(57)【要約】【課題】  従来の機構を有する車椅子に新たな機構を付加することにより、障害者が生活空間にある階段や段差、歩道にある溝及び傾斜その他の立体的障害に妨げられることなく社会参加を可能にする走行方法および装置に関する。【解決手段】  従来考えられてきた車椅子技術が、現在社会に普及した駆動手段である、モータ駆動で全ての動きをしているために、所望の複雑な動きとその動きに高出力を出す装置は大型化し、道具であるべき車椅子が自動車のようになる、そのため新しい駆動手段として液圧作動させるシリンダーを片側５箇所ずつ配置して、さらにタイミングベルトによる走行用の腕を前後に２本ずつ配置し、所望の動きと力に対応できるように液圧作動力で階段や歩道の傷害物を越える走行方法および装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にタイヤを有する大きな走行用車輪と左右に回動自在な小さな前輪を椅子の両側に２つずつ有する車椅子において、前記走行用の車輪の中心に車輪駆動用のモーターを有し、該モーターにより駆動し両端に歯車を有するベルト式走行ユニット１を有し、該走行ユニット１の両端の歯車にさらにそれぞれベルト式走行ユニット２およびベルト式走行ユニット３を有し、通常の走行時は走行用の車輪により走行し、ベルト式走行ユニット１は前記車輪に対して、路面から上方に引き上げられており、ベルト式走行ユニット２および３は、それぞれベルト式走行ユニット１の両端の歯車を中心回転することによりにそれぞれ路面に対して、上方に折りたたまれており、悪路においてはベルト式走行ユニット１を路面方向に下ろして前記車輪を浮かせてベルト式走行ユニットにて走行し、段差や階段においては、さらにベルト式走行ユニット２および３を路面あるいは段差や階段に接触させ、前記３つのベルト式走行ユニットの相互の角度を自在に変えながら走行し、さらに椅子を前後左右に自在に傾けるガイドおよびピストンにより階段や段差あるいは左右に傾斜した路面を走行する再に椅子を水平に保ち、さらに椅子を斜め後方にスライドするガイドおよびピストンにより階段や急な坂道を上る際に車椅子の前輪が階段や路面に接触するのを避け、悪路や傾斜した路面や段差および階段を常用した利用者を安全かつ自由に移動させる移動方法。
【請求項２】
外周にタイヤを有する大きな走行用車輪と左右に回動自在な小さな前輪を椅子の両側に２つずつ有する車椅子において、前記走行用の車輪の中心に車輪駆動用のモーターを有し、該モーターの駆動力により駆動されるベルトユニット１を有し、該ベルトユニットは前記駆動用のモーターにより回転する駆動歯車と、該駆動歯車を頂点として３角形状に配置された２つの歯車１および歯車２と、それらの３つの歯車に掛かるタイミングベルトと、該タイミングベルトにテンションをかけるテンションローラーと、歯車１と歯車２の間に配置された複数のローラーからなり、該ベルトユニット１を上下させるレバーあるいはピストンをさらに有し、前記ベルトユニット１の底辺に配置された歯車１と歯車２のそれぞれを一端とし他端に歯車３および歯車４を有し、それら歯車１と歯車３にタイミングベルトを掛けたベルトユニット２と歯車２と歯車４にタイミングベルトを掛けたベルトユニット３を有し、それらのベルトユニット２およびベルトユニット３を歯車１および歯車２を中心に回動させるピストン１とピストン２を有し、さらに、該車椅子の両側に配置される前記走行用車輪に対して椅子が左右異なる量だけ上下させるスライドガイドとピストンを左右両側にそれぞれ１つずつ有し、さらに、椅子を車椅子走行面に対して、前後に自在に傾斜させる回転軸とピストンを有し、また、椅子を斜め後方に上下させるスライドガイドおよびピストンを有し、前記ピストンを駆動する液体を加圧する加圧装置を有する車椅子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、従来の機構を有する車椅子に新たな機構を付加することにより、障害者が生活空間にある階段や段差、歩道にある溝及び傾斜その他の立体的障害に妨げられることなく社会参加を可能にする走行方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  現在の市販されている車椅子は少しの段差や石ころや砂利道では走行できない。また、階段のような傾斜した段差は別の搬送機構により車椅子ごと障害者を搬送する以外に方法が無かった。【０００３】  様々な段差解消手段が提供されてきた、あるものは車椅子ごとキャタピラ付きの搬送機にのせて障害者と車椅子を搬送する方法また、他の方法では、階段の側面を利用してレールを敷設して障害者だけを搬送し車椅子は係りの人が階段の上まで持ち上げて障害者の移動を助けるなどの方法が知られている。【０００４】  また。階段を昇れる車椅子機構として幾つかの小型車輪を組み合わせてその小型車輪どうしが十字型の腕先端に配置されていて、この十字型の腕自体が回転することにより階段を登る方法も知られている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  現在市販されている車椅子の長所である平面的な移動の自由度を維持して、しかも階段や歩道の段差や溝を走行できない問題を解消することが求められている。こうした問題を解決しようとして本発明がなされた。
