(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段における連続する３つの段鼻と接触可能な長さの接地長を有するベルトクローラと、
当該ベルトクローラの接地部の軌道を画定する軌道フレームと、
搭乗者用の座席を支持すると共に、前記軌道フレームに支点を有する枢支軸で枢支された座席用支持フレームと、
当該座席用支持フレームを、前記枢支軸を中心に回動させることで、前記座席を傾斜せしめる傾斜駆動手段と
を備えた階段昇降機であって、
前記枢支軸は、当該枢支軸の前記支点が、前記ベルトクローラの接地部のほぼ中央にあると共に、機体の水平状態において、前記枢支軸の機体の幅方向における中心が、当該機体と搭乗者の合成重心からほぼ鉛直方向に存在する位置にあり、
前記傾斜駆動手段は、前記機体の走行状態を指示する選択手段と、当該選択手段により選択された走行状態に応じた前記座席の傾斜角度を記憶した記憶手段を備え、選択された機体の走行状態に対応する前記傾斜角度に基づいて前記座席を傾斜せしめることを特徴とする階段昇降機。
【請求項２】
前記傾斜駆動手段は、前記階段の傾斜角度を検出する傾斜検出手段を備え、検出した傾斜角度に応じて前記座席を傾斜せしめることを特徴とする請求項１に記載の階段昇降機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自足歩行が困難な者が階段昇降する際に好適な階段昇降機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来このような階段昇降機として、下記特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術を図１を用いて説明する（同図（ａ）は平地移動状態、（ｂ）は階段昇降状態を示している）。階段昇降機は、図１（ａ）に示すように、座席１２を固定的に載置するための支持フレーム（１７，１８，１９）を有し、この支持フレームの各端部には駆動輪（１３，１３）を備え、かかる駆動輪に無端ゴムクローラ（１４，１５，１６）を装着する構造となっている。そして、階段の昇降を行うに際しては、図１（ｂ）に示すように、無端ゴムクローラが連続する三箇所以上の階段の段鼻（角部）と接触する長さを有することで、常時二箇所以上の段鼻と接触した状態を維持することができるため、階段昇降中の重心移動のバランスが崩れることなく安定的に階段の昇降を行うことができるのである。
【０００３】
なお、上述した支持フレーム、駆動輪、無端ゴムクローラは、機体の正面に向かって左右にそれぞれ一対ずつ備えられており、この一対の支持フレームに、自足歩行が困難な者（以後、必要に応じて自足歩行困難者、搭乗者、または利用者と言う。）が搭乗する座席１２が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、階段の昇降を安定に行うためには、階段の昇降状態においてクローラが常時二箇所以上の段鼻と接触した状態が必要であり、上述した通り、クローラの階段と向き合う面の階段昇降方向の長さ、換言すると、機体を平地に置いたときにクローラが地面と接する機体長手方向の長さ（以後これを、接地長という。）は、最低でも連続する三箇所の階段の段鼻と接触できるだけの長さ（以後これを、最短接地長という。）を必要とする。但し、上述した従来の階段昇降機では、クローラの躯体に対する座席の位置が固定化されているため、斯かる最短接地長では、昇降する階段の傾斜角度の変化によって生じる、搭乗者を含む機体全体の重心（以後、合成重心という。）位置の変位に対する安定性に十分なマージンを確保できないという不具合がある。つまり、接地長が短いと、設計上の想定を上回る昇降角度の変化等、設計された階段昇降機の系に対するいわゆる外乱によって、機体の接地面から外れた位置に合成重心が移動し易くなり、この場合には、機体に発生した、重力によるモーメントが働く方向に対して、クローラ等による支持体が無いことから反力が働かず、最悪の場合、機体が転倒するという虞がある。そこで、従来は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、最短接地長に対して十分に長い接地長を確保することで、走行面の傾斜角度の変化に対する合成重心位置の変位量に対して十分な動作マージンを確保して、転倒等の危険の無い、安定した移動を可能とする構成が採用されている。
しかしながら、接地長が長くなることにより、例えば階段の踊り場等の奥行きの狭い平地において、機体を旋回させることが難しくなるという新たな不具合を生じる。
このように、階段昇降動作における安定性の向上と踊り場等における旋回性の向上とは、互いに背反する課題となる。
【０００６】
