JP2003245308A - 昇降機能付き軽車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車椅子、乳母車、老人用走行車、運搬台車など
走行車の車体を改良せず、車体フレームに任意に取り付
けて利用可能であるとともに、簡単な操作で高さ調整、
小回りのきく利便性、走行車本体の荷重の安定などを保
ち、段差解消を確実且つ安定して乗り越えることができ
るようにする。 【解消手段】車椅子、乳母車、老人用走行車、運搬台車
など走行車に伸縮自在な電動モーターアクチュエータお
よび補助輪と、段差センサー、ストローク検出センサ
ー、負荷検出センサーなどの配線された電子制御システ
ムを連結させ、その電子制御装置の指令で、段差解消の
一連の動作を自動的に行うことを可能とし、また荷重変
位を感知し荷重重心位置制御をも可能にすることができ
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、前輪と後輪とを有
する軽車両が長時間任意の高さに昇降停止維持及び安定
させることを可能とし、段差解消の動作を自動化し、さ
らに荷重センサー出力で軽車両の姿勢を接地面に対し常
に水平を保つことを可能とした制御機能を有した補助輪
を持ち合わせた軽車両の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】車椅子、乳母車、老人用走行車、運搬台
車などの走行車などの段差解消技術は、前輪に比較的小
径の車輪が用いられているため、特開昭５９−２００６
４６あるいは特開平１０−５７４１９のように、前輪が
段差上に容易に上がれば段差解消が楽に行われるという
観点から、前輪に対しての改造などが多く発明されてい
るが、前輪が上がった場合、重心が移動して後輪に負荷
がかかり走行車本体も不安定になると同時に、後輪を持
ち上げる労力の負担は倍増されることになる。

【０００３】車椅子にアタッチメント方式で重心移動さ
れることなく段差乗り越えを可能にした昇降装置は、本
発明者等が先に出願した例えば特願２０００−３２８１
２０および特願２００１−３８０９３１がある。特願２
０００−３２８１２０の発明は、昇降機能をリンク機構
で形成し、レバー操作で車椅子の昇降を可能としている
が、上昇の高さによっては安定性に難点があった。特願
２００１−３８９３１の電動式アクチュエーターによる
昇降装置の発明により車椅子上昇状態の安定性および長
時間にわたる高さ調整を可能としたことで、難点は解決
された。しかし高さ調整機能に関しては介助者用車椅
子、自操式車椅子ともに機能を発揮するが段差解消に関
しては、車椅子本体を上昇させた場合に発生する、前
輪、後輪の走行車輪が中空状態となるため、介護者の介
助が必要という条件が付くため、あくまでも介助者用の
車椅子のみという制限が残された。

【０００４】障害者が日常生活復帰、社会復帰、職場復
帰を可能とするためにはできるだけ障害者自身で、車椅
子を操作する必要性が高く、たとえ高さ調整が長時間可
能となっても段差解消機能がなくては行動範囲に制限が
あり、本当の意味の日常生活復帰、社会復帰、職場復帰
には繋がらないという問題が発生した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来提唱されて
いる段差超え装置の構造は、構造が複雑で装置が大型に
なるものが多く、過重量になるとともに小径の従動車輪
に対して簡単な構造の技術手段が加えられているものが
多い。また、近年車椅子などの走行を妨げないように、
スローブを設けたり、専用の昇降装置が設置されたりし
ている例も多く見かけられるようになってはいるが、車
道と歩道との段差や、ショップなどの入り口の段差な
ど、小さな段差が至る所にあり、小径の車輪を装着した
走行車の妨げになっている。

【０００６】この発明は、車椅子、乳母車、老人用走行
車、運搬台車などの走行車の車体を改良しないで、比較
的低い段差から車歩道の段差など、車輪のみでは乗り越
えることが困難な段差を、容易に乗り越えることができ
る構造の技術手段を得ることを課題としており、特に段
差解消の際に発生する走行車の重心移動を発生させない
技術手段の提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の昇降機能付き軽車両は、車椅子、乳母車、老人
用走行車、運搬台車などの走行車に、前輪と後輪とを有
する軽車両であって、各輪の進路前方の路面高さを検出
するセンサーと、各輪の近傍に設けられた、上下動アク
チュエーターにより伸縮可能な補助輪と、各補助輪に設
けた走行駆動アクチュエーターと、各高さセンサーの出
力を受けて段差分だけアクチュエーターを上下動させる
コントローラーとを有することを特徴としている。

