曲線案内機構及び歩行補助装置
【課題】円弧形状の案内軌道を有する案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する可動体とから成る曲線案内機構において、可動体を小型軽量化できると共に異物の噛み込みも防止できるようにする。
【解決手段】案内軌道は案内体３１に形成した円弧形状の案内溝３３で構成される。可動体３２に、案内溝３３の長手方向に離隔して配置される複数の回転体から成る回転体列が溝幅方向に離隔して２列設けられる。各回転体列は、案内溝３３の内周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の内側回転体３４１と、案内溝３３の外周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の外側回転体３４２とで構成される構成される。また、案内体３１は、案内溝３３の内周側の溝壁面と外周側の溝壁面とを結ぶ縦壁部３１３を有し、可動体３２に、溝幅方向から縦壁部３１３に当接するスラスト受け３５が取付けられる。
【解決手段】案内軌道は案内体３１に形成した円弧形状の案内溝３３で構成される。可動体３２に、案内溝３３の長手方向に離隔して配置される複数の回転体から成る回転体列が溝幅方向に離隔して２列設けられる。各回転体列は、案内溝３３の内周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の内側回転体３４１と、案内溝３３の外周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の外側回転体３４２とで構成される構成される。また、案内体３１は、案内溝３３の内周側の溝壁面と外周側の溝壁面とを結ぶ縦壁部３１３を有し、可動体３２に、溝幅方向から縦壁部３１３に当接するスラスト受け３５が取付けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧状の案内軌道に沿って可動体を案内する曲線案内機構及びこの案内機構を用いた歩行補助装置及びに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の歩行補助装置として、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材を下方から支える脚リンクとを備え、利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで受けることにより、利用者の脚に作用する荷重を軽減して歩行を補助するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このもので、着座部材と脚リンクとは、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧形状の案内軌道を有する、着座部材に連結される案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する、脚リンクに固定の可動体とから成る曲線案内機構を介して連結されている。そのため、脚リンクは、案内軌道の形状である円弧形状の曲率中心を揺動支点として前後方向に揺動自在となる。これによれば、着座部材に対する利用者の上半身の体重の作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の前方にずれて、着座部材が前下がりに傾斜した場合、脚リンクの前後方向の揺動支点が着座部材の上方に位置するため、体重作用点は脚リンクの前後方向の揺動支点の下側で後方に変位し、該支点と体重作用点との間の前後方向距離が減少して、着座部材に作用する回転モーメントも減少する。そして、体重作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の真下の位置まで変位したところで、着座部材に作用する回転モーメントが零になり、この状態で着座部材が安定する。このようにして着座部材が自動的に安定状態に収束するため、着座部材が利用者の股下で前後方向にずれることを抑制できる。
【０００４】
ここで、上記従来例では、案内体に案内軌道となる円弧形状のレールを固定し、可動体の前後の各端部に、円弧形状の曲率中心に近い内周側のレール側縁（上側縁）と曲率中心から遠い外周側のレール側縁（下側縁）とに夫々転動自在に当接する内側回転体と外側回転体とを設けている。そのため、可動体の上下方向幅は、レールの上下方向幅に内側回転体と外側回転体の径を加えた寸法以上になり、可動体が大型化して重量が増し、脚リンクの慣性モーメントが増加する不具合がある。更に、ズボン等の異物がレールの側縁とこれに係合する回転体との間に噛み込んで、脚リンクの揺動の円滑性が損なわれることもある。
【０００５】
また、回転体は、一般的に、深溝玉軸受で構成され、可動体に設けた支軸に軸受の内輪を外嵌させ、軸受の外輪をレール側縁に当接させている。ここで、横方向のローリングモーメントを内側回転体と外側回転体とで受けられるようにするには、外輪の外周面にレール側縁に係合する溝を形成して、外輪をレール側縁に対し横ずれしないように係合させることが必要になる。従って、外輪の外周に溝を有しない汎用の深溝玉軸受を回転体として用いることができず、コストが高くなる。
【特許文献１】特開２００７−２０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、可動体を小型軽量化できると共に異物の噛み込みも抑制できるようにした低コストの曲線案内機構及びこの案内機構を用いた歩行補助装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の曲線案内機構は、円弧形状の案内軌道を有する案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する可動体とから成り、案内軌道は案内体に形成した前記円弧形状の案内溝で構成され、可動体に、案内溝の長手方向に離隔して配置される複数の回転体から成る回転体列が案内溝の長手方向及び前記円弧形状の曲率半径方向に直交する溝幅方向に離隔して２列設けられ、各回転体列は、案内溝の前記円弧形状の曲率中心に近い内周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の内側回転体と、案内溝の前記円弧形状の曲率中心から遠い外周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の外側回転体とで構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の歩行補助装置は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材を下方から支える脚リンクとを備え、着座部材と脚リンクとは、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧形状の案内軌道を有する、着座部材に連結される案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する、脚リンクの上端に連結される可動体とから成る曲線案内機構を介して連結されるものにおいて、曲線案内機構は、上記本発明の曲線案内機構で構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の曲線案内機構では、各回転体列の内側回転体と外側回転体とが案内溝の長手方向に離れた位置で案内溝の内周側と外周側の溝壁面に当接するため、ピッチングモーメント（溝幅方向に沿う軸回りのモーメント）は各回転体列の内側回転体と外側回転体とで受けられる。また、案内溝の溝幅方向に離隔した２列の回転体列が設けられているため、ローリングモーメント（案内溝の長手方向に沿う軸回りのモーメント）は一方の回転体列の内側回転体又は外側回転体と他方の回転体列の外側回転体又は内側回転体とで受けられる。従って、可動体を案内溝に沿ってピッチング方向やローリング方向のガタを生ずることなくスムーズに移動させることができる。
【００１０】
