JP7508165B1

JP7508165B1 - 複数輪型車椅子

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Publication number: JP7508165B1
Application number: JP2024525743A
Authority: JP
Inventors: 友一安藤; 哲明河田
Original assignee: 株式会社富士ワールド
Priority date: 2023-01-20
Filing date: 2023-12-27
Publication date: 2024-07-01
Anticipated expiration: 2043-12-27

Abstract

屋内用、屋外用の両方に一台で適用可能で、かつ、軽量、低コストで、実用性の高い複数輪型車椅子を提供する。本発明は、車体フレームと、前記車体フレームの左右両側となる位置に設けられた前輪、中輪、および後輪と、を備える複数輪型車椅子であって、前輪１３を軸支する第１の一端部１６ｂと、車体フレーム１１に揺動可能に接続する第１の揺動部１６ａと、第１の他端部１６ｃと、を有する第１のロッカーリンクと、後輪１４を軸支する第２の一端部１７ｂと、車体フレーム１１に揺動可能に接続する第２の揺動部１７ａと、第２の他端部１７ｃと、を有する第２のロッカーリンクと、第１の他端部１６ｃと第２の他端部１７ｃに接続するリンク連結部１８と、を備え、リンク連結部１８は、中輪１５を軸支する中輪軸支部を有し、第１のロッカーリンクおよび第２のロッカーリンクの揺動に連動して変位する。

Description

本発明は、複数の車輪を備えた複数輪型車椅子に関し、特に、走行方向に対して上凸状傾斜切り替わり路や下凹状傾斜切り替わり路を有する走行路面に対応できるように改良した複数輪型車椅子に関する。

近年では、介護者に依存することなく移動できる手段として４輪式や６輪式の電動式車椅子が各地で市販されている。電動式車椅子には前輪をバーハンドルで操作することにより方向転換するハンドル型と言われるものと、電動モータを左右に配しそれぞれの回転数差で方向転換するジョイスティック型と言われるものがある。ジョイスティック型の特徴は、左右の駆動モータを逆回転させる超信地旋回による高い小回り性にある。そのため、病院や家庭内において高い利便性を持つジョイスティック型の出荷台数が堅調に伸び（経済産業省、２００８）ている。現在市販されているジョイスティック型電動車いすには、駆動輪を前輪または後輪に持つ４輪方式と駆動輪を中央輪に持つ６輪方式の２つがある。詳しくは後述するが、６輪方式は４輪方式に比べ超信地旋回時の専有面積が小さく有利である一方、これについても詳しくは後述するが、６輪車は走行路において路面傾斜の切り替わりがある場合、駆動輪である中央輪の接地荷重を失い、制動および駆動が掛からなくなるといった課題や、前輪の浮きによるピッチング挙動という課題が存在する。そのためハンドル型およびジョイスティック型の４輪方式は屋外向きであり、ジョイスティック型６輪方式は屋内向きであると言われている。しかし、一人の利用者が目的に応じて複数台の電動車いすを所有することは現実的とは言えない。このため、６輪式の電動車椅子が本来有する高い小回り性と、４輪式の電動車椅子が有する接地性の良さとを併せ持つ電動車椅子が望まれていた。

非特許文献１、２には、火星探査車に使用されるロッカーボギーリンク機構を有する車輪式移動機構が開示されている。片側３輪をロッカーリンクおよびボギーリンクにより関連付けし，かつ左右の車輪列をつなぐ左右連結棒を差動ギヤにより連結し、これにより左右の６輪すべてを関連付けている。

黒田洋司，"不整地移動メカニズム"，日本ロボット学会誌，2003年，第21巻，第5号，p.477-479 礒田颯，他４名，"ロッカーボギー機構を用いた無人探査ロボット"，日本惑星科学会誌，2012年，第21巻，第2号，p.148-154

