(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フロアに固定される下部フレームと、該下部フレームにリンク機構を介して上下動自在に取り付けられた上部フレームとを備えた車椅子用除振架台であって、
上記上部及び下部フレームとの間に第１及び第２弾性構造体を設け、上記第１弾性構造体が正のばね定数を有する一方、上記第２弾性構造体を、上記下部フレームに固定された固定ブロックと上記上部フレームに固定された可動ブロックを有する磁気ばねで構成し、該磁気ばねの平衡点では、上記固定及び可動ブロックのマグネットの同一磁極が直交する一方、上記可動ブロックが上記固定ブロックに対し上下動すると、上記固定及び可動ブロックの異なる磁極が直交するように設定して負のばね定数を持つ磁気ばねとし、上記除振架台の有効可動範囲において、上記第１弾性構造体が持つ正のばね定数を上記第２弾性構造体の負のばね定数で低く設定することにより人体の共振周波数を上記除振架台の共振周波数から外すようにしたことを特徴とする車椅子用除振架台。
【請求項２】
上記上部フレームに車椅子のガイド溝を形成し、該ガイド溝に車椅子から見て前方に上昇する傾斜部を設け、上記上部フレーム上の車椅子の固定位置において、車椅子を後方に傾斜させるようにした請求項１に記載の車椅子用除振架台。
【請求項３】
上記上部フレームを上記下部フレームに対しロックするロック機構を設けた請求項１あるいは２に記載の車椅子用除振架台。
【請求項４】
上記上部フレームの天突きあるいは底突き防止用ダンパーユニットを設けた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車椅子用除振架台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通所サービス用送迎車や、個人用の車椅子が搭乗可能な介護車等に取り付けられ、車椅子に着座した老人や障害者等の乗り心地を改善する車椅子用除振架台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、列車等に乗車すると、通常、ウレタン等のクッション材が設けられたシートに着座するため、姿勢がある程度保持され、振動も吸収される。
【０００３】
一方、老人や障害者等の通所サービスにおいては、ワンボックスカー等の自動車による送迎が一般的となっており、一度に数名の老人や障害者を迎えに行くため、最初に乗車した人は、数十分から１時間余りも車椅子に着座したままで、施設へ搬送されることが多い。これは、通所サービス用送迎車のみならず、介護車、タクシー、バス、旅客列車等に車椅子を乗せた場合にも同様のことが言える。
【０００４】
しかしながら、車椅子をそのまま自動車に乗せると、振動の吸収は、車椅子のタイヤによる振動吸収と、クッション等を敷いた場合のクッションの振動吸収性に頼るしかないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
今後、一層の高齢化社会と自動車事故等による障害者の増加により、車椅子での移動が増大することが予想され、自動車等に乗せた車椅子の乗り心地を改善するための要望が増大している。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、小さく薄いレイアウトで大きな負荷質量を支持することができるとともに、使い勝手のよいソフトな乗り心地の車椅子用除振架台を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、車体フロアに固定される下部フレームと、該下部フレームにリンク機構を介して上下動自在に取り付けられた上部フレームとを備えた車椅子用除振架台であって、上記上部及び下部フレームとの間に第１及び第２弾性構造体を設け、上記第１弾性構造体が正のばね定数を有する一方、上記第２弾性構造体を、上記下部フレームに固定された固定ブロックと上記上部フレームに固定された可動ブロックを有する磁気ばねで構成し、該磁気ばねの平衡点では、上記固定及び可動ブロックのマグネットの同一磁極が直交する一方、上記可動ブロックが上記固定ブロックに対し上下動すると、上記固定及び可動ブロックの異なる磁極が直交するように設定して負のばね定数を持つ磁気ばねとし、上記除振架台の有効可動範囲において、上記第１弾性構造体が持つ正のばね定数を上記第２弾性構造体の負のばね定数で低く設定することにより人体の共振周波数を上記除振架台の共振周波数から外すようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