JP2016140499A - Wheelchair and design method of wheelchair - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wheelchair whose balance of vibration attenuation characteristics and rigidness is the most suitable for a user.SOLUTION: A vehicle frame 11 of a wheelchair 1 is divided into a front part 11a to which wheels 13 are attached, a rear part 11c connected to a cage 10, and a central part 11b between the front part 11a and the rear part 11c. Structures of the front part 11a, the rear part 11c, and the central part 11b are designed for each region so that rigidness and vibration attenuation characteristics of the vehicle frame 11 as a whole can meet a user's requirement.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車椅子、特に、トラックレースやマラソン等で用いる競走用の車椅子、及び、その設計方法に関する。   The present invention relates to a wheelchair, in particular, a wheelchair for racing used in a track race, a marathon, and the like, and a design method thereof.

従来、トラックレースやマラソン等で用いられる競走用の車椅子として、着座用シートを有するケージと、ケージの前方に延設された車体フレームと、車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、車体フレームの前端部に配置された前輪と、ケージの左右に取り付けられた一対の後輪と、車体フレームの前端部に取り付けられ、前輪を保持するフロントフォークとを備えたものが知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a wheelchair for racing used in track races, marathons, etc., a cage having a seat for seating, a body frame extending in front of the cage, a steering handle provided on the body frame, and a body frame There is known a vehicle equipped with a front wheel disposed at the front end of the vehicle, a pair of rear wheels attached to the left and right sides of the cage, and a front fork attached to the front end of the body frame and holding the front wheel.

ところで、特許文献1に記載のような構成を備えた従来の車椅子は、前輪が路面の凹凸を受けた際に前輪に跳ね上がりや振動が発生して、直進安定性が低下するおそれがある。そこで、従来の車椅子では、前輪を保持するフロントフォークの構成材料の一部を繊維強化プラスチックによって形成することで、前輪の跳ね上がりや振動の発生を抑制している(すなわち、直進安定性の低下防止を図っている。)。   By the way, the conventional wheelchair provided with the structure as described in Patent Document 1 may cause the front wheel to jump or vibrate when the front wheel receives unevenness on the road surface, and the straight running stability may be reduced. Therefore, in conventional wheelchairs, part of the constituent material of the front fork that holds the front wheels is made of fiber-reinforced plastic, which prevents the front wheels from jumping up and generating vibrations (that is, preventing straight running stability from being lowered). ).

特開2012−19821号公報JP 2012-19821 A

ところで、従来の車椅子では、フロントフォークの構造を改良して振動減衰特性の向上を図っているが、フロントフォークよりも大きな部材である車体フレームの構造を改良して、振動減衰特性を向上させることが提案されている。   By the way, in the conventional wheelchair, the structure of the front fork is improved to improve the vibration damping characteristics, but the structure of the vehicle body frame, which is a larger member than the front fork, is improved to improve the vibration damping characteristics. Has been proposed.

しかし、振動減衰特性の良好な材料は剛性の低い場合が多く、そのような材料で車体フレームを構成した場合、剛性が不足してしまい、使用者が漕ぎ動作をした際に、その動作による駆動力が十分に伝達されにくくなるおそれがある。   However, materials with good vibration damping characteristics often have low rigidity, and when the body frame is made of such materials, the rigidity is insufficient, and when the user performs a rowing operation, driving by that operation is performed. There is a risk that the force is not sufficiently transmitted.

また、振動減衰特性と剛性とのバランスは、使用者によって好まれるバランスが大きく異なるので、車椅子がトラックレースやマラソン等で用いる競走用の車椅子等の使用者に対する最適な設計が要求されるものである場合には、その設計を行うことが難しいという問題があった。   In addition, the balance between vibration damping characteristics and rigidity varies greatly depending on the user, so an optimum design is required for users of wheelchairs for racing used in track races and marathons. In some cases, it was difficult to design.

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、振動減衰特性と剛性とのバランスが使用者に最適な車椅子、及び、その設計方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a wheelchair in which the balance between vibration damping characteristics and rigidity is optimal for the user, and a design method thereof.

上記目的を達成するために、本発明の車椅子は、着座用シートを有するケージと、ケージの前方に延設された車体フレームと、車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、車体フレームの前端部に取り付けられた前輪と、ケージの左右に取り付けられた一対の後輪とを備えた車椅子であって、車体フレームは、前輪が取り付けられた前方部、ケージに接続された後方部、及び、前方部と後方部との間の少なくとも1つの中央部を含む少なくとも3つの領域に区分され、車体フレームの前方部、後方部及び中央部における構造は、車体フレーム全体の剛性及び振動減衰特性が使用者の要望に応じたものとなるように、各領域ごとに設計されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a wheelchair according to the present invention includes a cage having a seat for seating, a vehicle body frame extending in front of the cage, a steering handle provided on the vehicle body frame, and a front end of the vehicle body frame. A wheelchair comprising a front wheel attached to the front part and a pair of rear wheels attached to the left and right sides of the cage, wherein the vehicle body frame includes a front part to which the front wheel is attached, a rear part connected to the cage, and It is divided into at least three areas including at least one central part between the front part and the rear part. The structure of the front part, rear part and central part of the body frame uses the rigidity and vibration damping characteristics of the whole body frame. It is characterized in that it is designed for each region so as to meet the demands of a person.

