(57)【要約】【課題】坂道をのぼることができ、両下肢でも、片下肢でも駆動することができる足踏み駆動式車椅子を提供すること。【解決手段】左右二つの後輪１３の車軸１８に出力軸５０bが結合され車椅子１０の前進方向に入力軸５０aが駆動された場合にのみ車軸１８に駆動力を伝える左右二つの一方向クラッチ５０と、左右二つの一方向クラッチ５０の入力軸５０aを連結する連結部材６０と、一方の一方向クラッチ５０の入力軸５０aの外周側に少なくとも部分的に巻かれた紐部材３５と、紐部材３５の中央部分に対する一端側を入力軸５０aから離れる方向に牽引する足踏み牽引手段３０と、牽引手段３０による牽引により紐部材３５の前記中央部分に対する他端側が入力軸５０a方向に移動する移動を抑制する抑制手段３６と、を有することを特徴とする足踏み駆動式車椅子。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右二つの後輪及び前輪を備える足踏み駆動式車椅子であって、
前記左右二つの後輪の車軸に出力軸が結合され前記車椅子の前進方向に入力軸が駆動された場合にのみ前記車軸に駆動力を伝える左右二つの一方向クラッチと、
前記左右二つの一方向クラッチの入力軸を連結する連結部材と、
前記一方向クラッチの一方の一方向クラッチの前記入力軸の外周側に少なくとも部分的に巻かれた紐部材と、
前記入力軸の外周側に巻かれた前記紐部材の中央部分に対する一端側を前記入力軸から離れる方向に牽引する足踏み牽引手段と、
前記牽引手段による牽引により前記紐部材の前記中央部分に対する他端側が前記入力軸方向に移動する移動を抑制する抑制手段と，を有することを特徴とする足踏み駆動式車椅子。
【請求項２】
前記一方向クラッチの他方の一方向クラッチの前記入力軸の外周側に少なくとも部分的に巻かれた紐部材と、
前記入力軸の外周側に巻かれた前記紐部材の中央部分に対する一端側を前記入力軸から離れる方向に牽引する足踏み牽引手段と、
前記牽引手段による牽引により前記紐部材の前記中央部分に対する他端側が前記入力軸方向に移動する移動を抑制する抑制手段と、を有する請求項１に記載の足踏み駆動式車椅子。
【請求項３】
前記足踏み牽引手段は、車椅子のフレームに揺動自在に支承されたペダル支持フレーム、前記ペダル支持フレームの一端に取り付けられたペダル及び前記支持フレームと係合して前記後輪にブレーキを掛けるブレーキ装置を備える請求項１又は２に記載の足踏み駆動式車椅子。
【請求項４】
前記連結部材は、ユニバーサルジョイントを備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の足踏み駆動式車椅子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車椅子に関し、特に、搭乗者（患者等）自身の足踏み動作によって駆動力を得ることができる足踏み駆動式車椅子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な車椅子は、後輪が大径の駆動輪、前輪が小径のキャスター（補助輪）とされ、後輪にハンドリムが直結され、患者が手で回転駆動するようになっている。また、後輪にはブレーキ装置が付属している。ところで、上肢によるハンドリムを操作しての車椅子駆動は上肢に大きな負担が加わるため、患者によっては肩に傷害が発生する場合もあると報告されている。車椅子を利用する患者には、下肢が全く動作しない人だけではなく、安定した歩行は困難であっても、ある程度の下肢の筋力を保持している人がいる。そこで、下肢を動かして駆動力を得る足踏み駆動式車椅子が考えられる。
【０００３】
従来の足踏み駆動式車椅子は、サドルに座りペダルを踏むことによりクランク機構を介して後輪の２輪を回転駆動するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、公報には無いが、自転車のようにペダルで後輪を駆動し、ペダルの駆動を止めるとラチェット機構により後輪が惰性で回転し前進するようにしたものがカナダで開発されている。
【０００５】
サドルに座りペダルを踏むことによりクランク機構を介して後輪の２輪を回転駆動する従来の足踏み駆動式車椅子は、前進駆動にのみ着目したもので、前進し出すとペダルから足を離してもペダルが動き続け危険である。ペダルに足を載せたままでは制動が係ってしまう。
【０００６】