【０００８】第２の発明によれば車両が、前輪直前の段
差を検出したとき、全補助輪を下降させて車両を段差分
だけ上昇させ、前輪が段差上に至るまで前進させ前輪用
補助輪を上昇させ、後輪が段差上に至るまで前進し、後
輪用補助輪を上昇させ前進することを可能とした制御コ
ントローラーを有している。また、第３の発明は全ての
補助輪を下降させて車両を一定高さに水平上昇させるこ
とにより、段差の有無にかかわらず作業台、机、テーブ
ルの高さに合わせることを可能にできる。

【０００９】第４の発明は各補助輪に設けた荷重センサ
ーの出力でその補助輪を上下動させることで、車両の姿
勢を接地面に対し常に水平を保つことを可能とした制御
機能も有している。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る昇降機能付き
軽車両の好ましい実施形態の一例として車椅子に装着し
た場合を、図面に基づき詳細に説明する。

【００１１】図１において、取り付け取り外し可能な、
後脚伸縮部３と前脚伸縮部４に電動モーター２１と方向
規制モーター６内蔵の補助輪５を組みつけて、車椅子本
体１に取付ブラケットＡ１７、取付ブラケットＢ１８、
取付ブラケットＣ１９、取付ブラケットＤ２０で取付け
る。段差センサーＡ１１、段差センサーＢ１２、段差セ
ンサーＣ１３、ストローク検出センサー１４、負荷検出
センサー１５を電子制御装置９に配線１６し、後脚伸縮
部３、前脚伸縮部４および主操作盤７、副操作盤８に連
結させ、バッテリー１０に接続させた、電子制御付き昇
降装置本体２を取り付けた斜視図であり、図２は側面図
である。

【００１２】図３では、車椅子本体１に、取り付け取り
外し可能な、電子制御付き昇降装置本体２を取り付けた
背面図である。

【００１３】図４では、車椅子本体を重心移動なしに水
平に上昇させている状態を示す、その作動原理を説明す
る。前輪、後輪の直後に位置した、後脚伸縮部３と前脚
伸縮部４の伸縮機能を働かせるためには、取付ブラケッ
トを車椅子本体のフレームに固定することで、電動モー
ターの作動により後脚伸縮部３と前脚伸縮部４が矢印ア
の方向に垂直に伸びることで、車椅子本体を重心移動な
しに水平に上昇させることができる。

【００１４】図５に示されているのは、電子制御付き昇
降装置本体２の部品組立図を表した斜視図である。後脚
伸縮部３（伸縮機能としてボールねじ使用）は取付ブラ
ケットＡ１７と取付ブラケットＢ１８で、車椅子本体１
に固定し、前脚伸縮部４（伸縮機能としてボールねじ使
用）は取付ブラケットＣ１９と取付ブラケットＤ２０で
車椅子本体１に固定される。取付ブラケット等、加工部
品は軽量化を量るため、アルミ材・ジュラルミン材を使
用する。また、後脚伸縮部３及び前脚伸縮部４の伸縮機
能のボールねじ部分を保護するため、ステンレス製の板
金か樹脂射出成型によるカバーを装備する。後脚伸縮部
３と前脚伸縮部４の接地部には、補助輪５を接続し、車
椅子本体１を上昇させたまま前進、後退を可能にするこ
とで汎用性を高める。後脚伸縮部３と前脚伸縮部４の機
能を働かせるためには、電動モーター２１（ＤＣモータ
ー）を接続し、電子制御装置９を配線した電気配線１６
により、主操作盤７（主電源のＯＮ、ＯＦＦメインスイ
ッチ）と副操作盤８（下降、上昇、前脚伸縮部４のみ上
昇、補助輪駆動指示など使用されるサブスイッチ）に接
続されバッテリー１０に連結される。また、自動的に一
連の動作で段差解消するためには、副操作盤８に段差解
消を支持する。段差センサーＡ１１で段差を感知し車椅
子を上昇させる。ストローク検出センサー１４の出力に
より段差解消可能位置で停止させ、補助輪５を作動させ
前進をする。前輪が段差上に位置したことを段差センサ
ーＢ１２で確認し前脚伸縮部４を収納させ、前輪と後脚
伸縮部３の補助輪５でさらに前進させる。段差センサー
Ｃ１３で後輪が段差上に位置したことを確認し後脚伸縮
部３を収納する。このように電子制御装置９との構成に
より、車椅子の高さ調整、段差解消用昇降機能付き荷重
変位制御式軽車両として完成される。また、図５に記載
されている電動モーター２１（ＤＣモーター）は、例え
ば車のリヤーシート用のモーターもしくは、(株)日本サ
ーボ社製の直流型ＤＣモーターを使用し、伸縮機能部に
使用するボールねじは、日本精器(株)あるいは(株)黒田
精工社製の精密機械装置用部品を使用するので、性能、
耐久性における信頼性は最も高い。