また、上記目的を達成するために、本発明の車椅子の設計方法は、着座用シートを有するケージと、ケージの前方に延設された車体フレームと、車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、車体フレームの前端部に取り付けられた前輪と、ケージの左右に取り付けられた一対の後輪とを備えた車椅子を設計するための設計装置により実行される設計方法であって、車体フレームを、前輪が取り付けられた前方部、ケージに接続された後方部、及び、前方部と後方部との間の少なくとも1つの中央部を含む少なくとも3つの領域に区分する領域区分工程と、車体フレームの前方部、後方部及び中央部における構造を、車体フレーム全体の剛性及び振動減衰特性が使用者の要望に応じたものとなるように、各領域ごとに決定する構造決定工程とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the wheelchair design method of the present invention includes a cage having a seat for seating, a vehicle body frame extending in front of the cage, and a steering handle provided on the vehicle body frame. A design method executed by a design device for designing a wheelchair having a front wheel attached to a front end portion of a body frame and a pair of rear wheels attached to left and right sides of a cage, A region dividing step for dividing the front wheel to a front portion, a rear portion connected to the cage, and at least three regions including at least one central portion between the front portion and the rear portion; Structure determining step for determining the structure in the front, rear, and center portions for each region so that the rigidity and vibration damping characteristics of the entire body frame meet the user's request Characterized in that it comprises a.

このように、本発明の車椅子、及び、本発明の設計方法で設計された車椅子は、車体フレームを少なくとも3つの領域に区分するとともに、その各領域ごとに構造を設計することによって、車体フレーム全体の特性を競技者等の使用者の要望に応じたものになるように構成されている。   As described above, the wheelchair of the present invention and the wheelchair designed by the design method of the present invention divide the body frame into at least three regions, and design the structure for each region, so that the entire body frame These characteristics are designed to meet the needs of users such as athletes.

このため、本発明の車椅子、及び、本発明の設計方法で設計された車椅子は、単一の構造の車体フレームを持つ車椅子に比べ、使用者の要望に柔軟に対応し得る。したがって、本発明によれば、容易に、振動減衰特性と剛性とのバランスを使用者に最適なものにすることができる。   For this reason, the wheelchair of this invention and the wheelchair designed by the design method of this invention can respond to a user's request | requirement flexibly compared with the wheelchair which has a vehicle body frame of a single structure. Therefore, according to the present invention, it is possible to easily optimize the balance between vibration damping characteristics and rigidity for the user.

また、本発明の車椅子においては、車体フレームは、複数の繊維強化プラスチックを積層して形成された柱状の部材であり、車体フレームの前方部、後方部及び中央部は、各領域ごとに、繊維強化プラスチックの積層構造が異なるように構成することが好ましい。   In the wheelchair of the present invention, the vehicle body frame is a columnar member formed by laminating a plurality of fiber reinforced plastics, and the front part, the rear part, and the central part of the vehicle body frame are fibers for each region. It is preferable that the laminated structure of the reinforced plastic is different.

このように、繊維強化プラスチックを積層して車体フレームの各領域を構成するようにすれば、容易に各領域の特性を異ならせることができるので、車椅子の設計がさらに容易になる。ここで、積層構造とは、例えば、積層した繊維強化プラスチックに含まれる繊維の隣接する繊維強化プラスチックに含まれる繊維に対する傾斜角度や、各繊維強化プラスチックの厚み等を指す。   Thus, if each region of the vehicle body frame is configured by laminating fiber reinforced plastics, the characteristics of each region can be easily made different, so that the design of the wheelchair is further facilitated. Here, the laminated structure refers to, for example, the inclination angle of the fibers contained in the laminated fiber reinforced plastic with respect to the fibers contained in the adjacent fiber reinforced plastic, the thickness of each fiber reinforced plastic, and the like.

また、本発明の車椅子においては、繊維強化プラスチックを積層して車体フレームの各領域を構成するようにした場合には、車体フレームの前方部、後方部及び中央部のうち、中央部に、振動減衰特性の高い繊維強化プラスチックを含んでいることが好ましい。   Further, in the wheelchair of the present invention, when fiber reinforced plastics are laminated to constitute each region of the body frame, vibrations are generated in the center portion of the front portion, the rear portion, and the center portion of the body frame. It is preferable to include a fiber reinforced plastic having high damping characteristics.

