(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主輪の回転速度または回転加速度、および回転方向をそれぞれ検出する回転センサ手段と、該回転センサ手段により検出された回転方向、および回転速度または回転加速度に基づいて、制動手段により前記主輪を制動する制御手段とを備えており、前記回転センサ手段が、前記主輪をフレームに対して回転自在に支持するセンサ付き転がり軸受ユニットよりなり、該センサ付き軸受ユニットが磁気センサと、パルサーリングとを備えている手動式車椅子のブレーキ装置。
【請求項２】
前記制御手段が、回転方向に応じた前記主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記主輪を制動するようになされている請求項１の手動式車椅子のブレーキ装置。
【請求項３】
前記制御手段が、両主輪が正回転している場合にはいずれかの主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記両主輪を制動し、前記両主輪が逆回転している場合にはいずれかの主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記両主輪を制動し、前記両主輪の回転方向が相互に異なる場合にはいずれかの主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記両主輪を制動するようになされている請求項２の手動式車椅子のブレーキ装置。
【請求項４】
前記両主輪が正回転している場合の前記設定値が、前記両主輪が逆回転している場合および前記両主輪の回転方向が相互に異なる場合の前記設定値よりも高くなっている請求項３の手動式車椅子のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は手動式車椅子のブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
手動式車椅子の使用者により、上り坂での後進防止、下り坂での車椅子の高速での前進防止などが要求されている。
【０００３】
このような要求を満たした手動式車椅子のブレーキ装置として、特開２００１−２４７０２９号公報に記載されたブレーキ装置が知られている。上記公報記載のブレーキ装置は、ブレーキ部材と、ブレーキ部材を主輪に押し付けるロッドと、操作レバーの揺動をロッドの進退運動に変換するカム装置と、ブレーキ部材を主輪から離隔させる方向へのロッドの移動を防止する逆動防止装置とを備えている。そして、操作レバーの操作によりカム装置を介してロッドが移動させられ、これによりブレーキ部材が主輪に押し付けられ、その結果下り坂での速度制御が行われるようになされている。また、逆動防止装置によって、ブレーキ部材が主軸に押し付けられている状態で使用者が操作部材から手を放しても、ブレーキ部材が押し付け状態に維持され、上り坂での車椅子の後進が防止されるようになされている。
【０００４】
しかしながら、上記ブレーキ装置の場合、上り坂での車椅子の後進防止のために、常時、ブレーキ部材が主輪に押し付けられているので、上り坂での前進に大きな力を必要とするという問題がある。また、操作レバーの操作に比較的大きな力を必要とするので、車椅子使用者の障害の度合いによっては使用が困難である。さらに、レバー操作が必要であるので、知能障害者や視覚障害者には使用に制限がある。
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、上り坂での後進を防止しうるとともに上り坂での前進に大きな力を必要とせず、しかも下り坂での速度制御を自動的に行うことができる手動式車椅子のブレーキ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による手動式車椅子のブレーキ装置は、主輪の回転速度または回転加速度、および回転方向をそれぞれ検出する回転センサ手段と、該回転センサ手段により検出された回転方向、および回転速度または回転加速度に基づいて、制動手段により前記主輪を制動する制御手段とを備えており、前記回転センサ手段が、前記主輪をフレームに対して回転自在に支持するセンサ付き転がり軸受ユニットよりなり、該センサ付き軸受ユニットが磁気センサと、パルサーリングとを備えているものである。
【０００７】
請求項１の発明の手動式車椅子のブレーキ装置によれば、回転センサ手段により両主輪が前進方向に正回転していることが検出されると、制御手段は、主輪の回転速度または回転加速度が通常前進時の回転速度または回転加速度よりも大きくなっている場合に、制動手段により主輪を制動する。したがって、下り坂の前進時において、自動的に速度制御が行われ、高速で前進することが防止される。
【０００８】
また、回転センサ手段により両主輪が後進方向に逆回転していることが検出されると、制御手段は、主輪の回転速度または回転加速度が通常後進時の回転速度または回転加速度よりも大きくなっている場合に、制動手段により主輪を制動する。したがって、上り坂での前進時においては、一定の速度で後進が始まったときのみに制動手段により後進が防止されることになり、前進時には制動手段による制動力が作用せず、上り坂での前進に大きな力を必要としない。
【０００９】
また、車椅子の旋回時に、回転センサ手段により一方の主輪が前進方向に正回転するとともに他方の主輪が後進方向に逆回転することが検出されると、制御手段は、主輪の回転速度または回転加速度が通常旋回時の回転速度または回転加速度よりも大きくなっている場合に、制動手段により主輪を制動する。したがって、旋回時においては、急旋回が防止される。しかも、急旋回が始まったときのみに主輪が制動されて、旋回が防止されるので、通常の旋回には大きな力を必要としない。