また、このように２列の回転体列を設けることでローリングモーメントが受けられるため、各回転体の外周面に案内体に対する係合溝を形成する必要がない。従って、各回転体として汎用の深溝玉軸受を用いることができ、コストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、本発明の曲線案内機構では、各回転体列の内側回転体と外側回転体とが案内溝の長手方向に離れているため、各回転体列の内側回転体と外側回転体とを案内溝の曲率半径方向にオーバーラップするように配置できる。従って、案内溝の曲率半径方向の幅は、内側と外側の各回転体の直径にこの回転体が当接する溝壁面とは反対側の溝壁面との接触防止に必要な若干のクリアランスを加えた寸法であれば足りる。その結果、案内溝の曲率半径方向幅を小さくでき、可動体も可及的に小型軽量化できる。
【００１２】
そして、このような曲線案内機構を用いた本発明の歩行補助装置によれば、可動体を小型軽量化できるため、脚リンクの慣性モーメントが軽減される。これにより、利用者が脚を前方に振り出す際に感じる脚リンクの慣性モーメントによる抵抗感を少なくすることができる。また、回転体が案内体の外面から凹入した案内溝の溝壁面に当接するため、ズボン等の異物が回転体の当接部に噛み込むことを有効に抑制でき、脚リンクの揺動の円滑性が確保される。
【００１３】
尚、本発明の歩行補助装置において、案内体は、案内溝の内周側の溝壁面を構成する内周壁部と、案内溝の外周側の溝壁面を構成する外周壁部と、内周壁部と外周壁部とを溝幅方向両側で連結する一対の縦壁部と、外周壁部の溝幅方向中央部に形成したスリットとを有する断面Ｃ形の型材から成り、この型材の内部空間で案内溝が画成され、可動体は、スリットを通して案内溝に挿入される挿入部を有し、この挿入部の溝幅方向一側と他側とに前記各回転体列が設けられることが望ましい。これによれば、ズボン等の異物が案内溝に侵入することを確実に防止でき、脚リンクの揺動の円滑性が確実に確保される。
【００１４】
ところで、本発明の曲線案内機構において、各回転体列が各１個の内側回転体と外側回転体とで構成される場合、案内溝の長手方向における内側回転体と外側回転体の並び順が一方の回転体列と他方の回転体列とで同一になっていると、内側回転体と外側回転体とが夫々案内溝の内周側と外周側の溝壁面から離れる方向のピッチングモーメントは受けられなくなる。従って、この場合には、案内溝の長手方向における内側回転体と外側回転体の並び順を一方の回転体列と他方の回転体列とで逆にすることが望ましい。これによれば、一方の回転体列の内側回転体と外側回転体とが夫々案内溝の内周側と外周側の溝壁面から離れる方向のピッチングモーメントは他方の回転体列で受けられ、他方の回転体列の内側回転体と外側回転体とが夫々案内溝の内周側と外周側の溝壁面から離れる方向のピッチングモーメントは一方の回転体列で受けられる。
【００１５】
また、本発明の曲線案内機構において、内側回転体と外側回転体との一方の回転体の支軸は可動体に固定され、他方の回転体の支軸は、前記円弧形状の曲率半径方向の厚みを持つシムを介して可動体に取付けられるブロックに固定されることが望ましい。これによれば、上記一方の回転体の支軸に対し上記他方の回転体の支軸が前記円弧形状の曲率半径方向にシムの厚さに応じて変位する。従って、シムにより案内溝に対する可動体の前記円弧形状の曲率半径方向のガタ調整を容易に行うことができる。
【００１６】
また、本発明の曲線案内機構において、案内体は、案内溝の内周側の溝壁面と外周側の溝壁面とを結ぶ縦壁部を有し、可動体に、溝幅方向から縦壁部に当接するスラスト受けが取付けられることが望ましい。これによれば、案内体に対し可動体が溝幅方向にガタ付くことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の歩行補助装置について説明する。歩行補助装置は、図１及び図２に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部材１と、着座部材１を下方から支える左右一対の脚リンク２，２とを備えている。
【００１８】
各脚リンク２は、着座部材１に後述する曲線案内機構３を介して前後方向に揺動自在に連結される大腿リンク部４と、大腿リンク部４の下端に回転式の膝関節部５を介して連結される下腿リンク部６とを備える屈伸自在なリンクで構成される。また、下腿リンク部６の下端には、足首関節部７を介して、利用者Ｐの左右の各足平に装着される足平装着部８が連結されている。
【００１９】
また、各脚リンク２には、膝関節部５用の駆動源９が搭載されている。そして、駆動源９による膝関節部５の回転駆動で各脚リンク２に伸び方向の力を加え、利用者Ｐの体重の少なくとも一部を支持する支持力(以下、体重免荷アシスト力という)を発生させようにしている。各脚リンク２で発生された体重免荷アシスト力は着座部材１を介して利用者Ｐの胴体に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。
【００２０】
駆動源９は、大腿リンク部４の上端部外側面に取付けた減速機９ａ付きの電動モータで構成されている。そして、減速機９ａの出力部材たる駆動プーリ９ｂと、下腿リンク部６に膝関節部５の関節軸５ａと同心に固定した従動プーリ６ａとをワイヤ、チェーン、ベルト等の巻掛け伝動部材９ｃを介して連結している。これによれば、駆動源９から減速機９ａを介して出力される動力が巻掛け伝動部材９ｃを介して下腿リンク部６に伝達され、下腿リンク部６が大腿リンク部４に対し関節軸５ａを中心にして揺動して、脚リンク２が屈伸される。尚、大腿リンク部４には、巻掛け伝動部材９ｃを覆うカバー４ａが取付けられている。
【００２１】
着座部材１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する下面の支持フレーム１ｂと、シート部１ａの後側で立上る支持フレーム１ｂの後端の立上り部に取り付けた腰当て部１ｃとで構成されている。また、腰当て部１ｃには、利用者Ｐが把持可能なアーチ状の把持部１ｄが設けられている。
【００２２】
各足平装着部８は、靴８ａと、靴８ａに固定した上方にのびる連結部材８ｂとを備えている。そして、この連結部材８ｂに各脚リンク２の下腿リンク部６が３軸構造の足首関節部７を介して連結されている。また、図１に示すように、靴８ａ内に設けられる中敷８ｃの下面に、利用者Ｐの足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重を検出する前後一対の圧力センサ１０，１０が取付けられている。更に、足首関節部７には２軸の力センサ１１が組み込まれている。これら圧力センサ１０及び力センサ１１の検出信号は着座部材１の支持フレーム１ｂに収納したコントローラ１２に入力される。コントローラ１２は、圧力センサ１０及び力センサ１１からの信号に基づき、駆動源９を制御して脚リンク２の膝関節部５を駆動し、上記アシスト力を発生させる歩行アシスト制御を実行する。
【００２３】
ここで、アシスト力は、横方向から見て、着座部材１に対する脚リンク２の前後方向の揺動支点３ａと、足首関節部７における脚リンク２の前後方向の揺動支点とを結ぶ線(以下、基準線という)上に作用する。そこで、歩行アシスト制御では、基準線上に作用する実際のアシスト力(正確にはアシスト力と着座部材１及び各脚リンク２の重量による力との合力)を力センサ１１で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出する。また、各足平装着部８の圧力センサ１０の検出圧力に基づいて、利用者Ｐの両足平に作用する全荷重に対する各足平の作用荷重の割合を算出する。次に、予め設定されるアシスト力の設定値に各足平の荷重割合を乗算した値を各脚リンク２で発生すべきアシスト力の制御目標値として算出する。そして、力センサ１１の検出値に基づいて算出される実際のアシスト力が制御目標値になるように駆動源９を制御する。
【００２４】
曲線案内機構３は、着座部材１の支持フレーム１ｂの後端の立上り部に前後方向の支軸３ｂを介して横方向に揺動自在に連結した案内体３１と、大腿リンク部４の上端部に固定した可動体３２とで構成されている。案内体３１には、案内軌道となる前後方向に長手の円弧形状の案内溝３３が形成されている。案内溝３３の円弧形状の曲率中心３ａは着座部材１のシート部１ａの上面より上方に位置する。