このように、他の領域よりも大きく設計されることが多い中央部に、振動減衰特性の高い繊維強化プラスチック(例えば、アラミド繊維強化プラスチックやポリアリレート繊維強化プラスチック等)を用いれば、振動減衰特性を向上させやすくなる。   In this way, if a fiber reinforced plastic with high vibration damping characteristics (for example, aramid fiber reinforced plastic or polyarylate fiber reinforced plastic) is used in the central part, which is often designed to be larger than other areas, the vibration damping characteristics It becomes easy to improve.

また、本発明の車椅子においては、車体フレームの前方部、後方部及び中央部の径の太さを、各領域ごとに異ならせて、車体フレームの特性を設定してもよい。また、車体フレームの後方部と中央部との軸方向の長さの比率を異ならせて、車体フレームの特性を設定してもよい。   In the wheelchair of the present invention, the characteristics of the vehicle body frame may be set by changing the diameters of the front, rear, and center portions of the vehicle body frame for each region. Further, the characteristics of the vehicle body frame may be set by changing the ratio of the length in the axial direction between the rear portion and the center portion of the vehicle body frame.

また、本発明の車椅子の設計方法においては、車体フレームは、複数の繊維強化プラスチックを積層して形成された柱状の部材であり、構造決定工程で、前方部、後方部及び中央部の径の太さ、各領域の軸方向の長さの比率及び繊維強化プラスチックの積層構造をパターンテーブルから選択して設定するようにしてもよい。   In the wheelchair design method of the present invention, the vehicle body frame is a columnar member formed by laminating a plurality of fiber reinforced plastics. In the structure determination step, the diameter of the front part, the rear part, and the central part is determined. The thickness, the ratio of the axial length of each region, and the laminated structure of fiber reinforced plastic may be selected and set from the pattern table.

本発明の実施形態に係る車椅子の平面図。The top view of the wheelchair concerning the embodiment of the present invention. 図1の車椅子のフロントフォークの平面図。The top view of the front fork of the wheelchair of FIG. 図1の車椅子の側面図。The side view of the wheelchair of FIG. 図1の車椅子の車体フレームの断面図であり、図4Aは図2のA−A線断面図、図4Bは図2のB−B線断面図、図4Cは図2のC−C線断面図である。4A is a cross-sectional view of the vehicle body frame of the wheelchair of FIG. 1, FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 図1の車椅子における振動特性と従来の車椅子における振動特性を示すグラフ。The graph which shows the vibration characteristic in the wheelchair of FIG. 1, and the vibration characteristic in the conventional wheelchair.

まず、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る車椅子1の概略構成について説明する。   First, with reference to FIGS. 1-3, schematic structure of the wheelchair 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

図1に示すように、本実施形態の車椅子1は、着座用シートを有するケージ10と、ケージの前方に延設された車体フレーム11と、車体フレーム11に設けられた操舵用のハンドル12と、車体フレーム11の前端部に配置された前輪13と、ケージ10の左右に取り付けられた一対の後輪14と、車体フレーム11の前端部に取り付けられ、ハンドル12が連結され、前輪13を保持するフロントフォーク15とを備えている。   As shown in FIG. 1, the wheelchair 1 of the present embodiment includes a cage 10 having a seat for seating, a vehicle body frame 11 extending in front of the cage, and a steering handle 12 provided on the vehicle body frame 11. The front wheel 13 disposed at the front end of the body frame 11, the pair of rear wheels 14 attached to the left and right sides of the cage 10, and the front wheel 13 are attached to the front end of the body frame 11 to hold the front wheel 13. The front fork 15 is provided.

ケージ10は上部が開放され、ケージ10の内部には競技者(使用者)が着座する着座用シート10aが配置されている。   An upper portion of the cage 10 is opened, and a seat 10 a for sitting by a player (user) is disposed inside the cage 10.

後輪14には、ハンドリム14aが設けられており、着座用シート10aに着座した競技者は、ハンドリム14aを介して駆動力を後輪14に伝達する。   The rear wheel 14 is provided with a hand rim 14a, and the athlete sitting on the seat 10a transmits the driving force to the rear wheel 14 through the hand rim 14a.

図2に示すように、フロントフォーク15は、車体フレーム11の先端部に支持されるコラム部15aと、コラム部15aから二股状に前方に延びるフォーク部15bとを有している。フォーク部15bの先端部には、前輪13の車軸を支持する軸受け孔15cが形成されている。   As shown in FIG. 2, the front fork 15 has a column portion 15a supported at the tip of the vehicle body frame 11, and a fork portion 15b extending forward from the column portion 15a. A bearing hole 15c that supports the axle of the front wheel 13 is formed at the tip of the fork portion 15b.

