JPH10297499A

JPH10297499A - 階段等用走行装置

Info

Publication number: JPH10297499A
Application number: JP11457897A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kawamorita; 康行川守田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成のもとに階段等の段差を常
時安定した状態で昇降することができ、しかも、狭い奥
行の踏み面を有する階段等であっても昇降可能な昇降装
置を提供する。【解決手段】左右に走行用車輪２が設けられた車体３
を有し、階段等の段差を昇降するときに、各走行用車輪
２が階段等の表面ａに常時押し付けられた状態で昇降す
るように構成された走行装置であって、車体３に取付け
られ、かつ、アクチュエータによる力で伸縮する脚部６
と、各走行用車輪２を階段等の蹴上げ面ａ２に押し付け
るべく、略水平方向に押すための水平方向押し付け手段
（例えば、脚部６を上段側へ傾斜させる機構）を備えた
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、段差を有する階段
等の昇降に適した走行装置に関し、例えばハンドカー
ト、車椅子、ロボットの走行装置、運搬車等に利用され
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ハンドカートや車椅子等は、平
面や傾斜面を走行することを前提に製造されていること
から、一定以上の高さを有する段差が連なった階段等を
走行することは、非常に困難である。このため、走行途
中に階段等の段差があると、例えば、比較的軽量のハン
ドカートや車椅子の場合には、それらを人手により持ち
上げて昇降しなければならず、また、ロボットの走行装
置のように比較的重量のあるものでは、昇降を諦めて迂
回しなければならない、等の不便さがあった。

【０００３】そこで、このような問題に対処する手段と
して、例えば、特開昭６２−７７２７９号公報ではクロ
ーラ式階段走行装置が提案されている。これは、屈曲可
能な車体フレームに、クローラが装着された車輪が取付
けられているもので、クローラを段鼻に接触させて昇降
するように構成されている。

【０００４】また、その他の技術として、特公昭６２−
５８９５２号公報では、クローバ式階段走行装置が提案
されている。これは、各頂点に車輪が設けられた三角形
部材を、車体下部に取付けられた駆動装置の回転軸に連
結したもので、三角形部材を回転させることにより、階
段の踏み面上にある車輪の軸を支点として車体を昇降さ
せるよう構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなクローラ式の装置では、段鼻にクローラを引っか
けて摩擦やわずかな凸凹をたよりに昇降するため、スリ
ップが生じて装置のバランスが不安定になる恐れがあ
り、また装置全体が大がかりなものになるとともに、階
段を損傷する可能性もある。

【０００６】一方、上記したクローバ式の装置では、通
常、三角形部材の回転中において、車輪が踏み面に接し
ているのみで、他の部分は階段表面に接触していないた
め、装置のバランスが崩れることがあり、車輪の半径程
度の奥行の踏面を有する階段を昇降するには難がある。
また、一段昇降する間に、駆動装置の中心が、一旦最上
点に達してから降下する軌跡を描くので、車体は段差以
上に上下動することになって、安定性に欠けるところが
ある。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、比較的簡素な構成のもとに階段等の段差を常時
安定した状態で昇降することができ、しかも、狭い奥行
の踏み面を有する階段等であっても昇降可能な、走行装
置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の階段等用走行装
置について、実施の形態を示す図を用いて説明する。請
求項１に記載の走行装置は、図１に例示するように、左
右に走行用車輪２が設けられた車体３を有し、階段等の
段差を昇降するときに、各走行用車輪２が階段等の表面
ａに常時押し付けられた状態で昇降するように構成され
た走行装置であって、車体３に取付けられ、かつ、アク
チュエータ（例えば油圧シリンダ）による力で伸縮する
脚部６と、各走行用車輪２を階段等の蹴上げ面ａ２に押
し付けるべく、略水平方向に押すための水平方向押し付
け手段を備えていることを特徴としている。

【０００９】ここで、本発明に言う走行装置は、左右に
一対の走行用車輪が設けられた２輪車の他、二対の走行
用車輪が設けられた４輪車等も含む。また、表面ａと
は、例えば階段の場合、踏面ａ１や蹴上げ面ａ２のこと
を指し、車体には、走行用車輪の回転軸の軸受けも含
む。

【００１０】請求項１に記載の走行装置によれば、例え
ば２輪車として段差を昇る場合、走行用車輪２（以下、
単に車輪２と称する）を蹴上げ面ａ２に当接させた状態
から、水平方向押し付け手段で各車輪２を蹴上げ面ａ２
に押し当てつつ、アクチュエータによる力で脚部６を伸
ばして各車輪２を上昇させる。車輪２が段鼻ａ３に当た
ると、水平方向押し付け手段および脚部６の動作によ
り、車輪２は上段の踏面ａ１上に載る。このような一連
の動作を各段ごとに行えば、階段等用走行装置１は、車
輪２が踏面ａ１から離れている状態においても、脚部６
の先端が踏面ａ１に、車輪２が蹴上げ面ａ２に押しつけ
られた状態になっているので、常時、バランスを保った
状態で昇ることができる。

