JP2001104390A - 車椅子及び車椅子用アタッチメント及び段差走行用車輪 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 介助者がいなくても簡単な操作で楽に段差を
乗り越えることができる車椅子を提供すること。 【解決手段】 車椅子本体２に、大輪５の軸線と平行な
支軸９ｃ回りに回動可能な支持アーム７を取り付け、支
持アーム先端の補助輪７ａを大輪５より後方で接地させ
る。支持アーム７を回動操作可能に形成した操作レバー
８を車椅子本体２の前部位置まで延ばす。操作レバー８
が操作されて支持アーム７が回動する際、支持アーム７
に固定された駆動歯車９ａと従動歯車５ａが噛み合い、
この従動歯車５ａを介して大輪５が前進方向に回転する
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車椅子及び車椅子
用アタッチメントに関し、詳しくは、車椅子で段差を乗
り越え易くするための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な手動式車椅子は、段差を乗り越
え易くする機能を備えていない。

【０００３】上記従来の手動式車椅子で段差を乗り越え
るには、基本的に、ハンドリムを介して力まかせに外輪
を回すしかないから、段差が道路縁石程度の高さになる
と、もはや乗り越えることができない。体力のある搭乗
者（使用者）が比較的低い段差を乗り越える場合であっ
ても、勢いを付けて乗り越える必要があるから前輪が段
差に当たるときの衝撃が大きくなるし、車椅子が後ろに
傾いて不安定になる。また、慣れない介助者が前輪を持
ち上げると、後方へ転倒させてしまうおそれがある。現
状では道路や建造物に段差部分が多くあるので、そのよ
うな所を搭乗者に大きな負担を掛けることなく乗り越え
られる車椅子が求められている。なお、車椅子全体を持
ち上げるリフト機能を備えた電動車椅子が提案されては
いるが、構造が高級かつ複雑となり車椅子の製造コスト
が高くついてしまうという問題がある。したがって、手
動式の比較的簡素な構成でもって段差を乗り越える機能
を備えたいとの要請がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡単な操作で段差を乗り越えること
ができる車椅子を提供することである。また、既製の車
椅子に段差乗り越え機能を付加することができるアタッ
チメントを提供することをもう一つの目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、前記各請求
項に記載した構成の車椅子及び車椅子用アタッチメント
及び段差走行用車輪により達成される。請求項１の車椅
子で段差を乗り越える場合は、先ず、搭乗者が上体を後
ろに反らせて車椅子本体を後傾させるなどして前端部分
（通常は前輪）を段差に乗り上げさせ（図６参照）、続
いて、走行輪が段差に当接する位置まで前進する（図７
参照）。そのとき、支持アームに取り付けられた補助輪
が走行輪より後方で接地することで車椅子が安定し、転
覆が防がれる。次に、搭乗者は、その補助輪で接地面を
押下するように操作機構を操作する。この操作力に応じ
て支持アームが回動しようとし、反力で車椅子本体が持
ち上げられ、このときの支持アームの回動に伴って前転
駆動手段が走行輪を前進方向に回転させる（図８及び図
９参照）。この結果、車椅子で段差を乗り越えることが
可能になる。

【０００７】なお、走行輪の車軸位置と搭乗者の重心位
置との車椅子前後方向の間隔を、従来の車椅子の場合よ
り接近させ、車椅子本体を車軸回りに後傾させ易く形成
して搭乗者が簡単に前輪を上げることができるようにす
るのが好ましい。さらに、補助輪が取り付けられている
支持アームの回動範囲を適宜なストッパーで制限するこ
とで車椅子本体の過度な後傾あるいは転覆を防ぐ構成と
するのが好ましい。また、手動操作を軽くする観点か
ら、操作機構は十分長い操作レバーを備えたものとし、
梃子の原理で支持アームにトルク伝達するのが良い。

【０００８】請求項２の発明に係る車椅子では、支持ア
ームと走行輪が歯車装置で連結されており、操作機構が
操作されることで回動する支持アームの回動角度に応じ
て走行輪が前進方向に回転するので、スムーズに段差を
乗り越えることが可能になる。なお、操作性を考慮し
て、歯車装置は適宜な角速度比で動力を伝達するように
設定することができる。

【０００９】請求項３の発明に係る車椅子は、走行用モ
ータの駆動力で支持アームを回動させる構成であり、車
椅子に座った搭乗者の腕力（操作力）で車椅子本体を持
ち上げる必要がないから、搭乗者に負担がかからず楽に
段差を乗り越えることができるようになる。