【００１０】
また、回転センサ手段が、主輪をフレームに対して回転自在に支持するセンサ付き転がり軸受ユニットよりなるので、主輪をフレームに対して回転自在に支持する転がり軸受とは別個に回転センサ手段を設ける場合に比べて、回転センサ手段の構造が簡単になる。
【００１１】
さらに、センサ付き軸受ユニットが磁気センサと、パルサーリングとを備えているので、低回転からの回転信号出力が望め、速度の遅い車椅子に適している。
【００１２】
請求項２の発明による手動式車椅子のブレーキ装置は、請求項１の発明において、前記制御手段が、回転方向に応じた前記主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記主輪を制動するようになされているものである。
【００１３】
請求項３の発明による手動式車椅子のブレーキ装置は、請求項２の発明において、前記制御手段が、両主輪が正回転している場合にはいずれかの主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記両主輪を制動し、前記両主輪が逆回転している場合にはいずれかの主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記両主輪を制動し、前記両主輪の回転方向が相互に異なる場合にはいずれかの主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに前記両主輪を制動するようになされているものである。
【００１４】
請求項３の発明において、両主輪が正回転して前進している場合、両主輪が逆回転して後進している場合、および両主輪の回転方向が異なって旋回している場合のいずれの場合においても、両主輪の回転速度または回転加速度が異なっているさいには、高速の主輪の回転速度または回転加速度が所定の設定値以上になったときに両主輪を制動することが、安全性の面で好ましい。
【００１５】
請求項４の発明による手動式車椅子のブレーキ装置は、請求項３の発明において、前記両主輪が正回転している場合の前記設定値が、前記両主輪が逆回転している場合および前記両主輪の回転方向が相互に異なる場合の前記設定値よりも高くなっているものである。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１はこの発明によるブレーキ装置を備えた手動式車椅子の全体構成を示し、図２および図３は手動式車椅子のフレームに主輪を回転自在に支持する部分の構成を示し、図４はブレーキ装置の電気的構成を示す。
【００１８】
図１において、手動式車椅子(1)は、車体フレーム(2)と、車体フレーム(2)に取り付けられたステップ(3)およびシート(4)と、車体フレーム(2)に回転自在に取り付けられた１対の主輪(5)および両主輪(5)の前方に位置する１対の補助輪(6)と、両主輪(5)に制動力を付与する油圧式ブレーキ(7)とを備えている。
【００１９】
両主輪(5)は、それぞれこの発明によるブレーキ装置を構成するセンサ付き転がり軸受ユニット(9)を介して車体フレーム(2)に回転自在に取り付けられている。
【００２０】
図２に示すように、センサ付き転がり軸受ユニット(9)は、転がり軸受(10)と、転がり軸受(10)に設けられたセンサ装置(11)および被検出部であるパルサーリング(12)とを備えている。
【００２１】
転がり軸受(10)自体は、通常の非接触型シールド板を備えた密封軸受あるいは接触型ゴムシールを備えた密封軸受と同じものであり、固定輪である内輪(13)と、回転輪である外輪(14)と、これらの間に配置された複数の転動体である玉(15)および保持器(16)とを備えている。内輪(13)は車体フレーム(2)に固定された車軸(17)の外周に取り付けられ、外輪(14)は主輪(5)のハブ(18)の内周に取り付けられる。
【００２２】
内輪(13)の外周面の左側肩部に環状シール溝(19)が形成され、同じく右側肩部に環状シールド溝(20)が形成されている。左側のシール溝(19)に通常の接触シール(21)の内周縁部が嵌合され、接触シール(21)の外周縁部が外輪(14)の内周面に接触している。
【００２３】
右側のシールド溝(20)に非接触型シールド(22)の内周縁部が嵌合され、シールド(22)の外周縁部が外輪(14)の内周面に近接している。そして、シールド(22)の外側にセンサ装置(11)が固定されて支持されている。
【００２４】
センサ装置(11)は、シールド(22)に固定されたケース(23)と、ケース(23)内に密に嵌められた合成樹脂製保持部材(24)と、保持部材(24)に保持されたセンサであるホール素子(25)と、同じく保持部材(24)に保持されかつホール素子(25)に接続されたおよび検出回路(26)とを備えている。センサとしては、他にＭＲ素子などの半導体磁気センサや電磁誘導型のセンサなどが使用される。
【００２５】
ケース(23)は全体として環状をなし、その断面形状は左方に向かって開口したコ字状となっている。ケース(23)の内周壁の左側縁部は径方向外方に屈曲されるとともに左方に屈曲され、この左方屈曲部(23a)が、シールド(22)の内周縁部に一体に形成された右方屈曲部(22a)の外周面に固定されている。保持部材(24)は環状をなし、その左側面における径方向の幅の中央部に、環状凹所(27)が全周にわたって形成されている。ホール素子(25)は、保持部材(24)の環状凹所(27)の内周面(27a)に埋め込み式に固定されて径方向外方を向いており、検出回路(26)に接続されたケーブル(28)がケース(23)の外に引き出されている。
