(57)【要約】【課題】車椅子等に容易に装着でき、電気を利用しないで機械的に作動する自動ブレーキ装置を提供する。【解決手段】車椅子１等の車輪３に取付けられ、車椅子１等が一定速度を超えると作動する速度検知機構１０と、車椅子本体２に取付けられ、速度検知機構１０に連動して、車輪３を制動する制動機構２０とで構成される自動ブレーキ装置であって、前記速度検知機構１０は、シリンダー１１と前記シリンダーの内部に往復動をするピストン１４と、前記シリンダー内のピストン間で形成される空間の大気と連通した通気路１５に設置された流量調整器１７と、大気を流入出させるために開閉する弁１２とからなり、前記速度検知機構１０における車椅子1の速度に見合ったピストン１４の高さを記制動機構２０が検知し、機械的にブレーキ片２４を車輪３ａに接触させて、車椅子１等の速度を制御することを特徴とする。【選択図】  図２
2005098478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車椅子等の車輪に取付けられ、前記車輪が一定速度を超えて回転すると作動する速度検知機構と、当該速度検知機構に連動して前記車輪を制動する制動機構とで構成される自動ブレーキ装置であって、
前記速度検知機構はシリンダーと、当該シリンダーの内部を往復動するピストンと、前記シリンダーと前記ピストン間で形成された空間部に閉じこめられた空気を外部に流出する通気部と、前記シリンダー内に設け前記ピストンの往復動により開閉し前記シリンダー内に空気を流入させる弁とを備え、前記車輪の回転が一定速度を超えると、車輪に設置された前記速度検知機構のピストンの自重によるシリンダー内への戻りが遅れ、前記ピストンの戻り遅れを検知した前記制動機構が前記車輪を制動し速度を前記一定速度以下に制御することを特徴とする自動ブレーキ装置。
【請求項２】
前記速度検知機構の前記通気部には流量調整器を設けて、前記シリンダーと前記ピストン間で形成される空間部に閉じこめられた空気の流出量を調整して決定されるピストン位置を検知し、前記一定速度の調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動ブレーキ装置。
【請求項３】
前記シリンダー内に設けた前記弁は前記ピストンの往復動による前記空間部の負圧あるいは加圧により開閉することを特徴とする請求項１に記載の自動ブレーキ装置。
【請求項４】
前記制動機構は車輪を支持する本体に取付けられ、前記速度検知機構のピストンの位置を検知し、機械的な作動によりタイヤ部、リム部を押圧またはバンドブレーキ等を用いて、前記車輪を制動することを特徴とする請求項１に記載の自動ブレーキ装置。
【請求項５】
前記速度検知機構のピストン軸を前記車輪の半径軸に対して−９０度から＋９０度の範囲で、望ましくは−６０度から＋６０度の範囲で前記車輪に設置することを特徴とする請求項１に記載の自動ブレーキ装置。
【請求項６】
請求項1または４に記載の自動ブレーキ装置のうち、前記速度検知機構を特定の車輪に設置し、前記制動機構を各車輪の近傍の車椅子本体に設置し、前記制動機構を連結器で連結し、前記制動機構を同期して作動することを特徴とする自動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車椅子、買い物用の手押し車、シルバーカー、乳母車、自転車等に容易に装着でき、機械的に速度を検知し作動する自動ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会福祉施設や病院等において、傾斜のある通路(スロープを含む)を車椅子で下りる場合に、必要以上に加速してしまい、転倒および転落する事故が増加している。また、買い物用の手押し車、シルバーカー、乳母車、自転車なども、同様な事故の発生が問題とされている。
【特許文献１】特開平７−２４０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした事故を防止するためには、自動的に作動する非常ブレーキを装着する必要があり、その場合、走行速度を検知するための電気的センサーを設置することが求められる。しかし電気的センサーを取付けた装置では、その調整が厄介であると共に、バッテリーや充電装置等が必要となり、ブレーキ装置が全体として大掛かりで高価なものとなる。また、充電を怠るとブレーキ装置が作動しない問題がある。
【０００４】