【００１０】また、請求項４の発明に係る車椅子用アタ
ッチメントを従来の車椅子に装着することで、段差を乗
り越え易くする機能を付加することができる。その際、
走行輪の車軸位置を前方にオフセットして車椅子本体を
後傾し易くする一方、補助輪を支持している支持アーム
の回動範囲を適宜なストッパーで制限することで過度な
後傾あるいは転覆を防ぐことができるように構成するの
が安全性を確保する上で好ましい。

【００１１】また、請求項５の発明に係る段差走行用車
輪は、常には複数の車輪のうちの一が接地する所定の姿
勢（単輪接地状態）で使用する。そして、車椅子前端側
に位置する非接地車輪が段差の壁等に当接したときに
は、ロック機構による支持体のロックを解除して、複数
の車輪が横軸線回りに回転（旋回）できるようにするこ
とによって、実質的に車輪径が大きくなり容易に段差を
乗り越えることができる。その際、支持体と共に複数の
車輪が回転することによって、複数の車輪のうちの二輪
が接地する状態を経て当初の接地車輪が非接地車輪とな
る。この段差走行用車輪は、例えば車椅子の前輪に利用
するのが良く、段差を乗り越えるために前輪を持ち上げ
るときに、いずれかの車輪が路面（段差を含む）に接地
する接地状態を維持し易くなっているので、従来の単輪
式の前輪キャスターのようにフリーになった前輪の向き
が進行方向から大きくずれてしまうという不都合が起き
難い。なお、段差を乗り越えた後は、再度、単輪接地状
態に復帰する。上記の段差走行用車輪の支持部材を、車
椅子本体に路面と交わる方向に延びる縦軸線回りに回動
自在に支持する構成とすることによって、従来のキャス
ターと同じように旋回性を良好にすることができる。ま
た、複数の車輪は、横軸線に対し接近／離間可能に支持
するのが好ましく、かつ、該複数の車輪のうちの少なく
とも一の非接地車輪が車椅子後方に向けて押圧されたと
きに該支持体をアンロックして横軸線回りに回転できる
ようにするロック機構を構成するのが好ましい。そうす
れば、車椅子前端側の非接地車輪が段差の壁等に当接し
たときの外力を利用してロック機構を切り替え操作する
ことが可能になり、操作性が良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。 ［Ａ. 車椅子及び車椅子用アタッチメント］図１は車椅
子の一部破断斜視図、図２は段差乗り越え用のアタッチ
メントの分解斜視図、図３は車椅子のアタッチメント取
付部を示す拡大図、図４はアタッチメント取付部の断面
図である。図１に示す手動式の車椅子１は、車椅子本体
２に、段差乗り越え機構を構成する左右一対のアタッチ
メント３，４を装着したものであり、このアタッチメン
ト３，４を介して走行用の左右の大輪（走行輪ともい
う）５，５が支持される概略構成となっている。

【００１３】上記の車椅子本体２は、パイプ等の構造材
を図示形状に枠組みしてなるフレーム２ａの中央部に座
席２ｂが設けられ、フレーム２ａの前部下端位置に前輪
キャスター２ｃ，２ｃが取り付けられるとともにフット
レスト２ｄ，２ｄが前方に延びており、さらに、フレー
ム２ａの後部上端位置には介助者用の握り２ｅ，２ｅが
設けられている。なお、２ｆはフレーム２ａの左右をた
すき状につなぐ補強メンバーを示している。図中の２ｈ
は背もたれ、２ｉは側板、２ｊは大輪５を制動可能なハ
ンドブレーキである。図示は省略したが、大輪５には回
動操作用のハンドリムが同心状に取り付けられる。

【００１４】次に、前記アタッチメント３及び４につい
て説明する。なお、アタッチメント３と４は、車椅子１
の進行方向に延びる中心線に対し左右対称に形成されて
いるので、対応する符号を付し、重複説明は避ける。図
２に示すように、アタッチメント４は、大別すると、フ
レーム２ａに着脱可能に形成された取付部材６と、取付
部材６に回動自在に設けられた支持アーム７と、支持ア
ーム７の先端に取り付けられた補助輪７ａと、支持アー
ム７を回動操作するための操作レバー８とからなる。

【００１５】取付部材６は、縦溝６ａにフレーム２ａの
中央部（車軸支持部）付近を部分的にはめ込んだ状態に
して固定ボルト６ｂとナット６ｃでそのフレーム２ａに
固定される。なお、この固定ボルト６ｂを挿通するフレ
ーム２ａ側の貫通孔は、従来の車椅子フレームにおける
車軸挿通孔をそのまま利用することができる。取付部材
６のオーバハングした先端側位置に車軸挿通孔６ｅが形
成されており、車軸挿通孔６ｅに挿通する車軸５ｂを介
して、大輪５と従動歯車（平歯車）５ａとが同心かつ一
体化した状態で回動自在に支持されるようになってい
る。

