(57)【要約】【課題】下肢駆動が可能であって、下肢駆動と上肢駆動が下肢の自然な動作で切り換えられる、極めて操作性の良い車椅子を提供する。【解決手段】駆動輪１３のハブ４２内に一方向クラッチ５０を組み込み、その一方向クラッチ５０を入力ロッド４１、連結ロッド３５、ステップ支持フレーム３２からなる簡単なリンク機構で駆動することとした。そして、連結ロッド３５に圧縮コイルバネ３８を設け、連結ロッド３５の有効長を可変とした。【選択図】  図２
2004147819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車椅子の駆動輪に出力軸が結合され車椅子の前進方向に入力軸が駆動された場合にロックする一方向クラッチと、
前記一方向クラッチのロックを解消してロック方向にも回転自在とするロック解消操作手段と、
前記一方向クラッチの入力軸にラジアル方向に固定された入力ロッドと、
車椅子のフレームに揺動自在に支承されたステップ支持フレームと、
前記ステップ支持フレームの一端に取り付けられたステップと、
前記ステップ支持フレームと前記入力ロッドとを連結する連結ロッドと、
前記連結ロッドの長さ方向に掛かる力に従いその有効長を可変とするバネを用いた有効長可変手段と、
前記入力ロッドの回転位置に従って前記ロック解消操作手段を作動させるカム構造と、
を備えることを特徴とする下肢駆動可能な車椅子。
【請求項２】
前記一方向クラッチが、駆動輪のハブ内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の下肢駆動可能な車椅子。
【請求項３】
前記連結ロッドは、ステップが踏み込まれた際に連結ロッドが入力ロッドを押圧し駆動輪を前進方向に回転させるようにステップ支持フレームに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の下肢駆動可能な車椅子。
【請求項４】
前記ロック解消操作手段は、一方向クラッチの一部材を軸方向に押圧移動させることによりロックを解消する手段であり、
前記有効長可変手段は、連結ロッドの一部が所定のストロークで伸縮自在にされ圧縮バネにより有効長が長くなる方向に付勢された構造であり、
前記カム構造は、ステップが最も下の位置にあり、かつ、連結ロッドの有効長が長い時の入力ロッドの回転位置で、カム高さが高い部分が他の部材と当接し一方向クラッチの一部材を軸方向に押圧移動させる構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の下肢駆動可能な車椅子。
【請求項５】
前記車椅子のフレームが、前方から見てＸ字形状に組まれておりその交点を軸として折り畳むことができる構造であり、前記ステップが跳ね上げ可能にステップ支持フレームに取り付けてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の下肢駆動可能な車椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車椅子に関し、特に、上肢だけではなく下肢でも駆動可能な車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な車椅子は、後輪が大径の駆動輪、前輪が小径のキャスターとされ、後輪の駆動輪にハンドリムが直結され、患者が手で回転駆動するようになっている。また、後輪にはブレーキ装置が付属している。ところで、上肢による車椅子駆動は上肢に大きな負担が加わるため、患者によっては肩に傷害が発生する場合もあると報告されている。車椅子を利用する患者には、下肢が全く動作しない人だけではなく、安定した歩行は困難であっても、ある程度の下肢の筋力を保持している人がいる。そこで、下肢を動かして駆動力を得られる下肢駆動の可能な車椅子が考えられる。
【０００３】
従来の下肢駆動車椅子には、特開２００１−８９７４号公報に提案されたものがある。この車椅子は車輪を直接回転駆動するのではなく、両下肢を開閉動作することにより前輪を蛇行させ前進しようとするユニークな車椅子である。また、特開２０００−２１０３３７号公報には、３輪自転車のような車椅子が提案されている。サドルに座りペタルを踏むことによりリンク機構を介して後輪の２輪を回転駆動するようにしている。さらに、特開平１０−１７９６５０号公報には、椅子に座り前輪をペタルでチェーン駆動する車椅子が提案されている。制動するにはクランクを逆転させる。また、公報には無いが、自転車のようにペタルで後輪を駆動し、ペタルの駆動を止めるとラチェット機構により後輪が惰性で回転し前進するようにしたものがカナダで開発されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８９７４号公報、  要約、図４
【特許文献２】特開２０００−２１０３３７号公報、  段落番号００１３〜００１６、図１、図２
