JP4370392B2

JP4370392B2 - Manual wheelchair

Info

Publication number: JP4370392B2
Application number: JP2002229387A
Authority: JP
Inventors: 宏一平田
Original assignee: National Maritime Research Institute
Current assignee: National Maritime Research Institute
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP2004065603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右の車輪を操作者が手動で駆動して前後進、旋回させる手動車いすに関する。特には、船舶上のような動揺環境下や、左右に傾斜した路面を走行する場合に、意図せぬ旋回力がかかることを防止できるよう改良を加えた手動車いすに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な手動車いすは、左右の後輪が各々独立して回転する。操作者は、左右の手で各々の車輪に駆動トルクを与えて、車いすを直進させたり、旋回させる。両輪に等しいトルクを与えると車いすは直進し、旋回したい方向と反対の側の後輪に優越したトルクを与えると、所望の方向へ旋回する。車いすの直進走行は、両後輪に駆動トルクを与えている状態（駆動走行）と、この駆動トルクによる慣性力で走行している状態（慣性走行）を繰り返す。駆動走行中は、操作者が左右後輪への駆動トルクや回転角度を任意に変えることができるため、直進走行や進路変更をしやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような手動車いすにおいては、前輪には全方向に回転自由なキャスタが使用されている。この手動車いすを、進行方向に対して左右に傾斜がある面に置くと、車いすは重力の影響によって谷側に傾き、キャスタは谷側へ向かう。それとともに、山側の後輪の回転角度が谷側の後輪の回転角度を上回り、操作者の意図に反して、車いす全体が谷側へ向かうように旋回する。慣性走行時には特に重力の影響を受けやすいため、このような路面を旋回しないように直進走行するには、駆動走行時に適切な操作で進路補正する必要がある。このため、操作者は常に複雑な操作を続けねばならず、負担が大きくなる。左右後輪を同期回転する構造とすればこのような問題は解決できるが、その場合は操作者が意図的に旋回することができなくなる。
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、左右に傾斜した路面を走行する場合も安定して直進走行できる手動車いすを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の手動車いすは、
操作者が手動駆動する左右の後輪、及び、キャスターからなる前輪を備える手動車いすであって、
前記左右の後輪の車軸が同期回転するように連結される位置（入）と、独立回転する位置（切）と、の間で切替可能なクラッチを有し、
該クラッチが、前記左右の後輪の車軸間を伝わるトルクが、車いすの操作者が旋回したい方向と反対の側の後輪に優越したトルクを与えて所定値を超える場合は“切”となり、該トルクが前記所定値以下の場合は“入”となり、
左右に傾斜した路面上を慣性走行する場合であって重力によって左右のいずれかの方向に前輪が旋回し、左右後輪も同方向に不用意に旋回しようとする場合や、直進走行の場合には、クラッチが“入”となって左右の後輪の車軸が同期回転し、
操作者が意図的に旋回しようとした場合には、クラッチが“切”となって左右の後輪の車軸が独立回転し旋回が可能となることを特徴とする。
【０００６】
左右の車軸間を伝わるトルクが所定値以下の場合とは、左右に傾斜した路面上を走行する場合のように、重力によって左右のいずれかの方向に車いすが自然と旋回しようとする傾向のでるような場合である。このときには、クラッチが“入”となり、左右の車輪の車軸が同期回転する。このため、車いすが傾斜下方向へ不用意に旋回することがなくなり、左右傾斜した路面においても、操作者が複雑な操作をしたり、進路補正のための力を加えることなく直進走行できる。
【０００７】
また、トルクが前記所定値を超える場合とは、操作者が意図的に旋回しようとした場合である。このときにクラッチが“切”となり、左右の車輪の車軸が独立回転できるようになり、車いすの旋回が可能となる。
【０００８】
本発明においては、前記クラッチが“切”のときに前記左右の車軸間を相対回動自在に連結し、前記クラッチが“入”のときに前記左右の車軸と一体に回転する差動歯車機構を有することとできる。
このような差動歯車機構により、左右の車軸が回転している場合にあっても、前記左右の車輪の車軸間を伝わるトルクを感知でき、前記クラッチの“入”と“切”とを切り替えることができる。
【０００９】
本発明においては、前記クラッチが収容されるケーシングを備え、該クラッチが、前記ケーシングに固定されたクラッチディスクと、該クラッチディスクに対向するクラッチ板とを含み、該クラッチ板は、バネにより前記クラッチディスク方向に付勢されるとともに、前記左右の車輪の車軸間を伝わる前記所定値を超えるトルクにより、前記クラッチディスクから前記クラッチ板が離れることとできる。
この際、前記車軸がカムピンを有し、前記クラッチ板が、テーパ状のカム面を有し、前記左右の車輪の車軸間を伝わる前記所定値を超えるトルクによって、前記カムピンが前記カム面に沿ってスライドすることにより、前記クラッチ板が、前記クラッチディスクから前記車軸方向に沿って離れることとできる。
【００１０】
このような構造により、左右の車輪の車軸間を伝わるトルクが前記所定値を超えないほど小さい場合には、クラッチが“入”となり左右の車輪の車軸を同期回転させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、手動車いすの全体の構造を説明する。