【００１５】図６は後脚伸縮部３および前脚伸縮部４の
補助輪５の接続詳細組立図である。後脚伸縮部３および
前脚伸縮部４の下端に、垂直方向の軸に沿って回転可能
な補助輪５がベアリング５ｉを介して設けられ、キャス
ターハウジング５ｇの向きはリターンスプリング５ｊ
（日本発条(株)）によって車椅子の前進方向に向かうよ
うに取り付けられている。補助輪５はキャスターハウジ
ング５ｇに固定されたシャフト５ｆと、該シャフトに同
軸的にモーター本体５ｎを固定し、モーター出力軸５ｂ
の外周に配した減速装置５ｃを介して、車輪５ａにモー
ター回転を伝達できるよう構成され、補助輪５として完
成される。

【００１６】図７は補助輪を段差解消以外では回転自在
とする必要性があるので、車椅子が段差解消するために
前進方向に向かうよう固定されるための詳細図である。
前脚昇降部４および後脚昇降部３の補助輪５が、方向規
制モーター６の作動により規制ピン６ａでロックし、前
進方向に補助輪５が固定される。

【００１７】補助輪がキャスターの場合、車椅子を上昇
させてキャスターを利用すれば、車椅子を横移動、反
転、直角移動など狭い範囲内で容易に移動させることが
できる反面、車椅子を上昇させたままでは前輪、後輪が
中空状態になるので介護者無しでの、前進、後退は不可
能となる。また、駆動モーター内臓の車輪は実在してい
るので、その駆動モーター内蔵の車輪を利用すれば車椅
子を上昇させたまま、前進、後退を可能とするが、首振
り不可になっているため、直進方向の移動のみと、範囲
が限られてしまう。図８は、上記に記されている、不可
能な部分を可能とし、双方の利点を組み合わせた機構の
補助輪に関する、車輪方向復帰とロック機構平面図であ
る。前脚昇降部４と後脚昇降部３の下端には自走機能を
使用しない通常時において、方向規制モーター６が作動
していないので規制ピン６ａはアンロック状態であり、
キャスターハウジングはリターンスプリング５ｊを伸張
させながら矢印イ方向に回転し、容易に方向転換を果た
すことを可能とする。

【００１８】図９は前脚昇降部４と後脚昇降部３が自走
機能を用いる場合において、補助輪５を原点復帰させリ
ターンスプリング５ｊによってキャスターハウジング５
ｇを前進方向に位置させる。リターンスプリング５ｊは
方向規制カム６ｂと固定されており、方向規制モーター
６の規制ピン６ａの作動によりキャスターハウジング５
ｇの回転が固定される。

【００１９】図１０は図５で述べた、取り付け取り外し
可能な、電子制御装置付き昇降装置本体２の制御機器配
置図である。後脚伸縮部３と前脚伸縮部４に電動モータ
ー２１を組み付けることによりアクチュエーターを完成
させ、方向規制モーター６に連結された補助輪５に組み
付け、電子制御装置９を配線した電気配線１６を、各ア
クチュエーターと段差センサーＡ１１、段差センサーＢ
１２，段差センサーＣ１３、ストローク検出センサー１
４、負荷検出センサー１５に配線し、主操作盤７と副操
作盤８に接続し、バッテリー１０に連結される。

【００２０】図１１は本発明に係わる車椅子にアタッチ
メント方式の電子制御付き昇降装置本体２に装着する電
子制御装置の制御ブロック図である。後脚伸縮部３およ
び前脚伸縮部４は副操作盤８の段差解消指令により電子
制御装置９に配線された段差センサーＡ１１で段差を感
知し、ストローク検出センサー１４で段差解消位置まで
上昇させ車椅子を前進させ段差センサーＢ１２で前輪が
段差上にあることを確認し前脚伸縮部４を収納させ，さ
らに前進し段差センサーＣ１３で後輪が段差上にあるこ
とを確認し後脚伸縮部３を収納させ通常の車椅子の状態
に戻す。なお通常回転可能な補助輪を前進させるために
は、方向規制モーター６および補助輪５が、段差解消を
一連の自動操作で行われるブロック図である。また負荷
検出センサー１５の電子制御装置９の配線により、後脚
昇降部３と前脚昇降部４の重心移動の負荷を検知し配線
された荷重制御機能により姿勢制御を可能とするブロッ
ク図も含んでいる。

