JP2004049910A - Electric wheelchair capable of ascending or descending on staircase - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は電動車椅子に関するもので、特に階段の昇降及び坂道の走行に於いて車体を水平に保ち、そして階段等の段差の昇降を可能とした電動車椅子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の階段を昇降可能な電動車椅子は、専ら階段の昇降のみを行う装置で一般の通路での走行には適さないものや、又構造が複雑で車体が大きくなり通常の使い勝手が悪い等、一般市場には出回っていない現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、階段を昇降する際の安定性の確保であり、車椅子の前輪と後輪に高低差が生じた時の車体の重心位置の変化を最小となるように車体を水平に保ち、搭乗者に安心感を与えるように階段を昇降する事であり、かつ一般通路に於いても普通の電動車椅子と同様な走行が出来る点である。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車椅子の車体の前後に取付けられた左右一対の固定支点と、これにピン結合されるリンク機構により前後輪の車軸フレームを懸架し、又車体に設けたスライドレール、スクリューシャフト等から成る直線移動手段を該リンク機構に接続し、車体の水平を保つ為の水平検知センサーにより制御される電動機により該直線移動手段を駆動し、前輪又は後輪を上下に移動させる水平保持装置と、前輪フレームと後輪フレームのそれぞれの車軸の上方の偏芯位置に回転自在なアームを設け、該アームを回転駆動する回転手段と電動機を、段差を検知するセンサー及び該アームの回転位置を検出するセンサーの制御により該アームを回転又は停止を行う事により該アームの先端部を段差に接しながら階段を昇降する昇降装置により構成されている。
【0005】
又一般走行用の車体構成として、本実施例では前輪の左右にそれぞれの走行用電動機を設け、シート部の肘掛先端に取付けた操作盤のジョイスティックを操作する事により、前後進及び左右の電動機に回転差を与える事による進路変更、又左右の電動機の回転方向を互いに逆方向に回転させる事により前車輪の中間位置を中心として車体を旋回させる事が出来、又後輪にはキャスターが取付けられ前輪の駆動方向により自在に追従する構成となっている。
【0006】
従って通常走行に於いては搭乗者のつま先を進行方向に向ける事により正確に目標を判断する事が出来、特に階段の昇降の際には階段に対して直角に向き合った状態で昇降を行う事が重要であり、又階段の昇降途中に於いても車体の向きを修正する事も容易に行える構成である。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に従い説明する。図1は本発明の電動車椅子の実施例の立面図を示し、図2及び図3は本発明の電動車椅子の実施例の透視平面図を示し、図2水平保持装置部及び図3昇降装置部に分けて表示している。図4〜図6は階段を昇る状態、図7〜図9は階段を下る状態の要部を示す模式図で電動機等の駆動部は省略してある。図10は操作盤の平面図である。
【0008】
図1に示す車体1の上部にシート1aが配設され、肘掛1bの先端には操作盤2が取付けられ、又車体の前端下方部にはステップ1cが設けられており、又車体1の前端部及び後端部の左右に一対の固定支点1d、1eが配設され、これに回転自在なピン結合にてリンクA、8a、9aが取付けられ、該リンクAの他端部をリンクB、8b、9bの中間位置にピン結合し、更に該リンクBの両端部にはそれぞれスライドブロック8d、9d及び前輪フレーム3a、後輪フレーム4aにピン結合し、又該リンクBの両端部間の寸法が同一となるリンクC、8c、9cを該リンクBに平行となるように該スライドブロック及び該前輪フレーム、後輪フレームにそれぞれピン結合している。
【0009】
又車体1の両側面に水平となるように二対のスライドレール1fを配設し(以下図2と共に参照)該スライドレールの内面をそれぞれの該スライドブロックが摺動するように組み込まれており、
更に該スライドレールに平行となるようにスクリューシャフト10aが前端部は軸受10cにて、後端部は水平用電動機10に連結され車体1に配設され、又左右に対面する該スライドブロックは連結棒8e、9eにて接合され、該連結棒と一体なるスクリューナット10bにスクリューシャフト10aが組み込まれる事により水平保持装置のリンク機構を構成する。
【0010】
