JP2016036662A - リハビリ用車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】ペダルをこぐ初期の力を徐々に伝えることができ、そのこぐ力を回復に合わせて調節できるリハビリ用車椅子を提供しようとする。【解決手段】機体フレーム２に、訓練者が座る座部５と背もたれ部６と、左右一対の前輪３・３と後輪４・４とからなる走行部を備えたリハビリ用車椅子１であって、前記座部５の前下方には訓練者の足を載せる左右一対のペダル７・７と、該ペダル７・７を上下揺動自在に支持するアーム１２・１２と、該アーム１２・１２の回動により駆動される液圧ポンプとなる液圧シリンダ１１・１１と、前記後輪４・４を回転駆動可能とする液圧アクチュエータとなる液圧モータ２３と、該液圧モータ２３と前記液圧シリンダ１１・１１とを流体接続する液圧閉回路８とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、病気や怪我などによって下肢に障害を負った人が、自立した元通りの生活もしくは元通りの状態に近い生活を送るために訓練を行うためのリハビリ用車椅子の技術に関する。

従来から、下肢に障害を有する人の機能回復を行う車椅子が公知となっている。例えば、特許文献１や特許文献２に示す技術である。特許文献１の技術は、車椅子の前部の車体フレームに設けた左右のペダル軸受と、該ペダル軸受に両端を軸承させた互い違いの両ペダルを有するペダル回転軸と、ペダル回転軸と車輪軸との間に設ける変速装置とからなり、前記ペダル軸には伸縮により長さを調節する回転径調節機構が設けられ、車椅子を押すことにより駆動車輪を回転させて足を載せたペダルを回転させ、脚のリハビリ運動ができるようにしていた。

また、特許文献２に示す技術は、車体フレームの前後に前輪と後輪が配置され、車体フレームの側方にシャフトを配置して、シャフトの前端に傾動自在にペダルを配置し、中途部を揺動自在に支持し、後端を後輪に固定した回転板にガイド部材を介して長手方向にスライド自在、かつ、回転自在に保持されるようにし、後輪の外側に配置されるハンドルリムを回転させると、利用者の足が上下方向に円弧運動を行うことができ、膝関節と股関節を同時に屈曲及び伸展させることを可能としていた。

しかし、足が動くようになって、足の筋力を鍛えようとする場合、前記技術では、ペダルと後輪が歯車や伝動軸を介して連結されていたので、ペダルを前に押す、または、下げるこぎはじめに最も力が必要であり、負荷変動が大きく、その負荷は変更することができないため、回復度合いに合わせた訓練を行うことができなかった。

特許第３８３１９０７号公報 特許第５３９１３５４号公報

そこで、本発明は、ペダルをこぐ初期の力を徐々に伝えることができ、そのこぐ力を回復に合わせて調節できるリハビリ用車椅子を提供しようとする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、機体フレームに、訓練者が座る座部と背もたれ部と、左右一対の前輪と後輪とからなる走行部を備えたリハビリ用車椅子であって、前記座部の前下方には訓練者の足を載せる左右一対のペダルと、該ペダルを上下揺動自在に支持するアームと、該アームの回動により駆動される液圧ポンプと、前記後輪を回転駆動可能とする液圧アクチュエータと、該液圧アクチュエータと前記液圧ポンプを流体接続する液圧閉回路と、を備えるものである。

請求項２においては、前記液圧閉回路には可変絞りが設けられるものである。
請求項３においては、前記液圧ポンプは液圧シリンダで構成されるものである。
請求項４においては、前記液圧アクチュエータは液圧モータで構成されるものである。
請求項５においては、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダで構成され、液圧シリンダのピストンロッドにはラックが固定され、該ラックはピニオンに歯合されて、該ピニオンから後輪に動力を伝達する構成とするものである。
請求項６においては、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダで構成され、液圧シリンダのピストンロッドにはアームが連結され、該アームの回動軸にはピニオンが固定され、該ピニオンから後輪に動力を伝達する構成とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、こぎ始めと走行後の負荷変動が小さくなり、訓練者にかかる負担が小さくなり、その負荷は変更することが可能となり、機能の回復度合いに合わせて負荷を変更して訓練を行うことが可能となった。

本発明のリハビリ用車椅子の全体構成を示す側面図。 リハビリ用車椅子の後方斜視図。 ペダルとシリンダの側面図。 液圧回路図。 逆転を可能とした液圧回路図。 後輪を駆動することでペダルを揺動させる液圧回路図。 ラックとピニオンを用いた実施形態の液圧回路図。 同じく他の実施形態の液圧回路図。 アームとワンウェイクラッチを用いた実施形態の斜視図。 同じく液圧回路図。

図１、図２を参照して、リハビリ用車椅子１の全体的な構成について説明する。
以下の説明においては、図１に示した矢印Ｆの方向をリハビリ用車椅子１の進行方向、つまり前方向として、前後左右方向を規定するものとする。

リハビリ用車椅子１は、機体フレーム２に、訓練者が座る座部５と背もたれ部６と、左右一対の前輪３・３と後輪４・４とからなる走行部を備える。前記前輪３・３は、機体フレーム２の前下部の左右両側に配置され、キャスター輪で構成される。後輪４・４は、機体フレーム２の後部両側に配置され、前記前輪３・３よりも大径に構成している。前記座部５と背もたれ部６は、柔軟な布等で構成され、左右のサイドフレーム２ａ・２ａ間に張設される。座部５の前下方の左右両側には訓練者の足を載せるペダル７・７が配置され、該ペダル７・７はアーム１２・１２の前端に設けられ、アーム１２・１２は交互に昇降動作可能に構成している。

前記機体フレーム２は左右のサイドフレーム２ａ・２ａと、左右のサイドフレーム２ａ・２ａを連結する前後の連結フレーム２ｂ・２ｂからなり、連結フレーム２ｂ・２ｂは後面視Ｘ字状に構成して、左右のサイドフレーム２ａ・２ａを近づけて幅狭く折り畳み可能に構成している。サイドフレーム２ａ・２ａは、鋼管を折り曲げ溶接して枠状に構成しており、サイドフレーム２ａ・２ａの前下部に前輪３・３を支持している。サイドフレーム２ａ・２ａの後部に後輪４・４の車軸４ａ・４ａを回転自在に支持している。サイドフレーム２ａ・２ａの後上部には補助者が持つグリップ２ｃ・２ｃが形成されている。

前記サイドフレーム２ａ・２ａの前後中途部には取付板１０・１０が固定され、図３に示すように、該取付板１０・１０には、前記ペダル７・７を取り付けるアーム１２・１２と、該アーム１２・１２の回動により駆動される液圧ポンプとなる液圧シリンダ１１・１１が取り付けられる。以下左右一対が対称に設けられるため、左右一方について説明する。また、液圧ポンプ及び液圧アクチュエータを作動させる作動液は、本実施形態では油を用いているため作動油として説明する。なお、作動液は油に限定するものではなく、水やアルコール等の液体であればよい。

前記液圧シリンダ１１は、上下方向に配置して上端が軸１３により前後揺動自在に取付板１０に支持される。液圧シリンダ１１のピストンロッド１１ａの下端は軸１４を介してアーム１２の後端に枢支される。該アーム１２は前後方向に配置されて、後中途部が軸１５により上下揺動自在に取付板１０に支持される。なお、アーム１２後部に取付孔を所定間隔毎に開口し、ピストンロッド１１ａ先端とアーム１２の前後方向の取付位置を変更可能に構成することにより、ペダル７・７の揺動距離を変更することが可能となり、また、軸１５の取り付け位置を変更可能に構成することにより、ペダル７・７の前後位置を変更することが可能となり、訓練者の身長や可動範囲に合わせることができる。
れている。

前記アーム１２の前端にペダル７が取り付けられる。該ペダル７は足を載せられる程度の大きさの板体で構成され、ペダル７の前下面に支持軸１６が横設され、該支持軸１６の一端がアーム１２の前部に回転自在に支持される。また、ペダル７の後部側面よりピン１７が突設され、アーム１２の該前上部にもピン１８が横設され、該ピン１８とピン１７との間にバネ１９を介装し、ペダル７の後部が上方に回動するように付勢している。なお、ペダル７の上方への回動は、ピン１７がアーム１２の下面に当接して規制される。但し、ペダル７の取付構造は限定するものではない。

