JP2010005347A - ４輪型車椅子用サスペンション機構 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪を確実に路面に接地できる４輪型車椅子用サスペンション機構を提供する。
【解決手段】ボディが、メインフレーム４１と、メインフレーム４１の左右の脇で前後方向へ延出するサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒと、を備え、前輪をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの前部で回転可能に支持し、後輪をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの後部で回転可能に支持し、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの前部とメインフレーム４１との間と、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの後部とメインフレーム４１との間とに、それぞれサスペンション５０Ｌ，５０Ｒを設け、サスペンション５０Ｌ，５０Ｒが、基端部をメインフレーム４１に回転可能に取り付けると共に、先端部をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒに回転可能に取り付けたロッド５１，５２を備え、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒをメインフレーム４１に対して揺動可能に取り付けて構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、車輪外周に沿って並んで配置した複数個の回転体を備え、各回転体がそれぞれ車輪回転軸と直交する軸まわりに回転可能に支持されている車輪を、非旋回式に配設した４輪型車椅子に係り、特にサスペンションの構造に関する。

従来の電動車椅子は、左右の前輪と、左右の後輪と、前輪及び後輪を回転可能に支持するボディと、を備えている。一般的な車椅子では、前輪がボディに対して旋回式に取り付けられるが、この種の電動車椅子の車輪として、例えば図８に示す車輪１００はボディに非旋回式に取り付けられる。この車輪（以下、全方向車輪と言う場合がある）１００は、車輪外周に沿って並んで配置した複数個の回転体１１０を備え、各回転体１１０はそれぞれ車輪１００の回転軸Ｘと直交する軸Ｙまわりに回転可能に支持されている。

このような車輪１００を有する従来の電動車椅子のボディ１４０は以下のように構成されている。図中のＦｒは車椅子前方を、Ｕｐは車椅子上方を、ＬＨは車椅子幅方向であって左方を示す。
図９〜図１１は従来の電動車椅子のボディ１４０及びそれに取り付けた車輪１００を示す模式図である。これらの図に示すように、ボディ１４０は、メインフレーム１４１と、このメインフレーム１４１に対して揺動可能に取り付けた左右のサブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒと、から成る。
メインフレーム１４１は、左右に間隔を置いて前後に延出した一対の第１メンバー１４１Ａ，１４１Ｂと、これらの第１メンバー１４１Ａ，１４１Ｂ間に架設した第２メンバー１４１Ｃと、第２メンバー１４１Ｃの下面から下方へ左右に間隔をおいて突出した一対の第３メンバー１４１Ｄ，１４１Ｅと、これらの第３メンバー１４１Ｄ，１４１Ｅの下端部を連結し幅方向へ延出した第４メンバー１４１Ｆと、から成る。
この第４メンバー１４１Ｆには、軸受けブラケット１４３が固定されている。この軸受けブラケット１４３は、筒状部１４３Ａと、この筒状部１４３Ａの表面から突出し上記第４メンバー１４１Ｆに固定される取付片１４３Ｂ，１４３Ｃと、を備えている。この筒状部１４３Ａには、回転軸１４４が回転可能に支持される。

サブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒは、ボディ左右の各側で一つずつ設けられる部材であり、前後方向へ延出するようにそれぞれ配設されている。サブフレーム前部に前輪が回転可能に支持され、サブフレーム後部に後輪が回転可能に支持されている。
このサブフレームの長手方向における中間部に、前述の筒状部から突出した回転軸１４４の先端部が回転可能に取り付けられる。
さらに、図９及び図１０に示すように、サブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒとメインフレーム１４１との間にスプリング１５０が取り付けられている。具体的には、車椅子前部における左右各側で、スプリング１５０は、その上端が第１メンバー１４１Ａ，１４１Ｂの前部に、下端がサブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒの前部に連結されて、ボディ１４０に設けられている。さらに車椅子後部では、スプリング１５０は、その上端が第１メンバー１４１Ａ，１４１Ｂの後部に、下端がサブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒの後部に連結されて、ボディ１４０に設けられている。
このように構成されたボディ１４０に対して、例えば図１１に示すように、サブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒの後部内面に、左右の後輪をそれぞれ駆動するモータ１６０が装備され、これらのモータ１６０のバッテリー等の電源装置（図示省略）がメインフレーム１４１に支持されている。電源装置は、例えば図１１に示す第１メンバー１４１Ａ，１４１Ｂ間の空間Ｓ（図１１参照）に配設される。

