JP2006081849A - 補助車輪連結機構及び車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】車椅子利用者の操作負担を軽減し、エネルギー効率を改善できる補助車輪連結機構を提供する。
【解決手段】フレーム本体５に支持され、電動機及び発電機としての機能を併せ持つ電動モータ６を内蔵する補助車輪２と、電動モータ６が発電機として機能したとき該発電機からの電力を貯蔵する蓄電装置７と、車椅子のフレームに着脱自在に連結する着脱機１０を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車椅子に着脱可能に設けられる補助車輪連結機構及び該補助車輪連結機構を用いて介助者が押して使用することができ或いは利用者が自走することが可能な車椅子に関する。

介護用、医療用に用いられる車椅子は、介助者が手動で押して歩くものが多いが、電動モータが一体に組み付けられて、充電可能なバッテリーを搭載して利用者が自ら操作して自走可能な電動車椅子が提案されている。電動車椅子の場合、バッテリーの充電は外部電源からの給電だけに依存しており、バッテリーの充電間隔もバッテリー性能に依存するところが大きい。老人ホームや介護施設で利用される電動車椅子は利用者が比較的健常であるため、車椅子の動作時間が長くバッテリーの充電作業が頻繁に必要になり易い。このため介助者の充電作業負担を軽減するため、床面に給電用導体を敷設しておき、蓄電装置に接続する接触ブラシを摺接させて随時給電を行う電動車椅子が提案されている（特許文献１）。
特開２００３−５２７６１号公報

しかしながら、接触ブラシを通じて走行面に敷設された給電用導体からバッテリー充電する方法では、給電用導体が敷設可能な範囲内でしかバッテリーの充電ができない。たとえば屋外での充電は不可能であり行動範囲が制約される。また、車椅子利用者の行動範囲拡大に伴い、全ての場合に電動モータを駆動して移動するのは、エネルギー効率が良くない。また、電動モータ、バッテリーなどの駆動源が車椅子に組付け固定されていて重量が嵩むため、平坦な床面を移動する場合のような手動だけで操作できる場合でも利用者に過度の操作負担がかかる。また、電動車椅子を車に乗せて移動する場合にも、電動車椅子は嵩張るため収納スペースがなく利用できる車は大型車に限られ、重量が大きくなるため可搬性が悪いといった不都合さがあった。

本願発明の目的は、上述した従来の課題を解決し、車椅子利用者の操作負担を軽減し、エネルギー効率を改善できる補助車輪連結機構及び該補助車輪連結機構を用いて操作性、可搬性を向上させた車椅子を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る補助車輪連結機構は以下の構成を備える、
車椅子の走行を補助する補助車輪連結機構において、フレーム本体に支持され、電動機及び発電機としての機能を併せ持つ電動モータを内蔵する補助車輪と、前記電動モータが発電機として機能したとき該発電機からの電力を蓄電する蓄電装置と、車椅子のフレームに着脱自在に連結する着脱機を具備することを特徴とする。
具体的には、 補助車輪機構にはモータ制御回路が設けられており、補助車輪の操舵角を変化させる操作部が接続されていることを特徴とする。
また、補助車輪の車軸をベースとするリフトが設けられており、補助車輪連結機構が着脱機を通じて車椅子の前フレームに連結されると、リフトにより車椅子の前輪を走行面から離間させるようにしても良い。この場合、リフトは、フレーム本体に連繋するリンク機構、リンク機構を作動させるリフトモータを具備することを特徴とする。
また、補助車輪連結機構は車椅子の後フレームに車椅子の前車輪を走行面から離間させ、フレーム本体のサドルに乗ってペダル回転操作により補助車輪を回転可能に連結されることを特徴とする。
また、車椅子に連結されるフロントフォークと、該フロントフォークに回転可能に支持される補助車輪と、該補助車輪に設けられる電動モータで発生した電力を蓄電する蓄電装置と、フロントフォークに連結される操作ハンドルと、着脱機とフロントフォークを接続し、車椅子の前フレームに当該車椅子の前輪を走行面から離間させて接続する接続フレームを具備することを特徴とする。
この場合、フロントフォークには、操作ハンドル側及び補助車輪側に回転可能に軸支されたギアどうしが無端状のチェーンにより連結されていることを特徴とする。
また、接続フレームは湾曲フレームであり、スライドパックにより湾曲フレームを撓ませて車椅子の前車輪を走行面から離間させること特徴とする。
或いは、接続フレームは、スライドパックにより接続フレームの傾きを変えて車椅子の前車輪を走行面から離間させること特徴とする。
更には車椅子において、上述した補助車輪連結機構を具備したことを特徴とする。

