JP6055981B1

JP6055981B1 - 階段昇降電動車椅子

Info

Publication number: JP6055981B1
Application number: JP2016028369A
Authority: JP
Inventors: 谷島　昇; 昇谷島
Original assignee: COSMOTECH CO., LTD.
Current assignee: COSMOTECH CO., LTD.
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP2017131609A

Abstract

【課題】常に座席が水平に保たれた状態で、階段の角に接触せずに階段を確実に上り下り出来る電動車椅子を提供する。【解決手段】クランク軸３の一方に車輪６ａの中心軸４を設け、クランク軸を原動ユニットで回転させ車輪を偏芯回転させる事で階段を上り下りする。更に、前記クランク軸のもう一方に開けられた穴に車輪駆動軸１を通し、該車輪駆動軸の先端に車輪駆動平歯車２が設けられ、車輪に取り付けられた車輪歯車５を回転させて走行出来るように構成する。この構成を１ユニットに線対称な位置に２個設け、このユニットを前後左右に４個設ける。左右の各ユニットは連結材で連結され、前後のユニットは連結材１１、１２と軸９、１０、２１、２２によって平行リンク機構が構成され、傾斜センサー１８の信号を検出して電動アクチュエータ１５を伸縮させる事によって並行リンク機構を動作させ、座席２６を水平に保持する。【選択図】図１

Description

本発明は、平坦な場所を走行する機能と、階段を上り下りする機能の両方を備えた電動車椅子に関するものである。

従来、階段を上り下りする機能を有する電動車椅子は、車輪の構成を特殊な構造にしたものや、クローラ方式のものが従来技術として提案されている。

特開平１１−９６２８号公報特開平７−５１３１９号公報特許第３８００４００号公報

階段を上り下りする為に、特許文献１においては１箇所に３個の車輪を星型に配置する必要がある為、車輪の可動範囲が大きくなってしまう。また、座面は本体と一体になっている為、階段を上り下りする時に座面が傾斜してしまい乗っている人が不安になる。特許文献２においては１箇所に２輪を前後に配置している為、車椅子本体の全長が長くなってしまう。特許文献３においてはクローラ方式を提案しているが、階段を上り下りする時に階段の角とクローラの接地面が接触する為、階段を傷付けるという問題がある。

本発明で解決しようとする課題は、車輪の機構部を小さく構成し、階段の上り下りの際に階段の角に接触しない機構とし、階段の上り下りの時も座面を水平に保ち安心して乗れる事である。

課題を解決する為の手段

本発明は上記課題を解決する為に、前後左右の駆動ユニットの各ユニットに車輪６ａが２個ずつ設けられ、車輪６ａはクランク軸３を回転させる事で車輪６ａの中心が偏芯して回転する機構となっている。１ユニットには前記機構の車輪がもう一つ設けられ。２個の車輪６ａ、車輪６ｂが偏芯回転する事で階段を上り下りする事が出来る。

また、クランク軸３の一方は穴が開けられ中に駆動軸１が通され、第一車輪駆動平歯車２と車輪平歯車５を介して駆動力が車輪６ａに伝えられ、車輪６ａが回転する事で走行する事が出来る。

更に、外側前フレーム７と後フレーム２３は前上連結軸９、前下連結軸１０、後上連結軸２１と後下連結軸２２で上連結材１１と下連結材１２で連結され、外側前フレーム７と後フレーム２３の間の上連結材１１と下連結材１２に座席連結材上連結軸１３と座席連結材下連結軸１４を介して座席連結材１９が動作自由に連結される。座席連結材１９には座席台２８を介して座席２６が固定されている。また、電動アクチュエータ１５が前駆動ユニット７と前記座席台２８に連結されており、該電動アクチュエータ１５は制御ボックス２４からの指令で伸縮する構成になっている。

一方、前記座席固定フレーム１９の下部には傾斜センサー１８が取り付けられ、座席の傾斜に応じた信号を制御ユニット２４に送る構成になっており、制御ユニット２４は前記座席２６の傾きに応じて前記電動アクチュエータ１５を伸縮させる事で、該座席２６の傾きを水平に保つ動作を行う。この動作によって、階段を上り下りする際にも該座席２６は水平を維持出来る。

