特許 7402443 自走式車いす

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-13

(45)【発行日】2023-12-21

(54)【発明の名称】自走式車いす

(51)【国際特許分類】

   A61G 5/02 20060101AFI20231214BHJP

   F03G 1/08 20060101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

A61G5/02 707

F03G1/08

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022031305

(22)【出願日】2022-02-08

(65)【公開番号】P2023115875

(43)【公開日】2023-08-21

【審査請求日】2022-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】397002614

【氏名又は名称】朝倉 健太郎

(73)【特許権者】

【識別番号】511029578

【氏名又は名称】橋本エンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】林 孟賢

(72)【発明者】

【氏名】劉 冉星

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 一彦

(72)【発明者】

【氏名】橋本 裕司

【審査官】五十嵐 康弘

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２４２２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２９３４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５３１７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８９６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１０２１５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｇ ５／００－ ５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手動による駆動力を得て移動する自走式車いすにおいて、
車いす本体の車輪の回転を受けて回転する駆動軸と、
前記駆動軸から回転力を出力する出力歯車列と、
前記駆動軸に回転力を入力する入力歯車列と、
前記出力歯車列が出力する前記駆動軸の回転力をバネに蓄力する蓄力歯車列と、
前記蓄力歯車列に蓄力したバネ力を前記駆動軸の駆動力に転換させて前記入力歯車列に出力する動力歯車列と、
さらに、前記出力歯車列と前記駆動軸の連結・解放を制御する制御ユニット、及び前記入力歯車列と前記駆動軸の連結・解放を制御する制御ユニット、並びに前記蓄力歯車列のバネ力を解放する制御ユニットを有し、
前記動力歯車列は、前記蓄力歯車列の回転方向を反転させて前記駆動軸の駆動力に転換するものであり、
前記畜力歯車列は、前記駆動軸に沿って複数本のバネを配置し、該複数本のバネに前記駆動軸の回転力を蓄力するものであることを特徴とする自走式車いす。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車いすのユーザが車輪に加える手動力を車輪の駆動力に再生して車いす本体を移動させる自走式車いすに関する。

【背景技術】

【0002】

自走式車いすには、電動モータで駆動する電動車いすが開発されている（特許文献１）。この種の電動車いすは、メインフレームに支持される駆動輪と、前記メインフレームに配置されて前記駆動輪を駆動する電動モータと、前記電動モータから前記駆動輪までの動力の伝達経路を連結状態、または、切断状態に切り替えるクラッチと、上下方向の所定範囲で移動可能に設けられたクラッチ操作ハンドルと、を備え、前記クラッチ操作ハンドルは、前記所定範囲の最低位置で停止しているときに、前記クラッチを前記連結状態および前記切断状態のうち一方の状態となるように操作し、前記所定範囲の最高位置で停止しているときに、前記クラッチを他方の状態となるように操作するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１９４０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記自走式車いすは電動モータを駆動源としているため、駆動源の電動モータ及び電動モータを駆動するための電源バッテリーを車いす本体に装備する必要があり、ユーザにとっては便利である反面、車いす本体の重量が嵩み、その取扱いに困難を来す場合があり、また車いすが高価格となりユーザに経済的な負担を強いることになる。

【0005】

電源バッテリーの充電状態によっては目的地まで車いすを移動させることが困難であり、電源バッテリーの充電状態に気を配る必要がある。さらに、車いすの移動エリア内に電源バッテリーの充電設備がなければ、長距離の移動が制限されるという課題がある。

【0006】

本発明の目的は、車いすのユーザが手動により車輪に加える駆動力に基づいてバネに蓄力し前記バネの蓄力を車いすの駆動力に利用する自走式車いすを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するため、本発明に係る自走式車いすは、手動による駆動力を得て移動する自走式車いすにおいて、車いす本体の車輪の回転を受けて回転する駆動軸と、前記駆動軸から回転力を出力する出力歯車列と、前記駆動軸に回転力を入力する入力歯車列と、前記出力歯車列が出力する前記駆動軸の回転力をバネに蓄力する蓄力歯車列と、前記蓄力歯車列からの回転力を前記駆動軸の駆動力に転換させて前記入力歯車列に出力する動力歯車列と、を有することを特徴とする。

