(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024158699
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】杖
(51)【国際特許分類】
A45B 9/02 20060101AFI20241031BHJP
A45B 9/00 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
A45B9/02 A
A45B9/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023074102
(22)【出願日】2023-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000005935
【氏名又は名称】美津濃株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】尾関 健吾
(72)【発明者】
【氏名】近藤 慎
(72)【発明者】
【氏名】野口 修一
(72)【発明者】
【氏名】佐野 恒平
(57)【要約】
【課題】軽量化および強度の向上を実現することができる杖を提供する。
【解決手段】杖１は、シャフト２と、シャフト２の一方端に接続されたグリップ３と、シャフト２の他方端に接続された石突き４とを備えている。シャフト２は、アウターパイプ２ａと、アウターパイプ２ａの内側に配置されたインナーパイプ２ｂとを含んでいる。インナーパイプ２ｂの厚さはアウターパイプ２ａの厚さよりも大きい。
【選択図】図１
【解決手段】杖１は、シャフト２と、シャフト２の一方端に接続されたグリップ３と、シャフト２の他方端に接続された石突き４とを備えている。シャフト２は、アウターパイプ２ａと、アウターパイプ２ａの内側に配置されたインナーパイプ２ｂとを含んでいる。インナーパイプ２ｂの厚さはアウターパイプ２ａの厚さよりも大きい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シャフトと、
前記シャフトの一方端に接続されたグリップと、
前記シャフトの他方端に接続された石突きとを備え、
前記シャフトは、アウターパイプと、前記アウターパイプの内側に配置されたインナーパイプとを含み、
前記インナーパイプの厚さは前記アウターパイプの厚さよりも大きい、杖。
前記シャフトの一方端に接続されたグリップと、
前記シャフトの他方端に接続された石突きとを備え、
前記シャフトは、アウターパイプと、前記アウターパイプの内側に配置されたインナーパイプとを含み、
前記インナーパイプの厚さは前記アウターパイプの厚さよりも大きい、杖。
【請求項2】
前記アウターパイプは、第１外層と、前記第１外層の外側に積層された第２外層とを含み、
前記第１外層は、前記シャフトの軸方向に対して３０°以上６０°以下の繊維角度を有し、
前記第２外層は、前記シャフトの前記軸方向に対して０°または９０°の繊維角度を有する、請求項１に記載の杖。
前記第１外層は、前記シャフトの軸方向に対して３０°以上６０°以下の繊維角度を有し、
前記第２外層は、前記シャフトの前記軸方向に対して０°または９０°の繊維角度を有する、請求項１に記載の杖。
【請求項3】
前記第１外層は、前記シャフトの全肉厚のうち２５％以上７５％以下の肉厚を有している、請求項２に記載の杖。
【請求項4】
前記インナーパイプの前記アウターパイプとの接着部分の長さは、前記インナーパイプの前記アウターパイプとの非接着部分の長さよりも短い、請求項１に記載の杖。
【請求項5】
前記シャフトの連結部の３点曲げ最大荷重は、７１５Ｎ以上であり、
前記アウターパイプに対する前記インナーパイプの曲げ剛性比は、０．５５以上２．６８以下である、請求項１に記載の杖。
前記アウターパイプに対する前記インナーパイプの曲げ剛性比は、０．５５以上２．６８以下である、請求項１に記載の杖。
【請求項6】
前記インナーパイプの曲げ剛性は、２．６×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上５．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下であり、
前記アウターパイプの曲げ剛性は、２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上４．７×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である、請求項５に記載の杖。
