(57)【要約】【目的】  電動車椅子で階段傾斜を自力で昇降させる。【構成】  電動車椅子の走行駆動機能を別軸に減速と強回転力として取り出して登攀用の歯車に伝える構造とし、これに対応するために階段側壁下に添って登攀のために固定的に設けた梯段と、梯段から登攀用の歯車が外れないようにするための車輪誘導溝、および片方の車輪を段に触れたり衝突しないように少し浮かせて通過させるための手摺状の姿勢保持誘導管を側壁に設けて、この誘導管を車椅子後面から伸展させた姿勢保持腕で慴動的に掴んで、梯段に対してしっかり噛み合わせる登攀（叉は下降）用歯車の駆動回転（叉は電磁ブレーキ的制動回転）によって、低速ながら強力に階段傾斜を昇降する電動車椅子と階段昇降支援設備。【選択図】              図１
2005040563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動式車椅子において、走行時の主車輪への主軸回転力をトランスミッションの副軸から取り出し、この副軸の回転を遊星歯車などで減速しながら強力化して昇段駆動（下降では電磁ブレーキ的制動）を歯車に伝え、階段の側壁に添った下方にこの歯車が噛んで登攀（叉は降下）を果たせる梯段設備と、この梯段から歯車が外れないようにするための車椅子の片側主車輪および片側前後車輪を嵌めて誘導する溝を設け、更に登攀（叉は降下）過程で他側の車輪が階段のステップに衝突しないように隙間を保った状態で登攀（叉は降下）させる必要があるので、車椅子車体に軽度な傾きを継続して維持するために、車体から伸ばした掴み腕で慴動的に掴む側壁の手摺状の姿勢保持誘導管とで支えられながら、階段傾斜を昇降できる機能を備えることを特徴とする電動車椅子と、この登攀（叉は降下）を支援させる固定設備。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】    本発明は、電動車椅子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  車椅子とは、本質的には人体を車輪付き椅子に座乗せしめたままで、移動を容易にするものであるが、座乗者の状態により、歩行の困難な病人や老人などを対象とする介助を前提とする手動式車椅子と、下肢に障害があって歩行は困難ではあるが、その他の心身は正常であって通常においては他人の介助を望まず、日常生活の大部分を健常者と同等レベルで活動したいとする人のための電動式車椅子とより成る。
他人の介助を前提とする手動車椅子は、車輪のすぐ内側に装備する車輪とほぼ同等の円周のリムを座乗者自身が腕力で回せばゆっくりながらある程度は自力で推進することは出来るが、その速度と行動範囲は知れたものであり、自宅およびその周囲や病院内などにに限られ、電車やバスなどで遠方へ外出するには介助者の付き添いを必要とするのが普通である。
一方、下肢は不自由ではあるが、その他の肉体的や精神的な面では元気で意欲に溢れている身障者は、できるだけ他人の世話にはならずに自分一人で自由に行動したいとの欲求から、電動式車椅子を存分に活用して可成り広い範囲にわたって自力で行動をする場合が多い。  電動車椅子は蓄電池を動力原とするミニ軽車両であり、その姿としては４輪のスクーター型とか、前後輪を補助輪とする中央駆動輪による６輪タイプのものなどが開発されているが、いずれも低速走行の乗り物であり、道路では歩行者と同格の歩道通行の扱いとなり、一般自動車の走行する車道通行は禁じられている。
介護人の付き添いを前提とする手動式車椅子は当然のことながら、電動式車椅子においても、路面が舗装などにより整備された平坦で水平な通路であることが必要であるが、このような整備路面でも水平移動に限られる。  構造物内における上下移動については、エレベーターがあれば最適であるけれども、高層化が進んだ人口密集地域ではある程度設けられているが、人員輸送は間歇てきであり、一回の輸送交通量は少なく、何処にでも在る階段並みには普及されるには至らず、今後も到底階段並みには普及されることはない。