【００１６】支持アーム７の基端部には、上記従動歯車
５ａと噛合可能な駆動歯車（平歯車）９ａ及びこの駆動
歯車９ａと所定の間隔で対向する円盤部９ｂが固設され
ている。そして、駆動歯車９ａ及び円盤部９ｂを一体で
回動可能に支持する支軸９ｃが、取付部材６の凹所６ｉ
に上下方向にスライド可能に設けられた軸受６ｈ（次述
する）にて支持されるとともに操作レバー８の基端部を
回動自在に支持している。円盤部９ｂには操作レバー８
の基端部近傍に当接可能に形成されたピン９ｄが突設さ
れており、搭乗者のレバー操作で操作レバー８が支軸９
ｃ回りに回転するときに、操作レバー８からピン９ｄを
介して円盤部９ｂ及び駆動歯車９ａに対してトルク伝達
されるようになっている。

【００１７】上記の軸受６ｈは、凹所６ｉ内において、
スプリング６ｊにより下方に付勢されており、支軸９ｃ
を押し下げて常には従動歯車５ａと駆動歯車９ａとを離
間させている。そして、この軸受６ｈが支軸９ｃと共に
上方に位置変位することで、従動歯車５ａと駆動歯車９
ａとが噛合できるようになる。支持アーム７はフレーム
２ａに取り付けられたスプリング７ｂにより、補助輪７
ａで接地面を押圧する方向に付勢されていて、走行時の
車椅子本体２の姿勢を安定させるように作用する。この
付勢方向とは逆にスプリング７ｂを伸ばす方向に支持ア
ーム７が回転したときに、支持アーム７が所定の回転角
位置で取付部材６の係止部に当たる構造とされ、それ以
上支持アーム７が回動できないようにする規制手段（安
全装置）となっている。なお、図中の５ｃはワッシャ、
５ｄはナットであり、８ａはワッシャ、８ｂは支軸９ｃ
に装着する止め輪である。

【００１８】次に、上記のように構成した、車椅子及び
車椅子用アタッチメントの作用について説明する。前述
したアタッチメント３，４は、従来の既製の手動式車椅
子に組み付けて使用できるようになっている。すなわ
ち、アタッチメント３，４を装着するには、大輪５を取
り外したフレーム２ａに取付部材６を固定し、その大輪
５は従動歯車５ａと一体化させた状態で車軸５ｂを介し
て取付部材６に取り付ける。取付部材６に回動自在に設
けられた支持アーム７は、図１及び図５に示すように、
補助輪７ａが大輪５の接地位置より後方で接地するよう
に斜め下向きに延びている。大輪５の車軸５ｂは、従来
の車椅子の車軸位置と比べると前方にオフセットされ、
搭乗者を含めた車椅子１の重心位置が従来の車椅子の重
心位置より後方に移動しているので、車椅子本体２を車
軸５ｂ回りに後傾させ易くなっている。

【００１９】さて、この車椅子１の搭乗者が段差を乗り
越える場合は、段差の手前位置で搭乗者の上体を後ろに
反らせるなどして車椅子本体２を後傾させ、前輪キャス
ター２ｃが段差に乗り上げた状態にし（図６参照）、そ
の姿勢で車椅子１の大輪５が段差に当接する位置まで前
進する（図７参照）。このとき、前述したように、補助
輪７ａが大輪５より後方で接地しており、規制手段（安
全装置）の作用で車椅子本体２が一定角度以上後傾しな
いようになっている。

【００２０】大輪５が段差に当接したら、搭乗者は操作
機構の操作レバー８を引き上げるように操作する。する
と、操作レバー８がピン９ｄに当接して支持アーム７を
支軸９ｃ回りに回転させようとするが、支持アーム７の
先端の補助輪７ａが接地しているので、支持アーム７の
基端部側がスプリング７ｂの付勢力に抗して持ち上げら
れる。すなわち、支軸９ｃが軸受６ｈと共に上昇して駆
動歯車９ａと従動歯車５ａとが噛み合う。

【００２１】操作レバー８をさらに引き上げるように操
作すると、その操作力に応じて操作レバー８が回転して
ピン９ｄを押動することで、駆動歯車９ａと支持アーム
７が支軸９ｃ回りに回転する。すなわち、補助輪７ａが
接地面を押圧するときの反力で車椅子本体２が持ち上げ
られ（図８参照）、同時に、駆動歯車９ａの回転に応じ
て従動歯車５ａが回転し、大輪５が前転して段差に乗り
上げる状態になる。この間、補助輪７ａが接地している
ので車椅子本体２の姿勢が不安定にならない。このよう
にして、図９に示すように、車椅子単独で、段差を乗り
越えることが可能になる。なお、本発明でいう前転駆動
手段は、従動歯車５ａと駆動歯車９ａを主体にして上記
のように構成されている。