本発明はこうした点に鑑み創案されたもので、車椅子等に容易に装着でき、電気を利用しないで機械的に作動する自動ブレーキ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、車椅子等の車輪に取付けられ、前記車輪が一定速度を超えて回転すると作動する速度検知機構と、当該速度検知機構に連動して前記車輪を制動する制動機構とで構成される自動ブレーキ装置であって、前記速度検知機構はシリンダーと、当該シリンダーの内部を往復動するピストンと、前記シリンダーと前記ピストン間で形成された空間部に閉じこめられた空気を外部に流出する通気部と、前記シリンダー内に設け前記ピストンの往復動により開閉し前記シリンダー内に空気を流入させる弁とを備え、前記車輪の回転が一定速度を超えると、車輪に設置された前記速度検知機構のピストンの自重によるシリンダー内への戻りが遅れ、前記ピストンの戻り遅れを検知した前記制動機構が前記車輪を制動することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記速度検知機構の前記通気部には流量調整器を設けて、前記シリンダーと前記ピストン間で形成される空間部に閉じこめられた空気の流出量を調整して決定されるピストン位置を検知し、前記一定速度の調整を行うことを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明は、前記シリンダー内に設けた前記弁は前記ピストンの往復動による前記空間部の負圧あるいは加圧により開閉することを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明は、前記制動機構は車輪を支持する本体に取付けられ、前記速度検知機構のピストンの位置を検知し、機械的な作動によりタイヤ部、リム部を押圧またはバンドブレーキ等を用いて、前記車輪を制動することを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明は、前記速度検知機構のピストン軸を前記車輪の半径軸に対して−９０度から＋９０度の範囲で、望ましくは−６０度から＋６０度の範囲で前記車輪に設置することを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明は、前記速度検知機構を特定の車輪に設置し、前記制動機構を各車輪の近傍の車椅子本体に設置し、前記制動機構を連結器で連結し、前記制動機構を同期して作動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項1に記載の発明に係る自動ブレーキ装置は、電気を使用しないで作動する速度検知機構と制動機構とで構成しているので、電気的調整が不要であるため車椅子買い物用の手押し車、シルバーカー、乳母車、自転車等に容易に装着することができる。また、バッテリーや充電装置等が不要であるので、自動ブレーキ装置全体を簡易な構造で信頼性が高く廉価なものとすることができる。
【００１２】
さらに、車椅子等への自動ブレーキ装置の設置は、車を動かす人に安心感を与えることができ、充電等を必要としないので取扱いも容易である。また小型で軽いため車椅子等の車を動かす人に与える負担がなく、美観にも優れており、車椅子等を自動車のトランクに入れ持ち運ぶことも容易である。
【００１３】
また長期間放置された車椅子をそのまま利用しても、バッテリー等が必要ないので確実に作動する。さらに、他の人が就寝中にも利用するので、通常走行時は騒音を出さない機構である事が求められているが、本発明の装置は非常に静かである。
【００１４】
また車椅子１等における車輪の左右の制動機構を同期して作動させることで、左右の車輪を同時に制動することができる。従って車椅子等を迅速かつ安全に停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２を参照して本発明を説明する。本発明は車椅子1等が一定速度を超えると作動する速度検知機構１０と、車椅子本体２に取付けられ、前記速度検知機構１０に連動して、前記車輪３を制動する制動機構２０とで構成される自動ブレーキ装置である。
【００１６】
前記速度検知機構１０はシリンダー１１と、当該シリンダー１１の内部を往復動するピストン１４と、前記シリンダー１１内に前記ピストン１４との間で形成される空間部に閉じこめられた空気を、外部に流出する通気路１５に設けられた流量調整器１７と、前記シリンダー１１内に設け前記速度検知機構１０のピストン１４の往復動により開閉し、前記シリンダー１１内に空気を流入させる弁１２とを備える。
【００１７】
前記車椅子１が一定速度を超えた場合、車輪３の回転が速くなり、これに伴って前記速度検知機構１０が前記制動機構２０の設置位置に到達する時間が早くなるため、前記制動機構２０の設置位置における前記ピストン１４の、自重による前記シリンダー１１内への戻りが遅れることになる。
【００１８】
そのため、この時のピストン１４の高さは、車椅子１が正常な速度で運行している時に比べ高い位置を維持されることになる。この突出した前記ピストン１４の先端位置を、機械的に検出して前記制動機構２０を作動させ前記車輪３に制動を与えることで、車椅子１の速度を一定速度以下に制御することを特徴とする。
【実施例１】
【００１９】