【特許文献３】特開平１０−１７９６５０号公報、  段落番号００１６〜００２３、図１、図２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車椅子は下肢の代替をなすものであるから、単純に前進走行できれば良いものではない。後退したり、左右の駆動輪を逆方向に駆動してその場で旋回したり、様々な動作が求められる。しかしながら、上記従来の下肢駆動可能な車椅子は、基本的な前進駆動にのみ着目したもので、後退、旋回等の動作をするには不便なものが多かった。たとえば、ラチェットを用いた自転車のような駆動系を有する車椅子では、上肢手指でハンドリムを駆動し後退しようとするとラチェットが掛かりペタルが逆方向に回転駆動されてしまうという不都合があった。このため、下肢駆動から上肢駆動に移ろうとするときに切り換えレバーを切り換えて下肢駆動を無効とし、再び下肢駆動に移るときには切り換えレバーを再び切り換えて下肢駆動を有効にするという面倒な作業が必要であった。
【０００６】
また、従来の下肢駆動可能な車椅子はその駆動機構が比較的大がかりで、車椅子の重量が重くなると共に、小さく折り畳むことが出来ないものであった。最近は車椅子だけで移動するのではなく、車椅子から自動車に移乗し、自動車に車椅子を積んで移動し、現地で再び車椅子を使用するといったことも多くなった。自動車に車椅子を積載したり持ち運びをするには、車椅子は折り畳めるものが望ましい。しかし、従来の下肢駆動可能な車椅子は折り畳むことが出来ないものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、下肢のごく自然な動作により下肢駆動と上肢駆動とを切り換えることのできる操作性に優れた、下肢駆動可能な車椅子を提供することを目的とする。また、下肢駆動の機構が簡素で、折り畳み可能な構造とすることが容易な下肢駆動可能な車椅子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のうち第１の実施態様の発明は、車椅子の駆動輪に出力軸が結合され車椅子の前進方向に入力軸が駆動された場合にロックする一方向クラッチと、前記一方向クラッチのロックを解消してロック方向にも回転自在とするロック解消操作手段と、前記一方向クラッチの入力軸にラジアル方向に固定された入力ロッドと、車椅子のフレームに揺動自在に支承されたステップ支持フレームと、前記ステップ支持フレームの一端に取り付けられたステップと、前記ステップ支持フレームと前記入力ロッドとを連結する連結ロッドと、前記連結ロッドの長さ方向に掛かる力に従いその有効長を可変とするバネを用いた有効長可変手段と、前記入力ロッドの回転位置に従って前記ロック解消操作手段を作動させるカム構造と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように形成すると、一方向クラッチの入力軸が所定の方向に回転駆動された時に駆動輪が前進方向に回転駆動され、逆方向に駆動されたときは一方向クラッチのロックが外れ空転する。すなわち、車椅子は惰性で前進する。そして、一方向クラッチの入力軸に固定された入力ロッドと、患者がステップを踏み込むことにより揺動するステップ支持フレームとが、連結ロッドにより連結され簡単なリンク機構をなしている。従って、患者が下肢を屈伸し下肢でステップを揺動することにより、入力ロッドすなわち一方向クラッチの入力軸が揺動運動する。入力軸の一方の回転方向への回転により、一方向クラッチがロックし駆動輪が前進方向に回転駆動され、他方向への回転の際はロックが外れ一方向クラッチは空転して車椅子は惰性で前進する。
【００１０】
ここで、連結ロッドの結合方法により、連結ロッドが入力ロッドを押すときに一方向クラッチがロックされ駆動輪を駆動する方式と、連結ロッドが入力ロッドを引っ張る時に一方向クラッチがロックされ駆動輪を駆動する方式とが選択できる。本発明は、いずれの方式をも包含するものであるが、ここでは連結ロッドが押す場合について説明する。この場合、有効長可変手段は、連結ロッドが押されたときにその長さを縮める作用をする。この構成としては、連結ロッドの一部にスライド構造を設け、そのスライド構造に圧縮バネを嵌挿しても良く、また、リンク構造とバネを用いても良い。
【００１１】
患者が車椅子を前進駆動しているときには、連結ロッドには入力ロッドの駆動トルクに相当する圧縮力が働き、その圧縮力により有効長可変手段のバネは圧縮され連結ロッドは短くなる。このため、車椅子の前進駆動中は、ステップを最も踏み込んだ時でも入力ロッドの回転位置は短くなった連結ロッドに相当する回転位置を超えることはない。このため、入力ロッドの回転位置は所定の回転位置を超えることが無く上記カム構造が作動せず、一方向クラッチはその作動を続ける。このため、車椅子の下肢駆動を続けることができる。
【００１２】
