(57)【要約】【課題】電動で椅子を自走させるという車椅子などによく利用される電動自走椅子を、簡明な機構および入手の容易な部材のみで構成して汎用性や生産性を高める。電動走行椅子使用者の乗車時の快適さを考慮して、個々人の身体にあわせた調整を微細な範囲にわたって調整可能とする。スポーツ、職場内での作業向上用の椅子など多岐にわたる用途に簡単に製品化できる電動走行椅子を提供する。【解決手段】本体を着座機構と走行機構とに分け、座受け機構により両者を着脱容易に固定する。走行機構を支える主輪を配置する底板が、回転フランジによって本体主要部と回転自在に結合されて、走行時に主要部と独立の動作が可能な構成とする。駆動には直流モータを用い、プログラマブルコントローラにより制御する。駆動機構は平滑なプラットホーム上へ配置する。【選択図】  図２
2004181166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側に走行自在な主輪（１）を旋回回転軸（Ｔ）に放射状に配置した底板（２）の上側に、環状の回動する回転フランジ（３）を付設し、該底板（２）には回転フランジ（３）の内側に開口部（Ｙ）を設け、回転フランジ（３）の上側にプラットホーム（４）を回転可能に取付け、プラットホーム（４）には、開口部（Ｙ）の中に駆動輪（１４）を走行面に対して押圧可能に付設したことを特徴とする走行機構（Ｅ）を持つプラットホーム構造を利用した電動走行椅子。
【請求項２】
着座部の高さを調整できる前座受け（Ｆ）と後ろ座受け（Ｇ）を、着座部の前後を傾斜可能に構成し、アームレスト（Ｂ）は回転可能なブラケットピン（３３）に上下の高さ及び傾斜の調整ができるように付設し、アームレスト（Ｂ）の肘掛部クッション（３９）は、位置が前後及び左右、合わせて斜めに調整可能としたことを特徴とする着座機構（Ｄ）を持つ請求項１記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子。
【請求項３】
平らな底板（２）に主輪を放射上に配置し、回転フランジ（３）を介して平滑なプラットホーム（４）を得ることにより、走行機構（Ｅ）内部における駆動部コントローラ（８）、配線、電池（７）等の電動部材を、平滑なプラットホーム（４）上で製品本来の用途に即して配置することを可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子。
【請求項４】
ブラケット（９）に上下動可能に結合されたモータホルダ（１０）、（１０）とコイルスプリング（１１）、（１１）が駆動輪（１４）、（１４）毎に個別に配置され、コイルスプリング（１１）、（１１）がねじ（４６）、（４６）によって加圧調整を可能としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子。
【請求項５】
操作部を押しボタン、トグルスイッチというワンタッチで操作できるスイッチのみで構成した操作箱（４０）、（４２）を配備して、前進、後退、右旋回、左旋回、前進中右折、前進中左折動作と前進中２段階速度切り替えの動作ができることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子。
【請求項６】
操作の制御を市販のプログラマブルコントローラ８によって行っているため、製品を必要とする人の要求に沿った操作の制御、動作仕様を個々に対応できることを特徴とする請求項１、２、３、４又５記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製品の生産性、汎用性、拡張性を高め、低コストで何人にも入手可能ななものとする上、目的に応じて多用途に製品化できる電動走行椅子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電動の駆動を利用して走行をする、いわゆる電動走行椅子は、車椅子などに代表されるが、椅子という限られた大きさの中に様々な機構や技術を盛り込む必要があるため、製品は高価であった。このことは、製品を要求するもにとって、入手が困難になるなどの問題があり、便利であって必要としているにもかかわらず、手の届かない高級品のようになってしまっていた。すなわち、汎用性という、理想的には電動走行椅子に求められるべき点に難があった。また、高価で高度な技術をもちいて特化された製品であることが余儀なくされ、生産性の面で難を生じさせるため、このことがさらに汎用性を低くすることとなる。対して、販売する側にとっては、販売性も低くなるなどの難があった。また、高度な技術で高機能な製品が主体となることにより、製品自体の拡張性は限定的なものとなり、多様な用途における対応には時間、労力、コストが必要であった。
【０００３】従来の電動走行椅子は、電動車椅子などに代表されるが、動力部分は後輪駆動が主流であり、この場合旋回時に大きな回転半径を要し、動作スペースが大きく必要であった。そこを改善して旋回軸を本体中心に配置して、本体の重心から最長距離となる製品の構成部分の２分の１を最大半径とした、電動車椅子等も考案されている（特許文献２参照）。しかし、該考案にあっても、製品重心に回転軸をとることに着眼するのみで、製品重心が回転の中心となるため、車椅子旋回時に使用者の頭部は回転軸からの距離を半径として従来品より大きな範囲で旋回移動することになり、走行時の乗り心地の面で難があった。
【０００４】従来の電動走行椅子は変位角等の正確性を実現するなど、走行機構の構成や制御方法に特徴がある（例えば特許文献１及び特許文献５参照参照）。しかし、走行部の高機能を実現するためには、高価な電動機や、軽量化のための高価で複雑な設計仕様の配線及び回路を組み込まなければならないため、限定的な場面での使用しかできず、また、汎用性、生産性、拡張性の面で難があった。