本発明に係る自動ブレーキ装置について車椅子を例に取り説明する。車椅子に自動ブレーキを設置した側面図を図1に示す。この自動ブレーキ装置は、車椅子1の車輪３に取付けられる速度検知機構１０と、車椅子本体２に取付けられる制動機構２０とで構成される。車椅子1の速度が速くなると車輪３の回転も速くなり、一定速度を越えると速度検知機構１０が速度を検知し、制動機構２０に伝達することで、制動機構２０が作動し、車椅子1を安全に停止することになる。なお、本実施形態における速度検知機構１０は、車輪３に等間隔で二つ設けているが、その数は限定されない。
【００２０】
図２に自動ブレーキ装置の構成を示す。速度検知機構１０は、シリンダー１１とピストン１４を備えている。シリンダー１１は、車輪３のスポーク３ｂに固定した固定板１９に取付けられるもので、シリンダー１１の後端部に流量調整器１7を介して大気と連通する通気路１５を有すると共に、ピストン１４は貫通路１６を備え、貫通路１６の出口、すなわちピストン１４の後壁開口部１４ｂに開閉が自由な弁１２とピストン１４の前端部に押圧部１４ａを有する。この弁１２は、柔軟性のあるゴム、プラスチック等から構成されており、止めピン１３によってピストン１４の中央で固定されている。
【００２１】
ピストン１４は、自重と遠心力によってシリンダー１１内を往復動する。なお、ピストン１４の移動は、シリンダー１１の長孔１１ａに挿入した止め具１８によって規制されている。また、流量調整器１７は、二重円筒構造で構成されており、内部の円筒を回転させることにより通気路１５の流路面積を変化させることで流量を調整している。
【００２２】
制動機構２０は、車椅子本体２に固定した支持板３３に取付けられており、回動体２１とブレーキ片２４を備える。回動体２１は、略への字状で、屈曲部に設けた軸ピン２３を支点として回動自在に設けられている。なお軸ピン２３は支持板３３に固定されている。回動体２１の中央部にピストン１４の押圧部１４ａと接触し圧力を受ける受バネ材２２を有する。
【００２３】
この自動ブレーキ装置の作用について図２および図３を用いて以下説明する。図３は速度検知機構１０のピストン１４軸を車輪３の半径軸に沿って設置した場合を示す。当該自動ブレーキ装置を装着した車椅子1を、通常の速度で走行させている状態では、ビストン１4がシリンダー１１内を所定距離範囲内で往復運動をする。
【００２４】
速度検知機構１０が車輪３の最下部に位置したときは、ビストン14の自重等によりビストン14がシリンダー１１から出ることになり、シリンダー１１からビストン14は外部に最も突出した状況になる(図5(a)参照)。この状態は、車輪３が回転して、速度検知機構１０が車輪３の最前部に達するまで継続されるため、ピストン１４はシリンダー１１から最も突出した下降限位置を維持することになる((b)参照)。
【００２５】
その後、速度検知機構１０が車輪３の上部に達する過程では、ピストン１４の自重等によりシリンダー１１内に挿入されるが、ピストン１４に押されてシリンダー１１内のピストン１４との間にできる空間部の圧が上昇し、この内圧により弁１２は閉じ、空間部の空気は通気路１５を通り、流量調整器１７で空気量が制御され排出される。
【００２６】
そのためピストン１４のシリンダー１１内へ入る速度は制御され、シリンダー１１に入るピストン１４の速度が決まる。速度検知機構１０が車輪３の上部に達した段階では、ピストン１４は、ある程度シリンダー１１内に挿入された状態になる((c)参照)。
【００２７】
その後はピストン１４の自重によるシリンダー内へピストン１４が入る速度は緩やかで、速度検知機構１０が車輪３の最後部に達するまでこの状態は継続される((d)参照)。その後は、ピストン１４の自重等によりピストン１４がシリンダー１１から出る動きに変わる。
【００２８】
ピストン１４をシリンダー１１内で自由に動かすため、シリンダー１１とピストン１４間の長孔１１ｂには隙間があり、ピストン１４がシリンダー１１から出る時はピストン１４とシリンダー１１との間の空間部が負圧となり、大気が前記長孔１１ｂの隙間を通りシリンダー１１内には入リ、弁１２を開き負圧である空間部に流れ込むことで、速やかにピストン１４は自重等によりシリンダー１１から出ることになる。そのため前記速度検知機構１０が車輪３の最下部に達したときは、再びピストン１４は下降限界位置まで下降していることになる((a)参照)。
【００２９】
ピストン１４の押圧部１４ａが回動体２１に固定された受バネ材２２を押圧すると、前記回動体２１は、その軸ピン２３を支点として受バネ材２２の弾力に抗して回動する。この回動により、ブレーキ片２４が車輪３のタイヤ部３ａに当接し、車輪３が制動され車椅子1は安全に停止する。
【００３０】
図３の(b)、(c)から(d)間では車椅子1の移動速度が増加するに従い、ピストン１４がシリンダー１１に入る割合が大きくなるため、この間では、それぞれの位置で車椅子１の速度に見合ったピストン１４のシリンダー１１から出る高さが決まり、この高さを検知し、制動機構２０に伝えることで車椅子１の速度を制御することができる。
