階段昇降機
【課題】特に複雑な機構を用いることなく階段昇降における搭乗部の傾斜状態を維持しつつ、小型化することによって、平地走行における旋回性能を向上させることを可能にする階段昇降機を提供する。
【解決手段】車椅子を搭載可能な搭乗部を懸架するための左右一対の懸架用フレームと、クローラ駆動部の左右の両サイドに上記懸架用フレームを回動自在に支持する架台フレームとを備えた。また、搭乗部を二重フロア構造とすると共に、各フロアの相対的な位置関係を調整する調整機構を設けることにより、搭乗部の合成重心の位置を変えることを可能にし、搭乗部が架台フレームに懸架された状態で所定の傾斜を維持することを可能にした。
【解決手段】車椅子を搭載可能な搭乗部を懸架するための左右一対の懸架用フレームと、クローラ駆動部の左右の両サイドに上記懸架用フレームを回動自在に支持する架台フレームとを備えた。また、搭乗部を二重フロア構造とすると共に、各フロアの相対的な位置関係を調整する調整機構を設けることにより、搭乗部の合成重心の位置を変えることを可能にし、搭乗部が架台フレームに懸架された状態で所定の傾斜を維持することを可能にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自足歩行が困難な者が階段昇降する際に好適な階段昇降機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来このような階段昇降機（以下、機体ともいう。）としては、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術を図１を用いて説明する（同図（ａ）は平地移動状態、（ｂ）は階段昇降状態を示している）。この階段昇降機１００の主要構成は、車椅子搭載部１０２とクローラ駆動部１０３からなり、車椅子搭載部１０２の端部(搭載される車椅子Ｋの後方側端部)がクローラ駆動部１０３に対して枢支軸１０４で枢支され、一端が車椅子搭載部１０２に軸支されると共に他端がクローラ駆動部１０３に軸支された伸縮シリンダ１０５の伸縮動作によって、クローラ駆動部１０３に対して車椅子搭載部１０２を傾斜させることができる構成になっている。
【０００３】
特許文献１によれば、車椅子搭載部１０２のクローラ駆動部１０３に対する傾斜角度は、階段をクローラ駆動部１０３が昇降する際に、車椅子搭載フロア１２１上に搭載された車椅子Ｋが水平に対して若干後傾姿勢となるように設定されている。すなわち、例えば、車椅子用階段昇降機１００が昇降可能な最大の階段傾斜角度が３５度である場合には、車椅子搭載部１０２のクローラ駆動部１０３に対する傾斜角度は４０度に設定され、最大傾斜角度を有する階段を昇降する際においても、車椅子搭載フロア１２１が水平に対して５度程度傾斜するように伸縮シリンダ１０５の伸縮制御がなされる。これによって、車椅子搭載フロア１２１上に搭載されている車椅子Ｋは常に階段側、すなわち車椅子Ｋの保持ハンドル体１２４側に付勢する力が働くため、車椅子Ｋの搭載状態が安定すると共に、車椅子の搭乗者Ｋ１は、階段昇降時は常に斜め上方向に視線を向ける姿勢となるので、階段昇降時において、転倒や転落等の搭乗者の心理的な不安が緩和されることが期待できる。
【０００４】
なお、階段昇降時から平地走行に移行する際には、車椅子搭載部１０２の傾斜角度を４０度から水平状態に対して若干傾斜させた角度（例えば５度）にするべく伸縮シリンダ１０５を縮める方向に制御する。
【０００５】
階段昇降機の他の従来技術としては、下記特許文献２に記載された車椅子用階段昇降補助台車２００がある。この従来技術を図２に示す（同図は平地移動状態を示す）。この階段昇降補助台車２００の主要構成部は、車椅子搭載部としてのケージ２２１と、このケージ２２１を釣鐘の様に一点で吊り下げるための吊り金具２１８と、この吊り金具２１８を支持する台枠２１５と、台枠２１５の下部の支え軸２１６，２１７と、この支え軸２１６，２１７を支点に回転揺動可能な左右一対のクローラを前後に設けたクローラ装置２０１とからなり、車椅子を載置したケージ２２１を吊り下げることにより、階段上においてもケージ２２１が水平状態を維持する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２５５１８６２号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０３３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した通り、特許文献１に記載の階段昇降機１００によれば、平地走行時と階段昇降時において車椅子搭載部１０２の傾斜角度を変えるために、伸縮シリンダ１０５をこれら走行状態に応じて伸縮制御する必要がある。