JP6006764B2 - ロック機構及び車椅子 - Google Patents

Description

本発明は、車椅子の主車輪の回転をロックするためのロック機構及び該ロック機構を搭載した車椅子に関する。

例えば、介助者がいない場合に、体の不自由な車椅子利用者が車椅子に乗降しようとした時、突然車椅子が動き出して、乗降しようとする車椅子利用者が転倒して負傷する事故が屡々起こる。このような事故を防止するために、車椅子が突然動き出さないように車椅子の主車輪をロックする種々の機構が使用されている。

例えば、特許文献１は、車椅子の自動ロッキング機構を開示する。該ロッキング機構（１００）は、車椅子の主車輪（１４）の車軸に着設する歯車部（３２）と、該歯車部（３２）に当接して回転を阻止する噛合部（３３）を有する可動部（３５）と、クッションの下に敷いて車椅子利用者の体重を感知する感知プレート（２０）よりなる。ロック状態では、特許文献１の図１０に示されているとおり、歯車部（３２）と噛合部（３３）が噛み合うことにより、主車輪（１４）の回転が規制されている。そして、感知プレート（２０）は間に摺動部材（２３）を着設した押圧板（２１）と支持板（２２）よりなる。車椅子利用者が座部（１６）に座ったときに車椅子利用者の体重負荷により押圧板（２１）が下降して、ワイヤ（２５）が接続された摺動部材（２３）が摺動する。そして、摺動部材（２３）にワイヤ（２５）が牽引され、ワイヤ（２５）に接続された可動部（３５）が傾動して、該歯車部（３２）に係合する噛合部（３３）が歯車部（３２）から離脱する。こうして、噛合部（３３）と歯車部（３２）との噛合が解除され、車椅子の主車輪（１４）が回転可能となる。

特開２０１０−１８７９８２号公報

しかしながら、従来の自動ロッキング機構（以下、ロック機構）は、ロック機構の構造的な点に関し、以下の改善が求められている。すなわち、特許文献１のロック機構では、円板の外周面に形成された歯車部と、歯車と噛合しやすい位置に着設された鉤爪状の噛合部とが噛み合うことにより、主車輪がロックされる。しかし、歯車部の側面と噛合部の先端は共に細幅に構成されているため、車椅子のフレームや部品に少しでも歪みが生じると、これらの噛み合わせが悪化し、ロックが不安定となる虞があった。さらに、噛合部と歯車部の接触面積が小さいため、ロック（ブレーキ）における力が集中し、歯の欠けや摩耗が起こり、ロック機構が劣化し易いことが問題であった。このようなロック機構の不具合により、車椅子が不意に動いて事故につながる虞があった。よって、長期に亘って、より安定的なロック性能を発揮するロック機構及び該ロック機構を搭載した車椅子が求められている。

本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は、より安定的な主車輪のロックを可能とするロック機構及び車椅子を提供することにある。

請求項１に記載のロック機構は、車椅子の主車輪の回転をロックするロック機構であって、
車椅子のフレームに固定される支持部材と、
基端側で支持部材に回動可能に軸支されるとともに、その表面の先端側部分で円弧状に形成された係合部を備えるロックプレートと、
ロックプレートの先端側部分を表面側に付勢する付勢手段と、
ロックプレートの表面側に配置される主車輪のハブであって、その一部が係合部に対向する環状の被係合部を有するハブと、
ロックプレートの先端側部分を裏面側に回動させるように牽引可能に構成された牽引手段と、を備え、
ロック状態では、付勢手段がロックプレートの先端側部分を表面側に付勢して、係合部が被係合部の一部と噛み合うことにより、主車輪の回転がロックされ、
ロック解除状態では、牽引手段がロックプレートの先端側部分を裏面側に回動させ、係合部が被係合部から離脱したことにより、主車輪が回転自在であることを特徴とする。

請求項２に記載のロック機構は、請求項１のロック機構において、付勢手段がロックプレートの裏面と支持部材との間に配置された弾性部材であり、該弾性部材の弾性復帰力によってロックプレート先端の係合部がハブの被係合部に押し付けられることを特徴とする。

請求項３に記載のロック機構は、請求項１又は２のロック機構において、牽引手段は、ロックプレート表面に係合して裏面側に牽引するように配置された牽引ロッドを有する牽引部材と、牽引ロッドを駆動するアクチュエータとを備えてなることを特徴とする。

請求項４に記載のロック機構は、請求項３のロック機構において、アクチュエータは、車椅子に設けられた制御部によって制御されることを特徴とする。

請求項５に記載のロック機構は、請求項３又は４のロック機構において、アクチュエータは、キープソレノイドであることを特徴とする。

請求項６に記載のロック機構は、請求項１又は２のロック機構において、牽引手段は、ロックプレート表面に係合して裏面側に牽引するように配置された牽引ロッドを有する牽引部材と、牽引ロッドに連結され、牽引ロッドを機械式に牽引するワイヤと、を備えることを特徴とする。

