JP7387145B2 - Support mechanism and cane - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 2019年1月14日(パリ現地時間)/2019年1月14日~15日(日本時間)ソルボンヌ大学において開催された国際学会:2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration(略称:SII2019)で発表Application of
本発明は、支持機構及び杖に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to support mechanisms and canes.
杖は、高齢者をはじめ多くの人の歩行を補助する器具として広く普及している。近年、平坦な整地のみならず、段差や斜面、砂利道等の不整地においても安定した支持が可能な杖が開発されている。例えば、特許文献1には、主軸と、主軸に連結された3つのリンク機構とを備えた杖が開示されている。リンク機構の上方には、板状の弾性体が設けられている。リンク機構は、杖の本体下部に連結された固定用リンク軸と、リンク機構の先端側(接地面をなす緩衝部材の側)に位置する先端リンク軸と、を備える。弾性体は、先端リンク軸から固定用リンク軸までの全体を覆う長さを有する長方形状の板バネ体である。
Canes are widely used as walking aids for many people, including the elderly. In recent years, canes have been developed that can provide stable support not only on level ground, but also on uneven ground such as steps, slopes, and gravel roads. For example,
ところで、杖にかかる荷重の大きさによっては、弾性体の弾性力(復元力)のみでは杖の本体を支えきれず、杖が倒れてしまう可能性がある。 By the way, depending on the magnitude of the load applied to the cane, the elastic force (restoring force) of the elastic body alone may not be able to support the main body of the cane, and the cane may fall down.
以上のような事情に鑑み、本発明は、どのような地面であっても安定してしっかりした支持ができる支持機構、及びそれを備えた杖を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a support mechanism that can provide stable and firm support on any ground, and a cane equipped with the same.
上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
(1)本発明の一態様に係る支持機構は、独立して弾性変形可能な複数の脚部と、荷重に応じて変位する変位部と、前記複数の脚部に対応して複数設けられ、前記変位部の変位に応じて前記脚部の変形を抑える制動部と、を備え、前記制動部は、前記脚部に固定されたディスクと、前記ディスクを挟むことが可能な一対のシューと、前記変位部の変位に応じて前記一対のシューに前記ディスクを挟ませる制動リンク機構と、を備える。
As a means for solving the above problems, aspects of the present invention have the following configurations.
(1) The support mechanism according to one aspect of the present invention includes a plurality of independently elastically deformable leg parts, a displacement part that displaces according to a load, and a plurality of support mechanisms corresponding to the plurality of leg parts, a braking unit that suppresses deformation of the leg according to the displacement of the displacement unit, the braking unit including a disk fixed to the leg, and a pair of shoes capable of sandwiching the disk; A brake link mechanism is provided that causes the disc to be sandwiched between the pair of shoes in accordance with the displacement of the displacement portion .
(2)上記(1)に記載の支持機構において、前記脚部及び前記制動部の少なくとも一方は、リンク機構を備えてもよい。 (2) In the support mechanism described in (1) above, at least one of the leg portion and the braking portion may include a link mechanism.
(3)上記(1)または(2)に記載の支持機構において、前記脚部は、平行四辺形の対辺をなす一対のリンク部材と、前記一対のリンク部材の各端部を回動可能に支持する4つの支軸と、前記4つの支軸のうち前記平行四辺形の対角に位置する2つの前記支軸に両端が支持されたコイルバネと、を備えてもよい。 (3) In the support mechanism according to (1) or (2) above, the leg portion is rotatable between a pair of link members forming opposite sides of a parallelogram and each end of the pair of link members. The device may include four supporting shafts, and a coil spring whose both ends are supported by two of the four supporting shafts located diagonally to the parallelogram.
(4)上記(3)に記載の支持機構において、前記一対のリンク部材は、前記コイルバネの少なくとも一部を覆っていてもよい。 (4) In the support mechanism described in (3) above, the pair of link members may cover at least a portion of the coil spring.
(5)上記(1)から(4)のいずれかに記載の支持機構において、前記制動リンク機構は、前記変位部に一端が回動可能に連結された一対の第一アームと、前記一対の第一アームの他端に一端が回動可能に連結され、前記一対のシューに他端が固定された一対の第二アームと、を備えてもよい。 ( 5 ) In the support mechanism according to any one of (1) to (4) above, the braking link mechanism includes a pair of first arms rotatably connected at one end to the displacement portion, and a pair of first arms rotatably connected to the displacement portion. A pair of second arms may be provided, one end of which is rotatably connected to the other end of the first arm, and the other end of which is fixed to the pair of shoes.
(6)上記(1)から(5)のいずれかに記載の支持機構において、前記制動リンク機構は、前記変位部に回転可能に設けられた一対の回転体と、前記一対の回転体が摺動可能に前記一対の回転体を一端側で挟むとともに、前記一対のシューに他端が固定された一対のアームと、を備えてもよい。 ( 6 ) In the support mechanism according to any one of (1) to (5) above, the braking link mechanism includes a pair of rotating bodies rotatably provided in the displacement portion, and a pair of rotating bodies that slide together. The device may include a pair of arms movably sandwiching the pair of rotating bodies at one end side and having the other end fixed to the pair of shoes.
(7)上記(1)から(6)のいずれかに記載の支持機構において、前記ディスクは、アルミニウム合金製であってもよい。 ( 7 ) In the support mechanism according to any one of (1) to (6) above, the disk may be made of an aluminum alloy.
(8)上記(1)から(7)のいずれかに記載の支持機構において、前記複数の脚部は、3つの脚部であり、前記3つの脚部は、それぞれ異なる方向に向くように設けられていてもよい。 ( 8 ) In the support mechanism according to any one of (1) to (7) above, the plurality of legs are three legs, and the three legs are provided so as to face in different directions. It may be.
(9)本発明の一態様に係る杖は、上記(1)から(8)のいずれかに記載の支持機構と、使用者が把持可能な把持部を有し前記変位部に支持された杖本体と、を備える。 ( 9 ) A cane according to one aspect of the present invention includes the support mechanism according to any one of (1) to (8) above, and a grip part that can be gripped by a user, and is supported by the displacement part. A main body.
(10)本発明の一態様に係る杖は、使用者が把持可能な把持部を有する杖本体と、独立して弾性変形可能な複数の脚部と、前記把持部に設けられ、荷重に応じて変位する変位部と、前記複数の脚部に対応して複数設けられ、前記変位部の変位に応じて前記脚部の変形を抑える制動部と、を備え、前記制動部は、前記脚部に固定されたディスクと、前記ディスクを挟むことが可能な一対のシューと、前記変位部の変位に応じて前記一対のシューに前記ディスクを挟ませる制動リンク機構と、を備える。 ( 10 ) A cane according to one aspect of the present invention includes a cane main body having a grip part that can be gripped by a user, a plurality of legs that can be elastically deformed independently, and a cane provided in the grip part, and a cane body that has a grip part that can be gripped by a user, and a plurality of braking parts that are provided corresponding to the plurality of leg parts and suppress deformation of the leg parts in accordance with the displacement of the displacement parts , the braking part being configured to displace the leg parts. A disc fixed to the disc, a pair of shoes capable of sandwiching the disc, and a braking link mechanism configured to sandwich the disc between the pair of shoes in response to displacement of the displacement portion.
