(57)【要約】【課題】  車輪駆動機構や転動機構の駆動出力をより小さくすることが可能な階段昇降装置を得る。【解決手段】  本体部２の左側に、前後に配置される車輪３Ｌａ，３Ｌｂとそれらを駆動するモータ８を備える車輪支持体７Ｌが回動可能に設ける一方、右側には、前後に配置される車輪３Ｒａ，３Ｒｂとそれらを駆動するモータ８を備える車輪支持体７Ｒを回動可能に設ける。さらに、ボールネジ機構１２，１２によって、左右両側の車輪支持体７Ｌ，７Ｒの双方に対して、本体部２を前後方向にスライド可能に構成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後に配置される複数の車輪と車輪駆動機構とを有する車輪支持体を、本体部の左右両側にそれぞれ備え、
本体部に対して各車輪支持体を転動させる転動機構と、
各車輪支持体に対して本体部を前後に移動させるスライド機構と、
を備えることを特徴とする階段昇降装置。
【請求項２】
本体部が各車輪支持体に対して相互に隣接する二つの車輪の軸間区間またはそれより前後に広い区間で相対的にスライド可能となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の階段昇降装置。
【請求項３】
左右両側の車輪支持体に対して本体部の重心を前後に移動させる重心移動機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の階段昇降装置。
【請求項４】
本体部の重心を車輪支持体の転動軸心より上方に設定したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の階段昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を有する階段昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車輪を有する階段昇降装置が種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１４７２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の階段昇降装置のうち、車輪の駆動または車輪を支持する車輪支持体の転動によって階段を昇降するように構成されたものでは、それらの駆動出力を比較的大きくする必要があり、そのため、使用するモータの大型化や、搭載する電池の容量増大、ひいては階段昇降装置全体としての大型化や重量増大といった問題が生じる場合があった。
【０００４】
そこで、本発明は、階段の昇降に用いる駆動機構の駆動出力をより小さくすることが可能な階段昇降装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明にかかる階段昇降装置にあっては、前後に配置される複数の車輪と車輪駆動機構とを有する車輪支持体を、本体部の左右両側にそれぞれ備え、本体部に対して各車輪支持体を転動させる転動機構と、各車輪支持体に対して本体部を前後に移動させるスライド機構と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明にかかる階段昇降装置にあっては、本体部が各車輪支持体に対して相互に隣接する二つの車輪の軸間区間またはそれより前後に広い区間で相対的にスライド可能となるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明にかかる階段昇降装置にあっては、左右両側の車輪支持体に対して本体部の重心を前後に移動させる重心移動機構を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明にかかる階段昇降装置にあっては、本体部の重心を車輪支持体の転動軸心より上方に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、スライド機構によって本体部を各車輪支持体に対して前後に移動させることができる分、従来のように車輪または車輪支持体を駆動させるのみで階段を昇降させる方式に比べて、階段の昇降に用いる駆動機構の駆動出力をより小さくすることができ、ひいては、装置構成の小型、軽量化を図ることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、車輪支持体が転動する際の車輪接地点と転動軸心との距離を短くして、転動機構の駆動出力をより小さくすることができ、ひいては、装置構成の小型、軽量化を図ることができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、重心移動機構によって本体部の重心を移動させることで、階段を昇降する際に、階段昇降装置の姿勢をより安定化させることができる。
【００１２】