しかし、無負荷の時、つまり車椅子が惰性で前進しているときや停止して連結ロッドに押圧力が掛かっていないときに、患者が静かにステップを最下位まで踏み込むと、圧縮バネが伸びて連結ロッドが長いままで入力ロッドが回転され、入力ロッドの回転位置は所定の回転位置を超える。このため、上記カム構造が作用し、ロック解消手段が作用して一方向クラッチがアンロックとなり、駆動輪がいずれの方向にも空転するようになる。一方向クラッチがアンロックとなり駆動輪がいずれの方向にも空転する状態は、駆動輪がステップから切り離されたことを意味し、患者は、ステップの位置に煩わされることなく、左右の駆動輪を上肢で自由に駆動し、後退や旋回、位置の微調整を行うことができる。
【００１３】
一方向クラッチがアンロックとなり駆動輪が切り離された状態から元の下肢駆動が可能なロック状態に戻すには、下肢を屈伸し、ステップを前方に振り上げて後方に振り下ろす通常の下肢駆動の動作をすればよい。ステップを前方に振り上げる際の動作により、入力ロッドが回転され所定の回転位置から外れ、上記カム構造が作動しない回転位置に移動し一方向クラッチがロックされる。そして、次に振り下ろす際には、車椅子の駆動輪を駆動しようとするトルクにより有効長可変手段のバネが圧縮され連結ロッドが短くなっていて、最も踏み込んで振り下ろしても上記カム構造が作用せず、一方向クラッチはロックの状態を保ち、下肢駆動が可能な状態が維持される。
【００１４】
上記のように、本発明は、一方向クラッチを有効にしたり無効にしたりする切り替えが、特別の切り換えレバー等を用いずステップの自然な操作により実現できるので、下肢のごく自然な動作により下肢駆動と上肢駆動とを切り換えることができるという、極めて操作性に優れた、下肢駆動可能な車椅子を提供できるという効果がある。
また、ステップから駆動輪に至る駆動力伝達手段が、連結ロッドを主な要素とする簡単なリンク機構で成り立っているので、駆動力伝達機構が極く簡素に構成でき、下肢駆動可能な車椅子を軽量に構成できるという効果がある。
さらに、自転車のペタルのように車椅子の中央に駆動力伝達手段を設ける必要が無く、左右いずれかの本体フレームの近傍に駆動力伝達機構となるリンク機構となる連結ロッドを配設すればよいので、左右方向に折り畳み可能な構造とすることが容易であるという効果がある。
【００１５】
以上説明した場合は、連結ロッドが入力ロッドを押すときに一方向クラッチがロックされ駆動輪を駆動するリンク方式について説明したが、連結ロッドが入力ロッドを引っ張る時に一方向クラッチがロックされ駆動輪を駆動するリンク方式についても同様のことが言えることは容易に理解されよう。この時は、駆動時に連結ロッドが引っ張られるため、有効長可変手段は、前述したものとは逆に、引っ張りバネにより連結ロッドが短くなるように付勢されていることになる。無負荷で、すなわち、連結ロッドが短い状態で入力ロッドを引っ張ることにより、より多く連結ロッドが回転され、カム機構が作動することになる。
【００１６】
ここで、第２の実施態様の発明のように、前記一方向クラッチが、駆動輪のハブ内に設けられていることを特徴とすることができる。
このように形成すると、一方向クラッチが外部に露出せず空間であった場所に収容されるので、車椅子の駆動系をよりコンパクトに構成できる。
【００１７】
ここで、第３の実施態様の発明のように、前記連結ロッドは、ステップが踏み込まれた際に連結ロッドが入力ロッドを押圧し駆動輪を前進方向に回転させるようにステップ支持フレームに連結されていることを特徴とすることができる。
このように形成すると、連結ロッドをステップ支持フレームの支持点より下に連結することができ、駆動輪を回転駆動するためのリンク機構をより簡素に構成できる。また、下肢駆動の操作も自然なものになる。
【００１８】
ここで、第４の実施態様の発明のように、前記ロック解消操作手段は、一方向クラッチの一部材を軸方向に押圧移動させることによりロックを解消する手段であり、前記有効長可変手段は、連結ロッドの一部が所定のストロークで伸縮自在にされ圧縮バネにより有効長が長くなる方向に付勢された構造であり、前記カム構造は、ステップが最も下の位置にあり、かつ、連結ロッドの有効長が長い時の入力ロッドの回転位置で、カム高さが高い部分が他の部材と当接し一方向クラッチの一部材を軸方向に押圧移動させる構造であることを特徴とすることができる。
このように形成すると、無負荷時にステップを押し下げるという自然な動作により一方向クラッチをアンロックにし無効にすることができる。そして、一方向クラッチを無効にするカム構造が、カムが入力クラッチの回転方向とは直角の軸方向に移動するものであるから、一旦、カムが一方向クラッチの一部材を軸方向に押圧移動させアンロックとした状態ではカムに入力クラッチからの力が働かず、アンロック時の作動が安定している。
【００１９】