図1に於いて、それぞれのスライドレール1fの中心線の延長線上に固定支点1d、1eが設定され、又該固定支点の垂直線上にリンクB、8b、9bのピン結合部、即ち前輪フレーム3a、後輪フレーム4aの結合部を設定する事によりスライドブロック8d、9dが水平用電動機10の回転により水平移動をすると、前輪フレーム3a、及び後輪フレーム4aは垂直移動を行い、車体1に配設された水平検知センサー2gにて車体の傾きを感知し、例えば前方が上に傾斜した場合には後輪が下方に垂直移動し車体後部を押上げ、車体を水平に保つように制御し、又前輪及び後輪が同時に作動しないように原点位置確認用のリミットスイッチ(図示せず)が設けられており、水平保持装置を構成する。
【0011】
図3に於いて、前輪フレーム3aはコの字型の形状を成し、左右両端部には前輪3の車軸3b及びアーム3cの回転軸が配設され、それぞれの軸に回転伝達のプーリー5b、6bが取付けられ、又車体の中央寄りの左右にそれぞれの前輪を駆動する走行用電動機5が前輪フレーム3aに配設されプーリー5a、ベルト5cを通じて車軸3b(以下図1と共に参照)と同軸のプーリー5bへ接続しており、更に前輪フレーム3aの中央部には昇降用電動機6が配設され、該電動機により回転するアーム駆動軸6dは両端を前輪フレーム3aに配設された軸受3dに軸支され該アーム駆動軸先端に一体取付けされたプーリー6aからベルト6cを通じてプーリー6bへと回転は伝達され、該プーリー6bと同軸のアーム3cは回転駆動される。
【0012】
図3の後輪フレーム4aの左右両端部には旋回自在なキャスター4eが配設され、該キャスターの後輪4の旋回範囲外の内側に左右一対のアーム4cがアーム駆動軸7aの両端部に一体に取付けられ、該アーム駆動軸は後輪フレーム4aに配設される軸受4dに軸支され又該アーム駆動軸は後輪フレーム4aの中央部に配設される昇降用電動機7に接続され回転駆動される。
【0013】
図4は階段を上昇時の作動状態を示し、1段目の階段を昇った為に前輪と後輪に高低差が生じ、水平検知センサー2gの作動により車体1の水平を保持するべく水平用電動機10の駆動により後輪フレーム4aが垂直移動し図4の状態となっている。
【0014】
又前輪3及び後輪4の前方上部に上昇検知センサー2hが図示されており、該上昇検知センサーはそれぞれのアーム3c、4cの回転範囲を保護する安全カバー(図示せず)に取付けられ、操作盤2(図10参照)の上昇ボタン2cを押した場合に該上昇検知センサーが作動可能となるように設定されている。
【0015】
アーム3c及びアーム4cは操作盤2の走行ボタン2b又は上昇ボタン2cを押した場合に図4の待機位置に停止しており、この待機位置は昇降用電動機6,7の内部のエンコーダにより設定されている。
【0016】
図4に於いて、前輪3が1段目の階段の上昇を終了し、走行用電動機5により前進を開始し、2段目の段差を上昇検知センサー2hが感知し、走行用電動機5は停止し、同時にアーム3cが待機位置より右回転してアーム3cの先端部が段差上面に接触した状態を示している。
【0017】
図5はアーム3cが更に右回転を進め、アーム3cの先端部を支点として前輪3が上昇し、同時に水平検知センサー2gが車体1の傾斜を感知し更に後輪フレームを下方に移動させ車体の水平を保っている。
【0018】
図6は2段目の階段の上昇終了状態を示し、アーム3cが図の位置を通過した事を昇降用電動機6の内部のエンコーダが感知し走行用電動機5が始動し車輪3は3段目の段差を上昇検知センサー2hが感知する位置まで前進し、同時にアーム3cは待機位置まで回転を行う。
【0019】
尚、後輪4も同様に後輪の前方に設けた上昇検知センサー2hにより段差を上昇し、同時に車体1の水平も保ちながら作動するものであるが、階段の奥行寸法により状況が異なるが、例えば前輪が上昇の途中位置に於いて後輪が上昇を開始した場合、前後輪それぞれのアームの回転角速度が変化する事により水平検知センサーが微妙に前後に遥動する事が想定され、その対応動作が搭乗者に不安感を与える恐れが生じる。
【0020】
そこで水平検知センサー2gの感度設定を調整したり、水平用電動機10の回転速度を調整する事も可能であるが、出来る事ならば前後輪が同時に階段の上昇を開始出来るように、前後輪の車軸間距離を変更可能とする機構を追加する事が望ましいと考えられるが、販売価格により選択される事と思われる。
【0021】
本実施例では図示されていないが、前記の前後輪の車軸間距離を変更する為には車体1の後部に設けた固定支点1eを水平方向に移動可能な構造とし、即ち前記リンク機構を駆動する水平用電動機及びスクリューシャフト、スライドレール等を追加して設け、この制御を前輪用後輪用の上昇検知センサー2h及び後述の下降検知センサー2iを連携させた制御プログラムを作成し、例えば図6に於いて、前輪が4段目の段差を前輪用上昇検知センサー2hが感知する前に後輪用上昇検知センサー2hが感知した場合には、後輪用のアーム4cは動作を行わずに固定支点1eが後方に移動し、前輪用上昇検知センサー2hが段差を感知した時点で、即ち前後輪が共に段差を感知した時点で、同時に前後のアーム3c、4cが回転駆動を開始する事により水平保持装置は作動する事なく階段の最上段まで進行する事が可能となり、平坦路に移行した時に操作盤2の走行ボタン2bを押す事によりリセットされ、固定支点1eは最短距離の位置に戻り平坦路走行を行う事となる。
