JP2005098478A - Automatic braking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車椅子、買い物用の手押し車、シルバーカー、乳母車、自転車等に容易に装着でき、機械的に速度を検知し作動する自動ブレーキ装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic brake device that can be easily mounted on a wheelchair, a shopping wheelbarrow, a silver car, a baby carriage, a bicycle, etc., and mechanically detects and operates speed.
近年、社会福祉施設や病院等において、傾斜のある通路(スロープを含む)を車椅子で下りる場合に、必要以上に加速してしまい、転倒および転落する事故が増加している。また、買い物用の手押し車、シルバーカー、乳母車、自転車なども、同様な事故の発生が問題とされている。
こうした事故を防止するためには、自動的に作動する非常ブレーキを装着する必要があり、その場合、走行速度を検知するための電気的センサーを設置することが求められる。しかし電気的センサーを取付けた装置では、その調整が厄介であると共に、バッテリーや充電装置等が必要となり、ブレーキ装置が全体として大掛かりで高価なものとなる。また、充電を怠るとブレーキ装置が作動しない問題がある。 In order to prevent such an accident, it is necessary to install an emergency brake that automatically operates, and in that case, it is required to install an electrical sensor for detecting the traveling speed. However, a device with an electrical sensor is difficult to adjust and requires a battery, a charging device, etc., and the brake device as a whole becomes large and expensive. Moreover, there is a problem that the brake device does not operate if charging is neglected.
本発明はこうした点に鑑み創案されたもので、車椅子等に容易に装着でき、電気を利用しないで機械的に作動する自動ブレーキ装置を提供するものである。 The present invention has been devised in view of these points, and provides an automatic brake device that can be easily mounted on a wheelchair or the like and mechanically operates without using electricity.
本発明は、車椅子等の車輪に取付けられ、前記車輪が一定速度を超えて回転すると作動する速度検知機構と、当該速度検知機構に連動して前記車輪を制動する制動機構とで構成される自動ブレーキ装置であって、前記速度検知機構はシリンダーと、当該シリンダーの内部を往復動するピストンと、前記シリンダーと前記ピストン間で形成された空間部に閉じこめられた空気を外部に流出する通気部と、前記シリンダー内に設け前記ピストンの往復動により開閉し前記シリンダー内に空気を流入させる弁とを備え、前記車輪の回転が一定速度を超えると、車輪に設置された前記速度検知機構のピストンの自重によるシリンダー内への戻りが遅れ、前記ピストンの戻り遅れを検知した前記制動機構が前記車輪を制動することを特徴とする。 The present invention is an automatic that includes a speed detection mechanism that is attached to a wheel such as a wheelchair and that operates when the wheel rotates beyond a certain speed, and a braking mechanism that brakes the wheel in conjunction with the speed detection mechanism. In the brake device, the speed detection mechanism includes a cylinder, a piston that reciprocates inside the cylinder, and a ventilation part that flows out the air confined in a space formed between the cylinder and the piston. A valve provided in the cylinder and opened and closed by reciprocating movement of the piston to allow air to flow into the cylinder, and when the rotation of the wheel exceeds a certain speed, the piston of the speed detection mechanism installed on the wheel Return to the cylinder due to its own weight is delayed, and the braking mechanism that detects the return delay of the piston brakes the wheel.
また、本発明は、前記速度検知機構の前記通気部には流量調整器を設けて、前記シリンダーと前記ピストン間で形成される空間部に閉じこめられた空気の流出量を調整して決定されるピストン位置を検知し、前記一定速度の調整を行うことを特徴とする。 Further, the present invention is determined by providing a flow rate regulator in the ventilation portion of the speed detection mechanism and adjusting an outflow amount of air confined in a space formed between the cylinder and the piston. The piston position is detected, and the constant speed is adjusted.
