(57)【要約】【課題】  高齢化社会を迎えるにあたり、老弱男女、力の差に問題なく、段差を容易に乗り越えられ車椅子の前輪が求められている。【解決手段】  本発明は、これらの課題を克服するため、主輪前方に配置された補助輪Ａが段差に突き当たり補助輪Ａを支える軸中心の回転を、車輪全部を持ち上げる補助輪Ｂ軸部に伝え補助輪Ｂが下方に押し出され、車輪全部が持ち上げられ主車輪が段差に滑りあがり、主輪が段差を乗り越えた後は、補助輪Ａを支える中心軸に設けられたバネにより、補助輪Ａと補助輪Ｂは元に戻ることにより、段差を乗り越える特徴を有した装置である。補助輪Ａの回転方向は反時計回り及び時計回りでも可能である。また補助輪Ａは歯車で挟まれている。補助輪Ａの回転を補助輪Ｂの上下摺動させる力の伝達には歯車に換え索又はアームを用いることができる。更に、補助輪Ｂ軸部にバネをつけ補助輪Ｂの下方への余力を有することにより段差乗り越えを容易にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支え取付軸（１０）と支え部（８）と主輪（９）と主輪軸（１３）からなる車輪装置（１）において、
主輪軸（１３）の前方に、歯車Ａ（３）と、歯車Ａ（３）の前方に配された補助輪Ａ（２）と補助輪Ａ（２）を初期位置に復帰させるための歯車Ａの中心軸（１２）に設けたバネ（１１）と、歯車Ａ（３）に連動して回転する歯車Ｂ（４）と、歯車Ｂ（４）の回転により、補助輪Ｂ（６）が主輪軸（１３）を中心として上下に摺動するよう補助輪Ｂ軸部（７）の歯車Ｂ（４）と接する部分にラック歯車（５）を設けることで、
補助輪Ｂ（６）が走行正面の段差等の障害物に当接し、反発力を受けると、歯車Ａ（３）・歯車Ｂ（４）を回転させ、ラック歯車（５）を摺動させ、主輪（９）を持ち上げ、段差を容易に乗り越えることができ、
補助輪Ｂ（６）への反発力がなくなると同時にバネ（１１）で補助輪Ａ（２）及び補助輪Ｂ（６）を初期位置に復帰することができ、段差を降りる時は、補助輪Ａ（２）が主輪（９）より先に路面に接することにより２段階接地となり安定して降りられることを特徴とする段差乗り越え車輪装置。
【請求項２】
補助輪Ａを保持する歯車ＡＡ（１６）が段差に押し当てられ、時計回りに回転し、歯車ＡＡ（１６）に接合するラック歯車（５）を摺動させ、主輪（９）を持ち上げ、段差を容易に乗り越えることができることを特徴とする請求項１に記載の段差乗り越え車輪装置。
【請求項３】
補助輪Ａ軸部（１８）上部に位置する索のを保持する策Ａ留Ａ（２２）に索の一端を取り付け、索方向変換部（１９）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の上部に位置する索を保持する索Ａ留Ｂ（２３）に保持させ、歯車Ａ（３）下部に位置する索を保持する索Ｂ留Ａ（２４）に索の一端を取り付け、索方向変換部（１９）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の下部に位置する索を保持する索Ｂ留Ｂ（２５）に保持させることにより補助輪Ｂ（６）を上下に摺動させることを特徴とする請求項１に記載の段差乗り越え車輪装置。
【請求項４】
歯車ＡＡ（１６）下部に位置する索を保持する策ＡＡ留Ａ（３３）に策の一端を取り付け、索方向変換部ＡＡ（１９）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の下部に位置する索を保持する索ＡＡ留Ｂ（３７）に保持させ、歯車ＡＡ（１６）上部に位置する索を保持する索ＢＢ留Ａに索の一端を取り付け、索方向変換部ＡＡ（１９）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の上部に位置する索を保持する索ＢＢ留Ｂ（３６）に保持させることにより補助輪Ｂ（６）を上下に摺動させることを特徴とする請求項２に記載の段差乗り越え車輪装置。
【請求項５】