前記アウターパイプの曲げ剛性は、２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上４．７×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である、請求項５に記載の杖。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、杖に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、折りたたみ式杖が提案されている。たとえば、特開２０１５－２２６７３６号公報（特許文献１）には、シャフト部においてアウターパイプにインナーパイプを挿入可能に構成された折りたたみ式杖が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－２２６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
長時間の歩行時における使用者の負担軽減のため、杖の軽量化が求められる。また、長期間、安全に使うために杖の強度の向上が求められる。上記公報に記載された杖では、軽量化および強度の向上が十分でない。
【0005】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は軽量化および強度の向上を実現することができる杖を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の杖は、シャフトと、シャフトの一方端に接続されたグリップと、シャフトの他方端に接続された石突きとを備えている。シャフトは、アウターパイプと、アウターパイプの内側に配置されたインナーパイプとを含んでいる。インナーパイプの厚さはアウターパイプの厚さよりも大きい。
【発明の効果】
【0007】
本発明の杖によれば、軽量化および強度の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態に係る杖の正面図である。
【図2】実施の形態に係る杖の折りたたまれた状態を示す正面図である。
【図5】実施例の３点曲げ最大荷重とインナーパイプＥＩとの関係を示すグラフである。
【図6】実施例の３点曲げ最大荷重と試験片との関係を示すグラフである。
【図7】実施例の３点曲げ最大荷重とＥＩ比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、特に言及しない限り、以下の図面において同一または対応する部分には同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。
【0010】
図１および図２を参照して、実施の形態１に係る杖１の構成について説明する。実施の形態に係る杖１は、視覚障害者等が使用する白杖である。また、実施の形態に係る杖１は、折りたたみ式白杖である。つまり、実施の形態に係る杖１は、折りたたみ可能に構成されている。
【0011】
実施の形態１に係る杖１は、シャフト２と、グリップ３と、石突き４と、ゴム紐５とを備えている。
【0012】
シャフト２は、アウターパイプ２ａと、インナーパイプ２ｂとを含んでいる。アウターパイプ２ａは、シャフト２の外殻を構成している。インナーパイプ２ｂは、アウターパイプ２ａの内側に配置されている。
【0013】
また、シャフト２は、複数のシャフト部分２０を含んでいる。複数のシャフト部分２０の隣り合うシャフト部分２０同士は、互いに連結および分割可能に構成されている。互いに隣り合うシャフト部分２０同士において一方のシャフト部分２０のアウターパイプ２ａに他方のシャフト部分２０のインナーパイプ２ｂが挿抜されることにより、シャフト２は連結および分割可能に構成されている。
【0014】
グリップ３は、杖１の使用時に使用者が把持するための部分である。グリップ３は、杖１の後端に配置されている。グリップ３は、シャフト２の一方端に接続されている。
【0015】
石突き４は、杖１の使用時に地面などに接するための部分である。石突き４は、杖１の先端に配置されている。石突き４は、シャフト２の他方端に接続されている。
【0016】
ゴム紐５は、複数のシャフト部分２０を接続する役割を果たしている。ゴム紐５は、シャフト２の内部に挿通されている。ゴム紐５は、杖１の先端側のシャフト部分２０から杖１の後端側のシャフト部分２０まで連続して設けられている。ゴム紐５は、複数のシャフト部分２０を連結および分割可能な弾力性および伸縮性を有している。また、ゴム紐５は、グリップ３の後端からグリップ３の外側に突出している。
【0017】
実施の形態１に係る杖１は、複数のシャフト部分２０が互いに連結された状態で使用されるように構成されている。実施の形態１に係る杖１は、複数のシャフト部分２０が互いに分離された状態で、ゴム紐５を介して折りたたみ可能に構成されている。
【0018】
【0019】
シャフト２は、中空形状を有している。シャフト２の径方向の中央にシャフト２の軸方向に延びる中空空間が設けられている。シャフト２の中空空間にゴム紐５が挿入されている。
