JP6923756B2 - 操舵機構、及び、それを備えた車椅子 - Google Patents
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Description
本発明は、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用いられる操舵機構、及び、それを備えた車椅子に関する。
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として、搭乗者が着座するケージと、ケージの左右に取り付けられた一対の後輪と、ケージの前方に延設された車体フレームと、車体フレームに回動自在に取り付けられたフロントフォークと、フロントフォークに保持された前輪(操舵輪)とを備えたものがある。
この種の車椅子では、フロントフォークを回動させて前輪の操舵角を設定するための機構として、フロントフォークに連結されたハンドルだけではなく、トラックレバーと呼ばれる操舵機構を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の操舵機構は、車体フレームに対して左右に揺動する搖動バーと、揺動バーの揺動を前輪に伝達するためのリンク機構と、前輪の操舵角を維持するための維持機構とを備えている。
この操舵機構によれば、搭乗者は、揺動バーの後端部に設けられたトラックレバーを左右方向のいずれか一方から軽く叩くようにして押圧することで、搖動バー及びリンク機構を介して前輪の操舵角を変更し、維持機構によって操舵角を所定の角度で維持することができる。そのため、一般的に、この操舵機構は、トラックレース等においてコーナーを走行する際等に用いられる。
ところで、特許文献1に記載の操舵機構では、搖動バーは車体フレームに内蔵されている。しかし、リンク機構の一部(具体的には、ダンパーリンク、ダンパーリンクと搖動バーとを連結する連結アーム、及び、ダンパーリンクとフロントフォークを連結する副ハンドル)は、車体フレームの側方に飛び出した状態で配置されている。
そのため、操舵機構の車体フレームに収容されていない部分によって、空気抵抗が生じてしまうおそれがあった。また、その部分が目立ってしまい、美観を損ねるおそれがあった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、車体フレームに収容しやすい構造の操舵機構及び、それを備えた車椅子を提供することを目的とする。
本発明の操舵機構は、
搭乗者が着座するケージと、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回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材に保持された操舵輪とを備え、前記保持部材は、前記車体フレームに回動自在に支持され、前記操舵輪と一体的に回動する棒状のポール部を有している車椅子の操舵機構であって、
前記搭乗者の入力に応じて搖動する搖動バーと、
当接面を有し、前記ポール部の周面上を少なくとも周方向に摺動自在な摺動部と、
前記搖動バーと前記摺動部とを連結し、前記搖動バーの搖動に応じて前記摺動部を摺動させる第1リンク部と、
前記ポール部の周面上に該周面から突出するように立設され、前記当接面に当接して前記摺動部の摺動に応じて前記ポール部を回動させる第2リンク部と、
前記摺動部を付勢して、前記摺動部及び前記第2リンク部を介して前記ポール部が所定の回動角度に復帰するように回動させる付勢部とを備え、
前記当接面は、前記ポール部の回動軸線に沿う方向に窪んだ凹面であり、
前記第2リンク部は、前記ポール部が前記所定の回動角度になっている状態で、前記当接面の底部に位置し、
前記第2リンク部と前記当接面とは、前記第2リンク部が前記当接面の底部に位置しているときに、前記第2リンク部の周面上の2か所で接触していることを特徴とする。
搭乗者が着座するケージと、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回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材に保持された操舵輪とを備え、前記保持部材は、前記車体フレームに回動自在に支持され、前記操舵輪と一体的に回動する棒状のポール部を有している車椅子の操舵機構であって、
前記搭乗者の入力に応じて搖動する搖動バーと、
当接面を有し、前記ポール部の周面上を少なくとも周方向に摺動自在な摺動部と、
前記搖動バーと前記摺動部とを連結し、前記搖動バーの搖動に応じて前記摺動部を摺動させる第1リンク部と、
前記ポール部の周面上に該周面から突出するように立設され、前記当接面に当接して前記摺動部の摺動に応じて前記ポール部を回動させる第2リンク部と、
前記摺動部を付勢して、前記摺動部及び前記第2リンク部を介して前記ポール部が所定の回動角度に復帰するように回動させる付勢部とを備え、
前記当接面は、前記ポール部の回動軸線に沿う方向に窪んだ凹面であり、
前記第2リンク部は、前記ポール部が前記所定の回動角度になっている状態で、前記当接面の底部に位置し、
前記第2リンク部と前記当接面とは、前記第2リンク部が前記当接面の底部に位置しているときに、前記第2リンク部の周面上の2か所で接触していることを特徴とする。
このように構成されている本発明の操舵機構では、操舵機構を介して操舵輪の操舵角を設定する際には、まず、搭乗者が入力した力は、搖動バー及び第1リンク部を介して、摺動部に伝達される。その後、摺動部が、第2リンク部を介して、その第2リンク部が設けられているポール部を回動させて、ポール部の回動角度(すなわち、操舵輪の操舵角)を設定する。
ここで、第2リンク部は、ポール部の周面に設けられている。また、摺動部は、ポール部の周面上を摺動するように構成されている。すなわち、この操舵機構では、操舵輪の操舵角を設定するための機構の一部が、ポール部の周面近傍に位置し、また、周面近傍で動作するように構成されている。
これにより、この操舵機構では、操舵輪の操舵角を設定するための機構の一部を、従来の車椅子にも用いられている車体フレームの一部(具体的には、例えば、ポール部を覆うために車体フレームの前端部に設けられているカバー部等)の内部に、収容しやすくなっている。
したがって、本発明の操舵機構は、従来の操舵機構に比べ、その機構の一部を車体フレームの内部に容易に収容することができるので、車椅子に搭載した際に、操舵機構による空力性能の低下、美観の低下を抑制することができる。
