JP2004097273A - Vertically moving device for electric wheelchair - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動車椅子用昇降装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車椅子利用者が電動車椅子に乗った状態で運転可能な車両が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。この車両は、車両側部開口に乗降用スロープを備え、車椅子利用者が介助無しで乗り降りすることができる。
【0003】
通常、車両に電動車椅子のまま乗り込むと、車椅子利用者の頭の位置が高くなりすぎて運転に支障を来す虞があるため、車椅子側でシートクッション、すなわち座面の高さを調整する必要がある。
【0004】
従来、高さ調整機能を備えた電動車椅子としては、支柱とボールねじとを利用したものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
一方、電動でない車椅子においても、Xリンクとリンクを伸縮させるハンドルを用いた昇降機構を備えたものがある(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−190601号(2〜4ページ、図1)
【特許文献2】
特開2001−346832号(4ページ、図5)
【非特許文献1】
JOY−VAN全国キャラバン「地域生活の新たな支援システムの研究」、[平成14年9月2日検索]インターネット
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうち支柱とボールねじとを用いた前者にあっては、装置の大型化と重量増を伴うため、車両に乗り込むタイプの電動車椅子としては不適である。
【0008】
一方、Xリンクを用いた後者にあっては、手動でハンドルを回して座面を調整しなければならず、しかも車椅子が電動式ではないため、介助者無しでの使用は困難である。
【0009】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、軽量かつコンパクトで、しかもリフト時にほぼ一定のリフト力が得られて違和感を与えない電動車椅子用昇降装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明請求項1に記載の電動車椅子用昇降装置では、シートクッションと電動車椅子本体との間に設けられ、Xリンク機構によりシートクッションを昇降させる電動車椅子用昇降装置において、前記Xリンク機構の一方の案内溝に沿って水平方向に延在するねじ軸と、このねじ軸と螺合し、前記案内溝を摺動するリンク可動端を回動自在に支持するナットと、前記ねじ軸を周方向へ回転させる駆動モータと、前記シートクッションと電動車椅子本体との間に位置し、シートクッションを上方へ付勢するコイルスプリングと、を設けたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の電動車椅子用昇降装置において、前記シートクッション下限位置で駆動モータとコイルスプリングとによりシートクッションに作用するトータルリフト力と、シートクッション上限位置でのトータルリフト力とを同一となるようにコイルスプリングのばね特性を設定したことを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】
請求項1に記載の電動車椅子用昇降装置では、Xリンクを縮小させシートクッションが下限位置にある状態から、駆動モータによりねじ軸を回転させると、このねじ軸と螺合するナットに対して案内溝の方向へ推力が働く。そして、この推力の垂直上方成分と、コイルスプリングの反力とが、シートクッションを上昇させるリフト力となる。
【0013】
ここで、駆動モータからXリンクに作用する垂直上方成分Mは、Xリンクの効率をη、駆動モータによるナットの推力をP、ねじ軸とXリンクとのなす角度をθとすると、下式で表される。
M=η×P×tanθ
よって、Xリンクによるリフト力は、シートクッションが下限位置に近いほど(θが小さいほど)小さく、Xリンクが伸長しシートクッションが上限位置に近づくに従って(θが大きいほど)大きくなる特性を有している。
【0014】
一方、コイルスプリングの反力Sは、ばね定数をk、コイルスプリングのたわみをδとすると、下式で表される。
S=k×δ
よって、コイルスプリングによるリフト力は、シートクッションが下限位置に近いほど(δがおおきいほど)大きく、シートクッションが上限位置に近づくに従って(δが小さいほど)小さくなるという特性を有している。
【0015】
すなわち、本発明では、モータ駆動によるXリンクおよびコイルスプリングという相反するリフト特性を有する機構を組み合わせてシートクッションの昇降を行うこととしたため、モータにより駆動するXリンクのみを用いた昇降装置と比較して、リフト力のバラツキを小さく抑えることができ、車椅子利用者に違和感を与えることがない。
【0016】
また、ねじ軸をXリンク機構の一方の案内溝に沿って水平方向に延在しているため、支柱とボールねじとを上下方向に配設した従来技術に比して場所を取らず、コンパクト化と軽量化を図ることができる。
【0017】
請求項2に記載の電動車椅子用昇降装置では、シートクッション下限位置と上限位置とでトータルリフト力が同一となるように設定したため、図4の特性図に示すように、シートクッションの昇降範囲全域に亘ってトータルリフト力をほぼ一定に保つことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の昇降装置を適用した電動車椅子を示す側面図である。
図において、電動車椅子1は、2の電動車椅子本体、3の駆動輪、4のキャスタ、5のフットレストおよび6の昇降装置を主要な構成としている。
【0019】
前記電動車椅子本体2は、シートクッション21、シートバック22、アームレスト23、車椅子操作部24、シート昇降操作部25から構成されている。
【0020】
電動車椅子1は、シートクッション21、シートバック22、アームレスト23、フットレスト5により人が座る部分を構成し、さらに、図外の駆動装置により駆動する駆動輪3を、後部の左右に設けている。この駆動輪3の駆動装置は停止時に駆動輪3がフリーとならないようブレーキが掛かるものとする。また、電動車椅子1の前部には駆動輪3よりも小径なキャスタ4を左右に設けている。
【0021】
次に、昇降装置6の構造について説明する。
図2は、昇降装置6の構造を示す側面図であり、この昇降装置6は、下部フレーム61、上部フレーム62、Xリンク体63、ねじ軸64、ナット65、駆動モータ66およびコイルスプリング67から構成されている。
【0022】
前記下部フレーム61は、昇降装置本体2の上部に固定され、その左右前側には車椅子本体2の前後方向に長いガイド穴61aが形成されている。
【0023】
前記上部フレーム62は、シートクッション21の下部に固定され、その左右前側には前記ガイド穴61aよりも長いガイド穴62aが形成されている。
【0024】