【0008】

前記自走式車いすであって、前記出力歯車列及び前記入力歯車列並びに前記蓄力歯車列の回転を制御するラチェットを装備したことを特徴とする。

【0009】

前記自走式車いすであって、前記出力歯車列と前記駆動軸の連結・解放を制御する制御ユニット、及び前記入力歯車列と前記駆動軸の連結・解放を制御する制御ユニット、並びに前記蓄力歯車列のバネ力を解放する制御ユニットを有することを特徴とする。

【0010】

前記自走式車いすであって、前記歯車列を主動歯車と従動歯車の組合せで構成し、前記制御ユニットを前記主動歯車と前記従動歯車間に跨って断続するスリーブで構成したことを特徴とする。

【0011】

前記自走式車いすであって、前記制御ユニットを操作する変換レバーをユーザが操作可能なエリアに配置したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

以上説明したように本発明によれば、車いすのユーザが手動により車輪に加える駆動力に基づいてバネに蓄力し前記バネの蓄力を車いすの駆動力に利用するため、電動車いすの重量を増量する起因になっている電動モータやバッテリーを排除することができ、軽量化を実現することができる。

【0013】

車いす本体を軽量化することができ、介助者の援護を得ることなくユーザのみで車いすを駆動することができる。

【0014】

車いすのユーザが手動により車輪に加える駆動力に基づいてバネに蓄力し前記バネの蓄力を車いすの駆動力に利用するため、ＳＤＧｓ（持続可能な開発目標）に合致するシステムを実現することができる。しかも、バネの蓄力で駆動するため、電動式のような充電設備が不要となり、車いすを使った移動範囲を拡大することができる。

【0015】

出力歯車列及び入力歯車列が駆動軸と逆方向に回転するのを阻止するラチェットを装備するため、駆動軸の回転力を有効にバネに伝動することができる。

【0016】

蓄力歯車列が車いす本体の固定軸に軸支し、蓄力歯車列が駆動軸と逆方向に回転するのを阻止するラチェットを装備することにより、駆動軸の回転力をバネに効率よく蓄力することができる。

【0017】

出力歯車列と前記駆動軸の連結を解放する制御ユニット、及び前記入力歯車列と前記駆動軸を連結する制御ユニットを有するため、ユーザによる使用状態に対応させてバネの蓄力で車いすを自由に駆動させることができる。

【0018】

蓄力歯車列の回転を制御して蓄力歯車列のバネから蓄力を出力する制御ユニットを有するため、ユーザの意思に基づいてバネの蓄力を補助動力源として容易に利用することができる。

【0019】

制御ユニット及び制御ユニット並びに制御ユニットを操作する変換レバーを車いす本体に座したユーザが操作可能なエリアに配置したことにより、ユーザの必要時にバネの蓄力を機械式動力源として容易に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る自走式車いすを示す側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る自走式車いすの機械式駆動源を示す構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る自走式車いすの機械式駆動源に組み込んだ出力歯車列の動作を示す構成図である。

【図4】本発明の実施形態に係る自走式車いすの機械式駆動源に組み込んだ蓄力歯車列の動作を示す構成図である。

【図5】本発明の実施形態に係る自走式車いすの出力歯車列に採用したラチェットを示す構成図である。

【図6】（ａ）は本発明の実施形態に係る自走式車いすの蓄力歯車列を示す斜視図、（ｂ）は前記蓄力歯車列に採用したラチェットを示す構成図である。

【図7】本発明の実施形態に係る自走式車いすの機械式駆動源の動作状態を示す構成図である。

【図8】本発明に係る自走式車いすに適用する他の実施形態の機械式駆動源を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

【0022】

本発明の実施形態に係る自走式車いすの車いす本体１は図１に示すように、車いす本体１を支える車輪２と、ユーザが着座する座席３と、座席３に着座したユーザが寄り掛かる背当て４と、介助者が操作する手押しハンドル５を少なくとも有しており、座席３に着座したユーザが車輪２を進む方向に手動で回転させることにより、車いす本体１に駆動力（推進力）を得るように構成している。車いす本体１には車輪２を補助する補助輪２ａが取り付けられている。