伸縮シリンダ１０５は、耐荷重性に優れているものの、油圧駆動などの駆動手段によってピストンを伸縮させるため一定の応答遅れを伴う。また、制御対象の荷重が大となるほど動作の反応には遅れを生じる傾向にあるため（つまり、耐荷重性の高い伸縮シリンダを利用する制御系ほど、その帯域が狭くなり迅速な反応ができないため）、平地走行状態と階段昇降状態とに応じて傾斜角度を変えるためには、相当の時間を要することになる。例えば、階段昇降によって別の階に移動する態様としては、１）昇降前のフロアでの平地走行、２）階段昇降、３）踊り場での平地走行、４）階段昇降後のフロアでの平地走行、等の複数の走行状態の変遷を経ることになり、変遷の都度、伸縮シリンダ１０５の伸縮制御を伴うため、傾斜制御が煩雑になると共に傾斜状態が所望の状態になるまで一旦停止といった待機時間が発生するため階段昇降に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の車椅子用階段昇降補助台車２００によれば、車椅子搭載部であるケージ２２１を吊り下げる構造であるため、伸縮シリンダによる傾斜制御を必要としない。しかしながら、特許文献２の階段昇降機は、釣鐘を吊る様に、ケージ２２１を吊り金具２１８の一点で懸装する構造であることから、搭乗者Ｋ１並びに車椅子Ｋの重量を含むケージ２２１の荷重に十分耐え得るだけの剛性を有する台枠２１５が必要不可欠となる。しかも、この様な堅牢な台枠２１５を構成する４本の支柱を確実に支持するために、支持できるだけの剛性を備えた支え軸２１６，２１７と、それをさらに支持するためのクローラ装置２０１を機体の前後に一台ずつ備える構成となっており、機体の重量化並びに大型化は必定である。機体の重量化並びに大型化は、例えば階段の踊り場等における旋回性能を低下させる最も大きな要因であり、特に我が国の階段事情等を考慮すると特許文献２の車椅子用階段昇降補助台車は実用的であるとは言えない。
【０００９】
また、特許文献２では、車椅子を積載したケージ２２１を水平に保つことを目的に考案された釣鐘構造であることから、階段昇降時において車椅子搭載部を傾斜させる工夫については全く考慮されていない。
【００１０】
本願発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、その目的は、伸縮シリンダを利用した複雑な傾斜機構に頼ることなく、機体の走行状態に拘わらず搭乗者の搭乗状態を常に一定に維持することを可能にすると共に、小型化を可能にすることで優れた旋回性能を実現する実用的な車椅子用階段昇降機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の階段昇降機は、ベルトクローラと、当該ベルトクローラの軌道を画定する軌道フレームと、前記軌道フレームで支持される架台フレームと、をそれぞれ左右一対に有し、各ベルトクローラの駆動を行うクローラ駆動部と、左右一対の懸架用フレームが設けられた搭乗部と、を備え、左右一対の前記懸架用フレームは、左右一対の前記架台フレームに対して回動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の階段昇降機は、請求項１に記載の階段昇降機において、前記搭乗部は第一フロアと、当該第一フロアに対する位置を相対的に移動可能な第２フロアとを備え、左右一対の前記懸架用フレームは、前記第１フロア又は前記第２フロアのいずれか一方に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の階段昇降機は、請求項１又は請求項２に記載の階段昇降機において、左右一対の前記軌道フレームは、それぞれ前記ベルトクローラを接地面に案内する前部フレームと、当該前部フレームに対して傾斜自在に配置された後部フレームとを備え、前記架台フレームは、前記前部フレームに対して回動可能に支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、軌道フレームに支持された架台フレームにより、搭乗部に設けられた懸架用フレームが、左右それぞれ一点で、つまり機体の両サイドでそれぞれ進行方向の前後に回動自在に支持される構成とされている。したがって、軌道フレームの側面で架台フレームを支持する構成とすることができるので、４本の支柱を前後に設ける従来技術と比較して、全体として小型にすることが可能となる。特に奥行きが狭い階段の踊り場等において、旋回がし易くなり好ましい。