項２に記載の発明は、上記上部フレームに車椅子のガイド溝を形成し、該ガイド溝に車椅子から見て前方に上昇する傾斜部を設け、上記上部フレーム上の車椅子の固定位置において、車椅子を後方に傾斜させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、上記上部フレームを上記下部フレームに対しロックするロック機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、上記上部フレームの天突きあるいは底突き防止用ダンパーユニットを設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明にかかる車椅子用除振架台Ｍを示しており、通所サービス用送迎車や、個人用の車椅子が搭乗可能な介護車等に取り付けられ、車椅子に着座した老人や障害者等の乗り心地を改善するためのものである。
【００１３】
図１及び図２に示されるように、除振架台Ｍは、架台本体２と、架台本体２をカバーするＦＲＰ製カバー４と、載置された車椅子を固定する複数（例えば、４本）のベルト６と、車椅子の乗降口に設けられた可倒式スロープ８とを備えている。
【００１４】
架台本体２は、図３に示されるように、車体（図示せず）に固定される下部フレーム１０と下部フレーム１０に対し上下動自在に取り付けられた上部フレーム１２とを有し、その両側の各々には、リンク機構１４と、前後に所定距離離間した二つのコイルスプリング１６と、二つのコイルスプリング１６の間に配置されたマグネットユニット１８が設けられている。また、下部フレーム１０の後端部（スロープ８が設けられている側）両側の各々には底突き防止用ストッパラバー２０が設けられ、その後方には天突き防止用ストッパラバー２１（図４参照）が設けられる一方、下部フレーム１０の前端部（スロープ８の反対側）には、所定距離離間した二つの底突き防止用ストッパラバー２２と、このストッパラバー２２の外側にそれぞれ一つの天突き防止用ストッパラバー２４が設けられている。さらに、上部フレーム１２の略中央部には、ダンパーユニット２６が設けられており、ダンパーユニット２６の前方には、ロック機構２８が設けられている。
【００１５】
図４に示されるように、リンク機構１４は、上端部が上部フレーム１２に枢着された第１リンク３０と、第１リンク３０の略中央部に枢着された後端部を有する第２リンク３２と、第１リンク３０の下端部に枢着された下端部を有する第３リンク３４とを備えている。また、第２リンク３２は略Ｖ字状の形状を呈し、その中間部は下部フレーム１０に固定されたブラケット３６に枢着されており、第３リンク３４の上端部も同様に、下部フレーム１０に固定されたブラケット３８に枢着されている。なお、第２リンク３２の前端部には天突き防止用ストッパラバー２１と当接する当接部３２ａが形成されている。
【００１６】
リンク機構１４はさらに、上端部が上部フレーム１２に枢着された第４リンク４０と、第４リンク４０の下端部に枢着された後端部を有する第５リンク４２とを備えている。第５リンク４２は略Ｖ字状の形状を呈し、その中間部は下部フレーム１０に固定されたブラケット４４に枢着されており、第５リンク４２の前端部には天突き防止用ストッパラバー２４と当接する当接部４２ａが形成されている。
【００１７】
リンク機構１４はまた、前後に延びるロッド４６を備えており、ロッド４６の後端部は第１リンク３０と第２リンク３２との枢着部に枢着される一方、ロッド４６の前端部は第４リンク４０と第５リンク４２との枢着部に枢着されている。
【００１８】
図５及び図６に示されるように、ダンパーユニット２６は、下部フレーム１０に固定された略Ｕ字状のブラケット４７に両端部が枢着された略Ｕ字状のダンパー保持部材４８と、ダンパー保持部材４８に取り付けられた複数のダンパー５０，５２と、上部フレーム１２に固定された略Ｕ字状のブラケット５４に両端部が枢着された略Ｕ字状の第１当接部材５６と、第１当接部材５６に二つのロッド５８を介して取り付けられた第２当接部材６０とを備えている。また、二つのロッド５８はダンパー保持部材４８に固定された摺動ブロック６２に摺動自在に保持されている。なお、複数のダンパー５０，５２のうち、ダンパー５０は天突き防止用ダンパーで、ダンパー５２は底突き防止用ダンパーである。
【００１９】
図７及び図８に示されるように、マグネットユニット１８は、下部フレーム１０に固定された固定ブロック６４と、上部フレーム１２にＬ字状ブラケット６６を介して取り付けられた可動ブロック６８とを備えている。
【００２０】