本発明の上記(1)に記載の支持機構によれば、独立して弾性変形可能な複数の脚部を備えることで、各脚部がそれぞれ接地可能となるため、平坦な整地のみならず、段差や斜面、砂利道等の不整地においても安定した支持ができる。加えて、荷重に応じて変位する変位部と、複数の脚部に対応して複数設けられ、変位部の変位に応じて脚部の変形を抑える制動部と、を備えることで、変位部の変位に応じた制動部の制動力で脚部を停止させることができる。したがって、どのような地面であっても安定してしっかりした支持ができる。 According to the support mechanism described in the above (1) of the present invention, by providing a plurality of independently elastically deformable legs, each leg can touch the ground, so that it can not only flatten the ground but also level the ground. It can provide stable support even on uneven terrain such as steps, slopes, and gravel roads. In addition, by including a displacement part that displaces according to the load and a plurality of braking parts that are provided corresponding to the plurality of legs and suppress deformation of the legs according to the displacement of the displacement part, the displacement part can be The leg can be stopped by the braking force of the braking unit according to the displacement. Therefore, it can provide stable and firm support no matter what kind of ground it is on.
本発明の上記(2)に記載の支持機構によれば、脚部及び制動部の少なくとも一方がリンク機構を備えることで、以下の効果を奏する。
空気圧シリンダと電気弁による伸縮機構を備えた構成やMR流体(Magneto Rheological Fluid)ブレーキを備えた構成と比較して、アクチュエータやバッテリ等の電気エネルギーを必要としない。したがって、使用時間の制限なく(充電の手間なく)安全に使用することができる。
According to the support mechanism described in the above (2) of the present invention, at least one of the leg portion and the braking portion includes a link mechanism, thereby achieving the following effects.
Compared to a configuration that includes a telescopic mechanism using a pneumatic cylinder and an electric valve or a configuration that includes a MR fluid (Magneto Rheological Fluid) brake, it does not require electrical energy such as an actuator or a battery. Therefore, it can be used safely without any restrictions on usage time (without the hassle of charging).
本発明の上記(3)に記載の支持機構によれば、脚部は、平行四辺形の対辺をなす一対のリンク部材と、一対のリンク部材の各端部を回動可能に支持する4つの支軸と、4つの支軸のうち平行四辺形の対角に位置する2つの支軸に両端が支持されたコイルバネと、を備えることで、以下の効果を奏する。
2つの支軸がリンク部材端部の支持部及びコイルバネ両端の支持部を兼ねるため、コイルバネ両端を支持するためのピンを支軸とは別に設けた場合と比較して、部品点数を削減し、軽量化を図ることができる。
According to the support mechanism described in the above (3) of the present invention, the leg portion includes a pair of link members forming opposite sides of a parallelogram, and four link members rotatably supporting each end of the pair of link members. By including a support shaft and a coil spring whose both ends are supported by two of the four support shafts located at diagonal corners of a parallelogram, the following effects are achieved.
Since the two support shafts serve as the support part for the end of the link member and the support part for both ends of the coil spring, the number of parts is reduced compared to the case where pins for supporting both ends of the coil spring are provided separately from the support shaft. Weight reduction can be achieved.
本発明の上記(4)に記載の支持機構によれば、一対のリンク部材がコイルバネの少なくとも一部を覆っていることで、以下の効果を奏する。
一対のリンク部材の間にコイルバネ全体が露出する場合と比較して、一対のリンク部材の間に異物が入りにくくすることができる。加えて、コイルバネの少なくとも一部が外部から見えなくなるため、外観性の向上に寄与する。
According to the support mechanism described in the above (4) of the present invention, since the pair of link members cover at least a portion of the coil spring, the following effects are achieved.
Compared to a case where the entire coil spring is exposed between the pair of link members, it is possible to make it difficult for foreign matter to enter between the pair of link members. In addition, at least a portion of the coil spring is not visible from the outside, contributing to improved appearance.
本発明の上記(1)、(10)に記載の支持機構によれば、制動部は、脚部に固定されたディスクと、ディスクを挟むことが可能な一対のシューと、変位部の変位に応じて一対のシューにディスクを挟ませる制動リンク機構と、を備えることで、以下の効果を奏する。
制動部は、脚部と一体に動くディスクを一対のシューで挟み、その際に発生する摩擦力によって制動力を発生する、いわゆるディスクブレーキとして機能する。そのため、ドラムブレーキの場合と比較して、安定した制動力を得ることができるとともに、メンテナンス性に優れる。
According to the support mechanism described in (1) and (10) above of the present invention, the braking section includes a disk fixed to the leg, a pair of shoes capable of sandwiching the disk, and By providing a braking link mechanism for sandwiching a disc between a pair of shoes accordingly, the following effects can be achieved.
The braking unit functions as a so-called disc brake, in which a disc that moves together with the legs is sandwiched between a pair of shoes, and a braking force is generated by the frictional force generated at that time. Therefore, compared to the case of drum brakes, it is possible to obtain stable braking force, and it is also easier to maintain.
本発明の上記(5)に記載の支持機構によれば、制動リンク機構は、変位部に一端が回動可能に連結された一対の第一アームと、一対の第一アームの他端に一端が回動可能に連結され、一対のシューに他端が固定された一対の第二アームと、を備えることで、以下の効果を奏する。
一対の第一アーム及び一対の第二アームを備えた簡単な構成で、使用時間の制限なく安全に使用することができる。
According to the support mechanism described in the above ( 5 ) of the present invention, the braking link mechanism includes a pair of first arms rotatably connected at one end to the displacement portion, and one end connected to the other end of the pair of first arms. and a pair of second arms which are rotatably connected and whose other ends are fixed to the pair of shoes, the following effects are achieved.
With a simple configuration including a pair of first arms and a pair of second arms, it can be used safely without any restrictions on usage time.
本発明の上記(6)に記載の支持機構によれば、制動リンク機構は、変位部に回転可能に設けられた一対の回転体と、一対の回転体が摺動可能に一対の回転体を一端側で挟むとともに、一対のシューに他端が固定された一対のアームと、を備えることで、以下の効果を奏する。
一対の第一アーム及び一対の第二アームを備えた構成と比較して、アームの部品点数を削減し、軽量化を図ることができる。
According to the support mechanism described in the above ( 6 ) of the present invention, the braking link mechanism includes a pair of rotating bodies rotatably provided in the displacement portion, and a pair of rotating bodies slidably attached to the pair of rotating bodies. By providing a pair of arms which are sandwiched at one end side and whose other ends are fixed to a pair of shoes, the following effects are achieved.
Compared to a configuration including a pair of first arms and a pair of second arms, the number of parts of the arms can be reduced and the weight can be reduced.
本発明の上記(7)に記載の支持機構によれば、ディスクがアルミニウム合金製であることで、鉄製の場合と比較して軽量化を図ることができる。 According to the support mechanism described in item ( 7 ) of the present invention, since the disk is made of aluminum alloy, it is possible to reduce the weight compared to the case of iron.