【００１５】
また、本願発明によれば、搭乗部を第一フロアと、当該第一フロアに対する位置を相対的に移動可能な第二フロアとの二重フロアの構成としたので、この相対的な位置関係を変えることによって、搭乗者を含む搭乗部全体の重心（以後、合成重心と言う。）の位置を変更することができる。これによって、搭乗部は、架台フレームに懸架された際に合成重心の位置に応じた所定の傾斜状態となる。しかもこの傾斜状態は、搭乗部の合成重心の位置が常に鉛直方向に向く様に重力が作用することになるため、架台フレームを支持する機体本体の傾斜状態に拘わらず常に水平に対して一定の傾斜角度を維持できる。したがって、伸縮シリンダを利用した複雑な制御機構を用いる必要がなく消費電力の低減、機体の小型化を図ることが可能となる。搭乗部の傾斜状態を常に一定に維持できるので、機体の製造バラツキや操作者の技量などに関わらず安定した階段昇降が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術を示す側面図である。
【図２】他の従来技術を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る階段昇降機の斜視図である。
【図５】図３に示す搭乗部２の側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図である。
【図７】本発明の階段昇降機の階段走行（下降）時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、「前後左右」という相対的な方向を示す用語は、特に断りが無い限り、本願発明の階段昇降機に搭乗者が着座して正面を向いた状態を基準にした時に定まる方向を示すものとする。つまり、以下の説明における「前」とは機体に着座した搭乗者の正面方向を指し、［後］とは同搭乗者の背面方向を指し、「左」とは同搭乗者の左手方向を指し、「右」とは同搭乗者の右手方向を指すものである。
【００１８】
各構成部について図３乃至図５を用いて以下に説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）における架台フレーム４の切欠き部４５を中心とする拡大図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の線分Ａ−Ａにおける断面図である。また、図４（ａ）は左前方からみた斜視図、図４（ｂ）は右後方から見た斜視図である。また、図５は、図３に示す搭乗部２のみの側面図である。
【００１９】
本実施形態における階段昇降機１の主要構成部は、搭乗部２と、クローラ駆動部３とから成り、搭乗部２とクローラ駆動部３とは、左右一対に設けられた架台フレーム４、４とリンクロッド５，５により連結された構造となっている。
【００２０】
なお、この実施形態では、搭乗部２として車椅子Ｋと、この車椅子Ｋを搭載するための車椅子搭載フロア２１とを採用した例を示している。
【００２１】
搭乗部２は、車椅子搭載フロア２１、車止めフレーム２２、左右一対の懸架用フレーム２３、２３と、からなる。
【００２２】
車椅子搭載フロア２１は、車椅子Ｋを載置する搭載面を備えた第１フロアとなるアッパーフロア２１Ｕと、当該アッパーフロア２１Ｕの左右の幅と略同じ距離だけ離間して前後方向に延伸した状態で配置される第２フロアとなる左右一対のアンダーフレーム２１Ｄ、２１Ｄとを備え、アッパーフロア２１Ｕには、この一対のアンダーフレーム２１Ｄ、２１Ｄを軌道とする図示しないスライドレールがその左右の端部に設けられている。このスライドレールは、例えば自動車のシート位置を自動車のフロア面に平行にスライドさせるために用いられるロック機構付きの既知のスライドレールを採用することが可能である。このスライドレールによって、アッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄ,２１Ｄとは互いに軌道方向における相対的な位置関係を調整可能であり、調整された位置関係がロック機構により維持される構造となっている。より具体的には、アンダーフレーム２１Ｄに対してアッパーフロア２１Ｕが可動となるように構成され、相互の相対的位置が調整可能となっている。なお、第２フロアとしては、左右一対のアンダーフレーム２１Ｄ，２１Ｄに代えて、アッパーフロア２１Ｕと同様に面状の金属や樹脂等からなる一のフロア用部材にアッパーフロア２１Ｕとの相対的な位置関係を調整するための上述したスライドレール等の調整機構を設ける構造としても構わない。
【００２３】