【００１１】一方、段差を降りる場合、車輪２を段鼻ａ
３近傍で停止させた状態から、脚部６を伸ばして下段の
踏面ａ１に接地させたのち、脚部６を縮めながら例えば
手動で車体３を下段に向けて押して車輪２を段鼻ａ３か
ら外しつつ、水平方向押し付け手段で各車輪２を蹴上げ
面ａ２に押し当て、かつ、脚部６で各車輪２を降下させ
ていくことで、各車輪２を下段の踏面ａ１上に載せるこ
とができる。この場合も、昇りの場合と同様に、常時、
バランスを保った状態で降りることができる。

【００１２】また、４輪車（例えば４輪自走装置）とし
て昇降する場合、図８，９に例示するように、前側の車
輪（以後、前輪と称する）１４，１４および後側の車輪
１４，１４（以後、後輪と称する）の各近傍に脚部と水
平方向押し付け手段を設けて動作させることにより、常
時、バランスを保った状態で昇降することができる。

【００１３】この場合、前輪を操舵輪として自由に回転
できるようにしておくとともに、後輪を駆動輪としてお
き、前輪の位置に応じて、後輪の回転を制御する制御装
置を設けた構成とすれば、より安定した状態で（各手段
に無駄な動作をさせない等）、昇降することが可能とな
る。

【００１４】請求項２に記載の走行装置は、図１に例示
するように、請求項１の走行装置において、車体３およ
び脚部６と、脚部６が上段側へ傾斜しうるようにそれら
を連結するピン７とからなる揺動機構により、水平方向
押し付け手段が構成されていることを特徴としている。

【００１５】この構成においては、段差昇り時、例えば
図２（ａ）〜（ｄ）にその順を例示するように、アクチ
ュエータの動作により、脚部６が伸びていく。ここで、
注目すべき点は、脚部６が上段側へ傾斜していることに
より、図３に例示するように、脚部６の先端部が接地面
から受ける摩擦力Ｆと大きさがほぼ等しい逆向きの力Ｒ
を、車輪２が蹴上げ面ａ２から水平方向に受けることに
ある。従って、車輪２は、踏面ａ１から浮いた状態であ
っても階段表面に押し付けられた状態となって、安定し
て上昇することができ、ひいては車体の安定にもつなが
る。また、車輪２が段鼻を通過するとき以降、脚部６の
伸びが車輪２の水平方向の移動量に費やされるので、車
輪２は常時、階段の表面に接した状態となる。一方、段
差降り時には、図２（ｄ）〜（ａ）にその順を例示する
ように、脚部６を適当な角度に振り出した状態から、脚
部６が伸びていき、先端部が接地すると縮んでいく。こ
の時も、図３に示すような状態で車輪２は降下していく
ので、車体を安定した状態で降ろすことができる。

【００１６】また、この構成では、脚部６が上段側へ傾
斜していれば、その接地位置は問わないため、その位置
を車輪の接地位置より上段側（踏み面奥側）に設定する
ことで、車輪の半径程度の奥行の踏み面を有する階段を
昇降することが可能となる。

【００１７】請求項３に記載の走行装置は、図１１に例
示するように、請求項１の走行装置において、脚部２９
と車体４６を鉛直線に対し傾斜した方向に摺動自在に連
結するスライド機構により、水平方向押し付け手段が構
成されているとともに、段差降下時に脚部２９を傾斜方
向上向きαに移動させるためのアクチュエータ２８が設
けられていることを特徴としている。

【００１８】この構成においては、段差昇り時、図１１
（ａ）〜（ｄ）にその順を例示するように、脚部２９が
伸びていき、車輪２７は上段の踏面上に載る。ここで、
注目すべき点は、車体４６が、スライド機構により、水
平面に対し傾斜した方向にスライドしようとする点であ
る。すなわち、車体４６が脚部２９から受ける反力に水
平成分（脚部２９先端が受ける摩擦力Ｆに等しい）が発
生し、それによって車輪２７は蹴上げ面ａ２からその力
と等しい反力Ｒを受ける。

【００１９】一方、段差降り時には、図１１（ｄ）〜
（ａ）にその順を例示するように、車輪２７を段鼻ａ３
付近に位置させた状態から、アクチュエータ２８を駆動
して脚部２９を斜め上方へ移動させ、脚部２９を伸ばし
て下段の踏面ａ１に先端部を到達させる。そして、車体
４６を移動させて段鼻ａ３から車輪を外しつつ、脚部２
９を縮めていく。この場合も、車輪２７は反力Ｒを受け
ながら降下していくことができ、従って、常時安定した
状態で昇降することができる。