発明の効果

本発明によれば、通常時は車輪を重ねて格納出来、駆動ユニットをコンパクトに構成する事が出来、階段の角に接触せずに上り下りが出来る為、階段に傷を付ける事がなく、階段を上り下りする時も座面が常時水平を保持出来る効果がある。

本発明の実施形態における階段昇降電動車椅子の側面図である。本発明の実施形態における階段昇降電動車椅子の前面図である。本発明の実施形態における階段昇降電動車椅子の車輪部分の断面図である。本発明の実施形態における階段昇降電動車椅子のローラー付車輪の断面図である。本発明の実施形態における階段昇降電動車椅子の動作概要図である。

発明を実施する為の形態

以下、この発明にかかる好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１、図２、図３において、この発明にかかる階段昇降電動車椅子の実施形態の側面図、前面図、車輪部分の断面図を示すと、車輪６ａは車輪平歯車５が締結され、車輪軸受３７を介してクランク軸３の一方に固定された車輪回転軸４に回転自在に取り付けられ、クランク軸３のもう一方はクランク軸外軸受４０、クランク軸内軸受４１を介して、外側前フレーム７と内側前フレーム８ａに回転自在に取り付けられ、第一偏芯回転スプロケット２９は前記クランク軸３に該外側フレーム７と該フレーム８の間で固着されている。

前記クランク軸３の前記外側前フレーム７と前記内側前フレーム８ａに取り付けられている側には穴が開けられ、穴の中に車輪駆動外軸受３８と車輪駆動内軸受３９を介して駆動軸１が通され、該駆動軸１の一方に第一車輪駆動平歯車２が固着され、該第一車輪駆動平歯車２は前記車輪平歯車５と噛み合い、前記駆動軸１のもう一方に第一走行スプロケット３０が固着されている。

前下連結軸１０は原動ユニット３１に回転され、図示しない軸受けによって前記前フレーム７と前記内側前フレーム８ａに回転自在に取り付けられる。第二走行スプロケット４２は前記前下連結軸１０に固着され、該第二走行スプロケット４２から前記第一走行スプロケット３０へ走行チェーン３３を介して回転が伝えられる。この構成によって、前記原動ユニット３１の回転が前記車輪６ａへ伝えられ、該車輪６ａは中心で回転する。

一方、前記クランク軸３に固着された前記第一偏芯回転スプロケット２９は偏芯回転チェーン３２によって第二偏芯回転スプロケット４３から回転が伝えられ、該第二偏芯回転スプロケット４３は前上連結軸９に固着され、該前上連結軸９は前記原動ユニット３１から回転が伝えられる。この構成によって、該原動ユニット３１の回転が前記クランク軸３へ伝えられ、前記車輪６ａを偏芯回転させる。

前記外側前フレーム７と前記フレーム８ａには、２個の前記車輪６ａ、車輪６ｂが取り付けられ、もう一方の該車輪６ｂは該車輪６ａとは線対称な位置にあり、前記車輪６ａと同じ構成で前記原動ユニット３１から回転が伝えられ、該車輪６ｂも中心で回転し、偏芯回転もする構成となっている。

前記構成の駆動ユニットが前後左右に１ユニットずつ全部で４ユニット配置される。

駆動ユニットは前記外側前フレーム７と後フレーム２３が上連結材１１、下連結材１２と内連結材３６で前記前上連結軸９、前下連結軸１０、後上連結軸２１と後下連結軸２２を介して動作自在に結合され、該上連結材１１と該下連結材１２上で前記外側前フレーム７と前記後フレーム８の間に座席連結材上連結軸１３と座席連結材下連結軸１４を介して座席連結材１９が動作自在に連結され、該座席連結材１９に座席台２８、バッテリー搭載台５６が締結され、該座席台２８に座席２６、背もたれ固定材２７と操作ボックス取付け材４５が締結され、該背もたれ固定材２７に背もたれ２５が固定され、前記操作ボックス取付け材４５に操作ボックス４６が取り付けられ、前記バッテリー搭載台５６にはバッテリー２０が搭載される。

