JP2018175346A - 車輪走行体及び段差走行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段差を超えて走行可能な車輪走行体において、スロープ部材によって車輪走行体が予期せぬ挙動を示すことがない簡易な構成を実現する。【解決手段】走行面上の段差５１に接触させて掛け渡したスロープ部材４１を用いることにより段差を超えて走行可能な車輪走行体１において、スロープ部材を支持するとともに、所定の回動軸に対して回動可能に支持されたスロープ支持機構４２を有し、スロープ支持機構は、前記回動によって、スロープ部材の位置が車輪よりも先に段差に接触する使用位置と車輪の方が先に段差に接触する退避位置との間で切り替わり、かつ、使用位置に位置するスロープ部材が段差に接触して掛け渡されてから、スロープ部材を用いて段差を超えるまでの間、前記回動によって、スロープ部材が段差に掛け渡された状態が維持されるように、構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、走行面上を車輪で走行する車輪走行体、及び、車輪走行体に取り付けられて車輪走行体が段差を超えて走行可能になる段差走行補助装置に関するものである。

この種の車輪走行体としては、例えば、特許文献１に記載のように、走行面上の段差に接触させて掛け渡したスロープ部材を用いることにより段差を超えて走行可能な車輪走行体が知られている。この車輪走行体は、リンク機構によって支持されたスロープ部材が、車輪よりも先に段差に接触する待機位置（使用位置）に、バネによって宙づり状態で配置されている。車輪走行体が段差に向かって走行すると、最初にスロープ部材の先端部底面が段差に接触するとともに、スロープ部材の後端部が走行面に接触し、スロープ部材が段差に掛け渡される。その後、更に車輪走行体が段差に向かって走行すると、バネの付勢力に抗してリンク機構が動作し、スロープ部材が段差に掛け渡された状態のまま、そのスロープ部材の上面に設けられているラックに、車輪の軸方向外方に配置されている歯車が接触する。そして、更に車輪走行体が段差に向かって走行すると、車輪が宙に浮いた状態となって、歯車がスロープ部材のラックに噛み合いながら、車輪走行体がスロープ部材に対して相対移動してスロープ部材を登坂する。車輪走行体の車輪が段差の上面に接触するまで登坂すると、車輪を回転させながら段差の上面を走行し、スロープ部材が段差から離間するとともに、スロープ部材はバネの付勢力によって再び待機位置に配置される。

また、特許文献２には、スロープ部材が下部に備わった車輪走行体である車椅子が開示されている。この車椅子では、段差の手前で利用者が所定の指示を行うと、車椅子下部の退避位置に位置しているスロープ部材が走行方向前方に移動し、さらに利用者が所定の指示を行うと、スロープ部材が降下するように、スロープ部材が駆動される。これにより、スロープ部材の先端部が段差に接触するとともにスロープ部材の後端部を走行面に接触して、スロープ部材が段差に掛け渡される。スロープ部材は、車椅子に対して進行方向前後に移動自在に保持されており、利用者が車椅子を進行させることで、スロープ部材が段差に掛け渡された状態のまま、そのスロープ部材上を車椅子の車輪で登坂して、段差を超える。

特開２００７−１６１２２４号公報 特開２００２−２００１１８号公報

ところが、前記特許文献１に開示の車輪走行体においては、段差のない平地走行時に、何らかの障害物がスロープ部材に接触して、スロープ部材のラックに歯車が噛み合ってしまうことがある。そのため、スロープ部材によって車輪走行体が予期せぬ挙動を示すおそれがある。

一方、前記特許文献２に開示の車椅子は、平地走行時には、スロープ部材が車椅子下部の退避位置に位置しているので、スロープ部材によって車椅子が予期せぬ挙動を示すことはない。しかしながら、この車椅子は、スロープ部材を、車椅子下部の退避位置から走行方向前方へ移動させる動作、スロープ部材を降下させる動作、スロープ部材を登坂する際に車椅子に対してスロープ部材を相対移動させる動作をそれぞれ実現するための機構が個別に必要であり、構成が複雑である。

