JP3800400B2 - 車椅子の座面や荷台を水平に保って平地走行並びに階段昇降が可能な運搬車とその走行方法 - Google Patents

Description

【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は、クローラなど長尺な車輪体を備え平地走行並びに階段の昇降を行う車椅子や荷台を持つ運搬車に関するものである。
【０００２】
［従来の技術］
クローラなど長尺な車輪体を備えた平地走行並びに階段昇降を行う車椅子や荷台を持つ運搬車では、例えば特開平７−４０８６５号公報などに開示されているように、その座面や荷台が車体に固定されており、階段の昇降時に車体および座面や荷台が階段の傾斜に合わせ傾く。
またクローラによる平地走行で方向転換を行うとき、クローラベルトと地面との摩擦に打ち勝つ力を加えて左右クローラを反転させるなど、左右クローラの走行速度に差をつけ方向転換を達成している。
また平地走行ではクローラベルトが直接地面に接しているか、あるいは上記公報に開示のように車体より突出させる平地走行用専用の車輪によっている。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来技術で階段昇降時に発生する車椅子の座面や荷台の傾斜は、運搬物の重心移動を発生させ、運搬物を落下させる方向に働くため、搭載物落下の危険や搭乗者落下の恐怖を招くという問題があった。
【０００４】
また平地走行で方向転換を行うとき、左右のクローラを反転させるなど、走行速度に差をつけて行うことで、クローラベルトと地面との間で大きな摩擦が発生し、回転半径が大きくなり易く、所定の回転半径や回転中心が得がたく、さらにクローラベルトと地面との摩擦により必要動力も大きくなるという問題があった。
また平地走行専用車輪を車体から突出させ駆動装置と方向転換装置をもたせることは、クローラ駆動装置との重複など機構を複雑にするという問題があった。
【０００５】
またクローラによる平地走行ではクローラベルトが直接地面に接するが、クローラベルトには空気チューブなどの緩衝材を備えることは難しく乗り心地を悪くしているという問題があった。
【０００６】
本発明は、クローラなど長尺な車輪体を持ち平地や階段を自在に走行する椅子や荷台を備えた運搬車において、上記課題を解決して、階段の昇降時には、階段の傾斜に係らず、座面や荷台を常に水平または水平に近い状態に保ち、平地走行時には自在な方向転換や、通常の車輪をもった運搬車と同様な乗り心地を得る運搬車の構造と走行方法を提供するものである。
【０００７】
［課題を解決するための手段］
椅子の座面や荷台を水平に保つ手段としての、クローラなど長尺な車輪体を持ち平地や階段を自在に走行する椅子や荷台を備えた運搬車は、図１の３、４、５に示す平行リンクを図１の１に示す前車輪体と図１の２に示す後車輪体とを繋ぐフレームとし、図１の１３に示す平行リンクロック機構を備え、車輪体とフレームの結合部を、図１の３，５に示す平行リンクの縦部材とし、車輪体の平行リンクの縦部材との結合位置を、車輪体が角度をもって接地するとき車輪体の長手方向両端の中央より接地端輪に近い個所である結合位置とし、図１の９に示す椅子の座面や荷台の結合を図１の８に示す平行リンクの縦部材とした構造を備えたものである。
平地走行時の走行は、平行リンクを直角四辺形の状態でロックし、更に平行リンクの縦部材に結合されている前車輪体および後車輪体を同じ角度で固定するものである。
【０００８】
さらに上昇階段から平地へ移行する時点で椅子の座面や荷台を水平に保つ手段としての上記運搬車は、前車輪体に図１の１２に示す補助車輪体を備え、平行リンクのロックを外した状態で前車輪体が角度をもって接地するとき、前車輪体からその補助輪を図３の１２−１に示す支持アームの移動で離反させ、車輪体の平行リンク縦部材結合位置に対して車輪体の接地点と反対側に接地させ、接地面からの反力では補助輪支持アームを逆戻りさせない図３の１２−３に示す一方向クラッチを備え、さらに図３の１２−４に示す一方向クラッチを解除するタッチセンサである一方向クラッチ解除レバーを備えたものである。
