(57)【要約】【課題】簡単な構造で、車輪が所定速度以上の速度で回転するとすばやく応答してブレーキがかかり車輪を停止するブレーキ装置を提供する。【解決手段】後輪１８が回転すると車軸２０が軸周りに回転し、車軸２０の回転がベベルギア５８を介してコイル状ワイヤ５６に伝達される。コイル状ワイヤ５６の回転に伴い円板４０が水平方向に回転し、円板４０の回転に伴い鋼球５０が遠心力で円板４０の周縁部に移動する。回転が一定の速度を超えると、鋼球５０がガイド部材４６の傾斜を上り、鋼球５０が摩擦板５２に接触して摩擦が生じる。鋼球５０と摩擦板５２の摩擦により、円板４０の回転が制動され、後輪２０にブレーキがかかる。【選択図】図１
2009250413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が取付けられた車軸と、前記車軸が取付けられた枠体と、前記車軸近傍から上方に延出し上端部が折り曲げられ下方に向いた第一管部材と、前記第一管部材を前記枠体に取付ける支持金具と、前記第一管部材の先端部には抵抗無く揺動可能で中空のジョイント部材を介して連結され垂直に下垂する第二管部材と、前記第二管部材の前記ジョイント部材と反対側の端部に取り付けられ前記第二管部材の長手方向に対して直角な底面を有し前記第二管部材が垂直に下垂することにより前記底面が水平に保たれるケースと、前記ケースの中に前記底面に対して平行に入れられ中心を軸として回転可能な円板と、前記円板の上面に放射方向に形成され前記円板の周縁部に近づくに従い上方へ近づくように傾斜して嵌合された上方に開口する半筒状のガイド部材と、前記ガイド部材の内側に入れられ前記ガイド部材の長手方向に沿って移動可能な球体と、前記ケースの中に前記ガイド部材に対向して上方に取り付けられ適度な柔軟性を有し前記球体が前記円板の周縁部に近づいたときに密着する摩擦板が設けられ、前記円板の中心には前記ケースを貫通して前記第二管部材の中に挿通され前記ジョイント部材を通過して前記第一管部材に挿通されて前記車軸の近傍に引き出されるフレキシブルな回転軸が連結して設けられ、前記回転軸の端部には前記車軸に伝導するギアが設けられ、前記後輪が回転すると前記車軸が軸周りに回転し、前記車軸の回転が前記ギアを介して前記回転軸に伝達され、前記回転軸の回転に伴い前記円板が水平方向に回転し、前記円板の回転に伴い前記球体が遠心力で前記円板の周縁部に移動し、回転が一定の速度を超えると前記ガイド部材の傾斜を上り、前記摩擦板に接触して摩擦が生じて回転が制動され、前記後輪にブレーキがかかることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
前記ガイド部材は、４方向に設けられた溝部材に嵌合され、前記各ガイド部材に１個の前記球体が入れられていることを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記ガイド部材には、前記ガイド部材の傾斜を変更するブレーキ調整装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車椅子や、手押車等の運搬車に取付けられるブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、身体が不自由で歩行が不安定な高齢者や障害者は、歩行の補助と荷物の運搬を兼ねて手押車を使用することがある。また自分で歩行が困難な場合は車椅子を使用することがある。このような手押車や車椅子は、下り坂で暴走することがあり危険であった。下り坂での暴走を防ぐものとして、特許文献１に車輪制御装置が開示されている。特許文献１に開示されている車輪制御装置は、車輪の中心部に回転ドラムを一体的に固定し、そその回転ドラムの内周面に永久磁石である回転磁石が周方向に沿って多数固定されている。回転ドラムの内周側に固定円板が配置され、その固定円板には制動器が取り付けられている。制動器には揺動片が設けられ、その先端に、回転ドラムの回転磁石に近接する永久磁石である固定磁石が設けられている。そして、車輪の一定以上の高速回転に伴い、多数の回転磁石が連続的に固定磁石に接離する際の磁力によって揺動片を激しく揺動させ、揺動片に連結した小ピストンを小シリンダー内で往復動させ、それによって発生する圧縮空気を大シリンダーに送り込んで大ピストンを前進動させ、その力を利用して車輪を制御または停止させるものである。
