(57)【要約】 【課題】４輪駆動の車椅子において、アスファルト路面等での転回時の抵抗低減と屋内絨毯等の巻き込み防止を図る。【解決手段】電動車椅子１の駆動シャシ部２０は、それぞれモータで駆動される左右の前輪３０ｆと左右の後輪３０ｒを備え、さらに後輪の後方にキャスタ５０を配置している。シャシフレーム２１の後端壁に設けたアーム支持軸２８にスイングアーム４５が揺動可能に支持され、キャスタ５０はスイングアーム４５の左右両端に支持されている。そして平坦面上に前輪３０ｆとキャスタ５０を接地させた状態において、後輪３０ｒと平坦面の間が所定間隙となるように設定してある。平坦な路面や室内では前輪３０ｆのみによる２輪駆動となるから、滑らかな転回が可能となり、地道や砂利道などではキャスタ５０が路面に沈んで後輪３０ｒが接地して、４輪駆動状態となって高い操縦安定性と走破性が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ左右一対の前輪および後輪を駆動輪とした４輪駆動の電動車椅子において、
前記後輪の後方に左右一対のキャスタを備え、
該キャスタは、中央に揺動軸を有して縦面内で揺動可能なスイングアームの両端に支持され、
平坦面上に前記前輪とキャスタを接地させた状態において、前記後輪と平坦面の間に所定間隙を設けてあることを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】
前記左右の駆動輪は、それぞれ前記前輪または後輪の一方をモータにより駆動し、その回転を当該前輪または後輪の他方に伝達する左輪駆動機構および右輪駆動機構により駆動するものであることを特徴とする請求項１に記載の電動車椅子。
【請求項３】
前記左輪駆動機構および右輪駆動機構は、それぞれ前記前輪および後輪の車軸にそれぞれ取り付けたプーリと、該プーリ間に掛渡したベルトからなることを特徴とする請求項２に記載の電動車椅子。
【請求項４】
前記スイングアームは、シャシフレームにおける前記左輪駆動機構および右輪駆動機構を収納する本体部から後方に延びる庇部のアーム支持軸に支持させることを特徴とする請求項２または３に記載の電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車椅子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車椅子は身障者や高齢者の移動手段としてその利用場面が家屋まわりにとどまらず、公園の地道や砂利道、畑のあぜ道や海岸の砂地などまで拡大してきている。
とくに前後二輪ずつをいずれも駆動輪とする４輪駆動の電動車椅子は、坂道を安定に走行でき、凹凸段差もスムーズに通過でき、直進性も優れるなど、高い操縦安定性や走破性によりその普及が望まれている。
このような４輪駆動の電動車椅子としては、例えば特開２００４−３４４２８９号公報に開示されるようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４４２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、駆動輪が左右各１輪だけのときには方向転換は車輪操向式で行われ、転回の場合に左右輪を逆方向に駆動するときでも、左右輪の中間点を中心とする円軌道と車輪の走行面（例えば地面）に対する転動方向が合致して滑らかな転回が得られる。
一方、左右輪がそれぞれ前後の２輪からなる４輪駆動では、方向転換は両側の車輪の速度差による差動回転式に行われるが、転回中心が左右における前後の２輪間の中間点を結ぶ線上の中間点となり、当該中間点（転回中心）を中心とする円軌道に対して車輪の転動方向が合致しない。このため、とくに定点転回の場合には、砂や土が若干逃げる地道や砂利道などでは問題ないが、平らなアスファルト路面や屋内での転回時にかなり抵抗が大きく、電力消費の悪化を招く上、屋内での利用時には絨毯などを巻き込んでしまうという問題が生じる。
【０００５】