図４に示すように、液圧ポンプとなる前記液圧シリンダ１１は、液圧閉回路８を介して液圧アクチュエータとなる液圧モータ２３と接続される。液圧閉回路８はブリッジ接続した４つのチェックバルブ２２と可変絞り２５とホース（配管）からなる油路とを備える。図２に示すように、前記液圧モータ２３は、左右一側（本実施形態では右側）のサイドフレーム２ａの後部内側に配置され、チェックバルブ２２を収納するバルブケース２４は左右他側（本実施形態では左側）のサイドフレーム２ａの後部内側に配置される。こうして、左右に液圧モータ２３とバルブケース２４を左右振り分け配置することで、重量バランスが偏らないようにし、取付作業やメンテナンスも容易にできるようにしている。

次に、後輪４・４の駆動部及び液圧閉回路８について図４より説明する。
右側の液圧シリンダ１１Ｒの油室と液圧モータ２３の吸入ポート２３ａを連通する油路２１ａには、液圧シリンダ１１Ｒから液圧モータ２３へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ａが配置され、右側の液圧シリンダ１１Ｒの油室と液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂを連通する油路２１ｂには、液圧モータ２３から液圧シリンダ１１へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ｂが配置される。

また、左側の液圧シリンダ１１Ｌの油室と液圧モータ２３の吸入ポート２３ａを連通する油路２１ｃには、液圧シリンダ１１Ｌから液圧モータ２３へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ｃが配置され、左側の液圧シリンダ１１Ｌの油室と液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂを連通する油路２１ｄには、液圧モータ２３から液圧シリンダ１１へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ｄが配置される。

前記油路２１ａと油路２１ｂが合流した油路２１ｅ（油路２１ｃと油路２１ｄが合流した油路であってもよい）には可変絞り２５が配置され、作動油の送油量を調節可能としている。可変絞り２５には図示しないダイヤルやレバー等の操作部材を設けて、操作部材を操作することで容易に送油量を調節可能としている。

前記液圧モータ２３の出力軸２３ｃ上にはワンウェイクラッチ２６を介して出力歯車２７が外嵌され、該出力歯車２７には後輪４の車軸４ａ上に固設した減速歯車２８と歯合されている。該減速歯車２８には更に連動歯車２９と歯合され、該連動歯車２９は連動軸３０の一端に固体されている。該連動軸３０の他端には連動歯車２９が固定され、左右の後輪４・４が同期して回転できるようにしている。前記連動軸３０は曲げることが可能なフレキシブル軸やユニバーサルジョイント等で構成され、リハビリ用車椅子１を折り畳むときに曲げられるようにしている。また、前記後輪４の外側には、訓練者が手で後輪４を回転させるためのハンドリム９が同心状に一体的に固定されている。

このような構成とすることで、リハビリを行う訓練者が、座部５に座り、足をペダル７・７に載せて、例えば、右側のペダル７Ｒを押し下げると（踏み込むと）、アーム１２Ｒが軸１５を中心に前下がりに回動して、アーム１２Ｒの後部が上昇され液圧シリンダ１１Ｒを縮小させる。このとき、液圧シリンダ１１Ｒはショックアブソーバの役目を果たし、急激に液圧シリンダ１１Ｒを縮小させることはない。この液圧シリンダ１１Ｒの縮小により、液圧シリンダ１１Ｒ（油室）内の作動油は押し出されて、油路２１ａ、チェックバルブ２２ａ、可変絞り２５を介して液圧モータ２３に作動油が送油され、液圧モータ２３を回転駆動する。なお、油路２１ｂにはチェックバルブ２２ｂが配設されているため、作動油は液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂ側に送油されることはない。

前記液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は、油路２１ｄ、チェックバルブ２２ｄを介して左側の液圧シリンダ１１Ｌ内に送油され、液圧シリンダ１１Ｌを伸長させる。なお、吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は油路２１ｂにも送油可能であるが、油路２１ａの油圧が高いため送油されることはない。左側の前記液圧シリンダ１１Ｌが伸長すると、アーム１２Ｌの前部が上昇されるように回動され、左側のペダル７Ｌが持ち上げられる。

そして、前記液圧モータ２３が駆動されることにより、出力軸２３ｃからワンウェイクラッチ２６、出力歯車２７、減速歯車２８、車軸４ａを介して右側の後輪４を前進回転させると同時に、連動歯車２９、連動軸３０、左側の連動歯車２９、減速歯車２８、車軸４ａを介して左側の後輪４を前進回転させ、左右の後輪４・４が同じ回転数でリハビリ用車椅子１を前進させることができる。

また、左側のペダル７Ｌを押し下げると、液圧シリンダ１１Ｌが縮小され、液圧シリンダ１１Ｌ内の作動油が吐出されて、油路２１ｃ、チェックバルブ２２ｃ、可変絞り２５を介して液圧モータ２３の吸入ポート２３ａに送油される。なお、油路２１ｄへはチェックバルブ２２ｄが配設されているため送油されない。そして、液圧モータ２３への作動油の供給方向が前記と同様であるため、液圧モータ２３の出力軸２３ｃは前記と同方向に回転され、後輪４・４は前進方向に回転され、リハビリ用車椅子１を前進させることができる。

前記液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は、油路２１ｂ、チェックバルブ２２ｂを介して右側の液圧シリンダ１１Ｒ内に送油され、液圧シリンダ１１Ｒを伸長させる。なお、吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は油路２１ｄにも送油可能であるが、油路２１ｃの油圧が高いため送油されることはない。右側の前記液圧シリンダ１１Ｒが伸長すると、アーム１２Ｒの前部が上昇されるように回動され、右側のペダル７Ｒが持ち上げられる。こうして、ペダル７・７を交互に踏み込むことにより、液圧モータ２３が駆動されて後輪４・４を前進回転させ、リハビリ用車椅子１を前進させることができる。

また、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を移動させるときには、グリップ２ｃを持って押すことで、後輪４の回転は出力歯車２７に伝えられるが、ワンウェイクラッチ２６は液圧モータ２３の出力軸２３ｃに対して空回りするため、液圧モータ２３は作動されず、ペダル７・７を揺動させることはない。

そして、訓練が進み、訓練者が更に大きな力が出せるようになった場合には、可変絞り２５を操作して送通油量を減少させ、ペダル７・７を踏むための負荷を増加させることができる。こうして徐々に負荷を増加させることができるので、訓練用機器を変更することなく、体に大きな負担をかけることなく徐々に筋力をアップさせることができるようになるのである。

以上のように、機体フレーム２に、訓練者が座る座部５と背もたれ部６と、左右一対の前輪３・３と後輪４・４とからなる走行部を備えたリハビリ用車椅子１であって、前記座部５の前下方には訓練者の足を載せる左右一対のペダル７・７と、該ペダル７・７を上下揺動自在に支持するアーム１２・１２と、該アーム１２・１２の回動により駆動される液圧ポンプとなる液圧シリンダ１１・１１と、前記後輪４・４を回転駆動可能とする液圧アクチュエータとなる液圧モータ２３と、該液圧モータ２３と前記液圧シリンダ１１・１１とを流体接続する液圧閉回路８と、を備えるので、左右のペダル７を交互に踏み込んで下降させると、作動油が流れて液圧モータ２３を回転させ、リハビリ用車椅子１を前進させることができる。このとき、ペダル７を踏み込むと液圧シリンダ１１で構成される液圧ポンプを作動させるので、機械的にペダル７と後輪４を接続する構成に比べて、走行開始時と走行時の負荷変動が大きくなく、体にやさしい訓練をすることが可能となる。

また、前記液圧閉回路８には可変絞り２５が設けられるので、ペダル７の踏み込み負荷を変更することができ、つまり、リハビリ用車椅子１を走行させるための力を変更できるようになり、訓練者の機能回復度合いに合わせて負荷を調節でき、訓練のための機器の変更を要せず、容易に機能回復訓練ができる。また、負荷の変更も自在に容易にできる。
また、前記液圧ポンプは液圧シリンダ１１で構成されるので、ペダル７の揺動で容易にシリンダの伸縮駆動に変更して、作動油を送油することが可能となる。但し、液圧ポンプは、回転式として、軸１５上に配置して、ラジアルピストンポンプやアキシャルピストンポンプやベーンポンプやギヤポンプ等で構成することも可能である。
また、前記液圧アクチュエータは液圧モータ２３で構成されるので、ペダル７をこぐ力が小さくても走行駆動することが可能となり、訓練を幅広く行える。また、液圧モータ２３はラジアルピストン式やアキシャルピストン式やベーン式やギヤ式等で構成することができ、限定するものではない。