請求項７に記載のロック機構は、請求項１から６のいずれかのロック機構において、係合部の円弧領域の中心角が６０度から１２０度であることを特徴とする。

請求項８に記載の車椅子は、請求項１から７のいずれかのロック機構を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ロックプレートがその一端を支点として表面側及び裏面側に回動（傾動）自在に支持部材に支持され、且つ、付勢手段がロックプレートの先端側部分を表面側に回動させるように付勢している。この付勢力によって、ロックプレート表面の円弧状の係合部と、主車輪のハブ内面に環状に形成された被係合部の一部とがしっかりと面で噛み合う。したがって、本ロック機構は、主車輪の回転を安定的に規制することが可能である。さらに、本ロック機構では、ロックプレートの基端側を支点として先端側部分が回動するので、先端側部分に位置する係合部の円弧面が被係合部の環状面に対して優先的に面接触する。この構成により、付勢手段による付勢力がロックプレートの面全体に分散することを防ぎ、ロックプレートの係合部をハブの被係合部に強く押し付けることが可能である。また、面で当接することにより、噛み合った歯の摩耗や損傷が抑えられる。他方、ロック解除するには、牽引手段が、ロックプレートの先端側部分を裏面側に回動させる。つまり、牽引手段を作動させることにより、係合部と被係合部とを離隔させてロック状態を簡単に解除することができる。したがって、本発明のロック機構は、簡素な構造でロック状態及びロック解除状態を安定的に形成可能である。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、弾性部材の弾性復帰力によって、簡易な構造でロックプレートを付勢することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加え、牽引手段が牽引部材とアクチュエータとを備えてなることにより、アクチュエータを電気的に作動することで、牽引部材を介して簡単にロックプレートを牽引することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加え、制御部がアクチュエータを制御することによって、主車輪のロックを電気的に制御可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３又は４の発明の効果に加え、アクチュエータがキープソレノイドであることにより、省電力でロック機構を動作させることができる。すなわち、制御部がキープソレノイドを作動してロック状態からロック解除状態へ又はその逆に移行するときに、制御部が一時的に電流又は逆電流をキープソレノイドに供給するだけでキープソレノイドがその状態を維持する。これにより、ロック状態又はロック解除状態を維持するためにアクチュエータに電力を定常的に供給する必要がない。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加え、ワイヤを介して牽引部材を引っ張ることで、ロックプレートを牽引して主車輪をロックすることが可能である。すなわち、本発明では、機械的な構造でロック機構を作動させることが可能である。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１から６のいずれかの発明の効果に加え、係合部と被係合部との接触面積を十分に確保するとともに、付勢手段による付勢力が集中し、ロックプレートの係合部をハブの被係合部に対して、より一層強く押し付けることが可能である。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１から７のいずれかの発明の効果を車椅子として発揮することができる。すなわち、本発明の車椅子は、ロック機構を搭載することにより、ロック状態及びロック解除状態を安定的に形成可能であり、より高い安全性を有する。

本発明の一実施形態のロック機構を備えた車椅子の概略斜視図。 一実施形態のロック機構の部分分解斜視図。 図２のロック機構（アクチュエータ略）の一方から見た分解斜視図。 図２のロック機構（アクチュエータ略）の他方から見た分解斜視図。 図３及び４のロック機構のロックプレートの（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）背面図。 図５のロックプレートの（ａ）Ａ―Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図。 図３及び４のロック機構のハブの（ａ）背面図、（ｂ）側面図。 一実施形態のロック機構の（ａ）ロック状態、（ｂ）ロック解除状態を示す概略斜視図。 図１の車椅子の座部を示す分解図。 図９のセンサの構造を示す概略図。 図１の車椅子の制御機構の構成を示すブロック図。 本発明の別実施形態の車椅子の概略斜視図。 図１２の車椅子のフットレストの部分拡大図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照する各図の形状は、好適な形状寸法を説明する上での概念図又は概略図であり、寸法比率等は実際の寸法比率とは必ずしも一致しない。つまり、本発明は、図面における寸法比率に限定されるものではない。

図１は、一実施形態の車椅子１０の概略斜視図である。図１に示すとおり、車椅子１０は、該車椅子１０を走行させるための一対の主車輪１１と、車椅子利用者の臀部を受ける座部１２と、車椅子利用者の背中を受ける背もたれ部１３と、車椅子利用者の脚部を受けるフットレスト１４と、座部１１の垂直下方に延びて一対の主車輪１１を支持する支持フレーム１５と、車椅子利用者の座乗（着座）を検知する座部センサ１６と、座部センサ１６に電気的に接続され、座部センサ１６の電気信号を受ける制御部１８と、主車輪１１の回転を自在にロックするロック機構１００と、を備える。

次に、図２乃至図８を参照して、本実施形態の車椅子１０のロック機構１００を説明する。

図２は、本実施形態の車椅子１０の主車輪１１の車軸１１ａ、支持フレーム１５（車軸支持部１５ａ及び係止金具１５ｂ）、及び、ロック機構１００の分解斜視図である。

図２に示すとおり、支持フレーム１５に設けられた車軸支持部１５ａの貫通孔１５ａ１に主車輪１１の車軸１１ａが貫通することで、主車輪１１が支持フレーム１５に支持される。そして、ロック機構１００は、車軸１１ａ先端（又は主車輪１１）と車軸支持部１５ａとの間に設置されている。より具体的には、係止金具１５ｂによって車軸支持部１５ａに対して回動不能にロック機構１００の支持プレート（支持部材）１１０が取り付けられているとともに、車軸支持部１５ａ外面にアクチュエータ１６０が固定されている。本実施形態では、一対の主車輪１１の両方に対して、一対のロック機構１００がそれぞれ設置されている。

係止金具１５ｂは、車軸１１ａを遊挿可能な孔１５ｂ１と、車軸支持部１５ａの両側面に当接可能に延びる一対の突部１５ｂ２とを有する。該一対の突部１５ｂ２が後述の支持プレート１１０の嵌合溝１１５に嵌合し、且つ、車軸支持部１５ａの両側面に係合してロック機構１００の支持プレート１１０を回転防止に支持することができる。