コラム部15aは円筒状に形成され、図示しないベアリングを介して車体フレーム11の前端部に枢支される。コラム部15aの上端部にはハンドル12(図3参照)が固設される。   The column portion 15a is formed in a cylindrical shape, and is pivotally supported by the front end portion of the vehicle body frame 11 via a bearing (not shown). A handle 12 (see FIG. 3) is fixed to the upper end of the column portion 15a.

図3に示すように、ハンドル12は、車体フレーム11の先端部に枢支されたフロントフォーク15のコラム部15aの端部に接続されている。車椅子1では、ハンドル12を操作することにより、フロントフォーク15の向きを変更して、車椅子1を所望の方向に旋回走行させることができるようになっている。   As shown in FIG. 3, the handle 12 is connected to the end portion of the column portion 15 a of the front fork 15 that is pivotally supported by the front end portion of the vehicle body frame 11. In the wheelchair 1, by operating the handle 12, the direction of the front fork 15 is changed, and the wheelchair 1 can be swung in a desired direction.

次に、図3及び図4を参照して、車体フレーム11の構造について詳細に説明する。   Next, the structure of the vehicle body frame 11 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

図3に示すように、車体フレーム11は、複数の繊維強化プラスチックを積層することによって、中空の部材として形成されている。車体フレーム11の構造は、前輪13が取り付けられた前方部11aと、前方部11aのケージ10側に設けられた中央部11bと、中央部11bのケージ10側に設けられ、ケージ10に接続された後方部11cとに区分される。   As shown in FIG. 3, the vehicle body frame 11 is formed as a hollow member by laminating a plurality of fiber reinforced plastics. The structure of the body frame 11 includes a front part 11a to which the front wheel 13 is attached, a central part 11b provided on the cage 10 side of the front part 11a, and a cage 10 side of the central part 11b and connected to the cage 10. And the rear portion 11c.

図4Aに示すように、前方部11aは、フロントフォーク15及びハンドル12を保持する部分であるので、高い剛性を持つように、他の領域よりも多数の繊維強化プラスチックを積層して形成されている。そのため、前方部11aは、剛性が高いが、肉厚があり重量も重くなっている。しかし、前方部11aは中央部11b及び後方部11cに比べて小さな領域であるので、前方部11aをこのように構成しても、大きく重量が増加することはない。   As shown in FIG. 4A, the front portion 11a is a portion that holds the front fork 15 and the handle 12, and is formed by laminating a larger number of fiber reinforced plastics than other regions so as to have high rigidity. Yes. Therefore, the front portion 11a has high rigidity but is thick and heavy. However, since the front part 11a is a small area compared to the central part 11b and the rear part 11c, even if the front part 11a is configured in this way, the weight does not increase greatly.

具体的には、前方部11aの最外層11a1及び最内層11a6は、ポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックによって形成されている。最外層11a1と最内層11a6との間の4つの中間層11a2〜11a5は、ポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維を基本として、その他、アラミド繊維、ガラス繊維、ピッチ系炭素繊維、PBO繊維、ポリアリレート繊維、ポリエチレン繊維等により強化した繊維強化プラスチックにより形成されている。4つの中間層11a2〜11a5は、所定のパターン(例えば、その層に含まれる繊維の、隣接する層に含まれる繊維に対する傾斜角度のパターン)に従って積層されている。   Specifically, the outermost layer 11a1 and the innermost layer 11a6 of the front portion 11a are formed of fiber reinforced plastic using polyacrylonitrile (PAN) based carbon fiber. The four intermediate layers 11a2 to 11a5 between the outermost layer 11a1 and the innermost layer 11a6 are based on polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, and in addition, aramid fiber, glass fiber, pitch-based carbon fiber, PBO fiber, poly It is formed of fiber reinforced plastic reinforced with arylate fiber, polyethylene fiber or the like. The four intermediate layers 11a2 to 11a5 are laminated according to a predetermined pattern (for example, a pattern of inclination angles of fibers included in the layer with respect to fibers included in an adjacent layer).

図4Bに示すように、中央部11bは、他の領域よりも軸方向の長さが長いので、車体フレーム11の全体としての振動減衰特性は、この領域の構成が大きく影響する。そのため、中央部11bには、前方部11aや後方部11cと同様にポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックを使用するだけではなく、良好な振動減衰特性を持つように、アラミド繊維を用いた繊維強化プラスチックも使用している。   As shown in FIG. 4B, the central portion 11b is longer in the axial direction than the other regions. Therefore, the vibration attenuation characteristics of the entire body frame 11 are greatly affected by the configuration of this region. Therefore, in the central part 11b, not only using a fiber reinforced plastic using polyacrylonitrile (PAN) based carbon fiber as in the front part 11a and the rear part 11c, but also having good vibration damping characteristics, Fiber reinforced plastic using aramid fiber is also used.