【０００６】  従来の技術では、この様な要望を解決する手段としては、どうしても車椅子とは別の搬送機構を必要とした。この搬送機構には大変大掛かりな装置が必要であり高価で様々な場所に配置することが出来ないと言う問題があった。
【０００７】  このような問題があるため、障害者やお年寄りの介護はもっぱら屋内に限られ我々の老後や障害者も自然の中で、桜を見に行くとか、海に行って、若者が泳ぐ姿を見ながら生命の喜び、人生の味わいを楽しむ機会が奪われてきた。
【０００８】  これ等の解決手段として、嘗て、ビッグサイトでもようされた国際介護機器展に米国ジョンソン社が２輪車で階段を昇れる車椅子を展示したことがあったが、大掛かりな装置になっていて、とても一般人が利用できるような物ではなかった。
【０００９】  また車椅子機能を保持したまま階段や段差や溝を越えて移動することは、装置のコスト面や建築施設の予算面その他技術的な面からも今までに越えられない多くの問題が在った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、現在介護施設で使用されている一般的な車椅子の大きさ内に、階段や段差、溝などを自由に越えて、障害者が社会参加を可能する機構を内蔵するため、前記記載の今までに知られている装置や手段、方法でない方法および装置を提供するものである。
【００１１】  本発明は従来考えられてきた車椅子技術が、現在社会に普及した駆動手段である、モータ駆動で全ての動きを行おうとしているために、所望の複雑な動きとその動きに高出力を出す装置は大型化し、道具であるべき車椅子が自動車のようになってしまう、そのため新しい駆動手段として液体作動機構を利用し、所望の動きと力に対応できるようにする方法および装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。  図１は、本発明を通常一番多く利用する平面移動に適した車椅子状態にある構造形態を示す図である。従来の車椅子として障害者が何の難しさも意識せず利用できる状態を示す図である。【００１３】  図１から図４までを通して、車体２１がどのような動きをするのか詳しく説明する、図４は車体２１を右回りで回転させて傾斜シリンダー４１が地面と平行になるように傾けた時の後から見た図である。また、図５以降の図において階段などの図柄には、あえて一般的なものであるから符合などは省略した。また、それぞれの動きがどのシリンダーの液圧作動により駆動されるか、また車体２１がどの軸中心に回動し、その回動中心の軸はどのシリンダーで上下移動を可能にしているのかを詳しく説明する。【００１４】  自在駆動輪６３が車体２１の前部分に回動自在に装着されている、また出力駆動輪３０が車体２１に装置取付け板３１に電動モータ３２を介して装着されている。この電動モータ３２は出力駆動輪３０と連結して本体側の操作盤を介して停止及び駆動操作が自在に制御できるようになっている、これ等の機構はヤマハ社などから、車椅子に後付可能なキット商品として市販されているのであえて説明をしない。この駆動力が出力駆動輪３０と一体的に構成された駆動プーリー２９に伝わりタイミングベルト式の内側走行ベルト５０を動かすように成っている。【００１５】  またこの伝達された駆動力は前方ベルト腕２６及び後方ベルト腕２７にある前後両方の前方走行プーリー２４、後方走行プーリー２５と共に一体的に構成されている前方駆動プーリー２２及び後方駆動プーリー２３を介して、電動モータ３２の駆動力を前方ベルト５１及び後方ベルト５２に同じ回転を伝達するように成っている。【００１６】  装置取付け板３１は上下可動シリンダー３３のシャフト３４と固定されている。このシャフト３４は上下可動シリンダー３３内のピストン３５と一体であり、上下可動シリンダー３３が装置取付け板３１に対し上下自在に摺動するように成っており、しかもこの上下可動シリンダー３３は装置取付け版３１とシャフト３４に対し回転せずに上下摺動できるようにガイド翼板３６に上下で固着されている。