補助輪Ａ軸部（１８）上部に支点Ａ（２７）、補助輪Ｂ軸部（７）の上部に支点Ｃ（２９）をその中点に支点Ｂ（２８）を設け、各支点をアームＡ（３０）で繋ぎ、補助輪Ａ軸部（１８）が反時計まわりに回転すると、支点Ａ（２７）も回転し、支点Ｂ（２８）を中心としてアームＡ（３０）は時計回りに回転し、補助輪Ｂ軸部（７）が下方に動き、補助輪Ｂ（６）が下に押し出され、段差の乗り上げ後は、補助輪Ａ軸部（１８）が時計回りに回転して補助輪Ｂ（６）が元に位置に収納されることを特徴とする請求項３に記載の段差乗り越え車輪装置。
【請求項６】
補助輪ＡＡ軸部（３４）下部に支点ＡＡ（３９）、補助輪Ｂ軸部（７）の上部に支点ＣＣ（４１）を、その中点に支点ＢＢ（４０）を設け、各支点をアームＢ（３８）で繋ぎ、補助輪ＡＡ軸部（３４）が時計まわりに回転すると、支点ＡＡ（３９）も回転し、支点ＢＢ（４０）を中心としてアームＢ（３８）は反時計回りに回転し補助輪Ｂ軸部（７）が下方に動き、補助輪Ｂ（６）が下に押し出され、段差の乗り上げ後は、補助輪ＡＡ軸部（３４）が反時計回りに回転して補助輪Ｂ（６）が元に位置に収納されることを特徴とする請求項４に記載の段差乗り越え車輪装置。
【請求項７】
補助輪Ｂ軸部（７）と補助輪Ｂ（６）間にバネ（１１）を設け、段差を乗り越える前は、補助輪Ｂ（６）は地面に押しつける力を保持させ、補助輪Ｂ（６）の押し下げる際の補助力を保持することを特徴とする請求項１乃至６に記載の段差乗り越え車輪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、路面の段差を容易に乗り越えて走行することができる車輪装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  車椅子の利用がますます増加する社会において、全ての段差がなくなることはなく、容易な走行の妨げになっている。
しかも、一般の車椅子では簡単に乗り越えられない３０〜６０ｍｍの段差が多くあるのが現状である。
また、今後高齢化社会を迎えるにあたり、車椅子の操作者が身体的弱者の場合が多くなり、段差を容易に乗り越える技術への要求が増している
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４６２４４
【特許文献２】特開２００２−３５０３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１は、段差乗り越え時において補助輪５が段差に乗り上げて、梃子の原理で主輪２を持ち上げる方式であるが、補助輪５の中心軸より高い段差には対応できない。
また、補助輪５が段差に乗り上げた際、補助輪５と主輪２が段差に対して「く」の字状の楔となり、ロック状態を引き起こしてしまう。
特に、この車輪に垂直に大きな加重が加わっている場合には、ロック状態から逃れることが困難となる。
ここで、段差とは、路面より盛り上がり車が走行する際、車輪を何らかの力で上方に持ち上げる力を付加しなければ乗り越えられない障害物のことである。【０００５】  特許文献２にあたっては、段差を越えるためにアーム１０が折れ曲がるような構造であるため、乗り上げるための加重に耐えるため大きく重くなり、小車輪９の重量とあいまって前方が重くなる。そのため、走行時、車椅子前輪の中心軸を中心として回転し、小車輪９が後ろに向くことになり、正常な前進が難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  主輪（９）の前方に突出するように補助輪Ａ（２）を円歯車の四分の一部分の一部にした歯車Ａ（３）に取り付け、補助輪Ａ（２）が主輪（９）より先に段差に当接するように配し、主輪（９）が前進することにより補助輪Ａ（２）が段差に当接し、更に前進すると歯車Ａの中心軸（１２）を中心として回転し、歯車Ｂ（４）に力が伝達され、更にラック歯車（５）に伝達することにより、補助輪Ｂ軸部（７）を押し下げることで補助輪Ｂ（６）が主輪（９）より下方に押し出される。
これにより、主輪（９）を段差を乗り越えることが可能な高さまで押し上げることができる。