車椅子の車輪と共に車椅子の走行を補助し、電動機及び発電機としての機能を併せ持つ電動モータを内蔵する補助車輪と、前記電動モータが発電機として機能したとき該発電機からの電力を貯蔵する蓄電装置を設けたので、走行中にも蓄電装置に充電できるため省エネになると共に、外部電源による蓄電装置への充電間隔を長くして作業負担を軽減することができる。
また、車椅子のフレームに着脱機を通じて着脱自在に連結することにより、平坦な床面を移動する場合のような手動だけで操作できる場合には取り外し、坂道などの傾斜面を走行する場合には、電動モータの動力を補助的に利用することで、利用者や介助者に過度の操作負担を強いることがなく、操作性が向上する。また、車椅子を車に乗せて移動する場合にも、車椅子から補助車輪連結機構を外すことにより、収納スペースが削減でき、分解により軽量化できるため可搬性が向上する。また、介助者の利用形態に応じて着脱機を通じて車椅子の前後フレームのいずれにも連結できるので利便性が良い。
また、車椅子の前フレームに着脱機を通じて補助車輪連結機構が連結されると、車椅子の前車輪を走行面より離間させるので車椅子の走行における操舵性が向上し、補助車輪を車椅子の前車輪に置き換えて使用するので、車椅子の前輪を傷めることなく走行することができる。
また、補助車輪と、当該補助車輪に設けられる電動モータで発生した電力を蓄電する蓄電装置と操作ハンドルを具備するフロントフォークを車椅子の前フレームに当該車椅子の前輪を走行面から離間させて連結する場合には、車椅子利用者が自ら操作ハンドルを操作して自走することができ、バッテリー充電間隔が広がることにより健常者に近い利用者の行動範囲が広がり、スポーツ感覚で車椅子を利用することができ、利用者の多様なニーズを満たすことができる。
車椅子に連結する着脱機をフロントフォークと連結する接続フレームは、スライドパックにより接続フレームの傾きを変えたまま車椅子の前車輪を走行面から離間させることができるので、簡単な機構で車椅子の傾きを変えて補助車輪連結機構と連結することができる。

車椅子の走行を補助する補助車輪連結機構の実施形態について図面を参照して説明する。
[第１実施例]
以下、図１乃至図３を参照して補助車輪連結機構の構成について説明する。
図１（ａ）（ｂ）において、補助車輪連結機構１は、以下の構成を有する。補助車輪２は車軸３の両端をフォーク部４に回転可能に支持されている。フォーク部４は、フレーム本体５に内蔵される走行方向を変えるためのステアリングモータの軸（図示せず）に取付けられている。補助車輪２には車椅子の車輪と共に車椅子の走行を補助し、電動機及び発電機としての機能を併せ持つ電動モータ６が内蔵されている。即ち、電動モータ６は車軸３と同軸に設けられている。この電動モータ６は、人力の補助用駆動源として機能するほか、人力がモータ駆動力を上回る坂道やブレーキをかける状態になると発電機として機能する。フレーム本体５には蓄電装置７が設けられている。蓄電装置７は、電動モータ６で発電した電力を蓄電する。

また、フレーム本体５には、車椅子８の後フレーム９（図２参照）に着脱自在に連結する着脱機１０が設けられている。また、フレーム本体５に設けられる制御系には、補助車輪２の駆動を操作する操作部（ジョイスティック）１１が電気的に接続される。更には、フレーム本体５には、補助車輪２の回転駆動にブレーキを加えるブレーキレバー１２からのワイヤが接続される。補助車輪連結機構１は一輪であるため、スタンド１３を設置面に立設してフレーム本体５を支持するようになっている。スタンド１３は、補助車輪連結機構１が着脱機１０を通じて車椅子に連結されるまでフレーム本体５を支持し、連結後は取り外されるか或いは後方にはね上げられる。

ここで着脱機１０の構成を図２（ａ）（ｂ）に示す。取付板１４にはハンドルレバー１５が回転軸１６を中心に回転自在に設けられている。回転軸１６を両側で支持する起立壁１７には、車椅子の後フレーム９を挟み込むことが可能なクランプ（凹部）１８ａが形成されている。また、起立壁１７のクランプ１８ａと反対側にはハンドルレバー１５の回転範囲を規制するストッパー１９が設けられている。ハンドルレバー１５の中途部には軸２０が設けられており、軸２０には調整ボルト２１の一端が回動自在に連繋している。調整ボルト２１の他端にはクランプ（凹部）１８ｂが設けられている。ハンドルレバー１５を矢印Ｂ方向へ回転させて、クランプ１８ａと１８ｂとの間に車椅子の後フレーム９が位置する状態でハンドルレバー１５を矢印Ａ方向へ回転すると後フレーム９がクランプ１８ａ、１８ｂ間で挟み込まれる。取付板１４には戻りレバー２２が回転軸２３を中心に回動可能に設けられている。戻りレバー２２は、ねじりコイルバネ２４により矢印Ｃ方向へ常時付勢されて起立している。戻りレバー２２の付勢方向側面には係止部（段差部）２５が形成されている。ハンドルレバー１５には開口部２６が形成されており、該レバー１５を矢印Ａ方向へ回転させると戻りレバー２２が開口部２６を挿通する。そして、ハンドルレバー１５がストッパー１９に突き当たるまで回転させると、戻りレバー２２の矢印Ｃ方向への付勢により係止部２５が開口部２６の端縁部に係止してハンドルレバー１５の矢印Ｂ方向への戻りを抑えてクランプ状態が維持されるようになっている。調整ボルト２１は、後フレーム９の太さに応じてボルトを所定方向へ回すことでクランプ１８ｂの位置を変更できるようになっている。尚、クランプ１８ａ、１８ｂのクランプ面には適度の弾性を持つ弾性体が張り合わせあっても良い。