このため、ガイド翼板３６と上下可動シリンダー３３は装置取付け版３１に対し回転せずに一体的に上下移動が出来るように構成されている。【００１７】  さらに上下可動シリンダー３３には装置取付け版３１と反対側に水平維持シリンダー取付け板３７が上下可動シリンダー３３に一体的に固定されている、ガイド翼板３６と水平維持シリンダー取付け板３７が上下可動シリンダー３３を抱え込む形で一体的に固定されている。【００１８】  水平維持シリンダー取付け板３７の上部位置に水平回動軸３８が固定されている、この水平回動軸３８にはベアリング３９を介してレールガイド４０と接している。このレールガイド４０のガイドに沿ってベアリング３９が回転しながら摺動できるように成っている。このベアリング３９内の水平回動軸３８は、傾斜シリンダー４１の出力シャフト４２の先端から所定の位置に傾斜シリンダーシャフト受４３により固定されている。【００１９】  傾斜シリンダーシャフト受４３は出力シャフト４２と固定されこの出力シャフト４２の先端部と傾斜維持シリンダー４５の傾斜シャフト４４の先端部が回動自在に構成され、また、傾斜維持シリンダー４５は水平維持シリンダー取付け板３７に回動自在に構成されている。このため水平維持シリンダー取付け板３７に固定した水平回動軸３８を中心に傾斜シリンダー４１を傾斜維持シリンダー４５の液圧作動により回動させることができるように成っている。【００２０】  この時、回動される傾斜シリンダー４１はレールガイド４０と一体的に構成されている。しかも水平回動軸３８を中心に車体２１が回動できるように水平回動軸３８を中心に回動するように、傾斜シリンダー４１と車体２１とが車体取付け具４６を介して強固に固定されている。これにより傾斜維持シリンダー４５の液圧作動により車体２１も回動できるため、車体２１に乗っている人が階段の登り下りに際して、ずり落ちない角度に調整することができる。また階段などの登り下りの再に車体２１の水平維持や微量の角度調整も可能となる。【００２１】  また、図２には前方ベルト腕２６と後方ベルト腕２７が水平状態に地面と接触する状態が図示されているがこの２つのベルト腕は左右にピストンが出入りする２本のシリンダーユニットに与える液圧作動により前駆動軸１８と後駆動軸１９を中心にピニオンギヤー１０と１１により回動するように構成され、前方駆動シリンダー１６の前方ピストンロッド１４と後方ピストンロッド１５にはラックギヤー１２と１３が前方ピストンロッド１４と後方ピストンロッド１５の推力を勘合するピニオンギヤー１０と１１に伝達できるように固定してある。【００２２】  これらの動作により、前方ベルト腕２６と後方ベルト腕２７は前駆動軸１８と後駆動軸１９を中心として回動制御される。また、この２本のシリンダーユニットは前駆動軸１８と後駆動軸１９と共に上下設定板５３により固定されている。このため上下設定板５３は２本のシリンダーユニットと前方ベルト腕２６と後方ベルト腕２７をリンク８とリンク９により軸６と軸７を支点として前上方向に移動できるように成っている。【００２３】  また、リンク８にはアイドルプーリー５が操作レバー４により一体的に取付けいており操作レバー４を動かすことにより前記２本のシリンダーユニットと前方ベルト腕２６及び後方ベルト腕２７を前上方向に持ち上げることができる。この時緩んだタイミングベルトをアイドルプーリー５が押し込んで、たるみを無くすように働く。これにより通常の車椅子として使用する場合と階段などを登る場合の切り替えを行うことができる。【００２４】  本発明においてはリンク８を手動で動かし爪３により装置取付け板３１に配置されたピンにより位置を固定又は固定解除するようにした構造であるが、これ等の動きを、シリンダーを利用して液圧作動により、スイッチ１つで行えるようにするとさらに良い商品が得られる。【００２５】  また、前記記載の上下設定板５３にはゴムライニングされたベアリング内臓の小径のタイヤ走行ローラー４９が複数取付いていて地面や階段から受ける面圧を、タイミングベルトが受けこれを内側から支えるように、構成されている。またこのタイヤの硬さやタイヤ間の距離を調節することにより階段を効率よく捕らえて滑り止めになるように硬さや間隔が調整できる構造であるとさらに良い。【００２６】  上記の説明にある機構が左右対称に車体２１に傾斜シリンダー４１及びレールガイド４０と共に車体取付け具４６を介して同様の形式で対称に取付けくように成っている。液圧作動用のシリンダーが片側に５本配置されているように反対側にも同じ５本配置され左右対称に勝手違いの部品形状で装着される。