(57)【要約】【課題】構造がシンプル且つ軽量であり、階段の段差部を超えるときに少ない力で移動することができる階段昇降機構を提供する。【解決手段】階段の段差部を昇降可能に構成された階段昇降機構であって、上下方向に延伸するフレーム２の下端部に回転クランク３の一端部を回転自在に枢着させると共に、回転クランク３の他端部に車輪５の中心軸６を回転自在に枢着させて、回転クランク３を介してフレーム２と車輪５をそれぞれ回転自在に連結させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段の段差部を昇降可能に構成された階段昇降機構であって、上下方向に延伸するフレームの下端部に回転クランクの一端部を回転自在に枢着させると共に、前記回転クランクの他端部に車輪の中心軸を回転自在に枢着させて、前記回転クランクを介して前記フレームと前記車輪をそれぞれ回転自在に連結させたことを特徴とする階段昇降機構。
【請求項２】
前記車輪の半径は、前記回転クランクの枢軸間の距離よりも大きくなるように設定すると共に、前記車輪の直径は、前記フレームの長さよりも小さくなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の階段昇降機構。
【請求項３】
前記車輪の半径は、前記段差部の高さと同じ又はそれ以上に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の階段昇降機構。
【請求項４】
前記回転クランクが昇りの場合に進行方向と同じ向きに回転する際に又は降りの場合に進行方向と逆向きに回転する際に抵抗がかかるブレーキ手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の階段昇降機構。
【請求項５】
前記フレームと前記回転クランクと前記車輪を進行方向に対して左右一対備えており、左右の前記回転クランクをそれぞれ独立して回転するように連結させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の階段昇降機構。
【請求項６】
前記回転クランクを前記フレームに対して回転を停止させる回転停止手段と、前記車輪の回転を停止させる車輪停止手段と、前記回転停止手段と前記車輪停止手段を連結させるシーソークランクと、前記回転停止手段に接続されるブレーキワイヤーとからなるブレーキ機構を備え、前記ブレーキワイヤーの操作により前記回転クランク及び前記車輪の回転を同時に停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の階段昇降機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用車輪を備え、階段の段差部を超えるときに少ない力で移動することができる階段昇降機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エレベータを備えていない住宅等における患者又は要介護者の搬送は介護者にとって大きな負担であり、特に階段の昇降は大変な作業となっている。また、病院や住宅等においてエレベータを備える場合でも、エレベータは特に火災などの緊急時に使用不能になることが考えられる。このため、病院や住宅等で患者又は要介護者を少人数の介護者で速やかに搬送できるように、階段を楽に昇降できることが求められており、階段昇降車に関する様々な研究開発が進められている。
【０００３】
例えば、特開２００８−２８５１５７号公報（特許文献１）には、途中クラッチ操作などの切り換え操作や種々の制御を必要とせずに如何なる階段をも連続的でスムーズに昇降し椅子や荷台の水平維持を動力に頼らず自動的にすることを目的とし、本軸を軸に回動する盤と、版の周縁部の複数箇所に設けられた支軸を軸に回動する複数の外輪体とを備えた移動手段であって、外輪体の本軸から最も遠い位置と本軸との距離が、漸次大又は小となるように配されたことを特徴とし、本軸を中心に回転して上記外輪体が順次接地して上記本軸が接地面から離れる方向或いは近づく方向に移動する「階段を昇降する車」が提案されている。
【０００４】
また、特開２００２−２８４０４９号公報（特許文献２）には、車椅子の座面や荷台を常に水平に保って、連続的に乗り心地の良い平地走行と安定した階段昇降を可能とする運搬車の構造と走行方法を提供することを目的とし、４輪が長尺な車輪体である運搬車の車体フレームを、平行クランク機構のリンク装置とし、平地走行時にはリンク装置を固定して、車輪体を角度をつけ接地させ、その先端に付帯した通常の車輪を使用することで乗り心地の良い走行や方向転換を行う。階段昇降時には、車輪体を階段の傾斜に合わせ傾け昇降を行うが、前後の車輪体の高低差を利用したリンク装置の平行クランク運動により、車椅子の座面や荷台の水平を保ち、平行クランク運動をロックするかアンロックするという単純な操作で機械的に安定した昇降を行う「階段昇降が可能な運搬車」が提案されている。
【０００５】
また、特開２０１２−５７６２号公報（特許文献３）には、階段を安定性良く昇降できる階段昇降式移動車を提供することを目的とし、リンク駆動手段が、４節リンク機構式の車輪支持体における４つのリンク連結箇所が直線状に並ぶ直線姿勢のときに４つのリンクのうちの進行方向前方側に位置する２つのリンクの１つを基準とした状態で、そのリンクに対して平行姿勢を維持するリンクを上方側に回動させたのち前方側に回動させて直線姿勢となるように操作するリンク回動駆動、並びに、４つのリンク連結箇所が直線状に並ぶ直線姿勢のときに４つのリンク連結箇所のうちの前後方向の中間に重複して位置する２つのリンク連結箇所を中心とする状態で、進行方向前方側に位置する２つのリンクと進行方向後方側に位置する２つのリンクとを屈伸操作するリンク屈伸駆動を行うように構成されている「階段昇降式移動車」が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８５１５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２８４０４９号公報
