JP2007135670A - 手動車椅子の自走化用電動走行車 - Google Patents

Abstract

【課題】手動車椅子の自走化用電動走行車として、高速化が可能で、階段の角部を損傷する恐れがなく、かつ車椅子のみを分離して使用可能なもの、及び片側傾斜地や溝部のある平地も走行可能なものを提供する。
【解決手段】車椅子１１の背枠１３部にピンジョイント手段７１を介して連結可能な車体２１を備える。車体２１には、下部の後部に、駆動車輪３２付きアーム３１を有する左右一対のＹ字形駆動ロータ３０を設け、下部の前部に、車体に対して揺動可能な基脚３４と基脚に対して屈伸揺動可能な端脚３５を有する姿勢保持脚３３を設けるとともに、前後傾斜センサ５０、左右傾斜センサ５１、段差センサ５２、５３、５４、溝センサ５５等を付設する。端脚の先端部に、自在車輪３８付きアーム３７を有するとともに逆Ｙ字形を安定状態とするＹ字形前ローラ３６を取付ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、手動車椅子（以下では単に「車椅子」とも略称する）に連結（連繋）して、平地（緩傾斜地を含む）の自動走行とともに、特に段数が複数の階段や単数の平地上の段差（単段差）を自動的に昇降可能にするための手動車椅子の自走化用電動走行車に関する。

この種の車椅子の階段の自動昇降を可能にする自走化用電動走行車としては、車椅子の座下枠部にリンク手段を介して一体的に取り付けた、座下枠内に不接地状態で収納可能な上昇位置と接地可能な下降位置との間を上下に移動可能な電動式クローラからなるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この公知のクローラ型の電動走行車には、クローラの走行抵抗が大きく、平地の場合を含めて高速走行化が難しいとともに、階段昇降の際にクローラが常に階段の角部に摩擦的に接触しながら移動するため、該部が損傷しやすいという問題があるほか、車椅子と一体化した形態であるため、車椅子自体を本来の手動の形で使用することができないという不都合もある。
特開２００２−８５４７６号公報

この発明は、上記のような公知のクローラ型の電動走行車に認められる問題や不都合に鑑み、車椅子の自走化用電動走行車として、平地の場合も含めて高速化が可能であるとともに、階段の昇降時に角部が損傷する恐れがないもの、また車椅子のみを分離して使用可能なものを提供することを主要な課題としている。

さらにこの発明は、上記のように高速化が可能で、かつ階段を損傷せずに昇降可能にする車椅子の自走化用電動走行車において、片側（左右方向）傾斜地（片側傾斜道）或いは溝部のある平地をも走行可能なものを提供することを課題としている。

この発明によれば、上記の課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項１に記載のように、前部を、車椅子の背枠部に左右（幅）方向において同心的に着脱自在に連結（連繋）する車体（車体モジュール）と、車体の下部の後部の左右に設けた、車椅子の車輪の接地面を超えて下方に突出して回転する駆動車輪付きアームを有する左右一対のＹ字形駆動ロータと、車体の下部の前部の幅方向中央部に枢支した、車椅子の座下枠内外を移動可能な姿勢保持脚であって、車椅子の座下枠の内外を上下に揺動可能な基脚に、回転自在車輪付きアームを有するＹ字形前ロータを逆Ｙ字状態を安定（平衡）状態として回転自在に支持する端脚を屈伸可能に枢支連結した姿勢保持脚と、車椅子又は車体に取り付ける平地と階段の走行モード選択器及び前進後退と左右旋回の走行操作器（操縦器）、駆動後ロータと姿勢保持脚の端脚の支軸（回転支持軸）に取り付けた後段差（段差存否）センサと前段差センサ、車体又は車椅子に取り付けた前後傾斜センサ、車体の駆動後ロータの回転伝動軸隣接部に取り付けた駆動後ロータの回転角度（回転量）センサと駆動車輪の回転伝動軸隣接部に取り付けた駆動車輪の回転角度センサ及び基脚の回転伝動軸隣接部に取り付けた基脚の回転角度センサと端脚の回転伝動軸隣接部に取付けた端脚の回転角度センサのそれぞれからの走行モード信号、走行操作信号、後段存否信号と前段差存否信号、車椅子の前後傾斜角度信号、駆動後ロータの回転角度信号と駆動車輪の回転角度信号及び姿勢保持脚の基脚の回転角度信号と端脚の回転角度信号に基づいて、車椅子を所定の後方傾斜又は水平姿勢で走行するための駆動後ロータの回転制御信号と駆動車輪の回転制御信号及び姿勢保持脚の基脚の揺動制御信号と端脚の屈伸制御信号を出力する制御装置とを備えてなる車椅子の自走化用電動走行車を提供する。