本実施形態のロック機構１００は、図２乃至図４に示すとおり、支持フレーム１５に回動不能に取り付けられる支持プレート（支持部材）１１０と、その基端側で支持プレート１１０に回動可能に軸支されるロックプレート１２０と、該ロックプレート１２０の裏面１２０ｂと支持プレート１１０の表面１１０ａとの間に配置され、ロックプレート１２０の先端側部分を表面１２０ａ側に回動させるように付勢する弾性部材（バネ）１４０と、ロックプレート１２０の表面１２０ａ側に配置される主車輪１１のハブ１３０と、ロックプレート１２０の先端側部分を裏面１２０ｂ側に回動させるように牽引可能に構成された牽引部材１５０と、該牽引部材１５０に駆動軸１６１が連結されたアクチュエータ１６０と、を備える。すなわち、弾性部材１４０が付勢手段として機能し、且つ、牽引部材１５０及びアクチュエータ１６０が牽引手段として機能する。以下、各構成要素について、より詳細に説明する。

アクチュエータ１６０は、図２に示すとおり、軸方向前後に駆動される駆動軸１６１と、該駆動軸１６１を保持する筐体１６２と、該アクチュエータ１６０に電源を供給するためのリード線１６３とを備える。該アクチュエータ１６０の筐体１６２がネジ止め又は溶接等の固着手段（図示せず）によって車軸支持部１５ａの外面に固定されている。そして、該アクチュエータ１６０の駆動軸１６１が、ロック機構１００の牽引部材１５０（連結部１５３）に連結されている。さらに、該アクチュエータ１６０のリード線１６３が制御部１８の制御回路１８ａに接続されている。

本実施形態では、好ましくは、アクチュエータ１６０はキープソレノイドである。これにより、省電力でロック機構を動作させることができる。すなわち、制御部１８がキープソレノイドを作動してロック状態からロック解除状態へ又はその逆に移行するときに、制御部１８が一時的に電流をキープソレノイドに供給するだけでキープソレノイドがその状態を維持する。より具体的には、キープソレノイドに電流を供給すると、キープソレノイドの駆動軸が自由な状態（付勢位置）から後退した位置（牽引位置）で固定された状態へと移行する。これにより、ロック状態又はロック解除状態を維持するためにアクチュエータ１６０に電力を定常的に供給する必要がない。しかしながら、本発明のアクチュエータは、キープソレノイドに限定されず、種々のアクチュエータを採用することができる。例えば、アクチュエータとして、ステッピングモータ、エアシリンダ、電動シリンダ、ボイスコイルアクチュエータ等を採用してもよい。

支持プレート１１０は、図３，４に示すとおり、表面１１０ａ及び裏面１１０ｂを有する平板状の支持部材である。該支持プレート１１０には、その表面１１０ａから上端近傍で突出する回動軸保持部１１１が設けられている。該回動軸保持部１１１は、ボルト状の回動軸１１６をプレート平面に沿って保持し、該回動軸１１６がロックプレート１２０の基端（上端）を軸支する。また、該支持プレート１１０には、その略中央で穿設され、車軸１１ａを遊挿可能な車軸貫通孔１１２が設けられている。そして、該支持プレート１１０には、該車軸貫通孔１１２の両脇で穿設された牽引ロッド１５１を貫通配置するための２つの牽引軸貫通孔１１３が設けられている。片方の牽引軸貫通孔１１３の裏面１１０ｂ周縁には、嵌合部１１３ａが形成されている（図４参照）。この嵌合部１１３ａは、解除レバー１５２の先端に嵌合して解除レバー１５２を保持可能に構成されている。さらに、該支持プレート１１０には、弾性部材（バネ）１４０を保持するように筒状の突出した第１バネ保持部１１４と、係止金具１５ｂの突部１５ｂ２が嵌合可能に穿設された嵌合溝１１５とが設けられている。

ロックプレート１２０は、表面１２０ａ及び裏面１２０ｂを有し、且つ、正面視略扇状のホタテ貝殻のような形状を有する。該ロックプレート１２０の基端（上端）には、側方に貫通した回動軸貫通部１２１が設けられている。該回動軸貫通部１２１を回動軸１１６が貫通することで、支持プレート１１０にロックプレート１２０が軸支される。つまり、支持プレート表面１１０ａとロックプレート裏面１２０ｂが対面するように、ロックプレート１２０が支持プレート１１０に対して回動軸１１６で吊り下げられる。すなわち、ロックプレート１２０の基端側を軸として、ロックプレート裏面１２０ｂの先端側部分が支持プレート表面１１０ａから離隔又は接近する方向（換言すると、ロックプレート表面１２０ａがハブ内面１３０ａに接近又は離隔する方向）に傾動又は回動可能である。

該ロックプレート１２０の表面１２０ａには、図５（ｂ）に示すように、その先端（下端）の縁部に沿って、円弧状に延在する係合部１２２が形成されている。この係合部１２２は、ロックプレート表面１２０ａから突出するとともに、車軸１１ａ（又は車軸貫通孔１２３）を中心とした帯状の円弧領域に沿って並列した複数の係合歯１２２ａ（凹凸）からなる（図６（ｂ）参照）。各係合歯１２２ａは、ロックプレート１２０の外周近傍で車軸１１ａを中心とした放射状に延びている。つまり、係合歯１２２ａの長幅部分が半径方向に整列し、短幅部分が径方向に整列している。そして、ロックプレート１２０の基端を軸として、ロックプレート１２０の先端側部分に設けられた円弧状の係合部１２２が前後に移動するように構成されている。本実施形態では、この係合部１２２の円弧領域の中心角度は、約９０度である。なお、本実施形態の「先端側部分」とは、正面視においてロックプレートの車軸貫通孔中心よりも下半分の領域を示す。

