JP2003327130A - 走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下段差を降段しようとするときに適切にブレー
キングを実行することができる機能を備えた走行装置
を、極力簡易な構成で実現する。 【解決手段】本体部１を移動可能に支持する車輪２と、
前記車輪２の回転を妨げない位置に回転駆動可能に取り
付けられた支持部材３並びに前記支持部材３の回転中心
から変位した部位に取り付けられ支持部材３を足場に駆
動されて先端部を回転中心から遠ざける方向に移動させ
ることの可能なアーム４を有する段差昇降機構とを具備
してなる走行装置に、前記本体部１に対して相対的に変
位し得るように支持される接地部材８１と、前記車輪２
の回転を制動するブレーキ部材８２とを設け、床面に接
地して該床面より反作用を受けた前記接地部材８１の前
記本体部１に対する相対的な上方への変位と前記ブレー
キ部材８２による車輪２の回転の制動とを連動させるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、特に運搬装置、ユ
ニバーサル走行機、介護支援機器、歩行支援機器、リハ
ビリ機器、電動式車椅子、移乗支援機器、電動式揺り椅
子、褥瘡予防装置、自走式ロボット等としての利用に好
適な、走行装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、この種の走行装置として多様
なものが存在している。例えば、荷物を運搬する場合の
走行装置としてフォークリフト、リフタ、手押し車等
が、人を運搬する場合の走行装置として車椅子等が、そ
れぞれ周知のところである。 【０００３】これらの走行装置が走行する走行路には、
時として、段差や障害物等が存在していることがある。
そこで、走行装置に段差や障害物の存在する道程を踏破
させるための段差昇降機構が、種々開発されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の走行
装置に下段差を降段させる場合、該走行装置が下段差に
差し掛かるときに適切なブレーキングが行われる必要が
ある。例えば、車輪の接地点に対して下段側に補助輪を
設け、該補助輪が段差の縁から外れて下方に移動すると
補助輪と連動するばねが車輪に添設したラチェットの爪
を押してブレーキをかけるようすることができる。しか
し、この場合は、車輪が十分に段差の縁に近寄っていな
いため、段差昇降機構のアームが下段に接地したときに
その接地点が走行装置の重心の真下から大きく外れ、ハ
ンドル操作に必要な力が大きくなる。また、昇降の途中
においても車輪にブレーキがかかり、車輪が段差の角
（段端）に接触すると引っかかって運転者にとって大き
な負荷となるばかりかときに危険でさえある。 【０００５】以上の問題に鑑みて、本発明は、下段差を
降段しようとするときのみに適切にブレーキングを実行
することができる機能を備えた走行装置を、極力簡易な
構成で実現することを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上述した課題を解決すべ
く、本発明では、本体部を移動可能に支持する車輪と、
前記車輪の回転を妨げない位置に回転駆動可能に取り付
けられた支持部材並びに前記支持部材の回転中心から変
位した部位に取り付けられ支持部材を足場に駆動されて
先端部を回転中心から遠ざける方向に移動させることの
可能なアームを有する段差昇降機構とを具備してなる走
行装置に、前記本体部に対して相対的に変位し得るよう
に支持される接地部材と、前記車輪の回転を制動するブ
レーキ部材とを設け、床面に接地して該床面より反作用
を受けた前記接地部材の前記本体部に対する相対的な上
方への変位と前記ブレーキ部材による車輪の回転の制動
とを連動させることとした。 【０００７】即ち、走行装置が下段差に差し掛かり車輪
並びに本体部が降下することに伴い、床面に接地した接
地部材が該床面に押されて本体部に対し相対的に上方に
変位すると、その変位に連動してブレーキ部材によるブ
レーキングが行われるものとしたのである。このブレー
キング動作は、接地部材と車輪との両者により行われる
ため、路面に対して滑り難く信頼性が高い。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面を参照して説明する。但し、以下の説明中の前後、左
右の方向の概念は、説明の便宜上設定したに過ぎず、本
