(57)【要約】ある方向では咬み、反対方向にはすべるローラ機構により、拘束されることなく車いすを順方向または逆方向にシフトさせることができる。このシフト機構は、レバーアームにおいてローラ機構から離れた端部に設けられたシフトパドルを回転させることにより実現する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドグリップ端と駆動端とを備えるレバーアームと、
ホイールと、
前記レバーアームと前記ホイールとの間に設けられるトランスミッションとを備え、前記ホイールが前記トランスミッションを順方向と逆方向とに偏向（bias）する手段を備え、この偏向手段が前記レバーアームのハンドグリップ端に設けられていることを特徴とする車いすの駆動機構。
【請求項２】
請求項１に記載の機構において、前記偏向手段が前記ハンドグリップ端から放射状に突出するシフトパドルを備え、前記パドルが、端部が前記トランスミッションに連結されたケーブルに機能的に連結していることを特徴とする機構。
【請求項３】
請求項２に記載の機構において、前記トランスミッションが、周縁の円弧上に複数のギヤ歯を有するシフトケージと、円弧を介して前記シフトケージと噛み合って順方向、逆方向、およびニュートラルを選択するベベルギヤとを備え、前記ベベルギヤが前記ケーブルと機能的に連結されていることを特徴とする機構。
【請求項４】
請求項３の機構において、シフトケージは、前記レバーアームに連結されその動きが伝達される駆動リンクと同軸上に設けられており、複数のカムポイントが各々前記シフトケージに設けられたカムポケットで隔てられており、前記カムポケット内に維持されるローラが前記カムポイントに移動して順方向または逆方向の駆動力を提供することを特徴とする機構。
【請求項５】
請求項４に記載の機構において、一群のギヤ列を備え前記ローラと前記ホイール間で機械的アドバンテージを提供することを特徴とする機構。
【請求項６】
請求項５に記載の機構において、前記ギヤ列は、前記ホイールに機能的に連結された内側リム内に収容されたスポークホイールに連結された出力ギヤを備えることを特徴とする機構。
【請求項７】
請求項６に記載の機構において、前記駆動リンクはレバーストップを受けるノッチを備え、前記レバーストップは前記トランスミッションがニュートラルにあるときに前記レバーを前記ノッチが規定する位置に保持するよう構成されていることを特徴とする機構。
【請求項８】
非駆動輪を備えるフレームと、
前記フレームに支持されたシート部と、
レバー手段と、
前記フレームと前記レバー手段に連結された駆動ホイールと、
前記レバー手段に設けられたシフト手段と前記駆動ホイールに設けられ順方向および逆方向の回転を切り換える偏向手段と、を備えることを特徴とする車いす。
【請求項９】
請求項８に記載の車いすにおいて、前記偏向手段はハンドグリップの端部から放射状に突出するシフトパドルを備え、前記パドルが、その終端がトランスミッションに連結されたケーブルに機能的に連結されていることを特徴とする車いす。
【請求項１０】
請求項９に記載の車いすにおいて、前記トランスミッションが、周縁の円弧上に複数のギヤ歯を有するシフトケージと、円弧を介して前記シフトケージと噛み合って順方向、逆方向、およびニュートラルを選択するベベルギヤとを備え、前記ベベルギヤが前記ケーブルと機能的に連結されていることを特徴とする車いす。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車いすにおいて、
シフトケージは、前記レバーアームに連結されその動きが伝達される駆動リンクと同軸上に設けられており、複数のカムポイントが各々前記シフトケージに設けられたカムポケットで隔てられており、前記カムポケット内に維持されるローラが前記カムポイントに移動して順方向または逆方向の駆動力を提供することを特徴とする車いす。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車いすにおいて、一群のギヤ列を備え前記ローラと前記ホイール間で機械的アドバンテージを提供することを特徴とする車いす。
【請求項１３】
請求項１２に記載の機構において、前記ギヤ列は、前記ホイールに機能的に連結された内側リム内に収容されたスポークホイールに連結された出力ギヤを備えることを特徴とする車いす。
【請求項１４】
請求項１３に記載の機構において、前記駆動リンクがレバーストップを受けるノッチを備え、前記レバーストップは前記トランスミッションがニュートラルにあるときに前記レバーを前記ノッチが規定する位置に保持するよう構成されていることを特徴とする車いす。
【請求項１５】