また、前記リハビリ用車椅子１では、ペダル７をこぐことにより、前進しかできなかったが、後進したり、フリーとして、補助者がリハビリ用車椅子１を容易に前後進させるようにすることも可能である。
つまり、図５に示すように、液圧閉回路８において、４ポート３位置切換の前後進切換バルブ４１をチェックバルブ２２（または可変絞り２５）と液圧モータ２３の間に設ける。前後進切換バルブ４１は、図５(ａ)に示すように、（イ）位置では、前述した液圧シリンダ１１から液圧モータ２３の吸入ポート２３ａへのみ送油する油路を備える。図５(ｂ)に示すように、（ロ）位置では、中立位置であり、液圧モータ２３の吸入ポート２３ａと吐出ポート２３ｂが流通自在とする油路を備え、液圧モータ２３は回転自在となり、液圧シリンダ１１・１１へは作動油が送油されず、後輪４・４は回転自在となり、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、前後進自在に操作できる。図５(ｃ)に示すように、（ハ）位置では、図５(ａ)と逆に、液圧モータ２３の吸入ポート２３ａと吐出ポート２３ｂが入れ替わった状態となり、液圧シリンダ１１からの作動油により液圧モータ２３は逆転駆動され、ペダル７・７をこぐとリハビリ用車椅子１は後進する。
よって、訓練者は前後進切換バルブ４１を（イ）位置または（ハ）位置に切り換え操作することにより、ペダル７・７をこいで容易に前後進させることができる。前後進切換バルブ４１を中立位置（ロ）に切り換えることにより、補助者によって容易にリハビリ用車椅子１を前後進させることができる。

また、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を押し引きする。または、訓練者がハンドリム９を持って後輪４・４を回転させることで、液圧モータ２３を回転させ、ペダル７・７を上下に揺動させるようにして、強制的にペダル７・７を揺動させ、下肢の機能を回復できるようにすることもできる。
即ち、図６に示すように、液圧閉回路８において、強制駆動に切り換える強制駆動切換バルブ４２と液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌを互いに反対方向に伸縮させる機構として左右切換バルブ４５を設ける。つまり、６ポート２位置切換の強制駆動切換バルブ４２をチェックバルブ２２（または可変絞り２５）と液圧モータ２３の間に設けるとともに、液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌと強制駆動切換バルブ４２との間に並列に油路４３・４４を設け、該油路４３・４４に左右切換バルブ４５を設ける。

前記強制駆動切換バルブ４２は、手動で切り替えるものであり、（Ｕ）位置で前述のペダル７・７をこぐことにより液圧モータ２３を駆動してリハビリ用車椅子１を前進させるものであり、（Ｖ）位置に切り換えることで、左右切換バルブ４５を介して液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌに液圧モータ２３から圧油を送油可能とする。なお、（Ｖ）位置ではチェックバルブ２２からの油路はブロックされ、圧油は流れない。

前記左右切換バルブ４５は液圧モータ２３からの圧油を液圧シリンダ１１Ｒまたは液圧シリンダ１１Ｌへの送油を切り換えるものであり、ピストンロッド１１ａにラッチ機構を設けて、液圧シリンダ１１の伸縮ストロ−クエンド位置に至ると左右切換バルブ４５を自動的に切り換えるようにしている。即ち、左右切換バルブ４５の切換操作杆４５ａは液圧シリンダ１１Ｌのピストンロッド１１ａと平行に配置され、ピストンロッド１１ａ先端からコ字状の当接体４６が切換操作杆４５ａ側へ突設されている。切換操作杆４５ａの先端には切換アーム４７が固定され、切換アーム４７の先端は当接体４６の凹部内に臨むように配置される。但し、左右切換バルブ４５は液圧シリンダ１１Ｒの側方に設けることも可能であり、限定するものではなく、また、ラッチ機構は、切換アーム４７とコ字状に構成した当接体４６に限定するものではなく、２本棒体を突設してその間に切換アーム４７を配置してもよい。

そして、液圧シリンダ１１Ｌが伸長してストロークエンド近辺に至ると（図６ａから図６ｂ）、当接体４６が切換アーム４７に当接して回動し、左右切換バルブ４５は液圧モータ２３から右側の液圧シリンダ１１Ｒへ送油する（Ｙ）位置に切り換えられる。また、液圧シリンダ１１Ｌが縮小してストロークエンド近辺に至ると（図６ｂから図６ａ）、当接体４６が切換アーム４７に当接して切換操作杆４５ａを押して液圧モータ２３から左側の液圧シリンダ１１Ｌへ送油する（Ｘ）位置に切り換える。

このように構成することで、足が少し動くように回復し鍛えたい場合には強制駆動切換バルブ４２を（Ｕ）位置に切り換えて前記同様に、ペダル７・７を踏むことにより、液圧モータ２３を駆動させてリハビリ用車椅子１を前進させる。そして、足を動かす機能が十分回復しておらず強制的に動かしたい場合には、強制駆動切換バルブ４２を（Ｖ）位置に切り換える。この状態で、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を押して前進させると、または、訓練者がハンドリム９を持って後輪４・４を前進回転させると、液圧モータ２３が駆動されて液圧ポンプとして作用し、油路４３、左右切換バルブ４５を介して液圧シリンダ１１Ｌに作動油を供給して伸長させ（左右切換バルブ４５が（Ｘ）の位置の場合）、液圧シリンダ１１Ｒからは油路４４を介して作動油を吸入して縮小させる。このとき、右側のペダル７Ｒは下降され、左側のペダル７Ｌは上昇される。

液圧シリンダ１１Ｌが伸長してピストンロッド１１ａがストロークエンド近辺に至ると、当接体４６が切換アーム４７に当接し切換操作杆４５ａを引っ張り、左右切換バルブ４５を（Ｙ）位置に切り換え、油路４３からの圧油は液圧シリンダ１１Ｒに送油され、液圧シリンダ１１Ｒを伸長させ、液圧シリンダ１１Ｌは縮小する。このとき、左側のペダル７Ｌは上昇から下降に切り換えられ、右側のペダル７Ｒは下降から上昇に切り換えられる。

液圧シリンダ１１Ｌが縮小してピストンロッド１１ａがストロークエンド近辺に至ると、当接体４６が切換アーム４７に当接し切換操作杆４５ａを押し上げて、左右切換バルブ４５を（Ｘ）位置に切り換え、油路４３からの圧油は液圧シリンダ１１Ｌに送油され、液圧シリンダ１１Ｌを伸長させ、液圧シリンダ１１Ｒは縮小する。このとき、左側のペダル７Ｌは下降から上昇に切り換えられ、右側のペダル７Ｒは上昇から下降に切り換えられる。
こうして、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を押して前進させると、または、訓練者がハンドリム９を持って後輪４・４を前進回転させると、左右のペダル７Ｌ・７Ｒは強制的に交互に昇降される。なお、後輪４・４を後進回転させても、左右のペダル７Ｌ・７Ｒを強制的に交互に昇降させることができる。また、前記同様に前後進切換バルブ４１を設けることも可能である。

また、図７に示すように、前記液圧アクチュエータは液圧モータ２３を用いる代わりに、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌとラック５１Ｒ・５１Ｌとピニオン５２Ｒ・５２Ｌを用いて後輪４・４を駆動する構成とすることができる。この場合、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのピストンロッド上にラック５１Ｒ・５１Ｌが長手方向に固定され、ラック５１Ｒ・５１Ｌにピニオン５２Ｒ・５２Ｌが歯合される。該ピニオン５２Ｒ・５２Ｌの支持軸５２ａ・５２ａ上には前記ワンウェイクラッチ２６・２６を介して出力歯車２７・２７が取り付けられ、出力歯車２７・２７は減速歯車２８・２８と歯合され、その他の構成は前記と同様の構成である。

液圧閉回路８は、液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌのボトム室と液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのボトム室が油路５３Ｒ・５３Ｌによりそれぞれ連通され、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのロッド室は油路５４により連通され、油路５４には可変絞り２５が配設される。

