(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四輪独立駆動式の電動車椅子において、箱形構造ベースフレーム１の前後両端部で側板を貫通する形で、複数のリンク駆動軸２を回動自在に設け、その両端部に駆動軸リンク３を固定し、その他端部に駆動輪４を回動自在に設けてあり、前記リンク駆動軸２の両端末部にアイドラーリンク５を回動自在に取り付け、その他端部にアイドルホイール６を回動自在に設けてあり、前記駆動軸リンク３とアイドラーリンク５相互をリニア・アクチュエータＡ７で連結して、両リンク相互の位置関係を調節できるようにしておき、前記リンク駆動軸２を個々の駆動装置Ａ８で駆動して、階段昇降時にベースフレーム１に対する駆動軸リンク３の位置関係を調節出来る様にしてあり、前記駆動輪４を回動自在に駆動するための駆動装置Ｂ９を設けた構成としてあり、ベースフレーム１側板の所定個所に設けた座席支持ピン１０を介して、座席支持具１１を傾動自在に保持する事と、車椅子座席部１２とベースフレーム１との相互位置関係を調整するためにリニア・アクチュエータＢ１３を設けてある階段昇降可能な四輪独立駆動電動車椅子。
【請求項２】
複数のリンク駆動軸２と駆動軸リンク３で、ベースフレーム１に対する駆動輪４の位置関係を調整できる階段昇降可能な四輪独立駆動電動車椅子において、制御手段１４にはマイクロコンピュータ１５を組込み、階段昇降時においてベースフレーム１に対する駆動軸リンク３とアイドルリンク５相互の位置関係及びベースフレーム１と車椅子座席部１２との傾斜度合いを調節するための、階段の昇降過程の各ステップにおける位置関係を入力しておき、駆動軸リンク３に装着し制御手段１４に含まれる傾斜角度センサ２１の出力信号で起動させる構成とすることで、階段昇降時における各ステップで必要な動作に対応できるようになり、操作系統に通状走行操作部１６と階段昇降操作部１７と切り替えスイッチ１８を設けることで操作ミスの防止をはかり、ベースフレーム１内に電源バッテリー装置１９と小型充電装置２０を設け、出先での充電を可能とする構成としてある請求項１記載の階段昇降可能な四輪独立駆動電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常走行と階段走行を兼用可能とした四輪独立電動車椅子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の階段昇降車椅子では、キャタピラ方式や偏心車輪方式のもの、更には個々の車輪が三輪又は四輪を放射状に構成したもの等が開発され一部では供用されているが、これらを車椅子として通常走行に使用することは実用上不可能な状況であると言える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の階段昇降用車椅子では、前記した様に通常走行に兼用することは実用上不可能であるため、車椅子を利用する側からすると、その都度に乗り換えを迫られることになり、爽快に利用できる物とは言えないのが現状であり、乗り換えなしで階段走行や坂道走行が可能な車椅子の開発が待たれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、この発明の階段昇降可能な四輪独立駆動電動車椅子では、ベースフレームに設けた複数のリンク駆動軸の両端部に、駆動軸リンクの一端を固定してその他端に駆動輪を設け、前記のリンク駆動軸を個々の駆動装置Ａで駆動可能にしてあり、更に前記リンク駆動軸の末端部にアイドラーリンクを回動自在に設け、その他端部にアイドルホイールを設け、前記駆動軸リンクとアイドラーリンク相互の中間部をアクチュエータＡで連結しておくことで、階段等昇降の際に駆動輪とアイドルホイールが所定の間隔を保ち補佐しあうことで、尺取虫状にスムーズな階段昇降が可能となった。
【０００５】
階段昇降時には、車椅子自体を階段勾配（約３０度）に対応させるため、ベースフレームと車椅子座席部の角度を調整する必要があり、両者の間をリニア・アクチュエータＢで連結して車椅子座席部が水平位置を保持できる構成としてある。
【０００６】
利用者の安全確保のため、通常走行は勿論のこと特に階段昇降では走行速度や確実な昇降動作と車体の姿勢制御においても、厳密なコントロールが要求されるので、階段昇降時と通常走行時とで操作部を別個に分離して、切り替えスイッチにより操作の切替を行う事でトラブルを未然に防止する配慮を行ってある。
【０００７】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、階段昇降可能な四輪独立駆動電動車椅子の全体側面図を示す。箱形のベースフレーム１の前後両端部で側板を貫通する形で、リンク駆動軸２を回動自在に設け、その両先端部に駆動軸リンク３を固定し、その他端部に駆動輪４を設けてある。