また、ラチェット機構を用いた自転車のような駆動系を有する車椅子では、上肢手指でハンドリムを駆動し後退しようとするとラチェットが掛かりペダルが逆方向に回転駆動されてしまう。そのため後退時に駆動機構の入力軸と出力軸を繋ぐクラッチを手動で切り離す必要があった。
【０００７】
狭い場所（トイレやエレベータ等）では、Ｕターンすることができないため、前進、後退が簡単にできることが必要であるが、そのたびに、手動でクラッチを操作することは非常に煩雑であった。
【０００８】
そこで、上記従来の足踏み駆動式車椅子の課題を解決するために、本願発明者らは、一方の後輪に足踏み駆動力を伝え、ペダルを踏まないときには駆動力が自動解除される足踏み駆動式車椅子を発明した（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２１０３３７号公報
【特許文献２】特開２００９−０２３５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方の後輪に足踏み駆動力を伝える上記従来の足踏み駆動式車椅子は、一方の後輪のみで足踏み駆動（片輪駆動）するため、緩い坂道では問題なかったが、きつい坂道では駆動される後輪と反対側に曲がってしまい坂道を登ることが困難であった。また、路面の状態が悪いと、片輪駆動では前進が難しかった。
【００１１】
また、右利きの足踏み駆動式車椅子では、右上下肢のみで駆動と方向とを制御し、左利きの足踏み駆動式車椅子では、左上下肢のみで駆動と方向とを制御するため、両下肢を駆動に使用したい場合も片足での駆動しかできなかった。
【００１２】
また、右上肢で右後輪を駆動し右下肢で左後輪を駆動する、或いは左上肢で左後輪を駆動し左下肢で右後輪を駆動するような使い方ができなかった。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、坂道でも真っ直ぐ進むことができ、両下肢でも駆動することができ、片側上下肢でも両後輪を駆動することができる足踏み駆動式車椅子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するためになされた本発明の足踏み駆動式車椅子は、左右二つの後輪及び前輪を備える足踏み駆動式車椅子であって、前記左右二つの後輪の車軸に出力軸が結合され前記車椅子の前進方向に入力軸が駆動された場合にのみ前記車軸に駆動力を伝える左右二つの一方向クラッチと、前記左右二つの一方向クラッチの入力軸を連結する連結部材と、前記一方向クラッチの一方の一方向クラッチの前記入力軸の外周側に少なくとも部分的に巻かれた紐部材と、前記入力軸の外周側に巻かれた前記紐部材の中央部分に対する一端側を前記入力軸から離れる方向に牽引する足踏み牽引手段と、前記牽引手段による牽引により前記紐部材の前記中央部分に対する他端側が前記入力軸方向に移動する移動を抑制する抑制手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
上記の足踏み駆動式車椅子において、前記一方向クラッチの他方の一方向クラッチの前記入力軸の外周側に少なくとも部分的に巻かれた紐部材と、前記入力軸の外周側に巻かれた前記紐部材の中央部分に対する一端側を前記入力軸から離れる方向に牽引する足踏み牽引手段と、前記牽引手段による牽引により前記紐部材の前記中央部分に対する他端側が前記入力軸方向に移動する移動を抑制する抑制手段と、を有するとよい。
【００１６】
また、前記足踏み牽引手段は、車椅子のフレームに揺動自在に支承されたペダル支持フレーム、前記ペダル支持フレームの一端に取り付けられたペダル及び前記支持フレームと係合して前記後輪にブレーキを掛けるブレーキ装置を備えるとよい。
【００１７】
また、前記連結部材は、ユニバーサルジョイントを備えるとよい。
【発明の効果】
【００１８】
左右二つの一方向クラッチの入力軸が連結部材で連結されているので、足踏み牽引手段による駆動力が左右二つの後輪を駆動する。その結果、きつい坂道でも登ることが可能になり、路面の状態が多少悪くても進むことが可能になる。
【００１９】
左右二つの後輪を駆動する二つの足踏み牽引手段を有するので、両下肢で足踏み駆動することができるし、片方の下肢だけでも駆動することができる。また、左右を独立に使用することができるため、駆動に使う下肢を自由に選べる利点がある。疲れた下肢を休め、もう一方の下肢だけで駆動することも可能である。更に、左右の駆動力が同一である必要がないため、例えば左半身麻痺の人が右下肢を主に駆動力として使い、リハビリとして左下肢も使用することができる。
