JP6468904B2 - フレーム構造及びそれを用いた車椅子 - Google Patents

Description

本発明は、分割可能なフレーム構造及びそれを用いた車椅子、特に、トラックレースやマラソン等で用いる競走用の車椅子に関する。

従来、トラックレースやマラソン等で用いられる競走用の車椅子や自転車等の乗り物のフレーム構造として、持ち運び等を容易にするためにフレームを複数に分割可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のフレーム構造では、フレーム同士の連結方法として、２つのフレームを貫いて固定するボルト及びそのボルトと螺合するナットを用いた連結方法や、フレームに設けた係合突起を固定ネジによって押圧する連結方法が用いられている。

特開２００１−２３１８１９号公報

しかし、特許文献１に記載のフレーム構造で用いられている連結方法では、ボルトとナットとの螺合や固定ネジによる押圧が十分でない場合に、フレーム構造に伝わった振動等によってその固定が緩み、連結部分においてがたつきが発生してしまうという問題があった。

その一方で、そのようながたつきの発生を防止するために、強固に螺合や押圧を行ったり、螺合や固定に加えて接着剤による接着を行ったりした場合には、強固な固定は維持できるものの、分割を行うことが困難になるという問題があった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、フレーム同士の連結部分におけるがたつきの発生を防止することができ、分割を容易に行うことができるフレーム構造及びそれを用いた車椅子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のフレーム構造は、第１フレームと、第１フレームに連結される第２フレームと、第１フレームと第２フレームとの間に塗布された接着用樹脂と、第１フレームと第２フレームとを連結する連結機構とを備え、第２フレームは、筒状の被挿入端部を有し、第１フレームは、筒状に形成され、被挿入端部に挿入される挿入端部を有し、連結機構は、第１フレーム及び第２フレームを貫いて固定するボルトと、挿入端部の内周面に固定され、ボルトと螺合するナットと、第１フレームとナットとの間に充填された固定用樹脂とで構成され、挿入端部及び被挿入端部の一方の他方に対向する領域には、離型処理が施されていることを特徴とする。

このように、本発明のフレーム構造では、連結機構によってフレーム同士を連結するとともに、フレーム同士の間に接着用樹脂で接着することによって、がたつきを防止している。また、接着用樹脂を塗布する領域に樹脂の剥離が容易となる離型処理を施している。そのため、本発明のフレーム構造によれば、フレーム同士を十分な強度で固定して連結部分におけるがたつきの発生を防止するとともに、分割を容易に行うことができる。

また、このように、フレームの一方を他方に挿入する構成にすれば、分割の容易さを維持しつつ、さらに強固な連結を実現し、連結部分におけるがたつきの発生を防止することができる。
また、このように、連結機構としてボルトとナットによる連結を用いれば、分割の容易さを維持しつつ、さらに強固な連結を実現し、連結部分におけるがたつきの発生を防止することができる。また、このように、ボルト又はナットとフレームとの間に固定用樹脂を充填すれば、ボルト又はナットが接触する領域を平坦にすることができるので、ボルト又はナットの取り付け位置におけるがたつきの発生を防止することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明のフレーム構造は、第１フレームと、第１フレームに連結される第２フレームと、第１フレームと第２フレームとの間に塗布された接着用樹脂と、第１フレームと第２フレームとを連結する連結機構とを備え、第２フレームは、断面形状が第１フレームの外周面に対応する半円形状の被固定部を有し、第１フレームは、筒状に形成され、被固定部に覆われる固定部を有し、連結機構は、第１フレーム及び第２フレームを貫いて固定するボルトと、第１フレームの内周面に固定され、ボルトと螺合するナットと、第１フレームとナットとの間に充填された固定用樹脂とで構成され、被固定部の固定部に対向する領域には、離型処理が施されていることを特徴とする。

また、本発明のフレーム構造においては、第１フレーム及び第２フレームの一方を、繊維強化プラスチックで形成し、第１フレーム及び第２フレームの他方を、金属材料で形成してもよい。

また、本発明のフレーム構造においては、フレームの一方を強化繊維プラスチック材料で形成した場合、繊維強化プラスチックは、振動減衰特性の高い繊維強化プラスチックを含む複数の繊維強化プラスチックを積層して形成されていることが好ましい。