また、ロックプレート１２０の略中央には、車軸１１ａを遊挿可能に車軸貫通孔１２３が穿設されている。該車軸貫通孔１２３は、支持プレート１１０の車軸貫通孔１１２と連通するように配置されている。また、該車軸貫通孔１２３は、ハブ１３０の円筒状の車軸固着部１３３を内挿可能な径を有する。そして、該車軸貫通孔１２３の両脇で牽引ロッド１５１によって裏面１２０ｂ側に牽引される被牽引部１２４が設けられている。該被牽引部１２４は、牽引ロッド１５１が貫通可能な孔１２４ａと、該孔１２４ａの周縁で牽引ロッド１５１先端の鍔部１５１ａに係合可能な係合縁部１２４ｂとを有する（図６（ｂ）参照）。該係合縁部１２４ｂは、牽引ロッド１５１の鍔部１５１ａを収容可能にロックプレート表面１２０ａから凹んでいる。

さらに、ロックプレート１２０の裏面１２０ｂには、弾性部材（バネ）１４０を保持するように筒状の突出した第２バネ保持部１２５が設けられている（図４及び図５（ｄ）参照）。ロックプレート１２０の第２バネ保持部１２５は、支持プレート１１０の第１バネ保持部１１４と対応する位置に配置されており、弾性部材１４０の両端を協働して保持する。該弾性部材１４０は、押圧して短縮（弾性変形）した状態で第１及び第２バネ保持部１１４，１２５間に保持される。これにより、弾性部材１４０は、支持プレート１１０とロックプレート１２０とを弾性的に連結し、その弾性復帰力によってロックプレート１２０を支持プレート１１０から離隔する方向に付勢するように作用する。

ハブ１３０は、該支持プレート１１０及びロックプレート１２０の前面に配置され、ロックプレート１２０を外部に露出しないように内包する。該ハブ１３０は、主車輪１１の中心に一体的に形成されており、車軸１１ａを中心に主車輪１１とともに回転する。すなわち、支持プレート１１０及びロックプレート１２０が支持フレーム１４に回転不能に取り付けられているのに対し、ハブ１３０は、該支持プレート１１０及びロックプレート１２０に対して回転可能である。そして、ハブ１３０の外面１３０ｂには、複数のスポーク孔１３４が穿設されており、該スポーク孔１３４からスポークが放射状に延びてホイール（タイヤ）が取着される（図１参照）。なお、説明の便宜上、ロック機構１００の説明においてスポークの描写を省略する。

ハブ１３０は、ロックプレート１２０を内部に保持するように構成されたカップ状の収容部１３１を有する。このハブ１３０は、該収容部１３１の内部にロックプレート表面１２０ａに対向する内面１３０ａと、該収容部１３１の外部に露出する外面１３０ｂとを有する。該ハブ１３０の内面１３０ａには、ロックプレート１２０の係合部１２２に対向するように円環状の被係合部１３２が設けられている。また、ハブ１３０の収容部１３１内には、車軸１１ａ先端を螺着（固定）するための車軸固着部１３３がハブ１３０の中心に設けられている。

被係合部１３２は、図７（ａ）に示すとおり、内面１３０ａの外周近傍において、その一部が係合部１２２の円弧領域に対向するように帯状の円環領域に延在している。この被係合部１３２は、ハブ内面１３０ａから突出するとともに、車軸１１ａ（又は車軸固着部１３３）を中心とした円環領域に沿って並列した複数の被係合歯１３２ａ（凹凸）からなる。該複数の被係合歯１３２ａの形状及び間隔は、ロックプレート１２０の複数の係合歯１２２ａの形状及び間隔とほぼ等しく、互いに凹凸嵌合可能に配置されている。すなわち、各被係合歯１３２ａは、ハブ内面１３０ａの外周近傍で車軸１１ａを中心とした放射状に延びている。つまり、被係合歯１３２ａの長幅部分が半径方向に整列し、短幅部分が径方向に整列している。そして、ハブ１３０及びロックプレート１２０が相対回転しても、この被係合部１３２は、ロック状態で常に係合部１２２と噛み合い可能である。すなわち、本実施形態のロック機構１００では、係合部１２２の円弧領域と被係合部１３２の円環領域が共通の中心（車軸１１ａ）を有し、且つ、その各領域の中心から歯までの距離が対応するように構成されている。それ故、主車輪１１（ハブ１３０）の回転に依らず、係合部１２２の円弧領域が被係合部１３２の円環領域の一部に対向（対面）し、係合部１２２及び被係合部１３２が常に面接触可能に配置される。

牽引部材１５０は、アクチュエータ１６０に連結され、ロックプレート１２０の先端側部分を裏面１２０ｂ側に回動させるように牽引可能に構成されている。図３及び図４に示すとおり、牽引部材１５０は、一端に円形の鍔部１５１ａを有する牽引ロッド１５１と、該牽引ロッド１５１を手動可能に接続された解除レバー１５２と、該牽引ロッド１５１の他端に設けられたアクチュエータ１６０の駆動軸１６１を連結するための連結部１５３と、を備える。

該牽引部材１５０の牽引ロッド１５１は、支持プレート１１０の牽引軸貫通孔１１３及びロックプレート１２０の被牽引部１２４（孔１２４ａ）の両方を貫通するように配置される。そして、牽引ロッド１５１の一端の鍔部１５１ａがロックプレート表面１２０ａから被牽引部１２４の係合縁部１２４ｂに係合するように配置される。他方、支持プレート１１０の裏面１１０ｂ側に突出した牽引ロッド１５１の他端側に、解除レバー１５２が連結される。解除レバー１５２基端が支持プレート１１０の嵌合部１１３ａに嵌合することにより、該解除レバー１５２が支持プレート１１０に保持される。そして、該解除レバー１５２を引くことにより、ロックプレート１２０を牽引可能である。また、該牽引ロッド１５１他端には、連結部１５３が取り付けられている。該連結部１５３は、アクチュエータ１６０の駆動軸１６１を牽引ロッド１５１他端に連結するように構成されている。すなわち、アクチュエータ１６０の駆動軸１６１の後退に連動して、牽引ロッド１５１が後退して、ロックプレート１２０を牽引可能である。