本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、段差を超えて走行可能な車輪走行体において、スロープ部材によって車輪走行体が予期せぬ挙動を示すことがない簡易な構成を実現できる車輪走行体及び段差走行補助装置を提供することである。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、走行面上の段差に接触させて掛け渡したスロープ部材を用いることにより該段差を超えて走行可能な車輪走行体において、前記スロープ部材を支持するとともに、所定の回動軸に対して回動可能に支持されたスロープ支持機構を有し、前記スロープ支持機構は、前記回動によって、前記スロープ部材の位置が前記車輪よりも先に段差に接触する使用位置と前記車輪の方が先に前記段差に接触する退避位置との間で切り替わり、かつ、前記使用位置に位置する前記スロープ部材が前記段差に接触して掛け渡されてから、該スロープ部材を用いて該段差を超えるまでの間、前記回動によって、該スロープ部材が該段差に掛け渡された状態が維持されるように、構成されていることを特徴とするものである。
本発明において、平地走行時には、スロープ部材の位置を車輪の方が先に段差に接触する退避位置に位置させることができるので、何らかの障害物がスロープ部材に接触して車輪走行体が予期せぬ挙動を示す事態を回避することができる。
また、本発明において、スロープ部材を支持するスロープ支持機構は、所定の回動軸に対して回動可能に支持されており、退避位置から使用位置へスロープ部材を移動させる動作が、スロープ支持機構の回動によって実現される。また、使用位置に位置するスロープ部材が段差に接触して掛け渡されてから、スロープ部材を用いて段差を超えるまでの間における、スロープ部材とスロープ部材が支持される車輪走行体本体との相対移動の動作も、スロープ支持機構の回動によって実現される。すなわち、本発明によれば、スロープ部材を段差に掛け渡すための動作や、スロープ部材を用いて段差を超える際に車輪走行体本体に対してスロープ部材を相対移動させる動作が、いずれもスロープ支持機構の回動によって実現される。したがって、これらの動作が個別の機構によって実現される従来の車輪走行体よりも、構成を簡素化できる。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の車輪走行体において、前記スロープ支持機構は、前記回動軸に回動可能に接続される第一ジョイント部と、該回動軸と平行な回動軸に対して前記スロープ部材を回動可能に保持する第二ジョイント部との間に、該回動軸と平行な回動軸に対して回動可能な第三ジョイント部を該少なくとも１つ備えたリンク機構を含むことを特徴とするものである。
これによれば、スロープ部材を段差に掛け渡すための動作やスロープ部材を登坂又は降坂する際に車輪走行体本体に対してスロープ部材を相対移動させる動作をいずれもスロープ支持機構の回動によって実現するための構成を、リンク機構を利用した簡易な構成で実現することができる。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の車輪走行体において、前記段差に掛け渡されたスロープ部材上に前記車輪を接地させて登坂又は降坂するように構成されていることを特徴とするものである。
これによれば、走行面を走行する際に走行面に接触する車輪走行体の車輪とは別個に、スロープ部材上を登坂又は降坂する際にスロープ部材に接触する部材を備える必要がなく、より簡易な構成を実現できる。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の車輪走行体において、前記スロープ支持機構は、前記回動によって、前記スロープ部材が前記車輪の外周面に対向する経路を移動するように構成されていることを特徴とするものである。
これによれば、退避位置に位置するスロープ部材を使用位置に移動させて段差に掛け渡し、スロープ部材上に車輪を接地させて登坂又は降坂するまでの一連の動作において、スロープ支持機構の回動軸方向へスロープ部材を移動させる動作が必要なくなる。したがって、スロープ支持機構の回動軸方向へスロープ部材を移動させる構成が不要となり、より簡易な構成を実現できる。

また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車輪走行体において、前記退避位置は、前記スロープ部材が前記車輪の回転軸よりも後方に位置する位置であることを特徴とするものである。
これによれば、平地走行時に退避位置へ位置させておくスロープ部材が、車輪走行体の利用者にとって邪魔になりにくい。

また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車輪走行体において、前記スロープ部材を前記退避位置に保持するスロープ保持手段を有することを特徴とするものである。
これによれば、平地走行時にスロープ部材が退避位置から移動してしまう事態を抑制することができる。

また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車輪走行体において、前記スロープ支持機構は、前記退避位置から前記使用位置へ前記スロープ部材が移動するときの回動時にダンパー機能を発揮するダンパー部材を含むことを特徴とするものである。
これによれば、スロープ支持機構の回動によってスロープ部材を自重により使用位置へ移動させるときに、スロープ部材をゆっくりと使用位置へ移動させることができる。

また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車輪走行体において、当該車輪走行体は、車椅子であることを特徴とするものである。
これによれば、スロープ部材によって車輪走行体が予期せぬ挙動を示すことがない簡易な構成をもった車椅子を実現することができる。