請求項４の発明によれば、転動機構を用いて車輪支持体に対する本体部の回動角度を変化させることで本体部の重心位置を移動させることができ、階段を昇降する際に、階段昇降装置の姿勢をより安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる階段昇降装置の斜視図、図２は、階段昇降装置の下部を正面やや上方から見た斜視図、図３は、階段昇降装置の下部（の左側半分）を示す平面図、図４〜図６は、階段昇降装置が段差を昇る手順を示す側面図である。なお、図３では、階段昇降装置の下部の左側半分のみを図示し、前後方向に伸びる中心線について当該左側半分と線対称形状となる右側半分については、図示を省略している。
【００１４】
本体部２の左右両側に配置された前後方向に伸びる細長い車輪支持体７Ｌ，７Ｒには、それぞれ、一対の車輪（３Ｌａ，３Ｌｂ），（３Ｒａ，３Ｒｂ）が前後に縦列配置されており、前後左右合計四つの車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂが回転することによって、この階段昇降装置１が前後方向に移動できるようになっている。なお、これら車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂの形状（直径、幅等）は、昇降する階段のサイズ等に応じて適宜に設定される。なお、本実施形態では、これら四つの車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂを全て同一形状にしてある。
【００１５】
そして、本実施形態では、これら車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂを回転させる車輪駆動機構は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒの各々に設けられている。
【００１６】
具体的には、図３に示すように、車輪支持体７Ｌに、軸受を有する車軸支持部材１４ａ，１４ｂを介して、車輪３Ｌａ，３Ｌｂを回転自在に取り付けるとともに、車輪支持体７Ｌに車輪駆動機構としてのモータ８を固定し、このモータ８の出力軸の回転をギヤ１５を介して一方の車輪３Ｌａに伝達するとともに、さらにその回転をベルト１６を介して他方の車輪３Ｌｂに伝達するように構成している。また、図示しない右側の車輪支持体７Ｒの支持機構ならびに車輪駆動機構についても、この左側の車輪支持体７Ｌと全く同様に構成している。なお、左右のモータ８，８は、図示しない制御装置によってそれぞれ別個独立に制御できるようにしてある。
【００１７】
また、本実施形態では、これら車輪支持体７Ｌ，７Ｒは、それぞれ、本体部２に対して回動可能に支持されており、当該車輪支持体７Ｌ，７Ｒを転動させる転動機構として、モータ４，４が設けられている。
【００１８】
具体的には、図２に示すように、本体部２を構成する左右一対の縦壁部１７，１７に、それぞれモータ４，４を取り付け、このモータ４，４の出力軸の回転を、ベルト９，９および軸受筐体１０，１０内のシャフト（図示せず）を介して支持部材５，５に伝達し、本体部２に対し、この支持部材５，５を回転中心として、車輪支持体７Ｌ，７Ｒを転動させることができるようにしてある。また、図３に示すように、車輪支持体７Ｌの転動軸心Ｃは、車輪３Ｌａ，３Ｌｂの回転軸心Ｘａ，Ｘｂと平行とし、この車輪支持体７Ｌの転動によって、車輪３Ｌａ，３Ｌｂが前後に転置するようにしてある。これは右側の車輪支持体７Ｒについても同様である。そして、これら左右のモータ４，４を、図示しない制御装置によってそれぞれ別個独立に制御できるようにして、本体部２に対して左右両側の車輪支持体７Ｌ，７Ｒをそれぞれ別個独立に転動させる転動機構を構築している。
【００１９】
さらに、本実施形態では、これら車輪支持体７Ｌ，７Ｒは、それぞれ、本体部２に対して前後方向にスライド可能に支持されており、当該車輪支持体７Ｌ，７Ｒを前後方向にスライドさせるスライド機構として、モータ６，６やガイドレール１１，１１、ボールネジ機構１２，１２等が設けられている。
【００２０】
具体的には、各車輪支持体７Ｌ，７Ｒに、前後方向に伸びるガイドレール１１，１１を設け、当該ガイドレール１１，１１の長手方向（すなわち前後方向）に沿って回転可能なボールネジ１２ａ，１２ａを設ける一方、このボールネジ１２ａ，１２ａに、ガイドレール１１，１１に移動案内されるボールナット１２ｂ，１２ｂを螺合している。そして、図３に示すように、車輪支持体７Ｌにモータ６を固定し、このモータ６の出力軸の回転を、ベルト１３を介してボールネジ１２ａに伝達して回転させ、これにより、ボールナット１２ｂ、ひいては支持部材５を、車輪支持体７Ｌに対して相対的に前後方向にスライドさせるようにしている。これは右側の車輪支持体７Ｒについても同様である。そして、これら左右のモータ６，６を、図示しない制御装置によってそれぞれ別個独立に制御できるようにして、支持部材５，５ひいては本体部２に対して、左右の車輪支持体７Ｌ，７Ｒを別個独立に前後にスライドさせるスライド機構を構築している。
【００２１】
ここで、各車輪支持体７Ｌ，７Ｒでは、図３に示すように、車輪駆動機構用のモータ８とスライド機構用のモータ６とを前後に分散して配置し、前後の重量バランスをとるようにするのが好適である。これにより、転動機構用のモータ４の駆動出力（負荷）をより小さくすることができる。
【００２２】