【０００５】電動走行椅子は高度な動作を実現可能とするため、推進力となる駆動輪を補助する自在駆動輪を採用して柔軟性を高めているが、自在駆動輪は本体の旋回と一体化して動作するものが主流である（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。しかし、本体との一体化は旋回後直進時の揺動動作が生じるなどのロスがあった。また、自在駆動輪の装着には市販の椅子のように配置しつつ座椅子部の下方に駆動輪を実装する場合には、自在駆動輪用の骨組みが必要になり、構成において製作容易であるとはいえず、生産性・汎用性の面で問題があった。
【０００６】従来の電動走行椅子は走行部の機構に重点をおいており、着座における姿勢は固定のものとなる（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照。）。また、体格に応じたものを製品化する場合でも、数種のサイズを個別に作るなどの対応が必要であるため、特別仕様とならざるを得ず、生産性・販売性の面で難があった。
【０００７】従来の電動走行椅子は走行部の機構に重点をおいている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この場合、着座部の座椅子の角度、座椅子からフットレストまでの距離などの調整機構は付いておらず、個々人の身体的な差異を考慮していなかった。これに対し、調整機構に近い機構を施したものもある（例えば、特許文献３参照。）。しかし、このような調整機構もしくはそれに近い機構は特別の機能として扱われているため、機構は複雑になり、かつ、製品としての用途も限定的なものとなり、汎用性の面で難がある。また、これらの機構の附加は汎用品より高価になるなどの難があった。
【０００８】従来の電動走行椅子においては、アームレストの調整機構はついていないのが通常である。これに対してアームレストの調整機構に着眼した考案もある（特許文献４参照）。しかし、このような機構の附加は該考案のとおり、特別で複雑な機構として扱われており、必ずしも生産性が高いとはいえず、また、汎用性が高い物とはいえない。また、調整の機構を高度にすることに着眼するのみで、身体的な特徴による調整を実現しておらず、アームレストの高さ調整の機構が必ずしも使用者にとって有益になるとはいえなかった。
【０００９】従来の電動走行椅子は全体としてみた場合に、走行部あるいは着座における調整機構か何らかの目的に特化した高機能な機構を持ったものなど、一製品に対する機能が限定的なものとなっていた。このため、個々人に対応すると言う点に関してはその身体的特徴への製品自体の適応性が限定される。これを解消するため、個々人に対応させるとなると特別仕様となり、製品自体が高価になるばかりか、製作や対応に時間がかかるため、汎用性は低く、また、生産性が良いとはいえなかった。
【００１０】従来の電動走行椅子においては、路面の起伏に追従するためのサスペンションは、駆動輪全体としてうけるか、本体に個別の機構を採用するものが主流である。そして、これらは、通常垂直方向への上下動を何らかの圧力機構で実現するものである。このような機構は路面が進行方向に垂直な線にそって単に波打っているような場合には効果を発揮するが、実際はより立体的に凹凸があるのが通常であり、追従性が必ずしもいいとはいえない。また、サスペンションのための圧力機能を附加することは構造が高度・複雑となり、製品の汎用性が低くなるが、実際に本格的なサスペンション機構を必要とする場面は限られており、現在の一般的な屋外であれば必要最小限の起伏にたいする追従でよく、その意味で従来のサスペンション機能は冗長であった。
【００１１】従来の電動走行椅子は操作をレバースイッチによるものが主流であるが、レバースイッチとの連動を可能にするためには、電気回路等の設計仕様が複雑になる上、一つの主力製品のみに特化した動きしか実現できなくなるなど、製品の拡張性の問題でも難があった。また、レバースイッチの操作は右手もしくは左手で行うという限定的な方法が主流となってしまい、かつ、レバースイッチの操作方法は限られており、この限定的な動きの中で多様な動作を実現するには、様々な補助機能を施す必要があり、電動走行椅子を必要とする者が必ずしも容易に操作できるとは限らなかった。
【００１２】従来の電動走行椅子はレバースイッチ操作による柔軟性を求めることが主流であるため、動作を目的に応じて切り替えると言う概念はなく、その上操作に運転技術が要求された。さらに、乗車始めの段階や、極端に狭い場所などの限定的な場面での微調整的な動作には必ずしも向いているとはいえなかった。また、微調整的な動作に限らず、特別の動作をする場合にはその目的に特化した機構や制御方法を附加しなければならず、生産性が良いとはいえなかった。
【特許文献１】特開２００１−１９０６０１号公報（図１、図２、図６、図７）
【特許文献２】特開平１１−３１３８５６号公報（図１、図２）
【特許文献３】特開２０００−０８４００６号公報（図１）
【特許文献４】特開２０００−１９７６６８号公報（図１、図１２、図１３、図１４、図１５）
【特許文献５】特開２０００−１１６７２０号公報（図１、図２）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】制御機器や走行部の動力機構、全体の機器構成においては、低コスト且つ市販の部材を用いて製品を構成し、また、機械設計、制御回路設計も、各使用部材や機器の特性を最大限に生かして、可能な限り製作容易となるように構成しつつも、動作や各部の調整機構は従来品と同等以上となることを実現する。これにより何人もが容易に入手できる汎用性、生産性、販売性の高い製品を提供する。
【００１４】旋回方法が両輪の逆回転同時駆動による旋回機構によって方位変換を行うことに主眼をおきつつも、製品全体の省スペースを損なわず、主たる動作において総合的に省スペースの動作を実現し、単に椅子が電動で走るのみならず、多様な動作を可能としつつそのままオフィス内での仕事用の椅子としても使用できるなど、幅のある活用が可能となることを実現する。