【特許文献１】特開２００３−３５３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記背景技術の場合、車輪の高速回転に伴う揺動片の揺動に伴い、発生する圧縮空気により大ピストンを前進動させて車輪を制動または停止させるものであり、制動または停止するまでに時間がかかり、応答性が悪く衝突する等の危険な場合もあった。また、構造も複雑であり、調整も難しいものである。
【０００４】
この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、車輪が所定速度以上の速度で回転するとすばやく応答してブレーキがかかり車輪を停止するブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、車輪に取付けられたブレーキ装置であり、車輪が取付けられた車軸と、前記車軸が取付けられた枠体と、前記車軸近傍から上方に延出し上端部が折り曲げられ下方に向いた第一管部材と、前記第一管部材を前記枠体に取付ける支持金具と、前記第一管部材の先端部には抵抗が無く揺動可能で中空のジョイント部材を介して連結され垂直に下垂する第二管部材が設けられている。そして、前記第二管部材の前記ジョイント部材と反対側の端部に取り付けられ前記第二管部材の長手方向に対して直角な底面を有し前記第二管部材が垂直に下垂することにより前記底面が水平に保たれるケースと、前記ケースの中に前記底面に対して平行に入れられ中心を軸として回転可能な円板と、前記円板の上面に放射方向に形成され前記円板の周縁部に近づくに従い上方へ近づくように傾斜して嵌合された上方に開口する半筒状のガイド部材と、前記ガイド部材の内側に入れられ前記ガイド部材の長手方向に沿って移動可能な鋼球等の球体と、前記ケースの中に前記ガイド部材に対向して上方に取り付けられ適度な柔軟性を有し前記球体が前記円板の周縁部に近づいたときに密着する摩擦板が設けられている。前記円板の中心には、前記ケースを貫通して前記第二管部材の中に挿通され前記ジョイント部材を通過して前記第一管部材に挿通されて前記車軸の近傍に引き出されるコイル状ワイヤ等のフレキシブルな回転軸が連結して設けられ、前記回転軸の端部には前記車軸に伝導するベベルギア等が設けられている。このブレーキ装置は、前記後輪が回転すると前記車軸が軸周りに回転し、前記車軸の回転が前記ベベルギアを介して前記回転軸に伝達され、前記回転軸の回転に伴い前記円板が水平方向に回転し、前記円板の回転に伴い前記球体が遠心力で前記円板の周縁部に移動し、回転が一定の速度を超えると前記ガイド部材の傾斜を上り、前記摩擦板に接触して摩擦が生じて回転が制動され、前記後輪にブレーキがかかるものである。
【０００６】
また、前記ガイド部材は、４方向に設けられた溝部材に嵌合され、前記各ガイド部材に１個の前記球体が入れられている。
【０００７】
