JP6681253B2 - 複数の旋回軸を有する傾斜機構を備えた動力付き移動装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の旋回軸を有する傾斜機構を備えた動力付き移動装置に係り、典型的には、手を使用して又は手を使用しないで操縦できる動力付き車いすに関する。

車いすのような既存の移動装置に関する問題は、ユーザー、特に、四肢（腕及び脚）の動きを著しく失った又は損傷したユーザーによるそれらの操縦が容易でないことである。

また、ほとんど全ての車いすは、あらゆるタイプの表面上での使用には適していない。車いすは、芝生のような柔らかい表面又は起伏のある表面、すなわち「オフロード」での使用について、容易に又は効率的に使用することができない。車いすは、止まってしまう傾向があり、「オフロード」で進むことができるためには他人の補助が必要である。

動力付き車いすは典型的には、操縦するため及び車いすを前後方向に推進させるためのハンドコントローラ、及び／又は、車いすの前後方向の動きを制御するためのただ１つの旋回機構が必要である。ユーザーの体重移動によって制御する車いすがあることが知られているが、これらは、（混雑した場所又は店舗内のような）場所での動きに要求される精密な制御を提供するのに適していないか、あるいは、「オフロード」での使用に適していない。

先行技術文献
本明細書で引用される任意の特許又は特許出願を含む全ての文献は、参照により本明細書に援用される。断りのない限り、どの文献も先行技術を構成することはない。文献の考察は、それらの著者が何を主張しているかを述べており、本出願人は、引用された文献の正確さ及び適切さに挑戦する権利を保留している。本明細書ではいくつかの先行技術文献について言及しているが、断りのない限り、これらの文献がニュージーランドまたは任意の他の国における当該分野の一般的な常識を構成することはないことが明確にわかるであろう。

定義
「備える」という語句は、様々な裁判において、排他的意味又は非排他的意味のいずれにも寄与し得ることが認められている。本明細書の目的に関しては、特記しない限り、「備える」という語句は、明確に列挙された構成要件だけでなく他の特定していない構成要件も含むことを意味する非排他的意味を有するものとする。方法における１つ又は複数のステップに関して「備わった」又は「備えている」という語句を使用する際にも、この解釈は適用される。

この発明の目的は、複数の旋回軸を有する傾斜機構を備えた動力付き移動装置、典型的には、動力付き車いすを提供することであり、それは、公知技術のいくつかの欠点及び制限を改良し、少なくとも有益な選択肢を公衆に提供する。

第１の態様において、この発明は、複数の旋回軸を有する傾斜機構を備えた動力付き移動装置、典型的には動力付き車いすであって、
手を使用して又は手を使用しないで移動装置の駆動及び操縦が可能であり、動力付きの移動装置は、
１）少なくとも２つの駆動ホイールであって、それぞれが独立して駆動されるように別個の駆動シャフトに取り付けられている駆動ホイールと、
２）駆動可能に駆動シャフトに連結された駆動コントローラと、
３）傾斜機構に取り付けられたシートであって、傾斜機構は前記シートを、前方方向、後方方向、左方向、右方向に傾かせることができ、その結果、ユーザーが自分の体重をそれらの方向のいずれかに移動させるシートと、
４）傾斜機構及び駆動コントローラに接続された体重移動センサーであって、特定の方向へのユーザーの体重移動を感知する際に、感知されたユーザーの体重移動の方向に移動装置を動かすために体重移動センサーが駆動ホイールの１つ又は双方に駆動力を伝えるようにするとともに、移動装置が前方方向又は後方方向及び／又は左又は右方向に駆動されることが可能なようにする体重移動センサーと
を備え、
傾斜機構は第１旋回軸及び第２旋回軸を備え、第１旋回軸は駆動シャフトに取り付けられて傾斜機構がシートを後方方向又は前方方向へ傾かせ、第２旋回軸は、シートと駆動シャフトとの間に位置するように第１旋回軸の上方で距離をあけ、それにより、第２旋回軸はシートを第２旋回軸のまわりで後方方向又は前方方向に傾斜させて体重移動のオフセットを高め、駆動シャフトに対するシートの後方方向又は前方方向の傾斜の制御を高めることを特徴とする移動装置に属する。