車止めフレーム２２は、Ｕ字状フレーム（便宜上、以下の説明では、Ｕ字状フレームを成す各辺を、図４（ｂ）に示す通り、左の辺から順にフレーム２２ａ，フレーム２２ｂ，フレーム２２ｃとする。）であって、このＵ字状フレームの開口部を成す２つの端部（フレーム２２ａ，フレーム２２ｃの端部であって、フレーム２２ｂと結合される端部とは反対側に位置する端部）は、アンダーフレーム２１Ｄ、２１Ｄの後端部でそれぞれ結合され、搭乗部２全体として一体化されたＵ字状フレームが形成されている。
【００２４】
なお、車止めフレーム２２におけるフレーム２２ａ及びフレーム２２ｃは、アンダーフレーム２１Ｄ，２１Ｄとの各結合部（アンダーフレーム２１Ｄ,２１Ｄの後端部）から車椅子Ｋが搭載される側に向けて湾曲されており、これによって、フレーム２２ｂが、搭載を想定する標準車椅子（例えばＪＩＳ規格番号９２０１に準拠した車椅子）の車輪の半径以上の高さに位置するように形成されている。また、フレーム２２ａ，２２ｃ間は、アルミ等の金属の板状の連結部材２２ｄで連結されており、これによって車椅子Ｋの車輪との当接面が形成され、後述するように搭乗部２が後傾状態とされた際に、この当接面によって車椅子搭載フロア２１から車椅子が落輪することが無いように、搭載された車椅子Ｋの車輪を受け止めることが可能となっている。
【００２５】
懸架用フレーム２３，２３は、それぞれアルミ等からなる金属板を二等辺三角形状に象ると共に、軽量化を図るため、三角形の各辺に対して所望の強度を保つことができるだけの幅を残して中抜き加工することで形成される左右同一形状のフレーム構造を有している（図５も参照のこと）。斯かる二等辺三角形状の懸架用フレーム２３の底辺が、アッパーフロア２１Ｕの左右の両サイドでそれぞれ溶接や或いは固定用ネジ等によって固定的に連結されることで、アッパーフロア２１Ｕと一体化されている。なお、懸架用フレーム２３，２３は、第２フロアとなるアンダーフレーム２１Ｄ,２１Ｄに対して固定的に連結されていても構わない。要は、いずれかのフロアに対して固定され、他のフロアに対して相対的に移動可能とされていればよい。また、懸架用フレーム２３，２３は、二等辺三角形の頂角に対応する頂点近傍に設けられた支点Ｐ、Ｐにおいて、後述する架台フレーム４，４によってそれぞれ支持される。
以上により搭乗部２が構成されている。
【００２６】
次に、クローラ駆動部３の構成について説明する。
クローラ駆動部３は、左右一対の軌道フレーム３０、３０を有する。
各軌道フレーム３０は、前部フレーム３０Ｆと後部フレーム３０Ｂとで２分割されたフレーム構造となっている。左右一対の前部フレーム３０Ｆ、３０Ｆは、図示しないアルミ等の金属板からなる底面フレームを介して互いに連結されており、斯かる底面フレームには、駆動モータと減速機とを一体化する減速機ケースや、バッテリ、後部フレーム３０Ｂの傾斜制御を成すための第一伸縮シリンダＣＹ１，この第一伸縮シリンダＣＹ１に対して後方に配置され、後述する後輪ホイール部ＢＷをその収納位置／装着位置の間で位置制御するための第二伸縮シリンダＣＹ２等がそれぞれ固定的に載置されている。第一伸縮シリンダＣＹ１と第二伸縮シリンダＣＹ２のそれぞれにおいて伸縮されるシャフト（以下、伸縮可動軸とも言う。）は、伸縮動作時に互いに干渉することが無いように各伸縮シリンダの配置が調整されている。減速機の出力軸である左右一対の前部駆動軸３３Ｆには、それぞれ駆動輪３４が取付られている。また、前部フレーム３０Ｆは、ベルトクローラ３６の接地ガイドフレームとして機能するものであり、前部フレーム３０Ｆの後端部において、左右フレーム間を連結する中央部連結軸３３Ｃを備えている。この中央部連結軸３３Ｃは左右の前部フレーム３０Ｆをそれぞれ貫通するように配されており、その先端に左右一対の中央部遊動輪３５Ｃ、３５Ｃが取り付けられている。
【００２７】
なお、前部フレーム３０Ｆは、その接地側において、いわゆる接地ガイドフレームとして機能する接地ガイド部と、接地面に対して上方（接地面から離れる方向）に所定の傾斜角度をもって窪み、後述する走行状態の変遷時以外の常態走行（平地走行または階段昇降）時においては走行面（平地または階段の段鼻と段鼻とを結ぶ仮想の傾斜面）とは接しない側面視三角形状の屈曲部３０Ｃとを有している。この屈曲部３０Ｃは、図３(ａ）に示すように、軌道フレーム３０の全長に対する略中央部に位置する様に設けられている。
【００２８】