【０００９】
平地走行時に自在な方向転換を得る手段として、運搬車は上記構造に加え、図２の１，２に示す車輪体と図２の３，５に示す平行リンクの縦部材の結合部に図２の６−１に示す直角に交わる二つの回転軸を持つ結合部材を配し、図２の６−４に示す第二の軸を車輪体に結合し、図２の６−２に示す第一の軸を平行リンクの縦部材に固定された図２の６−３に示す軸受けに結合した構造を付加したものであり、図２の１０，１１に示す車輪と第二の軸との間でキャスターを構成し、第一の軸を能動的に回転させることで方向転換を得るものである。
【００１０】
階段上昇時に椅子の座面や荷台を水平に保つ手段として、上記運搬車において、その階段上昇方法は、上記の平地走行状態で前進し、図４の（ａ）に示すように、運搬車の前車輪体が階段にほぼ接した時点で、平行リンクをロックした状態のまま、前車輪体と平行リンクの縦部材との角度を変更して階段の角度に合わせ固定し、さらに図３の１２−１に示す補助輪支持アームの留め金（図示なし）を外し、補助輪支持アーム１２−１と一方向クラッチ解除レバー１２−４を前車輪体から押しバネ（図示なし）等で離反させ、図４の（ｂ）に示すように、前進して前車輪体全体が階段に接したとき、平行リンクのロックを外し、図４の（ｃ）に示すように補助輪は一方向クラッチ解除レバーの働きで前車輪体に収納された状態で階段上昇を開始し、図４の（ｄ）に示すように、後車輪体が階段に接した後、平行リンクのロックを外した状態のまま、又はロックして上昇を続け、図４の（ｅ）に示すように、前車輪体の平行リンク縦部材との支持点が階段の最上部で平地への移行点に達したとき、前車輪体から図１の１２に示す補助車輪体を押しバネ等で自動的に離反させ同時に平行リンクのロックを外して上昇を続け、図４の（ｆ）に示すように前車輪体の移動にあわせ、前車輪体の対平地角度を保持する位置に補助輪を保持し、更に前進し図４の（ｇ）に示すように、後車輪体全体が平地に達したとき、平行リンクをロックして前進し、次いで補助輪を前車輪体に収納して、平地走行に移るものである。
【００１１】
階段下降時に椅子の座面や荷台を水平に保つ手段として、上記運搬車において、その階段下降方法は、図５の（ａ）に示すように運搬車の前車輪体が下降階段に接近した時点で、平行リンクをロックした状態のまま前車輪体並びに後車輪体の接地端を、車輪体と平行リンク縦部材との支持点より前方（進行方向）に移動させ、前車輪体並びに後車輪体と平行リンク縦部材との角度を下降階段の角度に合わせて固定し、図５の（ｂ）に示すように、更に前進して前車輪体の先端が下降階段の最初の段端に達したとき、後車輪体と平行リンク縦部材との角度を９０度として固定して、次いで下降を開始し前車輪体と平行リンク縦部材の支持点が下降階段の最初の段端に達したとき、平行リンクのロックを外し、図５の（ｃ）に示すように、下降を続行して後車輪体と平行リンク縦部材の支持点が下降階段の最初の段端に達したとき、前車輪体と同様に後車輪体と平行リンク縦部材との角度を階段に合わせて固定し、更にその時点で平行リンクのロックを外した状態のまま、又はロックした状態で図５の（ｄ）に示すように下降を続け、図５の（ｅ）に示すように、前車輪体の先端が平地に達したとき、平行リンクのロックを外し前進し、更に前進して図５の（ｆ）に示すように、後車輪体の先端が平地に達したとき、平行リンクをロックし前進し、次いで平地走行に移るものである。
【００１２】
平地走行で乗り心地を改善する手段として、前輪と後輪がクローラである運搬車は、図２の１０，１１に示すように、クローラベルト支持体に車軸をもち、クローラベルト直線部の延長線２本の間に収まり、クローラが角度をもって接地するとき、クローラベルトの接地を妨げる位置に、タイヤなど衝撃を吸収する緩衝材を付帯した平地走行用車輪を備えたものである。
【００１３】
［作用の説明］
上記［課題を解決するための手段］に記載の運搬車が平地から階段および階段から平地に移行する時点で、平行リンクのロックを外した状態で椅子の座面や荷台を水平に保つための各部の作用を説明する。
