(57)【要約】【課題】傾斜地走行に適した６節リンク構成の移動装置を提供すること。【解決手段】移動装置１は、リンク機構１１と、リンク機構１１と上端の間のヒンジ機構１２とを有する垂直方向を向く第１のリンク部材１０と、両端に設けられたリンク機構２１、２２と、中央部にヒンジ機構１２と同軸で接続されるヒンジ機構２３とを有する第２のリンク部材２０と、両端にリンク機構を有する上リンク部材３０及び下リンク部材４０一端のリンク機構同士が同軸で接続されたものであって、その上リンク部材３０の一端がリンク機構２１と同軸で接続される右側リンク部材と、右側リンク部材とは左右対称に構成された左側リンク部材とを有する。リンク部材１０、下リンク部材４０、６０のリンク機構が同軸で構成され、当該同軸で構成されたリンク機構を有する第１のリンク部材１０により移動体１３を回動自在かつ垂直方向に支持する。【選択図】図１
2008238938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンク機構と、当該リンク機構と上端の間のヒンジ機構とを有する垂直方向を向く第１のリンク部材と、
両端に設けられたリンク機構と、中央部に前記第１のリンク部材の前記ヒンジ機構と同軸で接続されるヒンジ機構とを有し、当該ヒンジ機構が回転することで当該両端のリンク機構が垂直方向に上下する第２のリンク部材と、
両端にリンク機構を有する上リンク部材及び下リンク部材の一端のリンク機構同士が同軸で接続されたものであって、その上リンク部材の一端が前記第２のリンク部材の一端のリンク機構と同軸で接続される右側リンク部材と、
両端にリンク機構を有する上リンク部材及び下リンク部材の一端のリンク機構同士が同軸で接続された、前記右側リンク部材とは左右対称に構成されるものであって、その上リンク部材の一端が前記第２のリンク部材の他端のリンク機構と同軸で接続される左側リンク部材と、
前記第１のリンク部材の上部に取り付けられる移動体と、
前記右側リンク部材及び前記左側リンク部材に取り付けられるそれぞれ右側車輪及び左側車輪とを有し、
前記第１のリンク部材、並びに前記右側リンク部材及び左側リンク部材の前記下リンク部材のリンク機構が同軸で構成され、当該同軸で構成されたリンク機構を有する前記第１のリンク部材により前記移動体を回動自在かつ垂直方向に支持する、移動装置。
【請求項２】
前記第２のリンク部材の前記ヒンジ機構を挟んだ右リンク及び左リンクの長さより、前記上リンク部材及び前記下リンク部材の方が長い
ことを特徴とする請求項１記載の移動装置。
【請求項３】
前記上リンク部材及び下リンク部材は同一長さに構成される
ことを特徴とする請求項１記載の移動装置。
【請求項４】
前記右側車輪を上側、前記左側車輪を下側として斜面に配置した場合、下側に配置される前記左側車輪のキャンバ角が上側に配置される前記右側車輪のキャンバ角より大きい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の移動装置。
【請求項５】
前記右側車輪を上側、前記左側車輪を下側として斜面に配置した場合、車体重心は当該斜面上側に移動する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の移動装置。
【請求項６】
前記右側車輪及び前記左側車輪は、それぞれ前記右側リンク部材及び左側リンク部材の前記上リンク部材に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンク機構により移動体を支持する移動装置に関し、特に、傾斜面を移動するのに好適に設計された移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車椅子は、平面だけでなく傾斜面も移動することから、傾斜面であっても安定した重心とし、転倒しないように姿勢を制御可能なことが望まれる。このような従来の車椅子のモデルとしては、直動モデルと倒立振子モデルがある。
【０００３】
図８は、直動モデル型の車椅子を示す模式図である。ここでは、単純に左右車輪の高さを直動させて対地対応を図れるタイプを示す。当該車椅子は、左右の車輪１０１、１０２で直動モータ部１０３を挟持し、直動モータ部１０３に移動体１０４を連結して支持する構成を有する。車輪１０１、１０２は傾かないため、水平面と垂直面で構成される走行面と相性がよい。また、階段昇降などにも応用でき、転倒安定領域も確保することができる。
【０００４】
図９は、倒立振子モデル型の車椅子を示す模式図である。ここでは、単純に能動ロール軸を追加し対傾斜角を維持するタイプを示す。左右の車輪２０１、２０２を回転軸２０３で接続する。移動体２０４は回転軸２０３に取り付ける。この場合、座面水平が静的安定点となり、その場合の保持力は理論的に０となる。このタイプは、車幅が充分に取れ、車高が低いモデルでは安定する。