【００２０】なお、脚部２９を伸ばしている間、および
縮めている間は、アクチュエータ２８は無負荷状態にな
っていることが好ましく、これにより、車輪や車体の自
重によって反力Ｒを受けることが可能となる。

【００２１】請求項４に記載の走行装置は、図１０に例
示するように、請求項２の走行装置において、揺動機構
を構成するピン２３が、スライド機構４５を介して車体
４４に対し摺動自在に取付けられているとともに、その
ピンをスライドさせるためのアクチュエータ２２が設け
られていることを特徴としている。

【００２２】図３を用いて説明したように、脚部を傾斜
させることによって水平方向の反力を得るこれらの装置
では、上段側に脚部を傾斜させることが必要であるが、
請求項４の構成を適用することにより、脚部２１の先端
を接地させてからピン２３を前後方向に移動させ、脚部
２１の傾斜方向を変更（鉛直線を挟んで線対称的な方向
へ変更）することができるから、車体４４に対して前方
で上を向く階段（図１０（ａ）参照）、および後方で上
を向く階段（図１０（ｄ’）参照）のいずれの段差も、
昇降することが可能となる。

【００２３】請求項５に記載の走行装置は、図１２に例
示するように、請求項２の走行装置において、脚部３２
に水平方向の力Ｆ’を与えるためのアクチュエータ３３
が設けられていることを特徴としている。

【００２４】この構成においては、段差昇り時、各車輪
３１は、脚部３２の伸びにより上昇していくが、面ａ２
からの反力Ｒ（図例では摩擦力Ｆと同じ大きさの力）を
得るために、アクチュエータ３３の引張力Ｆ’を用いて
おり、これにより、脚部３２を傾斜させずとも、車輪３
１を面ａ２へ押し付けることが可能となる。

【００２５】なお、車輪３１が段鼻ａ３を通過した後
は、引張力Ｆ’と脚部３２が傾斜することによって発生
する水平方向の力により、車輪３１を上段に載せること
ができる。

【００２６】一方、段差降り時には、車輪３１を段鼻ａ
３付近に位置させた状態から、アクチュエータ３３を用
いて脚部３２を傾斜させ（先端を下段側に向ける）、脚
部３２を伸ばして接地させた後、車輪３１を段鼻ａ３か
ら外して、引張力Ｆ’を作用させつつ脚部３２を縮めて
いくことにより、車輪３１は反力Ｒを受けながら降下し
ていくことができる。

【００２７】また、この構成においては、脚部３２を前
側，後側のいずれにも傾斜させることができるので、車
体３４に対して前方で上を向く階段、および後方で上を
向く階段のいずれの段差も、昇降することが可能とな
る。

【００２８】なお、上述した各アクチュエータには、例
えば、電動モータ，油圧モータ，空気圧モータ，油圧シ
リンダ，空気圧シリンダ等を適用することができ、モー
タを用いる場合は、例えば、その回転軸に装着されたピ
ニオンに、ラックを噛み合わせることにより、伸縮自在
な脚部を構成することができる。また、シリンダにテレ
スコピック式のものを適用すれば、縮んだときにコンパ
クトになって、走行時に障害物等に衝突しにくくなり、
４輪式走行装置に用いる場合には、荷台を低く設計する
ことが可能となる。

【００２９】請求項６に記載の走行装置は、請求項１な
いし５の走行装置において、脚部の先端が接地している
か否かを検知してその検知信号を出力する接地検知手段
（図１を参照）と、段差の位置を検知してその検知信号
を出力する段差位置検知手段（図４ないし７を参照）を
備えており、それら検知信号に基づいて脚部を伸縮させ
るよう構成されていることを特徴としている。

【００３０】この構成によれば、各検知手段からの出力
信号により、脚部を適切なタイミングで伸縮させること
ができるので、段差昇り時には、例えば、車輪が蹴上げ
面に当たったときに脚部を伸ばし始め、車輪が段鼻を通
過したあと、適切なタイミングで脚部を縮め始めるとい
った制御を行うことが可能となる。

【００３１】一方、段差降り時には、例えば、車輪が段
鼻に達する直前に脚部を下段に向けて伸ばし、脚部先端
の接地を検知すると同時に伸びを停止させ、適当なタイ
ミングで脚部を縮め始めるといった制御を行うことが可
能となる。

【００３２】従って、これら検知手段の存在により、よ
り安全確実に車体を昇降させることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の階段等用走行装置
（ハンドカート）を示す側面図（載置部が位置している
側を正面側とする）であり、図２はその昇降状態を経時
的に示す図であり、図３は同走行装置の要部に生じる力
の関係を表す図である。

