JP4995999B1 - 三輪型車椅子 - Google Patents

Abstract

超信地旋回に至るまでの旋回動作を、簡単な操作によってスムーズに実現することができ、斜面上でも良好に走行することのできる三輪型車椅子を提供する。この課題を解決する本発明は、左右に配される一対の前輪１６，１８と、これより後方に配される一つの後輪５と、後輪５の向きを操作する操作ハンドル２５と、ペダル部３の回転駆動力を一対の前輪１６，１８に伝達する動力伝達機構２１とを具備する三輪型車椅子である。後輪５は、一対の前輪１６，１８の中間位置の後方に配される。動力伝達機構２１は、左シャフト１５と右シャフト１７の間に介在される差動機構１９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペダルを漕いで運転する三輪型車椅子に関する。

椅子に着座した姿勢のまま、前方のペダルを漕いで運転することのできる三輪型車椅子が、特開２０１０−２５９５１７号公報に提案されている。この三輪型車椅子は、前輪を左右に一対備え、これより後方に操舵車輪を備えたものである。そして、左右一対の前輪のうち右側の前輪を駆動車輪、左側の前輪を遊動車輪とし、ペダルを漕ぐことで駆動車輪を回転駆動させ、ハンドル操作によって操舵車輪を操作することによって、旋回動作が行われる。

前述の構造を有する三輪型車椅子では、左側に旋回するときには小回りな旋回が可能となるが、右側に旋回するときには小回りに旋回しづらいという問題がある。また、駆動車輪にだけペダルの回転駆動力が伝達され、遊動車輪には伝達されないので、斜面上を走行しにくいという問題がある。

本発明は前記問題点に鑑みて発明したものであって、大きな回転半径での旋回動作から、超信地旋回となるような回転半径の小さな旋回動作に至るまで、簡単な操作によってスムーズに実現することができ、斜面上であっても良好に走行することのできる三輪型車椅子を提供することを、課題とする。

前記課題を解決するため、本発明を、左右に配される一対の前輪と、これより後方に配される一つの後輪と、後輪の向きを操作する操作ハンドルと、使用者に足漕ぎされるペダル部と、前記ペダル部の回転駆動力を一対の前輪に伝達する動力伝達機構と、を具備する三輪型車椅子であって、前記後輪は、一対の前輪の中間位置の後方に配され、前記動力伝達機構は、左側の前輪に連結される左シャフトと、右側の前輪に連結される右シャフトと、左シャフトと右シャフトの間に介在される差動機構とを有し、前記差動機構は、ペダル部から伝達される回転速度を、後輪の向きに対応した大きさ及び回転方向で、左シャフトと右シャフトにそれぞれ分配するものであることを、特徴としたものとする。

本発明において、前記操作ハンドルは、水平面上で正逆方向に回転可能に設置され、一方向の回転操作によって前記後輪を時計回りに姿勢変更させ、直進姿勢から時計回り９０度の姿勢変更によって左回りの超信地旋回を実現し、他方向の回転動作によって前記後輪を反時計回りに姿勢変更させ、直進姿勢から反時計回り９０度の姿勢変更によって右回りの超信地旋回を実現するように設けたことを、更なる特徴とする。

また、本発明において、前記作動機構は、前記ペダル部により回転駆動されるリングギアと、前記リングギアと一体に回転駆動される枠部材と、前記枠部材の内面の左側部分に回動自在に配されて前記左シャフトに結合される左ベベルギアと、前記枠部材の内面の右側部分に回動自在に配されて前記右シャフトに結合される右ベベルギアと、前記左ベベルギアと前記右ベベルギアの両者と噛合うように前記枠部材の内面の他の部分に回動自在に配される中間ベベルギアとを備えることを、更なる特徴とする。

本発明の一実施形態の三輪車椅子を前方から視た全体斜視図である。 同上の三輪車椅子を後方から視た全体斜視図である。 同上の三輪車椅子の要部背面図である。 同上の三輪車椅子の回転中心及び回転半径を概略的に示す平面図である。