また、請求項９の発明は、走行面上を車輪で走行する車輪走行体に取り付けられ、該走行面上の段差に接触させて掛け渡したスロープ部材を用いることにより該段差を超えて走行可能にする段差走行補助装置であって、当該段差走行補助装置を前記車輪走行体に取り付けるための取付部と、前記スロープ部材を支持するとともに、所定の回動軸に対して回動可能に支持されたスロープ支持機構とを有し、前記スロープ支持機構は、前記回動によって、前記スロープ部材の位置が前記車輪よりも先に段差に接触する使用位置と前記車輪の方が先に前記段差に接触する退避位置との間で切り替わり、かつ、前記使用位置に位置する前記スロープ部材が前記段差に接触して掛け渡されてから、該スロープ部材を用いて該段差を超えるまでの間、前記回動によって、該スロープ部材が該段差に掛け渡された状態が維持されるように、構成されていることを特徴とするものである。
これによれば、スロープ部材を持たない車輪走行体に対して本段差走行補助装置を取り付けることで、段差を超えて走行可能な車輪走行体とするにあたり、スロープ部材によって車輪走行体が予期せぬ挙動を示すことがない簡易な構成を実現できる。

本発明によれば、段差を超えて走行可能な車輪走行体において、スロープ部材によって車輪走行体が予期せぬ挙動を示すことがない簡易な構成を実現できるという優れた効果が奏される。

実施形態１に係る電動車椅子を模式的に示した斜視図である。 同電動車椅子を模式的に示した平面図である。 同電動車椅子のコントローラによる左右駆動モータの駆動制御に関わるブロック図である。 同電動車椅子の段差走行補助装置におけるスロープ板を退避位置に保持するための支持ストッパーを模式的に示した斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、同段差走行補助装置を用いて電動車椅子が走行面の段差を昇って走行するときの動作を示す説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、同段差走行補助装置を用いて電動車椅子が走行面の段差を降りて走行するときの動作を示す説明図である。 実施形態２に係る台車を模式的に示した斜視図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明を、左右２つの駆動輪（駆動対象）の駆動によって移動や向き変更が可能な車輪走行体としての電動車椅子に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
図１は、本実施形態１に係る電動車椅子を模式的に示した斜視図である。
図２は、本電動車椅子を模式的に示した平面図である。

本実施形態１の電動車椅子１は、座面シート２、背もたれ３、肘置き４、フットステップ５、ハンドリム１１が同軸に取り付けられた車輪である右駆動輪１０Ａと左駆動輪１０Ｂなどから構成される。座面シート２、背もたれ３、肘置き４、フットステップ５は、本体フレーム６に取り付けられており、座椅子を構成している。右駆動輪１０Ａ及び左駆動輪１０Ｂのハブは、本体フレーム６に対して回転自在に支持されているとともに、本体フレーム６に支持された駆動源である右駆動モータ１３Ａと左駆動モータ１３Ｂのモータ軸にそれぞれ固定されている。これらの駆動モータ１３Ａ，１３Ｂの駆動力によって右駆動輪１０Ａ及び左駆動輪１０Ｂはそれぞれ回転駆動することができる。右駆動モータ１３Ａ及び左駆動モータ１３Ｂは、本体フレーム６に支持された電力源としてのバッテリ１４から給電され、駆動制御手段及び動作制御手段としてのコントローラ２０によって駆動制御される。

本実施形態１において、座面中央の真下に、座椅子の前後の傾きを検知する傾き検知手段としてのジャイロセンサが設けられており、ジャイロセンサの検知結果はコントローラ２０に出力される。本実施形態１の電動車椅子１は、ジャイロセンサにより検知した座椅子の前後の傾きに応じてコントローラ２０が右駆動モータ１３Ａ及び左駆動モータ１３Ｂを制御して、右駆動輪１０Ａ及び左駆動輪１０Ｂの２つの車輪で倒立状態を維持する倒立振子制御がなされる。

本実施形態１において、電動車椅子１の座面シート２の上面には、クッション型押圧動作検知装置としてのセンサ付きクッション３０が載置されている。このセンサ付きクッション３０は、ベースクッション３１の左側部分と右側部分に、それぞれ、流体封入部材としての空気袋３２Ａ，３２Ｂが設けられている。空気袋３２Ａ，３２Ｂは、搭乗者が座椅子に座ったときの加重で容易に変形可能な柔軟性を有するものであれば、材質などに特に限定はない。この空気袋３２Ａ，３２Ｂの内部には、封入流体としての空気が封入されているが、封入流体は気体でも液体でもよい。