本願発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、その目的は、階段昇降機としての安定した昇降性能を維持しつつ、平地走行における旋回性能を向上させることを可能にする階段昇降機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するために、本願発明は、階段における連続する３つの段鼻と接触可能な長さの接地長を有するベルトクローラと、当該ベルトクローラの接地部の軌道を画定する軌道フレームと、搭乗者用の座席を支持すると共に、前記軌道フレームに支点を有する枢支軸で枢支された座席用支持フレームと、当該座席用支持フレームを、前記枢支軸を中心に回動させることで、前記座席を傾斜せしめる傾斜駆動手段とを備えた階段昇降機であって、前記枢支軸は、当該枢支軸の前記支点が、前記ベルトクローラの接地部のほぼ中央にあると共に、機体の水平状態において、前記枢支軸の機体の幅方向における中心が、当該機体と搭乗者の合成重心からほぼ鉛直方向に存在する位置にあり、前記傾斜駆動手段は、前記機体の走行状態を指示する選択手段と、当該選択手段により選択された走行状態に応じた前記座席の傾斜角度を記憶した記憶手段を備え、選択された機体の走行状態に対応する前記傾斜角度に基づいて前記座席を傾斜せしめることを特徴とする。
【０００８】
本発明の特徴によると、座席を支持する座席用支持フレームの枢支軸の支点をベルトクローラの接地部のほぼ中央で支持すると共に、機体を水平状態にした際に、搭乗者を含む機体１の合成重心からの鉛直方向に上記枢支軸の機体の幅方向における中心が位置する構成としたので、階段昇降時に座席の枢支軸を中心とする回動を行うことにより、機体のほぼ中心で合成重心を支持することができるようになる。つまり、昇降する階段の傾斜角度によって、機体の実質的な接地長（平地面への投影線長）が変化しても、常にその傾斜における合成重心の変位に対する最大の動作マージンを確保することができるため、安定的に階段昇降することが可能になる。
【０００９】
したがって、クローラの接地長は、階段昇降を行うために必要とされる最低限の長さ（昇降を想定する所定の範囲の階段ピッチ（連続する２段の階段の段鼻間の最短距離）を有する階段の内、最も長い階段ピッチの２倍の長さ）とすることができ、機体そのものを小型化することができるので、例えば、奥行きの狭い階段の踊り場等において、容易に旋回することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によれば、安定した階段昇降を維持しつつ、機体が小型化できるので、特に奥行きが狭い階段の踊り場等において、旋回がし易くなり好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る階段昇降機の側面図である。
【図３】図２の座席に係る斜視図である。
【図４】図３に示す座席をクローラ駆動部に載置した状態の斜視図である。
【図５（ａ）】本発明の階段昇降機の移乗モードにおける傾斜状態を示す図である。
【図５（ｂ）】本発明の階段昇降機の平地走行モードにおける傾斜状態を示す図である。
【図５（ｃ）】本発明の階段昇降機の階段昇降モードにおける傾斜状態を示す図である。
【図６】本発明の階段昇降機の階段走行時の状態を示す図である。
【図７】搭乗者の体重変動に対する合成重心位置の測定図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、「前後左右」という相対的な方向を示す用語は、特に断りが無い限り、本願発明の階段昇降機（以下、必要に応じて機体ともいう。）に搭乗者が着座して正面を向いた状態を基準にした時に定まる方向を示すものとする。つまり、以下の説明における「前」とは機体に着座した搭乗者の正面方向を指し、［後］とは同搭乗者の背面方向を指し、「左」とは同搭乗者の左手方向を指し、「右」とは同搭乗者の右手方向を指すものである。
【００１３】
本実施形態における階段昇降機１の主要構成部は、座席２と、クローラ駆動部３とから成り、座席２とクローラ駆動部３とは、座席用支持フレーム４と伸縮シリンダ５とにより連結された構造となっている。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図、図３は、図２における座席２の内、座面２１と背もたれ部２５からなる着座面、並びにアームレスト部２４を説明するための斜視図である。また、図４は、図３に示す座席２をクローラ駆動部３に載置した本願発明における階段昇降機１の斜視図である。なお、図３、並びに図４においては、説明の便宜上、以下に説明する座席２の構成部の内、フットレスト部２３、把持部２６について、その図示を省略している。
各構成部について以下に説明する。
【００１５】
座席２は、座面２１、レッグレスト部２２、フットレスト部２３、アームレスト部２４、背もたれ部２５と、階段昇降機の操作者（搭乗者の介護者等）が機体の走路誘導等をするために機体を操作するための把持部２６と、からなる。
【００１６】
座面２１、レッグレスト部２２、背もたれ部２５は、一体のフレーム構造であって、搭乗者が着座し易い形状とするべく、側面から見たときに座面２１を挟むＮ字状となるように屈曲させることで、座面２１に対してレッグレスト部２２と背もたれ部２５とに適度な傾斜を持たせている。そして、左右のフレーム間をアルミ等の金属の板状の連結部材で連結することで、座席フレーム構造の本体を形成している。
