JP5324983B2 - 駆動装置およびそれを備えたキャスター付屋内移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に肢体不自由者（１８歳未満の肢体不自由児を含む）などが障害者施設の屋内で使用する姿勢保持用、リハビリ用、遊戯用または作業用のキャスター付屋内移動体、例えば車椅子やクッションチェアを搭載した台車等に取付けられて、屋内床面上を自走可能なように電動化を図るために用いられる駆動装置およびそれを備えたキャスター付屋内移動装置に関する。

重度の障害を持つ肢体不自由者が、例えば障害者施設等の屋内において移動したり、リハビリや遊戯、あるいは作業を円滑に行う場合に、姿勢保持用、リハビリ用、遊戯用または作業用に各々適応したキャスター付屋内移動体、例えば姿勢保持用として、車椅子が使用されている。
このような車椅子は、手押しのため、作業療法士や理学療法士などや保護者の介助を必要としている。

そこで、従来では、肢体不自由者の自立と日常生活の質的向上を図るための訓練に、肢体不自由者自身が着座姿勢のままで操縦することにより移動することができるようにした自操型の屋内用または屋外用の電動式車椅子が開発されている（特許文献１，２参照）。

しかし、特許文献１に記載の電動式車椅子は、ダブルリンク式のサスペンション機構をもって各々上下動可能に独立懸架された、左右１対の前後両輪を備えた既成の車椅子における車体フレームの後部下面に、前記左右の後輪を跨ぐように、駆動ブロックを取付けるとともに、この駆動ブロックに設けた駆動モータの駆動力を、駆動伝達機構をもって左右の後輪に伝達しうるような４輪構造となっている。
そのため、左右の後輪への駆動伝達機構の構造が複雑となり、車体フレームへの取付けが簡単かつ安価に行うことができないばかりでなく、旋回するにあたって、後輪を旋回中心としているために、旋回範囲が大きくなり、旋回性に劣る。
しかも、肢体不自由者が着座した際の重心位置が高いために、転倒し易いという危険性がある。

また、特許文献２に記載の電動式車椅子は、車体フレームの下面に、互いにサスペンション機構をもって各々上下動可能に独立懸架された、左右１対のキャスターからなる前後両輪を設けるとともに、車体フレームの前後方向のほぼ中央部に左右１対の中輪を設け、これら左右の中輪を、ダブルリンク式のサスペンション機構をもって上下動可能に独立懸架し、かつ駆動モータが内蔵されたホイールインモータ式をもって駆動しうるような６輪構造となっている。

しかし、特許文献２に記載された電動車椅子は、左右の中輪（駆動輪）が、キャスターからなる前後両輪と比較して、非常に大径であるため、椅子全体の高さが高く、着座姿勢における重心位置も高くなり、走行が不安定で、転倒し易い。
また、障害者施設等の屋内での使用を考えた場合には、機構そのものが頑丈で複雑であることから、コスト的にも高くなる。

また、台車を、左右１対のキャスターからなる前後両輪によって支持するとともに、その前後方向のほぼ中央部に、前記キャスターとほぼ同径の左右１対の駆動輪を独立懸架させて設けた電動式搬送車が公知である（特許文献３参照）。

特許文献３に記載の電動式搬送車は、例えば車台上にクッションチェア等の姿勢保持体を搭載した場合、着座姿勢における重心位置も低く、走行が安定するため、障害者施設等の屋内での使用において好適である。
しかし、左右の駆動輪が、左右方向の支軸を支点に回動することによって上下方向に揺動する揺動板をもって、互いに独立懸架させて設けられていることから、前進または後退の際の始動時に働く慣性により、駆動輪が下方または上方に押し出される力が作用するため、始動時の動きが不安定となり、肢体不自由者に不安感を与える。

ところで、小学校の中学年以下の肢体不自由児や重度の障害者にあっては、その障害の程度や操作能力の制約などから、公的機関によって認定された正規の電動車椅子の支給対象者にはなっていない。
このような正規の電動車椅子を使用することができない障害者や障害児は、体の変形や機能障害等により、自身で姿勢を保持することが非常に困難なため、その障害に応じて姿勢を保持させることができるクッションチェア等の姿勢保持装置を必ず持っており、この姿勢保持装置を、簡単かつ安価に電動化できるような駆動装置が切望されている。