【００３１】
ブレーキ片２４が車輪３のタイヤ部３ａに当接したときの力は、受バネ材２２の弾力を選定することで実施できる。本実施形態の制動機構２０は車椅子1等が前進する場合、および後進する場合にも有効に車椅子１を制動させることができ、さらに停止した車椅子１の車輪３を少し逆転させることで、車輪３のタイヤ部３ａに当接したブレーキ片２４にはずれ、車椅子１の制動を容易に解除することができる特徴がある。
【００３２】
図４は速度検知機構１０を単独に用いて、図中に示すようにピストン１４の中心軸を重心軸と会わせピストン１４がシリンダー１１に入る時の時間とピストン１４の高さｈの関係を示す。同時に、シリンダー１１から排出する空気量を流量調整器１７で制御した時の影響についても示す。なお、図４はピストン１４がシリンダー１１から最も外部へ出た位置から開始した状態を示している。流量調整器１７が全閉の場合、すなわちシリンダー１１からの空気流出が無い場合は、ピストン１４のシリンダー１１へ入ることは無くピストン１４の高さｈには変化が無い。
【００３３】
その後、流量調整器１７の開度を１/４、１/２と流路面積を広げると、空気の流出量が増加しピストン１４がシリンダー１１に入る速度が増大する。流量調整器１７を全開すると最も速い速度でピストン１４はシリンダー１１内に入ることになる。
【００３４】
図５に車椅子1の各速度におけるピストン１４の高さと速度検知機構１０の車輪３上における設置位置との関係を示す。なお、制動機構２０は車輪３の最上部（ｃ点）で、制動機構２０は速度検知機構１０のピストン１４の高さｈが３ｃｍ以上で作動する場合を示している。
【００３５】
ａ点ではピストン１４の自重によりピストン１４がシリンダー１１から最も出た状態になり、この状態はｂ点まで維持される。ｂ点からはピストン１４の自重と遠心力の関係から徐々にピストン１４がシリンダー１１内に入りｃ点ではシリンダー１１からピストン１４の先端の一部が出た状態になる。ピストン１４がシリンダー１１に入る動きはｄ点付近まで継続し、その後はピストン１４の自重によりピストン１４とシリンダー１１との間の空間部が負圧になり、ピストン１４の後壁開口部１４ｂに取付けられた弁１２が開き、急速にピストン１４がシリンダー１１から出ることになる。
【００３６】
図６は車輪３における速度検知機構１０の取付け方を示す。速度検知機構１０はピストン１４の自重によるシリンダー１１からの出入りにより正常に起動する機構であり、本発明はピストンが車椅子の運用速度に見合って、シリンダー11内に入る時のピストンの高さが車輪３の位置により変わることに着目したものである。
【００３７】
そこで、図６の(a)で示す車輪３の車軸３ｃから車輪３の外周までの最短距離を示す半径軸に対して、車輪３上でピストン１４の自重によりシリンダー11内に入る領域は、ピストン１４の軸が−９０度から＋９０度の範囲であり、この範囲で車輪３上に設置することになるが、望ましくは−６０度から＋６０度の範囲である。図６の(b)には半径軸に対して＋側になるように速度検知機構１０のピストン１４軸を設置した場合を示したが、この場合は、車椅子１が前進する時と後進する時で、ピストンが自重によりシリンダー11内に入る位置が異なる。例えば車輪３径が６８０ｍｍの車椅子１の車輪３に、ピストン１４軸が半径軸に対して＋30度の角度になるように速度検知機構１０を取付けた場合で、車椅子１が前進する場合において車椅子１を４ｋｍ/時間で制動させるように設定すると、後進した場合は２km／時間で車椅子１を制動させることができる。すなわち車椅子1が前進する場合に設定された制動速度に比べ、遅い速度で速度検知機構１０が検知し車椅子１が制動されるため、より安全に作動することになる。
【００３８】
また、本実施形態における制動機構２０は、そのブレーキ片２４を車輪３のタイヤ部３ａに直接当接させて制動するようにしているが、本発明の制動機構２０はこれに限定されず、いわゆるリムでの制動あるいはバンド式ブレーキを用いることもできる。
【実施例２】
【００３９】
図7に車椅子1の車輪３の軸付近に設置した場合の他の実施例を示す。特に自転車など設定される制動速度が速く車輪３の径が大きい場合は、遠心力の影響を受けピストン１４の自重による動きが制約されるが、本実施例は速度検知機構１０を車輪３の中心部に取付けることで遠心力の影響を極力抑えることができる特徴がある。
【００４０】
図7は車輪３の車軸３ｃにバンドブレーキ３０が取付けられ、バンドブレーキ３０の上に固定板１９を設け速度検知機構１０を設置した場合を示している。図７では速度検知機構１０が２台それぞれ逆に設置した例を示しているが、これは検知時間を短くするため、すなわち車輪３が半周回転する過程で異常速度を検知する方法であり、速度検知機構１０の設置台数は限定されない。
【００４１】