本発明の上記(8)に記載の支持機構によれば、複数の脚部は、3つの脚部であり、3つの脚部は、それぞれ異なる方向に向くように設けられていることで、以下の効果を奏する。
4つの脚部の場合と比較して、部品点数を削減し、軽量化を図ることができる。加えて、3つの脚部がそれぞれ同じ方向に向く場合と比較して、安定した支持がしやすい。
According to the support mechanism described in the above ( 8 ) of the present invention, the plurality of legs are three legs, and the three legs are provided so as to face in different directions, so that the following can be achieved. It has the effect of
Compared to the case of four legs, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced. In addition, it is easier to provide stable support compared to a case where the three legs each face the same direction.
本発明の上記(9)に記載の杖によれば、上記の支持機構と、使用者が把持可能な把持部を有し変位部に支持された杖本体と、を備えることで、以下の効果を奏する。
どのような地面であっても安定してしっかりした支持ができる。
According to the cane described in the above ( 9 ) of the present invention, by including the above-mentioned support mechanism and the cane body having a grip portion that can be gripped by the user and supported by the displacement portion, the following effects can be achieved. play.
Provides stable and firm support no matter what the ground.
本発明の上記(10)に記載の杖によれば、独立して弾性変形可能な複数の脚部を備えることで、各脚部がそれぞれ接地可能となるため、平坦な整地のみならず、段差や斜面、砂利道等の不整地においても安定した支持ができる。加えて、荷重に応じて変位する変位部と、複数の脚部に対応して複数設けられ、変位部の変位に応じて脚部の変形を抑える制動部と、を備えることで、変位部の変位に応じた制動部の制動力で脚部を停止させることができる。したがって、どのような地面であっても安定してしっかりした支持ができる。加えて、変位部が把持部に設けられているため、使用者は手元の操作で任意のタイミングで脚部を制動することができる。 According to the cane according to the above ( 10 ) of the present invention, by including a plurality of legs that can be elastically deformed independently, each leg can touch the ground, so that it can not only level the ground but also level the ground. It can provide stable support even on uneven terrain such as slopes, gravel roads, etc. In addition, by including a displacement part that displaces according to the load and a plurality of braking parts that are provided corresponding to the plurality of legs and suppress deformation of the legs according to the displacement of the displacement part, the displacement part can be The leg can be stopped by the braking force of the braking unit according to the displacement. Therefore, it can provide stable and firm support no matter what kind of ground it is on. In addition, since the displacement part is provided in the grip part, the user can brake the leg part at any timing by manual operation.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。各図において、同一構成については同一の符号を付す。実施形態においては、杖の一例として、リンク機構を備えた杖を挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same components are given the same reference numerals. In the embodiment, a cane equipped with a link mechanism will be described as an example of a cane.
<杖>
図1に示すように、杖1は、杖本体2及び支持機構3を備える。
杖本体2は、把持部10、軸部11及び連結部12を備える。
把持部10は、使用者が把持可能な筒状をなしている。把持部10は、杖本体2のうち支持機構3の側とは反対側(図の紙面上側)に設けられている。
軸部11は、直線状(図の紙面上下方向)に延びている。軸部11の一端側は、支持機構3に支持されている。
連結部12は、軸部11の他端と把持部10とを連結している。連結部12は、軸部11の他端から軸部11に対して斜めに交差するように延びるとともに把持部10に向けて湾曲している。
<Cane>
As shown in FIG. 1, the
The cane
The
The
The connecting
<支持機構>
図2は、初期状態の支持機構3を示す。図2では、杖本体2の軸部11の一部を示している。
図2に示すように、支持機構3は、胴部20、脚部30、変位部40及び制動部50を備える。
胴部20は、軸部11の一端部を覆っている。胴部20は、軸部11が延びる方向(以下「軸方向」という。)に開口する貫通孔21(図1参照)を有する。杖本体2は、胴部20の貫通孔21を通じて軸方向に沿って移動可能とされている。
<Support mechanism>
FIG. 2 shows the
As shown in FIG. 2, the
The
<脚部>
脚部30は、胴部20に連結されている。脚部30は、それぞれ独立して弾性変形可能に複数設けられている。脚部30は、3つ設けられている。3つの脚部30は、第一脚部30A、第二脚部30B及び第三脚部30Cである。
<Legs>
The
3つの脚部30は、胴部20における同じ高さ位置に連結されている。3つの脚部30は、それぞれ異なる方向を向くように設けられている。軸方向から見て、3つの脚部30は、軸部11を中心に120°間隔で放射状に配置されている。以下、3つの脚部30のうち第一脚部30Aについて説明する。第二脚部30B及び第三脚部30Cは、第一脚部30Aと同様の構成を有するため、詳細な説明を省略する。
The three
図3に示すように、第一脚部30A(以下単に「脚部30」ともいう。)は、リンク機構31を備える。脚部30は、リンク部材32,33、支軸34~37、コイルバネ38及び緩衝部材39を備える。初期状態において、脚部30先端(脚部30の下端)は、杖本体2の軸部11(図2参照)の下端よりも下方に位置している。すなわち、杖を下ろしたとき、脚部30先端は軸部11の下端よりも先に接地するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
リンク部材32,33は、平行四辺形の対辺をなすように一対設けられている。一対のリンク部材32,33は、第一リンク部材32及び第二リンク部材33である。第一リンク部材32は、第二リンク部材33の下方に間隔をあけて配置されている。一対のリンク部材32,33は、コイルバネ38の一部を覆っている。
A pair of
支軸34~37は、一対のリンク部材32,33の各端部を回動可能に支持する。支軸34~37は、4つ設けられている。4つの支軸34~37は、第一支軸34、第二支軸35、第三支軸36及び第四支軸37である。