非特許文献１、２が採用するロッカーボギーリンク機構の特性は６輪電動車椅子にとっても好ましいものであり、６輪電動車椅子の接地性を向上させることができるが、構成部品の強度、剛性の確保および差動ギヤの存在などからコスト及び質量の増加が懸念される。パッシブリンク機構の先達であるロッカーボギーリンクは、地球とは重力の異なる惑星における不整地路走行を目的として開発されたものであるため、こうした構造そのものを市販電動車椅子に用いるのは費用対効果の面で困難さがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、６輪式の電動式車椅子の有する、省スペースで小回り性が高いという長所を維持しながら、接地性に関する短所を解消することにより、屋内用、屋外用の両方に一台で適用可能で、かつ、軽量、低コストで、実用性の高い複数輪型車椅子を提供することにある。

上記課題を解決するための発明は、車体フレームと、車体フレームの左右両側となる位置に設けられた前輪、中輪、および後輪と、を備える複数輪型車椅子であって、前輪の車軸を軸支する第１の一端部と、車体フレームに対して揺動可能に接続する第１の揺動部と、第１の揺動部を挟んで第１の一端部に対向する第１他端部と、を有する第１のロッカーリンクと、後輪の車軸を軸支する第２の一端部と、車体フレームに対して揺動可能に接続する第２の揺動部と、第２の揺動部を挟んで第２の一端部に対向する第２の他端部と、を有する第２のロッカーリンクと、第１の他端部と第２の他端部に接続するリンク連結部と、を備え、リンク連結部は、中輪の車軸を軸支する中輪軸支部を有し、第１のロッカーリンクおよび第２のロッカーリンクの揺動に連動して変位する。

この構成によれば、最小回転半径が小さくて小回り性が高く、かつ省スペース性を有する、前転転覆および後転転覆に対するリスクの偏りがないといった６輪電動車椅子が本来有する優れた効果を奏するのはもとより、下凹状傾斜切り替わり路及び上凸状傾斜切り替わり路でも、前輪、中輪及び後輪をそれぞれ接地状態に維持して走行可能とすることができる。このため、下凹状傾斜切り替わり路でも制動力や駆動力を失うことがなく、上凸状傾斜切り替わり路でもピッチング挙動を防止でき、ＪＩＳ規格を越える１３度以上の傾斜切り替わり路においても安全に登降坂を可能にすることができる。また、軽量で低コストに製造することができる。これにより、屋内、屋外両用の実用性の高い複数輪型車椅子を提供することができる。

好ましくは、リンク連結部は、支持部と、支持部と接続する支持受部と、を有する複数輪型車椅子である。

この構成によれば、リンク連結部を簡素な構成の組み合わせで実現することができるのでコスト的に有利で量産にも適する。

好ましくは、支持受部は、一対の受面部を有し、支持部は、第１のロッカーリンク及び第２のロッカーリンクの揺動に連動して、受面部に沿って移動する複数輪型車椅子である。

この構成によれば、支持受部は、受面部を有し、支持部は、第１ロッカーリンク及び第２ロッカーリンクの揺動に連動して、受面部に沿って移動するので、支持部が受面部に沿って移動することで、前輪、中輪、後輪は走行路の凹凸に円滑に追従することができる。受面部は直線状に延びる形状であることが好ましい。

好ましくは、支持受部は、その両端部が受面部の両端部に接続する変位抑制面部を有し、支持部は、変位抑制面部に接触することで第１のロッカーリンク及び第２のロッカーリンクの変位を抑制する複数輪型車椅子である。

この構成によれば、支持部が、変位抑制面部に接触することで第１ロッカーリンク及び第２ロッカーリンクの変位は抑制されるので、走行路の凹凸が予想を超えて大きくなる場合でも、走行姿勢の安定性を確保できる。

