JP2019217026A - ホイール、駆動輪、及び、車椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】破損が生じにくいホイールを提供する。【解決手段】ホイール６ａのディスク６２は、繊維強化材料で形成されたスキン６２ａと、緩衝部材６２ｂとを備える。緩衝部材６２ｂは、衝撃吸収材料で形成され、スキン６２ａに隣接して配置された緩衝部６２ｂ１と、繊維強化材料で形成され、緩衝部６２ｂ１に隣接して配置された形状保持部６２ｂ２とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ホイールに関し、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の駆動輪のホイールに関する。

従来、車椅子や自転車等に使用されるホイールとしては、タイヤが外嵌される環状のリムと、リムの軸線方向の一方側で、リムを覆うディスクとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４‐１８０９３４号公報

ところで、特許文献１に記載のようなホイールを競技用の車椅子に採用する場合、その車椅子の駆動輪を構成するホイールのディスクには、搭乗者が駆動力を伝達するためのハンドリムが取り付けられる。そのため、ディスクの表面には、搭乗者がハンドリムを掴む際に、その搭乗者の手が衝突することがある。そして、その衝突の際に加えられる衝撃によっては、ディスクに破損が生じるおそれがあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、破損が生じにくいホイール、駆動輪、及び、車椅子を提供することを目的とする。

本発明のホイールは、
タイヤが外嵌される環状のリムと、前記リムの軸線方向の一方側で前記リムを覆うディスクとを備えたホイールであって、
前記ディスクは、前記軸線方向の前記一方側から順に、繊維強化材料で形成され、前記ディスクの表皮を形成する表皮部材と、前記表皮部材に隣接して配置された緩衝部材とを備え、
前記緩衝部材は、前記軸線方向の前記一方側から順に、衝撃吸収材料で形成され、前記表皮部材に隣接して配置された緩衝部と、繊維強化材料で形成され、前記緩衝部に隣接して配置された形状保持部とを有していることを特徴とする。

このように、本発明のホイールでは、ディスクの表皮部材の軸線方向の他方側に、緩衝部材を備えている。そして、その緩衝部材は、表皮部材に隣接して配置された緩衝部と、緩衝部に隣接して配置された形状保持部とで構成されている。

これにより、ディスクの表皮部材に衝撃が加わった際には、その衝撃は、表皮部材に隣接している緩衝部によって受け止められる。このとき、その衝撃によって、緩衝部が大きく撓んでしまうと、表皮部材も緩衝部とともに撓んで、表皮部材に亀裂が入る等の破損が生じるおそれがある。しかし、このホイールでは、緩衝部の撓みは、緩衝部の表皮部材とは反対側に配置された形状保持部によって抑制される。

したがって、本発明のホイールによれば、ディスクの表皮部材に衝撃が加わった際に、その衝撃による影響は緩衝部材によって緩和されるので、表皮部材（ひいては、ディスクそのもの）に破損が生じにくい。

また、本発明のホイールにおいては、
前記ディスクよりも前記軸線方向の他方側で前記リムの内側に配置され、衝撃吸収材料で形成された板状部材を備えていることが好ましい。

このような板状部材を備えると、板状部材によっても衝撃が吸収されるようになるので、さらに破損を生じにくくすることができる。

また、本発明のホイールにおいては、板状部材を備える構成の場合、
前記板状部材は、衝撃吸収材料で形成された複数の板状部と、繊維強化材料で形成された前記板状部を連結する連結部とを有し、
前記緩衝部材の前記緩衝部は、一枚の板状の衝撃吸収部材によって形成されていることが好ましい。

板状部材は、緩衝部材に比べ、衝撃を吸収する部材としての役割が小さい。一方、板状部材は、ホイールの径方向の剛性を高める役割も有している。そこで、このように、緩衝部材の緩衝部を衝撃の吸収しやすい一枚の板状の緩衝部材で形成するとともに、板状部材に剛性の高い連結部を含ませると、叩きつけるような衝撃（すなわち、径方向及び周方向の衝撃）に対しての強度を向上させて破損を防止することができるだけでなく、径方向の剛性を向上させてホイールの歪み等の抑制することができる。

また、本発明のホイールにおいては、
前記ディスクは、前記軸線方向の前記一方側に、車椅子のハンドリムが取り付けられる取付部を備えていることが好ましい。

本発明のホイールのディスクは、種々様々な衝撃による破損を防止し得るものである。しかし、このホイールは、叩きつけるような衝撃に対して破損を防止する効果が特に高い。そこで、車椅子のハンドリムが取り付けられる側（すなわち、車椅子の搭乗者の手が衝突する可能性の高い側）に設けると、その破損を防止する効果を効果的に利用することができる。