各空気袋３２Ａ，３２Ｂの流体出入口には、それぞれ空気圧センサが取り付けられている。空気圧センサは、ベースクッション３１に固定されており、空気圧センサの圧力検知部が空気袋３２Ａ，３２Ｂの流体出入口を塞ぐように設置されている。また、空気圧センサの検知結果は、ベースクッション３１に取り付けられた出力手段としての出力インターフェース３４から、電動車椅子１のコントローラ２０へ出力される。

本実施形態１において、搭乗者が座面シート２上のセンサ付きクッション３０上に座ると、搭乗者の体重が空気袋３２Ａ，３２Ｂに加わって空気袋３２Ａ，３２Ｂが押しつぶされるように変形し、これにより空気袋３２Ａ，３２Ｂが減容する。空気袋３２Ａ，３２Ｂは密閉されているため、空気袋３２Ａ，３２Ｂの減容により空気袋３２Ａ，３２Ｂの内部圧力が高まり、これが空気圧センサによって検知され、その検知結果はコントローラ２０へ送られる。

図３は、コントローラ２０による右駆動モータ１３Ａと左駆動モータ１３Ｂの駆動制御に関わるブロック図である。
コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信インターフェースなどを有する。コントローラ２０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムをＣＰＵで実行することにより、電動車椅子１の各種動作、主に右駆動モータ１３Ａ及び左駆動モータ１３Ｂの動作を制御する。

コントローラ２０には、ジャイロセンサ１５から出力される前後傾斜情報（座椅子の前後の傾き角度など）が入力される。この前後傾斜情報に基づき、コントローラ２０は、右駆動輪１０Ａ及び左駆動輪１０Ｂの２つの車輪で倒立状態を維持するために必要な駆動指令を生成して、各駆動モータ１３Ａ，１３Ｂへ出力する倒立振子制御を実行する。

また、コントローラ２０には、センサ付きクッション３０に設けられた空気圧センサ３３Ａ，３３Ｂから出力される空気袋３２Ａ，３２Ｂ内の空気圧情報（座面シート２上の左右２つの空気袋３２Ａ，３２Ｂを搭乗者が体重をかけてそれぞれ押圧する押圧力）が入力される。これらの空気圧情報に基づき、コントローラ２０は、倒立振子制御により生成される駆動指令を補正して、電動車椅子１の向きを変更させる向き変更動作である旋回動作を制御する。

また、右駆動モータ１３Ａ及び左駆動モータ１３Ｂのモータ軸にはそれぞれエンコーダ１６Ａ，１６Ｂが取り付けられ、各エンコーダ１６Ａ，１６Ｂからは右駆動モータ１３Ａ及び左駆動モータ１３Ｂの回転情報（回転角、回転速度、回転角速度等）が出力される。コントローラ２０には、各エンコーダ１６Ａ，１６Ｂからの右駆動モータ１３Ａ及び左駆動モータ１３Ｂの回転情報も入力される。コントローラ２０は、この回転情報に基づき、各駆動モータ１３Ａ，１３Ｂの回転動作をそれぞれの速度目標値に追従させるような駆動指令を生成して各駆動モータ１３Ａ，１３Ｂへ出力するフィードバック制御を実行する。

次に、本実施形態１の電動車椅子１に設けられている段差走行補助装置４０について説明する。
本実施形態１の段差走行補助装置４０は、電動車椅子１に取り付けられて使用される。本実施形態１では、左右の駆動モータ１３Ａ，１３Ｂのモータケース（各駆動輪１０Ａ，１０Ｂのハブを覆っているケース）１２Ａ，１２Ｂの外面に、段差走行補助装置４０の取付部４９を固定することで取り付けられる。段差走行補助装置４０は、電動車椅子１が駆動輪１０Ａ，１０Ｂを接地させて走行する走行面上に段差が存在するときに、その段差に接触させて掛け渡されるスロープ部材としての板状の２つのスロープ板４１Ａ，４１Ｂを備えている。本実施形態１では、段差に掛け渡した２つのスロープ板４１Ａ，４１Ｂの上を、電動車椅子１の各駆動輪１０Ａ，１０Ｂを接地させて登坂することにより、段差を超えて走行することが可能である。

スロープ板４１Ａ，４１Ｂは、電動車椅子１の各駆動輪１０Ａ，１０Ｂのモータケース１２Ａ，１２Ｂに対して回転可能に支持されたスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ支持されている。本実施形態１では、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの回転軸が各駆動輪１０Ａ，１０Ｂの車軸と同軸上に配置されているが、必ずしも同軸上に配置する必要はない。

スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂは、各駆動輪１０Ａ，１０Ｂのモータケース１２Ａ，１２Ｂに対して回動可能に取り付けられる第一ジョイント部４３ａと、第一ジョイント部４３ａに一端が取り付けられた第一リンク部４４ａと、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを回動可能に保持する第二ジョイント部４３ｂと、第二ジョイント部４３ｂに一端が取り付けられた第二リンク部４４ｂと、第一リンク部４４ａの他端と第二リンク部４４ｂの他端との間を回動可能に接続する第三ジョイント部４３ｃとから構成されたリンク機構を含む。本実施形態１では、各ジョイント部の回動軸は互いに平行に配置されているが、非平行に配置してもよい。また、リンク機構のジョイント数やリンク数は適宜設定される。

本実施形態１のスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂは、電動車椅子１のモータケース１２Ａ，１２Ｂに対して回動することにより、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを、駆動輪１０Ａ，１０Ｂの外周に沿うように周回移動させることが可能となっている。

図１や図２に示す状態は、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが駆動輪１０Ａ，１０Ｂよりも電動車椅子１の進行方向後方の退避位置に位置している状態である。本実施形態１における記退避位置では、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが駆動輪１０Ａ，１０Ｂの車軸よりも後方に位置するので、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを使用しない平地走行時にスロープ板４１Ａ，４１Ｂが電動車椅子１の搭乗者の邪魔になりにくい。

スロープ板４１Ａ，４１Ｂを退避位置に位置させる場合、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの自重等の作用で、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが走行面に向けて移動してしまう。そのため、本実施形態１では、スロープ保持手段としての支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂを設け、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの第二リンク部４４ｂを下支えすることにより、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを退避位置に保持している。

支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂは、図４に示すように、本体フレーム６に固定された支柱４６に取り付けられており、第二リンク部４４ｂを下支えする先端部４５ａが支柱４６に固定されている基部４５ｂに対して上向き（図中矢印の向き）に回動できるように蝶番４５ｃによって連結されている。この蝶番４５ｃは、渦巻きバネによって、支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａが基部４５ｂの延長線上に延びる基本姿勢に付勢されている。なお、図４では、説明のため、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの図示が省略されている。

スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂが電動車椅子１のモータケース１２Ａ，１２Ｂに対して回動して、第二リンク部４４ｂが支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａに対して下側から移動してくると、その第二リンク部４４ｂの押し上げによって、先端部４５ａが蝶番４５ｃを軸にして、渦巻きバネの付勢力に抗して上側へ回動する。そして、支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａを超えるまで第二リンク部４４ｂが上側へ移動すると、先端部４５ａは渦巻きバネの付勢力と自重により基部４５ｂの延長線上に延びる基本姿勢まで戻る。その後、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの自重等の作用で、第二リンク部４４ｂが支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂに対して上側から移動してきたとき、支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂが第二リンク部４４ｂを下支えして、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを退避位置に保持する。

次に、段差走行補助装置４０を用いて走行面上の段差を超えて走行するときの動作について説明する。
図５（ａ）〜（ｅ）は、段差走行補助装置４０を用いて電動車椅子１が走行面５０の段差５１を昇って走行するときの動作を示す説明図である。
なお、図５（ａ）〜（ｅ）では、各部材の左右区別のための符号Ａ，Ｂは省略してある。

まず、電動車椅子１が下段走行面５０ａを走行してきて段差５１の手前に到達したら、搭乗者は、例えばスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの第二リンク部４４ｂを手で把持するなどして、第一ジョイント部４３ａを図中反時計回り方向へ回動させ、第二リンク部４４ｂに保持されているスロープ板４１Ａ，４１Ｂを図５（ａ）中の矢印方向に移動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの位置が、上述した退避位置から、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが駆動輪１０Ａ，１０Ｂよりも先に段差５１に接触する使用位置へと切り替えられる。

図５（ｂ）のように、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの先端部が段差５１の上段走行面５０ｂに載り、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの後端部が段差５１の下段走行面５０ａに載ることで、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡された状態になる。このとき、本実施形態１では、図２に示すように、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが駆動輪１０Ａ，１０Ｂの外周面に対向する経路を移動するように、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂに支持されている。そのため、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの位置が退避位置から使用位置へ切り替わるまでスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂを回動させるだけで、スロープ板４１Ａ，４１Ｂは、駆動輪１０Ａ，１０Ｂの走行経路上の位置で段差５１に掛け渡された状態になる。したがって、スロープ板４１Ａ，４１Ｂをスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの回動軸方向へ移動させる動作が必要ないので、その動作を実現するための構成が不要であり、簡易な構成を実現できる。