また、前記座席台２８の下側には上ヒンジベース３４が取り付けられ、上ヒンジピン３５を介して電動アクチュエータ１５が動作自由に固定され、該電動アクチュエータ１５のもう一方は、下ヒンジピン１７を介して下ヒンジベース１６に動作自在に固定され、該下ヒンジベース１６は前フレーム連結材４４に固定され、該前フレーム連結材４４は内側前フレーム８ａと内側前フレーム８ｂに固定される。

前記構成によって、前記電動アクチュエータ１５が伸縮する動作をすると、前記外側前フレーム７、前記後フレーム２３、前記上連結材１１、前記下連結材１２、前記内連結材３６と前記座席連結材１９で構成される平行リンク機構において、該座席連結材１９が水平に対して前後に傾き角度が変わる動作をする。これによって、階段を上った状態でも前記電動アクチュエータ１５を伸縮させる事で、前記座席２６を水平にする事が出来る。

更に、前記座席連結材１９の下側に固定された傾斜センサー１８によって、座面の傾きが電気信号に変換され、図示しない後フレーム連結材上に固定された制御ボックス２４に信号が伝えられる。該制御ボックス２４は前記傾斜センサー１８からの信号に応じて前記電動アクチュエータ１５を伸縮させ座面を水平に制御する。

前記バッテリー２０は前記制御ボックス２４、前記原動ユニット３１、前記操作ボックス４６、前記電動アクチュエータ１５と前記傾斜センサー１８に接続されて電気を供給する。前記制御ボックス２４に前記操作ボックス４６から、操作者の指示に従った電気信号が伝えられ、前期原動ユニット３１は該制御ボックス２４によって制御される。これによって、操作者の指示に従い、前記原動ユニット３１が回転し、前記車輪６ａ、前記車輪６ｂが中心回転と偏芯回転をする。

図４において、車輪６ａは外周に車輪の回転方向と垂直な方向に転がる事が出来るローラー５０がローラー軸５１を介して外車輪外周フレーム５２、中車輪外周フレーム５３、内車輪外周フレーム５４に回転自在に取り付けられている。該外車輪外周フレーム５２、該中車輪外周フレーム５３、該内車輪外周フレーム５４はネジ５５で固定され、車輪本体フレーム４７、外リム４８、内リム４９に図示しないネジで固定されている。外周のローラー５０は２組の車輪外周フレームに千鳥状に交互に配置されており常に該ローラー５０が接地した状態になっている。

前記ローラー付車輪を前輪に４個配置し、ローラー無し車輪を後輪に４個配置する事によって、電動車椅子の方向転換を右へ曲がる時には、左の前後の車輪だけを前進し、左へ曲がる時には、右の前後の車輪だけを前進する事で行う事が出来る。

図５において、前記構成の電動車椅子が階段を上る動作を説明する。図５（ａ）は階段昇降電動車椅子が階段上にある時の図である。階段昇降電動車椅子は傾斜センサー１８と電動アクチュエータ１５の動作で前記座席２６は常に水平を保っている。内側の車輪と外側の車輪は前記クランク軸３の位相が１８０度ずれた状態で後ろ方向に偏芯回転する構成になっている。図５（ｂ）で示す図では、車輪が後方向に偏芯回転し階段を上る為に内側の車輪が上昇し、同時に外側の車輪が下方向へ押し下げられ階段昇降電動車椅子は上昇を開始する。図５（ｃ）で示す図で更に内側の車輪が上昇する。図５（ｄ）は、内側の車輪が一段上の段の上面に到達した時の図である。図５（ｅ）では、内側の車輪が一段上の段の上面を押し下げ、同時に外側の車輪が上昇を開始する。図５（ｆ）では、内側の車輪と外側の車輪が元の位置に戻りつつある状態、図５（ｇ）は、階段昇降電動車椅子が階段を１段上り完了し、内側の車輪と外側の車輪が元の位置に戻った状態である。