【００２５】
以下、図３乃至図６を参照して、曲線案内機構３について詳述する。案内体３１は、案内溝３３の曲率中心３ａに近い内周側の溝壁面３３ａを構成する内周壁部３１１と、案内溝３３の曲率中心３ａから遠い外周側の溝壁面３３ｂを構成する外周壁部３１２と、内周壁部３１１と外周壁部３１２とを案内溝３３の長手方向（前後方向）及び円弧形状の曲率半径方向（上下方向）に直交する溝幅方向（横方向）両側で連結する一対の縦壁部３１３，３１３と、外周壁部３１２の溝幅方向中央部に形成したスリット３１４とを有する断面Ｃ形の型材から成り、この型材の内部空間で案内溝３３が画成されている。尚、図４では脚リンク２を省略している。
【００２６】
可動体３２は、案内体３１のスリット３１４を通して案内溝３３に挿入される挿入部３２１を有している。そして、挿入部３２１の溝幅方向一側と他側とに、案内溝３３の長手方向に離隔して配置される各１個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とから成る回転体列を１列宛設けている。従って、可動体３２には、回転体列が溝幅方向に離隔して２列設けられることになる。
【００２７】
ここで、内側回転体３４１は、案内溝３３の内周側溝壁面３３ａに転動自在に当接し、外側回転体３４２は、案内溝３３の外周側溝壁面３３ｂに転動自在に当接する。尚、各回転体３４１，３４２は深溝玉軸受で構成されている。そして、可動体３２の挿入部３２１に設けた支軸３４１に軸受の内輪３４２を外嵌させ、軸受の外輪３４３を内周側と外周側の各溝壁面３３ａ，３３ｂに当接させている。
【００２８】
これによれば、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが案内溝３３の長手方向に離れた位置で案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂに当接するため、ピッチングモーメント（溝幅方向に沿う軸回りのモーメント）Ｍｐは各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とで受けられる。尚、案内溝３３の長手方向における内側回転体３４１と外側回転体３４２の並び順が一方の回転体列と他方の回転体列とで同一になっていると、内側回転体３４１と外側回転体３４２とが夫々案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂから離れる方向のピッチングモーメントは受けられなくなる。そこで、本実施形態では、案内溝３３の長手方向における内側回転体３４１と外側回転体３４２の並び順を一方の回転体列と他方の回転体列とで逆にしている。そのため、一方の回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが夫々案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂから離れる方向のピッチングモーメントは他方の回転体列で受けられ、他方の回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが夫々案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂから離れる方向のピッチングモーメントは一方の回転体列で受けられる。
【００２９】
また、案内溝３３の溝幅方向に離隔した２列の回転体列が設けられているため、ローリングモーメント（案内溝３３の長手方向に沿う軸回りのモーメント）Ｍｒは一方の回転体列の内側回転体３４１又は外側回転体３４２と他方の回転体列の外側回転体３４２又は内側回転体３４１とで受けられる。従って、可動体３２を案内溝３３に沿ってピッチング方向やローリング方向のガタを生ずることなくスムーズに移動させることができる。そして、各脚リンク２は、案内溝３３の曲率中心３ａを中心にして前後方向に揺動することになり、各脚リンク２の着座部材１に対する前後方向の揺動支点は案内溝３３の曲率中心３ａになる。
【００３０】
また、案内体３１は、着座部材１に上記の如く支軸３ｂを介して横方向に揺動自在に連結されているため、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。ここで、案内溝３３の曲率中心（脚リンク２の前後方向の揺動支点）３ａ及び支軸３ｂの軸線はシート部１ａより上方に位置する。そのため、利用者Ｐの体重移動で着座部材１が上下左右に大きくピッチング及びローリングすることを防止できる。
【００３１】
また、溝幅方向に離隔した２列の回転体列を設けることでローリングモーメントＭｒが受けられるため、各回転体３４１，３４２を構成する軸受の外輪３４３の外周面に案内体３１に対する係合溝を形成する必要がない。従って、各回転体３４１，３４２として汎用の深溝玉軸受を用いることができ、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
また、可動体３２の挿入部３２１には、案内溝３３の円弧形状の曲率半径方向の厚みを持つシム３２２を介してブロック３２３が取付けられている。そして、各回転列の外側回転体３４２の支軸３４１を挿入部３２１に固定すると共に、各回転体列の内側回転体３４１の支軸３４１をブロック３２３に固定している。これによれば、外側回転体３４２の支軸３４１に対し内側回転体３４１の支軸３４１が案内溝３３の円弧形状の曲率半径方向にシム３２２の厚さに応じて変位する。従って、シム３２２により案内溝３３に対する可動体３２の曲率半径方向のガタ調整を容易に行うことができる。
【００３３】
また、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが案内溝３３の長手方向に離れているため、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とを案内溝３３の曲率半径方向（上下方向）にオーバーラップするように配置できる。従って、案内溝３３の上下方向幅は、内側と外側の各回転体３４１，３４２の直径にこの回転体が当接する溝壁面とは反対側の溝壁面との接触防止に必要な若干のクリアランスを加えた寸法であれば足りる。その結果、案内溝３３の上下方向幅を小さくでき、可動体３２も可及的に小型軽量化できる。そのため、脚リンク２の慣性モーメントが軽減されて、利用者Ｐが脚を前方に振り出す際に感じる脚リンク２の慣性モーメントによる抵抗感を少なくすることができる。
【００３４】
更に、案内体３１を断面Ｃ形の型材で構成することにより、ズボン等の異物が案内溝３３に侵入することを確実に防止できる。そのため、回転体３４１、３４２の当接部への異物の噛み込みを生じず、脚リンク２の揺動の円滑性が確実に確保される。
【００３５】
また、可動体３２の挿入部３２１には、案内溝３３の長手方向両端部に位置させて、案内体３１の各縦壁部３１３に溝幅方向から当接するボールから成るスラスト受け３５が取付けられている。そのため、案内体３１に対し可動体３２が溝幅方向にガタ付くことを防止でき、更に、ヨーイングモーメント（案内溝３３の曲率半径方向に沿う軸回りのモーメント）も受けることができる。尚、図中３５ａは、スラスト受け３５となるボールを抜け止めするボール押えである。
【００３６】
ところで、上記第１実施形態では、各回転体列を各１個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とから成る２個の回転体で構成したが、これに限らない。例えば、内側回転体３４１と外側回転体３４２との一方を１個、他方を２個として、３個の回転体で各回転体列を構成しても良い。更には、図７乃至図９に示す第２実施形態のように、各回転体列を、各２個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とで構成しても良い。このように３個以上の回転体で各回転体列を構成すれば、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とで何れの方向のピッチングモーメントも受けることができる。そこで、第２実施形態では、案内溝３３の長手方向における内側回転体３４１と外側回転体３４２の並び順を一方の回転体列と他方の回転体列とで同一にしている。即ち、可動体３２の挿入部３２１に、案内溝３３の長手方向両端に位置させて各回転体列の２個の内側回転体３４１を配置し、その中間に各回転体列の２個の外側回転体３４２を配置している。