The
第一支軸34及び第二支軸35は、胴部20の下部に設けられている。第一支軸34は、第一リンク部材32の一端を回動可能に支持している。
第二支軸35は、胴部20の下部において第一支軸34よりも高い部位に設けられている。第二支軸35は、第二リンク部材33の一端を回動可能に支持している。
第三支軸36及び第四支軸37は、緩衝部材39の基部に設けられている。第三支軸36は、第一リンク部材32の他端を回動可能に支持している。
第四支軸37は、緩衝部材39の基部において第三支軸36よりも高い部位に設けられている。第四支軸37は、第二リンク部材33の他端を回動可能に支持している。
The
The
The
The
コイルバネ38は、4つの支軸34~37のうち平行四辺形の対角に位置する2つの支軸34,37に両端が支持されている。コイルバネ38の一端は、第一支軸34に支持されている。コイルバネ38の他端は、第四支軸37に支持されている。コイルバネ38は、一対のリンク部材32,33が初期状態となるように第一支軸34及び第四支軸37を常時付勢している。
Both ends of the
緩衝部材39は、先端側(支軸36,37が設けられた側とは反対側)ほど先細りとなる外形をなしている。一対のリンク部材32,33、4つの支軸34~37及び緩衝部材39は、脚部30のリンク機構31を構成する。初期状態において、緩衝部材39の先端は、杖本体2の軸部11の下端よりも下方に位置している。例えば、緩衝部材39は、ゴム製である。
The
<変位部>
図2に示すように、変位部40は、胴部20の上方に配置されている。変位部40は、杖本体2の軸部11の途中に取り付けられている。変位部40は、荷重に応じて胴部20との間で変位する。変位部40は、使用者が把持部10(図1参照)にかけた荷重に応じて、杖本体2と一体に軸方向に沿って移動可能とされている。例えば、使用者が把持部10に上方から荷重をかけた場合、変位部40は杖本体2と一体に軸方向に沿う下方へ移動し、胴部20に近づく。軸方向から見て、変位部40は、円形状の外形(外周面)を有する。
<Displacement part>
As shown in FIG. 2, the
<制動部>
制動部50は、変位部40に連結されている。制動部50は、複数の脚部30に対応して複数設けられている。制動部50は、変位部40の変位に応じて脚部30の変形を抑える。制動部50は、コイルバネ38の弾性力と把持部10にかかる荷重とがつり合う位置からさらに押された後に制動力を発揮する。制動部50は、3つ設けられている。3つの制動部50は、第一制動部50A、第二制動部50B及び第三制動部50Cである(図1参照、図2では第一制動部50Aのみ図示)。
<Brake part>
The
3つの制動部50は、変位部40における同じ高さ位置に連結されている。3つの制動部50は、それぞれ異なる方向を向くように設けられている。軸方向から見て、3つの制動部50は、軸部11を中心に120°間隔で配置されている。軸方向から見て、第一制動部50A、第二制動部50B及び第三制動部50Cは、それぞれ第一脚部30A、第二脚部30B及び第三脚部30Cと重なる。第一制動部50Aは第一脚部30Aの変形を抑える。第二制動部50Bは第二脚部30Bの変形を抑える。第三制動部50Cは第三脚部30Cの変形を抑える。以下、3つの制動部50のうち第一制動部50Aについて説明する。第二制動部50B及び第三制動部50Cは、第一制動部50Aと同様の構成を有するため、詳細な説明を省略する。
The three
図2に示すように、第一制動部50A(以下単に「制動部50」ともいう。)は、ディスク51、シュー52及び制動リンク機構53(リンク機構)を備える。
ディスク51は、脚部30の第二リンク部材33に固定されている。ディスク51は、第二支軸35を中心とする扇形状をなしている(図3参照)。例えば、ディスク51は、アルミニウム合金製である。
As shown in FIG. 2, the
The
シュー52は、ディスク51を挟むことが可能に一対設けられている。一対のシュー52は、第二支軸35から離れた位置に配置されている(図3参照)。
A pair of
制動リンク機構53は、変位部40の変位に応じて一対のシュー52にディスク51を挟ませる。制動リンク機構53は、軸部11の軸線を対称軸として線対称(左右対称)の外形を有する。制動リンク機構53は、一対の第一アーム54及び一対の第二アーム55を備える。
The
一対の第一アーム54は、変位部40の外周面の法線に沿う軸回りに一端が回動可能に連結されている。一対の第一アーム54は、下方を開放する逆V字状をなしている。
一対の第二アーム55は、一対の第一アーム54の他端に一端が回動可能に連結されている。一対の第二アーム55は、一対のシュー52に他端が固定されている。一対の第二アーム55は、自身の中途部が内側に屈曲した形状をなしている。一対の第二アーム55は、胴部20の上部の軸回り(変位部40の外周面の法線と平行な軸回り)に屈曲部56(中途部)が回動可能に連結されている。
The pair of
One end of the pair of
<脚部のリンク機構の設計>
図4は、初期状態にある脚部30のリンク機構31の模式図である。図4では、胴部20下部の一部(下部)及びディスク51を併せて示している。
図4に示すように、脚部30には平行四辺形のリンク機構31を用いる。図4において、点P1、点P2、点P3、点P4はそれぞれ第一支軸34、第二支軸35、第三支軸36、第四支軸37(図3参照)に相当する。点Gは緩衝部材39の先端(脚部30先端)に相当する。リンクP1P3は第一リンク部材32(図3参照)に相当する。リンクP2P4は第二リンク部材33(図3参照)に相当する。記号lL1はリンクP1P3(リンクP2P4)の長さ、記号lL2は点P1と点P2との間(点P3と点P4との間)の長さをそれぞれ示す。記号sは点P2からシュー52(図3参照)の配置位置までの距離を示す。
<Design of leg link mechanism>
FIG. 4 is a schematic diagram of the
As shown in FIG. 4, a
<制動リンク機構の設計>
図5は、初期状態にある制動リンク機構53の模式図である。図6は、制動状態にある制動リンク機構53の模式図である。図5及び図6ともに制動リンク機構53の右半分のみを図示している(左右対称のため)。
制動リンク機構53は、荷重をかけられた際の変形により制動力を発生する。図5において、点A、点B、点C、点Dはそれぞれ変位部40の外周面の法線に沿う軸、第一アーム54の他端と第二アーム55の一端との回動軸、第二アーム55の屈曲部56の回動軸、第二アーム55の他端に相当する(図2参照)。リンクABは第一アーム54(図2参照)に相当する。リンクBCは第二アーム55の上部(第二アーム55の一端と屈曲部56との間の部分)に相当する(図2参照)。リンクCDは第二アーム55の下部(第二アーム55の他端と屈曲部56との間の部分)に相当する(図2参照)。記号l1はリンクABの長さ、記号l2はリンクBCの長さ、記号rはリンクCDの長さをそれぞれ示す。記号eはy軸から点Cまでの距離を示す。記号βは屈曲部56の角度を示す。
<Design of brake link mechanism>
FIG. 5 is a schematic diagram of the
The
図6に示すように、杖に荷重をかけることで点Aが下方に移動する。すると、点C回りにリンクCDが回転する。リンクCDには、シュー52(図2参照)が取り付けられている。シュー52は、脚部30に固定されたディスク51(図2参照)に押し付けられる。これにより、脚部30の姿勢を保持する制動力(ブレーキ力)が得られる。
As shown in FIG. 6, point A moves downward by applying a load to the cane. Then, link CD rotates around point C. A shoe 52 (see FIG. 2) is attached to the link CD. The
仮想仕事の原理より、杖の荷重と制動力との関係を求める。図5のようにx-y座標系を考える。このとき、ディスク51(図2参照)は、y軸上を移動する。杖本体2(変位部40)との接続位置である点Aのy座標は、次の式(1)となる。 Based on the principle of virtual work, find the relationship between the load on the cane and the braking force. Consider an x-y coordinate system as shown in Figure 5. At this time, the disk 51 (see FIG. 2) moves on the y-axis. The y-coordinate of point A, which is the connection position with the cane body 2 (displacement portion 40), is expressed by the following equation (1).