本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１、図２には、本発明の一実施形態の三輪車椅子の全体構造を示している。なお、本文中で用いる前後左右等の各方向は、この三輪車椅子に着座した使用者から視た方向を基準とする。

本実施形態の三輪車椅子では、その骨格部分を、左右方向中央に位置するメインフレーム１と、このメインフレーム１を左右方向に挟んで位置する左右一対のサイドフレーム２とで形成している。メインフレーム１は、前後方向に伸びたものであり、その前端部分には足漕ぎ用のペダル部３を支持している。メインフレーム１の後端部分には、下方へと伸びる後輪支持軸４が連結されており、この後輪支持軸４の下端部に後輪５が回転自在に支持されている。

左右のサイドフレーム２はそれぞれ、上下方向に伸びる背フレーム６と、背フレーム６の下端部から前斜め上方に伸びる座フレーム７と、背フレーム６の下端部から前斜め下方に伸びる支持フレーム８と、上下二股に分かれて前方に伸びる両フレーム７，８の前端部同士を滑らかにつなぐ上下連結フレーム９とを有する。この左右の背フレーム６間に背クッション部５０が架け渡され、左右の座フレーム７間に座クッション部５１が架け渡される。

更に、左右のサイドフレーム２はそれぞれ、座フレーム７の後端部から後斜め下方に伸びる左右連結フレーム１０と、支持フレーム８の後端部から下方に伸びる補助フレーム１１と、背フレーム６の下端後部から立ち上がって前方へと延設されるアームバー１２とを有する。左右連結フレーム１０は、メインフレーム１に対して左右位置調整自在に連結されるものである。補助フレーム１１は、その下端に転倒防止用のボールキャスタ１３を回転自在に支持するものである。アームバー１２には、アームクッション部１４が装着される。

左側のサイドフレーム２が有する支持フレーム８の前端部には、左右方向を軸方向とする左シャフト１５が回転自在に支持される。左シャフト１５の外側端部には、左側の前輪１６が固定される。また、右側のサイドフレーム２が有する支持フレーム８の前端部には、左右方向を軸方向とする右シャフト１７が回転自在に支持され、右シャフト１７の外側端部には、右側の前輪１８が固定される。

左シャフト１５と右シャフト１７とは、差動機構１９を介して同軸上に連結される。差動機構１９はペダル部３の後方に位置し、ペダル部３の回転駆動力がチェイン２０を介して伝達される。これら各構成によって、ペダル部３の回転駆動力を左右の前輪１６，１８に伝達する動力伝達機構２１が形成される。動力伝達機構２１のより詳しい構造については後述する。

本実施形態の三輪車椅子では、左右一対の前輪１６，１８がともに駆動車輪となり、左右の前輪１６，１８の中間位置の後方に配される一つの後輪５が、操舵車輪となる。後輪５の向きを操作するための操作装置２２は、左側または右側の座フレーム７に対して着脱自在に連結されるため、操作装置２２の連結箇所を選択することによって、左右どちらからでも操作が可能となる。

操作装置２２は、座フレーム７に着脱自在に固定される支柱部２３と、支柱部２３上方の収容部２４内に揺動自在に収容される操作円盤（図示略）と、操作円盤に一体に連結される操作ハンドル２５とを備える。操作ハンドル２５は、横型操作アーム２６の先端側から上方へと縦型操作アーム２７を延設したものであり、縦型操作アーム２７には更にブレーキレバー２８を備えている。

操作ハンドル２５は、水平面上にて正逆方向に回転自在であり、この操作ハンドル２５の回転に伴って操作円盤が一体に揺動し、ワイヤを介して後輪支持軸４を回転させ、操舵車輪である後輪５の向きを操作する。後輪支持軸４には、後輪５を直進姿勢に復帰する方向に、スプリング２９によって付勢力が付与される。

動力伝達機構２１は、前述したように、駆動車輪である左側の前輪１６に連結される左シャフト１５と、同じく駆動車輪である右側の前輪１８に連結される右シャフト１７と、同軸上に位置する両シャフト１５，１７間に介在される差動機構１９とを有する。

