(57)【要約】【課題】従来の車椅子の車輪を駆動回転させる駆動装置は、左右の各車輪の軸受にモータと減速機を内蔵して、左右の駆動力を調整する制御盤を備えて、折り畳み可能にしている。しかし、軸受に内蔵する駆動装置は、各車輪に必要で車輪に合わせた専用のモータと減速機を製作しているため、高価になる欠点があった。本発明では、１台のモータと減速機で差動装置のデフロックを介して伝達する安価な駆動装置を提供する。【解決手段】本発明の駆動装置Ｄは、モータ７にハイポイドピニオン１０を備えたモータ軸９と、該モータ軸９に噛合うハイポイドギヤ１１と、該ハイポイドギヤ１１に回転自在に軸着して内蔵された第１歯車１３と、該第１歯車１３と直交して噛合う第２歯車１４と、該第２歯車１４の回転を出力軸１５として大車輪２に伝達する差動装置Ｓを備え、この差動装置Ｓにデフロッククラッチ３０を備える構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載物を搭載する座席を備え、該座席の前方位置の左右に回転自在な車輪を備え、座席の後方位置の左右に大車輪を備え、該大車輪を駆動回転させる駆動装置を備えた搬送台車において、
前記駆動装置は、モータにハイポイドピニオンを備えたモータ軸と、該モータ軸に噛合うハイポイドギヤと、該ハイポイドギヤに回転自在に軸着して内蔵された第１歯車と、該第１歯車と直交して噛合う第２歯車と、該第２歯車の回転を出力軸として前記大車輪に伝達する差動装置を備え、
前記ハイポイドギヤに一方の出力軸に係合する接続杆を固着して、該係合には前記出力軸外周面を摺動して連結解除又は連結するデフロッククラッチを備え、
前記でデフロッククラッチは、連結解除のとき、前記左右の大車輪の回転が直進走行のとき同回転となり、旋回時のとき左右の大車輪の回転に回転差をつくり、
連結のとき、前記左右の大車輪の回転が直進走行のとき同回転となり、旋回時のときも直進走行時の同回転になることを特徴とする搬送台車用デフロック付きギャードモータ。
【請求項２】
前記でデフロッククラッチは、ハイポイドギヤに固着した接続杆に係合して、第２歯車に固着した出力軸に係合して前記接続杆に向けて摺動することで連結することを特徴とする請求項１記載の搬送台車用デフロック付きギャードモータ。
【請求項３】
前記出力軸は、中空状にして大車輪の車輪軸を収納して、大車輪間を伸縮可能にすることを特徴とする請求項２記載の搬送台車用デフロック付きギャードモータ。
【請求項４】
前記車輪軸は、出力軸の駆動力を伝達するクラッチを備え、該クラッチにホイルと係合する係合面を備え、該係合面の接離動作により駆動力伝達することを特徴とする請求項３記載の搬送台車用デフロック付きギャードモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、搭載可能な座席を備えた搬送台車の駆動装置に係るもので、この駆動装置はモータで回転させるギャードモータであり、搬送台車を旋回容易にする両輪の駆動輪で、両輪の回転差を同回転にするデフロックを備える差動装置を内蔵し、この差動装置に駆動輪間の車輪軸を伸縮可能にすることで、幅を小さくして折り畳みができる車椅子の電動駆動部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の搬送台車の一例として車椅子で説明すると、車椅子の駆動輪では、座席を挟んで左右に大車輪を軸着し、前方の左右にキャスター輪を軸着して、人を搭載し、電動の駆動部により走行可能にしている。この電動の駆動部の車椅子では、大車輪の後方の左右中間位置に駆動輪を１輪備えて、この駆動輪の回転力で車椅子を押進する特許文献１がある。この駆動輪は、直進方向に固着されて、旋回機能がなく、車椅子が旋回させるときは、左右の大車輪を腕力で強制的に回転差を付けて旋回を行っていた。