次に、電動モータ６の構造について図３を参照して説明する。車軸３には円盤部２７ａが形成された支持板２７が一体に組み付けられる。この円盤部２７ａの外周側には巻線２８が巻き回された固定子鉄心２９が組み付けられて固定子が形成される。車軸３の周囲には第１の継手３１ａがベアリング８７を介して回転自在に嵌め込まれている。この第１の継手３１ａの外周には、撓み継手３２及びギア６３ｂが嵌め込まれている。ギア６３ｂには後述する実施例で説明するチェーンが掛けられるようになっている。また、第１の継手３１ａには連結板８８を介してカップ状の第２の継手３１ｂが一体に連繋している。第２の継手３１ｂの固定子鉄心２９に対向する内周面には磁石３０が組み付けられている。第２の継手３１ｂには蓋体３１ｃが一体に組み付けられて回転子が形成される。蓋体３１ｃは支持体２７の外周にベアリング８７を介して回転自在に嵌め込まれている。第２の継手３１ｂは、補助車輪２の内周面に挟圧されて嵌め込まれている。第１の継手３１ａは人力により回転力が伝わる入力軸を形成し、第２の継手３１ｂはモータ出力が加わる出力軸を形成している。撓み継手３２は、第１、第２の継手３１ａ、３１ｂ間の回転トルクの差を吸収するよう設けられる。

また、第１、第２の継手３１ａ、３１ｂのラジアル方向に対向する部位には磁石３３ａ、３３ｂが取り付けられている。磁石３３ａ、３３ｂとスラスト方向で対向する円盤部２７ａにはホール素子３４ａ、３４ｂが各々配設されている。これらの磁石３３ａとホール素子３４ａとは車椅子３５(図６参照)を人力で回転駆動させる人力駆動力を検出し、磁石３３ｂとホール素子３４ｂはモータ駆動力を検出し、後述する制御系において各検出信号を使用して回転トルクを算出し、モータ制御回路にて電動モータ６を駆動制御するようになっている。

図４はアシスト式制御の場合の制御系のブロック図である。即ち、人力駆動力と電動モータ６の駆動力により車椅子３５(図６参照)を駆動させる場合の制御系である。位置検出部３６ａは人力駆動力の入力軸(第１の継手３１ａ)で、位置検出部３６ｂは人力駆動力とモータ駆動力の合力を出力軸(第２の継手３１ｂ)にて各々位相角度を検出している。従って、人力駆動力があれば位置検出部３６ａと位置検出部３６ｂの検出角度間には位相ずれΔθが生じ、位相ずれ検出器３７で検出される。この位相ずれΔθを用いて、人力トルク演算器３８で人力トルクを演算する。一方、速度検出器３９で検出された走行速度を用いて比率計算器４０にてアシスト比が求められ、このアシスト比と人力トルクを掛け算器４１で掛け合わせ、その結果が電動モータ６のアシストトルクとしてモータ制御回路４２に供給され、電動モータ６の駆動が制御される。また、モータ制御回路４２では走行速度を監視しており、下り坂走行時、規定速度を越えた時またはブレーキを掛けたときに、回生制動運転により速度を制限内に収め安全を確保すると同時に、発生した電力（回生エネルギー）を蓄電装置７に蓄える。

図５は自走式制御の場合の制御系のブロック図である。即ち、人力による駆動力は期待せず、電動モータ６の駆動力により車椅子３５(図６参照)を走行させるときの制御系である。ジョイスティック式設定器４３では、スティックの倒れ角度により前進又は後進の走行トルクおよび左右旋回のためステアリング角度が出力される。出力された走行トルクはトルク指令変換器４４を経てモータ制御回路４２に供給され、電動モータ６が速度制御される。一方、ステアリング角度出力はステアリング切角変換器４５を経て、モータ制御回路４６に供給され、ステアリングモータ４７を制御する。ステアリングモータ４７の切角はステアリング切角検出器４８にて検出され、モータ制御回路４７にフィードバックされて適正なステアリング切角になるよう制御される。また、モータ制御回路４２では走行速度を監視しており、下り坂走行時、規定速度を越えた時またはブレーキを掛けたときに、回生制動運転により速度を制限内に収め安全を確保すると同時に、発生した電力（回生エネルギー）を蓄電装置７に蓄える。

ここで、図２及び図６を参照して車椅子３５に補助車輪連結機構１を連結する作業について説明する。図２（ａ）においてハンドルレバー１５を矢印Ｂ方向回転させてクランプ１８ｂのロックが解除されている状態で、クランプ１８ａとクランプ１８ｂの間に車椅子３５の左右の後フレーム９を入れ、ハンドルレバー１５を矢印Ａ方向に倒す。これにより、車椅子３５の後フレーム９がクランプ１８ａとクランプ１８ｂによりクランプされ、車椅子３５と補助車輪機構１が連結される。戻りレバー２２は捩じりコイルバネ２４により矢印Ｃ方向に常時付勢されており、クランプ時はハンドルレバー１５を係止部２５にて抑えることにより、振動などでハンドルレバー１５が開放状態になることを防止する。

