(57)【要約】【課題】  路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、車椅子操作者の負担を軽減することができ、且つ構造が簡単で軽量化が図られ、保守点検も容易である手動車椅子を提供する。【解決手段】  車輪１とハンドリム２が無段変速機構を介して伝動し、同一軸心回りに回転可能となっており、操作者が停止中あるいは運転中に変速操作を行なうことができる。無段変速機構３は、作動面１７、１８が同一中心の球面と接する凹環状曲面からなる入力回転板１０と出力回転板１２と、入力回転板１０と出力回転板１２の作動面に同時に接触するローラ２０、２１を有し、且つ前記凹環状曲面の中心を支点として揺動する伝動ローラ組立体とからなり、入力回転板１０がハンドリムと一体に回転し、出力回転板１２が車輪１と一体に回転し、伝動ローラ組立体の揺動角度を任意に変えることによって、無段変速ができる。【選択図】  図２  
2006015025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレーム、該本体フレームに回転可能に設けられた車輪、該車輪を
手動により回転駆動するハンドリムを有する手動車椅子において、前記車輪とハンドリムが同一軸心回りに回転可能となっており、該ハンドリムと前記車輪が無段変速機構を介して伝動し、操作者が停止中あるいは運転中に変速操作を行なうことができるようにしたことを特徴とする手動車椅子。
【請求項２】
前記無段変速機構が左右の車輪に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の手動車椅子。
【請求項３】
前記無段変速機構が、作動面が同一中心の球面と接する凹環状曲面からなる入力回転板と出力回転板、及び前記入力回転板と前記出力回転板の前記作動面に接触するローラを有し前記球面の中心を支点として揺動運動する伝動ローラ組立体とからなり、前記入力回転板がハンドリムと一体に回転し、前記出力回転板が車輪と一体に回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の手動車椅子。
【請求項４】
前記出力回転板が車輪のボス部を兼ね、前記無段変速機構が本体フレームの外側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の手動車椅子。
【請求項５】
前記無段変速機構が本体フレームの内側に設けられている請求項１〜３何れかに記載の手動車椅子。
【請求項６】
前記変速機構の前記伝動ローラ組立体をワイヤ−又はリンク機構、あるいはこれらの組合せにより揺動させることにより変速操作できることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の手動車椅子。
【請求項７】
前記左右の車輪が分離した車軸に支持され、本体フレームが折畳み可能になっていることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の手動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車椅子操作者の負担軽減を図るための無段変速機構を有する手動車椅子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の手動車椅子は、電動車椅子と違って一般に変速機構を有してなく、車輪とハンドリム（操作輪）とが機械的に固定され１：１で回転するため、登り坂を走行する場合や路面上の段差を乗り越える場合など、車椅子操作者は過大なトルクをハンドリムに与える必要がある。一方、平坦な路面を高速で走行する場合、車椅子操作者は短い周期あるいは長い行程でハンドリムに回転運動を与える必要があり、過度な負担を受けることとなる。手動車椅子におけるこのような問題を解決するために、車輪に大径の内歯歯車を固定し、ハンドリムを車輪の回転軸心に偏心して取付け、ハンドリムに車輪の内歯歯車と噛合う歯車を固定し、ハンドリムの回転を内歯歯車機構で減速して車輪に伝動するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。また、他の変速機構を有する手動車椅子として、車輪とハンドリムを別軸に取付け、車輪軸とハンドリム軸をタイミングベルトを介して減速して伝動することによって、駆動トルクを低減させ、操作者の負担を軽減するようにしたものも提案されている（特許文献２参照）。一方、上記提案されたものは、何れも固定された減速比をもって車輪を回転させるものであるが、ハンドリム軸と車輪軸間に歯車機構からなる多段変速装置を設け、操作者が操作杆を操作することによって、操作杆に連結した可動索を介して、等速駆動、減速駆動、加速駆動、バック駆動を選択操作できるようにしたものも提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平０９−２４０６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０４７６９号公報
