JP2010125307A - 車輪式パワーアシスト階段昇降車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、幾例かのパワーアシスト階段昇降車が提唱されているが昇段走行能に難があり、昇段には介助者が後向きで車両を引き上げるような介助を必要としていた。
【解決手段】独自構造の二重遊星歯車機構駆動装置６により、駆動車輪８の自転を伴う駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２による公転昇段を可能ならしめ、接地密着度の高い自律昇段能を備えた車輪式パワーアシスト階段昇降車となる。
【選択図】図１

Description

この発明は車輪式パワーアシスト階段昇降車に関する。

従来から図１２に示すような履帯式及び車輪式等幾例かのパワーアシスト階段昇降車が提唱されている。

しかしながら、以上の技術によれば車両姿勢制御性、入離段動作性、昇段走行能等に一長一短があり、昇段には両者共に介助者が後向きで車両を引き上げるような介助を必要としており、また平地走行との兼用性にも劣るところがある。そこで、この発明は従来とは異なる機構にて容易なる車両姿勢制御性、円滑なる入離段動作性、高接地密着度の自律昇段走行能、平地走行・階段昇降兼用性等を備え、且つ介助力を最小とするパワーアシスト階段昇降車を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するために、第一発明は階段昇降時の姿勢制御法として上部載荷架台を下部走行車台軸周りに揺動する構造とすると共に任意位置でロック可能なる摺動式上下架台ロック装置を設け、上部架台と下部車台の相対姿勢の任意なる変更調整を可能とした事を特徴とする車輪式パワーアシスト階段昇降車である。
第二発明は、独特な構造で多機能なる二重遊星歯車機構を駆動装置とし、単一動力で平地走行、昇段始端でのキャリヤ昇段、及び駆動車輪の自転を伴う公転昇段を行い、また制動を伴う介助自重公転降段をも行うことを特徴とする車輪式パワーアシスト階段昇降車である。
第三発明は、キャスターと駆動車輪の二車軸構造により、平地走行と階段昇降の両機能を併せ持つことを特徴とする車輪式パワーアシスト階段昇降車である。

第一発明、第二発明または第三発明によれば、上部載荷架台と下部走行車台の相対的姿勢調整機構による姿勢制御、独特の二重遊星歯車機構駆動装置による円滑なる入離段動作性と接地密着度の高い自律昇段能、２車軸構造による平地走行と階段昇降兼用性等を備え、且つ介助者の前方向き介助等をも可能とする介助者負担最小の車輪式パワーアシスト階段昇降車となる。

この発明の一実施形態を、図１に示す。
上部載荷架台１と下部走行車台４の間にはキャスタ腕１０を介して摺動式上下架台ロック装置１１が設けられており、上部載荷架台１には載荷台２の回転用に載荷台回転軸３が設けられている。下部走行車台４にはキャスタ９と二重遊星歯車機構車輪駆動装置６が取り付けられている。

実施形態の効果

この実施形態によれば介助者は階段昇降時に、下部走行車台軸５周りで回転するキャスタ腕１０と摺動式上下架台ロック装置１１により、上部載荷架台１が水平で下部走行車台４が階段傾斜と平行になる相互の相対姿勢を容易に調整且つ保持できる。また図１０で説明する如く、駆動車輪８の自転を伴った駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２の公転運動による高接地密着度のパワーアシスト昇段ができる。尚、昇段方法には介助者が車両の水平姿勢を継続維持する方法と、キャリアも接地し、階段蹴上がり越えごとに車両を起こす揺動昇段方法とがある。