図６において、着脱機１０により車椅子３５と補助車輪機構１を連結した後、ジョイスティック１１、ブレーキレバー１２を所定の場所に取り付け、図１に示す補助車輪機構１のスタンド１３の支持を解除すれば車椅子３５を走行できる状態になる。図６において、補助車輪２は、車椅子３５の後車輪４９の間に配置されるよう補助車輪機構１が連結される。尚、本実施例においては、車椅子３５の前車輪５０が走行面に接地されていても走行の障害にならないので、前車輪５０を走行面から離間させるための機構は不要である。

車椅子３５は、介助者がハンドル５１を握って後方から押して利用することもできるが、利用者が自らジョイスティック１１を操作して走行させることもできる。補助車輪機構１の補助車輪２に設けられた電動モータ６は回生モータであり、通常走行する際には蓄電装置７から電力を供給されてモータ制御回路４２により駆動制御され車椅子３５を走行させ或いは走行を補助する。また、補助車輪２に外部から加えられる逆入力、例えば下り坂の加速時或いはブレーキ操作による減速時は発電機として機能し、発電された電力は蓄電装置７に蓄電される。

[第２実施例]
次に補助車輪連結機構の第２実施例について、図７乃至図９を参照して説明する。尚、第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。第１実施例では補助車輪機構１を車椅子３５の後部に連結しているのに対し、本実施例では補助車輪機構１を車椅子３５の前部に連結するようになっている。尚、補助車輪機構１の補助車輪２は電動モータ６を内蔵しており、電動モータ６は通常走行する際には蓄電装置７から電力を供給されて車椅子３５を走行させ或いは人力よる走行を補助する。また、補助車輪２に外部から加えられる逆入力、例えば下り坂を下る加速動作時或いはブレーキ操作による減速動作時は発電機として機能し、発電された電力は蓄電装置７に蓄電される構成は第１実施例と同様である。また、車椅子３５へ着脱する着脱機１０の構成も第１実施例と同様である。

図７（ａ）（ｂ）において、フレーム本体５には着脱機１０を支持するアーム５２、フレーム本体５を支持するリフト５３、スタンド１３及び蓄電装置７が一体に組み付けられる。リフト５３は補助車輪連結機構１が着脱機１０を通じて車椅子３５の前下フレーム５４に連結されると、リフト５３により車椅子３５の前車輪５０を走行面からリフトアップさせるようになっている（図９参照）。車椅子３５の補助車輪２、後車輪４９のみならず前車輪５０を含めた５輪による走行では、操舵が不安定になり易いためである。

図７（ａ）において、リフト５３は、リンク機構を作動させるリフトモータ５５を備えている。リフト５３の左右の上軸（ねじ軸）５３ａは、軸受（図示せず）を介してフレーム本体５に支持され、左右の上軸５３ａどうしは横軸５３ｅ（図７（ｂ）参照）により連結されている。左右の下軸５３ｂは補助車輪２の車軸３に連繋し、該車軸３をリフト５３のベースとして設けられている。左右の上軸５３ａと下軸５３ｂとは、支点軸５３ｃ（図７（ｂ）参照）で交差する左右のリフトアーム５３ｄによって各々連結されリンク機構が構成されている。左右の上軸５３ａにはねじが形成されており、リフトモータ５５に直結して回転駆動される右側の上軸５３ａからマイタギア（図示せず）介して左側の上軸５３ａへ駆動力が伝達される。

図７（ａ）において、左右の上軸５３ａとリフトアーム５３ｄのそれぞれの結合部（Ｐ、Ｑ）には自在機構を有し、結合部Ｐがリフトモータ５５の回転により上軸５３ａに形成されているねじに沿って移動し、結合部Ｑは固定されている。また、左右の下軸５３ｂと左右のリフトアーム５３ｄの結合部（Ｒ、Ｓ）もそれぞれ自在機構を有しており、結合部Ｄが固定で、結合部Ｃが上軸５３ａとリフトアーム５３ｄの結合部Ｐの移動に追従してスライドする。リフトモータ５５の正逆回転により、支点軸５３ｃで交差するリフトアーム５３ｄの起立角度が変化し、リフト５３が上下する構造となっている。スタンド１３は補助車輪機構１が倒れないように支持するためのもので、車椅子３５と連結後はスタンド１３を上方にはね上げることにより支持が解除される。

図８は車椅子３５と補助車輪連結機構１が連結された状態を示している。左右の着脱機１０で車椅子３５本体の左右の前下フレーム５４をクランプすることにより、車イス３５と補助車輪連結機構１が連結される。そして、ジョイスティック１１、ブレーキレバー１２を図８のように所定の場所に取り付け、図７（ａ）（ｂ）に示すスタンド１３の支持を解除して連結作業が完了する。次いで、リフト５３によるリフト動作が行われる。

図９はリフト５３により前車輪５０が走行面から離間された状態を示している。リフトモータ５５を駆動させてリフト５３を上昇させると、補助車輪２の車軸３をベースとして着脱機１０が上昇する。着脱機１０は車椅子３５の前下フレーム５４に連結しているので、リフト５３が上昇することになり、車椅子３５本体の前車輪５０が走行面から離間し、車椅子３５を方向転換する際に、前車輪５０が障害にならないようになっている。

