JP2000210352A - 歩行器用車輪装置及び同装置を備えた自立歩行支援機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】渦電流を利用した非接触式で、かつ制動力を調
整できる歩行器用車輪装置を提供すると共に、同装置を
備え、使用者が手元の操作部によって制動力調整がで
き、また使用中の制動力を表示することができる自立歩
行支援機を提供する。 【解決手段】車輪１と、該車輪の回転を減速するための
減速手段を備えた歩行器用車輪装置において、前記減速
手段が、前記車輪と一体に回転する回転円板６と、該回
転円板両側から所定空隙で、前記回転円板に対向する永
久磁石１４と、該永久磁石を保持するための磁石支持板
１３により構成され、前記永久磁石が前記磁石支持板上
で、隣接する永久磁石の極性が互いに逆向きとなるよう
にして複数個周設された渦電流式減速装置と、前記磁石
支持板を任意に回転するための回転手段を備えた渦電流
制御機構により構成されたことを特徴とする歩行器用車
輪装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下肢機能等に障害
を持つ人のために、その歩行動作を支援する歩行器用の
車輪装置に関し、より詳しくは、車輪を減速する減速手
段を備えた歩行器用車輪装置、及び同装置を備え、歩行
動作だけではなく、起立，着座動作を支援する機能を備
えた自立歩行支援機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下肢機能に障害を持つ人のための
歩行補助装置としては、（１）特公平4−26859号公報記
載の歩行補助器が知られている。この装置では、制動機
構の操作は、使用者がレバーを操作することによって、
制動片先端の摩擦接触面が車輪に押し当てられ、車輪が
減速されるものであった。

【０００３】また、（２）実開平6−41725号公報記載の
歩行器用車輪が知られている。この装置では、車輪のホ
イール面に設置された摩擦部材と、固定側に設置された
摩擦部材との摩擦力をレバー操作により変化させ、制動
力を調整するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た（１）の装置では、摩擦接触面の摩耗や、制動片を作
動させるワイヤの張力変化によって、制動力が低下する
といった問題があった。また、操作は、使用者がレバー
を握って行うため、握力によっては制動をかけることが
できなかったり、制動がどの程度利いているかがわから
ないといった問題があった。

【０００５】一方、（２）の装置では、常に車輪ホイー
ルと摩擦部材が接触しているため、車輪の回転によりホ
イールや摩擦部材の摩耗が著しく発生し、耐久性に問題
があった。また、制動力の調整は、レバー操作で行うた
め、その調整作業は、例えば、この車輪が歩行器の両輪
に備えられた場合は、２度操作する必要があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、渦電流を利用した非接触式で、かつ制動力を
調整できる歩行器用車輪装置を提供すると共に、同装置
を備え、使用者が手元の操作部によって制動力調整がで
き、また使用中の制動力を表示することができる自立歩
行支援機を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を解決する
ために、本発明は、（１）車輪と、該車輪の回転を減速
するための減速手段を備えた歩行器用車輪装置におい
て、前記減速手段が、前記車輪と一体に回転する回転円
板と、該回転円板の両側面から所定空隙で、前記回転円
板に対向する永久磁石と、該永久磁石を保持するための
磁石支持板により構成され、前記永久磁石が前記磁石支
持板上で、隣接する永久磁石の極性が互いに逆向きとな
るようにして複数個周設された渦電流式減速装置と、前
記磁石支持板を任意に回転するための回転手段を備えた
渦電流制御機構により構成されたことを特徴とする。

【０００８】（２）前記項（１）記載の回転手段が、前
記磁石支持板を任意の位置で回転停止するための位置検
出手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】（３）前記項（１）記載の回転手段が、モ
ータと減速機により構成されたことを特徴とする。

【００１０】（４）フレームと、該フレームに挿抜自在
に設けた昇降部材と、前記フレーム下部に設けられた複
数の車輪からなる移動機構と、前記フレームに内蔵さ
れ、前記昇降部材の昇降動作により使用者の身体を着座
位置から起立位置まで上下動させる昇降機構と、前記昇
降部材の上端に設けた上肢支持部と、前記昇降機構を制
御するための制御部と、使用者が操作するための操作器
を備えた自立歩行支援機において、前記移動機構が、前
記項（１）乃至項（３）記載の歩行器用車輪装置を備え
たことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる歩行器用車
輪装置及び同装置を備えた自立歩行支援機の実施形態に
ついて説明する。

