JP2009515644A - 車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】車椅子の障害物の通過をスムーズに行えるようにする。
【解決手段】後部および前部カップリングにより 少なくとも後輪および前輪に懸架された支持フレーム（１）が設けられた車椅子であって、少なくとも１つのカップリング（８）は、少なくとも１つの車軸にトルクを伝えることができるよう、少なくとも１つの車軸に対して、前記支持フレーム（１）をシフトできる手段を備えている。前記シフト手段はレバー（５）を備え、このレバー（５）の一端は、関連する適当な車軸に回転自在に接続され、前記レバー（５）の他端は、前記支持フレーム（１）に回転自在に接続されている。本発明は、車椅子の車輪に、車椅子の支持フレームを懸架するようになっているカップリング機構にも関する。
【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は、個人の移動のための運搬手段に関し、特に後方および前方カップリングにより、少なくとも後輪および前輪に懸架された支持フレームを備える車椅子に関する。

標準的な車椅子には、一般に障害者が移動するために使用される手動推進車椅子、および歩行が困難な人にも使用できる電動車椅子がある。第１のカテゴリーの車椅子には、一般に約６００ｍｍの直径を有する比較的大きい後輪と、約２００ｍｍの直径を有する、後輪よりも小さい前輪が設けられている。第２のカテゴリーの車椅子には、一般に、例えば２００〜２５０ｍｍの直径を有する比較的小さい４つの車輪が設けられている。

後者のタイプの車椅子は、例えば特許文献１により公知であり、それには、使用中に走行方向に車椅子が後方に傾き、仰向き状態となるのを防止するための回転体が設けられた車椅子が記載されている。この公知の車椅子は更に、補助車輪を備えることがあり、この補助車輪は、比較的簡単に、高い場所に車椅子を移動させることができるようになっている。

しかしながら、公知の車椅子には多くの欠点がある。例えば障害者が、標準的な手動推進式車椅子を使って、障害を乗り越えることは困難であり、障害者が、補助なしに、例えば歩道に乗り上げることは、実質的に不可能である。

例えば小さい障害物、例えば突出部を、公知の車椅子で乗り越えるときに、前輪がブロックされ（ブレーキダイブ効果）、一方、後輪もブロックされて、車椅子が後ろにひっくり返る可能性がある。歩道から降りるときに、公知の車椅子は、前輪が歩道から外れると、公知の車椅子は、容易に前のめり状態となることがある。一方、後輪が歩道から降りるときに、車椅子はかなりの振動を受けることがある。そのため、一般に障害者、またはその他のユーザーの移動の自由度は大幅に制限され、外部の補助者に依存に頼らなければならないことになる。

本発明の目的は、上記のような欠点のない、冒頭に記載のタイプの車椅子を提供することにある。
ニュージーランド特許第NL1023378号

本発明の車椅子は、請求項１に記載されている事項を特徴とする。より詳細には、本発明に係わる車椅子は、少なくとも後輪および前輪に設けられた後部および前部カップリングにより懸架された支持フレームを備える車椅子において、少なくとも１つのカップリングは、少なくとも１つの車軸にトルクを伝えることができるよう、少なくとも１つの車軸に対して、前記支持フレームをシフトできる手段を備えている。

前部および後部カップリングの双方に、前記の手段を設けることができるが、後部カップリングが、後輪の後軸に対してトルクを伝達できるよう、後輪の後軸に対して、支持フレームをシフトできる手段を備えていることが好ましい。このことは、例えば、高さがほぼ１０ｃｍの歩道に乗り上げるのに必要な力が、力の弱い人でも出せるような小さい力でよいことを意味する。

後でより詳細に分かるように、一部の車椅子では、ほとんど力が要らない。更に、一方または双方の後輪がスリップする危険性が小さくなっている。支持フレームは、直接公知の車椅子の大きい後輪の後軸に直接結合されているので、歩道に乗り上げるときに後輪にかかる力は、反作用モーメントに変換され、公知の車椅子が示すような、後方に傾き仰向き状態となる傾向が生じる。本発明に係わる車椅子は、このようなことにあまり影響されない。

後輪から先に歩道から下りる際に、車椅子が後方に傾き、仰向き状態となることを防止するために一般に使用されている、公知のひっくり返り防止キャスターも不要となっており、このことも、歩道または他の障害物に容易に乗ったり、これらから下りるのに有利である。

本発明による車椅子は、少なくとも１つの車軸に、トルクまたはモーメントを伝えることができる手段を備えている。本発明の保護範囲は、物理的に存在する車軸を有する車椅子だけでなく、仮想的な車軸を有する車椅子もカバーするものである。後者の場合、車軸は、関連する車輪の回転の仮想中心のことである。仮想的車軸を有する車輪を、そのリムを介して駆動することができる。

本発明に係わる車椅子の第１の好ましい実施例では、前記シフト手段は、前記支持フレームに回転自在に接続されるとともに、関連する適当な車輪に接続された円周リング内で転動するように移動できるローラーホイールを備えている。関連する適当な車輪が、例えば歩道に、ある速度で進入するとき、支持フレームが上方向にスウィング運動できるようにしてあり、これによって、関連する車輪を歩道に当接したままにすることが可能となっている。このようにすることにより、ローラーホイールは、車輪の回転中心に対して、ほぼ円形の経路をたどる。

支持フレームの下面は、ローラーホイールに接続されているので、このフレームも上方向にスウィングする。従って、車椅子および車椅子に乗っている人の運動エネルギーは、ほぼ完全に（支持フレームおよび車椅子に乗っている人の）ポテンシャルエネルギーに変換される。トルクを支持フレームにかけることができるよう、この位置にある支持フレームは、車輪の回転軸に対して、偏心した状態で車輪に接続されているので、このホイールは、移動し始める。この運動によって、後により詳細に説明するように、車椅子は、比較的容易に、歩道上に移動することができる。