[第３実施例]
次に補助車輪連結機構の第３実施例について、図１０及び図１１を参照して説明する。尚、第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。第１、第２実施例では介助者が車椅子３５のハンドル５１を握って押動するように構成されているのに対し、本実施例では車椅子３５に連結された補助車輪機構１に介助者が乗って走行できるようになっている。尚、補助車輪連結機構１の補助車輪２は電動モータ６を内蔵しており、電動モータ６は通常走行する際には蓄電装置７から電力を供給されて車椅子３５を走行させ或いは人力による走行を補助する。また、補助車輪２に外部から加えられる逆入力、例えば下り坂を下る加速動作時或いはブレーキ操作による減速動作時は発電機として機能し、発電された電力は蓄電装置７に蓄電される構成は第１実施例と同様である。また、車椅子３５へ着脱する着脱機１０の構成も第１実施例と同様である。

図１０（ａ）（ｂ）において、補助車輪連結機構１のフレーム本体５にはサドル５６及びハンドル５７が設けられ、ペダル５８の回転操作により補助車輪２が回転できるようにギア及びチェーンにより連繋している。ハンドル５７の近傍に設けられるスプリングフック５９は、車椅子３５(図１１参照)の後部上横フレーム（図示せず）へ引っ掛けることにより、補助車輪連結機構１を連結すると共に、車椅子３５本体を傾けさせて前車輪５０を走行面から離間させるものである（図１１参照）。スプリングフック５９は、車椅子３５本体を後方に傾けて前車輪５０を走行面から離間させると共に、車椅子３５と補助車輪連結機構１の連結部に作用する振動を吸収する。スタンド１３は補助車輪連結機構１が走行面上で倒れないように支持するためのもので、車椅子３５と連結後はスタンド１３を後方へはね上げることにより支持が解除される。ハンドル５７にはブレーキレバー１２が所定位置に取り付けられ、更には計器盤６０が設けられてスピード表示、走行距離表示を行う。

図１１において、ハンドル５７の近傍に設けられるスプリングフック５９を、車椅子３５の後部上横フレーム（図示せず）へ引っ掛けて、車椅子３５の前車輪５０を走行面から離間させる。この状態で、左右の着脱機１０で車椅子３５本体の左右の後フレーム９をクランプすることにより、前車輪５０が走行面より浮き上がったまま車椅子３５に補助車輪連結機構１が連結される。

[第４実施例]
次に補助車輪連結機構の第４実施例について、図１２乃至図１５を参照して説明する。尚、第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。第２実施例では補助車輪連結機構１を車椅子３５の前方に連結してジョイスティック１１により操作する場合について説明したが、本実施例では車椅子３５の前方に連結された補助車輪機構１のハンドルを利用者自身が操作して走行する利用形態を示す。尚、補助車輪連結機構１の補助車輪２は電動モータ６を内蔵しており、電動モータ６は通常走行する際には蓄電装置７から電力を供給されて車椅子３５を走行させ或いは人力による走行を補助する。また、補助車輪２に外部から加えられる逆入力、例えば下り坂を下る加速動作時或いはブレーキ操作による減速動作時は発電機として機能し、発電された電力は蓄電装置７に蓄電される構成は第１実施例と同様である。

図１２（ａ）（ｂ）に補助車輪連結機構１の構成を示す。補助車輪連結機構１の本体であるフロントフォーク６１の一端にはアクセルハンドル（操作ハンドル）６２が他端には補助車輪２が設けられ、ギア６３ａ、６３ｂが回転可能に軸支されている。ギア６３ａ、６３ｂ間には無端状のフロントチェーン６４により連結されて回転駆動される。アクセルハンドル６２にはブレーキレバー１２が設けられている。ブレーキレバー１２を操作すると、補助車輪２の近傍に設けられたフロントブレーキ６５が作動するようになっている。車椅子利用者がアクセルハンドル６２を人力で回転すると、ギア６３ａが回転しフロントチェーン６４を通じてギア６３ｂも回転し、ギア６３ｂと同軸に設けられる補助車輪２が回転するようになっている。

フロントフォーク６１には計器盤６０が設けられてスピード表示、走行距離表示を行う。また、フロントフォーク６１には、電動モータ６で発生した電力を蓄電する蓄電装置７が支持されている。更には、フロントフォーク６１には車椅子３５と補助車輪連結機構１を連結するための湾曲フレーム（Ｊフレーム）６６が組み付けられている。即ち、フロントフォーク６１には取付板６７が並設されており、該取付板６７の間にＪフレーム６６の一端が取付軸６８にて回動可能に各々連結されている。Ｊフレーム６６の他端には着脱機１０が各々設けられている。取付板６７とＪフレーム６６の一端側にはスライドパック６９が連繋している。即ち、スライドパック６９はその一端がスライドパック取付軸６９ａにて取付板６７に回動可能に係止され、他端側がＪフレーム６６に固定されている。Ｊフレーム６６はＪ字状に湾曲しており、車椅子利用者の乗降の邪魔にならないようになっている。スタンド１３は補助車輪連結機構１が倒れないように支持するためのもので、車椅子３５本体と連結後はスタンド１３を後方へはね上げることにより支持が解除される。