特許文献２の車椅子は、座席の前の左右にキャスター車輪を配置して、座席を挟むように重心の後方の左右に大車輪を軸着して、この各大車輪に駆動モータを内蔵して、制御盤により独立した駆動回転により前進、後退、旋回、ジグザグの操舵を可能にしている。【０００３】  特許文献１の駆動輪は、大車輪の中間位置にあり、床面に確実に接するように軸を別にして、介護者が体重等の重量を掛けて押圧力を与え、滑りを少なくして操舵している。
特許文献２の駆動輪は、大車輪の軸受に合わせた専用に設計した駆動モータと変速機を製作して車輪軸に内蔵して、左右の駆動モータの回転差を制御する制御盤を要して、ジグザグ走行の操舵を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】  特開２００２−１７２１４３号公報
【特許文献２】  特開２００７−３７８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、従来の特許文献１の駆動輪では、通路が平面状体ではないときに、左右の大車輪にフレームを支持され傾斜すると、駆動輪が床面と非接触になり走行が安定しない状態になる。また、駆動輪の径が小さいため地上面の伝達効率が悪く、駆動力が小さくなり、スムーズな走行ができない欠点がある。
特許文献２の駆動輪は、左右の大車輪にそれぞれ内蔵されたモータと減速機により、スムーズな走行と安定した操舵を得ることが出来るが、制御装置と内蔵モータが高価になり、製品価額が高くなる欠点があった。【０００６】  さらに、特許文献１の車椅子では、操舵走行のとき介護者がハンドル操作により、走行可能となるが、搭載者の運転で操舵走行するには大車輪を手で押圧して抵抗を付けることで旋回させるため、高速運転ができなく、低速運転で走行することになる。【０００７】  本発明では、大車輪間の中央に配置する１台のモータに軸で連結して、左右の大車輪を駆動回転させるもので、モータの回転を差動装置と制動力を制御できるようにする。制御するには、ブレーキを左右の大車輪に備え、左右のブレーキの強弱によりデフ作用で操舵を容易にする。また、デフロッククラッチにより左右の大車輪を同回転するようにして、積雪・凍結・段差で滑りやすい路面でも両輪駆動の高伝達力により安定した走行をする搬送台車にする。駆動装置は、１台のモータであるため、左右の大車輪を内側に寄せて折り畳んだ状態にすることができ、小型で安価に製造することができる差動装置（デフ）を備えたギャードモータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  請求項１の発明では、人を搭載する座席を備え、該座席の前方位置の左右に回転自在にする車輪を備え、座席の後方位置の左右に大車輪を備え、該大車輪を駆動回転させる駆動装置を備えた搬送台車において、
前記駆動装置は、モータにハイポイドピニオンを備えたモータ軸と、該モータ軸に噛合うハイポイドギヤと、該ハイポイドギヤに回転自在に直交して軸着して内蔵された第１歯車と、該第１歯車と直交して噛合う第２歯車と、該第２歯車の回転を出力軸として前記大車輪に伝達する差動装置を備え、
前記ハイポイドギヤに一方の出力軸に係合する接続杆を固着して、該係合には前記出力軸の外周面を摺動して連結解除又は連結可能にするデフロッククラッチを備え、前記でデフロッククラッチは、連結解除のとき、前記左右の大車輪の回転が直進走行のとき同回転となり、旋回時のとき左右の大車輪の負荷により負荷の小さい方が回転を高めて回転差をつくり、連結のとき、前記左右の大車輪の回転が直進走行のとき同回転となり、旋回時のときも直進走行時と同じの同回転になる構成とする。【０００９】  請求項２の発明では、請求項１のデフロッククラッチは、ハイポイドギヤに固着した接続杆に係合して、第２歯車に固着した出力軸に係合して前記接続杆に向けて摺動することで連結する構成とする。
請求項３の発明では、請求項２の出力軸は、中空状にして大車輪の車輪軸を収納して、左右の大車輪間を伸縮可能にする構成とする。
