JPH1014987A

JPH1014987A - 車椅子用の補助電動装置

Info

Publication number: JPH1014987A
Application number: JP8191438A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hachiman; 智八幡
Original assignee: N K RIMITEITSUDO KK
Current assignee: N K RIMITEITSUDO KK
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】車椅子用の補助電動装置を小型軽量化、重心
位置の安定化、制動距離の短縮化、旋回性能の向上化、
さらに構造の簡略化、低価格化することである。【解決手段】車椅子（２）の車体（３）の背部に取り
付け可能なユニットホルダ（５）に、バッテリ（６）、
バッテリ（６）の電力により回転するモータ（７）、モ
ータ（７）の出力軸（８）の回転を入力とする差動歯車
装置（９）を固定するとともに、差動歯車装置（９）の
左右の出力軸（１０）に左右の駆動軸（１１）の一端を
自在継手（１２）により連結し、各駆動軸（１１）の他
端に固定されているピニオン（１３）を車椅子（２）の
車輪（４）に固定されているホイール（１４）に接離可
能とし、また各駆動軸（１１）の他端を支持手段（１
５）によりユニットホルダ（５）に対して上下動自在で
ピニオン（１３）とホイール（１４）との接離方向に付
勢して車椅子用の補助電動装置（１）を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、車椅子の介護者（介助
者）によって操作可能な補助電動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高齢化社会が進行する中で、介護者（介
助者）も女性や高齢者が増加し、障害者ばかりでなく、
介護者に対する助力が必要となってきた。このような状
況の中で、国内外で手動車椅子に補助動力を付加するタ
イプの補助動力ユニットが開発され、販売されている。

【０００３】しかし、従来の補助動力ユニットは、今の
ところ、構造上および走行性能上に問題があり、改良の
余地がある。まず、構造上においては、補助動力ユニッ
トの総重量が大きく、車椅子が普通で２０Ｋｇぐらいで
あり、それに補助動力ユニットを装着すると総重量が４
５Ｋｇぐらいとなる。このため、取り回しや操作性が悪
くなっている。また、バッテリその他重量物の重心を下
げ、後方に近寄らないようにしないと上向きの傾斜安定
性が悪くなる。

【０００４】次に、駆動ユニットのクラッチの操作がし
づらく、またタイヤ押し付け式駆動ユニットでは、タイ
ヤ空気圧の条件で走行性能が変化する。走行性能上につ
いては、介助者が歩行速度で安全に旋回できるようにす
るために、スピードコントロールができ、特に、後退走
行時に急制動が掛からないように、転倒の危険性を除く
必要がある。また、制動については、勾配の坂道でも、
適当な制動ができるようにすることが大切である。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、上記のことを考慮し、
補助電動装置の小型軽量化、重心位置の安定化、制動距
離の短縮化、旋回性能の向上、さらに構造の簡略化、低
価格化の特徴をもった車椅子用の補助電動装置を提供す
ることである。

【０００６】

【発明の解決手段】上記目的の下に、本発明は、車椅子
の車体の背部に取り付け可能なユニットホルダに、バッ
テリ、このバッテリの電力により回転するモータ、この
モータの出力軸の回転を入力とする差動歯車装置を固定
するとともに、差動歯車装置の左右の出力軸に左右の駆
動軸の一端を自在継手により連結し、各駆動軸の他端に
固定されているピニオンを車椅子の車輪に固定されてい
るホイールに接離可能とし、また各駆動軸の他端を支持
手段によりユニットホルダに対して上下動自在でピニオ
ンとホイールとの接離方向に付勢して、車椅子用の補助
電動装置を構成している。

【０００７】ここで、上記支持手段は、ユニットホルダ
に固定されているブラケットに対して水平な支軸により
上下に回動する支持レバーと、この支持レバーに対して
水平な支点軸により上下に回動し駆動軸を回転自在に支
持する支持アームと、支持レバーおよび支持アームを上
向きに付勢するスプリングとにより構成している。

【０００８】またブラケットに対して支持レバーを上向
き回転方向に変位させるクラッチレバー、このクラッチ
レバーの変位を支持レバーに伝達する補助レバー、上向
きに変位した支持レバーを支持レバーの一部に係り合っ
て保持するロック片、およびロック片のロック状態を解
除する解除ロッドが必要に応じて付設される。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１、２は、本発明の車椅子用の
補助電動装置１を車椅子２に取り付けた状態を示してい
る。車椅子用の補助電動装置１は、車椅子２の車体３の
背部に対してユニットホルダ５によって着脱自在に取り
付けられるようになっている。そしてユニットホルダ５
に、バッテリ６、このバッテリ６の電力により回転する
直流のモータ７、このモータ７の出力回転を入力とする
差動歯車装置９が固定されている。これらは、車椅子２
の重心を低くするために、可能な限り低い位置に取り付
けられている。なお、バッテリ６の下方に、制御ユニッ
ト２７が取り付けられている。