図１は、本発明の手動車いすの全体の構造を示す図であり、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）は後面図である。
この手動車いす１は、シート３と、フットレスト５と、左右前輪７と、左右後輪９と、フレーム１１とから主に構成される。左右前輪７は、フットレスト５の後方でフレーム１１に回転可能に取り付けられている。各前輪７はキャスタで、全方向に向けて回動可能である。左右後輪９は、各々シート３の外側で、フレーム１１に独立して回転可能に取り付けられている。左後輪９Ｌと右後輪９Ｒの車軸１３Ｌ、１３Ｒは、後述するクラッチ機構３０で連結している。左右後輪９の外側には、各後輪と一体に回転するハンドリム１５が固定されている。操作者はハンドリム１５を回転させて、後輪９を回転させる。シート３の後方のフレーム１１にはグリップ１７が設けられている。
【００１２】
次に、クラッチ機構３０の構造を説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る車いすに設けられたクラッチ機構を説明する断面図である。
図３は、図２のクラッチ機構の右側を拡大して示す断面図である。
クラッチ機構３０は、左右後輪９の車軸１３Ｌ、１３Ｒの内端間に配置されている。同機構３０のケーシング３１内には、左クラッチ６１Ｌ、右クラッチ６１Ｒ、差動歯車機構１００等が配置されており、左右で同様の構造を有する。以下の説明では、右後輪側の構造を説明する。
【００１３】
以下、図３を参照して説明する。
クラッチ機構３０のケーシング３１は、シートの下方で、シートを支える左右フレーム１１の間に配置されている。ケーシング３１は左右後輪９の車軸方向（左右方向）に延びる円筒状の同筒部３３と、同筒部３３の両端の側壁部３５とからなる。同筒部３３は、左右の二つの半分の円筒状の部材３３Ｌ、３３Ｒからなり、両部材はビス３７で固定されている。側壁部３５の外縁と同筒部３３の端部はビス３９で固定されている。側壁部３５の中央には、車軸方向の右方向に延びるスリーブ部４１が設けられている。スリーブ部４１の基端側（側壁３５側）の外周面は、ベアリング４３を介してフレーム１１に固定されている。これによりケーシング３１はフレーム１１に対して回転自在に保持される。
【００１４】
右後輪の車軸１３Ｒの内端は、カップリング４５を介して回転軸４７に結合しており、車軸１３Ｒと回転軸４７は一体で回転する。回転軸４７は、ケーシング３１のスリーブ部４１内に入り、同軸の先端は同筒部３３内に達している。回転軸４７の外周面と、スリーブ部４１の内周面との間には、２個のベアリング４９が組み込まれており、ケーシング３１は回転軸４７を中心にして回転する。各ベアリング４９は、スリーブ部４１の先端側と基端側に配置されている。
【００１５】
ケーシング３１の同筒部３３内に達した回転軸４７の先端は、径が細い先端部５１となっている。先端部５１の基端側には、カムピン５３が回転軸４７と直交する方向に延びるように、同軸４７を貫通して固定されている。スリーブ部４１の先端側（右側）のベアリング４９とカップリング４５との間、及び、基端側（左側）のベアリング４９とカムピン５３との間には各々スペーサ５５が介されており、回転軸４７は、ケーシング３１内で同軸方向には移動しない。
【００１６】
クラッチ６１は、クラッチディスク６３とクラッチ板６５からなる。クラッチ板６５がクラッチディスク６３と接すると、クラッチ６１が“入”となり、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から回転軸方向に離れると、クラッチ６１が“切”となる。クラッチ６１が“入”となった状態では、クラッチディスク６３とクラッチ板６５とは相対的に摺動せず、一体に回転する。
【００１７】
クラッチディスク６３は平たい環状の形状で、回転軸４７と同心上に配置されている。同ディスク６３はケーシング側壁部３５の内面の外周に、ビス６７で固定されている。このクラッチディスク６３は、クラッチ板６５と対向している。クラッチ板６５は平たい環状の形状で、回転軸４７と同心上に配置されて、回転軸方向に移動可能に配置されている（詳細後述）。クラッチ板６５の内側（図の左側）の面には、内方向（図の左方向）に延びるスリーブ部６９が設けられている。
【００１８】
次に、クラッチ板６５の移動機構について説明する。
クラッチ板６５は、バネ７１によって、回転軸方向を、クラッチディスク６３に接する方向に付勢されている。バネ７１は、クラッチ板６５と、バネ押え板７３との間に介装されている。バネ押え板７３は円板状の部材で、外側（図の右側）の面には大径円筒部７５、内側（図の左側）の面には小径円筒部７７が形成されている。各円筒部７５、７７は回転軸と同軸上を延びている。
【００１９】
バネ押え板７３の外面（図の右側）の外周は、クラッチ板６５の内側（図の左側）の面と対向している。そして、対向する各面には複数のバネ保持穴８５、８７が形成されている。バネ保持穴８５、８７は、回転軸に対して等角度で複数箇所に形成されている。これらのバネ保持穴８５、８７にはバネ７１がはめ込まれている。このバネ７１により、クラッチ板６５はバネ押え板７３に対してクラッチディスク６３方向に付勢されている。また、複数のバネ７１を用いることにより、環状のクラッチ板６５の全面を均等な力でクラッチディスク６３の方向に付勢することができ、クラッチ６１を安定にかけることができる。
【００２０】
バネ押え板７３の大径円筒部７５は、クラッチ板６５のスリーブ部６９の内孔に嵌合している。そして、同部７５は、スリーブ部６９に対して、キー７９によって軸方向には移動可能で、軸回りの回転は不能となっている。つまり、キー７９は、大径円筒部７５の側壁に、回転軸方向と直交する方向に植設されている。そして、スリーブ部６９の内壁には、回転軸方向に延びる溝８１が形成されている。溝８１の幅はキー７９の径と等しい。キー７９はこの溝８１に入り込んで、溝内を軸方向に移動できる。これにより、クラッチ板６５はバネ押え板７３に対して軸方向には移動可能であるとともに、バネ押え板７３と一体に回転軸回りに回転する。