一方、後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂは、その後端部において、左右のフレーム間を連結する後部連結軸３３Ｂを介して連結されている。後部連結軸３３Ｂの各先端は、後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂをそれぞれ貫通するように配されており、その先端において後部遊動輪３５Ｂ，３５Ｂが取付られている。また、後部連結軸３３Ｂの左右方向における略中央の位置には、後述する平地走行（ホイール走行）時にクローラに代えて車輪走行するために用いられる自在車輪ＢＷ２と、この自在車輪を支持する支持棒ＢＷ１とからなる後輪ホイール部ＢＷが、支持棒ＢＷ１の一端が後部連結軸３３Ｂを支点に回動自在となる様に取付けられている。
【００２９】
そして、上述した、一端を前部フレーム３０Ｆの底面フレーム上に固着された第一伸縮シリンダＣＹ１の伸縮可動軸の先端が、後部連結軸３３Ｂと連結されている。同様に底面フレームに固着された第二伸縮シリンダＣＹ２の伸縮可動軸の先端が、後輪ホイール部ＢＷの支持棒ＢＷ１と連結されている。
【００３０】
以上の構成によって、前後２分割されたフレーム構造を成す前部フレーム３０Ｆ，３０Ｆと後部フレーム３０Ｂ,３０Ｂとがその相対的な傾斜状態を第一伸縮シリンダＣＹ１を介して変化可能となる様に一体化されている。これによって、後部フレーム３０Ｂ，３０Ｂは、第一伸縮シリンダＣＹ１の伸縮制御（伸縮可動軸の縮小方向への制御）により、例えば図４に示す様に前部フレーム３０Ｆに対してソリ状に傾斜され、階段上昇時においてベルトクローラ３６が最初の階段の段鼻をグリップするための傾斜ガイドフレームとして機能すると共に、階段昇降中においては、図３(ａ）に示す様に前部フレーム３０Ｆと平行状態（伸長方向への制御により、相対的な傾斜の無い状態）とされて階段との接地長を確保するための接地ガイドフレームとして機能する。
【００３１】
なお、後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂにおける後部遊動輪３５Ｂ、３５Ｂの前方には、遊貫軸３８，３８が設けられており、この先端には、クローラ駆動部３に対する搭乗部２の重心位置を調整するためのリンクロッド５、５の一端が回動自在に支持されている。このリンクロッド５の機能については後述する。
【００３２】
これら前部フレーム３０Ｆ、３０Ｆの前端部に設けられた左右一対の駆動輪３４、３４と後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂの後端部に取り付けられた左右一対の後部遊動輪３５Ｂ、３５Ｂとの間にそれぞれベルトクローラ３６、３６が巻装され、各ベルトクローラ３６は、前部フレーム３０Ｆにより、接地部に案内され、屈曲部３０Ｃ、中央部遊動輪３５Ｃを介して後部フレーム３０Ｂに案内されて無端駆動する構成とされている。
【００３３】
なお、前部フレーム３０Ｆには、その一端が中央部連結軸３３Ｃに軸支され、図示しないばねによって常に中央部遊動輪３５Ｃの方向に付勢された左右一対の抑えローラ３７、３７が設けられており、この抑えローラ３７と中央部遊動輪３５Ｃとの間にベルトクローラ３６をガイドすることによって、ベルトクローラ３６には常に所望のテンションが加えられた状態とされている。これによって、後部フレーム３０Ｂの傾斜状態によらず、ベルトクローラ３６は常に一定のテンションで巻装された状態を維持している。
【００３４】
また、クローラ駆動部３の両サイドには、サイドホイール部ＳＷが配されており、かかるサイドホイール部ＳＷの自在車輪ＳＷ２を取り付けるための支持棒ＳＷ１が、中央部連結軸３３Ｃで回動可能に軸支されている。また、このサイドホイール部ＳＷの支持棒ＳＷ１は、後部フレーム３０Ｂにその一端（車輪とは反対側に位置する端部）が溶接または固定ネジ等によって固着されている。この様な構成によって、サイドホイール部ＳＷは、その車輪ＳＷ２の位置が後部フレーム３０Ｂの前部フレーム３０Ｆとの相対的な傾斜状態に応じてサイドホイール部ＳＷの回動軸となる中央部連結軸３３Ｃを中心に、接地される位置から接地されない位置まで移動自在となるようにその配置が調整されている。このサイドホイール部ＳＷの機能については後述する。
【００３５】
以上の様に構成されたクローラ駆動部３と搭乗部２とは、架台フレーム４とリンクロッド５によって以下の様に連結されている。
【００３６】
