JPH0160257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はせき髄損傷者、なかでも重度のけい
髄損傷者が残存機能をうまく使つて、自由に車い
すを駆動することができるようにと願つてなされ
たものである。車いすの前部に取り付けたクラン
クと大車輪のチエーンホイールをチエーンで連結
し、クランクの往復運動を大車輪の回転運動に変
換して車いすを前進させると同時に、車いすの進
行方向に対して大車輪は逆回転しなくなるバツク
ストツプの機能を兼備することによつて、行動半
径の拡大を制限する上り坂・勾配を上りやすく
し、クランクの中には変速機構、ホイールハブと
ハブ軸の間には前進・ニユートラル・バツクのチ
エンジ機構を内蔵した車いすに関するものであ
る。

重度のけい髄損傷者に付いて少し説明を加えれ
ば、けいつい骨の骨折、あるいは脱きゆうなどに
よりけい髄に損傷が加わりその機能を失う。その
結果、損傷されたけい髄レベル以下の麻ひを起こ
し、運動、知覚、排尿排便、発汗その他のすべて
の自律神経機能が障害されてしまう。残存機能と
しては、大低の場合、肩関節、ひじ関節、手関節
の運動だけが不充分ながら認めらるだけである。
換言すれば上腕や前腕は不充分ながら動くけど
も、５本の指は動かないので握力はまつたくな
い。この残存機能は非常に大切なものであり、訓
練と使用する道具のちよつとした改良やいろいろ
な工夫によつて、自分でできる日常生活の範囲を
拡大することができる。この車いすもその一つで
ある。

重度のけい髄損傷者が車いすを繰る時は握力が
ないため、ハンドリムに摩擦係数の大きな物質を
取付けたり、凹凸を作つたり、突起を取付けたり
して手の平でハンドリムを押えつけるようにして
繰れば、屋内では何んとか自由に車いすを繰るこ
とができる。けれども筋力が多方向に分散された
り、滑つたりするので推進力は小さく決定的な方
法はなかつたと言つても過言ではない。屋外では
玄関のちよつとした上り坂や建物と建物を結ぶほ
んのささいな勾配でも上ることができない。たと
え途中まで上つても上り切る腕力はなく、ハンド
リムを押え付けている腕が疲労してきてやがてバ
ツクしてしまう。上り坂の途中でキヤスターが車
いすの進行方向に対して反対方向を向いてしまう
と、それを元に戻して上るという腕力は疲労して
いてもう残つていない。坂道の途中でブレーキを
かけて休憩すればよいと思われるかもしれないが
ブレーキを外した瞬間、車いすはバツクしてしま
うのでこの方法は難しくて危険である。行動半径
は小さく、ごく限られた狭い範囲で生活している
のが現状である。また電動車いすはバツテリーを
使用するため車体重量が大きく、常に整備と充電
を必要とする。何よりも残存機能を使用しないた
め、残存機能の硬縮化・退化を招く危険性がある
ばかりでなく、運動にならないので身体に良くな
い。従つて、整形外科や理学療法上は電動車いす
の使用をあまり勧めないのである。

そこで、この発明は上記の問題点を解決するた
めになされたものであり、図面は実施例である。
図面に従つてこの発明の構成を説明する。

第１図はこの発明の全体図である。普通の車い
すと比較して、大車輪が小さく、ハンドリムがな
い。その変りに、先端にペダル３を設けたクラン
ク２をキヤスター近くに取り付けて車いす駆動す
る。クランク２に切つたなが穴の中をスライドす
るスライダ７に連結したチエーン１１は大車輪の
ホイールハブ１２を回転させるためのチエーンホ
ーイル１７を半周して、引張コイルばね１９に連
結する。クランク２の往復運動をホイールハブ１
２の回転運動に変換して車いすを前進させる。チ
エンジレバー４１はホイールハブ１２の回転を前
進・ニユートラル・バツクに切り変えるためのも
のである。