【００１５】推進力となる駆動輪を補助して走行での柔軟性を高めるための自在駆動輪を採用しつつも、これらの動作を本体と切り離して独立の動作をさせることにより、揺動のロスを除去する。加えて、このような自在駆動輪の本体との独立の動作の実現と自在駆動輪の配置においては、製造が容易になるように構成を工夫し、配置も無理なく行えるように設計して生産性や汎用性を高めることを実現する。
【００１６】着座部各部の調整機構は一部分を特化したものや特別の機構を採用したものとはせず、簡易な構成で微細な範囲で各部が調整できることを実現する。また、各部の調整機構は人間の身体特性や可動特性を考慮した調整機構であることを特徴とする。
【００１７】アームレストは特に着座姿勢において使用者の乗り心地を左右する項目であるため、人間の可動特性を考慮した構成にするとともに、調整機構は簡易な構成で実現し、また、調整自体も容易となるようにする。
【００１８】電動の駆動部や制御部をはじめとした各構成部が低コストで入手容易な部材で構成し、また、機械設計や制御回路設計を可能な限りシンプルに構成して製品化を実現することにより、製品の入手を希望する利用者の要求に個別的に対応した、特別注文による動作ないし製品構成にて製品を生産するという受注販売形態であっても、低コストかつ短時間で製品化を可能として製品の生産性や販売性を高めるとともに、拡張性も向上させることを実現する。
【００１９】路面の起伏を追従するサスペンション機能は、特に広く一般的な路面での走行における追従性に着目して構成する。また、構成や設計を可能な限りシンプルなものにするために最小限の機構で構成して生産性、拡張性を高める。さらに、サスペンションは各駆動輪に個別に設けて、より路面起伏に対する追従性を高める。
【００２０】動作を制御するのための操作装置は汎用性の高い市販品のスイッチのみで構成して生産性を向上させるとともに、該スイッチ群の操作の容易さを利用し、操作自体を単純化することで、利用する使用者の走行椅子全体の操作を容易となることを実現する。更に、安価な制御機器と簡易な配線によっても従来品と同等以上の動作を実現することにより、本発明を基本とした高度かつ特化的な機能の操作装置への移行を容易とすることで、操作機能の拡張性も高める。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の構成を図１、図２、図３、図４及び図５にそって説明する。本発明は大きく二つの主要部分によって構成される。一つは電動での自走を可能とする図５の走行機構Ｅである。一方は身体に合わせて着座姿勢や着座位置等を微細な範囲にわたって調整可能とした着座機構Ｄである。本発明は前記の２つの主要部分が結合されることにより、図１、図２、図３の通り全体として一つの電動走行椅子となる。
【００２２】次に走行機構Ｅにおけるプラットホーム４上のフレーム５内部の構成を図６、図７及び図８に沿って説明する。フレーム５は一体化した固定金具５’にて、プラットホーム４にねじ止めされている。箱状のフレーム５内部には、推進力となるモータ１２を装備するためのフランジ４５が配置される。フランジ４５には、サスペンション機能となるコイルスプリング１１、１１が内蔵されている一個のブラケット９が装着される。モータ１２、１２はブラケット９に対して、モータホルダ１０、１０を介して装着される。コイルスプリング１１、１１は駆動輪１４、１４を地面に対して一定程度の圧力で押しつけるために、直結されるモータホルダ１０、１０を各々スプリングの反発力によって加圧するように規定の長さよりやや短い状態でブラケット９に内蔵される。モータ１２、１２は減速機１３、１３を冠しており減速機の出力軸１３’、１３‘には駆動輪１４、１４が直結されている。モータ１２、１２等の電動駆動部を含むブラケット９は、駆動輪１４、１４間の重心が旋回半径の中心Ｔと一致するように配置されている。尚、これらの二組の駆動部材を組み込んだブラケット９を装着可能とするために、プラットホーム４には開口部Ｘがあけてある（図７、図８）。モータ等を制御するプログラマブルコントローラ８、バッテリー７、図示しないモータ制御用のコントローラや配線等は箱状フレーム内部に収まるようにプラットホーム４上に取付け板６で機器の本来の設置方法に沿うよう無理なく、低重心かつ平滑に配置されている。加えて、取付け板６は取付け部６’により、プラットホーム４にねじ止めされるのみの構成であるため、組立着脱が容易となっている（図７）。
【００２３】次に路面を的確に追従し、走行安定性を高めるサスペンション機構の詳細について図７、図８に沿って説明する。ブラケット９の構成部である深い四角穴（角パイプにより構成）にコイルスプリング１１が挿入される。モータホルダ１０は、ブラケット９の構成部である深い四角穴に挿入できるようにモータ取付け部より上が角棒となっており、角棒自体に一定の深さまで穴繰りしてある。この穴にコイルスプリング１１が入るように、モータホルダ１０がブラケット９の四角穴に挿入される。このとき、モータホルダ１０は、ブラケット９の構成部に空けてある図示しない長穴とモータホルダ１０に空けてある貫通穴にピン４４を通すことにより、長穴の長さ分だけ上下動可能となるように結合されるが、最下端の状態で尚、コイルスプリング１１が規定の長さより短くなるように構成される。走行時に路面に凹凸があっても、コイルスプリング１１がモータホルダ１０を含めて駆動輪１４を常に路面に対して加圧することで、その凹凸に沿って走行が可能である。さらに、図８からみて明らかなように、このサスペンション機構は２つの駆動輪に対して個々に施してあるため、両輪が個別にそれぞれの設置する路面を追従することとなり、走行時の路面起伏に対する追従性は高い。また、コイルスプリング１１をブラケット９の深い四角穴内上端で受ける板４７に対して、これを押すようにブラケット９を貫通して配置される加圧用のねじ４６を締めるかあるいは緩めれば、コイルスプリングの圧力を主たる走行路面に応じて、強くあるいは弱く設定することができる。これにより、主たる走行路面の条件に応じた加圧調整が可能となっている。これらの機構や構成は市販の入手容易な板、パイプ、角棒及びねじ等を使用しており、また、構成や設計も図示するとおり単純で容易であるため、低コストで容易に製作可能となっている。尚、ブラケット９の角パイプ部分を含め、コイルスプリング１１とモータホルダ１０の組み合わせをスプライン継ぎ手や油圧式あるいは空圧式のシリンダ等に変更することは図８の構成からは容易であり、より高度な機構への移行も可能な設計となっている。