本発明の車椅子の第２の好ましい実施例では、前記シフト手段は、レバーを備え、このレバーの一端は、関連する車軸に回転自在に接続され、前記レバーの他端は、前記支持フレームに回転自在に接続されている。通常の使用、すなわち、車輪が地面に接触した状態にあるとき、支持フレームに対するレバーの回転自在な接続部は、車軸に対するレバーの回転自在な接続部よりも下方に位置することが好ましい。このようにすると、車椅子が静止位置にあるとき、レバーは、後輪の車軸と支持フレームに対するこの車軸の回転自在な接続部との間で、重力によりほぼ垂直方向に延びる。この静止位置は、スウィングの静止位置に相当する。

本発明における変速機構は、スウィングヒンジを意味するものである。後輪が、ある速度で、例えば歩道のエッジに進入し、このエッジに対する静止位置に至ると、レバーは、質量慣性により平衡位置から引っ張られ、後軸を中心として回転するので、前方（歩道のエッジ方向）へのスウィング運動が行われる。支持フレームは、レバーの下面に接続されているので、このフレームを上方向にスウィングさせる。従って、車椅子および車椅子に乗っている人の運動エネルギーは、ほぼ完全に（支持フレームおよび車椅子に乗っている人の）ポテンシャルエネルギーに変換される。

このようなスウィングアウト位置にある支持フレームは、後輪にトルクを加えるよう、後輪の車軸に対して、偏心した状態で後輪に接続されているので、後輪は移動し始める。従って、歩道に乗り上げるために車椅子に乗っている人が後輪に加えるべき力は、公知の車椅子の場合よりも、かなり小さくてよい。静止位置からの車椅子の支持フレームのアップスウィング運動は、振動運動の特性である支持フレームの、徐々に低下する運動と合成され、この運動により、車椅子に乗っている人に対する快適なクッション効果が生じる。

本発明の車椅子の特に好ましい実施例では、前記車軸または支持フレームに対する前記回転自在な接続部は、前記車軸または支持フレームに対する回転自在な接続部を、一方の回転方向に自由に移動させると共に、これらを他方の方向に結合する手段を備えている。前記手段がフリーホイールカップリングを含んでいると、特に好ましい車椅子が得られる。

本発明におけるフリーホイールカップリングは、互いに一方向の回転（フリーホイールの方向）に自由に移動することができ、かつ他方向（反対方向）に結合されるような駆動要素と被動要素とを有する部材を意味するものである。

この好ましい実施例では、フリーホイールカップリングは、後輪にトルクを加える手段として作動する。支持フレームが、静止位置から最大スウィングアウト位置に向かって、上方向にスウィングした後、このフリーホイールカップリングは、後輪の車軸、または支持フレームへの回転自在な接続部を中心とするレバーの回転を、更に完全または部分的に防止する。この状況では、後輪もそのまま歩道に引き寄せられた場合、レバーは、ほぼ垂直な静止位置に復帰できるだけである。この運動中、レバーは、後輪とおおむね剛質の一体部品を構成し、この一体部品は、レバーと支持フレームの回転自在な接続部を中心として回転し、この回転自在な接続部は、後輪の車軸に対する後輪の回転の一時的な偏心ポイントを形成する。この回転偏心ポイントは、歩道に乗り上げるのに克服すべきモーメントが小さくなるよう、歩道のほうに接近している。

フリーホイールカップリングは、それ自身が公知であり、本発明に適したフリーホイールカップリングは、ロロフ（Roloff）およびマテック（Matek）により著され、１９９６年シューンホーベン（Schoonhoven）のアカデミックサービス（Academic Service）社によりオランダ語に翻訳され、出版されたハンドブック「機械要素；規格の決定、計算、形成」の３９０〜３９２ページに記載されている。更に好ましい実施例では、必要に応じて、車椅子を通常の車椅子として使用できるよう、フリーホイールカップリングを外すことができるような車椅子を含んでいる。

レバーの長さは、基本的には自由に選択できる。本発明の車椅子の好ましい実施例では、レバーの長さを調節自在にするための手段を含んでいる。障害物を越えるときの上記のような力の低減量は、垂直線に対するレバーのアップスウィング角が大きくなればなるほど大きくなる。支持フレームとのヒンジポイントが、歩道のエッジよりもほぼ垂直方向に上に位置するときの値に、アップスウィング角が達したとき、後輪を歩道の上に移動させるのに必要な力は、全く、またはほとんど要らなくなる。

歩道が比較的低い場合であって、速度が比較的速い場合、ヒンジポイントは、歩道のエッジを水平方向に通過することが可能である。この場合、ほとんど外力を加える必要はなく、歩道の上にスムーズに乗り上げることができる。レバーの長さができるだけ長く、従って後輪の半径とほとんど等しい場合、かかる利点を容易に得ることができる。回転が防止されなかった場合、後輪が歩道に当接した状態で、車椅子を緩やかに位置決めするような、かかる状況が生じることがある。

同じように、この実施例では、歩道または別の障害物に乗り上げるとき、回転の一時的な偏心ポイントが、後軸よりも垂直下方に位置する。かかる状況は、例えば後輪が歩道に当接した状態で、車椅子が緩やかに位置決めされる場合に生じる。車椅子に乗っている人は、このような停止位置からは、歩道に乗り上げるために必要な力は、同じように、公知の車椅子と比較して少なくて済む。従って、この実施例では、スウィングヒンジの利点を享受するために、特定の速度で歩道に進入する必要はない。

更に別の実施例では、本発明の車椅子は、後軸を中心として、前記レバーを最大に回転できる、垂直線に対する角度を調節する手段を備えている。これは、車椅子を安全に操作する上で好ましいことである。

好ましい実施例では、本発明の車椅子は、前記後軸または支持フレームに対する前記回転自在なレバー接続部の回転を、阻害または防止するための手段を備えている。例えば、後軸に対するレバーの近似接続部の回転が阻害または防止された場合、レバーがスウィングアップするのは、ほとんど不可能となるので、アップスウィング角はゼロに等しくなる。この状況において、本発明の車椅子は、レギュラータイプの車椅子として作動する。

レバーと支持フレームとの間の機械的な接続部を使用することにより、簡単にスウィングヒンジの一時的なロックを行うことができる。この接続部は、支持フレームとの剛質の構造体が得られるよう、レバーは、支持フレームに対して回転するのを阻止する。この好ましい実施例では、車椅子の推進力、およびその他の作動は、ほぼ同じ寸法を有する公知の車椅子の場合とほとんど同じである。