【００１０】差動歯車装置９の左右の出力回転は、自在
継手１２によって左右の駆動軸１１に伝達される。各駆
動軸１１は、他端に固定されているピニオン１３を車椅
子２の車輪４に固定されているホイール１４にかみ合い
などにより接離可能な状態となっている。なお、ピニオ
ン１３とホイール１４との間で、回転力の伝達は、歯車
によるかみ合いとしてもよく、またピニオン１３の歯車
とホイール１４のローレット状の形状とのかみ合い、さ
らにローレット状のピニオン１３とホイール１４のゴム
摩擦面との摩擦的な回転力の伝達としてもよい。各駆動
軸１１の他端は支持手段１５によってユニットホルダ５
に対して上下動自在で、ピニオン１３とホイール１４と
の接触方向（かみ合い方向）に付勢されている。

【００１１】図３、４は、直流のモータ７と差動歯車装
置９との連結部分を示している。モータ７は、取り付け
プレート２８の部分で差動歯車装置９のギヤボックス２
９の側面に取り付けられている。この状態で、モータ７
の出力軸８は、ギヤボックス２９の内部に入り、ピニオ
ン３０の部分で大きな歯車３１にかみ合い、大きな減速
比のもとに回転を伝達する。この歯車３１は、中心の筒
状の軸３２の部分でギヤボックス２９に対して回転自在
に支持され、かつ内部で左右の出力軸１０を独立に回転
可能な状態で支持し、さらに内部で４個の小さな小歯車
３３、３４および出力側の２個の歯車３５を回転自在に
支持している。

【００１２】図５は、歯車３３、３４、３５のかみ合い
関係を示している。歯車３３、３４は、同じ歯数で、互
いにかみ合っている。また、一方の歯車３３は、左側の
出力軸１０と一体に回転する歯車３５にかみ合い、また
他方の歯車３４は、右側の出力軸１０と一体回転する歯
車３５とかみ合っている。ここで、歯車３１の回転数を
Ｎａとし、左側の出力軸１０の回転数をＮｂ、右側の出
力軸１０の回転数をＮｃとすれば、差動歯車列の原理か
ら、それらの回転数の間に、Ｎａ＝（Ｎｂ＋Ｎｃ）／２
の関係がある。

【００１３】次に、図６は、一例として、左側の駆動軸
１１の支持部分を示している。前記のように、駆動軸１
１の一端は、出力軸１０に対して簡単な自在継手１２に
よって駆動軸１１の他端側での上下動を許容する状態で
回転を伝達するようになっている。なお、ここの自在継
手１２は、出力軸１０に形成された軸方向の長孔とこの
長孔に係り合う直径方向のピンとで構成されている。そ
して、駆動軸１１の他端部分は、支持手段１５によって
上下動自在に支持されている。

【００１４】図７は、支持手段１５の一例を示してい
る。支持手段１５は、ブラケット１６によりユニットホ
ルダ５に取り付けられており、ブラケット１６の内側で
支持レバー１８、支持アーム２０、クラッチレバー２
３、補助レバー２４、ロック片２５および解除ロッド２
６などを備えている。左右のブラケット１６の部分で、
支持レバー１８は、水平な支軸１７によって上下方向に
回動自在に支持されておりさらに支持アーム２０は、支
持レバー１８の端部に対して水平な支点軸１９によって
同様に上下方向に回動自在に支持されている。

【００１５】支持レバー１８は、スプリング２１によっ
て、下向きに付勢されており、また支持アーム２０は、
スプリング２２によって上向きに付勢されている。な
お、これらの支持レバー１８および支持アーム２０は、
それぞれストッパ３６、３７によって下降限あるいは回
動範囲を規制されている。そして、支持アーム２０は、
先端部分で軸受け３８によりそれぞれの駆動軸１１を回
動自在に支持している。

【００１６】また、クラッチレバー２３は、支軸４９に
よって左右のブラケット１６に対して回動自在に支持さ
れ、長孔３９およびピン４０によって補助レバー２４の
一端に係り合っている。補助レバー２４は、支点軸４１
によって左右の各ブラケット１６に対して回動自在に支
持されており、他端の作用片４２の部分で支持レバー１
８の受け片４３と対応している。なお、クラッチレバー
２３は、吊りスプリング４４によって、上向きに付勢さ
れている。