ところで、一般に、競走用の車椅子の操舵機構では、操舵輪の操舵角(すなわち、操舵輪を保持する保持部材のポール部の回動角度)を所定の角度に復帰させるための付勢部を備えている。
しかし、その付勢部による付勢力が強すぎる場合、搭乗者が操舵角を設定するための操作を行う際に、操舵機構を構成する部材同士の間で大きな摩擦力が生じ、その摩擦力に起因して抵抗が生じたり、がたつきが生じたりするおそれがある。そのような抵抗、がたつきは、操作を開始する際に(すなわち、ポール部を所定の角度から回動させる際に)、特に生じやすい。
そこで、この操舵機構では、摺動部の当接面を凹面形状とするとともに、付勢部によってポール部が所定の回動角度になっている状態では、第2リンク部を当接面の底部に位置させ、且つ、第2リンク部と当接面とを第2リンク部の周面上の2か所で接触させている。
これにより、この操舵機構では、摺動部と第2リンク部とが接触する部分が小さくして、それらの間で生じる摩擦力が低減させて、搭乗者が操舵角を設定するための操作を行う際に生じる抵抗、がたつきを抑制している。
また、本発明の操舵機構においては、
前記第2リンク部は、前記ポール部の周面上に立設された円柱であることが好ましい。
前記第2リンク部は、前記ポール部の周面上に立設された円柱であることが好ましい。
このように構成すると、第2リンク部と摺動面との間の摩擦力をさらに低減することができる。
また、本発明の操舵機構においては、
前記摺動部は、前記第2リンク部に対して、前記ポール部の回動軸線に沿う方向でずれた位置に配置され、
前記当接面は、前記摺動部の前記第2リンク部側の端面に形成されていることが好ましい。
前記摺動部は、前記第2リンク部に対して、前記ポール部の回動軸線に沿う方向でずれた位置に配置され、
前記当接面は、前記摺動部の前記第2リンク部側の端面に形成されていることが好ましい。
このように構成すると、摺動部からポール部に力を伝達する機構が単純な構造になるので、その機構の小型化を図ることができる。これにより、操舵機構の一部を車体フレームの内部にさらに容易に収容することができるようになるので、操舵機構による空力性能の低下、美観の低下をさらに抑制しやすくなる。
また、本発明の操舵機構においては、
前記摺動部から前記ポール部の回動軸線に沿う方向に延設された第1規制部と、前記回動軸線に沿う方向で前記第1規制部に対向する位置に配置された第2規制部とを備え、
前記第1規制部と前記第2規制部とは、前記ポール部が前記所定の回動角度になっている状態で、所定の間隔を存して対向し、
前記摺動部の前記当接面の形状は、前記第2リンク部を介して前記ポール部を回動させたときに、前記摺動部とともに前記第1規制部を、前記第2規制部側に移動させる形状であることが好ましい。
前記摺動部から前記ポール部の回動軸線に沿う方向に延設された第1規制部と、前記回動軸線に沿う方向で前記第1規制部に対向する位置に配置された第2規制部とを備え、
前記第1規制部と前記第2規制部とは、前記ポール部が前記所定の回動角度になっている状態で、所定の間隔を存して対向し、
前記摺動部の前記当接面の形状は、前記第2リンク部を介して前記ポール部を回動させたときに、前記摺動部とともに前記第1規制部を、前記第2規制部側に移動させる形状であることが好ましい。
このように構成すると、ポール部を所定の回動範囲以上に回動させようとしたときに、第1規制部と第2規制部とが当接して、その回動が規制される。これにより、ポール部が過剰に回動してしまうこと(すなわち、操舵輪の操舵角が過剰に大きくなってしまうこと)を防止することができる。
また、本発明の操舵機構においては、第1規制部及び前記第2規制部を備える構成の場合、
前記摺動部は、前記当接面に、前記第1規制部と前記第2規制部とが当接した状態で前記ポール部が回動するときに、前記第2リンク部に当接して前記ポール部の回動を規制する規制突起を有していることが好ましい。
前記摺動部は、前記当接面に、前記第1規制部と前記第2規制部とが当接した状態で前記ポール部が回動するときに、前記第2リンク部に当接して前記ポール部の回動を規制する規制突起を有していることが好ましい。
このように構成すると、第1規制部及び第2規制部だけでなく、規制突起によっても、ポール部の過剰な回動が抑制される。ここで、規制突起は摺動部の当接面に設けられているので、規制突起に加わった力は、当接面が形成されている摺動部を介して、その摺動部に連結されている第1リンク部及び搖動バーによっても受け止められる。
これにより、所定の回動範囲を超えた状態で(例えば、第1規制部と第2規制部とが既に当接している状態で)、ポール部に大きな力が加わった場合であっても、十分にその回動を抑制することができる。
また、本発明の車椅子は、
搭乗者が着座するケージと、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回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材に保持された操舵輪とを備え、前記保持部材は、前記車体フレームに回動自在に支持され、前記操舵輪と一体的に回動する棒状のポール部を有している車椅子であって、
上記いずれかの操舵機構を備えていることを特徴とする。
搭乗者が着座するケージと、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回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材に保持された操舵輪とを備え、前記保持部材は、前記車体フレームに回動自在に支持され、前記操舵輪と一体的に回動する棒状のポール部を有している車椅子であって、
上記いずれかの操舵機構を備えていることを特徴とする。
また、本発明の車椅子においては、
前記車体フレームは、前記ポール部の少なくとも一部を覆うカバー部を備え、
少なくとも前記摺動部及び前記第2リンク部は、カバー部に収容されていることが好ましい。
前記車体フレームは、前記ポール部の少なくとも一部を覆うカバー部を備え、
少なくとも前記摺動部及び前記第2リンク部は、カバー部に収容されていることが好ましい。