【００２４】次に走行機構Ｅの底部にある５つの主輪１を配した底板２の装着を図６、図７及び図８にそって説明する。本体全体の重量を支える主輪１を配置した底板２には、走行機構Ｅの主要部分となるプラットホーム４と回転可能な環状の回転フランジ３によって回転自在に結合される。底板２は回転フランジ３の内径に亘って開口部Ｙを持つ。これにより前記ブラケット９に上下動可能な駆動部はプラットホーム４と共に底板２に対して回転自在となっている。
【００２５】次に着座機構Ｄの構成について図４、図９、図１０、図１６に沿って説明する。着座機構Ｄは部位を構成する部材２９、３２、３４と背もたれ用クッション３５からなる背もたれ、座板２６と着座用クッション２７によって構成される着座部と、アームレストＢ、前座受けＦ、後座受けＧによって構成される。
【００２６】次に前座受けＦの機構を図１、図２及び図９に沿って説明する。前座受けＦは座板２６に固着したフランジ２１、２１と、フランジ２１、２１に回転可能にはめ込んで支持する金具３１と、金具３１に直接ねじによって固定される着座部の重量を前側で支える支持柱２０と、支持柱２０に付属のセットカラー４８と、支持柱２０を受けて走行機構Ｅに装着可能にするフレーム５側設置の固定金具１８と、固定金具１８にて支持柱２０を受けたときこれを固定するための締め付けレバー１９とによって構成される。支持柱２０を固定金具１８に突き刺してレバー１９によって締め付けるのみで固定できるため着脱容易な構成となっている。また、セットカラー４８の高さを調整することにより、前側の装着を希望高さに容易に調整できる。また、セットカラー４８は固定金具１８に密着させて固定することにより落下防止の役割も果たす安全対策も考慮した構成となっている。
【００２７】次に後ろ座受けＧの機構を図１、２及び図１０に沿って説明する。後ろ座受けＧは着座部の後ろ側を受けるためのフランジ２５と、着座部の重量を後ろ側で支える支持柱２４、支持柱２４に付属のロックナット２２と、支持柱２４を受けて走行機構Ｅに装着可能にするフレーム５側設置の受けナット２３とによって構成される。図１０中の上面図は座板２６と後ろ座受けＧの取り付け時の上面を示す。後ろ座受けＧは座板２６に明けた長穴２６ａを通してねじ４９によりねじ止めされるが、ねじ４９は座板に密着して締め付けられるのではなく、座板と一定の簿い隙間を保った状態以上は締め付けられない。これにより、後ろ座受けＧは座板２６に沿って進行方向と平行に微細に摺動可能にねじ止めされることになり、走行時の微震動を吸収可能となっている。フランジ２５と支持柱２４は中心をＯとする自在継手機構によって結合されているため、着座部の後ろ側を柔軟に固定可能であるとともに、走行時の中程度の振動にたいする吸振の役割を果たす。支持柱２４は全ねじとなっており、受けナット２３にねじ止めの要領で固定されるため、装着が容易となっている。また、全ねじとなっているため着座における後部の高さ調整は、スパナ掛け部２４‘によって支持柱２４を受けナット２３に対して締めるあるいは緩めるかすれば、支持柱２４の長さに近い範囲で無段階に調整が可能である。加えて後ろ座受けＧは左右に２個あるため、左右高さにも一定程度の差異を設けることが可能であり、個々人の身体的特徴を可能な限り追従可能となっている。尚、ロックナット２２は走行振動による支持柱２４のねじ部の上下微動を防ぐためのものである。
【００２８】図４、図２５は着座機構Ｄの右側面図及び角度調整機構実施図であり着座姿勢調整の主となる、前後高さの差異を設けることが実現可能であることを示している。加えて、前後座受けを固定する固定金具１８もしくは受けナット２３は単純な構造にて本体と結合しているため、製作段階で本体側や座板側にある各部位に該当する固定用の穴位置をずらすという簡易な加工を施すのみで、Ｌの距離の変化も使用者の希望に応じて製作することは容易であり、製作の段階からも容易に個々人の身体的差異に応じた製品製作が、特別な設計変更やコストをかけなくても可能である。
【００２９】次にアームレストＢの構成を図４、図１１、図１６に沿って説明する。図１６の部品構成図に示す通り長穴（ハ−２）が定ピッチで配置させており、この長穴（ハ−２）を介して２つのグリップ付きのねじ３６にてブラケットピン３３の先端３３ａ部に夫々掛け止めされる（図１１）。長穴（ハ−２）はアームレストＢの支持部３７の長手方向に複数個配置されているため、この長穴のうち任意の部分で２つのねじ３６によってブラケットピン３３と結合でき、これによってアームレストＢの高さが簡易に調整可能となる（図４）。
【００３０】次にアームレストＢの高さ調整機構について図１４、図１５に沿って説明する。各々の図においてＩは胴体、Ｕ１は上腕、Ｕ２は下腕、Ｕ３は掌を示す。アームレストＢは垂直方向より前掲した角度に沿って高さが調整可能であるが、これは、通常人間が、着座姿勢において肘掛に置くべき下腕の位置を上方にもっていくときは、肩の動作支点Ｓ１を中心にして肘の動作支点Ｓ２と手首の動作支点Ｓ３を結ぶ直線が地面との平行を保ちつつ、Ｓ２−Ｓ３直線を含む下腕全体が上前方に行くことになる。図１５はアームレストＢを最大限まで引き下げた実施図であり、図１４は最下段から一定程度アームレストＢを引き上げた実施図であって、前記の腕の動作を考慮した調整が可能であることを図示したものである。このように、アームレストＢは身体構造を考慮した調整機構を具備したものとなっている。