【００１７】
また、座面２１、レッグレスト部２２、背もたれ部２５の各々における搭乗者が着座する面においては、ポリエステル等の耐荷重性、弾力性等に優れた素材で作られたシートが張架されている。
【００１８】
レッグレスト部２２を成す左右のフレームの先端には搭乗者の左右の足を載置するための足置き台がフットレスト部２３としてそれぞれ嵌着されている。さらに、背もたれ部２５を成すフレームの後面（搭乗者が着座する面とは反対側の面）にある図示しないネジ穴にボルト等による螺合を介して、背もたれ部２５の長手方向（搭乗者が着座した際の頭頂部に向けた方向）に延在する様に、把持部２６が固着されている。
【００１９】
把持部２６は、緩やかな湾曲を描きながら水平方向に延びる上下一対の第１の握り部２６１，２６１と、この第一の握り部２６１，２６１の各端部を連結する左右一対の第二の握り部２６２，２６２とによる環状構造となっており、さらに、上下一対の上記第一の握り部２６１，２６１の各中央部を連結する連結部２６３を備えている。
【００２０】
把持部２６をこのような環状構造としたのは、操作者の背丈に拘わらず、随意の場所を把持し易くするためである。例えば、背の低い者は、環状構造の内の背もたれ部２５に近い側を把持し、背の高い者は、上端の側を把持することで、操作者にとって自然な姿勢を維持できるので、操作時における操作者の負担を軽減出来る。
【００２１】
また、特に第二の握り部２６２，２６２を設けたことにより、例えば、階段上昇時における機体の進行方向（機体の後方への進行）に操作者と機体との双方が同時に存在することができないくらい奥行きの短い階段の踊り場にあっても、機体を旋回させることが可能になる。すなわち、このような狭い奥行きの踊り場にあっては、奥行き側にある壁と機体との間が狭いため、操作者がその間に立って操作することは叶わないが、機体の横に立つことは可能である。この際、第二の握り部２６２は、操作者の側に上下に延びる把持用のフレームとして存在するため、これを把持することは容易である。したがって、旋回させたい方向にある第二の握り部２６２を把持して、これを操作者側に引き寄せるか、或いは操作者が反対側に立って押し出すことができ、斯かる操作を例えば二回繰り返すことで奥行きの狭い踊り場での旋回も可能になるのである。階段下降時にあっても、第二の握り部２６２を利用することで、同様に旋回可能である。
【００２２】
なお、把持部２６における上記連結部２６３には、階段昇降機１の操作者が後述する傾斜駆動を指示するための操作部５３と、操作部５３と同じ筐体内に、後述する傾斜駆動手段を構成する各部を統合的に制御する制御部５０が設置されている。
【００２３】
一方、搭乗者が座席２に着座した時に腕を載置するためのアームレスト部２４は、図３並びに図４の斜視図に示す様に、Ｕ字状の一体フレーム２４１（便宜上、以下の説明では、Ｕ字状フレーム２４１を成す各辺を、フレーム２４１ａ，フレーム２４１ｂ，フレーム２４１ｃとする。）と、当該Ｕ字状フレーム２４１における向かい合う２辺のフレーム２４１ａ，２４１ｃの各端部を連結する連結フレーム２４２と、座面２１の前側でＵ字状フレーム２４１の１辺２４１ｂと座面２１とを連結する連結板２４３とからなる。
【００２４】
フレーム２４１ａ，２４１ｃは、座面２１と背もたれ部２５とから成る着座面の前後方向（長手方向）の長さよりも長く、また、左右のアームレストとして機能させるべく、アーチ状の弧を描くように緩やかな屈曲が施されている。また、フレーム２４１ｂは、その長さが座面２１の左右方向の幅よりも僅かに大とされている。
【００２５】
この様に構成されたアームレスト部２４は、Ｕ字状フレーム２４１と連結フレーム２４２とにより、上記着座面を囲むように、座面２１の下面（搭乗者の着座する面とは反対側となるクローラ駆動部３側の面）で、連結板２４３を介して固着される。具体的には、連結板２４３は、座面２１の下面に配されて座面２１と固着される平面部２４３ａ（座面２１と平行となる面、図２を参照のこと）と、この平面部２４３ａから所定の角度で屈曲されて座面２１の斜め下前方向に延在する屈曲部２４３ｂとを備えており、この屈曲部２４３ｂの端部でフレーム２４１ｂのほぼ中央部をヒンジを介して回動自在に支持することで、フレーム２４１ａ，２４１ｃが座席２の左右に配されるように着座面と連結されている。
【００２６】
一方、連結フレーム２４２は、背もたれ部２５の上記背面側で固定される。具体的には、連結フレーム２４２において、当該連結フレーム２４２が背もたれ部２５と固定されるべき位置に、例えばラッチボルト等の係合部が配されており、この係合部が背もたれ部２５の対応する箇所にある図示しない係合用穴と係合することで、必要に応じて連結フレーム２４２が背もたれ部２５から着脱できるように固定される。
【００２７】
この様に構成されたアームレスト部２４は、アームレスト部２４と背もたれ部２５との係合状態を解除すれば、ヒンジによって支持されているフレーム２４１ｂを軸とする回動動作によって、図３に示す様に、左右のフレーム２４１ａ，２４１ｃを座面２１の下側（クローラ駆動部３側）まで下げることが可能となり、アームレスト部２４が搭乗者の座席２への乗り降りに対して干渉することが無くなり、利用者の搭乗がし易くなる。