従来の車椅子においても、ポール部の少なくとも一部を覆うカバー部が用いられている。そして、上記の操舵機構では、少なくとも摺動部及び第2リンク部がポール部の周辺部分に設けられている。そのため、摺動部及び第2リンク部は、従来から用いられているカバー部に、容易に収容することができる。したがって、本発明の車椅子によれば、従来のデザインを大きく変えることなく、新たな設計の操舵機構を車椅子に組み込むことができる。
また、本発明の車椅子においては、
前記搖動バーは、前方側の端部で、前記車体フレームの内部に、搖動軸線を中心として搖動自在に取り付けられ、
前記車体フレームは、前記搖動バーが内部で搖動可能な中空の部材であることが好ましい。
前記搖動バーは、前方側の端部で、前記車体フレームの内部に、搖動軸線を中心として搖動自在に取り付けられ、
前記車体フレームは、前記搖動バーが内部で搖動可能な中空の部材であることが好ましい。
本発明の車椅子の操舵機構を構成する部材のうち、搖動バーは比較的サイズの大きい部材である。そこで、このように搖動バーを車体フレームの内部に収容する構成にすると、効率良く、空力性能の低下、美観の低下を抑制することができる。
また、搖動バーの搖動軸線を前方側の端部に設けることで、それを収容する車体フレームを、先細りの形状とすることができる。これにより、車体フレームの形状を、空力性能において有利な形状にしやすくなる。
以下、図面を参照して、実施形態に係る車椅子Wの構成について説明する。車椅子W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。
まず、図1〜図3を参照して、車椅子Wの概略構成について説明する。
図1及び図2に示すように、車椅子Wは、ケージ1と、ケージ1の前方に延設された車体フレーム2と、車体フレーム2に設けられた操舵用のハンドル3と、車体フレーム2の前端部に配置された前輪4(操舵輪)と、車体フレーム2の前端部に取り付けられ、ハンドル3が連結され、前輪4を保持するフロントフォーク5(保持部材)と、ケージ1の左右に取り付けられた一対の後輪6と、後輪6のケージ1とは反対側に取り付けられたハンドリム7とを備えている。
図2に示すように、ケージ1は、上部が開放され、その内部には競技者(搭乗者)が着座する着座用シート1aが配置されている。
ハンドル3は、車体フレーム2の前端部に枢支されたフロントフォーク5の後述するコラム部5a(図3参照)の後方側の端部に連結されている。
後輪6は、ホイール6aと、ホイール6aに嵌合されたタイヤ6bとで構成されている。後輪6は、上方ほどケージ1側の中心側に近づくように傾斜した状態で、ケージ1に取り付けられている。
ハンドリム7は、後輪6と一体的に回転可能に固定されている。着座用シート1aに着座した競技者は、ハンドリム7を介して駆動力を後輪6に伝達する。
図3に示すように、フロントフォーク5は、車体フレーム2の前端部に支持されるコラム部5a(ポール部)と、コラム部5aから前方に向かって、二股状に延びるフォーク部5bとを有している。
フォーク部5bの前端部には、前輪4の車軸を支持する軸受孔5cが形成されている。また、コラム部5aの略中央部には、後述する操舵機構8のカムフォロワー83bを固定するための第1固定穴5dが形成されている。コラム部5aのフォーク部5b側の端部には、環状の第1ベアリング5eが嵌装されている。
コラム部5aは、中空の棒状(すなわち、筒状)の部材である。これは、コラム部5aの強度を確保するためであり、中実の棒状の部材であってもよい。コラム部5aは、フォーク部5b側(前方側)の端部で、環状の第1ベアリング5eを介して、車体フレーム2の前端部に回動自在に支持されている。コラム部5aのフォーク部5bとは反対側(後方側)の端部には、ハンドル3が連結される(図4参照)。
このようなフロントフォーク5を備えている車椅子Wでは、ハンドル3を回動させると、それに応じて、ハンドル3に連結されているコラム部5aと、コラム部5aに接続されているフォーク部5bと、フォーク部5bに保持されている前輪4とが、一体的に回動する。
これにより、車椅子Wでは、ハンドル3を操作することにより、フロントフォーク5を介して前輪4の向き(前輪4の操舵角)を設定して、車椅子W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。
なお、本発明の保持部材の形状は、上記のフロントフォーク5のような形状に限定されるものではなく、操舵輪を保持することができ、車体フレームに回動自在に支持されるポール部を有するものであればよい。例えば、上記のようなフォーク部に代わり、二股状に分かれていないアーム部を採用してもよい。
ところで、本実施形態の車椅子Wでは、前輪4の操舵角を設定するための機構として、ハンドル3だけでなく、操舵機構8も採用されている。そこで、次に、図4〜図10を参照して、車椅子Wのハンドル3及び操舵機構8、並びに、その周辺部分の構造について詳細に説明する。
図4に示すように、車体フレーム2は、ケージ1(図1及び図2参照)から前方に向かって延設されている上面フレーム2a及び下面フレーム2bと、筒状部分の前端部に設けられた前端フレーム2c(カバー部)とを有している。
上面フレーム2aと下面フレーム2bとは、相互に接続されることによって、筒状の部材を構成している。その筒状の部材の上面側は、上面フレーム2aによって構成され、下面側は、下面フレーム2bによって構成される。その筒状の部材の内部空間には、操舵機構8の後述する搖動バー81aが、前端側を中心として左右に搖動自在に収容されている(図7参照)。
また、下面フレーム2bの両側面には、一対の第1挿通孔2dが形成されている。一対の第1挿通孔2dは、後述する搖動バー81aの後端部の両側面に設けられている一対のトラックレバー81dの各々に対応する位置に形成されている。第1挿通孔2dの大きさは、搖動バー81aが搖動する際に、トラックレバー81dが挿抜自在な大きさとなっている。
前端フレーム2cは、下方に開口部を向けたカップ状の部材によって形成されている。前端フレーム2cの後端部(カップの底部)には、第2挿通孔2eが形成されている。前端フレーム2cは、フロントフォーク5のフォーク部5bの上方に配置され、コラム部5aが挿通される。
前端フレーム2cがフロントフォーク5に取り付けられた状態では、操舵機構8の一部が、前端フレーム2cの内部空間に収容され、コラム部5aの後端側の部分が、前端フレーム2cの第2挿通孔2eから突出した状態となる。
ハンドル3は、搭乗者が操作するために把持するハンドル本体部3aと、ハンドル本体部3aを前端フレーム2cに対して回動自在に支持する第2ベアリング3bとを有している。