好ましくは、移動装置は、シートが傾かないように傾斜機構をロックするようになっている傾斜ロッカーを備える。

好ましくは、移動装置は、傾斜機構及び体重移動センサーに選択的に係合可能なハンドコントローラを備え、ハンドコントローラは、傾斜機構の左及び右への動きから解放可能であり、ハンドコントローラは、左又は右に動くときに、体重移動センサーが駆動コントローラに所望の方向に移動装置を操縦させることを可能にするようになっている。

好ましくは、傾斜機構は、第２旋回軸とシートとの間に位置する第３旋回軸を有し、第３旋回軸は、傾斜機構がシートを左方向又は右方向に傾かせて移動装置を左又は右に旋回させることが可能である。

好ましくは、第３旋回軸は、第２旋回軸からシートに向かって上方に延びる少なくとも１つのロッドによって第２旋回軸に接続されている。

好ましくは、第１旋回軸は、駆動シャフトに旋回するように位置するベースユニットを備え、ベースユニットは、少なくとも駆動コントローラを収容する。

好ましくは、第２旋回軸は、ロッドのぞれぞれの端部をベースユニットに旋回するように接続するように、ベースユニットの上方かつベースユニットに隣接して位置している。

好ましくは、傾斜機構は、異なる体重の人々のバランスをとるとともに補正するための１つまたは複数の調節可能なスプリングを備え、調節可能なスプリングは、その一端が傾斜機構の上方点／上方部に取り付けられるとともに、その他端が動力付きの移動装置の固定点／固定部に取り付けられている。

好ましくは、動力付き移動装置は、シートの動きを制御するとともに規制するための水圧システムを備え、水圧システムは、水撃ポンプと、水圧ラインと、１つ又は複数の水圧流弁とを備え、水撃ポンプは、シートとベースユニットとの間に接続されている。

好ましくは、動力付き移動装置は、水圧システムに接続されたラインロッカーを有し、ラインロッカーは、駆動しているときに水圧システムをロックしてシートが横方向に動かないようにする。

好ましくは、移動装置は２つの駆動ホイールを有する

好ましくは、体重移動センサーは、前方方向への体重移動を感知する際に、駆動コントローラが駆動ホイールに駆動力を伝えて移動装置を前方方向に移動させるようにする。

好ましくは、体重移動センサーは、後方方向への体重移動を感知する際に、駆動コントローラが駆動ホイールに駆動力を伝えて移動装置を後方方向に移動させるようにする。

好ましくは、シートの前方方向又は後方方向への体重移動のより大きな速度が体重移動センサーによって感知されると、駆動コントローラに、駆動ホイールへ出力する駆動力を増加させ、したがって移動装置の速度を増加させるように、移動装置の速度は、ユーザーによるシートの前方方向又は後方方向への動きによって制御される。

好ましくは、体重移動センサーによって感知された左又は右への動きの程度がより大きくなると駆動コントローラに移動装置の左又は右への旋回の半径をより小さくするように、移動装置の旋回の程度は、ユーザーの左又は右への動きの程度によって制御される。

他の任意の態様を、本明細書に記載する。

この発明の好ましい実施の形態に従った動力付き移動装置の前方斜視図である。 図１に示される動力付き移動装置の後方斜視図である。 図１に示される（シートを取り外した状態の）動力付き移動装置の後方斜視図である。 この発明の好ましい実施の形態に係る動力付き移動装置の内部が見える側面図である。 図４に示される複数の旋回軸を有する動力付き移動装置の駆動制御機構の背面図である。

