JP2003325587A - 車椅子用動力推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 車椅子に取り付けて用いる車椅子用動力推進
装置において、左右一対の駆動輪が常に均等に接地し、
一方が空転することのないようにする。 【解決手段】 動力推進装置３０は車椅子１に取り付け
られるベース４０を有する。ベース４０には支持シャフ
ト５０が取り付けられ、支持シャフト５０にはシャーシ
６０がその中央部を支持される。支持シャフト５０は車
椅子１に対しピッチング運動を行い、シャーシ６０は車
椅子１に対しローリング運動を行う。シャーシ６０の左
右両翼部に、駆動輪６４Ｌ，６４Ｒが配置される。支持
シャフト５０のピッチング運動により駆動輪６４Ｌ，６
４Ｒの接地／非接地が選択される。シャーシ６０のロー
リング運動により、駆動輪６４Ｌ，６４Ｒの接地時にお
ける車椅子１に対する相対高さが左右それぞれに変動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車椅子用動力推進装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車椅子には人力で走行するものと動力で
走行するものとがある。前者は搭乗者自身の腕力で車輪
を回したり、介護者が後から押したりして移動を行う。
後者は人力以外の動力（二次電池とモータの組み合わせ
が殆どである）で移動を行う。

【０００３】搭乗者が車椅子スポーツの実践者で、筋力
トレーニングのため人力走行型車椅子を常用するといっ
た事情でもない限り、日常生活においては動力走行型車
椅子の方が便利である。そのため、動力走行型車椅子の
普及率が高まりつつある。

【０００４】初めて車椅子を使う場合は当初から動力走
行型車椅子を購入すればよいが、既に人力走行型車椅子
を使用している人が動力走行型車椅子に乗り換える場
合、今まで使っていた人力走行型車椅子を譲渡するか廃
棄しなければならないという問題が生じる。そこで本出
願人は、先に出願を行った特願２００１−３００７８２
において、既存の人力走行型車椅子を動力走行型車椅子
に転じることのできる後付け型の車椅子用補助装置を提
案している。この車椅子用補助装置は、必要とあれば車
椅子を人力走行型に戻すことができ、電池が消耗した場
合でも車椅子の使用を続けることができるという特徴を
備えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特願２００１−３
００７８２に記載された車椅子用補助装置では、モータ
取付台に取り付けられたモータセットが一対の車輪を駆
動するものとし、モータ取付台を上下させることによ
り、車輪を接地させたり、非接地状態に置いたりしてい
る。左右の車輪が同じ動きをするので、例えば左側の車
輪が障害物に乗り上げた場合、右側の車輪も地面から浮
き上がり、右側の車輪から地面に推進力を伝えられなく
なる。

【０００６】単に右側の車輪が地面に推進力を伝えない
だけならまだしも、左右車輪の回転差を利用してステア
リングを行う構成の場合には、車椅子が搭乗者の意図に
よらずに右旋回してしまい、危険を招くおそれがある。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、車椅子に取り付けて用いる車椅子用動力推進装置に
おいて、左右一対の駆動輪が常に均等に接地し、一方が
空転することのないようにしたものである。また、この
目的を簡単堅牢な機構で達成できるようにしたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るため、本発明では、車椅子に取り付けて用いる車椅子
用動力推進装置において、接地／非接地を選択可能な左
右一対の駆動輪を備え、この駆動輪は接地時における前
記車椅子に対する相対高さが地面の凹凸に従って左右そ
れぞれに変動するものとした。

【０００９】この構成によれば、左右の駆動輪が車椅子
に対する相対高さをそれぞれ変えるため、地面に凹凸が
あったとしても、それに追随して左右の駆動輪が常に同
時に接地する。

【００１０】（２）上記構成の車椅子用動力推進装置に
おいて、前記左右の駆動輪の駆動制御は互いに独立して
行われることとした。

【００１１】この構成によれば、左右の駆動輪の回転差
を利用して車椅子のステアリングが行われる。

【００１２】（３）上記構成の車椅子用動力推進装置に
おいて、前記車椅子に取り付けられるベースと、このベ
ースに回動可能に取り付けられ、車椅子に対しピッチン
グ運動を行う支持シャフトと、この支持シャフトに中央
部を支持され、車椅子に対しローリング運動を行うシャ
ーシとを備え、前記シャーシの左右両翼部に前記左右一
対の駆動輪を配置することとした。