【００２８】
なお、座面２１は、連結板２４３の平坦部２４３ａと固着され、搭乗者の着座時にその体重が荷重される実質的な着座面となる平坦面２１ａと、斯かる平坦面２１ａから滑らかな傾斜を描きながらレッグレスト部２２へと繋がる傾斜面２１ｂとを備えている。この傾斜面２１ｂは、搭乗者が着座した際のレッグレストの一部として機能する。また、この傾斜面２１ｂは、搭乗者が上記したアームレスト部２４を座面２１より下方に下げた状態で機体に搭乗する際に、この傾斜を利用して搭乗者の臀部を滑らかに着座面となる平坦面２１ａに誘導するための誘導路としても機能する。このような誘導路を設けることにより、特に下肢に障害を有する搭乗者にとって、例えば車椅子から本発明による階段昇降機に移乗する際の利便性を高めるという効果を有する。
【００２９】
なお、アームレスト部２４は、正規の位置に固定された状態、つまり、連結フレーム２４２が背もたれ部２５と係合された状態で、搭乗者のアームレストとして機能すると共に、機体の左右方向への移動を制限する機能も担っている。つまり、搭乗者の左右方向への転落等の防止につなげることができ、搭乗者は安心して着座できるようになる。
【００３０】
以上により搭乗者が着座し、体重を預けることのできる座面、背面等の着座面を備えた座席２が形成されている。
【００３１】
次に、クローラ駆動部３の構成について説明する。
クローラ駆動部３は、一端が側面視ソリ状に上向く左右一対の軌道フレーム３０を有し、この軌道フレーム３０の他端部が駆動モータ３１と、図示しない減速機とを一体化する減速機ケースを介して左右に連結され、また、左右の軌道フレーム３０間を連結部材を介して左右に連結することで、フレーム構造の本体を形成しており、駆動モータ３１と隣接して駆動モータ３１の電源となるバッテリ３２を搭載している。なお、軌道フレーム３０は、接地ガイドフレーム３０Ａと傾斜ガイドフレーム３０Ｂとにより形成されている。
【００３２】
また、減速機の出力軸である左右一対の駆動軸３３には、それぞれ駆動輪３４が取り付けられ、この駆動輪３４と軌道フレーム３０の一端側の側面視ソリ状の先端に取り付けられた左右一対の遊動輪３５との間にベルトクローラ３６が巻装され、このベルトクローラ３６は、接地ガイドフレーム３０Ａにより、接地長Ｌを有する接地部に案内され、次いで傾斜ガイドフレーム３０Ｂにより階段上昇時の最初の階段の段鼻をグリップするためのソリ状部に案内されて無端駆動する構成とされている。なお、接地ガイドフレーム３０Ａの駆動モータ３１の近傍には、クローラ駆動部３の水平からの傾斜角度を検知するための傾斜センサ５１が設けられている。斯かる傾斜センサ５１は、走行面（階段）の傾斜角度の検出手段としても機能する。
【００３３】
また、接地ガイドフレーム３０Ａの後ろ側の端部、つまり、傾斜ガイドフレーム３０Ｂとの境界部におけるベルトクローラ３６より機体の外側（左右の幅方向）の位置に、タンデム車輪機構６が設けられている。当該タンデム車輪機構６は、いわゆるやじろべえ形状の車輪支持板６１と、その両端部に走行車輪６２、６２が回動自在に軸支されている。そして、車輪支持板６１のやじろべえの支点に当たる中間部には枢軸６３が固着されており、斯かる枢軸６３は、走行車輪６２、６２がベルトクローラ３６の接地面側に僅かに突出する高さとなる位置に設けられた、接地ガイドフレーム３０Ａの貫通孔に軸通されている。そして、軸通された枢軸６３の他端には、フレーム３０を挟んで図示しない連結片が設けられている。また、この連結片は傾斜ガイドフレーム３０Ｂ側に、図示しないスプリングを介して連結されており、車輪支持板６１が略水平になる様に付勢されている。これにより、走行車輪６２，６２は、常時（平坦地走行時）は、ベルトクローラ３６より下方へ僅かに突出している状態になり、また、走行車輪６２、６２のいずれか一方のみに負荷が加わると、その走行車輪６２は上方へ移動し、他方の走行車輪は下方へ移動し、走行車輪６２，６２は、枢軸６３を中心に、シーソーのように交互に上下に揺動する。
【００３４】
斯かるタンデム車輪機構６は、主に平地での走行車輪として機能するものである。つまり、平地においては、ベルトクローラ３６での走行に換えて車輪走行とするべく、階段昇降機の操作者が、僅かに重心を走行車輪６２側に移動させることで、複数の車輪により安定に支持した状態で走行させることができるのである。なお、階段昇降時においては、走行車輪の揺動機構により、ベルトクローラ３６を階段の段鼻に当接させるように走行車輪６２，６２は交互に上下に揺動するため、ベルトクローラ３６による昇降動作を妨げることはない。
【００３５】
なお、本実施形態においては、ベルトクローラ３６の接地長Ｌは、昇降可能な階段の最大ピッチ（連続する２段の階段の段鼻間の最短距離）の２倍、つまり最短接地長とされている。
【００３６】