上記の請求項１に記載の電動走行車は、平地の走行の際には、走行モード選択器における平地走行モードの選択状態において、姿勢保持脚の基脚の上限揺動と端脚の基脚に対する限度の揺動屈折を介して、姿勢保持脚の全体を車椅子の座下枠内に収納して、車椅子の前輪が接地する状態にする一方、駆動後ロータを二つの駆動車輪が接地する逆Ｙ字状態まで回転し、これにより車椅子が後輪の不接地の状態で、水平に近い安定した姿勢を取る状態にした後、走行操作器の前進又は後退走行操作により、接地状態にある二つの駆動車輪を前進回転又は後退回転して、前方又は後方に走行する。また走行操作器の左旋回、右旋回の走行操作により、左右の駆動車輪を相互に逆方向に回転させるなど、左右の駆動車輪の走行速度に差をつけることによって、左方又は右方に旋回することができる。

階段の昇降のうち上昇の際には、走行モード選択器で階段走行モードを選択した後、走行操作器の後退走行操作により、平地の走行状態で後退して、階段の最下部の蹴上げ面の存在を後ロータの支軸の後駆動ロータの後段差センサで検出して、駆動車輪が蹴上げ面に当接した時点に後退を停止する。この状態で、駆動後ロータを二つの駆動車輪が接地する逆Ｙ字状態にする一方、姿勢保持脚を車椅子の座下枠外に向かって揺動、屈伸して、二つの回転自在車輪が接地するとともに、前後傾斜センサの検出信号に基づく姿勢保持脚の揺動、屈伸の制御信号によって、車椅子が所定の安定した後傾姿勢を取るようにする。

次に駆動後ロータを、蹴上げ面部に当接する駆動車輪を中心にして、回転角度センサにより１２０°の回転が検出されるまで回転する。これにより上部に位置する駆動車輪が階段の最下段の踏面上に載り、その後は、この踏面上に載った駆動車輪の後退回転を介して、この駆動車輪が階段の次の蹴上げ面部に当接するまで後退する。以下この動作を繰り返して、階段の最上部の平地まで上昇する。

このような階段の上昇の際には、後続の回転自在車輪付きの前ロータが順次階段の踏面、蹴上げ面を通過していくが、この際には常に、前後傾斜センサの検出信号に基づいた制御信号により、姿勢保持脚の揺動や揺動屈伸を介して、車椅子が安定した後傾姿勢を保持するようにし、最上部の平地面に達した時には、最下部のスタート時の状態に戻す。

他方階段の下降の際には、同じく階段モードの選択状態において、走行操作器の前進走行操作により、平地の走行状態で前進して、姿勢保持脚の端脚の支軸の前段差センサにより、平地面の不存在を検出して、前進を停止する。この後、上記の最上部の平地面に達した時と同じ状態で、走行操作器の前進走行操作により、最上部の平地面を二つの駆動車輪を介して前進し、前ロータが自在車輪を介して、最上部の平地面に続く階段の蹴上げ面部に沿って下降して、この蹴上げ面部に続く踏面に載る。このような前ロータの下降は、以後も前進に伴って断続的に反復して行われ、この際には、常に、前後傾斜センサの検出信号に基づく制御信号を介して、車椅子を所定の後傾姿勢に保持する。

次いで前側の駆動車輪が最上部の平地面の最前部に達した際に、後ロータの支軸の前段差センサにより平地面の不存在が検出され、この検出後における駆動車輪の回転角度（従って前進距離）の検出信号に基づいた制御信号によって、前側の駆動車輪が平地面の最前部から飛び出すとともに後側の駆動車輪が平地面の最前部に達した時点に、前進が停止する。

この状態で、駆動車輪を後退回転させながら、駆動後ロータは、回転角度センサの検出信号に基づく制御信号によって、前側に１２０°回転して、隣接する階段の踏面上に下降する。以後姿勢保持脚の揺動、屈伸による車椅子の姿勢保持動作と並行して、同様の動作を繰り返して、階段の最下部の平地面まで下降する。

平地上の段差を上がる際には、走行操作器の前進走行操作により、平地の走行状態で前進し、姿勢保持脚の端脚の支軸の前段差センサによる段差の垂直部の検出に基づいて、段差の手前で停止する。この後階段の下降の当初とほぼ同じような状態において、駆動車輪を前進回転して前進し、前ロータの回転自在車輪が段差の垂直部に当接した際には、駆動車輪を介した前進力により、前ロータが前側に回転しながら段差上の平地面に載る。この際、前後傾斜センサの検出信号に基づいた制御信号による姿勢保持脚の揺動、屈伸によって、車椅子の所定の後傾姿勢が保持される。

この後段差上の平地と段差下の平地で前進を続け、駆動後ロータが段差の垂直部に当接すると、後ロータの支軸の前段差センサによる段差存在の検出信号に基づいて、前進が停止し、この状態で、駆動後ロータが回転角度センサにより検出される１２０°の角度前方に回転して、段差上の平地面に上がり、以後姿勢保持脚を介した車椅子の姿勢保持作用のもとで、全体が段差上の平地を平地走行状態で前進する。