主輪（９）が段差に乗り上げた後はバネ（１１）で補助輪Ａ（２）及び補助輪Ｂ（６）が初期の位置に復帰する。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、補助輪Ａ（２）が段差に当たり押されることにより補助輪Ｂ（６）が主輪（９）の下方に押し下げられ、車輪装置（１）全体を持ちあげるため、噛み込みという問題がなく、段差を容易に乗り越えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】  車輪装置の構成と各構成品の初期位置
【図２】  車輪装置の正面図
【図３】  車輪装置の段差当接図
【図４】  車輪装置の段差乗り上げ初期状態
【図５】  車輪装置の段差乗り上げ中間状態
【図６】  車輪装置の段差乗り上げ完了状態
【図７】  バネが圧縮され初期動力としての力を蓄えた状態
【図８】  バネが初期動力として働状態
【図９】  初期動力としての作用が終了した状態
【図１０】  段差を降りる際の段階の示す図
【図１１】  時計回りの回転を佐用させた場合の車輪装置
【図１２】  図１のうち歯車を索の構成とした車輪装置
【図１３】  図１１のうち歯車を索の構成とした車輪装置
【図１４】  図１のうち歯車をアームの構成とした車輪装置
【図１５】  図１１のうち歯車をアームの構成とした車輪装置
【発明を実施するための形態】
【０００９】  図に従って段差乗り上げ動作を順に説明する。
図１は車輪装置（１）の全体構成図である。支え部（８）に主輪軸（１３）を介して主輪（９）が設けられている。ここまでは一般的なキャスターと呼ばれる車輪装置と同一である。
【００１０】  車輪装置（１）の構成品は図１の状態が初期位置となっている。
主輪軸（１３）には主輪（９）の他、補助輪Ｂ軸部（７）が垂直方向に摺動するよう配されており、最下端には補助輪Ｂ（６）が回転可能に設けられている。
補助輪Ｂ軸部（７）を垂直方向に摺動させる動力源は、歯車Ｂ（４）であり、補助輪Ｂ軸部（７）の歯車Ｂ（４）に接する部分に設けられたラック歯車（５）で回転動作の動力を垂直方向の動力に変換する。
【００１１】  歯車Ｂ（４）の動力源は円歯車の一部を歯車にした歯車Ａ（３）であり、円歯車の反対側端部に配された補助輪Ａ（２）が図上で右方向に圧力（実際の使用では前進方向にある段差からの押し返し）を受けることにより、段差乗り越え動作が開始する。
段差乗り越え完了時は補助輪Ａ（２）への圧力がなくなるので、バネ（１１）によって補助輪Ａ（２）は原点に復帰する。
【００１２】  図２は車輪装置（１）の正面図である。
車輪装置の構成品を保護するために、主輪（９）をダブルに用いて、主輪（９）の間に補助輪Ａ（２）や補助輪Ｂ（６）・補助輪Ｂ軸部（７）等を収容する構成とした。
【００１３】  図３は車輪装置を用いた車椅子等を移動させている状態である。
車輪装置（１）の補助輪Ａ（２）は図３のような位置を原点としている。いま、補助輪Ａ（２）は段差の壁面に当接しようとしている。
【００１４】  図４は車輪装置（１）が段差の壁面に当接し、壁面からの反発力を受けた状態である。
車輪装置（１）が段差の壁面に当接し、壁面から更に圧力を受けると、補助輪Ａ（２）は車輪装置（１）の内部方向に押し込まれることとなり、円歯車の一部を歯車にした歯車Ａ（３）は歯車Ａの中心軸（１２）を中心として「歯車Ａ（３）の回転方向」で示す矢印方向つまり反時計方向に回転する。ここには歯車Ａ（３）を介して歯車Ｂ（４）が接しているので、歯車Ｂ（４）は「歯車Ｂ（４）の回転方向」で示す矢印の方向つまり時計方向に回転する。
【００１５】  歯車Ｂ（４）の回転は補助輪Ｂ軸部（７）にあるラック歯車（５）を「補助輪Ｂ（６）の移動方向」で示す方向つまり下方向に押し下げることになり、補助輪Ｂ（６）が地面を押圧する。
補助輪Ａ（２）が壁面から更に押されると、補助輪Ｂ（６）が更に強く地面を押圧するので、主輪（９）は地面から離れて持ち上がることになる。
【００１６】  図５は補助輪Ａ（２）が段差壁面の上端に達した状態である。
補助輪Ａ（２）が段差壁面の上端に接しているが、僅かな力で段差上面に乗り上げることができる。