特開２００１−３４６８３５号公報 特開２００７−０６１３４２号公報 特開平９−１６９２７１号公報

本発明は、前記の現状に鑑み、構造が複雑でなく、コンパクトで、かつキャスター付屋内移動体に簡単かつ容易に取付けることができるとともに、電動化を安価に図ることができ、しかも、始動時における安心感のある安定した走行が行え、好ましくは、走行時における直進性と旋回性を高めることができるようにした駆動装置およびそれを備えたキャスター付屋内移動装置を提供することを目的とする。

上記課題は、「特許請求の範囲」の欄における各請求項に記載するように、次のような構成からなる発明によって解決される。

（１）肢体不自由者が使用する姿勢保持用、リハビリ用、遊戯用または作業用のキャスター付屋内移動体の車台下面に取り付けて、屋内床面上を自走可能に電動化するための駆動装置であって、前記車台下面の前後方向の中間部における左右の両側に、前後方向の支軸を支点に回動することによって上下方向に揺動可能な駆動輪を、各々独立して懸架するとともに、両駆動輪の各々に、前記屋内床面上への接地方向に向けて常時付勢しうる付勢手段を、駆動輪よりも外側に位置しうるように独立して設ける。

（２）上記（１）項において、車台下面に取り付けうる左右方向を向く支持部材の中央部に、前後方向を向く左右１対の支軸を設け、この支軸を支点に回動することによって上下方向に揺動する揺動板を、支軸から左右方向の外側に向けて各々延設して取り付けるとともに、これら各揺動板の遊端に電動モータによって回転駆動される駆動輪を、各々独立して設け、かつ各駆動輪を接地方向に向けて常時付勢する付勢手段を、支持部材と揺動板との間に介在させる。

（３）上記（１）項または（２）項において、駆動輪を、左右方向に移動可能に調整しうるものとする。

（４）上記（１）〜（３）項のいずれかにおいて、駆動輪の上下方向の揺動範囲を、上限位置と下限位置との間で調整しうるようにする。

（５）上記（１）〜（４）に記載の駆動装置を、肢体不自由者が使用する姿勢保持用、リハビリ用、遊戯用または作業用のキャスター付屋内移動体の車台下面に備えるキャスター付屋内移動装置であって、前記駆動装置の駆動輪を、水平な屋内床面への接地状態において、互いに正面視ハ字形に対向しうるように配設する。

（６）上記（５）項において、車台の下面に、下降操作可能にした補助用キャスターを設けるとともに、この補助用キャスターの下降操作によって、左右の駆動輪を、屋内床面上から離間しうるようにする。
発明の具体的な内容は、次の通りである。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。
（Ａ）請求項１記載の発明によると、車台下面の前後方向の中間部における左右の両側に、前後方向の支軸を支点に回動することによって上下方向に揺動可能な駆動輪を、各々独立して懸架してあるため、構造が複雑でなく、コンパクトで、かつキャスター付屋内移動体に簡単かつ容易に取付けることができるとともに、駆動輪が、前進または後退の際の始動時に働く慣性を受けないため、駆動輪が下方または上方に押し出される力が作用せず、始動時の動きが安定し、始動時における安心感のある走行が行える。
また、左右の各駆動輪を、それぞれ独立した付勢手段をもって、屋内床面上への接地方向に向けて常時付勢しうるようにしてあるため、屋内床面上の凹凸に対する追従性を高めることができ、安定した走行が行える。また、付勢手段を、駆動輪よりも外側に位置しうるように設けてあるため、付勢手段の上下方向の伸縮範囲が長くなり、揺動板の上下方向の揺動範囲を大きくすることができ、これにより、屋内床面上の凹凸に対して、駆動輪の追従性の調整範囲を大きくすることができる。

（Ｂ）請求項２記載の発明によると、車台下面に取り付けうる左右方向を向く支持部材の中央部に、前後方向を向く左右１対の支軸を設け、この支軸を支点に回動することによって上下方向に揺動する揺動板を、支軸から左右方向の外側に向けて各々延設して取り付けるとともに、これら各揺動板の遊端に電動モータによって回転駆動される駆動輪を、各々独立して設け、かつ各駆動輪を接地方向に向けて常時付勢する付勢手段を、支持部材と揺動板との間に介在させてあるため、装置全体の構造が複雑でなく、コンパクトな構成とすることができる。