ここで、本実施形態においては、操作者が重心を走行車輪側に移動させるのに都合のよい踏み板３８が設けられている。斯かる踏み板３８は、クローラ駆動部３の後方下端部にある遊動輪３５の近傍に設けられている。より具体的には、踏み板３８の最低取付高さが、階段昇降機の昇降可能な階段における最大の蹴上（階段の高さ）より高く、且つ、踏み板３８の水平方向（に投影した）長さが、昇降可能な階段の最小の踏み面（一段の奥行き）よりも小となる長さとなる条件を満たすように、クローラ駆動部３内のフレーム３７に取り付けられている。
【００３７】
踏み板３８をこの様に取り付けることにより、平地において走行車輪６２，６２での走行をしたり、或いは、踊り場で操作者が走行車輪６２，６２を支点に旋回動作をしたりする場合において、機体の重心を少し走行車輪側に移動させる（操作者の体重をかける）という所期の目的を達成出来るのは勿論であるが、機体の階段昇降に伴って平地から階段、或いは、階段から平地に移行する際に、階段（特に平地から一段目の階段）と干渉する虞が全く無くなるので、本実施形態における様な階段昇降機の踏み板としては、たいへん好都合である。
【００３８】
以上の様に構成されたクローラ駆動部３と座席２とは、座席用支持フレーム４と、伸縮シリンダ５とにより、以下に示す態様で連結されている。
【００３９】
まず、座席用支持フレーム４は、座席２における座面２１（より正確には座面２１の平坦面２１ａ）の下面（搭乗者が着座する面とは反対側の面）から、その法線方向に延びる２本の支持フレーム４１，４１であって（図３、図４参照のこと）、斯かる２本の支持フレーム４１，４１は、座面２１の下面において、上述した連結板２４３の平面部２４３ａと共に同一面内で座面２１の左右方向（機体の幅方向）に所定の間隔だけ離された状態でボルト等によって固着されている。そして、支持フレーム４１，４１の他端は、いずれも軸棒４２に固着されており、かかる軸棒４２は、座席２を前後方向に回動可能とする様に枢支するための枢支軸４２として、クローラ駆動部３における左右の軌道フレーム３０、３０（より正確には、接地ガイドフレーム３０Ａ、３０Ａ）上であって、クローラ接地長Ｌのほぼ半分に相当する位置（ベルトクローラ３６の接地部のほぼ中央）に支点４２Ａ、４２Ａを有する様に軸支される。
【００４０】
なお、支持フレーム４１，４１の座面２１に固着される位置の近傍には、座面２１の傾斜角度を検出するための傾斜センサ５２が設けられている。
【００４１】
次に、伸縮シリンダ５は、その一端が座面２１の下部を支持すると共に、他端がクローラ駆動部３を支持する構成とされている。具体的には、座面２１の下部に固着されている連結板２４３における平面部２４３ａと屈曲部２４３ｂとの境界部近傍であって、座面２１の左右の幅方向のほぼ中央となる位置に、伸縮シリンダ５のシャフトの一端を枢支するための軸受金具２４３ｃが設けられている。そして、この伸縮シリンダ５のシャフトの一端には、図示しない軸棒が設けられており、この軸棒を軸受金具２４３ｃで、軸支している。したがって、伸縮シリンダ５は、軸受金具２４３ｃで軸支された軸を中心に回動可能である。
【００４２】
一方、伸縮シリンダ５の他端は、軌道フレーム３０を成す接地ガイドフレーム３０Ａと傾斜ガイドフレーム３０Ｂとの境界部近傍であって、クローラ駆動部３の左右の幅方向のほぼ中央となる位置に軸受金具３０１が設けられており、この軸受金具３０１によって枢支されている。そして、伸縮シリンダ５の上記シャフトは座席用支持フレーム４を成す２本の支持フレーム４１，４１の間を通る位置に配されており、これにより座席用支持フレーム４と互いに干渉することなく伸縮動作を行うことが可能とされている。そして、伸縮シリンダ５の伸縮動作に連動して座席２は、座席用支持フレーム４の枢支軸４２の支点４２Ａを中心に回動するのである。
【００４３】
具体的には、伸縮シリンダ５の伸長動作に応じて、座面２１の下部に設けられた伸縮シャフトの支点が前方に押し出されることになるが、一方で座席用支持フレーム４が枢支軸４２で枢支されていることにより、伸縮シリンダ５からの前方へ押し出す直線状の力は支持フレーム４１の長さを半径とする円弧状の力となって座席２を前方に回動させる。同様に、伸縮シリンダ５の縮小動作に応じて、座席２を後方に回動させる。
【００４４】
この際、座席用支持フレーム４（支持フレーム４１，４１）は、座面２１の下部に固着されているため、座面２１との位置関係は変わることはなく、座面２１とは常に一体的に移動することになる。したがって、伸縮シリンダ５の伸縮動作に伴う回動に応じて、座面２１は座席用支持フレーム４が描く円弧上の接線方向を向いたまま回動することになる。つまり、伸縮シリンダ５の伸縮状態に応じて、座面２１の水平に対する傾斜角度が変わるのである。
【００４５】
なお、本実施形態においては、上記した制御部５０、クローラ駆動部３に設けられる傾斜センサ５１、座席用支持フレーム４に設けられる傾斜センサ５２、操作部５３、伸縮シリンダ５とにより傾斜駆動手段を構成する。制御部５０は、傾斜センサ５１，５２、操作部５３、伸縮シリンダ５の図示しない駆動回路との間でそれぞれ電気的な接続がされており、操作部５３からの操作信号と、傾斜センサ５１、５２の検出信号に基づいて伸縮シリンダ５の伸縮動作を制御する。
【００４６】
