JP2006087552A - 電動車椅子の防振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前後双方の車輪から伝播してくる振動を抑制して防振性能を向上させ得る電動車椅子の防振構造を提供する。
【解決手段】前輪１及び後輪２と共に自動走行用駆動モータが設けられたロアフレーム４に、着座部用シートフレームが載置される。ロアフレーム４及びシートフレーム２０間に、前後をクロスバー３でそれぞれ連結された両側の側部フレーム７ａを備えたアッパフレーム７を介挿すると共に、このアッパフレームの両側前後の４個所と、ロアフレーム４間にサスペンションばね１０を介在させ、またアッパフレーム７の両側前後の４個所及びシートフレーム２０間に、サスペンションばね１０に対して相対的に高い周波数成分の振動に対して緩衝作用を呈する防振ゴム３０を介在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、前輪及び後輪と共に自動走行用駆動モータが設けられたロアフレームに、着座部が取付けられたシートフレームが載置される電動車椅子の防振構造に関するものである。

特許文献１により、前輪及び後輪の双方にばねを装着して路面の凹凸により発生する振動を緩和させる手押し式の車椅子が周知である。これに対して、バッテリ及び駆動モータの搭載により重量が増加する電動車椅子の振動防止構造としては、特許文献２により、車体フレームに前後に延びる側部フレームを設け、その前後両端部をブリッジアームで連結すると共に、側部フレームの間でバッテリを懸吊し、車体フレーム前部に前輪を取付け、後端部には後輪を軸支するスイング機能を有するギアケースの前端部を揺動可能に軸支し、側部フレーム及び電源バッテリ間に左右一対のスプリング或はダンパとの組合わせで構成されるクッションユニットを配置し、このクッションユニットの前端を前輪近傍の車体フレームに揺動可能に軸支し、その後端をアームを介してギアケースの上部に連結した電動車椅子のサスペンションユニットが周知である。また、その従来技術の説明として後端部で後輪を支持するスイングアームの先端部をシートフレームの前端部に枢着させると共に、これらの間にばねを装着させたり、或は両側のフレーム間をトーションバーで連結する防振構造も記載されている。
特開２００１−１６１７５３号公報 特開平１０−２４０６８号公報

本発明は、このように車体重量が増す電動車椅子では後輪側に対して通常相対的に軽量になる前輪側からの振動伝播まで考慮されていない点に鑑みて、前後双方の車輪から伝播してくる振動を抑制して防振性能を向上させ得る電動車椅子の防振構造を提供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、前輪及び後輪と共に自動走行用駆動モータが設けられたロアフレームに、着座部用シートフレームが載置される電動車椅子において、ロアフレーム及びシートフレーム間に、前後をクロスフレームでそれぞれ連結された両側の側部フレームを備えたアッパフレームを介挿すると共に、このアッパフレームの両側前後の４個所と、ロアフレーム間にサスペンションばねを介在させ、またアッパフレームの両側前後の４個所及びシートフレーム間に、サスペンションばねに対して相対的に高い周波数成分の振動に対して緩衝作用を呈する防振ゴムを介在させたことを特徴とする。

これにより、四方のサスペンションばねは前後４輪から伝播してきた振動に対して緩衝作用を呈し、四方の防振ゴムはサスペンションばねで吸収されなかった相対的に高い周波数成分の振動に対して緩衝作用を呈する。その際、車幅方向の微振動を確実に吸収するために、請求項２により、車幅方向に両側の防振ゴムが上方へ向けて車幅方向の内側へ互いに同一角度で傾斜する。シートフレームを所定位置に懸架するために、請求項３により、サスペンションばねがコイルばねである。緩衝作用を呈する周波数領域が容易に調整するために、請求項４により、サスペンションばねが、コイルばねと、オイルが充填されたシリンダ本体の基端部がロアフレームに枢着され、シリンダ本体から進退可能に突出するシリンダロッドの先端部がアッパフレームに枢着されたオイルダンパとより構成される。ロアフレーム及びアッパフレーム間のねじれ強度を向上させるには、請求項５により、両側に分離されたロアフレーム及び側部フレームの中間位置間にプレート状リンクアームを介在させると共に、その下端部はロアフレームに前後に回動可能に枢着され、上端部は側部フレームに設けられたガイド部材に前後に回動可能で、かつ上下方向に摺動可能にガイドされる。

請求項１の発明によれば、着座部への後輪だけでなく、前輪からの路面の凹凸、段差等に起因する振動の伝播も抑制されると共に、防振ゴムにより小石等に起因する相対的に周波数成分の高い微小振動の伝播も抑制される。請求項２の発明によれば、防振ゴムが垂直上方に対して車幅方向へ傾斜することによりその方向の微小振動も確実に防止される。請求項３の発明によれば、コイルバネにより緩衝作用が得られるだけでなく、シートフレームのロアフレームに対する位置決め機能も得られる。請求項４の発明によれば、コイルばねでシートフレームに加わる荷重を支持した状態で、オイルダンパの構造により緩衝作用を呈する周波数領域が容易に設定可能となる。請求項５の発明によれば、両側のロアフレーム部分間のクロス部材が廃止されてもプレート状リンクアームにより車幅方向の位置が規制されると共に、ロアフレーム及びアッパフレーム間の相対的なねじれも拘束される。

