JP2015119821A - 折りたたみ式電動車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】 車種毎の形状に制約を受けにくく、車種毎の調整も必要がないように各種センサが配置された折りたたみ式電動車椅子を提供する。【解決手段】 本発明の折りたたみ式電動車椅子の特徴は、運転操縦用の操作部１３と、使用者が着座する着座部１４をもつ車体フレーム１０と、車体フレーム１０の左右に設けられる左右車輪２０と、左右車輪２０を駆動する駆動部２１と、車速、傾斜角、角速度、および加速度のうち少なくとも１つを含むセンサ情報を検出するセンサ部６と、操作部１３の指令およびセンサ情報に基づき左右車輪２０を動作させる駆動部２１を制御する制御部と、着座部１４の下方に位置し、車体フレーム１０を折りたたみ状態にするＸ字状のＸリンク部材４と、を有する折りたたみ式電動車椅子１であって、センサ部６はＸリンク部材５の揺動中心軸４０の略中心軸線上に配置されることである。【選択図】図１

Description

本発明は、折りたたみ式電動車椅子に関する。

特許文献１には、電動車椅子の傾斜情報を傾斜検出手段（傾斜センサ）から得て、操作者の力を補助する動力補助手段を制御する移動装置を備えた電動車椅子が開示されている。特許文献１の電動車椅子は傾斜センサが使用者が着座する椅子部の下のコントロールボックスに搭載されている。

特許文献２には、レートジャイロ、加速度センサおよび左右車輪のエンコーダから得られる情報に基づいて走行制御を行う電動車椅子が開示されている。特許文献２の電動車椅子では、レートジャイロや加速度センサが右側アームレスト下の空間に取り付けられている。

ところで電動車椅子には、収納する際や持ち運ぶ際に車椅子を折りたたむことができる折りたたみ式電動車椅子がある。しかし、特許文献１の電動車椅子はコントロールボックスが邪魔になり、折りたたむのが容易ではなく、そもそも折りたたむことが考慮されていない。特許文献２の電動車椅子は折りたたむことができるが、各種センサから得られる情報のうち、中心から左右にずれた位置にセンサが位置することで中心の動きに変換しなければならない情報がある。情報を変換することは難しいことではないが、車種毎に調整が必要になる。特に、手動式の車椅子を電動化するための電動化ユニットの取り付けを考えた場合、取り付けられる車椅子のフレームの形状に制約を受けない構成にする必要がある。また、操縦舵（ジョイスティックなど）のある操作ボックスにセンサを搭載する構成も考えられるが、操縦舵の動きをセンサが検出して、誤検出の原因となる場合もある。更に、使用者によっては操縦者の位置が左右で変わるため、車種毎に調整が必要になる。

特開２０００−１４７１４号公報 特開２０１０−１１５４０４号公報

本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、車種毎の形状に制約を受けにくく、車種毎の調整も必要がないように各種センサが配置された折りたたみ式電動車椅子を提供することを解決すべき課題とする。

（１）上記課題を解決するための発明の構成上の特徴は、運転操縦用の操作部と、
使用者が着座する着座部をもつ車体フレームと、
前記車体フレームの左右に設けられる左右車輪と、
前記左右車輪を駆動する駆動部と、
車速、傾斜角、角速度、および加速度のうち少なくとも１つを含むセンサ情報を検出するセンサ部と、
前記操作部の指令および前記センサ情報に基づき前記左右車輪を動作させる前記駆動部を制御する制御部と、
前記着座部の下方に位置し、前記車体フレームを折りたたみ状態にするＸ字状のＸリンク部材と、
を有する折りたたみ式電動車椅子であって、
前記センサ部は前記Ｘリンク部材の揺動中心軸の略中心軸線上に配置されることである。

上記（１）の発明は以下に記載する（２）〜（４）の構成のうちの１つ以上を任意に加えて採用できる。

（２）前記センサ部は、少なくとも車椅子の加速度を検出する加速度センサを有する。

（３）前記センサ部は前記揺動中心軸に保持される。

（４）前記センサ部は内部に前記センサ情報を検出するセンサが略前記中心軸線上に配置されるようにセンサボックスに収納されており、
前記センサボックスは、前記揺動中心軸および前記Ｘリンク部材の保持部の２点で保持され、前記Ｘリンク部材が折りたたまれる際に前記揺動中心軸を中心にして前記Ｘリンク部材とともに回動する。