また、傾斜駆動をするにあたって、本発明においては、支持フレーム４１，４１が座面２１に固着される位置について、事前に以下のような調整がされている。
【００４７】
すなわち、座席２の中立状態（クローラ駆動部３が平地（水平状態）に置かれ、座面２１が水平、つまり傾斜センサ５１、５２で検出した傾斜角度がいずれも０度とされた状態であり、以後、必要に応じて機体の水平状態ともいう。）において、左右方向（座席２の幅方向）に所定の距離だけ離間して配置されている２本の支持フレーム４１，４１の中間点（上記所定の距離の半分の位置）を通り、且つ、支持フレーム４１，４１と平行な直線上（即ち、座面２１の法線方向）に、搭乗者を含む機体１の合成重心が存する位置となる様に座面２１と座席用支持フレーム４との相対的位置の調整がされている。つまり、座席２の中立状態において、座席２を回動せしめるための枢支軸４２は、その支点４２Ａが機体１の接地長Ｌの略半分の位置（ベルトクローラの接地部の略中央）にあると共に、枢支軸４２の幅方向（左右の方向）の中間位置（以下、便宜上、この中間位置を機体１の原点Ｏという。）で合成重心からの鉛直線と交わるように位置調整されて座面２と座席用支持フレーム４とが固着されているのである。
【００４８】
本実施形態における階段昇降機は、以上の様に構成されている。
次に、この様に構成された階段昇降機１における、階段昇降動作について、図５、図６を用いて説明する。
【００４９】
本実施形態における階段昇降機１には、制御部５０が傾斜制御する動作形態として、移乗モード、平地走行モード、階段昇降モードの３つの走行モードがある。制御部５０は、操作者が操作部５３に設けられた図示しないモード選択スイッチを介して、これら走行モードの何れかのモードが指示されると、それに応じて、以下の動作を行う。
【００５０】
移乗モードとは、下肢等に障害を有する搭乗者が座席２への移乗（例えば車椅子から本発明の階段昇降機に乗車したり、またその逆に階段昇降機から車椅子に乗り移る態様）等が中心となる搭乗を行う際の制御形態であり、操作者により操作部５３にあるモード選択スイッチで移乗モードが選択されると、制御部５０は、傾斜センサ５１を介して、機体１が平地にあること（クローラ駆動部３の傾斜角度が０°であること）をまず確認する。平地である場合には、機体を停止状態にし、その後、座席２（座面２１）の傾斜角度を０°とする位置まで伸縮シリンダ５を介して座面２１を傾斜制御する。ここで言う傾斜角度０°とは、図５（ａ）に示す通り、機体１の原点Ｏを含む、クローラ駆動部３の底面（接地部）と平行な面に対して、座席用支持フレーム４が、座面２１の法線方向に向く様に制御された状態であり、座席用支持フレーム４に固着された座席２の座面２１がクローラ駆動部３の接地部と平行状態にある角度のことを示している。以下、この角度位置をＰＯＳ1という。本実施形態における座面２１の傾斜角度は、このＰＯＳ１を基準軸として、このＰＯＳ１からの機体の前後方向の傾斜角度で表したものである。制御部５０は、傾斜センサ５１、５２からの検知信号に基づいて、クローラ駆動部３と座席２との相対的な傾斜角（即ち、上記ＰＯＳ１を基準軸とする角度）を演算し、これに基づいて伸縮シリンダ５の伸縮駆動を行う。
【００５１】
この様に平地で座席がＰＯＳ１に移動されることで、座席２が水平状態に置かれることになる。この状態でアームレスト部２４の背もたれ部２５との係合を解除することにより、階段昇降機の利用者が容易に移乗をすることができるのである。
【００５２】
なお、移乗モードが選択された際に機体１が平地にいない場合には、図示しない報知手段によって、その旨が報知される様にしてもよいし、或いは、アームレスト部２４の背もたれ部２５との係合が解除されない様にしてもよい。この様にすることで、操作者に機体１が平地状態にないことを知らしめることが出来ると共に、平地で無い場所で機体１へ搭乗することを抑制できるので、もって不慮の事故の防止に繋がり好ましい。
【００５３】
移乗モードにおいては、搭乗者を含む機体１の合成重心がＰＯＳ１上にある。この例では、日本人の成人男子（２０代以上）の平均的な身体値（身長と体重）である１６６．９ｃｍ、６５．８Ｋｇ（厚生労働省  平成１９年国民健康・栄養調査報告から）の搭乗者を想定した場合の合成重心をｇ１で示している。機体１は外乱による合成重心の変動に対して機体接地長Ｌの半分（Ｌ／２）に亘る長さのマージンがあるため、搭乗者が搭乗する際に座面を中心とする合成重心位置の移動が生じたとしても斯かる重心移動により発生する回転モーメントに対して支持可能なフレーム長には十分なマージンがあり、安定した搭乗が可能となる。
【００５４】
次に、平地走行モードについて説明する。平地走行モードとは、搭乗者が座席２に着座後に、平地走行する際の制御形態であり、ベルトクローラ３６または走行車輪（タンデム車輪）６２、６２を利用した平地走行を開始すると共に、上述したＰＯＳ1を基準とする座席の傾斜角度を２０°（以後、この角度位置をＰＯＳ２という。）まで傾斜制御する。平地走行時において傾斜制御するのは、ベルトクローラ３６ではなく、タンデム車輪６２、６２を利用した移動が中心になるからである。つまり、後述するように、座席を傾斜することで、合成重心がタンデム車輪６２，６２側に移動するため、操作者は、殊更自身の体重をかけることなく容易に機体をタンデム車輪６２、６２で支持するように傾けることができ、しかも安定した状態で機体の移動操作ができるのである。また、搭乗者はやや後傾姿勢となることで安心感が生じることが知られており、双方にとって好都合でもある。なお、操作者による平地走行モードの選択が、階段昇降中に行われた場合には、機体が平地に移動する（水平になる）まで待ってから座席の傾斜制御が行われる。
