回転駆動軸からブレーキ装置の操作軸に動力を伝達する伝達機構であって、
前記回転駆動軸と同軸回転するように前記回転駆動軸に接続される駆動ギヤと、
前記駆動ギヤよりも大径であり、前記駆動ギヤが噛合する大歯車部、及び、前記大歯車部よりも小径であり、前記大歯車部に同軸状に結合された小歯車部を備える伝達ギヤと、
前記小歯車部よりも大径であり、前記伝達ギヤの前記小歯車部に噛合し、前記操作軸に結合される従動ギヤと、を備え、
前記駆動ギヤと前記小歯車部の径が略同一であり、且つ、前記大歯車部の径よりも前記従動ギヤの径の方が大きく、
前記大歯車部が第1の中心角を有する扇形状に切り欠かれているとともに、前記従動ギヤが第2の中心角を有する扇形状に切り欠かれていることを特徴とする。
The transmission mechanism according to
A drive gear connected to the rotary drive shaft so as to rotate coaxially with the rotary drive shaft;
A transmission gear having a larger diameter than the driving gear and meshing with the driving gear, and a smaller gear smaller than the large gear and coaxially coupled to the large gear. When,
A driven gear that has a larger diameter than the small gear portion, meshes with the small gear portion of the transmission gear, and is coupled to the operation shaft;
The diameter of the drive gear and the small gear portion is substantially the same, and the diameter of the driven gear is larger than the diameter of the large gear portion,
The large gear portion is cut out in a fan shape having a first central angle, and the driven gear is cut out in a fan shape having a second central angle.
請求項1に記載の発明によれば、アクチュエータの回転駆動軸の回転力を伝達機構を介してブレーキ装置の操作軸に伝達することにより、ブレーキ装置の動作を制御することができる。すなわち、回転駆動軸を一方向に回転制御することにより、ブレーキ装置の操作軸を制動位置に達するまで順方向に回転させ、該操作軸を制動位置に維持することにより、車輪を制動させることができる。そして、アクチュエータの回転駆動軸を他方向に回転させることにより、操作軸を制動位置から非制動位置へと移動させ、車輪の制動を解除することができる。したがって、本発明のブレーキ機構は、アクチュエータの回転制御によってブレーキ装置を制御可能であるので、より高い耐久性及び信頼性を有している。 According to the first aspect of the present invention, the operation of the brake device can be controlled by transmitting the rotational force of the rotational drive shaft of the actuator to the operation shaft of the brake device via the transmission mechanism. That is, by rotating the rotational drive shaft in one direction, the operation shaft of the brake device is rotated in the forward direction until reaching the braking position, and the wheel is braked by maintaining the operation shaft at the braking position. it can. Then, by rotating the rotational drive shaft of the actuator in the other direction, the operation shaft can be moved from the braking position to the non-braking position, and the braking of the wheel can be released. Therefore, the brake mechanism of the present invention has higher durability and reliability because the brake device can be controlled by rotation control of the actuator.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、伝達機構によって回転駆動軸の回転力を操作軸に安定的に伝達することが可能である。すなわち、回転駆動軸とともに駆動ギヤが回転すると、該回転力がより大径の大歯車部に伝達して伝達ギヤが回転する。そして、伝達ギヤの回転力が、大歯車部よりも小径の小歯車部を介して、小歯車部より大径の操作軸に結合された従動ギヤに伝達される。その結果、回転駆動軸の回転速度が減速されるように回転力が操作軸に伝達し、操作軸を所定の方向に高いトルクで回転制御することができる。すなわち、伝達機構を介することで、回転駆動軸にかかる負担を軽減し、且つ、操作軸のより正確な回転制御が可能となる。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the rotational force of the rotary drive shaft can be stably transmitted to the operation shaft by the transmission mechanism. That is, when the drive gear rotates together with the rotary drive shaft, the rotational force is transmitted to the larger gear portion having a larger diameter, and the transmission gear rotates. Then, the rotational force of the transmission gear is transmitted to the driven gear coupled to the operation shaft having a larger diameter than the small gear portion via the small gear portion having a smaller diameter than the large gear portion. As a result, the rotational force is transmitted to the operation shaft so that the rotation speed of the rotation drive shaft is reduced, and the operation shaft can be controlled to rotate in a predetermined direction with high torque. That is, through the transmission mechanism, it is possible to reduce the burden on the rotation drive shaft and to perform more accurate rotation control of the operation shaft.