また、本実施形態では、図３に示すように、車輪３Ｌａの回転軸心Ｘａと車輪３Ｌｂの回転軸心Ｘｂとの間の軸間区間に対し、スライダ機構によって支持部材５の転動軸心Ｃが移動する区間（すなわち、ＣａとＣｂとの間の区間）を前後に広くし、支持部材５，５、すなわち当該支持部材５，５に連結される本体部２が、車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して相互に隣接する二つの車輪（３Ｌａ，３Ｌｂ），（３Ｒａ，３Ｒｂ）の軸間区間より前後に広い区間で相対的にスライド可能となるようにしている。
【００２３】
また、本実施形態では、各車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂの回転軸心Ｘａ，Ｘｂの接地面からの高さと、車輪支持体７Ｌ，７Ｒの転動軸心Ｃの接地面からの高さとを、ほぼ同じになるようにして、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが転動して車輪配置が入れ替わっても、当該車輪支持体７Ｌ，７Ｒを転動するためのモータ４，４の駆動出力が極力変化しないようにしてある。
【００２４】
さらに、本実施形態では、図１および図２から明らかとなるように、本体部２の重心を、車輪支持体７Ｌ，７Ｒの転動軸心Ｃより上方に設定して、本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して転動軸心Ｃ回りに傾けることで当該本体部２の重心を前後に移動できるようにしてある。このとき、バッテリ１８や制御回路（図示せず）等の部品の配置により、本体部２の重心位置を適宜に調整することができる。すなわち、本実施形態では、転動機構が重心移動機構としても機能する。
【００２５】
また、本実施形態では、各車輪支持体７Ｌ，７Ｒの上部（例えば、ガイドレール１１の上部）に、車輪支持体７Ｌ，７Ｒに設けられるモータ６，８の制御回路や駆動回路、配線等を収容する回路配置部２０を設けている。車輪支持体７Ｌ，７Ｒは本体部２に対して無限に回転するため、本体部２側に制御回路や駆動回路を設けると、車輪支持体７Ｌ，７Ｒのモータ６，８に対する配線の有線接続が難しくなるからである。そして、かかる構成により、車輪支持体７Ｌ，７Ｒ上部のデッドスペースを有効利用できるという利点もある。ただし、電源ライン等に関しては、本体部２側に固定された軸受筐体１０，１０と支持部材５，５との間に、スリップリング１９を設けることで、本体部２側と車輪支持体７Ｌ，７Ｒ側とを電気的に接続することができる。
【００２６】
以上の構成を備える階段昇降装置１による段差Ｓの昇降手順について、図４〜図６を参照しながら説明する。ここでは、段差Ｓの下面Ｓｄ上に位置する階段昇降装置１が、壁面Ｓｗの高さ分だけ高い上面Ｓｕ上に昇るまでの手順について説明する。なお、図４〜６では、階段昇降装置１を、本体部２と、車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂのみで簡略化して示している。
【００２７】
まず、図４の（ａ）に示すように、階段昇降装置１が、車輪３Ｌａ，３Ｒａが車輪３Ｌｂ，３Ｒｂより前側に位置し、かつ、車輪３Ｌａ，３Ｒａの回転軸心Ｘａ同士が一致するとともに車輪３Ｌｂ，３Ｒｂの回転軸心Ｘｂ同士が一致した通常姿勢で、図４中の左側から右側に進行すると、まずは車輪３Ｌａ，３Ｒａが段差Ｓの壁面Ｓｗに当接する。
【００２８】
ここで、所定のセンサによって階段昇降装置１が壁面Ｓｗに当接したことが検知されると、図４の（ｂ）に示すように、制御回路（図示せず）は、スライド機構のモータ６，６を駆動して本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して相対的に前方に移動し、転動軸心Ｃを、前側に位置している車輪３Ｌａ，３Ｒａの回転軸心Ｘａとほぼ同じかあるいはより前方に配置する。このとき、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが静置された状態で、本体部２のみが前方に移動するように、各部（特に左右両側のモータ６，６）を制御する。
【００２９】
次いで、転動機構のモータ４，４を駆動して、本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して後傾させ、当該本体部２の重心をやや後方に移動させる。この場合も、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが静置された状態で本体部２のみが後傾するように、各部（特に左右両側のモータ４，４）を制御する。このように本体部２を後傾させることで、本体部２の重心を後方に移動させることができるので、本体部２が前側に配置された状態でも、階段昇降装置１の姿勢をより安定的に維持することができる。
【００３０】
次に、図４の（ｃ）に示すように、制御回路は、左右いずれか一方の車輪支持体（図４の例では７Ｒ）の転動機構のモータ４を駆動して、当該車輪支持体７Ｒのみを転動させ、その後側に位置していた車輪３Ｒｂを前側に転置して、段差Ｓの上面Ｓｕ上に載置する。
【００３１】