【００５５】
平地走行モードにおいては、搭乗者を含む機体１の合成重心がＰＯＳ２上のｇ２に移動するが、このｇ２の鉛直線上はタンデム車輪６２，６２の略中央の枢軸６３の近傍に位置している。つまり、本発明の階段昇降機によれば、ＰＯＳ１において機体１の原点Ｏ上に座席２の枢支軸を配置したことにより、平地走行において搭乗者にやや後傾姿勢となる乗車とすることで、合成重心がｇ１からｇ２に移動しても、ｇ２の鉛直方向は、タンデム車輪６２，６２によって支持されることになる。つまり、ｇ２により発生する回転モーメントに対して支持可能なフレーム長は、機体後方に向かって、走行車輪６２相当分以上の長さのマージンがあり、依然として十分安定に走行することができると共に、上述した通り、合成重心がタンデム車輪上に移動するので、タンデム車輪を利用した平地走行が容易になる。
【００５６】
次いで、階段昇降モードについて説明する。階段昇降モードとは、搭乗者を乗車させた状態で階段昇降する際の制御形態であり、具体的には上述のＰＯＳ１を基準とする座席の傾斜角度を３３°まで傾斜（以後、この角度位置をＰＯＳ３という。）させて、階段昇降状態とする。より具体的には、制御部５０は、階段上昇時においては、階段上昇を開始したことに伴う傾斜センサ５１による機体の傾斜を感知すると、ＰＯＳ２からＰＯＳ３への傾斜駆動を行う。
【００５７】
一方、階段下降時においては、例えば、階段の踊り場から下降する階段に向けて機体を傾斜させた状態で、機体の移動を一旦停止し、次いで、ＰＯＳ２からＰＯＳ３への傾斜駆動を行った後、下降のための移動を再開する。
【００５８】
階段昇降モードにおいては、図５（ｃ）に示す通り、搭乗者を含む機体１の合成重心がＰＯＳ３上のｇ３に移動する。機体１が平地にある場合においては、このｇ３の鉛直線上は走行車輪６２，６２の後方に位置する。したがって、平地において階段昇降に適した座席の傾斜角度（ＰＯＳ３）とすることで、合成重心ｇ３を支持するクローラ駆動部のマージンは厳しくなるものの、本願発明によれば、ＰＯＳ２からＰＯＳ３への移動は、クローラ駆動部３の階段走行と共に成されるため、例えば平地から階段への移行により、徐々に機体が傾斜することに伴い、座席２はＰＯＳ２からＰＯＳ３に徐々に傾斜状態が移動する。つまり、機体１の合成重心がｇ２からｇ３に移動する際には、機体も傾斜状態になるため、ｇ３の鉛直方向も、機体１の走行車輪６２，６２の近傍から機体１の原点Ｏの近傍に向けて徐々に移動していくのである。この様に、本発明の階段昇降機によれば、階段走行においても、図６に示す様に、合成重心を機体の原点Ｏ近傍で支持した昇降動作となり、回転モーメントに対して依然として十分なマージンを確保した状態で動作できるのである。
【００５９】
なお、上記実施形態においては、ＰＯＳ１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ３で示される所定の角度については、各走行モードに対する制御角度のテーブルとして制御部５０内にある図示しないメモリに記憶されており、制御部５０は、各走行モードに対応した記憶値を参照して、所望の傾斜制御を行う。また、当然のことながら、上記実施形態で示した２０°、３３°という角度は、一例に過ぎず、必要に応じて、適宜変更することは可能である。
【００６０】
また、上記実施形態においては、各走行モードに対して、座席の傾斜角を一定の値（２０°、３３°）に切り換える例について説明したが、これに限らず、例えば、傾斜センサ５１、５２からの検知信号を常時監視して、座面２１の傾斜角度（ＰＯＳ１を基準軸とする傾斜角）が、常にクローラ駆動部３の水平からの傾斜角度と一致する様に適応的に制御することで、常に機体の合成重心が機体の原点Ｏの近傍に向く様にすることが可能となり、より安定性が向上する。この際、必要なら、上記クローラ駆動部３の傾斜角度に所定のオフセット（例えば５°）を増減した角度となる様に適応制御することもできる。また、平地走行モードと階段昇降モードとで、上記所定のオフセット量を変える様にしても構わないし、移乗モードと平地走行モードについては本実施形態で説明した態様にして、階段昇降モードだけに適応制御を適用するようにすることも可能である。
【００６１】
ところで、上記実施形態においては、搭乗者として日本人の成人男子の平均的な身体値（身長と体重）を持つものとして、合成重心を求めた例を示しているが、本発明者は、一定の架台上で一定の椅子に着座した者の体重を変えることにより、合成重心の位置がどの様に変動するかを実験により測定している。具体的には、重さ３０Ｋｇの車椅子搭載フロアにＪＩＳ規格番号９２０１に準拠する重さ１５Ｋgの車椅子を載置し、この車椅子に、２４Ｋｇから１３５Ｋｇのダミー人形を搭載したときの合成重心を測定した。図７に測定結果としての重心位置の変動位置を黒丸で示している。