請求項3に記載の発明によれば、請求項2の発明の効果に加え、駆動ギヤ及び小歯車部の径が略同一であり、且つ、大歯車部の径よりも従動ギヤの径の方が大きいことにより、回転駆動軸の回転力を効果的に減速させて操作軸に伝達することができる。 According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 2, the diameters of the drive gear and the small gear portion are substantially the same, and the diameter of the driven gear is larger than the diameter of the large gear portion. Is large, the rotational force of the rotary drive shaft can be effectively decelerated and transmitted to the operation shaft.
請求項4に記載の発明によれば、請求項2又は3の発明の効果に加え、小径の駆動ギヤが噛合し得る大歯車部の円弧面を残しつつ、他の円周面を省略するように、大歯車部を扇形状に形成したことにより、伝達機構をコンパクトに構成することができる。 According to the invention described in claim 4, in addition to the effects of the invention of claim 2 or 3, the other circumferential surface is omitted while leaving the arc surface of the large gear portion with which the small-diameter drive gear can mesh. In addition, since the large gear portion is formed in a fan shape, the transmission mechanism can be configured compactly.
請求項5に記載の発明によれば、請求項2から4のいずれか一項の発明の効果に加え、小径の小歯車部が噛合し得る従動ギヤの円弧面を残しつつ、他の円周面を省略するように、従動ギヤを扇形状に形成したことにより、伝達機構をコンパクトに構成することができる。 According to the invention of claim 5, in addition to the effect of the invention of any one of claims 2 to 4, other circular circumferences of the driven gear that can be meshed with the small-diameter small gear portion remain. By forming the driven gear in a fan shape so as to omit the surface, the transmission mechanism can be made compact.
請求項6に記載の発明によれば、請求項1から5のいずれか一項の発明の効果に加え、ドラム式ブレーキを用いて車輪の制動をより確実に行うことができる。 According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 5, it is possible to more reliably brake the wheel using the drum brake.
請求項7に記載の発明によれば、請求項1から6のいずれかの発明の効果に加え、アクチュエータの回転駆動軸の回転量を制御することにより、簡単且つ正確に車輪の制動力(ブレーキの効き)を調整することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the first to sixth aspects, by controlling the amount of rotation of the rotary drive shaft of the actuator, the braking force (brake of the wheel) can be easily and accurately controlled. Can be adjusted.
請求項8に記載の発明によれば、請求項1から7のいずれかの発明の効果を車椅子として発揮することができる。すなわち、本発明の車椅子は、アクチュエータの回転制御によってブレーキ装置を制御可能であり、高い耐久性及び信頼性を有している。 According to invention of Claim 8, the effect of the invention in any one of Claim 1 to 7 can be exhibited as a wheelchair. That is, the wheelchair of the present invention can control the brake device by controlling the rotation of the actuator, and has high durability and reliability.
請求項9に記載の発明によれば、請求項8の発明の効果に加え、車椅子利用者が入力部を操作することにより、制御部を介してブレーキ機構を簡単に制御することが可能である。 According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the effect of the eighth aspect of the invention, the wheelchair user can easily control the brake mechanism via the control unit by operating the input unit. .
請求項10に記載の発明によれば、伝達機構によって回転駆動軸の回転力を操作軸に安定的に伝達することが可能である。すなわち、回転駆動軸とともに駆動ギヤが回転すると、該回転力がより大径の大歯車部に伝達して伝達ギヤが回転する。そして、伝達ギヤの回転力が、大歯車部よりも小径の小歯車部を介して、小歯車部より大径の操作軸に結合された従動ギヤに伝達される。さらに、駆動ギヤ及び小歯車部の径が略同一であり、且つ、大歯車部の径よりも従動ギヤの径の方が大きいことにより、回転駆動軸の回転力を効果的に減速させて操作軸に伝達することができる。その結果、回転駆動軸の回転速度が減速されるように回転力が操作軸に伝達し、操作軸を所定の方向に高いトルクで回転制御することができる。すなわち、伝達機構を介することで、回転駆動軸にかかる負担を軽減し、且つ、操作軸のより正確な回転制御が可能となる。その上、小径の駆動ギヤが噛合し得る大歯車部の円弧面を残しつつ、他の円周面を省略するように、大歯車部を扇形状に形成し、且つ、小径の小歯車部が噛合し得る従動ギヤの円弧面を残しつつ、他の円周面を省略するように、従動ギヤを扇形状に形成したことにより、伝達機構をコンパクトに構成することができる。
According to the invention described in
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照する各図の形状は、好適な形状寸法を説明する上での概念図又は概略図であり、寸法比率等は実際の寸法比率とは必ずしも一致しない。つまり、本発明は、図面における寸法比率に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the shape of each figure referred in the following description is a conceptual diagram or a schematic diagram for explaining a suitable shape dimension, and a dimension ratio etc. do not necessarily correspond with an actual dimension ratio. That is, the present invention is not limited to the dimensional ratio in the drawings.