ここで、第５の実施態様の発明のように、前記車椅子のフレームが、前方から見てＸ字形状に組まれておりその交点を軸として折り畳むことができる構造であり、前記ステップが跳ね上げ可能にステップ支持フレームに取り付けてあることを特徴とすることができる。
このように形成すると、車椅子の連結ロッドからなる駆動リンク系に何の変形を与えることなく、車椅子を左右に折り畳むことができ、折り畳み構造が簡素で軽量な構造で実現できるという効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面を参照し説明する。
図１は、本発明に係る下肢駆動可能な車椅子の斜視図である。車椅子１０は通常のものと同様に、パイプで本体の骨組み（フレーム）１１が構成され、前輪が小径のキャスター１２、後輪が大径の駆動輪１３となっている。駆動輪１３にはハンドリム１４が直結されており、左右のハンドリム１４を操作することにより左右の駆動輪１３を回転駆動し、車椅子１０を前後に移動したり左右に旋回したりすることができるようになっている。左右の本体フレーム１１の間にはキャンパスが張られ、シートバック１５やシート１６を構成している。また、左側の駆動輪１３の前方下方のフレームにはブレーキ装置１７が取り付けられ、駆動輪１３にブレーキを掛けることができるようになっている。また、肘掛け１８の部分にはクッションが巻かれている。ここまでは従来の車椅子と同じである。
【００２１】
左右の本体フレーム１１は、Ｘ字形状に組まれたＸ字フレーム２１により結合されている。Ｘ字フレーム２１は前後に２本ずつの合計４本のフレームからなり、その交点をなす軸２２を中心に左右に縮めるように折り畳むことができる。また、左側のキャスター１２にはハンドル２３が連結され、車椅子１０に座った患者がハンドル２３を操作することにより左側のキャスター１２の向きを制御し、車椅子１０の進行方向を制御できるようになっている。ハンドル２３は丸形であり、患者が左右のハンドリム１４を直接操作したときにキャスター１２に直結するハンドル２３が患者の予想しなかった方向に回転しても、患者に危害を与えることの無いようにしている。
【００２２】
左側前方の本体フレーム１１の上方には、揺動軸３１を中心にステップ支持フレーム３２が揺動自在に取り付けられている。ステップ支持フレーム３２は、揺動軸３１の両端に支持された２本のパイプ状部材が先端付近で固着され一体とされたものである。ステップ支持フレーム３２の先端には患者の足を載せるステップ３３が取り付けられている。ステップ３３は、ステップ軸３４を中心に回転可能に取り付けられており、図示のようにステップ支持フレーム３２と略直角をなす使用位置と、ステップ支持フレーム３２と略平行になる跳ね上げ位置とを採ることができる。ステップ支持フレーム３２の上方には、ステップ支持フレーム３２の揺動を伝える連結ロッド３５がリンク軸３６により結合される。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。前方にキャスター１２があり、後方に駆動輪１３があり、本体フレーム１１に支持されている。本体フレーム１１の上方前方には揺動軸３１によりステップ支持フレーム３２が揺動自在に支承されている。本体フレーム１１にはストッパ３９が固定され、ステップ支持フレーム３２が後方に振れる限度を規制している。ステップ支持フレーム３２の上部にリンク軸３６により連結ロッド３５の前端が連結されている。駆動輪１３は多数のスポーク４３により中心のハブ４２に支持されている。ハブ４２内には、この図には描かれていない一方向クラッチが組み込まれており、その一方向クラッチの入力軸にラジアル方向に入力ロッド４１が固定されている。その入力ロッド４１に連結ロッド３５の後端がリンク軸３７により連結されている。
【００２４】
連結ロッド３５はパイプ状のもので構成され、その後端付近ではパイプ状の内径部に挿通する部材が摺動自在に嵌め込まれ、連結ロッド３５の有効長が数センチメートルのストロークをもって可変になるように構成されている。そして、その有効長が可変になるスライド部分に圧縮コイルバネ３８が嵌め込まれ、連結ロッド３５の有効長を長くする方向に付勢している。この構造は、「連結ロッド３５の長さ方向に掛かる力に従いその有効長を可変とするバネ３８を用いた有効長可変手段」を構成する。
【００２５】
図３は、連結ロッド３５の後端部及び入力ロッド４１の付近を示す斜視図である。この図には図示しない本体フレーム１１に固定されるステー４５、円筒形状のブラケット４６により、駆動輪１３を多数のスポーク４３で支持するハブ４２を回転自在に支承する。連結ロッド３５の有効長は圧縮コイルバネ３８により付勢され可変であり、連結ロッド３５の後端はリンク軸３７により入力ロッド４１に連結されている。また、ブラケット４６の頂上部には後に説明する略円板形状の回転カム板５５、カムフォロワー５６が配設されている。
【００２６】