【００３４】このハンドカート１は、上端に把手部３ａ
が設けられ且つ下端側に載置部３ｂが形成されてなる側
面形状がＬ状の車体３を有する。この車体３には、背面
下部に左右一対の走行用車輪２，２が回転自在に設けら
れている。そして、載置部３ｂに荷物（図示せず）を載
せたうえで車体３を傾け、その状態で前方に押すか後方
に引っ張るかして車輪２，２を回転させることにより、
荷物を運搬できるようになっている。

【００３５】また、このハンドカート１においては、走
行用車輪２，２間に、段差昇降用の伸縮自在の脚部６が
備えられている。この脚部６は、車幅方向に対して直角
方向に延び且つ一端が車体３の背面側にピン７により揺
動自在に支持された電動アクチュエータ（電動モータ６
ｄを備え、その回転運動を、シリンダ６ａ内に設けられ
たボールねじを介しておねじ６ｂの直線運動に変換する
もの）等からなり、ボールねじのおねじ６ｂの先端に
は、滑り止め用ゴム６ｃが装着されている。車体３に
は、「一段上り」，「一段下り」，「平地走行」の各動
作を択一的に行わせるための３個の選択スイッチ１０‥
１０等が設けられている。また、車体３には、電動アク
チュエータに電流を供給する電源と、脚部６を伸縮させ
るための電動モータの正転，逆転，停止を制御する伸縮
動作制御部（いずれも図示せず）が備えられており、ス
イッチ１０を操作することにより伸縮動作制御部に指示
を与えて、階段の昇降および平地走行を行いうるように
構成されている。

【００３６】脚部６は、階段の段差を昇る際において、
脚部６が伸びきるまでに、各車輪２の下端が上段の踏面
ａ１の高さに達しうるようにその寸法が設定されてい
る。そして、脚部６が傾斜した状態で伸びることによ
り、図２（ａ）〜（ｄ）にその順を示すように、各車輪
２が蹴上げ面ａ２に押当てられた状態で上昇し、踏面ａ
１上に載るようになっている。なお、各車輪２は、上昇
中において、蹴上げ面ａ２との摩擦により回転しながら
移動するようになっている。

【００３７】また、ハンドカート１には、２個のリミッ
トスイッチ４２，４３が設けられている。リミットスイ
ッチ４２は、車体３とシリンダ６ａの間に設けられてお
り、車体３とシリンダ６ａが近接してオン状態になる
と、脚部６を伸縮させるための信号を出力するようにな
っているとともに、伸びる，縮むのいずれの動作を行う
かは、選択スイッチ１０の操作で設定される。一方、リ
ミットスイッチ４３は、おねじ６ｂの先端に取付けられ
ており、段差降り時に脚部６が伸びている最中におい
て、滑り止め用ゴム６ｃが接地するとオン状態となり、
その状態が維持されている間、脚部６を縮めるための信
号を出力するようになっている。

【００３８】さらに、ハンドカート１には、脚部６の傾
斜角度（車体３に対する）を調節するための、傾斜角度
調節装置１１が設けられており、同装置は、一端がシリ
ンダ６ａに取付けられ、かつ、他端がバネ１１ａを介し
て傾斜角度調節レバー１１ｂに取付けられた、ワイヤ１
１ｃ等から構成されている。レバー１１ｂは、昇り用位
置（同レバーを引き上げた状態）と、下り・水平走行用
位置（同レバーを押し下げた状態）とを手動で選択でき
るようになっており、これら位置選択により、段差昇降
時における脚部６の初期傾斜角度を設定することができ
る。例えば、図２（ａ）における脚部６の傾斜角度が、
昇り用位置に設定された場合の角度に相当し、同図
（ｃ）における傾斜角度が、降り用位置に設定された場
合の角度に相当する。バネ１１ａは、ハンドカート１の
昇降途中において、脚部６の傾斜角度の変化に応じて伸
縮するようになっており、これによってワイヤ１１ｃ等
に無理な力がかかるのを防止している。

【００３９】次に、この実施の形態における作用を説明
する。いま、「平地走行」用のスイッチ１０を押し、傾
斜角度調節レバー１１ｂを水平走行用位置に設定する
と、脚部６は縮んで、その先端が走行面から離れた状態
となり、従って車輪２のみが走行面に接地した状態とな
って、平地を走行できる。