【００２２】そして、操作レバー８を放せば、スプリン
グ６ｊが軸受６ｈと支軸９ｃを押し下げ、従動歯車５ａ
と駆動歯車９ａが離間するので、従動歯車５ａと一体の
大輪５は支持アーム７と関係なく回転できるようにな
り、通常走行が可能になる。なお、操作レバー８は大輪
５の半径より長く形成して操作が楽になるように配慮す
るのが良い。歯車の減速比は適宜に設定することができ
る。

【００２３】上記の実施形態は、既製の手動式車椅子１
にアタッチメント３，４を装着する例で説明したが、初
めからフレーム２ａに取付部材６を固設した車椅子を製
作しても良い。なお、互いに噛み合ってトルク伝達する
駆動歯車９ａと従動歯車５ａからなる前転駆動手段をリ
ンク機構で構成することも可能である。次に、段差乗り
越え機構を電動式にした別例を説明する。

【００２４】この例は、図１０に示すように、取付部材
６に取り付けた走行用モータ１０がモータの軸に直結す
る大輪５と従動歯車５ａとを駆動する構成である。そし
て、操作レバー８が操作されると駆動歯車９ａが持ち上
げられて従動歯車５ａと噛み合い、走行用モータ１０の
トルクが従動歯車５ａ側から駆動歯車９ａに伝達されて
駆動歯車９ａと支持アーム７を支軸９ｃ回りに回動させ
るようになっている。走行用モータ１０をオンオフする
操作スイッチは操作レバー８等の操作し易い位置に設け
るのが良い。この場合、本発明でいう操作機構は、操作
スイッチによって走行用モータ１０の出力トルクを従動
歯車５ａと駆動歯車９ａを介して支持アーム７に伝達す
る構成であり、前転駆動手段は、走行用モータ１０が兼
ねている。このように構成した車椅子は、走行用モータ
１０の出力でもって車椅子本体２を持ち上げるから、搭
乗者に負担がかからず楽に段差を乗り越えることができ
るようになる。なお、走行用モータ１０は段差乗り越え
時においては低速かつ大トルクで回転できるものが好ま
しい。また、走行用モータに直結する従動歯車５ａと駆
動歯車９ａとの間にクラッチ機構を介在させて、操作性
を良好にすることも可能である。

【００２５】［Ｂ. 段差走行用車輪］次に、車椅子の前
輪に利用するのに適した車輪について説明する。従来の
車椅子の前輪は、車椅子本体の左右にキャスターを配す
るのが一般的であった。したがって、段差を乗り越える
ために車椅子の前輪を持ち上げると、その前輪が路面か
ら離れてフリーになり易いために、前輪の向きが進行方
向から大きくずれてしまうという不都合があった。これ
は、介助者がいない場合には深刻な問題で、段差を乗り
越え難くする要因の一つである。

【００２６】上記の問題は、以下に述べる段差走行用車
輪により改善される。すなわち、路面と平行な横軸線回
りに回動自在に形成した支持体により、該横軸線の周り
に配した複数の車輪を回動自在に支持して、それらの車
輪を該横軸線回りに回転可能に形成する。そして、通常
の走行時は、複数の車輪のうちの一が接地する所定の姿
勢で使用して旋回性や操作性の確保を図る一方、段差乗
り越え時には、複数の車輪を横軸線回りに回転させるこ
とで実質的に車輪径を大きくして段差を乗り越え易くす
るとともに、いずれかの車輪が路面あるいは段差部分に
接地する接地状態（二輪接地状態を含む）を維持し易く
することによって車椅子を安定させ、段差を乗り越える
ときの労力を軽減し、操作性を良好にすることができる
ようにする。以下、車椅子の前輪構造について具体的に
説明する。

【００２７】図１１は段差走行用車輪の斜視図、図１２
は段差走行用車輪の正面図、図１３は段差走行用車輪の
側面図、図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図、図
１５は段差走行用車輪の外側のケースを取り外した状態
を示す図であり図１２のＸＶ−ＸＶ線断面にほぼ対応し
ている。図１１〜図１５に示すように、段差走行用の前
輪ユニット２０は、車椅子本体から路面に向かって延び
る脚部２１にベアリング２１ａを介して支持部材として
のケース２２が回動自在（路面と交わる方向に延びる縦
軸線回りに回動自在）に支持されており、そのケース２
２に設けられて路面と平行に延びる横軸線を有する主軸
２３により左右の支持体２４を介して三つの車輪２５
（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）が支持される概略構成とな
っている。なお、この前輪ユニット２０は左右対称に形
成されている。

