JP4637962B2 - 昇段装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブル部にしたがう昇段装置に関する。

上述の昇段装置は、装置、商品、及び人の輸送に適しており、特に、人が座る車椅子による輸送に適している。この昇段装置は、車椅子に取外し可能に取り付けられる。しかしながら、車椅子又は人や商品用の他の輸送手段に固定して昇段ユニットとして一体化された昇段装置もある。昇段装置の種々の態様の例が、例えば、特許文献１、２又は３に開示されている。

ＤＥ２９７２１４７７Ｕ１ ＤＥ１０２００４０４３７７８Ａ１ ＷＯ００／１２３７１Ａ１ ＤＥ１９９１２９３２Ｃ１

階段には、特に車椅子の操作者及び運動障害を抱える人にとって多くの問題がある。例えば、上述の昇段装置により、補助者は、当該装置の補助のみで特別の肉体的な努力をともなうこと無く、車椅子の操作者又は運動障害を抱える人を上段又は下段に輸送することを可能にすることがある。昇段装置が車椅子の一部として構成されていない場合、上記輸送を達成するために、上述の昇段装置を車椅子に取外し可能に取り付けることが可能である。車椅子とともに、昇段装置には、階段を超えるための第１段への駆動が行われる。補助者は、昇段装置が取り付けられている車椅子とともに、昇段装置をバランスのとれる位置で自分の方に傾ける。理想的な傾き位置に到達すると、補助者は、前方又は後方への最小の力のみを感じる。昇段装置の昇要素が、昇段装置を次の段に上げるために最も近い段に到達し接触すると、負荷が変化する作用が生じる。この負荷変化作用は、補助者により補われる必要がある。この負荷の変化作用が、より速く及びより強くなるにつれて、より大きな力を作用させなければならず、補助者による相応の補助動作が必要とされる。

上述の昇段装置の取り扱いを容易にするために、一般的なタイプの昇段装置の文献である特許文献４では、昇段装置の昇り用装置がその推進速度を変化させながら操作されることが記載されている。この推進速度は、昇り要素が次の段に接触する直前において最初に設定された推進速度と比較して減少する。その結果、滑らかな着地が実現される。次の段への着地の後、速度手法における全体の昇り動作を実行するために、推進速度が再び増加される。各段への滑らかな着地により、補助者による負荷の変化処理が、大きく容易化される。更に、上昇プロセスは、車椅子に座っている者にとってより優しいものとなる。

この公知の昇段装置において、昇要素の推進速度は、駆動モータの各制御により電気的に変化させられる。駆動モータは、速度変化をともなう昇段のサイクルの間に電気的な駆動制御により駆動される。しかしながら、これは、電気駆動モータに対する要求を高めることとなる。

所望の滑らかな着地を達成するために、特許文献４における公知の昇段装置の駆動モータは、昇要素又は持ち上げ要素の段上への着地の前に出来る限り低い回転速度で作動される必要がある。それは、着地直後に、上述のように負荷の変化反応を最小限にするために、及び滑らかな着地を確保するためである。しかしながら、これにより、持ち上げ動作の開始で突発的な力が増加し、電気駆動モータが低回転速度で作動している場合に、及びその駆動モータがその設計により相当に低いトルクのみしか伝達できない場合に、特に高いトルクが確実に要求される。従って、このような電動モータは、特に高いトルクの蓄えが必要である。

本発明の目的は、請求項１のプレアンブル部にしたがう昇段装置を提供すること、すなわち、少なくとも１つの昇要素を有し、循環軌道上を動く昇要素が階段の次の段に接触し、該次の段に昇段装置を持ち上げる又は下げることが可能であり、上記昇段装置が循環軌道上で少なくとも１つの昇要素を動かすための駆動力を与える駆動モータを有し、駆動動作が可能な限り効率的に行われ同時に使用者に適するように、この循環軌道上における少なくとも１つの昇要素の移動が非一定の回転速度をもって行われる車椅子用などの昇段装置を提供することである。