【0023】

車輪２は図２に示すように、車いす本体１の左右に取り付けられ、ユーザが車輪２を握って進む方向に手動で回転するようになっており、ユーザが左右の車輪２の回転数を異ならせる或いは左右の車輪２の回転方向を異ならせるなどの操作を行うことにより、車いす本体１の方向転換を行うようになっている。

【0024】

本発明の実施形態に係る自走式車いすは図２に示すように、左右の車輪２の相互間を独立させて車いす本体１の左右に取り付け、複数の車輪２の車軸６が軸受７により車いす本体１に回転可能に軸支しており、複数の車軸６が車輪２に連動して独立して回転することに着目している。本発明の実施形態では、車軸６を駆動軸６と表記している。

【0025】

本発明の実施形態は、車輪２に連動した駆動軸６の回転エネルギーを機械式駆動源Ｐに入力し、ユーザが車輪２に入力した手動力を機械式駆動源Ｐに通すことにより車輪２を回転させる駆動力として再生させるというエネルギーの循環回路を形成することにより、軽量化を達成でき且つＳＤＧｓ（持続可能な開発目標）に合致するシステムを構築したことを特徴とするものである。

【0026】

図２に示す本発明の実施形態に係る自走式車いすは、車いす本体１の左右に取り付けた車輪２の駆動軸６に機械式駆動源Ｐを組み込み、ユーザが車輪２に入力した手動力を機械式駆動源Ｐで再生させて複数の車輪２の駆動軸６に駆動力（回転力）を発生させるようにしている。

【0027】

複数の車輪２の駆動軸６に組み込んだ複数の機械式駆動源Ｐは同一の構成であるため、図２に図示した機械式駆動源Ｐのうち、１台の機械式駆動源Ｐの構成を詳細に説明する。

【0028】

本発明の実施形態に係る自走式車いすは図１及び図２に示すように基本構成として、手動による駆動力を得て移動する自走式車いすであり、車いす本体１の車輪２の回転を受けて回転する駆動軸６と、駆動軸６から回転力を出力する出力歯車列８と、駆動軸６に回転力を入力する入力歯車列９と、出力歯車列８が出力する駆動軸６の回転力をバネに蓄力する蓄力歯車列１０と、蓄力歯車列１０からの回転力を駆動軸６の駆動力に転換させて入力歯車列９に出力する動力歯車列１１と、を有することを特徴とするものである。

【0029】

次に、各歯車列８，９，１０，１１の構成を詳細に説明する。

【0030】

図１及び図２に示すように、駆動軸６が軸受７により車いす本体１に回転可能に軸支し、駆動軸６に機械式駆動源Ｐを組み込み、車輪２の回転エネルギーを機械式駆動源Ｐに取り込むようになっている。具体的に説明すると、駆動軸６から回転力を出力する出力歯車列８は図２に示すように、駆動軸６に一体に取り付けた主動歯車８ａと、駆動軸６に一体に取り付けて主動歯車８ａに断続する従動歯車８ｂから構成している。

【0031】

図２に示すように、出力歯車列８と駆動軸６の連結・解放を制御する制御ユニット１３を装備している。

【0032】

図２に示す実施形態は、制御ユニット１３を内側に内歯１３ａを有するスリーブ１３で構成している。以下の説明では制御ユニット１３をスリーブ１３として表記する。
スリーブ１３は出力歯車列８の主動歯車８ａ及び従動歯車８ｂの外歯８ｃ，８ｄに跨って噛合う内歯１３ａを形成している。
スリーブ１３は変換レバー１４の操作により主動歯車８ａと従動歯車８ｂを断続する機能を実行するものである。

【0033】

具体的には、機械式駆動源Ｐの未使用状態のスリーブ１３は図２及び図３に示すように、スリーブ１３の内歯１３ａが主動歯車８ａの外歯８ｃに噛合うと共に従動歯車８ｂの外歯８ｄから離間した位置にセットする（図３の右側に図示した状態）。この状態において、主動歯車８ａと従動歯車８ｂ間が遮断され、出力歯車列８が駆動軸６から切り離した状態に維持されることになり、駆動軸６の回転力が出力歯車８から出力されることがない。