好ましくは、受面部と変位抑制面部は、協働して貫通孔を画定する複数輪型車椅子である。

この構成によれば、受面部と変位抑制面部は、協働して貫通孔を画定するので、支持受部を簡素な構造とすることができる。貫通孔の形状としては長孔形状等が例示される。

好ましくは、中輪を駆動する駆動部を備えることを特徴とする複数輪型車椅子である。

この構成によれば、輪荷重を最も大きく設定できる中輪に駆動部を設けるので、走行の安定性を確保できる。

（ａ）は４輪電動車椅子の側面を概略的に示す模式図であり、（ｂ）は６輪電動車椅子の側面を概略的に示す模式図である（比較例）。（ａ）、（ｂ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さとトレッド幅とした４輪電動車椅子及び６輪電動車椅子を示す模式図である（比較例）。（ａ）、（ｂ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さと重心（車椅子と乗員を合わせた全体の重心）の高さを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、降坂路での安定性を比較する模式図である（比較例）。（ａ）、（ｂ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さと重心の高さを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、登坂路での安定性を比較する模式図である（比較例）。（ａ）～（ｄ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さと重心の高さを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、下凹形状に切り替わる走行路面傾斜に対する車輪の接地態様を示す模式図である（比較例）。（ａ）～（ｆ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さと重心の高さを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、上凸形状に切り替わる走行路面傾斜に対する車輪の接地態様を示す模式図である（比較例）。本発明の実施形態の複数輪型車椅子を６輪電動車椅子として示す概略的な模式図である。本発明の実施形態の複数輪型車椅子が下凹状傾斜切り替わり路を走行時の状態を示す概略的な模式図である。本発明の実施形態の複数輪型車椅子が上凸状傾斜切り替わり路を走行時の状態を示す概略的な模式図である。本発明の実施形態のダブルロッカーリンク機構に係る概略的な部分模式図であり、（ａ）は第１のロッカーリンクおよびリンク連結部を示し、（ｂ）は第２のロッカーリンクを示し、（ｃ）は第１のロッカーリンク機構と第２のロッカーリンク機構とをリンク連結部で接続した状態を示す。複数輪型車椅子の変形例である。

ここで、本発明の複数輪型車椅子について説明する前に、本発明の動機となった背景事情について以下に詳述する。近年では、介護者に依存することなく移動できる手段として４輪式や６輪式の電動式車椅子が市場に流通している。いずれの車椅子も、駆動モータを備えた車輪を左右に配置しており、駆動モータにより直進と左折・右折、回転走行のそれぞれを行うようになっている。この場合、左右の駆動モータを互いに反対となる方向に回転、すなわち逆転させることにより超信地旋回を可能とすることが、狭い走行環境においては重要な事項となっている。４輪式や６輪式の電動式車椅子では、それぞれ走行環境によって一方が他方よりも有利な特徴を備えており、各特徴に応じて適用する好適度が異なるという事情がある。

図１（ａ）に、後輪駆動の４輪車椅子の側面の概略を模式的に示す。４輪車椅子では前輪Ｆｅの２輪に駆動モータを配したものもあるが図示の４輪車椅子は、後輪Ｒｅの２輪に駆動モータを配したものである。４輪車椅子の従動輪Ｄｖはキャスターホイール又は全位方向（無方向）に転がる構造のホイールが使用されている。前方Ｆｓを進行方向とする前輪駆動や後輪駆動のいずれであっても、車両と乗員を合わせた重心Ｇを駆動輪Ｄｆの近傍に設定することで、走行路に対する車輪の制動力及び駆動力の伝達性（トラクション）を確保している。なお、記号Ｗｈはホイールベース長さを示す。

図１（ｂ）に、６輪車椅子の側面の概略を模式的に示す。６輪車椅子では、車両側面から見て、前輪Ｆｅ、中輪Ｍｅ及び後輪Ｒｅが、図示の通り、前後に並ぶように配置されている。中輪Ｍｅには駆動モータが設けられており、駆動輪の役目を成している。前輪Ｆｅ及び後輪Ｒｅは従動輪となっており、キャスターホイール又は全位方向（無方向）に転がる構造のホイールが使用されている。駆動輪としての中輪Ｍｅに車両と乗員を合わせた重心Ｇを設定することで走行路に対する車輪の制動力及び駆動力の伝達性（トラクション）を確保している。

図２（ａ）、（ｂ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さＷｈとトレッド幅Ｔｗとした４輪電動車椅子及び６輪電動車椅子において、車椅子の前後長さＦｕ及び超信地旋回による最小回転半径Ｍｄをそれぞれ示している。６輪電動車椅子の最小回転半径Ｍｄは４輪電動車椅子に比べて小さい。４輪電動車椅子は、６輪電動車椅子と比べて、前輪Ｆｅの前端から後輪Ｒｅの後端までの前後寸法（全長Ｆｕ）が長くなっている。このため、６輪電動車椅子は、４輪電動車椅子に比べて一般家庭などの狭い環境に適しており、主に屋内で使用される要因となっている。なお、記号Ｄｊは４輪電動車椅子と６輪電動車椅子との全長差、記号Ｃｆは駆動輪の中点、Ｇｆは車両と乗員を合わせた全体の重心点をそれぞれ示す。

