JP6455953B1 - 片手操作可能な車椅子 - Google Patents

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Abstract

【課題】左右いずれかの手で容易に操作できる車椅子を提供する。
【解決手段】左右のハンドリムと、一方の側のハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して反対側の車輪に伝達する回転軸と、一方の側のハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して同じ側の車輪に伝達する車輪ハブとを備え、駆動機構が、可動ディスクと、ハンドリムの移動を可動ディスクに伝達する加力装置とを有し、加力装置が、可動ディスクの外端に連結され、最下位置を支点として揺動するアームを有し、ハンドリムを移動させると、アームが揺動して可動ディスクを摺動させ、可動ディスクの係合部が、回転軸の係合部及び/又は車輪ハブの係合部に選択的に係合して、回転力が所望の側の車輪に伝達されるように構成されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は一般に、手動式車椅子(以下、単に「車椅子」という)に関する。より詳細には、本発明は、左右の側に単一のハンドリムをそれぞれ装備し、片手で容易に操作できる車椅子に関する。
車椅子は基本的に、車椅子使用者(以下、単に「使用者」という)が自らの手で左右の車輪を操作することにより、前進、後退、左折、右折等の動作をさせるように構成されているが、左右いずれかの半身が不自由な人は、両手を自由に使えないため、一般的な車椅子を使用することが困難であった。そこで、左半身又は右半身の不自由な人であっても、健常な方の手のみで操作することができる片手操作可能な車椅子が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載された車椅子は、使用者の健常な半身が位置する側の車輪の外方に二重のハンドリムを配置し、健常な方の手でハンドリムを操作することによって、車椅子の動きを制御することができるように構成されている。
一方、左右の車輪を連結する回転軸と、レバーやクラッチ等の操作手段を連動させ、これらの操作手段を片手で操作することによって、所望のように制御することができる車椅子が提案されている(特許文献2〜特許文献4参照)。また、左右の車輪の接続や接続解除を行うクラッチをレバーで行う車椅子(特許文献5参照)や、センサを利用して不意の運動を防止するブレーキ制御装置を備えた車椅子も提案されている(特許文献6)。
上述の車椅子は、半身の不自由な人にとっては、操作し易いとは言い難いものであった。そこで、本発明者は、半身の不自由な人であっても、健常な方の手で容易に操作できる片手操作可能な車椅子を提案した(特許文献7参照)。
実公昭46−13386号公報 特開2004−141452号公報 特開2010−279666号公報 特許第5105256号公報 特開2006−055630号公報 特開2010−075534号公報 特許第6288746号公報
特許文献7に記載された車椅子は、片方の手で操作できるものであるため、半身の不自由な人にとって、使い勝手のよいものであった。また、車椅子テニスや車椅子バスケットボールのような車椅子を使用するスポーツ競技でも有用であった。本発明は、特許文献7に記載された車椅子とは別の観点から使い勝手の良さを追求したものであって、ハンドリムの持ち替えの必要がなく、片手で容易に操作できる車椅子を提供することを目的としている。