次に、図４の（ｄ）に示すように、制御回路は、転動機構のモータ４，４を駆動して、本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して前傾させ、当該本体部２の重心をやや前方に移動させる。この場合も、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが静置された状態で本体部２のみが前傾するように、各部（特に左右両側のモータ４，４）を制御する。
【００３２】
次に、図５の（ｅ）に示すように、制御回路は、未だ転動させていなかった車輪支持体７Ｌの転動機構のモータ４を駆動して、当該車輪支持体７Ｌのみを転動させ、その後側に位置していた車輪３Ｌｂを前側に転置して、段差Ｓの上面Ｓｕ上に載置する。このステップにより、左右両側の車輪支持体７Ｌ，７Ｒについて、通常姿勢に対して車輪の配列が換わり、車輪３Ｌｂ，３Ｒｂが車輪３Ｌａ，３Ｒａより前側に位置することになる。
【００３３】
次に、図５の（ｆ）に示すように、制御回路は、スライド機構のモータ６，６を駆動して本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して相対的に前方に移動し、転動軸心Ｃを、前側に位置している車輪３Ｌｂ，３Ｒｂの回転軸心Ｘｂとほぼ同じかあるいはより前方に配置する。このとき、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが静置された状態で、本体部２のみが前方に移動するように、各部（特に左右両側のモータ６，６）を制御する。このステップによって、本体部２は、段差Ｓの上面Ｓｕ上に移動する。
【００３４】
ここで、図５の（ｅ）および（ｆ）の各ステップでは、事前に、図４の（ｄ）に示すように、本体部２を前傾させて本体部２の重心を前方に移動させていたため、左右両側の車輪支持体７Ｌ，７Ｒを転動させる際、および転動させた後の両方について、階段昇降装置１の姿勢をより安定的に維持することができる。
【００３５】
次に、図５の（ｇ）に示すように、制御回路は、転動機構のモータ４，４を駆動して、本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して後傾させ、当該本体部２の重心をやや後方に移動させる。この場合も、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが静置された状態で本体部２のみが後傾するように、各部（特に左右両側のモータ４，４）を制御する。
【００３６】
次いで、制御回路は、左右いずれか一方の車輪支持体（図４の例では７Ｒ）の転動機構のモータ４を駆動して、当該車輪支持体７Ｒのみを転動させ、その後側に位置していた車輪３Ｒａを前側に転置して、段差Ｓの上面Ｓｕ上に載置する。このとき、事前に本体部２を後傾させて本体部２の重心を後方に移動させていたため、車輪支持体７Ｒを転動させる際、階段昇降装置１の姿勢をより安定的に維持することができる。
【００３７】
次に、図６の（ｈ）に示すように、制御回路は、転動機構のモータ４，４を駆動して、本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して前傾させ、当該本体部２の重心をやや前方に移動させる。この場合も、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒが静置された状態で本体部２のみが前傾するように、各部（特に左右両側のモータ４，４）を制御する。
【００３８】
次に、図６の（ｉ）に示すように、制御回路は、車輪３Ｌａが段差Ｓの下面Ｓｄに残る車輪支持体７Ｌの転動機構のモータ４を駆動して、当該車輪支持体７Ｌのみを転動させ、当該車輪３Ｌａを前側に転置して、段差Ｓの上面Ｓｕ上に載置する。このステップにより、車輪３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂは、通常姿勢での配置となる。
【００３９】
ここで、このステップでは、事前に、図６の（ｈ）に示すように、本体部２を前傾させて本体部２の重心を前方に移動させていたため、車輪支持体７Ｌを転動させる際、および転動させた後の両方について、階段昇降装置１の姿勢をより安定的に維持することができる。
【００４０】
次に、図６の（ｊ）に示すように、制御回路は、スライド機構のモータ６，６を駆動して本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して相対的に前方に移動し、転動軸心Ｃを、通常姿勢の位置、すなわち、車輪３Ｌａ，３Ｒａの回転軸心Ｘａと車輪３Ｌｂ，３Ｒｂの回転軸心Ｘｂとの丁度中間位置に配置する。このとき、制御回路は、車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して相対的に本体部２のみが前方に移動するように、各部（特に左右両側のモータ６，６）を制御する。
【００４１】
また、制御回路は、転動機構のモータ４，４を駆動して、本体部２を車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して後傾させ、通常姿勢での角度まで戻す。