【００３１】次にアームレストＢの固定に関する機構を図１１、図１２、図１３、図１９に沿って説明する。図１１に示す通り、アームレストＢを固定可能にするブラケットピン３３はピン受けボス４９とＶを軸として回転自在に一体化しており、ボス４９は座板２６に常設されたピン受け金具４３にねじ等によって固定している。ブラケットピン３３はボス４９を通してＶを軸として回転自在となっているため、該回転軸を中心としてアームレストＢが一定の範囲で回転自在となる（図１１下図）。これにより、アームレストＢ全体が乗車時における便宜のため図１３に示す通り、ブラケットピン３３の回転軸Ｖを中心に上方、３７Ｊの位置まで回転移動させることが可能な構造となっている。アームレストＢの使用状態では、ブラケットピン３３の３３ｂ部にストッパーとなるねじ５３が当たる構造になっているため（図１２）、ストッパー５３の位置を前後に調整することにより、通常時の下腕を乗せた時の角度を水平方向に平行な状態（Ｊ１）だけではなく、下方（Ｊ２）や上方（Ｊ３）に保つことも可能な構成となる（図１９）。尚ボス４９にはねじ５２がボス４９を貫通ねじ止めしてブラケットピン３３まで到達している（図１１上図）。そして、ねじ５２の先にはプラスチックや真鍮等のブラケットピン３３よりも柔らかい材質５２ａが付着しているため、ねじ５２の締め付け力によって、アームレストＢの回転移動時における動作負荷も調整可能となっている。これは、ただ回転機構があるだけで回転自体に要する力が非常に軽いものである場合、乗車するときに上方にあげたアームレストが振動などで落ちてきたりする可能性があり危険であり、対して、回転に要する力が重ければ、人によっては操作できななどの弊害が生じることもあるため、微細な調整にこだわり装着した。
【００３２】次にアームレストＢの下腕を乗せる肘掛部の機構を図１６に沿って説明する。板３８に接着してクッション３９が装着されるが、板３８の下面には前後位置決めナット（イ−１）が前後に各３箇所配置される。次いで、クッション部を乗せるためのアームレスト３７の主要部３７ａには長穴（イ−２）がある。肘掛部の位置は、長穴（イ−２）を通してナット（イ−１）にてねじで固定するときに両者の位置の組み合わせにより、配置調整も可能となっている。
【００３３】次にアームレスト肘掛部の配置調整機構の実施例を図１７に示す。図１７においての実施は左肘の場合であるが、Ａ図、Ｂ図、Ｃ図の各図は、Ａ図において最前方最内、Ｂ図において最後方最外、Ｃ図は前側最外、後側最内を示している。このように、クッション位置は前後方向、左右方向のみならず、身体に対して角度をつけた配置へも調整可能な構成になっている。
【００３４】次に操作を実現する操作盤の構成について、図２６、図２７に添って説明する。ここで、装着は図２、図３に示す通り、アームレストＢの先端に取り付け金具４１、４１を介して為され、右側が操作盤４０であり、左側が操作盤４２である。操作箱に配置する前後左右の動作決定用の機構にはオン−オン型のＬＥＤ内蔵照光式押しボタンスイッチ５４、５５、５６、５９を用いる。非常停止機構にはオン−オフ型の押しボタンスイッチ５７を用いる。スイッチ６２は連続走行運転と各動作単独運転の切り替えのためのものであり、オン−オン型のＬＥＤ内蔵照光式押しボタンを用いる。スイッチ６１は連続運転前進時の速度切り替えスイッチであり、オン−オン型の押しボタンスイッチを用いる。スイッチ６３は連続走行運転の前進の固定を可能にするための連続動作固定スイッチであり、オン−オフ型の押しボタンスイッチを用いる。ＬＥＤ５８は電源供給確認用のＬＥＤである。スイッチ６０は誤動作防止用の確認のためのオン−オン型のＬＥＤ内蔵照光式モメンタリ式押しボタンスイッチである。
【００３５】操作盤４０、４２の構成を前提に各スイッチによる動作の実施について説明する。本体フレームに設置された図示しない主電源をオンにすると、ＬＥＤ５８が点灯して電力が供給されていることが確認される。この状態で、自らの運転形態を決定する。運転形態は連続走行運転と各動作単独運転とがある。各動作のためにプログラマブルコントローラ内で２回路を設けて、スイッチ６２で内部回路にて切り替える。主電源をオンにした状態でスイッチ６２の内臓ＬＥＤが消灯していれば各動作単独運転であり、点灯していれば連続走行運転である。動作はスイッチ５５で前進、スイッチ５４で右旋回、スイッチ５６で左旋回、スイッチ５９で後退が基本であり、これが各動作単独運転の動作である。ここで、前進とは、プラットホームつま先部４’方向にすすむことであり、後退はプラットホームつま先部４’が前進方向を向いたまま、前進方向より１８０度反対に進むことである。また、右旋回とは、底板２が静止したままプラットホーム４のつま先部４’が駆動輪１４の作動により旋回回転軸Ｔを中心に時計回りに旋回することであり、左旋回は反時計周りに旋回することである。駆動部の主要電動部材はプラットホーム４に付設しているおりプラットホーム４の動作と一体であるので、各動作単独運転でのプラットホームつま先部４’の旋回はスイッチ５４、５６を押し続ける間それぞれ右、左に旋回し続ける。本発明においては、プラットホームつま先部４’の向きが常に次の進行方向であり、スイッチ５５を押せば常にその方向に向かって前進する。各動作単独運転の場合では、微調整的な動作が主となるため、押しボタンを押している間だけ動作する。同時に２つの動作ボタンをおした場合には誤動作となり、動作が停止すると共に、各ボタンは非常停止を除いて機能しなくなり、スイッチ６０の内臓ＬＥＤが点灯する。この場合は、スイッチ６０を一定時間（例えば１秒間と設定するなどして）押してリセットをかければ、単独運転が動作可能となる。これにより誤動作による暴走を防ぎ安全走行を実現している。