【００２１】
また、大径円筒部７５の軸方向中心には穴８３が開けられており、この穴８３に、回転軸４７の先端部５１が回転摺動可能に嵌合している。このとき、小径の先端部５１と大径の回転軸４７との間の段部は大径円筒部７５の端面に当接している。
【００２２】
次に、クラッチ板の入切機構の構造について説明する。
図４は、クラッチ板の入切機構の構造を説明するための図である。この図は、図１のカムピン５３を上から見た図である。
クラッチ板６５の外側（図の右側）の内縁の、径方向に対向する２ヶ所には溝溝９１が形成されている。図４に詳しく示すように、各溝９１は、周方向にある程度の幅をもち、軸方向への深さが、溝の幅方向中央で最も深く、両端に向かって浅くなる両テーパ状となっている。このテーパ面がカム面９３となる。そして、これらの溝９１に、回転軸４７を貫通しているカムピン５３の両端が位置している。クラッチ６１が“入”のとき（クラッチディスク６３とクラッチ板６５が接しているとき）、カムピン５３は溝９１の幅方向中央の最も深い部分に位置している。
【００２３】
この状態から回転軸４７のみを回転させると、同軸に固定されたカムピン５３は溝９１内を周方向に回転する。このとき、カムピン５３は、カム面９３の最深部から最浅部に向かって、同面に沿って移動する。カム面９３は徐々に軸方向の深さが浅くなっている。そして、カムピン５３の軸方向位置は変化せず、クラッチ板６５は軸方向に移動可能であるので、カムピン５３はカム面９３を左方向に押す。すると、図４の二点鎖線で示すように、カム面９３、すなわち、クラッチ板６５が、バネ７１（図３参照）の付勢力に抗して左方向に移動し、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れる。
【００２４】
このように、カムピン５３が溝９１の最深部にあるときにはクラッチ６１が“入”の状態である。そして、回転軸４７を回転させてカムピン５３を溝９１内で移動させると、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れて、クラッチ６１が“切”の状態となる。
【００２５】
上述の回転軸４７、クラッチディスク６３とクラッチ板６５とからなるクラッチ６１、バネ押え板７３、バネ７１等から構成されるクラッチ機構は、左後輪においても同様の構造を有する。左右後輪のクラッチ機構は、ケーシング３１内に左右対称に配置されている。そして、左右クラッチ機構の各バネ押え板７３の小径円筒部７７は、差動歯車組立１００を介して連結している。
【００２６】
差動歯車組立１００は、上下のかさ歯車１０１、１０３、右かさ歯車１０５、左かさ歯車１０７からなる。上下かさ歯車１０１、１０３の中心軸１０９、１１１は同軸上にあり、回転軸４７の方向と直交している。各中心軸１０９、１１１の一端は、ケーシング同筒部３３の、左右半部の間に配置された軸受１１３、１１５に嵌合している。各中心軸の他端は向かい合っており、円柱状の部材１１７の両端に嵌合している。そして、上下かさ歯車１０１、１０３にかみ合うように、右かさ歯車１０５と左かさ歯車１０７が配置されている。左右かさ歯車１０５、１０７の軸芯の方向は、上下かさ歯車１０１、１０３の中心軸の方向と直交する。
【００２７】
右かさ歯車１０５の軸部１０５ａにはバネ押え板７３の小径円筒部７７が嵌合している。そして軸部１０５ａと小径円筒部７７にはピン１１９が貫通して、両部は相対回転できないように連結されている。このように、右かさ歯車１０５の回転軸は、バネ押え板７３の小径円筒部７７となる。
したがって、バネ押え板７３は、外側（図の左側）が回転軸４７の先端部５１によって、内側（図の右側）が右かさ歯車１０５によって挟まれて、軸方向には移動しない。
【００２８】
このような構造により、例えば、右側のバネ押え板７３の小径円筒部７７が図の右側から見て時計方向に回転すると、右かさ歯車１０５はともに時計方向に回転する。すると、上かさ歯車１０１は図の上から見て反時計方向に回転し、下かさ歯車１０３は時計方向に回転する。そして、左かさ歯車１０７は図の右から見て反時計方向に回転する。すなわち、左右のかさ歯車１０５、１０７は反対方向に回転する。
【００２９】
次に、クラッチ６１の入切の切り替えに伴う左右後輪の回転について説明する。
左右両側のクラッチ６１が“入”のとき、各クラッチディスク６３と各クラッチ板６５は接触して、両部は一体に連結している。そして、左右後輪の各回転軸４７のカムピン５３は各クラッチ板６５の溝９１の最深部に位置している。各クラッチ板６５はバネ７１でクラッチディスク６３の方向に付勢されているため、カムピン５３は溝９１の最深部で、周方向には移動しにくくなっている。すなわち、各クラッチディスク６３と各クラッチ板６５、各クラッチ板６５と各カムピン５３、すなわち、各回転軸４７は相互に一体に固定される。そして、各クラッチディスク６３はケーシング３１に固定されているため、ケーシング３１と各回転軸４７は一体に連結される。したがって、左右の回転軸４７やケーシング３１は一体となって回転する。
【００３０】
このクラッチ６１が“入”の状態において、左右の回転軸４７に同じ方向にほぼ同じ大きさの回転トルクをかけると、両回転軸４７がケーシング３１とともに回転する。この状態は、左右後輪が同方向に回転する（直進する）状態であって、左右後輪の回転軸にかかるトルクの差が小さい。
【００３１】
次に、一方の回転軸のみに意図的にトルクをかけて回転させた場合を説明する。この例では、左後輪を固定して、右後輪の回転軸４７にのみトルクをかけた場合について示す。