このように、フレーム構造の減衰特性を良好なものにすることができ、がたつきの発生をさらに防止しやすくなる。

また、上記目的を達成するために、本発明の車椅子は、上記いずれかのフレーム構造を備えた車椅子であって、着座用シートを有するケージと、ケージの前方に延設された車体フレームと、車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、車体フレームの前端部に取り付けられた前輪と、ケージの左右に取り付けられた一対の後輪とを備え、ケージは、第１フレーム又は第２フレームの一方であり、車体フレームは、第１フレーム又は第２フレームの他方であることを特徴とする。

このように、上記いずれかのフレーム構造を用いた本発明の車椅子では、分割可能な構造とした場合でも、連結部分におけるがたつきの発生を防止でき、また、フレーム同士の連結部分において、減衰振動特性等のフレーム特性が悪化することもない。

また、本発明の車椅子では、容易に分割を行うことができるので、パーツの交換も容易に行うことができる。そのため、複数種類のフレームを用意しておき、それらのフレームを適宜組み替えることによって、使用者の要望や路面の状態に対応して、車椅子全体のフレーム特性を容易に変更することができる。

本発明の実施形態に係る車椅子の側面図。 図１の車椅子のフロントフォークの平面図。 図１の車椅子の第１連結部を拡大して示す側面図。 図３の車椅子の車体フレームのＡ−Ａ線断面図。 図１の車椅子の第２連結部を拡大して示す側面図。 図１の車椅子の車体フレームのＢ−Ｂ線断面図。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る車椅子１の構成について説明する。車椅子１は、トラックレースやマラソン等で用いられるものである。

図１に示すように、本実施形態の車椅子１は、着座用シート（不図示）が設置されるケージ１０（第１フレーム）と、ケージの前方に延設された車体フレーム１１（第２フレーム）と、車体フレーム１１に設けられた操舵用のハンドル１２と、車体フレーム１１の前端部に配置された前輪１３と、ケージ１０の左右に取り付けられた一対の後輪１４と、車体フレーム１１の前端部に取り付けられ、ハンドル１２が連結され、前輪１３を保持するフロントフォーク１５とを備えている。

ケージ１０は上部が開放され、ケージ１０の内部には競技者（使用者）が着座する着座用シート（不図示）が配置される。

車体フレーム１１は、後述するように、ケージ１０から分割可能な構造となっている。

ハンドル１２は、車体フレーム１１の先端部に枢支されたフロントフォーク１５のコラム部１５ａ（図２参照）の端部に接続されている。車椅子１では、ハンドル１２を操作することにより、フロントフォーク１５の向きを変更して、車椅子１を所望の方向に旋回走行させることができるようになっている。

後輪１４には、ハンドリム１４ａが設けられており、ケージ１０に接地された着座用シートに着座した競技者は、ハンドリム１４ａを介して駆動力を後輪１４に伝達する。

図２に示すように、フロントフォーク１５は、車体フレーム１１の先端部に支持されるコラム部１５ａと、コラム部１５ａから二股状に前方に延びるフォーク部１５ｂとを有している。フォーク部１５ｂの先端部には、前輪１３の車軸を支持する軸受け孔１５ｃが形成されている。

コラム部１５ａは円筒状に形成され、ベアリング（不図示）を介して車体フレーム１１の前端部に枢支される。コラム部１５ａの上端部にはハンドル１２（図１参照）が固設される。

ケージ１０は、アルミによって形成されている。車体フレーム１１は、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維で強化された繊維強化プラスチック（以下、「ＦＲＰ」という。）を複数積層して形成されている。

車体フレーム１１を形成するＦＲＰとしては、ＰＡＮ系炭素繊維で強化されたものの他、アラミド繊維、ポリアリレート繊維等の有機繊維やピッチ系炭素繊維といった振動減衰特性の高い繊維で強化されたものや、ガラス繊維、ＰＢＯ繊維、ポリエチレン繊維等で強化されたものを用いてもよい。

また、車体フレーム１１を形成するＦＲＰは、所定のパターン（例えば、その層に含まれる繊維の、隣接する層に含まれる繊維に対する傾斜角度のパターン）に従って積層されたものが用いられている。