補助輪Ａ（２）は段差壁面からの反発力から開放されるが、主輪（９）が段差に接触するまでの間は補助輪Ｂ（６）からの反発を受けているので、この姿勢を維持する。
【００１７】  この図は段差の高さと、補助輪Ｂ軸部（７）の最大可動域を同一にして表現したが、乗り越えたい段差の高さに応じて、円歯車の一部が歯車である歯車Ａ（３）や歯車Ｂ（４）とのギア比・補助輪Ｂ軸部（７）の長さつまり可動域を変えることにより変更可能である。
【００１８】  図６は補助輪Ａ（２）が段差壁面の上端に達した後、更に移動を続けることにより主輪（９）が段差壁面の上端に乗り上げた状態である。
主輪（９）が更に前進すると図１の状態に戻り、補助輪Ａ（２）は段差上面からの圧力も補助輪Ｂ（６）からの反発もなくなるので、この図では省略したが、バネ（１１）によって補助輪Ａ（２）は歯車Ａ（３）を「歯車Ａ（３）の回転方向」で示す矢印の方向つまり時計方向に回転し、歯車Ｂ（４）を「歯車Ｂ（４）の回転方向」で示す矢印の方向つまり反時計方向に回転させ、補助輪Ｂ軸部（７）にあるラック歯車（５）で「補助輪Ｂ（６）の移動方向」で示す方向つまり垂直方向に引き上げながら初期の位置に復帰する。
これで乗り越え完了である。
【００１９】  図７のバネは、補助輪Ｂ（６）を方に押し出す力を初期の状態で付加するために付けたものである。主輪（９）が接地面につくまで、車輪全体に加重が加わると、バネは圧縮され補助輪Ｂ（７）を押し出すエネルギーが蓄積される。補助輪Ａ（２）が回転して補助輪Ｂ（６）が下方に押し出される際、このエネルギーが下方下向きの力として加わる作用、つまり初期動力として働く。
【００２０】  図８は初期動力として作用したときのものである。バネが伸びきった長さ以上に補助輪Ｂが下方に押された場合は、バネの力は作用しない。
【００２１】  図９は、バネ（１４）が伸びきり（この時点で初期動力としての働きは終了する）更にに補助輪Ｂが下方に押し下げられた状態のものである。図７でのバネの位置は、主輪（９）の中心軸と補助輪Ｂ（６）とに配置されているが、中心軸より上方に付けることもでき、上下両方につけてた場合は、更に補助輪Ｂ（６）を押し出す力を増すことができる。
【００２２】  図１０は、段差を降りるときのものである。歯車Ａ（３）は基本状態の位置で時計回りの方向に回転しないようにストッパーが設けてあるため、主輪（８）が地面に接触するまえに補助輪Ａ（２）地面に接触して止まるので、段差を降りる際は２段階となり、安定した降り方が可能となる。
【００２３】  図１１は、主輪（９）より前にある補助輪Ａ（２）が段差に押し当てられたとき、時計回りに回転し、補助輪Ｂ軸部（７）を下方に摺動する機構である。すなわち、補助輪ＡＡ（１５）が段差に押し当てられ時計回りに回転することにより、歯車ＡＡ（１６）が歯車ＡＡの中心軸（１７）を中心に時計回りに回転し、補助輪Ｂ軸部（７）が下方に押され車輪装置（１）全体が押し上げられ、段差を乗り越えられる。段差乗り越え後は、補助輪ＡＡ（１５）を押し当てる力はなくなりバネ（１１）より歯車ＡＡ（１６）は反時計まわりに回転し、補助輪ＡＡ（１５）及び補助輪Ｂ（６）は元に戻る。
【００２４】  図１２は、図１の基本図のうち歯車を索にして補助輪Ａ（２）の力を補助輪Ｂ（６）に伝達する機構である。すなわち、補助輪Ａ軸部（１８）上部に位置する索を保持する策Ａ留Ａ（２２）に策の一端を取り付け、索方向変換部（１９）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の上部に位置する索を保持する索Ａ留Ｂ（２３）に保持させているため、補助輪Ａ（２）が段差に押し当てられ、補助輪Ａ軸部（１８）が反時計まわりに回転すると、索Ａ留Ａ（２２）が反時計まわりに回転し索Ａ（２０）を引き上げ索Ａ留Ｂ（２３）を引き下げ補助輪Ｂ軸部（７）を下方に下げることにより補助輪Ｂ（６）を押し下げる。