【００３７】
また、内側回転体３４１の支軸３４１を可動体３２の挿入部３２１に固定し、外側回転体３４２の支軸３４１を挿入部３２１にシム３２２を介して取付けるブロック３２３に固定している。更に、案内体３１の各縦壁部３１３に溝幅方向から当接するスラスト受け３５が各回転体３４１，３４２の支軸３４１に取付けられている。即ち、スラスト受け３５が支軸３４１を介して可動体３２に間接的に取付けられている。尚、このスラスト受け３５は摺動タイプのものである。
【００３８】
また、上記第１と第２の実施形態では、案内体３１を断面Ｃ形の型材で構成したが、これに限らない。例えば、図１０乃至図１２に示す第３実施形態のように、案内体３１を、案内溝３３の内周側の溝壁面３３ａを構成する内周壁部３１１と、案内溝３３の外周側の溝壁面３３ｂを構成する外周壁部３１２と、内周壁部３１１と外周壁部３１２とを溝幅方向中央で連結する縦壁部３１３とを有する断面Ｈ形の型材で構成しても良い。この場合、内周壁部３１１と外周壁部３１２との間に縦壁部３１３で仕切られた一対の案内溝３３が画成されることになる。
【００３９】
また、第３実施形態の可動体３２は、案内体３１を挟んで溝幅方向に対峙する一対の側板部３２４を有している。そして、各側板部３２４の溝幅方向内側に各２個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とから成る各回転体列が設けられている。尚、各側板部３２４は、可動体３２に一体の部分３２４ａと、可動体３２にシム３２２を介して取付けられるブロック３２３に一体の部分３２４ｂとで構成されている。そして、可動体３２に一体の側板部３２４の部分３２４ａに外側回転体３４２の支軸３４１をボルト止めし、ブロック３２３に一体の側板部３２４の部分３２４ｂに内側回転体３４１の支軸３４１をボルト止めしている。また、各支軸３４１の端部に、縦壁部３１３に溝幅方向から当接する摺動タイプのスラスト受け３５が一体成形されている。
【００４０】
第３実施形態の曲線案内機構３においても、回転体３４１，３４２が案内体３１の外面から凹入した案内溝３３の溝壁面３３ａ，３３ｂに当接するため、ズボン等の異物が回転体３４１，３４２の当接部に噛み込むことを抑制できる。但し、案内体３１を断面Ｃ形の型材で構成した方が案内溝３３への異物の侵入をより確実に防止でき、有利である。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、脚リンク２として、中間に回転式の関節部５を有する屈伸自在なリンクを用いているが、中間に直動式の関節部を有する伸縮自在なリンクを用いることも可能である。また、足平装着部８を省略し、各脚リンク２の下端部を利用者の各脚の下腿部に適宜の手段で固定し、この固定部より下の脚の部分を反力受けにして、体重免荷アシスト力を発生させることも可能である。更に、片方の脚が骨折等で不自由な利用者の歩行を補助するため、上記実施形態の左右の脚リンク２，２のうち利用者の不自由な脚側の脚リンクのみを残して他方の脚リンクを省略することも可能である。また、膝関節部５を伸び方向(着座部材１を押し上げる方向)に付勢する付勢手段を設け、駆動源９を省略することも可能である。
【００４２】
また、上記実施形態の曲線案内機構３は歩行補助装置用のものであるが、歩行補助装置以外の用途の曲線案内機構にも同様に本発明の曲線案内機構を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態の歩行補助装置の側面図。
【図２】第１実施形態の歩行補助装置の正面図。
【図３】第１実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の部分切断側面図。
【図４】第１実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の斜視図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線切断面図。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線切断面図。
【図７】第２実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の斜視図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線切断面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線切断面図。
【図１０】第３実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の斜視図。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線切断面図。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線切断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１…着座部材、２…脚リンク、３…曲線案内機構、３ａ…曲率中心、３１…案内体、３１１…内周壁部、３１２…外周壁部、３１３…縦壁部、３１４…スリット、３２…可動体、３２１…挿入部、３２２…シム、３２３…ブロック、３３…案内溝、３３ａ…内周側溝壁面、３３ｂ…外周側溝壁面、３４１…内側回転体、３４２…外側回転体、３４１…支軸、３５…スラスト受け。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧状の案内軌道に沿って可動体を案内する曲線案内機構及びこの案内機構を用いた歩行補助装置及びに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の歩行補助装置として、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材を下方から支える脚リンクとを備え、利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで受けることにより、利用者の脚に作用する荷重を軽減して歩行を補助するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このもので、着座部材と脚リンクとは、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧形状の案内軌道を有する、着座部材に連結される案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する、脚リンクに固定の可動体とから成る曲線案内機構を介して連結されている。そのため、脚リンクは、案内軌道の形状である円弧形状の曲率中心を揺動支点として前後方向に揺動自在となる。これによれば、着座部材に対する利用者の上半身の体重の作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の前方にずれて、着座部材が前下がりに傾斜した場合、脚リンクの前後方向の揺動支点が着座部材の上方に位置するため、体重作用点は脚リンクの前後方向の揺動支点の下側で後方に変位し、該支点と体重作用点との間の前後方向距離が減少して、着座部材に作用する回転モーメントも減少する。そして、体重作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の真下の位置まで変位したところで、着座部材に作用する回転モーメントが零になり、この状態で着座部材が安定する。このようにして着座部材が自動的に安定状態に収束するため、着座部材が利用者の股下で前後方向にずれることを抑制できる。
【０００４】