図４は、図３のＢ−Ｂ線縦断面図である。駆動輪１３のハブ４２内に一方向クラッチ５０が組み込まれ、ネジ５１によりハブ４２に固定されている。一方向クラッチ５０は、内輪５０ａ、第１の外輪５０ｂ、第２の外輪５０ｃを主な要素としている。内輪５０ａに対してラジアルベアリング５０ｄにより第１の外輪５０ｂが回転自在に支承されている。第２の外輪５０ｃは第１の外輪５０ｂに対してボール係合子５０ｅにより軸方向には移動自在に、回転方向には拘束されて一体に回転するようにされている。内輪５０ａの外周面と第２の外輪５０ｃの内周面にテーパ面、カム面が形成され、そのテーパ面により形成されるくさび状空間にローラ係合子５０ｆが配設されている。そして、第１の外輪５０ｂと第２の外輪５０ｃとの間に、波バネ５０ｇが嵌め込まれ、第２の外輪５０ｃを軸方向図面右方向つまりテーパによる空間が狭くなる方向に付勢している。
【００２７】
このため、自由状態では、波バネ５０ｇの付勢力によりローラ係合子５０ｆがくさび状空間に食い込み、回転方向の一方向には内輪５０ａと第２の外輪５０ｃとをロックし一体に回転し、他方向にはローラ係合子５０ｆのロックが外れ、内輪５０ａに対して第２の外輪５０ｃは自由に回転する。また、第２の外輪の側面を押圧し波バネの付勢力に抗して軸方向図面左方向に１ｍｍほど移動させると、テーパ面によるくさび状空間が広がり、ローラ係合子５０ｆのロックが外れ第２の外輪５０ｃと内輪５０ａとの結合が外れ、第２の外輪５０ｃと内輪５０ａはいずれの回転方向にも自由に空転する。第２の外輪５０ｃは第１の外輪５０ｂに回転方向には拘束されているから、内輪５０ａを「入力軸」、第１の外輪５０ｂを「出力軸」、第２の外輪５０ｃを「ロック解消手段」とした一方向クラッチ５０を構成している。このような一方向クラッチは汎用品として、たとえばベアリングメーカであるＴＨＫ株式会社から、ベアクラッチワンウエイＣＷ−Ｇ形（商標名）として販売されている。
【００２８】
内輪５０ａの中心孔に設けられたキー溝５０ｈを利用して内輪５０ａに駆動中空軸５２が嵌挿され、駆動中空軸５２と内輪５０ａが一体に回転するようにされる。駆動中空軸５２はベアリング５３により回転自在にステー４５、ブラケット４６を介して本体フレーム１１に支承されている。つまり、車椅子１０の左の駆動輪１３は、ハブ４２、一方向クラッチ５０の第１の外輪５０ｂ、ラジアルベアリング５０ｄ、内輪５０ａ、駆動中空軸５２、ベアリング５３、ステー４５及びブラケット４６を経由して本体フレーム１１に回転可能に支承されていることになる。駆動中空軸５２の左端付近には入力ロッド４１が固定され、その入力ロッド４１にリンク軸３７により連結ロッド３５が連結されている。
【００２９】
駆動中空軸５２の図面左軸端には、略円板形状をした回転カム板５５が固定され、駆動中空軸５２と一体に回転するようにされている。一方、ブラケット４６上の回り止めピン４７により回転方向には拘束され、軸方向には移動可能に支承された支持板４８に略円板形状をしたカムフォロワー５６が固定され、回転カム板５５に対向している。駆動中空軸５２の図面右軸端付近には、縁のある円板形状をした円板押さえ板５７が配設され、その縁部５７ａが一方向クラッチ５０の第２の外輪５０ｃの側面に当接している。そして、駆動中空軸５２の中心孔を貫通するロッド５８によりカムフォロワー５６と円板押さえ板５７が連結され、軸方向に一体に動くようにされている。すなわち、ロッド５８の両端がナット５９、６０により締着され、円板押さえ板５７の縁部５７ａが第２の外輪５０ｃに当接し、カムフォロワー５６が回転カム板５５に当接するようにされる。
【００３０】
図５は、回転カム板５５とカムフォロワー５６とを示す斜視図である。回転カム板５５は円周上軸方向にカム高さの高い部分５５ａと低い部分５５ｂが交互する。同様に、カムフォロワー５６にも対応する円周上の軸方向に高い部分５６ａと低い部分５６ｂが交互する。
【００３１】
図６は、回転カム板５５とカムフォロワー５６との当接の様子を示す側面図である。回転カム板５５の回転位置に従い、カムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａに回転カム板５５のカム高さの高い場所５５ａが当接する図６（Ａ）に示す状態と、カムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａに回転カム板５５のカム高さの低い場所５５ｂが当接する図６（Ｂ）に示す状態とが現れる。高い場所５５ａ，５６ａどうしが当接する（Ａ）の位置では、カムフォロワー５６が軸方向に矢印Ｆ１（図面左方向）の方向に移動する。このため、図４を参照し、カムフォロワー５６に連結されたロッド５８が軸方向矢印Ｆ１の方向に移動し、ロッド５８に結合された円板押さえ板５７を移動させ、その縁部５７ａで第２の外輪５０ｃを押圧し波バネ５０ｇの付勢力に抗して図面左方向に移動させて一方向クラッチ５０のロック（接続）を切る。すなわち、外輪５０ｂ、５０ｃは内輪５０ａから切り離されて自由に空転するようになる。
