(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車椅子の主車輪の前方左右に配置される一対の補助輪と、
該補助輪の輪軸の両端を支持する一対の軸支持部材と、
該一対の軸支持部材を支持するフォークと、
該フォークを車椅子に回転自在に取り付ける支軸と
を備えてなる車椅子用キャスタであって、
前記軸支持部材が弾性材で形成されており、前記弾性材の前記輪軸の軸心に対する上下側部分の硬度は、前記キャスタが進行方向を向き、且つ、前記フォークを介して前記補助輪に連結された前記支軸が前記補助輪の輪軸よりも進行方向前方に位置している状態で、内側にある軸支持部材よりも外側にある軸支持部材の方が小さく構成されていることを特徴とする車椅子用キャスタ。
【請求項２】
車椅子の主車輪の前方左右に配置される一対の補助輪と、
該補助輪の輪軸の両端を支持する一対の軸支持部材と、
該一対の軸支持部材を支持するフォークと、
該フォークを車椅子に回転自在に取り付ける支軸と
を備えてなる車椅子用キャスタであって、
前記軸支持部材が弾性材で形成されており、前記弾性材の前記輪軸の軸心に対する上下側の長さは、前記キャスタが進行方向を向き、且つ、前記フォークを介して前記補助輪に連結された前記支軸が前記補助輪の輪軸よりも進行方向前方に位置している状態で、内側にある軸支持部材よりも外側にある軸支持部材の方が長く構成されていることを特徴とする車椅子用キャスタ。
【請求項３】
前記弾性材の変形による前記補助輪の傾きは、前記支軸にかかる荷重が１９６Ｎ のときに垂直線に対して２°以上１５°以下である請求項１または２記載の車椅子用キャスタ。
【請求項４】
前記弾性材の前記輪軸の軸心に対する前後側部分の硬度は、相互に等しく構成されている請求項１、２または３記載の車椅子用キャスタ。
【請求項５】
前記各軸支持部材は、輪軸の軸心に対する弾性材の上下側の長さが前後側の長さよりも長くされている請求項１、２、３または４記載の車椅子用キャスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車椅子用キャスタに関する。さらに詳しくは、衝撃吸収性に優れ、横傾斜路面での片流れを防止することができる車椅子用キャスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示されるように、一般に車椅子は、座面９０と背もたれ９１に用いられる布を折り畳み自在に支持するフレーム９２と背もたれ９１の背後にフレーム９２から延設される介助者用ハンドル９３と、座面９０の左右に設けられるハンドリム９４付きの主車輪９５と、主車輪９５の前方左右に設けられるキャスタ９６とからなり、キャスタ９６の前方には足載せ台９７が設けられている。
【０００３】
このような車椅子が通常走行する車道脇の歩道では、とくに建物の出入口などで、図９に示されるように、車道Ｒ１に向けて傾斜が付けられており、車椅子使用者にとって、横に傾斜が付けられた横傾斜路面Ｒ２を直進しなければならないばあいが多い。しかし、このような横傾斜路面Ｒ２では車輪が傾斜側（谷側）に流される（片流れする）ため、平坦路と同じように車椅子を操作すると、車椅子は斜面に沿って自然に車道Ｒ１に出ていってしまう。したがって、車椅子使用者は、より多くのエネルギーを費やして直進走行を保持しなくてはならない。
【０００４】
そこで最近、車椅子前部キャスタの支軸を車体と独立に傾斜可能として、レバー操作によって傾斜面に沿って荷重が掛かるほう（谷側）の補助輪に逆キャンバー角を発生させる片流れ防止装置付きの車椅子が商品化されている。
【０００５】
それとは別に、走行時の凹凸を通過するときの衝撃を吸収するために、車椅子前部キャスタの支軸にスプリングを利用した緩衝装置を設けることは既に考案されている（実開昭６４─３７２３０号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の片流れ防止装置付きの車椅子では、横傾斜路面の傾斜角に応じて直進性が良くなる用にレバー操作で補助輪の傾斜角度を微調整してやる必要があり、また、横傾斜路面から平坦路面に戻った場合には操作レバーをニュートラルな角度に戻す必要があり、使用者への負担が大きく、握力など筋力の弱い者の使用を困難にしている。さらに、支軸を車体と独立に傾斜させる装置がキャスタ上に付くことにより相当の重量増となり、在来の車椅子に比べ段差乗り越えなどによる衝撃を多く被り、また介助者にとっては、階段などにおいて車椅子の運搬および車椅子に乗せたままの運搬の負担が大きくなるという問題がある。さらに、この片流れ防止装置には、緩衝装置が設けられていない。