すなわち、ロック機構１００では、アクチュエータ（キープソレノイド）１６０の駆動軸１６１が自由な状態にあるときに、弾性部材１４０の付勢力によって駆動軸１６１が付勢位置まで伸びて、ロック状態を形成する。他方、制御部１８によって、アクチュエータ１６０の駆動軸１６１が牽引位置まで後退（短縮）し、牽引位置を維持するときに、牽引部材１５０でロックプレート１２０を牽引してロック解除状態を形成する。

続いて、図８の概略斜視図を参照して、本ロック機構１００のロック動作及びロック解除動作について説明する。なお、図８において、説明の便宜上、説明に不要な要素を省略した。

図８（ａ）は、主車輪１１の回転が規制されたロック状態を示すロック機構１００の概略斜視図である。このロック状態では、後述するセンサ１６，１７が車椅子利用者の座乗を検知していない。このような車椅子利用者の座乗が検知されない状態では、制御部１８がセンサ信号に基づいて、アクチュエータ１６０（キープソレノイド）に電流を供給しない。あるいは、車椅子利用者が車椅子１０から降りて、検知状態から非検知状態に切り替わったときに、制御部１８がアクチュエータ１６０に逆電流を一時的に供給し、アクチュエータ１６０の動作を停止させる。このとき、アクチュエータ１６０が動作せずに駆動軸１６１が自由な状態にある。そして、弾性部材１４０の弾性復帰力がロックプレート１２０に作用することにより、ロックプレート１２０表面（係合部１２２）がハブ１３０内面（被係合部１３２）に押し付けられる。その結果、該ロック状態では、弾性部材１４０がロックプレート１２０の先端側部分を表面１２０ａ側に回動させ、係合部１２２全体がハブ１３０の被係合部１３２の一部と噛み合うことにより、主車輪１１０の回転が規制される。特に、ロックプレート表面１２０ａのうち先端側部分の円弧領域がハブ内面１３０ａの円環領域に優先的に当接することにより、弾性部材１４０の弾発力を集中的又は局所的に伝達し、係合部１２２を被係合部１３２に強く押し付けることが可能である。すなわち、ロック状態では、円弧状の係合部１２２と円環状の被係合部１３２が強く面接触し、安定したロック状態が維持されている。

なお、本実施形態では、係合部１２２の円弧領域の中心角度が約９０度である。この係合部１２２において、その円弧中央がロックプレート１２０先端に位置し、且つ、その中心角度が６０度〜１２０度程度であることが好ましい。この範囲内であれば、係合部１２２と被係合部１３２との接触面積を十分に確保するとともに、弾性部材１４０による付勢力が集中し、ロックプレート１２０の係合部１２２をハブ１３０の被係合部１３２により一層強く押し付けることが可能である。

図８（ｂ）は、主車輪１１が回転可能なロック解除状態を示すロック機構１００の概略斜視図である。このロック解除状態では、後述するセンサ１６，１７が車椅子利用者の座乗を検知している。ロック状態からロック解除状態に移行するには、センサ１６，１７が車椅子利用者の座乗を検知したときに制御部１８がセンサ情報に基づきアクチュエータ１６０（キープソレノイド）に電流を一時的に供給してアクチュエータ１６０を駆動する。すると、アクチュエータ１６０の駆動軸１６１が軸方向に後退し、牽引ロッド１５１をアクチュエータ１６０が引き寄せる。このとき、牽引ロッド１５１の鍔部１５１ａがロックプレート表面１２０ａに係合することで、牽引ロッド１５１の後退とともにロックプレート１２０がその基端を軸として裏面１２０ｂ側に回動する。その結果、牽引部材１５０が弾性部材１４０を収縮させるとともにロックプレート１２０の先端側部分を裏面１２０ｂ側に回動させ、係合部１２２が被係合部１３２から離脱したことにより、主車輪１１が回転自在となる。なお、アクチュエータ１６０を操作する代わりに解除レバー１５２を操作することにより、ロックプレート１２０を裏面１２０ｂ側に回動させた状態で維持し、ロック解除することも可能である。

次に、本実施形態のロック機構１００を駆動するための車椅子１０の（センサ１６，１７及び制御部１８を含む）制御機構について説明する。

本実施形態では、一対の座部センサ１６が座部１２の座面に配置されている。図９に示すとおり、座部センサ１６が配置される座部１２には、矩形板状の緩衝材１２ａと、該緩衝材１２ａを被覆するカバー材１２ｂとが設けられている。緩衝材１２ａは、ウレタン等を含む衝撃吸収材料から選択されてもよい。他方、カバー材１２ｂは、合成繊維等を含む繊維材料から選択されてもよい。そして、一対の座部センサ１６が緩衝材１２ａとカバー材１２ｂとの間に配置され、その検知面が上方を向いている。該座部センサ１６は、車椅子１０の利用者の臀部が座部１２の座面に当接したことを検知するように機能する。

本実施形態では、座部センサ１６は、薄いシート状の感圧センサであり、その検知面にかかる圧力を測定することが可能である。そして、座部センサ１６がシート状であることにより、座部１２内部に容易に導入することが可能である。以下、該センサの構造及び動作原理について説明する。

