【手続補正書】
【提出日】平成19年3月2日(2007.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  階段を昇降する車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動歯車が被駆動歯車に回転を伝えて平坦走行し、車輪が階段の蹴込みにあたって被駆動歯車の回転が停止したとき、駆動歯車が被駆動歯車の廻りを公転し階段を昇段する車において、
車体を支持する車軸を車輪回転軸に接続するのではなく、駆動歯車と車輪回転軸を取り付ける盤の階段昇段時に車輪回転軸を中心回転して下から上へ移動する最も低い位置の車輪外周内側の回転可能な接続軸に接続し、
上記盤の車輪回転軸を中心に回転して上から下へ移動する側の車輪外周近傍の回転可能な接続軸に、円形或いは渦巻き形状の補助車輪或いはアームなどの回転体を取り付け、階段昇段時に上記回転体を車輪回転軸を中心に下降方向に回転せしめて車輪を押し上げ、車輪回転軸が上段のステップ角部を中心に公転して上段に乗り上げ平坦走行の初期状態に戻る作業を駆動歯車の上下に往復する振り子運動に連動させる機構を特徴とする階段を昇段する車。
【請求項２】
原動機で駆動する駆動歯車を中間にして、前後に車輪の回転軸を共有する被駆動歯車を噛み合わせた階段を昇降する車で、前方の車輪が蹴込みに当たると、駆動歯車は回転を停止した前方の車輪の回転軸を共有する被駆動歯車の周りを下にもぐり込む方向の公転をして、前方の車輪を押し上げながら後方の車輪の回転軸を共有する被駆動歯車の周りを上に昇る方向の公転をすることを特徴とする階段を昇降する車と、
上記駆動歯車に後続する被駆動歯車に、さらに被駆動歯車が後続する駆動歯車を噛み合わせて直列に連鎖し、中間の駆動歯車を関節として連結すると、後行の駆動歯車は先行の駆動歯車が乗り上げた後行の駆動歯車前方の被駆動歯車の下にもぐり、前方の被駆動歯車を押し上げ同時に、後行の駆動歯車後方の被駆動歯車の上を昇るようになる、
平坦走行の動作と階段昇降の動作を切り替える操作を作用させることなく交互に繰り返して階段を昇降する車。
【請求項３】
車軸に原動機で駆動する太陽歯車が取り付き、太陽歯車の外側にかみ合う複数の遊星歯車が内外両面に刃の付いた環状の歯車の内側にかみ合う遊星歯車機構の外側で、上記環状の歯車の外側にかみ合い上記環状の歯車の周囲を回転しながら公転する複数の歯車のそれぞれに車輪が取り付く構造の階段を昇降する車で、
太陽歯車の周囲の複数の遊星歯車と上記環状の歯車の周囲の複数の歯車が、太陽歯車を中心に放射状に配置され、同一の盤に取り付けられる構造の階段を昇降する車で、
平坦走行時に遊星歯車の公転が停止し内歯車が回転するスター型遊星歯車機構で、階段昇降時に、内歯車の回転が停止し遊星歯車が公転するプラネタリ型遊星歯車機構で動作し、遊星歯車機構の変化で、環状の歯車の周囲の複数の車輪が回転するだけの平坦走行の動作から盤全体が回転する階段昇降の動作に切り替えられ、平坦走行の動作と階段昇降の動作を切り替える操作を作用させることなく交互に繰り返して階段を昇降する車。
【請求項４】
多角形の内歯車の辺上を、駆動歯車が移動し、内歯車の頂点の位置に駆動歯車があるとき、多角形の車輪全体を回転せしめて階段のステップ角部から次の角部に橋渡されたて階段を昇降する車と、
２つの上記多角形の車輪が半分ずつ２重に重なり合い２本掛けの駆動歯車が同時に２つの上記多角形の車輪の内歯車上を移動し、２本掛けの駆動歯車が一方の上記多角形の車輪の頂点に位置するとき、他方の上記多角形の車輪の辺の中点を通過するようにして、重なり合って二重となった辺のいずれかの1辺が階段のステップ角部間から次のステップ角部間に橋渡しされるようにする階段を昇降する車で、
昇段降段に先立ち前方にスロープを用意し昇段降段完了後これを片付けながら階段を昇降し、平坦走行の動作と階段昇降の動作を切り替える操作を作用させることなく交互に繰り返して階段を昇降する車。
【請求項５】
階段のステップ角部から次の角部に橋渡しされる２つの平行する棒材があって、それぞれの棒材の長手方向に施された長穴内を自転しながら移動する駆動歯車が両端に取りつく盤の中央に車軸を取り付けた回転アーム型階段昇降装置において、
２つの駆動歯車のいずれもが長穴端部にないとき、２つの駆動歯車が取りつく盤の下位の駆動歯車は２つの平行する棒材の下位の棒材の長穴の下辺上を前進し、上位の駆動歯車は上位の棒材の長穴の上辺を下から支持して前方送り出し、
２つの駆動歯車のいずれかが長穴端部にあるとき、２つの駆動歯車が取りつく盤が回転して、上位と下位の駆動歯車が入れ替わり、同時に２つの平行する棒材も上位と下位が入れ替わって、交代した棒材が前方のステップ角部から次の角部に橋渡しされ移動できるようにする回転アーム型階段昇降装置
【請求項６】
車輪の外周に複数個の鋸歯形状の突起爪が配置される車輪で、上記車輪が階段の蹴込みに当接したとき或いは地面に接地したとき、爪の底面に半径方向の力が作用すると、上記突起爪は車輪内に収納され上記車輪の回転が持続されるようにし、上記車輪が階段のステップ角部に乗るとき爪の引掛り面に接線方向の力が作用すると、上記突起爪は車輪外に突き出されたまま階段のステップ角部に係合し、滑ることなく階段を昇降する車の車輪