なお、アラミド繊維を用いた繊維強化プラスチックに代わり、ポリアリレート繊維等の有機繊維やピッチ系炭素繊維といった振動減衰特性の高い繊維を用いた繊維強化プラスチックを用いてもよい。   Instead of fiber reinforced plastic using aramid fibers, fiber reinforced plastic using fibers with high vibration damping characteristics such as organic fibers such as polyarylate fibers and pitch-based carbon fibers may be used.

具体的には、中央部11bの最外層11b1及び最内層11b3は、前方部11aと同様に、ポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックによって形成されている。最外層11b1と最内層11b3との間の中間層11b2は、アラミド繊維やポリアリレート繊維等を用いた繊維強化プラスチックによって形成されている。   Specifically, the outermost layer 11b1 and the innermost layer 11b3 of the central portion 11b are formed of fiber reinforced plastic using polyacrylonitrile (PAN) based carbon fiber, like the front portion 11a. The intermediate layer 11b2 between the outermost layer 11b1 and the innermost layer 11b3 is formed of fiber reinforced plastic using aramid fiber, polyarylate fiber, or the like.

図4Cに示すように、後方部11cは、後輪14が取り付けられたケージ10に接続された部分であるので、使用者が漕ぎ動作を行った際に、その動作による駆動力が十分に伝達されるように、中央部11bよりも高い剛性を有するように構成されている。   As shown in FIG. 4C, the rear portion 11c is a portion connected to the cage 10 to which the rear wheel 14 is attached. Therefore, when the user performs the rowing operation, the driving force due to the operation is sufficiently transmitted. As shown in the figure, it is configured to have higher rigidity than the central portion 11b.

具体的には、後方部11cの最外層11c1及び最内層11c4は、前方部11a及び中央部11bと同様に、ポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックによって形成されている。最外層11c1と最内層11c4との間の2つの中間層11c2,11c3は、ガラス繊維、ピッチ繊維、PBO繊維、ポリアリレート繊維、ポリエチレン繊維等、振動減衰特性の高い繊維を用いた繊維強化プラスチックにより形成されている。2つの中間層11c2,11c3は、所定のパターンに従って積層されている。   Specifically, the outermost layer 11c1 and the innermost layer 11c4 of the rear portion 11c are formed of fiber reinforced plastic using polyacrylonitrile (PAN) based carbon fiber, like the front portion 11a and the central portion 11b. The two intermediate layers 11c2 and 11c3 between the outermost layer 11c1 and the innermost layer 11c4 are made of fiber reinforced plastic using fibers having high vibration damping characteristics such as glass fibers, pitch fibers, PBO fibers, polyarylate fibers, polyethylene fibers, etc. Is formed. The two intermediate layers 11c2 and 11c3 are stacked according to a predetermined pattern.

このように、本実施形態の車椅子1では、前方部11a、中央部11b及び後方部11cにおいて独立して構造を設定することによって、競技者等の使用者の要望に対応する特性を車体フレーム11全体で実現する構成となっている。   Thus, in the wheelchair 1 of this embodiment, the characteristics corresponding to a user's demands, such as a player, are given to body frame 11 by setting a structure independently in front part 11a, central part 11b, and rear part 11c. The configuration is realized as a whole.

そのため、本実施形態の車椅子1は、単一の構造の車体フレームを持つ従来の車椅子に比べ、使用者の要望に柔軟に対応し、振動減衰特性と剛性とのバランスを使用者に最適なものにすることができる。   For this reason, the wheelchair 1 of the present embodiment is more flexible to the user's request than the conventional wheelchair having a single body frame and has the optimal balance between vibration damping characteristics and rigidity. Can be.

図5に、一例として、本実施形態の車椅子1における振動特性と従来の車椅子における振動特性のグラフを示す。このグラフからも明らかなように、本実施形態の車椅子1は、従来の形態の車椅子(例えば、ポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維のみで車体フレーム全体を構成したもの)に比べ、ほぼ全ての周波数において振動が抑えられている。特に、低周波数又は高周波数の場合において、特に振動が抑えられている。   FIG. 5 shows, as an example, a graph of vibration characteristics in the wheelchair 1 of the present embodiment and vibration characteristics in a conventional wheelchair. As is apparent from this graph, the wheelchair 1 of the present embodiment is almost all of the wheelchairs of the conventional form (for example, the entire body frame is composed only of polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber). Vibration is suppressed in frequency. In particular, vibration is suppressed particularly in the case of a low frequency or a high frequency.