以下の説明では、この発明の好ましい実施の形態に関する発明、典型的には、手を使用して又は手を使用しないで操縦できる動力付き車いすについて記載する。この発明は、決して、これらの好ましい実施の形態に限定するものではなく、純粋に例示とするものに過ぎず、この発明の範囲から逸脱しない限り、変更及び改良が可能であることが容易に明らかとなるであろう。

図１〜５に示される移動装置は、車いすの好ましい実施の形態に関する。

図１〜３は、車いす１００の異なる方向の図を示しており、図４及び５は、車いす１００の複数の旋回軸機構の詳細を示している。

車いす１００は、動力付きの車いす１００であり、典型的には、電気的なバッテリーによって推進されるが、車いす１００を推進させる他の公知の様式も考えられる。

車いす１００は、道路上又はオフロードで駆動することができる。車いす１００は、手を使用して又は手を使用しないで操作及び操縦することができる。車いすの動き及び操縦は、車いす１００のシート１０３内のユーザーが手を使わずに体重移動によって行うことができる。

車いす１００は２つのホイール１０１を有し、これらはそれぞれ、別個の独立した駆動シャフト１０４に取り付けられている。駆動シャフト１０４は、駆動トランスミッションを介して駆動モータに駆動可能に接続されている。駆動モータは、駆動コントローラ２０によって制御される。駆動コントローラ２０は、体重移動感知ユニット３０に接続されている。体重移動感知ユニット３０は、シート傾斜機構４０に接続されている。シート１０３は、シート傾斜機構４０から取り外し可能である。

車いす１００を前方に移動させるためにシート１０３が前方に傾斜できるとともに車いす１００を反対方向に移動させるためにシート１０３が後方に傾斜できるように、シート１０３がシート傾斜機構４０に取り付けられている。ユーザーが車いすを移動させたい特定の方向にユーザーの体重を移動させる行動のもとで、シート１０３が傾斜する。さらに体重を移動するほど、車いすはより速く移動するであろう。シートを左あるいは右へ傾斜することにより車いすを操縦することができる。例えば、ユーザーの体重を左へシフトすることによって、車いす１００は左へ操縦されるであろう。

シートが左右方向に傾斜することはできないがシートの前方及び後方への動きが依然として可能であるようにシート傾斜機構をロックすることができるために、車いす１０３は、可変の傾斜ロック機構を備えることができる。

体重移動感知ユニット３０は、前方方向へのユーザーの体重移動を感知する際に、車いす１００が前方方向に移動するように、駆動コントローラ２０がホイールを駆動させるようにする。体重移動感知ユニット３０は、後方方向へのユーザーの体重移動を感知する際に、車いす１００が後方方向に移動するように、駆動コントローラ２０がホイールを駆動させるようにする。車いす１００の速度は、前方及び後方への特定の方向のユーザーの体重移動の速度によって支配される。体重移動感知ユニット３０は、ユーザーの体重移動を感知するためにジャイロスコープを使用し、シート傾斜機構４０と接続可能な偏向システムを備えている。偏向システムは、シート傾斜機構４０と体重移動感知ユニット３０との間に位置するスプリングを有している。ユーザーが上半身の制御を制限したとしたら、これらのスプリングは、ユーザーを傾斜しない位置に戻すための抵抗を提供する。

体重移動感知ユニット３０は、オフ位置とオン位置との間で作動させることができ、それにより、オフ位置にあるときに体重移動感知ユニット３０は非動作状態にあり、オン位置にあるときに体重移動感知ユニット３０は動作状態にあることで、車いす１００を駆動及び操縦するためのユーザーの体重移動を感知する。

車いす１００の旋回の程度は、ユーザーの左又は右への移動の程度が大きくなるほど左又は右への旋回の半径が小さくなることが達成可能となるように、ユーザーの左及び右への移動の程度によって制御される。

カムロッキングタイプの機構によってシート１０３をシート傾斜機構４０に取り外し可能に取り付けることができることで、シートのメンテナンスを行うことやシートを他のシートに取り換えるようなことが必要なときに、シートを取り外すことができる。