上記の式(1)において、θはディスク51にシュー52を押し付けるリンクCDの角度である。上記の式(1)を時間微分すると、次の式(2)、式(3)となる。
In the above equation (1), θ is the angle of the link CD that presses the
図6に示すように、点Aに荷重fがかけられたとき、微小変位δyAが生じるとする。このとき、リンクCDが微小角度δθだけ回転し、トルクτがかかると考える。すると、仮想仕事の原理より、次の式(4)となる。 As shown in FIG. 6, it is assumed that when a load f is applied to point A, a minute displacement δyA occurs. At this time, it is assumed that the link CD rotates by a minute angle δθ and a torque τ is applied. Then, according to the principle of virtual work, the following equation (4) is obtained.
上記の式(4)において微小変位を速度と置き換えると、次の式(5)が成り立つ。 If the minute displacement is replaced with velocity in the above equation (4), the following equation (5) holds true.
上記の式(3)を代入し、上記の式(5)が常に成り立つためには、次の式(6)を満たす必要がある。 In order for the above equation (3) to be substituted and the above equation (5) to always hold, the following equation (6) must be satisfied.
本実施形態では、3つの脚部30のそれぞれに制動部50がある。そのため、杖全体にかかる荷重をFとすると、1つの制動部50の片側にかかる荷重fは、次の式(7)となる。
In this embodiment, each of the three
シュー52の取付箇所がリンクCD先端の点Dであるとすると、ブレーキの押し付け力fDは、次の式(8)となる。
Assuming that the
脚部30先端の動き(ディスク51の回転)を止めるためには、脚部30先端にかかる力F/3が及ぼす回転モーメントよりも、ディスク51周りのブレーキが及ぼす回転モーメントが大きくなればよい。脚部30先端にかかる力F/3が及ぼす回転モーメントは、姿勢φ(図4に示す角度φ)により変化する。そのため、脚部30先端にかかる力F/3が及ぼす回転モーメントが最大となるcosφ=1において制動力が上回る条件を求めると、1つの脚部30先端のディスク51周りにおいて、次の式(9)となる。
In order to stop the movement of the tip of the leg 30 (rotation of the disk 51), the rotational moment exerted by the brake around the
上記の式(1)から式(9)より、次の式(10)を満たすような設計を数値シミュレーションソフト(例えばMATLAB)で行うことが好ましい。 From the above equations (1) to (9), it is preferable to perform a design that satisfies the following equation (10) using numerical simulation software (for example, MATLAB).
上記の式(10)において、摩擦係数μの大きさは、ディスク51の表面の粗さや、ゴムの凝着摩擦、変形損失摩擦、掘り起こし摩擦などによって変化するため、正確な値を求めることは困難である。例えば、摩擦係数μは、鉄とアルミニウムの摩擦係数μ=0.82を参考にするとよい。
In the above equation (10), the magnitude of the friction coefficient μ changes depending on the surface roughness of the
<作用効果>
以上説明したように、上記実施形態に係る支持機構3は、独立して弾性変形可能な複数の脚部30と、荷重に応じて変位する変位部40と、複数の脚部30に対応して複数設けられ、変位部40の変位に応じて前記脚部30の変形を抑える制動部50と、を備える。
<Effect>
As explained above, the
この構成によれば、独立して弾性変形可能な複数の脚部30を備えることで、各脚部30がそれぞれ接地可能となるため、平坦な整地のみならず、段差や斜面、砂利道等の不整地においても安定した支持ができる。加えて、荷重に応じて変位する変位部40と、複数の脚部30に対応して複数設けられ、変位部40の変位に応じて脚部30の変形を抑える制動部50と、を備えることで、変位部40の変位に応じた制動部50の制動力で脚部30を停止させることができる。したがって、どのような地面であっても安定してしっかりした支持ができる。
According to this configuration, by providing a plurality of
上記実施形態によれば、脚部30及び制動部50のそれぞれがリンク機構31,53を備えることで、以下の効果を奏する。
空気圧シリンダと電気弁による伸縮機構を備えた構成やMR流体(Magneto Rheological Fluid)ブレーキを備えた構成と比較して、アクチュエータやバッテリ等の電気エネルギーを必要としない。したがって、使用時間の制限なく(充電の手間なく)安全に使用することができる。
According to the above embodiment, each of the
Compared to a configuration that includes a telescopic mechanism using a pneumatic cylinder and an electric valve or a configuration that includes a MR fluid (Magneto Rheological Fluid) brake, it does not require electrical energy such as an actuator or a battery. Therefore, it can be used safely without any restrictions on usage time (without the hassle of charging).
上記実施形態によれば、脚部30は、平行四辺形の対辺をなす一対のリンク部材32,33と、一対のリンク部材32,33の各端部を回動可能に支持する4つの支軸34~37と、4つの支軸34~37のうち平行四辺形の対角に位置する2つの支軸34,37に両端が支持されたコイルバネ38と、を備えることで、以下の効果を奏する。
2つの支軸34,37がリンク部材32,33端部の支持部及びコイルバネ38両端の支持部を兼ねるため、コイルバネ38両端を支持するためのピンを支軸34,37とは別に設けた場合と比較して、部品点数を削減し、軽量化を図ることができる。
According to the above embodiment, the
Since the two
上記実施形態によれば、一対のリンク部材32,33がコイルバネ38の一部を覆っていることで、以下の効果を奏する。
一対のリンク部材32,33の間にコイルバネ38全体が露出する場合と比較して、一対のリンク部材32,33の間に異物が入りにくくすることができる。加えて、コイルバネ38の一部が外部から見えなくなるため、外観性の向上に寄与する。
According to the embodiment described above, since the pair of
Compared to the case where the
上記実施形態によれば、制動部50は、脚部30に固定されたディスク51と、ディスク51を挟むことが可能な一対のシュー52と、変位部40の変位に応じて一対のシュー52にディスク51を挟ませる制動リンク機構53と、を備えることで、以下の効果を奏する。
制動部50は、脚部30と一体に動くディスク51を一対のシュー52で挟み、その際に発生する摩擦力によって制動力を発生する、いわゆるディスクブレーキとして機能する。そのため、ドラムブレーキの場合と比較して、安定した制動力を得ることができるとともに、メンテナンス性に優れる。
According to the embodiment described above, the
The
上記実施形態によれば、制動リンク機構53は、変位部40に一端が回動可能に連結された一対の第一アーム54と、一対の第一アーム54の他端に一端が回動可能に連結され、一対のシュー52に他端が固定された一対の第二アーム55と、を備えることで、以下の効果を奏する。
一対の第一アーム54及び一対の第二アーム55を備えた簡単な構成で、使用時間の制限なく安全に使用することができる。
According to the embodiment described above, the
With a simple configuration including a pair of
上記実施形態によれば、ディスク51がアルミニウム合金製であることで、鉄製の場合と比較して軽量化を図ることができる。
According to the above embodiment, since the
上記実施形態によれば、複数の脚部30は、3つの脚部30であり、3つの脚部30は、それぞれ異なる方向に向くように設けられていることで、以下の効果を奏する。
4つの脚部30の場合と比較して、部品点数を削減し、軽量化を図ることができる。加えて、3つの脚部30がそれぞれ同じ方向に向く場合と比較して、安定した支持がしやすい。
According to the above embodiment, the plurality of
Compared to the case of four
上記実施形態に係る杖1は、上記の支持機構3と、使用者が把持可能な把持部10を有し変位部40に支持された杖本体2と、を備えることで、以下の効果を奏する。
どのような地面であっても安定してしっかりした支持ができる。
The
Provides stable and firm support no matter what the ground.