【特許文献３】特開２０１２−５７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の従来技術では、構造が複雑で部品点数も増え重量化するため、一般に装備するには適さないという問題があった。そこで、本発明は、このような問題に鑑みて本願発明者が鋭意開発したものであり、構造がシンプル且つ軽量であり、階段の段差部を超えるときに少ない力で移動することができ、更に螺旋状の階段を昇降する場合でもほぼ水平に保つことができる階段昇降機構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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、階段の段差部を昇降可能に構成された階段昇降機構であって、上下方向に延伸するフレームの下端部に回転クランクの一端部を回転自在に枢着させると共に、前記回転クランクの他端部に車輪の中心軸を回転自在に枢着させて、前記回転クランクを介して前記フレームと前記車輪をそれぞれ回転自在に連結させたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記車輪の半径は、前記回転クランクの枢軸間の距離よりも大きくなるように設定すると共に、前記車輪の直径は、前記フレームの長さよりも小さくなるように設定したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の前記車輪の半径は、前記段差部の高さと同じ又はそれ以上に設定したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の前記回転クランクが昇りの場合に進行方向と同じ向きに回転する際に又は降りの場合に進行方向と逆向きに回転する際に抵抗がかかるブレーキ手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の前記フレームと前記回転クランクと前記車輪を進行方向に対して左右一対備えており、左右の前記回転クランクをそれぞれ独立して回転するように連結させたことを特徴とする
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の前記回転クランクを前記フレームに対して回転を停止させる回転停止手段と、前記車輪の回転を停止させる車輪停止手段と、前記回転停止手段と前記車輪停止手段を連結させるシーソークランクと、前記回転停止手段に接続されるブレーキワイヤーとからなるブレーキ機構を備え、前記ブレーキワイヤーの操作により前記回転クランク及び前記車輪の回転を同時に停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、回転クランクを介してフレームと車輪をそれぞれ回転自在に連結させるように構成したので、構造が極めてシンプルであり、軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、車輪の半径は段差部の高さと同じ又はそれ以上に設定したことにより、階段の段差部を超えるときに少ない力で移動することができる。
【００１６】
また、回転クランクが昇りの場合に進行方向と同じ向きに回転する際に又は降りの場合に進行方向と逆向きに回転する際に抵抗がかかるブレーキ手段を備えたことにより、安全性が向上する。
【００１７】
また、本発明にかかる階段昇降機構を進行方向に対して左右一対備えたことにより、螺旋状の階段の段差部を超えるときも少ない力で移動することができると共に、ほぼ水平に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる階段昇降機構の一例を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）平面図である。
【図２】図１の階段昇降機構の寸法関係を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる階段昇降機構の回転動作を示す説明図である。
【図４】階段昇降状態を示す説明図である。
【図５】螺旋階段における昇降状態を示す外観図である。
【図６】螺旋階段における昇降状態を示す説明図である。
【図７】ブレーキ機構の一例を示す説明図である。
【図８】図７に示すブレーキ機構の回転停止手段を示す断面図である。
【図９】図７に示すブレーキ機構の車輪停止手段を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の一形態について図面を参酌しながら説明する。なお、本発明にかかる階段昇降機構の各構成については、以下の実施例に限定されるものではなく、使用状況によって適宜変更することができる。
【００２０】
図１は、本発明にかかる階段昇降機構の一例を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）平面図である。
【００２１】
図１に示すように、階段昇降機構１は、上下方向に延伸するフレーム２と、回転クランク３と、車輪５とを備えている。フレーム２の下端部には、回転クランク３の一端部が枢軸（例えば、ボルトとナット）７により回転自在に枢着されると共に、回転クランク３の他端部には車輪５の中心軸６を枢軸（例えば、ボルトとナット）４により回転自在に枢着される。このように階段昇降機構１は、回転クランク３を介してフレーム２と車輪５をそれぞれ回転自在に連結されることを基本構成とする。また、図１に示すように、フレーム２と回転クランク３と車輪５を進行方向に対して左右一対備えることにより、左右の回転クランクが３それぞれ独立して回転する。