ハンドル本体部3aは、平面視T字状の部材である。その後端部は、搭乗者によって把持可能な形状になっている。前端部の下面側には、第2固定穴(不図示)が形成されている。その第2固定穴には、車体フレーム2の前端フレーム2cから突出したコラム部5aの後端部が、挿入され、固定される。
第2ベアリング3bは、環状の部材であり、ハンドル本体部3aと前端フレーム2cとの間に配置され、コラム部5aの前端フレーム2cから突出した部分が挿通される。この第2ベアリング3bによって、前端フレーム2cの第2挿通孔2eの周縁部の上面に対して、ハンドル本体部3aは、回動自在に支持される。
このように構成されているハンドル3では、ハンドル本体部3aは、コラム部5a及び前輪4とともに、フロントフォークのコラム部5aの中心軸線(すなわち、コラム部5aの回動軸線a1)を中心として、一体的に回動可能となっている。
すなわち、車椅子Wでは、後述する操舵機構8を操作することによるだけでなく、ハンドル本体部3aを回動させることによっても、コラム部の回動角度を変更して、前輪4の操舵角を設定することができるようになっている。
図5の前方側から見た斜視図、及び、図6Aの平面図、図6Bの側面図に示すように、操舵機構8は、搭乗者によって操舵角を変更するための力が入力される入力部81と、入力部81に入力された力を伝達するための伝達部82と、伝達部82から伝達された力によって前輪4の操舵角を変更して、コラム部5aの回動角度を変更するための回動部83とを備えている。
入力部81は、前後方向に延びる搖動バー81aと、搖動バー81aの前端部を車体フレーム2に対して左右方向に搖動自在に固定する第1ピン81bと、搖動バー81aの前端部の周面に立設されている第1連結突起81cと、搖動バー81aの後端部の左右両面に固定されている一対のトラックレバー81dと、搖動バー81aの後端部に形成されている摺動孔81eと、摺動孔81eに挿通され、車体フレーム2に固定されている第2ピン81fとを有している。
搭乗者は、トラックレバー81dを押す又は叩くことによって、搖動バー81aを搖動させて、操舵機構8に前輪4の操舵角を設定するための力を入力する。その力は、搖動バー81aの前端部に立設されている第1連結突起81cを介して、伝達部82に伝達される。
図7に示すように、搖動バー81aは、第1ピン81bによって、第1ピン81bの軸線と一致する搖動軸線a2(図6B参照)を中心として、搖動自在となっている。
図7Aに示すように、搭乗者から前輪4の操舵角を設定するための力が入力されておらず、搖動バー81aが搖動していない状態では、一対のトラックレバー81dは、いずれも、車体フレーム2の両側面に形成されている第1挿通孔2dからわずかに突出した状態となっている(図2参照)。
一方、図7Bに示すように、搭乗者から前輪4の操舵角を設定するための力が入力されて、搖動バー81aが搖動した状態では、一対のトラックレバー81dのうち、一方は、車体フレーム2の形成されている一方側の第1挿通孔2dから突出した状態となり、他方は、車体フレーム2の内部に収容された状態となる。
摺動孔81eは、搖動バー81aの後端部を上下方向に貫く、横長の孔であり、第2ピン81fの軸部の径よりも、わずかに幅広に形成されている。摺動孔81eの周縁部は、摺動孔81eに挿通されている第2ピン81fの第1ヘッド部によって押圧されている。
そのため、摺動孔81eの周縁部は、その第1ヘッド部と第2ピン81fが固定されている車体フレーム2との間で挟持された状態になっている。これにより、搖動バー81aの搖動位置は、搖動バー81aに対する第2ピン81f及び車体フレーム2からの押圧力によって、維持されるようになっている。
すなわち、搖動バー81aを介して前輪4の操舵角を設定した場合には、操舵角を所定の角度に固定することができるようになっている。具体的には、例えば、車椅子Wがトラックレースに用いられる場合には、操舵角をそのトラックのコーナーの角度に固定することができるようになっている。
また、コラム部5aが回動していない状態と回動している状態のいずれであっても、搖動バー81aは、車体フレーム2(具体的には、上面フレーム2aと下面フレーム2bとで構成された筒状の部材)の内部に収容されている。
ここで、搖動バー81aは、前端部に設けられた第1ピン81bの軸線(搖動軸線a2)を中心として、左右に搖動する。そのため、車椅子Wでは、その搖動バー81aを収容する車体フレーム2の筒状の部材として、先細りの形状の部材を採用することができている。これにより、車体フレーム2は、空力性能において、有利な形状となっている。
なお、本発明における搖動バーの搖動の方向は、左右方向に限定されるものではなく、車椅子の構成に応じて、適宜設計してよい。例えば、上下方向又は前後方向であってもよい。
また、本発明において、搖動バーへ操舵輪の操舵角を設定するための力を入力するための機構は、上記のトラックレバー81dのような機構に限定されるものではない。例えば、搖動バーが左右に搖動する構成の場合、搖動バーの後端部近傍に、突起をスライドすることによって駆動するリンク機構を設け、そのリンク機構を介して、そのような力を搖動バーに入力するようにしてもよい。
また、本発明の車体フレームは、上記のような先細りの形状に限定されるものではなく、車椅子全体としての空力性能、デザイン性の他、操舵機構の構造及び形状に応じて適宜設計してよい。
伝達部82は、棒状のボールジョイント82a(第1リンク部材)と、ボールジョイント82aの後端側を、搖動バー81aの前端部に立設されている第1連結突起81cに、回動自在に固定するための第3ピン82bと、ボールジョイント82aの前端側を、回動部83の後述するカムガイド83cの第2連結突起83c3に、回動自在に固定するための第4ピン82cとを有している。
搭乗者が前輪4の操舵角を設定するために、入力部81のトラックレバー81dを押圧して入力した力は、入力部81の搖動バー81a及び第1連結突起81cを介して、伝達部82に伝達される。その後、その力は、伝達部82を介して、回動部83のカムガイド83cに伝達される。
図8に示すように、回動部83は、筒状のカムスペーサ83aと、カムスペーサ83aを挟んで、コラム部5aの第1固定穴5dに固定されるカムフォロワー83b(第2リンク部)と、カムスペーサ83aに対して、コラム部5aの回動軸線a1に沿う方向で下方側に配置される筒状のカムガイド83cと、カムガイド83cに対して、回動軸線a1に沿う方向で下方側に配置され、コラム部5aが挿通される環状のアダプター83d(第2規制部)と、カムガイド83cとアダプター83dとの間に配置されるコイルばね83e(付勢部)とを備えている。