クラッチ６１が“入”となっている左後輪１３Ｌ側においては、上述のように回転軸４７とケーシング３１が一体で回転する。そして、左後輪１３Ｌを固定して、右後輪１３Ｒを左後輪１３Ｌに対して回転させると、右回転軸４７は、左後輪１３Ｌによって固定されているケーシング３１に対して回転し始める。すると、右回転軸４７に固定されたカムピン５３がクラッチ板６５の溝９１内を回転方向（周方向）に回転し、カムピン５３は同溝９１のカム面９３を相対的に軸方向を左方向に押す。すると、カム面９３、すなわち、クラッチ板６５はカムピン５３に押されてバネ７１の付勢力に抗して左方向に移動し、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れる。すなわち、右側のクラッチ６１が“切”となる。そして、カムピン５３は、クラッチ板６５の溝９１の最浅部の端部に当接する。
【００３２】
カムピン５３が溝９１の最深部から最浅部まで移動する間は、上述のように右側のクラッチ６１は“切”となるが、左側のクラッチ６１はまだ“入”の状態である。
【００３３】
ここで、バネ７１の強さ（復元力）やカム面９３の傾斜角度を選択することによって、この回転軸の回転範囲内での回転トルクを、操作者の意図に反して一方の回転軸のみが回転しようとする状態である、路面が左右に傾斜している場合等に相当するように設定できる。上述のように、このような場合は、両回転軸４７とケーシング３１が一体で回転して、車いすは直進する。
【００３４】
右側の回転軸４７をさらに同方向に回転させると、クラッチ６１が切られた状態で、カムピン５３は溝９１の最浅部の側端部を押して、クラッチ板６５が同軸と同じ方向に回転する。すると、キー７９によってクラッチ板６５と回転不能に連結しているバネ押え板７３も回転する。さらにバネ押え板７３の小径円筒部７７が回転軸となっている右かさ歯車１０５が回転する。そして、上下かさ歯車１０１、１０３を介して、左かさ歯車１０７が、右かさ歯車１０５と反対の方向に回転する。
【００３５】
さらに、左かさ歯車１０７の回転に伴って、上述と逆の経過によって、左側のクラッチ板６５が回転する。すると、クラッチ板６５のカム面９３が左側のカムピン５３に案内されて、クラッチ板６５がクラッチディスク６３から離れる。ここで、左側のクラッチ６１も“切”となり、左右のクラッチ６１が“切”となる。
【００３６】
左右のクラッチ６１が“切”となった時点で、さらに右回転軸４７を回転させると、上述のように右かさ歯車１０５が回転する。すると、上下かさ歯車１０１、１０３を介して左かさ歯車１０７に回転運動が伝わる。上述のように、ケーシング３１はフレーム１１に対して回転自由になっているので、左右後輪９Ｌ、９Ｒの独立した回転運動が可能となる。
【００３７】
このように、左右のクラッチが“切”の状態では、右回転軸と左回転軸に独立した回転運動を与えることができるため、操作者は左右後輪への駆動トルクや回転角度を任意に変えることができる。すなわち、このクラッチ機構を取り付けていない従来の車いすとほぼ同じように旋回動作を行うことができる。
【００３８】
そして、旋回が終了して右側の回転軸４７へトルクをかけるのをやめると、カムピン５３を回転させる力が止まる。すると、クラッチ板６５がクラッチディスク６３の方向にバネ７１で付勢されるとともに、カムピン５３がカム面９３に沿って溝９１の最深部に達するまで周方向に移動する。これによりクラッチ６１が“入”となる。このように、旋回動作が終わって回転軸４７にかけるトルクを外すと、自動的にクラッチ６１が“入”となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、左右に傾斜した路面のように、重力によって左右のいずれかの方向に前輪が旋回し、左右後輪も同方向に不用意に旋回しようとする場合や、直進走行の場合には、クラッチが“入”となり、左右の車輪の車軸が同期回転し、操作者が意図的に旋回しようとした場合にはクラッチが“切”となり、左右の車輪の車軸が独立回転し、旋回が可能となる。このように、左右に傾斜した路面を走行する場合も安定して直進走行できる手動車いすを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の手動車いすの全体の構造を示す図であり、図１（Ａ）は側面図、図１（Ｂ）は後面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車いすに設けられたクラッチ機構を説明する断面図である。
【図３】図２のクラッチ機構の右側を拡大して示す断面図である。
【図４】クラッチ板の入切機構の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１手動車いす３シート
５フットレスト７左右前輪
９左右後輪１１フレーム
１３車軸１５ハンドリム
１７グリップ
３０クラッチ機構３１ケーシング
３３同筒部３５側壁部
３７ビス３９ビス
４１スリーブ部４３ベアリング
４５カップリング４７回転軸
４９ベアリング５１先端部
５３カムピン５５スペーサ
６１クラッチ６３クラッチディスク
６５クラッチ板６７ビス
６９スリーブ部７１バネ
７３バネ押え板７５大径円筒部
７７小径円筒部７９キー
８１溝８３穴
８５、８７バネ保持穴９１溝
９３カム面１００差動歯車組立
１０１上かさ歯車１０３下かさ歯車
１０５右かさ歯車１０７左かさ歯車
１０９、１１１中心軸１１３、１１５軸受
１１７円柱状部材１１９ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manual wheelchair in which an operator manually drives left and right wheels to move forward and backward and turn. In particular, the present invention relates to a manual wheelchair that has been improved to prevent an unintended turning force from being applied in a rocking environment such as on a ship or when traveling on a road surface tilted to the left and right.