また段差を下りる際には、走行操作器の前進走行操作により、平地走行状態で前進して、姿勢保持脚の端脚支軸の前段差センサで平地面の不存在を検出した後、駆動車輪の回転角度信号により、段差の手前で停止する。この後階段の下降の場合の当初とほぼ同じように、駆動車輪を介して前進し、前ロータが段差下の平地面に下りた後も前進を継続し、後ロータ支軸の前段差センサによる段差上の平地面の不存在の検出とこの後における回転角度センサによる回転角度の検出信号に基づいて、後側の駆動後ロータが段差上の平地面の最前端部に達した時点に、駆動車輪を後退回転しながら、駆動後ロータを前側に１２０°回転して、段差下の平地面に下りる。この際にも前後傾斜センサの検出信号に基づいた制御信号による姿勢保持脚の揺動、屈伸によって、車椅子の所定の後傾姿勢が保持される。

この発明は、請求項２に記載のごとく、請求項１の記載の電動走行車において、車体又は車椅子に、走行操作信号、走行モード信号、後段差存否信号及び前段差存否信号の少なくとも一つに基づいて、走行操作、走行モード、階段上昇、階段下降、段差上り及び段差下りの少なくとも一つを表示する表示ランプを付設する構成を提供する。

この発明は、また、請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の電動走行車において、車椅子又は車体に左右傾斜センサを設け、該左右傾斜センサの左右傾斜角度信号に基づいて、車椅子を左右において水平な姿勢で走行するための駆動後ロータの回転角度制御信号を制御装置から出力する構成を提供する。

この請求項３に記載の電動走行車は、片側（左右）傾斜地の走行の可能化を目的としたもので、平地走行状態において、左右傾斜センサが所定値以上の左右の傾斜角度を検出すると、この左右傾斜角度信号に基づいた制御信号によって、左右の駆動後ロータの回転角度、すなわち回転位相を、例えば逆Ｙ字状態とＹ字状態のように各別に制御して、車椅子が左右において水平な安定姿勢を呈するようにする。

この発明は、さらに請求項４に記載のごとく、請求項３に記載の電動走行車において、車体又は車椅子に、左右傾斜信号に基づいて所定以上の左右傾斜角度の存在を表示する表示ランプを付設する構成を提供する。

さらにまたこの発明は、請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれかに記載の電動走行車において、姿勢保持脚の基脚の先端部に、車椅子の前輪と後輪及び駆動車輪と同時に接地可能な中間回転自在車輪と溝（溝存否）センサを付設する構成を提供する。

この請求項５に記載の電動走行車は、溝付きの平地部の走行を目的としたもので、走行操作器の前進操作状態における平地走行時に、溝センサが溝部を検出すると、溝部の手前で停止する。この後姿勢保持脚の車椅子の座下枠内への収納を介して、車椅子の前輪、中間回転自在車輪及び前ロータの二つの回転自在車輪を接地状態にするとともに、車椅子の後輪と駆動後ロータの二つの駆動車輪を接地状態にして、走行操作器の前進操作により、二つの駆動車輪を前進回転する。この全車輪の接地状態においては、前四つの回転自在な車輪がほぼ連続する配列状態になるとともに、後三つの車輪もほぼ近接した配列状態になる結果、平地部に存在する比較的細幅の溝は乗り越えて走行する。

また溝センサが溝部を検出後、駆動車輪の回転角度センサによる前進回転角度（従って走行距離）の検出信号に基づいた制御信号により、駆動車輪が溝部を越えた後に停止し、平地走行に戻る。

この発明は、請求項６に記載のように、請求項５に記載の電動走行車において、車体又は車椅子に、溝存否信号に基づいて溝の存在を表示する表示ランプを付設する構成も提供する。

この発明によれば、さらに、請求項７に記載のごとく、請求項１〜６のいずれかに記載の電動走行車において、車体の前部の車椅子の背枠部に対する着脱自在な連結を、車体又は車椅子に取付ける連結操作レバーを介して連結ピンをピン穴に対して挿脱するピンジョイント手段を介して行う構成と、請求項８に記載のように、請求項７に記載の電動走行車において、ピンジョイント手段に、連結ピンのピン穴に対する挿脱を検出するピン挿脱センサを付設するとともに、車体又は車椅子に、ピン挿脱信号に基づいて、ピン挿入による連結を表示する表示ランプを付設する構成と、請求項９に記載のように、請求項１〜８のいずれかに記載の電動走行車において、車体に取付けるレーザ光源と車椅子のフットレストに取付けるレーザ用マーカとからなる連結用位置決め手段を付設する構成も提供する。

この発明に係る特許請求の範囲の請求項１に記載の電動走行車によれば、特に駆動車輪、駆動後ロータ、回転自在車輪及び前ロータの回転、転動を介して前進、後退するので、走行抵抗が小さく、平地を含めて高速走行化が可能であるとともに、階段の昇降の際には、駆動車輪と回転自在車輪が階段の角部に対して転動接触するに過ぎないので、該角部が損傷を受ける恐れはほとんどない。

またこの電動走行車は、車椅子の背枠部に対して着脱自在に連結するので、車椅子を分離して本来の車椅子として使用することができ、又分離に伴う軽量化による取扱いの容易性から、分離した車椅子共々、自動車類に積載して運搬することも可能である。