【特許文献３】特開２０００−３１６９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記提案されている従来の手動車椅子は、ハンドリムから車輪への回転駆動は特定の減速比に固定されているもの、或は多段変速が可能であるが所定の歯車の噛合い比を択一的に選択するものであり、何れも所定の変速比しか選択できず、路面や走行の条件に応じて自由に任意に変速比を変えることができないので、車椅子操作者の負担を軽減するのにいまだ満足するものではない。また、多段変速機構を有するものは、構造が複雑であり、それだけ保守点検及び軽量化に不利であるという問題点もある。
【０００４】
そこで、本発明は、路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、それを保持することができ、車椅子操作者の負担を軽減することができ、且つ構造が簡単で軽量化が図られ、保守点検も容易である手動車椅子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の手動車椅子は、本体フレーム、該本体フレームに回転可能に設けられた車輪、該車輪を手動により回転駆動するハンドリムを有する手動車椅子において、前記車輪とハンドリムが同一軸心回りに回転可能となっており、該ハンドリムと前記車輪が無段変速機構を介して伝動し、操作者が停止中あるいは運転中に変速操作を行なうことができるようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
前記無段変速機構を左右の車輪に取付けることによって、両方の車輪を連結する軸を設けなくてもよく、車椅子を容易に折畳み可能に構成することができる。前記無段変速機構は、作動面が同一中心の球面と接する凹環状曲面からなる入力回転板と出力回転板、及び前記入力回転板と前記出力回転板の前記作動面に接触するローラを有し、且つ前記円弧面の中心を支点として揺動運動する伝動ローラ組立体とからなり、前記入力回転板がハンドリムと一体に回転し、前記出力回転板が車輪と一体に回転するように構成することによって、小型・単純化・軽量化が可能となる。また、前記出力回転板が車輪のボス部を兼ね、前記無段変速機構を本体フレームの外側に設けることによって、より簡素軽量化ができる。また、前記無段変速機構を本体フレームの内側に設けることも可能である。前記変速機構の前記伝動ローラ組立体をワイヤ−又はリンク機構、あるいはこれらの組合せにより揺動させることにより変速操作でき、操作者が容易に操作することができる。前記左右の車輪を分離した車軸に支持し、本体フレームを折畳み可能に構成することにより、持ち運びや収納が容易となる。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明の手動車椅子によれば、路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、それを保持することができるので、車椅子操作者の負担を軽減することができる。且つ構造が簡単で軽量化が図られ、保守点検も容易である。さらに、請求項２の構成によれば、左右を均等に変速させることができ運転が容易で且つ、両方の車輪を連結する軸を設けなくてもよいので、車椅子を容易に折畳み可能に構成することができる。さらに、請求項３の構成によれば、無段段変速機構の構成が単純で小型軽量化でき、しかも容易に且つ確実に無段変速操作ができ、保守点検も容易である。さらに、請求項４の構成によれば、前記出力回転板が車輪のボス部を兼ねているので、それだけ部品点数を減らすことができ、より小型軽量化ができる。請求項５の構成によれば、無段変速機構を本体フレームの内側に設けるので、車椅子の幅を小さくするのに有利である。請求項６の構成によれば、操作者が停止中、或は運転中に容易に変速操作ができる。そして、請求項７の構成によれば、持ち運びや収納が容易となる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る無断変速機構を有する手動車椅子の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る無断変速機構を有する手動車椅子５０の概念図であり、（ａ）その側面図、（ｂ）は背面概念図である。図２は車輪、ハンドリム及び無段変速機構部の断面正面である。