本願請求項1に記載された片手操作可能な車椅子は、フレームと、右車輪及び左車輪と、右車輪カバー及び左車輪カバーと、右キャスタ及び左キャスタと、シートとを有し、前記各車輪の車軸と同心に配置され、ハンドリムスポークにそれぞれ連結された左右一対のハンドリムと、一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して反対側の車輪に伝達するための回転軸と、一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して同じ側の車輪に伝達するための左右一対の車輪ハブとを備え、 前記駆動機構が、前記車軸の中心と同心となるように取り付けられた水平方向に摺動可能な可動ディスクと、前記ハンドリムの内方又は外方への移動を前記可動ディスクに伝達するための加力装置とを有し、前記加力装置が、前記可動ディスクの外端に連結され、前記車輪カバーの最下位置を支点として内方又は外方に揺動するアームを有しており、前記ハンドリムを内方又は外方に移動させると、前記アームが揺動して前記可動ディスクを摺動させ、前記可動ディスクに設けられた平歯車が、前記回転軸に設けられた内歯車及び/又は前記車輪ハブに設けられた内歯車に選択的に係合して、前記回転力が所望の側の車輪に伝達されるように構成されていることを特徴とするものである。
本願請求項2に記載された片手操作可能な車椅子は、フレームと、右車輪及び左車輪と、右車輪カバー及び左車輪カバーと、右キャスタ及び左キャスタと、シートとを有する車椅子であって、前記各車輪の車軸と同心に配置され、ハンドリムスポークにそれぞれ連結された左右一対のハンドリムと、一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して反対側の車輪に伝達するための回転軸と、一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して同じ側の車輪に伝達するための左右一対の車輪ハブとを備え、前記駆動機構が、前記車軸の中心と同心となるように取り付けられた水平方向に摺動可能な可動ディスクと、前記ハンドリムの内方又は外方への移動を前記可動ディスクに伝達するための加力装置とを有し、前記加力装置が、前記可動ディスクの外端に連結され、前記車輪カバーの最下位置を支点として内方又は外方に揺動するアームを有しており、前記ハンドリムを内方又は外方に移動させると、前記アームが揺動して前記可動ディスクを摺動させ、前記可動ディスクに設けられた面接触する係合部が、前記回転軸に設けられた面接触する係合部及び/又は前記車輪ハブに設けられた面接触する係合部に選択的に係合して、前記回転力が所望の側の車輪に伝達されるように構成されていることを特徴とするものである。
本発明の車椅子によれば、左右それぞれの側に装備されるハンドリムを2基ではなく1基にすることにより、操作時のハンドリムの持ち替え動作を不要にしたので、使用者にとっては使い勝手が非常に良いという効果が得られる。
本発明の車椅子は、半身の不自由な人以外であっても利用できる。すなわち、本発明の車椅子は、両手が健常な人が片手に物品(スマートフォン、食器、傘など)を持って車椅子で移動するような場合に有用である。また、車椅子でテニスやバスケットボールのようなスポーツをする場合にも有用である。
本発明の好ましい実施形態に係る車椅子を示した右側面図である。 図1の車椅子の背面図である。 図1の車椅子の駆動機構の構成を示したものである。 図3の要部を示した拡大断面図である。 図5(a)は、ハンドリムを内方に傾けた場合の駆動機構の拡大断面図、図5(b)は、ハンドリムを外方に傾けた場合の駆動機構の拡大断面図である。 図6(a)は、加力装置を説明するための部分切り取り斜視図、図6(b)は、図6(a)の部分6bの部分切り取り拡大図である。 車椅子の作動状態を説明するための一連の模式図である。 車椅子の作動状態を説明するための一連の別の模式図である。
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る車椅子について詳細に説明する。図1は、本発明の好ましい実施形態に係る車椅子を示した右側面図、図2は、図1の車椅子の背面図である。
図1において全体として参照符号10で示される本発明の好ましい実施形態に係る車椅子は、車椅子の骨格を形成するフレーム12と、右車輪14a及び左車輪14bと、一対のキャスタ16a、16bと、シート18とを備えている。
なお、車椅子10は、原則としてその中心線に対して左右対称であり左右それぞれの側に同じ構成要素を有しているが、以下の説明において、車椅子10の右側に位置する構成要素の参照符号に「a」を付し、車椅子10の左側に位置する構成要素の参照符号に「b」を付すものとする。また、本明細書において「内方」とは、車椅子に着座する使用者が位置する側を意味し、「外方」とは、使用者が位置する側と反対側を意味する。