【請求項７】
頂点に車体に接続する回転可能な接続軸を有し、左右対称のほぼ３角形の形状の回転体で、上記回転体が鉛直に吊り下げられたとき、平地走行時にタイヤ外周と接触しない非接触部分が上記３角形の底辺部分の中央にあって、上記非接触部分の両側に車体傾斜時に車輪に接触する接触部を有し、車輪の回転に巻き込まれる上記接触部の外側には更に車輪の回転に巻き込まれたときタイヤ外周と接触して回転を止める突起を有し、
車体の傾斜時に鉛直が保たれることで車輪に接触するようにして車輪の回転とともに回転する回転体で、車輪に接触した上記接触部が上記回転可能な接続軸を中心に回転しながら車輪に食い込み、更に上記接触部の外側の突起が車輪を押さえて、階段を昇降する車の落下を阻止するブレーキ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
車が階段を昇降するには、平坦な地面と異なり、階段の形状、蹴上げ、踏面、等の寸法を測定しそれに対応する動きが求められるため、従来多種多様のセンサーを駆使し、複雑で高価な制御装置を多用してきた。本発明の階段昇降車はモード変換やクラッチ等の切り換え操作を駆使せず、上述のセンサーや制御装置を全く必要としないことを特徴とするものである。
【０００２】
すなわち、平坦走行時には原動機付きで駆動側の歯車が車輪の被駆動側の歯車を回転させるが、車輪が階段の蹴込みにあたって車輪の回転が停止し、被駆動側の歯車の回転が停止すると、駆動側の歯車が被駆動側の歯車の廻りを公転する（或いは被駆動側の歯車の回転速度が遅くなった分だけ駆動側の歯車が被駆動側の歯車の廻りを公転する）。本発明の階段昇降車はこの駆動側の歯車（以下ピニオンという）の公転を階段昇降車の昇降動作に利用するもので、この二つの動きのどちらかが停止することで他方の動きを発生せしめ、クラッチ等の切替装置を使わず平坦走行と昇降動作の２つのモード変換を交互に繰り返させるものである。
【０００３】
車輪の回転と停止した車輪の廻りの公転とを繰り返す本発明の階段昇降車は、（車軸に取り付いた駆動側のピニオンが被駆動側の車輪外周外側を移動するもの）複数の車輪が絡み合うものと、１つの車輪内部で（被駆動側の）車輪外周内側を車軸に取り付いた（駆動側の）ピニオンが移動するものとがあり、前者には車輪を鎖状に連ねるものと車輪を放射状に配置するものとがある。後者には車輪の形状が円形から三角形などの多角形が考えられる。ここで車の昇段時と降段時とのそれぞれにおいて（平地走行時に昇段方向あるいは降段方向の）車輪の回転方向と（階段昇降時に車輪の回転が停止したときの）ピニオンあるいは車輪の公転方向がともに昇段方向あるいは降段方向に合致しておれば車は階段を昇降することになる。
【０００４】
本発明の階段昇降車は車輪の回転の停止によりピニオンの公転を誘発させることが絶対条件で、そのためには車輪とノンスリップとの間でスリップしないことが不可避でタイヤには色々の工夫が施される。
【０００５】
また昇段時にピニオンの公転が継続せず車輪後部がノンスリップから離れて持ち上げられ公転が終了し車輪が回転し始め平坦走行に復帰させるためには補助車輪などの介助が必要になる. この補助車輪の介助は同時に車軸の（ピニオンの中心の）軌跡を上にあるいは下に凹の円の一部をより直線に近くする効果がある。この車輪後部を押し上げる補助車輪の動きはピニオンの公転に連動して車輪の下に潜り込み踏面上を滑走するもので、より車輪後部を押し上げるためと昇段前に補助車輪が蹴込みにあたってピニオンの公転を阻止しないように渦巻き補助車輪などが考案される。
【０００６】
人や荷物を安全かつスムーズに上階にあげたり下階に下ろしたりするためには椅子や荷台の水平を維持し車が下の段に落ちないように車輪の降段方向の回転を阻止しなければならない。本発明は椅子や荷台を吊り下げる吊り材が車体が傾いたときも鉛直を保つことを利用して椅子や荷台を水平に保つ。また車体が傾いたとき車輪の降段方向の回転阻止はラチェット爪を吊り下げることで解決される。
【０００７】
（以下本発明の実施例を詳述し図面について説明する。）まず平坦走行する本発明の階段を昇降する車輪が蹴込みに当たるとクラッチなどの切り替え操作なしに平地走行から階段の昇段に移るかについて説明する。電動機等によって回転される駆動側の歯車（以下モーター歯車という）が被駆動側の歯車（以下車輪という）を回転させる方式として、歯車を噛み合わせて回転を伝えるものと、チェインを介在させて回転を伝えるものとがあり、被駆動側の回転を止めると駆動側の歯車は被駆動側の歯車のまわりを公転し、被駆動側の回転が止まることにより被駆動側の回転から駆動側の公転に切り替わる現象が認められる。本発明は被駆動側の回転による走行と駆動側の公転による昇降をクラッチ操作に頼らず自動的に切り替え、交互に繰り返して階段を昇降する車である。ピニオンと車輪の関係（請求項３）を簡単に説明する。
【０００８】