本発明の車椅子は、車椅子を手動で駆動するための手段も備えている。この手段は、例えば後輪の周辺方向に取り付けられた駆動フープを含むことができる。本発明の車椅子における後輪と支持フレームとのカップリングは、公知の車椅子ほど直接的ではないので、車椅子の質量が小さいことに起因し、車椅子の乗っている人は、平らで概ね水平な路面上を通過するよう、車椅子の後輪を前方に急激に移動できる。このように前方に急激に移動し、その後後輪がホールドされると、支持フレームの移動を徐々にスタートできる。

このような間接的に車椅子を駆動できることは、本発明の車椅子の別の利点となっている。地面に凹凸が多い場合、後輪を手動で駆動することにより、比較的容易に凹凸を乗り越えることができ、これによって、ゆるやかなスウィング運動を生じさせることができる。従って、緩衝された状態で、支持フレームに対してバンプを通過できる。このことは、車椅子に乗っている人にとって快適であるので好ましい。そのため、車椅子の作動は、車椅子、およびそれに乗っている人の重量とほぼ無関係となる。

このような追加クッション効果により、必要な場合には、車椅子に硬質タイヤを設けることができ、このことはローリング抵抗に関して好ましい。追加の利点としては、半静的状態でも、このようなスプリング効果が生じることである。公知のスプリングは、垂直方向の質量慣性力によってしか、スタートしないので、公知のスプリングには、このような利点はない。必要であれば、モーターによって車椅子を駆動するための手段を設けることもできる。

本発明の車椅子の更に好ましい実施例では、車軸または支持フレームに対するレバーの回転自在な接続部は、関連する車輪に力を伝えることができる変速機を含んでいる。好ましい実施例では、この変速機は、関連する適当な車輪に接続されたカウンター車輪に結合できるギアホイールを備えている。ギアホイールとカウンターホイールが後輪に接続されていると、最良の結果が得られる。別の適当な変速機は、プーリーを備えている。

この車椅子は、ギアホイールのための駆動装置を備えていることが好ましい。この車椅子は、車椅子に乗っている人が操作できる駆動装置を備えていることが好ましい。この点に関し、手の力だけでなく、例えばオンオフボタンを有するモーターを使うことにより、操作を行うことができる。レバーがほとんど垂直位置にある静止位置から、後軸を中心とする後輪の回転、およびレバーのアップスウィング運動の他に、ギアホイールの回転が生じる。

上記２つの可能性のある回転運動は、互いに別々に、かつ同時に生じることがある。ローリング抵抗が小さい場合、主に後輪の回転が生じ、レバーは、わずかにアップスウィング運動するだけである。例えば平らな道路上で、ローリング抵抗が小さい場合、適当な方向にギアホイールが回転すると、車椅子の前進運動が生じる。例えば後輪が歩道に当接しているときに、ローリング抵抗が大きい場合、まず最初に、後輪の回転が阻害され、カウンターホイール内でギアホイールが上昇し、レバーの上方スウィング運動を生じさせる。回転が続き、歩道のエッジから垂直上方にギアホイールが位置しているので、後輪は自動的に歩道の上に移動する。

好ましい実施例では、この車椅子は、ギアホイールのためのモーター駆動装置を備えている。ギアホイールのモーターでアシストされた回転は、平らな路面での従来の車椅子の駆動装置として作動する。車椅子が歩道または他の障害物に当接すると、増加した走行抵抗は、自動的にレバーのアップスウィング角を大きくするので、上記詳細にアウトラインを述べた機構によれば、がたつくことなく、容易に歩道に乗り上げることができる。

本発明の車椅子の別の好ましい実施例では、フリーホイールカップリングを備えたモーター駆動装置を有する。このフリーホイールカップリングは、モーターが回転する方向と反対方向の回転をブロックする。これによって、後輪が歩道の頂部に達する前でも、駆動装置を中断させ、関連する適当なアップスウィング角を維持し、下方のヒンジポイントが、既に述べた回転の偏心ポイントを形成することができる。従って、下方のヒンジポイントは、支持フレームに対するレバーの回転自在な接続部に対応し、静止しているレバーのこのような位置から、車椅子に乗っている人は、手動で歩道に乗り上げ続けることを選択できる。

モーターの電源がオンとなっており、上記フリーホイールカップリングが存在する場合、車椅子に乗っている人は、必要であれば移動を手動でサポートする選択をすることができる。駆動される状態では、フリーホイールカップリングは駆動される速度よりも高速で車椅子が走行できるようにする。従って、例えば駆動状態で手動のスプリントを実行したり、または乗り越えるべき障害物により速い速度で接触することが可能となる。

車椅子に乗っている人が操作できる機械式駆動装置によってギアホイールが駆動される好ましい実施例は、例えば各後輪に取り付けられた第２駆動フープを含むことができ、このフープの直径は、通常のフープの直径よりも小さい。この目的のため、第２フープは後輪には直接接続されず、中心車軸に接続されており、この車軸は、例えば後輪の内側に向かって、後輪の車軸に対して同心状に延びており、ギアホイールを駆動するようになっている。

本発明の車椅子は、高い場所、または歩道に前輪を乗せる場合においても、好ましいものである。前輪が歩道に当接すると、車椅子の支持フレームの前進運動は阻害されるが、一方、後輪は前方に移動し続けることができる。そのため、車椅子、および車椅子に乗っている人の重心を、後輪の中心軸に対して後方に変位させ、前輪にかかる重量を減少させるので、前輪は、小さい力で歩道に乗り上げることができる。これによって、車椅子および車椅子に乗っている人の重心は、後輪の中心軸よりも後方に位置し、車椅子が後方に仰向き状態にひっくり返りそうになることもありうるが、大きな力を受けなくても、前輪は歩道に乗り上げることができる。

別の好ましい実施例では、この車椅子は、適当な車軸にトルクを伝えることができるよう、少なくとも１つの前輪の車軸に対して、支持フレームをシフトできる手段を備えている。この手段は、レバーを含むことが好ましく、このレバーの一端は、適当な車軸に回転自在に接続され、レバーの他端は、支持フレームに回転自在に接続されている。車軸に対するレバーの回転自在な接続部は、フリーホイールカップリングを備えているとより好ましい。