【００４２】
以上のようにして、本実施形態にかかる階段昇降装置１は、スライド機構や転動機構を用いて、車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して本体部２（の重心）をより適切な位置に配置することができるため、姿勢をより安定的に維持しながら、比較的小さい駆動出力で車輪支持体７Ｌ，７Ｒを転動させて、段差Ｓを容易にかつ安定的に乗り越えることができる。
【００４３】
なお、ここでは、段差Ｓが１段の場合について例示したが、同様のステップを反復することで段差Ｓが連続する階段を昇ることができるのは容易に理解できるであろうし、また、逆に、車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対する本体部２の位置や姿勢を調整しながら、上述した昇る場合のステップを逆に辿ることで、段差Ｓや当該段差Ｓが連続する階段を降りることが可能であることについても、容易に理解できるであろう。
【００４４】
以上の本実施形態によれば、スライド機構により、本体部２を各車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して前後に移動させることができる分、従来のように車輪または車輪支持体を駆動させるのみで階段を昇降させる方式に比べて、車輪駆動機構のモータ８，８または転動機構のモータ４，４の駆動出力を小さくすることができ、ひいては、装置構成の小型、軽量化を図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、本体部２が各車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対して、相互に隣接する二つの車輪の軸間区間（すなわちＸａ，Ｘｂ間の区間）またはそれより前後に広い区間で相対的にスライド可能となるようにして、車輪支持体７Ｌ，７Ｒを転動させる際に、車輪接地点と転動軸心Ｃとを最小値（すなわち車輪半径）に近付けることができるようにしたため、転動機構のモータ４，４の駆動出力（モータ４，４に対する負荷）を小さくすることができ、ひいては、階段昇降装置１の装置構成の小型、軽量化を図ることができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、本体部２の重心を移動させることで、階段を昇降する際に階段昇降装置１の姿勢をより安定化させることができる。
【００４７】
特に、本実施形態によれば、本体部２の重心位置を転動軸心Ｃより上方に配置したため、転動機構を用いて車輪支持体７Ｌ，７Ｒに対する本体部２の回動角度を適宜に調整することで、本体部２の重心位置を移動させることができ、別途重心移動機構を設ける場合に比べてより簡素な構成によって階段昇降装置１の姿勢をより容易に安定化させることができるという利点がある。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００４９】
例えば、各車輪支持体に車輪を三つ以上設けても良いし、車輪の形状や配置を段差や階段のサイズに合わせて適宜に変更してもよい。
【００５０】
また、車輪の駆動、車輪支持体の転動、および車輪支持体に対する本体部とのスライドに関しても、上述したものには限定されず、ギヤやチェーン、他の移動機構等、種々の方式を採用することができる。また、車輪はそれぞれ個別に駆動するようにしても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、重心移動機構として転動機構を利用したが、これには限定されず、例えば、本体部を複数に分割構成して、それらを相互に相対的に動作させる機構を設ける等してもよい。
【００５２】
また、本体部についても、人を着座させる座席を設けたり、荷物を載置する荷台を設けたりする等、種々の形態として実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態にかかる階段昇降装置の斜視図。
【図２】本発明の実施形態にかかる階段昇降装置の下部を正面やや上方からみた斜視図。
【図３】本発明の実施形態にかかる階段昇降装置の下部の左側半分を示す平面図。
【図４】本発明の実施形態にかかる階段昇降装置が段差を昇る手順を示す図（初期段階）。
【図５】本発明の実施形態にかかる階段昇降装置が段差を昇る手順を示す図（図４の続き）。
【図６】本発明の実施形態にかかる階段昇降装置が段差を昇る手順を示す図（図５の続き）。
【符号の説明】
【００５４】
１  階段昇降装置
２  本体部
３Ｌａ，３Ｌｂ，３Ｒａ，３Ｒｂ  車輪
４  （転動機構の）モータ
６  （スライド機構の）モータ
７Ｌ，７Ｒ  車輪支持体
８  （車輪駆動機構の）モータ
Ｃ  転動軸心
Ｘａ，Ｘｂ  （車輪の）回転軸心
【図１】
2006341709.tif 000003
【図２】
2006341709.tif 000004
【図３】
2006341709.tif 000005
【図４】
2006341709.tif 000006
【図５】
2006341709.tif 000007
【図６】
2006341709.tif 000008