右車輪14a及び左車輪14bの外方には、車輪スポーク14a2、14b2に指を挟まないように、車輪カバー14a1、14b1がそれぞれ取り付けられている。
車椅子10はまた、右車輪14aの車軸24aと同心に右車輪14aの外方に配置されたハンドリム20aを備えている。ハンドリム20aは、ハンドリムスポーク20a1に連結されている。なお、図1では、4本のハンドリムスポーク20a1が図示されているが、ハンドリムスポーク20a1の本数はこれに限定されるものではない。
次に、主として図3〜図6を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る車椅子10について説明する。図3は、車椅子10の駆動機構の構成を示した図、図4は、図3の要部を示した拡大断面図である。
車椅子10は、右車輪14aを支持する車軸24aを備えている。車軸24aは、中央に開口24a2が設けられた円形のディスク部24a1と、ディスク部24a1の内方に、ディスク部24a1と同心となるように固定された円筒形の内筒部24a3と、ディスク部24a1の外方に、ディスク部24a1と同心となるように固定された円筒形の外筒部24a4とを有し、内筒部24a3が、取付ボス26a、取付スリーブ28aを介して、フレーム12に取り付けられている。参照符号24a5は、車軸24aを固定するのに用いられる公知の車軸固定ばね付きレバー部材である。
車軸24aの内筒部24a3には、回転軸30aが回転可能に配置されている。回転軸30aは、円柱形の軸部30a1と、軸部30a1の外端に設けられ、車軸24aの外筒部24a4内に位置する円板形のディスク部30a2とを有し、ディスク部30a2の外周には、内歯車30a3が配置されている。軸部30a1は、軸受30a4によって内筒部24a3内で回転可能に支持されている。また、車椅子10の左側部分にも、対応する箇所に、同様の構成を有する回転軸30bが設けられている。
なお、図3では、軸部30a1と軸部30b1が中央で途切れた状態で図示されているが、軸部30a1と軸部30b1を一体に形成してもよいし、軸部30a1と軸部30b1を別体に形成し、連結スリーブ(図示せず)を介して連結することによって1本の回転軸を形成するようにしてもよい。
車輪ハブ32aが、車軸24aに回転可能に支持されている。車輪ハブ32aは、中央に開口32a2が設けられた円形のディスク部32a1と、ディスク部32a1の開口32a2の周囲に内方に延び、ディスク部32a1と同心となるように固定された円筒形の内筒部32a3と、ディスク部32a1の外周に内方に延び、ディスク部32a1と同心となるように固定された円筒形の外筒部32a4とを有する。内筒部32a3の先端の内周には、内歯車32a5が配置されている。外筒部32a4は、軸受32a6によって、車軸24aの外筒部24a4に回転可能に支持されている。また、車輪ハブ32aの外周には、右車輪14aの車輪スポーク14a2が連結されている。
車椅子10はまた、伸縮性連結材34a3によって互いに連結された円筒形の内方部34a1および円筒形の外方部34a2を有する外軸34aを備えており、内方部34a1は、軸受34a4によって、車輪ハブ32aの内筒部32a3内に回転可能に支持されている。内方部34a1の貫通穴34a5および外方部34a2の貫通穴34a6は、それぞれスプライン穴であり、貫通穴34a5、34a6には、後述するスプライン軸の軸部36a1が挿入されている。伸縮性連結材34a3は、形状記憶材料で形成されており、後述する加力装置40aによって力を加えられなければ、中央位置(図4に示されるように、平歯車36a3が内歯車30a3と内歯車32a5の両方にかみ合う位置)を保持するようになっている。なお、形状記憶材料製の伸縮性連結材34a3を用いる代わりに、加力装置40aによって力を加えられない場合に中央位置を保持するような弾性部材(例えば、ばね)を用いてもよい。