【０００７】
一方、前述の緩衝装置が設けられた車椅子（実開昭６４─３７２３０号公報参照）では、衝撃の吸収はできるが、片流れ現象を助長させてしまうという問題がある。すなわち、横傾斜路面では谷側の補助輪に山側よりも大きな荷重がかかるため、谷側の補助輪が山側よりも余計に沈み込むため、谷側に周り易くなるのである。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、意識的な操作をすることなく片流れが防止され、かつ衝撃が吸収される軽量かつ簡単な構成の車椅子用キャスタを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１にかかる発明は、車椅子の主車輪の前方左右に配置される一対の補助輪と、
該補助輪の輪軸の両端を支持する一対の軸支持部材と、
該一対の軸支持部材を支持するフォークと、
該フォークを車椅子に回転自在に取り付ける支軸と
を備えてなる車椅子用キャスタであって、
前記軸支持部材が弾性材で形成されており、前記弾性材の前記輪軸の軸心に対する上下側部分の硬度は、前記キャスタが進行方向を向き、且つ、前記フォークを介して前記補助輪に連結された前記支軸が前記補助輪の輪軸よりも進行方向前方に位置している状態で、内側にある軸支持部材よりも外側にある軸支持部材の方が小さく構成されていることを特徴とする。
弾性材としては、ゴムのほかに、スプリングを利用することができる。ゴムの場合は、輪軸を貫通状に支持する軽量かつ簡単な構成の軸支持部材とすることができる。スプリングの場合は、輪軸の上下方向に取り付けてフォークに支持させることができる。
軸支持部材が弾性材で形成されているので衝撃を吸収することができる。
また、軸支持部材を、全て同じ硬度としないで、外側の軸支持部材を内側の軸支持部材よりも軟らかくすることによって、内側にある軸支持部材よりも外側にある軸支持部材の方が変形量が大きくなるので、補助輪の上部が内側に向けて倒れ、前後方向から見たばあいに左右の補助輪がハの字形に下開きとなる。補助輪の傾斜角度は、支軸にかかる荷重が大きいほど大きくなる。したがって、横傾斜路面では、自然と（レバーなどの操作をしなくても）谷側の補助輪の傾きが山側の補助輪よりも大きくなり、片流れを防止することができる。したがって、ハンドリムまたは背側ハンドルに大きな力を必要としない。同様に、コーナリング時においても、荷重が大きくかかる外周側の補助輪の方が傾きが大きくなり、舵取りが安定する。
ゴム製軸支持部材の材料としては、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマーなどがあるが、弾性、圧縮永久歪に優れるエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ポリウレタンなどのウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｑ）などを好適に用いることができる。これらは、衝撃を吸収し、輪軸を適度に傾けさせるのに最適である。
また、請求項２にかかる発明は、前記軸支持部材が弾性材で形成されており、前記弾性材の前記輪軸の軸心に対する上下側の長さは、前記キャスタが進行方向を向き、且つ、前記フォークを介して前記補助輪に連結された前記支軸が前記補助輪の輪軸よりも進行方向前方に位置している状態で、内側にある軸支持部材よりも外側にある軸支持部材の方が長く構成されていることを特徴とする。
このように、硬度を変化させなくても、内側と外側とで軸支持部材の大きさや形状、厚さを変えることによって、変形量を変化させることができる。上下方向の長さが長い方が変形量が大きく、前述のように、ハの字形に傾かせることができる。
【００１０】
請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記弾性材の変形による前記補助輪の傾きは、前記支軸にかかる荷重が１９６Ｎのときに垂直線に対して２°以上１５°以下である。
フォーク間の距離は、およそ４０〜６０mmであり、内側と外側の軸支持部材の変形量の差は、２〜１５mmであることが好ましい。