図1は、一実施形態の車椅子10の概略斜視図である。図2は、該車椅子10の概略側面図である。図3は、該車椅子10の概略正面図である。図1乃至図3に示すとおり、車椅子10は、該車椅子10を走行させるための一対の車輪11と、該車輪11をそれぞれ回転可能に支持する一対の側部フレーム12とを備える。各側部フレーム12は、車椅子利用者の臀部を受ける座部フレーム13と、車椅子利用者の背中を受ける背部フレーム14と、車椅子利用者の脚部を受けるフットレストが着設された脚部フレーム15と、座部フレーム12の垂直下方に延びて一対の車輪11を支持する支持フレーム16とを備える。そして、背部フレーム14は上部で後方に屈折し、その端部にはハンドル17が設けられている。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a
各側部フレーム12において、車輪11と支持フレーム16との間にブレーキ機構100が介在している。これら左右両方のブレーキ機構100によって一対の車輪11を実質的に同時に制動可能である。
In each
次に、図4乃至図8を参照して、本実施形態のブレーキ機構100の構成を説明する。図4は、本実施形態の車椅子10の部分拡大図であって、ブレーキ機構100の概略斜視図である。図5は、該ブレーキ機構100の概略背面図である。図6は、該ブレーキ機構100の概略側面図である。図7は、ブレーキ機構100を構成する伝達機構120の概略斜視図である。図8は、ブレーキ機構100の分解斜視図である。なお、図5及び図6において、車輪11のスポークの描写を省略した。
Next, the configuration of the
図4は、車椅子10の左側の側部フレーム12に着設されたブレーキ機構100を示している。図4に示すとおり、ブレーキ機構100は、車輪11の回転を制動可能に車輪11が連結されたブレーキ装置110と、ブレーキ装置110に動力を伝達可能に接続された伝達機構120と、該伝達機構120に動力(回転力)を提供する回転駆動軸131を有するアクチュエータ130とを備える。本実施形態のアクチュエータ130は、回転駆動軸131を有する一般的な電動モータである。そして、制御部18からの信号を受けて回転駆動軸131の回転量及び/又は回転方向が制御可能である。詳細には図示しないが、アクチュエータ130は、車椅子10の側部フレーム12に直接的又は間接的に固定されている。
FIG. 4 shows the
ブレーキ装置110は、車輪11を制動可能に構成されたブレーキ本体111、及び、該ブレーキ本体111に設けられ、順方向(図5の反時計回り方向)の回転により車輪11を制動するようにブレーキ本体111を動作させる操作軸112と、ブレーキ本体111中心に設けられた支持フレーム16に固定するための固定軸113と、を備える(図8参照)。ブレーキ本体111は、短筒状のケース内にブレーキシューを内包する一般的なドラムブレーキ構造を有している。ブレーキ本体111は、図8に示すように、固定軸113を介して支持フレーム16の支持部16aに(車椅子11の幅方向)外側から固定されている。そして、固定軸113の反対側でブレーキ本体111が車輪11のハブに連結されている。、車輪11は、ブレーキ本体110に対して、非制動時には相対的に回転可能であり、制動時には互いに固定されるように結合されている。また、ブレーキ本体111から車椅子10の幅方向内側に延び出る操作軸112は、ブレーキ本体111内部でブレーキシューを作動可能であるように、その内部構造(図示せず)に接続されている。本実施形態では、操作軸112が順方向に所定角度で回動すると、ブレーキシューが径方向外側に移動し、ドラム内面(摩擦面)に圧接して車輪11の制動がなされる。他方、操作軸112が初期位置にあるときには、ブレーキシューがドラム内面と離隔するため、ブレーキが働かず、車輪11は自由に回転可能である。本実施形態では、ブレーキ本体111内部において、操作軸112が非制動側に付勢されているため、操作軸112に力が加わっていない状態では、車輪11が自由に回転可能な初期位置に操作軸112が維持される。
The
伝達機構120は、操作軸112に接続され、該操作軸112を双方向に回転させるように動作する。伝達機構120は、ブレーキ本体111に固定されたベースプレート121と、該ベースプレート121及びブレーキ本体111に配置されたギヤ群とから構成されている。ベースプレート121は、車椅子10の後方側に延在するようにブレーキ本体111のケースに一体的に固定(溶接)されている。伝達機構120のギヤ群は、アクチュエータ130の回転駆動軸131と同軸回転するように回転駆動軸131に接続された駆動ギヤ122と、該駆動ギヤ122に噛合するように配置された伝達ギヤ123と、該伝達ギヤ123に噛合するように配置されたとともにブレーキ装置110の操作軸112に結合された従動ギヤ126とから構成されてなる。