【0034】

機械式駆動源Ｐの使用状態のスリーブ１３は図２及び図３に示すように、主動歯車８ａと従動歯車８ｂに跨る位置にシフトしてセットする（図３の左側に図示した状態）。このセット状態において、スリーブ１３の内歯１３ａが主動歯車８ａの外歯８ｃ及び従動歯車８ｂの外歯８ｄに噛合い、主動歯車８ａと従動歯車８ｂがスリーブ１３で連結することになり、出力歯車８が駆動軸６に連結し、駆動軸６の回転力が出力歯車８から出力することになる。

【0035】

駆動軸６に回転力を入力する入力歯車列９は図２に示すように、駆動軸６に一体に取り付けた主動歯車９ａと、駆動軸６に軸受１５により軸支して主動歯車９ａに断続する従動歯車９ｂから構成してある。

【0036】

図２に示すように、入力歯車９と駆動軸６の連結・解放を制御する制御ユニット１６を装備している。

【0037】

図２に示す実施形態は、制御ユニット１６を内側に内歯１６ａを有するスリーブ１６で構成している。以下の説明では制御ユニット１６をスリーブ１６として表記する。
スリーブ１６は入力歯車列９の主動歯車９ａ及び従動歯車９ｂの外歯９ｃ，９ｄに跨って噛合う内歯１６ａを形成している。
スリーブ１６は変換レバー１７の操作により主動歯車９ａと従動歯車９ｂを連結或いは遮断する機能を実行するものである。

【0038】

具体的には、機械式駆動源Ｐの未使用状態のスリーブ１６は図２に示すように、内歯１６ａが主動歯車９ａの外歯９ｃに噛合うと共に従動歯車９ｂの外歯９ｄから離間した位置にセットする。このセット状態は図３の左側に図示した状態（ａ）と同様のセット状態を採ることになる。
この状態において、図２及び図３の左側に図示したように、主動歯車９ａと従動歯車９ｂ間が遮断され、入力歯車列９が駆動軸６から切り離した状態に維持することになり、入力歯車列９が駆動軸６に回転力を入力することがない。

【0039】

機械式駆動源Ｐの使用状態のスリーブ１６は図２に示すように、主動歯車９ａと従動歯車９ｂに跨る位置に移動してセットする。このセット状態は図３の右側に図示した状態（ｂ）と同様のセット状態を採ることになる。
この状態において、図２及び図３の右側に図示したように、スリーブ１６の内歯１６ａが主動歯車９ａの外歯９ｃ及び従動歯車９ｂの外歯９ｄに噛合い、主動歯車９ａと従動歯車９ｂがスリーブ１６で連結することになり、入力歯車９が駆動軸６に連結し、入力歯車列９が駆動軸６に回転力を入力することになり、駆動軸６が入力歯車列９から入力する回転力で回転し、その回転力が車輪２に伝動して車いす本体１が駆動することになる。

【0040】

出力歯車列８が出力する駆動軸６の回転力をバネに蓄力する蓄力歯車列１０は図２、図４、図６に示すように、車いす本体１に固定された固定軸１８に回転可能に軸支してある。具体的には、蓄力歯車列１０は図２、図４及び図６に示すように、固定軸１８に軸受１９ａで回転可能に軸支した主動歯車１０ａと、軸受１９ｂで固定軸１８に回転可能に軸支した従動歯車１０ｂから構成してある。

【0041】

従動歯車１０ｂはブロック２０を装備している。ブロック２０は固定軸１５に外装して固定軸１８の軸方向に延在しており、ブロック２０は従動歯車１０ｂと一体に固定軸１８の廻りに回転するようになっている。
さらに従動歯車１０ｂは、固定軸１８の周囲に巻回した（図２～図８に示すように固定軸１８に沿って配置した）複数本のバネ２１を有している。複数本のバネ２１は、その一端をブロック２０に固定し、その他端を固定軸１８に固定しており、従動歯車１０ｂの回転に同期してブロック２０が回転して捩じられることにより、駆動軸６の回転力を蓄力するようになっている。

【0042】

出力歯車列８の従動歯車８ａはスプロケット（或いはプーリー）２２を一体に取り付けている。同様に、蓄力歯車列１０の主動歯車１０ａはスプロケット（或いはプーリー）２４を一体に取り付けている。
出力歯車列８のスプロケット２２と蓄力歯車列１０のスプロケット（或いはプーリー）２４の間にチェーン（或いはベルト）２６が掛け渡しており、出力歯車列８からの駆動軸６の回転力を蓄力歯車列１０に伝動するようになっている。