補助輪の傾きが２°未満では片流れの防止効果が期待できない。１５°を超えると補助輪がフォーク（キャスタ脚）と干渉しやすく、干渉しないようにフォーク間の距離を広げると、乗員の乗降性を悪化させるなど、車体のレイアウト上よくない。
【００１２】
請求項４にかかる発明は、請求項１、２または３に記載の発明に加えて、前記弾性材の前記輪軸の軸心に対する前後側部分の硬度は、相互に等しく構成されている。
トー変化を抑えてトーイン・トーアウトがイーブンにすることができ、車体の挙動が安定する。
トー角とは、車体直進時における輪軸と進行方向とのなす平面角度（上から見た角度）であり、肉眼では殆どわからないほどの僅かなものであるが、このトーによってキャンバースラスト（キャンバーによって横方向へ車輪が廻ろうとする力）を補正し、走行時の車体の挙動を安定させることができる。自動車では、トーイン（前方側が閉じたハの字形）となるようにどの車も設計されている。トーアウトでは車体の挙動が不安定となるからである。
車椅子では、右の補助輪と左の補助輪がそれぞれ独立で旋回するので、トーイン・トーアウト・イーブン、すなわちトー変化が生じないことが段差の乗り越え時などで車体の挙動が安定する上で重要である。
【００１４】
請求項５にかかる発明は、請求項１、２、３または４に記載の発明に加えて、前記各軸支持部材は、輪軸の軸心に対する弾性材の上下側の長さが前後側の長さよりも長くされている。
例えば、軸支持部材の形状を、上下側に長い楕円とする。長方形などでもよい。前後側の長さが短ければ、前後方向の変形量を抑制でき、トー変化を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１および図２は、本発明の車椅子用キャスタの無負荷状態での縦断面図および側面図であり、図３は、平坦路走行時の前後方向から見た場合の左右のキャスタの動作説明図、図４は、水平方向断面図であり、無負荷および有負荷状態での左右のキャスタの動作説明図、図５は横傾斜路面走行時の前後方向から見た場合の左右のキャスタの動作説明図、図６は、横傾斜路面走行時の車椅子の状態説明図、図７および図８は、他の実施例の説明図である。
【００１６】
図１において、本発明の車椅子用キャスタは、補助輪１と、補助輪１を回転自在に軸支する輪軸２と、輪軸２の両端を支持する一対の軸支持部材３、４と、軸支持部材３、４を支持するフォーク５と、フォーク５から立設する支軸６とからなり、支軸６は、車椅子本体の主車輪の前方左右のフレームに取り付けられる。また、図２に示されるように、フォーク５は、輪軸２よりも支軸６が前方に出るような前倒しとなっている。
【００１７】
図１及び図２に示されるように、軸支持部材３、４は、上下方向に長い楕円であり、フォーク５の下方に設けられた楕円孔７に嵌着するための溝が外周に形成されており、中心には輪軸２を貫通させ、輪軸２の大径端部９を固定するための段付孔１０が形成されている。この軸支持部材３、４は、全体がゴムなどの弾性材により形成されており、支軸６にかかる荷重の大きさによって適宜弾性変形し、凸凹道や段差での衝撃を吸収することができる。また、軸支持部材３と軸支持部材４とで弾性材の硬度が異なり、輪軸２の軸心Ｏに対して上下側の長さＤ１が荷重によって変形しうる長さであるので、走行中の軸支持部材３の変形量と軸支持部材４の変形量は異なり、輪軸２および補助輪１は傾く。一方で、軸支持部材３、４は、軸心Ｏに対して前後側の長さＤ２が短いので、前後方向には変形しない。このように、補助輪１にキャンバー角を発生させることができるが、トー変化はしない。なお、軸支持部材３、４の前後側の硬度を同じにすることによっても、トー変化を抑えることができる。
【００１８】
次に、図３および図４に基づいて、車椅子前方左右のキャスタの関係を詳細に説明する。図３は前後方向から見た要部断面図であり、図４は、上から見たときの要部断面図である。
【００１９】