第２図はクランク部の正面図と左側面図であ
る。キヤスターの縦軸の部分とフレームの交差す
るところにベアリングボツクスを組み込んだブラ
ケツトを固定し、クランク軸１を受ける。クラン
ク軸１にはクランク２をねじで締結し、クランク
２の先端にはベアリングを組み込んだペダル３を
設ける。クランク２の上部にはＥ字型のなが穴を
切り、なが穴の中をスライドするクランク２より
も少し厚くした円形のスライダ４をはめ込み、連
結ブレート５ではさんでボルトと変速レバー６で
締結する。一方、クランク２の下部にもなが穴を
切り、クランク２よりも少し厚くした細長いスラ
イダ７をはめ込み、ガイドプレート８ではさんで
ねじで締結する。スライダ７の先端にはピンを設
けて、伸ばしてきた連結プレート５ではさんで止
め輪で止め、スライダ４とスライダ７を連結す
る。スライダ７の中心部にチエーン連結軸９を車
いすの内側に出るようにして取り付けて、先端に
ベアリングを組み込んだチエーンホルダー１０を
止め輪で止める。チエーンホルダー１０にチエー
ン１１を連結し、第３図移つて、チエーン１１は
大車輪のホイールハブ１２を回転させるハブ軸１
３を軸とするベアリング１４、一方向クラツチ１
５を組み込んだハウジング１６に固定したチエー
ンホイール１７を半周して、第２図に戻つて、キ
ヤスター近くのフレームに設けたばねホルダー１
８に先端を連結した引張コイルばね１９と連結す
る。この連結は引張コイルばね１９を２個並列に
するのも一つの方法である。クランク２の往復運
動の出発点、あるいは終止点とするクランクスト
ツパー２０をフレームに固定し、クランクストツ
パー２０の固定場所によつて、ペダル３の位置を
変えることができる。

第３図は第１図のＡ−Ａ線における左側のホイ
ールハブ部の断面図である。ハブ軸１３はベアリ
ングを組み込んだハブ軸受２１、ハブ軸受２２に
よつて支持・固定され、フレームに固定されたブ
ラケツトにねじで締結されている。ホイールハブ
１２にスポークホールを開けたフランジを平行ピ
ンで打ち込み固定し、ベアリング２３を組み込ん
だホイールハブ１２をハブ軸１３にはめ込んで止
め輪で止める。ホイールハブ１２の中をスラドす
るスライデイングホイール２４にスポークボルト
２５を差し込み、ハブ軸１３に切つたなが穴の中
を通して中ぐりを施したハブ軸１３の中をスライ
ドするスライデイングブツシユ２６にねじ込む。
スライデイングホイール２４の側面にはピン２７
を植え込み、ホイールハブ１２の側面に開けた穴
に楽にはまり込むようにし、他のもう一方の側面
にはピン２８を植え込む。ベアリング２９を組み
込んだ平歯車３０をハブ軸１３にはめ込んで止め
輪で止める。平歯車３０にはピン２８のはまり込
む穴を開けたピンホールプレート３１を平行ピン
で打ち込み固定し一体のものにする。平歯車３０
とホイールハブ１２の間に小歯車３２をかみ合わ
せ、小歯車３２の歯車側３３をリングプレート３
４に植え込み、ハブ軸受２１にリングプレート３
４を平行ピンで打ち込み固定し一体のものにす
る。結局、ホイールハブ１２はベアリング２３と
小歯車３２に支持されて回転することになる。ス
ライデイングブツシユ２６とハブ軸１３に止め輪
で固定したばね座３５の間には圧縮コイルばね３
６を少し圧縮して入れる。スライデイングブツシ
ユ２６の頭にはスラストニードルベアリング３
７、ワイヤキヤツプ３８の順に入れ、ワイヤキヤ
ツプ３８にはケーブルワイヤ３９を通して、フレ
ームに設けたワイヤホルダー４０に取り出す。ケ
ーブルワイヤ３９によつてスライドするスライデ
イングホイール２４、スポークボトル２５、スラ
イデイングブツシユ２６、ピン２７、ピン２８、
スラストニードルベアリング３７、ワイヤキヤツ
プ３８の７点を以後チエンジヤーと呼称する。