車椅子10はまた、円柱形の軸部36a1および軸部36a1の内端に固定されたディスク部36a2を有する可動ディスク36aを備えている。可動ディスク36aの軸部36a1は、スプライン軸であり、外軸34aの内方部34a1の貫通穴34a5内および外方部34a2の貫通穴34a6内に摺動可能に配置されている。可動ディスク36aのディスク部36a2の外周には、平歯車36a3が設けられており、平歯車36a3が、回転軸30aのディスク部30a2の内歯車30a3及び/又は車輪ハブ32の内筒部32a3の内歯車32a5とかみ合うようになっている。図4は、ディスク部36a2の平歯車36a3がディスク部30a2の内歯車30a3と内筒部32a3の内歯車32a5の両方にかみ合った状態を示し、図5(a)は、ディスク部36a2の平歯車36a3がディスク部30a2の内歯車30a3のみとかみ合った状態を示し、図5(b)は、ディスク部36a2の平歯車36a3が内筒部32a3の内歯車32a5のみとかみ合った状態を示している。
外軸34aの外方部34a2の外端に、外方部34a2と同心に弾性部材受けディスク38aが固定されており、弾性部材受けディスク38aに設けられた円弧状の溝に弾性部材38a1が配置されている。弾性部材受けディスク38aには、弾性部材38a1を介して、外方部34a2と同心に内側リング部材38a2が取り付けられ、外側リング部材38a3が、軸受38a4を介して、内側リング部材38a2に回転可能に支持されている。なお、弾性部材38a1は、天然ゴム又は合成ゴム等の弾性材料で形成されている。
内側リング部材38a2の外面には、図4に示されるように、リング状のハンドリムスポーク受け部材20a2が取り付けられており、ハンドリム20aを円周方向に等距離へだてた個所(本例では、90度へだてた個所)で支持するハンドリムスポーク20a1が、ハンドリムスポーク受け部材20a2に取り付けられている。
車椅子10はさらに、ハンドリム20aの内方又は外方への移動を可動ディスク36aに伝達するための加力装置40aを備えている。図6(a)は、加力装置40aを説明するための部分切り取り斜視図である。加力装置40aは、図6(a)に最も良く示されるように、上端が外側リング部材38a3に固定され、下端が車輪カバー部材14a1の最下位置にヒンジ止めされた一対のアーム40a1を有している。図6(b)は、図6(a)の部分6bの拡大図である。車輪カバー部材14a1の最下位置に平面視でコ字形のフレーム40a2が取り付けられ、フレーム40a2の内部に円柱部材40a3が回転可能に取り付けられている。一対のアーム40a1の下端が円柱部材40a3に固定されており、これによりアーム40a1が円柱部材40a3を支点として揺動するようになっている。
そして、ハンドリム20aを揺動させると(すなわち、ハンドリム20aを内方又は外方に傾けると)、アーム40a1が下端を支点として内方又は外方に傾斜するが、これによって生ずる僅かな歪みと偏心が弾性部材38a1によって吸収されることにより外軸34aの外方部34a2を内方又は外方に移動させ、可動ディスク36aの軸部36a1が外軸34aの内方部34a1の貫通穴34a5内を摺動することとなる。なお、ハンドリムスポーク20a1が弾性部材38a1を介してアーム40a1に連結されているので、ハンドリム20aの内方又は外方への移動が円滑に可動ディスク36aに伝達される。
なお、図3〜図5において、黒矢印は、ハンドリム20a、20bを傾けることにより生ずる力の伝達の経路を示したものである。
以上の記載では、主として車椅子10の右側部分の構成について説明してきたが、車椅子10の左側部分も、右側部分と実質的に同一の構成を有している。すなわち、主要な構成要素について記すと、20bはハンドリム、24bは車軸、30bは回転軸、32bは車輪ハブ、34bは外軸、36bは可動ディスク、40bは加力装置をそれぞれ示している。
図7及び図8を参照して、車椅子10の作動について説明する。図7は、車椅子10の右折又は左折走行を示した模式的な平面図、図8は、車椅子10の直進走行を示した模式的な平面図である。