発明の実施の態様を限定するものではない。はじめに、
本発明に係る走行装置の基本構成について述べる。図１
ないし図３に示すように、走行装置の本体部１は、少な
くとも一対の車輪２によって走行可能に支持されてい
る。走行装置の段差昇降機構は、前記車輪２の回転を妨
げない位置に回転駆動可能に取り付けられた支持部材た
るクランク３と、このクランク３の回転中心から変位し
た部位に取り付けられたアーム４とを具備してなる。該
アーム４は、前記クランク３を足場に駆動されて、その
先端部を回転中心から遠ざける方向へ移動させることが
可能となっている。 【０００９】図示例に関してより具体的に述べると、車
輪２を受ける車軸５は本体部１の外側に固定されてい
る。車軸５とほぼ同一軸線上にクランク駆動用アクチュ
エータ６ａとアーム駆動用アクチュエータ６ｂとが独立
駆動可能に配置されている。クランク３は、基端を前記
クランク駆動用アクチュエータ６ａに軸６ａ１を介して
固定し、先端を車輪２間において軸６ａ１周りに回転し
得るように延出させたものである。アーム４は、前記ク
ランク３の延出端に水平支軸４１を介して設けられてい
る。即ち、アーム４はクランク３の延出端を足場（言い
換えるならば、支点）として前記水平支軸４１を軸に回
動駆動される。また、アーム４の先端側には、側面視車
輪２とほぼ同径の部分円弧状をなす接地面を有する接地
部４２を設けてある。そして、前記水平支軸４１には、
ギア７ａが固定してある。このギア７は、クランク３上
に設けられたアイドラギア７ｂを介して、前記アーム駆
動用アクチュエータ６ｂの軸６ｂ１に取り付けたギア７
ｃに接続されている。よって、水平支軸４１に固定され
たギア７ａは、アイドラギア７ｂを介してアーム駆動用
アクチュエータ６ｂから動力の伝達を受ける。このよう
に、クランク３はクランク駆動用アクチュエータ６ａに
よって駆動可能とされ、アーム４はアーム駆動用アクチ
ュエータ６ｂによって駆動可能とされている。 【００１０】しかして、図３に示しているように、本体
部１には、上方に延出するハンドル１１が設けられてい
る。走行装置を運転する運転者は、このハンドル１１を
把持して本体部１を操作することができる。図示例で
は、運転者がハンドル１１を把持し易くするべく、その
先端側を曲げて側面視後方に張り出す略リング状のグリ
ップ１１ａを形成してある。なお、ハンドル１１と運転
者の手首とを紐等で結び、ハンドル１１を把持している
手指が該ハンドル１１より離れても走行装置が転倒しな
いようにしてもよい。ハンドル１１は、本体部の前方部
位に設けてもよい。また、本体部１の前方には、平坦な
走行路上にて前輪若しくは後輪として機能し車輪２とと
もに本体部１を移動可能に支持するキャスター１２が設
けられている。但し、ハンドル１１、キャスター１２は
必須の構成要素ではない。 【００１１】本実施形態に係る走行装置が下段差を降り
る際の動作について説明する。図４（ａ）に示すよう
に、クランク駆動用アクチュエータ６ａによってクラン
ク３を回転し、アーム駆動用アクチュエータ６ｂによっ
てアーム４を駆動して、該アーム４の端部若しくはアー
ム４の先端に設けた接地部４２を下段差の段端面に接触
させ本体部１を段差の縁に引き寄せる。こうすると、運
転者はハンドル１１を上方に引き上げて保持していれば
よく、ハンドル１１を下段差側に押すよりも安全であ
る。車輪２が段差の縁から外れて陥落すると、後述する
ようにブレーキングが行われ本体部１が停止する。しか
る後、アーム４を車輪２のほぼ真下の方向に移動し、接
地部４２を下段側の段床に接地させる。そして、接地部
４２が転動しながら車軸５（あるいは、クランク駆動用
アクチュエータ６ａの軸心）に近づくようにクランク３
及びアーム４を駆動し、図４（ｂ）に示すように、走行
装置を下降させて車輪２を下段床に接地させる。 【００１２】続いて、走行装置が上段差を上る際の動作
について説明する。図４（ｂ）に示すように、アーム４
を下段床面に接地させ本体部１を上段側に押すように駆
動させるか、または運転者がハンドル１１を上段側に引
っ張ることにより、車輪２を上段側に近づける。車輪２
が上段差に当接したとき、クランク駆動用アクチュエー
タ６ａ及びアーム駆動用アクチュエータ６ｂによってク
ランク３及びアーム４を駆動して、接地部４２を下段床
に接地させる。そして、図４（ａ）に示すように、アー
ム４の先端に設けた接地部４２を車軸５から遠ざかる方
向へ移動させる。即ち、接地部４２が下段床に接地して