請求項２に記載の表示ランプの付設構成によれば、走行状態を目で確認することができ、走行上不安感が無い。

請求項３に記載の電動走行車における左右傾斜センタの付設構成によれば、片側傾斜地を、低い方にずり落ちたり傾いたりすることもなく、安定した水平な姿勢で走行することができる。

請求項４に記載の電動走行車における左右の傾斜の表示ランプの付設構成によれば、左右傾斜地の走行を目で確認することができ、走行上安心である。

さらに請求項５に記載の電動走行車における姿勢保持脚に対する回転自在車輪と溝センサの付設構成によれば、特に車椅子の前輪及び自在車輪とのほぼ連続的な配列上、溝付きの平地部を溝に落ち込むこともなく走行することができる。

請求項６に記載の電動走行車における溝の存在の表示ランプの付設構成によれば、溝部の走行を目で確認することができ、走行上の不安が無い。

請求項７に記載のピンジョイント手段による車体の車椅子に対する連結構成によれば、簡単な構造であるとともに、車椅子の利用者自身が連結、連結開放の操作を行うことができる。

また請求項８に記載のピン挿脱センサとピン挿入、従って連結の表示ランプの付設構成によれば、車椅子の連結の確認を目で行うことできる。

さらに請求項９に記載の連結用の位置決め手段の付設構成によれば、車椅子の利用者自身が簡単にかつ確実に位置決めをすることができ、連結操作が容易になる。

以下図面に基づいて、この発明に係る車椅子を含めた電動走行車の好適な実施形態について詳述する。

まず基本的な構造のうち、駆動関係から説明すると、特に図１〜図５に示すように、車椅子１１の背枠１３部に後述するピンジョイント手段７１を介して着脱自在に連結する電動走行車２０の車体２１の上部には、バッテリ２２とともに左右の後ロータ駆動モータ２３と左右の車輪駆動モータ２４及び基脚駆動モータ２５と端脚駆動モータ２６が設置してあり、それぞれ車体２１の左右の下部の後部に設けた左右一対のＹ字形駆動後ロータ３０と左右の各駆動後ロータ３０のアーム３１に付設の駆動車輪３２及び車体２１の下部の前部中央に設けた姿勢保持脚３３の基脚３４（左右一対の基脚枠からなる）と端脚３５（左右の一対の端脚枠からなる）を、歯車伝動機構と巻掛伝動機構を含む各伝動機構を介して回転駆動するようになっている。

車体２１の上部には、各駆動モータ２３、２４、２５、２６に駆動用の制御信号（駆動後ロータ３０と駆動車輪３２の回転制御信号及び姿勢保持脚３３の基脚３４の揺動制御信号と端脚３５の屈伸制御信号）を出力する制御装置４５も設置してある。そしてこれらの各制御信号のベースとなる検出信号のうち、左右の各駆動後ロータ３０、各駆動車輪３２及び姿勢保持脚３３の基脚３４と端脚３５の各回転角度信号を制御装置４５に出力する各駆動後ロータ３０の回転角度センサ４６、各駆動車輪３２の回転角度センサ４７及び基脚３４の回転角度センサ４８と端脚３５の回転角度センサ４９は、いずれもロータリエンコーダからなっており、それぞれ駆動後ロータ３０、駆動車輪３３、基脚３４及び端脚３５の伝動支軸部（伝動軸隣接部）に配設してある。

また制御信号のベースとなる検出信号のうち、前後と左右の傾斜角度信号を出力する前後傾斜センサ５０と左右傾斜センサ５１も車体２１の上部に配置してある一方、段差の存否信号を出力する後段差センサ５２と前段差センサ５３、５４及び溝を検出する溝センサ５５は、いずれも反射形の光電センサなどからなっており、このうち後段差センサ５２と前段差センサ５３は、左右の各駆動後ロータ３０の支軸（回転支持軸）に取り付けたセンサ取付けブラケット４０に、後側に位置する階段の蹴上げ面部や踏面部の存否と、前側に位置する階段の踏面や段差の垂直部、段差上の平地面部の存否を検出可能に取付けてある。また前段差センサ５４及び溝センサ５５は、姿勢保持脚３３の端脚３５の支軸（左右一対の中間回転自在車輪３９の支持軸を兼用）に取り付けたセンサ取付けブラケット４１に、それぞれ階段の踏面、段差上の平地面と段差の垂直部及び溝部の存否を検出可能に取り付けてある。

図１、図１９に示すように、制御装置４５に対して走行操作信号を送信する走行操作器は、車椅子１１に取付ける操作盤５６に付設の走行操作レバー５７付き走行操作スイッチ（図示せず）からなっており、直交する四方への傾倒操作により前進、後退、左旋回、右旋回の操作信号を出力し、無傾倒の直立位置（中立位置）では停止の操作信号を出力するようになっている。また制御装置４５に操作走行モード信号を送信する走行モード選択器は、操作盤５６に設けた平地スイッチ５８と階段スイッチ５９からなっている。さらにこの操作盤５６には、階段の上昇と下降、段差、左右傾斜、溝及び車体と車椅子の連結を表示する階段上昇、階段下降、段差、傾斜、溝、連結の各表示ランプ６０、６１、６２、６３、６４、６５が電源スイッチ６６とともに配設してある。