【００２０】
下肢を使用しないときは、通常の車椅子と全く変わらず両後輪を腕で動かすことでコントロールできる。
【００２１】
足踏み牽引手段がブレーキ装置を備えているので、下肢だけでブレーキを掛けることができる。
【００２２】
連結手段がユニバーサルジョイントを備えているので、通常の車椅子のように、折り畳むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る足踏み駆動式車椅子を内側から見た側面図である。
【図２】本発明に係る足踏み駆動式車椅子の要部斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明に係る足踏み駆動式車椅子の後輪着脱を説明する図である。
【図５】別の実施態様に係る足踏み駆動式車椅子の要部正面視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係る足踏み駆動式車椅子１０は、図１に示すように、パイプで本体の骨組み（フレーム）１１が構成され、前輪が小径のキャスター１２、後輪が大径の車輪１３となっている。後輪１３にはハンドリム（不図示）が直結されており、左右のハンドリムを操作することにより左右の後輪１３を回転駆動し、車椅子１０を前後に移動したり左右に旋回したりすることができるようになっている。左右の本体フレーム１１の間にはキャンパスが張られ、シートバック（不図示）やシート（不図示）を構成している。また、後輪１３の前方下方のフレームにはブレーキ装置７０が取り付けられ、後輪１３にブレーキを掛けることができるようになっている。
【００２５】
左側前方の本体フレーム１１の下方には、揺動軸３１を中心にペダル支持フレーム３２が揺動自在に取り付けられている。ペダル支持フレーム３２の先端には患者の左足を載せるペダル３３が軸３４を中心に回転可能に軸支されている。ペダル支持フレーム３２の上方には、ペダル支持フレーム３２の揺動によって車軸１８を回転駆動する紐部材３５の一端側が結合される。
【００２６】
揺動軸３１にはブレーキ装置７０のＬ型プレート７１が軸支されている。Ｌ型プレート７１の上端にはブレーキノブ７２と連結するブレーキワイヤ７３が固定され、下端にはペダル支持フレーム３２と係合するブレーキピン７４が固定されている。ブレーキノブ７２は、本体フレーム１１に軸７５を中心に回転可能に軸支されている。
【００２７】
同様に、右側前方の本体フレーム１１の下方にも、揺動軸３１を中心にペダル支持フレーム３２が揺動自在に取り付けられている（図示省略）。ペダル支持フレーム３２の先端には患者の右足を載せるペダル３３が軸３４を中心に回転可能に軸支されている（図示省略）。ペダル支持フレーム３２の上方には、ペダル支持フレーム３２の揺動によって車軸１８を回転駆動する紐部材３５の一端側が結合される（図示省略）。
【００２８】
同様に、右側フレーム１１にもブレーキ装置７０が取り付けられている（図示省略）。
紐部材３５は、例えば、ステンレス製のワイヤロープで、長さは、自由長の引っ張りコイルバネ３６を含め、ペダル支持フレーム３２が図１に示すように水平に対して約４５度の状態で弛まないように且つ紐部材３５とドラム１９との摩擦抵抗が略ゼロになるように選定される。なお、３７は、紐部材３５のガイドローラである。
【００２９】
図２及び図３に示すように、後輪１３は多数のスポーク４３により中心のハブ４２に支持されている。車軸１８の一端部にハブ４２が固装され、ハブ４２の側面にはピン溝４２aが形成されている。
【００３０】
フレーム１１に固定された軸受け４５には、ベアリング５３を介してピン溝４２aと係合するピン１８bが形成された円筒軸１８aの一端部が軸支されている。円筒軸１８aの他端部には、一方向クラッチ５０を介してプーリー１９が係合している。すなわち、一方向クラッチ５０の入力軸５０aがプーリー１９に固定され、出力軸５０bが円筒軸１８aに固定されている。左右のプーリー１９は、ユニバーサルジョイント６０aを備える連結部材６０で連結されている。また、左右のプーリー１９には、左右の紐部材３５が巻き付けられている。
【００３１】