車いすの少なくとも一方の側で回転入力部とホイールとの間にトランスミッションを設け、順方向、ニュートラル、逆方向にできるようにするステップを含むことを特徴とする車いすの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法において、車いすの両側に１つずつ、２つのトランスミッションを設けることを特徴とする車いすの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の発明は一般に陸上輸送手段の駆動手段に関し、特に、本発明は手こぎ式の車いすを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
手こぎ式の車いすは一般に、利用者がホイールに隣接するリムの一部をつかみ、手を車いすのホイールのすぐ横で円弧を描くように動かして車いすを駆動する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら車いすの利用者には、動作範囲に制限がありこの動きを容易にできない場合があり、このため通常バッテリ電源など他の手段に頼って車いすを駆動する必要があった。
【０００４】
本願人が保持する先行特許のいくつかで、この問題が認識され、異なる動作範囲にて車いすを利用者により自走させる代替機構を開示している。以下の特許は本願人の過去の活動を反映するものである。
特許番号            発行日          発明者
5,263,729      1993年11月23日    ワトウッド  他
6,007,082      1999年12月28日    ワトウッド  他
【０００５】
本発明は本願人の進行中の努力を記録するものであり、車いすの利用者に改良された車いすによる移動を享受させる機能的機構を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は特に、特に車いすがアバットメントに接するか斜面にかかっているようなある種の状況で、今まで容易なシフティングを妨げていた駆動トランスミッションのギヤローディングに関するものである。
【０００７】
本発明は、ギヤローディングの種別に拘わらず、車いすの接地面に拘わらずギヤエンゲージメントの向きを順方向と逆方向との間で十分楽に変えられるシステムを実現する。
【０００８】
それぞれがギヤ列の間で駆動リンクをなす複数の円筒形ローラの作用により、順方向と逆方向のギヤセットと機能的に相互結合する手段が提供され、これらの間でのシフティングが実現する。この複数のローラはバネの付勢により２つの方向に偏向し、駆動方向が決定される。これら複数のローラの集合はローラ表面の比較的小さな弧上に負荷を分散する。結果として、単にバネの付勢に対して非常に小さい力をかけるだけで、複数のローラを第１の位置から第２の位置へとシフトさせ方向を反転させることができる。ローラは第３の中央の位置にすることもでき、これはニュートラルポジションを規定する。
【０００９】
産業上の利用性
本発明の産業上の利用性は、以下の本発明の目的の説明により明らかとなる。
【００１０】
すなわち、本発明の一つの目的は、車いすといった陸上輸送手段の新規な駆動システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる目的は、安全で、操作が簡単で、大量生産技術に適した上記の車いすを提供することにある。
【００１２】
本発明の更なる目的は、車いすが斜面にかかるかアバットメントに対峙する場合にもギヤ列の負荷を最小限とする上記の装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の更なる目的は、既存の車いすに後付することができ、また新たな製造物にも適用できる上記の装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の更なる目的は、非常に耐久性のある構造で使用にあたり信頼性のある上記の装置を提供することにある。
【００１５】
第１の利点の見地から、本発明の目的は：ハンドグリップ端と駆動端とを備えるレバーアームと、ホイールと、順方向または逆方向に偏向（bias）する手段を備え前記レバーアームとホイールとの間に設けられたトランスミッションとを備え、前記偏向手段が前記レバーアームのハンドグリップ端部に取り付けられている車いすの駆動機構を提供することにある。
【００１６】
これらの及び他の目的は、下記の詳細な説明を添付の図面とともに斟酌すると明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照すると、同じ符号は同じ部品を示しており、符号１００は本発明にかかる車いすのトランスミッション機構を示している。
【００１８】