【００３６】連続走行運転は、一定程度時間や空間に幅があるときの走行を想定しているため、前進走行時に、重ねてスイッチ６３を押せば回路を自己保持し、スイッチから手を離しても前進ができるようになっている。このスイッチは各動作単独運転時には反応しない。また、スイッチ６１のボタンは、押している間は走行速度が高速になり、放すと低速に戻る。このスイッチは各動作単独運転時には反応しない。連続走行運転時における前進動作中にスイッチ５４あるいはスイッチ５６を押すことにより走行しながら右折あるいは左折が可能である。これは、低速でも高速でも同様であるが、高速運転は両手操作となる。ここで、右折とは前進と旋回を同時に行うので、自動車のようにプラットホームつま先部４’の軌跡が曲線を描くように、時計回りの方向に向きを変えていく。左折は反時計回りの方向へ向きを変える。また、連続走行運転であっても、停車時には単独運転と同様に右旋回、左旋回が可能となるように回路を構成している。また、連続走行運転時にはスイッチ６０はブレーキの役割を果たし、このボタンを押すと内臓ＬＥＤが点灯して動作が停止する。この場合には内部の制御回路によって一定時間後（例えば１秒間と設定するなどして）自動復帰する。スイッチ５７は非常停止用であるが、スイッチ６０による停止との違いは内外の全回路オフおよび内部制御回路内タイマなどのメモリーオフであり、主電源はもとより、内部でカウントしたタイマの時間なども全てリセットする。動作が操作箱４０、４２と連動せずに暴走した時でもこの非常停止で即座に主電源から駆動をオフにできる構成となっている。
【００３６】操作における機器はその機構や操作方法が単純であるため、操作がイメージしやすく、操作性は高い．また、スイッチ群とプログラマブルコントローラ８等の配線は単純な並列の結合であるので、特別の動きを要するときに、配線を順次附加して操作ボタンを増やしていくことも容易である。更に、スイッチに結合される各動作の信号線用配線をレバースイッチ式の操作機器の端子にそのまま結合すれば、配線や回路設計はそのままで、操作箱の形状のみの変更でレバースイッチでの操作に切り替えることも可能である。加えて、次項以下に詳細を説明するとおりに、プログラマブルコントローラ８との連携により動作仕様の変更は容易であるので、操作の拡張も幅広い範囲で可能である。
【００３７】次に、動作制御の実施例を図２８、図２９に沿って説明する。図２８は外部回路機器である、スイッチ５５、５９、プログラマブルコントローラ８、モータコントローラ、モータ１２の構成概略図である。本発明において、内部回路は図２９の制御回路図の通りにプログラマブルコントローラ８に書き込みされており、図２９においては、特に前進、後退の部分を取り上げて示してある。外部機器である、スイッチ５５を押すと、Ｘ００に電気信号が送られ、図２９に示す内部回路制御に従い、内部的にＸ００接点がオンになる。このとき、内部制御にて内部リレーＹ００がＯＮになり、Ｙ００がモータコントローラに対して前進指令信号を送る。これを受けたモータコントローラがモータ１２に前進動作指令信号を送ることによって、モータ１２を前進方向に回転させる。後退動作も同様の制御方法である。ここで、前進、後退を制御する内部回路図に、夫々逆動作接点が組み込まれているのは、双方が同時に信号を送って誤動作することを防ぐためのインターロック機構であり、安全対策の一環である。
【００３８】続いて、書き換えによる動作仕様変更の実施例を図２８、図２９、図３０に沿って説明する。例えば、いきなり前進動作をすることなく、一定のゆとりをもって安全に発進したいという目的があったとする。このような時は、本発明における制御回路図２９を図３０のように書き換える。図３０の制御においては、前進スイッチ５５を押すと、Ｘ００接点オンにより内部タイマが作動する。内部タイマは図３０では２秒と設定してあり、２秒が経過すると、内部のＴ００接点が閉じ、内部リレーのＹ００をオン状態にする。次いでモータコントローラ、モータ１２へと指令を受け継いで前進することになる。図３０の制御に従った実施例においては、前進ボタン５５を押したあと、２秒後に前進することになるので、前記の目的に応じた制御となる。本実施例が示すとおり、図２８の構成に何らの変更も加えずに、外部からの演算機能付情報端末によるプログラマブルコントローラ８内の内部回路の書き換えのみによって、本発明の基本動作と全く動きの異なる動作を実現している。本発明においては、プログラマブルコントローラ８が書き換え容易であり、内部的な回路構成に広範囲の制御回路を組み込めるため、容易かつ最小限の労力で広範囲にわたる操作仕様の実現が可能な構成となっている。
【００３９】次に図６、図８に示す、モータ１２の機器構成について説明する。電動での走行を可能にする駆動動力には、出力トルクが大きく且つ低コストの市販の直流ブラシレスモータ１２を使用している。尚、走行時に基本となる速度は減速機１３によって調整してある。
【００４０】次に本発明のモータ１２の特性による動作特性について説明する。直流のブラシレスモータの運転開始から規定速度までの立ち上がり、速度切り替えにおける速度変位あるいは回転時からの停止における動力特性は一次関数的でありスムーズであるため、動作開始時や旋回時、走行時の速度切り替え、走行時の方向変位のいずれにおいても高度な機能を使用せずに不快感のない自然な動作が可能となる。駆動の制御においては使用者たる人間の平均体重やモータの定格トルク、減速機の減速比をあらかじめ算出することによる、動作が自然となるようにしている。また、該モータは電力未供給時には外力の操作が可能であるため、そのままで人力の椅子として手で押して移動させるなどの使用も可能である。
【００４１】次に各主輪の装着機構における本発明の動作の特徴を図２０及び２１に沿って説明する。まず、図２０を直進後停止状態として左に９０度旋回して図２１に示す状態になった場合を想定する。この時、本発明においてはプラットホーム４を基底とする本体部分は駆動輪１４の作動により左に９０度向きを変えるが、主輪１を配置した底板２は回転フランジ３によってプラットホーム４と回転自在に結合しているため、プラットホーム４の回転に対しても主輪１の変位ｒｘの、進行方向に対する角度が全主輪とも同一の状態で静止した状態を保つ。そして、図２１の状態から、前進であるＰの方向へ移動するときには主輪１は接地点ｒにおける摩擦と接地点からの変位ｒｘによって進行方向線Ｐに従うように動作する。このとき、主輪１は接地点であるｒ点に対して変位ｒｘの回転半径分進行方向と偏差して揺動するが、回転フランジ３がプラットホーム４と独立の動作をするために、この揺動は回転フランジの本体との独立の動作で吸収して、本体の進行に対しては揺動の影響も及ぼさない。また、主輪１の向きは進行方向に対して何度であろうと全部が同一方向に向いているために、変位における揺動開始の方向は均一化されるため、回転フランジ３の揺動吸収動作に必要とするエネルギーが均等であるので、主輪１の方位を変位させる動作も効率的に走行に追従する。尚、主輪１には双輪の自在車としている。