【００４０】階段等の段差を昇るときには、各車輪２を
蹴上げ面ａ２に当接させるとともに、傾斜角度調節レバ
ー１１ｂを昇り用位置に設定し、「一段上り」用のスイ
ッチ１０を押す。すると、脚部６は、上段側に傾斜した
状態で伸びていくので、各車輪２は、蹴上げ面ａ２に押
し当てられた状態で上昇していくことになり、やがて段
鼻ａ３を経由して上段の踏面上に載る。脚部６は、図２
（ｂ）〜（ｃ）に示すように、その傾斜角度を次第に増
加させていくが、所定の角度まで傾斜すると、リミット
スイッチ４２がオン状態となって、伸びが停止して縮み
始め、その先端部が車輪の下端より上側に位置すると、
再び平地走行が可能な状態となって、上段の踏面上をそ
の奥に向かって走行できる。従って、図２（ａ）〜
（ｄ）の一連の動作を繰り返し行うことにより、段差を
昇っていくことができる。

【００４１】なお、脚部６は、先端に設けられた滑り止
め用ゴム６ｃによって接地面との滑りが防止されるた
め、車体３の傾斜を一定に保つと、昇降時に車体３とな
す角度に変化が生じて、ワイヤ１１ｃが上下方向に移動
しようとするが、この移動量は、バネ１１ａにより吸収
されるので、各部材に無理な力が生じることはない。

【００４２】一方、段差を降りるときには、各車輪２を
段鼻ａ３の僅か手前で停止させる（例えば図２（ｄ）の
状態）とともに、レバー１１ｂを降り用位置に設定し、
「一段降り」用のスイッチ１０を押すと、脚部６は、昇
りの場合よりもさらに傾斜した状態となって伸びてい
く。やがて滑り止め用ゴム６ｃが下段側の踏面に接地す
ると（図２（ｃ）の状態）、リミットスイッチ４３によ
って伸びが停止して縮み始めようとするので、これに合
わせてカートを押していくことにより、各車輪２は、蹴
上げ面ａ２に押し当てられながら降下する。ここで、カ
ートを押すタイミングを逸したとしても、脚部６が縮み
始めて接地面から離れる瞬間、リミットスイッチ４３が
オフ状態となって縮まなくなるため、脚部６が浮き上が
ることはない。そして、各車輪２が接地した後も脚部６
は縮み、滑り止め用ゴム６ｃは踏面から離れて車輪は回
転可能な状態となる。従って、再度手動でハンドカート
１を段鼻ａ３の僅か手前まで押していき、図２（ｄ）〜
（ａ）の一連の動作を繰り返し行うことにより、段差を
降っていくことができる。

【００４３】ここで、上記した実施の形態を、より安
全、かつ、より安定した状態で昇降できる装置とするた
めに、例えば、以下のような各構成（または）を加
えた形態とすることができる。

【００４４】図４，５に示すように、上記したハンド
カートの下部に、段差検出用の小車輪８０と、走行用車
輪７５の回転を停止させてロックするためのブレーキ装
置８１と、小車輪８０による段差検出時に脚部（図示せ
ず）を伸縮させるためのリミットスイッチ８２とが備え
られている。

【００４５】すなわち、車体７２の下部において走行用
車輪７５の車軸７４を支承する軸受ブラケット７３が設
けられ、この軸受ブラケット７３の内面側には、所定位
置に上記リッミットスイッチ８２が取り付けられている
とともに、上記ブレーキ装置８１を構成するほぼＬ状な
いしはＶ状の揺動アーム８３がピン８４を介して取り付
けられている。

【００４６】揺動アーム８３は、ピン８４を中心として
揺動可能とされており、その一端部８３ａに上記小車輪
８０が回転可能に設けられている。また、揺動アーム８
３の他端部８３ｂには軸受ブラケット７３との間に引張
バネ８５が装着されており、このバネ８５によって揺動
アーム８３はピン８４を中心として図４の状態で時計方
向に常に付勢されている。また、揺動アーム８３の他端
部８３ｂの内面側には、走行用車輪７５と一体回転する
ブレーキドラム７５ａに対して押し付け可能なブレーキ
シュー８６が設けられている。本実施の形態におけるブ
レーキ装置８１は、以上のブレーキシュー８６、ブレー
キドラム７５ａ、引張バネ８５および揺動アーム８３等
によって構成される。

【００４７】そして、階段下降時に小車輪８０が階段の
踏面ａ１から外れて図４の鎖線状態から実線状態となっ
たときに、揺動アーム８３が引張バネ８５の力によりピ
ン８４を中心として同図の時計方向に揺動し、これに伴
って当初は同図の鎖線位置にあったブレーキシュー８６
が同図の実線で示すようにブレーキドラム７５ａに押し
付けられることにより、走行用車輪７５の回転を停止さ
せロックする一方、揺動アーム８３の一端部８３ｂがリ
ミットスイッチ８２に接触して同スイッチがオンとな
り、その出力に基づいて脚部の伸びが開始されるように
なっている。