【００２８】左右の支持体２４は、スペーサ２４ａで所
定の間隔に保持されるとともに左右両側に固定されたカ
ム板２６（詳しくは後述する。）が主軸２３に回動自在
に装着されることで横軸線回りに回動可能に形成されて
いる。図中の２４ｂはカム板２６と支持体２４とスペー
サ２４ａとを固定する止めねじである。この支持体２４
には、主軸２３の周りに１２０°間隔の位置に三つの車
輪２５が配置されていて、主軸２３と平行に延びる各車
軸２５ｄは主軸２３に対し各々が接近／離間可能なよう
に、支持体２４に形成された長孔状の支持部２４ｃによ
り回転及びスライド可能に支持されている。なお、車軸
２５ｄのがたつきを防止することができる車軸支持構造
を採用するのが好ましい。これらの車輪２５は、支持体
２４が主軸２３回りに回転するとその主軸２３回りに旋
回（回転あるいは公転ともいう）することになる。

【００２９】次に、ロック機構について説明する。支持
体２４に取り付けられた支軸２４ｄにより、図示形状の
係止部材２７の基端部側が回動自在に支持されている。
係止部材２７の連結部２７ａにリンク体２８の一端がピ
ン２７ｂを介して回動自在に連結され、リンク体２８は
長孔２８ａを主軸２３が貫通する状態で前方に延び、そ
の先端部に車軸２５ｄに当接可能な当接部材（具体的に
は転がり軸受）２８ｂが支軸２８ｃにより取り付けられ
ている。前記カム板２６の外周面には１２０°ピッチで
三カ所に係止溝２６ａが形成されており、この係止溝２
６ａに、係止部材２７に設けられた係止爪２７ｃが係脱
できる構成となっている。

【００３０】そして、係止部材２７の上端部に取り付け
られたスタッド２７ｄがケース２２の大孔部を貫通して
その大孔部内で移動可能に形成されており、ケース２２
から外側に張り出したスタッド２７ｄにはばね取付部２
７ｅが取り付けられている。このばね取付部２７ｅに
は、ケース２２側に一端が支持されたスプリング等のば
ね部材２９の他端が接続されていて、係止部材２７を図
１３及び図１５における略左方向（反時計回り）に付勢
している。これにより、係止爪２７ｃが係止溝２６ａに
はまり込んで支持体２４を回動できないようにロックす
るとともに、リンク体２８は、当接部材２８ｂが車軸２
５ｄに当接することで車輪２５ｂを前方に押し出すよう
になっている。なお、車輪２５ｂが段差の壁等に衝突す
るなどして後方（図示右方向）に押動されると、図１６
に示すように、リンク体２８がばね部材２９の付勢力に
抗して右方向に移動し、係止部材２７が支軸２４ｄ回り
に時計回転方向に回動して係止爪２７ｃと係止溝２６ａ
の係合が解除されて支持体２４は回動自在なアンロック
状態になる。本発明でいうロック機構は上記のように構
成される。

【００３１】次に、前輪ユニット２０の作用について説
明する。前輪ユニット２０は、例えば前述した車椅子１
の車椅子本体２が有する前輪キャスター２ｃと取り替え
て使用する。ここでは、前輪ユニット２０が段差を乗り
越える場合についての説明にとどめ、車椅子側の説明は
省略する。前輪ユニット２０が乗り越えることのできる
段差の最大高さは、この例では車輪２５の直径程度であ
る。図１１〜図１５は、前輪ユニット２０が一つの車輪
２５ａを接地させた通常の転動状態（単輪走行状態）を
示している。すなわち、図１５に示したように、係止爪
２７ｃが係止溝２６ａにはまり込んでおり、支持体２４
はこのロック機構によりロックされているので車輪２５
ａのみが路面を転動することになる。

【００３２】この状態で車椅子が前進して車輪２５ｂが
段差の壁等に衝突すると、図１６に示したように、車輪
２５ｂが右方向に押動され、リンク体２８がばね部材２
９の付勢力に抗して右方向に移動し、係止部材２７が支
軸２４ｄ回りに回動して係止爪２７ｃと係止溝２６ａの
係合が解除される。これで支持体２４は回動自在なアン
ロック状態になる。続けて車椅子が押されると前輪ユニ
ット２０の各車輪２５が支持体２４と共に回動し、図１
７に示すように、車輪２５ａと２５ｂが同時に接地する
二輪接地状態となる。

【００３３】さらに車椅子が押されると、図１８に示す
ように、接地している車輪２５ｂを起点に他の二つの車
輪２５ａ及び２５ｃが回転することになり、車輪２５ａ
は接地面から離れ、前輪ユニット全体が持ち上げられ
る。