架台フレーム４は、略直角台形状のフレーム構造（便宜上、この台形状フレームの各辺を上底４１、高さの辺４２、下底４３、斜辺４４とする。）を有し、直角部に対応する頂点（高さの辺４２と下底４３との交点）近傍に設けられた支持孔ｈ１で上記した中央部連結軸３３Ｃと、すなわちクローラ駆動部３に対して回動自在に連結されている。また、架台フレーム４の台形の下底４３における上記支持孔ｈ１が設けられた端部と対向する他端部（下底４３と斜辺４４との交点）の近傍には、上述した懸架用フレーム２３を支持するための支持孔ｈ２が設けられ、斯かる支持孔ｈ２の中心を支点Ｐとして懸架用フレーム２３を図示しない連結棒等で支持することにより、搭乗部２を左右の支点Ｐ，Ｐの２点で架台フレーム４、４を介してクローラ駆動部３が支持する構成となっている。これによって、搭乗部２は、いわゆるゆりかごのように左右の支点Ｐ，Ｐを中心に前後に揺動可能となる。
【００３７】
また、架台フレーム４の略中央部には、後部フレーム３０Ｂでその一端が支持された棒状のリンクロッド５の他端部を、斯かる他端部から架台フレーム４に向けられた図示しない突起部を嵌挿して支持するための長穴４０が設けられている。この長穴４０は、リンクロッド５の長さを半径とし、後部フレーム３０Ｂの遊貫軸（支軸）３８を中心点とする円弧状をなしている。より具体的には、後部フレーム３０Ｂの前部フレーム３０Ｆに対する傾斜状態に応じて、リンクロッド５が描く架台フレーム４上での軌道に沿った形状とされている。架台フレーム４は、このリンクロッド５によって後方への回動の制限を受ける。すなわち、リンクロッド５並びにこのリンクロッド５を片持支持する後部フレーム３０Ｂとによって、搭乗部２を支持した架台フレーム４を支持しているのである。なお、円弧状の長穴４０の各端部の位置の決め方については、後述する。
【００３８】
また、架台フレーム４の高さの辺４２における上記支持孔ｈ１と対向する端部（上底４１と高さの辺４２との交点）近傍には、ロックアーム６の一端と嵌合してロックアーム６の移動方向を規制するための軌道となる切欠き部４５が設けられている（図３（ｂ）、図（ｃ）も参照のこと）。斯かる切欠き部４５は、架台フレーム４の高さの辺４２が水平とされた状態で斯かる高さの辺４２に対して略垂直方向に所定の長さに亘って切り欠かれている。
【００３９】
ロックアーム６は、棒状の金属の一部を上述した円弧状の長穴４０の曲率とほぼ同じ曲率で円弧状に屈曲された湾曲部６１と直線部６２とを有し、この直線部６２の湾曲部６１に対向する端部（直線部６２のクローラ駆動部３側の端部）には、その端部から直線部の長手方向に向かって上記切欠き部４５の幅Ｗ（高さの辺４２の方向の長さ）よりも長い範囲に亘って、上記切欠き部４５に嵌挿するための嵌挿部６３が設けられている（図３（ｂ）において二点鎖線で示されている）。この嵌挿部６３の他端(直線部６２と対抗する側の端部)には、高さの辺４２の方向の長さが切欠き部４５の幅Ｗよりも長い長さを有する板状の留め具６４が設けられており（図３（ｂ）において一点鎖線で示されている）、切欠き部４５に嵌挿部６３を嵌挿させることにより、直線部６２と板状の留め具６４とで架台フレーム４を挾持する形となっている。また、架台フレーム４の切欠き部４５の開口側近傍の所定位置には、上記板状の留め具６４と干渉してロックアーム６の移動を制限（ロックアーム６が切欠き部４５の開口から抜け落ちることを防止）するための突起（ストッパ）４６が設けられている。
【００４０】
なお、上記嵌挿部６３の長さを切欠き部４５の幅よりも長くしたことにより、ロックアーム６が斯かる嵌挿部６３を中心として前後方向に回動することを防止している。ロックアーム６の機能については後述する。
【００４１】
また、左右一対の架台フレーム４、４は、本願発明における階段昇降機１の補助者が階段昇降機１を操作する際のハンドルとして機能する把持部７によって連結されている。この把持部７は、アルミ等の金属棒からなるＵ字状フレームであって、Ｕ字状の開口部に当たる各端部において左右の架台フレーム４、４と溶接または図示しないネジ等を介して結合されており、これによって、搭乗部２の後方を囲む様に取り付けられている。
【００４２】
本発明の実施形態における階段昇降機１は以上の様に構成されている。なお、上記において特段触れていないが、本実施形態における階段昇降機１には、階段昇降動作を統一的に制御する図示しない制御部が設置されており、特にクローラ駆動部３の各構成部を階段昇降、平地走行等の動作に応じて必要な動作制御をする構成を備えている。
【００４３】
次に、この様に構成された階段昇降機１における、特徴的な動作について、図５、図６を用いて説明する。
【００４４】
まずはじめに、搭乗部２がクローラ駆動部３に対して後傾姿勢を維持するための調整方法について説明する。