【００３２】
一方、図６（Ｂ）に示すカムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａに回転カム板５５のカム高さの低い場所５５ｂが当接する状態では、カムフォロワー５６は軸方向に矢印Ｆ２（図面右方向）の方向に移動する。このため、図４を参照し、カムフォロワー５６に連結されたロッド５８及び円板押さえ板５７を軸方向図面左方向に移動し、波バネ５０ｇの付勢力で第２の外輪５０ｃが元の位置に戻ってローラ係合子５０ｆが食い込み一方向クラッチ５０のクラッチが接続された状態になる。つまり、外輪５０ｂ、５０ｃは一方向には内輪５０ａに拘束されて回転し、他方向には内輪５０ａとは自由に回転する通常の一方向クラッチの機能が回復する。
【００３３】
ここで、カムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａに回転カム板５５のカム高さの高い場所５５ａが当接する回転カム板５５の回転位置、すなわち、駆動中空軸５２の回転位置は、図２を参照し、ステップ３３が図面右回転方向に押し下げられ最下位の位置にあり連結ロッド３５を後退させている状態であって、尚かつ、圧縮コイルバネ３８が伸びて連結ロッド３５の有効長が長くなっている時の、入力ロッド４１の角度位置に相当する回転位置となるように、回転カム板５５等の取り付け位置が調整される。その他の入力ロッド４１の角度位置では、カムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａに回転カム板５５のカム高さの低い場所５５ｂが当接するように回転カム板５５等の取り付け位置が調整される。
【００３４】
つまり、図３を参照し、連結ロッド３５が最も入力ロッド４１を押し込んでいる位置（入力ロッド４１が図面右方向に回転した位置）で、かつ、圧縮コイルバネ３８が伸びた位置が一方向クラッチ５０が切られる位置であり、そうでない位置、たとえば圧縮コイルバネが縮んだ位置あるいは連結ロッド３５が十分に押し込まれていない位置が一方向クラッチ５０が接続される位置である。そして、回転カム板５５、カムフォロワー５６、円板押さえ板５７，ロッド５８が「入力ロッド４１の回転位置に従ってロック解消手段５０ｃを作動させるカム構造」を構成している。
【００３５】
以上の構成に基づき、作動について説明する。患者が車椅子１０に座り、静かに下肢でステップ３３を踏み下ろすと、一方向クラッチ５０のクラッチが外れ、手動で駆動される車椅子１０になる。これは、車椅子１０が停止し駆動輪１３が無負荷の時にステップ３３を踏み下ろすと、連結ロッド３５が後方に押される際に圧縮コイルバネ３８に駆動負荷が掛からず圧縮コイルバネ３８が伸びたままで後方に押される。このため、図３を参照し、入力ロッド４１がより後方（右回転方向）にまで回転される。
【００３６】
この結果、回転カム板５５が所定の回転位置を超えて回転され、図６（Ａ）に示すように、回転カム板５５のカム高さの高い場所５５ａとカムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａが当接するようになり、カムフォロワー５６は矢印Ｆ１の左方向に移動する。図４を参照し、カムフォロワー５６及び支持板４８がブラケット４６から僅かに浮き、矢印Ｆ１の左方向に移動するから、ロッド５８が左方向に引っ張られ、円板押さえ板５７がその縁部５７ａで一方向クラッチ５０の第２の外輪５０ｃを波バネ５０ｇの付勢力に抗して軸方向左に移動させ、一方向クラッチ５０のクラッチを切る。
【００３７】
このように、一方向クラッチ５０のクラッチが切られた状態では、下肢駆動のためのリンク機構（連結ロッド３５等）と駆動輪１３が切り離され、手動の従来の車椅子と何ら変わらないものとなるから、患者は手動で自由に前後に動くことができ、狭い場所での方向転換や、部屋への出入りを容易に行うことができる。
【００３８】
広い場所に出て、下肢駆動で前進しようとするときは、膝を進展屈曲させてステップ３３を振り上げ振り下ろし、ステップ支持フレーム３２を往復揺動運動させればよい。最初の膝の進展によるステップ支持フレーム３２の振り上げで連結ロッド３５が引っ張られ、図３に示す、入力ロッド４１が前方の図面左回転方向に引っ張られる。この結果、回転カム板５５が回転し、回転カム板５５のカム高さの高いところ５５ａとカムフォロワー５６のカム高さの高いところ５６ａが対向する回転位置から外れ、図６（Ｂ）に示す、回転カム板５５のカム高さの低いところ５５ｂとカムフォロワー５６のカム高さの高いところ５６ａが対向する回転位置になる。このため、カムフォロワー５６及び支持板４８は波バネ５０ｇの付勢力により矢印Ｆ２図面右方向に移動し、図４に示すように、一方向クラッチ５０の第２の外輪５０ｃが右方向に移動して一方向クラッチ５０が切られた状態からロックされた状態に移行する。
【００３９】