転動している状態において、クランク３の基端が軸着さ
れている軸６ａ１を中心としてクランク３が回転運動を
し、その反作用によって走行装置が上段差をクリアでき
る位置まで持ち上がることとなる。 【００１３】因みに、段差の高さは、本体部１に超音波
センサや光センサ等（図示しない）を可動に支持してお
きクランク３及びアーム４を駆動して超音波センサ等の
向きを変えながら測定するようにしてもよい。加えて、
アーム４やクランク３に光センサ等（図示しない）を設
けておき、該光センサ等により段差の高さを測定するよ
うにしてもよい。このようなものであれば、段差の高さ
に対応するように段差昇降機構を動作させることが可能
となる。クランク３及びアーム４を駆動して本体部１の
姿勢を変化させ、本体部１が前後方向にバランスする姿
勢を見出すこともできる。 【００１４】上述のように構成した走行装置にあって、
本体部１に対して相対的に変位し得るように支持される
接地部材８１と、車輪２の回転を制動するブレーキ部材
８２とを設け、床面に接地して該床面より反作用を受け
た接地部材の本体部１に対する相対的な上方への変位と
ブレーキ部材８２によるブレーキングとを連動させてい
る。ここで、図２は、図１上に示してある矢印Ａの方向
より見た走行装置を模式的に表すものである。 【００１５】詳述すると、本実施形態において、接地部
材たる補助輪８１並びにブレーキ部材８２は、本体部１
に支持させたリンク部材８３１に各々取り付けてある。
リンク部材８３１は、上下方向に伸びるもので、その下
端部において接地部材たる補助輪８１を前後方向に回転
可能に軸支している。該リンク部材８３１は、本体部１
との間に介在するガイド機構８３を介して、本体部１に
対し所定範囲内で相対的に上下方向に変位し得るように
支持される。ガイド機構８３は、例えば、図１、図２、
図５、図６等に示しているように、本体部１より外側方
に突出させたピン８３２ａと、リンク部材８３１の内側
面に形成した長孔若しくは溝８３２ｂとを係合させるこ
とによって成り立つ。また、ブレーキ部材８２は、車輪
２の所定部位若しくは車輪２とともに回転する所定の部
材（例えば、ドラム、ディスク等）に押しつけられて摩
擦により車輪２の回転を制動するものである。図示例に
おいて、ブレーキ部材８２はリンク部材８３１の下端
部、前記補助輪８１の下端より上の部位から外側方に突
出しており、リンク部材８３１を本体部１に対し相対的
に上方に変位させたときに車輪２の所定部位、即ち車輪
２の後下方の部位に接触するように設定してある。 【００１６】加えて、本実施形態では、接地部材たる補
助輪８１の回転を制動する補助輪制動機構８４を構成し
てある。具体的には、補助輪８１がリンク部材８３１に
対し所定範囲内で相対的に上下方向に変位し得るように
支持されるとともに、該補助輪８１がリンク部材８３１
に対し上方に変位したときに補助輪８１の上部と接触す
る補助輪接触部８４ａをリンク部材８３１に設けてあ
る。本体部１を降下させてあるいは本体部１を傾斜させ
て該本体部１に支持されたリンク部材８３１を下降させ
ると、補助輪８１が床面に接地し反作用を受けてリンク
部材８３１に対し相対的に上方に変位する。そして、補
助輪８１の上部が補助輪接触部８４ａと接触し、さらに
本体部１を降下させれば、補助輪８１とリンク部材８３
１とがともに本体部１に対し相対的に上方に変位するこ
ととなる。 【００１７】以降、走行装置が下段差を降段する場合に
おける、連動機構８３によるブレーキング動作に関し
て、図５及び図６を参照して説明する。但し、明確化の
ため、図５、図６上では段差昇降機構（クランク３、ア
ーム４等）の図示を省略している。なお、図示している
走行装置が後傾姿勢をとっているのは、段差昇降機構を
動作させて段差を昇降するときに該走行装置の重心のバ
ランスをとることが求められるためである。しかし、本
発明に係る走行装置が段差を昇降する際に必ず後傾姿勢
をとるものであるとは限られない。 【００１８】図５に示すように、車輪２並びに本体部１
が上段床に完全に載っているときには、車輪２とブレー
キ部材８２との間に空隙が存在しており、車輪２の回転
がブレーキ部材８２によって妨げられていない状態とな
っている。同時に、補助輪８１と補助輪接触部８４ａと
の間にも空隙が存在し、補助輪８１は自由に回転し得
る。走行装置が下段差側に進行して下段差に差し掛かる
と、車輪２が段端より陥落して車輪２並びに本体部１が
降下する。このとき、まず接地部材たる補助輪８１が上