更に、本発明は、前記シリンダー内に設けた前記弁は前記ピストンの往復動による前記空間部の負圧あるいは加圧により開閉することを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the valve provided in the cylinder is opened and closed by negative pressure or pressurization of the space portion by reciprocation of the piston.
更に、本発明は、前記制動機構は車輪を支持する本体に取付けられ、前記速度検知機構のピストンの位置を検知し、機械的な作動によりタイヤ部、リム部を押圧またはバンドブレーキ等を用いて、前記車輪を制動することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the braking mechanism is attached to a main body that supports a wheel, detects the position of the piston of the speed detection mechanism, and presses the tire part and the rim part by mechanical operation or uses a band brake or the like. The wheel is braked.
更に、本発明は、前記速度検知機構のピストン軸を前記車輪の半径軸に対して−90度から+90度の範囲で、望ましくは−60度から+60度の範囲で前記車輪に設置することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the piston shaft of the speed detection mechanism is installed on the wheel in a range of −90 degrees to +90 degrees, preferably in a range of −60 degrees to +60 degrees with respect to the radial axis of the wheel. Features.
更に、本発明は、前記速度検知機構を特定の車輪に設置し、前記制動機構を各車輪の近傍の車椅子本体に設置し、前記制動機構を連結器で連結し、前記制動機構を同期して作動することを特徴とする。 Further, the present invention provides that the speed detection mechanism is installed on a specific wheel, the braking mechanism is installed on a wheelchair body in the vicinity of each wheel, the braking mechanism is connected by a coupler, and the braking mechanism is synchronized. It operates.
本発明の請求項1に記載の発明に係る自動ブレーキ装置は、電気を使用しないで作動する速度検知機構と制動機構とで構成しているので、電気的調整が不要であるため車椅子買い物用の手押し車、シルバーカー、乳母車、自転車等に容易に装着することができる。また、バッテリーや充電装置等が不要であるので、自動ブレーキ装置全体を簡易な構造で信頼性が高く廉価なものとすることができる。
Since the automatic brake device according to the invention described in
さらに、車椅子等への自動ブレーキ装置の設置は、車を動かす人に安心感を与えることができ、充電等を必要としないので取扱いも容易である。また小型で軽いため車椅子等の車を動かす人に与える負担がなく、美観にも優れており、車椅子等を自動車のトランクに入れ持ち運ぶことも容易である。 Furthermore, the installation of an automatic brake device on a wheelchair or the like can give a sense of security to the person who moves the car, and does not require charging or the like, and is easy to handle. In addition, since it is small and light, there is no burden on a person who moves a vehicle such as a wheelchair, it is excellent in aesthetics, and it is easy to carry the wheelchair in a trunk of a car.
また長期間放置された車椅子をそのまま利用しても、バッテリー等が必要ないので確実に作動する。さらに、他の人が就寝中にも利用するので、通常走行時は騒音を出さない機構である事が求められているが、本発明の装置は非常に静かである。 Also, even if a wheelchair that has been left for a long time is used as it is, it does not require a battery, so it operates reliably. Furthermore, since it is used while other people are sleeping, it is required to be a mechanism that does not emit noise during normal driving, but the device of the present invention is very quiet.