この問題に対しての解決手段は、請求項１において明確にされている。好ましい実施の形態が従属項において与えられている。

本発明の昇段装置は、駆動モータと少なくとも１つの昇要素との間に設けられるギア動力伝達アセンブリを有する。ギア動力伝達アセンブリは、少なくとも１つの昇要素の回転速度を駆動モータの回転速度に応じて周期的に変化させる。

昇要素は、循環軌道上を動き、偏心アームにおいて簡素且つ好ましい態様で回転可能に支持可能である。一つの実施形態の場合、少なくとも１つの昇要素の回転速度の周期的変化が、周期的にギア伝達比を変化させるギア動力伝達アセンブリの相互連結により与えられる。従って、好ましくは電動モータである駆動モータは、一定又は少なくとも実質的に一定の回転速度で作動可能であり、昇要素の回転速度の周期的変化が実現される。従って、モータが最大トルクを伝達することができない作動範囲における望ましくないトルクのピークが、回避される。

基本的に、ギア比を変化させることが可能なかぎり、非一定ギア動力伝達装置等の任意のギア動力伝達アセンブリを使用しても良い。好ましくは、ギア伝達比の変化が連続的であるべきであり、段階的に行われるべきではない。例えば、この連続的な変化は、液体式ギアアセンブリ、例えば、いわゆるトルクコンバータ動力伝達装置、特に目的に沿う機械的ギア動力伝達装置、カルダン継手、リンケージギアアセンブリ、非円形鎖車を有するチェーンギアアセンブリ、非円形ベルトプーリを有する歯付きベルトギアアセンブリ、カムローラ遊星ギアアセンブリ又はカムギアアセンブリ等により実現される。

本発明の昇段装置の特に好ましい実施の形態は、非円形のギア輪を備えたギア動力伝達アセンブリとして実施される機械式ギア動力伝達アセンブリを含む。以下においてこれを非円形ギア動力伝達アセンブリと記載する。２つの非円形ギアが、異なる接触のライン又は作用のラインを有する場合、特に、回転速度の所望の勾配が精密に得られる。しかしながら、経済的な理由のために、接触又は作用のラインが同じである２つの非円形ギア輪を使用することも可能である。これら非円形ギア輪は、互いに鏡像対象位置でオフセットされた状態に配置することができる。これは、それらギア輪が、鏡像位置となる作用のライン又は接触のラインを有することを意味する。この種のギア動力伝達アセンブリを、ミラータイプと記載する。なお、このようなギア輪を、作用のライン又は接触のラインが特定の角度でオフセットように各々取り付けることも可能である。この種のギア動力伝達アセンブリをツインタイプと記載する。

回転速度の勾配の所望の目標値への精密な調節は、非円形ギア動力伝達アセンブリにより実現される昇段装置の回転速度の周期的変化が、駆動モータの回転速度の周期的変化と重なることで実現される。この場合、駆動モータの周期的変化は、上述の先行技術の場合よりもかなり低いので、各々の欠点が無くなる。