【００２５】  また、歯車Ａ（３）下部に位置する索を保持する索Ｂ留Ａ（２４）に索の一端を取り付け、索方向変換部（１９）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の下部に位置する索を保持する索Ｂ留Ｂ（２５）に保持させているため、段差乗り越え後は、バネ（１１）により補助輪Ａ軸部（１８）は時計まわりに回転し、索Ｂ留Ａ（２４）が時計まわりに回転し、索Ｂ（２１）を引き、索Ｂ留Ｂ（２５）が上方へ引き上げられ、補助輪Ｂ（６）が上にあがり元の位置に戻る。
【００２６】  図１３は、歯車ＡＡ（１６）下部に位置する索を保持する策ＡＡ留Ａ（３５）に策の一端を取り付け、索方向変換部ＡＡ（４２）を介して、索の他の一端を補助輪Ｂ軸部（７）の下部に位置する索を保持する索ＡＡ留Ｂ（３７）に保持させているので、補助輪ＡＡ（１５）が段差に押し当てられると、歯車ＡＡ（１６）は時計回りに回転し、下部に位置する索を保持する索ＡＡ留Ａ（３３）が時計回りに回転し策を引き、補助輪Ｂ軸部（７）の上部に位置する索を保持する索ＡＡ留Ｂ（３７）が引かれ、補助輪Ｂ軸部（７）が下がり、補助輪Ｂ（６）が主輪（９）から下に押し出され車輪装置（１）全体が押し上げられ段差を乗り越える。また、段差を乗り越えたあとは、歯車ＡＡ（１６）の上部索ＢＢ留Ａ（３５）が反時計回りに回転し、補助輪Ｂ軸部（７）下方に取り付けられた索ＢＢ留Ｂ（３６）が索により引かれ補助輪Ｂ（６）が上に上がり元に位置に戻る。
【００２７】  図１４は、補助輪Ａ軸部（１８）上部に支点Ａ（２７）、補助輪Ｂ軸部（７）の上部に支点Ｃ（２９）をその中点に支点Ｂ（２８）を設け、各支点をアームＡ（３０）で繋いでいるため、補助輪Ａ軸部（１８）が反時計まわりに回転すると、支点Ａ（２７）も回転し、支点Ｂ（２８）を中心としてアームＡ（３０）は時計回りに回転し補助輪Ｂ軸部（７）が下方に動き、補助輪Ｂ（６）が下に押し出され、段差の乗り上げる。段差の乗り上げ後は、バネ（１１）より補助輪Ａ軸部（１８）が時計回りに回転して補助輪Ｂ（６）が元に位置に収納されることにより段差乗り越えることができる。
【００２８】  図１５は、補助輪ＡＡ軸部（３４）下部に支点ＢＢ（４０）、補助輪Ｂ軸部（７）の上部に支点ＣＣ（４１）をその中点に支点ＢＢ（４０）を設け、各支点をアームＢ（３８）で繋でいるので、補助輪ＡＡ（１５）が段差に押し当てられ、補助輪ＡＡ軸（３４）が時計回りに回転すると、アームＢ（３８）が支点ＢＢ（４０）を中心として時計回りに回転し、支点ＣＣ（４１）が押しさげられ、補助輪Ｂ（６）が下に下がる。段差乗り上げ後は、バネ（３２）補助輪ＡＡ軸部（３４）が反時計回りに回転し、支点ＡＡ（３９）が反時計まわりに回り、支点ＣＣ（４１）を押し上げ、補助輪Ｂ（６）が元に位置に戻る。
【符号の説明】
【００２９】１    車輪装置
２    補助輪Ａ
３    歯車Ａ
４    歯車Ｂ
５    ラック歯車Ｃ
６    補助輪Ｂ
７    補助輪Ｂ軸部
８    支え部
９    主輪
１０  支え取り付け軸
１１  バネ
１２  歯車Ａの中心軸
１３  主輪軸
１４  バネ
１５  補助輪ＡＡ
１６  歯車ＡＡ
１７  歯車ＡＡの中心軸
１８  補助輪Ａ軸部
１９  索方向変換部
２０  索Ａ
２１  索Ｂ
２２  索Ａ留Ａ
２３  索Ａ留Ｂ
２４  索Ｂ留Ａ
２５  索Ｂ留Ｂ
２６  補助輪Ａ軸部回転軸
２７  支点Ａ
２８  支点Ｂ
２９  支点Ｃ
３０  アームＡ
３１  補助輪ＡＡの中心軸
３２  バネＡＡ
３３  索ＡＡ留Ａ
３４  補助輪ＡＡ軸部
３５  索ＢＢ留Ａ
３６  索ＢＢ留Ｂ
３７  索ＡＡ留Ｂ
３８  アームＢ
３９  支点ＡＡ
４０  支点ＢＢ
４１  支点ＣＣ
４２  索方向変換部ＡＡ
【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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【図１４】
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【図１５】
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