【００１２】本発明に用いる車輪とは、おもに地面を転
動するタイヤ部と、タイヤ部を固定し、タイヤ部と一体
に回転するホイール部により構成される。ホイール部の
中心部にベアリングを挿着することにより、回転を円滑
にすることができる。また、タイヤ部とホイール部を一
体成形したものも知られている。

【００１３】本発明に用いる減速手段とは、渦電流式減
速装置であって、回転円板と、回転円板の両側面に対向
する永久磁石と、永久磁石を保持する磁石支持板により
構成される。また永久磁石は、磁石支持板上で、隣接す
る永久磁石の極性が互いに逆向きになるように複数個周
設されている。

【００１４】この方式の渦電流式減速装置では、対向す
る永久磁石により発生する磁束が回転円板を通過する際
に、回転円板内で渦状の電流（渦電流）が流れ、回転円
板の回転を妨げる抵抗力として作用することを利用した
もので、通過する磁束が大きい場合は抵抗力が増大し、
磁束が小さい場合は抵抗力も減少する。従って、片側の
磁石支持板の位置を変えると、永久磁石の対向量が変化
し、抵抗力が調整できる。すなわち、対向する永久磁石
の極性が逆向きの場合は抵抗力が最大になり、極性が同
じ場合は、抵抗力が最小になる。ここで、回転円板と車
輪が一体に回転するように構成すると、抵抗力は車輪の
制動力となる。

【００１５】尚、本発明に用いる磁石支持板は、閉じた
磁気回路を形成する目的から、鉄などの磁性材であっ
て、一方、回転円板は磁気回路を損なわないような銅，
アルミニウムなどの非磁性材であることが望ましい。

【００１６】本発明に用いる渦電流制御機構とは、磁石
支持板を任意に回転させる回転手段により構成され、前
述したように、磁石支持板の位置によって、通過する磁
束、すなわち、渦電流を変化させ、回転円板への抵抗力
を調整し、車輪の制動力を調整するものである。

【００１７】本発明に用いる位置検出手段とは、磁石支
持板の回転と共に回転する回転体、または磁石支持板自
体の回転位置を検出するものであって、磁石小片と磁気
センサー等を組合わせた非接触タイプや、回転部分に突
起を設け、この突起で機械式スイッチを開閉する接触タ
イプを使うことができる。

【００１８】本発明に用いる回転手段とは、モータと減
速機により構成され、減速機としては複数のギヤを用い
たものが一般的であるが、少なくとも減速機の最終段の
出力トルクは、渦電流式減速装置の最大トルクよりも大
きいことが必要である。

【００１９】これらの位置検出手段と回転手段を用いる
ことによって、使用者の何らかの制動要求に応じて磁石
支持板を回転，停止させ、車輪の制動力を調整すること
ができる。

【００２０】本発明における自立歩行支援機とは、フレ
ームと、昇降部材と、移動機構と、昇降機構と、上肢支
持部と、制御部と、操作部から構成されている。

【００２１】本発明に用いるフレームとは、後輪を取付
けるための後脚と、後脚の前端から上方に立設した縦フ
レームと、縦フレームから前方に突設し、前輪を取付け
るための前脚から成る左フレームと右フレームと、左右
フレームの上端部で、左右フレームを連結するためのセ
ンターフレームにより構成されるが、フレームの構成
は、前脚，縦フレーム，後脚を含めて左右フレーム各々
が一体化されていたり、さらに左右フレームとセンター
フレームが一体化されていてもよい。

【００２２】本発明に用いる昇降部材とは、ある駆動源
によって、縦フレームの内部から外側、または外側から
内部に、縦フレームに対して略平行に移動可能な部材で
ある。例えば、ガススプリングが縦フレームに略平行に
配置されていたり、電動アクチュエータの作動杆が配置
されていたりする。また、柱状形をなし、その一方の側
にラックを施すことも有効である。

【００２３】本発明に用いる移動機構とは、複数の車輪
から構成され、さらに車輪は、固定輪や旋回輪であって
もよい。また車輪の駆動は、人が押すことで転動するも
のや、ある駆動源によって転動するものが考えられる。