プーリー１９が連結部材６０と一緒に矢印Ｒ方向に回転すると、一方向クラッチ５０の入力軸５０aも矢印Ｒ方向に一緒に回転するが、一方向クラッチ５０は、入力軸５０aが矢印Ｒ方向に回転するときのみ、係合子５０cが出力軸５０bと係合して出力軸５０bを矢印Ｒ方向に回転させる。入力軸５０aが矢印Ｒと反対方向に回転するときは、係合子５０cが、出力軸５０bと係合せず、回転駆動力が伝達されない。また、出力軸５０bが矢印Ｒ方向に回転するとき、係合子５０cと係合せず、出力軸５０bの回転力が入力軸５０aに伝達されない。出力軸５０bが矢印Ｒと反対方向に回転するときは、係合子５０cが係合して入力軸５０bの回転力が出力軸５０aに伝達される。
【００３２】
図１に示すように、ペダル３３を足で矢印Ｂ１方向に踏み込むと、ペダル支持フレーム３２が前方に揺動し、紐部材３５が入力軸５０aから離れる方向に牽引されるので、ペダル支持フレーム３２とペダル３３が「足踏み牽引手段３０」を構成する。
【００３３】
紐部材３５が牽引されると、引っ張りコイルバネ３６が延びてバネ３６の付勢力により紐部材３５の他端側が入力軸５０a方向に移動することが抑制されるので、引っ張りコイルバネ３６が「抑制手段」を構成する。
【００３４】
なお、ペダル３３を矢印Ｂ２方向に移動させることで、たたむことができ、車椅子から降りたり車椅子に乗ったりする際、邪魔にならないようにできる。
【００３５】
図４に示すように、車軸１８が円筒軸１８aに挿入され、円筒軸１８aのピン１８bが車軸１８に固定されたハブ４２のピン溝４２aに挿入されることで、車軸１８が円筒軸１８aと一緒に回転する。したがって、大きな設計の変更無しにピン１８bを使用するかしないかで後輪１３に駆動力を伝達するかしないかを決められる。すなわち、ピン１８bを取り外すと、車軸１８と円筒軸１８aとの間の回転力の伝達が遮断される。
【００３６】
以上の構成に基づき、作動について説明する。患者が車椅子に座り、例えば、左下肢で左側のペダル３３を踏み下ろし始めると（図１の矢印Ｂ1方向に）、左側の紐部材３５の一端側が左側の入力軸５０aから離れる方向に牽引される。すると、左側の紐部材３５の他端側に連結された左側の引っ張りコイルバネ３６が延びて、バネ３６の付勢力により左側の紐部材３５の他端側が左側の入力軸５０a方向に移動することが抑制される。その結果、左側のプーリー１９に巻き付いている部分の左側の紐部材３５と左側のプーリー１９との摩擦抵抗が左側のペダル３３を踏み下ろすストロークに比例して大きくなり、左側の入力軸５０aが前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動される。左側の入力軸５０aが前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動されると、左側の係合子５０cが左側の出力軸５０bと係合して左側の出力軸５０bが矢印Ｒ方向に回転駆動される。左側の出力軸５０bが矢印Ｒ方向に回転駆動されると、ピン１８bとピン溝４２aとを介して左側の後輪１３に回転力が伝えられ、左側の後輪１３が前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動される。
【００３７】
また、左側の入力軸５０aが前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動されると、連結部材６０を介して右側の入力軸５０aも前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動される。右側の入力軸５０aが前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動されると、右側の係合子５０cが右側の出力軸５０bと係合して右側の出力軸５０bが矢印Ｒ方向に回転駆動される。右側の出力軸５０bが矢印Ｒ方向に回転駆動されると、ピン１８bとピン溝４２aとを介して右側の後輪１３に回転力が伝えられ、右側の後輪１３が前進（矢印Ｒ）方向に回転駆動される。同様に右足のペダルを踏んでも左右の後輪に回転力が伝えられる。同時に左右のペダルを踏んでも同様に左右の後輪に回転力が伝えられる。
【００３８】
上記のように、片足でペダルを踏んでも、両足でペダルを踏んでも同様に左右の後輪が前進方向に回転駆動される。したがって、坂道でも真っ直ぐ進むことができる。
【００３９】