また車椅子1等における車輪の左右の制動機構を同期して作動させることで、左右の車輪を同時に制動することができる。従って車椅子等を迅速かつ安全に停止させることができる。
In addition, the left and right wheels can be braked simultaneously by operating the left and right braking mechanisms of the
図1および図2を参照して本発明を説明する。本発明は車椅子1等が一定速度を超えると作動する速度検知機構10と、車椅子本体2に取付けられ、前記速度検知機構10に連動して、前記車輪3を制動する制動機構20とで構成される自動ブレーキ装置である。
The present invention will be described with reference to FIGS. The present invention includes a
前記速度検知機構10はシリンダー11と、当該シリンダー11の内部を往復動するピストン14と、前記シリンダー11内に前記ピストン14との間で形成される空間部に閉じこめられた空気を、外部に流出する通気路15に設けられた流量調整器17と、前記シリンダー11内に設け前記速度検知機構10のピストン14の往復動により開閉し、前記シリンダー11内に空気を流入させる弁12とを備える。
The
前記車椅子1が一定速度を超えた場合、車輪3の回転が速くなり、これに伴って前記速度検知機構10が前記制動機構20の設置位置に到達する時間が早くなるため、前記制動機構20の設置位置における前記ピストン14の、自重による前記シリンダー11内への戻りが遅れることになる。
When the
そのため、この時のピストン14の高さは、車椅子1が正常な速度で運行している時に比べ高い位置を維持されることになる。この突出した前記ピストン14の先端位置を、機械的に検出して前記制動機構20を作動させ前記車輪3に制動を与えることで、車椅子1の速度を一定速度以下に制御することを特徴とする。
Therefore, the height of the
本発明に係る自動ブレーキ装置について車椅子を例に取り説明する。車椅子に自動ブレーキを設置した側面図を図1に示す。この自動ブレーキ装置は、車椅子1の車輪3に取付けられる速度検知機構10と、車椅子本体2に取付けられる制動機構20とで構成される。車椅子1の速度が速くなると車輪3の回転も速くなり、一定速度を越えると速度検知機構10が速度を検知し、制動機構20に伝達することで、制動機構20が作動し、車椅子1を安全に停止することになる。なお、本実施形態における速度検知機構10は、車輪3に等間隔で二つ設けているが、その数は限定されない。
The automatic brake device according to the present invention will be described taking a wheelchair as an example. Fig. 1 shows a side view of an automatic brake installed on a wheelchair. The automatic brake device includes a
図2に自動ブレーキ装置の構成を示す。速度検知機構10は、シリンダー11とピストン14を備えている。シリンダー11は、車輪3のスポーク3bに固定した固定板19に取付けられるもので、シリンダー11の後端部に流量調整器17を介して大気と連通する通気路15を有すると共に、ピストン14は貫通路16を備え、貫通路16の出口、すなわちピストン14の後壁開口部14bに開閉が自由な弁12とピストン14の前端部に押圧部14aを有する。この弁12は、柔軟性のあるゴム、プラスチック等から構成されており、止めピン13によってピストン14の中央で固定されている。
FIG. 2 shows the configuration of the automatic brake device. The
ピストン14は、自重と遠心力によってシリンダー11内を往復動する。なお、ピストン14の移動は、シリンダー11の長孔11aに挿入した止め具18によって規制されている。また、流量調整器17は、二重円筒構造で構成されており、内部の円筒を回転させることにより通気路15の流路面積を変化させることで流量を調整している。
The
制動機構20は、車椅子本体2に固定した支持板33に取付けられており、回動体21とブレーキ片24を備える。回動体21は、略への字状で、屈曲部に設けた軸ピン23を支点として回動自在に設けられている。なお軸ピン23は支持板33に固定されている。回動体21の中央部にピストン14の押圧部14aと接触し圧力を受ける受バネ材22を有する。
The
この自動ブレーキ装置の作用について図2および図3を用いて以下説明する。図3は速度検知機構10のピストン14軸を車輪3の半径軸に沿って設置した場合を示す。当該自動ブレーキ装置を装着した車椅子1を、通常の速度で走行させている状態では、ビストン14がシリンダー11内を所定距離範囲内で往復運動をする。