別の好ましい実施例では、この車椅子は、支持フレームに接続されたひっくり返り防止車輪をも備えていることを特徴としている。このひっくり返り防止車輪により、車椅子が、特定の安定した限界値まで、後方にひっくり返り、仰向き状態となることを可能にする。静止位置において、このひっくり返り防止車輪は、後輪の半径内に位置することが好ましく、このようにすると、ひっくり返り防止車輪は、例えば歩道から下りるときに障害とならない。

上記のように、支持フレームに対して、後輪が前方にシフトする状態で歩道に上がるとき、ひっくり返り防止車輪は、後輪の半径の外側に位置するようになる。このことは、前輪を使って、歩道または高所に上がる際に、このひっくり返り防止車輪が有効であることを意味する。

別の好ましい実施例では、ひっくり返り防止車輪を備える車椅子は、後輪が静止する通常の位置と比較して、更に前方に位置する上記状況において、レバーを一時的に支持フレームに接続するための手段を備えていることを特徴とする。このような連結状況では、この車椅子は、通常の車椅子として作動するが、重心は後方にシフトし、可能な場合には、後輪の車軸よりも後方に位置できる。このようにして、車椅子の安定した後方ひっくり返り位置が得られる。この利点のため、通常の車椅子における小さい範囲の態様で、比較的容易に、高所に前輪が乗り上げることができる。

前輪が一旦歩道に位置すると、この車椅子を、述べたように、後輪を使って歩道に乗り上げるための操作が行われる。車椅子の前輪が、車椅子のフットレストより下方に位置しており、従って更に前方に向いていれば、更に有利である。このような方策をとると、車椅子のホイールベースは長くなり、安定性の点で有利である。ホールベースが長いほど、速度を大として、後輪が高所により容易に上がるよう、速度を上げることができる。

本発明に係わる車椅子には、車椅子を押す人のためのハンドル、およびレバーまたは駆動装置、またはフリーホイールカップリングのための制御要素を更に設けることが好ましい。この制御要素は、ハンドルから容易にアクセスできるようにされる。これにより、例えば、車椅子を押す人が、人を乗せたまま、車椅子を自動車内に入れなければならない場合の車椅子の制御を、簡単に行うことができるようになる。

スウィングヒンジが外されている場合、本発明に係わる車椅子は、その外観および使用方法の双方の点で、公知の車椅子とほとんど変わらない。上記実施例の他に、本発明の範囲内で、種々の実施例が可能である。更に、この車椅子には、必要であれば、別の機能、例えば電気駆動装置、一体化された追加クッション、およびクッションの高さを調節できるようにする装置を設けることができる。このようにして、ユーザーの特定の要件を満たすように、車椅子をユーザーに合わせることができる。

本明細書においては、車椅子を例にしたが、この車椅子は、広く人を運搬する手段を意味するものである。従って、例えば本発明は、スポーツ用途、例えば自転車、ゴルフカート、一輪車、または複数の車輪を有するサーカス用機器、および邪魔物に遭遇する可能性のある他の運搬手段にも適する。

本発明は、少なくとも１つの車輪に、車椅子等の支持フレームを懸架するようになっているカップリング機構にも関し、この機構の利点については、車椅子を説明する際に既に述べたとおりである。

本発明の結合機構は、適当な車軸にトルクを伝えることができるよう、適当な車輪の車軸に対し、支持フレームをシフトできる手段を備えている。この手段の好ましい実施例は、レバーを備え、レバーの一端は、関連する車軸に回転自在に接続でき、レバーの他端は、支持フレームに回転自在に接続でき、この手段は、フリーホイールカップリングも備えていることが好ましい。

図面に示す本発明に係わる車椅子の非限定的な好ましい実施例により、本発明の上記以外の特徴が明らかとなると思う。

図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照して、車いすに座っている人が、後輪（２）を、その回転方向に、手で力を加えて駆動されるようになっている第１実施例の車椅子について説明する。

各後輪（２）の後車軸（３）は、レバー（５）を介して、車椅子の支持フレーム（１）に接続されている。レバー（５）の上端部は、後車軸（３）を中心として回転でき、スウィングヒンジの上部ヒンジポイント（７）を形成している。一方、レバーの下端部は、支持フレーム（１）の後部に回転自在に接続されており、スウィングヒンジの下方ヒンジポイント（６）を形成している。

後輪（２）が、ある速度で歩道（２０）に進入したとき、支持フレーム（１）は、図１Ｂに示される位置Ａから、図１Ｃに示される位置Ａ’まで、上方へのスウィング運動を行う。この後者の位置Ａ’では、後輪（２）は、歩道（２）に当接した状態のままとなる。レバー（５）は、垂直上方へのスウィング角度γをなす。車椅子（およびこの車椅子に乗っている人）の運動エネルギーは、ポテンシャルエネルギーに変換される。

車椅子の支持フレーム（１）の上方へのスウィング運動は、振動運動を特徴とする車椅子（および車椅子に乗っている個人）の低速化運動と合成される。図示の実施例では、後車軸（３）内に収容されているフリーホイールカップリング（８）により、振動運動の最大位置が固定されている。必要な場合、下方ヒンジポイント（７）内に、フリーホイールカップリングを収容することによっても、同じ機能を得ることができる。

フリーホイールカップリング（８）は、（γが増加するにつれ）上方へのスウィングが生じたときに、レバー（５）が後車軸（３）を中心とした回転しかできないようにしている。後輪（２）が、レバー（５）と１つの剛性の一体部品として歩道（２０）に上がった場合、レバー（５）は、（γが減少するにつれ）垂直位置に復帰できるだけである。このような運動中、レバー（５）は、後輪（２）と一体部品となり、これにより、レバー（５）の下方ヒンジポイント（６）が後輪に対する（一時的な）回転ポイントを形成し、この回転ポイントは、後車軸（３）に対して偏心するようになっている。