The
駆動ギヤ122は、ベースプレート121の上端且つ後端近傍に配置されている。図7及び図8に示すように、駆動ギヤ122は、第1軸122a及び第1孔121aを介してベースプレート121に回転可能に軸支されている。また、駆動ギヤ122の中心には、第1軸122aの同軸上に接続軸122bが一体的に固定されている。接続軸122bは、先端面に六角形状の凹部を有し、該凹部に六角形状の回転駆動軸131を結合可能である。このように、アクチュエータ130の回転駆動軸131の回転によって、駆動ギヤ122が直接的に回転可能である。
The
伝達ギヤ123は、ベースプレート121の下端且つ後端近傍に配置されている。図7及び図8に示すように、駆動ギヤ123は、第2軸123a及び第2孔121bを介してベースプレート121に回転可能に軸支されている。伝達ギヤ123は、大径の大歯車部124、及び、該大歯車部124に対して同軸状に一体結合された小径の小歯車部125を備える。つまり、大歯車部124及び小歯車部125は互いに同軸且つ同期回転可能である。また、図6に示すように、大歯車部124及び小歯車部125は軸方向において異なる位置で結合されている。そして、駆動ギヤ122に大歯車部124が噛合する位置に伝達ギヤ123が配置されている。大歯車部124は、第1の中心角(本実施形態では約155°)を有する扇形状に切り欠かれており、その円弧部分に歯が形成されている。そして、大歯車部124の円弧(歯)が支持フレーム16(ブレーキ本体111)側を向くように配置されている。なお、第1軸122a及び第2軸123aは、これら軸を結ぶ直線が支持フレーム16と平行となるように配置されている。つまり、第1軸122a及び第2軸123aは、垂直方向に沿って整列している。
The
従動ギヤ126は、その回動中心位置でブレーキ装置110の操作軸112に結合されている。つまり、従動ギヤ126は、操作軸112を中心として操作軸112と同期して回動可能である。従動ギヤ126は、第2の中心角(本実施形態では約60°)を有する扇形状に切り欠かれており、その円弧部分に歯が形成されている。そして、従動ギヤ126の円弧(歯)が支持フレーム16の反対側(車椅子10の後方)を向くように配置されている。そして、図6に示すように、従動ギヤ126は、大歯車部124よりも軸方向において車椅子10の幅方向内側に位置し、なお且つ、小歯車部125と軸方向において同じ位置に配置されている。換言すると、従動ギヤ126は、伝達ギヤ123の大歯車部124に噛合せずに、小歯車部125と噛合するように配置されている。すなわち、アクチュエータ130の回転駆動軸131の回転力は、駆動ギヤ122、伝達ギヤ123及び従動ギヤ126を介してブレーキ装置110の操作軸112に伝達される。
The driven
本実施形態の伝達機構120における各ギヤの大きさの関係は以下のとおりである。駆動ギヤ122の径よりも伝達ギヤ123の大歯車部124の(円弧の)径が大きい。駆動ギヤ122の径と伝達ギヤ123の小歯車部125の径がほぼ等しい。伝達ギヤ123の大歯車部124の径が従動ギヤ126の径よりも小さい。より具体的には、駆動ギヤ122の径(小歯車部125の径):大歯車部124の径:従動ギヤ126の径は、16:50:80の比率にある。つまり、力の入力(回転駆動軸131)側から力の出力(操作軸112)側にかけて、ギヤの径が大きくなっている。すなわち、伝達機構120を介してアクチュエータ130の回転駆動軸131の回転が減速されて、よりトルクの大きい回転力で操作軸112が回転する。
The relationship of the size of each gear in the
本実施形態の車椅子10において、各車輪11に接続されたブレーキ機構100は、背もたれ(背部フレーム14)の後方に描写された制御部18に電気的に接続されている。そして、制御部18は、ハンドル部17に隣接して設けられたブレーキボタン19に電気的に接続されている。すなわち、介助者がハンドル17近傍のブレーキボタン19を操作することにより、制御部18からブレーキ機構100を制御可能である。
In the
図9は、制御部18、ブレーキボタン19及びアクチュエータ130の関係を示した制御機構のブロック図である。図9に示すとおり、制御部18は、電源部18aと制御回路18bとからなる。本実施形態では、電源部18aは、例えば、充電式乾電池のような小型バッテリであり、車椅子10に容易に搭載可能である。制御部18は、リード線を介してブレーキボタン19及びアクチュエータ130に電気的に接続されている。すなわち、図9に示すとおり、制御部18は、ブレーキボタン19(入力部)からの信号に応じて、アクチュエータ130に電流又は電気的信号を出力することにより、アクチュエータ130を駆動し、結果として、ブレーキ機構100を作動させて車輪11の回転を制動する。