段床面より反作用を受けて本体部１並びにリンク部材８
３１に対して相対的に上方に変位する。すると、補助輪
８１の上端とリンク部材８３１に設けた補助輪接触部８
４ａとが接し、補助輪８１が上段床面と補助輪接触部８
４ａとに挟まれた状態となる。さらに本体部１が降下す
ると、補助輪８１とリンク部材８３１とがともに本体部
１に対し相対的に上方に変位する。そして、リンク部材
８３１に設けたブレーキ部材８２と車輪２とが接し、こ
れら両者間に生じる摩擦によって補助輪８１と車輪２の
回動が制動される。この状態を、図６に示している。し
かる後、上記の段差昇降機構を動作させて降段動作を行
う。 【００１９】本実施形態では、車輪２とブレーキ部材８
２との接触により、リンク部材８３１の図６に示す位置
より上方への変位が禁止され、補助輪８１の回動が制動
される。よって、ブレーキ部材８２による車輪２の回転
の制動とともに、接地部材たる補助輪８１と段床面との
間に働く摩擦によるブレーキングも行われる。しかも、
通常の走行時には接地部材たる補助輪８１が回転可能で
あるから、該接地部材８１の局所的な摩耗を防ぐことが
できる。 【００２０】因みに、車輪２並びに本体部１が段床上に
完全に載っているときに、あるいは走行装置が平坦路上
に存在するときに、走行装置の本体部１を図５に示す状
態より後方に傾ければ、やはり接地部材８１、リンク部
材８３１が本体部１に対し上方に変位して、車輪２の回
転、補助輪８１の回転が制動される。このことから、走
行装置の停止時に、本体部１を後傾させて接地部材８１
及びリンク部材８３１をスタンドとして利用することも
可能である。走行装置を発進させるときには、運転者が
ハンドル１１を把持して上方に持ち上げる等により本体
部１の姿勢を水平の方向に戻すことで、車輪２、補助輪
８１の制動を解除できる。さらには、坂路等にて、接地
部材８１及びリンク部材８３１を転倒防止用のストッパ
ーとして利用することも可能である。 【００２１】従って本実施形態によれば、本体部１を移
動可能に支持する車輪２と、車輪２の回転を妨げない位
置に回転駆動可能に取り付けられたクランク３並びにク
ランク３の回転中心から変位した部位に取り付けられク
ランク３を足場に駆動されて先端部を回転中心から遠ざ
ける方向に移動させることの可能なアーム４を有する段
差昇降機構とを具備してなる走行装置に、本体部１に対
して相対的に変位し得るように支持される接地部材８１
と、車輪２の回転を制動するブレーキ部材８２と、リン
ク部材８３１及び該リンク部材８３１と本体部１との間
に介在するガイド機構８３を有してなり、床面に接地し
て該床面より反作用を受けた接地部材８１の前記本体部
１に対する相対的な上方への変位と前記ブレーキ部材８
２による車輪２の回転の制動とを連動させることによっ
て、下段差に差し掛かるときのみに適切なブレーキング
を実行させることが可能となる。 【００２２】車輪２の回転の制動は、接地部材８１が床
面より受ける反作用の力をブレーキ部材８２に伝達して
行われるものであることから、走行装置の自重を利用で
き、その効果が高い。加えて、ブレーキ部材８２による
車輪２の回転の制動とともに、接地部材８１と段床面と
の間に働く摩擦によるブレーキングも行われる。そし
て、接地部材８１と床面との摩擦においても、走行装置
の自重を利用することができる。総じて言えば、接地部
材８１、リンク部材８３１並びにブレーキ部材８２が床
面と車輪２との間に挟まれブレーキとして機能する。こ
のように、機構は受動的なものであり、アクチュエータ
を必要としない。しかも、シンプルな機構であるため信
頼性が高い。 【００２３】また、走行装置が平坦路を走行する場合や
上段差を昇段する場合には上記のブレーキング動作は行
われないため、車輪２が段差の角に引っかかることもな
く安全である。 【００２４】なお、本発明は以上に詳述した実施形態に
限られるものではない。例えば、図７ないし図１０に示
すように、ブレーキ部材８２が車輪２のリム（または、
ドラム）２１に接触して車輪２の回転を制動し得るよう
に構成することもできる。因みに、上記実施形態と対比
すると、図７が図１に、図８が図２に、図９が図５に、
図１０が図６に、各々対応する。また、図８は、図７上
に示してある矢印Ａの方向より見た走行装置を模式的に
表すものである。この例では、接地部材たる補助輪８１
が双輪のものであり、リンク部材８３１に設けられる補
助輪接触部８４ａもこれに応じた形状をなすものとして
ある。因みに、補助輪８１を双輪のものとすると、異な