図４（ｂ）に示す階段上昇開始時の拡大図を図６に示す。荷の荷重Ｗが均等に前車輪体と後車輪体に配分される事例では、車輪体と平行リンクの縦部材との角度が階段の傾斜に合わせ固定されていても、上昇のため平行リンクのロックを外すと、後車輪体と平行リンクの縦部材との結合点と後車輪体の接地点とのオフセットで、平行リンクを前へ倒す方向のモーメント１／２Ｗ（Ａ）ｃｏｓ（階段上昇角度）が発生する。そのモーメントは前車輪体の後端の接地点を地面より離反させる力となる。しかし図６に示すＢ寸法をＡ寸法より大きくすることで、上記の倒す方向のモーメントに抗し（Ｂ）ｃｏｓ（階段上昇角度）が働くため、平行リンクを倒す現象は発生せず座面や荷台を水平に保つ。
【００１４】
図４（ｅ）に示す階段上段から平地移行時の拡大図を図７に示す。荷の加重配分が上記の事例では、前車輪体と平行リンクの縦部材との結合点が階段最上段の頂部（平地の開始点）に達した以降、平行リンクを前へ倒すモーメントが発生するが、図７に示すＢ寸法をＡ寸法より大きくすることで、上記説明と同様に平行リンクを倒す現象は発生しない。さらに前進して階段最上段の頂部（平地の開始点）と後車輪体の平行リンク縦部材との支持点の距離ＥがＡ寸法より減少すると平行リンクを前へ倒す現象が発生するが、それ以前に補助輪を接地させ固定させれば倒れを防止しすることができる。さらに（Ａ）ｃｏｓ（階段上昇角度）より大きいＣ寸法の位置へ補助輪を接地させれば、後車輪体の全体が平地に達しても平行リンクの倒れは発生しない。
【００１５】
図５（ｂ）に示す平地から階段下降移行時の拡大図を図８に示す。荷の加重配分が上記の事例では、前車輪体と平行リンク縦部材との結合点が平地から階段への移行点に達した以降、図８に示すＤ寸法が後車輪体のＡ寸法を超えない範囲では平行リンクを前へ倒す現象は発生しない。前進してＤ寸法がＡ寸法を超える以前に前車輪体の前端部が次の階段頂部に接すれば、平行リンクを前へ倒すモーメントは発生せず座面や荷台を水平に保って下降を続けることができる。
【００１６】
図５（ｅ）に示す下降階段から平地移行時の拡大図を図９に示す。荷の加重配分が上記の事例では、前車輪体が平地に接した以降、前車輪体の接地点と平行リンク縦部材との結合点のオフセットにより平行リンクを後ろへ倒すモーメント１／２Ｗ（Ａ）ｃｏｓ（階段下降角度）が発生するが、後車輪体のＢ寸法を前車輪体のＡ寸法より大きくすることで平行リンクを倒す現象は発生せず、後車輪体の先端が平地に接するまで座面や荷台を水平に保って下降する。
【００１７】
［発明の実施の形態］
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
運搬車の車体フレームは図１の３，４，５，８の各部材で平行リンクを構成し１３のロック、アンロック機構を平行リンクのピンジョイントの一つに取り付ける。
ロック、アンロックは平行リンクの縦部材と横部材を繋ぐ非平行部材を加えることでも達成できる。（図示なし）
その車体フレームを図１の８に示す縦部材を介し９の荷台の左右に一対（二個）配し、二個の前車輪体と二個の後車輪体の取り付け可能な、左右同時に動く平行リンクとする。
【００１８】
車輪体と平行リンク縦部材との結合位置は、図６に示すＢ寸法をＡ寸法より大きくなるようにし、Ａ寸法を昇降しようとする階段一段分の頂部間直線距離の１／２から１の間で決め、各走行モードで安定した走行を達成する。
【００１９】
クローラなど長尺な車輪体１，２は、図２に示すように結合部材６−１の第一の軸６−４に結合する。第一の軸は結合部材６−１に固定されたモーターのウオーム６−６で駆動されるギヤー６−５に結合されている。
車輪体１，２はモーターの駆動で任意の角度に設定でき、また車輪体の接地点からの反力ではその角度は変化しない。
また結合部材６−１は第二の軸６−２により、平行リンクの縦部材３、４に取り付けられた軸受６−３に結合される。
【００２０】
クローラなど長尺な車輪体の支持フレームに、図２に示す１０−１のモーターの駆動で平地走行用車輪の周速とクローラベルトの走行速度を同一にするギヤーボックス１０−２を介して、タイヤ付平地走行用車輪１０、１１を取り付ける。