後車輪（３）の回転中心ポイントは、図１Ｃに示すように、回転の偏心ポイント（６）に向かって変位するので、歩道（２０）に乗り上げるために、車椅子に乗っている人が発生すべき力は、公知の車椅子の場合よりも小さくてすむ。歩道の高さに対して、速度が比較的遅いとき、歩道（２０）に乗り上げるための運動は、いくつかのステージから成る。すなわち、速度を発生するステージと、レバー（５）が上方向に振れるステージと、上方向の最大スウィング角に達したときの停止ステージと、それに続く、歩道の最後の部分に乗り上げるための手動動作ステージとがある。

公知の車椅子と比較したときの力の低減量は、かなりの大きさであり、アップスウィング角γが大きくなるにつれ、より好ましい値になる。ヒンジポイント（６）が歩道（２０）のエッジよりも、上方にほとんど垂直に位置するような値にアップスウィング角γが達すると、後輪（２）を歩道（２０）に乗り上げるように移動させるのに必要な力は、ほとんど、または全く必要でなくなる。歩道（２０）が比較的低い場合、速度が比較的速ければ、歩道（２０）のエッジを、回転ポイント（６）が垂直方向に通過するのは可能である。この場合、更に外力を加えるのはほとんど不要であり、歩道にスムーズに乗り上げる運動が続く。

アップスウィング角が形成されなくても（γ＝０）、歩道（２０）を上るための回転の一時的な偏心ポイント（６）が生じる。この回転ポイントは、実質的に後車軸（３）の下に位置している。このような状況は、図１Ｂに示されており、後輪（２）が歩道（２０）に当接するよう、後輪（２）が車椅子に緩やかに位置決めされる場合に生じる。この停止位置から、車椅子に乗った人は、特に車椅子に、例えばフリーホイールカップリングの形態をしたフリーホイール機能が設けられている場合には、公知の車椅子と比較し、歩道に乗り上げるのに少ない力を加えるだけでよい。

車椅子に乗っている人によって後輪（２）に加えられる駆動力と、反作用の力とは合成される。この反作用の力は、反作用のモーメントを生じさせる。このことは、車椅子が後方にひっくり返る可能性があることを意味する。本発明によるフリーホイールカップリングを有するスウィングヒンジを車椅子に設けることにより、後方にひっくり返って、仰向きとなる傾向は、２つの理由から低減される。

その第１は、歩道に乗り上げるために車輪（２）に加えるべき力は小さく、このことは、生じる反作用モーメントも小さいことである。更に、歩道（２０）に前輪（４）が乗っているとき、公知の車椅子は、若干後ろ向きにひっくり返る傾向がある。そのため、支持フレームおよび車椅子に乗っている人の重心を、更に後方へ移動させる。このことは、後方にひっくり返るには少ない反作用モーメントで済むので、ひっくり返り動作が促進されることを意味する。

本発明に係わる車椅子には、アップスウィング角γが存在するため、車椅子は、前のめり状態となり、少なくとも部分的に上記効果は補償される。

平らな路面では、本発明によれば、例えば車椅子に乗っている人が、手動で後輪（２）を駆動することより、スウィングヒンジ（３、５、６）およびフリーホイールカップリング（８）を有する車椅子を、通常の要領で前方に移動させることができる。

図１Ｂに示すように、静止位置において、平らで水平な路面に乗っているとき、車椅子および車椅子に乗っている人の重量の一部は、下方ヒンジポイント（６）を下向きに押す。従って、レバー（５）の上方ヒンジポイント（７）は、後輪（２）の後車軸（３）によって支持される。このようにして、レバー（５）はほとんど垂直位置に静止する。支持フレーム（２）と後輪（２）との結合は、公知の車椅子の場合よりも、あまり直接的ではないので、質量が小さいことに起因し、車椅子に乗っている人が、後輪（２）の急激な前進運動を生じさせることができる。

かかる運動は、レバー（５）の上部ヒンジポイント（７）の急激なシフトも生じさせる。下方ヒンジポイント（６）が、支持フレーム（１）に接続されており、質量慣性がより大きいことに起因し、下方ヒンジポイント（６）は、支持フレーム（１）の後方に維持されたままである。従って、レバー（５）がこれに本来的に接続されたアップスウィング運動により、急激な前向角度（γ＜０）をなす。

車椅子に乗っている人が後輪（２）を握っている場合、レバー（５）の下方への振動運動により、支持フレーム（１）は徐々に運動状態になる。バンプが多い地面の上では、スウィングヒンジ（３、５、６）およびフリーホイールカップリング（８）を有する車椅子は、それに乗っている人が、例えば後輪を手動で駆動することによって、通常の態様で前方に移動させることができる。バンプは、推進力に対する抵抗をなし、緩やかにスウィングする運動と組み合わされるので、支持フレーム（１）は、バンプを緩衝しながら乗り上げて通過できる。

図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃには、車椅子の別の好ましい変形例が示されている。それによると、スリーブ（５）の下方ヒンジポイント（６）の中心軸線に、ギアホイール（１０）が設けられている。このギアホイール（１０）は、ヒンジポイント（６）の中心軸線を中心として回転することができ、必要な場合には駆動することができる。この目的のために、ギアホイール（１０）は、機械的に強固に、周辺方向に対して後輪（２）に接続されたカウンタホイール（９）と係合している。

ギアホイール（１０）およびカウンタホイール（９）の技術的な形状に関しては、当業者であれば、種々のオプションを採用しうると思う。例えば、ギアホイールとギアリングの組み合わせ、またはＶベルトを介した接続を利用できる。レバー（５）がほとんど垂直位置になっている、図２Ｂに示す静止状態から、図示されている方向Ｒにギアホイール（１０）が回転すると、２つの可能な運動、例えば後軸（３）を中心とする後輪（２）の回転、および次第に大きくなるアップスウィング角（γ）を生じさせるようなレバー（５）の上方スウィング運動が生じる。

ローリング抵抗が小さい場合、主に後輪（２）の回転が生じ、かつレバー（５）の若干の上方スウィング運動が生じる。平らな道路上でのように、ローリング抵抗が小さい場合、図示の方向Ｒへギアホイール（１０）が回転することによって、車椅子の前方移動が生じる。例えば、後輪（２）が歩道（２０）に衝突するときのように、ローリング抵抗が大きい場合、まず後輪（２）の回転が阻害され、カウンターホイール（９）内でギアホイール（１０）が上昇し、図２Ｃに示すように、レバー（５）が上向きのスウィング運動が行われる。