この状態で、座椅子に座っている搭乗者が前方へ重心を移動させてホームポジションよりも座椅子を前方へ傾斜させると、倒立状態を維持するために電動車椅子１を前方へ移動させる方向に両駆動モータ１３Ａ，１３Ｂを回転駆動させる駆動指令が生成される。これにより、２つの駆動輪１０Ａ，１０Ｂが回転して、倒立状態を維持しながら、電動車椅子１が前方へ移動する。これにより、図５（ｃ）に示すように、段差５１に掛け渡されたスロープ板４１Ａ，４１Ｂの上に駆動輪１０Ａ，１０Ｂを接地させて、電動車椅子１がスロープ板４１Ａ，４１Ｂを登坂する。

ここで、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡されてから、そのスロープ板４１Ａ，４１Ｂを登坂して段差５１を超えるまでの間、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡された状態を維持する必要がある。そのためには、スロープ板４１Ａ，４１Ｂに対して電動車椅子１の本体（本体フレーム６等）が相対的に並進移動するように、すなわち、電動車椅子１の駆動輪１０Ａ，１０Ｂの車軸とスロープ板４１Ａ，４１Ｂとの距離を一定に維持したままスロープ板４１Ａ，４１Ｂに対して電動車椅子１の本体（本体フレーム６等）が相対移動するように、構成することが必要である。

本実施形態１によれば、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂに設けられるリンク機構によって、このような構成が実現されている。すなわち、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡されてから、そのスロープ板４１Ａ，４１Ｂを登坂して段差５１を超えるまでの間、各ジョイント部４３ａ，４３ｂ，４３ｃが回動することで、上述した構成が実現される。

図５（ｄ）に示すように、電動車椅子１が段差５１を超えて、駆動輪１０Ａ，１０Ｂが上段走行面５０ｂに着地すると、搭乗者は、例えばスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの第二リンク部４４ｂを手で持ち上げる。これにより、第一ジョイント部４３ａが図中反時計回り方向へ回動して、第二リンク部４４ｂに保持されているスロープ板４１Ａ，４１Ｂが図５（ｄ）中の矢印方向に移動する。

その後、第二リンク部４４ｂが支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａの下側に当接すると、第二リンク部４４ｂにより先端部４５ａが押し上げられ、先端部４５ａが蝶番４５ｃを軸にして上側へ回動する。これにより、支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａを超える位置まで第二リンク部４４ｂを移動させることができる。支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａを超える位置まで第二リンク部４４ｂを移動させたら、先端部４５ａは渦巻きバネの付勢力と自重によって基部４５ｂの延長線上に延びる基本姿勢まで戻る。そして、搭乗者が第二リンク部４４ｂを支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂの先端部４５ａの上に下ろすと、図５（ｅ）に示すように、支持ストッパー４５Ａ，４５Ｂによって第二リンク部４４ｂが下支えされ、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが退避位置に保持される。

図６（ａ）〜（ｅ）は、段差走行補助装置４０を用いて電動車椅子１が走行面５０の段差５１を降りて走行するときの動作を示す説明図である。
なお、図６（ａ）〜（ｅ）では、各部材の左右区別のための符号Ａ，Ｂは省略してある。

まず、電動車椅子１が上段走行面５０ｂを走行してきて段差５１の手前に到達したら、搭乗者は、例えばスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの第二リンク部４４ｂを手で把持するなどして、第一ジョイント部４３ａを図中反時計回り方向へ回動させ、第二リンク部４４ｂに保持されているスロープ板４１Ａ，４１Ｂを図６（ａ）中の矢印方向に移動させる。これにより、図６（ｂ）に示すように、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの位置が、上述した退避位置から、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが駆動輪１０Ａ，１０Ｂよりも先に段差５１に接触する使用位置へと切り替えられる。

図６（ｂ）のように、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの先端部が段差５１の下段走行面５０ａに載り、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの後端部が段差５１の上段走行面５０ｂに載ることで、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡された状態になる。この状態で、座椅子に座っている搭乗者が前方へ重心を移動させてホームポジションよりも座椅子を前方へ傾斜させると、２つの駆動輪１０Ａ，１０Ｂが回転して、倒立状態を維持しながら、電動車椅子１が前方へ移動する。これにより、図６（ｃ）に示すように、段差５１に掛け渡されたスロープ板４１Ａ，４１Ｂの上に駆動輪１０Ａ，１０Ｂを接地させて、電動車椅子１がスロープ板４１Ａ，４１Ｂを降坂する。