【００２１】図１２は本発明にかかわる車椅子が一連の
自動化で段差解消を可能とする作動説明図である。図１
２（ａ）は、段差センサーＡ１１により段差を確認し、
主操作盤７と副操作盤８で前脚アクチュエーター４およ
び後脚アクチュエーター３に接続されたアンロック状態
の補助輪５に、前進する作動指令を出し方向規制モータ
ー６を作動させる。なお同時にストローク検出センサー
１４も作動する。図１２（ｂ）は、車椅子本体１を前脚
アクチュエーター４および後脚アクチュエーター３と補
助輪５を下降させ、ストローク検出センサー１４の出力
により段差解消可能位置で停止させる。図１２（ｃ）は
車椅子本体１を補助輪で前進させ、段差センサーＢ１２
で車椅子の前輪が段差上に位置したことを確認し、車椅
子を停止させる。図１２（ｄ）は前脚アクチュエーター
４を収納させ、車椅子の前輪と後脚アクチュエーターお
よび補助輪でさらに前進させる。図１２（ｅ）は段差セ
ンサー１３で車椅子の後輪が段差上に位置したことを確
認する。図１０２ｆ）は車椅子本体が段差上に位置した
ことを確認し後脚アクチュエーター３を収納し通常の車
椅子の状態にし、段差上を前進する。

【００２２】図１３は高さ調整、段差解消用昇降機能付
き荷重変位制御式軽車両を大掛かりにアレンジした実施
例２であり、室内に固定されている介護用ベッドをリモ
コン操作で移動可能とした例である。この場合、昇降部
分には油圧システムなどを組み込むとよい。

【００２３】図１４は高さ調整、段差解消用昇降機能付
き荷重変位制御式軽車両を運搬台車に装着した場合の運
搬図をあらわす実施例３である。図１４（ａ）は運搬台
車に丸棒状の荷物２５を運搬する際に、段差を確認し前
脚アクチュエーター２３と、後脚アクチュエーター２２
を作動し、運搬台車を段差解消位置まで上昇させ、さら
に補助輪２４を作動し前進させる。図１４（ｂ）は前方
の脚２７が段差上に位置したら前脚アクチュエーター２
３を収納させさらに前進させる。運搬台車の台２６を水
平に上昇させることを可能とするので、丸棒状の荷物２
５を落下させることなく、段差解消を可能とする。図１
４（ｃ）は後方の脚２７が段差上に位置したら後脚アク
チュエーター２２を収納させ荷物保管場まで前進させ
る。図１４（ｄ）は荷物台に降ろす位置まで運搬台車の
脚２７を上昇させ、前脚アクチュエーターを収納させ運
搬台車に角度をもたらすことで、丸棒状の荷物２５の搬
送を楽に行うことができる。なお運搬台車の場合、台車
の搬送テーブル自体をローラーにすることで、パッケー
ジ、段ボール箱などの箱状のものの搬送が楽に行うこと
ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、下記に記
載されるような効果を奏する。

【００２５】電子制御機能のシステムに、段差を確認し
段差越えを指示すれば、センサーで段差の高さを判定し
上昇し補助輪で前進させ前輪を段差上に接地させる。さ
らに前輪と補助輪で前進させ後輪を段差上に接地させ通
常の車椅子の状態に戻すまでの一連の作動を可能とする
ので、介助者なしの障害者自身で操作する自操用車椅子
でも段差解消が可能となる。

【００２６】取り付け取り外し可能の、電子制御機能を
組み入れた電子制御付き昇降装置であり、車椅子、乳母
車、老人用走行車、運搬台車など走行車のどのタイプに
でも装着することができ、任意の高さ調整が長時間維持
できる効果は、非常に幅広い汎用性が含まれている。

【００２７】また、段差を解消する際に、車椅子の前
輪、後輪の左右側面近くで複数本の伸縮自在な補助輪付
きアクチュエーターで、接地面に対して垂直及び水平に
車椅子、乳母車、老人用走行車、運搬台車などの走行車
を上昇下降できることは、荷重の重心移動が発生せず、
また走行車を垂直に上昇させられることは、安全面に対
しても確実になる。

【００２８】さらに、電子制御装置を配線した電子制御
付き昇降装置としているので、操作スイッチの誤操作に
より車椅子、乳母車、老人用走行車、運搬台車など走行
車の上昇バランスを崩しても、原点復帰の機能が働き走
行車の状態を、床面に対し水平にもどし、つぎの動作に
移るという安全機構が組み込まれており、また各アクチ
ュエーターに荷重制御機能が組み込まれた電子制御シス
テムであるため、荷重の重心移動を自動で感知し重心を
通常の位置に戻すため、伸縮自在な昇降脚の優位性を生
かし、重心の負荷率が均等になるよう制御機能が作動す
るので、車椅子などにおいては搭乗者の重心移動による
転落事故、転倒事故などを未然に防ぐことができる。