そのため、車体フレーム１１の振動減衰特性と剛性とのバランスは、用いられている材料及びパターンによって定まる。また、車体フレーム１１は、車椅子１全体の振動減衰特性及び剛性に対して最も影響の大きい部材であるので、車椅子１全体の特性は、車体フレーム１１の特性に大きく影響される。

次に、図３〜図６を参照して、車椅子１のケージ１０（第１フレーム）と車体フレーム１１（第２フレーム）との連結部について詳細に説明する。車椅子１では、後輪１４近傍に設けられた第１連結部Ｃ１（連結機構）及び車体フレーム１１の中央部近傍に設けられた第２連結部Ｃ２の２つの連結部が設けられている。

図３に示すように、第１連結部Ｃ１は、ケージ１０の後輪１４の車軸近傍から前輪１３側に向けて延設された断面形状が円筒状の挿入端部１０ａと、車体フレーム１１の後端部に設けられた断面形状が円筒状の被挿入端部１１ａとで構成されている。

図４に示すように、挿入端部１０ａには、外周側と内周側を連通する孔１０ｂが形成されている。被挿入端部１１ａには、挿入端部１０ａの孔１０ｂに対応する位置に、外周側と内周側を連通する孔１１ｂが形成されている。挿入端部１０ａの被挿入端部１１ａと対向する外周面は、樹脂材料の剥離が容易となる離型処理が施された離型処理面１０ｃとなっている。

離型処理面１０ｃは、挿入端部１０ａの被挿入端部１１ａと対向する外周面に、離型用ワックスを塗布することによって形成されている。ただし、離型処理面１０ｃの形成方法は、このような方法に限定されるものではなく、離型処理面１０ｃとなる領域の形成材料を変化させる等の方法によって形成してもよい。

第１連結部Ｃ１において、ケージ１０と車体フレーム１１とを連結する際には、まず、ケージ１０の挿入端部１０ａの被挿入端部１１ａと対向する外周面に、離型用ワックスを塗布し、離型処理面１０ｃを形成する。

次に、挿入端部１０ａの離型処理面１０ｃに接着用樹脂１６を塗布し、挿入端部１０ａを車体フレーム１１の被挿入端部１１ａに挿入する。この際、必要に応じて挿入端部１０ａと被挿入端部１１ａとの間にさらに接着用樹脂１６を注入する。

最後に、接着用樹脂１６が固化した後、挿入端部１０ａの孔１０ｂ及び被挿入端部１１ａの孔１１ｂに、挿入端部１０ａ及び被挿入端部１１ａを貫くようにボルト１７を挿入し、ボルト１７を予め挿入端部１０ａの内周面に固定しておいたナット１８に螺合させる。

なお、ナット１８と挿入端部１０ａの内周面との間には、固定用樹脂１９が充填されている。固定用樹脂１９によって、ナット１８は、挿入端部１０ａの内周面の所望の位置（孔１０ｂに対応する位置）に固定される。その結果、外部からボルト１７を回すだけで、ボルト１７とナット１８との螺合による着脱が可能となっている。

また、固定用樹脂１９を充填することによって、ナット１８が接触する挿入端部１０ａの内周面（すなわち、ナット１８が接触する領域）は、平坦になる。そのため、その面において振動によるがたつきは発生しにくい。

また、図５に示すように、第２連結部Ｃ２は、ケージ１０の前方部分から車体フレーム１１に向けて延設された連結アーム１０ｄのアーム先端部１０ｅを車体フレーム１１の周面に固定することで構成されている。

図６に示すように、アーム先端部１０ｅの断面形状は、車体フレーム１１の外周面に対応する半円形状となっている。また、アーム先端部１０ｅには、外周側と内周側を連通する孔１０ｆが形成されている。車体フレーム１１には、アーム先端部１０ｅの孔１０ｆに対応する位置に、外周側と内周側を連通する孔１１ｃが形成されている。アーム先端部１０ｅ車体フレーム１１と対向する内周面は、樹脂材料の剥離が容易となる離型処理が施された離型処理面１０ｇとなっている。

離型処理面１０ｇは、アーム先端部１０ｅ車体フレーム１１と対向する内周面に、離型用ワックスを塗布することによって形成されている。ただし、離型処理面１０ｇの形成方法は、このような方法に限定されるものではなく、離型処理面１０ｇとなる領域の形成材料を変化させる等の方法によって形成してもよい。