【００１３】この構成によれば、ピッチング運動機構と
ローリング運動機構という単純な運動機構の組み合わせ
により、左右の駆動輪の接地／非接地の選択と、車椅子
に対するそれぞれの相対高さの変更が実現される。

【００１４】（４）前記駆動輪に接地力を付与する接地
力付与手段を前記ベースと支持シャフトとの間に配置し
た。

【００１５】この構成によれば、支持シャフトに力を及
ぼすだけで左右の駆動輪に接地力が付与される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図に
基づき説明する。

【００１７】図１に示す車椅子１は人力走行型のもので
あり、スチールパイプ製のフレーム１０を、左右一対の
キャスター型前輪１１と、同じく左右一対の主輪１２が
支える。主輪１２は手回しホイール１３を備える。フレ
ーム１０にはシート１４、背もたれ１５、アームレスト
１６、フットレスト１７、介護者用のハンドル１８、及
び主輪１２に対するブレーキ装置１９が設けられる。ア
ームレスト１６、フットレスト１７、ハンドル１８、及
びブレーキ装置１９はそれぞれ車椅子１の左右に対称的
に配置される。

【００１８】シート１４の下から背もたれ１５の下にか
けて、左右の主輪１２の間に位置する形で、動力推進装
置３０が配置される。動力推進装置３０は鋼板製のベー
ス４０を有し、このベース４０を複数のＵボルト４１
（図１参照）でフレーム１０に固定することにより、車
椅子１に取り付けられている。

【００１９】ベース４０の中央部には図２に見られるよ
うな側面形状Ｌ字形のサポート４２がある。サポート４
２は背もたれ１５の下に位置する垂直部４３と、垂直部
４３の下端から前方に向かって、シート１４の下面と間
隔を置く形で張り出す水平部４４とを備える。水平部４
４の上面には動力推進装置３０の電源部を構成する二次
電池４５を置き、これを取付金具４６で固定する。

【００２０】サポート４２の水平部４４の下面には、図
３に示すような形状のブラケット４７がねじ止め固定さ
れる（図５参照）。ブラケット４７は支持シャフト５０
を取り付けるためのものである。支持シャフト５０は一
端に二股のフォーク５１を有する。フォーク５１とブラ
ケット４７とを水平な連結ピン５２が連結する。これに
より支持シャフト５０は、ブラケット４７から斜め後方
に突き出し、垂直面内で回動する形に保持される。

【００２１】支持シャフト５０の軸線は車椅子１の前後
方向と平行であり、他方連結ピン５２は車椅子１の前後
方向に直交する角度に配置されている。支持シャフト５
０の動きは車椅子１に対するピッチング運動ということ
になる。支持シャフト５０は車椅子１の前後方向の中心
線上に位置する。

【００２２】支持シャフト５０はシャーシ６０を支持す
る。シャーシ６０は左右対称構造であり、その中央部を
支持シャフト５０が貫通する。支持シャフト５０の端に
抜け止め用のＥリング５３を装着することにより（図３
参照）、シャーシ６０は支持シャフト５０に対し回転自
在に取り付けられる。シャーシ６０が支持シャフト５０
のまわりを回る動きは車椅子１に対するローリング運動
ということになる。

【００２３】シャーシ６０の左右両翼部に駆動ユニット
６１Ｌ及び６１Ｒが固定される。駆動ユニット６１Ｌ、
６１Ｒはそれぞれモータ６２と減速装置６３からなる。
減速装置６３の出力軸は支持シャフト５０の軸線と直交
する方向に、且つシャーシ６０の外側に突き出すように
延びており、ここに駆動輪６４Ｌ及び６４Ｒが固定され
る。駆動輪６４Ｌ、６４Ｒはそれぞれ金属製ホイールと
ゴムタイヤの組み合わせからなる。

【００２４】駆動輪６４Ｌ、６４Ｒは常時接地する訳で
はない。支持シャフト５０の後端を引き上げたときには
地面（本明細書では本来の地面ばかりでなく建物の床面
も含めて「地面」と表現する）から離れ、支持シャフト
５０の後端を下げれば接地する。この動きを司るのがサ
ポート４２の垂直部４３と支持シャフト５０とを連結す
る駆動輪昇降機構７０である。