図２０、図２１に示すごとく、車椅子１１との連結をつかさどるピンジョイント手段７１は、車体２１の前部に設けた左右一対の上下のピン穴７４付き凸形ブラケット７３と車椅子１１の背枠１３部に取付ける左右一対の上下のピン穴７６付き凹形（溝形）ブラケット７５とを、嵌合状態で、ピン穴７４、７６に挿入する連結ピン７２を介して連結する構造で、連結ピン７２は、車椅子１１に取付けた連結操作レバー８１からのびる操作ワイヤ８２と連結ピン７２に連結したリンク機構７７を介して、ピン穴７４、７６に対して挿脱するようになっている。

すなわちリンク機構７７は、車椅子１１の背枠１３部の一対の凹形ブラケット７５間に上下にスライド可能にかつばね７９を介して常に上限位置を取るように設置したスライドリンク７８と、スライドリンク７８の下端部に枢着する一方、操作ワイヤ８２の先端部にスライドリンク７８をばね７９の作用力に抗して下限位置に移動可能に連結したレバーリンク８０と、スライドリンク７８の凹形ブラケット７５のピン穴７６対向部に枢着する一方、凹形ブラケット７５のピン穴７６にスライド可能に臨む連結ピン７２の基端に連結リンク８３を介して連結した三角形のレバーリンク８４とからなっている。そして連結操作レバー８１の連結側への操作により、操作ワイヤ８２を介してスライドリンク７８を下限位置へ移動する時には、レバーリンク８４と連結リンク８３の揺動を介して、連結ピン７２が両ブラケット７３、７５のピン穴７４、７６に入って、両ブラケット７３、７５を連結状態にする一方、連結操作レバー８１を連結開放側へ操作する際には、スライドリンク７８のばね７９の作用力を介した上限位置への移動により、レバーリンク８４と連結リンク８３の揺動を介して、連結ピン７２が凹形ブラケット７５の一方側のピン穴７６と凸形ブラケット７３のピン穴７４から抜き出され、連結ピン７２が凹形ブラケット７５の他方側のピン穴７６に留まる連結の開放状態になる。

また車体２１の凹形ブラケット７５の上部のピン穴７６に隣接する部位には、対応する連結ピン７２を該ピン穴７６に挿入して連結状態にした際に、該連結ピン７２の先端が当接するように、連結ピン挿脱センサ８５が取付けてある一方、車椅子１１の操作盤５６に、上述した連結の表示ランプ６４が設けてある。

さらに車体２１の左右の側部には、図５に示すように、車椅子１１の左右のフットレスト１６に対応する間隔をおいて、その前方の地面上にレーザ光線を照射可能な左右一対のレーザー光源としてのレーザポインタ８６が取付けてあるとともに、車椅子１１の左右のフットレスト１６上には、前後にのびる線状のレーザ照合用マーカ８７が貼付してある。

図示した実施形態においては、電動走行車２０の車体２１の車椅子１１に対する連結は、車椅子１１を、電動走行車２０の車体２１の直前部において、フットレスト１６上に照射されるレーザ光線がマーカ８７に合致する幅方向の中心整合の状態にした後、このマーカ８７に対するレーザー光線の整合照射状態を保持するようにしながら、後輪１５を介して後退して車体２１に接近し、ピンジョイント手段７１の凹形ブラケット７５と凸形ブラケット７３を左右にずれのない状態で嵌合する。

この後連結操作レバー８１の連結操作により、操作ワイヤ８２とリンク機構７７（レバーリンク８０、スライドリンク７８、レバーリンク８４及び連結リンク８３）を介して、連結ピン７２を両ブラケット７３、７５のピン穴７４、７６に挿入して、電動走行車２０を車椅子１１と連結した状態にする。この際、連結ピン挿脱センサ８５の検出信号に基づいて、操作盤５６の連結表示ランプ６５が点灯する。

次に操作盤５６に付設の平地スイッチ５８と階段スイッチ５９により走行モードを選択した後における平地、階段、平地上の段差、片側傾斜地、溝付き平地の走行について順次説明する。

まず平地の走行時には、特に図６に示すごとく、制御装置４５からの制御信号による基脚駆動モータ２５と端脚駆動モータ２６の駆動と各伝動機構による伝動によって、姿勢保持脚３３の基脚３４を上限まで揺動しかつ端脚３５を基脚に対して最大限揺動屈折することによって、姿勢保持脚３３の全体を車椅子１１の座下枠１２内に収納して、車椅子１１の前輪１４が接地する状態にする。