【0043】

さらに、蓄力歯車列１０の回転を規制して蓄力歯車列１０のバネ２１から蓄力を出力する制御ユニット２７を装備している。

【0044】

図２に示す実施形態は、制御ユニット２７を内側に内歯２７ａを形成したスリーブ２７で構成している。以下の説明では、制御ユニット２７をスリーブ２７として表記する。
スリーブ２７は蓄力歯車列１０の主動歯車１０ａ及び従動歯車１０ｂの外歯１０ｃ，１０ｄに跨って噛合う内歯２７ａを内側に形成している。
スリーブ２７は変換レバー２８の操作により主動歯車１０ａと従動歯車１０ｂを断続する機能を実行するものである。

【0045】

具体的には、機械式駆動源Ｐの未使用状態のスリーブ２７は、内歯２７ａが主動歯車１０ａの外歯１０ｃに噛合うと共に従動歯車１０ｂの外歯１０ｄから離間した位置にセットし、主動歯車１０ａと従動歯車１０ｂ間を遮断し、蓄力歯車列１０の回転を制御するようになっている。これにより、蓄力歯車列１０が出力歯車列８から切り離され、出力歯車列８からの駆動軸６の回転力が蓄力歯車列１０に伝動されることがない。

【0046】

機械式駆動源Ｐの使用状態のスリーブ２７は主動歯車１０ａと従動歯車１０ｂに跨る位置に移動してセットし、スリーブ２７の内歯２７ａが主動歯車１０ａの外歯１０ｃ及び従動歯車１０ｂの外歯１０ｄに噛合い、主動歯車１０ａと従動歯車１０ｂがスリーブ２７で連結することになる。これにより、蓄力歯車列１０が出力歯車列８に連携し、出力歯車列８からの駆動軸９の回転力が蓄力歯車列１０に伝動されることになり、駆動軸９の回転力が蓄力歯車列１０のバネ２１に蓄力する。

【0047】

さらに、機械式駆動源Ｐの使用状態において蓄力歯車列１０のバネ２１の蓄力を解放する際には、スリーブ２７の内歯２７ａが主動歯車１０ａの外歯１０ｃに噛合うと共に従動歯車１０ｂの外歯１０ｄから離間する位置に移行すると、主動歯車１０ａと従動歯車１０ｂ間が遮断され、蓄力歯車列１０の回転が制御されるようになっている。これにより、蓄力歯車列１０の従動歯車列１０ｂがフリーとなり、バネ２１が解放して、蓄力歯車列１０のバネ２１に蓄積された蓄力がブロック２０から出力することになる。

【0048】

蓄力歯車列１０からの回転力を駆動軸６の駆動力に転換させて入力歯車列９に入力する動力歯車列１１を有している。
具体的に説明すると、動力歯車列１１は、車いす本体１に固定された固定軸１８に軸受３０ａで回転可能に軸支した主動歯車１１ａと、固定軸２９に軸受３０ｂで回転可能に軸支し主動歯車１１ａに噛合って主動歯車１１ａの回転方向を反転させる従動歯車１１ｂから構成している。

【0049】

動力歯車列１１の従動歯車１１ｂはスプロケット（或いはプーリー）３１を有しており、スプロケット（或いはプーリー）３１が軸受３２で固定軸２９に回転可能に軸支している。入力歯車列９の主動歯車９ａはスプロケット（或いはプーリー）３３を有しており、スプロケット（或いはプーリー）３３が軸受３４で駆動軸６に回転可能に軸支している。
動力歯車列１１のスプロケット３１と入力歯車列９のスプロケット（或いはプーリー）３３の間にチェーン（或いはベルト）３５を掛け渡しており、動力歯車列１１からの蓄力歯車列１０のバネ力を入力歯車列９に伝動するようになっている。