シート１０３は、シート部分と、裏側部分と、左側部分と、右側部分とを有している。シート部分及び裏側部分は、左側部分及び右側部分に関して独立して動くように、左側部分及び右側部分とは別個のものとすることができる。左側部分及び右側部分は、それらの間の幅を異なるサイズのユーザーに適応させるために調節可能とするように、横方向に動くことができる。左側部分及び右側部分は、ユーザーを車いす１００に乗せること及び車いす１００から降ろすことを可能とするために取り外し可能でもある。代替的には、左側部分及び右側部分は、それらが上方に回転することができて、ユーザーが車いす１００に乗れるように及び車いす１００から降りられるために邪魔にならないように、シートに旋回するように取り付けられる。シート１０３は好ましくは、前方方向に傾く。

車いす１００は、シート傾斜機構に位置するとともに接続された緩衝装置を備え、緩衝装置は、車いす１００を使用する際に振り子効果及びオーバーステアリング効果を制御するのに適している。緩衝装置は、緩衝効果を高めること及び低下させることができるように、液圧緩衝装置であるとともに調節弁５０を備えている。

車いす１００は、上昇及び下降が可能なフットスタンドを有することができ、フットスタンドが下降した位置にあるときに、静止している移動装置に安定性をもたらす。フットスタンドはその遠位端において、キャスターホイールを備えることができる。

車いす１００は、ホイール１０１の上方を延びる泥よけを備えている。ホイール１０１の縁は、ユーザーが希望する際に手で移動装置を操作できるように、ハンドグリップを備えることができる。

図４及び５は、車いす１００の動き及び操縦を制御するための複数の旋回軸を有したシート傾斜機構に関係する詳細を示している。例示の目的のために、図４及び５の双方は、前方位置（１０３Ｆ）と、直立位置（１０３Ｕ）と、後方位置（１０３Ｂ）と、右側位置（１０３Ｒ）と、左側位置（１０３Ｌ）との様々な段階にあるシート１０３を示している。

車いす１００は、２つの間隔をあけた駆動用のホイール１０１から構成され、これらはそれぞれ、他方の駆動用のホイールとは独立した別個の駆動シャフト１０４に取り付けられている。シート傾斜機構の第１旋回軸Ｐ１を構成する駆動シャフト１０４に、ベース１０２が旋回するように位置している。シート１０３は、第２旋回軸Ｐ２及び第３旋回軸Ｐ３のさらなる２つの旋回軸のまわりでロッド１０５によってベース１０２に接続されている。

第２旋回軸Ｐ２は、ロッド１０５のそれぞれの端部をベース１０２に旋回するように接続するように、ベース１０２の上方かつベース１０２に隣接して位置している。第１旋回軸Ｐ１及び第２旋回軸Ｐ２の双方は、車いす１００を前方方向又は後方方向に動かすように、車いす１００に対して前方位置（１０３Ｆ）及び後方位置（１０３Ｂ）の方向にシート１０３を旋回するように動かす。第２旋回軸Ｐ２はユーザーによって体重移動のオフセットを高めて、第１旋回軸だけでは不可能な、駆動シャフト１０４に対するシート１０３の前方位置（１０３Ｆ）及び後方位置（１０３Ｂ）の方向への傾斜の制御を高める。

第３旋回軸Ｐ３は、ロッド１０５のそれぞれの端部をシートに旋回するように接続するように、第２旋回軸Ｐ２の回りに位置するとともにシート１０３の下方かつシート１０３に隣接するように位置している。第３旋回軸Ｐ３は、車いすを左又は右に旋回させるように、シート傾斜機構がシート１０４を右側位置（１０３Ｒ）及び左側位置（１０３Ｌ）の方向に傾斜させるようにする。シート１０４の左及び右方向への動きを高めるとともに制御するために、水撃ポンプ１０８がシートとベース１０２との間に接続されている。水撃ポンプは、水圧流弁に接続された水圧ライン１０９に接続されて、横方向の動きと、前方及び後方の動きとを制御するとともに規制することができる。水圧システムはラインロッカー１１１に接続され、ラインロッカーは、駆動しているときに水圧システムをロックすることができ、それにより、シートが右側位置（１０３Ｒ）及び左側位置（１０３Ｌ）の方向に動くことができない。このロックされた動きの際に、車いすの横方向の動きはジョイスティックによって作動され、ジョイスティックは好ましくは、車いす１００のサイドアーム上かつサイドアームに隣接して位置する。