このような構成において、右側のペダル７Ｒを踏み込むと、液圧シリンダ１１Ｒが縮小され、液圧シリンダ１１Ｒの作動油は液圧シリンダ５０Ｒに送油され、液圧シリンダ５０Ｒを伸長させる。液圧シリンダ５０Ｒのピストンロッドが伸長されることで、ラック５１Ｒが摺動し、ピニオン５２Ｒを回転させ、ワンウェイクラッチ２６、出力歯車２７、減速歯車２８を介して右側の後輪４を駆動するとともに、連動歯車２９、連動軸３０、連動歯車２９、減速歯車２８を介して左側の後輪４も駆動する。

そして、液圧シリンダ５０Ｒが伸長されることで、ロッド室内の作動油が左側の液圧シリンダ５０Ｌのロッド室に送油され、液圧シリンダ５０Ｌを縮小させる。このとき、可変絞り２５を通過するため、送油量が調節され、ペダル７にかかる負荷を調節することができる。前記液圧シリンダ５０Ｌの縮小により、油路５３を介して液圧シリンダ１１Ｌに作動油が送油されて液圧シリンダ１１Ｌを伸長させ、ペダル７Ｌを上昇させる。ペダル７Ｌを下降させた場合は前記と左右逆の作用となる。こうして、ペダル７Ｌ・７Ｒをこぐことにより後輪４・４を前進回転させることが可能となる。

以上のように、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌで構成され、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのピストンロッドにはラック５１Ｒ・５１Ｌが固定され、該ラック５１Ｒ・５１Ｌはピニオン５２Ｒ・５２Ｌに歯合されて、該ピニオン５２Ｒ・５２Ｌから後輪４・４に動力を伝達する構成とするので、簡単な構成で後輪４・４を駆動することが可能となる。

また、前記液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌと液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌは、合体させる構成とすることもできる。即ち、図８に示すように、液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌは両ロッド型のシリンダで構成し、前側のロッド１１ａはアーム１２と連結し、後側のロッド１１ｂにはラック５１を取り付け、ピニオン５２と歯合させる。そして、左右の液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌの後側のロッド室同士を油路５４で連通する。その他の構成は前記と同様とする。このように構成することで、前記と同様にペダル７Ｌ・７Ｒをこぐことにより後輪４・４を前進回転させることが可能となる。

また、図９、図１０に示すように、前記液圧アクチュエータは液圧モータ２３を用いる代わりに、左右一対の液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌと、アーム６１Ｒ・６１Ｌとワンウェイクラッチ６３Ｒ・６３Ｌを用いて後輪４・４を前進回転させることも可能である。液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌは、それぞれシリンダブロック６０ａ内に二つのピストン６０ｂ・６０ｂと該ピストン６０ｂ・６０ｂから延設されるピストンロッド６０ｃ・６０ｃを平行に有し、該ピストン６０ｂ・６０ｂの一方は縮小位置に配置され、他方は伸長位置に配置される。

液圧閉回路８は、前記液圧シリンダ１１Ｒのボトム室と液圧シリンダ６０Ｒの一方のボトム室とが油路５３Ｒを介して連通され、前記液圧シリンダ１１Ｌのボトム室と液圧シリンダ６０Ｌの一方のボトム室とが油路５３Ｌを介して連通される。液圧シリンダ６０Ｒの他方のボトム室と液圧シリンダ６０Ｌの他方のボトム室が油路６６を介して連通されている。前記油路６６には可変絞り２５が配設され、流量を変更可能としている。液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌにおける、ロッド室同士が油路で連通されている。こうして、それぞれの液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌの一方のピストンロッド６０ｃを縮小させると他方のピストンロッド６０ｃが伸長されるようにしている。

液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌから後輪４・４への動力伝達構成は左右対称であるため、右側について説明する。前記ピストン６０ｂ・６０ｂから延設されるピストンロッド６０ｃ・６０ｃの先端にはアーム６１Ｒ・６１Ｒと連結される。該ピストンロッド６０ｃ・６０ｃの先端には連結ピンが設けられ、アーム６１Ｒ・６１Ｒの先端には長孔６１ａ・６１ａが開口され、該長孔６１ａ・６１ａに前記ピンが挿入されて連結される。前記アーム６１Ｒ・６１Ｒの回動基部はワンウェイクラッチ６３Ｒ・６３Ｒを介して回動軸６２に軸支される。該回動軸６２上にはピニオン６４Ｒが固設され、該ピニオン６４Ｒは車軸４ａ上に固設された伝動歯車６５Ｒと歯合されている。

このような構成において、右側のペダル７Ｒを踏み込むと、液圧シリンダ１１Ｒが縮小され、液圧シリンダ１１Ｒの作動油は液圧シリンダ６０Ｒに送油され、一方のピストンロッド６０ｃが伸長され、他方のピストンロッド６０ｃが縮小される。一方のピストンロッド６０ｃが伸長されることで、アーム６１Ｒが回動され、ワンウェイクラッチ６３Ｒを介して回動軸６２Ｒに伝えられ、回動軸６２Ｒ上のピニオン６４Ｒ、伝動歯車６５Ｒ、車軸４ａを介して右側の後輪４を前進回転させる。なお、他方のピストンロッド６０ｃが縮小されるときにアーム６１Ｒも回動されるがワンウェイクラッチ６３Ｒにより空回りして動力は伝達されない。

そして同時に、前記他方のピストンロッド６０ｃが縮小されることにより、ボトム室の作動油が油路６６を介して左側の液圧シリンダ６０Ｌのボトム室に送油されて一方のピストンロッド６０ｃを伸長させ、アーム６１Ｌを回動し、ワンウェイクラッチ６３Ｌ、回動軸６２Ｌ上のピニオン６４Ｌ、伝動歯車６５Ｌ、車軸４ａを介して左側の後輪４を前進回転させる。更に、前記液圧シリンダ６０Ｌの一方のピストンロッド６０ｃの伸長により、他方のピストンロッド６０ｃが縮小され、その圧油が液圧シリンダ１１Ｌに送油されて液圧シリンダ１１Ｌを伸長させ、ペダル７Ｌを上昇させる。ペダル７Ｌを下降させた場合は前記と左右逆の作用となる。こうして、ペダル７Ｌ・７Ｒをこぐことにより後輪４・４を前進回転させることが可能となる。こうして、左右の液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌを油路６６で連通することにより、連動軸３０をなくすことができ、油路６６は高圧ホースで構成され容易に曲げられるようにしているので、リハビリ用車椅子１を容易に折り畳むことができるようになる。なお、油路６６に設けた可変絞り２５を通過するときに、送油量を調節できるので、ペダル７にかかる負荷を調節することができる。

以上のように、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌで構成され、液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌのピストンロッド６０ｃ・６０ｃにはアーム６１Ｒ・６１Ｌが連結され、該アーム６１Ｒ・６１Ｌの回動軸６２Ｒ・６２Ｌにはピニオン６４Ｒ・６４Ｌが固定され、該ピニオン６４Ｒ・６４Ｌから後輪４・４に動力を伝達する構成とするので、簡単な構成で後輪４・４を駆動することが可能となる。なお、前記ワンウェイクラッチ２６・６３はラチェット式として、正回転のみの回転と、逆回転のみの回転とを切り換える機構を設け、後輪４・４を前進または後進させるようにすることもできる。

１ リハビリ用車椅子
２ 機体フレーム
３ 前輪
４ 後輪
５ 座部
６ 背もたれ部
７ ペダル
８ 液圧閉回路
１１ 液圧シリンダ
１２ アーム
２３ 液圧モータ

本発明は、病気や怪我などによって下肢に障害を負った人が、自立した元通りの生活もしくは元通りの状態に近い生活を送るために訓練を行うためのリハビリ用車椅子の技術に関する。

従来から、下肢に障害を有する人の機能回復を行う車椅子が公知となっている。例えば、特許文献１や特許文献２に示す技術である。特許文献１の技術は、車椅子の前部の車体フレームに設けた左右のペダル軸受と、該ペダル軸受に両端を軸承させた互い違いの両ペダルを有するペダル回転軸と、ペダル回転軸と車輪軸との間に設ける変速装置とからなり、前記ペダル軸には伸縮により長さを調節する回転径調節機構が設けられ、車椅子を押すことにより駆動車輪を回転させて足を載せたペダルを回転させ、脚のリハビリ運動ができるようにしていた。