また後ロータ駆動モータ２３と車輪駆動モータ２４から各伝動機構を介して、駆動後ロータ３０を二つの駆動車輪３２が接地する逆Ｙ字状態まで回転して、車椅子１１の後輪１５が地面から少し浮いた状態で、車椅子１１をほぼ水平に近い安定姿勢にする。この状態で、走行操作レバー５７の前進側又は後退側への傾倒操作を介して、接地している二つの駆動車輪３２を前後に回転することにより、平地を前進走行又後退走行する。なおこの平地走行においては、走行操作レバー５７の左旋回、右旋回への傾倒操作により、左右の駆動車輪３２の走行速度に差をつけることによって、左右に旋回することができる。

階段９０の上昇の際には、図７に示すように、走行操作レバー５７の後退側への傾倒操作により、階段９０の最下部の平地面を、車輪駆動モータ２４とその伝動機構を介した駆動車輪３２の回転による平地走行の状態で後退し、駆動車輪３２が階段９０の蹴上げ面９２部に接した際における駆動後ロータ３０の後段差センサ５２の蹴上げ面９２部の存在検出信号に基づいて停止するとともに、操作盤５６の階段上昇表示ランプ６０が点灯する。そして一方では、制御信号による後ロータ駆動モータ２３の駆動と伝動機構による伝動によって、駆動後ロータ３０を二つの駆動車輪３２が接地する逆Ｙ字状態にし、他方では、制御信号による基脚駆動モータ２５と端脚駆動モータ２６の駆動と伝動機構による伝動によって、姿勢保持脚３３を車椅子１１の座下枠１２外に向かって揺動、屈伸し、アーム３７の先端部の二つの回転自在車輪３８が接地するとともに車椅子１１が所定の後傾姿勢を取る状態にする。

続いて駆動後ロータ３０を、モータ駆動と伝動を介して、蹴上げ面９２部に当接する駆動車輪３２を中心にして、回転角度センサ４７による１２０°の回転角度の検出による回転停止の制御信号の出力時点まで、後方に回転する。これにより上部に位置する駆動車輪３２が階段９０の最下段の踏面９１上に載る（図８参照）。その後は、この踏面９１上に載った駆動車輪３２の後退回転を介して、この駆動車輪３２が階段の次の蹴上げ面９２部に当接するまで後退する。以下この動作の反復によって、階段９０の最上部の平地面まで上昇する（図９、図１０参照）。

このような駆動車輪３２付きの駆動後ロータ３０の階段上昇に伴って、後続の回転自在車輪３８付きの前ロータ３６は、順次、車椅子１１を所定の安定した後傾姿勢に保持しながら、階段９０の各踏面９１、蹴上げ面９２を通って上昇する。この際には常に、前後傾斜センサ５０を介した車椅子１１の後傾角度の検出信号に基づいた制御信号により、姿勢保持脚３３の基脚３４の揺動や端脚３５の屈伸を行って、車椅子１１が所定の後傾姿勢を保持するようにし、最上部の平地面に達した時には、最下部の上昇スタート時の平地の走行状態に戻る（図９、図１０参照）。

階段９０の下降の場合には、上記の最上部の平地面に達した際の平地走行の状態で、走行操作レバー５７の前進側への傾倒操作を介して、最上部の平地面を二つの駆動車輪３２の前進回転により前進し、前ロータ３６が最上部の平地面の最前部近傍まで進んだ際に、基脚３４の前段差センサ５４による平地面不存在の検出信号に基づいて、前進が停止するとともに、操作盤５６の階段下降表示ランプ６１が点灯する。続いてこの平地面不存在の検出後に、回転角度センサ４７により検出される回転角度信号、従って前進距離信号に基づく制御信号によって、後側の駆動車輪３２が平地面の最前部に達した時点に、前進が停止する。この際前側の駆動車輪３２はその最前部から飛び出して浮いた状態になり、また前ロータ３６は、自在回転車輪３８を介して、断続的に下位の蹴上げ面９２を通して下位の踏面９１へと下降する（図９参照）。この際制御信号による姿勢保持脚３３の揺動、屈折によって、車椅子１１を所定の後傾状態に保持する。

この状態で駆動車輪３２を後退回転させながら、駆動後ロータ３０は制御信号に基づいて、前側に１２０°回転して、階段９０の下位の踏面９１に下降する。以後この下降動作を、姿勢保持脚３３による車椅子１１の姿勢保持動作と並行の形で反復して、階段９０の最下部の平地面に下降する（図８〜図１１参照）。

次に平地面上の段差９３の走行において、段差９３上に上がる際には、図１２に示すように、走行操作レバー５７の前進側への傾倒操作により、平地の走行状態で前進し、基脚３４の前段差センサ５４による段差存在の検出信号に基づいて、段差９３の直前部で前進を停止するとともに、段差表示ランプ６２が点灯する。この後階段９０の上昇の場合とほぼ同じ状態において、走行操作レバー５７の操作により、駆動車輪３２の回転を介して前進し、前ロータ３６の回転自在車輪３８が段差９３の垂直部９４に当接した後も、なお前進回転を継続し、この際の前進駆動力によって前ロータ３６は前側に回転して、回転自在車輪３８を介して段差上の平地面に載る。この時前後傾斜センサ５０の検出信号に基づいた制御信号による姿勢保持脚３３の揺動、屈伸によって、車椅子１１の所定の後傾姿勢が保持される（図１３参照）。