る材質（例えば、ゴム等）や形状のものを組み合わせる
ことができる。さらなる変形として、リンク部材８３１
を略水平方向に配置しかつその中間部を本体部１に軸支
させて回動可能とし、リンク部材８３１の回動に伴い該
リンク部材８３１に設けたブレーキ部材８２がリム２１
に当接するようにしてもよい。 【００２５】別の例として、図１１、図１２に示すよう
に、接地部材がブレーキ部材を兼ねるように構成するこ
ともできる。因みに、図１１が図５に、図１２が図６
に、各々対応している。接地部材たる補助輪８５は、ガ
イド部８３３を介して上下方向に変位可能に本体部１に
支持される。他方、車輪２にはドラム２２が取り付けて
ある。補助輪８５が本体部１に対し上方に変位すると、
図１２に示すように、補助輪８５の上部がドラム２２と
接触して車輪２の回転を制動する。このとき、補助輪８
５は本発明に係る接地部材並びにブレーキ部材として働
く。また、ドラム２２は補助輪８５の回動を制動する補
助輪接触部としても機能する（補助輪制動機構を構成す
る要素となる）。 【００２６】また、接地部材は、必ずしも回転可能なも
のでなくともよい。接地部材をリンク部材に固設する場
合には、補助輪制動機構は不要である。 【００２７】ブレーキ部材の表面に凹凸を設け、車輪を
制動する能力をより高めてもよい。さらに、ブレーキ部
材が車輪の側面やリム、ドラム、ディスク等と接触して
車輪の回転を制動するような場合には、ブレーキ部材と
車輪の側面、リム、ドラム、ディスク等とに歯車のよう
な歯を形成して、これらの噛み合わせにより車輪を制動
する構成とすることもできる。 【００２８】連動機構の構成要素であるリンク部材の形
状は、図示例のものには限られない。リンク部材を、前
後方向にも変位し得るように本体部に支持させ、走行装
置が上段差を昇降する場合等に必要に応じて適宜にリン
ク部材、接地部材を車輪の径内に退避させることができ
るようにしてもよい。 【００２９】ワイヤ等を介して、接地部材の変位を手動
のブレーキ機構と連結してもよい。さらに、接地部材の
変位あるいはブレーキ部材の変位を検知するスイッチ等
を設けてもよい。 【００３０】その他各部の具体的構成は上記実施形態に
限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形が可能である。 【００３１】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
下段差を降段しようとするときに適切にブレーキングを
実行することができる機能を備えた走行装置を、簡易な
構成で実現できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態に係る走行装置を示す要部
側面図。 【図２】同要部後面図。 【図３】走行装置の全体の概要を示す側面図。 【図４】走行装置の段差昇降機構の動作を説明する図。 【図５】同実施形態におけるブレーキング動作を説明す
る図。 【図６】ブレーキング動作を説明する図。 【図７】走行装置の変形例を示す要部側面図。 【図８】同要部後面図。 【図９】同変形例におけるブレーキング動作を説明する
図。 【図１０】ブレーキング動作を説明する図。 【図１１】別の変形例におけるブレーキング動作を説明
する図。 【図１２】ブレーキング動作を説明する図。 【符号の説明】 １…本体部 ２…車輪 ３…支持部材（クランク） ４…アーム ８１、８５…接地部材 ８２、８５…ブレーキ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 57/024 Ｂ６２Ｄ 57/02 Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】本体部を移動可能に支持する車輪と、前記
   車輪の回転を妨げない位置に回転駆動可能に取り付けら
   れた支持部材と、前記支持部材の回転中心から変位した
   部位に取り付けられ支持部材を足場に駆動されて先端部
   を回転中心から遠ざける方向に移動させることの可能な
   アームとを具備するものであって、前記本体部に対して
   相対的に変位し得るように支持される接地部材と、前記
   車輪の回転を制動するブレーキ部材とを設け、床面に接
   地して該床面より反作用を受けた前記接地部材の前記本
   体部に対する相対的な上方への変位と前記ブレーキ部材
   による車輪の回転の制動とを連動させるようにした走行
   装置。