【００２２】
図２は、図１の階段昇降機構の寸法関係を示す説明図である。
図２に示すように、車輪５の半径（Ｒ）は、回転クランク３の枢軸間の距離（Ｈ２）よりも大きくなるように設定する。また、車輪５の直径（Ｄ）は、フレーム２の長さ（Ｈ１）よりも小さくなるように設定する。また、車輪５の半径（Ｒ）は、段差部の高さ（Ｈ３）と同じ又はそれ以上に設定する。これにより、階段の段差部を超えるときに少ない力で移動することができる。
【００２３】
図３は、本発明にかかる階段昇降機構の回転動作を示す説明図である。
先ず、図３（ａ）に示すように、階段の段差部に車輪５が当たった時に、フレーム２を進行方向に引くことにより、回転クランク３が垂直状態から進行方向と逆向き（図面上では反時計回り）に回転し、フレーム２が上方に移動する。この時、車輪５はまだ段差の手前で静止している。
次に、図３（ｂ）に示すように、フレーム２をさらに進行方向に引くことにより、回転クランク３が進行方向と同じ向き（図面上では時計回り）に回転すると同時に、車輪５が進行方向に回転しながら上昇して段差部を超える。
最後に、図３（ｃ）に示すように、回転クランク３が垂直状態の姿勢に戻り通常の静止又は走行中の状態となる。
【００２４】
図４は、階段昇降状態を示す説明図である。
（１）階段の昇り
Ｓ１  通常の静止及び走行中の状態
Ｓ２  階段などの障害物に車輪５が当たった時にフレーム２が進行方向に移動し車輪５はまだ段差手前で静止している状態
Ｓ３  そのままフレーム２を進行方向に引くことによって、フレーム２側に取り付けられた回転クランク３を中心に車輪５が回転し上昇する状態
（２）階段の降り
Ｓ４  通常の静止及び走行中の状態
Ｓ５  階段などの障害物を車輪５が通過した時に車輪５が進行方向に移動しフレーム２はまだ段差手前で静止している状態
Ｓ６  そのままフレーム２を進行方向に引くことによってフレーム２側に取り付けられた回転クランク３を中心にフレーム２が回転し降下する状態
【００２５】
図５は螺旋階段における昇降状態を示す外観図、図６は螺旋階段における昇降状態を示す説明図である。
図５及び図６に示すように、階段昇降機構１は、フレーム２と回転クランク３と車輪５を進行方向に対して左右一対備えることにより、左右の回転クランクが３それぞれ独立して回転する。これにより、螺旋状の階段の段差部を超えるときも通常の階段の段差部と同様に少ない力で移動することができると共に、ほぼ水平に保つことができる。
【００２６】
また、回転クランク３が昇りの場合に進行方向と同じ向きに回転する際に又は降りの場合に進行方向と逆向きに回転する際に抵抗がかかるブレーキ手段（図示省略）については、図４（Ｓ２、Ｓ５）に示すように回転クランク３が一方向（図面上では反時計回り）に回転する際には回転抵抗が働かないが、図４（Ｓ３、Ｓ６）に示すように回転クランク３が他方向（図面上では時計回り）に回転する際には回転抵抗が働くようにする。
【００２７】
さらに、階段昇降機構１は、回転クランク３及び車輪５の回転を同時に停止させるブレーキ機構を備えることができる。図７はブレーキ機構の一例を示す説明図である。
図７に示すように、ブレーキ機構は、回転クランク３をフレーム２に対して回転を停止させる回転停止手段８と、車輪５の回転を停止させる車輪停止手段９と、回転停止手段８と車輪停止手段９を連結させるシーソークランク１０と、回転停止手段８に接続されるブレーキワイヤー１１とから構成される。
図７及び図８に示すように、ブレーキワイヤー１１は、中空ボルト８１に挿通されシーソークランプ１０の一端部に結束され、ブレーキワイヤー１１を引くことによってブレーキパッド８３はフレーム２に固定されたブレーキディスク８５に接触して回転を停止させる。それと同時に、図９に示すように、一端部がブレーキワイヤー１１に結束されたシーソークランプ１０の他端部が中央の支点を介して車輪５の枢軸４（中心軸６）を押圧するため、ブレーキパッド９２はタイヤホイル５１に固定されたブレーキディスク９３に接触して車輪５を停止させる。
このように、ブレーキワイヤー１１を操作することによってブレーキパッド８３とブレーキディスク８５で回転クランク３の回転が停止し、且つシーソークランプ１０を介してブレーキパッド９２とブレーキディスク９３で車輪５の回転が停止し、制動可能となる。
なお、シーソークランプ１０等で奥行きが深くなったため，タイヤホイル５１は、外側にオフセットしてブレーキ関係をホイル内に収納する（図９参照）。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明にかかる階段昇降機構は、構造がシンプル且つ軽量であり、電力を使用せず充電を行う必要がないため、いかなる状況でも使用できることから、介護だけでなく、物品等の揚重にも使用可能である。例えば、ストレッチャー、車椅子、キャリーなどに利用でき、産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【００２９】
１  階段昇降機構
２  フレーム
３  回転クランク
４  枢軸
５  車輪
５１  タイヤホイル
６  中心軸
７  枢軸
８  回転停止手段
８１  中空ボルト
８２  ワッシャー
８３  ブレーキパッド
８４  コイルスプリング
８５  ブレーキディスク
９  車輪停止手段
９１  ワッシャー
９２  ブレーキパッド
９３  ブレーキディスク
１０  シーソークランク
１１  ブレーキワイヤー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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