図中、１は車輪、２はハンドリムであり、後述する変速機構３を介して車輪とハンドリムは同軸的に取付けられている。ハンドリム２のボス部５は、車椅子の本体フレームに固定されている軸受部材６に軸受されている固定軸７に回転自在に軸受され、且つボス部５には固定軸７の外周に回転自在に嵌合するスリーブ部材８が内方に突出するように一体に形成されている。そして、スリーブ部材８の端部には、無段変速機構３を構成する入力回転板１０がキー止めされ、ハンドリム２と入力回転板１０が一体に回転するようになっている。出力回転板は、固定軸７に対してはベアリングにより回転自在に支持されている。一方、車輪１のボス部材を兼ねる出力回転板１１は、変速機構の出力回転板１２を兼ねており、前記スリーブ部材８の外周にベアリング１３により回転自在に軸受けされている。本体フレームは、図示してないが、公知の折畳み可能な手動車椅子と同様に、任意の手段で折畳み可能に構成されている。
【０００９】
本実施形態の変速機構は、図３〜図６に詳細に示すように、同一軸心回りに回転する入力回転板１０、出力回転板１２、前記入力回転板１０と出力回転板１２間の回転力を伝達する伝達ローラ組立体１４、及び該伝達ローラ組立体１４を揺動させる変速操作手段１５とから構成されている。前記入力回転板１０と出力回転板１２は、作動面が同一中心の球面と接する凹環状曲面となるように形成された作動面１７、１８を有し、作動面１７、１８が常に同一円周面に位置する状態を保持して、回転駆動される。一方、伝達ローラ組立体１４は、入力回転板１０の作動面１７と摩擦接触して回転する接触面を有する入力側伝達ローラ２０と、出力回転板１２の作動面１８と摩擦接触して回転する接触面を有する出力側伝達ローラ２１とが伝達軸２２に一体に固定され、該伝達軸２２が軸受部材２３に回転自在に軸受されて構成されている。前記入力側伝達ローラ２０と出力側伝達ローラ２１の外周面は、作動面１７、１８と同一曲率の円弧面となっており、伝達ローラ組立体が作動面１７、１８の球中心Ｏを中心として揺動することにより、作動面１７、１８との接触を保ったまま揺動して作動面との接触位置を任意に変えることができ、それにより後述するように無段変速を可能にしている。
【００１０】
伝達ローラ組立体１４が作動面１７、１８の球中心Ｏを支点に揺動可能にするために、
次のような構成から変速操作手段１５を有している。
即ち、軸受部材２３の中央下部に下方に突出する作動ロッド２４が設けられ、該作動ロッド２４の基端部が、車椅子のフレームに固定された軸受部材６の下端に揺動可能に設けられたレバー部材２５に、球中心Ｏに位置するピポット軸２６を介して揺動可能に軸着されている。作動ロッド２４の下端部は、本体フレームの適所に設けられた変速操作レバーに連結された可撓性伝動軸（ワイヤ−）２７が連結されている。また、作動ロッド２４は、図３に明示するように、レバー部材２５との間に、可撓性伝動軸２７の引っ張り方向と逆向き引っ張る引っ張りバネ３０が懸架渡され、常に可撓性伝動軸２７の引っ張り方向と逆向きに伝達ローラ組立体１４が揺動するように付勢している。それにより、操縦者が変速操作レバーを引っ張り方向に操作することによって、図３において反時計方向（増速側）に揺動し、操作レバーを戻すことによって引っ張りバネ３０の張力によって時計方向（減速側）に揺動する。さらに、レバー部材２５と軸受部材６との間には、引張ばね３１が設けられ、前記伝達ローラ組立体１４の入力側伝達ローラ２０及び出力側伝達ローラ２１が常に作動面１７、１８に適度の圧力で接触するように付勢されている。
【００１１】
本実施形態の変速機構付き手動車椅子は、以上のように構成され、操作者がハンドリムを回転することによって、その回転力は、ハンドリムのボス部材５−入力回転板１０―入力側伝達ローラ２０−伝達軸２２−出力側伝達ローラ２１−出力回転板（車輪のボス部材）１２−車輪１の順に伝達されて車輪が回転駆動される。図２〜図４は、変速機構の伝達ローラ組立体１４が中立位置にある状態を示し、この状態ではハンドリムと車輪は１：１の比で回転し、平坦な路面等を通常の速度で走行する。いま、登り坂や路面上の段差を乗り越える場合など、過大なトルクを必要とする場合は、操作レバーを操作して可撓性伝動軸２７を引張方向に操作することによって、伝達ローラ組立体１４が図２において反時計方向に所定角度揺動させる。それにより、図５に示す状態となり、入力側伝達ローラ２０は入力回転板１０の作動面１７の回転半径が小さい方向に移動し、その分入力側伝達ローラの回転が減速される。
【００１２】
一方、出力側伝達ローラ２１は、出力回転板１２の作動面との接触半径を大きくなるので、高トルクを生じることができ、操作者の負担を軽減することができる。また、平坦面等負荷の少ない場所を高速で走行したい場合は、操作レバーを前記と反対方向に操作することによって、図６に示す状態となり、入力側伝達ローラ２０は入力回転板１０の作動面１７の回転半径が大きい方向に移動し、その分入力側伝達ローラの回転が増速される。一方、出力側伝達ローラ２１は、出力回転板１２の作動面との接触半径が小さくなるので、回転トルクが増大すると共に出力回転板の回転速度を増速させることができる。この状態は、逆に車輪の側から見ればハンドリムに対して減速・高トルクとなるので、例えば下り坂を走行する場合、操作者が楽にハンドリムの回転を制御でき、スピードの発生を抑え、安全に下り坂を走行することができる。