【0020】
インナーパイプ２ｂの厚さは、アウターパイプ２ａの厚さよりも大きい。
【0021】
インナーパイプ２ｂは、たとえば繊維強化プラスチックからなる。インナーパイプ２ｂは、炭素繊維強化プラスチックからなることが好ましい。インナーパイプ２ｂの炭素繊維強化プラスチックの引張弾性率は、たとえば２４００００Ｎ／ｍｍ２である。アウターパイプ２ａは、たとえば繊維強化プラスチックからなる。アウターパイプ２ａは、炭素繊維強化プラスチックからなることが好ましい。アウターパイプ２ａの炭素繊維強化プラスチックの引張弾性率は、たとえば２４００００Ｎ／ｍｍ２である。
【0022】
アウターパイプ２ａは、繊維強化プラスチックで構成されている。アウターパイプ２ａは、第１外層、第２外層を有している。第２外層は、第１外層の外側に積層されている。第１外層は、シャフト２の全肉厚のうち２５％以上７５％以下の肉厚を有している。第１外層は、シャフト２の軸方向に対して３０°以上６０°以下の繊維角度を有している。第２外層は、シャフト２の軸方向に対して０°または９０°の繊維角度を有している。
【0023】
本実施の形態では、アウターパイプ２ａは２層を有している。具体的には、アウターパイプ２ａは、第１外層、第２外層を有しており、内側から第１外層、第２外層の順に積層されている。
【0024】
本実施の形態では、インナーパイプ２ｂは２層を有している。具体的には、インナーパイプ２ｂは、第１内層、第２内層を有しており、内側から第１内層、第２内層の順に積層されている。
【0025】
複数のシャフト部分２０において、インナーパイプ２ｂの外周面はアウターパイプ２ａの内周面に接着剤で接着されている。複数のシャフト部分２０において、インナーパイプ２ｂのアウターパイプ２ａに挿入された部分が接着されている。
【0026】
シャフトの連結部の３点曲げ最大荷重は、７１５Ｎ以上である。アウターパイプ２ａに対するインナーパイプ２ｂの曲げ剛性比は、０．５５以上２．６８以下である。インナーパイプ２ｂの曲げ剛性は、２．６×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上５．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である。アウターパイプ２ａの曲げ剛性は、２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上４．７×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である。
【0027】
次に、本実施の形態に係る杖１の作用効果について説明する。
【0028】
一般的に、杖１の強度を確保するために、アウターパイプ２ａの肉厚を大きくすることが考えられる。しかしながら、シャフト２の全長にわたるアウターパイプ２ａの肉厚を大きくすると、シャフト２が重くなるため、長時間の歩行時における使用者の負担が増加する。
【0029】
長時間の歩行時における使用者の負担を軽減させるために、アウターパイプ２ａの肉厚を小さくすると、杖１の使用中にアウターパイプ２ａが折れることがある。また、アウターパイプ２ａが折れたときにインナーパイプ２ｂも折れることがある。
【0030】
本発明は、インナーパイプ２ｂの曲げ剛性だけでシャフトの連結部の３点曲げ最大荷重がほぼ決まるとの知見に基づいてなされたものである。
【0031】
本実施の形態の杖１によれば、インナーパイプ２ｂの厚さは、アウターパイプ２ａの厚さよりも大きい。このため、インナーパイプ２ｂの曲げ剛性を高くすることで高い強度を実現することができる。また、アウターパイプ２ａの厚みを薄くすることでアウターパイプ２ａの軽量化を実現することができる。よって、杖１の軽量化を実現することができる。したがって、杖１の軽量化および強度の向上を実現することができる。
【0032】
また、本実施の形態の杖１は、折りたたみ可能に構成されている。このため、携帯性が優れている。
【0033】
本実施の形態の杖１によれば、アウターパイプ２ａの第１外層は、シャフト２の全肉厚のうち２５％以上７５％以下の肉厚を有している。第１外層は、シャフト２の軸方向に対して３０°以上６０°以下の繊維角度を有している。これにより、アウターパイプ２ａが壊れにくくなることが見出された。したがって、杖１の強度の向上を実現することができる。また、アウターパイプ２ａの第１外層がシャフト２の全肉厚のうち５０％以上６２．５％以下の肉厚を有していると、より効果があることが見出された。
【0034】
本実施の形態の杖１によれば、インナーパイプ２ｂのアウターパイプ２ａとの接着部分の長さは、インナーパイプ２ｂのアウターパイプ２ａとの非接着部分の長さよりも短い。したがって、インナーパイプ２ｂのアウターパイプ２ａとの接着部分の長さを短くし、杖１の軽量化を実現することができる。