固定ブロック６４は、下部フレーム１０に固定された下部プレート７０と、対向する一対のアウタマグネット構造体７２とともに下部プレート７０に一体的に取り付けられた上部ブラケット７４とを備えている。アウタマグネット構造体７２の各々は、内側にＮ極が形成され外側にＳ極が形成された上部マグネット７６と、内側にＳ極が形成され外側にＮ極が形成された下部マグネット７８とからなり、上部及び下部マグネット７６，７８はインナプレート８０とアウタプレート８２とにより挟持されている。
【００２１】
一方、可動ブロック６８は、上側にＮ極が形成され下側にＳ極が形成されたマグネット８４を有するインナマグネット構造体を構成しており、マグネット８４の周囲の側面には半球状凹部８６が形成され、この半球状凹部８６には、アウタマグネット構造体７２のインナプレート８０と当接するボール８８が回動自在に収容されている。
【００２２】
図９は、固定ブロック６４と可動ブロック６８とにより構成される磁気ばねの磁気回路を示しており、固定ブロック６４の両側に設けられた同一磁極が対向する二対のマグネット７６，７８の間のスペースを可動ブロック６８のマグネット８４が上下動する構成で、下部プレート７０と上部ブラケット７４とアウタプレート８２によりヨークを構成している。
【００２３】
また、図９は、車椅子に人が着座した場合の平衡点を示しており、この位置では、可動ブロック６８のマグネット８４は、固定ブロック６４の二対のマグネット７６，７８に対し同一磁極が対向している。なお、この位置から上部フレーム１２に取り付けられた可動ブロック６８が固定ブロック６４に対し上方あるいは下方のいずれに移動しても、可動ブロック６８のマグネット８４に形成された磁極は、固定ブロック６４の上部あるいは下部マグネット７６，７８の異なる磁極と直交することになるので、負の特性を呈することとなる。
【００２４】
図１０に示されるように、ロック機構２８は、下部フレーム１０に固定された二つのブラケット９０に両端が回動自在に取り付けられた回転軸９２と、この回転軸９２に固定されたセクタギヤ９４と第１アーム９６と、第１アーム９６の後端部に下端部が枢着された第２アーム９８とを備えており、第２アーム９８の上端部は上部フレーム１２に固定されたブラケット１００に枢着されている。セクタギヤ９４の歯面は、ブラケット９０に回動自在に取り付けられたロックギヤ１０２の歯面と対向しており、ロックギヤ１０２の歯面はスプリング１０４の弾性力によりセクタギヤ９４の歯面に向かって付勢されている。
【００２５】
ロック機構２８はさらに、ブラケット９０に上端部が枢着された第３アーム１０６と、第３アーム１０６の下端部に後端部が枢着された第４アーム１０８と、第４アーム１０８の中間部に下端部が枢着された第５アーム１１０と、第４アーム１０８の前端部に下端部が枢着された第６アーム１１２とを備えている。また、第５アーム１１０の上端部は下部フレーム１０に固定されたブラケット１１４に枢着されており、第６アーム１１２の中間部は下部フレーム１０に固定されたブラケット１１６に枢着されている。
【００２６】
ロック機構２８はまた、第６アーム１１２の上端部が枢着された後端部を有する第７アーム１１８と、下部フレーム１０に固定されたロックレバー保持部材１２０に枢着されたロックレバー１２２とを備えている。ロックレバー１２２のロックレバー保持部材１２０との枢着部近傍には突設部が形成されており、この突設部に第７アーム１１８の前端部は枢着されている。また、ロックレバー１２２には、ロックピン１２４が摺動自在に取り付けられており、ロックレバー保持部材１２０には、ロックピン１２４が嵌入するロック溝１２０ａとロック解除溝１２０ｂが形成されている。
【００２７】
上記構成の車椅子用除振架台Ｍの作用を以下説明する。
まず、車椅子を載置していない場合や車椅子の乗降時等においては、図１０（ａ）に示されるように、ロックレバー１２２は引き上げられ、ロックピン１２４がロックレバー保持部材１２０のロック溝１２０ａに嵌入していることから、セクタギヤ９４とロックギヤ１０２とが噛合し、上部フレーム１２は下部フレーム１０に対しロックされている。
【００２８】
すなわち、第７アーム１１８がロックレバー１２２により後方に押圧されることで、第３アーム１０６と第５アーム１１０と第６アーム１１６はいずれも時計方向に回転する。その結果、ロックギヤ１０２は、第５アーム１１０のカム状上端部によりセクタギヤ９４に向かって押圧されるので、ロックギヤ１０２の歯面とセクタギヤ９４の歯面が噛合し、上部フレーム１２は下部フレーム１０に対し静止状態に保持される。
【００２９】