図３に示されるように、左右に配設される計２つの補助輪１ａ、１ｂは、合計４つの軸支持部材３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂによって支持されている。軸支持部材３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの形状は、図２に示されるように、上下方向に長い楕円であり４つとも同じであるが、内側にある軸支持部材３ａ、３ｂと、外側にある軸支持部材４ａ、４ｂとでは、硬度が異なる。外側の軸支持部材４ａ、４ｂは、内側の軸支持部材３ａ、３ｂよりも軟らかく変形量が大きいので、補助輪１ａ、１ｂは、上部が内側に向けて傾くハの字形の下開きになり、キャンバー角が発生する。図３は平坦路面であり、左右の支軸６ａ、６ｂに同じ荷重がかかっているので、左右の補助輪１ａ、１ｂの傾きは同じである。
【００２０】
一方、図４に示されるように、軸支持部材３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは前後側には変形しないので、輪軸２ａ、２ｂは傾かず、補助輪１ａ、１ｂは、進行方向と平行でトーイン・トーアウト・イーブンになる。
【００２１】
このような軸支持部材３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを形成するための弾性材料としては、天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマーなどがあるが、弾性、圧縮永久歪に優れるエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ポリウレタンなどのウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｑ）などを好適に用いることができる。これらは、衝撃を吸収し、車輪を適度に傾けさせる。
【００２２】
また、内側の軸支持部材３ａ、３ｂと外側の軸支持部材４ａ、４ｂの弾性材料の硬度差は、支軸荷重が１９６Ｎ の場合の圧縮変形量の差が２mm〜１５mmであることが好ましい。または、フォーク５間の距離は、４０〜６０mmであり、輪軸２の傾きが２°〜１５°であることが好ましい。２°未満では、片流れ防止効果が好ましくなく、１５°を超えると、補助輪１がフォーク５に干渉する。干渉しないようにフォーク５間の距離を広げると足載せ台に干渉するなど、使用者の乗降に不便になる。
【００２３】
例えば、図１および図２に示されるような楕円の軸支持部材３、４において、長径Ｄ１を約７５mm、短径Ｄ２を約３０mm、厚さＴを約１５mm、内側の軸支持部材３の硬度（ＪＩＳ  Ａ  硬度）を約６８°、外側の軸支持部材４の硬度を約５０°としたものを挙げることができる。
【００２４】
次に、本発明の車椅子用キャスタの横傾斜路面での動作を図５および図６に基づいて説明する。
【００２５】
図５に示されるように、水平面Ｈに対し、θ°横に傾いた横傾斜路面Ｒでは、谷側の補助輪１１ｂに山側１１ａよりも多くの荷重がかかる。したがって、谷側の軸支持部材１３ｂ、１４ｂの変形量は、山側の軸支持部材１３ａ、１４ａの変形量よりも大きく、大きな逆キャンバー角θ２が発生する。逆キャンバー角とは、車輪にかかる荷重が大きい方とは逆方向に車輪が傾斜する傾斜角度をいい、逆キャンバー角が発生すると片流れに抵抗するので車体の直進性をサポートする。図５において、ｎは斜面に対する垂直線であり、ｍ１、ｍ２は補助輪１１ａ、１１ｂの中心線である。垂直線ｎと補助輪１１ｂの中心線ｍ２とのなす角θ２は、逆キャンバー角であり、垂直線ｎと補助輪１１ａの中心線ｍ１とのなす角θ１は、キャンバー角である。
【００２６】
図６に示されるように、車道Ｒ１に向けて傾斜角θが付けられた横傾斜路面Ｒ２では、車椅子使用者（介助者を含む）が意識することなく、乗員の体重と車椅子の重量によって、谷側の補助輪１１ｂが山側の補助輪１１ａよりも大きく傾く（逆キャンバー角が発生する）。したがって、使用者の右手に大きな負担がかかることなく、平坦路面の走行と同様に楽々直進走行することができる。
【００２７】
なお、横傾斜路面を走行中でも、図４に示される軸支持部材３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂと同様に、前後側には変形しないのでトー変化がなく、車椅子本体の挙動は安定している。
【００２８】
また、図示しないが、コーナリング時においても、横傾斜路面と同様な効果が得られる。すなわち、より荷重のかかる外周側の補助輪のキャンバー角が、内周側の補助輪のキャンバー角より大きくなるので、より大きなコーナリング性が得られる。
【００２９】
次に、他の実施例を図７、図８に基づいて説明する。