まず、車椅子10の右折又は左折走行について説明する。右手を用いて右折しようとする場合には、右手でハンドリム20aを把持し内方に傾ける(図7(a)参照)。ハンドリム20aを内方に傾けると、アーム40a1が下端を支点として内方に傾斜し、これに伴い、外軸34aの外方部34a2が内方に移動し、可動ディスク36aは内方に摺動し、可動ディスク36aのディスク部36a2の平歯車36a3が、回転軸30aのディスク部30a2の内歯車30a4にかみ合う(図5(a)参照)。この状態でハンドリム20aを前方に回転させると、ハンドリム20aの回転力が可動ディスク36aを介して回転軸30a次いで回転軸30bに伝達されて左車輪14bを回転させるので、右車輪14aが回転しない状態で左車輪14bが回転し、これにより車椅子10は右折する。右手を用いて左折しようとする場合には、右手でハンドリム20aを把持し外方に傾ける(図7(b)参照)。ハンドリム20aを外方に傾けると、アーム40a1が下端を支点として外方に傾斜し、これに伴い、外軸34aの外方部34a2が外方に移動し、可動ディスク36aは外方に摺動し、可動ディスク36aのディスク部36a2の平歯車36a3が、車輪ハブ32aの内筒部32a3の内歯車32a5にかみ合う(図5(b)参照)。この状態でハンドリム20aを前方に回転させると、ハンドリム20aの回転力が可動ディスク36aを介して車輪ハブ32aに伝達されて右車輪14aを回転させるので、左車輪14bが回転しない状態で右車輪14aが回転し、これにより車椅子10は左折する。左手を用いて左折しようとする場合には、左手でハンドリム20bを把持し内方に傾ける(図7(c)参照)。ハンドリム20bを内方に傾けると、アーム40b1が下端を支点として内方に傾斜し、これに伴い、外軸34bの外方部34b2が内方に移動し、可動ディスク36bは内方に摺動し、可動ディスク36bのディスク部36b2の平歯車36b3が、回転軸30bのディスク部30b2の内歯車30b4にかみ合う。この状態でハンドリム20bを前方に回転させると、ハンドリム20bの回転力が可動ディスク36bを介して回転軸30b次いで回転軸30aに伝達されて右車輪14aを回転させるので、左車輪14bが回転しない状態で右車輪14aが回転し、これにより車椅子10は左折する。左手を用いて右折しようとする場合には、左手でハンドリム20bを把持し外方に傾ける(図7(d)参照)。ハンドリム20bを外方に傾けると、アーム40b1が下端を支点として外方に傾斜し、これに伴い、外軸34bの外方部34b2が外方に移動し、可動ディスク36bは外方に摺動し、可動ディスク36bのディスク部36b2の平歯車36b3が、車輪ハブ32bの内筒部32b3の内歯車32b5にかみ合う。この状態でハンドリム20bを前方に回転させると、ハンドリム20bの回転力が可動ディスク36bを介して車輪ハブ32bに伝達されて左車輪14bを回転させるので、右車輪14aが回転しない状態で左車輪14bが回転し、これにより車椅子10は右折する。以上をまとめると、健常な方の手(操作する手)の側に曲がろうとする場合には、ハンドリム20a、20bを内方に傾けて操作し、健常な方の手(操作する手)と反対側に曲がろうとする場合には、ハンドリム22a、22bを外方に傾けて操作すればよい。
次に、車椅子10の直進走行について説明する。右手を用いて前進しようとする場合には、右手でハンドリム20aを中央位置(すなわち、可動ディスク36aのディスク部36a2の平歯車36a3が回転軸30aのディスク部30a2の内歯車30a3と車輪ハブ32aの内筒部32a3の内歯車32a5の両方にかみ合う位置)に把持した状態で前方に回転させる(図8(a)参照)。すると、ハンドリム20aの回転力が可動ディスク36aを介して回転軸30a次いで回転軸30bに伝達されて左車輪14bを回転させるとともに、ハンドリム20aの回転力が車輪ハブ32aを介して右車輪14aを回転させるので、車椅子10は前進する。左手を用いて前進しようとする場合には、左手でハンドリム20bを中央位置に把持した状態で前方に回転させる(図8(b)参照)。すると、ハンドリム20bの回転力が可動ディスク36bを介して回転軸30b次いで回転軸30aに伝達されて右車輪14aを回転させるとともに、ハンドリム20bの回転力が車輪ハブ32bを介して左車輪14bを回転させるので、車椅子10は前進する。さらに、両手を用いて前進することもできる(図8(c)参照)。この場合は、右手でハンドリム20aを中央位置に把持した状態で前方に回転させるとともに、左手でハンドリム20bを中央位置に把持した状態で前方に回転させる。なお、上述のように中央位置で前進することができるほか、左右のハンドリム20a、20bをそれぞれ外方に傾けると、それぞれの車輪14a、14bのみを駆動させることができ、自由に右左折させることができる