図１ (a),(b),(c)それぞれは車輪円周の内歯車９を、（回転中心軸が）車輪中心４に位置する外歯車を６、（回転中心軸が）車輪中心４に位置するチェイン歯車６を、車輪円周（内）に位置するピニオン３が車輪に回転を与えて平坦走行するもので、車輪１１が蹴込みに当たり回転が止まると、回転が停止した内歯車９（図１(a)の場合）、外歯車６（図１(b) の場合）、あるいはチェイン歯車６（図１(c) の場合）のまわりをピニオン３が公転する。 図１( a )( b ) ( c )はともに、ピニオンが平坦走行の初期状態から昇段へ移行した状態をしめすものである。以下、図中→印は階段上昇時の歯車の回転方向、⇒印は歯車の公転方向を示す。
【０００９】
図２は請求項３の車輪を説明するもので、図２(a),(b),(c),(d)はそれぞれ、内側をチェイン１０(或いはＶベルト或いは内歯車或いはラック)を貼り付けた円形、正方形、正三角形、菱形の車輪を示し、内部のチェイン歯車のピニオン３は車体を支持する車軸歯車である。図２(a)では内部のチェイン歯車３は円形車輪９に回転を与えるが、車輪の停止に伴いその外周内側をチェイン歯車が移動する。図２(b),(c),(d)では内部のチェイン歯車はそれぞれの辺上を移動するが、その頂点の内側を通過する時その頂点を中心に車輪全体を回転させる。
【００１０】
図２(d)は変形できる菱形車輪で図２(e)に示すように２枚の辺の部分が一直線になれるように設計され、環状の板バネの内側にチェイン１０を貼り付けたもので、頂点まわりはヒンジで連結され変形できる菱形の車輪が形成される。図２(e)に示すように一直線になった２辺に２個の歯車が乗ると、これに椅子を取り付けて椅子の姿勢制御が可能になる。
【００１１】
図３は車体重量を車軸４ではなく車軸を中心に円運動するヒンジ１３に負荷することにより、昇段後容易に、車体を持ち上げ平坦走行の初期状態に戻す階段を昇降する車（請求項１）を説明するもので、本案の階段昇降車の昇段と平坦走行の初期状態への復帰の過程を説明するものである。
【００１２】
図３（ａ）は、平坦走行の初期状態で、車輪８が回転する。図３（ｂ）は、昇段中の状態図で、車輪８が蹴込み２７に当たると、車輪８の回転が停止し、歯車２が停止した歯車５に沿って昇る動きをし、それに伴い車体１２を支持するヒンジ１３も上昇する。図３（ｃ）は、昇段直前の状態図で、補助車輪９で車輪８を底から押し上げる。図３（d）は昇段直後の状態図で、歯車５が階段のノンスリップ部分２９を中心に公転し、車輪８が上段に引き上げられて平坦走行の初期状態へ復帰する。
【００１３】
図４は請求項２の階段昇降車を説明するもので、前後の車輪歯車４，１９の中間にモーター歯車３を噛み合わせた階段昇降車である。前輪１７が蹴込み２９に当たると、モーター歯車３は前輪歯車４の下にもぐり込み、前輪１７を押し上げ、同時に後輪歯車１９の上を昇る動きをする。
【００１４】
モーター歯車３を中間の関節とする３個の歯車を一要素として連結すると、先行の関節３からみての後輪２０は後行の関節２４からみて前輪で、後行のモーター歯車２４は先行のモーター歯車３が乗り上げた前輪歯車１９の下にもぐり押し上げ同時に後輪歯車２２の上を昇る。このようにモーター歯車を中間の関節とする３個の歯車を一要素として鎖状に連ねて階段を昇降する。
【００１５】
図４（ａ）は、昇段開始時の状態図、図４（ｂ）は、先行のモーター歯車が前輪の下にもぐり後輪の上を昇る状態図、図４（ｃ）は、上段走行直前で、後行の関節歯車が前輪の下にもぐり後輪の上を昇る状態図である。１は車体、２は車軸、２５は３と４を連結するピンリンクプレート、２６は歯車３と１９と２４が取り付くピンリンクプレート、２７は歯車２２と２４を連結するピンリンクプレート、２８は一定の長さ以上縮まないスプリングである。
【００１６】
後行のモーター歯車２４は先行のモーター歯車３が乗り上げた車軸歯車１９の下にもぐり押し上げ同時に後輪歯車２２の上を昇り大きな揚程を得られることになる。昇段中モーター歯車を含めて各関節のモーター歯車は停止することなく、車輪歯車を回転させたり停止した車輪歯車の廻りを公転したりする。各関節には公転の行き過ぎによる裏返り(前輪が後輪の後ろに放り出される現象)を防止するためストッパーとスプリングが施される。
【００１７】
図５は前後輪の車輪歯車の中間にピニオンを噛み合わせた階段昇降車で、最後尾に補助車輪を取り付けたものである。図５は図１ (b）に示す外歯車の駆動方式を採用したもので、モーター歯車３の回転は中間のピニオン６aに伝わり、中間のピニオンの回転は前後輪の車輪歯車６に伝わり、後輪の回転は歯車６ｂを介して補助車輪９に伝わる。中間の関節のピニオンは後輪の周りを公転し、モーター歯車３は中間のピニオン６aの周りを公転する。
【００１８】
図５(a)は昇段開始時をしめすもので、前輪が蹴込みに当たって回転が止まり中央のピニオンは前輪の歯車の下に潜り込む。図５（ｂ）は昇段中の動きをしめすもので、後輪が蹴込みに当たって回転が止まり中央のピニオンは後方の歯車の上に乗り上げる。図５（ｃ）は昇段したあと平坦走行に復帰する動きをしめすもので、中央のピニオンの回転が止まり、動力で駆動する歯車（３）が車軸(２)のまわりを公転する。この公転方向は図５（a）で観測される公転方向とは逆方向で、この二つの公転が繰り返されることで階段の昇降が可能となる。