【００１３】
このように、本発明の変速機構は、伝達ローラ組立体の揺動角度に応じて、連続的に変速することが可能であり、負荷に応じて操作者が任意に調整することが可能であり、従来の手動車椅子に比べて楽に且つ安全に走行することができる。
【００１４】
図７は、本発明の手動車椅子の他の実施形態を示す、本実施形態の手動車椅子５１は、前記実施形態と比べて無段変速機構を本体フレームの内側に設けた点が相違している。図８はその変速機構の正面断面図であり、前記実施形態の図３に相当するものである。前記実施形態と同様な部材は同一符号を付し、相違点のみについて説明する。
【００１５】
本実施形態においては、本体フレームに取付けられた軸受部材６に車輪１のボス部４０から内方に伸びる中空車輪軸４１が回転自在に軸受され、該中空車輪軸４１の内側端部に出力回転板１２がキー止めされて固定され、車輪と一体に回転可能となっている。一方、ハンドリム２のボス部材５に固定されたハンドリム軸４２が回転自在に嵌合しており、その内側端部は前記出力回転板１２から内方に突出し、その先端部に入力回転板１０が固定されている。前記入力回転板と出力回転板のそれぞれの作動面が同一の球面と接触するような関係で配置されることは前記実施形態と同様である。そして前記実施形態と同様に、
入力回転板１０と出力回転板１２のそれぞれの作動面１７、１８に摩擦接触するように入力側伝達ローラ２０、出力側伝達ローラ２１を有する伝達ローラ組立体１４が配置されている。以上のように本実施形態では、無段変速機構３が本体フレーム４の内側にとり付けられているので、それだけハンドリム及び車輪が本体フレームの外側に突出する位置を本体フレーム側に近づけることができ、全体としての幅を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の手動車椅子は、無段変速機構を有し、路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、それを保持することができる構造であるので、車椅子操作者の負担を軽減することができ、しかもハンドリムと車輪が同軸的に設けてあるので、変速機構のない従来の手動車椅子と同様小型軽量化にでき、屋内外を走行する手動車椅子として広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る手動車椅子の概念図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図である。
【図２】車輪・ハンドリム及び無段変速機構部を示す正面断面図である。
【図３】図２の要部断面拡大図である。
【図４】その背面図である。
【図５】無段変速機構が減速状態になっている状態の図４相当背面図である。
【図６】無段変速機構が増速状態になっている状態の図４相当背面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る手動車椅子の背面概念図である。
【図８】車輪・ハンドリム及び無段変速機構部を示す要部拡大正面断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    車輪                              ２    ハンドリム
３    無段変速機構                      ４    本体フレーム
５、１１、４０    ボス部材              ６  軸受部材
７  固定軸                              ８  スリーブ部材
１０  入力回転板                        １２  出力回転板
１３  ベアリング                        １４  伝達ローラ組立体
１５  変速操作手段                      １７、１８作動面
２０  入力側伝達ローラ                  ２１  出力側伝達ローラ
２２  伝達軸                            ２３  軸受部材
２４  作動ロッド                          ２５  レバー部材
２６  ピポット軸                          ２７  可撓性伝動軸（ワイヤー）
３０、３１  引っ張りバネ                  ４１  中空車輪軸
４２  ハンドル軸
５０、５１  手動車椅子
【図１】
2006015025.tif 000003