請求項４の発明では、請求項３の車輪軸は、出力軸の駆動力を伝達するクラッチを備え、このクラッチにホイルと連結する係合面を備え、この係合面の接離動作する構成とする。【００１０】  請求項１の構成では、左右の大車輪の駆動回転を差動装置により、１台のギャードモータで操舵の走行を行うことができると共に、左右の大車輪を同回転で走行させることができる作用がある。
請求項２の構成では、１台のギャードモータが左右の大車輪を同回転させたり、解除させたりするクラッチを切り換える作用がある。
請求項３の構成では、大車輪の車輪軸を伸縮することで、折り畳めることができる作用がある。
請求項４の構成では、大車輪の回転を、クラッチの連結で車輪軸から伝達する駆動回転と、クラッチの解放で車輪軸を回転自在にする作用がある。
【発明の効果】
【００１１】  請求項１の発明では、左右の大車輪の車輪軸を介して、１台のギャードモータにより安価にでき、左右に駆動力を伝達して操舵を容易にして、大車輪の片側が空転して進行不可なときでも、デフロッククラッチを入りの連結することで、スムーズに進行することができる効果がある。
請求項２の発明では、デフロッククラッチにより、左右の大車輪の駆動回転を両車輪に伝達することができる効果があり、凍結の路面・積雪の路面でも容易に走行できる。
請求項３の発明では、車輪軸を出力軸に収納できるので、左右間の大車輪の幅を小さくすることができ、収納・持ち運びに便利な効果がある。
請求項４の発明では、クラッチの接離動作で、駆動装置と連結又は解放することができ、バッテリの容量が低くなったとき手動の運転が容易になり、大車輪の軸受部で切り離すの【００１２】で負荷が小さくなり、手動で大車輪を回転させて走行することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車椅子の側面図。
【図２】  車椅子の正面図。
【図３】  駆動装置と大車輪の各クラッチ機構を説明する構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明は、搬送台車の駆動装置Ｄであり、この駆動装置Ｄの駆動源であるギャードモータ５であり、このギャードモータ５にデフロッククラッチ３０を備えた差動装置Ｓを内蔵したものである。搬送台車は、荷物を搭載してバッテリを電源にして、走行させるもので、例えば病院の給食用台車・レントゲン台車があり、市場・ステーションで見かける搬送台車等がある。本実施形態では、一例として車椅子１に採用して説明する。
車椅子１は、左右に大車輪２を駆動回転させる駆動装置Ｄを備え、左右の大車輪２を１台のギャードモータ５でそれぞれ駆動回転させ、走行することができる。
図１は、車椅子１で椅子形状にアルミのパイプでフレーム４を形成し、座席２５を備え、座席２５の若干後方の左右に大車輪２を軸受Ｋにより支持して、患者の足を搭載する付近に回転と旋回を自在にしたキャスター３を左右及び前後に備えている。大車輪２は、車輪軸２４を固着して略中央付近に配置されたギャードモータ５の出力軸１５に連結して収納状態にしたとき連結を解除し、引き出したときの使用時の状態で係合するようにしている。
【００１４】  ギャードモータ５は、図示略のバッテリの電源を供給して、制御盤の指令により右方向又は左方向に大車輪２に回転差をつけることで、旋回が容易になる。大車輪２には、出力軸１５にブレーキＢを備え、制御盤により左右の大車輪２を同時に制動することも、左右の大車輪２の制動力を変えて制御することもでき、旋回・方向支持・蛇行等の操舵を可能にする。ブレーキＢは、電磁制御でライニングが鉄製の円板と電気磁石とに挟持される摩擦力で制動力が掛かるもので、ライニングが出力軸１５に固着して円板がばねで電気磁石から接離可能にして離間状態に入る。