【0050】

図３及び図５に示すように、出力歯車列８及び入力歯車列９が駆動軸６と逆方向に回転するのを阻止するラチェット３６を装備している。出力歯車列８及び入力歯車列９のラチェット３６は共通性があるので、出力歯車列８のラチェット３６について説明する。
具体的には、図３及び図５に示すように、従動歯車８ｂにラチェット用歯車３７を外装しラチェット歯車３７を従動歯車８ｂに一体に連結し、ラチェット歯車３７の内側にラチェット歯３７ａを形成する。駆動軸６に支持駒３８を取り付け、支持駒３８にラチェット爪３９を周方向に複数設けている。ラチェット爪３９をラチェット歯３７ａに噛合わせ、出力歯車列８が駆動軸６と逆方向に回転するのを阻害するストッパ４０をラチェット歯３７ａに形成している。

【0051】

入力歯車列９のラチェットは出力歯車列９のラチェット３６と共通性を有しており、出力歯車列８のラチェット３６と同様に、入力歯車列９の従動歯車９ｂにラチェット用歯車３７を外装しラチェット歯車３７を従動歯車９ｂに一体に連結し、ラチェット歯車３７の内側にラチェット歯３７ａを形成する。駆動軸６に支持駒３８を取り付け、支持駒３８にラチェット爪３９を周方向に複数設けている。ラチェット爪３９をラチェット歯３７ａに噛合わせ、入力歯車列９が駆動軸６と逆方向に回転するのを阻害するストッパ４０をラチェット歯３７ａに形成している。

【0052】

図４及び図６に示すように、蓄力歯車列１０が固定軸１８の廻りに駆動軸６と逆方向に回転するのを阻止するラチェット４１を装備している。
具体的には、図４及び図６に示すように、従動歯車１０ｂにラチェット用歯車４２を外装しラチェット歯車４２を従動歯車１０ｂに一体に連結し、ラチェット歯車４２の内側にラチェット歯４２ａを形成し、ラチェット爪４４を周方向に複数設けている。ラチェット爪４４をラチェット歯４２ａに噛合わせ、蓄力歯車列１０が駆動軸６と逆方向に回転するのを阻害するストッパ４５をラチェット歯４２ａに形成している。

【0053】

以上説明したように、出力歯車列８及び入力歯車列９並びに蓄力歯車列１０がラチェット３６、４１の存在により、これらの歯車列８，９，１０が駆動軸６と逆方向に回転することが阻止され、歯車列８，９，１０が駆動軸６の回転力をロスなく受け取ることが可能になっている。

【0054】

制御ユニット１３及び１６の変換レバー１４と変換レバー１７は連動しており、変換レバー１３の操作に変換レバー１７が追従するようになっている。制御ユニット１３の変換レバー１４及び制御ユニット２７を操作する変換レバー２８が、車いす本体１に座したユーザが操作可能なエリアに配置している。
具体的には、制御ユニット１３の変換レバー１４（変換レバー１６）が、車いす本体１の左側（或いは右側）の車輪２に隣接させて配置している。

【0055】

制御ユニット２７が制御ユニット１６に隣接して配置してある。この配置を採ることにより、制御ユニット１６の操作で入力歯車列９の主動歯車９ａと従動歯車９ｂを連結した状態で制御ユニット２７を操作し、蓄力歯車列１０のバネ２１の蓄力を出力させて入力歯車列９に入力させるという変換レバー操作が一連の連続した動作として実行するようになっている。

【0056】

スリーブ１２，１６，２７はアームに回転可能部に支持され、そのアームはラックとピニオンの組合せにより駆動軸６及び固定軸１８に沿って軸方向に往復移動する構造であり、そのアームを変換レバー１４，１７，２８の操作により駆動軸６及び固定軸１８の軸方向にシフトさせ、歯車列８，９，１０の主動歯車と従動歯車間を断続させる構造を採用している。スリーブ１２，１６，２７を支持し且つシフトさせるアーム及びラック・ピニオンの構造は汎用のものであるため、本発明の主要構造である歯車列８，９，２７のみを図示している。

【0057】

次に、本発明の実施形態に係る自走式車いすの運用状態を図７に基づいて詳細に説明する。図７は機械式駆動源Ｐの未使用状態を図示している。

【0058】

「通常の運用」
通常の運用では図７に示すように、車いす本体１の座席３に座したユーザは、制御ユニット１３の変換レバー１４を操作して、出力歯車列８と駆動軸６の連結を解放する。具体的には、変換レバー１４を操作してスリーブ１３の内歯１３ａが出力歯車列８の主動歯車８ａに噛合い且つ従動歯車８ｂから離間する位置にセットする。この変換レバー１４の操作により、出力歯車列８と駆動軸６の連結を解放する。これにより、駆動軸６の回転力が出力歯車列８から出力されることはない。