差動機構１９は、図３に示すように、ペダル部３との間でチェイン２０を掛け渡されるリングギア３０と、このリングギア３０に一体に固定される矩形枠状の枠部材３１とを備え、この枠部材３１の内面に、左ベベルギア３２、右ベベルギア３３、及び一対の中間ベベルギア３４，３５を回転自在に配置している。

枠部材３１は、左シャフト１５が回転自在に挿通される左壁部３６と、右シャフト１７が回転自在に挿通される右壁部３７と、左壁部３６及び右壁部３７の左右方向に対向する端部同士を連結させる一対の中間壁部３８，３９とから成る。左ベベルギア３２は、左壁部３６に挿通された左シャフト１５の先端部に固着され、左シャフト１５と一体に回転する。右ベベルギア３３は、右壁部３７に挿通された右シャフト１７の先端部に固着され、右シャフト１７と一体に回転する。

一対の中間ベベルギア３４，３５は、互いの回転軸が同軸上に位置するように配置される。ここでの回転軸は、左及び右ベベルギア３２，３３の回転軸とは直交するように配される。

前記構造からなる差動機構１９は、ペダル部３から伝達される回転速度を、操舵車輪である後輪５の向きに対応した大きさ及び回転方向で、左シャフト１５（及びこれに結合される左側の前輪１６）と、右シャフト１７（及びこれに結合される右側の前輪１８）に、それぞれ分配する。つまり、操作ハンドル２５を回転させて後輪５の角度を変更することで、左側の前輪１６に対して伝達される回転速度の割合と、右側の前輪１８に対して伝達される回転速度の割合が、自在に且つスムーズに変更される。

図４には、後輪５の角度αを０〜９０°の間で変更した場合の、旋回中心と旋回軌跡の一例を示している。図中実線で示す後輪５の姿勢が直進姿勢であり、この直進姿勢を基準として後輪５が平面視時計回りに回転した角度を、角度αとする。

後輪５の角度α＝０°である場合、即ち、後輪５が直進姿勢にある場合には、ペダル部３を漕ぐことで差動機構１９のリングギア３０と枠部材３１が一体に回転し、このとき枠部材３１が備える各ベベルギア３２，３３，３４，３５は、枠部材３１に対して静止状態を保つ。そのため、左シャフト１５と右シャフト１７は、リングギア３０や枠部材３１と同一方向及び同一回転速度で、一体回転する。これにより、左側の前輪１６と右側の前輪１８は、共に正方向に且つ同一回転速度（即ち１：１の回転速度で）で回転する。

後輪５の角度α＝４７．４°である場合には、ペダル部３を漕いで枠部材３１が回転すると、一対の中間ベベルギア３４，３５がそれぞれ枠部材３１に対して回転し、左ベベルギア３２が枠部材３１に対して逆回転、右ベベルギア３３が枠部材３１に対して正回転し、その結果として、左側の前輪１６と右側の前輪１８の回転速度の比が２：８に変化する。このとき、図中の点Ａを中心とした旋回動作が行われる。

左側の前輪１６の中心点を点Ｂ、左側の前輪１６と右側の前輪１８の間の中間点を点Ｄとしたとき、点Ｄと後輪５との間の前後方向の距離ｄ１＝４９０ｍｍ、左側の前輪１６と右側の前輪１８の間の左右方向の距離ｄ２＝５４０ｍｍであり、点Ａと点Ｂとの間の左右方向の距離ｄ３＝１８０ｍｍとなる。これら各点間の寸法関係により、回転速度の比や旋回軌道直径が決定される。この場合、旋回軌道直径は概ね１３３０ｍｍとなる。

後輪５の角度α＝６１．１°である場合には、ペダル部３を漕いで枠部材３１が回転すると、一対の中間ベベルギア３４，３５が枠部材３１に対して回転し、左ベベルギア３２が枠部材３１に対して逆回転、右ベベルギア３３を枠部材３１に対して正回転し、その結果として、左シャフト１５と左側の前輪１６が回転停止し、右シャフト１７と右側の前輪１８が、直進時に比べて倍増した回転速度で正回転する。これにより、点Ｂ（左側の前輪１６の中心点）を中心とした信地旋回が行われる。このときの旋回軌道直径は、概ね１１１９ｍｍとなる。