図８に示すタイプの全方向車輪が特許文献１に開示されている。
特開２００４−３４４２８９号公報

しかし、図９〜図１１に示すボディ１４０では、サブフレーム１４２Ｌ，１４２Ｒが単にメインフレーム１４１に対して揺動可能に支持されているだけであるため、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、左側の前輪Ｗ１が段差Ｂに乗り上げた場合、メインフレーム１４１も持ち上がってしまう。これにより、段差Ｂに乗り上げた車輪と対角にある車輪とを結ぶ仮想線を軸として、他の車輪Ｗ２が浮き上がる虞があり、乗り心地が悪くなってしまう。四輪タイプの車椅子は、常に全車輪が接地していることが走行安定性を確保する上で望ましい。
さらに、図１３に示すように、ボディ１４０は中央にボディ構成部材、即ち軸受けブラケット１４３等が配設されているため、バッテリー等の部材Ｖ３，Ｖ４の容量や位置に制限がある。

本発明は、以上の点に鑑みて創作されたもので、車輪が確実に路面に接地を行える、４輪型車椅子用サスペンション機構を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、左右の前輪及び左右の後輪でなる車輪と前輪及び後輪を回転可能に支持するボディとを備え、車輪が車輪外周に沿って並んで配置された複数個の回転体を備え、各回転体がそれぞれ車輪の回転軸と直交する軸まわりに回転可能に支持されている４輪型車椅子において、ボディが、メインフレームと、このメインフレームの左右の脇で前後方向へ延出するようにそれぞれ配設したサブフレームと、を備え、前輪がサブフレームの前部で回転可能に支持され、後輪がサブフレームの後部で回転可能に支持され、サブフレームの前部とメインフレームとの間と、サブフレームの後部とメインフレームとの間とに、それぞれサスペンションが設けられており、サスペンションが、基端部をメインフレームに回転可能に取り付けると共に、先端部をサブフレームに回転可能に取り付けたロッドを備え、サブフレームがメインフレームに対して揺動可能に取り付けられていることを特徴としている。
本発明の４輪型車椅子用サスペンション機構において、好ましくは、サスペンションはロッドを２本備えている。サスペンションは、サブフレームとメインフレームとの間にスプリングを備えていることが望ましい。本発明の４輪型車椅子用サスペンション機構において、テンションロッドがサブフレームとメインフレームとに架設されて、サブフレームがメインフレームに対して前後方向へ移動することを規制している。

本発明によれば、前後の車輪が独立懸架のように、しなやかに四輪を確実に接地させることができるため、良好な操縦性を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、図中のＦｒは車椅子前方を、Ｕｐは車椅子上方を、ＬＨは車椅子幅方向であって左方を示す。
図１は本発明の実施形態に係る電動車椅子１の概略側面図である。
この電動車椅子１は、図２〜図４に示すように、左右の前輪（以下、単に車輪と言う場合がある）２０Ｌ，２０Ｒと左右の後輪（以下、単に車輪と言う場合がある）３０Ｌ，３０Ｒとで成る車輪と、前輪２０Ｌ，２０Ｒ及び後輪３０Ｌ，３０Ｒを回転可能に支持するボディ４０と、を備えている。
この電動車椅子１では、車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒの内、前輪又は後輪のどちらか一方が、ボディ４０に対して非旋回式、即ち回転軸がその軸芯の向きを変えないよう、図８に示すような全方向車輪として構成されて、軸芯方向が電動車椅子１の幅方向に沿うように固定されており、他方の車輪はゴムタイヤとして構成されている。