ここで、上記従来例では、案内体に案内軌道となる円弧形状のレールを固定し、可動体の前後の各端部に、円弧形状の曲率中心に近い内周側のレール側縁（上側縁）と曲率中心から遠い外周側のレール側縁（下側縁）とに夫々転動自在に当接する内側回転体と外側回転体とを設けている。そのため、可動体の上下方向幅は、レールの上下方向幅に内側回転体と外側回転体の径を加えた寸法以上になり、可動体が大型化して重量が増し、脚リンクの慣性モーメントが増加する不具合がある。更に、ズボン等の異物がレールの側縁とこれに係合する回転体との間に噛み込んで、脚リンクの揺動の円滑性が損なわれることもある。
【０００５】
また、回転体は、一般的に、深溝玉軸受で構成され、可動体に設けた支軸に軸受の内輪を外嵌させ、軸受の外輪をレール側縁に当接させている。ここで、横方向のローリングモーメントを内側回転体と外側回転体とで受けられるようにするには、外輪の外周面にレール側縁に係合する溝を形成して、外輪をレール側縁に対し横ずれしないように係合させることが必要になる。従って、外輪の外周に溝を有しない汎用の深溝玉軸受を回転体として用いることができず、コストが高くなる。
【特許文献１】特開２００７−２０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、可動体を小型軽量化できると共に異物の噛み込みも抑制できるようにした低コストの曲線案内機構及びこの案内機構を用いた歩行補助装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の曲線案内機構は、円弧形状の案内軌道を有する案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する可動体とから成り、案内軌道は案内体に形成した前記円弧形状の案内溝で構成され、可動体に、案内溝の長手方向に離隔して配置される複数の回転体から成る回転体列が案内溝の長手方向及び前記円弧形状の曲率半径方向に直交する溝幅方向に離隔して２列設けられ、各回転体列は、案内溝の前記円弧形状の曲率中心に近い内周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の内側回転体と、案内溝の前記円弧形状の曲率中心から遠い外周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の外側回転体とで構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の歩行補助装置は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材を下方から支える脚リンクとを備え、着座部材と脚リンクとは、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧形状の案内軌道を有する、着座部材に連結される案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する、脚リンクの上端に連結される可動体とから成る曲線案内機構を介して連結されるものにおいて、曲線案内機構は、上記本発明の曲線案内機構で構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の曲線案内機構では、各回転体列の内側回転体と外側回転体とが案内溝の長手方向に離れた位置で案内溝の内周側と外周側の溝壁面に当接するため、ピッチングモーメント（溝幅方向に沿う軸回りのモーメント）は各回転体列の内側回転体と外側回転体とで受けられる。また、案内溝の溝幅方向に離隔した２列の回転体列が設けられているため、ローリングモーメント（案内溝の長手方向に沿う軸回りのモーメント）は一方の回転体列の内側回転体又は外側回転体と他方の回転体列の外側回転体又は内側回転体とで受けられる。従って、可動体を案内溝に沿ってピッチング方向やローリング方向のガタを生ずることなくスムーズに移動させることができる。
【００１０】
また、このように２列の回転体列を設けることでローリングモーメントが受けられるため、各回転体の外周面に案内体に対する係合溝を形成する必要がない。従って、各回転体として汎用の深溝玉軸受を用いることができ、コストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、本発明の曲線案内機構では、各回転体列の内側回転体と外側回転体とが案内溝の長手方向に離れているため、各回転体列の内側回転体と外側回転体とを案内溝の曲率半径方向にオーバーラップするように配置できる。従って、案内溝の曲率半径方向の幅は、内側と外側の各回転体の直径にこの回転体が当接する溝壁面とは反対側の溝壁面との接触防止に必要な若干のクリアランスを加えた寸法であれば足りる。その結果、案内溝の曲率半径方向幅を小さくでき、可動体も可及的に小型軽量化できる。
【００１２】
そして、このような曲線案内機構を用いた本発明の歩行補助装置によれば、可動体を小型軽量化できるため、脚リンクの慣性モーメントが軽減される。これにより、利用者が脚を前方に振り出す際に感じる脚リンクの慣性モーメントによる抵抗感を少なくすることができる。また、回転体が案内体の外面から凹入した案内溝の溝壁面に当接するため、ズボン等の異物が回転体の当接部に噛み込むことを有効に抑制でき、脚リンクの揺動の円滑性が確保される。
【００１３】
尚、本発明の歩行補助装置において、案内体は、案内溝の内周側の溝壁面を構成する内周壁部と、案内溝の外周側の溝壁面を構成する外周壁部と、内周壁部と外周壁部とを溝幅方向両側で連結する一対の縦壁部と、外周壁部の溝幅方向中央部に形成したスリットとを有する断面Ｃ形の型材から成り、この型材の内部空間で案内溝が画成され、可動体は、スリットを通して案内溝に挿入される挿入部を有し、この挿入部の溝幅方向一側と他側とに前記各回転体列が設けられることが望ましい。これによれば、ズボン等の異物が案内溝に侵入することを確実に防止でき、脚リンクの揺動の円滑性が確実に確保される。
【００１４】
ところで、本発明の曲線案内機構において、各回転体列が各１個の内側回転体と外側回転体とで構成される場合、案内溝の長手方向における内側回転体と外側回転体の並び順が一方の回転体列と他方の回転体列とで同一になっていると、内側回転体と外側回転体とが夫々案内溝の内周側と外周側の溝壁面から離れる方向のピッチングモーメントは受けられなくなる。従って、この場合には、案内溝の長手方向における内側回転体と外側回転体の並び順を一方の回転体列と他方の回転体列とで逆にすることが望ましい。これによれば、一方の回転体列の内側回転体と外側回転体とが夫々案内溝の内周側と外周側の溝壁面から離れる方向のピッチングモーメントは他方の回転体列で受けられ、他方の回転体列の内側回転体と外側回転体とが夫々案内溝の内周側と外周側の溝壁面から離れる方向のピッチングモーメントは一方の回転体列で受けられる。
【００１５】
また、本発明の曲線案内機構において、内側回転体と外側回転体との一方の回転体の支軸は可動体に固定され、他方の回転体の支軸は、前記円弧形状の曲率半径方向の厚みを持つシムを介して可動体に取付けられるブロックに固定されることが望ましい。これによれば、上記一方の回転体の支軸に対し上記他方の回転体の支軸が前記円弧形状の曲率半径方向にシムの厚さに応じて変位する。従って、シムにより案内溝に対する可動体の前記円弧形状の曲率半径方向のガタ調整を容易に行うことができる。
【００１６】
また、本発明の曲線案内機構において、案内体は、案内溝の内周側の溝壁面と外周側の溝壁面とを結ぶ縦壁部を有し、可動体に、溝幅方向から縦壁部に当接するスラスト受けが取付けられることが望ましい。これによれば、案内体に対し可動体が溝幅方向にガタ付くことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の歩行補助装置について説明する。歩行補助装置は、図１及び図２に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部材１と、着座部材１を下方から支える左右一対の脚リンク２，２とを備えている。
【００１８】
各脚リンク２は、着座部材１に後述する曲線案内機構３を介して前後方向に揺動自在に連結される大腿リンク部４と、大腿リンク部４の下端に回転式の膝関節部５を介して連結される下腿リンク部６とを備える屈伸自在なリンクで構成される。また、下腿リンク部６の下端には、足首関節部７を介して、利用者Ｐの左右の各足平に装着される足平装着部８が連結されている。
【００１９】