患者がペダル３３から足を浮かせるか或いは踏み込み力を弱くすると、紐部材３５とプーリー１９との摩擦抵抗がほぼゼロになり、左右の後輪１３は、惰性で前進（矢印Ｒ）方向に回転し、左右の出力軸５０bも矢印Ｒ方向に回転するが、係合子５０cと係合しないため出力軸５０bの回転力が入力軸５０aに伝達されない。その結果、ペダル３３が動き続けることがない。
【００４０】
足踏みを止めて、ハンドリムで後退するときは、後輪１３が後進（矢印Ｒと反対）方向に回転させられ、出力軸５０bの矢印Ｒと反対方向の回転が係合子５０cで入力軸５０aに伝えられるが、紐部材３５が緩んでいるため、ペダル３３に伝わらず、プーリー１９は自由に回転することができる。したがって、後退するのに何ら切り換え操作を必要としない。
【００４１】
ピン１８bを使用するかしないかで、後輪１３に駆動力を伝達するかしないかを選択でき、右後輪駆動、左後輪駆動、左右後輪駆動が同一機構で容易に実現できる。例えば、右後輪駆動を選択すれば左半身しか動かせない人が左手で左車輪を回し、左足で右車輪を回して進むことができる。
【００４２】
ペダル３３を踏まないときは、通常の車椅子のように、左右の後輪１３は全く独立して動き、通常の車椅子と同じように操作することができる。つまり、左側の後輪１３を手で前進（矢印Ｒ）方向に回すと、左側の出力軸５０bが前進（矢印Ｒ）方向に回転するが、係合子５０cと係合しないため左側の出力軸５０bの回転力が左側の入力軸５０aに伝達されない。したがって、右側の後輪１３に回転力が伝達されない。左側の後輪１３を手で後進（矢印Ｒと反対）方向に回すと、係合子５０cと係合して左側の出力軸５０bの回転力が左側の入力軸５０aに伝達され、左側のプーリー１９を後進（矢印Ｒと反対）方向に回転させる。左側のプーリー１９の後進（矢印Ｒと反対）方向の回転は、連結部材６０を介して右側のプーリー１９に伝えられ、右側のプーリー１９が後進（矢印Ｒと反対）方向に回転する。右側のプーリー１９が後進（矢印Ｒと反対）方向に回転すると、右側の入力軸５０aも後進（矢印Ｒと反対）方向に回転するが、右側の係合子５０cが右側の出力軸５０bと係合しないため、右側の後輪１３には後進（矢印と反対）方向の回転が伝わらない。
【００４３】
上記のように、左側の後輪の手による前進後退の動きは反対（右）側の後輪には全く伝わらない。右側の後輪を手で前進後退させても、同様の作用で左側の後輪は動かない。したがって、本発明の足踏み駆動式車椅子は、通常の車椅子のように左右の後輪を全く独立して手で動かすことが可能である。
【００４４】
また、左右の一方向クラッチ５０を連結する連結部材６０を取り外すことで、左は左下肢で右は右下肢で左右の後輪１３を独立して動かすことができ、下肢だけで操作できる車椅子になる。
【００４５】
図１に示すように、矢印Ｂ1方向にペダル３３を点線で示す状態まで強く踏み込む場合は後輪が前進方向に駆動され、弱く踏み込む場合は駆動されず惰性で前進する。点線で示す状態より更に矢印Ｂ1方向に踏み込むと、ペダル支持フレーム３２がブレーキピン７４と係合してＬ型プレート７１を時計回りに回転させる。すると、その回転力がブレーキワイヤ７３でブレーキノブ７２に伝えられ、ブレーキノブ７２を時計回りに回転させ、ブレーキバー７６が後輪１３に押し当てられ、ブレーキが掛けられる。なお、ペダル支持フレーム３２がブレーキピン７４と係合しない場合は、図示しないバネ等でブレーキ装置７０が図１に示す状態に復帰するようになっている。
【００４６】
図５は、別の実施態様に係る足踏み駆動式車椅子の要部正面視図であるが、連結部材６０の中央にもユニバーサルジョイント６０aを備えるようにすることで、通常の車椅子のように折り畳むこともできる。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・・・・・足踏み駆動式車椅子
１２・・・・・・・前輪
１３・・・・・・・後輪
１８・・・・・・・車軸
３０・・・・・・・足踏み牽引手段
３２・・・・・・・ペダル支持フレーム
３３・・・・・・・ペダル
３５・・・・・・・紐部材
３６・・・・・・・抑制手段（引っ張りコイルバネ）
５０・・・・・・・一方向クラッチ
５０a・・・・ 入力軸
５０b・・・・ 出力軸
６０・・・・・・・連結部材
６０a・・・・ ユニバーサルジョイント
７０・・・・・・・ブレーキ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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