【００２７】  次に図６において、もう一つの動作について説明する。まず、図２の状態では車体２１に座っている利用者（以後は単に利用者と呼ぶ）、の足が前方ベルト腕２６に先端が近くに位置するため階段や障害物を乗り越えようとする場合に、利用者の爪先が障害物にぶつかって走行できない。そのため障害物を乗り越える走行準備として、傾斜シリンダー４１の後ろ側に液圧を加え出力シャフト４２が前に出るようにする。【００２８】  これにより水平回動軸３８がベアリング３９と共にレールガイド４０を先端部分まで移動、この時、車体２１は傾斜シリンダー４１と一体的に取付けいているため車体２１も同時に移動して前方ベルト腕２６に対して後方に移動しながら上方に持ち上がる。図６のように前方ベルト腕２６から離れた位置に移動した状態を表す図である。【００２９】  図７を用いて本発明による傾斜維持シリンダー４５の機能を説明する。車体２１が水平であると利用者が前のめりになりやすい場合があり、この場合車体２１の角度を少し後ろに傾ける必要がある、また階段を登り下りする場合転げ落ちることが無いように水平より後ろに寝かせるような角度に調整し且つその状態を維持しなければならない。【００３０】  そのために傾斜維持シリンダー４５の一方が水平維持シリンダー板３７に回動自在に取付けいて、他方、液圧作動力を作用させる傾斜シャフト４４が前に出て該シャフト先端部に回動自在に取付けいた出力シャフト４２を水平回同軸３８を中心に時計回りに前方上方向に押し上げる、この出力シャフト４２は傾斜シリンダーシャフト受４３に固定されているため水平回動軸３８を中心に傾斜シリンダー４１を右回りに回動させ、これと一体に固定されている車体２１が右回り方向に回動され利用者の水平維持ができる。図７はこの傾斜維持シリンダー４１の機能によりわずかに車体２１を傾けた状態を示したものである。【００３１】  次に図８において、もう一つの動作について説明する。図６位置でも車体２１の先端が障害物の高さを越えられない場合は上下可動シリンダー３３の下端側に液圧を加えるとシャフト３４とピストン３５が装置取付け版３１に固定されているため、出力駆動輪３０に対し上下可動シリンダー３３及び該シリンダーに取付けてある水平維持シリンダー板３７が該シリンダーのストローク分だけ上方向に持ち上げられる。【００３２】  今までに記載された動作を可能にする液圧作動用シリンダーの総数は１０本で片側に５本ずつである。また、上下可動シリンダー３３の動きはこの先端位置の障害物回避のためだけに用いられるものではなく、傾斜した歩道などを走行する場合、従来の車椅子では歩道が車の出入りのため道路側に傾いた傾斜状に製作されている場所が多く、道路側に倒れ易く、障害者が一人で市街や郊外に出ること���非常に危険なため不可能に近かった。【００３３】こうした車体２１の傾きを水平に保つために左右どちらかの上下可動シリンダー３３に液圧作動を加え車体２１が傾かないようになるためにも用いられる。【００３４】  また、図３に表示されているクロスパイプ４７の先端部分が左右の車体２１に自在に回動するよう取りついている、この構造は一般の車椅子の折りたたみ機構と同じ折りたたみ機構であり、このクロスパイプ４７先端部分が車体２１に対し回動されて折りたためるように成っている。【００３５】  図９は外から玄関に入り上がり口を乗り越えようとすると日本の家屋はたいていの場合２５センチ程度の高低差がある、この場合前方ベルト腕２６を持ち上げて敷居の角に接触させる、次に後方ベルト腕２７を時計回りに右回動させながら同じ回動量で前方ベルト腕２６を左回り方向に回動させ、水平に成ったとき、後方ベルト腕２７の回動も一緒に停止させる。【００３６】  図１０にあるように、電動モータ３２を回転させて前進し、後方走行プーリー２５位置に来た時点で後方ベルト腕２６と前方ベルト腕を立ち上げて収納すれば市販の車椅子と同等の機能で屋内を移動できる。【００３７】  図１１は階段を登るために走行する場合の車体２１の角度と各シリンダーの作動位置を表示したものである。この図には細かく記載されていないが階段の角とタイミングベルトとの接触をより確かにするために、ベルトの外側に滑り止めの突起があるとさらに良い。【００３８】  次に図１２の動作について説明する。この図は階段を下りる時の位置を示す。階段の降り口の角まで前方走行プーリー２４が来た時点で、電動モータ３２を停止して前方ベルト腕２６を階段に接するまで前方駆動シリンダー１６を液圧作動させて左に回動させます。