回転が続き、ギアホイール（１０）が歩道（２０）のエッジのほぼ垂直上方に位置すると、後輪（２）は自律的に歩道（２０）の上に移動する。

必要に応じ、ギアホイール（１０）にモーター駆動装置を設けることができる。モーターでアシストされたギアホイール（１０）の回転は、平らな道路上では、従来の車椅子の駆動装置のように働く。車椅子が歩道（２０）に当接すると、増加した走行抵抗は、自動的にアップスウィング角度を増加させ、よって歩道（２０）に乗り上げることができる。

ギアホイール（１０）による後輪（２）の駆動は、ギアホイール（１０）の中心軸線、およびこのギアホイールにヒンジ接続された支持フレーム（１）に加わる力が生じる。レバー（５）、支持フレーム（１）、およびギアホイール（１０）は、いずれも互いに独立した中心軸線を中心とする任意の回転を行うことができる。その理由は、これらはヒンジされた状態に接続されているからである。従って、ギアホイール（１０）が駆動されるとき、モーメントはほとんど存在しない。従って、車椅子が後方に仰向けにひっくり返ることなく、より大きな力による駆動が可能である。従って、追加支持キャスターのような設備は不要である。

公知の車椅子に対する改良点は、後輪を駆動すると、車椅子の後方へのひっくり返りを生じさせ得るようなモーメントが発生することである。支持キャスターを有する公知の車椅子の構造は、複雑となっている。その理由は、歩道に乗り上げると、地面と接触しなくなる危険性があるからである。モーターで駆動されるギアホイール（１０）の場合、モーターの駆動トルクは、モーターのケーシングで反作用モーメントを生じさせる。このモーメントをレバー（５）に押し付けることができ、このモーメントは、後輪（２）に下向きの力を生じさせる。このことは、歩道に乗り上げるに不利とはならず、車椅子を後方に仰向貴状態となってひっくり返ることにはならない。

ギアホイール（１０）の直径を過度に大きくしないことにより、すなわち、変速比を大きくすることにより、マージン内で駆動トルクおよび反作用モーメントを自由に選択できる。歩道に乗り上げるときに、駆動が中断されなければ、別個のフリーホイールカップリングを設ける必要はない。その理由は、この場合、フリーホイールカップリングは駆動のオンオフを切り換える部品として一体化されるからである。

必要な場合、モーターが回転する方向と反対の回転をブロックできるフリーホイールカップイングをモーター駆動装置に設けることができる。これによって、後輪（２）が歩道（２０）に乗り上げる前でも駆動を中断することが可能となり、よって適当なアップスウィング角を維持し、前に述べたように下方のヒンジポイント（６）が回転偏心ポイントを形成する。

図３においては、機械式変速器を通して、車椅子に乗っている人の手動力によって、モーターの機能を補助するように、ギアホイール（１０）の駆動を行うことができる。この駆動の１つのオプションは、通常の駆動フープ（１２）の他に、第２駆動フープ（１３）を各後輪（２）に設けることである。

これに関連し、第２駆動フープ（１３）は、通常のフープ（１２）と異なる直径、例えばより小さい直径を有する。第２フープ（１３）は、後輪（２）に直接は接続されず、中心軸線（１４）に接続されている。中心軸（１４）は、後輪（２）の内側に向かって主軸（３）の凹状断面を通って延び、変速器（１５）、例えばベルトまたはチェーンを通してギアホイール（１０）を駆動する。

車椅子に乗っている人により、第２フープ（１３）が回転されると、ギアホイール（１０）が大きい変速比で回転するので、必要な手動力は小さくなり、その結果、後方に仰向き状態にひっくり返る傾向も小さくなる。必要であれば、例えば後輪が手動で補助されている間に駆動が中断される場合に、歩道に乗り上げるときに後方に沈み込むのを防止するために、ギアホイール（１０）にフリーホイールカップリングを設けることができる。

図４は、別の好ましい変形例を示している。この変形例では、ギアホイール（１０）のための駆動装置は、ギアホイール（１０）と係合するモーター（１６）を備えている。モーター（１６）が方向Ｍに回転すると、図示の方向Ｒへのギアホイール（１０）の回転が生じる。この実施例の利点は、他の変形例よりもよりコンパクトとなることである。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃには、後輪がフープホイール（３０）として構成された車椅子の更に別の実施例が示されている。フープホイール（３０）は、タイヤを有するリムを備えている。このリムの内側は、ローラーホイール（３１）が内部を中心として転動しうるようになっている。そのため、ローラーホイール（３１）は中心軸（６）を中陰として回転し、中心軸（６）は、車椅子の支持フレーム（１）に接続されている。このように、フレーム（１）の中心軸（６）は、フレーム（１）とローラーホイール（３１）との間のヒンジ接続としても働く。

後輪がある速度で歩道（２０）に移動した場合、上記構造により、図５Ｂに示す状況Ｃから、図５Ｃに示す状況Ｃ’への上向きのスウィング運動を、フレーム（１）が行うことができるようになっており、後輪（２）は、歩道（２０）の上に留まることができる。従って、ローラーホイール（３１）の中心軸（６）は、後輪の回転中心に対する円形経路をトレースする。この運動は、スウィングヒンジを説明したときに述べたような円形の上向きスウィング運動と全く同じである。従って、スウィングヒンジを説明したときに説明した特性は、フープホイールを有する構造にもあてはまる。

フープホイールは、スウィングヒンジの場合のような中心軸、またはレバーを一般に有しない。スウィングヒンジの技術的な可能性は、フープホイール、特に図２Ｃの支持フレーム（１）とレバー（５）との間の回転可能な接続部の個所にある要素にも適用できる。

ローラーホイール（３１）を側方に締結するために、ローラーホイール（３１）を図６Ａおよび図６Ｂに示すように、円筒形またはダイアボリック形とすることができる。従って、リムの内側は、円筒形または円錐形の内側面を有していなければならない。車椅子の重量により、通常ローラーホイール（３１）は、リムの内側に押圧される。公知の機械的構造、例えば通常、ローラーキャスターカートに使用されるホイール構造を介して、ローラーホイール（３１）とリムとの間の接触を維持することもできる。