第２連結部Ｃ２において、アーム先端部１０ｅと車体フレーム１１とを連結する際には、まず、アーム先端部１０ｅ車体フレーム１１と対向する内周面に、離型用ワックスを塗布し、離型処理面１０ｇを形成する。

次に、アーム先端部１０ｅの離型処理面１０ｇに接着用樹脂２０を塗布し、アーム先端部１０ｅを車体フレーム１１に配置する。この際、必要に応じてアーム先端部１０ｅと車体フレーム１１との間にさらに接着用樹脂２０を注入する。

最後に、注入した接着用樹脂２０が固化した後、アーム先端部１０ｅの孔１０ｆ及び車体フレーム１１の孔１１ｃに、アーム先端部１０ｅ及び車体フレーム１１を貫くようにボルト２１を挿入し、ボルト２１を予め車体フレーム１１の内周面に固定しておいたナット２２に螺合させる。

なお、ナット２２と車体フレーム１１の内周面との間には、固定用樹脂２３が充填されている。固定用樹脂２３によって、ナット２２は、車体フレーム１１の内周面の所望の位置（孔１１ｃに対応する位置）に固定される。その結果、外部からボルト２１を回すだけで、ボルト２１とナット２２との螺合による着脱が可能となっている。

また、固定用樹脂２３を充填することによって、ナット２２が接触する車体フレーム１１の内周面（すなわち、ナット２２が接触する領域）は、平坦になる。そのため、その面において振動によるがたつきは発生しにくい。

以上説明したように、本実施形態の車椅子１では、ケージ１０又はアーム先端部１０ｅと車体フレーム１１とを接着用樹脂１６，２０で接着するとともに、その接着用樹脂１６，２０を塗布する領域（挿入端部１０ａの離型処理面１０ｃ及びアーム先端部１０ｅの離型処理面１０ｇ）に樹脂の剥離が容易となる離型処理を施している。

そのため、車椅子１では、離型処理を行った領域において接着用樹脂を用いた接着を行うことによって、ケージ１０と車体フレーム１１とを十分な強度で固定して連結部分におけるがたつきの発生を防止するとともに、分割を容易に行うことができる。また、連結部分において、減衰振動特性等のフレーム特性が悪化することもない。

また、本実施形態の車椅子１では、容易に分割を行うことができるので、パーツの交換も容易に行うことができる。そのため、複数種類の車体フレーム１１を用意しておき、それらの車体フレーム１１を適宜変更することによって、使用者の要望や路面の状態に対応して、車椅子１全体のフレーム特性を容易に変更することができる。

以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。

上記実施形態では、本発明のフレーム構造を競争用の車椅子１に適用している。しかし、本発明のフレーム構造は、必ずしも競争用の車椅子にのみ用いることができるものではなく、一般に用いられる車椅子の他、自転車等に用いてもよい。

また、上記実施形態では、ケージ１０の挿入端部１０ａ及び車体フレーム１１の被挿入端部１１ａを円筒状に形成し、挿入端部１０ａを被挿入端部１１ａに挿入する構成となっている。しかし、本発明のフレーム構造はそのような構成に限定されるものではない。

例えば、第１フレーム側に被挿入端部を形成し、第２フレーム側に挿入端部を形成してもよい。また、断面形状は、円筒形状に限らず、挿入端部の断面形状を柱状、矩形状、半円形状等の他の形状とし、被挿入端部の断面形状をその挿入端部が挿入可能な筒状に形成してもよい。

また、本発明における第１フレームと第２フレームとの連結機構は、フレーム同士が接触するとともに相対位置を固定できる構造であればよい。例えば、一方に係合突起を設け、他方にその係合突起に係合する係合溝を設け、それらを係合させた後に、隙間に接着用樹脂を注入するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ケージ１０をアルミで形成し、車体フレーム１１をＦＲＰで形成している。しかし、本発明のフレーム構造を用いた車椅子は、そのような構成に限定されるものではない。例えば、ケージを鉄、チタン等の他の金属材料やＦＲＰで形成してもよいし、車体フレームを金属材料で形成してもよい。また、ＦＲＰは必ずしも積層して形成する必要はなく、単一の層で形成してもよい。さらに、ケージや車体フレームの領域ごとに材料を異ならせてもよい。