<変形例>
なお、上記実施形態では、変位部40が杖本体2の軸部11に支持されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、図7に示すように、変位部40は、杖本体2の把持部10に設けられていてもよい。例えば、変位部140はレバーであってもよい。例えば、ワイヤ153は、複数の脚部30に対応して複数設けられている。ワイヤ153の一端はレバー140側に取り付けられている。ワイヤ153の他端は、不図示のブラケットを介してシュー52側に取り付けられている。例えば、使用者がレバー140を握ることでワイヤ153が引っ張られ、シュー52でディスク51を挟み、押し付けることでブレーキがかかる仕組みであってもよい。
この構成によれば、変位部40が把持部10に設けられているため、使用者は手元の操作で任意のタイミングで脚部30を制動することができる。
<Modified example>
In addition, although the said embodiment gave and demonstrated the example in which the
According to this configuration, since the
上記実施形態では、制動リンク機構53は、変位部40に一端が回動可能に連結された一対の第一アーム54と、一対の第一アーム54の他端に一端が回動可能に連結され、一対のシュー52に他端が固定された一対の第二アーム55と、を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、図8に示すように、制動リンク機構253は、変位部40に回転可能に設けられた一対の回転体254と、一対の回転体254が摺動可能に一対の回転体254を一端側で挟むとともに、一対のシュー52に他端が固定された一対のアーム255と、を備えてもよい。
この構成によれば、一対の第一アーム54及び一対の第二アーム55を備えた構成と比較して、アーム255の部品点数を削減し、軽量化を図ることができる。
In the embodiment described above, the
According to this configuration, compared to a configuration including a pair of
上記実施形態では、脚部30及び制動部50のそれぞれがリンク機構31,53を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、脚部30及び制動部50のいずれか一方がリンク機構を備えてもよい。例えば、脚部30及び制動部50の少なくとも一方がリンク機構を備えてもよい。または、脚部30及び制動部50はいずれもリンク機構を有しなくてもよい。
Although the above embodiment has been described using an example in which each of the
上記実施形態では、2つの支軸34,37がリンク部材32,33端部の支持部及びコイルバネ38両端の支持部を兼ねる例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、コイルバネ38両端を支持するためのピンを支軸34,37とは別に設けてもよい。
In the above embodiment, an example has been described in which the two
上記実施形態では、一対のリンク部材32,33がコイルバネ38の一部を覆っている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、一対のリンク部材32,33は、コイルバネ38の全体を覆っていてもよい。例えば、一対のリンク部材32,33は、コイルバネ38の少なくとも一部を覆っていてもよい。または、一対のリンク部材32,33の間にコイルバネ38全体が露出していてもよい。
Although the above embodiment has been described using an example in which the pair of
上記実施形態では、ディスク51がアルミニウム合金製である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ディスク51は、鉄製等のアルミニウム合金以外の金属製であってもよい。
Although the above embodiment has been described using an example in which the
上記実施形態では、脚部30が3つ設けられている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、脚部30は、2つまたは4つ以上設けられていてもよい。
Although the above embodiment has been described using an example in which three
上記実施形態では、脚部30がコイルバネ38を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、脚部30は、板バネ等のコイルバネ38以外の弾性部材を備えてもよい。
Although the above embodiment has been described using an example in which the
上記実施形態では、支持機構3を杖に適用した例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、カメラの三脚、病院の点滴台、ゴルフクラブの立てかけ台(ゴルフスタンド)、義足、テレビ台等に支持機構3を適用してもよい。例えば、什器、撮影用や計測用のロボット等の移動装置等に支持機構3を適用してもよい。
Although the above embodiment has been described using an example in which the
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 Note that the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
<杖の自立性の評価>
本願発明者らは、国土交通省の定めた『歩道における段差及び勾配等に関する基準』(以下「国交省の定めた基準」ともいう。)に記載されている条件(傾斜8%、段差20mm)において杖の軸を鉛直に保持することを以下の評価により確認した。
<Evaluation of cane independence>
The inventors of the present application have established the conditions (8% slope, 20 mm step) specified in the "Standards for Steps and Gradient Etc. on Sidewalks" (hereinafter also referred to as "Standards established by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism") established by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism. It was confirmed through the following evaluation that the shaft of the cane was held vertically.
(実施例)
実施例は、杖本体の軸部に支持機構が支持されているもの(図1に示す杖)を用いた。脚部は、平行四辺形のリンク機構を用い、平行四辺形の対角をコイルバネでつなぐことで、荷重がかかっていないときは脚部のリンク機構が初期位置に戻るようにした。脚部は、杖本体の軸部を中心に120°間隔で放射状に3つ配置した。脚部の第二リンク部材に、アルミニウム合金製のディスクを一体化した。制動部は、リンク機構を用い、荷重をかけたときのリンク機構の変形により、ディスクにシューを押し付け、ブレーキがかかる仕組みを採用した。
(Example)
In the example, a cane in which a support mechanism is supported by the shaft of the cane body (the cane shown in FIG. 1) was used. The legs use a parallelogram-shaped link mechanism, and by connecting the diagonals of the parallelogram with coil springs, the leg link mechanism returns to its initial position when no load is applied. Three legs were arranged radially at 120° intervals around the shaft of the cane body. An aluminum alloy disc is integrated into the second link member of the leg. The braking unit uses a link mechanism, and when a load is applied, the link mechanism deforms, pressing the shoes against the disc and applying the brakes.
(評価対象)
評価対象の地面として、段差、斜面に模したプレート(以下単に「斜面」ともいう。)、小石を敷き詰めた床(以下「砂利道」ともいう。)を用意した。国交省の定めた基準により、段差の高さは20mm、傾斜の傾きは8%(約4.6°)、小石の大きさは直径10mm程度とした。
(Evaluation target)
As the ground to be evaluated, we prepared a step, a plate imitating a slope (hereinafter simply referred to as a ``slope''), and a floor covered with pebbles (hereinafter also referred to as a ``gravel road''). According to the standards set by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, the height of the steps was 20 mm, the slope was 8% (approximately 4.6 degrees), and the size of the pebbles was approximately 10 mm in diameter.
(評価結果)
実施例の杖を、段差、斜面及び砂利道のそれぞれに垂直に接地したときの実験の様子を図9(a)から図9(c)に示す。図9(a)から図9(c)に示すように、段差、斜面及び砂利道のいずれの地面においても杖の軸部が鉛直になるように脚部が変形し、杖の姿勢を保ちながら自立することが確認できた。これにより、実施例の杖は、国交省の定めた基準において杖の軸を鉛直に保持することが分かった。
(Evaluation results)
FIGS. 9(a) to 9(c) show the state of the experiment when the cane of the example was placed perpendicularly on the ground, respectively, on a step, a slope, and a gravel road. As shown in Figures 9(a) to 9(c), the legs deform so that the shaft of the cane becomes vertical on any ground, such as a step, a slope, or a gravel road, while maintaining the posture of the cane. I was able to confirm that it was independent. As a result, it was found that the cane of the example maintains the axis of the cane vertically according to the standards set by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism.