【００２５】駆動輪昇降機構７０は次のように構成され
る。図２に見られるように、サポート４２の垂直部４３
にブラケット７１を固定する。ブラケット７１に、支点
ピン７２により操作レバー７３を取り付ける。ブラケッ
ト７１も操作レバー７３も平面形状Ｕ字形であり、２枚
の板部分が所定間隔を隔てて平行に置かれている。操作
レバー７３はブラケット７１の内側に位置し、その自由
端にはグリップ部７４が設けられている。

【００２６】さらにブラケット７１には、支点ピン７５
によりトグルリンク７６が取り付けられている。支点ピ
ン７５は支点ピン７２よりも操作レバー７３の先端寄り
の位置にある。トグルリンク７６はブラケット７１を外
から挟むように２個設けられ、その自由端同士の間に連
結ピン７７を支持する。連結ピン７７は支点ピン７５を
中心とする円軌道上を動く。連結ピン７７の動きを妨げ
ないよう、ブラケット７１におけるトグルリンク７６の
支持箇所は支点ピン７５を中心とする円弧形状となって
いる。

【００２７】連結ピン７７は操作レバー７３に形設した
長孔７８を貫通する。操作レバー７３が回動すると連結
ピン７７は長孔７８の中でスライドしつつ、支点ピン７
５を中心とする円軌道上を移動する。ブラケット７１の
外面には連結ピン７７を受け止める当たり部７９ａ、７
９ｂが、支点ピン７５を中にして上下対称的な位置に設
けられている。

【００２８】連結ピン７７と支持シャフト５０をガスダ
ンパー８０が連結する。ガスダンパー８０は駆動輪６４
Ｌ、６４Ｒに接地力を付与する接地力付与手段の役割も
果たす。ガスダンパー８０はシリンダ８１とそこから突
き出すロッド８２とを備え、シリンダ８１に封入したガ
スにより伸張状態に維持される。シリンダ８１の上端は
連結ピン７７に連結する。ロッド８２の下端は支持シャ
フト５０に連結する。いずれの連結箇所も、垂直面内に
おけるガスダンパー８０の回動を可能とする連結態様と
なっている。

【００２９】ロッド８２の先端には連結板８３が固定さ
れる。支持シャフト５０の途中には図４に見られるよう
な連結ブロック５４が設けられる。連結ブロック５４は
スリット５５を有し、その中に、支持シャフト５０の軸
線と直交する形で連結ピン５６が挿入される。スリット
５５に連結板８３を入れ、連結ブロック５４及び連結板
８３を貫通するように連結ピン５６を差し込むことによ
り、ロッド８２と支持シャフト５０とは連結される。

【００３０】図１に見られるように、右側のアームレス
ト１６の外側にコントローラ９０が置かれている。コン
トローラ９０は駆動ユニット６１Ｌ及び６１Ｒの駆動を
制御する。駆動ユニット６１Ｌ、６１Ｒは互いに独立し
て制御される。接地状態の駆動輪６４Ｌ、６４Ｒに互い
に異なる回転を与えることにより、車椅子１のステアリ
ングが行われる。

【００３１】コントローラ９０はジョイスティック形の
操作スティック９１を有する。操作スティック９１を右
に傾ければ車椅子１は右に舵を切り、左に傾ければ車椅
子１は左に舵を切る。操作スティック９１の傾きを大き
くすれば車椅子１の走行速度が上昇する。この他コント
ローラ９０には、駆動ユニット６１Ｌ、６１Ｒの電源ス
イッチをはじめとするスイッチ類、及び表示ランプ類が
設けられている。

【００３２】続いて、図７以下の図を参照しつつ動力推
進装置３０の動作を説明する。

【００３３】図７は車椅子１を人力で走行させる状態を
示す。駆動輪昇降機構７０の操作レバー７３は引き上げ
られており、トグルリンク７６は連結ピン７７が当たり
部７９ａに当たる角度位置に来ている。ガスダンパー８
０は最大伸張状態となっていて、支持シャフト５０の後
部を引き上げている。このため、駆動輪６４Ｌ、６４Ｒ
は地面から離れている。

【００３４】トグルリンク７６の思案点は連結ピン７７
の現在位置より右側にあり、駆動輪昇降機構７０は図７
の状態で安定している。従って操作レバー７３から手を
離しても駆動輪６４Ｌ、６４Ｒが降下することはない。