【００４８】このような構成によると、階段下降時に小
車輪８０によって蹴上げ面ａ２が検出された時には、ブ
レーキ装置８１が作動して走行用車輪７５の回転が停止
・ロックされる一方、リミットスイッチ８２がオン状態
となって脚部が伸びはじめるので、車体７２を階段の踏
面ａ１の適当な位置で停止させた状態で脚部の伸縮によ
り安定して階段を降りることができる。また、適切でな
い操作を行った場合でも、走行用車輪７５が蹴上げ面ａ
２の手前側で停止・ロックされることより、車体７２が
１段下へ落ちる事態を回避することができる。

【００４９】図６，７に示すように、の構成に加え
て、さらに昇り側の段差検出用リミットスイッチ１４２
を組み込んでなる可動式当接部１４３を設けている。こ
の場合の可動式当接部１４３は、軸受ブラケット１３３
に取り付けピン１４４を介して同ピンの回りに回動可能
に設けられており、蹴上げ面ａ２への当接面がバネによ
って前方に付勢された可撓性当接部材１４３ａによって
形成されているとともに、その当接部材１４３ａの背後
に形成された空間には、当接部材１４３ａが段差ａに当
接して後方に変位したときに同部材によって押されてオ
ンとなる上記リミットスイッチ１４２が組み込まれてい
る。また、軸受ブラケット１３３には、図６の実線で示
す所定位置において当接部１４３の回動を規制するスト
ッパ１３３ａが設けられている。そして、同実線で示す
ような状態で当接部１４３が蹴上げ面ａ２に当接（同時
に車輪１３５も当接）したときに、リミットスイッチ１
４２がオンとなって脚部（図示せず）が伸び、同脚部の
伸びによって車体１３２が段差を上昇する。また、下降
時に、段鼻が当接部１４３に当たった場合でも、当接部
１４３が同図の鎖線で示すように回動して逃げることに
より、当接部１４３に無理な力が作用しないようになっ
ている。

【００５０】ここで、符号１４０は下降時における段差
検出用の小車輪、符号１３５は走行用車輪をそれぞれ示
している。なお、上記実施の形態において、一段上昇も
しくは下降させるごとに、スイッチを押す構成に代え
て、次のような構成、すなわち一段上昇もしくは下降す
るという動作が終了すると計時を開始し、一定時間経過
すると次の動作（上昇もしくは下降動作）に移るよう制
御部に信号を出力するタイマを設けた構成してもよく、
これにより一段上昇もしくは下降するごとにスイッチを
押すといった動作が不要になる。操作としては、一段上
昇もしくは下降させた後、一定時間経過するまでに、車
体を踏面上の適切な位置へ移動させればよい。

【００５１】また、上記実施の形態では、水平方向の移
動は人力によっているが、例えばマイクロコンピュータ
からなる制御手段を別途設け、その制御手段に上述のよ
うな一連の動作を行わせるためのプログラムを予め記憶
させておくとともに、各車輪を駆動するためのモータ等
からなる車輪駆動機構（車輪駆動手段）を設けておけ
ば、脚部の伸縮のみならず車輪の回転をも制御手段によ
って制御することが可能となる。

【００５２】次に、本発明の他の実施の形態（階段等用
４輪式自走装置）について説明する。図８，９に、階段
等用４輪式自走装置の正面図（駆動用車輪側から見た
図）と、その左側面図を示す。この自走装置１２は、車
体１３と、その下部に配置された前側軸受（図示せず）
と、車体１３に取付けられ、同車体１３に対して直角方
向に伸縮して車体上面を常に水平状態に維持するための
姿勢制御用アクチュエータ４１（テレスコピック式の油
圧シリンダ）と、そのアクチュエータ４１の下部に取付
けられた後側軸受４０と、各軸受の両端に設けられた左
右一対の走行用車輪１４・・１４（ただし、後側走行用
車輪は駆動輪、前側走行用車輪は操舵輪となっている）
と、前後の各車輪１４，１４間に設けられた左右一対の
伸縮自在の脚部１８，１８、１５，１５（ハンドカート
の場合に準じた機構を有する）等からなっており、脚部
のおねじ１８ｂ，１５ｂ先端部には、滑り止め用ゴム１
８ｃ，１５ｃが装着されている。なお、前側の脚部１８
は、車体３に取付けられているが、後側の脚部１５は、
後側軸受け４０に取付けられている。

【００５３】また、前側の脚部１８は、シリンダ１８ａ
の上端に設けられた腕状部材１８ｄの先端のピン１９を
介して、車体１３に揺動自在に取付けられている。後側
の脚部１５は、シリンダ１５ａの上端に取付けられた腕
状部材１５ｄ先端のピン１７を介して後側軸受４０の上
部に揺動自在に取付けられている。また前後の各腕状部
材の下方には、同腕状部材を押し上げて脚部を上段側へ
傾斜させるための、脚部傾斜用アクチュエータ２０，１
６（脚部と機構が同様のもの）が設けられている。