この種の車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒを支持するボディ４０は、本実施形態では以下のように構成される。
ボディ４０は、メインフレーム４１と、このメインフレーム４１の左右の脇で前後方向へ延出するようにそれぞれ配設したサブフレーム４２Ｌ、４２Ｒと、を備えている。
メインフレーム４１は、前後に間隔を開けて配置され幅方向へ水平に延びたフロントバー４１Ａ及びリアバー４１Ｂと、これらのフロントバー４１Ａとリアバー４１Ｂとを連結する前後方向へ延出していて幅方向へ間隔を置いて配置された一対のサイドバー４１Ｃ，４１Ｄと、各サイドバー４１Ｃ，４１Ｄの長さ方向における前部、中間部、後部から下方へ突出した第１垂直バー４１Ｅ，４１Ｆ、第２垂直バー４１Ｇ，４１Ｈ及び第３垂直バー４１Ｊ，４１Ｋと、を備えている。
なお、これらのフロントバー４１Ａ、リアバー４１Ｂ、サイドバー４１Ｃ，４１Ｄ、第１垂直バー４１Ｅ，４１Ｆ、第２垂直バー４１Ｇ，４１Ｈ及び第３垂直バー４１Ｊ，４１Ｋは、それぞれ角柱の部材であり、例えば鋼材で構成されてスポット溶接等によって一体に組み立てられている。

サブフレーム４２Ｌ、４２Ｒは、ボディ左右の各側で一つずつ設けられる部材であり、前後方向へ延出するようにそれぞれ配設されている。サブフレーム前部に前輪２０Ｌ，２０Ｒの回転軸２１Ｌ，２１Ｒが回転可能に支持され、サブフレーム後部に後輪３０Ｌ，３０Ｒの回転軸３１Ｌ，３１Ｒが回転可能に支持されている。

本実施形態に係るボディ４０では、その左右各側で、図２に示すように、サブフレーム４２Ｌ、４２Ｒにおける前輪取付位置周辺である前部とメインフレーム４１との間にサスペンション５０Ｌ，５０Ｒ，が設けられ、サブフレーム４２Ｌ、４２Ｒにおける後輪取付位置周辺である後部とメインフレーム４１との間にサスペンション６０Ｌ，６０Ｒが設けられていることを特徴としている。

サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの前部に対応して設けられたサスペンション５０Ｌ，５０Ｒは、２本のロッド５１，５２を有し、これらのロッド５１，５２は、基端部をメインフレーム４１の第１垂直バー４１Ｅ，４１Ｆに回転可能に取り付けられ、先端部をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒに回転可能に取り付けられている。なお、サスペンション５０Ｌ，５０Ｒの２本のロッド５１，５２は、上下方向に間隔をおいて並設されており、常に互いに平行姿勢をとる。図示例では、第１垂直バー４１Ｅ，４１Ｆにおける取付間隔Ｄが、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの上下方向の寸法、即ち高さＨ（図２参照）より大きいため、各ロッド５１，５２の先端部は、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒに固定したブラケット４３Ｌ，４３Ｒに回転可能に取り付けられている。

サスペンション６０Ｌ，６０Ｒも、サスペンション５０Ｌ，５０Ｒと同様に２本のロッド６１，６２を有し、これらのロッド６１，６２は、基端部をメインフレーム４１の第３垂直バー４１Ｊ，４１Ｋに回転可能に取り付けられ、先端部をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒに固定したブラケット４４Ｌ，４４Ｒに回転可能に取り付けられている。このサスペンション６０Ｌ，６０Ｒの２本のロッド６１，６２も上下方向に間隔をおいて並設されており、常に互いに平行姿勢をとる。

さらに、本実施形態に係るサスペンション５０Ｌ，５０Ｒ，６０Ｌ，６０Ｒは、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒとメインフレーム４１との間にスプリング７０を備えている。具体的には、左右各側で、車椅子前部のスプリング７０は、その上端をフロントバー４１Ａの幅方向外側の端部に、下端をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの前部に連結して設けられている。さらに車椅子後部では、スプリング７０は、その上端をリアバー４１Ｂの幅方向外側の端部に、下端をサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの後部に連結してボディ４０に設けられている。
なお、スプリング７０は、ボディ４０に取り付けられた状態で、メインフレーム４１に対してサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒを支持する、各車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒに対応して設けられた２本のロッド５１，５２，６１，６２が、図３に示すように、水平な姿勢をとるように、そのバネ定数が選定されている。図３に示すように各ロッド５１，５２，６１，６２が水平にある位置を、「定位置」とする。