そのため、本実施形態の車椅子1は、従来の車椅子に比べ、直進安定性(操縦安定性)や乗り心地が向上したものになっている。   Therefore, the wheelchair 1 of the present embodiment has improved straight running stability (steering stability) and riding comfort compared to a conventional wheelchair.

なお、上記のような前方部11a、中央部11b及び後方部11cの構造は、あくまでも一例であり、分割する領域の数、材料、積層パターン、軸方向の長さ、積層数等の構造は、車体フレーム11全体の特性が使用者の要望に応じたものになるように、適宜変更されるものである。   The structure of the front part 11a, the central part 11b and the rear part 11c as described above is merely an example, and the structure such as the number of regions to be divided, the material, the lamination pattern, the axial length, the number of laminations, etc. The characteristics of the entire body frame 11 are appropriately changed so as to meet the user's request.

次に、設計装置を用いて車体フレーム11の構造を設計する際に、設計装置が実行する処理について説明する。   Next, a process executed by the design apparatus when the structure of the vehicle body frame 11 is designed using the design apparatus will be described.

設計装置を用いて車椅子1を設計する場合には、まず、設計装置は、車体フレーム11の領域数を決定する(領域区分工程)。領域数は、多いほど使用者の要望に柔軟に対応し得るようになるが、製造工数、ひいては、生産コストの増加にもつながる。そのため、設計装置は、使用者の使用時における要望の他、予算等を考慮して、領域数を決定する。   When designing the wheelchair 1 using the design device, the design device first determines the number of regions of the vehicle body frame 11 (region division step). As the number of areas increases, it becomes possible to flexibly respond to the user's request, but this also leads to an increase in manufacturing man-hours and consequently production costs. For this reason, the design apparatus determines the number of areas in consideration of a budget and the like in addition to a request at the time of use by the user.

領域の数としては、例えば、上記のように前方部、中央部、後方部の3つの領域に区分してもよい。中央部を複数の領域に分割し、4つ以上の領域に区分してもよい。以下の説明においては、3つの領域に区分した場合を説明する。   As the number of regions, for example, as described above, the regions may be divided into three regions of a front part, a center part, and a rear part. The central portion may be divided into a plurality of regions and divided into four or more regions. In the following description, the case where it is divided into three regions will be described.

次に、設計装置は、前方部11a、中央部11b及び後方部11cの構造を、車体フレーム11全体の剛性及び振動減衰特性が使用者の要望に応じたものとなるように、各領域ごとに構造を決定する(構造決定工程)。   Next, the design apparatus determines the structure of the front part 11a, the central part 11b, and the rear part 11c for each region so that the rigidity and vibration damping characteristics of the entire body frame 11 are in accordance with the user's request. The structure is determined (structure determination step).

設定される構造としては、例えば、各領域の断面形状、各領域が中空であるか中実であるか、各領域の径の太さ、各領域の形成材料、中央部11bと後方部11cとの軸方向における長さの比率等がある。また、車体フレーム11が繊維強化プラスチックを積層して形成される場合には、各領域における繊維強化プラスチックの積層構造も含まれる。   As the structure to be set, for example, the sectional shape of each region, whether each region is hollow or solid, the diameter of each region, the forming material of each region, the central portion 11b and the rear portion 11c There are ratios of lengths in the axial direction. Further, when the body frame 11 is formed by laminating fiber reinforced plastics, a laminated structure of fiber reinforced plastics in each region is also included.

径の太さを変化させた場合には、断面二次モーメントが変化するため、各領域における曲げ剛性が変化することになる。   When the thickness of the diameter is changed, the sectional moment of inertia changes, so that the bending rigidity in each region changes.

形成材料としては、例えば、鉄やアルミ等の金属や積層された繊維強化プラスチック等が選択し得るようになっている。繊維強化プラスチックとしては、例えば、ポリアクリルニトリル(PAN)系炭素繊維を用いた繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、ガラス繊維、ピッチ系炭素繊維、PBO繊維、ポリアリレート繊維、ポリエチレン繊維により強化した繊維強化プラスチック等が選択し得るようになっている。この形成素材によって、車体フレーム11の振動減衰特性と重量が大きく変化する。   As a forming material, for example, a metal such as iron or aluminum, a laminated fiber reinforced plastic, or the like can be selected. Examples of fiber reinforced plastic include fiber reinforced plastic using polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber, aramid fiber reinforced plastic, glass fiber, pitch carbon fiber, PBO fiber, polyarylate fiber, fiber reinforced with polyethylene fiber Reinforced plastics can be selected. The vibration damping characteristics and weight of the vehicle body frame 11 vary greatly depending on this forming material.