FIG. 9 is a block diagram of the control mechanism showing the relationship among the
なお、制御部18及びブレーキボタン19は、本実施形態に限定されず、車椅子10の任意の箇所に配置されてもよい。例えば、ブレーキボタン19は、座乗者が操作可能にアームレストに配置されてもよい。
In addition, the
続いて、図10及び図11を参照して、本実施形態のブレーキ機構100の動作について説明する。図10は、車輪11が自由に回転可能である非制動状態のブレーキ機構100を示している。図11は、車椅子10の回転が制動された車椅子10の制動状態のブレーキ機構100を示している。
Subsequently, the operation of the
図10において、駆動ギヤ122、伝達ギヤ123及び従動ギヤ126の初期位置にある基準線をL0、M0及びN0とそれぞれ定めた。初期位置(非制動状態)のブレーキ機構100では、駆動ギヤ122に回転駆動軸131から力が加わっておらず、操作軸122(従動ギヤ126)が非制動位置に付勢及び維持されてブレーキ装置110のブレーキが効いていない。つまり、図10のブレーキ機構100の状態では、車椅子10が走行可能である。
In FIG. 10, the reference lines at the initial positions of the
そして、車椅子10を制動するために介助者等がブレーキボタン19の押すと制御部18からアクチュエータ130に信号が送られ、アクチュエータ130の回転駆動軸131が回転動作する。図11において、回転駆動軸131が回転角度αで回転することによって、駆動ギヤ122、伝達ギヤ123及び従動ギヤ126の基準線が初期位置から変位した後の基準線をL1、M1及びN1とそれぞれ定めた。
When an assistant or the like presses the
図11に示すように、回転駆動軸131が所定の回転角度αで順方向に回転し、該回転駆動軸131の回転に伴って駆動ギヤ122が図11の反時計回りに回転する。本実施形態では、回転角度αは約312度である。そして、該駆動ギヤ122と大歯車部124との噛み合いによって伝達ギヤ123が図11の時計回りに回転角度βで回動する。該回転角度βは約100度である。すなわち、駆動ギヤ122と伝達ギヤ123(大歯車部124)の噛合関係によって、回転駆動軸131がそのギヤ比(16:50)に応じて減速される。さらに、小歯車部125と噛み合う従動ギヤ126が反時計回りに回転角度γで回動する。該回転角度γは約20度である。すなわち、伝達ギヤ123(小歯車部125)と従動ギヤ126の噛合関係によって、回転駆動軸131がそのギヤ比(16:80)に応じてさらに減速される。つまり、伝達機構120によって回転駆動軸131の回転速度(回転量α)が、操作軸112において約1/15に減速される。このことは、回転駆動軸131のトルクが操作軸131で約15倍になることを意味する。結果として、従動ギヤ126が高いトルクで回動することで操作軸112が制動位置へと確実に回動し、ブレーキ装置110が車輪11を制動する。このように、アクチュエータ130から出力されるトルクが増幅されて操作軸112に作用することにより、回転駆動軸131自体にかかる負担を小さくすることができる。
As shown in FIG. 11, the
他方、図11の制動状態から図10の非制動状態に移行させるには、制御部18によりアクチュエータ130への電力の供給を停止し、回転駆動軸131を自由に回転可能とする。これにより、ブレーキ装置110内部の付勢力で操作軸112を初期位置(非制動位置)へと復帰させることができる。なお、ブレーキ装置110内部に操作軸112を付勢する付勢力が存在しない場合、制御部18により、回転駆動軸131を逆方向に機械的に回転駆動してもよい。
On the other hand, in order to shift from the braking state of FIG. 11 to the non-braking state of FIG. 10, the
本実施形態のブレーキ機構100では、制御部18は、アクチュエータ130の回転駆動軸131の回転量を制御可能であり、且つ、回転駆動軸131を回転位置で維持可能に構成されている。例えば、車椅子10の利用者又は製造者は、制御部18に回転駆動軸131の回転量を入力して設定することができる。本実施形態では、伝達機構120によってアクチュエータ130の回転駆動軸131の回転が操作軸112で減速されるので、操作軸112の回動量を高い精度で細かく制御することができる。すなわち、車椅子利用者は、制御部18でアクチュエータ130の回転駆動軸131の回転量を設定することにより、ブレーキの効きを細かく調整することが可能である。そして、このような制御部18による回転駆動軸131の制御は、様々な場面にて応用可能である。例えば、回転駆動軸131の回転量を比較的小さく設定し、その状態を維持することにより、車椅子10が坂道を下るときにブレーキを半分効かせた状態で車椅子10の加速を抑えつつ、車椅子10を安全に走行させることも可能である。また、制御部18によって、回転駆動軸131を制動位置に維持することで、ブレーキ装置110を駐車ブレーキとして機能させることも可能である。