（Ｃ）請求項３記載の発明によると、駆動輪を、左右方向に移動可能に調整しうるようにしてあるため、左右の駆動輪を、外側に向けて互いに離間する方向に移動調整すれば、キャスター付屋内移動体の旋回速度を遅くすることができ、また、内側に向けて互いに近づく方向に移動調整すれば、キャスター付屋内移動体の旋回速度を速くすることができる。

（Ｄ）請求項４記載の発明によると、駆動輪の上下方向の揺動範囲を、上限位置と下限位置との間で調整しうるようにしてあるため、屋内床面の凹凸の度合いによって、左右の駆動輪の揺動範囲を調整することができる。

（Ｅ）請求項５記載の発明によると、駆動装置の駆動輪を、水平な屋内床面への接地状態において、互いに正面視ハ字形に対向しうるように配設してあるため、周知のキャンバー効果によって、直進性および旋回性を良好なものとすることができるとともに、屋内床面が傾斜していても、安定した走行が行える。

（Ｆ）請求項６記載の発明によると、車台の下面に、下降操作可能にした補助用キャスターを設けるとともに、この補助用キャスターの下降操作によって、左右の駆動輪を、屋内床面上から離間しうるようにしてあるため、キャスター付屋内移動体を、電動モータの減速ギヤ駆動系によるブレーキ作用から開放され、手押し用として円滑に移動させることができる。

本発明における一実施形態の駆動装置を備えたキャスター付屋内移動装置の斜視図である。（実施例） 同じく、側面図である。 駆動装置を下方から見上げた斜視図である。 駆動装置の正面視縦断面図である。 同じく、駆動装置の側面図である。 駆動輪の屋内床面上における突起部への乗上げ状態の挙動を示す要部拡大断面図である。 駆動輪の屋内床面上における凹陥部への落込み状態の挙動を示す要部拡大断面図である。 手押し使用時におけるキャスター付屋内移動体の浮上状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における一実施形態の駆動装置を備えたキャスター付屋内移動装置の斜視図、図２は、同じく、側面図である。
なお、本実施形態においては、キャスター付屋内移動体として、肢体不自由者が使用する姿勢保持用のクッションチェアが、キャスター付車台上に搭載されたものを例にして説明する。

本発明のキャスター付屋内移動装置は、図１および図２に示すように、平面視ほぼ矩形状の車台１と、この車台１における前後の下面隅部に取り付けた左右１対のキャスターからなる前輪２，２および後輪３，３と、前記車台１上に組み付けたクッションチェア４とを備えているとともに、前記前輪２，２および後輪３，３によってほぼ全荷重を受けて、屋内床面Ｆ上を移動可能になっている。
また、車台１の下面と屋内床面Ｆとの間の高さＨは、例えば９０〜１２０ｍｍ程度の低重心となっているとともに、車台１の下面には、前輪２と後輪３との間のほぼ重心位置に相当する中間部に、後記する駆動装置５が取外し可能に取り付けられている。

図３は、駆動装置を下方から見上げた斜視図、図４は、駆動装置の正面視縦断面図、図５は、同じく、駆動装置の側面図である。

前記駆動装置５は、図３〜図５に示すように、車台１下面に取り付けうる左右方向を向く上面板６ａおよび前後両側面板６ｂ，６ｂからなる側面視下向きコ字状の支持部材６と、この支持部材６におけるコ字状空間内の左右両側部に遊嵌状態で配設された左右１対の揺動板７，７と、これら左右の揺動板７の遊端に逆Ｌ字状のブラケット８をもって各々取り付けられた、図示しないバッテリーを電源とする左右１対の電動モータ９，９と、これら左右の電動モータ９の駆動軸９ａに取り付けることよって各々独立して回転駆動する左右１対の駆動輪１０，１０とを備えている。

左右の電動モータ９は、図１及び図２に示すように、前記車台１の前端中央部１ａに立設した支持杆１１をもって取り付けた操作盤１２上に設けた複数の操作ボタン１３をもって、停止・前進・後退・右旋回・左旋回などに応じて適宜に押釦操作し、図示しないコントローラを介して互いに独立して正逆回転させることにより、駆動制御されるようになっている。