第４図はチエンジレバー部の正面図と左部分側
面図である。チエンジレバー４１はフレームの下
部に設けたブランケツトにねじで締結されている
レバーシヤフト４２を支点とし、フレームの中ほ
どに設けたチエンジプレート４３によつて安内さ
れている。フレームに設けたワイヤホルダー４４
にケーブルワイヤー３９を通してジヨイントプレ
ート４５に取り出してねじで締結する。ジヨイン
トプレート４５とチエンジレバー４１は圧縮コイ
ルばね３６を圧縮するだけの力のある引張コイル
ばね４６で連結する。チエンジプレート４３に設
けた突起にチエンジレバー４１を順次はめ込んで
いくことによつてケーブルワイヤ３９を引つ張
る。構成の説明の終りに、右側の駆動装置は左側
に対して対称になるように製作しなければならな
い。ブレーキは手の平でブレーキレバーを押すと
ブレーキのかかる方式を採用する。

第５図は変速機構の説明のための略図と駆動動
作の正面図である。第２図のクランク２に切つた
Ｅ字型のなが穴の先端にスライグ４がはまり込ん
でいる時のチエーン連結軸９の位置をＡ、Ｃ、Ｅ
とする。クランク２を一往復させた時のチエーン
連結軸９の描く円弧の長さがそれぞれAB、CD、
EFとなり、チエーンホイール１７のピツチ径の
円周に対してAB、CD、EFと等しい長さだけチ
エーンホイール１７は回転する。したがつて、円
弧の長さが最も長いABが高速、CDが中速、EF
が低速となり、速度と推達力は反比例する。

この車いすはすべて上腕の押し出す筋力を使つ
て駆動・レバー操作できるように設計されてお
り、前進３段変速駆動、前進のバツクストツプ、
前進のオーバーランニング、ニユートラル、バツ
ク３段変速駆動、バツクのバツクストツプ、バツ
クのオーバーランニングの機能を持つている。順
次説明する。

第５図において、ペダル３を手の平に当て上腕
の筋力でもつてクランク２を伸し出す。第４図に
おいて、チエンジレバー４１がＤの位置にある
時、クランク２は反時計回りに回転し、チエーン
１１を引つ張り、チエーンホイール１７を反時計
回りに転させて引張コイルばね１９を引つ張る。
第３図において、チエーンホイール１７の反時計
回りの回転によつて一方向クラツチ１５は錠止
し、ハブ軸１３も反時計回りに回転する。ハブ軸
１３の回転はチエンジヤーによつてホイールハブ
１２へ伝達されて車いすは前進する。この時ホイ
ールハブ１２から伝達された反時計回りの回転は
小歯車３２を経て平歯車３０の時計回りの回転に
変化し、ハブ軸１３の反時計回りの回転に対して
空転している。次にペダル３に加えた筋力を緩め
ると、引張コイルばね１９の弾性によつて一方向
クラツチ１５の錠止は外れて、チエーンホイール
１７は時計回りに空転し、クランク２はクランク
ストツパー２０に制限されて止まる。この瞬時、
ホイールハブ１２・ハブ軸１３は反時計回りに回
転していて車いすは走つている。この動作を繰り
返えすと車いすは走り、動作を速くすれば速くな
る。

バツクストツプとは車いすの進行方向に対して
大車輪は逆回転しなくなるということであり、車
いすに少しでもバツクさせる力が加わると、車い
すはその位置にぴたりと止まる。上り坂において
ペダル３から手を離すと、時計回りの回転はホイ
ールハブ１２からチエンジヤーを経てハブ軸１３
へと伝達される。その瞬間、一方向クラツチ１５
は錠止しクランク２を時計回りに回転させようと
するけれども、クランク２はクランクストツパー
２０に制限されて回転できない。この伝達は瞬時
にして行なわれるので、キヤスターは車いすの進
行方行を向いたままその位置にぴたりと止まる。

下り坂あるいは加速で走つている時がオーバラ
ンニングである。この車いすのかじ取りは、大き
く回りたい時は回りたい方向の反対側の片側駆動
となり、小さく回りたい時には回りたい側にブレ
ーキをかけ反対側を駆動すれば直角に回ることも
できるし、Ｕターンもする。片側をバツク駆動、
反対側を前進駆動にすれば、車いすはこまのよう
にくるくる回る。下り坂では左右のブレーキに加
える力を意織的に調節しながらかじ取りを行えば
よい。前進駆動とは反対にホイールハブ１２から
チエンジヤーを径てハブ軸１３への反時計回りの
回転が伝達されるので、一方向クラツチ１５の錠
止は外れて、クランク２は停止したままで車いす
は走つている。