本質的に、レバーアーム３３は車いす１５０（図６）の各ホイール１１０にトランスミッション機構１００を介して機能的に取り付けられており、レバーアーム３３を矢印”Ａ”に沿ってアーチ型に動かすと、これに応じて車いすのホイール１１０が車いすを推進させる。さらに、シフトパドル４１（図１）が、ローラを付勢し順方向または逆方向のエンゲージメントを実現する複数のバネ手段５により保持された複数のローラ３を備えるシフトケージ２を介してギヤセット４，１０，１１，２３に機能的に連結している。
【００１９】
より詳細には、レバーアーム３３は上端部と、下端部と、中央部とからなる。下端部はほぼ円盤形状であり、複数のねじボルト３６によりレバーベース３２に連結する。レバーアーム３３の中央部は曲がらないよう十分な太さの伸長された円筒形状の柄部材として形成されるのに対し上端部は２つの分割片からなるクランプ３５でなり、一方の分割片３５ａは前記中央部と一体であり、他方の分割片３５ｂは一対のねじボルト３６により前記一体化している分割片に固定される。ハンドルクランプ３５は、このハンドルクランプ３５の上部で回動可能に保持する下側ハンドルボール４６を介してハンドルグリップ４７を支持している。このハンドルボール４６は、ボール４６がハンドルクランプ３５の分割片間に相補的に形成された軸受け内に収まりねじボルト３６で保持されることにより、ハンドルグリップ４７の多様な方向付けが可能となる。
【００２０】
ハンドルグリップ４７からシフト保持部３８が突出しており、これは保持キャップ３９とシフトパドル４１の下にあるシフトバネ４２との間にあるウェッジ４０を図に示すオーダーで受けるシャフト部を有している。次に続くのはロックシム４４であり、さらにシフトパドル保持部４５の端部にシフトキャップ４８が設けられる。シフトケーブル４９がシフト保持部３８内に配置され、その自由端部は上方に延びてシフトパドル４１と機能的に連結し、さらに延びている。ケーブル４９の残りの部分は、グリップ４７、ボール４６およびアーム３３を通り外へ出て、トランスミッション１００のベベルギヤ１７に連結される。
【００２１】
レバーベース３２は、外側部分がほぼ筒状の帯状部材として構成されている。レバーアーム３３の円盤形の下端部に隣接する閉じたエンドウォール３２ａを有し、ここにレバーアームの下端部を取り付けるよう構成されており、内部が空胴になっている。さらに、レバーベース３２はその内部空胴の約２時と１０時の位置に、後述する一対のブレーキパッド３４を支持する構成となっている。このブレーキパッドの間の１２時の位置に、第１のスリット３２ｂが設けられている。レバーベース３２の最も低い位置（すなわち６時の位置）には第２のスリット３２ｃが設けられている。これら２つのスリットは駆動リンク１を支持し、図に示すように、駆動リンク１は、その最下端部に図に示す穴４３ｄを介して６時のスリット３２ｃにＵリンクピンで留められるボア１ｃを備える。駆動リンク１は軸８で中央に支持されている。駆動リンク１とレバーベース３２の間にはレバーストップ９があり、これが軸８に固定されている。より具体的には、軸８の自由端部の表面には複数のスレッドが設けられ、レバーストップ９の中央部にはこれを通す穴９ａが設けられている。スパナナット１５でレバーストップ１９を軸８の端部スレッドに固定する。この軸８により、レバーストップ９が後述するように動く。一対のベアリング７が軸８の駆動リンク１の両側に設けられている。このような機構により、駆動リンク１はその自由端部がレバーベース３２のスリット３２ｂ、ｃ内に収まっているため、レバーアーム３３と一体的に回動自在となる。駆動リンク１の回動範囲は軸８における駆動リンク１に対するレバーストップ９の関係で定まる。例えば、駆動リンク１をレバーストップ９と一体的に回動させると、レバーアーム３３のアーチ型の動きが止まる。図５に示すように、駆動リンク１は、上側駆動リンク１ｄの近くにノッチ１ｃを伴う隆起ボス１ｂが設けられたセンターハブ１ａを備える。レバーストップ９は、バネとグラブねじ１９ａにより偏向（bias）された回転止めボール１９ｂを備える回転止め１９を備える。ボール１９ｂがノッチ１ｃ内に保留すると、駆動リンク１の留め具となる。このレバーストップ９と回転止め１９の目的は、レバーアーム３３がホイール１１０と咬んで邪魔することなくホイール１１０を手で操作できるようにすることにある。これはトランスミッションがニュートラルにある場合に実現する。
【００２２】
駆動リンク１のセンターハブ１ａはまた、ギヤ保持部１８を受ける保持部の役割を有する。このギヤ保持部１８は、ベベルギヤ１７をその一部が露出するように保持する。ベベルギヤ１７は円盤形状のシフトケージ２と噛み合うよう設けられており、シフトケージの外周部分もまたベベルギヤ１７と噛み合う歯２ａが形成されている。ケーブル４９においてハンドグリップ４７から離れた端部はベベルギヤ１７の端部に連結しており、ケーブル４９の回転に応じてベベルギヤ１７が回転する。ベベルギヤ１７とシフトケージ２のギヤ歯２ａが歯合しているため、シフトケージ２が円弧の範囲で動く。シフトケージ２は中空となっている。また、歯２ａはシフトケージ２のディスク部２ｂ全域には設けられていない。