[0002]
[Prior art]
In a typical manual wheelchair, the left and right rear wheels rotate independently. The operator applies driving torque to each wheel with his / her left and right hands to move the wheelchair straight or turn. When the same torque is applied to both wheels, the wheelchair goes straight, and when a superior torque is applied to the rear wheel on the side opposite to the direction in which the vehicle wants to turn, the wheel turns. The straight running of the wheelchair repeats a state in which driving torque is applied to both rear wheels (driving running) and a state in which the vehicle is running with an inertial force based on the driving torque (inertial running). During driving traveling, the operator can arbitrarily change the driving torque and rotation angle to the left and right rear wheels, so that it is easy to travel straight ahead and change the course.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a manual wheelchair, a caster that is freely rotatable in all directions is used for the front wheel. When this manual wheelchair is placed on a surface inclined to the left and right with respect to the traveling direction, the wheelchair is inclined to the valley side due to the influence of gravity, and the caster is directed to the valley side. At the same time, the rotation angle of the rear wheel on the mountain side exceeds the rotation angle of the rear wheel on the valley side, and the entire wheelchair turns to the valley side against the operator's intention. Since it is particularly susceptible to gravity during inertial traveling, it is necessary to correct the course by an appropriate operation during driving traveling in order to travel straight ahead without turning on such a road surface. For this reason, the operator must always continue complicated operations, which increases the burden. Such a problem can be solved by adopting a structure in which the left and right rear wheels rotate synchronously, but in that case, the operator cannot intentionally turn.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a manual wheelchair that can travel straight ahead stably even when traveling on a road surface inclined to the left and right.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the manual wheelchair of the present invention is
A manual wheelchair with left and right rear wheels manually driven by an operator and front wheels made of casters,
A clutch that can be switched between a position (on) where the axles of the left and right rear wheels are connected to rotate synchronously and a position (off) where the axles rotate independently;
When the torque transmitted between the axles of the left and right rear wheels exceeds a predetermined value by giving a torque superior to the rear wheel on the side opposite to the direction in which the wheelchair operator wants to turn , the clutch is turned off. If the torque is less than or equal to the predetermined value, it is “ON”,
When inertial running on a road surface inclined to the left and right, when the front wheel turns in either direction left and right due to gravity, and the left and right rear wheels are turning inadvertently in the same direction, or when going straight ahead the clutch rotates axle synchronization right and left rear wheels becomes "ON",
If the operator attempts to intentionally pivoting, characterized in that the axle of the right and left rear wheels clutch is "OFF" is capable of independent rotation and swiveling.
[0006]
When the torque transmitted between the left and right axles is less than the specified value, the wheelchair tends to turn naturally in either the left or right direction due to gravity, as in the case of running on a road surface inclined to the left or right. This is the case. At this time, the clutch is “on” and the axles of the left and right wheels rotate synchronously. For this reason, the wheelchair does not turn inadvertently in the downward direction of the slope, and even on a road surface that is inclined to the left and right, the operator can travel straight ahead without performing complicated operations or applying a force for course correction.
[0007]
The case where the torque exceeds the predetermined value is a case where the operator intends to turn. At this time, the clutch is disengaged, the axles of the left and right wheels can be rotated independently, and the wheelchair can be turned.
[0008]
In the present invention, when the clutch is “disconnected”, the left and right axles are connected so as to be relatively rotatable, and when the clutch is “on”, the differential gear mechanism rotates integrally with the left and right axles. Can be included.
With such a differential gear mechanism, even when the left and right axles are rotating, the torque transmitted between the axles of the left and right wheels can be sensed, and the clutch is switched between “ON” and “OFF”. be able to.
[0009]
In the present invention, the apparatus includes a casing in which the clutch is accommodated, and the clutch includes a clutch disk fixed to the casing and a clutch plate facing the clutch disk. The clutch plate can be separated from the clutch disc by the torque exceeding the predetermined value transmitted between the axles of the left and right wheels while being urged in the disc direction.
At this time, the axle has a cam pin, the clutch plate has a tapered cam surface, and the cam pin follows the cam surface by a torque exceeding the predetermined value transmitted between the axles of the left and right wheels. And sliding the clutch plate away from the clutch disc along the axle direction.
[0010]
With such a structure, when the torque transmitted between the axles of the left and right wheels is so small that it does not exceed the predetermined value, the clutch is “on” and the axles of the left and right wheels can be rotated synchronously.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, it demonstrates, referring drawings.
First, the overall structure of a manual wheelchair will be described.
1A and 1B are views showing the entire structure of a manual wheelchair according to the present invention. FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is a rear view.
The manual wheelchair 1 mainly includes a seat 3, a footrest 5, left and right front wheels 7, left and right rear wheels 9, and a frame 11. The left and right front wheels 7 are rotatably attached to the frame 11 behind the footrest 5. Each front wheel 7 is a caster and can be rotated in all directions. The left and right rear wheels 9 are rotatably attached independently to the frame 11 on the outside of the seat 3. The axles 13L and 13R of the left rear wheel 9L and the right rear wheel 9R are connected by a clutch mechanism 30 described later. A hand rim 15 that rotates integrally with each rear wheel is fixed to the outside of the left and right rear wheels 9. The operator rotates the hand rim 15 to rotate the rear wheel 9. A grip 17 is provided on the frame 11 behind the seat 3.
[0012]
Next, the structure of the clutch mechanism 30 will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a clutch mechanism provided in the wheelchair according to the embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view of the right side of the clutch mechanism of FIG.
The clutch mechanism 30 is disposed between the inner ends of the axles 13L and 13R of the left and right rear wheels 9. In the casing 31 of the mechanism 30, a left clutch 61L, a right clutch 61R, a differential gear mechanism 100, and the like are arranged, and have the same structure on the left and right. In the following description, the structure on the right rear wheel side will be described.
[0013]
Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
The casing 31 of the clutch mechanism 30 is disposed between the left and right frames 11 that support the seat below the seat. The casing 31 includes a cylindrical cylindrical portion 33 that extends in the axial direction (left-right direction) of the left and right rear wheels 9, and side wall portions 35 at both ends of the cylindrical portion 33. The cylindrical portion 33 is composed of two half cylindrical members 33L and 33R on the left and right sides, and both members are fixed with screws 37. The outer edge of the side wall portion 35 and the end portion of the cylindrical portion 33 are fixed with screws 39. A sleeve portion 41 extending in the right direction in the axle direction is provided at the center of the side wall portion 35. The outer peripheral surface on the base end side (side wall 35 side) of the sleeve portion 41 is fixed to the frame 11 via a bearing 43. As a result, the casing 31 is held rotatably with respect to the frame 11.