【００１９】
図６、図７、図８は被駆動側の歯車の回転が停止すると、駆動側の歯車が被駆動側の歯車の廻りを公転する階段昇降車で、モーター歯車の周りにそれと咬みあう複数個の歯車を放射状に配置し正三角形の盤に取り付けた階段昇降車で、図６、図７、図８のそれぞれにおいて（ａ）は昇段開始時の状態図、（ｂ）は昇段直前の状態図、（ｃ）は上段走行の状態図をしめす。
【００２０】
図６は後述の図７( a )でモーター歯車３の廻りに放射状に配置した歯車５に取り付いた車輪７を取り外したもので、図６において車輪８の前進が阻まれることで車軸歯車３が車輪歯車６との中間に介在する歯車５の廻りを公転する。
【００２１】
図７( a )はモーター歯車３の周りに複数個の車輪歯車５が外側につけられ、複数個の歯車につけられた階段昇降車で、車輪７には複数個の歯車５の回転は伝わらない。図７ ( a )ではモーター歯車３の周りの複数個の歯車５と同軸の車輪７の前進が阻まれることで接地輪８が停止する。
【００２２】
図７(ｂ)は、太陽歯車を車輪回転軸４に取り付け、遊星歯車を盤１３ｂに固定するもので、図７( a )において車輪歯車５を太陽歯車と遊星歯車とを内蔵したリングギアにしたものである。遊星歯車は自転のみで公転せず、車軸歯車３と同方向の回転を太陽歯車４の回転に伝える役目を果たすだけのもので、後述の遊星歯車機構ではない。太陽歯車４の回転はそのまま車輪の回転であり、平坦走行する。車輪が蹴込みに当たると、車輪の回転がとまりリングギアの周りを車軸歯車３が転がり登るようになる。
【００２３】
リングギアの周りを車軸歯車３が公転するとき、リングギアは回転し、停止した太陽歯車のまわりを遊星歯車が公転し、スター型から太陽歯車が固定され内歯車に回転が与えられるソーラ型の遊星歯車機構に移行する。遊星歯車は太陽歯車の周りを移動し盤１３を車輪４中心に公転させようとするので、盤の末端に取り付く接地輪８が遊星歯車の公転を阻止すると、リングギアは回転しない。
【００２４】
走行動作は車輪の回転であり、昇降動作は盤１３aの公転である。車輪の回転と連結板１３aの公転は互いに他方が停止すれば一方が開始し自動的に切り替わる。モーターの回転を継続したままで車輪の回転と連結板の公転を交互に繰り返せば、走行動作と上昇動作とが繰り返される。
【００２５】
昇降動作において、正三角形の盤の中心に位置してモーターの回転により回転する太陽車軸を中心にして車輪と盤が回転することは、見方を変えれば、停止した接地輪を中心に太陽車軸が公転することでもある。図６、図７、図８のそれぞれの階段昇降車は昇段時と降段時において、車輪の昇段或いは降段の回転方向と正三角形の盤の昇段或いは降段の公転方向とが合致している。
【００２６】
図８は、車軸歯車部分に遊星歯車１３と太陽歯車３を内蔵する内歯車４を組み込んだ請求項３の車輪の側面図で図８（ａ）は構造図、図８（ｂ）は階段上昇開始時の状態図、図８（ｃ）は部品配置図である。
【００２７】
図８（ａ）は車輪の構造を表面から見た正面図、図８（ｂ）は車輪の構造の裏面図である。図８（ａ）（ｂ）に於いて点線で書いた車輪と歯車は実線で書いた車輪７と歯車６反対側の面にあることを示す。
【００２８】
各車輪７は車軸歯車４に噛合う歯車６に取り付き、図８は全部で車輪が６個の場合で、３個の車輪が車軸２から放射状に配置され、図８（ａ）において実線で書いた表面の盤４６に取り付けられる。残り３個の車輪は図８（ａ）において点線で書いた裏面の盤４７に取り付けられ、盤４７に遊星歯車１３を取り付ける。
【００２９】
裏面の盤４７の公転の停止時、太陽歯車３の回転は遊星歯車１３を介して内歯車１０および車軸歯車４に伝達され、これに噛合う車輪歯車６が回転する。ここで内歯車１０および車軸歯車４は図８（ｃ）に示すように内側が内歯車１０であり、外側が車軸歯車４である内外両面に刃の付いた環状の歯車（内歯車を持つリング外歯車）である。
【００３０】
図８（ｂ）に示すように点線で書いた裏面の盤４６に取り付く車輪７が蹴込みに当たって回転が停止すると、内歯車１０および車軸歯車４の回転が停止し、実線で書いた表面の盤４７に取り付く遊星歯車１３は、太陽歯車３の回転により自転しながら内歯車１０に沿って公転し、盤４７の公転が起こる。盤４７に取り付く裏面の各車輪歯車６は車軸歯車４に沿って回転しながら公転する。
【００３１】
図８に於いて説明したように平坦走行の動作は遊星歯車１３の公転が停止し内歯車１０が回転するスター型遊星歯車機構で、階段昇降の動作は、内歯車１０の回転が停止し遊星歯車１３が公転するプラネタリ型遊星歯車機構であり、遊星歯車機構の変化で自動的に平坦走行の動作から階段昇降の動作に切り替えられる。以下の図９において遊星歯車機構の変化の説明を補足する。
【００３２】
図９（ａ）（ｂ）は２個の車輪６a，６ｂからなる階段昇降車で、２個の車輪の中間に車軸歯車を配置し、車軸歯車は太陽歯車４と内歯車１６と遊星歯車１５で構成される。後輪６ｂはピンリンクプレートで１２車軸１に連結され、車軸１と前輪６aとのリンクプレート２に遊星歯車１５が取り付けられる。