本発明の駆動輪は、
上記いずれかのホイールと、前記ホイールに嵌合されたタイヤとで構成されていることを特徴とする。

本発明の車椅子は、
上記の駆動輪を備えていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る車椅子の側面図。 図１の車椅子の平面図。 図１の車椅子のフロントフォークの正面側からみた斜視図。 図１の車椅子のホイールの分解斜視図。 図４のホイールの板状部座の構成を示す説明図であり、図５Ａは板状部、図５Ｂは長桁、図５Ｃは板状部に長桁及び短桁を取り付けた状態を示す。 図４のホイールのディスクの断面図。

以下、図面を参照して、実施形態に係る車椅子Ｗの構成について説明する。車椅子Ｗは、トラックレースやマラソン等で用いられるものである。

まず、図１〜図３を参照して、車椅子Ｗの概略構成について説明する。

図１に示すように、車椅子Ｗは、ケージ１と、ケージ１の前方に延設された車体フレーム２と、車体フレーム２に設けられた操舵用のハンドル３と、車体フレーム２の前端部に配置された前輪４と、車体フレーム２の前端部に取り付けられ、ハンドル３が連結され、前輪４を保持するフロントフォーク５と、ケージ１の左右に取り付けられた一対の後輪６（駆動輪）と、後輪６のケージ１とは反対側に取り付けられたハンドリム７とを備えている。

図２に示すように、ケージ１は、上部が開放され、その内部には競技者（搭乗者）が着座する着座用シート１ａが配置されている。

ハンドル３は、車体フレーム２の先端部に枢支されたフロントフォーク５のコラム部５ａ（図３参照）の端部に接続されている。車椅子Ｗでは、ハンドル３を操作することにより、フロントフォーク５を介して前輪４の向きを変更して、車椅子Ｗ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。

後輪６は、ホイール６ａと、ホイール６ａに嵌合されたタイヤ６ｂとで構成されている。後輪６は、上方ほどケージ１側の中心側に近づくように傾斜した状態で、ケージ１に取り付けられている。

ハンドリム７は、後輪６と一体的に回転可能に固定されている。着座用シート１ａに着座した競技者は、ハンドリム７を介して駆動力を後輪６に伝達する。

図３に示すように、フロントフォーク５は、車体フレーム２の先端部に支持されるコラム部５ａと、コラム部５ａから二股状に前方に延びるフォーク部５ｂとを有している。フォーク部５ｂの先端部には、前輪４の車軸を支持する軸受孔５ｃが形成されている。

コラム部５ａは、円筒状に形成され、ベアリング（不図示）を介して車体フレーム２の前端部に枢支される。コラム部５ａの上端部にはハンドル３（図１参照）が固設されている。

次に、図４〜図６を参照して、車椅子Ｗの後輪６のホイール６ａについて説明する。

図４に示すように、ホイール６ａは、タイヤ６ｂ（図２参照）が外嵌される環状のリム６０と、リム６０の中央部に配置され、ケージ１から延びる車軸が結合されるハブ６１と、ケージ１とは反対側（リム６０の軸線方向の一方側）でリム６０とハブ６１との間を覆うディスク６２と、ケージ１側（リムの軸線方向の他方側）でリム６０とハブ６１との間を覆うカバー６３と、ディスク６２とカバー６３との間で周方向に等間隔に配置された固定部材６４と、リム６０の内側で、ディスク６２とカバー６３とに挟み込まれるように配置された板状部材６５とを備えている。

ハンドリム７は、ディスク６２の一方側に、ハンドリム７及びディスク６２を貫くネジ（不図示）を介して固定部材６４に固定されている。すなわち、固定部材６４とネジとによって、ハンドリム７を取り付けるための取付部が形成されている。

板状部材６５は、６つの扇形の板状部６５ａと、隣接する板状部６５ａ同士の間に配置された長桁６５ｂ（連結部）と、板状部６５ａの中心側から径方向外側に向かって取り付けられた短桁６５ｃとを有している。板状部６５ａは、硬質発泡材、合成樹脂、木材等の衝撃吸収材料で形成されている。長桁６５ｂ及び短桁６５ｃは、繊維強化プラスチック等の繊維強化材料で形成されている。

長桁６５ｂ及び短桁６５ｃを構成する繊維強化材料としては、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材料等が挙げられる。

図５Ａに示すように、板状部６５ａは、扇形の部材である。板状部６５ａの中心側の先端部は、ハブ６１（図４参照）の周面に対応する形に切り落とされている。板状部６５ａの厚さは、ハブ６１の周面に設けられた凹部に嵌合可能な厚さとなっている。板状部６５ａの略中心には、貫通孔６５ａ１が形成されている。この貫通孔６５ａ１には、固定部材６４（図４参照）が嵌合される。板状部６５ａの中心側の先端からは、径方向外側に向かって、切り込み６５ａ２が形成されている。