図１０は、座部センサ１６の構造を示す概略分解図である。ここでは、座部センサ１６について説明するが、後述の脚部センサ１７も同様の構造を有する。図１０に示すとおり、座部センサ１６は、面内に電極パターン１６ａ１を有する電極シート１６ａ、該電極パターン１６ａ１を覆うカーボンシート１６ｂ、及び、該カーボンシート１６ｂと電極シート１６ａとの間に配置された枠状のスペーサ１６ｃと、カーボンシート１６ｂの外面を保護する透明な保護シート１６ｄを貼り合わせてなる。電極シート１６ａは、リード線に接続される２つの端子１６ａ２，１６ａ２を備え、これら端子１６ａ２，１６ａ２は面内で導通していない。そして、検知面に圧力がかからない状態では、スペーサ１６ｃを介して、カーボンシート１６ｂと電極シート１６ａとが離隔しており、両端子１６ａ２，１６ａ２間が導通されない状態が維持される。そして、検知面に押圧力がかかると、スペーサ１６ｃを介して、カーボンシート１６ｂと電極シート１６ａ（電極パターン１６ａ１）とが部分的に接触し、その接触箇所で電極パターン１６ａ１の一部が電気的に架橋され、電極シート１６ａの両端子１６ａ２，１６ａ２が導通する。さらに強い押圧力が検知面にかかると、カーボンシート１６ｂと電極パターン１６ａ１との接触（導通）面積が増大し、抵抗値が低くなる。すなわち、該座部センサ１６では、押圧力に応じて端子１６ａ２，１６ａ２間の抵抗値が変動し、この抵抗値（電気的情報又は信号）を制御部１８で測定することにより、車椅子利用者の座乗の有無を判断することができる。

本実施形態のセンサ１６，１７に採用した感圧センサは、簡易な機構を有しているため、耐久性及びコストの点で他のセンサよりも有利である。しかしながら、本発明のセンサは、車椅子利用者の座乗を検知可能であれば、感圧センサに限定されす、種々のセンサを選択可能である。例えば、本発明のセンサとして、ピエゾ抵抗式のひずみセンサや、静電容量式の接触センサやリミットスイッチ等を採用してもよい。あるいは、本発明のセンサとして、車椅子利用者の座乗の有無を光学的に検知する赤外線センサを採用してもよい。

制御部１８は、図１に示すように、車椅子１０の背もたれ部１３背後のポケット（図示せず）に配置されている。ただし、該制御部１８は、車椅子１０のいずれの場所に設置されてもよい。該制御部１８は、座部センサ１６及びアクチュエータ１６０に電気的に接続されており、センサ情報に基づいて車椅子利用者の座乗の有無を判断するとともに、アクチュエータ１６０の動作を制御可能に構成されている。

本実施形態では、１つの制御部１８に対し、ロック機構１００は、車椅子の一対の主車輪１１に対応して対で設置されている。制御部１８は、センサ情報に基づいて同時に一対の主車輪１１をロックするように、一対のアクチュエータ１６０を同時に制御することが安全性の観点から好ましい。また、一対のセンサ１６，１６の両方が車椅子利用者の座乗を検知したときに、制御部１８がロック解除を行うようにアクチュエータ１６０を制御することが安全性の観点から好ましい。しかしながら、本発明は、上記形態に限定されず、片方のセンサ１６の情報に基づいて片方のアクチュエータ１６０のみを制御するように制御部１８を設定することも可能である。

本制御部１８と、センサ１６，１７及びアクチュエータ１６０との関係について図１１に示した制御機構のブロック図を参照して、より詳細に説明する。図１１に示すとおり、制御部１８は、電源部１８ａと制御回路１８ｂとからなる。本実施形態では、電源部１８ａは、例えば、充電式乾電池のような小型バッテリであり、車椅子１０に容易に搭載可能である。

また、該制御部１８は、リード線を介して座部センサ１６に電気的に接続されている。制御回路１８ｂが該座部センサ１６から信号又は電気的情報（抵抗値変化）を受け取り、車椅子利用者の座乗の有無を判断することができる。つまり、座部センサ１６から制御回路１８ｂに出力される抵抗値が（制御部１８で予め定められた）閾値以下になると、制御部１８が車椅子利用者の座乗を判断する。あるいは、座部センサ１６から制御回路１８ｂに出力される抵抗値が閾値を超えると、制御部１８が車椅子利用者の不在を判断する。より具体的には、制御部１８は、複数の検出された抵抗値に対して演算を行う。すなわち、複数回測定された抵抗値に対して、一定回数以上、閾値以下の抵抗値が検出されたとき、制御部１８が車椅子利用者の座乗を判断する。この一定回数を下回るときには、制御部１８が車椅子利用者が座乗していないと判断する。これにより、ノイズ等の影響により、車椅子１０が誤作動することを防止することができる。

さらに、制御部１８は、リード線を介してアクチュエータ１６０に電気的に接続されている。すなわち、図１１に示すとおり、制御部１８は、センサ情報に基づく判断に応じて、アクチュエータ１６０に電流又は電気的信号を出力することにより、アクチュエータ１６０を駆動し、結果として、ロック機構１００を作動させて主車輪１１のロックを制御する。

すなわち、本実施形態の車椅子１０では、座部センサ１６が車椅子利用者の車椅子１０への座乗を検知しない場合（つまり、座部センサ１６からの抵抗値が閾値より大きい場合）、制御部１８によってロック機構１００が主車輪１１をロックした状態を維持し、座部センサ１６が車椅子利用者の車椅子１０への座乗を検知した場合（つまり、座部センサ１６からの抵抗値が閾値以下の場合）、制御部１８によってロック機構１００が主車輪１１のロックを解除するように動作する。

図１の形態では、車椅子１０の座部１２のみにセンサ１６が配置されているが、本発明はこれに限定されず、車椅子１０の様々な位置にセンサを導入することができる。

例えば、本発明の別実施形態の車椅子１０は、図１２に示すように、座部センサ１６に加えて、フットレスト１４の載置面１４ａに脚部センサ１７を配置したものである。該脚部センサ１７は、テープや接着剤によって載置面１４ａに貼着され、その検知面が上方を向いている。該脚部センサ１７は、車椅子１０の利用者の脚部がフットレスト１４の載置面１４ａに当接したことを検知するように機能する。