前記摩擦板はゴム製が好ましいが、ゴム製の他に、柔軟性を有する合成樹脂製でも良い。また、前記ガイド部材には、前記ガイド部材の傾斜を変更するブレーキ調整装置が設けられている。前記ブレーキ装置は、ネジを回して前記ガイド部材の一方の端部の位置を変更するものでも良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のブレーキ装置は、車椅子や、手押車等の搬送車に取り付けられ、簡単な構造で一定以上の速度になるとすぐに自動的にブレーキがかかり、確実に暴走を防ぎ安全に走行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図４はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態のブレーキ装置１０は、手押し式の車椅子１１に取付けられている。車椅子１１は、座席やハンドル、肘掛等を構成する枠体１２が設けられている。枠体１２の下部分には、進行方向前側に位置する一対の前輪１４が車軸１６に取り付けられて設けられている。進行方向後ろ側には、一対の後輪１８が車軸２０に取付けられて設けられている。車椅子１１の構造は、適宜部材を省略して簡略化しているが、実際には、シャーシ等を構成する枠体１２の構造部材が適宜設けられる。
【００１０】
枠体１２の、後輪１８よりも少し高い位置に、支持金具２２が設けられている。支持金具２２は棒部材であり、ほぼ水平に後方へ延出し後輪１８の上方に先端部２２ａが位置している。支持金具２２の先端部２２ａには、ブレーキ装置１０が設けられている。
【００１１】
ブレーキ装置１０には、支持金具２２の先端部２２ａに固定される第一管部材２４が設けられている。第一管部材２４は、中空のパイプであり、支持金具２２の先端部２２ａに、ほぼ垂直に固定されている。第一管部材２４の下端部２４ａは、後輪１８の車軸２０近傍に達している。第一管部材２４の上端部２４ｂは、枠体１２側にＵ字形に折り返されて下方に向いている。折り返された上端部２４ｂは、支持金具２６に固定されている。そして支持金具２６は、枠体１２に固定されている。
【００１２】
第一管部材２４の上端部２４ｂには、さらに第二管部材２８が中空のジョイント部材３０を介して連結されている。ジョイント部材３０はいずれの方向にも抵抗が無く第二管部材２８が揺動可能となり、第二管部材２８は常に自重で垂直方向を向くように連結されている。
【００１３】
第二管部材２８の、ジョイント部材３０と反対側に位置する先端部２８ａには、中空の円形のケース３２が設けられている。ケース３２は、一対の皿形の下ケース３４と上ケース３６が合わせられて設けられ、第二管部材２８の長手方向に対して直角な中空の円形となっている。
【００１４】
上ケース３６には、円板である上面３６ａと、上面３６ａの周囲を一周して囲む側面３６ｂが設けられ、側面３６ｂの下端面には、外側に突出するフランジ部３６ｃが一周して設けられている。フランジ部３６ｃには、適宜の箇所にボルト孔が貫通して設けられている。上面３６ａの中心には、後述する軸部材５４が回転可能に挿通される透孔３７が形成されている。また上面３６ａの中心には、透孔３７を覆って第二管部材２８が固定されている。第二管部材２８の端部が上面３６ａに当接し、第二管部材２８の長手方向が上面３６ａに対してほぼ直角となっている。
【００１５】
下ケース３４には、上ケース３６の上面３６ａとほぼ同じ形状の円板である底面３４ａと、底面３４ａの周囲を一周して囲む側面３４ｂが設けられ、側面３４ｂの上端面には、外側に突出するフランジ部３４ｃが一周して設けられている。フランジ部３４ｃには、上ケース３６のフランジ部３６ｃのボルト孔に対向する位置に、ボルト孔が貫通して設けられている。底面３４ａの中心には、後述する軸部材５４が回転可能に挿通される透孔３５が形成されている。底面３４ａの数箇所には、後述する円板４０に当接する突起３９が形成されている。
【００１６】
下ケース３４と上ケース３６が合わせられ、互いに一致したボルト孔にボルト３８が挿通されてナットで固定され、下ケース３４と上ケース３６が一体に連結されケース３２が形成される。これにより、第二管部材２８の長手方向と下ケース３４の底面３４ａは直角になり、下ケース３４の底面３４ａは第二管部材２の長手方向がほぼ垂直に維持されることから、常にほぼ水平に維持されている。
【００１７】