前記Xリンク体63は、車椅子本体2の左右に設けられ、中央部で相対回転可能に連結された2つのリンク63a,63bから構成されている。リンク63aの上端は上部フレーム62と回動可能に軸支され、他端はガイド穴61aに前後方向摺動可能に設けられたスライダ68aに回動自在に連結されている。
【0025】
リンク63bの上端はガイド穴62aに前後方向摺動可能に設けられたスライダ68bに回動自在に連結され、他端は下部フレーム61に回動自在に軸支されている。
【0026】
前記ねじ軸64は、ガイド穴62aの方向に沿って水平方向に設けられている。このねじ軸64は、図外のバッテリにより駆動する駆動モータ66により回転し、ナット65をねじ軸64の軸方向へ移動させる。前記ナット65は、スライダ68bに回動自在に支持されている。
【0027】
前記コイルスプリング67は、下部フレーム61と上部フレーム62との間に設けられ、上部フレーム62を上方へ付勢している。
【0028】
次に、作用を説明する。
図2のシートクッション21が下限位置にある状態において、駆動モータ66が駆動していないときには、シートクッション21にはコイルスプリング67の反力Sのみがシートクッション21を上昇させるリフト力として作用している。
【0029】
駆動モータ66を駆動してねじ軸64を回転させると、ナット65が後方(図中右側)へ移動する。このとき、ナット65の推力をPとすると、推力Pの垂直上方成分Mは、下式(1)により表される。
M=η×P×tanθ ...(1)
なお、ηはXリンク体63の効率、θはねじ軸64とリンク63bとがなす角度である。
【0030】
また、コイルスプリング67の反力をSとすると、反力Sは下式(2)で表される。
S=k×δ ...(2)
なお、kはばね定数、δはたわみである。
【0031】
よって、シートクッション21が下限位置にあるときには、θが小さくδが大きいため、推力Pの垂直上方成分Mは小さく、反対にコイルスプリング67の反力Sは大きくなっている。
【0032】
図3は、シートクッション21が上限位置にある状態を示す昇降装置の側面図であり、このとき、θは大きくδは小さくなるため、推力Pの垂直上方成分Mは大きく、反対にコイルスプリング67の反力は小さくなる。
【0033】
ここで、昇降装置6によるリフト力の特性を図4に基づいて説明する。
上述したとおり、θの角度により変化する推力Pの垂直上方成分Mは、シート下限位置で最小、シート上限位置で最大となる二次曲線で表される。一方、コイルスプリング67の反力Sは、シート下限位置で最大、シート上限位置で最小となる一次関数で表される。そして、図に示すように、シート下限位置におけるトータルリフト力とシート上限位置におけるトータルリフト力とが同一となるようにコイルスプリング67のばね特性が設定されている。よって、垂直上方成分Mと反力Sとを合わせたトータルのリフト量は、シート下限位置からシート上限位置に亘ってほぼ一定となる。
【0034】
次に、効果を説明する。
本実施の形態の電動車椅子にあっては、相反するリフト特性を有する駆動モータ66により伸縮するXリンク体63とコイルスプリング67とを用いて昇降装置6を構成したため、トータルのリフト力がほぼ一定となり、シートクッション21の昇降時に車椅子利用者に違和感を与えることがない。
【0035】
また、ねじ軸64をガイド穴62aの方向に沿って水平方向に延在しているため、支柱とボールねじとを上下方向に配設した従来技術に比して場所を取らず、コンパクト化と軽量化を図ることができる。
【0036】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【0037】
例えば、本実施の形態では、Xリンク機構のリンクを摺動させるガイド穴を上部フレームと下部フレームにそれぞれ1つずつ設けた例を示したが、上部または下部フレームの一方に2つのガイド穴を設けた構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態の電動車椅子の側面図である。
【図2】昇降装置の側面図である。
【図3】シートクッションが上限位置にある状態を示す昇降装置の側面図である。
【図4】昇降装置のリフト力を示す特性図である。
【符号の説明】
1 電動車椅子
2 電動車椅子本体
21 シートクッション
22 シートバック
23 アームレスト
24 車椅子操作部
25 シート昇降操作部
3 駆動輪
4 キャスタ
5 フットレスト
6 昇降装置
61 下部フレーム
61a ガイド穴
62 上部フレーム
62a ガイド穴
63 Xリンク体
63a リンク
63b リンク
64 ねじ軸
65 ナット
66 駆動モータ
67 コイルスプリング
68a スライダ
68b スライダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of lifting devices for electric wheelchairs.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a vehicle that can be driven while a wheelchair user is on an electric wheelchair has been known (for example, see Non-Patent Document 1). This vehicle is provided with a ramp for getting on and off at the side opening of the vehicle, and a wheelchair user can get on and off without assistance.
[0003]
Normally, if you ride an electric wheelchair in a vehicle, the position of the wheelchair user's head may become too high, which may hinder driving, so it is necessary to adjust the height of the seat cushion, that is, the seating surface on the wheelchair side. There is.
[0004]
Conventionally, as an electric wheelchair provided with a height adjusting function, there is one using a support and a ball screw (for example, refer to Patent Document 1).
[0005]
On the other hand, some non-electric wheelchairs are provided with an elevating mechanism using an X link and a handle for expanding and contracting the link (see, for example, Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-190601 (2-4 pages, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-346832 A (page 4, FIG. 5)