【００１５】  電気磁石は、電圧の高さを０ボルト〜１２ボルトまで変化させ磁力を高めたり低めたりして、制動力を調整することで、左右の大車輪２の駆動力を制御して操舵する。制動力は、ブレーキＢを備えて説明しているが、ブレーキＢの付いていないものでは、搭載者である患者が手で大車輪２に負荷を掛けることで、差動装置Ｓの作用により負荷が軽い方に駆動力がよく伝達され回転数を多くして、左右の大車輪２に伝達される駆動力が変わり操舵させることができる。この差動装置Ｓは、デフロッククラッチ３０が備えてあり、このデフロッククラッチ３０が出力軸１５に備えたセレーション２７を摺動可能に係合してあり、ハイポイドギヤ１１に固着する円筒状の接続杆２８に、ロックレバー３２の動作で前記出力軸１５上を摺動して、外周面のスプライン２６と接続杆２８の内周面のスプライン２６が係合して一体に回転する。
【００１６】  デフロッククラッチ３０は、出力軸１５のセレーション２７を軸方向に摺動可能で出力軸１５に支持されて同回転をし、接続杆２８と係合するスプライン２６に係合することで、ハイポイドギヤ１１と出力軸１５とが同回転する。この同回転により、第２歯車１４がロック状態になり、左右の出力軸１５が同一回転する。このデフロッククラッチ３０の外周には、円周に凹部の溝を形成する回転リング３１が固着され、ロックレバー３２が凹部の側面に当接して軸方向に摺動させ、前記スプライン２６に係合してデフロックを入りの状態にして、この係合を外すことでデフロックを切りの状態にする。
【００１７】  大車輪２は、ベアリング・メタル等の軸受Ｋを介して、車輪軸２４により回転自在にするホイル２２が支持されている。ホイル２２は、クラッチ１９を備え、クラッチレバー２０により車輪軸２４とホイル２２とを接続または切り離しを操作して、電動で走行したり、手動で走行したりすることができる。
座席２５は、大車輪２を折り畳みするときに、幅を小さくできるように柔軟性のある樹脂・布綿等のもので、左右両端をアルミパイプのフレーム４により形成されている。キャスター３は、車輪を回転自在に軸着して片持ちに鉛直に支持し、フレーム４の前方位置の左右に各一輪を配置して、後方位置の左右に大車輪２を各一輪配置して、さらに、大車輪２の後方に転倒防止に一輪又は二輪を備え、患者を搭載して操舵の走行を容易にする。
【００１８】  図２は、ギャードモータ５の差動装置Ｓから左右の大車輪２に伝達される駆動力を出力軸１５に掛かる負荷により、差動装置Ｓの作用により回転数に差が起き、車椅子１を操舵することができる。ギャードモータ５は、減速機６にモータ７を接続して、モータ軸９の高速回転を減速機６で低速回転の高トルクに変換して、差動装置Ｓにより左右に出力軸１５を突出させている。差動装置Ｓは、モータ軸９にハイポイドピニオン１０を備えて入力軸とし、このハイポイドピニオン１０が噛合うハイポイドギヤ１１から第１歯車１３をピン３３で回転自在に軸着して２つの第２歯車１４に噛合う。２つの第２歯車１４は、駆動力が伝達され、負荷状況により出力軸１５の左右に分配されて、大車輪２に駆動トルクを伝える。
【００１９】  ハイポイドギヤ１１は、外周面に歯面を備え、内部の２箇所に透孔を備えて第１歯車１３を軸着して、モータ軸９の回転をハイポイドピニオン１０から伝達されて減速して回転する。第１歯車１３は、ハイポイドギヤ１１の回転により、全体が円周状に沿って移動することで、左右の出力軸１５が同回転する。このときの出力軸１５は、同負荷であり第１歯車１３の回転がしてない状態である。操舵するときは、片側の大車輪２に負荷が片寄ると、負荷の少ない出力軸１５の回転数が多くなり、このときの第１歯車１３の回転は左右の大車輪２の回転差だけの回転をしている。