【０００５】
また、特許文献１には、駆動する２つの車輪の回転軸線が同一となるよう車輪を互いに平行に設け、１組の車輪を含む車輪全体が倒れて所定の傾斜角に到達したときその傾斜角に係る信号を検出し、それに応じて傾斜状態を強制するように制御すると共に、車輪の回転に伴って所望の方向へと移動することを可能にした同軸車輪の制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−１８１９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的には車輪または本体を継続的に持ち上げる力が必要となる。図８に示す例は、中央の歯車で左右の車輪に相関を持たせ保持力を最小化しているが、駆動部分の垂直ラック部張り出しの大きさが問題となり、また、直動モータ１０３と車輪１０１、１０２との摺動面処理が困難であるという問題点がある。
【０００７】
また、図９に示すモデルでは、現実には軸機構に負荷が集中するため、軸周りが大型化し易く、回転中心を走行面から離さざるを得なくなる。そうすると、車体中心に対し傾斜下方に重心がずれるため、傾斜下方への転倒安定性領域が狭くなる。また、車体部が一対で動くため、全体的にも転倒安定領域も狭くなる。
【０００８】
このように、直動モデル型も倒立振子モデル型も直動部、回転軸など、機構が１つに集約している。機構が集約すると、全体的な対応が取りづらくなり転倒安定領域も狭くなる。よって、装置が全体的に変形し、車体全体の重心を移動させることで斜面下に対する転倒安定性を確保するようなモデルが好ましい。
【０００９】
また、直動モデル型はキャンバ角が水平面と傾斜面で変化しないのに対し、倒立振子モデルでは水平面と傾斜面ではキャンバ角が大きく変化する。人工走行面や傾斜面などにおいて、車輪角と走行面とは垂直でることがベストではなく、最適なキャンバ角がある。特に、小型装置においては、上記２つのモデルの中間値を有するような角度変化が望ましい。
【００１０】
また、特許文献１に記載の技術は、左右に設けられた一対の車輪を備える車椅子等の移動体において、左右方向に傾斜した床面を移動する場合に、左右の車輪の安定性を保つ為に回動軸などを設けて車輪を傾斜に倣わせる機構を設けるものであるが、この場合、車体の重心位置が傾斜下方に移動するため、安定性が低下するという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、傾斜地走行に適した６節リンク構成の移動装置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】
【００１２】
本発明にかかる移動装置は、リンク機構と、当該リンク機構と上端の間のヒンジ機構とを有する垂直方向を向く第１のリンク部材と、両端に設けられたリンク機構と、中央部に前記第１のリンク部材の前記ヒンジ機構と同軸で接続されるヒンジ機構とを有し、当該ヒンジ機構が回転することで当該両端のリンク機構が垂直方向に上下する第２のリンク部材と、両端にリンク機構を有する上リンク部材及び下リンク部材の一端のリンク機構同士が同軸で接続されたものであって、その上リンク部材の一端が前記第２のリンク部材の一端のリンク機構と同軸で接続される右側リンク部材と、両端にリンク機構を有する上リンク部材及び下リンク部材の一端のリンク機構同士が同軸で接続された、前記右側リンク部材とは左右対称に構成されるものであって、その上リンク部材の一端が前記第２のリンク部材の他端のリンク機構と同軸で接続される左側リンク部材と、前記第１のリンク部材の上部に取り付けられる移動体と、前記右側リンク部材及び前記左側リンク部材に取り付けられるそれぞれ右側車輪及び左側車輪とを有し、前記第１のリンク部材、並びに前記右側リンク部材及び左側リンク部材の前記下リンク部材のリンク機構が同軸で構成され、当該同軸で構成されたリンク機構を有する前記第１のリンク部材により前記移動体を回動自在かつ垂直方向に支持するものである。
【００１３】
本発明においては、第１のリンク部材、第２のリンク部材、左右の上リンク部材及び下リンク部材の６節リンク構成とすることで、傾斜角に応じてキャンバ角を調整することができ、転倒安定性が増大する。
【００１４】
また、前記第２のリンク部材の前記ヒンジ機構を挟んだ右リンク及び左リンクの長さより、前記上リンク部材及び前記下リンク部材の方が長いものとすることができる。さらに、前記上リンク部材及び下リンク部材は同一長さに構成されるものとすることができる。