また、特許文献２に示す技術は、車体フレームの前後に前輪と後輪が配置され、車体フレームの側方にシャフトを配置して、シャフトの前端に傾動自在にペダルを配置し、中途部を揺動自在に支持し、後端を後輪に固定した回転板にガイド部材を介して長手方向にスライド自在、かつ、回転自在に保持されるようにし、後輪の外側に配置されるハンドルリムを回転させると、利用者の足が上下方向に円弧運動を行うことができ、膝関節と股関節を同時に屈曲及び伸展させることを可能としていた。

しかし、足が動くようになって、足の筋力を鍛えようとする場合、前記技術では、ペダルと後輪が歯車や伝動軸を介して連結されていたので、ペダルを前に押す、または、下げるこぎはじめに最も力が必要であり、負荷変動が大きく、その負荷は変更することができないため、回復度合いに合わせた訓練を行うことができなかった。

特許第３８３１９０７号公報 特許第５３９１３５４号公報

そこで、本発明は、ペダルをこぐ初期の力を徐々に伝えることができ、そのこぐ力を回復に合わせて調節できるリハビリ用車椅子を提供しようとする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、機体フレームに、訓練者が座る座部と背もたれ部と、左右一対の前輪と、左右一対の後輪とからなる走行部を備えたリハビリ用車椅子であって、
前記座部の前下方には訓練者の足を載せる左右一対のペダルと、該ペダルを上下揺動自在に支持する左右一対のアームと、該アームの回動により駆動される左右一対の液圧ポンプと、前記後輪を回転駆動可能とする液圧アクチュエータと、前記左右一対の液圧ポンプの相互間、及び、左右一対の液圧ポンプと前記液圧アクチュエータの間を流体接続する液圧回路とを備え、前記一方のペダルの押し下げ力による作動油が、液圧回路を介して送油され、前記アクチュエータを駆動すると共に、他方のペダルの押し上げ力として作用するものである。

請求項２においては、前記液圧回路には可変絞りが設けられるものである。
請求項３においては、前記液圧ポンプは液圧シリンダで構成されるものである。
請求項４においては、前記液圧アクチュエータは液圧モータで構成されるものである。
請求項５においては、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダで構成され、液圧シリンダのピストンロッドにはラックが固定され、該ラックはピニオンに歯合されて、該ピニオンから後輪に動力を伝達する構成とするものである。
請求項６においては、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダで構成され、液圧シリンダのピストンロッドにはアームが連結され、該アームの回動軸にはピニオンが固定され、該ピニオンから後輪に動力を伝達する構成とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、左右のペダルを交互に踏んでこぐことが可能となり、こぎ始めと走行後の負荷変動が小さくなり、訓練者にかかる負担が小さくなり、その負荷は変更することが可能となり、機能の回復度合いに合わせて負荷を変更して訓練を行うことが可能となった。
また、左右の液圧ポンプの間を液圧回路を構成する油路で連結するので、機械的な連動機構を少なくすることができ、左右の液圧ポンプの間の油路は高圧ホースで構成し、容易に曲げられるように出来るので、リハビリ用車椅子を容易に幅狭く折り畳むことができるようになるのである。

本発明のリハビリ用車椅子の全体構成を示す側面図。 リハビリ用車椅子の後方斜視図。 ペダルとシリンダの側面図。 液圧回路図。 逆転を可能とした液圧回路図。 後輪を駆動することでペダルを揺動させる液圧回路図。 ラックとピニオンを用いた実施形態の液圧回路図。 同じく他の実施形態の液圧回路図。 アームとワンウェイクラッチを用いた実施形態の斜視図。 同じく液圧回路図。

図１、図２を参照して、リハビリ用車椅子１の全体的な構成について説明する。以下の説明においては、図１に示した矢印Ｆの方向をリハビリ用車椅子１の進行方向、つまり前方向として、前後左右方向を規定するものとする。

リハビリ用車椅子１は、機体フレーム２に、訓練者が座る座部５と背もたれ部６と、左右一対の前輪３・３と後輪４・４とからなる走行部を備える。前記前輪３・３は、機体フレーム２の前下部の左右両側に配置され、キャスター輪で構成される。後輪４・４は、機体フレーム２の後部両側に配置され、前記前輪３・３よりも大径に構成している。前記座部５と背もたれ部６は、柔軟な布等で構成され、左右のサイドフレーム２ａ・２ａ間に張設される。座部５の前下方の左右両側には訓練者の足を載せるペダル７・７が配置され、該ペダル７・７はアーム１２・１２の前端に設けられ、アーム１２・１２は交互に昇降動作可能に構成している。

前記機体フレーム２は左右のサイドフレーム２ａ・２ａと、左右のサイドフレーム２ａ・２ａを連結する前後の連結フレーム２ｂ・２ｂからなり、連結フレーム２ｂ・２ｂは後面視Ｘ字状に構成して、左右のサイドフレーム２ａ・２ａを近づけて幅狭く折り畳み可能に構成している。サイドフレーム２ａ・２ａは、鋼管を折り曲げ溶接して枠状に構成しており、サイドフレーム２ａ・２ａの前下部に前輪３・３を支持している。サイドフレーム２ａ・２ａの後部に後輪４・４の車軸４ａ・４ａを回転自在に支持している。サイドフレーム２ａ・２ａの後上部には補助者が持つグリップ２ｃ・２ｃが形成されている。

前記サイドフレーム２ａ・２ａの前後中途部には取付板１０・１０が固定され、図３に示すように、該取付板１０・１０には、前記ペダル７・７を取り付けるアーム１２・１２と、該アーム１２・１２の回動により駆動される液圧ポンプとなる液圧シリンダ１１・１１が取り付けられる。以下左右一対が対称に設けられるため、左右一方について説明する。また、液圧ポンプ及び液圧アクチュエータを作動させる作動液は、本実施形態では油を用いているため作動油として説明する。なお、作動液は油に限定するものではなく、水やアルコール等の液体であればよい。

前記液圧シリンダ１１は、上下方向に配置して上端が軸１３により前後揺動自在に取付板１０に支持される。液圧シリンダ１１のピストンロッド１１ａの下端は軸１４を介してアーム１２の後端に枢支される。該アーム１２は前後方向に配置されて、後中途部が軸１５により上下揺動自在に取付板１０に支持される。なお、アーム１２後部に取付孔を所定間隔毎に開口し、ピストンロッド１１ａ先端とアーム１２の前後方向の取付位置を変更可能に構成することにより、ペダル７・７の揺動距離を変更することが可能となり、また、軸１５の取り付け位置を変更可能に構成することにより、ペダル７・７の前後位置を変更することが可能となり、訓練者の身長や可動範囲に合わせることができる。
れている。

前記アーム１２の前端にペダル７が取り付けられる。該ペダル７は足を載せられる程度の大きさの板体で構成され、ペダル７の前下面に支持軸１６が横設され、該支持軸１６の一端がアーム１２の前部に回転自在に支持される。また、ペダル７の後部側面よりピン１７が突設され、アーム１２の該前上部にもピン１８が横設され、該ピン１８とピン１７との間にバネ１９を介装し、ペダル７の後部が上方に回動するように付勢している。なお、ペダル７の上方への回動は、ピン１７がアーム１２の下面に当接して規制される。但し、ペダル７の取付構造は限定するものではない。

図４に示すように、液圧ポンプとなる前記液圧シリンダ１１は、液圧閉回路８を介して液圧アクチュエータとなる液圧モータ２３と接続される。液圧閉回路８はブリッジ接続した４つのチェックバルブ２２と可変絞り２５とホース（配管）からなる油路とを備える。図２に示すように、前記液圧モータ２３は、左右一側（本実施形態では右側）のサイドフレーム２ａの後部内側に配置され、チェックバルブ２２を収納するバルブケース２４は左右他側（本実施形態では左側）のサイドフレーム２ａの後部内側に配置される。こうして、左右に液圧モータ２３とバルブケース２４を左右振り分け配置することで、重量バランスが偏らないようにし、取付作業やメンテナンスも容易にできるようにしている。