一方、車椅子を除振架台Ｍに載置し、車椅子をベルト６により除振架台Ｍに固定した後、ロックピン１２４を外方に摺動させ、さらにロックレバー１２２を反時計方向に回転して、ロックピン１２４をロックレバー保持部材１２０のロック解除溝１２０ｂに嵌入させると、図１０（ｂ）に示されるように、上述したロック時とは逆に、第７アーム１１８及び第４アーム１０８を介して第３アーム１０６と第５アーム１１０と第６アーム１１６はいずれも反時計方向に回転する。その結果、第５アーム１１０のカム状上端部によるロックギヤ１０２のセクタギヤ９４に対する押圧が解除されるとともに、第４アーム１０８がロックギヤ１０２の下端部を後方に押圧し、ロックギヤ１０２の歯面とセクタギヤ９４の歯面との噛合が解除されて、上部フレーム１２は下部フレーム１０に対し上下動自在となる。
【００３０】
なお、車椅子を除振架台Ｍに載置する場合、下部フレーム１０に枢着されたスロープ８をまず下げて、車椅子の車輪を除振架台Ｍのガイド溝９（図１及び図２参照）に対し位置決めし、車椅子を自走あるいは介助者により前方に所定距離走行させる。ガイド溝９の所定の位置で車椅子のブレーキ（ストッパ）をかけるとともに、スロープ８を上げてロック部材（図示せず）によりロックすることで簡易的な脱落防止が行われ、さらにベルト６で車椅子を上部フレーム１２に固定する。なお、ガイド溝９には、前方に向かって上昇する傾斜部が形成されており（図１及び図２参照）、車椅子が固定される所定の位置では、車椅子は後方に傾斜する構成となっているので（傾斜角：約９度）、車両のブレ−キング等による着座者の前ずれが防止される。なお、車椅子の乗り入れが容易となるように、ガイド溝９の開口部は若干広がっており、乗り入れ口には滑り止めが取り付けられている。
【００３１】
この状態で車両を走行させると、車体を介して振動が車椅子に入力されるが、車椅子は除振架台Ｍに載置されていることから、除振架台Ｍの除振機能により入力振動が効果的に吸収され、車椅子の乗り心地が改善する。
【００３２】
ここで、除振架台Ｍの除振機能について、図１１乃至図１２のグラフを参照して説明する。
【００３３】
図１１は複数のコイルスプリング１６の静特性を示しており、大きな荷重を小ストロークで支承するために、ばね定数を高く設定している。しかしながら、除振架台Ｍ全体のばね定数を高く設定すると、振動特性において、人体との共振付近に共振周波数が合致し、着座者に不快や害を及ぼす虞がある。
【００３４】
そこで、図１２に示されるように、除振架台Ｍの両側に設けられたマグネットユニット１８を負の静特性を有する構成に設定することで、図１３に示されるように、除振架台Ｍの有効可動範囲において、ばね定数を寝かせることにより人体と除振架台Ｍの共振周波数を外すことが可能となる。すなわち、小さく薄いレイアウトで、大きな負荷質量を支持し、ソフトなばね定数を有する除振装置が可能となる。
【００３５】
図１４は、車椅子を車体に直接載置した場合（防振なしの状態）と、車椅子を本発明にかかる除振架台Ｍに載置した場合の動（振動）特性を示しており、同図から分かるように、除振架台Ｍを用いることにより車椅子の振動伝達率が低減する。
【００３６】
なお、コイルスプリング１６やマグネットユニット１８等からなる弾性構造体の除振範囲を超える衝撃荷重等の入力があった場合には、天突きあるいは底突き構造体が作動して衝撃入力を吸収する。
【００３７】
さらに詳述すると、走行路に形成された窪み等によるフロアの下方への衝撃変位によって弾性構造体の弾性範囲を超えて下部フレーム１０が上部フレーム１２より離反すると、図４（ａ）に示されるように、第２及び第５アーム３２，４２が反時計方向に回転し、第２及び第５アーム３２，４２に形成された当接部３２ａ，４２ａが対応する天突き防止用ストッパラバー２１，２４にそれぞれ衝突する。同時に、図５に示されるように、ダンパーユニット２６のダンパー保持部材４８が下部フレーム１０とともに下降することから、天突き防止用ダンパー５０が第２当接部材６０に衝突し、衝撃荷重が効果的に吸収される。
【００３８】
一方、走行路に形成された突起物等によるフロアの上方への衝撃変位によって弾性構造体の弾性範囲を超えて下部フレーム１０が上部フレーム１２に接近すると、下部フレーム１０に取り付けられた底突き防止用ストッパラバー２０，２２が上部フレーム１２に衝突する。同時に、図６に示されるように、ダンパーユニット２６のダンパー保持部材４８が下部フレーム１０とともに上昇することから、底突き防止用ダンパー５２が第１当接部材５６に衝突し、衝撃荷重が効果的に吸収される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明のうちで請求項１に記載の発明によれば、第２弾性構造体を負のばね定数を持つ磁気ばねで構成し、第１弾性構造体が持つ正のばね定数を第２弾性構造体の負のばね定数で寝かせたので、小さく薄いレイアウトで大きな負荷質量を支持することができるとともに、ソフトな乗り心地を提供することができる。