【図２】
2006015025.tif 000004
【図３】
2006015025.tif 000005
【図４】
2006015025.tif 000006
【図５】
2006015025.tif 000007
【図６】
2006015025.tif 000008
【図７】
2006015025.tif 000009
【図８】
2006015025.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月14日(2004.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレーム、該本体フレームに回転可能に設けられた車輪、該車輪を手動により回転駆動するハンドリムを有する手動車椅子において、前記車輪とハンドリムが同一軸心回りに回転可能となっており、該ハンドリムと前記車輪が無段変速機構を介して伝動し、操作者が停止中あるいは運転中に変速操作を行なうことができるようにしたことを特徴とする手動車椅子。
【請求項２】
前記無段変速機構が左右の車輪に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の手動車椅子。
【請求項３】
前記無段変速機構が、作動面が同一中心の球面と接する凹環状曲面からなる入力回転板と出力回転板、及び前記入力回転板と前記出力回転板の前記作動面に接触するローラを有し前記球面の中心を支点として揺動運動する伝動ローラ組立体とからなり、前記入力回転板がハンドリムと一体に回転し、前記出力回転板が車輪と一体に回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の手動車椅子。
【請求項４】
前記出力回転板が車輪のボス部を兼ね、前記無段変速機構が本体フレームの外側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の手動車椅子。
【請求項５】
前記無段変速機構が本体フレームの内側に設けられている請求項１〜３何れかに記載の手動車椅子。
【請求項６】
前記変速機構の前記伝動ローラ組立体をワイヤー又はリンク機構、あるいはこれらの組合せにより揺動させることにより変速操作できることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の手動車椅子。
【請求項７】
前記左右の車輪が分離した車軸に支持され、本体フレームが折畳み可能になっていることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の手動車椅子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車椅子操作者の負担軽減を図るための無段変速機構を有する手動車椅子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の手動車椅子は、電動車椅子と違って一般に変速機構を有してなく、車輪とハンドリム（操作輪）とが機械的に固定され１：１で回転するため、登り坂を走行する場合や路面上の段差を乗り越える場合など、車椅子操作者は過大なトルクをハンドリムに与える必要がある。一方、平坦な路面を高速で走行する場合、車椅子操作者は短い周期あるいは長い行程でハンドリムに回転運動を与える必要があり、過度な負担を受けることとなる。手動車椅子におけるこのような問題を解決するために、車輪に大径の内歯歯車を固定し、ハンドリムを車輪の回転軸心に偏心して取付け、ハンドリムに車輪の内歯歯車と噛合う歯車を固定し、ハンドリムの回転を内歯歯車機構で減速して車輪に伝動するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。また、他の変速機構を有する手動車椅子として、車輪とハンドリムを別軸に取付け、車輪軸とハンドリム軸をタイミングベルトを介して減速して伝動することによって、駆動トルクを低減させ、操作者の負担を軽減するようにしたものも提案されている（特許文献２参照）。一方、上記提案されたものは、何れも固定された減速比をもって車輪を回転させるものであるが、ハンドリム軸と車輪軸間に歯車機構からなる多段変速装置を設け、操作者が操作杆を操作することによって、操作杆に連結した可動索を介して、等速駆動、減速駆動、加速駆動、バック駆動を選択操作できるようにしたものも提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平０９−２４０６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０４７６９号公報