昇段装置の側断面図である。 図１の昇段装置の同位置における前面、及びその部分的な断面を示す図である。 図１の昇段装置において、段に近づく最初の位置における側面図を示している。 図１の昇段装置において、段に近づく最初の位置における前面を示している。 図３において、ハウジングが段に残るように車輪に設置された昇要素が時計回りに約３０°回転した状態を示している。 図４において、ハウジングが段に残るように車輪に設置された昇要素が時計回りに約３０°回転している状態を示している。 図５において、車輪が更により高い回転速度且つ低い駆動トルクで回転している状態を示している。 図６において、車輪が更により高い回転速度且つ低い駆動トルクで回転している状態を示している。 図７において、車輪が上段に着地し持ち上げ動作の間にハウジングを持ち上げるまでの間、低い回転速度且つ高い駆動トルクで回転している状態を示している。 図８において、車輪が上段に着地し持ち上げ動作の間にハウジングを持ち上げるまでの間、低い回転速度且つ高い駆動トルクで回転している状態を示している。 図９において、ハウジングが更に持ち上げられ、その位置において最も低い回転速度で最も高いトルクが付与され、駆動モータがその最も高いトルクを伝達する必要がある状態を示している。 図１０において、ハウジングが更に持ち上げられ、その位置において最も低い回転速度で最も高いトルクが付与され、駆動モータがその最も高いトルクを伝達する必要がある状態を示している。 図１１において、ハウジングが上段に到達した状態を示している。 図１２において、ハウジングが上段に到達した状態を示している。 非円形チェーンギア又は非円形ベルト車を備えたギア動力伝達アセンブリを、可能な伝達比の変化とあわせた示した概略図である。 カム及び星型ローラを備えたギア動力伝達アセンブリを、可能な回転速度の変化とあわせた示した概略図である。 カムギア動力伝達アセンブリの概略図である。 回転角βに依存する回転速度の可能な変化の記述とともに、カルダン継手を示す概略図である。 リンケージギア動力伝達アセンブリの概略図である。 回転速度の可能な変化の記述とともに、非円形ギア輪を有するギア動力伝達アセンブリを示す概略図である。 理論的に理想の動力伝達比の曲線、及び非円形ギア動力伝達アセンブリの実際の使用によりもたらされる動力伝達比の曲線を示す図である。

以下、本発明を、図面を参照して好ましい実施の形態とともに説明する。

図１及び図２は、部分断面図として、それぞれ、本発明の実施の形態の駆動部分における側面及び前面を示している。当業者が自ずと理解できるそれらの技術的特徴は、特に、昇段装置を車椅子から取外し可能に取り付けるための固着手段、人が昇段装置の操作を行う対象で車椅子の操作者が操縦及び作動させることを補助するバーの端部、及び操作要素であり、これらは図示しない。この点について、図は、各々の取手及び操作要素（図示せず）の上端において取り付け可能な操作バー２０の下端のみを示している。

電動駆動モータ２、及び非円形ギア動力伝達アセンブリ３は、駆動非円形ギア輪４、及び被駆動非円形ギア輪５を有しており、ハウジング１に設置される。駆動モータ２のトルクは、中間ギア輪６を介して、被駆動非円形ギア輪５に噛み合う駆動非円形ギア輪４に伝達される。偏心アーム１０は、被駆動非円形ギア輪５に固定連結され、これらは相互に回転できないようになっている。偏心アーム１０には、それぞれ、走行輪１５として使用される昇要素１５が取り付けられている。双方の走行輪１５は、昇段装置の外側に配置され、安定した支持状態が実現されている。昇段のプロセスを実行するために、側部に沿って取り付けられた２つの走行輪１５に代えて、中央に配置された単一の昇要素を設けるようにしても良い。

ブレーキ輪１７は、それぞれの走行輪１０に配置されている。公知のように、このようなブレーキ輪１７によって、ブレーキ輪１７が床面と十分に接触しなければ、走行輪１０の意図しない回転が防止される。ブレーキ輪１７は、ある昇段の条件の下で、昇段装置が意図せず転がってしまうことを防止する。

図１に示される断面図から理解されるように、非円形ギア動力伝達アセンブリ３の回転に応じて、動力伝達比が連続的に変化する。図１の側面図及び図２の前面図に示されている動作位置は、駆動モータ２が一定の回転速度である場合に最も高いトルクが提供されるような位置である。従って、出力される回転速度は、最小である。

以下では、１段の間の昇段プロセスを、図５〜図１４を用いて説明する。図５〜図１４は、基本的に図１及び２に対応する。しかしながら、それら図は、断面図ではない。

図３及び４には、段に近づいている昇段装置が示されている。ブレーキ輪１７及びブレーキレバー１６は、走行輪１５が自由に回転可能な位置にある。昇段装置は、対応して構成された２つの接触先端１９から下段までの間に十分な隙間を確保する地面クリアランスＴを有する。接触先端１９の接触状態を示すために、図５及び７にそれぞれ円で囲って主要部を示す。この円は、装置の一部ではない。