【００２０】  出力軸１５は、ギヤケース８の軸受Ｋに支持されて、前記第１歯車１３に噛合う第２歯車１４を固着して、この第２歯車１４の回転が大車輪２を駆動回転することになる。前記出力軸１５には、ギヤケース８に固着されたブレーキＢが出力軸１５に回転可能に取付けてあり、一般に知られている電磁ブレーキであり、制御盤により制動力を強めたり、弱めたりすることで、デフ作用である負荷が軽い方が増回転する作用により駆動回転を左右に分配して、出力軸１５に回転差を生じさせて、走行する方向を制御する。
【００２１】  大車輪２は、ホイル２２の外周面にゴム製のタイヤ２３で被い衝撃等の振動を吸収している。この大車輪２の中央には、荷重受け２１が備えてあり、軸受Ｋと車輪軸２４とクラッチ１９を備えている。前記軸受Ｋは、車輪軸２４を支持して、大車輪２を回転自在にしている。前記車輪軸２４は、大車輪２を回転自在に支持して、出力軸１５の中空軸に収納されて伸縮可能にして、出力軸１５の先端の内側係合体１７と、車輪軸２４の先端の外側係合体１８とが係合することで、ギャードモータ５の駆動回転を車輪軸２４に伝達することができる。車輪軸２４は、クラッチ１９を介して大車輪２に回転を伝達することが出来る。クラッチ１９は、ホイル２２に備えられたフレーム４に備えてあり、車輪軸２４に加工された外側係合体１８と出力軸１５の内側係合体１７が係合してクラッチ１９に駆動力を伝達し、クラッチ１９から係合面２９によりホイル２２を駆動回転させる。
【００２２】  クラッチ１９は、クラッチレバー２０を回動させることで、車輪軸２４のセレーション２７を摺動するクラッチ１９の内周面のセレーション２７が、ホイル２２に備えられたクラッチ１９に係合して、一体化して連結することでギャードモータ５の回転を大車輪に伝達することができる。このクラッチ１９は、大車輪２の軸受Ｋで接続の入り切りを行うため、手動で運転するとき機械的抵抗が小さく容易に手動で走行できる。
【００２３】  図３は、差動装置Ｓを説明する側面断面図であり、モータ７のモータ軸９に備えられたハイポイドピニオン１０が、出力軸１５と同軸に備えられた軸受Ｋにより、回転可能に支持されたハイポイドギヤ１１に噛合い減速した回転をさせる。減速回転するハイポイドギヤ１１は、径方向に軸着する第１歯車１３を２箇所に配置してハイポイドギヤ１１の両側に歯面を突出させ、その歯面に第２歯車１４が噛合っている。
【００２４】  第２歯車１４は、左右の大車輪２を回転させる出力軸１５に固着されて、第１歯車１３に噛合いハイポイドギヤ１１と同方向の回転をする。このときの回転は、左右の第２歯車が同回転をして、第１歯車の回転が停止している状態で、車椅子１が真直ぐに走行できる。車椅子１の方向を変えるときは、旋回側の出力軸１５の軸受Ｋを兼用するブレーキＢを内蔵して、このブレーキＢの負荷値により駆動力が分配されて回転が低まり、第１歯車１３の回転から第２歯車に回転差が生じ、左右の出力軸１５の回転差で、車椅子１を旋回可能にする。ブレーキＢは、ライニングの押圧力を調整できる手動式でも電動式のものでもよいが、電磁ブレーキの磁力の強弱を変化させるもので説明する。
【００２５】  デフロッククラッチ３０は、ハイポイドギヤ１１に固着された接続杆２８を備え、この接続杆２８の外周面に軸受Ｋを備え、出力軸１５と該接続杆２８を接離可能に摺動させることができるスプライン２６で、接続杆２８を回転自在にすることも、出力軸１５と接続杆２８とを係合状態にすることもできる。この接続杆２８の軸心１６は、デフロッククラッチ３０が出力軸１５のセレーション２７に係合して軸方向に摺動して、前記スプライン２６の外周面に係合するスプライン２６を内周面に備えている。スプライン２６は、係合することで出力軸１５とハイポイドギヤ１１が接続杆２８を介して同軸回転をするため、第２歯車１４ハイポイドギヤ１１と同じ回転をすることで、第１歯車１３が回転を止め、左右の第２歯車１４が同じ回転をする。デフロッククラッチ３０の移動は、外周面に回転自在に嵌着された回転リング３１を備え、この回転リング３１の外周面にＵ字の溝が備えてあり、その溝にクラッチレバー２０を挿入して軸方向へ当接させることで、セレーション２７を摺動してスプライン２６の接離動作することで、デフロックの連結を入り切りすることができる。