次に後方ベルト腕２７の角度を時計回りに回動させて図１２のように前方ベルト腕２６と上下設定板５３に取付けいている１０個の走行ローラー４９の中央タイミングベルト５０の階段との接触ラインとが同一直線状にきた角度位置で後方ベルト腕２７の回動を停止して、次に後方ベルト腕２７を反対方向に回動させながら電動モータ３２を少しずつ動かし、後方ベルト腕２７の角度を前方ベルト腕と同じ線上の角度位置まで戻し電動モータ３２の回転を上げて階段を下にゆっくりと下りる。【００３９】  図１３は階段を下降している状態の車体２１及び書くシリンダーの作動状態を示すものである。この図では傾斜シリンダー４１は最大ストロークに伸びた位置を示し、傾斜維持シリンダー４５も最大ストロークに押し出した位置にある。又、上下可動シリンダー３３も同じように最大ストロークに伸びた状態に位置している。しかし、上下可動シリンダー３３のストロークが大きく取れる製品においては傾斜シリンダー４１の後部が階段に接触しない程度に上方に移動させればよい。
【発明の効果】
【００４０】  本発明を実施することにより、社会の施設におけるバリヤフリー化の問題が解決する。世界中で障害者のためにバリヤフリーが叫ばれてきた、しかし、従来の車椅子を使用する限りにおいては、身障者の行動範囲からバリヤフリーを無くすとしたその行動範囲は極めて小さい範囲にとどまらざるを得ない。
【００４１】  道路、建物の社会資本の歴史から見ても階段や段差を解消して平面状態にすることは不可能なことである。また我々の老後においても足が衰えて遠くまで歩けなくなった場合、桜が咲いてもお花見さえできない老後となる。また、雪の多い札幌などでは毎年の冬場の雪に対しても行動の自由がなくなる。
【００４２】  現在開発が進んでいる燃料電池が小型化して色々な機器に利用できるようになれば、障害者が平面及び高さ方向に自在に走行できる本発明の車椅子に取付けて小高い丘や、森や野原にお花や通りの声を聞きに出かけることができる。また、従来から問題にされている階段の登り下りの危険性も排除できる。
【００４３】  さらに、家の中に段差が在っても前方ベルト腕及び後方ベルト腕を下ろさずに前方走行プーリー２４、装置取付け板３１と上下設定板５３を下ろすだけで、すなわち中央タイミングベルト５０の位置だけを下げるだけで自由に移動が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】通常の車椅子として機能する状態を示す。
【図２】障害物を乗り越える形態に移行するため前方及び後方にある可動する腕及び中央タイミングベルト５０を下げて車体２１を浮かせた状態を示す。
【図３】図２の後方から見える各部分の、部品位置を示す。
【図４】図２の各部品が解りやすい様に傾斜シリンダー４１が水平に成るように車体２１を傾けて、後方から見える各部品の位置を示す。
【図５】図２の前方から見た状態を示す。
【図６】図２の位置より車体２１が上部後方に移動した状態を示す。
【図７】図６の状態から車体２１を時計回りで少し傾けた状態を示す。
【図８】図７の状態から上下可動シリンダー３３を最大に伸ばしたいちと車体２１位置との状態を示す。
【図９】玄関の上がり口や階段の登り始の状態を示す。
【図１０】玄関の上がり口を登り終えて、車体２１ごと前進中の状態を示す。
【図１１】階段を登る状態を示す。
【図１２】階段の下り始めの状態を示す。
【図１３】階段を下りている状態を示す。
【符号の説明】
【００４５】自在駆動輪２０が車体２１、前方駆動プーリー２２、後方駆動プーリー２３、前方走行プーリー２４、後方走行プーリー２５、前方ベルト腕２６、後方ベルト腕２７、内側走行ベルト５０、駆動プーリー２９、出力駆動輪３０、装置取付け板３１、電動モータ３２、上下可動シリンダー３３、ピストン３５、シャフト３４、ガイド翼板３６、水平維持シリンダー取付け板３７、ガイド翼板３６、水平回動軸３８、ベアリング３９、出力シャフト４２、傾斜シリンダーシャフト受４３、傾斜維持シリンダー４５、傾斜シリンダー４１、レールガイド４０、車体取付け具４６、前方ベルト腕２６、後方ベルト腕２７、前駆動軸１８、後駆動軸１９、ピニオンギヤー１０と１１、前方駆動シリンダー１６の前方ピストンロッド１４、後方ピストンロッド１５、ラックギヤー１２、１３、前方ピストンロッド１４、後方ピストンロッド１５、ピニオンギヤー１０と１１、リンク８、リンク９、軸６、軸７、液圧発生ユニット６０、バッテリー電気基板部６１、自在前輪６３、足置き台６４、アイドルプーリー５、操作レバー４、爪３、走行ローラー４９、クロスパイプ４７、タイミングベルト５０、上下設定板５３、
【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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