昇段装置の滑らかな滑りを許容する滑り輪２１は、段の前面に対向して隣接する。

図５及び６は、操作位置における昇段装置を示す。操作位置では、偏心アーム１０が、図３及び４の位置に対して、時計回りに約３０°回転した状態となる。この位置では、接触先端１９を有するハウジング１が、下段に残っている。走行輪１５は、ブレーキ輪１７が床面及びブレーキレバー１６と接触しなくなり、走行輪１５の意図しない回転が防止される位置まで持ち上げられる。

図７及び８は、偏心アーム１０が図５及び図６の位置と比較してさらに回転した位置にある昇段装置を示す。従って、この循環軌道上のこの部分において、駆動される非円形ギア輪５の回転速度、及び偏心アーム１０の回転速度は高くなる。これにより、走行輪１５を下段から持ち上げ、次の上段に接触するまでの時間が、有利に短縮される。この時、持ち上げる操作を実行する必要が無いので、高い回転速度により生じる低い出力トルクによって、問題は引き起こされない。

図９及び１０は、走行輪１５が上段に丁度接触した瞬間の昇段装置の位置を示している。この位置では、ブレーキ輪１７は、まだ上段に接触しておらず、従って、ブレーキレバー１６はまだ走行輪１５の意図しない回転が防止される位置にある。従って、走行輪１５の意図しない回転が生じない。これにより、図９及び１０に示されている位置において、被駆動の非円形ギア輪５の回転速度、及び偏心アーム１０の回転速度は遅くなり、走行輪１５の滑らかな上段への接触が提供される。同時に、低い回転速度により、ハウジング１の持ち上げの際の持ち上げ操作、及びハウジング１が取り付けられていて人が座った状態の（図示せず）車椅子の持ち上げ操作を可能にする高い出力トルクが提供される。

図１１及び１２は、図９及び１０の位置と比較して昇段装置が持ち上げられている操作位置を示す。偏心アーム１０は、水平位置にあり、レバーアームが最大長状態となっている。従って、最も高いトルクが要求される。非円形ギア動力伝達アセンブリ３は、上記位置において被駆動の非円形ギア輪５が特に低い回転速度となるように構成されている。特定の設計によって、出力側の回転速度が最も低い状態でも、同時に最も高い出力トルクが伝達される。

図１３及び１４は、ハウジング１が完全に上段に持ち上げられた位置にある昇段装置を示している。ブレーキ輪１７は、走行輪１５が回転する位置にブレーキレバー１６を位置させる目的で、上段の上面と十分に接触している。そして、他の段（図示せず）を昇るか又は下段から離れるために、昇段装置が図１３に示すように右手側に移動することが可能となる。昇段装置が図１３に示す状態で意図せず、或いは誤って左手側に移動する場合、最初に、ブレーキ輪１７が段の縁に押されて下方に押され、ブレーキレバー１６が走行輪１５の左手側への回転が妨げられる位置となるであろう。

図１５〜図２０は、上記非円形ギア輪動力伝達アセンブリ３に代わる他のアセンブリについて示している。これらのアセンブリについては原理のみを示しており、図１５には非円形鎖車又はベルトプーリ有するチェーン又は歯付きベルトギアの動力伝達アセンブリを示しており、図１６にはカム−ローラ星型ギア動力伝達アセンブリ、図１７にはカムギア動力伝達アセンブリ、図１８にはカルダン継手、図１９にはリンケージギア動力伝達アセンブリ及び図２０には、非円形ギア輪動力伝達アセンブリの他の形態がそれぞれ示されている。