【0059】

ユーザは図７に示すように、変換レバー１４の動作に連動する変換レバー１７の操作でスリーブ１６を出力歯車列８と駆動軸６の連結を解放する位置にセットした後、スリーブ１６による入力歯車列９の主動歯車９ａと従動歯車９ｂの連結を解放する。具体的には、変換レバー１７を操作してスリーブ１６の内歯１６ａが入力歯車列９の主動歯車９ａに噛合い且つ従動歯車９ｂから離間する位置にセットする。この変換レバー１４の操作に連動する変換レバー１７の操作により、入力歯車列９と駆動軸６の連結を解放する。これにより、入力歯車列９の回転力が駆動軸６に入力することがない。

【0060】

以上のように、連動関係にある変換レバー１４及び変換レバー１７の操作により、図７に示すように、出力歯車列８及び入力歯車列９と駆動軸６は切り離されるため、駆動軸６の回転力が出力歯車列８から出力することがなく、入力歯車列９の回転力が駆動軸６に入力することがない。
すなわち、車いす本体１の左右に取り付けた車輪２に組み込んだ機械式駆動源Ｐが停止状態に保持されるから、ユーザが車輪２に回転力を加えると、その回転力に応じて車いす本体１が移動することになる。

【0061】

「機械式駆動源Ｐの動作状態」
機械式駆動源Ｐの動作状態は図７に示すように、変換レバー１４及び変換レバー１７を矢印で示すＸ，Ｙ，Ｚ方向にスライドさせて機械式駆動源Ｐが動作する状態に移行させる。
ユーザは、ユーザが車輪２に加える回転力にプラスして機械式駆動源Ｐによる回転エネルギーを加算して車輪２を回転させる場合、或いは機械駆動源Ｐによる回転エネルギーを優先して車輪２を回転させる場合、機械駆動源Ｐを動作させる必要がある。

【0062】

すなわち、ユーザは、変換レバー１４の操作でスリーブ１６を出力歯車列８と駆動軸６の連結位置にセットし、変換レバー１４の操作で変換レバー１７を操作して、スリーブ１６による入力歯車列９の主動歯車９ａと従動歯車９ｂの連結を解放する。具体的には、変換レバー１４の操作で変換レバー１７を操作してスリーブ１６の内歯１６ａが入力歯車列９の主動歯車９ａ及び従動歯車９ｂに噛合う位置にセットする。
すなわち、連動関係の変換レバー１４と変換レバー１７の操作により、出力歯車列８と駆動軸６が連結し、入力歯車列９が連結軸６の連結することになり、駆動力６の回転力が出力歯車列８から出力し、入力歯車列９から駆動軸６の回転力が入力する除隊に移行する。

【0063】

以上のように、変換レバー１４の操作により出力歯車列８と駆動軸６が連結し、変換レバー１４の操作に連動して変換レバー１７の操作により入力歯車列９と駆動軸６が連結する。このため、駆動軸６の回転力は出力歯車列８から出力し、入力歯車列９の回転力が駆動軸６に入力する状態になる。
すなわち、車いす本体１の左右に取り付けた車輪２に組み込んだ機械式駆動源Ｐが動作状態に保持される。

【0064】

ユーザは、出力歯車列８から駆動軸６の回転力が出力する状態に移行させた場合、次いで制御ユニット２７の変換レバー２８を操作してスリーブ２７を、スリーブ２７の内歯２７ａが蓄力歯車列１０の主動歯車１０ａ及び従動歯車１０ｂに噛合う位置にセットする。
スリーブ２７のセットが完了すると、出力歯車列８から出力する駆動軸６の回転力が、出力歯車列８のスプロケット２２及びチェーン２６並びに蓄力歯車列１０のスプロケット２４を介して蓄力歯車列１０の主動歯車１０ａに伝動する。蓄力歯車列１０の従動歯車１０ｂが主動歯車１０ａにスリーブ１３で連結しているため、駆動軸６の回転力が従動歯車１０ｂに伝動し、従動歯車１０ｂが駆動軸６により回転する。