前記リンク駆動軸２の両端末部にアイドルリンク５を回動自在に設けてあり、前記駆動軸リンク３とアイドルリンク５双方の中間部をリニアアクチュエータＡ７で連結し、前記両リンクの位置関係を調節出来るようにしてある。
図４では、アイドルホイール６を通常位置に保持した状態（図４−１）で、階段又は段差の蹴上げ面に後駆動輪４が接触した瞬間の微小角度変化を、駆動軸リンク３に装着した傾斜角度センサ２１で検出し、制御手段１４のマイクロコンピュータ１５の設定情報によって、後輪のリンク駆動軸２を反時計方向に逆回転させ、アイドルホイール６を階段踏み面に押しつけた状態で、前駆動輪４の駆動による補佐を受けながら、後駆動輪４が階段蹴上げ面に沿って上昇し、階段踏み面に到達した時点を傾斜角度センサ２１で検出し、制御手段１４のマイクロコンピュータ１５の設定情報に従ってリンク駆動軸２を時計方向に正回転させ、駆動輪４とアイドルホイール６を通常設定位置に戻すことで、階段昇降におけるワンステップの動作が完結される構成とされている。
階段昇降時における駆動要領は、前記ワンサイクル動作の繰り返しで実行され、段差昇降時ではワンサイクル動作のみで完結される。
階段又は段差での下降時には、前記動作の逆動作を行うよう制御手段１４のマイクロコンピュータ１５を設定しておくことで、安全且つ安定した動作を確保できる構成としてある。
【０００８】
前記リンク駆動軸２を夫々を個々の駆動装置Ａ８で駆動することで、階段昇降時のベースフレーム１の傾斜を階段勾配（約３０度）近くに保持できるよう調整して、更にベースフレーム１に対して車椅子座席部１２の角度を調整するために、両者の間にリニア・アクチュエータＢ１３を設けることで、利用者の座位の安定を図る構成としてある。
この様にすることで利用者を含めた重心を階段の上方向に移動させる効果を生むことになり、更に安定した階段昇降を可能にし、利用者の目線を階段側に近付けることにもなるので階段昇降に伴う恐怖感の軽減効果も得られる。
【０００９】
図５には、制御系統ブロック図を示す。
リンク駆動軸２駆動軸リンク３の位置関係（角度）を調節する四輪独立駆動電動車椅子において、制御手段１４にはマイクロコンピュータ１５を組み込み、階段昇降時におけるベースフレーム１と駆動軸リンク３とアイドルリンク５及び車椅子座席１２の相互位置関係を、マイクロコンピュータ１５に予め入力設定しておき、階段又は段差昇降時のリンク駆動軸２の駆動制御は、制御手段１４に含まれ且つ駆動軸リンク３に装着された傾斜角度センサ２１によって、駆動軸リンク３と駆動輪４及びアイドルリンク５とアイドルホイール６の位置を検出することで、階段及び段差昇降時において、リンク駆動軸２に連結した駆動軸リンク３と駆動輪４及びアイドルリンク５とアイドルホイール６の駆動タイミングを、制御手段１４のマイクロコンピュータ１５に設定された位置関係（角度）の情報に照合して、位置関係（角度）を制御することで、階段昇降及び段差昇降の安全・確実性を確保できる構成としてある。
【００１０】
階段昇降時における操作の安全性を確保するため、制御系統を通常走行時と階段走行時に区分して行う方式とし、通常走行操作部１６と階段走行操作部１７を独立とし切り替えスイッチ１８設けることで、操作の不慣れによる操作ミスを防ぐことができるようになり、特に階段昇降時における安全確保が可能となる。
【００１１】
本発明では、標準階段での踏み面寸法（２８０ｍｍ）、蹴上げ寸法（１６０ｍｍ）に対応できる構成としてあるが、駆動輪リンク３とアイドラーリンク５相互の中間部をリニア・アクチュエータＡ７で連結して、両リンク間の開度調節をすることで、標準階段の近辺寸法の階段にも対応できる構成としてある。
【００１２】
駆動輪４を駆動軸リンク３の末端部に設けてあることで、利用者の乗り降りの際に駆動軸リンク３を傾斜させる事で、車椅子座席部１２の高さを所定範囲内で調整出来るので、乗り降りが容易になるメリットがあり、障害を持つ方や高齢者には大きな福音であるといえる。
降雨時の走行では、雨滴などによる足許の汚れが気になるが、前記の車高調整機能で最高位置にしておくことで雨滴などの跳ね返りによる汚れを防止できる。
【００１３】
ベースフレーム１に小型充電装置２０を内装しておくことで充電の機会が多くなるので、出先での充電も可能になり行動上の制約も少なくなり、行動範囲の拡大効果がえられる事になる。
【００１４】
駆動輪の駆動方式は、図２に示す様に「ホイールインモーター」によるダイレクト・ドライブ方式（四輪とも）とするため、従来の駆動方式で例えばモーター・減速機・軸受けで保持された駆動軸・駆動輪のような駆動体系に比べて、エネルギーロスが大幅に減少し且つ車体重量の軽減効果もあって、チャージ毎の走行距離が大幅に延長できて行動範囲の拡大が期待できる様になる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明の実施により得られる効果を下記に示す。