ケース３２には、円板４０が入れられて設けられている。円板４０は、下ケース３４の底面３４ａより僅かに小さい円形であり底面３４ａに沿って入れられている。円板４０の中心には、透孔３７に連通する透孔４２が形成され、透孔４２は後述する軸部材５４が挿通されて固定されるものである。円板４０の、下ケース３４底面３４ａと反対側の上面４０ａには、放射方向に沿って４個の溝部４４が形成されている。４個の溝部４４は互いに直角に位置している。
【００１８】
円板４０の各溝部４４の内側には、上方に開口するＵ字形の断面形状を有する長尺部材であるガイド部材４６が各々設けられている。ガイド部材４６は、溝部４４の挿通方向に沿って嵌合され、円板４０の円周に近くなると円板４０から離れる傾斜となるように保持されている。各ガイド部材４６の内側には、鋼球５０が各々設けられている。鋼球５０は、ガイド部材４６の内側を回転して移動する大きさであり、ガイド部材４６の長手方向に沿う側縁部４６ａから一部が突出する大きさに設定されている。
【００１９】
上ケース３６の上面３６ａには、ガイド部材４６に対向する面に、摩擦板５２が設けられている。摩擦板５２は、適度な柔軟性を有するゴム板で作られ、ガイド部材４６の、円板４０の周縁部に近い部分に対向して４個設けられている。また、円板４０の周縁部に沿ってドーナツ形状の一枚の摩擦板５２を設けても良い。摩擦板５２の、ガイド部材４６に対向する面は摩擦面５２ａであり、平坦に形成されている。摩擦面５２ａの円板４０からの高さは、ガイド部材４６の鋼球５０が円板４０の周縁部に近づいたときに接触するように設定されている。
【００２０】
円板４０の透孔４２には、軸部材５４が挿通され固定されている。軸部材５４は、円板４０を上下に貫通して僅かに突出する長さである。軸部材５４の上端部は上ケース３６の透孔３７に回転可能に挿通され、上面３６ａの外側に突出している。軸部材５４の下端部は下ケース３４の透孔３５に回転可能に差し込まれ、底面３４ａの厚みの途中に達している。
【００２１】
下ケース３４の底面３４ａの外側には、雌ネジ部材４７が透孔３５に連通して固定されている。雌ネジ部材４７には、ブレーキ調整ネジ４８が螺合して取付けられている。ブレーキ調整ネジ４８は、雌ネジ部材４７の外側から差し込まれ、先端は下ケース３４の底面３４ａの厚みの内側に達し、軸部材５４と当接している。ブレーキ調整ネジ４８を回転させて上に移動することにより軸部材５４と軸部材５４に固定されている円板４０が僅かに上に移動し、円板４０に保持されているガイド部材４６の傾斜は、水平に近いものとなる。逆に、ブレーキ調整ネジ４８を下に移動することにより、ガイド部材４６の傾斜はより急勾配となる。
【００２２】
上ケース３６の上面３６ａから外側に突出した軸部材５４の先端は、第二管部材２８の内側に挿通され、コイル状ワイヤ５６が連結されている。コイル状ワイヤ５６は適度な硬さを有するコイルで作られた軸部材であり、自由に曲げることができる。コイル状ワイヤ５６は、第二管部材２８の内側に挿通され、次にジョイント部材３０を通過して第一管部材２４に挿通され、第一管部材２４の下端部２４ａから外側に突出している。コイル状ワイヤ５６は自由に曲げることができるため、第二管部材２８の揺動に支障をきたすことがなく、第一管部材２４の折り曲げ部にも円滑に挿通される。
【００２３】
コイル状ワイヤ５６の、第一管部材２４下端部２４ａから突出した端部５６ａにはベベルギア５８が設けられ、ベベルギア５８を介してコイル状ワイヤ５６と車軸２０が連結されている。ベベルギア５８は、一対のかさ歯車からなり、交差する一対の軸間の回転を伝達するものである。ここでは、車軸２０の回転がベベルギア５８を介してコイル状ワイヤ５６に伝達される。ベベルギア５８は、カバー部材６０等に覆われていても良い。
【００２４】