【００３４】さらに各車輪２５が主軸２３回りに旋回す
ると、各車輪２５のうちの車輪２５ｃが前に出て段差に
当接する。車輪２５の直径寸法より低い段差であれば車
輪２５ｃが乗り上げた状態になる。その後、各車輪２５
は、図１５の状態から主軸２３回りに１２０°旋回して
図１９の位置関係になり（車輪２５ａ〜２５ｃの符号は
それぞれ１２０°ずつ移動したことを示している）、ロ
ック機構が支持体２４をロックすることで各車輪２５の
主軸２３回りの旋回が阻止される。この場合、図１９に
示した車輪２５ｃと車輪２５ｂが段差のコーナー付近に
接触しており、その位置からは車輪２５ｂが段差を容易
に乗り越えることができ、引き続いて単輪走行に移行す
ることができる。

【００３５】このように、前輪ユニット２０は、車輪２
５全体が主軸２３回りに旋回することによって容易に段
差を乗り越えることができる。また、いずれかの車輪２
５が単輪もしくは二輪で接地する接地状態を維持し易い
ため、従来の前輪キャスターのようにフリーになった前
輪の向きが進行方向から大きくずれてしまうという不都
合が起き難い。なお、段差を乗り越えた後は、再度、単
輪状態に復帰するので旋回性や操作性の確保が図られた
使用し易いものとなっている。

【００３６】［Ｃ. 電動車椅子の制御装置］次に、電動
車椅子の制御装置について説明する。ここでは、前述し
た走行用モータ１０と支持アーム７とを有する車椅子
に、さらに下記の制御装置を備えてなる別の実施形態の
電動車椅子における制御について述べる。ただし、車椅
子本体の各部を示すときは、前述の車椅子に付けた番号
を使用し、重複説明は避けることにする。

【００３７】（１）通常走行の運転操作方法について 電動車椅子の運転操作モードは、(1) ジョイスティック
モードと、(2) ハンドリムモードと、(3) 介助者モード
の３モードセレクト式とする。(1) のジョイスティック
モードは搭乗者が操作するジョイスティックの傾き角度
により、車椅子の走行スピードを制御し、傾き方向によ
り進行方向あるいは旋回を制御する。(2) のハンドリム
モードは、自動車のパワーステアリングと同様のイメー
ジで搭乗者の操作をアシストするために、ハンドリムと
走行輪との間に動力装置（走行モータ）を設けることに
より軽いハンドリム操作力で、車椅子の走行及び旋回が
できるようにしたものである。すなわち、外部からハン
ドリムを介して車軸に加えられた力をトルクセンサーで
検知し、マイクロコンピュータにてそのデータを処理
し、走行モータを制御する。その際、モータ制御におけ
る走行モータの出力をモータ性能の０％から１００％の
間で任意に設定できるようにするのが好ましい。（使用
例として、リハビリ時、患者に体力がつくに従い、自力
で車椅子を操作できるようにする。）(3) の介助者モー
ドは車椅子の握りの部分に(1) のジョイスティックを取
り付けて、介助者が操作するようにしたものである。

【００３８】（２）段差乗り越え時の運転操作方法につ
いて ジョイスティックの頭部にボタンスイッチを設置し、ボ
タンスイッチを押している間、補助輪支持アーム回動軸
（支軸９ｃ）が上にシフトして、走行輪（大輪５）と歯
車装置が噛み合うようにする。この場合、補助輪支持ア
ーム回動軸（支軸９ｃ）の上げ下げはアクチュエータ
（ソレノイド）によるもの（タイプｉ）と、操作レバー
８を介して手動によるもの（タイプｉｉ）の２つが考え
られる。

【００３９】（３）インテリジェント機能付加について 車椅子でスロープ等を横切る際に、上記 (1)，(3) のモ
ードではジョイスティックの傾き方向と、車椅子の真の
進行方向とがずれる。また、(2) のモードでも左右のハ
ンドリムの操作で駆動力に左右のアンバランスが生じ
る。したがって、そのずれ分（２軸加速度センサで検出
する）と、アンバランス分（左右のロータリエンコーダ
にて車軸の回転位相差として検出する）とを求めるとと
もに、求めた値をマイクロコンピュータで演算して補正
値を算出し、この補正値に基づいて左右の走行モータを
フィードバック制御することによって、平坦路を走行す
る場合と同様な操作を可能とさせ、操作感を良好にする
ことができる。