【0035】
本実施の形態の杖１によれば、シャフトの連結部の３点曲げ最大荷重は、７１５Ｎ以上である。アウターパイプ２ａに対するインナーパイプ２ｂの曲げ剛性比は、０．５５以上２．６８以下である。インナーパイプ２ｂの曲げ剛性は、２．６×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上５．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である。アウターパイプ２ａの曲げ剛性は、２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上４．７×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である。一般的な白杖のシャフトの連結部の３点曲げ最大荷重は、７１５Ｎ未満である。アウターパイプ２ａに対するインナーパイプ２ｂの曲げ剛性比０．５５は、シャフトの連結部の３点曲げ最大荷重７１５Ｎ以上となる下限であり、アウターパイプ２ａに対するインナーパイプ２ｂの曲げ剛性比２．６８は、シャフトの連結部の３点曲げ最大荷重７１５Ｎ以上となる上限であることが見出された。これにより、杖１の高い強度が実現される。
【0036】
本実施の形態の杖１によれば、インナーパイプ２ｂの曲げ剛性は、２．６×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上５．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である。アウターパイプ２ａの曲げ剛性は、２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以上４．７×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２以下である。これにより、杖１の高い強度が実現される。
【0037】
（実施例）
本実施の形態に係る杖の実施例について説明する。
本実施の形態に係る杖の実施例について説明する。
【0038】
シャフトの３点曲げ強度試験を行った。シャフトの３点曲げ強度試験では、試験機として株式会社島津製作所製ＡＧＸ－Ｖ２０ｋＮを用いた。試験方法として、半径７５ｍｍの圧子を取り付け、支点間距離を３００ｍｍに設定し、試験速度２０ｍｍ／分で試験片が壊れるまで圧縮した。
【0039】
３点曲げ最大荷重とインナーパイプの曲げ剛性との関係を検討した。試験片Ａ～Ｃは、インナーパイプの曲げ剛性が異なる。
【0040】
図５を参照して、試験片Ａ～Ｃでは、連結部の３点曲げ最大荷重は、インナーパイプの曲げ剛性（インナーパイプＥＩ）と強い正の相関がみられた。このため、インナーパイプの曲げ剛性だけでシャフトの連結部の３点曲げ最大荷重がほぼ決まることが見出された。
【0041】
また、連結部の３点曲げ最大荷重とインナーパイプのアウターパイプとの接着部分の長さとの関係を検討した。どの試験片もインナーパイプの長さは８０ｍｍである。試験片Ａ、Ｄ～Ｈでは、接着部分の長さはそれぞれ３０、４０、３５、２５、２０、１５ｍｍである。
【0042】
図６を参照して、試験片Ａ、Ｄ～Ｇでは、連結部の３点曲げ最大荷重に大きな差はなく、試験片Ｈでは低下が見られた。このため、インナーパイプのアウターパイプとの接着部分の長さを４０ｍｍから２０ｍｍに短くしても、３点曲げ最大荷重の低下は見られなかった。
【0043】
また、連結部の３点曲げ最大荷重とアウターパイプに対するインナーパイプの曲げ剛性比との関係を検討した。試験片Ｉ～Ｋでは、インナーパイプの曲げ剛性は２．６×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｉでは、アウターパイプの曲げ剛性は２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｊでは、アウターパイプの曲げ剛性は３．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｋでは、アウターパイプの曲げ剛性は６．５×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｌ、Ａ、Ｍでは、インナーパイプの曲げ剛性は４．４×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｌでは、アウターパイプの曲げ剛性は２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ａでは、アウターパイプの曲げ剛性は３．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｍでは、アウターパイプの曲げ剛性は６．