次に、後輪４・４の駆動部及び液圧閉回路８について図４より説明する。右側の液圧シリンダ１１Ｒの油室と液圧モータ２３の吸入ポート２３ａを連通する油路２１ａには、液圧シリンダ１１Ｒから液圧モータ２３へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ａが配置され、右側の液圧シリンダ１１Ｒの油室と液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂを連通する油路２１ｂには、液圧モータ２３から液圧シリンダ１１へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ｂが配置される。

また、左側の液圧シリンダ１１Ｌの油室と液圧モータ２３の吸入ポート２３ａを連通する油路２１ｃには、液圧シリンダ１１Ｌから液圧モータ２３へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ｃが配置され、左側の液圧シリンダ１１Ｌの油室と液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂを連通する油路２１ｄには、液圧モータ２３から液圧シリンダ１１へ作動油を送油可能なチェックバルブ２２ｄが配置される。

前記油路２１ａと油路２１ｂが合流した油路２１ｅ（油路２１ｃと油路２１ｄが合流した油路であってもよい）には可変絞り２５が配置され、作動油の送油量を調節可能としている。可変絞り２５には図示しないダイヤルやレバー等の操作部材を設けて、操作部材を操作することで容易に送油量を調節可能としている。

前記液圧モータ２３の出力軸２３ｃ上にはワンウェイクラッチ２６を介して出力歯車２７が外嵌され、該出力歯車２７には後輪４の車軸４ａ上に固設した減速歯車２８と歯合されている。該減速歯車２８には更に連動歯車２９と歯合され、該連動歯車２９は連動軸３０の一端に固体されている。該連動軸３０の他端には連動歯車２９が固定され、左右の後輪４・４が同期して回転できるようにしている。前記連動軸３０は曲げることが可能なフレキシブル軸やユニバーサルジョイント等で構成され、リハビリ用車椅子１を折り畳むときに曲げられるようにしている。また、前記後輪４の外側には、訓練者が手で後輪４を回転させるためのハンドリム９が同心状に一体的に固定されている。

このような構成とすることで、リハビリを行う訓練者が、座部５に座り、足をペダル７・７に載せて、例えば、右側のペダル７Ｒを押し下げると（踏み込むと）、アーム１２Ｒが軸１５を中心に前下がりに回動して、アーム１２Ｒの後部が上昇され液圧シリンダ１１Ｒを縮小させる。このとき、液圧シリンダ１１Ｒはショックアブソーバの役目を果たし、急激に液圧シリンダ１１Ｒを縮小させることはない。この液圧シリンダ１１Ｒの縮小により、液圧シリンダ１１Ｒ（油室）内の作動油は押し出されて、油路２１ａ、チェックバルブ２２ａ、可変絞り２５を介して液圧モータ２３に作動油が送油され、液圧モータ２３を回転駆動する。なお、油路２１ｂにはチェックバルブ２２ｂが配設されているため、作動油は液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂ側に送油されることはない。

前記液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は、油路２１ｄ、チェックバルブ２２ｄを介して左側の液圧シリンダ１１Ｌ内に送油され、液圧シリンダ１１Ｌを伸長させる。なお、吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は油路２１ｂにも送油可能であるが、油路２１ａの油圧が高いため送油されることはない。左側の前記液圧シリンダ１１Ｌが伸長すると、アーム１２Ｌの前部が上昇されるように回動され、左側のペダル７Ｌが持ち上げられる。

そして、前記液圧モータ２３が駆動されることにより、出力軸２３ｃからワンウェイクラッチ２６、出力歯車２７、減速歯車２８、車軸４ａを介して右側の後輪４を前進回転させると同時に、連動歯車２９、連動軸３０、左側の連動歯車２９、減速歯車２８、車軸４ａを介して左側の後輪４を前進回転させ、左右の後輪４・４が同じ回転数でリハビリ用車椅子１を前進させることができる。

また、左側のペダル７Ｌを押し下げると、液圧シリンダ１１Ｌが縮小され、液圧シリンダ１１Ｌ内の作動油が吐出されて、油路２１ｃ、チェックバルブ２２ｃ、可変絞り２５を介して液圧モータ２３の吸入ポート２３ａに送油される。なお、油路２１ｄへはチェックバルブ２２ｄが配設されているため送油されない。そして、液圧モータ２３への作動油の供給方向が前記と同様であるため、液圧モータ２３の出力軸２３ｃは前記と同方向に回転され、後輪４・４は前進方向に回転され、リハビリ用車椅子１を前進させることができる。

前記液圧モータ２３の吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は、油路２１ｂ、チェックバルブ２２ｂを介して右側の液圧シリンダ１１Ｒ内に送油され、液圧シリンダ１１Ｒを伸長させる。なお、吐出ポート２３ｂから吐出された作動油は油路２１ｄにも送油可能であるが、油路２１ｃの油圧が高いため送油されることはない。右側の前記液圧シリンダ１１Ｒが伸長すると、アーム１２Ｒの前部が上昇されるように回動され、右側のペダル７Ｒが持ち上げられる。こうして、ペダル７・７を交互に踏み込むことにより、液圧モータ２３が駆動されて後輪４・４を前進回転させ、リハビリ用車椅子１を前進させることができる。

また、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を移動させるときには、グリップ２ｃを持って押すことで、後輪４の回転は出力歯車２７に伝えられるが、ワンウェイクラッチ２６は液圧モータ２３の出力軸２３ｃに対して空回りするため、液圧モータ２３は作動されず、ペダル７・７を揺動させることはない。

そして、訓練が進み、訓練者が更に大きな力が出せるようになった場合には、可変絞り２５を操作して送通油量を減少させ、ペダル７・７を踏むための負荷を増加させることができる。こうして徐々に負荷を増加させることができるので、訓練用機器を変更することなく、体に大きな負担をかけることなく徐々に筋力をアップさせることができるようになるのである。

以上のように、機体フレーム２に、訓練者が座る座部５と背もたれ部６と、左右一対の前輪３・３と後輪４・４とからなる走行部を備えたリハビリ用車椅子１であって、前記座部５の前下方には訓練者の足を載せる左右一対のペダル７・７と、該ペダル７・７を上下揺動自在に支持するアーム１２・１２と、該アーム１２・１２の回動により駆動される液圧ポンプとなる液圧シリンダ１１・１１と、前記後輪４・４を回転駆動可能とする液圧アクチュエータとなる液圧モータ２３と、該液圧モータ２３と前記液圧シリンダ１１・１１とを流体接続する液圧閉回路８と、を備えるので、左右のペダル７を交互に踏み込んで下降させると、作動油が流れて液圧モータ２３を回転させ、リハビリ用車椅子１を前進させることができる。このとき、ペダル７を踏み込むと液圧シリンダ１１で構成される液圧ポンプを作動させるので、機械的にペダル７と後輪４を接続する構成に比べて、走行開始時と走行時の負荷変動が大きくなく、体にやさしい訓練をすることが可能となる。

また、前記液圧閉回路８には可変絞り２５が設けられるので、ペダル７の踏み込み負荷を変更することができ、つまり、リハビリ用車椅子１を走行させるための力を変更できるようになり、訓練者の機能回復度合いに合わせて負荷を調節でき、訓練のための機器の変更を要せず、容易に機能回復訓練ができる。また、負荷の変更も自在に容易にできる。また、前記液圧ポンプは液圧シリンダ１１で構成されるので、ペダル７の揺動で容易にシリンダの伸縮駆動に変更して、作動油を送油することが可能となる。但し、液圧ポンプは、回転式として、軸１５上に配置して、ラジアルピストンポンプやアキシャルピストンポンプやベーンポンプやギヤポンプ等で構成することも可能である。また、前記液圧アクチュエータは液圧モータ２３で構成されるので、ペダル７をこぐ力が小さくても走行駆動することが可能となり、訓練を幅広く行える。また、液圧モータ２３はラジアルピストン式やアキシャルピストン式やベーン式やギヤ式等で構成することができ、限定するものではない。