【0022】
図7は階段を下降時の作動状態を示し、搭乗者は事前に操作盤2の下降ボタン2dを押す事により、前後輪のアーム3c、4cはそれぞれの昇降用電動機6、7の内部のエンコーダにより設定されている下降待機位置に移動し、又前輪3及び後輪4の後方上部に下降検知センサー2iが図示されており、該下降検知センサーはそれぞれのアーム3c、4cの回転範囲を保護する安全カバー(図示せず)に取付けられ、操作盤2の下降ボタン2dを押した場合に該下降検知センサーが作動状態となるように設定されている。
【0023】
図7に於いて、前輪3の中心位置は段差を通過しており、前輪荷重はアーム3cに移動し、この時点で下降検知センサー2iが段差を感知し走行用電動機5は回転を停止し同時に昇降用電動機6が作動し、アーム3cは右回転を行う。
【0024】
図8は階段の下降途中を示し、アーム3cの先端部を支点にして前輪は下降を行い、同時に水平検知センサー2gにより水平用電動機10が作動し車体1は水平を保持している。
【0025】
尚、前輪荷重をアーム3cで受ける為に昇降用電動機6が設定した回転数以上で回転する事を防止する為に、該昇降用電動機の減速機にはウオームギヤを使用し、又アームの待機位置の停止精度を上げる為に該昇降用電動機には内蔵のブレーキを設け、該昇降用電動機を停止状態にした場合にブレーキが作動するように設定してある。
【0026】
図9は階段の下降終了状態を示し、アーム3c、4cの先端部やや後方位置に下降終了センサー2jを設け、又車軸3b、4bのやや前方上部にオーバーランセンサー2kが図示されており、該下降終了センサー及びオーバーランセンサーはそれぞれのアーム3c、4cの回転範囲を保護する安全カバー(図示せず)に取付けられ、操作盤2の下降ボタン2dを押した場合に該下降終了センサー及びオーバーランセンサーが作動可能となるように設定されている。
【0027】
図9に於いて、アーム3cが下降終了位置に来た事を昇降用電動機6の内部のエンコーダにより感知すると走行用電動機5により車体は前進し、次に下降終了センサー2jが段差を感知する事によりアーム3cは左回転し図7の下降待機位置に移動し停止するが、仮にアーム3cが下降待機位置に到達する前にオーバーランセンサー2kが段差を感知した場合には走行用電動機5は停止し、アーム3cが下降待機位置に到達すれば次の段差下降動作に移行する。
【0028】
図10は操作盤2の平面図を示し、ジョイスティック2aを矢印の方向に傾ける事により進行方向を指示操作する事が出来、ジョイスティック2aより手を離せば中立位置に戻り走行用電動機は停止しブレーキが作動する。平坦路走行の場合は走行ボタン2bを押し、階段を昇る場合は上昇ボタン2cを、又下る場合は下降ボタン2dを押す事により前後のアーム3c、及び4cがそれぞれの待機位置に移動すると共に各センサーが作動状態となる。速度調整ノブ2eは走行スピードの調整ダイヤルで2Km〜6Km/hの範囲で調整可能としてあり、2fはバッテリーの残容量を示す表示ランプである。
【0029】
尚、アーム3c、4cの先端部は半円形を成し、該アームの回転軸よりも高い段差を昇る場合に於いても半円形の首の部分にて引っ掛けて昇ることが出来、更に階段の上面を転動しながら前方へ進む為に昇降時の確実性を増す形状であり、又外周部はゴムをライニング加工して滑りにくい様にしてある。
【0030】
又、以上の説明は本発明の一実施例であり、水平保持装置のリンク機構を駆動する部分はスクリューシャフトに限定されず、チェーンとスプロケット、ベルトとプーリー、及びラックとピ二オンギヤ等の組合せも同等の効果を得られるものである。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電動車椅子は、従来の平坦路走行用の電動車椅子と同等の車体寸法であり、又使い勝手に於いても同等でありながら更に階段の昇降を可能とする付加価値を加えた電動車椅子を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電動車椅子の一実施例を示す立面図であるる
【図2】図1の電動車椅子の透視平面図である。
【図3】図1の電動車椅子の透視平面図である。
【図4】作動状態を示す立面図である。
【図5】作動状態を示す立面図である。
【図6】作動状態を示す立面図である。
【図7】作動状態を示す立面図である。
【図8】作動状態を示す立面図である。
【図9】作動状態を示す立面図である。
【図10】操作盤の平面図である。
【符号の説明】
1 車体
1a シート
1d 固定支点
1e 固定支点
1f スライドレール
2 操作盤
2a ジョイスティック