【００６２】
この測定結果によると、重心位置の変動は、鉛直方向での変動が支配的であって、前後左右方向への変動は本発明の昇降制御の観点においては、考慮する必要の無い程度の僅かな変動でしかないことが分かった。
【００６３】
したがって、座面２１と座席用支持フレーム４とその枢支軸４２、並びに合成重心との位置関係を本実施形態で開示した様に設定することにより、搭乗者の体重に拘わらず本発明による技術的効果を享受できる。
【００６４】
なお、本実施形態においては、座席２において、座面２１と連結板２４３とは固着することで一体的構造とされているが、以下に示すようなスライド機構を有してもよい。具体的には、例えば連結板２４３ａの左右方向の端部に、直線状の歯付レールを平行に２本設置し、かかる２本の歯付レールとそれぞれ歯合する４本の歯車並びに斯かる歯車を駆動するモータを座面２１の下面の四隅に取り付けることで、いわゆるラック式の軌道機構を構成し、連結板２４３に備えつけられた座席用支持フレーム４と、座面２１との相対的位置を機体の前後方向に移動制御することが出来るようにするものである。
【００６５】
本実施形態によると、例えば、階段昇降から踊り場等の平地走行に移ると、平地走行モードとするべく座席２の傾斜がＰＯＳ２とされるが、踊り場の奥行きが狭い場合には、ＰＯＳ２の位置であっても踊り場の奥行きに比較して、機体長が長くなり、旋回がしにくい場合がある。この様な場合に、座席２の位置が最も機体１の前方向となる位置にスライド機構をして調整することで、把持部２６を含む座席２が前方向に移動するので、機体１の全長を短くできるのである。これにより、狭小な奥行きをもつ階段踊り場での旋回が可能になる。そして、再び階段昇降するに際しては、スライド機構により、当初の位置に戻すことで、安定した階段昇降を行うことができる。
【００６６】
また、この様なスライド機構があることにより、例えば、平地から階段昇降に移行する際に、より安定した階段への侵入が可能になる。つまり、階段への侵入時、水平状態から傾斜状態への急激な傾斜変動により、前方への回転モーメントが発生し、前に倒れやすい状況になる。この際、スライド機構により機体後方に座席を移動させることで、合成重心が機体後方に移ることになり、前方への回転モーメントによる危険を緩衝することができる。同様に、階段昇降動作から平地に移行する際に、傾斜状態から水平状態への急激な傾斜変動により、後方への回転モーメントが発生し、後方へ転倒する虞が生じるが、スライド機構により平坦地への進入時に座席を機体前方向に位置させることで、合成重心が前方に移動することになり、後方への転倒の危険性を緩衝することができる。
【００６７】
以上の様に、本願発明によれば、座席２を指示する座席用支持フレーム４の枢支軸の支点をクローラ駆動部３の接地長のほぼ中央で支持すると共に、機体１を水平状態にした際に、搭乗者を含む機体１の合成重心からの鉛直方向に上記枢支軸の幅方向（左右の方向）における中心がくる構成としたので、平地走行時は勿論、階段昇降時においても合成重心の移動による回転モーメントに対する支持体を常に機体の原点近傍とすることが可能となり、機体の接地長が、昇降可能な階段に対する最大ピッチ長の少なくとも２倍となる、いわゆる最低接地長であっても、十分なマージンを確保することができる。したがって、所望の階段に対する昇降能力を維持したまま、機体の小型化が図れるので、好ましい。
【符号の説明】
【００６８】
１      階段昇降機
２      座席
２１    座面
２２    レッグレスト部
２３    フットレスト部
２４    アームレスト部
２４１  Ｕ字状フレーム
２４２  連結フレーム
２４３  連結板
２５    背もたれ部
２６    把持部
２６１  第１の握り部
２６２  第２の握り部
２６３  連結部
３      クローラ駆動部
３０    軌道フレーム
３０Ａ  接地ガイドフレーム
３０Ｂ  傾斜ガイドフレーム
３１    駆動モータ
３２    バッテリー
３３    駆動軸
３４    駆動輪
３５    遊動輪
３６    ベルトクローラ
３７    カバーフレーム
３８    踏み板
４      座席用支持フレーム
４１    支持フレーム
４２    枢支軸
４２Ａ  支点
５      伸縮シリンダ
５０    制御部
５１、５２  傾斜センサ
５３    操作部
６      タンデム車輪機構
６１    車輪支持板
６２    走行車輪
６３    枢軸
Ｌ      接地長
Ｏ      機体の原点    
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６】
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【図７】
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