In the
以下、本実施形態のブレーキ装置100、伝達機構120及び車椅子10の作用効果について説明する。
Hereinafter, the effect of the
本実施形態のブレーキ装置100によれば、アクチュエータ130の回転駆動軸131の回転力を伝達機構120を介してブレーキ装置110の操作軸112に減速させて伝達することにより、ブレーキ装置100の動作を制御することができる。すなわち、回転駆動軸131を一方向に回転制御することにより、ブレーキ装置110の操作軸112を制動位置に達するまで順方向に回転させる。そして、該操作軸112を制動位置に維持することにより、車輪11を制動させることができる。特には、回転駆動軸131とともに駆動ギヤ122が回転すると、該回転力がより大径の大歯車部124に伝達して伝達ギヤ123が回転する。そして、伝達ギヤ123の回転力が、大歯車部124よりも小径の小歯車部125を介して、小歯車部125より大径の操作軸112に結合された従動ギヤ126に伝達される。その結果、回転駆動軸131の回転速度が減速されるように回転力が操作軸112に伝達し、操作軸112を所定の方向に高いトルクで回転制御することができる。すなわち、伝達機構120を介することで、回転駆動軸131にかかる負担を軽減し、且つ、操作軸112のより正確な回転制御が可能となる。よって、伝達機構120によって回転駆動軸131の回転力を操作軸112に安定的に伝達することが可能である。そして、ブレーキ装置110内部の操作軸112への付勢力により、アクチュエータ130の回転駆動軸131を他方向に回転させることにより、操作軸112を制動位置から非制動位置へと移動させ、車輪11の制動を解除することができる。したがって、本実施形態のブレーキ機構100は、アクチュエータ130の回転制御によってブレーキ装置110を制御可能であるので、従来の機構よりも高い耐久性及び信頼性を有している。
According to the
本実施形態の伝達機構120によれば、小径の駆動ギヤ122が噛合し得る大歯車部124の円弧面を残しつつ、他の円周面を省略するように、大歯車部124を所定の中心角の扇形状に形成した。また、小径の小歯車部125が噛合し得る従動ギヤ126の円弧面を残しつつ、他の円周面を省略するように、従動ギヤ126を扇形状に形成した。すなわち、回転駆動軸131の回転を減速させるために配置した大径のギヤ(大歯車部124、従動ギヤ126)をコンパクトに形成したことにより、伝達機構120を全体としてコンパクトに構成することができる。
According to the
(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形例を取り得る。以下、本発明の変形例を説明する。なお、各変形例において、三桁で示される構成要素において下二桁が共通する構成要素は、説明がない限り、同一又は類似の特徴を有し、その説明を一部省略する。また、各変形例において、二桁で示される構成要素において下一桁が共通する構成要素は、説明がない限り、同一又は類似の特徴を有し、その説明を一部省略する。
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. Hereinafter, modifications of the present invention will be described. Note that, in each modified example, components having the same last two digits in the components indicated by three digits have the same or similar features unless otherwise described, and a part of the description is omitted. In each modification, components having the same last digit in the components indicated by two digits have the same or similar features unless otherwise described, and a part of the description is omitted.