階段を下りる時は図５の動作において、クランク軸３を前方向に偏芯回転する事で行う。

上記動作をする階段昇降電動車椅子において、平地を走行する時は、車輪が重なった状態になる為、コンパクトで機動性のある駆動ユニットを実現出来、階段を上り下りする時は、階段の角に接触しない為階段を傷付けずに上り下りが出来る。また、座面を常に水平に保つ為乗っている人に危険を感じさせない効果がある。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成出来る範囲における構成や形態をも含むものである。例えば、原動ユニットから車輪に駆動を伝達するまでのチェーン、スプロケットの構成は本発明の目的を達成する範囲で追加、削除したものを含む。また、ローラー付車輪の構成の仕方、取り付け位置についても前記実施形態に限定するものでない。

本発明は、階段を上り下りする電動車椅子や人や荷物を乗せて階段を上り下りする搬送車に適している。

１駆動軸
２第一車輪駆動平歯車
３クランク軸
４車輪回転軸
５車輪平歯車
６ａ、６ｂ車輪
７外側前フレーム
８ａ、８ｂ内側前フレーム
９前上連結軸
１０前下連結軸
１１上連結材
１２下連結材
１３座席連結材上連結軸
１４座席連結材下連結軸
１５電動アクチュエータ
１６下ヒンジベース
１７下ヒンジピン
１８傾斜センサー
１９座席連結材
２０バッテリー
２１後上連結軸
２２後下連結軸
２３後フレーム
２４制御ボックス
２５背もたれ
２６座席
２７背もたれ固定材
２８座席台
２９第一偏芯回転スプロケット
３０第一走行スプロケット
３１原動ユニット
３２偏芯回転チェーン
３３走行チェーン
３４上ヒンジベース
３５上ヒンジピン
３６内連結材
３７車輪軸受
３８車輪駆動外軸受
３９車輪駆動内軸受
４０クランク軸外軸受
４１クランク軸内軸受
４２第二走行スプロケット
４３第二偏芯回転スプロケット
４４前フレーム連結材
４５操作ボックス取付け材
４６操作ボックス
４７車輪本体フレーム
４８外リム
４９内リム
５０ローラー
５１ローラー軸
５２外車輪外周フレーム
５３中車輪外周フレーム
５４内車輪外周フレーム
５５ネジ
５６バッテリー搭載台

Claims

クランク軸の片方に車輪の中心軸が回転自在に設けられ、原動ユニットからの第一の駆動でクランク軸を回転させる事によって車輪を偏芯回転させ、前記クランク軸のもう一方に穴が開けられ、該穴に軸受を介して前記原動ユニットから駆動が伝達される駆動軸が通され、該駆動軸の車輪側に走行駆動平歯車が設けられ、前記車輪に設けられた車輪平歯車が前記走行駆動平歯車に回転され、該走行駆動平歯車が前記原動ユニットから出力される第二の駆動で前記駆動軸を介して回転され、前記車輪の構造が１ユニットに２個設けられ、該ユニットが各前後左右に４ユニット設けられ、左右の該ユニットの走行駆動は独立して動作するように構成され、左右の該ユニットはフレーム連結材で連結され、前後のユニットが連結材と軸で動作自由に平行リンク機構が構成され、該平行リンク機構の前後の中間に座席連結材を動作自由に設けられ、座席連結材に座席台が設けられ、該座席台に座席、背もたれ固定材、操作ボックス取付け材が設けられ、該背もたれ固定材に背もたれが設けられ、前記操作ボックス取付け材に操作ボックスが設けられ、前記座席台の下に上ヒンジベース、上ヒンジピンを介して電動アクチュエータが動作自由に設けられ、該電動アクチュエータのもう一方が前記フレーム連結材に下ヒンジピン、下ヒンジベースを介して動作自由に設けられ、車輪の外周に軸方向と直角方向に転がる複数のローラーを千鳥状に配置したローラー付車輪が２個以上設けられ、電源を供給するバッテリーと前記平行リンク機構を傾ける前記電動アクチュエータと車輪の偏芯回転と車輪中心回転に駆動を伝える原動ユニットを制御する制御ボックスと該制御ボックスに制御指示をする前記操作ボックスと座席の傾きを検出して電気信号を前記制御ボックスに送る傾斜センサーが設けられた、階段の上り下りをする電動車椅子。