続いてニユートラルに付いて述べる。第４図に
おいて、チエンジレバー４１をＮの位置にはめ込
むと、引張コイルばね４６はケーブルワイヤ３９
を引つ張る。第３図において、そうすると、チエ
ンジヤーは圧縮コイルばね３６を圧縮しながらス
ライドして、ピン２７はホイールハブ１２より抜
け出て、ピン２８はまだピンホールプレート３１
にはまり込まない状態なので、ホイールハブ１２
はハブ軸１３に対して回転自由となる。クランク
２を駆動しても空転し、車いすを他の人に押して
もらうと前後自由に動く。

第４図において、チエンジレバー４１をＢの位
置にはめ込むとバツク駆動となる。第３図におい
て、チエンジヤーはスライドしてピン２８はピン
ホールプレート３１にはまり込む。そうすると、
ハブ軸１３の反時計回りの回転は平歯車３０から
小歯車３２を経てホイールハブ１２の時計回りの
回転に変化し、車いすはバツクする。

バツク駆動のバツクストツプとは車いすがバツ
クしている時、少しでも車いすを前進させようと
する力が車いすに加わると、その位置にぴたりと
止まるということである。ホイールハブ１２の反
時計回りの回転はチエンジヤーを経てハブ軸１３
へ伝達されると、時計回りの回転に変化し、一方
向クラツチ１５は錠止しクランク２を時計回りに
回転させようとするけれども、クランクストツパ
ー２０に制限されて回転できない。

バツクのオーバーランニングとは車いすが加速
でバツクしている時、クランク２は停止したまま
で走るということである。ホイールハブ１２の時
計回りの回転はチエンジヤーを経てハブ軸１３へ
伝達されると反時計回りの回転に変化し、一方向
クラツチ１５の錠止は外れる。

この発明の特徴はけい髄損傷者の残存機能をう
まく使つて自由に車いすを駆動し、上腕の保有す
る筋力を物理的に大きくして大車輪に加え、バツ
クストツプ機構を兼備して行動半径を拡大する所
にある。効果に付いて以下に説明する。

身体障害者の残存機能は理学療法士の指導によ
つて、常に使用・鍛練しなければ硬縮化が進行す
る。その点、この車いすは電動車いすと違つて残
存機能を使つて駆動するので、残存機能は常に鍛
練・強化され、残存機能の硬縮化・退化の危険性
はまつたくない。また残存機能を使用するという
ことは、運動になるので消化、呼吸、循環器系統
の働きがよくなり、身体によい。

摩擦による伝動力の減少と引張コイルばね１９
の弾性を考えなければ、この駆動方法では上腕の
保有する筋力の全部を回転力に変換することがで
きる。このことは従来の車いすの繰り方ではあり
得ないことであり、大車輪を小さくクランク２を
長くすれば、上腕の保有する筋力を物理的に大き
くして大車輪に加えることができるので、大きな
推進力の得られる車いすとなる。

上り坂が長かつたり、勾配が大きくて一気に上
り切れない場合、ペダル３から手を離しても瞬時
にしてバツクストツプ機構が働くので、キヤスタ
ーは車いすの進行方向を向いたままでその位置に
ぴたりと止まり、車いすは後ずさりしない。この
ことは上り坂の途中での瞬時のブレーキ操作を必
要としないので安全であり、スタートが非常にた
やすく、駆動に疲れても途中で何回も休憩しなが
ら上つて行くことができる。登はん能力は飛躍的
に増大する。

バツク駆動ができるということは小回りがきく
ということである。回りたい側にブレーキをか
け、反対側を駆動すれば直角に回ることもできる
し、Ｕターンもする。上記の方法で回り切れない
狭い場所では、回りたい側をバツク駆動にし、反
対側を前進駆動にすれば、車いすはこまのように
くるくる回る。この方法では車いすの全長の幅さ
えあれば、方向転換することができ、「小回りが
きく」ということの典型である。以上のことがで
きない狭い所、車いすの幅とほとんど同じの所で
はバツク駆動を使えばよい。変つたバツク駆動の
使用方法としては、小さい段差ならばキヤスター
の直径よりも大車輪の直径の方が大きいので乗り
越えることができる。