【００３３】
図９（ａ）に示すように太陽歯車４の回転を内歯車１６に伝え、内歯車の回転を前輪６aと後輪６ｂの車輪歯車５に伝えて平坦走行し、図９（ｂ）に示すように前輪６aが蹴込み１３に当たると、車軸歯車（内歯車を持つリング外歯車）は前輪の下にもぐり込み前輪を押し上げ同時に後輪の上を昇る動きをする。内歯車のリングギア１６が蹴込みに当たると、内歯車１６の回転が停止し遊星歯車１５が取り付くリンクプレート２が回転する。遊星歯車機構はスター型からプラネタリ型に変化し、前輪は車軸１を中心に上段の押し付ける方向に公転して後輪を引き上げるようになる。
【００３４】
図９（ｄ）は図９（ａ）（ｂ）の２個の車輪からなる階段昇降車を鎖状に連ねたもので、どの車輪も階段と密着しながら昇降する。
【００３５】
図１０は正三角形車輪が半分ずつ２重に重なり合うもので、２個のピニオンを内蔵する。図２に示した外周内側にチェインを貼り付けた変形しない正方形、正三角形、変形する菱形の車輪のいずれについても、２個の同形の車輪をそれぞれの半分ずつが重なり合うようにすれば、ピニオンが一方の車輪の頂点に位置するとき他方の車輪の辺の中点を通過するようになり、辺の長さを階段のステップ角部間の距離の２倍以上にようにすれば、重なり合って二重となった辺のいずれかの1辺が階段のステップ角部間から次のステップ角部間に橋渡しされるようになる。
【００３６】
図１０は図１１に示すように、重なり合って二重となった辺に貼り付けたチェイン１０の上を回転軸を共有する２本掛けのチェイン歯車３が走行し階段を昇降する車である。図１１(a)は正三角形車輪の構造側面図、図１１(b)はその断面図で、正三角形車輪の断面がコ型であり、コ型断面内側フランジ面にチェインを貼り付け、外側フランジ面にタイヤ１１を貼り付ける。先行の２本掛けのチェイン歯車３と２本掛けの車輪１４とで二重に重なり合う正三角形車輪の両方の内側フランジ面を上下に挟み、後行２本掛けの車輪７は正三角形車輪が二重に重なり合わない位置で正三角形車輪いずれか一方の辺のコ型断面内にあって、外側フランジ面内側に乗る。
【００３７】
図２（ｄ）、（ｅ）のように変形する菱形車輪ではピニオンの出入りがないので２個内蔵させることができるが、図１０に示すように、二重に重なり合う変形しない正三角形車輪では後行するピニオンが出入りしなければ、先行のピニオンが一方の車輪の頂点に位置するとき、片方の車輪が頂点を中心に回転することができない。
【００３８】
先行のピニオンが一方の車輪の頂点にあって、片方の車輪が頂点を中心に車輪全体を回転するとき、後行するピニオンは必ず回転する方の車輪の辺の中点にあり、また回転しない方の車輪の頂点にあって、中点に設けた脱出用の切り欠きから脱出し、頂点に設けた出入り口用の切り欠きから出入りして車輪全体を回転することができる。図１０(a),(b),(c)は踊り場から階段を登坂するとき後行するピニオンの一連の動きを説明するものである。車輪のフレームはコ型断面の棒状の材料で下フランジは各頂点から各中点にかけて切除され出入り口用の切り欠きとし、これを破線で表す。
【００３９】
図１２は請求項４の車輪で、図１２（a）(b)は接地側の下辺とその対面の上辺の２辺と２個の頂点からなる二辺車輪９で、図２（b）(c）に示す多角形車輪を最も簡略化したものである。図１２（a）に示すように車輪９が接地状態にあってピニオン３が下辺に噛合う時、ピニオン３は下辺上を走行し車輪内部を移動する。また図１２（ｂ）に示すように車輪９が接地状態でなく空中に浮いた状態でピニオン３が上辺に噛合う時、ピニオン３は車輪９を前方に送り出す。
【００４０】
図１２（c）(d)(e)(f)は車軸２を中心に回転する盤１３の両端にピニオン３を取り付けて、２個の二辺車輪９が上下入れ替わりながら地面３３を走行する一連の動きを説明するものである。下方のピニオン３は接地側車輪９の下辺上を走行し、上方のピニオン３は空中に浮いた車輪９を前方に送り出すようになる。
【００４１】
図１３,１４１,１５に示す菱形車輪の階段を昇降する車は、車体を支持するチェイン歯車が変形する菱形の車輪の内側に取り付けたチェインに沿って移動するもので、昇降段に先立ち前方にスロープを用意し昇降段完了後これを片付けながら階段を昇降するもので、モード変換やクラッチ等の切り換え操作を駆使せず、上述のセンサーや制御装置を全く必要としないものである。
【００４２】
図１３は菱形車輪の基本的な動きを説明するもので、スロープ１４を登坂する一連の動きを説明するものである。スロープ１４を降坂する動きは登坂する動きと逆で以下説明を省略する。図１３( a ) フラットバーADがスロープ１４に接地しそのうえをチェイン歯車１が走行する状態図で、ガイドローラー６が前方のフラットバーABを押し上げている。図１３( b )は  フラットバーABがAを中心に回転して接地しフラットバーADがAを中心に回転して浮き上がった状態図、図１３( c )はガイドローラー６が前方のフラットバーBCを押し上げて図１３（a）の状態にもどる動きを説明する状態図である。