The operation of this automatic brake device will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 shows a case where the
速度検知機構10が車輪3の最下部に位置したときは、ビストン14の自重等によりビストン14がシリンダー11から出ることになり、シリンダー11からビストン14は外部に最も突出した状況になる(図5(a)参照)。この状態は、車輪3が回転して、速度検知機構10が車輪3の最前部に達するまで継続されるため、ピストン14はシリンダー11から最も突出した下降限位置を維持することになる((b)参照)。
When the
その後、速度検知機構10が車輪3の上部に達する過程では、ピストン14の自重等によりシリンダー11内に挿入されるが、ピストン14に押されてシリンダー11内のピストン14との間にできる空間部の圧が上昇し、この内圧により弁12は閉じ、空間部の空気は通気路15を通り、流量調整器17で空気量が制御され排出される。
Thereafter, in the process in which the
そのためピストン14のシリンダー11内へ入る速度は制御され、シリンダー11に入るピストン14の速度が決まる。速度検知機構10が車輪3の上部に達した段階では、ピストン14は、ある程度シリンダー11内に挿入された状態になる((c)参照)。
Therefore, the speed of the
その後はピストン14の自重によるシリンダー内へピストン14が入る速度は緩やかで、速度検知機構10が車輪3の最後部に達するまでこの状態は継続される((d)参照)。その後は、ピストン14の自重等によりピストン14がシリンダー11から出る動きに変わる。
Thereafter, the speed at which the
ピストン14をシリンダー11内で自由に動かすため、シリンダー11とピストン14間の長孔11bには隙間があり、ピストン14がシリンダー11から出る時はピストン14とシリンダー11との間の空間部が負圧となり、大気が前記長孔11bの隙間を通りシリンダー11内には入リ、弁12を開き負圧である空間部に流れ込むことで、速やかにピストン14は自重等によりシリンダー11から出ることになる。そのため前記速度検知機構10が車輪3の最下部に達したときは、再びピストン14は下降限界位置まで下降していることになる((a)参照)。
In order to move the
ピストン14の押圧部14aが回動体21に固定された受バネ材22を押圧すると、前記回動体21は、その軸ピン23を支点として受バネ材22の弾力に抗して回動する。この回動により、ブレーキ片24が車輪3のタイヤ部3aに当接し、車輪3が制動され車椅子1は安全に停止する。
When the
図3の(b)、(c)から(d)間では車椅子1の移動速度が増加するに従い、ピストン14がシリンダー11に入る割合が大きくなるため、この間では、それぞれの位置で車椅子1の速度に見合ったピストン14のシリンダー11から出る高さが決まり、この高さを検知し、制動機構20に伝えることで車椅子1の速度を制御することができる。
Between (b), (c) and (d) in FIG. 3, as the moving speed of the
ブレーキ片24が車輪3のタイヤ部3aに当接したときの力は、受バネ材22の弾力を選定することで実施できる。本実施形態の制動機構20は車椅子1等が前進する場合、および後進する場合にも有効に車椅子1を制動させることができ、さらに停止した車椅子1の車輪3を少し逆転させることで、車輪3のタイヤ部3aに当接したブレーキ片24にはずれ、車椅子1の制動を容易に解除することができる特徴がある。
The force when the
図4は速度検知機構10を単独に用いて、図中に示すようにピストン14の中心軸を重心軸と会わせピストン14がシリンダー11に入る時の時間とピストン14の高さhの関係を示す。同時に、シリンダー11から排出する空気量を流量調整器17で制御した時の影響についても示す。なお、図4はピストン14がシリンダー11から最も外部へ出た位置から開始した状態を示している。流量調整器17が全閉の場合、すなわちシリンダー11からの空気流出が無い場合は、ピストン14のシリンダー11へ入ることは無くピストン14の高さhには変化が無い。
FIG. 4 shows the relationship between the time when the
その後、流量調整器17の開度を1/4、1/2と流路面積を広げると、空気の流出量が増加しピストン14がシリンダー11に入る速度が増大する。流量調整器17を全開すると最も速い速度でピストン14はシリンダー11内に入ることになる。
After that, when the opening of the
図5に車椅子1の各速度におけるピストン14の高さと速度検知機構10の車輪3上における設置位置との関係を示す。なお、制動機構20は車輪3の最上部(c点)で、制動機構20は速度検知機構10のピストン14の高さhが3cm以上で作動する場合を示している。
FIG. 5 shows the relationship between the height of the