【００５４】さらに、この走行装置１２には、ハンドカ
ートの説明にあったような段差検出用の小車輪、走行用
車輪停止・ロック用のブレーキ装置等（いずれも図示せ
ず）が設けられている。

【００５５】このように構成された走行装置１２におい
ては、水平面走行状態から段差昇り状態へ移行すると
き、前側車輪１４の上昇に応じて姿勢制御用アクチュエ
ータ４１が伸びる。つまり、前側車輪１４が一段上れ
ば、１段差分だけ伸び、二段上れば２段差分だけ伸びる
ので、常に車体は水平状態を維持することができる。一
方、水平面走行状態から段差降り状態へ移行するとき
（車体後側から降りる）も、後側車輪１４の下降に応じ
て姿勢制御用アクチュエータ４１が伸びるので、乗用で
あれば乗り心地良く、運搬用であれば荷くずれの恐れが
なく、安全確実に段差を昇降することができる。なお、
各脚部の動作は、ハンドカートの場合に準ずるものとす
る。

【００５６】また、各車輪１４の蹴上げ面への押し当て
に必要な力は接地部１５ｃ，１８ｃから引いた垂線より
上段側に位置するピン１７，１９の働きにより図３で説
明したように与えられるので、自動走行装置として、段
差を安定した状態で昇降することができる。

【００５７】なお、脚部付近の構造を次のように構成す
ることもできる。図１０に示すように、脚部２１のシリ
ンダ２１ａに設けられたピン２３を、スライド機構と電
動アクチュエータ（上記したものと同様の機構）２２を
介して車体（後側は軸受け）に取り付けた構成となって
おり、スライド機構を構成するガイド部４５と、電動ア
クチュエータ２２のシリンダ２２ａは、車体４４に取り
付けられている。これにより、脚部２１が前側にも後側
にも傾斜することが可能となり、従って、車体に対して
前方上向きである階段（図１０（ａ）参照）、後方上向
きである階段（図１０（ｄ’）参照）のどちらでも昇降
することが可能となる。

【００５８】昇り状態としては、例えば図１０（ａ）〜
（ｄ）の順のようになる。すなわち、脚部２１を伸ばし
て階段の踏み面に接地させ、電動アクチュエータ２２を
縮めて脚部２１を上段側へ傾斜させたのち、さらに脚部
２１を伸ばして車輪２４を上段に載せる。このとき、ア
クチュエータ２２を伸ばせば（図１０（ｄ））、脚部２
１の傾斜角度がθ１の状態となり、伸ばさない場合の角
度θ２に比べて小さくなって、おねじ２１ｂのストロー
ク長を減じるとともに、おねじ２１ｂと段鼻ａ３間の距
離が大きくなって、おねじ２１ｂが段鼻ａ３に干渉しに
くくなる。一方、降り状態としては、例えば図１０
（ｄ）〜（ａ）の順のようになる。

【００５９】また、本装置は、次のように変更して実施
することもできる。すなわち、図１１に示すように、走
行用車輪２７の回転軸３０を保持し、かつ、水平面に対
し傾斜した方向（図では右上がりの方向）に伸びるガイ
ドレール３６を備え、そのガイドレール３６を介して、
脚部２９を鉛直方向に向けた状態で摺動自在に支持する
車輪保持部材２５（車体４６の一部とする）と、段差降
下時に脚部２９を上記傾斜方向上向きαに移動させるた
めの電動アクチュエータ（上記したものに準じる）２８
を設けた構成としてもよい。

【００６０】この構成においては、階段昇り時、各車輪
２７を蹴上げ面に当接させる（図１１（ａ））と、脚部
２９は、その中心軸を鉛直方向に保ったまま伸びてい
く。このとき、各車輪２７は、蹴上げ面から反力を受け
た状態で上昇していく（図１１（ｂ））。そして蹴上げ
面との接点が段鼻に達すると、車輪２７は水平方向に移
動し始め、上段の踏面上に載る。このとき、車輪保持部
材２５をスムースにスライドさせるために、アクチュエ
ータ２８は無負荷状態であることが好ましい（図１１
（ｃ））。そして、脚部２９を縮めつつ、アクチュエー
タ２８を伸ばす（図１１（ｄ））。

【００６１】一方、階段降り時には、各車輪２７を段鼻
ａ３の僅か手前で停止させ（図１１（ｄ））、アクチュ
エータ２８を縮めて脚部２９をαの向きにスライドさ
せ、脚部２９を伸ばす（図１１（ｃ））。車輪を前進さ
せて段鼻ａ３から外すと同時に脚部２９を縮めていき
（図１１（ｂ））、各車輪を下段に接地させる（図１１
（ａ））。