他の実施形態

この発明の一実施形態を示す昇段姿勢側面図である。 この発明の一実施形態を示す平地走行姿勢側面図である。平地走行時は複数の駆動車輪８のうち、１ケのみが接地する位置にて二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２を固定、また上部載荷架台１が水平なる位置にて摺動式上下架台ロック装置１１をロックし、２車軸４輪による通常の平地走行を行う。走行は介助者の人力または電動モーターによる。 この発明の一実施形態を示す昇段モード側面図である。階段昇段には二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２の固定を解除し複数の駆動車輪８が駆動車輪公転腕２２の位置に応じ、自由に接地できるようにすると共に事例の車椅子の如き場合には昇段時の低重心化策として載荷台２を載荷台回転軸３上で１８０度回転し、反対向きにする。 この発明の一実施形態を示す階段始端昇段姿勢側面図である。昇段モードで前進、キャスタ９が階段蹴上がりに突き当たると（▲１▼）、キャスタ腕１０に上昇回転トルクが発生するゆえ、上部載荷架台１の水平姿勢を保持したまま摺動式上下架台ロック装置１１を解除すればキャスタ９が自動上昇する（▲２▼）。キャスタ９が階段蹴上がりを越えるとキャスタ腕１０の上昇回転トルクは消滅し、駆動車輪８が再び前進するゆえ、摺動式上下架台ロック装置１１をロックする。これをもう一段繰り返すと（▲３▼、▲４▼）、今度は駆動車輪８が階段蹴上がりに突き当たり（▲５▼）、二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２が公転して車両全体を持ち上げ、昇段を開始する。 この発明の一実施形態を示す降段モード側面図である。階段降段は昇段モードと同じ姿勢で逆方向、即ちキャスタ９を後側にして降段する。昇段モードと同様、二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２の固定を解除し複数の駆動車輪８が駆動車輪公転腕２２の位置に応じ自由に接地できるようにすると共に、載荷台２を載荷台回転軸３上で１８０度回転し、反対向きに変える。また降段時の重心後傾策として摺動式上下架台ロック装置１１を解除し、上部載荷架台１を下部走行車台軸５周りで後傾させる。 この発明の一実施形態を示す階段始端降段姿勢側面図である。降段は車両自重による無動力介助降段であり、キャスタ９を後側にして駆動車輪８側から降段せしめる。降段モードで介助前進、前側の駆動車輪８（▲１▼）が階段端を踏み外すと車両の自重により前側の駆動車輪８が落下し（▲２▼）、それに伴い第二キャリヤ２２が後側の駆動車輪８を支点として同方向に公転、前側の駆動車輪８が降段する（▲３▼）。今度はその降段した駆動車輪８を支点にして第二キャリヤ２２が同方向に更に車両自重にて公転、降段する（▲４▼）。尚、急激な自重公転降段防止として図１１で説明する緩ブレーキ２３を第二キャリヤ２２と第二リングギヤ２１間に設けており、制動を伴う自重公転降段が行なえる。介助者はこの階段始端の降段段階で摺動式上下架台ロック装置１１を半解除しながら、上部載荷架台１の姿勢の調整維持を行う。 この発明の一実施形態を示す降段姿勢側面図である。前図６の説明に基づき、降段始端にて摺動式上下架台ロック装置１１を操作し、降段に最適な載荷架台１と下部車台４相互の相対姿勢調整を行なった後、摺動式上下架台ロック装置１１をロックし、車両自重による第二キャリヤ２２の公転を利用した無動力介助降段を行う。降段方法には介助者が車両の一定姿勢を継続維持する方法と、階段踏み外しごとにキャリアも接地する揺動降段方法がある。尚、急激な自重公転降段防止として図１１で説明する緩ブレーキ２３を第二キャリヤ２２と第二リングギヤ２１間に設けており、制動を伴う自重公転降段を行なう。 この発明の一実施形態を示す車両外観図である。車両は上部載荷架台１と下部走行車台４から構成されており、お互いが下部走行車台軸５と摺動式上下架台ロック装置１１で連結されている。摺動式上下架台ロック装置１１を解除することにより、上部載荷架台１は下部走行車台軸５の周りに任意に揺動可能となり、上部載荷架台１と下部走行車台４相互の相対姿勢が変更調整できる。 この発明の一実施形態を示す下部走行車台の外観図である。下部走行車台４は二重遊星歯車機構車輪駆動装置６を左右対称に配置した構造となっている。 この発明の一実施形態を示す二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の説明図である。二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の第一リングギヤには内歯と外歯が設けられ、第一リングギヤ内歯１７には第一サンギヤ１４周りの第一遊星ギヤ１５を噛み合わせ、第一リングギヤ外歯１６にはその周りに遊星状に配した複数の車輪駆動ギヤ７を噛み合わせている。また車輪駆動ギヤ７の支軸は連結棹２４を介して第二キャリヤ２２に連結、第一キャリヤ１８は第二サンギヤ１９に連結、第二リングギヤ２１にはキャスター腕１０が連結する構造となっている。また第二キャリヤ２２と第二リングギヤ２１間には緩ブレーキ２３が設けられている。第一サンギヤ１４に時計回りの動力を入力すると第一遊星ギヤ１５と第一リングギヤは反時計回り、駆動車輪８は時計回りする。これが駆動車輪公転腕（第二キャリヤ）２２を固定して走行する平地走行、或いは昇段モードによる前進走行時の駆動系となる。階段等障害物に遭遇して駆動車輪８の回転がストールすると車輪駆動ギヤ７を介して第一リングギヤがストールし、第一キャリヤ１８とその連結先である第二サンギヤ１９は時計回り、第二遊星ギヤ２０は反時計回りに回転する。また、第二リングギヤ２１は反時計回り、第二キャリヤ２２は時計回りにと相反発して負荷の軽い方が運動する。第二リングギヤ（キャスタ腕連結）２１の負荷を解除して反時計回りに回転させれば階段始端昇段時におけるキャスタ９の自動上昇の駆動系、また第二リングギヤ２１をロックして第二キャリヤ（駆動車輪公転腕）２２を時計回りに回転させれば公転昇段の駆動系となる。尚、駆動車輪８には常に回転動力が伝わっているので公転昇段時にも駆動車輪８の前進力による階段密着性がある。 この発明の一実施形態を示す二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の降段機能説明図である。降段方法は第一サンギヤ１４をフリーにした無動力介助降段であり、キャスタ９を後側にして駆動車輪８側から降段せしめる。第一サンギヤ１４をフリーにして介助により前進、前側の駆動車輪８が階段端を踏み外すと車両の自重により前側の駆動車輪８が落下し、それに伴い第二キャリヤ２２が後側の駆動車輪８を支点として同方向に公転、前側の駆動車輪８が降段する。今度はその降段した駆動車輪８を支点にして第二キャリヤ２２が同方向に更に車両自重にて公転、降段する。第二キャリヤ２２と第二リングギヤ２１間に設けた緩ブレーキ２３が急激な自重公転降段防止として制動力を働かせる。尚、第一サンギヤ１４をも同時に制動させると二重遊星歯車機構車輪駆動装置６の全要素がロックされ車両全体が制動状態となる。 従来のパワーアシスト階段昇降車の例である。