揺動板７は、その内側に位置する一端部７ａが、支持部材６の前後方向の両側面板６ｂ，６ｂ間に設けた支軸１４に枢支されて、この支軸１４から左右方向の外側に向けて各々延設して取り付けられているとともに、その外側の遊端状態にある他端部７ｂは、外側に向けて正面視Ｌ字状に延設されている。
すなわち、揺動板７の他端部７ｂは、前後方向を向く前記支軸１４を支点にして回動することによって上下方向に揺動可能になっている。
なお、ここで、「揺動板７が上下方向に揺動可能」とは、揺動板７が支軸１４を支点にして所定範囲内で上下方向にあたかも揺動するかのように回動可能であることを意味し、回動とは、別途に揺動することを必須とすることを意味するものではない。

揺動板７の上面と支持部材６の上面板６ａとの間には、間隙ａが形成されているとともに、コイルスプリング１５が、支持部材６と揺動板７における正面視Ｌ字状の他端部７ｂとの間に介在され、かつこれら支持部材６、揺動板７、支軸１４、コイルスプリング１５をもって左右の駆動輪１０を各々独立して懸架し、装置全体がユニット化されている。

コイルスプリング１５は、駆動輪１０よりも外側に位置させて配設してなるとともに、支持部材６における上面板６ａの下面に、その上端部１６ａが支持されたボルト軸１６に巻装され、かつ揺動板７の上下動に対して伸縮自在に追従しうるようになっている。

ボルト軸１６の下端部１６ｂは、揺動板７の他端部７ｂに形成した左右方向に伸びる長孔７ｃを通して、揺動板７の下面に突出しうるように貫通させてなるとともに、前記下端部１６ｂに、上下１対のナット１７，１７を、互いに螺合方向が逆となるように螺合させて設けられている。

すなわち、揺動板７は、各ナット１７を正逆方向に螺合調整することにより、ボルト軸１６による揺動板７の上面と支持部材６における上面板６ａの下面との間の間隔を調整しうるようになっている。
これにより、前後方向を向く支軸１４を支点として回動することによって上下方向に揺動する揺動板７の揺動範囲を調整しうるようになっているとともに、その下限位置が調整可能になっている。

支持部材６における上面板６ａの左右両側部には、左右１対の調整ボルト１８，１８が、その下端を揺動板７の上面に対向しうるようにして、各々ナット１９をもって締着されており、これら左右の調整ボルト１８を螺合調整することにより、その下端と揺動板７の上面との間の間隔を調整し、これにより、揺動板７の上限位置が調整可能になっている。

コイルスプリング１５のばね力は、図４に示すように、左右の駆動輪１０が、肢体不自由者が着座した状態で、左右の前後両輪２，３と共に掛かる全荷重の負荷の下で、水平な屋内床面Ｆへの接地状態において、常時互いに正面視ハ字形に対向して配設されるように、すなわち、互いの回転中心軸Ｏ１，Ｏ２を、水平な屋内床面Ｆに対して傾斜角度θ１，θ２でもって、上向きの傾斜状態が維持されるように設定することにより、左右の駆動輪１０を、常時屋内床面Ｆへの接地方向に向けて付勢しうるようになっている。

図６は、駆動輪の屋内床面上における突起部への乗上げ状態の挙動を示す要部拡大断面図、図７は、駆動輪の屋内床面上における凹陥部への落込み状態の挙動を示す要部拡大断面図である。

すなわち、前記コイルスプリング１５は、駆動輪１０を屋内床面Ｆ上に弾性的に接床させてなるとともに、図６に示すように、駆動輪１０が屋内床面Ｆの走行上に突出する突起物２０Ａに乗り上げた際には、その突起物２０Ａの突出高さに応じて、駆動輪１０の上動を許容しうるように、揺動板７が、コイルスプリング１５のばね力に抗して上方に揺動する。
また、図７に示すように、駆動輪１０が屋内床面Ｆの走行上に陥没する凹陥部２０Ｂに落ち込んだ際には、その凹陥部２０Ｂの深さに応じて、駆動輪１０の下動を許容しうるように、揺動板７が、コイルスプリング１５のばね力によって下方に揺動する。
これによって、走行時における屋内床面Ｆの凹凸を吸収し、車台１上のクッションチェア４側に衝撃が伝達されることがないように、緩衝機能をもたせている。

左右の電動モータ９が取り付けられたブラケット８は、揺動板７の下面に締結ボルト２１とナット２２とによって締結されているとともに、ブラケット８の上面が当接される揺動板７の当接面には、左右方向に延びる長孔２３が形成され、前記締結ボルト２１、ナット２２を弛めることにより、前記ブラケット８、すなわち、電動モータ９の駆動軸９ａに取り付けられた駆動輪１０を、左右方向に移動可能に調整しうるようになっている。