カムスペーサ83aは、フロントフォーク5のコラム部5aが挿通される筒状の部材である。カムスペーサ83aには、カムスペーサ83aを径方向に貫くようにして形成された第3挿通孔83a1が形成されている。
カムフォロワー83bは、フロントフォーク5のコラム部5aの周面上に立設される軸部83b1と、軸部83b1のコラム部5aとは反対側に取り付けられた第2ヘッド部83b2とを有している。第2ヘッド部83b2の形状は、軸部83b1と同一の軸線を有する円柱形状となっている。第2ヘッド部83b2は、軸部83b1の軸線を中心として、軸部83b1に対して回転自在となっている。
なお、本発明の第2リンク部は、このような形状に限定されるものではなく、ポール部の周面に突出するように立設されているものであればよい。例えば、カムフォロワーとして、回転する部分のない単純な柱状の部材とし採用してもよい。また、第2リンク部として、円柱状の部材ではなく、断面形状が多角形状となる柱状の部材を用いてもよい。また、ポール部の周面からなだらかに突出した突起を、第2リンク部としてもよい。
カムスペーサ83aの第3挿通孔83a1には、カムフォロワー83bの軸部83b1が挿通される。第3挿通孔83a1に挿通された状態で、軸部83b1の先端部は、フロントフォーク5のコラム部5aの第1固定穴5dに挿入されて固定される。
そのため、コラム部5aが回動した際には、第3挿通孔83a1の内周面が軸部83b1によって押圧されて、カムスペーサ83aとカムフォロワー83bとコラム部5aとは、回動軸線a1を中心として、一体的に回転する(図9参照)。
カムガイド83cは、フロントフォーク5のコラム部5aが挿通され、カムスペーサ83aの下方部分を収容可能な筒状の部材である。カムガイド83cは、コラム部5aの周面(外周面)上を、コラム部5aの回動軸線a1に沿う方向、及び、コラム部5aの周方向に、摺動自在となっている。
カムガイド83cは、カムフォロワー83bに対して、フロントフォーク5のコラム部5aの回動軸線a1に沿う方向で下方側に位置する筒状の大径部83c1(摺動部)と、大径部83c1から回動軸線a1に沿う方向で、下方に向かって延設された筒状の小径部83c2(第1規制部)と、大径部83c1の周面に立設された第2連結突起83c3(図8では不図示。図9参照。)とを有している。
大径部83c1の内径は、カムスペーサ83aの外径よりもわずかに大きくなっている。そのため、大径部83c1は、コラム部5aの周面上(厳密には、コラム部5aに嵌装されているカムスペーサ83aの周面上)を、周方向、及び、回動軸線a1に沿う方向に摺動自在となっている。
大径部83c1は、カムフォロワー83b側の端面に、回動軸線a1に沿う方向に窪んだ凹面形状のカム面83c4(当接面)を有している。カム面83c4は、カムフォロワー83bの第2ヘッド部83b2の周面に当接する。また、大径部83c1は、カム面83c4の両端部に、回動軸線a1に沿う方向で上方に向かってわずかに突出した一対の規制突起83c5を有している(図8では不図示。図9参照。)。
なお、本発明の当接面の形成位置は、摺動部の端面に限定されるものではなく、第2リンク部に当接可能な位置であればよい。例えば、摺動部の内周面と外周面とを貫く貫通孔を形成して、その貫通孔の内周面を当接面としてもよい。
小径部83c2の内径は、コラム部5aの外径よりもわずかに大きく、カムスペーサ83aの外径よりも小さくなっている。そのため、小径部83c2は、カムスペーサ83aに対して、回動軸線a1の下方の領域で、コラム部5aの周面上を、周方向に摺動自在となっている。また、小径部83c2の外径は、大径部83c1の外径よりも小さく、且つ、コイルばね83eが嵌装可能な径となっている。
また、小径部83c2の回動軸線a1に沿う方向の長さは、カムスペーサ83aの下端とアダプター83dの上端との間の距離よりも短くなっている。そのため、小径部83c2は、その間で、コラム部5aの周面上を、回動軸線a1に沿う方向に摺動自在となっている。
図9に示すように、第2連結突起83c3には、伝達部82のボールジョイント82aが、第4ピン82cによって、回動自在に固定されている。これにより、入力部81の搖動バー81aに対し、搖動バー81aを搖動させるような力が入力された際には、その力は、ボールジョイント82aが連結されている第2連結突起83c3を介して、カムガイド83cに伝達され、カムガイド83cをコラム部5aの周面上で周方向に摺動させる(図7参照)。
図8に戻り、アダプター83dは、フロントフォーク5のコラム部5aが挿通される環状の部材である。また、アダプター83dは、下面側に窪みを有するカバー状の部材であり(図10参照)、アダプター83dの下方に位置する第1ベアリング5eを、その窪みに収容するようにして覆う。
また、アダプター83dは、フロントフォーク5のコラム部5aの回動軸線a1に沿う方向で、カムガイド83cの小径部83c2の下端に対向している。アダプター83dの外径は、車体フレーム2の前端フレーム2cの下側に形成されている開口部に嵌合する大きさとなっている。
コイルばね83eには、コラム部5a及びカムガイド83cの小径部83c2が挿通される。コイルばね83eの上端部は、カムガイド83cの大径部83c1の下面に当接する。一方、コイルばね83の下端部は、アダプター83dに当接する。
ここで、アダプター83dは、フロントフォーク5のフォーク部5bの上端面によって、フロントフォーク5のコラム部5aの回動軸線a1に沿う方向の移動が規制されている(図10参照)。そのため、コイルばね83eは、カムガイド83cを、回動軸線a1に沿う方向で上側(すなわち、カムフォロワー83b側)に向かって付勢する。
次に、図5〜図7,図9及び図10を参照して、車椅子Wで前輪4の操舵角を設定する際における、ハンドル3、フロントフォーク5、及び、操舵機構8の動作について説明する。
まず、ハンドル3を操作して、前輪4の操舵角を設定する際における動作について説明する。
図5に示すように、ハンドル3は、フロントフォーク5のコラム部5aの後端部に固定されている。そのため、搭乗者がハンドル3を把持して、そのハンドル3をコラム部5aの回動軸線a1を中心として回動させると、ハンドル3とともにコラム部5aが回動し、フロントフォーク5のフォーク部5bに把持されている前輪4の操舵角が設定される。