上述の車椅子10は、平歯車と内歯車とのかみ合いによって回転力が伝達されるように構成されているが、面接触する係合部によって回転力が伝達されるように構成してもよい。面接触する係合部は、高摩擦係数の材料(例えば、ゴム)又は対応する係合部の係合面と相補する形状の歯面で形成され、又は高摩擦コーティングが施されている
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、図示した車椅子の構成要素の細部は単なる例示的なものであり、これらの細部を修正してもよい。
10 車椅子
12 フレーム
14a、14b 車輪
14a1、14b1 車輪カバー
14a2、14b2 車輪スポーク
16a、16b キャスタ
18 シート
20a、20b ハンドリム
20a1、20b1 ハンドリムスポーク
20a2、20b2 ハンドリムスポーク受け部材
24a、24b 車軸
26a、26b 取付ボス
28a、28b 取付スリーブ
30a、30b 回転軸
32a、32b 車輪ハブ
34a、34b 外軸
36a、36b 可動ディスク
38a、38b 弾性部材受けディスク
40a、40b 加力装置

Claims (2)

  1. フレームと、右車輪及び左車輪と、右車輪カバー及び左車輪カバーと、右キャスタ及び左キャスタと、シートとを有する車椅子であって、
    前記各車輪の車軸と同心に配置され、ハンドリムスポークにそれぞれ連結された左右一対のハンドリムと、
    一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して反対側の車輪に伝達するための回転軸と、
    一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して同じ側の車輪に伝達するための左右一対の車輪ハブとを備え、
    前記駆動機構が、前記車軸の中心と同心となるように取り付けられた水平方向に摺動可能な可動ディスクと、前記ハンドリムの内方又は外方への移動を前記可動ディスクに伝達するための加力装置とを有し、前記加力装置が、前記可動ディスクの外端に連結され、前記車輪カバーの最下位置を支点として内方又は外方に揺動するアームを有しており、
    前記ハンドリムを内方又は外方に移動させると、前記アームが揺動して前記可動ディスクを摺動させ、前記可動ディスクに設けられた平歯車が、前記回転軸に設けられた内歯車及び/又は前記車輪ハブに設けられた内歯車に選択的に係合して、前記回転力が所望の側の車輪に伝達されるように構成されていることを特徴とする車椅子。
  2. フレームと、右車輪及び左車輪と、右車輪カバー及び左車輪カバーと、右キャスタ及び左キャスタと、シートとを有する車椅子であって
    前記各車輪の車軸と同心に配置され、ハンドリムスポークにそれぞれ連結された左右一対のハンドリムと
    一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して反対側の車輪に伝達するための回転軸と
    一方の側の前記ハンドリムを回転させることによって生ずる回転力を駆動機構を介して同じ側の車輪に伝達するための左右一対の車輪ハブとを備え
    前記駆動機構が、前記車軸の中心と同心となるように取り付けられた水平方向に摺動可能な可動ディスクと、前記ハンドリムの内方又は外方への移動を前記可動ディスクに伝達するための加力装置とを有し、前記加力装置が、前記可動ディスクの外端に連結され、前記車輪カバーの最下位置を支点として内方又は外方に揺動するアームを有しており
    前記ハンドリムを内方又は外方に移動させると、前記アームが揺動して前記可動ディスクを摺動させ、前記可動ディスクに設けられた面接触する係合部が、前記回転軸に設けられた面接触する係合部及び/又は前記車輪ハブに設けられた面接触する係合部に選択的に係合して、前記回転力が所望の側の車輪に伝達されるように構成されていることを特徴とする車椅子
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