【００１７】さらに、ロック片２５は、Ｌ字の形状をし
ており、支点軸４５によってブラケット１６に対して回
動自在に支持され、かつスプリング４６によって、支持
レバー１８のロック溝４７に対し係り合う方向に付勢さ
れている。また、解除ロッド２６は、ロック片２５の他
端部分に対応しており、車椅子２のハンドル部分で押し
下げる方向に例えば手動操作することによって、ロック
片２５とロック溝４７との係り合いを解除する方向に移
動する。

【００１８】次に、図８は、制御ユニット２７と、バッ
テリ６、モータ７および速度調節器４８との接続関係を
示している。制御ユニット２７は、速度調節器４８から
のスタート／ストップ、前進／後退、速度指令にもとづ
いて、バッテリ６からモータ７に電力を供給して、起動
させ、かつ供給電力を調節することによって、モータ７
の回転速度を制御する。

【００１９】次に、車椅子用の補助電動装置１を起動さ
せて、車椅子２を前進させるとき、介助者は、まず、ク
ラッチレバー２３を押し下げて、補助レバー２４の作用
片４２を受け片４３に当てながら押し上げることによ
り、支持レバー１８を上向きに移動させる。このとき、
ロック片２５は、支持レバー１８に押されて、図７で時
計方向に回動し、その上昇を許容するが、やがてスプリ
ング４６の付勢力によって、ロック溝４７に係り合っ
て、その上昇位置を保持する。

【００２０】その上昇位置で、ピニオン１３は、ホイー
ル１４に対して回転力を伝達できる状態でかみ合いによ
り、または摩擦により接触する。しかも、この接触状態
で、支持アーム２０は、スプリング２２によって接触方
向に付勢されているため、ピニオン３１とホイール１４
との圧接力（かみ合い力）は、スプリング２２の付勢力
によって、所定の値に設定されている。したがって、車
椅子２の利用者の体重によって、車椅子２の車体３に、
折り畳み方向の変位やフレームの変形が起きたとして
も、ピニオン１３とホイール１４との間で所定の回転力
の伝達が可能となる。

【００２１】ここで、介助者は、速度調節器４８を操作
し、前進状態で、ストップ位置からスタート位置の方向
に動かし、所定の速度を指定する。このとき、制御ユニ
ット２７は、モータ７を所定の回転速度で回転し、出力
軸８により差動歯車装置９の歯車３１を減速しながら回
転させる。左右の出力軸１１の間に回転差が生じていな
いとき、すなわち車椅子２の直進時に、歯車３１の回転
は、小さな歯車３３、３４を介して左右の歯車３５に伝
達され、さらに左右の出力軸１０、左右の駆動軸１１、
自在継手１２、ピニオン１３を介して車輪４と一体のホ
イール１４に伝達される。したがって、この状態で、介
助者は、車椅子２のハンドルを直進方向に向けながら、
補助電動装置１の補助駆動力によって前進し、上り勾配
の坂道などでも小さな操作力でも走行できることにな
る。

【００２２】車椅子２の介助者が車椅子２のハンドルを
操作して、その方向を変更したり、現在の位置で車椅子
２を旋回させるとき、旋回方向内側の車輪４の回転数と
回転方向外側の車輪４の回転数との間に差が生じるた
め、左右の駆動軸１１の回転数は、その差分だけ違って
くる。このとき、差動歯車装置９は、その回転差を許容
しながら左右の駆動軸１１を回転させるため、介助者
は、車椅子２の方向変更あるいはその位置での旋回操作
を小さな旋回半径のもとに滑らかに行えることになる。

【００２３】また、車椅子２の走行中に、車椅子２の車
輪４が大きな障害物などにあたったとき、車輪４の回転
が停止するため、モータ７に大きな負荷が掛かる。この
ときピニオン１３がスプリング２２の力に抗してホイー
ル１４から離れる方向に変位し、スリップ状態となるた
め、モータ７は、ロック状態とならない。

【００２４】このスリップ状態のとき、あるいはスリッ
プ状態にないときで、補助電動装置１からの回転力の伝
達を遮断するとき、介助者は、ハンドルの近くで解除ロ
ッド２６を押し下げて、ロック片２５と支持レバー１８
とのロック状態を解除する。このとき、支持レバー１８
がスプリング２１に付勢されて、左右の駆動軸１１を強
制的に下降させるため、車椅子２の車輪４は、補助電動
装置１の回転力を受けない状態となる。