４輪駆動における上記問題に対処するため、特開２００４−３４４２８９号のものでは、左右の前輪の車輪外周に車輪直進方向に対して直交方向へ回転可能な複数個のロータを配列して、直進走行時にはロータの回転を禁止する一方、転回時にはロータを回転自由にして前輪に滑らかな横方向移動成分を許すようにしている。
しかしながら、このような従来の４輪駆動車椅子では、車輪に複雑なロータ構造を組み込まねばならず、ロータの作動による騒音発生と、何よりも製造コストの増大および耐久性の低下を招いてしまう。
【０００６】
したがって本発明は、まず車輪に複雑な構造を要しない簡単な構成としながら、電動車椅子の利用場面が拡大している状況に鑑み、室内外を問わずあるいは走行面の状態に関わりなく、前述のような問題の発生を抑えて利便性の高い電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】
【０００７】
本発明は、それぞれ左右一対の前輪および後輪を駆動輪とした４輪駆動の電動車椅子において、後輪の後方に左右一対のキャスタを備え、該キャスタは、中央に揺動軸を有して前後方向軸に対して垂直な面内で揺動可能なスイングアームの両端に支持され、平坦面上に前輪とキャスタを接地させた状態において、後輪と平坦面の間に所定間隙を設けてあるものとした。
【発明の効果】
【０００８】
平坦な路面や室内などでは前輪のみによる２輪駆動となるから、転回時に大きな抵抗を受けることなく、電力消費が低減し、転回時に絨毯などを巻き込んでしまうこともなくなる。一方、地道や砂利道などではキャスタが路面に沈んで後輪が接地し４輪駆動状態となるから、高い操縦安定性と走破性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態を示す外観側面図である。
【図２】実施の形態を示す外観背面図である。
【図３】駆動シャシ部の内部構成を示す平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図５】スイングキャスタの動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は実施の形態の外観側面図、図２は外観背面図である。
電動車椅子１は、駆動シャシ部２０の上に椅子装置２を取り付けて構成されている。
椅子装置２はメインフレーム３上に座席５を備えている。座席５は、使用者の臀部および大腿部を支える着座シート６と、使用者の背部を支える背もたれ部７とからなっている。なお、メインフレーム３には座席５を前後に移動させるスライド機構や着座シート６の傾斜を変化させる機構、また背もたれ部７を傾斜させるリクライニング機構なども設けることができる。
【００１１】
メインフレーム３からは下方へ左右一対のフットレスト支持バー８が延びており、フットレスト支持バー８の下端に使用者の足部を支える折り畳み可能なフットレスト９が取り付けられている。
着座シート６の左右両側にはメインフレーム３に固定されたサブフレーム４を介してアームレスト１０が設けられる。
メインフレーム３の前端部には、使用者が電動車椅子の進行方向および進行速度を制御可能な例えばジョイスティックレバー１３がほぼ直立状態で設けられている。ジョイスティックレバー１３は使用者に応じて左右のいずれか一方に配置すればよい。
【００１２】
図３は駆動シャシ部２０の内部構成を示す平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ矢視図である。
駆動シャシ部２０は、左右の前輪３０ｆｌ、３０ｆｒおよび左右の後輪３０ｒｌ、３０ｒｒを備えて、これらの各車輪を駆動する。なお、以下では各車輪を総称するときは単に「車輪３０」で示し、前輪を総称するときは「前輪３０ｆ」、後輪を総称するときは「後輪３０ｒ」で示す。また簡単のため、左の前輪を「左前輪」、右の前輪を「右前輪」とも呼ぶ。後輪についても同様である。
各車輪３０は例えばバルーンタイアを備えて幅広の形態を有する。
【００１３】