【００３５】動力推進装置３０により車椅子１に推進力
を与えるときは、図８のように操作レバー７３を回動さ
せ、トグルリンク７６を回動させる。操作レバー７３の
長孔７８の側壁が連結ピン７７を押すことにより、連結
ピン７７が思案点を越え、トグルリンク７６は支点ピン
７５を中心に図において時計方向に回動する。支点ピン
７２から連結ピン７７までの旋回半径より支点ピン７５
から連結ピン７７までの旋回半径の方が小さいため、ト
グルリンク７６は操作レバー７３の回動角よりも大きな
角度で回動する。

【００３６】トグルリンク７６が図８において時計方向
に回動するとガスダンパー８０が下がり、支持シャフト
５０がピッチング方向に回動する。これによりシャーシ
６０が下がり、駆動輪６４Ｌ、６４Ｒが接地する。

【００３７】図８の状態から操作レバー７３をなおも時
計方向に回動させると、図９のように、連結ピン７７が
思案点を越えて当たり部７９ｂに当たるところまでトグ
ルリンク７６が回動する。駆動輪昇降機構７０はこの図
９の状態で安定する。従って操作レバー７３から手を離
してもトグルリンク７６が逆戻りすることはない。

【００３８】駆動輪６４Ｌ、６４Ｒはシャーシ６０、駆
動ユニット６１Ｌ、６１Ｒ、及び支持シャフト５０の質
量を支える。これにガスダンパー８０から付与される接
地力が加わり、駆動輪６４Ｌ、６４Ｒは地面をしっかり
とグリップする。

【００３９】図９の状態では、主輪１２が地面から浮き
上がっている。搭乗者がシート１４に腰をかければ、搭
乗者の体重でガスダンパー８０が縮み、図１０のように
主輪１２も接地する。ガスダンパー８０が縮むことによ
り、駆動輪６４Ｌ、６４Ｒに付与される接地力は一層大
きなものになる。

【００４０】搭乗者の体重が軽ければ主輪１２が接地し
ないこともあり得るが、主輪１２が接地するかどうかに
かかわらず、駆動輪６４Ｌ、６４Ｒが接地していれば、
駆動輪６４Ｌ、６４Ｒから地面に推進力を伝え、車椅子
１を動力走行させることができる。ステアリング及びス
ピードコントロールは操作スティック９１により行う。

【００４１】平坦な地面の上では、動力推進装置３０を
後ろ又は前から見た場合、駆動輪６４Ｌ、６４Ｒは均等
に接地しており、シャーシ６０は水平を保っている（図
１１参照）。

【００４２】地面に凹凸があると、シャーシ６０はそれ
に合わせてローリング運動を行う。例えば図１２のよう
に右側の駆動輪６４Ｒが障害物Ｂに乗り上げた場合は、
シャーシ６０は左側に傾く。従って右側の駆動輪６４Ｒ
の車椅子１に対する相対高さは上昇したが、左側の駆動
輪６４Ｌの車椅子１に対する相対高さはそのままで、地
面との接触を保っている。図１３のように左側の駆動輪
６４Ｌが障害物Ｂに乗り上げた場合は、シャーシ６０は
右側に傾く。従って左側の駆動輪６４Ｌの車椅子１に対
する相対高さは上昇したが、右側の駆動輪６４Ｒの車椅
子１に対する相対高さはそのままで、地面との接触を保
っている。

【００４３】このように左右の駆動輪６４ａ、６４ｂが
常に同時に接地するため、一方の駆動輪が浮き上がって
推進力を失い、そのため車椅子１が急旋回するといった
事態は生じない。

【００４４】また一方の駆動輪が浮き上がった場合、ガ
スダンパー８０が余計に縮む。そのため駆動輪はより強
い力で地面に押しつけられることになり、グリップ力が
増す。

【００４５】上記実施形態には次のような変更を加える
ことも可能である。すなわち人力走行モードのとき、駆
動輪６１Ｌ、６１Ｒが接地するとそれがブレーキとなっ
て走行が妨げられる。そこで、支持シャフト５０を引き
上げたときにシャーシ６０がふらふら回動しないよう、
シャーシ６０を積極的に水平姿勢に保つ、スプリング等
を利用した姿勢安定化手段を設けておくとよい。

【００４６】また接地力付与手段として、ガスダンパー
８０に代え、伸縮ロッドとコイルスプリングの組み合わ
せを用いてもよい。

【００４７】この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種
々の変更を加えて実施することができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明により、次に掲げるような効果が
奏される。