[0014]
The inner end of the right rear wheel axle 13R is coupled to the rotary shaft 47 via the coupling 45, and the axle 13R and the rotary shaft 47 rotate together. The rotating shaft 47 enters the sleeve portion 41 of the casing 31, and the coaxial tip reaches the cylindrical portion 33. Two bearings 49 are incorporated between the outer peripheral surface of the rotating shaft 47 and the inner peripheral surface of the sleeve portion 41, and the casing 31 rotates around the rotating shaft 47. Each bearing 49 is disposed on the distal end side and the proximal end side of the sleeve portion 41.
[0015]
The tip of the rotating shaft 47 that has reached the inside of the cylindrical portion 33 of the casing 31 is a tip portion 51 having a small diameter. On the proximal end side of the distal end portion 51, the cam pin 53 is fixed through the coaxial 47 so as to extend in a direction orthogonal to the rotation shaft 47. Spacers 55 are interposed between the bearing 49 and the coupling 45 on the front end side (right side) of the sleeve portion 41 and between the bearing 49 and the cam pin 53 on the base end side (left side), respectively. 47 does not move in the coaxial direction within the casing 31.
[0016]
The clutch 61 includes a clutch disk 63 and a clutch plate 65. When the clutch plate 65 comes into contact with the clutch disc 63, the clutch 61 is "on", and when the clutch plate 65 is separated from the clutch disc 63 in the rotation axis direction, the clutch 61 is "off". In a state where the clutch 61 is “ON”, the clutch disk 63 and the clutch plate 65 do not slide relative to each other and rotate integrally.
[0017]
The clutch disk 63 has a flat annular shape and is disposed concentrically with the rotation shaft 47. The disk 63 is fixed to the outer periphery of the inner surface of the casing side wall portion 35 with screws 67. The clutch disk 63 is opposed to the clutch plate 65. The clutch plate 65 has a flat annular shape, is arranged concentrically with the rotary shaft 47, and is arranged so as to be movable in the direction of the rotary shaft (details will be described later). A sleeve portion 69 extending inward (leftward in the figure) is provided on the inner surface (leftward in the figure) of the clutch plate 65.
[0018]
Next, the moving mechanism of the clutch plate 65 will be described.
The clutch plate 65 is urged by a spring 71 in the direction in which the rotation axis is in contact with the clutch disk 63. The spring 71 is interposed between the clutch plate 65 and the spring pressing plate 73. The spring retainer plate 73 is a disk-shaped member, and a large-diameter cylindrical portion 75 is formed on the outer (right side in the drawing) surface, and a small-diameter cylindrical portion 77 is formed on the inner (left side in the drawing) surface. Each cylindrical portion 75, 77 extends coaxially with the rotation axis.
[0019]
The outer periphery of the outer surface (right side in the figure) of the spring retainer plate 73 faces the inner (left side in the figure) surface of the clutch plate 65. A plurality of spring holding holes 85 and 87 are formed on the opposing surfaces. The spring holding holes 85 and 87 are formed at a plurality of positions at the same angle with respect to the rotation axis. A spring 71 is fitted in these spring holding holes 85 and 87. By this spring 71, the clutch plate 65 is urged toward the clutch disc 63 with respect to the spring pressing plate 73. Further, by using the plurality of springs 71, the entire surface of the annular clutch plate 65 can be urged toward the clutch disk 63 with an equal force, and the clutch 61 can be stably applied.
[0020]
The large diameter cylindrical portion 75 of the spring retainer plate 73 is fitted in the inner hole of the sleeve portion 69 of the clutch plate 65. The portion 75 can be moved in the axial direction with respect to the sleeve portion 69 by the key 79, and cannot be rotated about the axis. That is, the key 79 is implanted on the side wall of the large-diameter cylindrical portion 75 in a direction orthogonal to the rotation axis direction. A groove 81 extending in the rotation axis direction is formed on the inner wall of the sleeve portion 69. The width of the groove 81 is equal to the diameter of the key 79. The key 79 enters the groove 81 and can move in the axial direction in the groove. As a result, the clutch plate 65 can move in the axial direction with respect to the spring pressing plate 73 and rotates about the rotation axis integrally with the spring pressing plate 73.
[0021]
A hole 83 is formed in the axial center of the large-diameter cylindrical portion 75, and the tip portion 51 of the rotating shaft 47 is fitted in the hole 83 so as to be slidable. At this time, the step between the small-diameter tip 51 and the large-diameter rotating shaft 47 is in contact with the end surface of the large-diameter cylindrical portion 75.
[0022]
Next, the structure of the clutch plate on / off mechanism will be described.
FIG. 4 is a view for explaining the structure of the clutch plate on / off mechanism. This figure is the figure which looked at the cam pin 53 of FIG. 1 from the top.
Grooves 91 are formed at two locations on the inner edge of the outer side (right side in the figure) of the clutch plate 65 facing each other in the radial direction. As shown in detail in FIG. 4, each groove 91 has a certain width in the circumferential direction, and has a double-tapered shape in which the depth in the axial direction is deepest at the center in the width direction of the groove and shallows toward both ends. ing. This taper surface becomes the cam surface 93. Then, both ends of the cam pin 53 penetrating the rotary shaft 47 are positioned in these grooves 91. When the clutch 61 is “ON” (when the clutch disk 63 and the clutch plate 65 are in contact), the cam pin 53 is positioned at the deepest portion in the center of the groove 91 in the width direction.
[0023]
When only the rotating shaft 47 is rotated from this state, the cam pin 53 fixed coaxially rotates in the groove 91 in the circumferential direction. At this time, the cam pin 53 moves along the same surface from the deepest portion of the cam surface 93 toward the shallowest portion. The cam surface 93 gradually decreases in axial depth. Since the axial position of the cam pin 53 does not change and the clutch plate 65 can move in the axial direction, the cam pin 53 pushes the cam surface 93 leftward. Then, as shown by a two-dot chain line in FIG. 4, the cam surface 93, that is, the clutch plate 65 moves to the left against the urging force of the spring 71 (see FIG. 3), and the clutch plate 65 moves to the clutch disk. Leave 63.