６節リンク構成において、静的安定を保つ最適なリンク長にすることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、前記右側車輪を上側、前記左側車輪を下側として斜面に配置した場合、下側に配置される前記左側車輪のキャンバ角が上側に配置される前記右側車輪のキャンバ角より大きいものとすることができ、転倒安定性が増大すると共に、キャンバ角差により斜面上側に進む効果、及び水平状態へのリンク角復元力が得られる。
【００１６】
また、前記右側車輪を上側、前記左側車輪を下側として斜面に配置した場合、車体重心は当該斜面上側に移動するものとすることができ、安定性が増大する。
【００１７】
さらに、前記右側車輪及び前記左側車輪は、それぞれ前記右側リンク部材及び左側リンク部材の前記上リンク部材に取り付けられることができる。車輪は、上リンク部材であっても下リンク部材であっても取り付け可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、傾斜地走行に適した６節リンク構成の移動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、６節リンク構成の車椅子等の移動装置に適用したものである。
【００２０】
図１は、本実施の形態にかかる移動装置１のリンク機構を示す図、図２は、本実施の形態にかかる移動装置の模式図を示す。移動装置１は、第１のリンク部材１０、第２のリンク部材２０、右側リンク部材を構成する上リンク部材３０、下リンク部材４０と、左側リンク部材を構成する上リンク部材５０、下リンク部材６０とを有する６節リンク構造である。
【００２１】
第１のリンク部材１０は、リンク機構１１と、当該リンク機構１１と上端の間のヒンジ機構１２とを有する垂直方向を向くリンクバーからなる。第２のリンク部材２０は、両端に設けられたリンク機構２１、２２と、中央部に第１のリンク部材１０のヒンジ機構１２と同軸で接続されるヒンジ機構２３とを有し、接続されたヒンジ機構７１が回転することで当該両端のリンク機構２１、２２が垂直方向に上下するリンクバーからなる。
【００２２】
また、右側リンク部材は、両端にリンク機構３１、３２、４１、４２を有する上リンク部材３０及び下リンク部材４０の一端のリンク機構３１、４１同士が同軸で接続されリンク機構７２を構成し、その上リンク部材３０の一端が第２のリンク部材２０の一端のリンク機構２１と同軸で接続されリンク機構７４を構成している。さらに、左側リンク部材は、両端にリンク機構５１、５２、６１、６２を有する上リンク部材５０及び下リンク部材６０の一端のリンク機構５１、６１同士が同軸で接続されリンク機構７３を構成し、その上リンク部材５０の一端が第２のリンク部材２０の他端のリンク機構２２と同軸で接続されリンク機構７５を構成している。ここで、右側リンク部材と左側リンク部材は、左右対称に形成される。
【００２３】
さらに、移動装置１は、第１のリンク部材１０の上部に取り付けられる移動体１３と、右側リンク部材及び前記左側リンク部材の上リンク部材３０、５０に取り付けられるそれぞれ右側車輪８１及び左側車輪８２とを有する。
【００２４】
第１のリンク部材１０のリンク機構１１、右側リンク部材及び左側リンク部材の下リンク部材４０、６０のリンク機構４２、６２が同軸で接続されリンク機構７６を構成し、当該リンク機構７６に接続する第１のリンク部材１０により移動体１３を回動自在かつ垂直方向に支持している。移動体としては座席シートなどが取り付けられ車椅子等に使用することができる。
【００２５】
図３は、本実施の形態にかかる移動装置の組み立て工程を示す図である。なお、工程順序はここで示す通りでなくともよい。図３（ａ）に示すように、垂直に保ちたいリンク部材１０と、リンク部材１０に対し、端点が対象になるように配したリンク部材２０を交点で回転自在に結合する。そして、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、このリンク部材１０の一端（１１）と、リンク部材２０の両端に対し、上リンク部材３０及び下リンク部材４０からなる右側リンク部材、上リンク部材５０及び下リンク部材６０からなる左側リンク部材の各端部を回転自在に結合する。そして、図２に示すように、上リンク部材３０、５０に右側車輪８１、左側車輪８２が取り付けられている。なお、下リンク部材４０、６０に車輪を取り付けるようにしてもよい。
【００２６】
リンク部材１０とリンク部材２０の交点となるヒンジ機構７１にはアクチュエータを配置してリンク形状を一意に定める機構としている。
【００２７】
第２のリンク部材２０が貫通して、左右リンクを１つのアクチュエータで制御可能の構成としていること、及び、上リンク部材３０、５０と下リンク部材４０、６０とが貫通せず同一軸で固定され左右別々となっていることにより、６節リンクとして動作することができる。
【００２８】