次に、この実施形態のブレーキ装置１０の作用について説明する。まず、車椅子１１が通常の速度で走行するとき、車軸２０の回転がベベルギア５８を介してコイル状ワイヤ５６に伝達される。そしてコイル状ワイヤ５６は第一管部材２４と第二管部材２８の内側で円滑に回転し、コイル状ワイヤ５６に連結された軸部材５４がケース３２の内側で円板４０を回す。円板４０の回転により鋼球５０に遠心力が働くが、車軸２０の回転が通常の速度では遠心力が弱いため鋼球５０はガイド部材４６の傾斜を上らずに円板４０の中心側に位置している。
【００２５】
車椅子１１が高速になると、車軸２０、コイル状ワイヤ５６、円板４０の回転が速くなり、鋼球５０に強い遠心力が働き、鋼球５０はガイド部材４６の傾斜を上って円板４０の周縁部に移動する。そして、鋼球５０のガイド部材４６側縁部４６ａから突出した鋼球５０の側面は、上ケース３６の摩擦板５２に接触し、摩擦が生じる。この摩擦力により円板４０は回転が止められ、これに伴い車軸２０の回転が止められ、後輪１８が停止する。後輪１８が停止すると、鋼球５０の遠心力が無くなり、鋼球５０はガイド部材４６の傾斜に沿って転がり移動し摩擦板５２から離れて摩擦がなくなり、ブレーキが解除される。そして、再び車椅子１１を発進させることができる。円板４０は常にほぼ水平に保たれているため、鋼球５０は正確に遠心力に対応するため、所定の速度で反応する。反応する速度は、ブレーキ調整ネジ４８でガイド部材４６の勾配を変えて調整することができる。
【００２６】
この実施形態のブレーキ装置１０によれば、簡単な構造で確実に車椅子１１の暴走を防ぎ安全に走行させることができる。例えば下り坂で車椅子１１が暴走しても、後輪１８の回転が一定以上となるとすぐに自動的にブレーキがかかるため、事故による怪我や物品の損壊をなくすことができる。ブレーキ装置１０のブレーキのかかる速度は、ガイド部材４６の勾配を変更することで簡単に調製することができ、使用者の障害の程度や周囲の状況に合わせて、ブレーキ調整ネジ４８を操作してガイド部材４６の勾配を変えて簡単に調整することができる。ブレーキ装置１０の円板４０は、ジョイント部材３０から第二管部材２８が下垂することで常に水平に保たれているため、鋼球５０に正確に遠心力がかかり、車椅子１１の速度に正確に対応することができる。車椅子１１が傾斜のある通路を走行していても、第二管部材２８が下垂して円板４０が水平に保たれるため、鋼球５０に影響を与えることが無く、不用意にブレーキがかかることがない。
【００２７】
なお、この発明のブレーキ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、ガイド部材と鋼球の数は４個以外でも良い。このブレーキ装置は、車椅子の後輪の車軸ではなく、前輪の車軸に取付けてもよい。また、車椅子以外に、乳母車や手押車等の運搬車に取付けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施形態のブレーキ装置の使用状態を示す概略図である。
【図２】この実施形態のブレーキ装置の正面図である。
【図３】この実施形態のブレーキ装置の縦断面図である。
【図４】この実施形態のブレーキ装置の横断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ブレーキ装置
１１  車椅子
１２  枠体
１４  前輪
１６，２０  車軸
１８  後輪
２２，２６  支持金具
２４  第一管部材
２８  第二管部材
３０  ジョイント部材
３２  ケース
３４  下ケース
３６  上ケース
４０  円板
４４  溝部
４６  ガイド部材
４８  ブレーキ調整ネジ
５０  鋼球
５２  摩擦板
５４  軸部材
５６  コイル状ワイヤ
５８  ベベルギア
【図１】
2009250413.tif 000003
【図２】
2009250413.tif 000004
【図３】
2009250413.tif 000005
【図４】
2009250413.tif 000006