【００４３】
図１４は菱形車輪の部品図で、図１４（a)は菱形車輪の断面図、図１４(b)は菱形車輪のヒンジ付近の詳細図である。１は電動機等により駆動し車体重量を支持するチェイン歯車、２はフラットバー、３は２の内側に取り付けたチェイン、４は２の外側に取り付けたタイヤ、ゴム等の緩衝材、５は外側から３を挟み込むチェイン歯車、６は１に先行して前方の２を押し上げるガイドローラー、７は１と５と６を取り付ける盤、A ,B ,C ,D は  各フラットバー２を連結するヒンジ、W ,X ,Y ,Z は 各フラットバー２を連結するヒンジ、８はチェイン３をフラットバー２に取り付けるチェインリンクプレート、９はフラットバー２の中点に取り付ける出入りするピン、１０はフラットバー２の端部に設けるピン９が出入りする切り欠き、１１は階段の蹴込み部分、１２は 階段の踏面部分、１３は 階段のノンスリップ部分、１４はスロープである。
【００４４】
図１３，１４に示した菱形車輪の階段を昇降する車の場合、それぞれのフラットバーがノンスリップから次のノンスリップに橋渡しされるとは限らないので、図１５に示す菱形車輪の階段を昇降する車は、菱形車輪ABCDのほかに菱形車輪WXYZを二重に重ね合わせていずれかのフラットバーがノンスリップから次のノンスリップに橋渡しされるようにする。
【００４５】
図１５に示す菱形車輪の階段を昇降する車は、図１３,１４に示した変形する菱形車輪が２個あって、一方の菱形車輪の頂点が他方の菱形車輪の辺の中点と結合すするようにして、それぞれの1辺が半分ずつ重ね合う二重の菱形車輪を構成し、この上を２本掛けで回転軸を共有するチェイン歯車が走行し階段を昇降する。
【００４６】
チェイン歯車１の通過と同時に頂点は別の菱形車輪の辺の中点と結合する。この頂点の辺の中点への結合は頂点が辺の中点へ下から上へ当てがわれ、結合後チェイン歯車１と５が両方の菱形車輪の辺を挟み込むため両方の菱形車輪の辺は重なる。
【００４７】
車輪が菱形のため頂点角度が１８０度になってはいけない。このため上記の結合が３箇所同時にあってはいけない。チェイン歯車１のこの結合部の上の通過に伴いここの頂点角度が鈍角に進み後ろに残した頂点角度が鋭角に進む、これを利用しその結合は解かれる。５角形以上の閉じた多角形であればこの必要はない。
【００４８】
図１５(a) (b)は平坦走行時、図１５（ｃ）は昇段直前の状態図、図１５（d）(e) (f)は昇段中の状態図、(g)は昇段直前の状態図で、菱形車輪ABCDを実線で菱形車輪WXYZを破線で描く。
【００４９】
図３において、ピニオンが外周内側を移動する円形車輪の昇段に際して、円形の補助車輪が車輪後部を押し上げ、円形車輪が上段ステップ角部（以下ノンスリップという）を中心に公転し平坦走行の初期状態に戻ることを可能にする。外周内側を移動するピニオンは昇段開始直後に緩く昇段終了直前には急な勾配を登坂する。ピニオンの通過した後方を押し上げれば常時緩い勾配を登坂することになり、ピニオンが上段ノンスリップを通過した後、上段ノンスリップを中心に円形車輪が公転し、容易に平坦走行の初期状態に戻ることが出来る。
【００５０】
昇段時の階段を昇降する車輪は車軸を中心に回転するように観えるが、ノンスリップを中心とする車軸の公転で、１回の車軸の公転で車輪は１回の自転をする。補助車輪がピニオンに後続し外周内側を移動する階段を昇降する車輪は、ピニオンの外周内側の移動が車輪のノンスリップを中心とする公転を意味し、補助車輪の公転角で車軸はノンスリップを中心に公転する。
【００５１】
補助車輪の踏面への進入角度は最初のノンスリップへの進入時に最大で、以後踏面内部へ進入するに従いその進入方向はステップ面（以後、踏面という）と平行に近づき、車輪後部を押し上げる効果を減少する。図３において、後輪後部が押し上げられ高さが変化する割合は、図３（ｂ）に示すように補助車輪が最初のノンスリップへの進入時に最大で、以後踏面内部へ進入するに従い図３（ｃ）に示すように、後輪後部の高さは変化しない。補助車輪が外周内側を移動しても車輪はノンスリップを中心に公転しない。
【００５２】
図１６(a)は踏面２７にスロープ４２を置いて補助車輪が進入する状態図で、補助車輪が踏面内部へ進入するに従い、補助車輪の車輪輪後部を押し上げる効果の減少をおさえる。図１６(b),(c) のそれぞれは図１６(a)の 踏面２７にスロープ４２を置いた状態と同様の効果をもたらす補助車輪で、図１６(c)は図１６(b) の複数の補助車輪を1つにするだけでなく、補助車輪の前半分を省略することで補助車輪の蹴込みに当たるまでの滑走距離を増し、蹴込みに当たっても図１６(b) の複数の補助車輪の先頭の車輪のようにピニオンの公転を止めてしまうことはない補助車輪である。
【００５３】
図１６ (b)の複数個の補助車輪の半径ｒ１、ｒ２のそれぞれは、図１６(a)の スロープを駆け上がる補助車輪が対応するそれぞれの位置での、中心と踏面までの距離ｒ１、ｒ２に一致する。図１６(c)は補助車輪の形状を渦巻き状にするもので、渦線は等進渦線で、渦線の長さは踏面に接地した長さに同じでその半径ｒ１、ｒ２は図１６(b)と同様に図１６(a)の スロープを駆け上がる補助車輪が対応するそれぞれの位置での中心と踏面までの距離ｒ１、ｒ２に一致する。