この後前進の継続により、駆動後ロータ３０の前側の駆動車輪３２が段差９３の垂直部９４に当接すると、駆動後ロータ３０の前段差センサ５３の検出信号に基づいて前進が停止し、この状態で駆動後ロータ３０が１２０°前側に回転して、段差９３上の平地面に上がる。この際及びこの後も姿勢保持脚３３の揺動、屈伸を介して、車椅子１１は所定の後傾姿勢に保持される（図１３、図１４参照）。

他方段差９３を下りる際には、図１５に示すごとく、平地の走行状態で前進し、基脚３４の前段差センサ５４による平地面不存在の検出信号に基づいて、段差９３の手前部で停止する。この際段差表示ランプ６２が点灯する、この後階段９０の下降の場合とほぼ同じ状態で、駆動車輪３２の回転を介して前進し、前ロータ３６が段差９３を下りた後も前進を継続して、駆動後ロータ３０の前段差センサ５３による段差９３上の平地面の不存在の検出信号とこの後における駆動車輪３２の回転角度センサ４７による回転角度信号に基づいて、後側の駆動車輪３２が段差上の平地面の最前部に達した時点に、駆動車輪３２を後退回転させながら、駆動後ロータ３０を前側へ１２０°回転して、段差９３下の平地面に下ろす。この段差９３下に下りる際にも姿勢保持脚３３の揺動、屈伸を介して、車椅子１１は所定の後傾姿勢に保持される。

また片側傾斜地の走行時には、図１６、図１７に示すように、走行操作レバー５７の前進側への操作により、平地走行状態で前進中に、左右傾斜センサ５１が所定値以上の左右の傾斜角度を検出すると、この左右傾斜角度信号に基づいた制御信号によって、左右の駆動後ロータ３０の回転が個別に制御されて、逆Ｙ字状態とＹ字状態になり、車椅子１１が左右において水平な姿勢になる。

溝９５のある平地の走行の際には、図１８に示すように、溝センサ５５によって溝９５が検出されると、溝９５の手前部で停止するとともに、操作盤５６の溝表示ランプ６４が点灯する。この後姿勢保持脚３３を車椅子１１の座下枠１２外に向かって揺動、屈伸し、前四つの車椅子１１の前輪１６、中間回転自在車輪３９及び前ロータ３６の二つの回転自在車輪３８と、後三つの車椅子１１の後輪１５と駆動後ロータ３０の二つの駆動車輪３２を接地した状態で、走行操作レバー５７の操作により二つの駆動車輪３２を前進回転して、溝９５を乗り越えて行く。

なお溝センサ５５が溝９５を検出した後、駆動車輪３２の回転角度センサ４７による前進回転角度、従って走前進距離の検出信号に基づいた制御信号によって、駆動車輪３２が溝９５を越えた後一旦停止し、この後平地走行に復帰する。

この発明は、このほか種々の形態で実施することができるもので、上記の形態に限定されるものではない。

この発明に係る手動車椅子の自走化用電動走行車の好適な実施形態の略側面図である。 図１の実施形態の略背面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う略背面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う略背面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿う略平面図である。 図１に示す実施形態の平地走行時の略側面図である。 図１に示す実施形態の階段上昇開始時の略側面図である。 図７より進んだ階段上昇時及び階段下降時の略側面図である。 図８より進んだ階段上昇時及び図８より前の階段下降時の略側面図である。 図９よりさらに進んだ階段上昇時及び図９より前の階段下降時の略側面図である。 図１０より進んだ階段下降時及び図１０より前の階段上昇時の略側面図である。 図１に示す実施形態の段差上り開始時の略側面図である。 図１２より進んだ段差上り時の略側面図である。 図１３よりさらに進んだ段差上り時の略側面図である。 図１４より進んだ段差を下る時の略側面図である。 図１に示す実施形態の左右傾斜地面走行時の略背面図である。 図１６に示す走行時の略側面図である。 図１に示す実施形態の溝部の走行時の略側面図である。 図１に示す実施形態における操作盤の略平面図である。 図１に示す実施形態におけるピンジョイント手段の要部の略背面図である。 図２０に示すピンジョイント手段の略部分平面図である。