調節可能なスプリング１０７は、異なる体重の人々のバランスをとるとともに補正する手段である。調節可能なスプリング１０７は、その一端がシャフト／ロッド１０５の上方領域に取り付けられるとともに、その他端が車いす１００の固定点／固定部１０６に取り付けられている。

ベース１０２は、駆動制御機構と、シート傾斜機構に接続可能である体重移動感知機構の主要部分と、駆動制御機構とを収容し、それにより、特定方向へのユーザーの体重移動を感知する際に、体重移動センサーは、駆動制御手段が駆動シャフト１０４を介して駆動用のホイールに駆動力を伝えて、感知したユーザーの体重移動の方向に車いすを動かすようにさせて、車いすが前方方向及び後方方向に駆動されることができるとともに、左又は右方向へ操縦されることができるようになる。感知された体重移動が大きくなるほど、車いすは速く動く。例えば、前方にわずかに傾けると、車いすを前方方向にゆっくりと動かすことになるが、前方にかなり傾けると、車いすをより速い速度で動かすことになる。

利点
ａ）ユーザーのみによって作動可能な移動装置
ｂ）簡単に操作可能な移動装置
ｃ）駆動シャフトに対してシートの後方及び前方への傾斜を増加するようにユーザーの体重移動のオフセットを高めるような、第２旋回軸を備えた移動装置
ｄ）二重の操縦機能を有する移動装置
ｅ）シートの傾斜を変更すること及びシートの傾斜をロックすることのための可変なロック機能を有する移動装置
ｆ）手による操縦制御をオプションとして有する移動装置
ｇ）揺れの制御を有する移動装置
ｈ）「オフロード」で使用可能な移動装置

変形例
この発明の図示された例によって前述のものが与えられる一方で、添付の特許請求の範囲に記載されるようなこの発明の広い範囲内で当業者にとって明白な他の追加及び変更を当然ながら実現できるであろう。

Claims (13)