【００２４】本発明に用いる昇降機構とは、昇降部材へ
の駆動源であって、例えば、モータと、減速機により得
られた駆動力を昇偉機構に伝達するものである。電動ア
クチュエータでは、モータとウォームギヤ減速機により
得られた駆動力をボールねじに伝え、ボールねじで作動
杆を動作させるものが知られている。また、減速機の出
力軸にピニオンを設け、昇降部材にピニオンに噛み合う
ラックを設けることも有効である。

【００２５】本発明に用いる上肢支持部とは、昇降部材
の上端部に、接続部材等を介して設けられている。また
上肢支持部の構造は、接続部材に接続されるベース部材
と使用者が身体を預けるためのクッション部材により構
成されている。クッション部材は、使用者側に向かって
略コの字形に開口している方が、使用者が身体を預けや
すい形状である。

【００２６】本発明に用いる制御部とは、電源と、昇降
機構を駆動するための駆動回路と、渦電流制御機構を制
御するための渦電流制御回路と、操作部からの信号を処
理し、駆動回路，渦電流制御回路を制御するためのマイ
コンにより構成される。電源としては、移動機構を備え
た構成から、充電可能な蓄電池が望ましい。

【００２７】本発明に用いる操作部とは、操作部電源
と、使用者または介護者等が上下動の操作をするための
上下スイッチと、車輪の制動力を調整するための調整ス
イッチと、ＬＥＤなどにより、磁石支持板の位置を表示
する手段を備えている。これは、例えば磁石支持板の位
置検出手段によって、磁石支持板の回転停止位置を３点
設定した場合、その位置を操作部で表示するもので、結
果的に使用者は、車輪の制動力の大小を知ることが可能
になる。また、磁石支持板の回転や回転停止位置は、調
整スイッチからの出力信号によって決定される。

【００２８】〔実施例〕以下、本発明に係わる歩行器用
車輪装置の実施例について、図面を参照しながら説明す
る。

【００２９】本実施例による歩行器用車輪装置は、タイ
ヤ部とホイール部が一体成形された車輪１と、車輪１の
片端部に装着されたベアリング２と、ベアリング２の内
輪を貫通し、車輪１を軸支する第１車軸３により構成さ
れ、第１車軸３は、固定板４により支持されている。

【００３０】車輪１のベアリング２装着部と反対側の側
面に第２車軸５が設けられ、第２車軸５の端部には、回
転円板６が固定されている。すなわち、車輪１と回転円
板６は一体に回転する。尚、第２車軸５のブラケット貫
通部６は、ベアリング８で支持され、また第１車軸３と
第２車軸５の嵌合部は、それぞれが回動自在に構成され
ている。

【００３１】ブラケット７の第２車軸５貫通側の側面の
内面には、磁石支持板９が固定され、磁石支持板９の片
側面には、永久磁石１０が固定されている。この永久磁
石１０の表面は、回転円板６と所定の空隙を有してい
る。また、永久磁石１０は、磁石支持板９上で正極１０
ａ，負極１０ｂが交互に配列され、本実施例では、６０
°ピッチに配置されている。

【００３２】一方、ブラケット７の反対側の側面には、
第１車軸３，第２車軸５と同一の軸線上で、第１ギヤ軸
１１がブラケット７の側面を貫通して設けられ、第１ギ
ヤ軸１１の先端には、出力ギヤ１２が回動可能に装着さ
れている。さらに、出力ギヤ１２の片側面に磁石支持板
１３が固定され、磁石支持板１３の片側面には、永久磁
石１４が固定されている。この永久磁石１４の表面は、
回転円板６と所定の空隙を有している。また、永久磁石
１４は、磁石支持板１３上で正極１４ａ，負極１４ｂが
交互に配列され、本実施例では、６０°ピッチに配置さ
れている。

【００３３】また、ブラケット７の反対側の側面には、
第２ギヤ軸１５が固定され、第２ギヤ軸１５にはギヤ１
６が回動可能に装着され、ギヤ１６の小歯車１６ａは出
力ギヤ１２と噛み合っている。

【００３４】さらに、モータ１７の先端側にはギヤ１８
が装着され、このギヤ１８はギヤ１６の大歯車１６ｂと
噛み合っている。尚、モータ１７はブラケット７の適当
な位置に固定されている。