符号の説明

１ 上部載荷架台 １３ プロペラシャフト
２ 載荷台 １４ 第一サンギヤ
３ 載荷台回転軸 １５ 第一遊星ギヤ
４ 下部走行車台 １６ 第一リングギヤ（外歯）
５ 下部走行車台軸 １７ 第一リングギヤ（内歯）
６ 二重遊星歯車機構車輪駆動装置 １８ 第一キャリヤ（第二サンギヤ連結）
７ 車輪駆動ギヤ １９ 第二サンギヤ
８ 駆動車輪 ２０ 第二遊星ギヤ
９ キャスタ ２１ 第二リングギヤ（キャスタ腕連結）
１０ キャスタ腕 ２２ 第二キャリヤ（駆動車輪公転腕）
１１ 摺動式上下架台ロック装置 ２３ 緩ブレーキ
１２ 駆動電動モータ ２４ 連結棹

Claims (2)

1. 階段昇降時の姿勢制御として上部載荷架台と下部走行車台の相対的姿勢の調整を下部走行車台軸の周りに上部載荷架台を揺動させて行なう事を特徴とし、また駆動装置に多機能な独自の二重遊星歯車機構を用い、単一動力で平地走行、昇段始端でのキャリヤ昇段、及び駆動車輪の自転を伴う公転昇段を行い、且つ制動を伴う介助自重公転降段をも行うことを特徴とする車輪式パワーアシスト階段昇降車。
2. 前記下部走行車台がキャスターと独自の二重遊星歯車機構車輪駆動装置からなる二車軸構造で平地走行と階段昇降の両機能を併せ持つことを特徴とする請求項１記載の車輪式パワーアシスト階段昇降車。