<杖の接地性の評価>
本願発明者らは、段差、斜面及び砂利道でも平坦面と同程度の傾き範囲で杖を使用可能なことを以下の評価により確認した。
<Evaluation of the grounding ability of the cane>
The inventors of the present application have confirmed through the following evaluation that the cane can be used on steps, slopes, and gravel roads within the same range of inclination as on flat surfaces.
(実施例)
実施例は、杖本体とは別にデータ計測用の荷重測定杖(図10参照)を用いた。荷重測定杖にはロードセルを用いることで杖の軸方向にかかる荷重を計測することを可能にした。また、荷重測定杖にはジャイロ・加速度センサを搭載し、杖の状態を把握できるようにした。ジャイロ・加速度センサは杖の持ち手と平行の傾きをロール角、杖の持ち手と交差する向きの傾きをピッチ角として検出可能である。なお、支持機構は上記の<杖の自立性の評価>で用いたものと同じとした。すなわち、実施例は、荷重測定杖の軸部に支持機構(図2参照)が支持されているものを用いた。
(Example)
In the example, a load measuring cane (see FIG. 10) for data measurement was used separately from the cane body. By using a load cell in the load measuring cane, we have made it possible to measure the load applied in the axial direction of the cane. In addition, the load measuring cane is equipped with a gyro and acceleration sensor, making it possible to grasp the condition of the cane. The gyro/acceleration sensor can detect the inclination parallel to the cane handle as a roll angle, and the inclination in a direction intersecting the cane handle as a pitch angle. The support mechanism was the same as that used in <Evaluation of cane independence> above. That is, in the example, a load measuring cane in which a support mechanism (see FIG. 2) was supported by the shaft portion was used.
(比較例)
比較例は、市販の4点杖の杖先を荷重測定杖に取り付けたものを用いた。なお、市販の4点杖は荷重測定杖に取り付けられるように杖先を加工した。
(Comparative example)
In the comparative example, a commercially available four-point cane whose tip was attached to a load measuring cane was used. The tip of the commercially available four-point cane was modified so that it could be attached to the load measuring cane.
(評価対象)
評価対象の地面として、平坦面、段差、斜面及び、砂利道を用意した。国交省の定めた基準により、段差の高さは20mm、傾斜の傾きは8%(約4.6°)、小石の大きさは直径10mm程度とした。
(Evaluation target)
Flat surfaces, steps, slopes, and gravel roads were prepared as the ground for evaluation. According to the standards set by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, the height of the steps was 20 mm, the slope was 8% (approximately 4.6 degrees), and the size of the pebbles was approximately 10 mm in diameter.
(評価結果)
実施例の杖を、平坦面、段差、斜面及び砂利道のそれぞれに垂直に接地したときの実験の様子を図11(a)から図11(d)に示す。図11(a)から図11(d)の奥行方向の軸周りがロール角、左右方向の軸周りがピッチ角となっている。
図12から図15は、実施例に係る杖を接地したときの荷重、ロール角及びピッチ角を示す図である。図12は平坦面への接地、図13は段差への接地、図14は斜面への接地、図15は砂利道への接地をそれぞれ示す。図12から図15において、左の縦軸は杖にかけた荷重、右の縦軸は杖の鉛直方向を0°としたときのロール角及びピッチ角、横軸は時間を示している。
図16は、実施例に係る杖を各場所に接地したときのロール角及びピッチ角のそれぞれの平均を示す図である。
(Evaluation results)
FIGS. 11(a) to 11(d) show the state of the experiment when the cane of the example was brought into contact with the ground perpendicularly on a flat surface, a step, a slope, and a gravel road. In FIGS. 11(a) to 11(d), the roll angle is around the axis in the depth direction, and the pitch angle is around the axis in the left-right direction.
12 to 15 are diagrams showing the load, roll angle, and pitch angle when the cane according to the example touches the ground. FIG. 12 shows ground contact on a flat surface, FIG. 13 shows ground contact on a step, FIG. 14 shows ground contact on a slope, and FIG. 15 shows ground contact on a gravel road. In FIGS. 12 to 15, the left vertical axis represents the load applied to the cane, the right vertical axis represents the roll angle and pitch angle when the vertical direction of the cane is set to 0°, and the horizontal axis represents time.
FIG. 16 is a diagram showing average roll angles and pitch angles when the cane according to the example touches the ground at various locations.
実施例において、杖の傾きの差に着目すると、ロール角は砂利道のときが最も大きく3.5°であった。一方、ピッチ角はほとんど差がなかった。
段差及び斜面においてのロール角の傾きは、接地時に力をかける向きが傾いたからであり、地面の状態によるものではないと考えられる。砂利道においてのロール角の傾きは、脚部がロックされた後の押し込みによって地面の砂利の位置が変化したからであると考えられる。また砂利道においてロール角、ピッチ角共に一部で傾きにブレがみられるのは、荷重をかけた際に砂利がずれたためであると考えられる。
これにより、実施例の杖は、平坦面、段差、斜面及び砂利道のそれぞれに接地した杖の傾きに大きな違いがないことが分かった。
In the example, focusing on the difference in the inclination of the cane, the roll angle was largest at 3.5° on a gravel road. On the other hand, there was almost no difference in pitch angle.
It is thought that the inclination of the roll angle on steps and slopes is due to the inclination of the direction in which force is applied during ground contact, and is not due to the condition of the ground. The slope of the roll angle on a gravel road is thought to be due to the position of the gravel on the ground changing due to the pushing after the legs are locked. In addition, on gravel roads, the roll angle and pitch angle appear to be unstable in some areas, which is thought to be due to the gravel shifting when a load is applied.
As a result, it was found that there was no significant difference in the inclination of the cane of the example when it touched the ground on a flat surface, a step, a slope, and a gravel road.
比較例の杖を、平坦面、段差、斜面及び砂利道のそれぞれに垂直に接地したときの実験の様子を図17(a)から図17(d)に示す。図17(a)から図17(d)の奥行方向の軸周りがロール角、左右方向の軸周りがピッチ角となっている。
図18から図21は、比較例に係る杖を接地したときの荷重、ロール角及びピッチ角を示す図である。図18は平坦面への接地、図19は段差への接地、図20は斜面への接地、図21は砂利道への接地をそれぞれ示す。図18から図21において、左の縦軸は杖にかけた荷重、右の縦軸は杖の鉛直方向を0°としたときのロール角及びピッチ角、横軸は時間を示している。
図22は、比較例に係る杖を各場所に接地したときのロール角及びピッチ角のそれぞれの平均を示す図である。
FIGS. 17(a) to 17(d) show the state of the experiment when the cane of the comparative example was placed perpendicularly on a flat surface, a step, a slope, and a gravel road. In FIGS. 17(a) to 17(d), the roll angle is around the axis in the depth direction, and the pitch angle is around the axis in the left-right direction.