ここで、スライドパック６９の構成について図１５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。スライドパック６９は、ガイド部材７０にスライドアーム７１の一端がスライド可能に挿入されている。スライドアーム７１の他端（Ｊフレーム６６側）にはねじ７２が設けられており、Ｊフレーム６６に固定される。ガイド部材７０の一端側には、スライドアーム７１の移動範囲を規定するストローク調整ボルト７３が嵌め込まれている。調整ボルト７３には軸孔７３ａが穿孔されており、該軸孔７３ａには取付軸６９ａにて取付板６７へ回動可能に取り付けられる(図１２（ａ)参照）。また、ガイド部材７０の他端側（Ｊフレーム６６側）には、スライドアーム７１のスライド方向と交差（直交）する向きにロックピン７４がコイルスプリング７５に付勢されて設けられている。スライドアーム７１には、ロックピン７４が挿入されるロック孔７６が所定位置に形成されている。ロックピン７４は、根元部の所定長さ分だけ太く、残りの先端部は細くなっており、根元の太い部分７４ａでロック状態、先端の細い部分７４ｂではロック状態が解除される構造となっている。また、ガイド部材７０にはピン７８が突設されており、該ピン７８がピン押し金具７９の長孔８０に嵌め込まれる。また、ガイド部材７０とピン押し金具７９とは連結スプリング８１にて連結されている。ピン押し金具７９にはＬ字状の切欠部７９ａが形成されており、ガイド部材７０に突設された係止ピン８２と係止するようになっている。

図１５（ａ）において、スライドアーム７１がガイド部材７０に向かって矢印Ｅ方向へ押し込まれロック孔７６が直上位置に移動すると、ロックピン７４はコイルスプリング７５の弾性力によりロック孔７６を挿通し、対応するガイド部材７０のピン孔（図示せず）を挿通して突出する。この突出するロックピン７４の先端は、ガイド部材７０に設けられた押さえばね７７により押さえ込まれるようになっている。スライドアーム７１が固定された状態で、ピン押し金具７９をピン７８に長孔８０を挿入したまま連結スプリング８１を圧縮するように切欠部７９ａを係止ピン８２に係止させて、ロックピン７４が上下で固定されるため、スライドアーム７１がロック状態になる。

スライドアーム７１のロック状態を解除する場合は、図１５（ａ）において、ピン押し金具７９を矢印Ｅ方向にスライドさせて係止ピン８２からＬ字状の切欠部７９ａの係止状態を解除し、スライドアーム７１をガイド部材７０へ若干押し込む。このとき、スライドアーム７１のロック孔７６とロックピン７４の嵌合が緩む。図１５（ｂ）において、ピン押し金具７９をピン７８を回転中心として矢印Ｆ方向（時計回り方向）へ回転させると、押さえばね７７がロックピン７４の頭部を押し下げ、該ロックピン７４の根元の太い部分７４ａがロック孔７６から外れてスライドアーム７１のロック状態が解除される。尚、ストローク調整ボルト７３を回すことにより、スライドパック２２の長さが微調整できるようになっている。

次に、補助車輪連結機構１を車椅子３５に連結する動作について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３において、補助車輪連結機構１をスタンド１３によりＪフレーム６６を支持した状態で、当該Ｊフレーム６６の端部に各々設けられた着脱機１０を車椅子３５の左右下フレーム８３に各々連結する。次いで、図１４において、補助車輪連結機構１の上部（例えばフロントフォーク６１の上部）に手を掛け、補助車輪連結機構１を車椅子３５より離間する矢印Ｇ方向へ押し上げると、Ｊフレーム６６は取付軸６８を回転中心として矢印Ｈの方向に動く。このとき、車椅子３５の後車輪４９の接地部Ｊ、補助車輪２の接地部Ｋ及び取付軸６８の３点に作用する力関係により、Ｊフレーム６６が上方に持ち上げられたまま、スライドアーム７１はガイド部材７０へ押し込まれるのでロックピン７４によりロックされる（図１５（ａ）参照）。よって、図１４に示すように、車椅子３５の前車輪５０が走行面から離間した状態で走行可能に固定される。

また、補助車輪連結機構１の連結を解除する場合には、図１５（ａ）において、ピン押し金具７９を係止ピン８２からＬ字状の切欠部７９ａの係止状態を解除した後、図１４において補助車輪連結機構１を車椅子３５より離間する矢印Ｇ方向へ押し上げる。このとき、図１５（ａ）においてスライドパック６９のスライドアーム７１が矢印Ｅ方向にガイド部材７０へ若干押し込まれてロック孔７６とロックピン７４の嵌合が緩むため、押さえばね７７がロックピン７４の頭部を押し下げてスライドアーム７１のロック状態が解除される。この状態で補助車輪連結機構１から手を離すことにより、図１３に示すように車椅子３５の前車輪５０が走行面に接地する。最後にスタンド１３を走行面に立ててから、着脱機１０のクランプを解除することで、車椅子３５より補助車輪連結機構１を取り外すことができる。