５×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｎ～Ｐでは、インナーパイプの曲げ剛性は５．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｎでは、アウターパイプの曲げ剛性は２．２×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｏでは、アウターパイプの曲げ剛性は３．９×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｐでは、アウターパイプの曲げ剛性は６．５×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｑ、Ｒでは、インナーパイプの曲げ剛性はそれぞれ３．３×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２、２．６×１０６ｋｇｆ・ｍｍ２である。試験片Ｑ、Ｒでは、アウターパイプの剛性はそれぞれ１．１×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２、４．７×１０６・ｋｇｆ・ｍｍ２である。
【0044】
図７を参照して、試験片Ａ～Ｃ、Ｉ～Ｒでは、３点曲げ最大荷重と、アウターパイプに対するインナーパイプの曲げ剛性比（ＥＩ比）との間に二次曲線の関係が見られた。このため、アウターパイプの曲げ剛性が一定の範囲内であれば、インナーパイプの曲げ剛性で十分な強度を発現できることが見出された。
【0045】
さらに、シャフトのシャルピー衝撃試験を行った。シャフトのシャルピー衝撃試験では、試験機として株式会社米倉製作所製ＣＨＡＲＰＡＣ１００を用いた。試験方法として、重量１０．８１ｋｇのハンマーを１３５度に振り上げ、試験片に衝突させ、試験片が完全破断したかどうかを確認した。
【0046】
比較例１、２および試験片Ａ、Ｓ～Ｘについて、シャフトのシャルピー衝撃試験を行うことで、アウターパイプの繊維角度と破断割合との関係を検討した。比較例１、２および試験片Ａ、Ｓ～Ｘは、アウターパイプの繊維角度が異なる。比較例１、２では、アウターパイプの繊維角度は０°または９０°である。試験片Ａでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は４５°であり、その割合は全肉厚のうち５０％を占める。試験片Ｓでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は３０°である。試験片Ｔでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は６０°である。試験片Ｕでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は４５°であり、その割合は全肉厚のうち１２．５％を占める。試験片Ｖでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は４５°であり、その割合は全肉厚のうち２５％を占める。試験片Ｗでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は４５°であり、その割合は全肉厚のうち６２．５％を占める。試験片Ｘでは、アウターパイプの最内層の繊維角度は４５°であり、その割合は全肉厚のうち７５％を占める。
【0047】
比較例１、２および試験片Ａ、Ｓ、Ｔをそれぞれ５個ずつ準備した。比較例１、２は、５個ずつ全て完全破断した。試験片Ａ、Ｓはそれぞれ１個ずつ完全破断した。そのため、試験片Ａ、Ｓの破断割合は２０％である。試験片Ｔは、５個全て完全破断しなかった。そのため、試験片Ｔの破断割合は０％である。試験片Ｕは、５個全て完全破断した。そのため、試験片Ｕの破断割合は１００％である。試験片Ｖは、２個完全破断した。そのため、試験片Ｖの破断割合は４０％である。試験片Ｗは、５個全て完全破断しなかった。そのため、試験片Ｗの破断割合は０％である。試験片Ｘは、３個完全破断した。そのため、試験片Ｘの破断割合は６０％である。
【0048】
表１に比較例１、２および試験片Ａ～Ｘのそれぞれについて、アウターパイプ長、アウターパイプ外径、アウターパイプ内径、アウターパイプ肉厚、インナーパイプ長、インナーパイプ外径、インナーパイプ内径、インナーパイプ肉厚を示す。
【0049】
【表1】
【0050】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【0051】
１ 杖、２ シャフト、２ａ アウターパイプ、２ｂ インナーパイプ、３ グリップ、４ 石突き、５ ゴム紐、２０ シャフト部分。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】