前面からみて平地走行用車輪１０、１１の円周上の接地線と結合部材の第二の軸の中心線が同一面にあるよう配置することで、車輪体が平行リンク縦部材と角度をもって固定するときキャスターを構成する。これは平地走行時に走行方向を安定させると同時に、第二の軸６−２を能動的にコントロールする（例えば第二の軸６−２にハンドルをつける）ことで方向転換を行う。
【００２１】
図３に示す補助輪１２−２はアーム１２−１の先端に取り付けられており留め金（図示なし）を外せば押しバネ等（図示なし）で車輪体から離反させる。アームの取り付け部に一方向クラッチ１２−３を備え、アームを車輪体から離反させる方向の動きを自在とし、アームに取り付けた一方向クラッチ解除レバー１２−４を押すことで一方向クラッチを解除し、外力で車輪体に収納する方向の動きを可能とする。補助輪を離反させる位置は、前車輪体の対地角度を上昇階段角度に合わせたとき、図７に示すＣ寸法を（Ａ）ｃｏｓ（階段上昇角度）より大きくなる位置とする。
【００２２】
［発明の効果］
本発明の運搬車は、クローラなど長尺な前後の車輪体をロック、アンロック可能な平行リンクで支え、車輪体を角度をもって接地させ、その接地端に通常の車輪を備えることと、車輪体の支持軸と車輪の接地点とのオフセットでキャスターを構成することで、平地走行は通常の車輪を持つ運搬車と同様な乗り心地や方向転換性を得ることができ、その回転半径は４輪とも方向転換できるので最小の場合車体の中心で回転できる。階段の昇降では、車輪体の角度を階段の角度に合わせることと、平行リンクのロック、アンロックの単純な操作で機械的に安定した車椅子の座面や荷台の水平を得ることができ、平地、階段の移行部分でも常に水平を保ち、衝撃的な変化のない安定した走行ができる。
【００２３】
平地走行から階段昇降さらに平地走行を、平地走行中に車輪体の角度を階段の角度に合わせることで、連続して行うことができる。
また車輪体の角度を階段の角度にして平地走行を行うことは可能で、この走行方法では座面や荷台に傾きを容認して階段一段程度の段差を乗り越えることができる。
【００２４】
平地走行時クローラの平行部が直接接地する場合に比較し、通常の車輪が接地して走行する本発明の運搬車に必要な走行動力は小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運搬車の各部材構成を示す構成図
【図２】本発明の運搬車の車輪体と平行リンク結合部詳細図と斜視図
【図３】本発明の運搬車の補助輪詳細図
【図４】本発明の運搬車による階段上昇各ステップの側面の概念図
【図５】本発明の運搬車による階段下降各ステップの側面の概念図
【図６】本発明の運搬車が階段上昇を開始するときの車輪体結合位置の寸法関係を示す説明図
【図７】本発明の運搬車が階段の最上段から平地に移行するときの車輪体結合位置の寸法関係を示す説明図
【図８】本発明の運搬車が階段下降を開始するときの車輪体結合位置の寸法関係を示す説明図
【図９】本発明の運搬車が下降階段の最下段から平地に移行するときの車輪体結合位置の寸法関係を示す説明図
【符号の説明】
１ クローラなど長尺な前車輪体
２ クローラなど長尺な後車輪体
３ 平行リンク前縦部材
４ 平行リンク横部材
５ 平行リンク後縦部材
６ 前車輪体と平行リンク前縦部材との結合部材
６−１ 車輪体と平行リンク縦部材との結合部材
６−２第一の軸
６−３第一の軸用軸受
６−４第二の軸
６−５ ウオーム・ギヤーのギヤー部
６−６ ウオーム・ギヤーのウオーム部
６−７ ウオーム・ギヤー駆動モーター
７ 後車輪体と平行リンク後縦部材との結合部材
８ 座椅子または荷台を結合する平行リンク縦部材
９ 座椅子または荷台
１０ 前部の平地走行用車輪
１０−１ 平地走行用車輪駆動モーター
１０−２ ギヤーボックス
１１ 後部の平地走行用車輪
１２ 補助車輪体
１２−１ 補助輪支持アーム
１２−２ 補助輪
１２−３ 一方向クラッチ
１２−４ 一方向クラッチ解除レバー
１３ 平行リンクのロック、アンロック機構

Claims (5)

1. 前輪と後輪がクローラなど長尺な車輪体である運搬車であって、前輪と後輪がロック、アンロック自在な平行クランク機構のリンク装置（以降、平行リンクと記述する）の前縦部材と後縦部材に結合され、中間の縦部材に車椅子や荷台が固定され、車輪体の平行リンク縦部材との結合位置が、車輪体が角度をもって接地するとき車輪体の長手方向両端の中央より接地端輪に近い個所であることを特徴とする運搬車。