このとき、図9に示すように、コラム部5aに固定されているカムフォロワー83bは、コラム部5aの周方向に移動しつつ(例えば、図9Aに示す位置から図9Bに示す位置に移動しつつ)、カムガイド83cのカム面83c4を押圧する。
ここで、カム面83c4は回動軸線a1に沿う方向で下方に窪んだ凹面形状であるので、カムガイド83cは、周方向へ摺動するだけでなく、回動軸線a1に沿う方向で下方に向かって摺動する。
そのため、カムガイド83cを摺動させる力の一部は、カムガイド83cに接続されているボールジョイント82aを介して、搖動バー81aを搖動させる方向の力として、搖動バー81aに伝達される(図6参照)。しかし、その力は、搖動バー81aを挟持している第2ピン81fと車体フレーム2とによって受け止められるので、搖動バー81aが搖動することはない。
ところで、ハンドル3の回動範囲は、カムガイド83cの小径部83c2及び規制突起83c5、並びに、アダプター83dによって、規制されている。
具体的には、図10に示すように、小径部83c2とアダプター83dとは、回動軸線a1上で、対向するように配置されている。そして、ハンドル3を介してコラム部5aを回動させたときには、コラム部5aに固定されているカムフォロワー83bによって、小径部83c2を有しているカムガイド83cが、回動軸線a1に沿う方向で、下方に向かって(すなわち、図10Aの位置から図10Bの位置となるように)移動する。
これにより、搭乗者がハンドル3を介してコラム部5aを所定の回動範囲以上に回動させようとすると、小径部83c2の下端とアダプター83dの上面とが当接することになる。
その結果、小径部83c2を有しているカムガイド83cのカム面83c4と、そのカム面83c4に当接するカムフォロワー83bを介して、カムフォロワー83bが固定されているコラム部5a、及び、コラム部5aに連結されているハンドル3の回動が規制される。
図9に戻り、仮に小径部83c2とアダプター83dとが当接している状態(図9Bの状態)で、さらにハンドル3を回動させようとした場合には、カムフォロワー83bがカム面83c4と当接できる範囲から脱落してしまうおそれがある。
しかし、カム面83c4の両端部には、カムフォロワー83bが乗り越えられないような一対の規制突起83c5が設けられている。そのため、カムフォロワー83bの脱落してしまうようなハンドル3の過剰な回転は、その規制突起83c5によって規制される。
また、規制突起83c5は、カムガイド83cのカム面83c4に設けられているので、規制突起83c5に加わった力は、カム面83c4が形成されているカムガイド83cを介して、そのカムガイド83cに連結されているボールジョイント82a及び搖動バー81aによっても受け止められる。これにより、ハンドル3に対して非常に大きな力が加わった場合であっても、その力は十分に受け止められる。
規制突起83c5の高さは、規制する回動範囲等によって適宜設定してよい。例えば、カムフォロワー83bが、本実施形態のように、その軸部83b1(図8参照)の軸線を中心として回動するものである場合には、その軸線よりも高い位置に、規制突起を設けるとよい。
ハンドル3を介してコラム部5aを回動させた後、搭乗者がハンドル3から手を離して、ハンドル3に回動状態を維持する力が入力されていない状態になると、ハンドル3は、予め定められた所定の回動角度まで自動的に復帰する。
具体的には、カムガイド83cは、コイルばね83eによって、回動軸線a1に沿う方向で上側(すなわち、カムフォロワー83b側)に向かって付勢されている。そのため、ハンドル3を介して力が入力されていない状態では、コイルばね83eの付勢力によって、カムガイド83cが、カム面83c4を介して、カムフォロワー83bを押圧することになる。
これにより、カムフォロワー83b、カムフォロワー83bが固定されているコラム部5a、及び、コラム部5aに連結されているハンドル3は、カムガイド83cに押圧されて、予め定められた所定の回動角度まで自動的に復帰する。また、このとき、カムガイド83cも、カム面83c4を介してカムフォロワー83bから受ける反力によって、所定の位置に戻るように摺動する。
なお、本発明の摺動部は、本実施形態の小径部83c2及びアダプター83dのような第1規制部及び第2規制部、並びに、規制突起83c5を有するものに限定されるものではない。例えば、ハンドルの過剰な回動を抑制する機構を別途設けた場合には、第1規制部及び第2規制部、並びに、規制突起を省略してもよいし、第1規制部及び第2規制部のみを設けるようにしてもよい。
また、本発明の操舵機構は、本実施形態のコイルばね83eのような付勢部を有するものに限定されるものではない。例えば、コイルばねに代わり、ゴム等の弾性体によって、ポール部の回動角度を自動的に復帰させる機構を構成してもよい。また、重量を軽減するために、回動角度を復帰させる機構そのものを省略してもよい。
次に、操舵機構8を操作して、前輪4の操舵角を設定する際における動作について説明する。
図7に示すように、操舵機構8を介して前輪4の操舵角を設定する際には、搭乗者は、トラックレバー81dを押圧又は叩くことによって、設定するための力を入力する。
そのようにして、設定するための力が入力されると、搖動バー81aが、搖動バー81aを挟持している第2ピン81f及び車体フレーム2による押圧力に抗して、搖動バー81aの前端部に位置する第1ピン81b(図5及び図6B参照)の軸線(搖動軸線a2)を中心として、左右方向に搖動する。
そのようにして搖動バー81aが搖動すると、設定するための力は、搖動バー81aの第1連結突起81c、及び、その第1連結突起81cに取り付けられているボールジョイント82aを介して、カムガイド83cの第2連結突起83c3(ひいては、カムガイド83c全体)に伝達される。
カムガイド83cは、ボールジョイント82aから伝達された力により、フロントフォーク5のコラム部5aの周面上を、周方向に摺動する。このとき、カムガイド83cの大径部83c1に形成されたカム面83c4から、カムフォロワー83bに対して、コラム部5aの周面上を周方向に押すような力が加えられる。