したがって、水平な面を電動車椅子１が走行する際に各ロッド５１，５２，６１，６２は定位置にあるが、電動車椅子１が凹凸面を走行するとサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒのメインフレーム４１に対する相対的な位置が変わり、上下方向へ移動する。その際、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒはスプリング７０の弾性力に抗してメインフレーム４１に対して相対的に動くため、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの動きがそのままメインフレーム４１へ伝達することを緩和し、例えばサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒからメインフレーム４１への振動の伝達が抑制される。

さらに、電動車椅子１のボディ４０には、テンションロッド８０Ｌ，８０Ｒがサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒとメインフレーム４１とに架設されている。具体的には、図４に示すように、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの後部のブラケット４４Ｌ，４４Ｒと第２垂直バー４１Ｇ，４１Ｈとに架設するように、テンションロッド８０Ｌ，８０Ｒが設けられている。このテンションロッド８０Ｌ，８０Ｒによって、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒがメインフレーム４１に対して前後方向へ移動することを規制している。即ち車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒは予め設定したボディ４０に対する相対的な位置に保持される。

このように構成されたボディ４０に対して、例えば図４に示すように、サブフレーム４２Ｌ，４２Ｒの後部内面に、左右の後輪３０Ｌ，３０Ｒをそれぞれ駆動するモータ９０Ｌ，９０Ｒが装備され、これらのモータのバッテリー等の電源装置（図示省略）がメインフレーム４１に取り付けられる。
また、ボディ４０には、図１に示すように、シート９１や、フットレスト９２、側面カバー９３、持ち上げ用パイプ部材９４、手押し用パイプ部材９５、アームレスト９６、操作手段９７などが取り付けられる。なお、持ち上げ用パイプ部材９４とは、介助者が電動車椅子１を持ち上げる際に把持するものであり、電動車椅子１の前方を除いてシート周りを囲むようにボディ４０に設けられている。

このように構成された電動車椅子１によれば、各車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒに対応して設けたサスペンション５０Ｌ，５０Ｒ，６０Ｌ，６０Ｒによって車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒはボディ４０に支持されているため、例えば図５に示すように左側の前輪２０Ｌが段差Ａに乗り上げても、他の車輪２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒが当該前輪２０Ｌの段差Ａへの乗り上げに影響を受けずに、確実に４つの車輪２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒを接地することができて、ボディ４０は安定な姿勢を維持することができる。

また、電動車椅子１によれば、車輪２０Ｌ，２０Ｒ（３０Ｌ，３０Ｒ）に近接して設けた２本のロッド５１，５２（６１，６２）でサブフレーム４２Ｌ，４２Ｒをメインフレーム４１に対して連結し、各車輪２０Ｌ，２０Ｒ（３０Ｌ，３０Ｒ）に対応して設けた２本のロッド５１，５２（６１，６２）は常に平行であるため、図９〜図１１に示す従来の電動車椅子のボディ１４０のように車輪１００がハの字に開くことが規制され、左右の車輪２０Ｌ，２０Ｒ（３０Ｌ，３０Ｒ）は常に図６に示すように、上下方向に真っ直ぐに起立した姿勢を維持する。

また、電動車椅子１では、図９〜図１１に示す従来の電動車椅子のボディ１４０と異なり、図７に示すように、ボディ４０の中央に自由な空間を確保できるため、バッテリー等の部材Ｖ１，Ｖ２の配置個所の選択の自由度が向上する。