【特許文献３】特開２０００−３１６９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記提案されている従来の手動車椅子は、ハンドリムから車輪への回転駆動は特定の減速比に固定されているもの、或は多段変速が可能であるが所定の歯車の噛合い比を択一的に選択するものであり、何れも所定の変速比しか選択できず、路面や走行の条件に応じて自由に任意に変速比を変えることができないので、車椅子操作者の負担を軽減するのにいまだ満足するものではない。また、多段変速機構を有するものは、構造が複雑であり、それだけ保守点検及び軽量化に不利であるという問題点もある。
【０００４】
そこで、本発明は、路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、それを保持することができ、車椅子操作者の負担を軽減することができ、且つ構造が簡単で軽量化が図られ、保守点検も容易である手動車椅子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の手動車椅子は、本体フレーム、該本体フレームに回転可能に設けられた車輪、該車輪を手動により回転駆動するハンドリムを有する手動車椅子において、前記車輪とハンドリムが同一軸心回りに回転可能となっており、該ハンドリムと前記車輪が無段変速機構を介して伝動し、操作者が停止中あるいは運転中に変速操作を行なうことができるようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
前記無段変速機構を左右の車輪に取付けることによって、両方の車輪を連結する軸を設けなくてもよく、車椅子を容易に折畳み可能に構成することができる。前記無段変速機構は、作動面が同一中心の球面と接する凹環状曲面からなる入力回転板と出力回転板、及び前記入力回転板と前記出力回転板の前記作動面に接触するローラを有し、且つ前記円弧面の中心を支点として揺動運動する伝動ローラ組立体とからなり、前記入力回転板がハンドリムと一体に回転し、前記出力回転板が車輪と一体に回転するように構成することによって、小型・単純化・軽量化が可能となる。また、前記出力回転板が車輪のボス部を兼ね、前記無段変速機構を本体フレームの外側に設けることによって、より簡素軽量化ができる。また、前記無段変速機構を本体フレームの内側に設けることも可能である。前記変速機構の前記伝動ローラ組立体をワイヤー又はリンク機構、あるいはこれらの組合せにより揺動させることにより変速操作でき、操作者が容易に操作することができる。前記左右の車輪を分離した車軸に支持し、本体フレームを折畳み可能に構成することにより、持ち運びや収納が容易となる。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明の手動車椅子によれば、路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、それを保持することができるので、車椅子操作者の負担を軽減することができる。且つ構造が簡単で軽量化が図られ、保守点検も容易である。さらに、請求項２の構成によれば、左右を均等に変速させることができ運転が容易で且つ、両方の車輪を連結する軸を設けなくてもよいので、車椅子を容易に折畳み可能に構成することができる。さらに、請求項３の構成によれば、無段変速機構の構成が単純で小型軽量化でき、しかも容易に且つ確実に無段変速操作ができ、保守点検も容易である。さらに、請求項４の構成によれば、前記出力回転板が車輪のボス部を兼ねているので、それだけ部品点数を減らすことができ、より小型軽量化ができる。請求項５の構成によれば、無段変速機構を本体フレームの内側に設けるので、車椅子の幅を小さくするのに有利である。請求項６の構成によれば、操作者が停止中、或は運転中に容易に変速操作ができる。そして、請求項７の構成によれば、持ち運びや収納が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る無段変速機構を有する手動車椅子の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る無段変速機構を有する手動車椅子５０の概念図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）は背面概念図である。図２は車輪、ハンドリム及び無段変速機構部の断面正面図である。
図中、１は車輪、２はハンドリムであり、後述する無段変速機構３を介して車輪とハンドリムは同軸的に取付けられている。ハンドリム２のボス部材５は、車椅子の本体フレーム４に固定されている軸受部材６に軸受されている固定軸７に回転自在に軸受され、且つボス部材５には固定軸７の外周に回転自在に嵌合するスリーブ部材８が内方に突出するように一体に形成されている。そして、スリーブ部材８の端部には、無段変速機構３を構成する入力回転板１０がキー止めされ、ハンドリム２と入力回転板１０が一体に回転するようになっている。出力回転板は、固定軸７に対してはベアリングにより回転自在に支持されている。一方、車輪１のボス部材は、変速機構の出力回転板１２を兼ねており、前記スリーブ部材８の外周にベアリング１３により回転自在に軸受けされている。本体フレームは、図示してないが、公知の折畳み可能な手動車椅子と同様に、任意の手段で折畳み可能に構成されている。