【００２６】
外輪(14)の内周面の右端部に、段付き短円筒状の支持部材(29)が固定されている。支持部材(29)における外輪(14)よりも右方に突出した小径部(29a)は、保持部材(24)の環状凹所(27)の内周面(27a)よりも径方向外方に位置している。パルサーリング(12)は、支持部材(29)の小径部(29a)の内周面に固定され、ホール素子(25)に径方向外方から近接して対向している。ホール素子(25)に対向するパルサーリング(12)の内周面には、図３に示すように、多数の磁極（Ｎ極およびＳ極）が等間隔をおいて交互に形成されている。バルサーリング(12)としては、電磁誘導型のセンサを用いる場合には、スリットや打ち抜き窓を周方向に形成した磁性板でもよい。
【００２７】
図４に示すように、ブレーキ装置は、油圧式ブレーキ(7)と、油圧式ブレーキ(7)に圧力油を供給する油圧ポンプ(31)を作動させる電動モータ(32)と、両主輪(5)の回転方向、および回転速度または回転加速度をそれぞれ検出する２つのセンサ付き転がり軸受ユニット(9)と、各センサ付き転がり軸受ユニット(9)の出力に基づいて電動モータ(32)を制御する制御器(33)と、電源ユニット(34)を介してセンサ付き転がり軸受ユニット(9)および制御器(33)に電流を供給するとともに、電動モータ(32)に直接電流を供給するバッテリー(35)とからなる。制御器(33)は、シート(4)の下面に設けられている（図１参照）。
【００２８】
なお、手動式車椅子(1)は、図示は省略したが、介助者が操作するブレーキや、シート(4)に座った使用者により操作される手動式ブレーキを備えていてもよい。
【００２９】
上述した手動式車椅子(1)において、たとえば下り坂を下る場合には、センサ付き転がり軸受ユニット(9)により両主輪(5)が前進方向に正回転していることが検出される。すると、制御器(33)は、センサ付き転がり軸受ユニット(9)により検出された両主輪(5)の回転速度または回転加速度が等しい場合には両主輪(5)の回転速度または回転加速度が、両主輪(5)の回転速度または回転加速度が異なる場合には高速の主輪(5)の回転速度または回転加速度が、それぞれ所定の設定値以上になった場合に、電動モータ(32)をオンにし、これにより油圧ポンプ(31)を作動させて圧力油を油圧式ブレーキ(7)に供給し、両主輪(5)に油圧式ブレーキ(7)により制動力を付与する。したがって、下り坂の前進時において、自動的に速度制御が行われ、高速での前進が防止される。
【００３０】
また、上り坂を上る場合に手動式車椅子(1)の後進が始まると、センサ付き転がり軸受ユニット(9)により両主輪(5)が後進方向に逆回転していることが検出される。すると、制御器(33)は、センサ付き転がり軸受ユニット(9)により検出された両主輪(5)の回転速度または回転加速度が等しい場合には両主輪(5)の回転速度または回転加速度が、両主輪(5)の回転速度または回転加速度が異なる場合には高速の主輪(5)の回転速度または回転加速度が、それぞれ所定の設定値以上になった場合に、電動モータ(32)をオンにし、これにより油圧ポンプ(31)を作動させて圧力油を油圧式ブレーキ(7)に供給し、両主輪(5)に油圧式ブレーキ(7)により制動力を付与する。したがって、上り坂での前進時においては、一定の速度で後進が始まったときのみに油圧式ブレーキ(7)により後進が防止されるので、前進時には油圧式ブレーキ(7)による制動力が作用せず、上り坂での前進に大きな力を必要としない。
【００３１】
さらに、車椅子(1)の旋回時には、センサ付き転がり軸受ユニット(9)により一方の主輪(5)が前進方向に正回転するとともに他方の主輪(5)が後進方向に逆回転することが検出される。すると、制御器(33)は、センサ付き転がり軸受ユニット(9)により検出された両主輪(5)の回転速度または回転加速度が等しい場合には両主輪(5)の回転速度または回転加速度が、両主輪(5)の回転速度または回転加速度が異なる場合には高速の主輪(5)の回転速度または回転加速度が、それぞれ所定の設定値以上になった場合に、電動モータ(32)をオンにし、これにより油圧ポンプ(31)を作動させて圧力油を油圧式ブレーキ(7)に供給し、両主輪(5)に油圧式ブレーキ(7)によって制動力を付与する。したがって、旋回時においては、急旋回が防止される。しかも、急旋回が始まったときのみに主輪(5)が制動されて、旋回が防止されるので、通常の旋回には大きな力を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるブレーキ装置を備えた手動式車椅子の側面図である。
【図２】手動式車椅子のフレームに主輪を回転自在に支持するセンサ付き転がり軸受ユニットの下半分の縦断面図である。
【図３】図２のパルサーリングの一部を内周面側から見た展開図である。
【図４】ブレーキ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
(1)：手動式車椅子
(2)：車体フレーム
(5)：主輪
(7)：油圧式ブレーキ
(9)：センサ付き転がり軸受ユニット
(33)：制御器
【図１】
0003785533.tif 000002
【図２】
0003785533.tif 000003
【図３】
0003785533.tif 000004
【図４】
0003785533.tif 000005