該脚部センサ１７は、座部センサ１６と同様に制御部１８に接続されており、該脚部センサ１７の信号に基づいてアクチュエータ１６０（ロック機構１００の動作）を制御可能である。そして、図１２の車椅子１０は、センサとして座部センサ１６及び脚部センサ１７の両方を有しているため、これらセンサを組み合わせて設定することにより、車椅子利用者のニーズに応じた車椅子１０の安全な運用を実現することができる。

例えば、車椅子利用者は、使い勝手や障がいの重度に応じて、座部センサ１６、脚部センサ１７のいずれか一方を選択的に作動させるように制御部１８を介して設定することができる。また、脚部センサ１７のうちの片足のみを作動するように設定することができる。さらに、座部センサ１６、脚部センサ１７の両方を作動させるように設定することが可能である。すなわち、両方のセンサ１６，１７が車椅子利用者の座乗を検知したとき（具体的には、車椅子利用者が座部１２の座面に座り、且つ、フットレスト１４の載置面１４ａに脚を乗せたとき）にのみ、ロック機構１００が主車輪１１のロックを解除するように制御部１８を設定してもよい。これにより、車椅子１０が車椅子利用者の着座の際に不意に移動することを防止し、より高い安全性を実現することができる。

なお、ここで説明した以外に、背もたれ部１３の内面やアームレスト等にもセンサを配置することも可能である。

以下、本実施形態のロック機構１００及び車椅子１０の作用効果について説明する。

本実施形態のロック機構１００によれば、ロックプレート１２０は、その一端を支点として表面１２０ａ側及び裏面１２０ｂ側に回動（傾動）自在に支持プレート１１０に支持されている。そして、弾性部材１４０の弾性復帰力がロックプレート１２０の先端側部分を表面１２０ａ側に回動させるように付勢している。この付勢力によって、ロックプレート表面１２０ａの先端側部分に位置する円弧状の係合部１２２全体と、主車輪１１のハブ１３０の内面１３０ａに環状に形成された被係合部１３２の一部とがしっかりと面で噛み合う。したがって、本ロック機構１００は、主車輪１１の回転を安定的に規制することが可能である。さらに、本ロック機構１００では、ロックプレート１２０の基端側を支点として先端側部分が回動するので、先端側部分の係合部１２２の円弧面が被係合部１３２の環状面に対して優先的に面接触する。この構成により、弾性部材１４０による付勢力がロックプレート１２０の面全体に分散することを防ぎ、ロックプレート１２０の係合部１２２をハブ１３０の被係合部１３２に強く押し当てることが可能である。また、同一平面上で複数の係合歯１２２ａと複数の被係合歯１３２ａとが同時に噛み合うため、各歯が摩耗や損傷することを効果的に抑えることができる。他方、ロック解除するには、牽引部材１５０のアクチュエータ１６０による牽引力が、ロックプレート１２０の先端側部分を裏面１２０ｂ側に回動させる。つまり、牽引部材１５０でロックプレート１２０を牽引することにより、係合部１２２と被係合部１３２とを離隔させてロック状態を簡単に解除することができる。したがって、本ロック機構１００は、簡素な構造でロック状態及びロック解除状態を安定的に形成可能である。これにより、より一層、安全性に配慮した車椅子１０を提供することができる。

本実施形態の車椅子は、センサ１６，１７を利用して制御部１８で主車輪１１のロック及びロック解除を制御するものである。すなわち、本実施形態の車椅子は、センサ１６，１７で車椅子利用者の座乗の有無を検知し、電気信号を利用してロック機構１００の制御を行い、車椅子１０の乗降時に主車輪１１をロックして車椅子１０の乗降時に転倒する等の事故を防止する。このようなセンサ１６，１７を利用して電気的な構成を採用したことにより、従来のような機械式の感知プレートを車椅子の座部に組み込むことを必要とせずに、車椅子の座部体積や重量の点で有利である。特に、センサ１６，１７がシート状の感圧センサであることにより、車椅子利用者の体の一部が該センサ１６，１７に接触して荷重（圧力）がかかったときに該感圧センサに電気的変化（例えば、抵抗値の低下）が生じる。そして、この電気的変化を制御部１８が読み取ることにより、制御部１８がアクチュエータ１６０を作動してロック機構１００を制御する。すなわち、センサ１６，１７を車椅子利用者が座乗時に触れる座部１１、背もたれ部１２、フットレスト１４等に敷くことで簡単に制御機構を車椅子１０に導入することができる。また、センサ１６，１７がシート状の感圧センサであるため、車椅子の座部又はフットレストの厚みや外観をほとんど変更させることなく、制御機構を車椅子１０に導入可能である。したがって、本実施形態の車椅子は、車椅子利用者の快適性を犠牲にすることなく、安全性を担保したものである。

（変形例）
本発明のロック機構及び車椅子は、上記実施形態に限定されずに、例えば、以下のように変形可能である。

（１）上記実施形態では、付勢手段が弾性部材（バネ）であるが、該弾性部材を省略してもよい。例えば、アクチュエータにサーボモータを採用し、駆動軸が突出位置（付勢位置）及び後退位置（牽引位置）を維持するように制御してもよい。すなわち、アクチュエータ（サーボモータ）が牽引手段及び付勢手段とを一体的に兼ねてもよい。