【００２３】
シフトケージ２（図２，３，５，７，８）はまた、ディスク部２ｂにおいて駆動リンク１と離れた側に突出する複数のバネ支持杭２ｃを備える。各杭２ｃは、これらの間に設けられる複数の円筒形ローラピンベアリング３の直径より僅かに大きな隙間を互いに隔てて設けられている。各ローラ３はほぼ円筒形状に構成され、２つの杭２ｃ間に配置されたベアリングとして作用する。各杭２ｃはまた、１例を図３に示すバネ５を支持している。このバネ５は、バネ５がそれぞれの杭２ｃと強固に結合するよう構成されている。それぞれの杭２ｃは実質的にＴ字型を逆さにした鼓形（図２）であり、バネ５は、シフトケージ２の中空部に近い位置に横に延びるＴ字２ｃの部分を補充するような輪郭を有する。すなわち、バネベース５ｄは杭２ｃの２ｄの下になり、ウェブ５ｂが”Ｔ”の側部２ｅを囲んでいる。さらに、各バネ５は、４つの付勢面５ｃを端部に有する複雑な輪郭の外側に開いた一対のウォール５ａを備え、２つのバネ５が２つの杭２ｃ間で各ローラ３の環状面に接触し共動するよう構成されている。これにより、各ローラ３は２つの異なるバネ５に接触する。また、各バネは２つのローラ３に接触する。ローラピン３はシフトケージ２上で、杭２において駆動リンク１と反対側に設けられるシム６（図１）により位置決めされる。
【００２４】
ローラ３の位置を保持するシム６に加え、大きな環状ギヤ４がシフトケージ２に重なり、ケージ２にてバネ５に偏向されベベルギヤ１７とシフトケージ２の対応するギヤ２ａとの位置により交互に付勢されたローラ位置の作用としての回動を受ける。すなわち、ある方向（図２ａ）ではギヤ４は順方向に咬み、これと反対方向（図２ｃ）では逆方向に咬んでおり、これは駆動リンク１に設けられたカムディスク５０に対するローラ３の距離に依存する。カムディスク５０はシフトケージ２の中空部に入り、カムポイント５２がローラ３に接触している。このポイント５２がローラ３に接触している場合、ポイントの位置（図２Ａ，２Ｃ）が駆動方向を決定する。図２Ｂのようにローラがニュートラルポジションにある場合、どちらの方向にも牽引されずニュートラルを規定するよう偏向され、従来のようにホイール１１０を手で操作することができる。
【００２５】
図２のカムポイント５２の他の例を図１０Ａ−１０Ｃに示す。ここでは主要な相違点のみを詳述する。図２では１つのローラ３が２つのカムポイント５２間で移動しているが、図１０Ａ−１０Ｃでは２つのローラ３が付勢されており、一対のカムポイント５２に１つ、カムポイント毎に１ローラとなっている。
【００２６】
さらに、一対のカムポイント５２は双方とも、これらの間に配置された狭持用（intervening）カムポケット５２ａ（図１３）とともに設けられており、このポケット５２ａは２つのローラ３とともにバネ５と杭２を確保している。バネ５と杭２が２つのローラ３を隔てている。図１０ａに示すように、「順方向」の場合、「右側」に見えるローラのみが作用し、「逆方向」の場合は「左側」に見えるローラのみが作用する（図１０ｃ）。図１０ｂはニュートラルを示し、いずれのローラも作用しない。
【００２７】
隣接するポケット５２ａは、ケージ２に形成されたアバットメント２ｄで互いに隔てられる。シフトケースの杭２ｃは図１０Ａ−Ｃでは（図８と比較して）逆さにされており、バネ５も同様である。スペーサ５０ａが隣接するローラを異なるポケットに隔てており、環状ディスク５０と一体あるいは引き離される。図２に比べ、図１０Ａ−Ｃではカムポイント５２がギヤ４に設けられており、ローラ３と接触する図１０Ａ−１０Ｃに環状に示すカムディスク５０ではない。これらの装置部品（すなわちローラとカム）がどのように動作するかの詳細な例は従来のクラッチに求めることができる。米国特許第３，４７６，２２６号と第６，０４４，９４４号を参照されたい。
【００２８】
図１３は、図２のさらなる変更例を示す図である。ポケット５２ａには１つのローラ３が配置され、カムポイント５２はギヤ４の外側カップリングに設けられている。
【００２９】
いずれの場合にも、ベベルギヤ１７を回転すると歯２ａがともに回転し、ローラの位置が順方向、逆方向、ニュートラルの間で変わる。ベベルギヤ１７はケーブル４９を介してパドル４９により回転される。
【００３０】