駆動シャシ部２０はシャシフレーム２１に各車輪３０の車軸３１を個別に支持する軸受３２（３２ｆｌ、３２ｆｒ、３２ｒｌ、３２ｒｒ）を有している。
なお、シャシフレーム２１は、平面形状が矩形をしたケース状の本体部２２と、本体部２２から後方に延びる庇部２６とからなる。
本体部２２は、側方から見たとき上部および下部がその前端および後端において面取りされた台形をなしており、上面が開口するとともに、当該開口が枠部材２４で囲まれている。開口を塞ぐカバー板を取り付けてもよい。
【００１４】
庇部２６は本体部２２の後壁２２ｃに結合されており、その下面２６ｄが本体部２２の底壁２２ｄよりも高く、底壁２２ｄと平行であり、上面２６ａが本体部２２との結合側から後方へ向かってわずかに下方へ傾斜し、庇部２６の後端壁２６ｃはその本体部２２側根元よりも高さ方向幅寸法が小さくなっている。
庇部２６の左右幅は本体部２２とほぼ同幅であり、側壁２６ｂは本体部２２の側壁２２ｂの延長線上にある。
【００１５】
軸受３２は本体部２２の側壁２２ｂの内面に固定されている。
左前輪３０ｆｌの車軸３１を支持する軸受３２ｆｌと左後輪３０ｒｌの車軸３１を支持する軸受３２ｒｌの間には、モータ３５が配置され、減速ギア機構３３により左前輪３０ｆｌの車軸３１と連結している。減速ギア機構３３は軸受３２ｒｌと一体に構成されている。
各車輪３０からの車軸３１は軸受３２を貫通して本体部２２の中央側へ延び、端部にプーリ３６が取り付けられている。そして、前後のプーリ３６、３６間にベルト３７が掛渡されている。これにより、左前輪３０ｆｌと左後輪３０ｒｌがモータ３５により同方向に回転駆動される左輪駆動機構４０ｌが形成されている。
【００１６】
右前輪３０ｆｒの車軸３１を支持する軸受３２ｆｒと右後輪３０ｒｒの車軸３１を支持する軸受３２ｒｒの間にも同様にモータ３５が配置され、各車輪３０からの車軸３１に取り付けられたプーリ３６間にベルト３７が掛渡されて、右前輪３０ｆｒと右後輪３０ｒｒがモータ３５により同方向に回転駆動される右輪駆動機構４０ｒが形成されている。
なお、本体部２２の側壁２２ｂにはモータ３５との干渉を避けるための逃げ穴２５が設けられている。
本体部２２内の左右方向中央には、左輪駆動機構４０ｌと右輪駆動機構４０ｒに挟まれてバッテリ４２が配置される。また、シャシフレーム２１内には図示省略のモータコントローラも収納され、ジョイスティックレバー１３と配線で接続される。
【００１７】
図２、図３に示すように、庇部２６は、その後端壁２６ｃの左右方向中央から下面２６ｄと平行に後方へ延びるアーム支持軸２８を備えている。アーム支持軸２８にはスイングアーム４５が揺動可能に支持されている。
スイングアーム４５は長手方向（左右方向）の中央にアーム支持軸２８を貫通させる軸穴４７を備えたボス部４６を有し、両端には軸穴４７に対して直角方向の軸穴４９を備えるキャスタ支持部４８を有している。すなわちキャスタ支持部４８の軸穴４９は庇部２６の下面２６ｄに対して垂直となる。
【００１８】
なお、アーム支持軸２８が庇部２６の下面２６ｄと平行で、下面２６ｄが本体部２２の底壁２２ｄと平行であることから、スイングアーム４５は電動車椅子１の前後方向軸に対して垂直な面内でアーム支持軸２８の軸中心線を揺動軸Ｘとして揺動することになるが、厳密な垂直面でなくても上下方向に延びる縦面内で揺動可能であればよい。
【００１９】
キャスタ５０は、キャスタホイール５１と、キャスタホイール５１を回転自在に支持するホイールアーム５３と、キャスタホイール５１の回転軸に対してオフセットさせてホイールアーム５３から延びる首振り軸５５とからなる。キャスタ５０は首振り軸５５をスイングアーム４５の軸穴４９に支持されて、キャスタホイール５１が軸穴４９を中心に３６０°揺動可能となっている。
キャスタホイール５１は、車輪３０と比較して小径かつ小幅である。
【００２０】
スイングアーム４５両端のキャスタ支持部４８の軸穴４９間の距離Ｌは、キャスタホイール５１が左右方向最外側へ揺動したときにも左右の車輪３０よりも外側へ突出しない範囲で、できるだけ前後の車輪の並び列に近くなるとともに、スイングアーム４５が揺動したときにもキャスタホイール５１が後輪３０ｒと干渉しないように設定される。