これに対し、下リンク部材４０、６０が貫通し、第１のリンク部材の交点でヒンジ機構により接続されると図４に示すように平行リンクとなる。平行リンクでは、上リンク部材３０、５０が常に垂直となりその傾斜具合を調整することができず、傾斜面での安定性が低くなる。
【００２９】
一方、本実施の形態における移動装置１は、図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、傾斜面における上リンク部材３０、５０の傾斜度合いをそのリンク長によって調整することができる。ここで移動装置１は、第１のリンク部材１０が垂直方向のときに機構全体が静的安定を保つリンク長の組み合わせが存在する。最適なリンク長で構成することで、静的安定を保つことができる。なお、最適なリンク長としないとリンク部材１０が傾いて安定せず、リンク部材１０を垂直に保つためにアクチュエータの出力を常時必要としてしまう。
【００３０】
また、リンク部材１０が垂直のまま座面上重心が横ずれした際の維持トルクが倒立振子モデルに比べ４割程度削減することができる。
【００３１】
ここで、図５に示す場合、横斜面に対して斜面上側の車輪はポジティブキャンバ角（camber angle）を有し、下側車輪はネガティブキャンバ角を有する。ギャンバ各とは、タイヤの中心面と垂直線のなす角であり、垂直線に対して車両外側に傾いているものをポジティブキャンバ、内側へ傾いているのをネガティブキャンバという。
【００３２】
転倒安定性については、車体自身が変形し、左右の車輪が傾斜に応じたキャンバ角となるため、機構全体として斜面上側に重心を移動することができる。このため、従来の他の機構や平行リンクに比して転倒安定性が増大する。また、車体自身の変形により傾斜角に対するキャンバ角変化を調整することができる。本例の場合、斜面下側がより大きな角度を有することができるため、倒立振子モデルより転倒安定性が増す効果を有すると共に、キャンバ角差により斜面上側に進む効果・水平状態へのリンク角復元力が得られる。
【００３３】
また、この移動装置１は、ロール軸（左右回転）に対してだけでなく、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ピッチ軸（前後回転）に対してもリンク機構として適用することができる。この場合、ロール軸利用時のキャンバ角調整等の項目は、キャスタ角（caster angle）調整にそのまま利用することができる。なお、車輪が向きを変える際に中心とする軸をキングピンといい、このキングピンの前後方向への傾斜角をキャスタ角という。
【００３４】
また、図７に示すように、競技用車椅子等にも適用することができる。元々キャンバ角を有する競技用の車両に対しては、空間的にも有効に利用することができる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、本実施の形態においては、車椅子を例にとって説明したが、２輪又は４輪の車輪により移動可能な移動装置であれば車椅子以外であっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる移動装置のリンク機構を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる移動装置の模式図を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる移動装置の組み立て工程を示す図である。
【図４】平行リンク構成の移動装置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる移動装置の傾斜面を移動する様子を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる移動装置のピッチ軸（前後回転）に対する適用例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる移動装置であって、元々キャンバ角を有する移動装置に適用した例を示す図である。
【図８】従来の直動モデル型の車椅子を示す模式図である。
【図９】従来の倒立振子モデル型の車椅子を示す模式図である
【符号の説明】
【００３７】
１０、２０  リンク部材
１１、２１、２２、３１、３２、４１、４２、５１、５２、６１、６２、７２〜７６  リンク機構
１２、２３、７１  ヒンジ機構
１３  移動体
３０、５０  上リンク部材
４０、６０  下リンク部材
５０  上リンク部材
８１  右側車輪
８２  左側車輪
【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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