[Non-Patent Document 1]
JOY-VAN National Caravan “Research on New Support System for Local Life”, [September 2, 2002 search] Internet [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former using the column and the ball screw among the above-mentioned prior arts is unsuitable as an electric wheelchair of a type that gets into a vehicle because the apparatus is increased in size and weight.
[0008]
On the other hand, in the latter case using the X-link, the seat must be adjusted manually by turning the handle, and the wheelchair is not electrically operated, so that it is difficult to use without an assistant.
[0009]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and its object is to provide a lifting device for an electric wheelchair that is lightweight and compact, and that does not give a sense of incongruity when a substantially constant lifting force is obtained during lifting. There is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electric wheelchair lifting apparatus according to claim 1 of the present invention is provided between the seat cushion and the electric wheelchair main body, and lifts and lowers the seat cushion by the X-link mechanism. The screw shaft extending in the horizontal direction along one guide groove of the X link mechanism, and a nut that is rotatably engaged with the screw shaft and that slides on the guide groove and rotatably supports the link movable end. And a drive motor that rotates the screw shaft in the circumferential direction, and a coil spring that is positioned between the seat cushion and the electric wheelchair body and biases the seat cushion upward.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the lifting device for an electric wheelchair according to the first aspect, the total lift force acting on the seat cushion by the drive motor and the coil spring at the seat cushion lower limit position, and the seat cushion upper limit position. The spring characteristics of the coil spring are set so that the total lift force is the same.
[0012]
【The invention's effect】
In the lifting device for an electric wheelchair according to claim 1, when the screw shaft is rotated by the drive motor from the state in which the X link is reduced and the seat cushion is in the lower limit position, the guide is guided to the nut screwed with the screw shaft. Thrust works in the direction of the groove. The vertical upward component of this thrust and the reaction force of the coil spring become the lift force that raises the seat cushion.
[0013]
Here, the vertical upper component M acting on the X link from the drive motor is expressed by the following equation, where η is the efficiency of the X link, P is the thrust of the nut by the drive motor, and θ is the angle between the screw shaft and the X link. expressed.
M = η × P × tan θ
Therefore, the lift force by the X link has a characteristic that the smaller the seat cushion is closer to the lower limit position (the smaller θ is), the smaller the lift force is, and the larger the X link is extended and the seat cushion approaches the upper limit position (the larger θ is). ing.