これにより、カムフォロワー83bとともに、カムフォロワー83bが固定されているコラム部5aは、その回動軸線a1を中心として回動する(図7Aの状態から図7Bの状態になる)。その結果、フロントフォーク5のフォーク部5bに把持されている前輪4の操舵角が設定される。なお、このとき、ハンドル3は、コラム部5aの回動に応じて、コラム部5aと一体的に回動する(図7Aの位置から図7Bの位置に回動する)。
このとき、カムガイド83cのカム面83c4には、カムフォロワー83bから反力が加わる。カム面83c4は、回動軸線a1に沿う方向で窪んだ凹面形状であるので、カムガイド83cは、コイルばね83eの付勢力に抗して、カムガイド83cは、回動軸線a1に沿う方向で下方(図7Aでは左側)に向かって摺動する。
換言すれば、カムガイド83cには、そのカム面83c4を介して、コイルばね83eの付勢力によって、周方向、及び、回動軸線a1に沿う方向で、回動していない状態(所定の回動位置に位置している状態)に復帰させるための力が加わっている。本実施形態では、図7Aの位置に位置している状態に復帰させるための力が加わっている。
ここで、搖動バー81aは、第2ピン81fと車体フレーム2とによって挟持されている。そのため、搖動バー81aの搖動位置は、搭乗者がトラックレバー81dを直接操作しない限り、搖動バー81aと第2ピン81f及び車体フレーム2との間の押圧力によって維持される。
そのため、操舵機構8を介して前輪4の操舵角が設定された場合には、搖動バー81aの搖動位置が維持され、搖動バー81aにボールジョイント82aを介して連結されているカムガイド83cの回動位置(ひいては、前輪4の操舵角の設定)も、コイルばね83eの付勢力に抗して維持される。
これにより、操舵機構8を介して前輪4の操舵角を設定した場合には、操舵角を所定の角度に固定することができる。具体的には、例えば、車椅子Wがトラックレースに用いられる場合には、操舵角をそのトラックのコーナーの角度に固定することができる。
以上、説明したように、操舵機構8では、操舵機構8を介して前輪4の操舵角を設定する際には、まず、搭乗者が入力した力は、搖動バー81a及びボールジョイント82aを介して、カムガイド83cの大径部83c1(ひいては、カムガイド83c全体)に伝達される。
その後、カムガイド83cが、カムフォロワー83bを介して、そのカムフォロワー83bが固定されているコラム部5aを回動させて、コラム部5aの回動角度(すなわち、前輪4の操舵角)を設定する。
ここで、カムフォロワー83bは、コラム部5aの周面に固定されている。また、大径部83c1を有するカムガイド83cは、コラム部5aの周面上を摺動するように構成されている。すなわち、この操舵機構8では、前輪4の操舵角を設定するための機構の一部が、コラム部5aの周面近傍に位置し、また、周面近傍で動作するように構成されている。
これにより、この操舵機構8では、前輪4の操舵角を設定するための機構の一部を、従来の車椅子にも用いられている車体フレーム2の一部(具体的には、コラム部5aのフォーク部5b側の部分を覆うために車体フレーム2の前端部に設けられている前端フレーム2c)の内部に、収容しやすくなっている。
したがって、本実施形態の操舵機構8は、従来の操舵機構に比べ、その機構の一部を車体フレーム2の内部に容易に収容することができるので、車椅子Wに搭載した際に、操舵機構8による空力性能の低下、美観の低下を抑制することができる。
ところで、操舵機構8では、カムガイド83cには、そのカム面83c4を介して、コイルばね83eの付勢力によって、周方向、及び、回動軸線a1に沿う方向で、回動していない状態(所定の回動位置に位置している状態)に復帰させるための力が加わっている。
その力によって、カムガイド83cのカム面83c4は、カムフォロワー83bを押圧し、カムフォロワー83b及びカムフォロワー83bが固定されているコラム部5aの回動角度は、所定の回動角度となる。
このとき、カム面83c4とカムフォロワー83bとの当接部分には、コイルばね83eの付勢力に応じた摩擦力が発生する。そのため、コイルばね83eの付勢力の大きさによっては、カムガイド83cの位置が所定の回動位置から他の位置になるようにカムガイド83cを移動させようとする際に、摩擦力に起因する抵抗、がたつき等によってスムーズな移動が阻害されてしまうおそれがあった。
そこで、図9Aに示すように、操舵機構8では、カム面83c4を、フロントフォーク5のコラム部5aの回動軸線a1に沿う方向で下方に窪んだ凹面形状にするとともに、コラム部5aが所定の回動角度になっている状態で、カムフォロワー83bがカム面83c4の底部に位置するように構成されている。
さらに、操舵機構8では、カムフォロワー83bとカム面83c4とが、カムフォロワー83bがカム面83c4の底部に位置しているときに、カムフォロワー83bの第2ヘッド部83b2の周面上の2か所で線接触するように構成されている。具体的には、カム面83c4の底部を、カムフォロワー83bの第2ヘッド部83b2の半径よりも曲率半径の大きい円弧状としている。
これにより、操舵機構8では、カム面83c4とカムフォロワー83bとの当接部分において、過剰な摩擦力が発生してしまうことを抑制しつつ、十分に力の伝達を行うことができるようにしている。
なお、本発明の操舵機構における当接面の形状は、上記のような形状に限定されるものではない。例えば、線接触ではなく、点接触であってもよいし、2か所の接触位置のうち、一方を点接触とし、他方を線接触としてもよい。
また、例えば、第2リンク部と当接面との間の摩擦力が無視できる程度に小さい場合には、第2リンク部が凹面形状の当接面の底部に位置している状態で、第2リンク部と当接面とが面接触するような形状であってもよい。そのように構成すると、第2リンク部が当接面の底部に位置している状態における回動角度を、安定して保持することができる。
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。
例えば、上記実施形態では、当接面であるカム面83c4の形状は、第1リンク部であるボールジョイント82aが摺動部であるカムガイド83cを摺動させたときに、その摺動に応じて、第2リンク部である第2ヘッド部83b2を介して、ポール部であるコラム部5aを回動させる形状となっている。これは、摺動部からポール部に力を伝達する機構を単純化して、その機構の小型化を図るためである。