そして階段状になっていてそのステップが自動的に昇降するエスカレーターの発達普及は目覚ましく、駅などでの大勢の歩行者を連続して昇降させる機能は素晴らしいものであるが、これに歩行者と同じように車椅子が移乗して昇降を果すことは大変危険であり、原則として禁止されていて利用することは出来ない。
もっとも最近では、車椅子が利用できるエスカレーターも開発されていて、エスカレーター側の操作ボタンを介してエスカレーターのステップの３段が一時的にその一部分だけ同一平面となるように工夫されていて、この広いステップ面に車椅子を侵入させて移乗すると、安全に座乗者ともどもエスカレーターで昇降を果すことができることとなる。  ただしかし、このエスカレーターのステップ改変と昇降操作には駅の専門の係員などによる付き添い操作を必要とし、更に問題となるのは、車椅子の昇降中には一般の歩行者は待機させられることである。  このことに対する車椅子の利用者の気兼ねなどの心労は大きく、先を急ぐ通行者にとっても待たされる心は穏やかではない。そしてこのようなハイテクエスカレーターへの付け替えや設置には高額な設備投資を要して、どこにでも容易に実現出来るものではない。
車椅子の階段昇降に対しては、このほかに階段の側壁に添って、側壁内に装備された駆動チエーンシステムや電力を移動しながら集電できる設備などによって、車椅子を座乗者もろともカーゴに載せて昇降させる専用の階段昇降装置なども開発されているが、これらは大袈裟であり、カ−ゴの占有面積も大きくて費用高であることや、階段利用の一般歩行者との競合は避けられない。
平成１２年５月には通称「交通バリアフリー法」が制定公布され、１１月には施行されて、車椅子利用の身障者や高齢者にも「生活の質の向上と改善」が国を挙げて推進されるようななった。そして先述したように自力で自由に移動できる電動車椅子分野の発達も目覚ましく、また一方自動車メーカー側の開発も相まって、下肢不自由な人達でも自動車の運転もこなし得て、身障者の意欲次第でその行動範囲は著しく拡大することが出来るようになってて来た。
このような状況にかんがみ、万能形とされる電動車椅子に要求される機能としては次の２点に絞られて来ると言えよう。
１．平面を労少なく効率的に移動できること。
２．階段を他人の介助なく自分だけで自由に昇降出来ること。
に尽きよう。
この中で、水平移動についてはほぼ目的は達成されたものと考えられるが、何処にでも在る階段昇降に対して、車椅子自体の汎用能力としては未だ全く手が付けられていない。
【発明が解決しょうとする課題】
【０００３】  階段と言うものは、人類の生活空間においては必然的に生じた必須構成である。そのため元気でやる気十分な身障者のためにも、エレベーターや車椅子用に特化した昇降施設を備えていない普通の多くの階段などの昇降通路に対しても、簡単な固定規格の設備を設けるだけで、どんなメーカーのものでも、何時でも自由に昇降できる標準登攀機能を備えた電動車椅子の開発が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  車椅子は字のように座乗椅子に車を付けた構成であり、整備された平面走行に対しては極めて効果的な性能を発揮するが、傾斜する通路に対しては殆ど無力である。
しかし人類は、その困難性を乗り越えて見事に斜面を走行する車両を開発して来た事例を持っている。それはヨーロッパアルプスなどにおけるアプト式登山鉄道にその実績を見る事ができる。アプト式鉄道ではそのレールの間に、歯車のぎざぎざを直線状に引き延ばした形状の突起が並んだようなレールをとりつけ、その突起に引っ掛かって回転する駆動歯車を車体下面に装備していて、列車の動力で駆動して険しい斜面を登って行く構成となっているものであり、車椅子の傾斜面登攀にも先ずこのような地面構造を全国統一規格で造成し、これに対応する登攀機能を電動車椅子に与えれば、傾斜面の登攀は解決する。