【００４９】（１）車椅子に取り付けて用いる車椅子用
動力推進装置において、 接地／非接地を選択可能な左
右一対の駆動輪を備え、この駆動輪は接地時における前
記車椅子に対する相対高さが地面の凹凸に従って左右そ
れぞれに変動するものとしたから、地面に凹凸があった
としても、それに追随して左右の駆動輪を常に同時に接
地させておくことができる。これにより、一方の駆動輪
による推進力が消失し、搭乗者の意図によらない旋回が
生じるといった不安定な走行を招くことがなくなる。

【００５０】（２）上記構成の車椅子用動力推進装置に
おいて、前記左右の駆動輪の駆動制御は互いに独立して
行われることとしたから、左右の駆動輪の回転差を利用
して車椅子のステアリングを行うことができる。従って
キャスター型前輪を備えた車椅子に組み合わせれば、推
進及び進路変更を動力で行うことが可能となる。

【００５１】（３）上記構成の車椅子用動力推進装置に
おいて、前記車椅子に取り付けられるベースと、このベ
ースに回動可能に取り付けられ、車椅子に対しピッチン
グ運動を行う支持シャフトと、この支持シャフトに中央
部を支持され、車椅子に対しローリング運動を行うシャ
ーシとを備え、前記シャーシの左右両翼部に前記左右一
対の駆動輪を配置することとしたから、ピッチング運動
機構とローリング運動機構という単純な運動機構の組み
合わせにより、左右の駆動輪の接地／非接地を選択で
き、また車椅子に対する相対高さを左右それぞれに変え
ることができる。構成が単純なため堅牢であり、しかも
コスト安に提供できる。

【００５２】（４）上記構成の車椅子用動力推進装置に
おいて、前記駆動輪に接地力を付与する接地力付与手段
を前記ベースと支持シャフトとの間に配置したから、支
持シャフトに力を及ぼすだけで左右の駆動輪に接地力が
付与される。左右の駆動輪毎に接地力付与手段を設ける
必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 車椅子に本発明動力推進装置を取り付けた状
態の斜視図

【図２】 動力推進装置の主要部分の斜視図

【図３】 動力推進装置のうち、支持シャフトとシャー
シの部分を示す斜視図

【図４】 図３と同様の斜視図にして、支持シャフトと
シャーシを分離した状態を示すもの

【図５】 動力推進装置の断面図

【図６】 図５と同様の断面図にして、異なる状態を示
すもの

【図７】 動力推進装置を取り付けた車椅子の断面図に
して、第１の状態を示すもの

【図８】 動力推進装置を取り付けた車椅子の断面図に
して、第２の状態を示すもの

【図９】 動力推進装置を取り付けた車椅子の断面図に
して、第３の状態を示すもの

【図１０】 動力推進装置を取り付けた車椅子の断面図
にして、第４の状態を示すもの

【図１１】 シャーシの姿勢について説明する第１の後
面図

【図１２】 シャーシの姿勢について説明する第２の後
面図

【図１３】 シャーシの姿勢について説明する第３の後
面図

【符号の説明】

１ 車椅子 １０ フレーム ３０ 動力推進装置 ４０ ベース ５０ 支持シャフト ６０ シャーシ ６１Ｌ、６１Ｒ 駆動ユニット ６４Ｌ、６４Ｒ 駆動輪 ７０ 駆動輪昇降機構 ８０ ガスダンパー（接地力付与手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井尻 準之助 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D035 AA06 BA00 DA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車椅子に取り付けて用いる車椅子用動力
   推進装置において、接地／非接地を選択可能な左右一対
   の駆動輪を備え、この駆動輪は接地時における前記車椅
   子に対する相対高さが地面の凹凸に従って左右それぞれ
   に変動するものであることを特徴とする車椅子用動力推
   進装置。
2. 【請求項２】 前記左右の駆動輪の駆動制御は互いに独
   立して行われることを特徴とする請求項１に記載の車椅
   子用動力推進装置。
3. 【請求項３】 前記車椅子に取り付けられるベースと、
   このベースに回動可能に取り付けられ、車椅子に対しピ
   ッチング運動を行う支持シャフトと、この支持シャフト
   に中央部を支持され、車椅子に対しローリング運動を行
   うシャーシとを備え、前記シャーシの左右両翼部に前記
   左右一対の駆動輪を配置したことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の車椅子用動力推進装置。
4. 【請求項４】 前記駆動輪に接地力を付与する接地力付
   与手段を前記ベースと支持シャフトとの間に配置したこ
   とを特徴とする請求項３に記載の車椅子用動力推進装
   置。