【００４２】次に前項の動作の特徴を従来品の機構においての実施と対比しつつ図２０、２２及び２３、２４に沿って説明する。従来品の場合は主輪１−ａないし１−ｅが本体と固着しているため、図２０の状態から左に９０度旋回すると、主輪１−ａないし１−ｅの向きは図２３のように、主輪がＴを中心とした円周の接線方向に向く。この状態でＰの方向へ前進を始めた場合、左旋回なら、進行方向線によって左右を分断した場合の左側に必ず、図２３における静止した主輪１−ａ、１−ｂのように主輪自体の理想とする進行方向Ｓと実際の進行方向Ｐとが反対近くに向く主輪が存在する。この時、接地点ｒの摩擦力とｒからの変位ｒｘを利用して自在主輪が進行方向を変位させる上で、図２３では、主輪１−ａ、１−ｂのように進行方向の反対近くに向くものと、その他の進行方向に近い向きに向く主輪の揺動方向は同一とならない。このため、方向を変位させるためのエネルギーが大きくかかり、損失を生じる。また、本体と一体化されていることにより、本体動作は揺動の影響を受けて本体自体が揺動することになり、使用者に不快感を与えるばかりか、動作がスムーズにならず動作ロスを生じる。尚、図２４は従来品にもっとも多い自在主輪が４輪の実施図であるが、４輪の場合であっても、旋回後に進行方向線によって左右を分断した場合に必ず左右が線対称、あるいは点対称になるため、揺動が解消されることはない。
【００４３】旋回後に逆旋回するときにおいては、図２３によれば、特に主輪が固定の場合には自在主輪は各々ｒを軸に正反対に方向を変えようと回転するため、揺動は大きくなる上、これにかかるエネルギーも大きくなる。また、路面の状況によっては、自在主輪自体の方向転換のための回転方向はかならずしも同じとなるとは言えず、いくつかが反対に回れば揺動はさらにおおきな動作ロスを生じさせ、より不快なものとなる。本発明によれば、これらの点は回転フランジ３の独立の動作で解消する。
【００４４】次に動作スペースについて説明する。本発明は図１８等に示すとおり、プラットホーム４の中心Ｔを旋回半径の中心とする。これにより従来の主流である、後輪を中心とした旋回よりは旋回半径が小さくなり、狭いスペースでの自在な動作が可能となっている。尚、図８おいてＫは頭部、Ａ１は太股、Ａ２はつま先を示す。
【００４５】対して、従来品の難点を改善するために考案された別の発明、たとえば特許公開番号特開平１１−３１３８５６と比較した場合を図１８に沿って説明する。直径ＷＲで示される円は前記の公開発明の旋回半径となる。対して、本発明においては、実線にて示された図が本体の大きさであり、旋回半径はＴを中心としてＷＴを直径とした円の半径となる。図から明らかなように旋回において一回転を想定した場合には、本発明は前記公開発明よりやや大きくなる。しかしながら、動力となる駆動輪は本体の中央ちかくに配置されることから、第一に製品自体のスペースの点で問題はなく、直進時に走行有効幅の狭い通路でも走行が可能である。また、旋回動作を必要とするときは、通常半回転（１８０度）で充分であり、本発明においても半回転において必要な幅は右回りならＷＴｍ、左回りならＷＴｈ分の幅があれば十分であり、製品の仕様によってはＷＲより狭いスペースで方向転換が可能である。加えて本製品は後退も可能であるためこれらの操作を活用して総合的に省スペースでの走行が可能である。また、本発明は旋回軸を図にあるとおりに頭部の真下により近くなるように設計してあるため、旋回時において頭部が旋回するときに描く円軌跡は小さくなって頭部が揺さぶられる感覚が少なくなるから乗車時の不快感も除去できる構成となっている。
【００４６】
【発明の効果】請求項１記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子によれば、従来一体化して動作していた本体主要部分と、本体を支えて動作に柔軟性を与える自在主輪が独立の動作をするため、従来品では生じた揺動や重量操作による摩擦等の様々なエネルギーロスを防ぎ、エネルギー効率や乗車時の快適さが改善される。
【００４７】請求項２記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子によれば、着座部の調整機構が簡易な機構により構成されるため広範囲な調整が可能な機構を汎用的に生産可能となる。また、調整自体の作業も容易であるため、個々人の身体的特徴のみならず、生活の家庭で日々変化する可能性のある、身体の特徴をも追従した着座姿勢の調整が可能である。更に、アームレスト及びその肘掛部の調整機構において、身体の特性を考慮して幅広い調整及び可動を実現した上で、製品への付加を低コストで実現し、設計や構成を簡易化して製品への装着も容易としたため、この点でも汎用性や生産性を向上させるとともに、乗車寺の快適さも向上する。
【００４８】請求項３記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子によれば、回転フランジで一体化したプラットホームの直下に回転自在に結合される全重量をささえる平らな底板に主輪として自在主輪が配置されるため、自在主輪用の特別の骨子を構成する必要がなくなり、製品構成が簡単になり生産性が高まる。また、着座部下のスペースがより有効に活用できる上、駆動部材等の配置が平滑に無理なく構成可能であるので、製品性能の高機能化や他目的への製品化などの変更が容易であり製品の拡張性が高くなる。