すなわち車椅子とそれに座乗する人体を凡そ２８°前後の階段傾斜に添って引き上げるのであるから、それほど強固な設備の必要はなくて、人の指程度の太さのステンレス鋼管二本の間に多数の横棒を渡して溶接したはしご段状の「梯段」を固定設備として、階段のコンクリートや木製の基盤構造に設置してやればよい。後はこの歯車が途中で梯段から外れないようにするため、主車輪や前後の車輪を嵌めて誘導させる「溝」を設け、更に反対側の主車輪などが階段のステップへの衝突を回避させるため反対側車輪を浮かせた状態で通過するように、車体を僅かに傾けさせるための姿勢保持誘導管を側壁に手摺状に設けて、車椅子からの掴み腕で慴動的に掴めるように構成する。
一方車椅子側には、平地走行時に主輪を駆動する蓄電池からの軸動力を、歯車機構（トランスミッション）の副軸へ移動して減速しながら回転力を向上させ、梯段に噛む歯車に伝えると、ゆっくりながら力強く登攀させることが出来る。
【発明の構成と作用を示す実施例】
【０００５】  本発明の車椅子は、図１に示すようにその外観は、６輪式の電動車椅子と似ているが、通常の平面走行時に加えて、階段斜面の登攀駆動も出来る駆動構造となっている。後で詳述するが図３はその機構を示したものである。
図１と図２によってこの車椅子の階段昇降状況を説明すると、階段１の右側壁２に添うてその下方に平地での走行時に駆動する車椅子の右主車輪３ａなどを嵌めて誘導する車輪誘導溝４へ、右前車輪５ａと右主車輪３ａを侵入せしめながらクラッチ操作をしながら、梯段６へ車椅子の下面に装備されている昇段駆動の歯車７を噛み合わせてから車椅子の主車輪３ａ、３ｂを中立（ニユートラム）とする。その後に車椅子の後部に折り畳み状に装備されている姿勢保持腕８を手で伸展させて、側壁２の上方に固定的に取り付けられている手摺状の姿勢保持誘導管９に対して、３個の小さい滑動ロラーを有する姿勢保持腕８の先端を開いて誘導管９を慴動的に掴んで、車輪誘導溝に入っていない反対側の左主車輪３ｂを階段１のステップ面より僅かに浮上して隙間２６を確保するように姿勢保持腕８の角度を調整し、更に左前車輪３ｂが階段１のステップに当たるのを防ぐてめ図１に示すように車体フレーム１２側へと折り畳む。そして車載のコンピユーターに右前車輪５ａの上下角度を記憶させて固定し、クラッチ操作を継続しながらセレクターで昇降駆動の歯車７へと駆動力を穏やかに切り替えると、車椅子はゆっくりと階段１の面に添って昇段方向矢印１０のように登って行く。そのときに右後輪１１ａは下階の地面１３をなぞりながら下方へと下がって行き、右後車輪１１ａが車輪誘導溝４に侵入した時にコンピユーターで自動的に右前車輪５ａと右主車輪３ａが右後車輪１１ａと一直線上に並んだ状態で固定されて、その情報が車椅子内の姿勢制御装置に働いてロックされ、登攀中の車椅子が転倒しないように座シート１４、背もたれ１５、足置台１６などが水平に保たれる。このように車椅子の車体が常に水平に保たれる事によって、登攀中の座乗者は座シート１９などと共に図１の上部回転矢印１７のように水平に後方斜向きに回転して、登攀時に前方に向いていては邪魔となる長い足の向きを、支障のない後側向きとすることが出来る。
車椅子が登攀中はクラッチ操作を微妙に調整しながらやがて上階１８に達すると、右前車輪５ａが下方に動いて右主車輪３ａと同高の位置に回復すると、セレクターは自動的に登攀状況から平地走行状態に復帰し、左前車輪５ｂも前方へと開くから、クラッチを次第に緩めて解除しながら普通走行の姿に移行する。そして右後車輪１１ａが上階１８水平床面に復帰すると登攀が完了した事となるので、完了合図などを音声や終了音などで知らせるようにすればよい。
【０００６】  現在の市販の６車輪の高級電動車椅子の前後の車輪は、走行中の緩衝作用とか僅かの高低差を乗り越える時の安定維持などだけの機能しか果していないが、６輪全部が階段斜面への登攀のための高度な機能を分担するための６輪車としての性能を備える必要がある。