【００２５】なお、補助電動装置１が車椅子２の車輪４
を駆動している状態で、車椅子２が下り坂などに入っ
て、重力によって走行速度以上に加速されるとき、介助
者は、速度調節器４８を低速側に設定することにより、
車椅子２の加速を制限でき、また必要に応じ、前記の解
除操作により、補助電動装置１からの回転力を遮断する
こともできる。なお、モータ７の駆動回路に、発電制動
の回路を組み込めば、下り坂などで、その発電制動の機
能を利用して、車椅子２に電気的なブレーキ力を作用さ
せることもできる。もちろん、車椅子２自体には、必要
に応じ、機械的なブレーキ手段が設けられる。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、次の効果が得られる。差動
歯車装置の左右の出力軸の回転が自在継手を介して駆動
軸に伝達され、かつ左右の駆動軸が支持手段によって上
下方向に移動可能な状態で支持されているから、車椅子
の利用者の重量が変化し、それに応じて車体の変位・変
形量に差が生じたとしても、出力軸の回転が左右の車輪
に対して確実に伝達できる。

【００２７】また、駆動軸のピニオンが車輪のホイール
に対してスプリングによって所定の付勢力により接触方
向に付勢されているため、モータに大きな負荷が掛かっ
たときでも、その接触部分のスリップによって、モータ
がロック状態にならず、回転力の伝達部分が保護でき
る。また、ピニオンの変位によってホイールに対して回
転力の伝達状態、遮断状態を選択できるため、クラッチ
などの特別な機構が必要とされず、回転力の伝達部分が
簡略化かつ軽量化できる。

【００２８】さらに、回転力の伝達経路に差動歯車装置
が介在しているため、車椅子の方向転換や、現在の位置
での旋回が円滑に行われ、解除者による操作性が向上す
る。また、この歯車機構が大きな歯車内に組み込まれた
歯車列によって構成されていると、一般の自動車のかさ
差動歯車装置と異なり、構造が簡略化でき、また小型化
できる。さらに、モータの出力軸の回転が大きな歯車に
対して大きな減速比のもとに伝達されるから、差動歯車
装置の内部の歯車列に加わる力が小さく、したがって各
歯車やギヤボックスなどの構成部分が軽量なアルミニウ
ム合金やプラスチックなどで構成することができ、軽量
化に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】車椅子に本発明の補助電動装置を組み込んだ状
態の背面図である。