また、上記実施形態では、離型処理面１０ｃを、挿入端部１０ａの被挿入端部１１ａと対向する外周面に形成している。しかし、被挿入端部側に離型処理面を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ケージ１０の挿入端部１０ａの内周面とナット１８との間に、固定用樹脂１９を充填している。しかし、本発明のフレーム構造は、必ずしもそのような構成に限定されるものではない。例えば、固定用樹脂をボルトとフレームとの間に充填するようにしてもよい。また、フレームに係合突起を設け、ボルトの代わりに固定ネジを用いる場合には、固定用樹脂の充填を省略してもよい。

１…車椅子、１０…ケージ（第１フレーム）、１０ａ…挿入端部、１０ｂ，１０ｆ…孔、１０ｃ…離型処理面、１０ｄ…連結アーム、１０ｅ…アーム先端部、１０ｇ…離型処理面、１１…車体フレーム（第２フレーム）、１１ａ…被挿入端部、１１ｂ…孔、１１ｃ…孔、１２…ハンドル、１３…前輪、１４…後輪、１４ａ…ハンドリム、１５…フロントフォーク、１５ａ…コラム部、１５ｂ…フォーク部、１５ｃ…軸受け孔、１６，２０…接着用樹脂、１７，２１…ボルト、１８，２２…ナット、１９，２３…固定用樹脂、Ｃ１…第１連結部（連結機構）、Ｃ２…第２連結部。

Claims (5)

1. 第１フレームと、
   前記第１フレームに連結される第２フレームと、
   前記第１フレームと前記第２フレームとの間に塗布された接着用樹脂と、
   前記第１フレームと前記第２フレームとを連結する連結機構とを備え、
   前記第２フレームは、筒状の被挿入端部を有し、
   前記第１フレームは、筒状に形成され、前記被挿入端部に挿入される挿入端部を有し、
   前記連結機構は、前記第１フレーム及び前記第２フレームを貫いて固定するボルトと、前記挿入端部の内周面に固定され、前記ボルトと螺合するナットと、前記第１フレームと前記ナットとの間に充填された固定用樹脂とで構成され、
   前記挿入端部及び前記被挿入端部の一方の他方に対向する領域には、離型処理が施されていることを特徴とするフレーム構造。
2. 第１フレームと、
   前記第１フレームに連結される第２フレームと、
   前記第１フレームと前記第２フレームとの間に塗布された接着用樹脂と、
   前記第１フレームと前記第２フレームとを連結する連結機構とを備え、
   前記第２フレームは、断面形状が前記第１フレームの外周面に対応する半円形状の被固定部を有し、
   前記第１フレームは、筒状に形成され、前記被固定部に覆われる固定部を有し、
   前記連結機構は、前記第１フレーム及び前記第２フレームを貫いて固定するボルトと、前記第１フレームの内周面に固定され、前記ボルトと螺合するナットと、前記第１フレームと前記ナットとの間に充填された固定用樹脂とで構成され、
   前記被固定部の前記固定部に対向する領域には、離型処理が施されていることを特徴とするフレーム構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のフレーム構造であって、
   前記第１フレーム及び前記第２フレームの一方は、繊維強化プラスチックで形成され、
   前記第１フレーム及び前記第２フレームの他方は、金属材料で形成されていることを特徴とするフレーム構造。
4. 請求項３に記載のフレーム構造であって、
   前記繊維強化プラスチックは、振動減衰特性の高い繊維強化プラスチックを含む複数の繊維強化プラスチックを積層して形成されていることを特徴とするフレーム構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフレーム構造を備えた車椅子であって、
   着座用シートを有するケージと、
   前記ケージの前方に延設された車体フレームと、
   前記車体フレームに設けられた操舵用のハンドルと、
   前記車体フレームの前端部に取り付けられた前輪と、
   前記ケージの左右に取り付けられた一対の後輪とを備え、
   前記ケージは、前記第１フレーム又は前記第２フレームの一方であり、
   前記車体フレームは、前記第１フレーム又は前記第２フレームの他方であることを特徴とする車椅子。