速度検知機構１０の作動構造は実施例1と同様で、車輪３の最上部で制動機構２０を作動する方式を取っている。速度検知機構１０のピストン１４の押圧部１４ａが第一回転体３１の受け部３１ａを押圧すると、当該第一回転体３１は、バネ３２ａの弾力に抗して押圧された方向に移動すると同時に、第一軸ピン３４を支点として後部が上昇する方向に、バネ３２ｂの弾力に抗して回転する。
【００４２】
この移動により、第二回転体３５は第二軸ピン３６を支点にして回転し、受けピン３７から離脱する。離脱すると第三回転体がバネ３２ｃに引かれ、第三軸ピン３９を支点にして回転し、これに伴ってバンドブレーキ３０のブレーキ引部４０が引かれ、車輪３が制動され安全に停止する。
【００４３】
車椅子1が停止した後、制動状態を解除するには、第三回転体の解除レバー４１をバネ３２ｃの弾力に抗して押し下げ、バンドブレーキ３０のブレーキ引部４０を緩め、受けピン３７が第二回転体３５に係合させることで元の状態に復帰する。
【００４４】
図８は実施例２で示した速度検知機構１０と実施例１で示した制動機構２０を組み合わせた構成を示す。それぞれの働きは実施例で説明した作動が実施され、この場合の制動機構２０におけるブレーキ片２４は、ブレードラム４２に当接し、車輪３が制動され車椅子１は安全に停止させることになる。
【００４５】
なお、速度検知機構１０を車椅子１の一方の車輪３に設置し、制動機構２０のみを車椅子本体２の左右両側に取付け、左右の回動体２１同士を連結器で連結し、左右の制動機構２０を同期して作動させることもできる。この場合、一つの速度検知機構１０で、車椅子1の左右に設けた二つの制動機構２０を作動させることができるので、左右の車輪３を同時に制動することにより、車椅子1を、さらに安全かつ迅速に停止させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る自動ブレーキ装置は、車椅子1の他に、乳母車、子供用三輪車、歩行補助具、自転車、手押し車、老人歩行補助者(シルバーカー)等にも装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る自動ブレーキ装置を取付けた車椅子を示す側面図である。
【図２】本発明の実施例１に示すブレーキ片がタイヤ部に当接する前の状態の自動ブレーキ装置の構成図である。
【図３】本発明の自動ブレーキ装置の速度検知機構の作用を示す側面図である。
【図４】本発明の自動ブレーキ装置の速度検知機構のピストンがシリンダーへ入る時の時間とピストン高さの関係を示す特性図である。
【図５】本発明の自動ブレーキ装置の車椅子の各速度における速度検知機構の車輪３の位置とピストン高さとの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の自動ブレーキ装置の速度検知機構の取付け方を示す側面図である。
【図７】本発明の実施例２に示す自動ブレーキ装置の側面図である。
【図８】本発明の実施例２で示した速度検知機構と実施例１で示した制動機構を組みわせた構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１        車椅子
２        車椅子本体
３        車輪
３ａ      タイヤ部
３ｂ      スポーク
３ｃ      車軸
１０      速度検知機構
１１      シリンダー
１１ｂ    長孔
１２      弁
１３      止めピン
１４      ピストン
１４ａ    押圧部
１４ｂ    後壁開口部
１５      通気路
１６      貫通路
１７      流量調整器
１８      止め具
１９      固定板
２０      制動機構
２１      回動体
２２      受バネ材
２３      軸ピン
２４      ブレーキ片
３０      バンドブレーキ
３１      第一回転体
３１ａ    受け部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ      バネ
３３      支持板
３４      第一軸ピン
３５      第二回転体
３６      第二軸ピン
３７      受けピン
３８      第三回転体
３９      第三軸ピン
４０      ブレーキ引部
４１      解除レバー
４２      ブレーキドラム
【図１】
2005098478.tif 000003
【図２】
2005098478.tif 000004
【図３】
2005098478.tif 000005
【図４】
2005098478.tif 000006
【図５】
2005098478.tif 000007
【図６】
2005098478.tif 000008
【図７】
2005098478.tif 000009
【図８】
2005098478.tif 000010