【００４０】
また、第２弾性構造体を下部フレームに固定された固定ブロックと上部フレームに固定された可動ブロックで構成し、磁気ばねの平衡点では、固定及び可動ブロックのマグネットの同一磁極が直交する一方、可動ブロックが固定ブロックに対し上下動すると、固定及び可動ブロックの異なる磁極が直交するようにしたので、負のばね定数を付与することができる。
【００４１】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、上部フレーム上の車椅子の固定位置において、車椅子を後方に所定の角度傾斜させるようにしたので、ブレ−キング等による前ずれを防止することができ、乗り心地が向上する。
【００４２】
また、請求項３に記載の発明によれば、上部フレームを下部フレームに対しロックするロック機構を設けたので、必要に応じ（車椅子の乗降時等）上部フレームをロックすることができ、使い勝手が向上する。
【００４３】
また、請求項４に記載の発明によれば、上部フレームの天突きあるいは底突き防止用ダンパーユニットを設けたので、衝撃荷重が入力されても効果的に吸収することができ、乗り心地が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる車椅子用除振架台の斜視図である。
【図２】  図１の除振架台の別の斜視図である。
【図３】  図１の除振架台からカバーを取り外した場合の斜視図である。
【図４】  図１の除振架台に設けられたリンク機構の側面図であり、（ａ）は上死点を、（ｂ）は下死点を示している。
【図５】  図１の除振架台に設けられたダンパーユニットの側面図と平面図であり、特に上死点を示している。
【図６】  図１の除振架台に設けられたダンパーユニットの側面図と平面図であり、特に下死点を示している。
【図７】  図１の除振架台に設けられたマグネットユニットの側面図であり、（ａ）は上死点を、（ｂ）は下死点を示している。
【図８】  図７のマグネットユニットの分解斜視図である。
【図９】  図７のマグネットユニットの磁気回路を示す図である。
【図１０】  図１の除振架台に設けられたロック機構の側面図であり、（ａ）はロック状態を、（ｂ）はロックを解除した状態を示している。
【図１１】  図１の除振架台に設けられたコイルスプリングの静特性を示すグラフである。
【図１２】  図１の除振架台に設けられたマグネットユニットの静特性を示すグラフである。
【図１３】  コイルスプリングの静特性とマグネットユニットの静特性を重畳した静特性を示すグラフである。
【図１４】  図１の除振架台を設けた場合と設けない場合の動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
２  架台本体、  ４  カバー、  ６  ベルト、  ８  スロープ、
９  ガイド溝、  １０  下部フレーム、  １２  上部フレーム、
１４  リンク機構、  １６  コイルスプリング、
１８  マグネットユニット、  ２０，２２  底突き防止用ストッパラバー、
２１，２４  天突き防止用ストッパラバー、  ２６  ダンパーユニット、
２８  ロック機構、  ３０，３２，３４，４０，４２  リンク、
３２ａ，４２ａ  当接部、  ４６，５８  ロッド、
４８  ダンパー保持部材、  ５０，５２  ダンパー、
５６，６０  当接部材、  ６２  摺動ブロック、  ６４  固定ブロック、
６８  可動ブロック、  ７０  下部プレート、
７２  アウタマグネット構造体、  ７６  上部マグネット、
７８  下部マグネット、  ８０  インナプレート、  ８２  アウタプレート、
８４  マグネット、  ８６  凹部、  ８８  ボール、  ９２  回転軸、
９４  セクタギヤ、
９６，９８，１０６，１０８，１１０，１１２，１１８  アーム、
１０２  ロックギヤ、  １０４  スプリング、
１２０  ロックレバー保持部材、  １２２  ロックレバー、
１２４  ロックピン、  Ｍ  除振架台
【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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