また、各脚リンク２には、膝関節部５用の駆動源９が搭載されている。そして、駆動源９による膝関節部５の回転駆動で各脚リンク２に伸び方向の力を加え、利用者Ｐの体重の少なくとも一部を支持する支持力(以下、体重免荷アシスト力という)を発生させようにしている。各脚リンク２で発生された体重免荷アシスト力は着座部材１を介して利用者Ｐの胴体に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。
【００２０】
駆動源９は、大腿リンク部４の上端部外側面に取付けた減速機９ａ付きの電動モータで構成されている。そして、減速機９ａの出力部材たる駆動プーリ９ｂと、下腿リンク部６に膝関節部５の関節軸５ａと同心に固定した従動プーリ６ａとをワイヤ、チェーン、ベルト等の巻掛け伝動部材９ｃを介して連結している。これによれば、駆動源９から減速機９ａを介して出力される動力が巻掛け伝動部材９ｃを介して下腿リンク部６に伝達され、下腿リンク部６が大腿リンク部４に対し関節軸５ａを中心にして揺動して、脚リンク２が屈伸される。尚、大腿リンク部４には、巻掛け伝動部材９ｃを覆うカバー４ａが取付けられている。
【００２１】
着座部材１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する下面の支持フレーム１ｂと、シート部１ａの後側で立上る支持フレーム１ｂの後端の立上り部に取り付けた腰当て部１ｃとで構成されている。また、腰当て部１ｃには、利用者Ｐが把持可能なアーチ状の把持部１ｄが設けられている。
【００２２】
各足平装着部８は、靴８ａと、靴８ａに固定した上方にのびる連結部材８ｂとを備えている。そして、この連結部材８ｂに各脚リンク２の下腿リンク部６が３軸構造の足首関節部７を介して連結されている。また、図１に示すように、靴８ａ内に設けられる中敷８ｃの下面に、利用者Ｐの足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重を検出する前後一対の圧力センサ１０，１０が取付けられている。更に、足首関節部７には２軸の力センサ１１が組み込まれている。これら圧力センサ１０及び力センサ１１の検出信号は着座部材１の支持フレーム１ｂに収納したコントローラ１２に入力される。コントローラ１２は、圧力センサ１０及び力センサ１１からの信号に基づき、駆動源９を制御して脚リンク２の膝関節部５を駆動し、上記アシスト力を発生させる歩行アシスト制御を実行する。
【００２３】
ここで、アシスト力は、横方向から見て、着座部材１に対する脚リンク２の前後方向の揺動支点３ａと、足首関節部７における脚リンク２の前後方向の揺動支点とを結ぶ線(以下、基準線という)上に作用する。そこで、歩行アシスト制御では、基準線上に作用する実際のアシスト力(正確にはアシスト力と着座部材１及び各脚リンク２の重量による力との合力)を力センサ１１で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出する。また、各足平装着部８の圧力センサ１０の検出圧力に基づいて、利用者Ｐの両足平に作用する全荷重に対する各足平の作用荷重の割合を算出する。次に、予め設定されるアシスト力の設定値に各足平の荷重割合を乗算した値を各脚リンク２で発生すべきアシスト力の制御目標値として算出する。そして、力センサ１１の検出値に基づいて算出される実際のアシスト力が制御目標値になるように駆動源９を制御する。
【００２４】
曲線案内機構３は、着座部材１の支持フレーム１ｂの後端の立上り部に前後方向の支軸３ｂを介して横方向に揺動自在に連結した案内体３１と、大腿リンク部４の上端部に固定した可動体３２とで構成されている。案内体３１には、案内軌道となる前後方向に長手の円弧形状の案内溝３３が形成されている。案内溝３３の円弧形状の曲率中心３ａは着座部材１のシート部１ａの上面より上方に位置する。
【００２５】
以下、図３乃至図６を参照して、曲線案内機構３について詳述する。案内体３１は、案内溝３３の曲率中心３ａに近い内周側の溝壁面３３ａを構成する内周壁部３１１と、案内溝３３の曲率中心３ａから遠い外周側の溝壁面３３ｂを構成する外周壁部３１２と、内周壁部３１１と外周壁部３１２とを案内溝３３の長手方向（前後方向）及び円弧形状の曲率半径方向（上下方向）に直交する溝幅方向（横方向）両側で連結する一対の縦壁部３１３，３１３と、外周壁部３１２の溝幅方向中央部に形成したスリット３１４とを有する断面Ｃ形の型材から成り、この型材の内部空間で案内溝３３が画成されている。尚、図４では脚リンク２を省略している。
【００２６】
可動体３２は、案内体３１のスリット３１４を通して案内溝３３に挿入される挿入部３２１を有している。そして、挿入部３２１の溝幅方向一側と他側とに、案内溝３３の長手方向に離隔して配置される各１個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とから成る回転体列を１列宛設けている。従って、可動体３２には、回転体列が溝幅方向に離隔して２列設けられることになる。
【００２７】
ここで、内側回転体３４１は、案内溝３３の内周側溝壁面３３ａに転動自在に当接し、外側回転体３４２は、案内溝３３の外周側溝壁面３３ｂに転動自在に当接する。尚、各回転体３４１，３４２は深溝玉軸受で構成されている。そして、可動体３２の挿入部３２１に設けた支軸３４１に軸受の内輪３４２を外嵌させ、軸受の外輪３４３を内周側と外周側の各溝壁面３３ａ，３３ｂに当接させている。
【００２８】
これによれば、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが案内溝３３の長手方向に離れた位置で案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂに当接するため、ピッチングモーメント（溝幅方向に沿う軸回りのモーメント）Ｍｐは各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とで受けられる。尚、案内溝３３の長手方向における内側回転体３４１と外側回転体３４２の並び順が一方の回転体列と他方の回転体列とで同一になっていると、内側回転体３４１と外側回転体３４２とが夫々案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂから離れる方向のピッチングモーメントは受けられなくなる。そこで、本実施形態では、案内溝３３の長手方向における内側回転体３４１と外側回転体３４２の並び順を一方の回転体列と他方の回転体列とで逆にしている。そのため、一方の回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが夫々案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂから離れる方向のピッチングモーメントは他方の回転体列で受けられ、他方の回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが夫々案内溝３３の内周側と外周側の溝壁面３３ａ，３３ｂから離れる方向のピッチングモーメントは一方の回転体列で受けられる。
【００２９】
また、案内溝３３の溝幅方向に離隔した２列の回転体列が設けられているため、ローリングモーメント（案内溝３３の長手方向に沿う軸回りのモーメント）Ｍｒは一方の回転体列の内側回転体３４１又は外側回転体３４２と他方の回転体列の外側回転体３４２又は内側回転体３４１とで受けられる。従って、可動体３２を案内溝３３に沿ってピッチング方向やローリング方向のガタを生ずることなくスムーズに移動させることができる。そして、各脚リンク２は、案内溝３３の曲率中心３ａを中心にして前後方向に揺動することになり、各脚リンク２の着座部材１に対する前後方向の揺動支点は案内溝３３の曲率中心３ａになる。
【００３０】
また、案内体３１は、着座部材１に上記の如く支軸３ｂを介して横方向に揺動自在に連結されているため、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。ここで、案内溝３３の曲率中心（脚リンク２の前後方向の揺動支点）３ａ及び支軸３ｂの軸線はシート部１ａより上方に位置する。そのため、利用者Ｐの体重移動で着座部材１が上下左右に大きくピッチング及びローリングすることを防止できる。