【００４９】請求項４記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子によれば、サスペンション機構が動作駆動輪毎に個別に路面に対応して動作するため、より走行時の路面追従性がたかまり、安定性が高い。また、これらの機構を簡易な構成かつ、安価で入手容易な部材で構成できるため、生産性も高まる上、高機能なものへの仕様変更も容易なことから、製品の拡張性も高くなる。
【００５０】請求項５記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子によれば、操作機構の構成を簡易な市販のスイッチで構成した上で従来の電動走行椅子と同等以上の動作を実現しているため、現状の実施形態において操作性が従来品より簡易になり向上する。また、最低限の機構で従来品と同等以上の機能を実現したために、操作機構をレバースイッチなど、操作を特化する目的で高機能のものにすれば、用途を特化して従来品よりさらに高度な動作が可能な電動走行椅子の製品化が容易となっている。また、連続動作と単独動作の切り替えという状況に応じた実用的な操作が、簡易な機構で実現されており、全体での操作性も向上する。
【００５１】請求項６記載のプラットホーム構造を利用した電動走行椅子によれば、基本動作において従来品と差異のない動作を確保した上で、動作制御は押しボタン等の簡易な構成による組み合わせとフレーム内部のプログラマブルコントローラによって行っているため、プログラムを書き換えることによって、ボタンごとの動作を、例えば前進走行はスイッチを押しつづけなければならない所を、自己保持回路に書き換えてワンタッチ操作にするなどの対応は、生産前でも生産後でも容易である。また、プログラマブルコントローラは内部回路の入出力端子番号を書き換えるなどすれば、同一配線で全く別の動作も可能であることから、ボタン配置や構成が変更容易なことと合わせて考慮すれば、全体の設計構成をそのままで、左右の操作盤の配置を利き腕に応じて変更する等の対応や製品を必要とする人の主たる使用目的に応じた設計仕様に対応して製品化することも容易である。以上のことからも個人の希望に応じた製品や他目的での電動走行椅子のための動作仕様における製品化が容易となるのみならず、生産販売後の個別的な対応も容易となり製品の汎用性及び拡張性が高まる。
【図形の簡単な説明】
【図１】本発明の正面図である。
【図２】本発明の右側面図である。
【図３】本発明を上から見た平面図である。
【図４】本発明の着座機構Ｄの右側面図である。
【図５】本発明の走行機構Ｅの右側面図である。
【図６】図２のニ−ニ矢視図である。
【図７】図６のホ−ホ矢視図である。
【図８】図５のヘ−ヘ断面図である。
【図９】前座受けＦの構成図である。
【図１０】後ろ座受けＧの構成図である。
【図１１】アームレスト支持用ピン取り付け部の断面図及び実施概略図である。
【図１２】図１１のチ−チ断面図である。
【図１３】アームレストＢの回転機構実施図である。
【図１４】アームレストＢの調整機構を説明するための実施概略図である。
【図１５】アームレストＢの調整機構を説明するための実施概略図である。
【図１６】アームレストＢの構成説明図である。
【図１７】アームレストＢの肘掛クッションの調整機構実施概略図である。
【図１８】本発明の動作スペース説明のための実施概略図である。
【図１９】アームレストＢの肘掛角度微調整機構の実施概略図である。
【図２０】本発明の動作における主輪の動作特徴を説明する実施図である。
【図２１】本発明の動作における主輪の動作特徴を説明する実施図である。
【図２２】従来品における主輪の動作特徴の実施図である。
【図２３】従来品における主輪の動作特徴の実施図である。
【図２４】従来品における主輪の動作特徴の実施図である。
【図２５】本発明の座板角度調整機構の実施例を示した図である。
【図２６】本発明の右側操作盤の構成図である。
【図２７】本発明の左側操作盤の構成図である。
【図２８】外部制御機器の構成概略図である。
【図２９】本発明における内部回路の実施例の一部抜粋図である。
【図３０】本発明における内部回路変更実施例の概略図である。
【符号の説明】
１    主輪
２    底板
３    回転フランジ
４    プラットホーム
５    フレーム
６    中板
７    バッテリー
８    プログラマブルコントローラ
９    ブラケット
１０  モータホルダ
１１  コイルスプリング
１２  モータ
１３  減速機
１４  駆動輪
１５  カバー
１６  コネクタ
１７  蓋
１８  固定金具
１９  レバー
２０  支持柱
２１  ブラケット
２２  ロックナット
２３  受けナット
２４  支持柱
２５  フランジ
２６  座板
２７  クッション
３３  ブラケットピン
３７  アームレストフレーム
３８  アームレスト肘掛部板
３９  アームレスト用クッション
４０  右側操作箱
４１  金具
４２  左側操作箱
４３  ピン受け金具
４５  フレーム
４６  ねじ
４８  セットカラー
４９  トラスねじ
Ｈ１  アームレストの最高位置取り付け時の高さ
Ｈ２  アームレストの最低位置取り付け時の高さ
Ｉ    使用者の胴体部
Ｓ１  使用者の肩関節
Ｓ２  使用者のひじ関節
Ｓ３  使用者の手首関節
Ｔ    旋回の中心
Ｕ１  使用者の上腕
Ｕ２  使用者の下腕
Ｕ３  使用者の掌
Ｖ    アームレスト用ピン受け金具の金具の回転中心
Ｘ    プラットホーム４及び中板６の開口部
Ｙ    底板２及び回転フランジ３の開口部
イ−１  アームレスト用クッションの取り付け板のねじ部
イ−２  アームレスト肘掛部の角度調整用の長穴
ハ−２  アームレスト取り付け高さ調整用の長穴
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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