【０００９】
本実施形態の変速機構は、図３〜図６に詳細に示すように、同一軸心回りに回転する入力回転板１０、出力回転板１２、前記入力回転板１０と出力回転板１２間の回転力を伝達する伝達ローラ組立体１４、及び該伝達ローラ組立体１４を揺動させる変速操作手段１５とから構成されている。前記入力回転板１０と出力回転板１２は、作動面が同一中心の球面と接する凹環状曲面となるように形成された作動面１７、１８を有し、作動面１７、１８が常に同一円周面に位置する状態を保持して、回転駆動される。一方、伝達ローラ組立体１４は、入力回転板１０の作動面１７と摩擦接触して回転する接触面を有する入力側伝達ローラ２０と、出力回転板１２の作動面１８と摩擦接触して回転する接触面を有する出力側伝達ローラ２１とが伝達軸２２に一体に固定され、該伝達軸２２が軸受部材２３に回転自在に軸受されて構成されている。前記入力側伝達ローラ２０と出力側伝達ローラ２１の外周面は、作動面１７、１８と同一曲率の円弧面となっており、伝達ローラ組立体が作動面１７、１８の球中心Ｏを中心として揺動することにより、作動面１７、１８との接触を保ったまま揺動して作動面との接触位置を任意に変えることができ、それにより後述するように無段変速を可能にしている。
【００１０】
伝達ローラ組立体１４が作動面１７、１８の球中心Ｏを支点に揺動可能にするために、次のような構成から変速操作手段１５を有している。
即ち、軸受部材２３の中央下部に下方に突出する作動ロッド２４が設けられ、該作動ロッド２４の基端部が、車椅子のフレームに固定された軸受部材６の下端に揺動可能に設けられたレバー部材２５に、球中心Ｏに位置するピポット軸２６を介して揺動可能に軸着されている。作動ロッド２４の下端部は、本体フレームの適所に設けられた変速操作レバーに連結された可撓性伝動軸（ワイヤー）２７が連結されている。また、作動ロッド２４は、図３に明示するように、レバー部材２５との間に、可撓性伝動軸２７の引っ張り方向と逆向きに引っ張る引っ張りバネ３０が懸架され、常に可撓性伝動軸２７の引っ張り方向と逆向きに伝達ローラ組立体１４が揺動するように付勢している。それにより、操作者が変速操作レバーを引っ張り方向に操作することによって、図３において反時計方向（増速側）に揺動し、操作レバーを戻すことによって引っ張りバネ３０の張力によって時計方向（減速側）に揺動する。さらに、レバー部材２５と軸受部材６との間には、引っ張りバネ３１が設けられ、前記伝達ローラ組立体１４の入力側伝達ローラ２０及び出力側伝達ローラ２１が常に作動面１７、１８に適度の圧力で接触するように付勢されている。
【００１１】
本実施形態の変速機構付き手動車椅子は、以上のように構成され、操作者がハンドリムを回転することによって、その回転力は、ハンドリムのボス部材５−入力回転板１０−入力側伝達ローラ２０−伝達軸２２−出力側伝達ローラ２１−出力回転板（車輪のボス部材）１２−車輪１の順に伝達されて車輪が回転駆動される。図２〜図４は、変速機構の伝達ローラ組立体１４が中立位置にある状態を示し、この状態ではハンドリムと車輪は１：１の比で回転し、平坦な路面等を通常の速度で走行する。いま、登り坂や路面上の段差を乗り越える場合など、過大なトルクを必要とする場合は、操作レバーを操作して可撓性伝動軸２７を引張方向に操作することによって、伝達ローラ組立体１４を図２において反時計方向に所定角度揺動させる。それにより、図５に示す状態となり、入力側伝達ローラ２０は入力回転板１０の作動面１７の回転半径が小さい方向に移動し、その分入力側伝達ローラの回転が減速される。
【００１２】
一方、出力側伝達ローラ２１は、出力回転板１２の作動面との接触半径が大きくなるので、高トルクを生じることができ、操作者の負担を軽減することができる。また、平坦面等負荷の少ない場所を高速で走行したい場合は、操作レバーを前記と反対方向に操作することによって、図６に示す状態となり、入力側伝達ローラ２０は入力回転板１０の作動面１７の回転半径が大きい方向に移動し、その分入力側伝達ローラの回転が増速される。一方、出力側伝達ローラ２１は、出力回転板１２の作動面との接触半径が小さくなるので、回転トルクが増大すると共に出力回転板の回転速度を増速させることができる。この状態は、逆に車輪の側から見ればハンドリムに対して減速・高トルクとなるので、例えば下り坂を走行する場合、操作者が楽にハンドリムの回転を制御でき、スピードの発生を抑え、安全に下り坂を走行することができる。
【００１３】