図５Ｂに示すように、長桁６５ｂは、凹型の断面形状を有する細長の桁である。長桁６５ｂの長さは、板状部６５ａの側縁６５ａ３（図５Ａ参照）の長さに対応している。長桁６５ｂの断面形状における幅は、板状部６５ａの側縁６５ａ３の厚さに対応している。そのため、図５Ｃに示すように、長桁６５ｂは、板状部６５ａの側縁６５ａ３に嵌合させることによって、板状部６５ａに対して固定される。

短桁６５ｃは、長桁６５ｂと同様に、凹型の断面形状を有する細長の桁である。短桁６５ｃの長さは、板状部６５ａの切り込み６５ａ２の長さに対応している。短桁６５ｃの断面形状における幅は、板状部６５ａの切り込み６５ａ２の厚さに対応している。そのため、短桁６５ｃは、板状部６５ａの切り込み６５ａ２に挿入されることによって、板状部６５ａに対して固定される。

板状部材６５は、長桁６５ｂ及び短桁６５ｃが取り付けられた板状部６５ａ（すなわち、図５Ｃに示す部材）を、ハブ６１を中心として６つ並べた状態で、接着剤を用いて接続することによって、又は、加熱処理を施して接続することによって、形成される。

図４に戻り、リム６０の内側に設けられた板状部材６５のリム６０の軸線方向の一方側（図４では、上方側）には、ディスク６２が配置される。

ディスク６２は、リム６０の軸線方向の一方側から順に、ディスクの表皮を形成するスキン６２ａ（表皮部材）と、スキン６２ａに隣接して配置された緩衝部材６２ｂとを備えている。ディスク６２の厚さは、板状部材６５の厚さの２５％以下となっている。また、ディスク６２には、固定部材６４に対応する位置に、ハンドリム７を固定するためのネジが挿通される挿通孔６２ｃが設けられている。

図６に示すように、緩衝部材６２ｂは、リム６０の軸線方向の一方側（図４では、上方側）から順に、スキン６２ａに隣接して配置された緩衝部６２ｂ１と、緩衝部６２ｂ１に隣接して配置された形状保持部６２ｂ２とを有している。

スキン６２ａ及び形状保持部６２ｂ２は、０．１ｍｍオーダーの円盤状の部材であり、繊維強化材料で形成されている。緩衝部６２ｂ１は、１ｍｍオーダーの一枚の板材からなる円盤状の部材であり、硬質発泡材、合成樹脂、木材等の衝撃吸収材料で形成されている。

なお、本発明における表皮部材及び緩衝部材の形状は、円盤状に限定されるものではない。例えば、ディスクの周縁部と中心部とを異なる構成とする場合には、衝撃を受けやすい部分（例えば、ハンドリムが取り付けられる部分）である周縁部のみを、本発明における表皮部材及び緩衝部材で構成してもよい。その場合には、表皮部材及び緩衝部材の形状は、円環状となる。また、表皮部材と環状部材とは、必ずしも同一の形状でなくてもよい。例えば、緩衝部材を円盤状とし、表皮部材を円環状としてもよい。

スキン６２ａ及び形状保持部６２ｂ２を構成する繊維強化材料としては、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材料等が挙げられる。

このように構成されているディスク６２では、ディスク６２のスキン６２ａに衝撃が加わった際には、その衝撃は、スキン６２ａに隣接している緩衝部６２ｂ１によって受け止められる。このとき、その衝撃によって、緩衝部６２ｂ１が大きく撓んでしまうと、スキン６２ａも緩衝部６２ｂ１とともに撓んで、スキン６２ａに亀裂が入る等の破損が生じるおそれがある。しかし、このホイール６ａでは、緩衝部６２ｂ１の撓みは、緩衝部６２ｂ１のスキン６２ａとは反対側に配置された形状保持部６２ｂ２によって抑制される。

したがって、このホイール６ａによれば、ディスク６２のスキン６２ａに衝撃が加わった際に、その衝撃による影響は緩衝部材６２ｂによって緩和されるので、スキン６２ａ（ひいては、ディスク６２そのもの）に破損が生じにくい。

また、ディスク６２の破損を防止するだけであれば、スキン６２ａを単純に厚くするという方法も考えらえる。しかし、そのように構成した場合には、一般に、繊維強化材料は重く、また、軽量の繊維強化材料は高コストであるので、ホイール６ａの重量の増加又は製造コストの大幅な上昇を招くおそれがある。