【図２】車椅子に本発明の補助電動装置を組み込んだ状
態の側面図である。

【図３】モータの出力回転を差動歯車装置に伝達する部
分の水平断面図である。

【図４】差動歯車装置の断面図である。

【図５】差動歯車装置の歯車列の展開図である。

【図６】差動歯車装置の回転出力を駆動軸および車椅子
の車輪に伝達する部分の背面図である。

【図７】駆動軸を上下動自在に支持する支持手段の内部
の正面図である。

【図８】制御ユニットと、バッテリ、モータ、速度調節
器との接続関係のブロック線図である。

【符号の説明】

１車椅子用の補助電動装置２車椅子３車体４車輪５ユニットホルダ６バッテリ７モータ８出力軸９差動歯車装置１０出力軸１１駆動軸１２自在継手１３ピニオン１４ホイール１５支持手段１６ブラケット１７支軸１８支持レバー１９支点軸２０支持アーム２１スプリング２２スプリング２３クラッチレバー２４補助レバー２５ロック片２６解除ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車椅子（２）の車体（３）の背部に取り
付け可能なユニットホルダ（５）に、バッテリ（６）、
このバッテリ（６）の電力により回転するモータ
（７）、このモータ（７）の出力軸（８）の回転を入力
とする差動歯車装置（９）を固定するとともに、差動歯
車装置（９）の左右の出力軸（１０）に左右の駆動軸
（１１）の一端を自在継手（１２）により連結し、各駆
動軸（１１）の他端に固定されているピニオン（１３）
を車椅子（２）の車輪（４）に固定されているホイール
（１４）に接離可能とし、また各駆動軸（１１）の他端
を支持手段（１５）によりユニットホルダ（５）に対し
て上下動自在でピニオン（１３）とホイール（１４）と
の接離方向に付勢してなることを特徴とする車椅子用の
補助電動装置（１）。
【請求項２】車椅子（２）の車体（３）の背部に取り
付け可能なユニットホルダ（５）に、バッテリ（６）、
このバッテリ（６）の電力により回転するモータ
（７）、このモータ（７）の出力軸（８）の回転を入力
とする差動歯車装置（９）を固定するとともに、差動歯
車装置（９）の左右の出力軸（１０）に左右の駆動軸
（１１）の一端を自在継手（１２）により連結し、各駆
動軸（１１）の他端に固定されているピニオン（１３）
を車椅子（２）の車輪（４）に固定されているホイール
（１４）に接離可能とし、また各駆動軸（１１）の他端
を支持手段（１５）によりユニットホルダ（５）に対し
て上下動自在でピニオン（１３）とホイール（１４）と
の接離方向に付勢し、さらに、支持手段（１５）を、ユ
ニットホルダ（５）に固定されているブラケット（１
６）に対して水平な支軸（１７）により上下に回動する
支持レバー（１８）と、この支持レバー（１８）に対し
て水平な支点軸（１９）により上下に回動し駆動軸（１
１）を回転自在に支持する支持アーム（２０）と、支持
レバー（１８）および支持アーム（２０）を上向きに付
勢するスプリング（２１、２２）とにより構成すること
を特徴とする車椅子用の補助電動装置（１）。
【請求項３】車椅子（２）の車体（３）の背部に取り
付け可能なユニットホルダ（５）に、バッテリ（６）、
このバッテリ（６）の電力により回転するモータ
（７）、このモータ（７）の出力軸（８）の回転を入力
とする差動歯車装置（９）を固定するとともに、差動歯
車装置（９）の左右の出力軸（１０）に左右の駆動軸
（１１）の一端を自在継手（１２）により連結し、各駆
動軸（１１）の他端に固定されているピニオン（１３）
を車椅子（２）の車輪（４）に固定されているホイール
（１４）に接離可能とし、また各駆動軸（１１）の他端
を支持手段（１５）によりユニットホルダ（５）に対し
て上下動自在でピニオン（１３）とホイール（１４）と
の接離方向に付勢し、さらに、支持手段（１５）を、ユニットホルダ（５）に
固定されているブラケット（１６）に対して水平な支軸
（１７）により上下に回動する支持レバー（１８）と、
この支持レバー（１８）に対して水平な支点軸（１９）
により上下に回動し駆動軸（１１）を回転自在に支持す
る支持アーム（２０）と、支持レバー（１８）および支
持アーム（２０）を上向きに付勢するスプリング（２
１、２２）とにより構成し、またブラケット（１６）に対して支持レバー（１８）を
上向き回転方向に変位させるクラッチレバー（２３）、
およびクラッチレバー（２３）の変位を支持レバー（１
８）に伝達する補助レバー（２４）を付設してなること
を特徴とする車椅子用の補助電動装置（１）。
【請求項４】車椅子（２）の車体（３）の背部に取り
付け可能なユニットホルダ（５）に、バッテリ（６）、
このバッテリ（６）の電力により回転するモータ
（７）、このモータ（７）の出力軸（８）の回転を入力
とする差動歯車装置（９）を固定するとともに、差動歯
車装置（９）の左右の出力軸（１０）に左右の駆動軸
（１１）の一端を自在継手（１２）により連結し、各駆
動軸（１１）の他端に固定されているピニオン（１３）
を車椅子（２）の車輪（４）に固定されているホイール
（１４）に接離可能とし、また各駆動軸（１１）の他端
を支持手段（１５）によりユニットホルダ（５）に対し
て上下動自在でピニオン（１３）とホイール（１４）と
の接離方向に付勢し、さらに、支持手段（１５）を、ユニットホルダ（５）に
固定されているブラケット（１６）に対して水平な支軸
（１７）により上下に回動する支持レバー（１８）と、
この支持レバー（１８）に対して水平な支点軸（１９）
により上下に回動し駆動軸（１１）を回転自在に支持す
る支持アーム（２０）と、支持レバー（１８）および支
持アーム（２０）を上向きに付勢するスプリング（２
１、２２）とにより構成し、またブラケット（１６）に対して支持レバー（１８）を
上向き回転方向に変位させるクラッチレバー（２３）、
このクラッチレバー（２３）の変位を支持レバー（１
８）に伝達する補助レバー（２４）、上向きに変位した
支持レバー（１８）を支持レバー（１８）の一部に係り
合って保持するロック片（２５）、およびロック片（２
５）のロック状態を解除する解除ロッド（２６）を付設
してなることを特徴とする車椅子用の補助電動装置
（１）。