[0024]
Thus, when the cam pin 53 is at the deepest part of the groove 91, the clutch 61 is in the “on” state. Then, when the rotating shaft 47 is rotated and the cam pin 53 is moved in the groove 91, the clutch plate 65 is separated from the clutch disk 63, and the clutch 61 is in the "disengaged" state.
[0025]
The above-described clutch mechanism including the rotary shaft 47, the clutch 61 including the clutch disk 63 and the clutch plate 65, the spring pressing plate 73, the spring 71, and the like has the same structure in the left rear wheel. The left and right rear wheel clutch mechanisms are arranged symmetrically in the casing 31. The small-diameter cylindrical portion 77 of each spring pressing plate 73 of the left and right clutch mechanism is connected via a differential gear assembly 100.
[0026]
The differential gear assembly 100 includes upper and lower bevel gears 101 and 103, a right bevel gear 105, and a left bevel gear 107. The central axes 109 and 111 of the upper and lower bevel gears 101 and 103 are coaxial, and are orthogonal to the direction of the rotation shaft 47. One end of each of the central shafts 109 and 111 is fitted to bearings 113 and 115 arranged between the left and right halves of the casing cylinder portion 33. The other ends of the central axes face each other, and are fitted to both ends of a cylindrical member 117. A right bevel gear 105 and a left bevel gear 107 are arranged so as to mesh with the upper and lower bevel gears 101 and 103. The direction of the axis of the left and right bevel gears 105 and 107 is orthogonal to the direction of the central axis of the upper and lower bevel gears 101 and 103.
[0027]
The small diameter cylindrical portion 77 of the spring pressing plate 73 is fitted to the shaft portion 105 a of the right bevel gear 105. A pin 119 passes through the shaft portion 105a and the small-diameter cylindrical portion 77, and the two portions are connected so as not to rotate relative to each other. As described above, the rotation axis of the right bevel gear 105 is the small diameter cylindrical portion 77 of the spring retainer plate 73.
Therefore, the outer side (left side in the figure) of the spring pressing plate 73 is sandwiched by the tip 51 of the rotating shaft 47 and the inner side (right side in the figure) is sandwiched by the right bevel gear 105, and does not move in the axial direction.
[0028]
With such a structure, for example, when the small-diameter cylindrical portion 77 of the right spring pressing plate 73 rotates clockwise as viewed from the right side of the drawing, both the right bevel gears 105 rotate clockwise. Then, the upper bevel gear 101 rotates counterclockwise as viewed from above, and the lower bevel gear 103 rotates clockwise. The left bevel gear 107 rotates counterclockwise as viewed from the right in the figure. That is, the left and right bevel gears 105 and 107 rotate in opposite directions.
[0029]
Next, the rotation of the left and right rear wheels accompanying the switching of on / off of the clutch 61 will be described.
When the clutches 61 on both the left and right sides are “on”, each clutch disk 63 and each clutch plate 65 are in contact with each other, and both parts are integrally connected. The cam pins 53 of the rotary shafts 47 of the left and right rear wheels are located at the deepest portion of the groove 91 of each clutch plate 65. Since each clutch plate 65 is biased in the direction of the clutch disk 63 by a spring 71, the cam pin 53 is difficult to move in the circumferential direction at the deepest portion of the groove 91. That is, each clutch disk 63 and each clutch plate 65, each clutch plate 65 and each cam pin 53, that is, each rotation shaft 47 is fixed integrally with each other. Since each clutch disk 63 is fixed to the casing 31, the casing 31 and each rotary shaft 47 are integrally connected. Therefore, the left and right rotating shafts 47 and the casing 31 rotate together.
[0030]
When the clutch 61 is in the “ON” state, when both the left and right rotary shafts 47 are applied with rotational torques having substantially the same magnitude in the same direction, both rotary shafts 47 rotate together with the casing 31. In this state, the left and right rear wheels rotate in the same direction (go straight), and the difference in torque applied to the rotation shafts of the left and right rear wheels is small.
[0031]
Next, a description will be given of a case where only one rotating shaft is intentionally rotated with rotation. In this example, the case where the left rear wheel is fixed and torque is applied only to the rotating shaft 47 of the right rear wheel is shown.
On the left rear wheel 13L side where the clutch 61 is "ON", the rotating shaft 47 and the casing 31 rotate integrally as described above. When the left rear wheel 13L is fixed and the right rear wheel 13R is rotated with respect to the left rear wheel 13L, the right rotating shaft 47 starts to rotate with respect to the casing 31 fixed by the left rear wheel 13L. . Then, the cam pin 53 fixed to the right rotation shaft 47 rotates in the rotation direction (circumferential direction) in the groove 91 of the clutch plate 65, and the cam pin 53 moves the cam surface 93 of the groove 91 relatively to the left in the axial direction. Press to. Then, the cam surface 93, that is, the clutch plate 65 is pushed by the cam pin 53 and moves to the left against the urging force of the spring 71, and the clutch plate 65 is separated from the clutch disk 63. That is, the right clutch 61 is “disengaged”. The cam pin 53 comes into contact with the shallowest end of the groove 91 of the clutch plate 65.
[0032]
While the cam pin 53 moves from the deepest part to the shallowest part of the groove 91, the right clutch 61 is “disengaged” as described above, but the left clutch 61 is still “on”.
[0033]
Here, by selecting the strength (restoring force) of the spring 71 and the inclination angle of the cam surface 93, the rotational torque within the rotational range of this rotational shaft can be applied to only one rotational shaft against the operator's intention. Can be set so as to correspond to the case where the road surface is about to rotate or the road surface is inclined to the left or right. As described above, in such a case, the two rotating shafts 47 and the casing 31 rotate together, and the wheelchair advances straight.