これに対し、上記のホイール６ａでは、緩衝部材６２ｂを繊維強化材料に比べ重量の軽い衝撃吸収部材で構成された緩衝部６２ｂ１と、スキン６２ａと同様の構成を有する形状保持部６２ｂ２とによって構成し、その緩衝部材６２ｂとスキン６２ａとによって、衝撃吸収のための構造を構成している。

そのように構成された構造は、単純に繊維強化材料を厚くした構造に比べ、衝撃に対する耐性に対して必要となる繊維強化材料の厚さが薄くなっているので、重量の増加及びコストの上昇を抑制しつつ、ディスク６２の破損を防止することができるようになっている。

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。

例えば、上記実施形態では、本発明に係るホイール６ａを、車椅子Ｗの駆動輪である後輪６に適用している。しかし、本発明のホイールは、車椅子の駆動輪のみに適用可能なものではなく、自転車等の他の乗り物の車輪にも適用可能なものである。

また、上記実施形態では、本発明のディスクを、後輪６のケージ１とは反対側に位置するディスク６２に適用している。これは、本発明のディスクは、叩きつけるような衝撃に対して破損を防止する効果が特に高いので、車椅子の搭乗者の手が衝突する可能性の高いケージ側とは反対側に設けると、その効果を効果的に利用することができるためである。

しかし、本発明のホイールは、そのような構成に限定されるものではなく、例えば、車椅子に適用する場合には、そのディスクをケージ側（すなわち、ハンドリムを取り付けるための取付部が設けられていない側）に配置してもよい。

また、上記実施形態では、リム６０の内側に、複数の板状部６５ａを用いて構成された板状部材６５が配置されている。また、ディスク６２を構成する緩衝部６２ｂ１としては、一枚の板材を用いている。これは、板状部材６５によって、ディスク６２に対して叩きつけるような衝撃（すなわち、径方向及び周方向の衝撃）に対しての強度を向上させるだけでなく、ホイール６ａの径方向の剛性を高めるためである。

しかし、本発明のホイールは、このような構成に限定されるものではなく、ディスクに衝撃吸収のための構造を構成したものであればよい。例えば、板状部材でさらに衝撃を吸収しやすくするために、板状部材を一枚の板材で形成してもよい。また、ディスクのみで十分に衝撃を吸収できる場合には、板状部材を省略してもよい。また、ディスクを構成する緩衝部材として、複数の部材と桁とを組み合わせた部材を採用し、径方向の剛性を高めてもよい。

１…ケージ、１ａ…着座用シート、２…車体フレーム、３…ハンドル、４…前輪、５…フロントフォーク、５ａ…コラム部、５ｂ…フォーク部、５ｃ…軸受孔、６…後輪（駆動輪）、６ａ…ホイール、６ｂ…タイヤ、７…ハンドリム、６０…リム、６１…ハブ、６２…ディスク、６２ａ…スキン（表皮部材）、６２ｂ…緩衝部材、６２ｂ１…緩衝部、６２ｂ２…形状保持部、６２ｃ…挿通孔、６３…カバー、６４…固定部材（取付部）、６５…板状部材、６５ａ…板状部、６５ａ１…貫通孔、６５ａ２…切り込み、６５ａ３…側縁、６５ｂ…長桁（連結部）、６５ｃ…短桁、Ｗ…車椅子。

Claims (6)

1. タイヤが外嵌される環状のリムと、前記リムの軸線方向の一方側で前記リムを覆うディスクとを備えたホイールであって、
   前記ディスクは、前記軸線方向の前記一方側から順に、繊維強化材料で形成され、前記ディスクの表皮を形成する表皮部材と、前記表皮部材に隣接して配置された緩衝部材とを備え、
   前記緩衝部材は、前記軸線方向の前記一方側から順に、衝撃吸収材料で形成され、前記表皮部材に隣接して配置された緩衝部と、繊維強化材料で形成され、前記緩衝部に隣接して配置された形状保持部とを有していることを特徴とするホイール。
2. 請求項１に記載のホイールにおいて、
   前記ディスクよりも前記軸線方向の他方側で前記リムの内側に配置され、衝撃吸収材料で形成された板状部材を備えていることを特徴とするホイール。
3. 請求項２に記載のホイールにおいて、
   前記板状部材は、衝撃吸収材料で形成された複数の板状部と、繊維強化材料で形成された前記板状部を連結する連結部とを有し、
   前記緩衝部材の前記緩衝部は、一枚の板状の衝撃吸収部材によって形成されていることを特徴とするホイール。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のホイールにおいて、
   前記ディスクは、前記軸線方向の前記一方側に、車椅子のハンドリムが取り付けられる取付部を備えていることを特徴とするホイール。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のホイールと、前記ホイールに嵌合されたタイヤとで構成されていることを特徴とする駆動輪。
6. 請求項５の駆動輪を備えていることを特徴とする車椅子。