しかし、本発明の第2リンク部及び摺動部は、このような構成に限定されるものではなく、摺動部は、ポール部の周面上を摺動自在であり、第2リンク部は、ポール部の周面上に設けられ、摺動部の摺動に応じてポール部を回動させるものであればよい。
例えば、ポール部の周面に設けられたカム溝を第2リンク部とし、そのカム溝に摺動自在に嵌め込まれたピンを摺動部としてもよい。
また、上記実施形態では、第1リンク部材としてボールジョイント82aを採用している。しかし、本発明の第1リンク部材は、ボールジョイントのような構造のものに限定されるものではなく、搖動バーの搖動に応じて、後述する摺動部をポール部の周面上で摺動させるものであればよい。
例えば、本実施形態のように、摺動部が、本実施形態のカムガイド83cの大径部83c1のように、ポール部の周面上を周方向、及び、回動軸線に沿う方向に摺動するものではなく、回動軸線に沿う方向にのみ摺動するものである場合には、第1リンク部材は、搖動バーの搖動に応じて、摺動部をポール部の回動軸線に沿う方向に摺動させるものであってもよい。
また、上記実施形態では、操舵機構8の一部を、カバー部である前端フレーム2cの内部に収容している。しかし、本発明の操舵機構は、そのような構成に限定されるものではない。例えば、操舵機構の一部を、従来用いられているカバー部とは独立した他のカバー部を形成し、その他のカバー部に収容するようにしてもよい。また、例えば、操舵機構全体を、カバー部の内部に収容してもよい。
1…ケージ、1a…着座用シート、2…車体フレーム、2a…上面フレーム、2b…下面フレーム、2c…前端フレーム(カバー部)、2d…第1挿通孔、2e…第2挿通孔、3…ハンドル、3a…ハンドル本体部、3b…第2ベアリング、4…前輪(操舵輪)、5…フロントフォーク(保持部材)、5a…コラム部(ポール部)、5b…フォーク部、5c…軸受孔、5d…第1固定穴、5e…第1ベアリング、6…後輪、6a…ホイール、6b…タイヤ、7…ハンドリム、8…操舵機構、81…入力部、81a…搖動バー、81b…第1ピン、81c…第1連結突起、81d…トラックレバー、81e…摺動孔、81f…第2ピン、82…伝達部、82a…ボールジョイント(第1リンク部)、82b…第3ピン、82c…第4ピン、83…回動部、83a…カムスペーサ、83a1…第3挿通孔、83b…カムフォロワー(第2リンク部)、83b1…軸部、83b2…第2ヘッド部、83c…カムガイド、83c1…大径部(摺動部)、83c2…小径部(第1規制部)、83c3…第2連結突起、83c4…カム面(当接面)、83c5…規制突起、83d…アダプター(第2規制部)、83e…コイルばね(付勢部)、W…車椅子、a1…回動軸線、a2…搖動軸線。
Claims (8)
- 搭乗者が着座するケージと、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回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材に保持された操舵輪とを備え、前記保持部材は、前記車体フレームに回動自在に支持され、前記操舵輪と一体的に回動する棒状のポール部を有している車椅子の操舵機構であって、
前記搭乗者の入力に応じて搖動する搖動バーと、
当接面を有し、前記ポール部の周面上を少なくとも周方向に摺動自在な摺動部と、
前記搖動バーと前記摺動部とを連結し、前記搖動バーの搖動に応じて前記摺動部を摺動させる第1リンク部と、
前記ポール部の周面上に該周面から突出するように立設され、前記当接面に当接して前記摺動部の摺動に応じて前記ポール部を回動させる第2リンク部と、
前記摺動部を付勢して、前記摺動部及び前記第2リンク部を介して前記ポール部が所定の回動角度に復帰するように回動させる付勢部とを備え、
前記当接面は、前記ポール部の回動軸線に沿う方向に窪んだ凹面であり、
前記第2リンク部は、前記ポール部が前記所定の回動角度になっている状態で、前記当接面の底部に位置し、
前記第2リンク部と前記当接面とは、前記第2リンク部が前記当接面の底部に位置しているときに、前記第2リンク部の周面上の2か所で接触していることを特徴とする操舵機構。 - 請求項1の操舵機構において、
前記第2リンク部は、前記ポール部の周面上に立設された円柱であることを特徴とする操舵機構。 - 請求項1に記載の操舵機構において、
前記摺動部は、前記第2リンク部に対して、前記ポール部の回動軸線に沿う方向でずれた位置に配置され、
前記当接面は、前記摺動部の前記第2リンク部側の端面に形成されていることを特徴とする操舵機構。 - 請求項1に記載の操舵機構において、
前記摺動部から前記ポール部の回動軸線に沿う方向に延設された第1規制部と、前記回動軸線に沿う方向で前記第1規制部に対向する位置に配置された第2規制部とを備え、
前記第1規制部と前記第2規制部とは、前記ポール部が前記所定の回動角度になっている状態で、所定の間隔を存して対向し、
前記摺動部の前記当接面の形状は、前記第2リンク部を介して前記ポール部を回動させたときに、前記摺動部とともに前記第1規制部を、前記第2規制部側に移動させる形状であることを特徴とする操舵機構。 - 請求項4に記載の操舵機構において、
前記摺動部は、前記当接面に、前記第1規制部と前記第2規制部とが当接した状態で前記ポール部が回動するときに、前記第2リンク部に当接して前記ポール部の回動を規制する規制突起を有していることを特徴とする操舵機構。 - 搭乗者が着座するケージと、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回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材に保持された操舵輪とを備え、前記保持部材は、前記車体フレームに回動自在に支持され、前記操舵輪と一体的に回動する棒状のポール部を有している車椅子であって、
請求項1に記載の操舵機構を備えていることを特徴とする車椅子。 - 請求項6に記載の車椅子において、
前記車体フレームは、前記ポール部の少なくとも一部を覆うカバー部を備え、
少なくとも前記摺動部及び前記第2リンク部は、カバー部に収容されていることを特徴とする車椅子。 - 請求項6に記載の車椅子において、
前記搖動バーは、前方側の端部で、前記車体フレームの内部に、搖動軸線を中心として搖動自在に取り付けられ、
前記車体フレームは、前記搖動バーが内部で搖動可能な中空の部材であることを特徴とする車椅子。
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