【００５４】
図１７（ａ）は、平坦走行状態で、外歯車９が回転する。図１７（ｂ）は、昇段中の状態図で、車輪３が蹴込みに当たると、車輪３の回転が停止し、歯車１０が停止した外歯車９に沿って昇る動きをし、それに伴い車体５を支持するヒンジ２２も上昇する。昇段直前では、階段のノンスリップ部分を中心に車輪が公転し上段に乗り上げる。
【００５５】
図１７は図１の構造の階段昇降車に蹴り上げアーム２４と脚２３の接地で車輪３を底から押し上げるものである。２１は車軸１と、外歯車９と噛み合い電動機等により駆動する歯車１０の回転軸１１を取り付ける盤である。盤２１には車体５を支持するヒンジ２２とピンリンクプレート２４を連結するヒンジ２５が取り付き、ピンリンクプレート２４は脚２３をヒンジ２６で連結する。（２７）盤２１とピンリンクプレート２４とをスプリング２７で連結する。３は車軸に取り付けた車輪、９は車軸１と車輪３に取り付けられた外歯車、２８は階段の蹴込み部分、２９は階段の踏面部分、３０は 階段のノンスリップ部分である。
【００５６】
階段昇降車の昇段は、車輪が上段の蹴込みに当たったとき、回転が停止しなければ成立しない。図１８図１９図２０は請求項６のタイヤを例示して説明するもので、車輪とノンスリップとの間でスリップしないように色々な工夫が施される。
【００５７】
図１８（a）に示すラチェット刃形状の突起爪３２には円周の接線方向の底面と半径方向の引掛り面があり、この突起爪を有する車輪が階段のノンスリップに当たる時、爪の底面に半径方向の力が作用すると突起爪は車輪内に収納され、爪の引掛り面に円周方向の力が作用するとこれに抵抗し、車輪と階段のノンスリップとが噛合い車輪は滑ることなく登坂する。また接地面ではもっぱら爪の底面に半径方向の荷重が作用するだけなので、突起爪は車輪内に収納され引掛り面が地面を引っ掛けることなく、車輪は突起爪を付さない車輪と同様に平坦走行する。
【００５８】
図１８（a）は円周を８等分して突起爪を１列にして付した車輪を例示するものであるが、複数列の突起爪を位相をずらして重ね合わすと、ノンスリップと大きく噛合いながら滑ることなく登坂する車輪が可能となる。
【００５９】
図１８（ｂ）は階段の踏面のみならず地面にたいしても爪の引掛り面が働くように図１８（a）を改良したもので階段の踏面に大きく踏み込むものである。
【００６０】
図１９は車輪のフレーム９を貫通する皿ボルトの先端に前後２枚の兆番を取り付けゴムを貼り付けた爪つき車輪で、これを車輪のタイヤの外側に装着した実施例をしめす。車輪が蹴込みに当たると車輪のタイヤは皿ボルトの集中荷重をうけ爪を凹ますことになる。図１９（a）は全体図、図１９（ｂ）は部分詳細図である。
【００６１】
図２０（a）は階段のノンスリップに噛合い滑ることなく登坂し地面に接触する平坦走行に支障をきたさないタイヤで、図２０（ｂ）は図２０（a）を簡素化したもの、図２０（ｃ）は中間層に中空部分を設けたもので、接地面積が大きく畳の上を食い込むことなく走ることもできる。
【００６１】
図２１は車が階段の途中で停留するための安全装置請求項７で、車体の傾斜時に降りる方向の回転をロックし水平時に解除するブレーキである。図２１（a）は車体の水平時の状態を示し、図２１（b）は車体の傾斜時の状態を示す。
【００６２】
このブレーキ６５は車体に回転自由のヒンジ１５で吊り下げられ、車体の水平時にだけでなく車体の傾斜時にも鉛直が保たれるため、車体の水平時には車輪に触れることはなく、車体の傾斜時には車輪に接触し、車輪の回転とともに当り４５が車輪に食い込み更に突起３２が車輪を押さえて車輪の降りる方向の回転をロックする。この車体に鉛直に吊り下げられたブレーキ６５は当り４５の他に突起３２を有し、突起３２はタイヤの空気圧が少ないときなど当りがヒンジを挟んで反対側まで回転し通り過ぎてしまうことを防ぐものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車輪外周内側を公転するピニオンを説明する側面図
【図２】  内側にチェインを貼り付けた円形、正方形、正三角形、菱形の車輪を説明する側面図
【図３】  車輪外周内側を公転する車体重量を支持する車軸を説明する側面図
【図４】  前後の車輪歯車の中間にモーター歯車を噛み合わせた階段昇降車を説明する側面図
【図５】  最後尾に補助車輪を取り付けた図４の階段昇降車を説明する側面図
【図６】  モーター歯車の周りに放射状に複数個の車輪歯車がつく階段昇降車を説明する側面図
【図７】  車軸車輪の廻りに放射状に複数個の車輪がつく階段昇降車を説明する側面図
【図８】  遊星歯車機構の変化で平坦走行から階段昇降に切り替える階段昇降車を説明する側面図
【図９】  遊星歯車機構が変化する連結輪と２個の車輪からなる階段昇降車を説明する側面図
【図１０】  半分ずつ２重に重なり合う２個の正三角形車輪の階段昇降車を説明する側面図