中央部11bと後方部11cとの軸方向における長さの比率としては、中央部11b:後方部11cが、例えば、8:2、7:3又は6:4となるように設定し得るようになっている。この比率によって、車体フレーム11の剛性が大きく変化する。   The ratio of the length of the central portion 11b and the rear portion 11c in the axial direction can be set so that the central portion 11b: the rear portion 11c is, for example, 8: 2, 7: 3, or 6: 4. It has become. Depending on this ratio, the rigidity of the body frame 11 changes greatly.

設計装置は、車体フレーム11全体の特性が使用者の要望に応じたものとなるように、各構造を、パターンテーブルから検索して決定する。   The design apparatus searches and determines each structure from the pattern table so that the characteristics of the entire body frame 11 meet the user's request.

このような処理を実行する設計装置によって設計された本実施形態の車椅子1は、使用者の要望に柔軟に対応したものとなるので、振動減衰特性と剛性とのバランスを使用者に最適なものとなる。   The wheelchair 1 of the present embodiment designed by the design device that executes such processing flexibly responds to the user's request, and therefore has an optimal balance between vibration damping characteristics and rigidity for the user. It becomes.

以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。   Although the illustrated embodiment has been described above, the present invention is not limited to such a form.

例えば、上記実施形態では、繊維強化プラスチックを積層することによって車体フレーム11を中空の部材として形成している。しかし、本発明の車体フレームは、中実の部材であってもよい。また、単一の層によって形成してもよい。また、中央部以外の領域にも、アラミド繊維をはじめとした各種繊維により強化された振動減衰特性の高いプラスチックを用いてもよい。また、必ずしも繊維強化プラスチックを積層して形成する必要はなく、他の材料を用いたり、単一の層で形成したりしてもよい。   For example, in the above embodiment, the body frame 11 is formed as a hollow member by laminating fiber reinforced plastics. However, the body frame of the present invention may be a solid member. Moreover, you may form by a single layer. Moreover, you may use the plastics with the high vibration damping characteristic reinforced with various fibers including an aramid fiber also in areas other than a center part. In addition, it is not always necessary to laminate fiber reinforced plastics, and other materials may be used or a single layer may be used.

また、上記実施形態では、車体フレーム11を構成する領域の積層構造、径の太さ、軸方向の長さをパラメータとし、そのパラメータを変化させて、各領域の特性を変化させている。しかし、本発明では、他のパラメータを変化させて特性を変化させてもよい。例えば、軸の断面形状を筒状、柱状、矩形状、半円形状等から選択するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the laminated structure of the area | region which comprises the vehicle body frame 11, the thickness of a diameter, and the length of an axial direction are used as parameters, The parameter is changed and the characteristic of each area | region is changed. However, in the present invention, the characteristics may be changed by changing other parameters. For example, the cross-sectional shape of the shaft may be selected from a cylindrical shape, a columnar shape, a rectangular shape, a semicircular shape, and the like.

また、上記実施形態では、設計の際に、予め定められたパターンテーブルから、後方部及び中央部の径の太さ、各領域の軸方向の長さの比率及び繊維強化プラスチックの積層構造を選択している。しかし、本発明は、パターンテーブルによらずに、使用者の要望に応じて、各パラメータを変更するようにしてもよい。また、他のパラメータについてもパターンテーブルを定めて、そのパラメータも含めてパターンテーブルから選択するようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, at the time of design, the thickness of the diameter of the rear part and the central part, the ratio of the length in the axial direction of each region and the laminated structure of the fiber reinforced plastic are selected from a predetermined pattern table. doing. However, in the present invention, each parameter may be changed according to a user's request without using the pattern table. Also, a pattern table may be defined for other parameters, and the parameters including those parameters may be selected from the pattern table.

1…車椅子、10…ケージ、10a…着座用シート、11…車体フレーム、11a…前方部、11b…中央部、11c…後方部、12…ハンドル、13…前輪、14…後輪、14a…ハンドリム、15…フロントフォーク、15a…コラム部、15b…フォーク部、15c…軸受け孔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wheelchair, 10 ... Cage, 10a ... Seating seat, 11 ... Body frame, 11a ... Front part, 11b ... Center part, 11c ... Rear part, 12 ... Handle, 13 ... Front wheel, 14 ... Rear wheel, 14a ... Hand rim , 15 ... front fork, 15a ... column part, 15b ... fork part, 15c ... bearing hole.