【実施例】
【００２６】  車椅子１は、フレーム４で中央に座席２５を備え、座席２５の左右に大車輪２を備え、足元及び転倒防止用にキャスター３を備えて走行可能に形成している。大車輪２は、図示略のバッテリと制御盤により駆動装置Ｄから駆動力を伝達されて走行する。制御盤は、座席２５に腰掛けた運転者の患者が操縦しやすくステック状の操縦桿（図示略）で前へ倒すと前進、右へ倒すと右に旋回、中央に戻すと停止、するようになっている。【００２７】  大車輪２は、左右の車輪軸２４の中央に１台のギャードモータ５を備え、駆動力を得ている。ギャードモータ５は、左右の大車輪２を回転させる出力軸１５を延出させ、この出力軸１５の回転に負荷を与えるブレーキＢをフレーム４に固着したギヤケース８に取り付けて、ブレーキＢの電磁力を電源の電圧を変化させて強弱させ、吸引力を強弱してライニングの圧接を調整して、回転差による旋回力と旋回方向を決める。ギャードモータ５の駆動力は、出力軸１５から車輪軸２４に伝達され、車輪軸２４からクラッチ１９に伝達されてホイル２２を回転する。【００２８】  走行中にバッテリ容量が低下したときは、手動運転に切り替えができるクラッチレバー２０の接続状態から切りに、切り替えることでホイル２２とクラッチ１９を切り離して、ホイル２２の軸受Ｋにより回転自在にすることで、接続する機械抵抗の損失がないので、軽い力の手動で走行させることになる。車椅子１は、目的地に到着すると、両大車輪２の車輪軸２４を出力軸１５に収納させることで、内側係合体１７と外側係合部１８の接続を外し、内側に折り畳まれて幅を小さくして駐輪スペースを確保することができる。【００２９】  また、電動で走行中に走行路に障害物があり乗り越えようとするとき、片方の大車輪２が空転すると、もう一方の大車輪２がデフ作用で回転しなくなり、前進も後退もできなくなる。このときに、ロックレバー３２を入りにすることで、デフロッククラッチ３０が出力軸１５と接続杆２８を連結することで、左右の出力軸１５を連結したことになり、左右の大車輪２が同回転して、障害物を乗り越えることができる。障害物だけでなく、通路が凍結・積雪・凹凸・泥沼面・段差等の悪路を走行するときにデフロッククラッチ３０を作動することで、左右の大車輪２が同回転の駆動をして、悪路を容易に走行することができる。両車輪軸２４には、電磁ブレーキのブレーキＢが付加されて、左右の各車輪軸２４に制動力を強から弱まで調整できる値で掛けることができ、差動装置Ｓにより大車輪２の回転差をつくり操舵の運転をすることになる。【００３０】  車椅子１の走行を終えて保管するときは、布状の座席２５を持ち上げることでＸ形状に拡がった荷重受け２１が内側に狭まり、大車輪２の車輪軸２４が出力軸１５の係合体２９から外れて収納距離Ｌだけ折り畳むことで、図３の右大車輪２の状態から左大車輪２の状態に、両大車輪２間が収納距離Ｌだけ縮まり、少ない収納スペースに保管することができる。
【符号の説明】
【００３１】１    車椅子
２    大車輪
３    キャスター
４    フレーム
５    ギャードモータ
６    減速機
７    モータ
８    ギヤケース
９    モータ軸
１０  ハイポイドピニオン
１１  ハイポイドギヤ
１３  第１歯車
１４  第２歯車
１５  出力軸
１７  内側係合体
１８  外側係合体
１９  クラッチ
２０  クラッチレバー
２４  車輪軸
２５  座席
２６  スプライン
２７  セレーション
２８  接続杆
２９  係合面
３０  デフロッククラッチ
３２  ロックレバー
Ｌ    収納距離
Ｂ    ブレーキ
Ｓ    差動装置
【図１】
2013248356.tif 000003
【図２】
2013248356.tif 000004
【図３】
2013248356.tif 000005