図３（ａ）、（ｂ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さＷｈと車椅子と乗員を合わせた全体の重心Ｇの高さＨｋを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、各車椅子が走行する降坂路（降坂角Ａｅ）での安定性を比較している。乗員Ｕと車椅子全体との重心Ｇからの鉛直線Ｌｇと走行路Ｓとの交点Ｊｋがホイールベース長さＷｈ区間から外れると、車椅子は前転転覆となる。

４輪電動車椅子では、平地走行時の重心位置が後方にあるため、４輪電動車椅子の降坂路における前転転覆限界は高い（図３（ａ）参照）。これに対して、６輪電動車椅子の場合、上述と同一の降坂路における前転転覆限界が４輪電動車椅子に比べて不利になる（図３（ｂ）参照）。なお、記号Ｈｆは、走行路Ｓに対する前輪Ｆｅの接地点Ｊｘと交点Ｊｋとの間の区間距離を非突出長として示す。

図４（ａ）、（ｂ）は、同一の傾斜角度を有する登坂路（登坂角Ａｋ）での４輪電動車椅子及び６輪電動車椅子について、ホイールベース長さＷｈに対する車椅子の重心位置移動の態様を示す。両車椅子の交点Ｊｋの位置から見て、６輪電動車椅子は、４輪電動車椅子に比べて後転転覆限界に余裕があることが分かる。このため、４輪電動車椅子の前転・後転転覆限界を６輪電動車椅子と同一にするには、４輪電動車椅子のホイールベース長さＷｈの寸法を６輪電動車椅子よりも長尺にする必要がある。これにより、４輪電動車椅子はその前後長さが大きくなり、広い走行範囲の環境に好適となり、４輪電動車椅子が屋外向きである要因の一つとなっている。なお、記号Ｈｓは、走行路Ｓに対する前輪Ｆｅの接地点Ｊｘと交点Ｊｋとの間の区間距離を非突出長として示す。

図５（ａ）～（ｄ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さＷｈと重心Ｇの高さＨｋを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、下凹形状に切り替わる走行路面傾斜に対する車輪の接地態様を示す。４輪電動車椅子では、図５（ａ）、（ｃ）に示すように全輪が走行路Ｓと接地状態で走行できるのに対して、６輪電動車椅子では、図５（ｂ）、（ｄ）に示すように中輪Ｍｅが走行路Ｓに対する接地を失う。

中輪Ｍｅが接地を失う後者の場合には、走行路Ｓに対して制動力や駆動力が効かないことになり、これが屋外の歩道や段差位置などで生じる可能性があり、屋外での走行には４輪電動車椅子が適する要因の一つとなっている。

図６（ａ）～（ｆ）は、互いに同一寸法のホイールベース長さＷｈと車椅子の重心Ｇの高さＨｋを有する４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子について、上凸形状に切り替わる走行路面傾斜に対する車輪の接地態様を示す。４輪電動車椅子では、図６（ａ）、（ｃ）に示すように全輪が走行路Ｓと接地状態で走行できるのに対して、６輪電動車椅子では、図６（ｂ）、（ｄ）に示すように、前輪Ｆｅが走行路Ｓに対する接地を失う。

接地を失い宙に浮いた前輪Ｆｅは、図６（ｅ）、（ｆ）に示すように、前方Ｆｓに進行した中輪Ｍｅが傾斜路面を乗り越える過程で走行路Ｓに対して急激なピッチング挙動（縦揺れ）を示す。このピッチング挙動は走行性能には影響しないが、着座する乗員Ｕに不安感を与える虞がある。走行路において、上凸形状に切り替わる路面傾斜は、屋外に多く存在することから、４輪電動車椅子が屋外での走行に適する要因となっている。