また、前記リハビリ用車椅子１では、ペダル７をこぐことにより、前進しかできなかったが、後進したり、フリーとして、補助者がリハビリ用車椅子１を容易に前後進させるようにすることも可能である。つまり、図５に示すように、液圧閉回路８において、４ポート３位置切換の前後進切換バルブ４１をチェックバルブ２２（または可変絞り２５）と液圧モータ２３の間に設ける。前後進切換バルブ４１は、図５(a) に示すように、（イ）位置では、前述した液圧シリ ダ１１から液圧モータ２３の吸入ポート２３ａへのみ送油する油路を備える。図５(b) に示すように、（ロ）位置では、中立位置であり、液圧モータ２３の吸入ポート２３ａと吐出ポート２３ｂが流通自在とする油路を備え、液圧モータ２３は回転自在となり、液圧シリンダ１１・１１へは作動油が送油されず、後輪４・４は回転自在となり、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、前後進自在に操作できる。図５(c）に示すように、（ハ）位置では、図５（a)と逆に、液圧モータ２３の吸入ポート２３ａと吐出ポート２３ｂが入れ替わった状態となり、液圧シリンダ１１からの作動油により液圧モータ２３は逆転駆動され、ペダル７・７をこぐとリハビリ用車椅子１は後進する。よって、訓練者は前後進切換バルブ４１を（イ）位置または（ハ）位置に切り換え操作することにより、ペダル７・７をこいで容易に前後進させることができる。前後進切換バルブ４１を中立位置（ロ）に切り換えることにより、補助者によって容易にリハビリ用車椅子１を前後進させることができる。

また、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を押し引きする。または、訓練者がハンドリム９を持って後輪４・４を回転させることで、液圧モータ２３を回転させ、ペダル７・７を上下に揺動させるようにして、強制的にペダル７・７を揺動させ、下肢の機能を回復できるようにすることもできる。即ち、図６に示すように、液圧閉回路８において、強制駆動に切り換える強制駆動切換バルブ４２と液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌを互いに反対方向に伸縮させる機構として左右切換バルブ４５を設ける。つまり、６ポート２位置切換の強制駆動切換バルブ４２をチェックバルブ２２（または可変絞り２５）と液圧モータ２３の間に設けるとともに、液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌと強制駆動切換バルブ４２との間に並列に油路４３・４４を設け、該油路４３・４４に左右切換バルブ４５を設ける。

前記強制駆動切換バルブ４２は、手動で切り替えるものであり、（Ｕ）位置で前述のペダル７・７をこぐことにより液圧モータ２３を駆動してリハビリ用車椅子１を前進させるものであり、（Ｖ）位置に切り換えることで、左右切換バルブ４５を介して液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌに液圧モータ２３から圧油を送油可能とする。なお、（Ｖ）位置ではチェックバルブ２２からの油路はブロックされ、圧油は流れない。

前記左右切換バルブ４５は液圧モータ２３からの圧油を液圧シリンダ１１Ｒまたは液圧シリンダ１１Ｌへの送油を切り換えるものであり、ピストンロッド１１ａにラッチ機構を設けて、液圧シリンダ１１の伸縮ストロ−クエンド位置に至ると左右切換バルブ４５を自動的に切り換えるようにしている。即ち、左右切換バルブ４５の切換操作杆４５ａは液圧シリンダ１１Ｌのピストンロッド１１ａと平行に配置され、ピストンロッド１１ａ先端からコ字状の当接体４６が切換操作杆４５ａ側へ突設されている。切換操作杆４５ａの先端には切換アーム４７が固定され、切換アーム４７の先端は当接体４６の凹部内に臨むように配置される。但し、左右切換バルブ４５は液圧シリンダ１１Ｒの側方に設けることも可能であり、限定するものではなく、また、ラッチ機構は、切換アーム４７とコ字状に構成した当接体４６に限定するものではなく、２本棒体を突設してその間に切換アーム４７を配置してもよい。

そして、液圧シリンダ１１Ｌが伸長してストロークエンド近辺に至ると（図６ａから図６ｂ）、当接体４６が切換アーム４７に当接して回動し、左右切換バルブ４５は液圧モータ２３から右側の液圧シリンダ１１Ｒへ送油する（Ｙ）位置に切り換えられる。また、液圧シリンダ１１Ｌが縮小してストロークエンド近辺に至ると（図６ｂから図６ａ）、当接体４６が切換アーム４７に当接して切換操作杆４５ａを押して液圧モータ２３から左側の液圧シリンダ１１Ｌへ送油する（Ｘ）位置に切り換える。

このように構成することで、足が少し動くように回復し鍛えたい場合には強制駆動切換バルブ４２を（Ｕ）位置に切り換えて前記同様に、ペダル７・７を踏むことにより、液圧モータ２３を駆動させてリハビリ用車椅子１を前進させる。そして、足を動かす機能が十分回復しておらず強制的に動かしたい場合には、強制駆動切換バルブ４２を（Ｖ）位置に切り換える。この状態で、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を押して前進させると、または、訓練者がハンドリム９を持って後輪４・４を前進回転させると、液圧モータ２３が駆動されて液圧ポンプとして作用し、油路４３、左右切換バルブ４５を介して液圧シリンダ１１Ｌに作動油を供給して伸長させ（左右切換バルブ４５が（Ｘ）の位置の場合）、液圧シリンダ１１Ｒからは油路４４を介して作動油を吸入して縮小させる。このとき、右側のペダル７Ｒは下降され、左側のペダル７Ｌは上昇される。

液圧シリンダ１１Ｌが伸長してピストンロッド１１ａがストロークエンド近辺に至ると、当接体４６が切換アーム４７に当接し切換操作杆４５ａを引っ張り、左右切換バルブ４５を（Ｙ）位置に切り換え、油路４３からの圧油は液圧シリンダ１１Ｒに送油され、液圧シリンダ１１Ｒを伸長させ、液圧シリンダ１１Ｌは縮小する。このとき、左側のペダル７Ｌは上昇から下降に切り換えられ、右側のペダル７Ｒは下降から上昇に切り換えられる。

液圧シリンダ１１Ｌが縮小してピストンロッド１１ａがストロークエンド近辺に至ると、当接体４６が切換アーム４７に当接し、切換操作杆４５ａを押し上げて、左右切換バルブ４５を（Ｘ）位置に切り換え、油路４３からの圧油は液圧シリンダ１１Ｌに送油され、液圧シリンダ１１Ｌを伸長させ、液圧シリンダ１１Ｒは縮小する。このとき、左側のペダル７Ｌは下降から上昇に切り換えられ、右側のペダル７Ｒは上昇から下降に切り換えられる。こうして、補助者がグリップ２ｃ・２ｃを持って、リハビリ用車椅子１を押して前進させると、または、訓練者がハンドリム９を持って後輪４・４を前進回転させると、左右のペダル７Ｌ・７Ｒは強制的に交互に昇降される。なお、後輪４・４を後進回転させても、左右のペダル７Ｌ・７Ｒを強制的に交互に昇降させることができる。また、前記同様に前後進切換バルブ４１を設けることも可能である。

また、図７に示すように、前記液圧アクチュエータは液圧モータ２３を用いる代わりに、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌとラック５１Ｒ・５１Ｌとピニオン５２Ｒ・５２Ｌを用いて後輪４・４を駆動する構成とすることができる。この場合、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのピストンロッド上にラック５１Ｒ・５１Ｌが長手方向に固定され、ラック５１Ｒ・５１Ｌにピニオン５２Ｒ・５２Ｌが歯合される。該ピニオン５２Ｒ・５２Ｌの支持軸５２ａ・５２ａ上には前記ワンウェイクラッチ２６・２６を介して出力歯車２７・２７が取り付けられ、出力歯車２７・２７は減速歯車２８・２８と歯合され、その他の構成は前記と同様の構成である。

液圧閉回路８は、液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌのボトム室と液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのボトム室が油路５３Ｒ・５３Ｌによりそれぞれ連通され、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのロッド室は油路５４により連通され、油路５４には可変絞り２５が配設される。

このような構成において、右側のペダル７Ｒを踏み込むと、液圧シリンダ１１Ｒが縮小され、液圧シリンダ１１Ｒの作動油は液圧シリンダ５０Ｒに送油され、液圧シリンダ５０Ｒを伸長させる。液圧シリンダ５０Ｒのピストンロッドが伸長されることで、ラック５１Ｒが摺動し、ピニオン５２Ｒを回転させ、ワンウェイクラッチ２６、出力歯車２７、減速歯車２８を介して右側の後輪４を駆動するとともに、連動歯車２９、連動軸３０、連動歯車２９、減速歯車２８を介して左側の後輪４も駆動する。