【0065】

従動歯車１０ｂが回転すると、従動歯車１０ｂのバネ２１が捩じられるため、駆動力６の回転力が蓄力歯車列１０のバネ２１に蓄力することになる。
バネ２１が捩じられるに伴って、バネ２１の反発力が増加するため、ユーザは車輪２により多くの手動力を加えなければ車いす本体１を移動させられないことを体感する。すなわち、ユーザは蓄力歯車列１０のバネ２１に駆動軸６の回転力が蓄力していることを体感する。

【0066】

ユーザは機械式駆動源Ｐによる回転ネルギーを体感した際、スリーブ２７の変換レバー２８を操作して、蓄力歯車列１０の主動歯車１０ａから従動歯車１０ｂを切り離すための動作を実行させる。この動作が実行されると、蓄力歯車列１０の従動歯車１０ｂがフリーになるため、従動歯車１０ｂのバネ２１が解放する。バネ２１が解放すると、バネ２１に蓄えられていた蓄力が動力歯車列１１に伝動する。

【0067】

動力歯車列１１の主動歯車１１ａがバネ２１の蓄力で回転する。主動歯車１１ａには従動歯車１１ｂが連結しているため、主動歯車１１ａの回転力が従動歯車１１ｂに伝動する。従動歯車１１ｂの回転方向は主動歯車１１ａの回転方向と逆まわりであるため、主動歯車１１ａの回転が従動歯車１１ｂを介することにより駆動軸６の回転方向に変換される。蓄力歯車列１１の回転力が入力歯車列９に入力することにより、機械式駆動源Ｐの駆動により、駆動軸６が回転されることになる。

【0068】

以上の説明では、車いす本体１の左右の車輪２に組み込んだ２台の機械式駆動源Ｐを動作させて車いすを自走させる動作を対象としたが、これに限られるものではない。
１台の機械式駆動源Ｐを動作させて車いす本体１の方向転換を容易に行うようにしても良いものである。

【0069】

図８に示す実施形態は、図７に実施形態を改良したものであり、蓄力歯車列１０と動力歯車列１１の間に速度調節機構４６を設けることにより、蓄力歯車列１０から動力歯車１１へ伝達される回転力の速度を調節用にしてもよいものである。

【0070】

以上説明したように、本発明の実施形態に係る自走式車いすは左右の車輪の相互間を独立させて車いす本体の左右に取り付け、複数の車輪の車軸（駆動軸）が車輪に連動して回転することに着目し、車輪に連動した駆動軸の回転エネルギーを機械式駆動源に入力し、ユーザが車輪に入力した手動力を機械式駆動源に通すことにより車輪を回転させる駆動力として再生させるというエネルギーの循環回路を形成することにより、軽量化を達成でき且つＳＤＧｓ（持続可能な開発目標）に合致するシステムを構築することができるという効果を奏する。
さらに、蓄力歯車列が駆動力の回転力をバネに蓄力する構造において、駆動軸に沿って複数本のバネを配置し、該複数本のバネに駆動力の回転力を蓄力する構造とすることにより、駆動力に出力されるバネ力は１本のバネから出力されるのであるが、そのバネ力が出力される期間はバネの本数に比例して延長するものであり、車いすに推進力を長期間に渡って持続させることができるという効果を奏するものである。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明は車いすのユーザが手動により車輪に加える駆動力に基づいてバネに蓄力し、バネの蓄力を車いすの駆動力に利用するエネルギーを循環させて効率よく利用するシステムである新たな機械式駆動源を産業機器として提供することができる。

【符号の説明】

【0072】

１ 車いす本体
２ 車輪
３ 座席
４ 背当て
５ ハンドル
６ 駆動軸
８ 出力歯車列
８ａ 主動歯車
８ｂ 従動歯車
９ 入力歯車列
９ａ 主動歯車
９ｂ 従動歯車
１０ 蓄力歯車列
１０ａ 主動歯車
１０ｂ 従動歯車
１１ 動力歯車列
１１ａ 主動歯車
１１ｂ 従動歯車
１３ 制御ユニット
１４，１７，２８ 変換レバー
１６ 制御ユニット
１８ 固定軸
２７ 制御ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】