[0014]
On the other hand, the reaction force S of the coil spring is expressed by the following equation, where k is the spring constant and δ is the deflection of the coil spring.
S = k × δ
Therefore, the lift force by the coil spring has a characteristic that it becomes larger as the seat cushion is closer to the lower limit position (as δ is larger) and becomes smaller as the seat cushion is closer to the upper limit position (when δ is smaller).
[0015]
That is, in the present invention, the seat cushion is lifted and lowered by combining the mechanisms having the opposite lift characteristics of the X link and the coil spring driven by the motor, so that it is compared with the lifting device using only the X link driven by the motor. Thus, the variation in lift force can be kept small, and the wheelchair user does not feel uncomfortable.
[0016]
In addition, since the screw shaft extends horizontally along one guide groove of the X-link mechanism, it takes up less space and is compact compared to the conventional technology in which the pillars and ball screws are arranged vertically. And weight reduction can be achieved.
[0017]
In the lifting device for an electric wheelchair according to
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing an electric wheelchair to which the lifting device of the present invention is applied.
In the figure, the electric wheelchair 1 is mainly composed of 2 electric wheelchair bodies, 3 drive wheels, 4 casters, 5 footrests, and 6 lifting devices.
[0019]
The
[0020]
The electric wheelchair 1 constitutes a part where a person sits by a
[0021]
Next, the structure of the
FIG. 2 is a side view showing the structure of the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The X link body 63 is provided on the left and right sides of the
[0025]
The upper end of the link 63b is rotatably connected to a
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
Next, the operation will be described.
2, when the
[0029]
When the
M = η × P × tan θ. . . (1)
In addition, η is the efficiency of the X link body 63, and θ is an angle formed by the
[0030]
If the reaction force of the
S = k × δ. . . (2)
Here, k is a spring constant and δ is a deflection.
[0031]
Therefore, when the
[0032]
FIG. 3 is a side view of the lifting device showing a state in which the
[0033]
Here, the characteristics of the lift force by the
As described above, the vertical upward component M of the thrust P that changes depending on the angle θ is represented by a quadratic curve that is minimum at the seat lower limit position and maximum at the seat upper limit position. On the other hand, the reaction force S of the
[0034]
Next, the effect will be described.
In the electric wheelchair according to the present embodiment, since the elevating
[0035]
In addition, since the
[0036]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of the present invention is not limited to the present embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the invention, Included in the invention.
[0037]
For example, in the present embodiment, an example is shown in which one guide hole for sliding the link of the X link mechanism is provided in each of the upper frame and the lower frame, but two guide holes are provided in one of the upper or lower frame. It is good also as the provided structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an electric wheelchair according to an embodiment.
FIG. 2 is a side view of the lifting device.
FIG. 3 is a side view of the lifting device showing a state in which the seat cushion is in an upper limit position.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing lift force of the lifting device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記Xリンク機構の一方の案内溝に沿って水平方向に延在するねじ軸と、
このねじ軸と螺合し、前記案内溝を摺動するリンク可動端を回動自在に支持するナットと、
前記ねじ軸を周方向へ回転させる駆動モータと、
前記シートクッションと電動車椅子本体との間に位置し、シートクッションを上方へ付勢するコイルスプリングと、
を設けたことを特徴とする電動車椅子用昇降装置。In the lifting device for an electric wheelchair that is provided between the seat cushion and the electric wheelchair body and raises and lowers the seat cushion by an X link mechanism,
A screw shaft extending horizontally along one guide groove of the X link mechanism;
A nut that is threadably engaged with the screw shaft and rotatably supports a link movable end that slides in the guide groove;
A drive motor for rotating the screw shaft in the circumferential direction;
A coil spring located between the seat cushion and the electric wheelchair body, and biasing the seat cushion upward;
A lifting device for an electric wheelchair characterized by comprising:
前記シートクッション下限位置で駆動モータとコイルスプリングとによりシートクッションに作用するトータルリフト力と、シートクッション上限位置でのトータルリフト力とを同一となるようにコイルスプリングのばね特性を設定したことを特徴とする電動車椅子昇降装置。The lifting device for an electric wheelchair according to claim 1,
The spring characteristic of the coil spring is set so that the total lift force acting on the seat cushion by the drive motor and the coil spring at the seat cushion lower limit position is the same as the total lift force at the seat cushion upper limit position. Electric wheelchair lifting device.
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