図１乃至図３を基に本発明の実施の形態による電動車椅子の防振構造を説明する。電動車椅子は、直交方向へ回転可能なスピンドル形もしくは半紡錘形状のローラ１ａを周囲に配列された前輪１及び駆動輪である後輪２が設けられたロアフレーム４に、シートフレーム２０が載置されるように、前後をクロスフレーム７ｂで連結された両側の側部フレーム７ａを備えたアッパフレーム７を介挿すると共に、このアッパフレームと、ロアフレーム４とのそれぞれの両側前後の４個所間にコイルばね１１及びオイルダンパ１２で構成されたサスペンションばね１０を介在させ、またシートフレーム２０の着座部２５が載置される領域の両側前後の４個所間に防振ゴム３０を介在させて構成されている。

両側のロアフレーム４は前端部をクロスバー３で連結され、後方を両側にバッテリ６が搭載されるプレート状のクロスプレート５で連結されている。前輪１はロアフレーム４の前端部に設けられた車軸１ｂにより支持され、後輪２は両側の後端部にそれぞれ取付けられたモータ駆動部２ａの駆動軸２ｂにより駆動される。パイプ状のシートフレーム２０は、途中位置をクロスパイプ２１により、後端部をクロスパイプ２２により連結され、その領域に着座部２５、アームレスト２６及び背当て部２７が設けられている。

図２はサスペンションばね１０の構成を示すもので、同図Ａに示すように、コイルばね１１の上端部はアッパフレーム７の側部フレーム７ａの前端部に固着された座部１８に取付けられ、下端部はロアフレーム４の前端部に固着された座部１９に取付けられている。オイルダンパ１２のシリンダロッド１５の先端部は、同図Ｃに示すように、座部１８の隙間を有する挿通孔１８ａを通ってピン１６により枢着されている。シリンダ本体１２ａの基端アーム１３は、座部１９の同様に前後揺動を許容するための隙間を有する挿通孔１９ａを通ってピン１４によりロアフレーム４に枢着されている。同様に、同図Ｂに示すように、モータ駆動部２ａの駆動軸２ｂは所属のバッテリ６で駆動されるモータで回転駆動されると共に、駆動軸２ｂを貫通させたロアフレーム４の後端部及び側部フレーム７ａの後端部にも同一構成のサスペンションばね１０が装着されている。

オイルダンパ１２は、周知のように、シリンダ本体１２ａにオイルを充填し、その内部でシリンダロッド１５に形成されたピストンにその両側の室間を通流させるオリフィスを形成することにより、ばね作用を呈するように構成されている。その口径は、所定のオイルの粘性下で路面振動に起因する入力振動を減衰させるように設定され、口径を大きくし過ぎると共振周波数は高くなって路面振動を減衰させ得なくなるが、適正な設定により流体の移動による路面振動に対する充分広い周波数でピストンの振動に対する緩衝作用が得られる。したがって、コイルばね１１は、略垂直状態でシートフレーム２０をその前後左右の振れに対して弾性復帰可能に懸架し、かつシートフレーム２０から加わる荷重に対向して路面の凹凸もしくは段差に応動して緩衝作用を呈すると共に、オイルダンパ１２は、コイルばね１１との協働により、路面の凹凸もしくは段差等の起因する振動に対して想定される周波数範囲の振動入力を充分吸収し得るように設定されている。

図３は上下面が互いに平行な円柱状防振ゴム３０の取付け構造を示すもので、シートフレーム２０及びその途中位置を連結するクロスパイプ２１とのコーナ部に溶接されたブラケット３２の４５°の傾斜面３２ａと、アッパフレーム７の側部フレーム７ａの対向する両側前後の四方の上面に溶接されたくの字形のブラケット３１の４５°の傾斜面３１ａ間に装着され、その中心線が上方へ向けて車幅方向の内側へ互いに４５°の同一角度で傾斜している。傾斜面３２ａからは防振ゴム３０の中心孔にボルト状のガイドピン３６が挿通され、傾斜面３１ａを貫通した端部にナット３７が抜け止め用にねじ込められて固定されることにより、防振ゴム３０はガイドピン３６に沿って伸縮し得る。そのばね特性は、路面の凹凸に対して路面の小石等に起因する相対的に周波数の高い微小振動を吸収し得るように設定されている。同様に、後端部のクロスパイプ２２とのコーナ部にも同一構造で防振ゴム３０が斜めに装着される。

このように構成された電動車椅子の防振構造の動作は次の通りである。シートフレーム２０は、ブラケット３２の４５°の傾斜面３２ａにセットされた防振ゴム３０にガイドピン３６を挿通させて、傾斜面３１ａ側でナット止めすることにより、アッパフレーム７に簡単な作業で載置され、また容易に取外すこともできる。この状態で、シートフレーム２０は、アッパフレーム７に立設された四方のコイルばね１１の略垂直方向の基準位置へのそれぞれの弾性復元力により所定位置に懸架される。