[第５実施例]
次に補助車輪連結機構の第５実施例について、図１６乃至図１９を参照して説明する。尚、第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。本実施例は、第４実施例とは補助車輪連結機構１を車椅子３５に連結するための接続フレームの構造が異なっている。尚、補助車輪連結機構１の補助車輪２は電動モータ６を内蔵しており、電動モータ６は通常走行する際には蓄電装置７から電力を供給されて車椅子３５を走行させ或いは人力による走行を補助する。また、補助車輪２に外部から加えられる逆入力、例えば下り坂を下る加速動作時或いはブレーキ操作による減速動作時は発電機として機能し、発電された電力は蓄電装置７に蓄電される構成は第１実施例と同様である。また、フロントフォーク６１の概略構成は第４実施例と同様である。

図１６（ａ）（ｂ）において、フロントフォーク６１には車椅子３５と補助車輪連結機構１を連結するための接続フレーム（ストレートフレーム）８４が組み付けられている。即ち、フロントフォーク６１にはコ字状の接続フレーム８４が連結辺８４ａにて回動可能に連結されている。接続フレーム８４の両側連結辺８４ｂには着脱機１０が支点８５ａにて回動可能に連結されている。着脱機１０と接続フレーム８４の両側連結辺８４ｂにはスライドパック６９が各々連繋している。即ち、スライドパック６９はその一端が支点８５ｂにおいて着脱機１０と回動可能に連結され、他端側が接続フレーム８４の連結辺８４ｂに固定されている。図１９に着脱機１０とスライドパック６９の連結部を示す。着脱機１０の構成は、図２（ａ）（ｂ）と同様である。

図１７において、補助車輪連結機構１をスタンド１３によりフロントフォーク６１を支持した状態で、接続フレーム８４を構成する連結辺８４ｂに支点８５ａにて連結される着脱機１０を車椅子３５の左右前フレーム８６に各々連結する。次いで、図１８において、補助車輪連結機構１の上部（例えばフロントフォーク６１の上部）に手を掛け、補助車輪連結機構１を車椅子３５より離間する矢印Ｇ方向へ押し上げると、接続フレーム８４は連結辺８４ａを回転中心として矢印Ｈ方向に動く。このとき、車椅子３５の後車輪４９の接地部Ｊ、補助車輪２の接地部Ｋ及び連結辺８４ａの３点に作用する力関係より、連結辺８４ｂと着脱機１０を連結する支点８５ａが上方に持ち上げられ、スライドパック６９のスライドアーム７１はガイド部材７０へ押し込まれるのでロックピン７４によりロックされる（図１５（ａ）参照）。よって、図１８に示すように、車椅子３５の前車輪５０が走行面から離間した状態で走行可能に固定される。尚、スタンド１３は、利用者の邪魔にならなければ立てた状態のままでもよい。

また、補助車輪連結機構１の連結を解除する場合には、図１５（ａ）において、ピン押し金具７９を係止ピン８２からＬ字状の切欠部７９ａの係止状態を解除した後、図１８の補助車輪連結機構１を車椅子３５とは離間する矢印Ｇ方向へ押し上げる。このとき、図１５（ａ）において、スライドパック６９のスライドアーム７１が矢印Ｅ方向にガイド部材７０へ若干押し込まれることで、ロック孔７６とロックピン７４の嵌合が緩むため、押さえばね７７がロックピン７４の頭部を押し下げて、スライドアーム７１のロック状態が解除される。この状態で補助車輪連結機構１から手を離すことにより、図１７に示すように車椅子３５の前車輪５０が及びスタンド１３が走行面に接地する。最後に着脱機１０のクランプを解除することで、車椅子３５より補助車輪連結機構１を取り外すことができる。

上述した第１実施例から第５実施例においては、補助車輪連結機構１と車椅子３５が着脱機１０にて着脱可能の場合について記述したが、着脱機１０の代わりに取付金具（図示せず）を用いて連結することも可能である。
また、車椅子３５と補助車輪連結機構１のフレーム本体を共通化して、補助車輪連結機構１と車椅子３５を固定的に結合することも可能である。このように、補助車輪連結機構１と車椅子３５を固定的に結合した場合においては、蓄電装置７は補助車輪連結機構１側でなく車椅子３５側に載置しても良い。

第１実施例に係る補助車輪連結機構の正面図及び右側面図である。 着脱機の正面図及び上視図である 電動モータの断面図を示す。 アシスト式制御系のブロック図を示す。 自走式制御系のブロック図を示す。 補助車輪連結機構を車椅子に連結した状態の説明図である。 第２実施例に係る補助車輪連結機構の正面図及び左側面図である。 補助車輪連結機構を車椅子に連結した状態の説明図である。 車椅子の前車輪を走行面より離間させた状態の説明図である。 第３実施例に係る補助車輪連結機構の正面図及び右側面図である。 補助車輪連結機構を車椅子に連結した状態の説明図である。 第４実施例に係る補助車輪連結機構の正面図及び左側面図である。 補助車輪連結機構を車椅子に連結した状態の説明図である。 車椅子の前車輪を走行面より離間させた状態の説明図である。 スライドパックの連結前後の状態説明図である。 第５実施例に係る補助車輪連結機構の正面図及び左側面図である。 補助車輪連結機構を車椅子に連結した状態の説明図である。 車椅子の前車輪を走行面より離間させた状態の説明図である。 スライドパックと着脱機との連結部の拡大図である。