a点ではピストン14の自重によりピストン14がシリンダー11から最も出た状態になり、この状態はb点まで維持される。b点からはピストン14の自重と遠心力の関係から徐々にピストン14がシリンダー11内に入りc点ではシリンダー11からピストン14の先端の一部が出た状態になる。ピストン14がシリンダー11に入る動きはd点付近まで継続し、その後はピストン14の自重によりピストン14とシリンダー11との間の空間部が負圧になり、ピストン14の後壁開口部14bに取付けられた弁12が開き、急速にピストン14がシリンダー11から出ることになる。
At point a, the
図6は車輪3における速度検知機構10の取付け方を示す。速度検知機構10はピストン14の自重によるシリンダー11からの出入りにより正常に起動する機構であり、本発明はピストンが車椅子の運用速度に見合って、シリンダー11内に入る時のピストンの高さが車輪3の位置により変わることに着目したものである。
FIG. 6 shows how to install the
そこで、図6の(a)で示す車輪3の車軸3cから車輪3の外周までの最短距離を示す半径軸に対して、車輪3上でピストン14の自重によりシリンダー11内に入る領域は、ピストン14の軸が−90度から+90度の範囲であり、この範囲で車輪3上に設置することになるが、望ましくは−60度から+60度の範囲である。図6の(b)には半径軸に対して+側になるように速度検知機構10のピストン14軸を設置した場合を示したが、この場合は、車椅子1が前進する時と後進する時で、ピストンが自重によりシリンダー11内に入る位置が異なる。例えば車輪3径が680mmの車椅子1の車輪3に、ピストン14軸が半径軸に対して+30度の角度になるように速度検知機構10を取付けた場合で、車椅子1が前進する場合において車椅子1を4km/時間で制動させるように設定すると、後進した場合は2km/時間で車椅子1を制動させることができる。すなわち車椅子1が前進する場合に設定された制動速度に比べ、遅い速度で速度検知機構10が検知し車椅子1が制動されるため、より安全に作動することになる。
6 (a), the region that enters the
また、本実施形態における制動機構20は、そのブレーキ片24を車輪3のタイヤ部3aに直接当接させて制動するようにしているが、本発明の制動機構20はこれに限定されず、いわゆるリムでの制動あるいはバンド式ブレーキを用いることもできる。
In addition, the
図7に車椅子1の車輪3の軸付近に設置した場合の他の実施例を示す。特に自転車など設定される制動速度が速く車輪3の径が大きい場合は、遠心力の影響を受けピストン14の自重による動きが制約されるが、本実施例は速度検知機構10を車輪3の中心部に取付けることで遠心力の影響を極力抑えることができる特徴がある。
FIG. 7 shows another embodiment when the
図7は車輪3の車軸3cにバンドブレーキ30が取付けられ、バンドブレーキ30の上に固定板19を設け速度検知機構10を設置した場合を示している。図7では速度検知機構10が2台それぞれ逆に設置した例を示しているが、これは検知時間を短くするため、すなわち車輪3が半周回転する過程で異常速度を検知する方法であり、速度検知機構10の設置台数は限定されない。
FIG. 7 shows a case where the
速度検知機構10の作動構造は実施例1と同様で、車輪3の最上部で制動機構20を作動する方式を取っている。速度検知機構10のピストン14の押圧部14aが第一回転体31の受け部31aを押圧すると、当該第一回転体31は、バネ32aの弾力に抗して押圧された方向に移動すると同時に、第一軸ピン34を支点として後部が上昇する方向に、バネ32bの弾力に抗して回転する。
The operating structure of the
この移動により、第二回転体35は第二軸ピン36を支点にして回転し、受けピン37から離脱する。離脱すると第三回転体がバネ32cに引かれ、第三軸ピン39を支点にして回転し、これに伴ってバンドブレーキ30のブレーキ引部40が引かれ、車輪3が制動され安全に停止する。
By this movement, the second
車椅子1が停止した後、制動状態を解除するには、第三回転体の解除レバー41をバネ32cの弾力に抗して押し下げ、バンドブレーキ30のブレーキ引部40を緩め、受けピン37が第二回転体35に係合させることで元の状態に復帰する。
To release the braking state after the
図8は実施例2で示した速度検知機構10と実施例1で示した制動機構20を組み合わせた構成を示す。それぞれの働きは実施例で説明した作動が実施され、この場合の制動機構20におけるブレーキ片24は、ブレードラム42に当接し、車輪3が制動され車椅子1は安全に停止させることになる。
FIG. 8 shows a configuration in which the