Claims (7)

着座用シートを有するケージと、前記ケージの前方に延設された車体フレームと、前記車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、前記車体フレームの前端部に取り付けられた前輪と、前記ケージの左右に取り付けられた一対の後輪とを備えた車椅子であって、
前記車体フレームは、前記前輪が取り付けられた前方部、前記ケージに接続された後方部、及び、前記前方部と前記後方部との間の少なくとも1つの中央部を含む少なくとも3つの領域に区分され、
前記車体フレームの前記前方部、前記後方部及び前記中央部における構造は、前記車体フレーム全体の剛性及び振動減衰特性が使用者の要望に応じたものとなるように、各領域ごとに設計されていることを特徴とする車椅子。
A cage having a seat for seating; a body frame extending forward of the cage; a steering handle provided on the body frame; a front wheel attached to a front end of the body frame; A wheelchair with a pair of rear wheels attached to the left and right,
The body frame is divided into at least three regions including a front part to which the front wheel is attached, a rear part connected to the cage, and at least one central part between the front part and the rear part. ,
The structure of the front part, the rear part, and the central part of the body frame is designed for each region so that the rigidity and vibration damping characteristics of the whole body frame can meet the needs of the user. A wheelchair characterized by being.
請求項1に記載の車椅子であって、
前記車体フレームは、複数の繊維強化プラスチックを積層して形成された柱状の部材であり、
前記車体フレームの前記前方部、前記後方部及び前記中央部は、各領域ごとに、前記繊維強化プラスチックの積層構造が異なることを特徴とする車椅子。
The wheelchair according to claim 1,
The vehicle body frame is a columnar member formed by laminating a plurality of fiber reinforced plastics,
The wheelchair characterized in that the front part, the rear part and the central part of the vehicle body frame are different in the laminated structure of the fiber reinforced plastic for each region.
請求項2に記載の車椅子であって、
前記車体フレームの前記前方部、前記後方部及び前記中央部のうち、前記中央部に、振動減衰特性の高い繊維強化プラスチックを含んでいることを特徴とする車椅子。
A wheelchair according to claim 2,
A wheelchair characterized by including a fiber reinforced plastic having high vibration damping characteristics in the central portion among the front portion, the rear portion, and the central portion of the vehicle body frame.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の車椅子であって、
前記車体フレームの前記前方部、前記後方部及び前記中央部の径の太さを、各領域ごとに異ならせて、車体フレームの特性を設定したことを特徴とする車椅子。
The wheelchair according to any one of claims 1 to 3,
The wheelchair is characterized in that the characteristics of the body frame are set by varying the diameters of the front part, the rear part, and the center part of the body frame for each region.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の車椅子であって、
前記車体フレームの前記後方部と前記中央部との軸方向の長さの比率を異ならせて、前記車体フレームの特性を設定したことを特徴とする車椅子。
The wheelchair according to any one of claims 1 to 4,
A wheelchair characterized in that the characteristics of the vehicle body frame are set by changing the ratio of the axial lengths of the rear portion and the central portion of the vehicle body frame.
着座用シートを有するケージと、前記ケージの前方に延設された車体フレームと、前記車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、前記車体フレームの前端部に取り付けられた前輪と、前記ケージの左右に取り付けられた一対の後輪とを備えた車椅子を設計するための設計装置により実行される設計方法であって、
前記車体フレームを、前記前輪が取り付けられた前方部、前記ケージに接続された後方部、及び、前記前方部と前記後方部との間の少なくとも1つの中央部を含む少なくとも3つの領域に区分する領域区分工程と、
前記車体フレームの前記前方部、前記後方部及び前記中央部における構造を、前記車体フレーム全体の剛性及び振動減衰特性が使用者の要望に応じたものとなるように、各領域ごとに決定する構造決定工程とを備えていることを特徴とする車椅子の設計方法。
A cage having a seat for seating; a body frame extending forward of the cage; a steering handle provided on the body frame; a front wheel attached to a front end of the body frame; A design method performed by a design device for designing a wheelchair with a pair of rear wheels attached to the left and right,
The vehicle body frame is divided into at least three regions including a front part to which the front wheel is attached, a rear part connected to the cage, and at least one central part between the front part and the rear part. Area segmentation process;
A structure in which the structure of the front part, the rear part, and the central part of the body frame is determined for each region so that the rigidity and vibration damping characteristics of the whole body frame meet the user's request. A wheelchair design method comprising: a determination step.
請求項6に記載の車椅子の設計方法であって、
前記車体フレームは、複数の繊維強化プラスチックを積層して形成された柱状の部材であり、
前記構造決定工程で、前記前方部、前記後方部及び前記中央部の径の太さ、各領域の軸方向の長さの比率及び前記繊維強化プラスチックの積層構造をパターンテーブルから選択して設定することを特徴とする車椅子の設計方法。
A wheelchair design method according to claim 6,
The vehicle body frame is a columnar member formed by laminating a plurality of fiber reinforced plastics,
In the structure determination step, the diameter of the front part, the rear part, and the central part, the ratio of the axial length of each region, and the laminated structure of the fiber reinforced plastic are selected and set from a pattern table. A design method for a wheelchair characterized by the above.
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