符号の説明

１ 補助車輪連結機構
２ 補助車輪
３ 車軸
４ フォーク部
５ フレーム本体
６ 電動モータ
７ 蓄電装置
８ 車椅子
９ 後フレーム
１０ 着脱機
１１ ジョイスティック
１２ ブレ−キレバー
１３ スタンド
１４ 取付板
１５ ハンドルレバー
１６、２３ 回転軸
１７ 起立壁
１８ａ、１８ｂ クランプ
１９ ストッパー
２０ 軸
２１ 調整ボルト
２２ 戻りレバー
２４ 捩じりコイルバネ
２５ 係止部
２６ 開口部
２７ 支持板
２８ 巻線
２９ 固定子鉄心
３０、３３ａ、３３ｂ 磁石
３１ａ 第１の継手
３１ｂ 第２の継手
３１ｃ 蓋体
３２ 撓み継手
３４ａ、３４ｂ ホール素子
３５ 車椅子
３６ａ、３６ｂ 位置検出部
３７ 位相ずれ検出器
３８ 人力トルク演算器
３９ 速度検出器
４０ 比率計算器
４１ 掛け算器
４２、４６ モータ制御回路
４３ ジョイスティック式設定器
４４ トルク指令変換器
４５ ステアリング切角変換器
４７ ステアリングモータ
４８ ステアリング切角検出器
４９ 後車輪
５０ 前車輪
５１、５７ ハンドル
５２ アーム
５３ リフト
５４ 前下フレ−ム
５５ リフトモータ
５６ サドル
５８ ペダル
５９ スプリングフック
６０ 計器盤
６１ フロントフォーク
６２ アクセルハンドル
６３ａ、６３ｂ ギア
６４ フロントチェーン
６５ フロントブレーキ
６６ Ｊフレーム
６７ 取付板
６８ 取付軸
６９ スライドパック
７０ ガイド部材
７１ スライドアーム
７２ ねじ
７３ ストローク調整ボルト
７３ａ 軸孔
７４ ロックピン
７５ コイルスプリング
７６ ロック孔
７７ 押さえばね
７８ ピン
７９ ピン押し金具
７９ａ 切欠部
８０ 長孔
８１ 連結スプリング
８２ 係止ピン
８３ 左右下フレーム
８４ 接続フレーム
８５ａ、８５ｂ 支点
８６ 左右前フレーム
８７ ベアリング
８８ 連結板

Claims (10)

1. 車椅子の走行を補助する補助車輪連結機構において、
   フレーム本体に支持され、電動機及び発電機としての機能を併せ持つ電動モータを内臓 する補助車輪と、
   前記電動モータが発電機として機能したとき該発電機からの電力を蓄電する蓄電装置 と、
   車椅子のフレームに着脱自在に連結する着脱機を具備することを特徴とする補助車輪 連結機構。
2. 前記補助車輪機構にはモータ制御回路が設けられており、補助車輪の操舵角を変化させる操作部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の補助車輪連結機構。
3. 前記補助車輪の車軸をベースとするリフトが設けられており、補助車輪連結機構が着脱機を通じて車椅子の前フレームに連結されると、リフトにより車椅子の前車輪を走行面から離間させることを特徴とする請求項１記載の補助車輪連結機構。
4. 前記リフトは、フレーム本体に連繋するリンク機構と、該リンク機構を作動させるリフトモータを具備することを特徴とする請求項３記載の補助車輪連結機構。
5. 前記補助車輪連結機構は、車椅子の後フレームに車椅子の前車輪を走行面から離間させ、フレーム本体のサドルに乗ってペダル回転操作により補助車輪を回転可能に連結されることを特徴とする請求項１記載の補助車輪連結機構。
6. 車椅子に連結されるフロントフォークと、該フロントフォークに回転可能に支持される補助車輪と、該補助車輪に設けられる電動モータで発生した電力を蓄電する蓄電装置と、フロントフォークに連結される操作ハンドルと、着脱機とフロントフォークを接続し、車椅子の前フレームに当該車椅子の前輪を走行面から離間させて接続する接続フレームを具備することを特徴とする請求項１記載の補助車輪連結機構。
7. 前記フロントフォークには、操作ハンドル側及び補助車輪側に回転可能に軸支されたギアどうしが無端状のチェーンにより連結されていることを特徴とする請求項６記載の補助車輪連結機構。
8. 前記接続フレームは湾曲フレームであり、スライドパックにより湾曲フレームを撓ませて車椅子の前輪を走行面から離間させること特徴とする請求項６記載の補助車輪連結機構。
9. 前記接続フレームは、スライドパックにより接続フレームの傾きを変えて車椅子の前輪を走行面から離間させること特徴とする請求項６記載の補助車輪連結機構。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の補助車輪連結機構を具備したことを特徴とする車椅子。

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