図２１は、２つの曲線を示す図である。曲線１は、理論的に望まれる動力伝達比であり、この動力伝達比は、要求されるトルク勾配及び所望の速度勾配によりもたらされる。曲線２は、非円形ギア輪動力伝達アセンブリ３の非円形ギア輪４、５により提供される動力伝達比である。理想的なトルク勾配と回転速度勾配の良好な近似が、明確に実現されている。更に、電気制御ユニット（図示せず）により実行される回転速度の変化に良好に重なっている。このような場合、駆動モータ２の回転速度について小さな変化しか要求されず、通常、駆動モータの回転速度の大きな変化がおこる場合に生じる不利益により発生する問題が生じないことが理解される。

１ ハウジング
２ 駆動モータ
３ ギア動力伝達アセンブリ
４ 駆動非円形ギア輪
５ 被駆動非円形ギア輪
６ 中間ギア輪
１０ 偏心アーム
１５ 昇要素（走行輪）
１９ 接触先端
２０ 操作バー
２１ 滑輪

Claims (11)

1. 少なくとも１つの昇要素（１５）を有する昇段装置であって、
   昇要素（１５）は、循環軌道上を動いて次の段に接触し、該次の段に昇段装置を持ち上げる又は下げることが可能であり、
   少なくとも１つの昇要素（１５）を循環軌道上で動かすための駆動力を提供する駆動モータ（２）を含み、
   少なくとも１つの昇要素（１５）が循環軌道上を非一定の速度で動かされる昇段装置において、
   昇要素（１５）が、偏心アーム（１０）に取り付けられて前記循環軌道上を回転する走行輪（１５）として構成され、
   走行輪（１５）の前記循環軌道上における回転速度を駆動モータ（２）の一定又は実質的に一定の回転速度に対して周期的に変化させるギア動力伝達アセンブリが、駆動モータ（２）と走行輪（１５）の間に設けられたことを特徴とする昇段装置。
2. ギア動力伝達アセンブリが、機械的なギア動力伝達アセンブリであることを特徴とする請求項１に記載の昇段装置。
3. ギア動力伝達アセンブリが、カルダン継手、リンケージギアアセンブリ、非円形鎖車を有するチェーンギアアセンブリ、非円形ベルトプーリを有する歯付きベルトギアアセンブリ、カム−ローラ星型ギアアセンブリ、及びカムギアアセンブリからなる群の内の一つであることを特徴とする請求項２に記載の昇段装置。
4. 前記ギア動力伝達アセンブリが、機械的なギア動力伝達アセンブリであり、すなわち、非円形ギア動力伝達アセンブリ（３）であることを特徴とする請求項１に記載の昇段装置。
5. 非円形ギア動力伝達アセンブリ（３）は、異なる作用線又は接触線を有する２つの非円形ギア輪（４、５）を有すること特徴とする請求項４に記載の昇段装置。
6. 非円形ギア動力伝達アセンブリ（３）は、同じ作用線又は接触線を有する２つの非円形ギア輪（４、５）を有すること特徴とする請求項４に記載の昇段装置。
7. 非円形ギア輪（４、５）は、鏡像位置にある作用線又は接触線の間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の昇段装置。
8. 非円形ギア輪（４、５）は、オフセットされた作用線又は接触線の間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の昇段装置。
9. 駆動モータ（２）は、ギア動力伝達アセンブリにより引き起こされる走行輪（１５）の前記循環軌道上における速度変化の大きさに対して実質的に一定と見なすことのできる程度に小さい周期的な回転速度変化をともなって駆動され、
   駆動モータ（２）の回転速度変化に影響されて生じる走行輪（１５）の循環軌道上における速度変化は、ギア動力伝達アセンブリにより引き起こされる走行輪の昇要素（１５）の速度変化に重なり無視できることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の昇段装置。
10. ２つの昇要素（１５）が設けられることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の昇段装置。
11. 車椅子に適用される請求項１〜１０の何れか１項に記載の昇段装置。

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