以上により、駆動シャシ部２０は「４輪駆動＋スイングキャスタ」の構成を有するものとなる。
【００２１】
さらに、首振り軸５５を軸穴４９に挿入してキャスタ５０をキャスタ支持部４８に支持させた状態で、電動車椅子１を平坦な路面上に静止させたとき、前輪３０ｆとキャスタホイール５１とが接地し、後輪３０ｒと路面の間に例えば使用者の乗車状態でα＝１０ｍｍの所定間隙が生じるように、各車輪３０とキャスタ５０のレイアウトが設定されている。
換言すれば、スイングアーム４５が中立位置、つまり両端のキャスタ支持部４８を結ぶ直線を水平とした基準状態において、前輪３０ｆの接地点とキャスタ５０の接地点を結ぶ直線と、後輪３０ｒとの間に所定間隙αを設けてある。
【００２２】
この電動車椅子１では、前進走行あるいは後退走行時には左の車輪３０ｆｌおよび３０ｒｌと右の車輪３０ｆｒおよび３０ｒｒが同方向に回転駆動される。
方向転換は左右の車輪の速度差による差動回転式で行われ、速度が低い側へ進行方向が変化する。また、定点転回は左の車輪３０ｆｌおよび３０ｒｌと、右の車輪３０ｆｒおよび３０ｒｒを逆方向に駆動して行われる。
そして、平坦な路面では上述の所定間隔αだけ後輪３０ｒが浮いて路面に接地しないので、前輪３０ｆｌおよび３０ｆｒのみによる２輪駆動となる一方、地道や砂利道などでは小径かつ小幅であるキャスタホイール５１が路面に多少潜り込むため、後輪３０ｒｌおよび３０ｒｒも接地して４輪駆動状態にかわることになる。
【００２３】
キャスタ５０はスイングアーム４５に支持され、スイングアーム４５はボス部の１点でシャシフレーム２１に支持されているので、後輪３０ｒが浮いた２輪駆動時には、図５に示すように、凸凹や段差があってキャスタ５０が通過する路面の高さが左右で異なる場合にも、スイングアーム４５の揺動によって左右双方のキャスタのキャスタホイール５１、５１がいずれも路面の変化に追随して接地する。したがってこのスイングキャスタの作動により、左右の差のある段差を細かく拾うことができるとともに、左右のキャスタ５０、５０間の中心支持であるためシャシフレーム２１側から見た段差高さが軽減されるから、安定感が非常に向上するとともに段差等通過時の衝撃荷重も軽減される。
【００２４】
実施の形態は以上のように構成され、それぞれ左右一対の前輪３０ｆおよび後輪３０ｒを駆動輪とした４輪駆動の電動車椅子において、前記後輪３０ｒの後方に左右１一対のキャスタ５０を備え、該左右のキャスタ５０は、中央のボス部４６の軸穴４７を支持させたシャシフレーム２１のアーム支持軸２８を揺動軸として縦面内で揺動可能なスイングアーム４５の両端に支持され、平坦面上に前輪３０ｆとキャスタ５０を接地させた状態において、後輪３０ｒと平坦面の間に所定間隙αを設けてあるものとしたので、まず、平坦な路面やこれと同等の室内などでは前輪３０ｆｌおよび３０ｆｒのみによる２輪駆動となるから、転回時に大きな抵抗を受けることなく、作動が滑らかで、したがって電力消費も低減し、さらには転回時に絨毯などを巻き込んでしまうこともなくなる。
一方、地道や砂利道などではその路面特性によりキャスタホイール５１が路面に沈むので後輪３０ｒｌおよび３０ｒｒが接地して４輪駆動状態となるから、高い操縦安定性と走破性が得られる。
そして、このような作動を得るために、とくに前輪３０ｆや後輪３０ｒに複雑な構造を付与する必要はなく、低コストで実現される。
【００２５】
左右の車輪は、それぞれ前輪３０ｆまたは後輪３０ｒの一方をモータ３５により駆動し、当該前輪または後輪の一方の回転を他方に伝達する左輪駆動機構４０ｌおよび右輪駆動機構４０ｒにより駆動するので、個別の車輪ごとにモータを設ける場合に比較してモータの個数が少なくなり、コストの低減が図れる。