2. 請求項１に記載の運搬車であって、前輪となるクローラなど長尺な車輪体に該当する前車輪体に、前車輪体が角度をもって接地するとき、前車輪体と平行リンク縦部材との結合位置に対して前車輪体の接地点と反対側に接地する補助輪を備え、補助輪が接地面からの反力で移動しない一方向クラッチとそれを解除するタッチセンサを備えた前車輪体を特徴とする運搬車。
3. 請求項１に記載の運搬車であって、前輪と後輪がクローラなど長尺な車輪体である運搬車であって、車輪体と車体フレームとの結合は、直交する二つの回転軸を持つ結合部材を介して結合されており、第一の回転軸は車体フレームの縦部材と平行な軸で車体フレームに結合され、第２の回転軸は車輪体の進行方向と直角な軸で車輪体と結合され、車体フレームと車輪体とを第２の軸の回転で任意の角度に変化させ固定できることを特徴とする運搬車。
4. 請求項１に記載の運搬車であって、前輪と後輪がクローラである運搬車であって、クローラ支持体に車軸をもち、クローラ直線部の延長線２本の間に収まり、クローラが角度をもって接地するとき、クローラベルトの接地を妨げる位置に、平地走行用車輪を配置したクローラ車輪体を特徴とする運搬車。
5. 請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の運搬車であって、
   （い）平地走行モード
   車体フレームである平行リンクを直角四辺形の状態でロックし、前車輪体、後車輪体とも平行リンク縦部材との結合点から遠い端を引き上げ、短い端を接地端とし結合点より後方に接地させる。車輪体の接地点と平行リンクの縦部材と平行な回転軸との間でキャスターを構成する平地走行モード。
   （ろ）階段上昇モード
   平地走行モードで走行し前車輪体が階段に接した時点で、平行リンクをロックした状態で、前車輪体と平行リンク縦部材との角度を変更して階段の角度に合わせ固定する。前進して前車輪体全体が階段に接したとき、平行リンクのロックを外し、階段上昇を開始する。後車輪体全体が階段に接したとき、平行リンクのロックを外したまま、またはロックして階段上昇を続ける。前車輪体の平行リンク縦部材との支持点が階段の最上部で平地への移行点に達したとき、前車輪体から補助輪を離反させ、前車輪体の移動にあわせ、前車輪体の対平地角度を保持する位置に補助輪を保持する。前車輪体の直線部分が階段の最上部（平地への移行端）を離れたとき、平行リンクのロックを外し、更に前進し後車輪体の直線部分が階段の最上部（平地への移行端）を離れたあと後車輪体全体が平地に達したとき、平行リンクをロックし前進する。次いで平地走行モードにして平地走行に移る階段上昇モード。
   （は）階段下降モード
   平地走行モードで下降階段に接近した時点で、平行リンクをロックした状態で前車輪体並びに後車輪体の接地端を、車輪体と平行リンク縦部材との支持点より前方（進行方向）に移動させ、前車輪体並びに後車輪体と平行リンク縦部材との角度を下降階段の角度に合わせて固定する。更に前進して前車輪体の先端が下降階段の最初の段端に達したとき、後車輪体と平行リンク縦部材との角度を９０度として固定する。次いで下降を開始し前車輪体と平行リンク縦部材との支持点が下降階段の最初の段端に達したとき、平行リンクのロックを外す。下降を続行して後車輪体と平行リンク縦部材との支持点が下降階段の最初の段端に達したとき、前車輪体と同様に後車輪体と平行リンク縦部材との角度を階段に合わせて固定し、更にその時点でロックを外したまま、または平行リンクをロックして、下降を続ける。前車輪体の先端が平地に達したとき、平行リンクのロックを外し前進する。後車輪体の先端が平地に達したとき、平行リンクをロックし前進し、次いで平地走行モードにして平地走行に移る階段下降モード。
   以上の（い）、（ろ）、（は）の各モードを取り得る運搬車走行方法

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