1. 複数の旋回軸を有する傾斜機構を備えた動力付き移動装置であって、
   手を使用して又は手を使用しないで前記移動装置の駆動及び操縦が可能であり、動力付きの前記移動装置は、
   １）少なくとも２つの駆動ホイールであって、それぞれが独立して駆動されるように別個の駆動シャフトに取り付けられている駆動ホイールと、
   ２）駆動可能に前記駆動シャフトに連結された駆動コントローラと、
   ３）傾斜機構に取り付けられたシートであって、前記傾斜機構は前記シートを、前方方向、後方方向、左方向、右方向に傾かせることができ、その結果、ユーザーが自分の体重をそれらの方向のいずれかに移動させるシートと、
   ４）前記傾斜機構及び前記駆動コントローラに接続された体重移動センサーであって、特定の方向へのユーザーの体重移動を感知する際に、感知されたユーザーの体重移動の方向に前記移動装置を動かすために前記体重移動センサーが前記駆動ホイールの１つ又は双方に駆動力を伝えるようにするとともに、前記移動装置が前方方向又は後方方向及び／又は左又は右方向に駆動されることが可能なようにする体重移動センサーと
   を備え、
   前記傾斜機構は第１旋回軸、第２旋回軸及び第３旋回軸を備え、前記第１旋回軸は前記駆動シャフトに取り付けられて前記傾斜機構が前記シートを前記後方方向又は前記前方方向へ傾かせ、前記第２旋回軸は、前記シートと前記駆動シャフトとの間に位置するように前記第１旋回軸の上方で距離をあけ、それにより、前記第２旋回軸は前記シートを前記第２旋回軸のまわりで後方方向又は前方方向に傾斜させて体重移動のオフセットを高め、前記駆動シャフトに対する前記シートの前記後方方向又は前記前方方向の傾斜の制御を高め、
   前記第３旋回軸は、前記傾斜機構が前記シートを左方向又は右方向に傾かせて前記移動装置を左又は右に旋回させることが可能であるように、前記第２旋回軸及び前記シートに接続され、前記第２旋回軸と前記シートとの間に位置し、
   前記第３旋回軸は、前記第２旋回軸から前記シートに向かって上方に延びる少なくとも１つのロッドによって前記第２旋回軸に接続されていることを特徴とする移動装置。
2. 前記シートが傾かないように前記傾斜機構をロックするようになっている傾斜ロッカーをさらに備える、請求項１に記載の移動装置。
3. 前記傾斜機構及び前記体重移動センサーに選択的に係合可能なハンドコントローラをさらに備え、該ハンドコントローラは、前記傾斜機構の左及び右への動きから解放可能であり、前記ハンドコントローラは、左又は右に動くときに、前記体重移動センサーが前記駆動コントローラに所望の方向に前記移動装置を操縦させることを可能にするようになっている、請求項１または２に記載の移動装置。
4. 前記第１旋回軸は、前記駆動シャフトに旋回するように位置するベースユニットを備え、該ベースユニットは、少なくとも前記駆動コントローラを収容する、請求項１に記載の移動装置。
5. 前記第２旋回軸は、前記ロッドのぞれぞれの端部を前記ベースユニットに旋回するように接続するように、前記ベースユニットの上方かつ前記ベースユニットに隣接して位置している、請求項４に記載の移動装置。
6. 前記傾斜機構は、異なる体重の人々のバランスをとるとともに補正するための１つまたは複数の調節可能なスプリングを備え、
   前記１つまたは複数の調節可能な該スプリングは、その一端が前記傾斜機構の上方点に取り付けられるとともに、その他端が動力付きの前記移動装置の固定点に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の移動装置。
7. 前記シートの動きを制御するとともに規制するための水圧システムを備え、
   該水圧システムは、水撃ポンプと、水圧ラインと、１つ又は複数の水圧流弁とを備え、
   前記水撃ポンプは、前記シートと前記ベースユニットとの間に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の移動装置。
8. ラインロッカーが前記水圧システムに接続され、前記ラインロッカーは、駆動しているときに水圧システムをロックして前記シートが横方向に動かないようにする、請求項７に記載の移動装置。
9. ２つの駆動ホイールを有する、請求項１に記載の移動装置。
10. 前記体重移動センサーは、前方方向への体重移動を感知する際に、前記駆動コントローラが前記駆動ホイールに駆動力を伝えて前記移動装置を前方方向に移動させるようにする、請求項１に記載の移動装置。
11. 前記体重移動センサーは、後方方向への体重移動を感知する際に、前記駆動コントローラが前記駆動ホイールに駆動力を伝えて前記移動装置を後方方向に移動させるようにする、請求項１に記載の移動装置。
12. 前記シートの前方方向又は後方方向への体重移動のより大きな速度が前記体重移動センサーによって感知されると、前記駆動コントローラに、前記駆動ホイールへ出力する駆動力を増加させ、したがって前記移動装置の速度を増加させるように、前記移動装置の速度は、前記ユーザーによる前記シートの前方方向又は後方方向への動きによって制御される、請求項１に記載の移動装置。
13. 前記体重移動センサーによって感知された左又は右への動きの程度がより大きくなると前記駆動コントローラに前記移動装置の左又は右への旋回の半径をより小さくするように、前記移動装置の旋回の程度は、前記ユーザーの左又は右への動きの程度によって制御される、請求項１に記載の移動装置。

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