前述の４輪電動車椅子（後輪駆動）及び６輪電動車椅子の各得失をまとめると下記の通りである。すなわち、互いに同一寸法のホイールベース長さＷｈとなる６輪電動車椅子と４輪電動車椅子であれば、６輪電動車椅子は、４輪電動車椅子に比べて狭い場所での最小回転半径Ｍｄの確保や車椅子の前端から後端までの長さ寸法（全長寸法）において有利である。

また、降坂・登坂の走行路に対しては、６輪電動車椅子は、前転転覆限界と後転転覆限界に偏りがないため、６輪電動車椅子と４輪電動車椅子とが、互いに同一寸法のホイールベース長さＷｈであれば、６輪電動車椅子は、４輪電動車椅子に対して前転転覆限界及び後転転覆限界が高くなる。一方で、６輪電動車椅子では、下凹形状に切り替わる走行路面傾斜で中輪Ｍｅの接地性が失われ、制動力や駆動力が効かなくなる欠点がある。

また、６輪電動車椅子では、走行性能には影響しないものの、上凸形状に切り替わる路面傾斜で前輪Ｆｅまたは後輪Ｒｅが接地を失い、車椅子が前後方向に急激な揺れを起こすピッチング挙動を示す問題もある。このため、これらの問題や欠点を解消しつつ、６輪電動車椅子が本来的に有する、最小回転半径Ｍｄが小さくて小回り性が高く、かつ省スペース性を有するといった特徴を備えた６輪電動車椅子の登場が望まれていた。

そのような６輪電動車椅子として、従来型のパッシブリンク機構であるロッカーボギーリンク機構を採用したものも考えられている。片側の中輪と後輪をボギーリンクにより連結したうえでボギーリンクと前輪をロッカーリンクで連結し、かつ左右の車輪列をつなぐ左右連結棒を差動ギヤにより連結した６輪駆動６輪操舵方式のものである。このようなロッカーボギーリンク機構の特性は６輪電動車椅子にとっても好ましいものではあるが、構成部品の強度、剛性の確保および差動ギヤの存在などから、市販の車椅子に採用するには、コストや質量の増加が懸念される。

本発明の動機となった背景事情を詳述したところで、以下、本発明について説明する。本発明の複数輪型車椅子は、新規なパッシブリンク機構であるダブルロッカーリンク機構を提案し採用している。ダブルロッカーリンク機構は、前輪と中輪、中輪と後輪を、いずれもロッカーリンクで連結し、２つのロッカーリンクを、中輪位置で、上下方向の変位のみを伝達できるように連結するものである。ロッカーボギーリンク機構では、車体フレームに取り付けられたロッカーリンクに取り付けられた一端を、ボギーリンクの中央部に接続している。すなわちロッカーリンクとボギーリンクを直列化することで片側３輪の関連付けがなされている。一方、本発明の複数輪型車椅子のダブルロッカーリンク機構は、それぞれが車体フレームに取り付けられた二つのロッカーリンクを、リンク連結部を介して繋げることで片側３輪の関連付けがなされている。

本発明の実施形態の複数輪型車椅子１０について、以下に説明する。

本発明の実施形態について、図７～図１０を参照して以下に説明する。図７に示すように、本発明の実施形態の複数輪型車椅子１０は、車体フレーム１１に座席シート１２が取り付けられている。座席シート１２の前方、すなわち、複数輪型車椅子１０の前方である進行方向Ｔに対して車体フレーム１１の左右両側となる位置には、前輪１３、後輪１４ならびに前輪１３と後輪１４との間に配置された中輪１５を備えている。これにより、複数輪型車椅子１０は、６輪電動車椅子を構成する。なお、以下の図示においては、前輪１３、後輪１４及び中輪１５は便宜上、左右両側でなく一方側だけを概略的な模式図として示す。

中輪１５は、前輪１３及び後輪１４の双方よりも大径に設定されており、中輪１５を駆動輪として走行路Ｓｔに沿って回転駆動することにより、前輪１３および後輪１４を従動輪として走行路Ｓｔに沿って従動させている。