18 to 21 are diagrams showing the load, roll angle, and pitch angle when the cane according to the comparative example touches the ground. FIG. 18 shows grounding on a flat surface, FIG. 19 shows grounding on a step, FIG. 20 shows grounding on a slope, and FIG. 21 shows grounding on a gravel road. In FIGS. 18 to 21, the left vertical axis represents the load applied to the cane, the right vertical axis represents the roll angle and pitch angle when the vertical direction of the cane is set to 0°, and the horizontal axis represents time.
FIG. 22 is a diagram showing average roll angles and pitch angles when the cane according to the comparative example touches the ground at various locations.
比較例において、杖の傾きの差に着目すると、ロール角は砂利道のときが最も大きく1.8°であり、ピッチ角は段差のときに7°、斜面のときに6°程度であった。
また、砂利道での接地において杖の手元に大きなブレがみられた。
これにより、比較例の杖は、段差、斜面及び砂利道のそれぞれにおいて大きく傾くことが分かった。
In the comparative example, focusing on the difference in the inclination of the cane, the roll angle was largest at 1.8° when on a gravel road, the pitch angle was about 7° when on a step, and about 6° when on a slope. .
Also, when touching the ground on a gravel road, there was a large amount of wobbling in the hand of the cane.
As a result, it was found that the cane of the comparative example tilted significantly on each of steps, slopes, and gravel roads.
以上により、実施例の杖は、段差、斜面及び砂利道でも平坦面と同程度の傾き範囲で杖を使用可能なことが分かった。 From the above, it was found that the cane of the example can be used on steps, slopes, and gravel roads within the same range of inclination as on flat surfaces.
1…杖、2…杖本体、3…支持機構、10…把持部、30…脚部、30A…第一脚部(脚部)、30B…第二脚部(脚部)、30C…第三脚部(脚部)、31…リンク機構、32…第一リンク部材(リンク部材)、33…第二リンク部材(リンク部材)、34…第一支軸(支軸)、35…第二支軸(支軸)、36…第三支軸(支軸)、37…第四支軸(支軸)、38…コイルバネ、40…変位部、50…制動部、50A…第一制動部(制動部)、50B…第二制動部(制動部)、50C…第三制動部(制動部)、51…ディスク、52…シュー、53…制動リンク機構、54…第一アーム、55…第二アーム、140…変位部、253…制動リンク機構、254…回転体、255…アーム
DESCRIPTION OF
Claims (10)
荷重に応じて変位する変位部と、
前記複数の脚部に対応して複数設けられ、前記変位部の変位に応じて前記脚部の変形を抑える制動部と、を備え、
前記制動部は、
前記脚部に固定されたディスクと、
前記ディスクを挟むことが可能な一対のシューと、
前記変位部の変位に応じて前記一対のシューに前記ディスクを挟ませる制動リンク機構と、を備える
支持機構。 multiple legs that can be elastically deformed independently;
a displacement part that displaces according to the load;
A plurality of braking parts are provided corresponding to the plurality of leg parts and suppress deformation of the leg parts in accordance with displacement of the displacement part ,
The braking unit includes:
a disk fixed to the leg;
a pair of shoes capable of sandwiching the disc;
a braking link mechanism that causes the disc to be sandwiched between the pair of shoes in accordance with the displacement of the displacement portion.
Support mechanism.
請求項1に記載の支持機構。 The support mechanism according to claim 1, wherein at least one of the leg portion and the brake portion includes a link mechanism.
平行四辺形の対辺をなす一対のリンク部材と、
前記一対のリンク部材の各端部を回動可能に支持する4つの支軸と、
前記4つの支軸のうち前記平行四辺形の対角に位置する2つの前記支軸に両端が支持されたコイルバネと、を備える
請求項1または2に記載の支持機構。 The leg portion is
a pair of link members forming opposite sides of a parallelogram;
four support shafts rotatably supporting each end of the pair of link members;
The support mechanism according to claim 1 or 2, further comprising: a coil spring whose both ends are supported by two of the four support shafts located at diagonal corners of the parallelogram.
請求項3に記載の支持機構。 The support mechanism according to claim 3, wherein the pair of link members cover at least a portion of the coil spring.
前記変位部に一端が回動可能に連結された一対の第一アームと、
前記一対の第一アームの他端に一端が回動可能に連結され、前記一対のシューに他端が固定された一対の第二アームと、を備える
請求項1から4のいずれか一項に記載の支持機構。 The braking link mechanism is
a pair of first arms, one end of which is rotatably connected to the displacement portion;
5. A pair of second arms, one end of which is rotatably connected to the other end of the pair of first arms, and the other end of which is fixed to the pair of shoes. Support mechanism as described.
前記変位部に回転可能に設けられた一対の回転体と、
前記一対の回転体が摺動可能に前記一対の回転体を一端側で挟むとともに、前記一対のシューに他端が固定された一対のアームと、を備える
請求項1から5のいずれか一項に記載の支持機構。 The braking link mechanism is
a pair of rotating bodies rotatably provided in the displacement section;
Any one of claims 1 to 5, comprising: a pair of arms, the pair of rotating bodies slidably sandwiching the pair of rotating bodies at one end side, and the other end of which is fixed to the pair of shoes. The support mechanism described in .
請求項1から6のいずれか一項に記載の支持機構。 The support mechanism according to any one of claims 1 to 6 , wherein the disk is made of an aluminum alloy.
前記3つの脚部は、それぞれ異なる方向に向くように設けられている
請求項1から7のいずれか一項に記載の支持機構。 The plurality of legs are three legs,
The support mechanism according to any one of claims 1 to 7 , wherein the three legs are provided to face in different directions.
使用者が把持可能な把持部を有し前記変位部に支持された杖本体と、を備える
杖。 The support mechanism according to any one of claims 1 to 8 ,
A cane comprising: a cane main body having a grip part that can be gripped by a user and supported by the displacement part.
独立して弾性変形可能な複数の脚部と、
前記把持部に設けられ、荷重に応じて変位する変位部と、
前記複数の脚部に対応して複数設けられ、前記変位部の変位に応じて前記脚部の変形を抑える制動部と、を備え、
前記制動部は、
前記脚部に固定されたディスクと、
前記ディスクを挟むことが可能な一対のシューと、
前記変位部の変位に応じて前記一対のシューに前記ディスクを挟ませる制動リンク機構と、を備える
杖。 a cane body having a grip that can be gripped by a user;
multiple legs that can be elastically deformed independently;
a displacement part provided in the grip part and displaced according to a load;
A plurality of braking parts are provided corresponding to the plurality of leg parts and suppress deformation of the leg parts in accordance with displacement of the displacement part ,
The braking unit includes:
a disk fixed to the leg;
a pair of shoes capable of sandwiching the disc;
a braking link mechanism that causes the disc to be sandwiched between the pair of shoes in accordance with the displacement of the displacement portion.
Cane.
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