【図１１】  図１０の正三角形車輪の側面図と断面図
【図１２】  ２個の二辺車輪の階段昇降車を説明する側面図
【図１３】  菱形車輪の階段を昇降する車を説明する側面図
【図１４】  菱形車輪の部品図
【図１５】  変形する菱形車輪の階段を昇降する車を説明する側面図
【図１６】  渦巻き形状の補助車輪を有する階段を昇降する車を説明する側面図
【図１７】  蹴り上げアームと接地する脚を有する階段を昇降する車を説明する側面図
【図１８】  ラチェット刃形状の突起爪を持つタイヤを説明する側面図
【図１９】  フレームを貫通する皿ボルトの先端に前後２枚の兆番を持つタイヤを説明する側面図
【図２０】  中間層に中空部分を設けたタイヤを説明する側面図
【図２１】  車体に鉛直に吊り下げられ降りる方向の回転をロックするブレーキを説明する側面図
【符号の説明】   
（１）  車体
（２）  車体重量を支持する車軸
（３）  電動機等により駆動する歯車
（４）  歯車或いは車輪の回転軸
（５）  （４）にベアリングを介して取り付けた歯車
（６）  （４）にキーで固定して取り付けた歯車
（７）  （４）にベアリングを介して取り付けた車輪
（８）  （４）にキーで固定して取り付けた車輪
（９）  車輪のフレーム
（１０）（９）の内側に取り付けたチェイン      
（１１）（９）の外側に取り付けたタイヤ、ゴム等の緩衝材
（１２）  回転軸と回転軸とを連結するリンクプレート
（１３）  複数の回転軸を取り付ける盤
（１４）  ガイドローラー
(１５)   ヒンジ
（１６）  チェイン
（１７）  ベルト
（１８）  スプリング
（１９）  モーター
（２０）  軸受
（２１）（４）にキーで固定して取り付けた  駆動側プーリー                
（２２a）（４）にキーで固定して取り付けた右側車輪用の被駆動側プーリー
（２２b）（２２a）と同体の出力用プーリー
（２３a）  （４）にキーで固定して取り付けた左側車輪用の被駆動側プーリー  
（２３b）（２３a）と同体の出力用プーリー
（２４）  テコ
(２５) （４）に取り付けた盤 
（２６）  階段の蹴込み部分
（２７）  階段の踏面部分
（２８）  階段のノンスリップ部分
A,B,C,D,W,X,Y，Ｚ      菱形車輪の各頂点                      
（２９）台座
（３０）脚
（３１）ヒンジが移動できるようにした長穴
（３２）突起爪
（３３）地面
（３４）スラストベアリング
（３５）レール
（３６）段板
（３７）カップリング
（３８）C型断面のガイド
（３９）球
（４０）タイロッド
(４１）ソリ
（０）車輪の重心
（Ｐ）負荷の作用点
（Ｑ）接地点
(４２）スロープ
(４３）渦巻き補助車輪
（ｒ１）スロープを駆け上がる直前位置での補助車輪の中心と踏面までの距離
（ｒ２）スロープ昇段中の位置での補助車輪の中心と踏面までの距離
(４４）椅子
(４５）    当り
（４６）  （４）にキーで固定して内歯車に噛合う歯車取り付けたクランク
（４７）    爪付台車
(４８）    皿ボルト
（４９）    ナット
（５０）    兆番
（５１）    チューブ
（５２）    バンド
(５３）    Ｌ型車体
（５４）    上に凹の半円のレール
(５５）    ２つ以上の回転体の共通の回転軸
（５６）    吊材
（５７）    荷台の釣り元の回転軸
（５８）    荷台の釣り元の回転軸に取り付き車体に固定され車体と一体の歯車
（５９）    荷台の釣り元の回転軸に取り付き吊材に固定され吊材と一体の歯車
（６０）    スプロケット
（６１）    クランクシャフト
（６２）    荷台
（６３）    （１１）を押さえて車輪の回転をロックするブレーキ
（Ｈ）      荷台の釣り元から荷台までの距離
（Ｌ）      荷台の幅
(６４）    スロープを有する下駄
(６５）  車体の傾斜時に降りる方向の回転をロックし水平時に解除するブレーキ  
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2004182217.tif 000010
【図１１】
2004182217.tif 000011
【図１２】
2004182217.tif 000012
【図１３】
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【図１４】
2004182217.tif 000014
【図１５】
2004182217.tif 000015
【図１６】
2004182217.tif 000016
【図１７】
2004182217.tif 000017
【図１８】
2004182217.tif 000018
【図１９】
2004182217.tif 000019
【図２０】
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【図２１】
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