以上詳述したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施をすることができる。
例えば、電動車椅子のモータは、ホイールインモータであってもよい。また、各車輪がモータによって駆動されるように構成されてもよく、前輪だけ駆動するタイプであってもよい。また、図示を省略するが、モータで駆動される後輪の回転軸にプーリーを同軸に設け、前輪の回転軸にもプーリーを前輪回転軸と同軸に設け、それらの前後のプーリーにベルトを装着して、後輪の駆動力を前輪に伝達させるように構成してもよい。
また、本発明は、電動車椅子に限らず、手押し式の車椅子に適用できることは勿論である。
また、メインフレームやサブフレームの構成や寸法等は図示例に限るものではない。
各車輪を支持するロッドの数は、実施形態の二本に限るものではなく、一本でも三本であってもよい。

本発明の実施形態に係る電動車椅子を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る電動車椅子の要部の側面図である。 本発明の実施形態に係る電動車椅子の要部の正面図である。 本発明の実施形態に係る電動車椅子の要部の平面図である。 （Ａ）は図１の電動車椅子の概略正面図であり、（Ｂ）は概略側面図である。 図１の電動車椅子の概略正面図である。 図１の電動車椅子の概略平面図である。 従来の車輪の斜視図である。 従来の電動車椅子の概略側面図である。 図９の電動車椅子の概略正面図である。 図９の電動車椅子の底面図である。 （Ａ）は図９の電動車椅子の概略正面図であり、（Ｂ）は概略側面図である。 図９の電動車椅子の底面図である。

符号の説明

１ 電動車椅子
２０Ｌ，２０Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒ 車輪
２１Ｌ，２１Ｒ，３１Ｌ，３１Ｒ 回転軸
４０ ボディ
４１ メインフレーム
４１Ａ フロントバー
４１Ｂ リアバー
４１Ｃ サイドバー
４１Ｅ 第１垂直バー
４１Ｇ 第２垂直バー
４１Ｊ 第３垂直バー
４２Ｌ，４２Ｒ サブフレーム
４３Ｌ，４４Ｌ ブラケット
５０Ｌ，５０Ｒ，６０Ｌ，６０Ｒ サスペンション
５１，５２，６１，６２ ロッド
７０ スプリング
８０Ｌ，８０Ｒ テンションロッド
９０Ｌ，９０Ｒ モータ
９１ シート
９２ フットレスト
９３ 側面カバー
９４ 持ち上げ用パイプ部材
９５ 手押し用パイプ部材
９６ アームレスト
９７ 操作手段
１００ 車輪
１１０ 回転体

Claims (4)

1. 左右の前輪と、左右の後輪と、上記前輪及び上記後輪を回転可能に支持するボディと、を備え、
   車輪が車輪外周に沿って並んで配置された複数個の回転体を有し、各回転体がそれぞれ車輪の回転軸と直交する軸まわりに回転可能に支持されている、４輪型車椅子において、
   上記ボディが、メインフレームと、このメインフレームの左右の脇で前後方向へ延出するようにそれぞれ配設したサブフレームと、を備え、
   上記前輪が上記サブフレームの前部で回転可能に支持され、上記後輪が上記サブフレームの後部で回転可能に支持され、
   上記サブフレームの前部と上記メインフレームとの間と、上記サブフレームの後部と上記メインフレームとの間とに、それぞれサスペンションが設けられており、
   上記サスペンションが、基端部を上記メインフレームに回転可能に取り付けると共に、先端部を上記サブフレームに回転可能に取り付けたロッドを、備え、
   上記サブフレームが上記メインフレームに対して揺動可能に取り付けられていることを特徴とする、４輪型車椅子用サスペンション機構。
2. 前記サスペンションは、前記ロッドを２本備えていることを特徴とする、請求項１に記載の４輪型車椅子用サスペンション機構。
3. 前記サスペンションは、前記サブフレームと前記メインフレームとの間にスプリングを備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の４輪型車椅子用サスペンション機構。
4. テンションロッドが前記サブフレームと前記メインフレームとに架設されて、
   前記サブフレームが前記メインフレームに対して前後方向へ移動することを規制している、請求項１〜３の何れかに記載の４輪型車椅子用サスペンション機構。