折りたたむことができる折りたたみ式電動車椅子は、リンクがＸ字状に交差したＸリンク機構が採用されていることが多い。本願発明によれば、Ｘリンク機構であるＸリンク部材の揺動中心軸の略中心軸線上にセンサ部を配置するため、車体フレームが異なる機種であっても車体フレームに依存せずに、センサ部を搭載することができる。また、Ｘリンク部材は折りたたみ式電動車椅子の中心、揺動中心はほぼ左右方向の中心に位置する。そのため、車速、傾斜角、角速度や加速度などのセンサ情報を検出するセンサ部がＸリンク部材の揺動中心軸上に位置し、車椅子の中心までの距離に基づくなどしてセンサ情報の変換をする必要がない。さらに、機種毎にセンサ部を配置する位置が違う場合は中心までの距離に基づく調整も必要となるが、本願発明によれば、センサ部を取り付けるだけでよく、調整の必要がない。

また、センサ部を揺動中心軸に保持するため、部材の共用が可能である。さらに、センサ部を収納するセンサボックスをＸリンク部材の揺動中心軸とＸリンク部材のもう１箇所との２点で支持するため、センサボックスの保持位置が安定する。

実施形態の折りたたみ式電動車椅子の構成を示す背面図である。 実施形態の折りたたみ式電動車椅子のうちＸリンク部材をメインにした部分斜視図である。 実施形態の折りたたみ式電動車椅子のうちＸリンク部材をメインにした部分斜視図である。 実施形態の折りたたみ式電動車椅子に係るブロック図である。

本発明の代表的な実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
（実施形態）
本実施形態の折りたたみ式電動車椅子１は、図１に示すように、骨格を構成する車体フレーム１０と、車体フレーム１０の左右に位置する車輪２０（２０Ｒ，２０Ｌ）とで構成されている。車体フレーム１０は、乗員の背中を支える背もたれ部１１と、介助者が掴むグリップ１２と、運転操縦用の操作部１３と、乗員が着座する着座部１４と、乗員の肘を支えるアームレスト１５と、乗員が足を置くフットレスト１６と、前輪（キャスタ）１７（図３参照）とを備えている。乗員の顔が向かう方向を前方とする。乗員の顔が向かう方向と反対方向を後方とする。また、左方及び右方は乗員が着座した状態を基準とし、乗員が着座部１４に着座していない図示においても乗員の左右に対応する。なお、一般的に前輪（キャスタ）は、前後方向において車輪２０とフットレスト１６との間に位置し、車輪２０の後方には転倒防止用の転倒防止バー１８が配置されている。

操作部１３は、電動車椅子の右側前方に配置される。なお、操作部１３は左側前方に位置するものもあり、乗員の利き手や使いやすい方に配置することができる。

車輪２０は、車体フレーム１０に回転可能に設けられており、前輪（キャスタ）の径よりも大きい径をもつ。車輪２０は、これらを回転駆動させる駆動部２１（２１Ｒ，２１Ｌ）が左右別々に連結されている。電動モータ（図略）をもち減速機構（図略）を介して車輪２０を回転・駆動する駆動部２１は、それぞれの車輪２０の車軸２２Ｒ，２２Ｌの近傍に位置し、操作部１３の操作に基づいて制御部（図略）を介して駆動・制御される。そして、制御部および駆動部２１は、背もたれ部１１の裏側（乗員が背中を当接できる面の反対側）のポケット部１１１に装着された電源バッテリ（図示略）から電力の供給を受ける。なお、制御部は操作部１３の内部に配置されているが、駆動部２１と共に車軸２２Ｒ，２２Ｌのどちらかの近傍に配置する構成や後述するセンサボックス６１内でも良い。

Ｘリンク部材５（３，４）は、図２および図３に示すように、着座部１４の下方に左右方向（矢印ｗ方向）に折りたためる２つのＸリンク機構３，４が前後方向で並列に配置されている。前方の前側Ｘリンク機構３と後方の後側Ｘリンク機構４とは、それぞれ２つの角材（リンク）が左右方向ｗのほぼ中央で交差し、交差部分を揺動中心軸３０，４０として、左右方向ｗに展開と折りたたみとがされる。２つのＸリンク機構３，４は揺動中心軸３０，４０が左右方向ｗおよび上下方向でほぼ同じで、前方または後方からＸ形状が１つ視認できる（図１参照）。２つのＸリンク機構３，４は、連結保持部材５１および車体フレーム１０を介して連動するように連結されている。連結保持部材５１は、前後方向に延在する棒状の部材で、Ｘリンク機構３，４のリンクのそれぞれの上端に固定されており、車椅子が着座可能に展開されている際には左右それぞれがアームレスト１５の下方に位置する車体フレーム１０に取り付けられた係合支持部１０ｘに、下方への移動が規制されるように係合する。そして、２つのＸリンク機構３，４の下側は、係合支持部１０ｘよりも下方で前後方向に延在する車体フレーム１０に回動自在に枢設されている。さらにＸリンク部材５は、展開する際、連結保持部材５１が車体フレーム１０の係合支持部１０ｘに係合するよう（近づいていくよう）に、展開を補助する展開補助部材５９を有する。展開補助部材５９は、一端が係合支持部１０ｘの近傍、他端が揺動中心軸３０、４０よりも上方に、回動自在に枢設されている。