これは図５に示すように、搭乗部２を水平面上に置いた状態で、支点Ｐからの鉛直方向に向いた線を基準線として、車椅子利用者である搭乗者Ｋ１及び車椅子Ｋを含む搭乗部２（車椅子搭載フロア２１、車止めフレーム２２を含む）の合成重心位置が支点Ｐに対して後方（車止めフレーム２２側）に位置するように車椅子搭載フロア２１におけるアッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄとの相対的位置を調整する。具体的には、支点Ｐと合成重心Ｑとを結ぶ直線と上記基準線との成す角度が例えば５度程度となるように調整するのである。
【００４５】
本願発明者は、本実施形態に示す車椅子搭載フロア２１（３０Ｋｇ）に、搭載を想定する標準車椅子（ＪＩＳ９２０１準拠の車椅子：１５Ｋｇ）と搭乗者の体重の代用としてのダミーウェイトを２４Ｋg〜１３５Ｋｇの範囲で変えて、搭乗部２の合計重量の変化に対する合成重心の変動状態を実験により確認した。これによると、図５に示す黒丸の通り、ダミーウェイトが１２０Ｋｇ〜１３５Ｋｇ（合計重量が１６５Ｋｇ〜１８０Ｋｇ）の範囲において約１０度傾斜する位置となることを最高として、それ以下の重量においては、ほぼ５度〜１０度の範囲内に入ることが分かっている。つまり、例えば、搭乗者の体重を２４Ｋｇ〜１３５Ｋｇの中間的な７５Ｋｇに対応する合計重量（１２０Ｋｇ）に対して合成重心Ｑと支点Ｐとの成す角度が約５度となるようにアッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄとの相対的位置をスライドレール機構によって調整し、調整された相対位置を維持するようにロックすることにより、想定する搭乗者の全体重に亘って、常に５度乃至１０度の範囲内の後傾姿勢で搭乗部２を懸架することが可能となる。なお、階段昇降機にあっては、搭乗部を水平に対して約５°上向きの傾斜状態とすることで、搭乗者が階段昇降の際に不安を感じにくくなることが、従来からある階段昇降機に対する利用者アンケートや経験則を通じて判っている。
【００４６】
なお、上記のように代表的な合計重量（上記例では１２０Ｋｇ）で調整するのではなく、個々の搭乗者の体重に合わせて（または、搭乗者を搭乗させた状態で）、改めてアッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄとの相対位置を上述したスライドレール機構によって任意の（好みの）角度に調整するようにしても構わない。
【００４７】
以上のように調整することによって、搭乗部２は、クローラ駆動部３の傾斜状態に関係なく、常に水平に対して所定角度（例えば約５度程度）の後傾状態を維持することになる。つまり、平地走行時であっても、階段昇降時であっても、搭乗者は常に水平に対して約５度傾斜した状態で搭乗することになる。
【００４８】
次に、架台フレーム４、リンクロッド５、ロックアーム６の動作について説明する。
架台フレーム４は、クローラ駆動部３に対する支点Ｐの相対位置を変更する機能を有している。架台フレーム４は、上述した通り、支持孔ｈ１で中央部連結軸３３Ｃに軸支されており、この中央部連結軸３３Ｃを中心に機体１の前後方向に回動可能であるが、その回動範囲は、リンクロッド５により、長穴４０の範囲内に制限される。
具体的には、長穴４０の後方の端部は、設計上の最大傾斜を有する階段を昇降する際に搭乗部２の合成重心Ｑからの鉛直方向にクローラ駆動部３が支持体として存在可能な位置である。すなわち、懸架用の支点Ｐとクローラ駆動部３との相対的な位置関係が固定されている場合、階段昇降に伴ってクローラ駆動部３が傾斜することで、架台フレーム４の先端（つまり、支点Ｐ）でつりさげられた搭乗部２の合成重心からの鉛直方向の位置は、クローラ駆動部３が水平状態に置かれた場合に比べてクローラ駆動部３の前方に移動することになるが、この前方への移動があっても、階段昇降に伴い傾斜しているクローラ駆動部３の水平面への投射長（つまり、クローラ駆動部３が合成重心Ｑの支持体として機能する長さ）に対して所定のマージンを有する位置となるように長穴４０の後方端部位置は設定されている。すなわち、図３(ａ）に示すようにクローラ駆動部３が平行（前部フレーム３０Ｆと後部フレーム３０Ｂとの相対的な傾斜角度が０度）とされた状態で、かつ、水平に配置された状態において、搭乗部２の合成重心Ｑがクローラ駆動部３の後方であって、後部フレーム３０Ｂが合成重心Ｑの支持体として機能する範囲内に位置するように、長穴４０の後方端部の位置が予め調整されている。
【００４９】