駆動リンク１が回転すると、上述のようにレバーストップ９が共に回転する。レバーストップ９の自由端９ｃが２つのギヤ１０，１１をボルト１２で支持しており、スプリこれらはスプリングピン１４で互いに留めつけられ、双方のギヤ１０，１１が同一軸にて回転する。ギヤ１０はギヤ４に噛み合っている。ギヤ１１は、ギヤ４と同軸上に配置されているがベアリング７で隔たれている最終出力ギヤ２３と噛み合っている。ギヤ４，２３は軸８上で重なっている。この構成により、異なるギヤ比のギヤの組み合わせを変えることによりギヤチェンジが可能となり、利用者の体力に応じて異なるギヤセットを用いることができる。これはまた、レバーアーム３３の１回の弧動作での駆動接触期間を長くすることができる。
【００３１】
最終出力ギヤ２３はスプリングピン１４を介してスポークホイール２４に機能的に連結されている。スポークホイール２４は、外側に放射状に延びる複数のスポークを備えている。これらのスポークは好ましくは棒状である。スポークホイール２４の外周は、ホイール２４の棒状スポークより細いワイヤスポークを介して車いす１５０のホイール１１０に機能的に結合する内側リム２５内に収まっている。したがって、ギヤ２３が回転するとスポークホイール２４が回転し、これにより内側リム２５が回転する。軸８におけるスパナナット１５と反対側の端部において、ボルト２７がホイール２４を軸スリーブ１６と同軸上のハブ２２に固定している。
【００３２】
内側リム２５は、ブレーキパッド３４に表面が近接するよう配置されたブレーキディスク２６を備える。図に示すように、ブレーキパッド３４がブレーキディスク２６に接触すると、ホイールの回転が阻止される。これらのブレーキパッド３４は、レバーアーム３３を矢印Ｂに沿って動かすことによりディスク２６方向に移動する。ブレーキパッド３４は、レバーベース３２に設けられたポケット３２ｅに取り付けられている。ディスク２６はボルト２９でリム３５に固定されている。
【００３３】
車いす１５０（図６，９，９Ａ）はシート１５２と、背もたれ１５４と、背もたれを支持する一対の縦レール１５８と相互連結され前記シート１５２を支持する一対の側部レール１５６とを備えている。これらのレールは、横支柱１６４に連結された縦支柱１６２からなるフレームグリッドに固定されている。横支柱１６４と側部レール１５６の前側端部にはＵ字を逆さにしたダウンチューブ１６０が設けられている。横支柱１６４の前部にはキャスタ１７０が設けられている。ホイール（図９Ａ）は、車いす１５０の両側の２本の縦支柱１６２に架かる間隔が空いた平行な横ブレース１７２を介してフレームに取り付けられる。図示するように、軸スリーブ１６はブレース１７２に収められ、ブレース１７２にまたがる固定ナット１６ａで各ホイールのトランスミッションを保持している。ロックピン２５２が前記スリーブおよび／または任意で外ナット１６ａに通され、安全性を向上している。
【００３４】
さらに、本発明について説明したが、上述され、また特許請求の範囲に表された本発明の目的および明瞭な意図を超えない限りにおいて、多数の構造上の変形例および適用例として実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明による一連の駆動部品の分解斜視図である。
【図２】図２Ａ−図２Ｃは、シフティングを容易にするローラ機構の詳細を示す図である。
【図３】図３は、図２に用いるバネ部材の斜視図である。
【図４】図４は、ホイールに組み込まれるアセンブリの斜視図である。
【図５】図５は、図４の一部を拡大した図である。
【図６】図６は、装置を車いすとともに示す全体斜視図である。
【図７】図７は、シフトケージの斜視図である。
【図８ａ】図８ａは、シフトケージの杭の一つを示す正面図である。
【図８ｂ】図８ｂは、シフトケージの正面図である。
【図９】図９は、車いすを後側から見た斜視図である。
【図９ａ】図９ａは、図９から抽出した部分の斜視図である。
【図１０】図１０Ａ−図１０Ｃは、図２の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の更なる構成を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の立面図である。
【図１３】図１３は、図１０Ａ−１０Ｃの変形例を示す詳細図である。
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図９ａ】
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【図１０】
2006507896.tif 000013
【図１１】
2006507896.tif 000014
【図１２】
2006507896.tif 000015
【図１３】
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【国際調査報告】
2006507896.tif 000017