後輪５の角度α＝７７．６°である場合には、左シャフト１５と左側の前輪１６が逆回転を行うようになり、これよりも大きな回転速度で右シャフト１７と右側の前輪１８が正回転することで、点Ｃを中心とした旋回動作が行われる。点Ｂと点Ｃの間の左右方向の距離ｄ４＝１６２ｍｍ、点Ｃと右側の車輪１８との間の左右方向の距離ｄ５＝３７８ｍｍであり、このとき、左側の前輪１６（逆回転）の回転速度と右側の車輪１８（正回転）の回転速度の比は、３対７に変化する。旋回軌道直径は、概ね１００４ｍｍとなる。

そして、後輪５の角度α＝９０°に至った場合には、左シャフト１５と左側の前輪１６が逆回転し、これと同一回転速度（即ち１：１の回転速度）で右シャフト１７と右側の前輪１８が正回転するようになり、点Ｄ（左側の前輪１６と右側の前輪１８の間の中心点）を中心とした左回りの超信地旋回が実現される。このときの旋回軌道直径は、概ね９８０ｍｍとなる。

以上のように、操作ハンドル２５を一方向に回転操作し、後輪５を時計回りに０〜９０°の範囲内で姿勢変更させることで、直進〜左回り信地旋回〜左回り超信地旋回の間で、無段階に多様な旋回動作が実現される。

一方、操作ハンドル２５を水平面上にて他方向に回転操作すると、後輪５は反時計回りに０〜９０°の範囲内で姿勢変更する。このとき、時計回りに姿勢変更した前述の場合と同様のメカニズムにより、直進〜右回り信地旋回〜右回り超信地旋回の間で、無段階に多様な旋回動作が実現される。

つまり、本実施形態の三輪車椅子では、両足でペダル部３を漕ぎつつ片手で操作ハンドル２５を回転させるという簡単な操作で、左回り超信地旋回〜左回り信地旋回〜直進〜右回り信地旋回〜右回り超信地旋回の間で、無段階に多様な旋回動作が実現される。しかも、左右一対の前輪１６，１８がともに駆動車輪となることから、斜面等の面上であっても良好に走行することができる。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。

Claims (2)

1. 左右に配される一対の前輪と、
   これより後方に配される一つの後輪と、
   後輪の向きを操作する操作ハンドルと、
   使用者に足漕ぎされるペダル部と、
   ペダル部の回転駆動力を一対の前輪に伝達する動力伝達機構と、を具備する三輪型車椅子であって、
   前記後輪は、一対の前輪の中間位置の後方に配され、
   前記動力伝達機構は、
   左側の前輪に連結される左シャフトと、
   右側の前輪に連結される右シャフトと、
   左シャフトと右シャフトの間に介在される差動機構とを有し、
   前記差動機構は、
   ペダル部から伝達される回転速度を、後輪の向きに対応した大きさ及び回転方向で、左シャフトと右シャフトにそれぞれ分配するものであり、
   前記操作ハンドルは、水平面上で正逆方向に回転可能に設置され、
   一方向の回転操作によって前記後輪を時計回りに姿勢変更させ、直進姿勢から時計回り９０度の姿勢変更によって左回りの超信地旋回を実現し、
   他方向の回転動作によって前記後輪を反時計回りに姿勢変更させ、直進姿勢から反時計回り９０度の姿勢変更によって右回りの超信地旋回を実現するように設けたことを特徴とする三輪型車椅子。
2. 前記差動機構は、
   前記ペダル部により回転駆動されるリングギアと、
   前記リングギアと一体に回転駆動される枠部材と、
   前記枠部材の内面の左側部分に回動自在に配されて前記左シャフトに結合される左ベベルギアと、
   前記枠部材の内面の右側部分に回動自在に配されて前記右シャフトに結合される右ベベルギアと、
   前記左ベベルギアと前記右ベベルギアの両者と噛合うように前記枠部材の内面の他の部分に回動自在に配される中間ベベルギアと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の三輪型車椅子。

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