【００４０】さて、次に、上記の各運転操作を具現化す
るために電動車椅子が備える制御装置を説明する。図２
０は制御装置４０の構成を示すブロック図である。同図
に示すように、制御装置４０は、マイクロコンピュータ
４１を主体に構成されるもので、マイクロコンピュータ
４１の入力ポートには、前述の大輪（走行輪）５の車軸
トルクを検出する車軸トルクセンサ５１と、大輪５の回
転角位置（位相）を検出するロータリエンコーダ５２
と、車椅子本体２の進行方向及び進行方向に直交する方
向の加速度を検出できる２軸加速度センサ５３と、車椅
子の進行方向及び進行速度を指示するためのジョイステ
ィック６１と、運転モードを選択するための運転モード
セレクトスイッチ６２と、補助輪作動ボタン６３とが接
続されている。

【００４１】他方、マイクロコンピュータ４１の出力ポ
ートには、右側の大輪５を回転駆動する右走行モータ７
１と、左側の大輪５を回転駆動する左走行モータ７２
と、支軸９ｃを上下動するソレノイド７３とが接続され
ている。この場合、左右の走行モータ７１，７２は前述
の走行用モータ１０と同様にして車椅子本体に取り付け
られる。支持アーム７を回動させるソレノイドを備える
ことにしても良い。なお、支持アーム７の操作を手動で
行うもの（タイプｉｉ）についてはソレノイド７３は不
要である。

【００４２】次に、マイクロコンピュータ４１による電
動車椅子の制御ステップをフローチャート図２１に基づ
いて説明する。本システムは、車軸トルク、２軸加速
度、走行輪の位相（回転角位置）を検出する各種センサ
を用い、車椅子の走行状態をフィードバックしながら、
走行モータの制御運転をするものである。

【００４３】メインルーチンを示すフローチャート図２
１のステップＳ１の初期設定では、マイクロコンピュー
タ４１の各ポートの入出力設定（初期化）を行う。ステ
ップＳ２のスイッチ入力では、ジョイスティック、ハン
ドリム、介助者の３モードのうちのいずれかを選択する
運転モード切替スイッチ６３の状態を読み込む。ステッ
プＳ３のセンサ入力では、車軸トルクセンサ５１及び２
軸加速度センサ５３からの各信号をマイクロコンピュー
タ４１に内蔵のＡ／Ｄ変換器を介して読み込んでいる。
また、ロータリエンコーダ５２からの信号もこのステッ
プで読み込む。ステップＳ４のジョイスティック入力で
は、ジョイスティック６１の傾き角度と傾き方向に関す
る信号を読み込む。ステップＳ５のループカウンタは、
走行モータへの出力のぎくしゃく感を抑えるため、この
ルーチンを１回処理する毎にセンサデータの入力を行う
のではなく、例えば５回のループに１回入力するための
カウンタである。ステップＳ６は右走行モータ７１の制
御を行い、ステップＳ７は左走行モータ７２の制御を行
う。ステップＳ８では、補助輪作動ボタン６３がＯＮか
どうかを調べ、ＯＮであればステップＳ９においてソレ
ノイド７３に通電して作動させる。これにより、支軸９
ｃが持ち上げられて前述した歯車装置の歯車５ａ，９ａ
が噛み合う。また、ＯＦＦであればステップＳ１０にお
いてソレノイド７３に対する通電を遮断して支軸９ｃを
下げる。

【００４４】次に、ステップＳ２のスイッチ入力につい
て説明する。図２２はスイッチ入力部のディテールフロ
ーチャート図である。このサブルーチンでは、運転モー
ドセレクトスイッチ６２が示す運転モード設定をポート
入力を介して読み込んでその状態を一旦メモリ（Ａ）に
格納し（ステップＳ１１）、前回の処理においてメモリ
（Ｂ）に読み込んだ運転モード設定の状態と比較し（ス
テップＳ１２）、両者が同じであればこの状態をメイン
ルーチンでの処理に用いるメモリ（Ｃ）に格納する（ス
テップＳ１４）。異なっていればメモリ（Ｂ）にメモリ
（Ａ）の内容を代入し（ステップＳ１３）、メモリ
（Ｃ）は書き換えず、したがって、メインルーチンでは
運転モードセレクトスイッチ６２の運転モード設定が前
の状態のままとして処理される。これにより、ノイズ、
車椅子の振動等により入力状態が一時的に変化してもメ
インルーチンの処理に影響しないようにすることができ
る。

【００４５】次に、ステップＳ３のセンサ入力について
説明する。センサ入力ステップでは、メインルーチンで
各センサからの入力を毎回取り込み、それを演算下結果
に基づいて走行モータへ出力すると、マイクロコンピュ
ータ４１が有するレジスタにおいては、下位の桁など常
に変化しているため、走行モータの作動がぎくしゃくす
ることが起こりやすくなる。そこで、ここではメインル
ーチンを５回処理するごとに１回センサ入力を行うこと
とした。そして、取り込んだデータのＡ／Ｄ変換が終了
した後、センサ入力を介して次のデータを取り込んでい
る。なお、本例で用いたワンチップマイコンでは、Ａ／
Ｄ変換データは１０ビット長として得られるが、ここで
は処理を簡単にするため上位８ビットだけをデータとし
て用いる。