（１）  乗り換えなしで階段昇降が可能になる。
階段昇降用車椅子は、専用タイプのもの数機種が開発されて一部供用されているが、平地走行の車椅子と兼用できるタイプのものが無かった。
本発明の階段昇降可能な四輪独立駆動電動車椅子では、利用者が乗り換えの手間なしで階段昇降が可能になるので、車椅子利用者への利便性が大幅に向上すると共に、介添え者の負担も大幅に減少される事になり、更に車椅子利用者の状態が良好なケースでは単独利用の可能性があり得るといえる。
【００１６】
（２）  階段昇降時の安全性を確保できる。
階段昇降時の安全性についは、四輪独立の各駆動輪に併設されたアイドルホイールとの相互扶助作用とリンクの動きによって、確実な階段昇降が可能になる構成としてあるが、更に階段勾配に対応して、車椅子座席部の傾斜を調節できるように構成されているため、利用者が安定した座位を保持できるメリットがある。
更に、操作部を通常走行操作部と階段走行操作部とに区分して、切り替えスイッチを設けたことで安全且つ確実な階段昇降が確保できる様になる。
【００１７】
（３）  階段昇降時の恐怖感を軽減できる。
階段昇降時には、階段勾配の関係で車椅子利用者の目線の位置が、平地走行の場合に比べて大幅に高くなるので恐怖感を与えることになるが、本発明では車椅子座席部を階段勾配に対して調整できる構成としてあるため、結果として階段昇降時に目線の位置が低く保たれるので恐怖感を軽減できる効果があり、車椅子座席部のバックレストを倒すことで更に効果を大きくすることが可能である。
【００１８】
（４）  車体の幅を抑える事などで行動の制約が軽減される。
通常の車椅子では、新幹線車両のドアー部を通過できないため、介添え者を煩わしての座席への移動が必要であるが、本発明では、車両の全幅を抑えてあるため直接車両の座席横まで移動できる様になり、座席への移動が大変容易になる。
この事は屋内外での行動の際においても狭い場所での移動が容易になるので、行動上での制約が少なくなるメリットが生ずる。
近く実現が予想される新幹線車両等における「車椅子置き場」の活用においても、本発明の四輪駆動電動車椅子では、四輪独立駆動の利点を活かして「その場回転やバック」も可能な為、狭いスペースでの駐車能力が活かされる事になる
【００１９】
（５）  座席高さの調節で乗降が容易になる。
駆動軸リンクを基準位置から寝かす方向に角度を調整することで、車椅子座席部の座面の高さを床面に近付ける様にできるので、車椅子座席部への乗り降りが容易になる。
【００２０】
（６）  雨天走行時に足許の汚れを防げる。
前項で説明した構成では座席面を高くする事ができるので、雨天走行時の雨滴の跳ね返り等を少なくする事ができて、足許の汚れを防げる様になる。
【００２１】
（７）  停車時には確実なブレーキ効果が期待できる。
駆動輪に遊星減速機を採用する事で、停車時に確実なブレーキ効果を期待できる様になり、特に急な坂道での駐車・停車の際に効果を発揮できる。
【００２２】
（８）  行動範囲を大幅に拡大できる。
駆動輪にホイールイン・モーターを使用する事で、駆動系の軽量化が可能となり、併せて小型充電装置の搭載で出先での充電が可能となる相乗効果で、走行距離の制約が無くなり行動範囲の大幅拡大が期待できる様になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】    実施の形態を示す全体側面図
【図２】    実施の形態を示す部分正面断面図
【図３】    実施の形態を示す全体平面断面図
【図４】    階段昇降時の各ステップ・ポジションを示す側面図
【図５】    制御系統ブロック図
【符合の説明】
１    ベースフレーム
２    リンク駆動軸
３    駆動軸リンク
４    駆動輪
５    アイドルリンク
６    アイドルホイール
７    リニア・アクチュエータＡ
８    駆動装置Ａ
９    駆動装置Ｂ
１０  車椅子座席部支持ピン
１１  車椅子座席部支持具
１２  車椅子座席部
１３  リニア・アクチュエータＢ
１４  制御手段
１５  マイクロコンピュータ
１６  通常走行操作部
１７  階段昇降操作部
１８  切替えスイッチ
１９  電源バッテリー装置
２０  小型充電装置
２１  傾斜角度センサ
【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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