【００６２】さらに、本装置を、次のように変更して実
施することもできる。すなわち、図１２に示すように、
段差昇降用の脚部３２を、テレスコピック式の油圧シリ
ンダで構成するとともに、その一番上に位置するシリン
ダ３２ａを、車体３４に対してピン３５で揺動自在に取
付け、かつ、その中央部に水平方向の力を与えうるよ
う、電動アクチュエータ（上記したものに準じる）３３
を設けた構成とする。

【００６３】この構成においては、階段昇り時、各車輪
３１を蹴上げ面ａ２に当接させたのち、脚部３２を伸ば
しながら電動アクチュエータ３３に矢印の向きの力Ｆ’
を発生させると、各車輪３１は面ａ２に押し付けられた
状態で上昇することができる。階段降り時においても、
同様の力を発生させることによって安定した状態で降り
ることができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明の階段等用走行装置によれば、脚
部先端を踏み面に接地させた状態で、各走行用車輪を階
段等の蹴上げ面に押し付けて昇降することができるの
で、車輪が踏み面から離れた状態であっても、車体は、
車輪と脚部の双方から反力を受けて、常時安定した状態
で昇降することができるとともに、各車輪が、常時、階
段表面に接したまま移動するので、車体が、段差以上に
上下動しない。しかも、脚部の接地位置を問わないた
め、狭い奥行の踏み面を有する階段であっても昇降する
ことができる。

【００６５】また、本発明の走行装置は、２輪用の他、
４輪用としても構成することができ、４輪走行装置とし
た場合には、その安全性，安定性から、人の乗った車椅
子等を運ぶ装置としての利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（ハンドカート）を示す側
面図である。

【図２】本発明の実施の形態の要部の動作を経時的に示
す図である。

【図３】本発明の実施の形態の要部に生じる力関係を示
す図である。

【図４】本発明の他の実施の形態（ハンドカート）に適
用される段差位置検出装置およびブレーキ装置を示す側
面図である。

【図５】図４に示す段差位置検出装置およびブレーキ装
置の正面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施の形態（ハンドカー
ト）に適用される段差位置検出装置を示す側面図であ
る。

【図７】図６に示す段差位置検出装置の平面図の一部で
ある。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態（４輪式自走装
置）を示す正面図である。

【図９】図８に示す実施の形態（４輪式自走装置）の左
側面図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施の形態（４輪式自走
装置）の要部の動作を経時的に示す図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施の形態（４輪式自走
装置）の要部の動作を経時的に示す図である。

【図１２】本発明のさらに他の実施の形態（４輪式自走
装置）の要部構造を示す側面図である。

【符号の説明】

１・・・・ハンドカート２，１４・・・・走行用車輪３，１３・・・・車体６，１５，１８，２１，２９，３２・・・・脚部７，１７，１９，２３，３５・・・・ピン８０・・・・段差位置検出用の小車輪８１・・・・ブレーキ装置１２・・・・４輪式自走装置２５・・・・車輪保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右に走行用車輪が設けられた車体を有
し、階段等の段差を昇降するときに、各走行用車輪が階
段等の表面に常時押し付けられた状態で昇降するように
構成された走行装置であって、車体に取付けられ、か
つ、アクチュエータによる力で伸縮する脚部と、各走行
用車輪を階段等の蹴上げ面に押し付けるべく、各車輪を
略水平方向に押すための水平方向押し付け手段を備えて
いることを特徴とする、階段等用走行装置。
【請求項２】上記車体および脚部と、脚部が上段側へ
傾斜しうるようにそれらを連結するピンとからなる揺動
機構により、上記水平方向押し付け手段が構成されてい
ることを特徴とする、請求項１に記載の階段等用走行装
置。
【請求項３】上記脚部と車体を、鉛直線に対し傾斜し
た方向に摺動自在に連結するスライド機構により、上記
水平方向押し付け手段が構成されているとともに、段差
降下時に脚部を上記傾斜方向上向きに移動させるための
アクチュエータが設けられていることを特徴とする、請
求項１に記載の階段等用走行装置。
【請求項４】請求項２に記載の階段等用走行装置にお
いて、上記揺動機構を構成するピンが、スライド機構を
介して車体に対し摺動自在に取付けられているととも
に、そのピンをスライドさせるためのアクチュエータが
設けられていることを特徴とする階段等用走行装置。
【請求項５】請求項２に記載の階段等用走行装置にお
いて、脚部に水平方向の力を与えるためのアクチュエー
タが設けられていることを特徴とする階段等用走行装
置。
【請求項６】請求項１ないし５に記載の階段等用走行
装置において、上記脚部の先端が接地しているか否かを
検知してその検知信号を出力する接地検知手段と、段差
の位置を検知してその検知信号を出力する段差位置検知
手段を備えており、それら検知信号に基づいて脚部を伸
縮させるよう構成されていることを特徴とする階段等用
走行装置。