とくに、左輪駆動機構４０ｌおよび右輪駆動機構４０ｒは、それぞれ前輪３０ｆおよび後輪３０ｒの各車軸３１にそれぞれ取り付けたプーリ３６と、プーリ３６間に掛渡したベルト３７からなるので、構成簡単で、軸受３２近傍に近寄せてコンパクトにまとめることができ、モータ駆動用のバッテリ配置の自由度も高い。
【００２６】
また、スイングアーム４５は、シャシフレーム２１における左輪駆動機構４０ｌおよび右輪駆動機構４０ｒを収納する本体部２２から後方に延びる庇部２６のアーム支持軸２８に支持させる構成であるから、キャスタ５０を備えない４輪駆動の電動車椅子に対しても、そのシャシフレームの本体部の後壁にアーム支持軸２８を備えた庇部２６を後付けするだけでキャスタ５０を追加し、「４輪駆動＋スイングキャスタ」の構成を容易に実現することができる。
【００２７】
本体部２２の側壁２２ｂにはモータ３５との干渉を避ける逃げ穴が設けられているが、この逃げ穴においてモータ３５が本体部２２の外部に臨んで放熱するから、モータの発熱も抑えられる。
【００２８】
なお、実施の形態では、後輪３０ｒと平坦路面の間の所定間隙αを１０ｍｍとしたが、これに限定されず、車輪３０のタイアの撓み特性やキャスタホイールの砂利道等での沈み特性に応じて所定間隙αの値を設定すればよく、さらには、２輪駆動と４輪駆動の切り換えタイミングに関する使用者の好みや要求に対応して所定間隙αを調整設定してもよい。
【００２９】
また、左輪駆動機構４０ｌおよび右輪駆動機構４０ｒはそれぞれモータ３５で前輪３０ｆを直接駆動し、プーリおよびベルトを介して後輪３０ｒに回転を伝達するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータで後輪３０ｒを直接駆動し、プーリおよびベルト、あるいはその他の手段を介して前輪３０ｆに回転を伝達することもできる。
さらには、左輪駆動機構４０ｌおよび右輪駆動機構４０ｒではそれぞれ１個のモータ３５で前輪および後輪を駆動し、モータの個数が少ない点で好ましいが、本発明は小型で安価なホイールインモータなどが入手可能な場合において各車輪をそれぞれ専用のモータで駆動することを除外するものではない。
【００３０】
スイングアーム４５はそのボス部４６に軸穴４７を有して、該軸穴４７をシャシフレーム２１のアーム支持軸２８に挿し込んで揺動するものとしたが、スイングアームに軸を設けるとともに、シャシフレーム側に設けた軸穴にスイングアームの軸を支持させることにより、スイングアームを揺動可能としてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１    電動車椅子
２    椅子装置
３    メインフレーム
４    サブフレーム
５    座席
６    着座シート
７    背もたれ部
８    フットレスト支持バー
９    フットレスト
１０    アームレスト
１３    ジョイスティックレバー
２０    駆動シャシ部
２１    シャシフレーム
２２    本体部
２２ｂ    側壁
２２ｃ    後壁
２２ｄ    底壁
２４    枠部材
２５    逃げ穴
２６    庇部
２６ａ    上面
２６ｂ    側壁
２６ｃ    後端壁
２６ｄ    下面
２８    アーム支持軸
３０ｆ、３０ｆｌ、３０ｆｒ    前輪
３０ｒ、３０ｒｌ、３０ｒｒ    後輪
３１    車軸
３２、３２ｆｌ、３２ｆｒ、３２ｒｌ、３２ｒｒ    軸受
３３    減速ギア機構
３５    モータ
３６    プーリ
３７    ベルト
４０ｌ    左輪駆動機構
４０ｒ    右輪駆動機構
４２    バッテリ
４５    スイングアーム
４６    ボス部
４７、４９    軸穴
４８    キャスタ支持部
５０    キャスタ
５１    キャスタホイール
５３    ホイールアーム
５５    首振り軸
Ｘ    揺動軸
【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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