一方向クラッチ５０がロックされた状態になっても、膝を進展させステップ支持フレーム３２を振り上げている間は、図３に示す、入力ロッド４１が前方の図面左回転方向に引っ張られる回転方向であり、ローラ係合子５０ｆのロックが外れ内輪５０ａに対して第２の外輪５０ｃは自由に回転する回転方向であるから、駆動中空軸５２は空転する。膝を屈曲させステップ３３を踏み込みステップ支持フレーム３２を振り下げる状態になると、図３に示す、入力ロッド４１が連結ロッド３５に押される回転方向となり、ローラ係合子５０ｆがロックして内輪５０ａと第１及び第２の外輪５０ｂ、５０ｃは一体に回転する。すなわち、連結ロッド３５が押す力により駆動輪１３が前進駆動される。
【００４０】
ステップ３３をそのストローク一杯踏み込み、図２に示すように、ステップ支持フレーム３２がストッパ３９に当接するまで連結ロッド３５を押しても、車椅子１０を前進駆動しているときには、連結ロッド３５には駆動輪１３の駆動トルクに相当する圧縮力が働く。このため、その圧縮力により連結ロッド３５の圧縮コイルバネ３８は圧縮されたままで連結ロッド３５は短くなったままである。そのため、車椅子１０の前進駆動中は、ステップ３３を最も踏み込んだ時でも入力ロッド４１の回転位置は短くなった連結ロッド３５に相当する回転位置を超えることはない。このため、入力ロッド４１の回転角度位置は所定の回転角度位置を超えることが無く、図６に示す、回転カム板５５のカム高さの高い場所５５ａがカムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａに対向する位置までは回転しない。従って、カムフォロワー５６が回転カム板５５に押圧移動されるに至らず、一方向クラッチ５０は切られることなく接続されたままその作動を続ける。このため、膝の伸展時は駆動中空軸５２が空転し、膝の屈曲時は駆動中空軸５２が駆動輪１３を駆動して車椅子１０の下肢駆動を続けることができる。
【００４１】
膝の伸展、屈曲によりステップ支持フレーム３２を往復揺動させ、車椅子１０の下肢駆動による前進駆動をしている間、患者は、図１に示す、ハンドル２３で左のキャスター１２の方向を制御し進行方向を制御する。さらに、ハンドリムを手で操作し、下肢駆動と手動駆動を併用しても良い。また、ブレーキ操作を駆動輪１３に押し付けるブレーキ装置１７ではなく手動でハンドリム１４を押さえて行っても良い。下肢駆動により車椅子１０を前進させ、やがて目的とする場所、たとえば自動車に近づくと微妙な調整を可能とするため手動駆動に切り換える。
【００４２】
手動駆動に切り換えるには、駆動輪１３が無負荷の時、つまり車椅子１０が惰性で前進しているときや停止して連結ロッド３５に押圧力が掛かっていないときに、静かにステップ３３を最下位まで踏み込めばよい。すると、押圧力が掛かっていないから圧縮コイルバネ３８が伸びて連結ロッドが長いままで入力ロッド４１が回転され、入力ロッド４１の回転位置は所定の回転位置を超える。この結果、回転カム板５５が所定の回転位置を超えて回転され、図６（Ａ）に示すように、回転カム板５５のカム高さの高い場所５５ａとカムフォロワー５６のカム高さの高い場所５６ａが当接するようになり、前述したように一方向クラッチ５０のクラッチを切る。以下患者は、ステップ３３の位置に煩わされることなく、左右の駆動輪１３を手動で自由に駆動し、後退や旋回、位置の微調整を行うことができる。
【００４３】
そして、たとえば自動車の脇に車椅子１０を寄せ自動車に移乗を完了すると、図１に示す、車椅子１０を自動車に積載するため折り畳む。折り畳むには、図示しないロック機構を外し、Ｘ字フレーム２１を交差点をなす軸２２を中心に左右に縮めるように折り畳む。また、ステップ３３はステップ軸３４を中心にして回転させて跳ね上げる。さらに、肘掛け１８も折り込むようにする。これらの、車椅子１０を折り畳めるようにする機構は、従来の手動の車椅子で行われていたことであり公知の機構である。しかしながら、これら公知の折り畳み機構をそのまま使用できるのは、下肢駆動のための機構を、ステップ支持フレーム３２、連結ロッド３５、圧縮コイルバネ３８、入力ロッド４１等のリンク構造とし、それらを左右片方の本体フレーム１１に沿わせる構造としたからである。
【００４４】
また、患者の体力、機能に合わせステップ支持フレーム３２の揺動角の変更もできる。これは、図１に示す例では、ステップ支持フレーム３２と連結ロッド３５のリンク軸３６を、ステップ支持フレーム３２に設けられた３つの孔の中間の孔に設けているが、リンク軸３６を設ける孔を他の孔とすることにより調整できる。また、図３に示すように、連結ロッド３５の後端をリンク軸３７により入力ロッド４１に結合する位置を調整する。これにより、１揺動で進む距離を変えることが可能である。
【００４５】
さらに、ハンドル２３は、患者の体格、免荷力に合わせて高さ、前後の位置、向きが変えられるようにしている。また、図１に示すハンドルは、円形のハンドル２３に取手を付けた構造としたが、別の構造とすることもできる。