【００３５】これらの構成により、モータ１７が回転す
ると、ギヤ１８，１６，１２を通じて、磁石支持板１３
が回転し、永久磁石１４の位置が変化し、車輪１の制動
力が変化することになる。尚、ギヤは減速機１８，１
６，１２として作用している。

【００３６】出力ギヤ１２の磁石支持板１３との反対側
面には磁石小片１９が取付けられ、磁石小片１９から所
定空隙をもって、磁気センサー２０が設けられている。
磁気センサー２０は基板２１上に設けられ、基板２１が
ブラケット７に固定されている。尚、本実施例では、磁
気センサー２０は３０°ピッチで３点２０ａ，２０ｂ，
２０ｃが設けられている。したがって、出力ギヤ１２が
回転し、磁石小片１９が磁気センサー２０と対向した場
合、信号が出力され、磁石支持板１３の位置を検出する
ことができるのである。

【００３７】例えば、磁石小片１９が磁気センサー２０
ａと対向している場合、永久磁石１０，１４は同極同志
が対向し、回転円板６を通過する磁束が非常に小さい状
態になるため、車輪１の制動力も小さい状態になってい
る。磁束支持板１３が回転し、磁石小片１９が、磁気セ
ンサー２０ｃと対向している場合は、永久磁石１０，１
４は異極同志が対向し、回転円板６を通過する磁束が非
常に大きくなるため、車輪１の制動力も大きい状態とな
る。また、磁石小片１９が中間位置、すなわち磁気セン
サー２０ｂと対向している場合は、異極の対向量が半分
になり、その分の制動力が得られる。

【００３８】次に、本発明に係わる歩行器用車輪装置を
備えた自立歩行支援機の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【００３９】本発明に係わる自立歩行支援機は、右フレ
ーム２２，左フレーム２３と、左右フレーム２２，２３
の下部に設けた前輪２４，後輪２５，中間輪２６により
構成され、左右フレーム２２，２３の上部に設けたセン
ターフレーム２７によって連結されている。歩行器用車
輪装置２８は、中間輪２６部分に取り付けられている。

【００４０】昇降部材２９は、左右フレーム２２，２３
の上方から挿抜自在に設けられ、昇降部材２９の駆動
は、センターフレーム２７内に収納された昇降機構３０
と制御部３１により行われる。

【００４１】昇降機構３０は、特に図示はしないが、駆
動源としてモータを使い、歯車等の伝達部を介して昇降
部材２９の直線運動に変換されている。さらに、充電可
能な電源装置もセンターフレーム２７内に収納されてい
る。

【００４２】また、昇降部材２９の上端部に接続部材３
２を介して上肢支持部３３が設けられている。上肢支持
部３３は、使用者の側に略コの字形に開口し、前側に
は、グリップ３４と操作部３５が設けられている。尚、
制御部３１と操作部３５は電気的に接続されている。

【００４３】操作部３５には、昇降部材２９を上昇させ
るための上スイッチ，下降させるための下スイッチ，中
間輪２６の制動力を調整するための調整スイッチ，制動
力の状態を示す表示ランプが設けられている。本実施例
での表示ランプは、磁気センサー２０ｃ，２０ｂ，２０
ａに対応し、大，中，小の３段階を表示する。

【００４４】尚、本実施例では、左右フレーム２２，２
３とセンサーフレーム２７はカバー３６で被われ、昇降
部材２９の左右フレーム２２，２３外側の部分は、伸縮
自在の蛇腹３７で被われている。

【００４５】次に本実施例の装置を用いた一連動作につ
いて説明する。

【００４６】使用者が上スイッチを押して、起立動作を
行う場合、昇降機構３０により、昇降部材２９，上肢支
持部３３が上昇する。

【００４７】使用者が歩行を行う際、調整スイッチを操
作して、制動力の設定を自分の能力に合わせて行う。例
えば、少し制動力を大きくしたい場合、調整スイッチの
操作によって、磁石支持板１３が磁気センサー２０ｃ側
に回転する。また、少し小さくしたい場合、調整スイッ
チの操作によって、磁石支持板１３が磁気センサー２０
ａ側に回転する。