なお、速度検知機構10を車椅子1の一方の車輪3に設置し、制動機構20のみを車椅子本体2の左右両側に取付け、左右の回動体21同士を連結器で連結し、左右の制動機構20を同期して作動させることもできる。この場合、一つの速度検知機構10で、車椅子1の左右に設けた二つの制動機構20を作動させることができるので、左右の車輪3を同時に制動することにより、車椅子1を、さらに安全かつ迅速に停止させることができる。
The
本発明に係る自動ブレーキ装置は、車椅子1の他に、乳母車、子供用三輪車、歩行補助具、自転車、手押し車、老人歩行補助者(シルバーカー)等にも装着することができる。
In addition to the
1 車椅子
2 車椅子本体
3 車輪
3a タイヤ部
3b スポーク
3c 車軸
10 速度検知機構
11 シリンダー
11b 長孔
12 弁
13 止めピン
14 ピストン
14a 押圧部
14b 後壁開口部
15 通気路
16 貫通路
17 流量調整器
18 止め具
19 固定板
20 制動機構
21 回動体
22 受バネ材
23 軸ピン
24 ブレーキ片
30 バンドブレーキ
31 第一回転体
31a 受け部
32a、32b、32c バネ
33 支持板
34 第一軸ピン
35 第二回転体
36 第二軸ピン
37 受けピン
38 第三回転体
39 第三軸ピン
40 ブレーキ引部
41 解除レバー
42 ブレーキドラム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記速度検知機構はシリンダーと、当該シリンダーの内部を往復動するピストンと、前記シリンダーと前記ピストン間で形成された空間部に閉じこめられた空気を外部に流出する通気部と、前記シリンダー内に設け前記ピストンの往復動により開閉し前記シリンダー内に空気を流入させる弁とを備え、前記車輪の回転が一定速度を超えると、車輪に設置された前記速度検知機構のピストンの自重によるシリンダー内への戻りが遅れ、前記ピストンの戻り遅れを検知した前記制動機構が前記車輪を制動し速度を前記一定速度以下に制御することを特徴とする自動ブレーキ装置。 It is an automatic brake device that is attached to a wheel of a wheelchair or the like and is configured by a speed detection mechanism that operates when the wheel rotates beyond a certain speed and a braking mechanism that brakes the wheel in conjunction with the speed detection mechanism. And
The speed detection mechanism is provided in the cylinder, a piston that reciprocates inside the cylinder, a ventilation part that flows out the air confined in a space formed between the cylinder and the piston, and the cylinder. A valve that opens and closes by reciprocating movement of the piston and allows air to flow into the cylinder, and when the rotation of the wheel exceeds a certain speed, the speed detection mechanism installed on the wheel moves into the cylinder by its own weight. An automatic brake device, wherein a return is delayed and the braking mechanism that detects a return delay of the piston brakes the wheel and controls the speed to be equal to or less than the constant speed.
Priority Applications (1)
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JP2003408967A JP2005098478A (en) | 2003-08-25 | 2003-12-08 | Automatic braking device |
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Country | Link |
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- 2003-12-08 JP JP2003408967A patent/JP2005098478A/en active Pending
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