障害者を運ぶための自動車が、より長いランプ（坂）、橋、およびアクセスボードに乗り上げるときの支持手段として、上記駆動装置を使用することができる。車椅子が、ランプを昇るように車椅子を駆動するとき、ランプの傾きを少なくとも部分的に保証するアップスウィング角度を調節する。このことは、ランプを上るときに、後方に仰向き状態にひっくり返る可能性があるときに好ましい。

モーター駆動装置を有するスウィングヒンジは、制御されながら歩道から降りるための設備としても使用できる。歩道から下りる際に、車椅子は前のめり状態となるが、これは、車椅子に乗っている人に潜在的な危険を与える。このような前のめりは、歩道の高さに対して車椅子のホイールベースが一般に比較的短いことによって生じる。歩道から下りる前に、後輪を被動位置にホールドすることにより、アップスウィング角を小さくし、これによって、ホイールベースの長さを長くすると共に、車椅子が前のめりになる傾向を少なくできる。アップスウィング角度は、下方の路面に下りるときに、クッション効果を有する支持フレームの前方運動によりがたつきを吸収することも保証する。

図７には、車椅子の前輪の別の好ましい実施例が示されている。すなわち、図７は、車椅子の支持フレーム１に接続されたベアリング装置４６を中心に旋回できる車輪を示している。この前輪は、スイベルアーム４５を介して支持フレーム１に接続されており、レバー４３によって、スイベルアーム４５には車軸４３ｂが接続されている。レバー４３とスイベルアーム４５との接続部４３ａも回転自在となっている。レバー４３とスイベルアーム４５との間に配置された引っ張りスプリング４４により、接続ポイント４３ａを中心とするレバー４３の自由回転が防止されている。引っ張りスプリングの代替手段を使用することも可能である。

レバー４３は、平らな路面の上では、引っ張りスプリング４４により上部のストッパーに対して引っ張られている。このことは、垂直負荷Ｇ_Vの作用によっても生じる。車軸４３ｂには、リコイルカップリングが更に設けられており、このことは、前輪４が図示されている方向ωにしか回転できないことを意味している。反対方向の回転は、フリーホイールカップリングにより、少なくとも部分的にブロックされている。

図７に示すように、前輪の走行表面は、ベアリング装置４６からｅ２の水平距離に位置している。このような偏心性により、スイベルアーム４５は、支持フレーム１が移動する方向に従う傾向を有している。図示の好ましい変形例は、車椅子のユーザーが、歩道に乗り上げることをより容易にするものである。このような乗り上げは、水平方向の推進力が前輪のための駆動トルクに、少なくとも部分的に変換されるという事実によって行われる。

本発明の一実施例における少なくとも１つの後輪には、スウィングヒンジが設けられているので、押す力が増加している。このことは、前輪を歩道に対して押す水平方向の前方の力が、後輪に加えられる手動力よりも大きいことを意味している。このような押し出し力の増加は、スウィングヒンジ構造によるレバー作用によって生じるものである。

図８には、図７に示された前輪の好ましい変形例の作動が明瞭にされている。平らな路面を前方に移動するときの作用は、公知のスイベルホイールと同様である。このスイベルホイールは、走行抵抗を受けず、左側の図に示す位置に留まる。前輪が（所定の速度であるか否かによらず）高い歩道に乗り上げるとき、かなりの抵抗を受ける。偏心度ｅ１は、第２の図に示すように、前輪が正しい位置（後方）に整合する。前輪は、偏心度ｅ１＜０の場合にも機能する。

別の実施例は、ベビーカーに適用されるようなデュアル車輪構造に基づくものである。これにより、前輪を所望のように整合させることとなる。左側からの第３の図および第４の図から、前方の力は、フレームを前方に押し、レバーを前方に傾けることが可能となることが理解できると思う。ホイールの中心軸を中心とするレバーの回転は、フリーホイールカップリングにより、この方向にブロックされる。このような運動に関し、レバーおよび車輪は、剛質の一体的構造物として見なすことができる。前向きの力は、車輪にモーメントを加え、駆動トルクを発生させる。このことは、車輪が路面に乗り上がるよう移動するのに必要な力を小さくする。最終的な仰向き状態にひっくり返ることは、機械的ストッパーによって制限される。

最後の図は、歩道に前輪が載っている状況を示している。図の右に示されるように、車輪が前方にスナップ運動するようにストッパーに対するレバーの角度、および引っ張りスプリングのスプリング力を調節しなければならない。

最後に、図９には、レバーが支持構造体４９の一部を形成し、この支持構造体に、更に支持アーム５０が設けられた前輪４の改良された別の実施例が示されている。必要であれば、自由端を歩道に対して調節するホイールを支持アーム５０に設けることができる。この好ましい変形例のものが、歩道に乗り上げると、レバー４３は、歩道のエッジに接触する際に時計回り方向に回転するだけでなく、支持構造体全体４９もレバーと共に回転する。その結果、支持アーム５０は歩道に接触し、歩道に対して調節される。このことは、歩道からの降下を容易にすると共に、特に前輪と歩道との間のスリップを小さくする。

図７〜図９に示されている前輪の実施例は、特に前輪の少なくとも１つがモーターによって駆動される場合に適用される。

本発明に係わる車椅子を用いる場合、障害物、例えば歩道に乗り上げる際に、徐々に低速にできる。更に、車軸に対して偏心状態で配置されたヒンジポイントにより、歩道に乗り上げるのに小さい力で足り、そのため、公知の車椅子を用いた場合より、移動がスムーズになる。また、後輪にかかる駆動力が小さくなることに起因し、反作用のひっくり返りモーメントを小さくすることもできる。このことは、歩道に乗り上げる際に、車椅子が後方にひっくり返る傾向を防止するうえで、好ましいことである。

車椅子の作動は、車椅子に座っている人の体重にほとんど依存しない。従って、スウィングヒンジの構造を各個人に適合させたり、または調節したりする必要がなくなる。スウィングヒンジを一時的に外すことにより、通常の車椅子の機能を簡単に得ることが可能である。