符号の説明

１１ 車椅子
１２ 座枠
１３ 背枠
１４ 前輪
１５ 後輪
１６ フットレスト
２０ 電動走行車
２１ 車体
２２ バッテリ
２３ 後ロータ駆動モータ
２４ 車輪駆動モータ
２５ 基脚駆動モータ
２６ 端脚駆動モータ
３０ 駆動後ロータ
３１ アーム
３２ 駆動車輪
３３ 姿勢保持脚
３４ 基脚
３５ 端脚
３６ 前ロータ
３７ アーム
３８ 自在車輪
３９ 中間自在車輪
４０ センサ取付けブラケット
４１ センサ取付けブラケット
４５ 制御装置
４６ 後ロータ回転角度センサ
４７ 車輪回転角度センサ
４８ 基脚回転角度センサ
４９ 端脚回転角度センサ
５０ 前後傾斜センサ
５１ 左右傾斜センサ
５２ 後段差センサ
５３ 前段差センサ
５４ 前段差センサ
５５ 溝センサ
５６ 操作盤
５７ 走行操作レバー
５８ 平地スイッチ
５９ 階段スイッチ
６０ 階段上昇ランプ
６１ 階段下降ランプ
６２ 段差ランプ
６３ 傾斜ランプ
６４ 溝ランプ
６５ 連結ランプ
６６ 電源スイッチ
７１ ピンジョイント手段
７２ 連結ピン
７３ 凸形ブラケット
７４ ピン穴
７５ 凹形ブラケット
７６ ピン穴
７７ リンク機構
７８ スライドリンク
７９ ばね
８０ レバーリンク
８１ 連結操作レバー
８２ 操作ワイヤ
８３ 連結リンク
８４ レバーリンク
８５ ピン挿脱センサ
８６ レーザポインタ
８７ レーザマーカ
９０ 階段
９１ 踏面
９２ 蹴上げ面
９３ 段差
９４ 垂直部
９５ 溝

Claims (9)

1. 前部を、車椅子の背枠部に左右方向において同心的に着脱自在に連結する車体と、車体の下部の後部の左右に設けた、車椅子の車輪の接地面を超えて下方に突出して回転する駆動車輪付きアームを有する左右一対のＹ字形駆動ロータと、車体の下部の前部の幅方向中央部に枢支した、車椅子の座下枠内外を移動可能な姿勢保持脚であって、車椅子の座下枠の内外を上下に揺動可能な基脚に、回転自在車輪付きアームを有するＹ字形前ロータを逆Ｙ字状態を安定状態として回転自在に支持する端脚を屈伸可能に枢支連結した姿勢保持脚と、車椅子又は車体に取り付ける平地と階段の走行モード選択器及び前進後退と左右旋回の走行操作器と、駆動後ロータと姿勢保持脚の端脚の支軸に取り付けた後段差センサと前段差センサ、車体又は車椅子に取り付けた前後傾斜センサ、車体の駆動後ロータの回転伝動軸隣接部に取り付けた駆動後ロータの回転角度センサと駆動車輪の回転伝動軸隣接部に取り付けた駆動車輪の回転角度センサ及び基脚の回転伝動軸隣接部に取り付けた基脚の回転角度センサと端脚の回転伝動軸隣接部に取付けた端脚の回転角度センサのそれぞれからの走行モード信号、走行操作信号、後段存否信号と前段差存否信号、車椅子の前後傾斜角度信号、駆動後ロータの回転角度信号と駆動車輪の回転角度信号及び姿勢保持脚の基脚の回転角度信号と端脚の回転角度信号に基づいて、車椅子を所定の後方傾斜又は水平姿勢で走行するための駆動後ロータの回転制御信号と駆動車輪の回転制御信号及び姿勢保持脚の基脚の揺動制御信号と端脚の屈伸制御信号を出力する制御装置とを備えてなる車椅子の自走化用電動走行車。
2. 車体又は手動車椅子に、走行モード信号、走行操作信号、後段差存否信号及び前段差存否信号の少なくとも一つに基づいて、走行操作、走行モード、階段上昇、階段下降、段差上り及び段差下りの少なくとも一つを表示する表示ランプを付設する、請求項１記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
3. 車体又は手動車椅子に左右傾斜センサを設け、該左右傾斜センサの左右傾斜角度信号に基づいて、手動車椅子を左右において水平な姿勢で走行するための駆動後ロータの回転角度制御信号を制御装置から出力する、請求項１又は２記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
4. 車体又は手動車椅子に、左右傾斜信号に基づいて左右傾斜の存在を表示する表示ランプを付設する、請求項３記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
5. 姿勢保持脚の基脚の先端部に、手動車椅子の前輪と後輪及び駆動車輪と同時に接地可能な中間回転自在車輪と溝センサを付設する、請求項１〜４のいずれかに記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
6. 車体又は手動車椅子に、溝存否信号に基づいて溝の存在を表示する表示ランプを付設する、請求項５記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
7. 車体の前部の手動車椅子の背枠部に対する着脱自在な連結を、車体又は手動車椅子に取付ける連結操作レバーを介して連結ピンをピン穴に対して挿脱するピンジョイント手段を介して行う、請求項１〜６のいずれかに記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
8. ピンジョイント手段に、連結ピンのピン穴に対する挿脱を検出するピン挿脱センサを付設するとともに、車体又は手動車椅子に、ピン挿脱信号に基づいて、ピン挿入による連結を表示する表示ランプを付設する、請求項７記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。
9. 車体に取付けるレーザ光源と車椅子のフットレストに取付けるレーザ用マーカとからなる連結用位置決め手段を付設する、請求項１〜８のいずれかに記載の手動車椅子の自走化用電動走行車。

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