【００２９】車椅子を任意の高さに上昇させ、長時間そ
の状態が維持できるということは、作業環境が整えられ
ていない作業場においても、車椅子利用者自身で自分に
あった作業状態にあわせられる。これは積極的に社会参
加をしようとする車椅子利用者にとっては、素晴しい効
果があるといえる。また日常生活においても同様であ
る。

【００３０】高さ調整、段差解消用昇降機能付き荷重変
位制御式軽車両の昇降機能を繰り返し利用することで、
高さ30センチくらいの段差を乗り越えることは可能であ
る。また、補助輪にはキャスター機能があるので、反
転、横移動、狭い廊下の直角移動など、限られた狭い範
囲内での移動を可能とするので、特に車椅子などには効
果的である。

【００３１】さらに、電子制御配線を接続しての機構な
ので、折りたたみ機能は失われてなく、簡素な機構にな
っているため、持ち運びに負担がなく車椅子や乳母車な
どは遠距離外出にも運搬が可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図1】 全体斜視図

【図２】 全体側面図

【図３】 全体背面図

【図４】 装置の高さ調整を示す側面図

【図５】 装置詳細斜視図

【図６】 補助輪詳細図１

【図７】 補助輪詳細図２

【図８】 補助輪の回転自在を表す機構平面図

【図９】 車輪方向復帰とロック機構の平面図

【図１０】 制御機器配置図

【図１１】 制御ブロック図

【図１２】 段差解消作動説明図

【図１３】 実施例１

【図１４】 実施例２

【符号の説明】

１ 車椅子本体 ２ 電子制御付き昇降装置本体 ３ 後脚伸縮部（アクチュエーター） ４ 前脚伸縮部（アクチュエーター） ５ 補助輪 ５ａ 車輪 ５ｂ モーター ５ｃ 減速装置 ５ｄ ベアリング ５ｅ 回り止め ５ｆ シャフト ５ｇ キャスターハウジング ５ｈ 配線 ５ｉ ベアリング ５ｊ リターンスプリング ５ｎ モーター本体 ６ 方向規制モーター ６ａ 規制ピン ６ｂ 方向規制カム ７ 主操作盤 ８ 副操作盤 ９ 電子制御装置 １０ バッテリー １１ 段差センサーＡ １２ 段差センサーＢ １３ 段差センサーＣ １４ ストローク検出センサー １５ 負荷検出センサー １６ 配線 １７ 取付ブラケットＡ １８ 取付ブラケットＢ １９ 取付ブラケットＣ ２０ 取付ブラケットＤ ２１ 電動モーター ２２ 後脚アクチュエーター ２３ 前脚アクチュエーター ２４ 補助輪 ２５ 丸棒状の荷物 ２６ 運搬台車の台 ２７ 運搬台車の脚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D050 AA01 BB01 DD01 EE08 EE15 FF03 KK06 KK14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪と後輪とを有する軽車両であって、各
   輪の進路前方の路面高さを検出するセンサーと、各輪の
   近傍に設けられた、上下動アクチュエーターにより伸縮
   可能な補助輪と、各補助輪に設けた走行駆動アクチュエ
   ーターと、各高さセンサーの出力を受けて段差分だけア
   クチュエーターを上下動させるコントローラーとを有す
   ることを特徴とした、昇降機能付き軽車両。
2. 【請求項２】車両が、前輪直前の段差を検出したとき、
   全補助輪を下降させて車両を段差分だけ上昇させ、前輪
   が段差上に至るまで前進させ、前輪用補助輪を上昇さ
   せ、後輪が段差上に至るまで前進し、後輪用補助輪を上
   昇させ、さらに前進することを可能とした制御コントロ
   ーラーを有する請求項１記載の昇降機能付き軽車両。
3. 【請求項３】各補助輪を下降させて車両を上昇させるこ
   とにより、作業台、机、テーブルの高さに合わせること
   を可能にした請求項１記載の昇降機能付き軽車両。
4. 【請求項４】各補助輪に設けた荷重センサーの出力によ
   りその補助輪を上下動させることで、積載物の重心位置
   の移動を、常に所望の位置に配することで、車両の姿勢
   を接地面に対し常に安定に保つことにより、積載物の転
   倒あるいは落下などを防ぐことを可能とした制御機能を
   有した、請求項１記載昇降機能付き軽車両。