そして、液圧シリンダ５０Ｒが伸長されることで、ロッド室内の作動油が左側の液圧シリンダ５０Ｌのロッド室に送油され、液圧シリンダ５０Ｌを縮小させる。このとき、可変絞り２５を通過するため、送油量が調節され、ペダル７にかかる負荷を調節することができる。前記液圧シリンダ５０Ｌの縮小により、油路５３を介して液圧シリンダ１１Ｌに作動油が送油されて液圧シリンダ１１Ｌを伸長させ、ペダル７Ｌを上昇させる。ペダル７Ｌを下降させた場合は前記と左右逆の作用となる。こうして、ペダル７Ｌ・７Ｒをこぐことにより後輪４・４を前進回転させることが可能となる。

以上のように、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌで構成され、液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌのピストンロッドにはラック５１Ｒ・５１Ｌが固定され、該ラック５１Ｒ・５１Ｌはピニオン５２Ｒ・５２Ｌに歯合されて、該ピニオン５２Ｒ・５２Ｌから後輪４・４に動力を伝達する構成とするので、簡単な構成で後輪４・４を駆動することが可能となる。

また、前記液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌと液圧シリンダ５０Ｒ・５０Ｌは、合体させる構成とすることもできる。即ち、図８に示すように、液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌは両ロッド型のシリンダで構成し、前側のロッド１１ａはアーム１２と連結し、後側のロッド１１ｂにはラック５１を取り付け、ピニオン５２と歯合させる。そして、左右の液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌの後側のロッド室同士を油路５４で連通する。その他の構成は前記と同様とする。このように構成することで、前記と同様にペダル７Ｌ・７Ｒをこぐことにより後輪４・４を前進回転させることが可能となる。

また、図９、図１０に示すように、前記液圧アクチュエータは液圧モータ２３を用いる代わりに、左右一対の液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌと、アーム６１Ｒ・６１Ｌとワンウェイクラッチ６３Ｒ・６３Ｌを用いて後輪４・４を前進回転させることも可能である。液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌは、それぞれシリンダブロック６０ａ内に二つのピストン６０ｂ・６０ｂと該ピストン６０ｂ・６０ｂから延設されるピストンロッド６０ｃ・６０ｃを平行に有し、該ピストン６０ｂ・６０ｂの一方は縮小位置に配置され、他方は伸長位置に配置される。

液圧閉回路８は、前記液圧シリンダ１１Ｒのボトム室と液圧シリンダ６０Ｒの一方のボトム室とが油路５３Ｒを介して連通され、前記液圧シリンダ１１Ｌのボトム室と液圧シリンダ６０Ｌの一方のボトム室とが油路５３Ｌを介して連通される。液圧シリンダ６０Ｒの他方のボトム室と液圧シリンダ６０Ｌの他方のボトム室が油路６６を介して連通されている。前記油路６６には可変絞り２５が配設され、流量を変更可能としている。液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌにおける、ロッド室同士が油路で連通されている。こうして、それぞれの液圧シリンダ１１Ｒ・１１Ｌの一方のピストンロッド６０ｃを縮小させると他方のピストンロッド６０ｃが伸長されるようにしている。

液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌから後輪４・４への動力伝達構成は左右対称であるため、右側について説明する。前記ピストン６０ｂ・６０ｂから延設されるピストンロッド６０ｃ・６０ｃの先端にはアーム６１Ｒ・６１Ｒと連結される。該ピストンロッド６０ｃ・６０ｃの先端には連結ピンが設けられ、アーム６１Ｒ・６１Ｒの先端には長孔６１ａ・６１ａが開口され、該長孔６１ａ・６１ａに前記ピンが挿入されて連結される。前記アーム６１Ｒ・６１Ｒの回動基部はワンウェイクラッチ６３Ｒ・６３Ｒを介して回動軸６２に軸支される。該回動軸６２上にはピニオン６４Ｒが固設され、該ピニオン６４Ｒは車軸４ａ上に固設された伝動歯車６５Ｒと歯合されている。

このような構成において、右側のペダル７Ｒを踏み込むと、液圧シリンダ１１Ｒが縮小され、液圧シリンダ１１Ｒの作動油は液圧シリンダ６０Ｒに送油され、一方のピストンロッド６０ｃが伸長され、他方のピストンロッド６０ｃが縮小される。一方のピストンロッド６０ｃが伸長されることで、アーム６１Ｒが回動され、ワンウェイクラッチ６３Ｒを介して回動軸６２Ｒに伝えられ、回動軸６２Ｒ上のピニオン６４Ｒ、伝動歯車６５Ｒ、車軸４ａを介して右側の後輪４を前進回転させる。なお、他方のピストンロッド６０ｃが縮小されるときにアーム６１Ｒも回動されるがワンウェイクラッチ６３Ｒにより空回りして動力は伝達されない。

そして同時に、前記他方のピストンロッド６０ｃが縮小されることにより、ボトム室の作動油が油路６６を介して左側の液圧シリンダ６０Ｌのボトム室に送油されて一方のピストンロッド６０ｃを伸長させ、アーム６１Ｌを回動し、ワンウェイクラッチ６３Ｌ、回動軸６２Ｌ上のピニオン６４Ｌ、伝動歯車６５Ｌ、車軸４ａを介して左側の後輪４を前進回転させる。更に、前記液圧シリンダ６０Ｌの一方のピストンロッド６０ｃの伸長により、他方のピストンロッド６０ｃが縮小され、その圧油が液圧シリンダ１１Ｌに送油されて液圧シリンダ１１Ｌを伸長させ、ペダル７Ｌを上昇させる。ペダル７Ｌを下降させた場合は前記と左右逆の作用となる。こうして、ペダル７Ｌ・７Ｒをこぐことにより後輪４・４を前進回転させることが可能となる。こうして、左右の液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌを油路６６で連通することにより、連動軸３０をなくすことができ、油路６６は高圧ホースで構成され容易に曲げられるようにしているので、リハビリ用車椅子１を容易に折り畳むことができるようになる。なお、油路６６に設けた可変絞り２５を通過するときに、送油量を調節できるので、ペダル７にかかる負荷を調節することができる。

以上のように、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌで構成され、液圧シリンダ６０Ｒ・６０Ｌのピストンロッド６０ｃ・６０ｃにはアーム６１Ｒ・６１Ｌが連結され、該アーム６１Ｒ・６１Ｌの回動軸６２Ｒ・６２Ｌにはピニオン６４Ｒ・６４Ｌが固定され、該ピニオン６４Ｒ・６４Ｌから後輪４・４に動力を伝達する構成とするので、簡単な構成で後輪４・４を駆動することが可能となる。なお、前記ワンウェイクラッチ２６・６３はラチェット式として、正回転のみの回転と、逆回転のみの回転とを切り換える機構を設け、後輪４・４を前進または後進させるようにすることもできる。

１ リハビリ用車椅子
２ 機体フレーム
３ 前輪
４ 後輪
５ 座部
６ 背もたれ部
７ ペダル
８ 液圧閉回路
１１ 液圧シリンダ
１２ アーム
２３ 液圧モータ

Claims (6)

1. 機体フレームに、訓練者が座る座部と背もたれ部と、左右一対の前輪と後輪とからなる走行部を備えたリハビリ用車椅子であって、前記座部の前下方には訓練者の足を載せる左右一対のペダルと、該ペダルを上下揺動自在に支持するアームと、該アームの回動により駆動される液圧ポンプと、前記後輪を回転駆動可能とする液圧アクチュエータと、該液圧アクチュエータと前記液圧ポンプを流体接続する液圧閉回路と、を備えることを特徴とするリハビリ用車椅子。
2. 前記液圧閉回路には可変絞りが設けられることを特徴とする請求項１に記載のリハビリ用車椅子。
3. 前記液圧ポンプは液圧シリンダで構成されることを特徴とする請求項１に記載のリハビリ用車椅子。
4. 前記液圧アクチュエータは液圧モータで構成されることを特徴とする請求項１に記載のリハビリ用車椅子。
5. 前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダで構成され、液圧シリンダのピストンロッドにはラックが固定され、該ラックはピニオンに歯合されて、該ピニオンから後輪に動力を伝達する構成とすることを特徴とする請求項１に記載のリハビリ用車椅子。
6. 前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダで構成され、液圧シリンダのピストンロッドにはアームが連結され、該アームの回動軸にはピニオンが固定され、該ピニオンから後輪に動力を伝達する構成とすることを特徴とする請求項１に記載のリハビリ用車椅子。
   

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