センサ部６は、各種センサを収容しているセンサボックス６１がＸリンク部材５の前側Ｘリンク機構３と後側Ｘリンク機構４との間に配置されている。各種センサは、車速センサ、傾斜角センサ、角速度センサおよび／または加速度センサなどである。センサボックス６１は、前側Ｘリンク機構３の揺動中心軸３０および後側Ｘリンク機構４の揺動中心軸４０に挿入されているピンによって、センサボックス６１の中央部分６０がＸリンク部材５と連結している。センサボックス６１の前側は前方から前側Ｘリンク機構３の揺動中心軸３０に挿入されているピン５８が挿入され、後側は後方から後側Ｘリンク機構４の揺動中心軸４０に挿入されているピン（図示略）が挿入される。各種センサは、２つのＸリンク機構３，４の揺動中心軸３０，４０上に配置されている。特に加速度センサが軸線上に配置されているのが望ましい。センサボックス６１はさらに、図４に示すように、Ｘリンク部材５ともう１箇所、保持固定部６２で連結して固定されている。保持固定部６２は、センサボックス６１の中央部分６０の近傍に位置し、２つのＸリンク機構３，４のそれぞれの内側に位置するリンクの揺動中心軸３０，４０の近傍に螺合するネジ５８が螺合する。Ｘリンク部材５が折りたたまれたり、展開されたりする際、保持固定部６２がＸリンク部材５の動きに連動するため、センサボックス６１は揺動中心５０を中心に揺動する。Ｘリンク部材５は本実施形態の車椅子を展開した際、上記したように連結保持部材５１が車体フレーム１０の係合支持部１０ｘに係合して一定の形状（状態）を常に保つため、センサボックス６１も常に一定の位置（特に水平方向）で安定して固定される。

本実施形態の折りたたみ式電動車椅子１は、図４に示すように、各種センサ（姿勢センサ５３）の検出したセンサ情報を姿勢信号にして、センサ部６の通信部６４と操作部１３の通信部１３４とを介して制御部７に送信する。また、制御部７は、操作部１３のジョイスティック１３１が操作された指令に基づく操作信号を受け取る。左右の駆動部２１Ｒ，２１Ｌは、左右の車輪２０Ｒ，２０Ｌそれぞれの回転数を回転数検出部２５Ｒ，２５Ｌで検出し、回転数信号にして通信部２６Ｒ，２６Ｌと通信部１３４とを介して制御部７に送信する。制御部７は、受信した各種信号に基づいて左右の車輪２０Ｒ，２０Ｌをどのように駆動するか決定し、駆動指示を駆動信号にして通信部２６Ｒ，２６Ｌと通信部１３４とを介して駆動部２１Ｒ，２１Ｌに送信する。駆動部２１Ｒ，２１Ｌでは、受信した駆動信号に基づいてモータ２４Ｒ，２４Ｌを駆動する。結果、折りたたみ式電動車椅子１が走行する。なお、操作部１３には、ジョイスティック１３１以外に、電動車椅子をオン・オフやホーンのスイッチ操作部１３２、走行速度や電源バッテリー量などを表示する表示部１３３も配置されている。また、操作部１３、センサ部６、左右駆動部２１Ｒ，２１Ｌにはそれぞれ、電源バッテリー１１２から電力が供給される電源部１３９，２９Ｒ，２９Ｌ，６９を有する。

本実施形態の折りたたみ式電動車椅子１によれば、Ｘリンク機構Ｘを採用していれば、電動車椅子の機種や車体フレームの形状に依存せずに、各種センサを搭載することができる。図２と図３に図示される折りたたみ式電動車椅子は、車体フレーム１０の形状やＸリンク部材５の構成も異なるが、センサボックス６１を図示のように取り付けることができる。そして、各種センサが収容されるセンサボックス６１は、Ｘリンク部材５の揺動中心軸４０の中心軸上に各種センサが位置するように配置されているため、アームレスト１５下方などに配置されている場合と異なり、車速、傾斜角、角速度や加速度などのセンサ情報を車椅子の中心に変換する必要がない。また、車椅子の機種や車体フレームの形状が異なれば各種センサから中心までの距離が異なるため調整が必要となるが、本願発明によれば調整の必要がない。