ここで、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡されてから、そのスロープ板４１Ａ，４１Ｂを降坂して段差５１を超えるまでの間、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂに設けられるリンク機構によって、登坂の場合と同様に、スロープ板４１Ａ，４１Ｂが段差５１に掛け渡された状態が維持される。

図６（ｄ）に示すように、電動車椅子１が段差５１を超えて、駆動輪１０Ａ，１０Ｂが下段走行面５０ａに着地すると、搭乗者は、例えばスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの第二リンク部４４ｂを手で持ち上げ、登坂の場合と同様にして、図６（ｅ）に示すように、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを退避位置に保持させる。

図５に示した登坂の場合も、図６に示した降坂の場合も、第二リンク部４４ｂに保持されているスロープ板４１Ａ，４１Ｂを図５（ａ）や図６（ａ）中の矢印方向に移動させ、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを段差５１に掛け渡す際、スロープ板４１Ａ，４１Ｂの自重等によってスロープ板４１Ａ，４１Ｂが勢いよく落下するおそれがある。そのため、各ジョイント部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、特に第一ジョイント部４３ａや第三ジョイント部４３ｃに、退避位置から使用位置へスロープ板４１Ａ，４１Ｂが移動する回動時にダンパー機能を発揮するダンパー部材を配置するのが好ましい。このようなダンパー部材を配置することで、スロープ板４１Ａ，４１Ｂを段差５１に掛け渡す際、搭乗者が手を離してもスロープ板４１Ａ，４１Ｂをゆっくりと段差５１に着地させることができる。

本実施形態１においては、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂの回動が電動車椅子１の搭乗者の手作業によって動作する例であるが、電動モータ等の駆動源を用いてスロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂを回動させるようにしてもよい。この場合、例えば肘置き４に操作レバー等の操作部材を設け、その操作部材に対する搭乗者の指示操作に応じて駆動源を駆動し、スロープ支持機構４２Ａ，４２Ｂを回動させるようにしてもよい。

また、本実施形態１においては、電動車椅子１の駆動輪１０Ａ，１０Ｂをスロープ板４１Ａ，４１Ｂに接地させて登坂又は降坂する例であるが、駆動輪１０Ａ，１０Ｂとは別に設けた駆動部材をスロープ部材上に載せて登坂又は降坂する構成であってもよい。この場合、その駆動部材には電動車椅子１の車輪として機能するための制限がないので、その駆動部材の配置、材質、形状などの自由度が高まる。その結果、例えば、スロープ部材上にラックを設け、駆動部材としてラックに噛み合う歯を持ったピニオンを用いるなどして、スロープ部材の登坂時や降坂時のスリップが抑制されて安定して段差５１を超えることが可能な構成を採用することができる。

また、本実施形態１においては、電動車椅子１が段差５１を超えるときの段差走行補助装置４０の例であるが、段差走行補助装置４０を適用可能な車輪走行体は電動車椅子１に限られない。例えば、非電動式の一般的な車椅子（搭乗者や補助者の人力で走行する車椅子）にも同様に適用可能である。また、車輪だけでは段差を超えることに多少の支障がある車輪走行体であれば、車椅子に限らず、車輪走行体の種類を問わずに適用可能である。

〔実施形態２〕
次に、本発明を、倉庫等において荷物を載せて運ぶための車輪走行体である台車に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
図７は、本実施形態２に係る台車１０１を模式的に示した斜視図である。
この台車１０１は、４つの車輪１１０Ａ〜１１０Ｄを走行面に接地させて、作業者が取手部１０２を把持して押すことにより、走行面上を走行することができる。なお、本実施形態２では、人力で走行させる台車１０１の例であるが、電動モータ等の駆動源の駆動力で車輪１１０Ａ〜１１０Ｄを駆動して走行する台車であってもよい。この場合、その台車は、コンピュータ制御により自動走行するものであってもよい。

本実施形態２の台車１０１には、４つの車輪１１０Ａ〜１１０Ｄに対応して、走行面上の段差に接触させて掛け渡されるスロープ部材としての板状の４つのスロープ板１４１Ａ〜１４１Ｄが設けられている。これらのスロープ板１４１Ａ〜１４１Ｄは、上述した実施形態１と同様のスロープ支持機構１４２Ａ〜１４２Ｄによってそれぞれ支持されている。本実施形態２のスロープ支持機構１４２Ａ〜１４２Ｄも、上述した実施形態１と同様の動作をするため、その説明は省略する。なお、スロープ支持機構１４２Ａ〜１４２Ｄの回動は作業者の手作業によって動作するものであってもよいが、本実施形態２では、取手部１０２に設置されている操作部１０３の操作に応じて駆動源を駆動し、スロープ支持機構１４２Ａ〜１４２Ｄを回動させる構成となっている。