3 前輪
3a 前輪フレーム
3c アーム
4 後輪
4a 後輪フレーム
4c アーム
5 走行用電動機
6 昇降用電動機
7 昇降用電動機
8a リンクA
8b リンクB
8c リンクC
9a リンクA
9b リンクB
9c リンクC
10 水平用電動機
10aスクリューシャフト[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an electric wheelchair, and more particularly, to an electric wheelchair that can keep a vehicle body level and move up and down steps such as stairs when climbing up and down stairs and traveling on slopes.
[0002]
[Prior art]
Conventional electric wheelchairs that can move up and down stairs are devices that can only be used to move up and down stairs, and are not suitable for traveling in general passages. The current situation is not on the market.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved is to secure stability when going up and down the stairs, and the vehicle body is leveled so that the change in the center of gravity of the vehicle body is minimized when there is a height difference between the front and rear wheels of the wheelchair. The stairs are moved up and down so as to give a sense of security to the passengers, and the same passage as a normal electric wheelchair can be performed in the general aisle.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention suspends a front and rear wheel axle frame by a pair of left and right fixed fulcrums attached to the front and rear of a wheelchair body and a link mechanism pin-coupled thereto, and from a slide rail, a screw shaft, etc. A horizontal holding device that connects the linear moving means to the link mechanism, drives the linear moving means by an electric motor controlled by a horizontal detection sensor for keeping the vehicle body level, and moves a front wheel or a rear wheel up and down; A rotatable arm is provided at an eccentric position above the axles of the front wheel frame and the rear wheel frame, a rotating means and an electric motor for rotating the arm, a sensor for detecting a step, and a rotational position of the arm are detected. It consists of a lifting device that moves up and down the stairs while touching the step with the tip of the arm by rotating or stopping the arm by controlling the sensor That.