【００４６】
図７は、ハンドルとしてキャスター１２に直結した把持棒２５を用いた車椅子１０を示す斜視図である。図１とは左右逆の方向から見ている。左のキャスター１２にはキャスター連結軸２６が直結され、キャスター１２の方向がそのままキャスター連結軸２６の回転として伝達されるようになっている。キャスター連結軸２６の上端には、把持棒２５が直立して連結されている。把持棒２５は、キャスター連結軸２６に対して９０°ずつ前後に１８０°折れ曲がることのできる連結構造２７でキャスター連結軸２６に連結されている。そして、連結構造２７内部の図示しないバネによって、自由状態では把持棒２５が直立するように付勢されている。
【００４７】
このような把持棒２５の構造とすると、左右のハンドリム１４を使用して車椅子１０を操作するときは、患者の手指は把持棒２５から離れている。このため、図示しないバネの付勢力により把持棒２５は直立しており、その位置で自転するのみで患者の邪魔にならない。患者が車椅子１０を下肢駆動しようとするときは、把持棒２５を、想像線で示すように、９０°いずれかの方向に倒し、キャスター連結軸２６の回転位置を制御することにより、車椅子の進行方向を制御することができる。この実施例は、ハンドルから手を離していればバネによって直立した単一の軸（２５、２６、２７）が自転するのみで、患者の邪魔にならないという利点がある。このため、患者が左右のハンドリム１４を直接操作したときにキャスター１２が回転し、キャスター１２に直結する把持棒２５が患者の予想しなかった方向に回転しても、直立した把持棒２５が自転するのみであるので患者に危害感を与えることが無いという利点がある。また、把持棒をハンドルとして操作するときは、患者が把持棒を掴み、バネの付勢力に抗して９０°折り曲げ、任意の方向にキャスター連結軸２６の回転方向を、つまり、キャスター１２の方向を操作すればよいという利点がある。つまり、操作性と安全性の両立を実現している。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、一方向クラッチとその一方向クラッチを駆動する連結ロッドを用いた単純なリンク機構とその連結ロッドの有効長を可変とする手段とを備えるものであるから、一方向クラッチを有効にしたり無効にしたりする切り替えが、特別の切り換えレバー等を用いず、下肢によるステップの自然な操作により実現できるので、下肢のごく自然な動作により下肢駆動と上肢駆動とを切り換えることができる、極めて操作性に優れた、下肢駆動可能な車椅子を提供できるという効果がある。
また、ステップから駆動輪に至る駆動力伝達手段が、連結ロッドを主な要素とする簡単なリンク機構で成り立っているので、駆動力伝達機構が極く簡素に構成でき、下肢駆動可能な車椅子を軽量に構成できるという効果がある。
さらに、自転車のペタルのように車椅子の中央に駆動力伝達手段を設ける必要が無く、左右いずれかの本体フレームの近傍に駆動力伝達機構となるリンク機構を配設すればよいので、左右方向に折り畳み可能な構造とすることが容易であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車椅子を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面で見た矢視図である。
【図３】連結ロッドの後端部及び入力ロッドの付近を示す斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線縦断面図である。
【図５】回転カム板とカムフォロワーとを示す斜視図である。
【図６】回転カム板とカムフォロワーとの当接の様子を示す側面図である。
【図７】ハンドルとしてキャスターに直結した把持棒を用いた車椅子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  車椅子
１１  本体フレーム
１２  キャスター
１３  駆動輪
１４  ハンドリム
２３  ハンドル
２５  把持棒
３２  ステップ支持フレーム
３３  ステップ
３５  連結ロッド
３８  圧縮コイルバネ
４１  入力ロッド
４２  ハブ
５０  一方向クラッチ
５０ａ  内輪
５０ｂ  第１の外輪
５０ｃ  第２の外輪
５０ｇ  波バネ
５２  駆動中空軸
５５  回転カム板
５６  カムフォロワー
５８  ロッド
【図１】
2004147819.tif 000003
【図２】
2004147819.tif 000004
【図３】
2004147819.tif 000005
【図４】
2004147819.tif 000006
【図５】
2004147819.tif 000007
【図６】
2004147819.tif 000008
【図７】
2004147819.tif 000009