そして、センサボックス６１は、Ｘリンク部材５の揺動中心軸３０，４０のピンを共用して配置されているため、部品の増加が抑制できる。さらにセンサボックス６１は、Ｘリンク部材５の揺動中心軸３０，４０に揺動可能に連結されるとともに、Ｘリンク部材５ともう１箇所で連結して固定されている。そのため、Ｘリンク部材５の揺動に連動して揺動し、センサボックス６１が左右方向ｗで多少長くても折りたたまれる際は上下方向に変換され、車椅子が着座可能状態では水平方向位置が安定して配置される。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、センサボックス６１は、Ｘリンク部材５の揺動中心軸３０，４０の前後の２箇所と、ネジ５８によってＸリンク部材５と連結しているが、当該構成に限定されない。例えば、揺動中心軸３０，４０の一方、前方３０または後方４０の１箇所だけに揺動可能に固定でも良いし、前方の揺動中心軸３０とネジ４８との２箇所でＸリンク部材５と連結される構成も可能である。

そして、Ｘリンク部材５は１つのＸリンク機構のみから構成されていても良いし、３つ以上のＸリンク機構から構成されていても良い。更にはＸリンク機構と他の形態をもつリンク機構と組み合わせられていても良い。ここで、本明細書におけるＸリンク機構とは２本のリンクを概ね左右対称になるように交差し、その交差部分にて揺動可能に支承されているリンク機構である。Ｘリンク機構を構成するリンクは真っ直ぐな部材でも良いし、途中で折れ曲がっている部材でも良い。

また、展開補助部材５９は、図２では１つ、図３では２つが図示されているが、３つ以上を配置することもできるし、取り付けられている場所も図示されている場所に限定されない。好ましいのは左右で少なくとも１つずつの図３の構成である。

１・・・折りたたみ式電動車椅子
１０・・・車体フレーム １０ｘ・・・係合支持部 １１・・・背もたれ部
１１１・・・ポケット部 １１２・・・電源バッテリー １２・・・グリップ
１３・・・操作部 １３１・・・ジョイスティック １３２・・・スイッチ操作部
１３３・・・表示部 １３４、２６Ｒ、２６Ｌ、５４・・・通信部
１３９、２９Ｒ、２９Ｌ、５９・・・電源部 １４・・・着座部
１５・・・アームレスト １６・・・フットレスト １７・・・前輪（キャスタ）
１８・・・転倒防止レバー
２０・・・車輪 ２０Ｒ・・・右車輪 ２０Ｌ・・・左車輪 ２１・・・駆動部
２１Ｒ・・・右駆動部 ２１Ｌ・・・左駆動部 ２２Ｒ・・・右車軸
２２Ｌ・・・左車軸 ２４Ｒ・・・右モータ ２４Ｌ・・・左モータ
２５Ｒ・・・右回転数検出部 ２５Ｌ・・・左回転数検出部
３、４・・・Ｘリンク ３０、４０・・・揺動中心軸
５・・・Ｘリンク部材 ５１・・・連結保持部材 ５８・・・ネジ
５９・・・展開補助部材
６・・・センサ部 ６０・・・揺動中心 ６１・・・センサボックス
６２・・・保持固定部
７・・・制御部

Claims (4)

1. 運転操縦用の操作部と、
   使用者が着座する着座部をもつ車体フレームと、
   前記車体フレームの左右に設けられる左右車輪と、
   前記左右車輪を駆動する駆動部と、
   車速、傾斜角、角速度、および加速度のうち少なくとも１つを含むセンサ情報を検出するセンサ部と、
   前記操作部の指令および前記センサ情報に基づき前記左右車輪を動作させる前記駆動部を制御する制御部と、
   前記着座部の下方に位置し、前記車体フレームを折りたたみ状態にするＸ字状のＸリンク部材と、
   を有する折りたたみ式電動車椅子であって、
   前記センサ部は前記Ｘリンク部材の揺動中心軸の略中心軸線上に配置される、折りたたみ式電動車椅子。
2. 前記センサ部は、少なくとも車椅子の加速度を検出する加速度センサを有する、請求項１に記載の折りたたみ式電動車椅子。
3. 前記センサ部は前記揺動中心軸に保持される、請求項１又は２に記載の折りたたみ式電動車椅子。
4. 前記センサ部は内部に前記センサ情報を検出するセンサが略前記中心軸線上に配置されるようにセンサボックスに収納されており、
   前記センサボックスは、前記揺動中心軸および前記Ｘリンク部材の保持部の２点で保持され、前記Ｘリンク部材が折りたたまれる際に前記揺動中心軸を中心にして前記Ｘリンク部材とともに回動する、請求項１〜３の何れか１項に記載の折りたたみ式電動車椅子。