このように、本発明の変速機構は、伝達ローラ組立体の揺動角度に応じて、連続的に変速することが可能であり、負荷に応じて操作者が任意に調整することが可能であり、従来の手動車椅子に比べて楽に且つ安全に走行することができる。
【００１４】
図７は、本発明の手動車椅子の他の実施形態を示す、本実施形態の手動車椅子５１は、前記実施形態と比べて無段変速機構を本体フレームの内側に設けた点が相違している。図８はその変速機構の正面断面図であり、前記実施形態の図３に相当するものである。前記実施形態と同様な部材は同一符号を付し、相違点のみについて説明する。
【００１５】
本実施形態においては、本体フレームに取付けられた軸受部材６に車輪１のボス部材４０から内方に伸びる中空車輪軸４１が回転自在に軸受され、該中空車輪軸４１の内側端部に出力回転板１２がキー止めされて固定され、車輪と一体に回転可能となっている。一方、ハンドリム２のボス部材５に固定されたハンドリム軸４２が回転自在に嵌合しており、その内側端部は前記出力回転板１２から内方に突出し、その先端部に入力回転板１０が固定されている。前記入力回転板と出力回転板のそれぞれの作動面が同一の球面と接触するような関係で配置されることは前記実施形態と同様である。そして前記実施形態と同様に、入力回転板１０と出力回転板１２のそれぞれの作動面１７、１８に摩擦接触するように入力側伝達ローラ２０、出力側伝達ローラ２１を有する伝達ローラ組立体１４が配置されている。以上のように本実施形態では、無段変速機構３が本体フレーム４の内側に取付けられているので、それだけハンドリム及び車輪が本体フレームの外側に突出する位置を本体フレーム側に近づけることができ、全体としての幅を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の手動車椅子は、無段変速機構を有し、路面や走行の状況に応じて、車輪とハンドリムとの回転比を任意に変化させ、それを保持することができる構造であるので、車椅子操作者の負担を軽減することができ、しかもハンドリムと車輪が同軸的に設けてあるので、変速機構のない従来の手動車椅子と同様小型軽量化にでき、屋内外を走行する手動車椅子として広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る手動車椅子の概念図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図である。
【図２】車輪・ハンドリム及び無段変速機構部を示す正面断面図である。
【図３】図２の要部断面拡大図である。
【図４】その背面図である。
【図５】無段変速機構が減速状態になっている状態の図４相当背面図である。
【図６】無段変速機構が増速状態になっている状態の図４相当背面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る手動車椅子の背面概念図である。
【図８】車輪・ハンドリム及び無段変速機構部を示す要部拡大正面断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  車輪                                    ２  ハンドリム
３  無段変速機構                            ４  本体フレーム
５、１１、４０  ボス部材                    ６  軸受部材
７  固定軸                                  ８  スリーブ部材
１０  入力回転板                            １２  出力回転板
１３  ベアリング                            １４  伝達ローラ組立体
１５  変速操作手段                    １７、１８  作動面
２０  入力側伝達ローラ                      ２１  出力側伝達ローラ
２２  伝達軸                                ２３  軸受部材
２４  作動ロッド                            ２５  レバー部材
２６  ピポット軸                            ２７  可撓性伝動軸（ワイヤー）
３０、３１  引っ張りバネ                    ４１  中空車輪軸
４２  ハンドリム軸                    ５０、５１  手動車椅子
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006015025.tif 000011
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006015025.tif 000012