【００４６】上記の制御システムを備えた電動車椅子で
は、状況に応じて運転操作モードを、ジョイスティック
モード、ハンドリムモード、介助者モードの３モードか
ら選択することができるので、使用範囲が広がる。ま
た、アクチュエータ（ソレノイド）を備えており、段差
乗り越え時には簡単なスイッチ操作で補助輪支持アーム
の回動を自動的に行うことができる。また、ジョイステ
ィックでの運転指令と、路面状況に影響される車椅子の
実際の移動方向とのずれを補正することで違和感なく車
椅子を運転操作することができるようになる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の車
椅子を使用すれば、従来の手動式車椅子では乗り越える
ことが難しかった高さの段差を、介助者なしで容易に乗
り越えることができるようになる。また、従来の車椅子
にアタッチメントを取り付けて段差を乗り越える機能を
付加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る車椅子の一部破断斜視図であ
る。

【図２】実施形態に係る段差乗り越え用のアタッチメン
トの分解斜視図である。

【図３】実施形態に係る車椅子のアタッチメント取付部
の拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】実施形態に係る車椅子が平坦地にある状態を示
す図である。

【図６】実施形態に係る車椅子の前輪が段差部分に乗り
上げた状態を示す図である。

【図７】実施形態に係る車椅子の大輪が段差部分に当接
した状態を示す図である。

【図８】実施形態に係る車椅子の大輪が補助輪の作用で
持ち上げられた状態を示す図である。

【図９】実施形態に係る車椅子が段差部分を乗り越えた
状態を示す図である。

【図１０】別例に係るアタッチメントを説明する図であ
る。

【図１１】段差走行用車輪の斜視図である。

【図１２】段差走行用車輪の正面図である。

【図１３】段差走行用車輪の側面図である。

【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。

【図１５】段差走行用車輪の作動説明図であり、ケース
を取り外した状態を示す。

【図１６】段差走行用車輪の作動説明図である。

【図１７】段差走行用車輪の作動説明図である。

【図１８】段差走行用車輪の作動説明図である。

【図１９】段差走行用車輪の作動説明図である。

【図２０】電動車椅子の制御装置のブロック図である。

【図２１】電動車椅子の制御装置の作動を説明するフロ
ーチャート図である。

【図２２】スイッチ入力部のディテールフローチャート
図である。

【符号の説明】

１ 車椅子 ２ 車椅子本体 ３ アタッチメント ４ アタッチメント ５ 大輪（走行輪） ５ａ 従動歯車 ６ 取付部材 ７ 支持アーム ７ａ 補助輪 ８ 操作レバー ９ａ 駆動歯車

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行輪を有する車椅子本体と、 前記車椅子本体に装着され前記走行輪の車軸と平行な軸
   線回りに回動可能に形成された支持アームと、 前記支持アームに取り付けられて前記走行輪より後方で
   接地する補助輪と、 前記支持アームを回動させる操作機構と、 前記操作機構が操作されて前記支持アームが前記補助輪
   で接地面を押圧する方向に回動したときに前記走行輪を
   所定角度前転させる前転駆動手段とを備えた車椅子。
2. 【請求項２】 前記前転駆動手段は前記支持アームと前
   記走行輪とを連結する歯車装置である請求項１記載の車
   椅子。
3. 【請求項３】 前記走行輪を駆動する走行用モータを備
   え、前記操作機構は該走行用モータの駆動力を前記支持
   アームに伝達する構成とされている請求項１又は２記載
   の車椅子。
4. 【請求項４】 車椅子に装着する車椅子用アタッチメン
   トであって、 走行輪の車軸と平行な軸線回りに回動可能に形成され車
   椅子本体に装着される支持アームと、 前記支持アームに取り付けられ前記走行輪より後方で接
   地する補助輪と、 前記支持アームを回動させる操作機構と、 前記操作機構が操作されて前記支持アームが前記補助輪
   で接地面を押圧する方向に回動したときに前記走行輪を
   前転させる前転駆動手段とを備えてなる車椅子用アタッ
   チメント。
5. 【請求項５】 車椅子本体に支持される支持部材と、 該支持部材に路面と平行に延びる横軸線回りに回動自在
   に設けた支持体と、 該支持体に該横軸線と平行な軸線回りに回動自在に支持
   されるとともに該横軸線の周りに分散配置される複数の
   車輪と、 該複数の車輪のうちの一が接地する所定の姿勢に該支持
   体をロックしまたアンロックするロック機構とを備えて
   なる段差走行用車輪。