以下の説明では、前輪１３と後輪１４とは等径として述べるが、これらは等径に限らず異径であってもよい。また、駆動輪である中輪１５は、前輪１３、後輪１４よりも大径であることが好ましいが、大径であることは必須ではない。図示はしないが、操縦桿として設けられたジョイスティックの操作により電動モータ４０を起動させるようになっている。電動モータ４０の起動で中輪１５を駆動輪として駆動することにより複数輪型車椅子１０の進行、停止、左折・右折並びに左右旋回等の操縦を可能にしている。電動モータ４０は、左右の中輪１５のそれぞれに取り付けられている。左右の中輪１５のそれぞれに取り付けられる電動モータ４０の駆動力、すなわち左右の中輪１５の回動速度を調整することで、複数輪型車椅子１０は、左右方向に旋回でき、さらに超信地旋回が可能となる。

複数輪型車椅子１０は、前輪１３を連結する第１のロッカーリンクである第１リンク１６、および後輪１４を連結する第２のロッカーリンクである第２リンク１７を、左右に一対ずつ備えている。第１リンク１６、第２リンク１７、及び後述するリンク連結部１８によって、ダブルロッカーリンク機構２１が構成される。

第１リンク１６は、第１の一端部１６ｂ、第１の他端部１６ｃ、及び第１の揺動部１６ａを備えている。また、第１の揺動部１６ａによって、車体フレーム１１に、揺動可能に取り付けられている。第１の一端部１６ｂは、前輪１３の車軸に向かう方向に延出して前輪１３の車軸と連結されている。第１の他端部１６ｃは、第１の一端部１６ｂと一定の角度を成して、後輪１４の車軸に向かう方向に延出してリンク連結部１８と連結されている。

第２リンク１７は、第２の一端部１７ｂ、第２の他端部１７ｃ、及び第２の揺動部１７ａを備えている。また、第２の揺動部１７ａによって、車体フレーム１１に、揺動可能に取り付けられている。第２の一端部１７ｂは、後輪１４の車軸に向かう方向に延出して後輪１４の車軸と連結されている。第２の他端部１７ｃは、第２の一端部１７ｂと一定の角度を成して、前輪１３の車軸に向かう方向に延出してリンク連結部１８と連結されている。

第１の他端部１６ｃと第２の他端部１７ｃとの間は、互いの揺動変位を特定の揺動角度範囲内で関連づけるリンク連結部１８を介して連結されている。リンク連結部１８は、中輪１５の車軸を軸支する中輪軸支部１８ａを有しており、中輪１５の車軸は、リンク連結部１８に回動可能に連結されている。これにより、前輪１３、後輪１４、及び中輪１５は連動して変位し、走行路Ｓｔの凹凸に追従した状態で揺動できる。

リンク連結部１８は、第２の他端部１７ｃに接続するローラピン１９（支持部）と、第１の他端部１７ｂに接続する支持受部２０で構成されている。

図１０に示す通り、支持受部２０は、一対の受面部２０ａ、２０ａ、及び一対の受面部２０ａ、２０ａの端部に接続する変位抑制面部２０ｂを有している。受面部２０ａ、変位抑制面部２０ｂは、協働して長孔形状の貫通孔３０を画定する。受面部２０ａは、複数輪型車椅子１０の進行方向Ｔに直線状に延びる面を画定している。

前輪１３、後輪１４、及び中輪１５の全てが、走行路Ｓｔに接している状態においては、ローラピン１９は、一対の受面部２０ａ、２０ａのいずれかに接するとともに、他の受面部２０ａに対して僅少な隙間を余して配置されている。前輪１３、後輪１４、及び中輪１５のいずれかが、走行路Ｓｔの凹凸を通過するときは、第１リンク１６、及び第２リンク１７はそれぞれが独立して揺動しようとするが、ローラピン１９が、受面部２０ａを転動あるいは摺動することで、第１リンク１６、及び第２リンク１７の揺動は相互に関連付けられる。すなわち、ローラピン１９は、支持受部２０の受面部２０ａに転動可能しながら移動するため、第１リンク１６および第２リンク１７の各揺動変位に伴い、双方の変位は互いに伝達できるようになっている。（図８、図９参照。）

例えば、図７の走行状態と図８、図９の走行状態を比較すると、前輪１３、後輪１４、及び中輪１５の縦荷重Ｗの負担割合は、それぞれの状態で同じとなる。すなわち、中輪１５は走行路Ｓｔの凹凸に影響を受けることなくほぼ一定の駆動力を発揮できる。