（２）上記実施形態では、弾性部材からなる付勢手段が定常的に車椅子をロック状態としているが、本発明の車椅子はこれに限定されない。すなわち、付勢手段に押圧部材（例えば、押圧ロッド、アクチュエータ）を採用し、牽引手段に弾性部材を採用したような、上記実施形態と逆の構成を採用してもよい。より具体的には、牽引手段としての弾性部材がバネの弾性復帰力（収縮力）によってロックプレートを定常的に裏面側に牽引してロック解除状態を形成する。そして、車椅子をブレーキ操作することで、付勢手段としての押圧部材の付勢（押圧）力が、弾性部材を伸長させつつ、ロックプレートを表面側に回動させる。該押圧部材がロックプレートの係合部をハブの被係合部に押し付ける（例えば、アクチュエータの駆動軸がロックプレートを押圧する）ことにより、係合部及び被係合部が噛み合って、ロック機構がロック解除状態からロック状態に移行する。

（３）上記実施形態では、センサ及び制御部によってロック機構を電気的に制御するが、本発明はこれに限定されない。例えば、車椅子からセンサ及び制御部を廃して、アクチュエータの代わりに牽引部材を機械式にワイヤ操作してもよい。つまり、牽引手段は、牽引部材とワイヤとを備えてなる。この場合、牽引部材に連結されたワイヤがハンドブレーキや（例えば、特許文献１のような）ブレーキ制御機構からの入力を伝達することにより、ワイヤがロックプレートを牽引するように動作して、ロック状態からロック解除状態に移行する。

（４）上記説明では、ハンドブレーキとロック機構との関係を省略したが、ハンドブレーキによってロック機構をワイヤ操作できるようにしてもよい。例えば、ハンドブレーキと解除レバーをワイヤ連結することにより、ハンドブレーキによってもロック機構の制御が可能となる。

（５）本発明の各構成部材は、上記実施形態の形状に限定されない。例えば、支持部材は、車椅子のフレームに対してロックプレートを軸支可能であれば、プレート形状でなくてもよい。

本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。

１０ 車椅子
１１ 主車輪
１１ａ 車軸
１２ 座部
１２ａ 緩衝材
１２ｂ カバー
１３ 背もたれ部
１４ フットレスト
１４ａ 載置面
１５ 支持フレーム
１５ａ 車軸支持部
１５ｂ 係止金具
１５ｂ１ 孔
１５ｂ２ 突部
１６ 座部センサ（センサ）
１７ 脚部センサ（センサ）
１８ 制御部（制御回路、電源）
１００ ロック機構
１１０ 支持部材（支持プレート）
１１１ 回動軸保持部
１１２ 車軸貫通孔
１１３ 牽引軸貫通孔
１１３ａ 嵌合部
１１４ 第１バネ保持部
１１５ 嵌合溝
１１６ 回動軸（ボルト）
１２０ ロックプレート
１２０ａ 表面
１２０ｂ 裏面
１２１ 回動軸貫通部
１２２ 係合部
１２２ａ 係合歯
１２３ 車軸貫通孔
１２４ 被牽引部
１２４ａ 孔
１２４ｂ 係合縁部
１２５ 第２バネ保持部
１３０ ハブ
１３０ａ 内面
１３１ 収容部
１３２ 被係合部
１３２ａ 被係合歯
１３３ 車軸固着部
１３４ スポーク用孔
１４０ 弾性部材（付勢手段）
１５０ 牽引部材（牽引手段の一部）
１５１ 牽引ロッド
１５１ａ 鍔部
１５２ 解除レバー
１５３ 連結部
１６０ アクチュエータ又はキープソレノイド（牽引手段の一部）
１６１ 駆動軸
１６２ 筐体
１６３ リード線

Claims (8)

1. 車椅子の主車輪の回転をロックするロック機構であって、
   車椅子のフレームに固定される支持部材と、
   基端側で前記支持部材に回動可能に軸支されるとともに、その表面の先端側部分で円弧状に形成された係合部を備えるロックプレートと、
   前記ロックプレートの先端側部分を表面側に付勢する付勢手段と、
   前記ロックプレートの表面側に配置される前記主車輪のハブであって、その一部が前記係合部に対向する環状の被係合部を有するハブと、
   前記ロックプレートの先端側部分を裏面側に回動させるように牽引可能に構成された牽引手段と、を備え、
   ロック状態では、前記付勢手段が前記ロックプレートの先端側部分を表面側に付勢して、前記係合部が前記被係合部の一部と噛み合うことにより、前記主車輪の回転がロックされ、
   ロック解除状態では、前記牽引手段が前記ロックプレートの先端側部分を裏面側に回動させ、前記係合部が前記被係合部から離脱したことにより、前記主車輪が回転自在であることを特徴とするロック機構。
2. 前記付勢手段が前記ロックプレートの裏面と前記支持部材との間に配置された弾性部材であり、該弾性部材の弾性復帰力によって前記ロックプレート先端の係合部が前記ハブの被係合部に押し付けられることを特徴とする請求項１に記載のロック機構。
3. 前記牽引手段は、前記ロックプレート表面に係合して裏面側に牽引するように配置された牽引ロッドを有する牽引部材と、前記牽引ロッドを駆動するアクチュエータとを備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のロック機構。
4. 前記アクチュエータは、車椅子に設けられた制御部によって制御されることを特徴とする請求項３に記載のロック機構。
5. 前記アクチュエータは、キープソレノイドであることを特徴とする請求項３又は４に記載のロック機構。
6. 前記牽引手段は、前記ロックプレート表面に係合して裏面側に牽引するように配置された牽引ロッドを有する牽引部材と、前記牽引ロッドに連結され、前記牽引ロッドを機械式に牽引するワイヤと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のロック機構。
7. 前記係合部の円弧領域の中心角が６０度から１２０度であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のロック機構。
8. 請求項１から７のいずれか一項のロック機構を備えることを特徴とする車椅子。

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