図２に示すように、車台１の左右方向における後端中央部１ｂには、補助用キャスター２４が設けられているとともに、この補助用キャスター２４は、ペダル２５の下方への踏み込み操作によって下降可能になっている。

図８は、手押し使用時におけるキャスター付屋内移動体の浮上状態を示す側面図である。

すなわち、前記補助用キャスター２４は、図８に示すように、ペダル２５の下方への踏み込み操作によって下降させることにより、屋内床面Ｆ上に接地させ、前記車台１の後端を相対的に浮上させるとともに、車台１の下面に取り付けられた駆動装置５における左右の駆動輪１０，１０が、屋内床面Ｆ上から離間しうるようになっている。
これにより、車台１の移動時に、電動モータ９の減速ギヤ系によるブレーキ作用から開放され、手押し用として円滑に移動させることができる。

１ 車台（屋内移動体）
１ａ 前端中央部
１ｂ 後端中央部
２ 前輪（キャスター）
３ 後輪（キャスター）
４ クッションチェア
５ 駆動装置
６ 支持部材
６ａ 上面板
６ｂ 側面板
７ 揺動板
７ａ 一端部
７ｂ 他端部
７ｃ 長孔
８ ブラケット
９ 電動モータ
９ａ 駆動軸
１０ 駆動輪
１１ 支持杆
１２ 操作盤
１３ 操作ボタン
１４ 支軸
１５ コイルスプリング（付勢体）
１６ ボルト軸
１６ａ 上端部
１６ｂ 下端部
１７ ナット
１８ 調整ボルト
１９ ナット
２０Ａ 突起物
２０Ｂ 凹陥部
２１ 締結ボルト
２２ ナット
２３ 長孔
ａ 間隙
Ｆ 屋内床面
Ｈ 車台の下面と屋内床面と間の高さ
Ｏ１，Ｏ２ 左右の駆動輪の回転中心軸
θ１，θ２ 水平な屋内床面に対する傾斜角度

Claims (6)

1. 肢体不自由者が使用する姿勢保持用、リハビリ用、遊戯用または作業用のキャスター(2,3)付屋内移動体の車台(1)下面に取り付けて、屋内床面(Ｆ)上を自走可能に電動化するための駆動装置(5)であって、
   前記車台(1)下面の前後方向の中間部における左右の両側に、前後方向の支軸(14)を支点に回動することによって上下方向に揺動可能な駆動輪(10)を、各々独立して懸架するとともに、両駆動輪(10)の各々に、前記屋内床面(Ｆ)上への接地方向に向けて常時付勢しうる付勢手段(15)を、前記駆動輪(10)よりも外側に位置しうるように独立して設けたことを特徴とする駆動装置。
2. 車台(1)下面に取り付けうる左右方向を向く支持部材(6)の中央部に、前後方向を向く左右１対の支軸(14)を設け、この支軸(14)を支点に回動することによって上下方向に揺動する揺動板(7)を、支軸(14)から左右方向の外側に向けて各々延設して取り付けるとともに、これら各揺動板(7)の遊端に電動モータ(9)によって回転駆動される駆動輪(10)を、各々独立して設け、かつ各駆動輪(10)を接地方向に向けて常時付勢する付勢手段(15)を、支持部材(6)と揺動板 (7)との間に介在させた請求項１記載の駆動装置。
3. 駆動輪(10)を、左右方向に移動可能に調整しうるものとした請求項１または２記載の駆動装置。
4. 駆動輪(10)の上下方向の揺動範囲を、上限位置と下限位置との間で調整しうるようにした請求項１〜３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記請求項１〜４に記載の駆動装置を、肢体不自由者が使用する姿勢保持用、リハビリ用、遊戯用または作業用のキャスター付屋内移動体の車台(1)下面に備えるキャスター(2,3)付屋内移動装置であって、
   前記駆動装置(5)の駆動輪(10)を、水平な屋内床面(Ｆ)への接地状態において、互いに正面視ハ字形に対向しうるように配設したことを特徴とするキャスター付屋内移動装置。
6. 車台(1)の下面に、下降操作可能にした補助用キャスター(24)を設けるとともに、この補助用キャスターの下降操作によって、左右の駆動輪(10)を、屋内床面(Ｆ)上から離間しうるようにした請求項５記載のキャスター付屋内移動装置。

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