１ 電動車椅子
２ 座面シート
３ 背もたれ
４ 肘置き
５ フットステップ
６ 本体フレーム
１０Ａ，１０Ｂ 駆動輪
１１ ハンドリム
１２Ａ，１２Ｂ モータケース
１３Ａ，１３Ｂ 駆動モータ
２０ コントローラ
３０ クッション
４０ 段差走行補助装置
４１Ａ，４１Ｂ，１４１Ａ〜１４１Ｄ スロープ板
４２Ａ，４２Ｂ，１４２Ａ〜１４２Ｄ スロープ支持機構
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ ジョイント部
４４ａ，４４ｂ リンク部
４５Ａ，４５Ｂ 支持ストッパー
４５ａ 先端部
４５ｂ 基部
４５ｃ 蝶番
４６ 支柱
４９ 取付部
５０ 走行面
５０ａ 下段走行面
５０ｂ 上段走行面
５１ 段差
１０１ 台車
１０２ 取手部
１０３ 操作部
１１０Ａ〜１１０Ｄ 車輪

Claims (9)

1. 走行面上の段差に接触させて掛け渡したスロープ部材を用いることにより該段差を超えて走行可能な車輪走行体において、
   前記スロープ部材を支持するとともに、所定の回動軸に対して回動可能に支持されたスロープ支持機構を有し、
   前記スロープ支持機構は、前記回動によって、前記スロープ部材の位置が前記車輪よりも先に段差に接触する使用位置と前記車輪の方が先に前記段差に接触する退避位置との間で切り替わり、かつ、前記使用位置に位置する前記スロープ部材が前記段差に接触して掛け渡されてから、該スロープ部材を用いて該段差を超えるまでの間、前記回動によって、該スロープ部材が該段差に掛け渡された状態が維持されるように、構成されていることを特徴とする車輪走行体。
2. 請求項１に記載の車輪走行体において、
   前記スロープ支持機構は、前記回動軸に回動可能に接続される第一ジョイント部と、該回動軸と平行な回動軸に対して前記スロープ部材を回動可能に保持する第二ジョイント部との間に、該回動軸と平行な回動軸に対して回動可能な第三ジョイント部を該少なくとも１つ備えたリンク機構を含むことを特徴とする車輪走行体。
3. 請求項１又は２に記載の車輪走行体において、
   前記段差に掛け渡されたスロープ部材上に前記車輪を接地させて走行することで該段差を超えるように構成されていることを特徴とする車輪走行体。
4. 請求項３に記載の車輪走行体において、
   前記スロープ支持機構は、前記回動によって、前記スロープ部材が前記車輪の外周面に対向する経路を移動するように構成されていることを特徴とする車輪走行体。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車輪走行体において、
   前記退避位置は、前記スロープ部材が前記車輪の回転軸よりも後方に位置する位置であることを特徴とする車輪走行体。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車輪走行体において、
   前記スロープ部材を前記退避位置に保持するスロープ保持手段を有することを特徴とする車輪走行体。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車輪走行体において、
   前記スロープ支持機構は、前記退避位置から前記使用位置へ前記スロープ部材が移動するときの回動時にダンパー機能を発揮するダンパー部材を含むことを特徴とする車輪走行体。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車輪走行体において、
   当該車輪走行体は、車椅子であることを特徴とする車輪走行体。
9. 走行面上を車輪で走行する車輪走行体に取り付けられ、該走行面上の段差に接触させて掛け渡したスロープ部材を用いることにより該段差を超えて走行可能にする段差走行補助装置であって、
   当該段差走行補助装置を前記車輪走行体に取り付けるための取付部と、
   前記スロープ部材を支持するとともに、所定の回動軸に対して回動可能に支持されたスロープ支持機構とを有し、
   前記スロープ支持機構は、前記回動によって、前記スロープ部材の位置が前記車輪よりも先に段差に接触する使用位置と前記車輪の方が先に前記段差に接触する退避位置との間で切り替わり、かつ、前記使用位置に位置する前記スロープ部材が前記段差に接触して掛け渡されてから、該スロープ部材を用いて該段差を超えるまでの間、前記回動によって、該スロープ部材が該段差に掛け渡された状態が維持されるように、構成されていることを特徴とする段差走行補助装置。

Images