【００３１】
また、溝幅方向に離隔した２列の回転体列を設けることでローリングモーメントＭｒが受けられるため、各回転体３４１，３４２を構成する軸受の外輪３４３の外周面に案内体３１に対する係合溝を形成する必要がない。従って、各回転体３４１，３４２として汎用の深溝玉軸受を用いることができ、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
また、可動体３２の挿入部３２１には、案内溝３３の円弧形状の曲率半径方向の厚みを持つシム３２２を介してブロック３２３が取付けられている。そして、各回転列の外側回転体３４２の支軸３４１を挿入部３２１に固定すると共に、各回転体列の内側回転体３４１の支軸３４１をブロック３２３に固定している。これによれば、外側回転体３４２の支軸３４１に対し内側回転体３４１の支軸３４１が案内溝３３の円弧形状の曲率半径方向にシム３２２の厚さに応じて変位する。従って、シム３２２により案内溝３３に対する可動体３２の曲率半径方向のガタ調整を容易に行うことができる。
【００３３】
また、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とが案内溝３３の長手方向に離れているため、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とを案内溝３３の曲率半径方向（上下方向）にオーバーラップするように配置できる。従って、案内溝３３の上下方向幅は、内側と外側の各回転体３４１，３４２の直径にこの回転体が当接する溝壁面とは反対側の溝壁面との接触防止に必要な若干のクリアランスを加えた寸法であれば足りる。その結果、案内溝３３の上下方向幅を小さくでき、可動体３２も可及的に小型軽量化できる。そのため、脚リンク２の慣性モーメントが軽減されて、利用者Ｐが脚を前方に振り出す際に感じる脚リンク２の慣性モーメントによる抵抗感を少なくすることができる。
【００３４】
更に、案内体３１を断面Ｃ形の型材で構成することにより、ズボン等の異物が案内溝３３に侵入することを確実に防止できる。そのため、回転体３４１、３４２の当接部への異物の噛み込みを生じず、脚リンク２の揺動の円滑性が確実に確保される。
【００３５】
また、可動体３２の挿入部３２１には、案内溝３３の長手方向両端部に位置させて、案内体３１の各縦壁部３１３に溝幅方向から当接するボールから成るスラスト受け３５が取付けられている。そのため、案内体３１に対し可動体３２が溝幅方向にガタ付くことを防止でき、更に、ヨーイングモーメント（案内溝３３の曲率半径方向に沿う軸回りのモーメント）も受けることができる。尚、図中３５ａは、スラスト受け３５となるボールを抜け止めするボール押えである。
【００３６】
ところで、上記第１実施形態では、各回転体列を各１個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とから成る２個の回転体で構成したが、これに限らない。例えば、内側回転体３４１と外側回転体３４２との一方を１個、他方を２個として、３個の回転体で各回転体列を構成しても良い。更には、図７乃至図９に示す第２実施形態のように、各回転体列を、各２個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とで構成しても良い。このように３個以上の回転体で各回転体列を構成すれば、各回転体列の内側回転体３４１と外側回転体３４２とで何れの方向のピッチングモーメントも受けることができる。そこで、第２実施形態では、案内溝３３の長手方向における内側回転体３４１と外側回転体３４２の並び順を一方の回転体列と他方の回転体列とで同一にしている。即ち、可動体３２の挿入部３２１に、案内溝３３の長手方向両端に位置させて各回転体列の２個の内側回転体３４１を配置し、その中間に各回転体列の２個の外側回転体３４２を配置している。
【００３７】
また、内側回転体３４１の支軸３４１を可動体３２の挿入部３２１に固定し、外側回転体３４２の支軸３４１を挿入部３２１にシム３２２を介して取付けるブロック３２３に固定している。更に、案内体３１の各縦壁部３１３に溝幅方向から当接するスラスト受け３５が各回転体３４１，３４２の支軸３４１に取付けられている。即ち、スラスト受け３５が支軸３４１を介して可動体３２に間接的に取付けられている。尚、このスラスト受け３５は摺動タイプのものである。
【００３８】
また、上記第１と第２の実施形態では、案内体３１を断面Ｃ形の型材で構成したが、これに限らない。例えば、図１０乃至図１２に示す第３実施形態のように、案内体３１を、案内溝３３の内周側の溝壁面３３ａを構成する内周壁部３１１と、案内溝３３の外周側の溝壁面３３ｂを構成する外周壁部３１２と、内周壁部３１１と外周壁部３１２とを溝幅方向中央で連結する縦壁部３１３とを有する断面Ｈ形の型材で構成しても良い。この場合、内周壁部３１１と外周壁部３１２との間に縦壁部３１３で仕切られた一対の案内溝３３が画成されることになる。
【００３９】
また、第３実施形態の可動体３２は、案内体３１を挟んで溝幅方向に対峙する一対の側板部３２４を有している。そして、各側板部３２４の溝幅方向内側に各２個の内側回転体３４１と外側回転体３４２とから成る各回転体列が設けられている。尚、各側板部３２４は、可動体３２に一体の部分３２４ａと、可動体３２にシム３２２を介して取付けられるブロック３２３に一体の部分３２４ｂとで構成されている。そして、可動体３２に一体の側板部３２４の部分３２４ａに外側回転体３４２の支軸３４１をボルト止めし、ブロック３２３に一体の側板部３２４の部分３２４ｂに内側回転体３４１の支軸３４１をボルト止めしている。また、各支軸３４１の端部に、縦壁部３１３に溝幅方向から当接する摺動タイプのスラスト受け３５が一体成形されている。
【００４０】
第３実施形態の曲線案内機構３においても、回転体３４１，３４２が案内体３１の外面から凹入した案内溝３３の溝壁面３３ａ，３３ｂに当接するため、ズボン等の異物が回転体３４１，３４２の当接部に噛み込むことを抑制できる。但し、案内体３１を断面Ｃ形の型材で構成した方が案内溝３３への異物の侵入をより確実に防止でき、有利である。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、脚リンク２として、中間に回転式の関節部５を有する屈伸自在なリンクを用いているが、中間に直動式の関節部を有する伸縮自在なリンクを用いることも可能である。また、足平装着部８を省略し、各脚リンク２の下端部を利用者の各脚の下腿部に適宜の手段で固定し、この固定部より下の脚の部分を反力受けにして、体重免荷アシスト力を発生させることも可能である。更に、片方の脚が骨折等で不自由な利用者の歩行を補助するため、上記実施形態の左右の脚リンク２，２のうち利用者の不自由な脚側の脚リンクのみを残して他方の脚リンクを省略することも可能である。また、膝関節部５を伸び方向(着座部材１を押し上げる方向)に付勢する付勢手段を設け、駆動源９を省略することも可能である。
【００４２】
また、上記実施形態の曲線案内機構３は歩行補助装置用のものであるが、歩行補助装置以外の用途の曲線案内機構にも同様に本発明の曲線案内機構を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態の歩行補助装置の側面図。
【図２】第１実施形態の歩行補助装置の正面図。
【図３】第１実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の部分切断側面図。
【図４】第１実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の斜視図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線切断面図。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線切断面図。
【図７】第２実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の斜視図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線切断面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線切断面図。