図７は軸支持部材の形状を変えずに硬度変化を付けたもの、図８は硬度変化を付けずに軸支持部材の形状を変えたものの一例である。
【００３０】
図７において、軸支持部材１５は、硬度の異なる４つのブロック（前部ｆ、後部ｂ、上部ｕ、下部ｄ）に分けられて一体的に形成されている。内側の軸支持部材と外側の軸支持部材とで、形状は同じであっても、硬度を変えることによって変形量に差を付けることができる。つまり、前部ｆおよび後部ｂは、トー変化を抑えるため、同じ硬度にし、上部ｕおよび下部ｄの硬度は、キャンバー角を付けるため、内側の軸支持部材と外側の軸支持部材とで異ならせる。内側の軸支持部材の上部ｕおよび下部ｄの硬度を、外側の軸支持部材の上部ｕおよび下部ｄの硬度よりも大きくすることによって、ハの字形の下開きにすることができる。
【００３１】
また、図８に示されるように、内側の軸支持部材１６と外側の軸支持部材１７とで、上下側の長さＬ１、Ｌ２を異ならせることによって、硬度に差を付けなくても変形量に差をつけることができる。このばあい、前後側の長さは、内側の軸支持部材１６と外側の軸支持部材１７とで同じにし、トー変化がおきないようにする。
【００３２】
なお、内側の軸支持部材と外側の軸支持部材とで形状および硬度を共に変えることも可能である。いずれにしても、軸支持部材全体を弾性材で形成することによって、衝撃を吸収し、横傾斜路面の傾斜度に応じた最適な傾きを補助輪に与えることができる軸支持部材を、軽量且つ簡単に、提供することができる。
【００３３】
また、軸支持部材全体を弾性材で形成しなくても、上下方向にのみ、スプリングなどの機械的な付勢手段を設けて、フォークに取り付けるようにしてもよい。そのばあいも同様に形状、長さおよび硬度に変化をつけて、補助輪を傾かせることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のうち請求項１乃至５にかかる発明では、軸支持部材の一部または全部が弾性材で形成されているので、凸凹や段差により走行時に補助輪から車椅子に伝わる衝撃を吸収することができる。また、弾性材の変形量が内側の軸支持部材と外側の軸支持部材とで異なるのでキャンバー角を発生させることができ、横傾斜路面を平坦路面と同様に直線走行させることができる。さらに、弾性材が前後方向には変形しないように形状または硬度を調整してあるので、トー変化を抑えて車体の挙動を安定させることができる。
【００３５】
また、内側にある軸支持部材よりも外側にある軸支持部材のほうが弾性材の変形量が大きいので、補助輪は前後方向から見たばあいにハの字形に下開きになり、直進走行性が良好である。また、補助輪の傾斜角度を適性化することにより、効率よく片流れを防止し、他の部材との干渉を防ぐことができる。
【００３６】
さらに、弾性材の硬度、形状、上下側および前後側の長さおよび硬度を変えることによって、最適な軸支持部材を形成することができ、軽量、低コスト、ノーメンテナンス、使用者のストレスフリー、互換性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車椅子用キャスタの一実施例の無荷重状態での正面図である。
【図２】本発明の車椅子用キャスタの一実施例の無荷重状態での側面図である。
【図３】本発明の車椅子用キャスタの平坦面走行時の動作説明図であり、前後方向から見た図である。
【図４】本発明の車椅子用キャスタの平坦面走行時の動作説明図であり、上から見た図である。
【図５】本発明の車椅子用キャスタの横傾斜路面走行時の動作説明図であり、前後方向から見た図である。
【図６】本発明のキャスタ付車椅子の動作説明図である。
【図７】本発明の車椅子用キャスタの他の実施例の説明図である。
【図８】本発明の車椅子用キャスタのさらに他の実施例の説明図である。
【図９】従来の車椅子の動作説明図である。
【図１０】車椅子の外観説明図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ  補助輪
２、２ａ、２ｂ  輪軸
３、３ａ、３ｂ  内側の軸支持部材
４、４ａ、４ｂ  外側の軸支持部材
５  フォーク
６  支軸
【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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