トラクションに必要な中輪１５の接地荷重は、走行条件を勘案して適宜定めればよい。例えば、車椅子と乗員Ｕを合わせた全体の重量をＷとすると、ａ：ｂ：ｃ：ｄ＝１：１：１：１のとき（図７参照）、第１揺動部１６ａ及び第２揺動部１７ａでの縦荷重は１／２Ｗとなり、前輪１３、後輪１４への縦荷重はそれぞれ１／４Ｗとなる。中輪１５への縦荷重は、第１リンク１６からの縦荷重１／４Ｗと、第２リンク１７からの縦荷重１／４Ｗとの和である１／２Ｗとなり、トラクションに必要な中輪１５の接地荷重を得ることができる。

走行路Ｓｔが所定の凹凸を超える状況下において、ローラピン１９は、変位抑制面部２０ｂに接触する。これにより、第１リンク１６、第２リンク１７の揺動変異は抑制される。この状況下でさらに進行あるいは後退を継続すると、中輪１５は走行路Ｓｔから離れて駆動力を失う。すなわち、変位抑制面部２０ｂは過酷な状況下での走行を回避する役割を担っている。

走行路Ｓｔに連続する凹凸がある場合、第１リンク１６、第２リンク１７は異なる方向への揺動を繰り返すことになる。これにより、ローラピン１９は一対の受面部２０ａ、２０ａのいずれかに接触する状態で受面部２０ａが延びる方向に変位しようとする。これにより、第１リンク１６、第２リンク１７の挙動は安定化する。

本実施形態では回転可能に連結しているローラピン１９を例示しているが、支持受部２０に対して摺動するピン構造としてもよい。ただし、この場合は、摺動抵抗を十分小さくする必要がある。

［実施形態の作用効果］
第１のロッカーリンクである第１リンク１６と第２のロッカーリンクである第２リンク１７をリンク連結部１８で連結することによってダブルロッカーリンク機構２１が構成され、前輪１３の上下動がダブルロッカーリンク機構２１を介して後輪１４の上下動に連動する。

前輪１３や後輪１４の上下動等における上下の定義については、図７のように複数輪型車椅子１０が水平面に置かれたときの水平方向Ｆと垂直となる方向を複数輪型車椅子１０に固定された複数輪型車椅子１０の仮想垂直方向Ｅとして定義し、仮想垂直方向Ｅを基準として、車体フレーム１１に対して相対的に上方向に動く場合を上方への移動、同じく車体フレーム１１に対して相対的に下方向に動く場合を下方への移動として定義している。例えば、登坂の傾斜面から水平面に切り替わるような場合も、この定義に従えば、斜面の切り替わり箇所で、前輪１３の下方への移動と、後輪１４の下方への移動が連動していることになる。

このため、図８に示す下凹状傾斜切り替わり路Ｓ３では、その傾斜角度ω１、ω２に応じて前輪１３及び後輪１４が上方に回転変位するため、下凹状傾斜切り替わり路Ｓ３においても駆動輪である中輪１５が接地状態となり、傾斜路に対する制動力や駆動力を有利に効かせることができる。なお、図８に示す下凹状傾斜切り替わり路Ｓ３上では、図７のような水平配置から中輪１５の接地荷重は多少変化すると考えられるが、その設置荷重変化は極めて小さく、制動や駆動のために十分な接地荷重とすることができる。

また、図９に示す上凸状傾斜切り替わり路Ｓ４では、その傾斜角度ω３、ω４に応じて前輪１３及び後輪１４が下方に回転変位するため、中輪１５をはじめ、前輪１３及び後輪１４も接地状態となり、傾斜路に対する制動力や駆動力を効かせることができるとともに、複数輪型車椅子１０が進行方向Ｔに走行する時、上凸形状に切り替わる路面傾斜でも前輪１３が接地を失ってピッチング（縦揺れ）挙動を起こすことを防ぐことができる。また、図９に示す上凸状傾斜切り替わり路Ｓ４上では、図７のような水平配置から中輪１５の接地荷重は多少変化すると考えられるが、その設置荷重変化は極めて小さく、制動や駆動のために十分な接地荷重とすることができる。