【図１０】第３実施形態の歩行補助装置の曲線案内機構の斜視図。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線切断面図。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線切断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１…着座部材、２…脚リンク、３…曲線案内機構、３ａ…曲率中心、３１…案内体、３１１…内周壁部、３１２…外周壁部、３１３…縦壁部、３１４…スリット、３２…可動体、３２１…挿入部、３２２…シム、３２３…ブロック、３３…案内溝、３３ａ…内周側溝壁面、３３ｂ…外周側溝壁面、３４１…内側回転体、３４２…外側回転体、３４１…支軸、３５…スラスト受け。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧形状の案内軌道を有する案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する可動体とから成る曲線案内機構であって、
案内軌道は案内体に形成した前記円弧形状の案内溝で構成され、
可動体に、案内溝の長手方向に離隔して配置される複数の回転体から成る回転体列が案内溝の長手方向及び前記円弧形状の曲率半径方向に直交する溝幅方向に離隔して２列設けられ、
各回転体列は、案内溝の前記円弧形状の曲率中心に近い内周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の内側回転体と、案内溝の前記円弧形状の曲率中心から遠い外周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の外側回転体とで構成されることを特徴とする曲線案内機構。
【請求項２】
請求項１記載の曲線案内機構であって、前記各回転体列が各１個の前記内側回転体と前記外側回転体とで構成されるものにおいて、
前記案内溝の長手方向における内側回転体と外側回転体の並び順が一方の回転体列と他方の回転体列とで逆になっていることを特徴とする曲線案内機構。
【請求項３】
前記内側回転体と前記外側回転体との一方の回転体の支軸は前記可動体に固定され、他方の回転体の支軸は、前記円弧形状の曲率半径方向の厚みを持つシムを介して可動体に取付けられるブロックに固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の曲線案内機構。
【請求項４】
前記案内体は、前記案内溝の前記内周側の溝壁面と前記外周側の溝壁面とを結ぶ縦壁部を有し、前記可動体に、前記溝幅方向から縦壁部に当接するスラスト受けが取付けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の曲線案内機構。
【請求項５】
利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材を下方から支える脚リンクとを備える歩行補助装置であって、
着座部材と脚リンクとは、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧形状の案内軌道を有する、着座部材に連結される案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する、脚リンクの上端に連結される可動体とから成る曲線案内機構を介して連結されるものにおいて、
曲線案内機構は、請求項１〜４の何れか１項記載の曲線案内機構で構成されることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項６】
請求項５記載の歩行補助装置であって、
前記案内体は、前記案内溝の前記内周側の溝壁面を構成する内周壁部と、前記案内溝の前記外周側の溝壁面を構成する外周壁部と、内周壁部と外周壁部とを前記溝幅方向両側で連結する一対の縦壁部と、外周壁部の前記溝幅方向中央部に形成したスリットとを有する断面Ｃ形の型材から成り、この型材の内部空間で案内溝が画成され、
前記可動体は、スリットを通して案内溝に挿入される挿入部を有し、この挿入部の前記溝幅方向一側と他側とに前記各回転体列が設けられることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項１】
円弧形状の案内軌道を有する案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する可動体とから成る曲線案内機構であって、
案内軌道は案内体に形成した前記円弧形状の案内溝で構成され、
可動体に、案内溝の長手方向に離隔して配置される複数の回転体から成る回転体列が案内溝の長手方向及び前記円弧形状の曲率半径方向に直交する溝幅方向に離隔して２列設けられ、
各回転体列は、案内溝の前記円弧形状の曲率中心に近い内周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の内側回転体と、案内溝の前記円弧形状の曲率中心から遠い外周側の溝壁面に転動自在に当接する少なくとも１個の外側回転体とで構成されることを特徴とする曲線案内機構。
【請求項２】
請求項１記載の曲線案内機構であって、前記各回転体列が各１個の前記内側回転体と前記外側回転体とで構成されるものにおいて、
前記案内溝の長手方向における内側回転体と外側回転体の並び順が一方の回転体列と他方の回転体列とで逆になっていることを特徴とする曲線案内機構。
【請求項３】
前記内側回転体と前記外側回転体との一方の回転体の支軸は前記可動体に固定され、他方の回転体の支軸は、前記円弧形状の曲率半径方向の厚みを持つシムを介して可動体に取付けられるブロックに固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の曲線案内機構。
【請求項４】
前記案内体は、前記案内溝の前記内周側の溝壁面と前記外周側の溝壁面とを結ぶ縦壁部を有し、前記可動体に、前記溝幅方向から縦壁部に当接するスラスト受けが取付けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の曲線案内機構。
【請求項５】
利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材を下方から支える脚リンクとを備える歩行補助装置であって、
着座部材と脚リンクとは、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧形状の案内軌道を有する、着座部材に連結される案内体と、案内軌道に複数の回転体を介して移動自在に係合する、脚リンクの上端に連結される可動体とから成る曲線案内機構を介して連結されるものにおいて、
曲線案内機構は、請求項１〜４の何れか１項記載の曲線案内機構で構成されることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項６】
請求項５記載の歩行補助装置であって、
前記案内体は、前記案内溝の前記内周側の溝壁面を構成する内周壁部と、前記案内溝の前記外周側の溝壁面を構成する外周壁部と、内周壁部と外周壁部とを前記溝幅方向両側で連結する一対の縦壁部と、外周壁部の前記溝幅方向中央部に形成したスリットとを有する断面Ｃ形の型材から成り、この型材の内部空間で案内溝が画成され、
前記可動体は、スリットを通して案内溝に挿入される挿入部を有し、この挿入部の前記溝幅方向一側と他側とに前記各回転体列が設けられることを特徴とする歩行補助装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２４７６０５（Ｐ２００９−２４７６０５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９９１４４（Ｐ２００８−９９１４４）
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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