(1)上記実施形態のブレーキ機構では、ブレーキ装置がドラム式ブレーキであるが、本発明のブレーキ装置はドラム式ブレーキに限定されない。すなわち、本発明のブレーキ装置は、ブレーキ操作可能な操作軸を備えていれば、ディスクブレーキ等の他の形式のブレーキであってもよい。 (1) In the brake mechanism of the above embodiment, the brake device is a drum brake, but the brake device of the present invention is not limited to the drum brake. That is, the brake device of the present invention may be a brake of another type such as a disc brake as long as it has an operation shaft capable of operating the brake.
(2)上記実施形態の車椅子では、入力部としてブレーキボタンが用いられたが、該ブレーキボタンに代えて、又は、該ブレーキボタンに追加して、他の入力部を用いてもよい。例えば、図12は、本発明の別実施形態の車椅子20を示している。本実施形態では、入力部として一対の座部センサ29が座面に配置されている。該座部センサ29は、車椅子20の利用者の臀部が座面に当接したことを検知するように機能する。座部センサ29は、薄いシート状の感圧センサであり、その検知面にかかる圧力を測定することが可能である。該座部センサ29では、圧力に応じた電気的情報又は信号を制御部28で測定することにより、車椅子利用者の座乗の有無を判断することができる。そして、本実施形態の車椅子20では、座部センサ29が車椅子利用者の車椅子20への座乗を検知しない場合、制御部28によってブレーキ機構200が車輪21を制動した状態を維持し、座部センサ29が車椅子利用者の車椅子20への座乗を検知した場合、制御部28によってブレーキ機構200が車輪21の制動を解除するように動作する。すなわち、該車椅子10では、センサ29で車椅子利用者の座乗の有無を検知し、電気信号を利用してブレーキ機構200の制御を行い、車椅子20の乗降時に車輪21をロックして車椅子20が乗降時に転倒する等の事故を防止することが可能である。
(2) Although the brake button is used as the input unit in the wheelchair of the above embodiment, another input unit may be used instead of the brake button or in addition to the brake button. For example, FIG. 12 shows a
(3)上記実施形態では、アクチュエータと伝達機構とが別々に構成されているが、アクチュエータ内部に伝達機構が一体的に設けられてもよい。すなわち、本発明において、変速機(伝達機構)とモータ(アクチュエータ)とが一体となったギヤードモータが採用されてもよい。 (3) In the above-described embodiment, the actuator and the transmission mechanism are configured separately, but the transmission mechanism may be integrally provided inside the actuator. That is, in the present invention, a geared motor in which a transmission (transmission mechanism) and a motor (actuator) are integrated may be employed.
本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be implemented in various modes as long as they belong to the technical scope of the present invention.