[0005]
Also, as a general traveling vehicle body configuration, in this embodiment, each traveling motor is provided on the left and right of the front wheel, and by operating the joystick of the operation panel attached to the armrest tip of the seat part, it is possible to move forward and backward and to the left and right motors. By changing the course by giving a difference in rotation, or by rotating the left and right motors in opposite directions, the vehicle body can be turned around the middle position of the front wheels, and casters are attached to the rear wheels. It is configured to follow freely according to the driving direction of the front wheels.
[0006]
Therefore, in normal driving, it is possible to accurately determine the target by turning the toes of the passenger in the direction of travel, and when raising or lowering the stairs, it is necessary to move up and down while facing the stairs at right angles. In addition, the configuration of the vehicle body can be easily corrected even while the stairs are moving up and down.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an elevation view of an embodiment of the electric wheelchair of the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective plan views of the embodiment of the electric wheelchair of the present invention, FIG. It is divided and displayed. 4 to 6 are schematic views showing the main part in the state where the stairs are going up and FIGS. 7 to 9 are the main parts in the state where the stairs are going down. FIG. 10 is a plan view of the operation panel.
[0008]
A seat 1a is disposed at the top of the
[0009]
In addition, two pairs of
Further, the
[0010]
In FIG. 1,
[0011]
In FIG. 3, a
[0012]
3 is provided with
[0013]
FIG. 4 shows the operating state when the stairs are raised, and ascending the first step causes a difference in height between the front wheels and the rear wheels, and the horizontal detection sensor 2g is operated to keep the
[0014]
Further, a
[0015]
The
[0016]
In FIG. 4, the
[0017]
In FIG. 5, the
[0018]
FIG. 6 shows a state where the second stage stairs has been lifted. The encoder inside the lifting motor 6 senses that the
[0019]
The rear wheel 4 is also operated by raising the step by a
[0020]
Therefore, it is possible to adjust the sensitivity setting of the horizontal detection sensor 2g and to adjust the rotation speed of the horizontal
[0021]
Although not shown in the present embodiment, in order to change the distance between the axles of the front and rear wheels, the fixed fulcrum 1e provided at the rear portion of the
[0022]
FIG. 7 shows the operating state when the stairs are lowered, and the rider presses the
[0023]
In FIG. 7, the center position of the
[0024]
FIG. 8 shows the lowering of the staircase. The front wheel descends with the tip of the
[0025]
In order to prevent the lifting / lowering motor 6 from rotating at a speed higher than the set speed in order to receive the front wheel load by the
[0026]
FIG. 9 shows the descending end state of the staircase. A descending
[0027]
In FIG. 9, when the fact that the
[0028]
FIG. 10 is a plan view of the operation panel 2. The direction of travel can be instructed by tilting the joystick 2a in the direction of the arrow. When the hand is released from the joystick 2a, it returns to the neutral position and the motor for traveling stops and brakes. Operates. When driving on a flat road, the front and
[0029]
The tips of the
[0030]
The above description is one embodiment of the present invention, and the portion for driving the link mechanism of the horizontal holding device is not limited to the screw shaft, but a combination of a chain and sprocket, a belt and a pulley, a rack and a pinion gear, etc. Can achieve the same effect.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the electric wheelchair according to the present invention has the same body size as that of a conventional electric wheelchair for traveling on a flat road, and has the added value of being able to move up and down stairs while being equivalent in terms of usability. Provide additional electric wheelchairs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an elevational view showing an embodiment of an electric wheelchair according to the present invention. FIG. 2 is a perspective plan view of the electric wheelchair shown in FIG.
3 is a perspective plan view of the electric wheelchair of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an elevational view showing an operating state.
FIG. 5 is an elevational view showing an operating state.
FIG. 6 is an elevational view showing an operating state.
FIG. 7 is an elevational view showing an operating state.
FIG. 8 is an elevational view showing an operating state.
FIG. 9 is an elevational view showing an operating state.
FIG. 10 is a plan view of the operation panel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
8b Link B
8c Link C
9a Link A
9b Link B
9c Link C
10
Claims (1)
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090602 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091201 |