このように、本発明の実施形態に係る複数輪型車椅子１０では、最小回転半径Ｍｄが小さくて小回り性が高く、かつ省スペース性を有するといった、６輪電動車椅子が本来的に有する優れた効果を奏するのはもとより、下凹状傾斜切り替わり路Ｓ３及び上凸状傾斜切り替わり路Ｓ４でも、前輪１３、中輪１５及び後輪１４をそれぞれ接地状態に維持して走行可能とすることができる。

これにより、６輪式の電動式車椅子の有する長所を維持しながら短所を解消し、６輪式の電動式車椅子を屋内向きに限らず、屋外向きにも適用可能とすることができる。

本実施形態においては、回動可能なローラピン１９と、貫通孔３０が画定される支持受部２０でリンク連結部１８を構成しているが、これに限定されるわけではない。同じ機能が得られれば、他の構成を採用することもできる。例えば、図１１に示す通り、コ字型の支持受部２２０と、コ字型の支持受部を転動あるいは摺動するローラピン２１９と、でリンク連結部２１８を構成してもよい。この場合において、中輪１５の車軸をローラピン２１９で軸支してもよい。

本実施形態の複数輪型車椅子１０は、６輪電動車椅子であるが、電動式に限らず、手動式であってもよい。また、乗員Ｕとしては要介護者に加えて、健常者としても効果的に使用可能である。

本発明に係る複数輪型車椅子では、６輪式の電動式車椅子の有する長所を維持しながら短所を解消し、６輪式の電動式車椅子を屋内向きに限らず、屋外向きにも適用可能としているため、安全で実用性の高い車椅子を安価で提供でき、産業上の利用可能性が大きい。また、６輪電動車椅子の便宜性や有用性に注目した関係方面からの需要を喚起して市場での流通の活性化を通して製造関連産業の振興に貢献するものである。

１０・・・複数輪型車椅子
１１・・・車体フレーム
１３・・・前輪
１４・・・後輪
１５・・・中輪
１６・・・第１リンク（第１ロッカーリンク）
１７・・・第２リンク（第２ロッカーリンク）
１６ａ・・・第１揺動部
１７ａ・・・第２揺動部
１６ｂ・・・第１の一端部
１６ｃ・・・第１の他端部
１７ｂ・・・第２の一端部
１７ｃ・・・第２の他端部
１８・・・リンク連結部
１９・・・ローラピン
２０・・・支持受部
２０ａ・・・受面部
２０ｂ・・・変位抑制面部
３０・・・貫通孔

Claims

車体フレームと、前記車体フレームの左右両側となる位置に設けられた前輪、中輪、および後輪と、を備える複数輪型車椅子であって、
前記前輪の車軸を軸支する第１の一端部と、前記車体フレームに対して揺動可能に接続する第１の揺動部と、前記第１の揺動部を挟んで前記第１の一端部に対向する第１の他端部と、を有する第１のロッカーリンクと、
前記後輪の車軸を軸支する第２の一端部と、前記車体フレームに対して揺動可能に接続する第２の揺動部と、前記第２の揺動部を挟んで前記第２の一端部に対向する第２の他端部と、を有する第２のロッカーリンクと、
前記中輪を軸支する中輪軸支部を有するリンク連結部と、を備え、
前記リンク連結部は、前記第１の他端部または前記第２の他端部のいずれか一方に接続するローラピンである支持部と、前記第１の他端部または前記第２の他端部のいずれか他方に接続する支持受部とを有し、
前記支持受部は、一対の受面部を有し、
前記リンク連結部が前記第１のロッカーリンクおよび前記第２のロッカーリンクの揺動に連動して変位するとき、前記支持部は前記受面部に沿って移動する複数輪型車椅子。
前記支持受部は、その両端部が前記受面部の両端部に接続する変位抑制面部を有し、
前記支持部は、前記変位抑制面部に接触することで前記第１のロッカーリンク及び前記第２のロッカーリンクの変位を抑制する請求項１に記載の複数輪型車椅子。
前記受面部と前記変位抑制面部は、協働して貫通孔を画定する請求項２に記載の複数輪型車椅子。
前記中輪を駆動する駆動部を備える請求項１に記載の複数輪型車椅子。