10 車椅子
11 車輪
12 側部フレーム
13 座部フレーム
14 背部フレーム
15 脚部フレーム
16 支持フレーム
17 ハンドル
18 制御部
19 ブレーキボタン(入力部)
29 センサ(入力部)
100 ブレーキ機構
110 ブレーキ装置
111 ブレーキ本体
112 操作軸
113 固定軸
120 伝達機構
121 ベースプレート
121a 第1孔
121b 第2孔
122 駆動ギヤ
122a 第1軸
122b 接続軸
123 伝達ギヤ
123a 第2軸
124 大歯車部
125 小歯車部
126 従動ギヤ
130 アクチュエータ
131 回転駆動軸
DESCRIPTION OF
29 Sensor (input unit)
100
Claims (10)
前記操作軸に接続され、前記操作軸を双方向に回転させるように動作する伝達機構と、
前記伝達機構に接続された回転駆動軸を有し、前記伝達機構を介して前記回転駆動軸の回転制御によって前記操作軸を双方向に回転させるアクチュエータと、
を備えることを特徴とするブレーキ機構。 A brake body configured to be able to brake the wheel, and a brake device provided on the brake body so as to be rotatable, and an operation shaft for operating the brake body so as to brake the wheel by rotation in a forward direction;
A transmission mechanism connected to the operating shaft and operating to rotate the operating shaft in both directions;
An actuator having a rotational drive shaft connected to the transmission mechanism, and rotating the operation shaft in both directions by rotational control of the rotational drive shaft via the transmission mechanism;
A brake mechanism comprising:
前記回転駆動軸と同軸回転するように前記回転駆動軸に接続された駆動ギヤと、
前記駆動ギヤよりも大径であり、前記駆動ギヤが噛合する大歯車部、及び、前記大歯車部よりも小径であり、前記大歯車部に同軸状に結合された小歯車部を備える伝達ギヤと、
前記小歯車部よりも大径であり、前記伝達ギヤの前記小歯車部に噛合し、前記操作軸に結合された従動ギヤと、を備えることを特徴とする請求項1に記載のブレーキ機構。 The transmission mechanism is
A drive gear connected to the rotary drive shaft so as to rotate coaxially with the rotary drive shaft;
A transmission gear having a larger diameter than the driving gear and meshing with the driving gear, and a smaller gear smaller than the large gear and coaxially coupled to the large gear. When,
The brake mechanism according to claim 1, further comprising: a driven gear having a larger diameter than the small gear portion, meshed with the small gear portion of the transmission gear, and coupled to the operation shaft.
前記制御部に電気的に接続され、車椅子利用者からの指示を入力するための入力部と、をさらに備え、
前記入力部からの信号に従って前記制御部が前記ブレーキ機構の動作を制御することを特徴とする請求項8に記載の車椅子。 A control unit electrically connected to the actuator of the brake mechanism;
An input unit electrically connected to the control unit for inputting instructions from a wheelchair user;
The wheelchair according to claim 8, wherein the control unit controls the operation of the brake mechanism in accordance with a signal from the input unit.
前記回転駆動軸と同軸回転するように前記回転駆動軸に接続される駆動ギヤと、
前記駆動ギヤよりも大径であり、前記駆動ギヤが噛合する大歯車部、及び、前記大歯車部よりも小径であり、前記大歯車部に同軸状に結合された小歯車部を備える伝達ギヤと、
前記小歯車部よりも大径であり、前記伝達ギヤの前記小歯車部に噛合し、前記操作軸に結合される従動ギヤと、を備え、
前記駆動ギヤと前記小歯車部の径が略同一であり、且つ、前記大歯車部の径よりも前記従動ギヤの径の方が大きく、
前記大歯車部が第1の中心角を有する扇形状に切り欠かれているとともに、前記従動ギヤが第2の中心角を有する扇形状に切り欠かれていることを特徴とする伝達機構。 A transmission mechanism for transmitting power from the rotational drive shaft of the actuator to the operation shaft of the brake device,
A drive gear connected to the rotary drive shaft so as to rotate coaxially with the rotary drive shaft;
A transmission gear having a larger diameter than the driving gear and meshing with the driving gear, and a smaller gear smaller than the large gear and coaxially coupled to the large gear. When,
A driven gear that has a larger diameter than the small gear portion, meshes with the small gear portion of the transmission gear, and is coupled to the operation shaft;
The diameter of the drive gear and the small gear portion is substantially the same, and the diameter of the driven gear is larger than the diameter of the large gear portion,
The transmission mechanism, wherein the large gear portion is cut out in a fan shape having a first central angle, and the driven gear is cut out in a fan shape having a second central angle.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020045760A1 (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 가톨릭관동대학교산학협력단 | Smart medical wheelchair and monitoring system |
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2016
- 2016-03-25 JP JP2016061454A patent/JP2017169969A/en active Pending
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