[0034]
When the right rotation shaft 47 is further rotated in the same direction, the cam pin 53 pushes the shallowest side end of the groove 91 while the clutch 61 is disengaged, and the clutch plate 65 rotates in the same direction as the coaxial. . Then, the spring retainer plate 73 that is non-rotatably connected to the clutch plate 65 by the key 79 also rotates. Further, the right bevel gear 105 having the small diameter cylindrical portion 77 of the spring retainer plate 73 as a rotation axis rotates. Then, the left bevel gear 107 rotates in the opposite direction to the right bevel gear 105 via the upper and lower bevel gears 101 and 103.
[0035]
Further, as the left bevel gear 107 is rotated, the left clutch plate 65 is rotated through the reverse of the above. Then, the cam surface 93 of the clutch plate 65 is guided by the left cam pin 53, and the clutch plate 65 is separated from the clutch disk 63. Here, the left clutch 61 is also “disconnected” and the left and right clutch 61 is “disconnected”.
[0036]
When the right and left clutches 61 are “disengaged” and the right rotation shaft 47 is further rotated, the right bevel gear 105 is rotated as described above. Then, the rotational motion is transmitted to the left bevel gear 107 via the upper and lower bevel gears 101 and 103. As described above, since the casing 31 is free to rotate with respect to the frame 11, the left and right rear wheels 9L and 9R can independently rotate.
[0037]
As described above, when the left and right clutches are in the “disengaged” state, the right rotation shaft and the left rotation shaft can be given independent rotational movements, so the operator can arbitrarily set the drive torque and rotation angle to the left and right rear wheels. Can be changed. That is, the turning operation can be performed in substantially the same manner as a conventional wheelchair without the clutch mechanism.
[0038]
When the turning is finished and the torque on the right rotation shaft 47 is stopped, the force for rotating the cam pin 53 stops. Then, the clutch plate 65 is urged by the spring 71 in the direction of the clutch disc 63 and the cam pin 53 moves in the circumferential direction along the cam surface 93 until it reaches the deepest portion of the groove 91. As a result, the clutch 61 becomes “ON”. As described above, when the torque applied to the rotary shaft 47 is removed after the turning operation is completed, the clutch 61 is automatically turned on.
[0039]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the front wheel turns in either the left or right direction due to gravity, and the left and right rear wheels turn carelessly in the same direction, such as a road surface inclined left and right. Or when driving straight ahead, the clutch is turned “on”, the axles of the left and right wheels rotate synchronously, and when the operator intentionally turns, the clutch is turned “off” and left and right The axles of the wheels rotate independently and can turn. Thus, it is possible to provide a manual wheelchair that can travel straight ahead stably even when traveling on a road surface inclined to the left and right.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing the overall structure of a manual wheelchair according to the present invention, in which FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is a rear view.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a clutch mechanism provided in the wheelchair according to the embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view of the right side of the clutch mechanism of FIG. 2;
FIG. 4 is a view for explaining the structure of a clutch plate on / off mechanism;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manual wheelchair 3 Seat 5 Footrest 7 Left and right front wheel 9 Left and right rear wheel 11 Frame 13 Axle 15 Hand rim 17 Grip 30 Clutch mechanism 31 Casing 33 Same cylinder part 35 Side wall part 37 Screw 39 Screw 41 Sleeve part 43 Bearing 45 Coupling 47 Rotating shaft 49 Bearing 51 Tip 53 Cam pin 55 Spacer 61 Clutch 63 Clutch disc 65 Clutch plate 67 Screw 69 Sleeve 71 Spring 73 Spring retainer plate 75 Large diameter cylindrical portion 77 Small diameter cylindrical portion 79 Key 81 Groove 83 Hole 85, 87 Spring holding hole 91 Groove 93 Cam surface 100 Differential gear assembly 101 Upper bevel gear 103 Lower bevel gear 105 Right bevel gear 107 Left bevel gears 109 and 111 Center shafts 113 and 115 Bearing 117 Columnar member 119 Pin

Claims

A manual wheelchair with left and right rear wheels manually driven by an operator and front wheels made of casters,
A clutch that can be switched between a position (on) where the axles of the left and right rear wheels are connected to rotate synchronously and a position (off) where the axles rotate independently;
When the torque transmitted between the axles of the left and right rear wheels exceeds a predetermined value by giving a torque superior to the rear wheel on the side opposite to the direction in which the wheelchair operator wants to turn , the clutch is turned off. If the torque is less than or equal to the predetermined value, it is “ON”,
When inertial traveling on a road surface inclined to the left and right, when the front wheel turns in either the left or right direction due to gravity and the left and right rear wheels try to turn carelessly in the same direction, or when traveling straight ahead the clutch rotates axle synchronization right and left rear wheels becomes "ON",
When an operator intends to turn, a manual wheelchair is characterized in that the clutch is “disengaged” and the axles of the left and right rear wheels rotate independently to enable turning.

A differential gear mechanism that connects the left and right rear wheel axles so that they can rotate relative to each other when the clutch is "disengaged" and rotates integrally with the left and right axles when the clutch is "on". The manual wheelchair according to claim 1.

A casing in which the clutch is accommodated;
The clutch includes a clutch disk fixed to the casing, and a clutch plate facing the clutch disk;
The clutch plate is biased in the direction of the clutch disc by a spring, and the clutch plate is separated from the clutch disc by a torque exceeding the predetermined value transmitted between the axles of the left and right rear wheels. The manual wheelchair according to claim 1 or 2.

The axle has a cam pin;
The clutch plate has a tapered cam surface;
Due to the torque exceeding the predetermined value transmitted between the axles of the left and right rear wheels, the cam pin slides along the cam surface, whereby the clutch plate is separated from the clutch disk along the axle direction. The manual wheelchair according to claim 3.