屋内での車いす生活はもとより行動範囲を屋外
に求め、路面が平たんであれば高速にして走り、
上り坂では低速にすればよい。また断面がとつ状
の一般の道路上でも左右の駆動装置が独立してい
るので、左右のペダル３に加える筋力を意織的に
調節したり、左右の変速の比を同じにしないで、
変えれば、車道の端でも走ることができる。この
ように走る路面に合わせて変速を選択することが
できるので行動半径は大きくなる。

折りたたみはもちろん可能であり、他の人にこ
の車いすを押してもらう時には、ニユートラルを
使用すれば大車輪は前後回転自由となる。この車
いすでは、ペダル３を駆動し、ハンドリムを必要
としない。したがつて、大車輪を小さくするのが
うまい方法であり、ハブ軸１３の中心がバツクレ
ストのパイプの延長線上にくるように工夫するこ
とによつて、車いすの長さを縮小することができ
る。また車いすの幅はハンドリムの変りがフレー
ムとなるので変らず、このフレームは駆動装置を
保護する。全体として従来の車いすよりもコンパ
クトな車いすとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全体図、第２図はクランク
部の正面図と左側面図、第３図は第１図のＡ−Ａ
線における左側のホイールハブ部の断面図、第４
図はチエンジレバー部の正面図と左部分側面図と
平面図、第５図は変速機構の説明のための略図と
駆動動作の正面図。 １：クランク軸、２：クランク、３：ペダル、
４：スライダ、５：連結プレート、６：変速レバ
ー、７：スライダ、８：ガイドプレート、９：チ
エーン連結軸、１０：チエーンホルダー、１１：
チエーン、１２：ホイールハブ、１３：ハブ軸、
１４：ベアリング、１５：一方向クラツチ、１
６：ハウジング、１７：チエーンホイール、１
８：ばねホルダー、１９：引張コイルばね、２
０：クランクストツパー、２１：ハブ軸受、２
２：ハブ軸受、２３：ベアリング、２４：スライ
デイングホイール、２５：スポークボルト、２
６：スライデイングブツシユ、２７：ピン、２
８：ピン、２９：ベアリング、３０：平歯車、３
１：ピンホールプレート、３２：小歯車、３３：
歯車軸、３４：リングプレート、３５：ばね座、
３６：圧縮コイルばね、３７：スラストニードル
ベアリング、３８：ワイヤキヤツプ、３９：ケー
ブルワイヤ、４０：ワイヤホルダー、４１：チエ
ンジレバー、４２：レバーシヤフト、４３：チエ
ンジプレート、４４：ワイヤホルダー、４５：ジ
ヨイントプレート、４６：引張コイルばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ キヤスター近くのフレームに設けたクランク
   軸１を軸とし、先端にペダル３を設けたクランク
   ２の下部のなが穴にはめ込んだスライダ７と上部
   の突起を設けたなが穴にはめ込んだスライダ４を
   連結し、スライダ７にチエーン１１を連結し、ハ
   ブ軸１３を軸とするベアリング１４、一方向クラ
   ツチ１５を組み込んだハウジング１６に固定した
   チエーンホイール１７を半周させて、フレームに
   設けたばねホルダー１８に先端を連結した引張コ
   イルばね１９に連結し、フレームにクランクスト
   ツパー２０を設け、ホイールハブ１２に内かみ合
   いの小歯車３２にハブ軸１３を軸とするピンホー
   ルプレート３１と一体になつた平歯車３０をかみ
   合わせ、小歯車３２の歯車軸３３をリングプレー
   ト３４に植え込み、スライデイングホイール２４
   の両側面にピン２７、ピン２８を植え込んで、ホ
   イールハブ１２の側面の穴よりピン２７が抜け出
   ても、ピン２８がまだピンホールプレート３１に
   はまり込まないだけのスペースを設け、スライデ
   イングホイール２４にスポークボルト２５を差し
   込んでハブ軸１３に切つたなが穴を通して中ぐり
   を施したハブ軸１３の中のスライデイングブツシ
   ユ２６にねじ込み、ハブ軸１３に固定したばね座
   ３５とスライデイングブツシユ２６の間に入れた
   圧縮コイルばね３６の中を通したケーブルワイヤ
   ３９と先端をチエンジレバー４１に連結した引張
   コイルばね４６を連結し、チエンジプレート４３
   に設けた突起でチエンジレバー４１が止まるよう
   に構成された左右の駆動装置が独立している握力
   がなくても駆動できる車いす。