本発明は、車椅子が概ね水平状態に留まるように、前輪に対する椅子の高さを高くする機構と組み合わせ、レバーの特定のアップスウィング各γにレバーを固定することにより、高さが調節自在な椅子にも適用できる。レバーが使用されている実施例では、レバーと支持フレームとの間の角度である、図１Ｃに示されたレバー角ωを変えることにより、方向を制御できるフリーホイールの機能を、機械的にオンにしたり、オフにすることができる。

本発明に係わる車椅子の一実施例の略背面図である。 第１位置における図１Ａの実施例のＩ−Ｉ線に沿う略断面図である。 第２位置における図１Ａの実施例のＩ−Ｉ線に沿う略断面図である。 本発明に係わる車椅子の別の実施例の略背面図である。 第１位置における図２Ａの実施例のＩ−Ｉ線に沿う略断面図である。 第２位置における図２Ａの実施例のＩ−Ｉ線における略断面図である。 本発明に係わる車椅子の更に別の実施例の略背面図である。 第１位置における車椅子の更に別のＩ−Ｉ線における略断面図である。 本発明に係わる車椅子の別の実施例の略背面図である。 第１位置における図５Ａの実施例のＩ−Ｉ線における略断面図である。 第２位置における図５Ａの実施例のＩ−Ｉ線における略断面図である。 図５Ａに示した実施例で使用できるギアホイールの略断面である。 図５Ａに示された実施例で使用できるギアホイールの別の実施例の略断面図である。 本発明に係わる前輪の一実施例の略断面である。 図７に示された前輪の機能を示す略図である。 図７に示された前輪の別の実施例を示す略図である。

符号の説明

１ 支持フレーム
２ 後輪
３ 後車軸
５ レバー
６ 下方ヒンジポイント
７ 上方ヒンジポイント
８ フリーホイールカップリング
９ カウンターホイール
１０ ギアホイール
１２ 通常の駆動フープ
１３ 第２駆動フープ
１４ 中心軸
１６ モーター
２０ 歩道
３０ フープホイール
３１ ローラーホイール

Claims (23)

1. 少なくとも後輪および前輪に設けられた後部および前部カップリングにより懸架された支持フレームを備える車椅子において、少なくとも１つのカップリングは、少なくとも１つの車軸にトルクを伝えることができるよう、少なくとも１つの車軸に対して前記支持フレームをシフトできる手段を備えていることを特徴とする車椅子。
2. 前記後部カップリングは、前記後輪の後部車軸にトルクを伝えることができるよう、前記後輪の後部車軸に対して、前記支持フレームをシフトできる手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の車椅子。
3. 前記シフト手段は、前記支持フレームに回転自在に接続されるとともに、関連する適当な車輪に接続された円周リング内で転動するように移動できるローラーホイールを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の車椅子。
4. 前記シフト手段はレバーを備え、このレバーの一端は、関連する適当な車軸に回転自在に接続され、前記レバーの他端は、前記支持フレームに回転自在に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の車椅子。
5. 通常の使用において、前記支持フレームに対するレバーの前記回転自在な接続部は、前記車軸に対する前記レバーの回転自在な接続部よりも下方に位置することを特徴とする請求項４記載の車椅子。
6. 前記車軸または前記支持フレームに対する前記回転自在な接続部は、前記車軸または前記支持フレームに対する前記回転自在な接続部を一方の回転方向に自由に移動させるとともに、これらを他方の方向に結合する手段を備えている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の車椅子。
7. 前記結合手段は、フリーホイールカップリングを備えることを特徴とする請求項６記載の車椅子。
8. 車軸に対する前記レバーの回転自在な接続部は、フリーホイールカップリングを備えることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の車椅子。
9. 前記フリーホイールカップリングを外すことができることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の車椅子。
10. 前記関連する適当な車輪の半径にほぼ関連する適当な長さまで、前記レバーの長さを調節できることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の車椅子。
11. 前記後軸を中心として前記レバーを最大に回転できる、垂直線に対する角度を調節する手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車椅子。
12. 前記後軸または前記支持フレームに対する前記回転自在なレバー接続部の回転を、阻害または防止するための手段を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の車椅子。
13. 前記車椅子を手動で駆動するための手段を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車椅子。
14. モーターにより、前記車椅子を駆動するための手段を備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の車椅子。
15. 前記車軸または前記支持フレームに対する前記レバーの回転自在な接続部は、前記関連する適当な車輪の反対の車輪に係合できる、ギアホイール状をした機械式変速器を備えていることを特徴とする接続部１〜１４いずれか１つに記載の車椅子。
16. 前記ギアホイールのための駆動装置を備えることを特徴とする請求項１５記載の車椅子。
17. 前記ギアホイールのための前記駆動装置は、モーター駆動装置であることを特徴とする請求項１６記載の車椅子。
18. 前記ギアホイールのための前記駆動装置は、前記車椅子または車椅子のガイドに座っている人により操作できる機械式駆動装置であることを特徴とする請求項１６記載の車椅子。
19. 前記モーター駆動装置は、フリーホイールカップリングを備えていることを特徴とする請求項１７記載の車椅子。
20. 前記車椅子を押す人のためのハンドルが設けられ、前記レバーまたは前記駆動装置または前記フリーホイールカップリングのための制御要素が設けられており、これらレバーまたは前記駆動装置または前記フリーホイールカップリングは、前記ハンドルから容易にアクセスできることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１つに記載の車椅子。
21. 少なくとも１つの車輪上の車椅子の支持フレームを懸架するようになっているカップリング機構において、関連する適当な車軸にトルクを伝えることができるよう、関連する適当な車輪の車軸に対して、前記支持フレームをシフトできる手段を備えることを特徴とするカップリング機構。
22. 前記シフト手段は、レバーを備え、このレバーの一端は、関連する適切な車軸に回転自在に接続され、前記レバーの他端は、前記支持フレームに回転自在に接続されていることを特徴とする請求項２１記載のカップリング機構。
23. 前記シフト手段は、フリーホイールカップリングをも備えることを特徴とする請求項２１または２２記載のカップリング機構。

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