【００４８】使用者が下スイッチを押して、着座動作を
行う場合、昇降機構３０により、昇降部材２９，上肢支
持部３３が下降する。

【００４９】

【発明の効果】本発明に係わる歩行器用車輪装置によれ
ば、非接触で制動力を調整できるので、耐久性にすぐ
れ、制動力低下の少ない制動機構を提供できる。

【００５０】また、本発明により自立歩行支援機によれ
ば、使用者が手元の操作部の操作のみで、自分の体力に
合わせた制動力を選択でき、また使用中の制動力も表示
できるので、非常に使い勝手が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
縦断面図。

【図２】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
横断面図。

【図３】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
固定側の磁石支持板を車輪側から見た透視図。

【図４】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
回転側の磁石支持板を車輪側から見た側面図。

【図５】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
出力ギヤの側面図。

【図６】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
磁気センサー基板と出力ギヤの関係を示す側面図。

【図７】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
回転側の磁石支持板が３０°回転した状態で、車輪側か
ら見た側面図。

【図８】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
出力ギヤが３０°回転した状態の側面図。

【図９】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置の
回転側の磁石支持板が６０°回転した状態で、車輪側か
ら見た側面図。

【図１０】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置
の出力ギヤが６０°回転した状態の側面図。

【図１１】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置
の回転円板を通過する磁束の最大状態を示す断面図。

【図１２】 本発明の一実施例である歩行器用車輪装置
の回転円板を通過する磁束の最小状態を示す断面図。

【図１３】 本発明の一実施例である自立歩行支援機の
正面断面図。

【図１４】 本発明の一実施例である自立歩行支援機の
縦断面図。

【符号の説明】

１…車輪、２…ベアリング、３…第１車軸、４…固定
板、５…第２車軸、６…回転円板、７…ブラケット、８
…ベアリング、９…磁石支持板、１０…永久磁石、１０
a，１４ａ…正極、１０ｂ，１４ｂ…負極、１１…第１
ギヤ軸、１２…出力ギヤ、１３…磁石支持板、１４…永
久磁石、１５…第２ギヤ軸、１６…ギヤ、１６ａ…小歯
車、１６ｂ…大歯車、１７…モータ、１８…ギヤ、１９
…磁石小片、２０…磁気センサー、２１…基板、２２…
右フレーム、２３…左フレーム、２４…前輪、２５…後
輪、２６…中間輪、２７…センターフレーム、２８…歩
行器用車輪装置、２９…昇降部材、３０…昇降機構、３
１…制御部、３２…接続部材、３３…上肢支持部、３４
…グリップ、３５…操作部、３６…カバー、３７…蛇腹

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪と、該車輪の回転を減速するための減
   速手段を備えた歩行器用車輪装置において、前記減速手
   段が、前記車輪と一体に回転する回転円板と、該回転円
   板の両側面から所定空隙で、前記回転円板に対向する永
   久磁石と、該永久磁石を保持するための磁石支持板によ
   り構成され、前記永久磁石が前記磁石支持板上で、隣接
   する永久磁石の極性が互いに逆向きとなるようにして複
   数個周設された渦電流式減速装置と、前記磁石支持板を
   任意に回転するための回転手段を備えた渦電流制御機構
   により構成されたことを特徴とする歩行器用車輪装置。
2. 【請求項２】前記回転手段が、前記磁石支持板を任意の
   位置で回転停止するための位置検出手段を備えたことを
   特徴とする請求項１記載の歩行器用車輪装置。
3. 【請求項３】前記回転手段が、モータと減速機により構
   成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の歩行器
   用車輪装置。
4. 【請求項４】フレームと、該フレームに挿抜自在に設け
   た昇降部材と、前記フレーム下部に設けられた複数の車
   輪からなる移動機構と、前記フレームに内蔵され、前記
   昇降部材の昇降動作により使用者の身体を着座位置から
   起立位置まで上下動させる昇降機構と、前記昇降部材の
   上端に設けた上肢支持部と、前記昇降機構を制御するた
   めの制御部と、使用者が操作するための操作部を備えた
   自立歩行支援機において、前記移動機構が、請求項１乃
   至３記載の歩行器用車輪装置を備えたことを特徴とする
   自立歩行支援機。