電動車椅子は、ローラ１ａを回転させることなく直進し、後退も可能である。斜めに操舵すると、進行力の直交方向に分解されたベクトル分力に応じて、前輪１はその車軸１ｂを中心に回転すると共に、ローラ１ａもその回転軸を中心に回転して、前輪１の横幅を広げることなく斜めの前進又は後退方向に転向する。

走行中に路面振動が、前輪１又は後輪２からロアフレーム４を経由してアッパフレーム７に伝播しようとすると、サスペンションばね１０のばね作用により特に上下方向の振動を減衰させられる。また、オイルダンパ１２が前後方向に回動するリンクを構成していることにより、コイルばね１１により前後方向の振動成分に対しても緩衝作用を呈する。上下振動に対してオイルダンパ１２では振動方向と反対側の室にオリフィスを通してオイルが流動することにより、路面の凹凸又は段差等に起因する相対的に周波数成分の低い振動が充分吸収される。サスペンションばね１０で吸収されずにシートフレーム２０に伝播しようとする小石等に起因する相対的に高い周波数成分の微小振動は、防振ゴム３０により吸収される。その際、防振ゴム３０の車幅方向への傾斜により、上下方向に限らず、横方向の振動も有効に吸収される。同時に、耐久性の点で硬度を高くしても垂直方向の配置に較べて傾斜分だけバネ定数が小さくなって前後方向の微小振動も有効に吸収される。

図４は２個のバッテリがシートフレーム及びアッパフレームにそれぞれ取付けられると共に、両側のロアフレーム部分間を連結するクロス部材は廃止されている車体構造に対する別の実施の形態を示す。この場合、両側に分離されたロアフレーム４間の互いの車幅方向の位置決めをするために、プレート状リンクアーム４０がロアフレーム４及びその上方のアッパフレーム７の側部フレーム７ａの中間位置間に枢着されている。その下端部はロアフレーム４に設けられた座部４９にピン４１で枢着され、上端部は長溝４４を形成されて側部フレーム７ａに固着されたガイド部材４５に上下に摺動可能に接面するようにガイドされると共に、このガイド部材に支持されたガイドピン４６が長溝４４に挿通されている。これにより、両側のロアフレーム４の車幅方向の位置がプレート状リンクアーム４０を介してアッパフレーム７で規制されると共に、ロアフレーム４及びアッパフレーム７間の相対的な横方向回転のねじれ強度が確保され、またサスペンションばね１０の弾性変位を保証するように、その前後方向の揺動及び昇降変位が許容されている。

本発明の実施の形態による防振構造を備えた電動車椅子の斜視図である。 同サスペンションのばね構造を示すもので、同図Ａは前輪側の断面図、同図Ｂは後輪側の断面図である。 防振ゴムの構成を示すもので同図Ａは正面図、同図Ｂは平面図である。 別の実施の形態によるロアフレームの支持構造を示すもので、同図Ａは断面図、同図Ｂは側面図である。

符号の説明

１ 前輪
２ 後輪
３ クロスバー
４ ロアフレーム
７ アッパフレーム
７ａ アッパフレームの側部フレーム
１０ サスペンションばね
１１ コイルばね
１２ オイルダンパ
１２ａ シリンダ本体
１５ シリンダロッド
２０ シートフレーム
２５ 着座部
３０ 防振ゴム
４０ リンクアーム

Claims (5)

1. 前輪及び後輪と共に自動走行用駆動モータが設けられたロアフレームに、着座部用シートフレームが載置される電動車椅子において、
   ロアフレーム及びシートフレーム間に、前後をクロスフレームでそれぞれ連結された両側の側部フレームを備えたアッパフレームを介挿すると共に、このアッパフレームの両側前後の４個所と、前記ロアフレーム間にサスペンションばねを介在させ、また前記アッパフレームの両側前後の４個所及び前記シートフレーム間に、前記サスペンションばねに対して相対的に高い周波数成分の振動に対して緩衝作用を呈する防振ゴムを介在させたことを特徴とする電動車椅子の防振構造。
2. 車幅方向に両側の防振ゴムが、上方へ向けて車幅方向の内側へ互いに同一角度で傾斜していることを特徴とする請求項１記載の電動車椅子の防振構造。
3. サスペンションばねが、コイルばねであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動車椅子の防振構造。
4. サスペンションばねが、コイルばねと、オイルが充填されたシリンダ本体の基端部がロアフレームに枢着され、前記シリンダ本体から進退可能に突出するシリンダロッドの先端部がアッパフレームに枢着されたオイルダンパとより構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の電動車椅子の防振構造。
5. 両側に分離されたロアフレーム及び側部フレームの中間位置間にプレート状リンクアームを介在させると共に、その下端部は前記ロアフレームに前後に回動可能に枢着され、上端部は前記側部フレームに設けられたガイド部材に前後に回動可能で、かつ上下方向に摺動可能にガイドされたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか記載の電動車椅子の防振構造。

Images