主要な階段には、例えば右側側壁コーナーは登攀用とし、左側側壁コーナーは下降用として置けばよい。我が国は左側通行であるが、右効きの人が多い事から姿勢保持誘導管９を姿勢制御腕８で掴み付けるに際しては、この方が便利と思われるが、開発の過程によつてはどちらでも良かろう。要は馴れの問題であり、車椅子のひじ載せ１９の先端に取り付けられている操作ノブ２０は通常左側にあり、効き腕側を空けておく方が心理的に安定するのかも知れない。
最後に、主車輪３ａ、３ｂから昇段駆動の歯車７への駆動力の切り替えと減速の事であるが、本発明のばあいに必要なことは、▲１▼平面走行のときの主車輪３ａ、３ｂの軸回転速度よりもずっと減速することにより登攀するための歯車軸の回転力（トルク）が大きくなること。▲２▼  主車輪の回転軸とは別の回転軸となること。の２点が満たされなければならない。  車椅子と言えども平地走行時には車速変換は必要であり、簡易ながらもトランスミッションは装備しているものとして図３にその辺りの一部を示した。
自動車の在来のトランスミッション（変速機）に基ずいて述べると、エンジン（モーター）で生じた回転駆動力はクラッチを経て主軸に伝えられるが、主軸２１の回転は元歯車から副軸受歯車を介して副軸２２にも伝えられて副軸は常時回転をしており、この副軸の回転力が、主軸上との間に生じるギア比の相違が、スプライン軸上をギアシフトによりスプライン穴で左右に慴動する歯車と、円錐クラッチにおける接触作用とで主軸上の回転作用に滑らかな変化をもたらして、車の走行速度に衝撃のない変速をもたらすのである。この副軸に与えられた回転を、主軸上がニユートラム（中立）状態となつているときに遊星歯車２３を介して減速はするも強い回転力に変換して取り出し、クラッチ作用を次第に緩めながら梯段６に噛み合わせる昇段駆動の歯車７に穏やかに回転力をうつしながら、やがて歯車７を全力駆動させて強力に登攀させる。２４ａと２４ｂは軸位置を変える歯車であり、２５はトランスミッション収納の潤滑油箱である。そして同時に車椅子が蓄電池を電源とする電動車であることから、登攀と言う大きいエネルギーを要するので、更に容量の大きい蓄電池の登載が必要となるだろう。
そして階段斜面を降下する際には登攀のときと逆向きとなって、上から見て右側の側壁に添って前向きに座乗した姿勢で階段へと入って行き、摩擦ブレーキや電磁ブレーキなどの制動作用を、梯段に噛み合わせる歯車に確実に伝えながらゆっくりと降下してくる。
【発明の効果】
【０００７】  エレベーターなどの車椅子の昇降支援設備の有無にかかわらず、高機能の電動車椅子の出現と共に、何処の階段に対しても安価で維持費のかからない梯段などの昇降設備が完備されると、何時、何処ででも、安心して、誰の手も借りずに、自由に出歩くことを容易にする。それは下肢不自由と言うだけで仕事や芸術に参加ができ難かった多くの有能な人々の能力を社会にもたらせるので、本人の生活意欲の向上は勿論のこと、社会にとっても大きい貢献が果される途が開けることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】階段傾斜を登攀する電動車椅子の状況
【図２】階段に付設される昇降設備への電動車椅子の対応状態
【図３】電動車椅子の走行駆動軸から昇段歯車への駆動変換構成
【符号の説明】
【０００９】１．  階段
２．  側壁
３ａ  右主車輪
３ｂ  左主車輪
４．  車輪誘導溝
５ａ  右前車輪
５ｂ  左前車輪
６  梯段
７．  昇段駆動の歯車
８．  姿勢保持腕
９．  姿勢保持誘導管
１０．  昇段方向矢印
１１ａ  右後車輪
１１ｂ  左後車輪
１２．  車体フレーム
１３．  下階の地面（床面）
１４．  座シート
１５．  背もたれ
１６．  足置台
１７．  上部の回転矢印
１８．  上階（床）
１９．  ひじ載せ
２０．  操作ノブ
２１．  主軸
２２．  副軸
２３．  遊星歯車
２４ａ  軸位置を変える歯車
２４ｂ  軸位置を変える歯車
２５．  トランスミッション収納の潤滑油箱
２６．  左主車輪と階段ステップとの隙間
【図１】
2005040563.tif 000003
【図２】
2005040563.tif 000004
【図３】
2005040563.tif 000005