但し、このようにリンクロッド５が長穴４０の後方端部に位置することによって、合成重心Ｑが後部フレーム３０Ｂ上に位置する場合には、この合成重心Ｑによって架台フレーム４には後方に向けて回動するように力のモーメントが働く。したがって、仮にロックアームが無いものとすると、リンクロッド５が長穴４０の前方端部と干渉する位置まで架台フレーム４は回動しようとするため、この回動に伴う合成重心Ｑの移動により機体後方への転倒の虞がある。そこで、これを避けるべく、架台フレーム４の位置を長穴４０の後方端部に固定するためのロックアーム６が設けられている。
【００５０】
一方、長穴４０の前方の端部は、図６に示す様に、後述するホイール走行時における搭乗部２の合成重心がサイドホイール部ＳＷの自在車輪ＳＷ２より後方に位置するように、換言すると、自在車輪ＳＷ２及び後輪である自在車輪ＢＷ２が支持体として機能せずに前方に転倒することが無い範囲となる様に規定されている。
【００５１】
ロックアーム６は、上述した通り、切欠き部４５に沿って可動であり、ロックアームの直線部６２の下端がストッパ４６と干渉して停止した時に、湾曲部６１が、長穴４０を覆う位置にくると共に、湾曲部６１の端部がリンクロッド５の端部の幅の長さ分だけ長穴４０の後方端部から空間を開けるようにロックアーム６の長さ並びにロックアーム６とストッパ４６との位置関係が調整されている。この様な構成により、リンクロッド５が長穴４０の後方端部に存在する場合には、ロックアーム６が自重によって、切欠き部４５の軌道に沿って降下すると共に、ストッパ４６によって長穴４０上で湾曲部６１が停止することによって、リンクロッド５を長穴４０の後方端部に留置くことになる。これによって、架台フレーム４の後方への回動が禁止されるので、架台フレーム４（即ち支点Ｐ）とクローラ駆動部３との相対的な位置関係がロックされるのである。
【００５２】
一方、リンクロッド５が長穴４０の前方端部（正確には後方端部以外の位置）に位置する場合には、斯かるリンクロッド５とロックアーム６の湾曲部６１との干渉によって、ロックアーム６の自重による降下が防止される。このため、例えば、後述するホイール走行において後部フレーム３０Ｂの傾斜に伴いリンクロッド５が前方に移動、すなわち、架台フレーム４が後方に回動しようとするが、長穴４０の前方端部によって規定される所定位置で回動が停止する。この際、リンクロッド５には後部フレーム３０Ｂが傾斜されることによって常に前方に向けた付勢力が加えられているので、特にロック機構を設ける必要は無い。
【００５３】
次に、ホイール走行に係る動作について説明する。
上述した通り、本発明の階段昇降機１は、左右一対のサイドホイール部ＳＷ、ＳＷと後輪ホイール部ＢＷとを備えている。これら各ホイール部は、特に平地走行時において用いられるものである。ホイール走行時においては、水平状態に置かれた機体１に対して第一伸縮シリンダＣＹ１によって後部フレーム３０Ｂが水平から傾斜状態にされると共に第二伸縮シリンダＣＹ２によって自在車輪ＢＷ２を支持する支持棒ＢＷ１が自在車輪ＢＷ２が接地するまで後部フレーム３０Ｂ内から押し出される。一方、第一伸縮シリンダＣＹ１によって後部フレーム３０Ｂが所定の傾斜状態とされることによって、後部フレーム３０Ｂと一体的に形成されたサイドホイール部ＳＷの自在車輪ＳＷ２、ＳＷ２が、接地される位置まで中央部連結軸３３Ｃを中心に回動され、前部フレーム３０Ｆの接地ガイド部が接地面から僅かに離間する状態とされる。この際、架台フレーム４は、リンクロッド５によって上述した通り、長穴４０の前方端部で規定される位置で固定されることになり、搭乗部２の合成重心Ｑはサイドホイール部ＳＷ、ＳＷと後輪ホイール部ＢＷとで安定に支持される。
【００５４】
この様な状態にすることで、機体１は、左右一対のサイドホイール部ＳＷ，ＳＷと後輪ホイール部ＢＷとの３点による車輪走行が可能となる。これによって、平地での移動を楽に行うことが出来るようになると共に、ベルトクローラ３６による面状の接地状態から、車輪による点状の接地状態となるため、例えば奥行きの狭い階段の踊り場においての旋回が容易になる。
【００５５】
次に、本願発明の階段昇降機１における特徴的な動作である平地から階段下降への移行動作について図７を用いて説明する。
【００５６】
まず、図７（ａ）に示すように、踊り場から下降階段に進入するに当たって、後輪ホイール部ＢＷを繰り出すと共に、第一伸縮シリンダＣＹ１の伸縮可動軸を縮小せしめて後部フレーム３０Ｂを例えば２０°傾斜させる。この際、サイドホイール部の自在車輪ＳＷ２はクローラ内部に収納された状態にあり、機体１は、クローラ（前部フレーム３０Ｆ）と後輪ホイール部ＢＷとで支持されている。この状態において、階段に進入すると図７（ｂ）に示すように、前部フレーム３０Ｆの前方部が接地ガイドフレームとしての直線状部である間は、換言すると、前部フレーム３０Ｆの屈曲部３０Ｃが下降階段に向かう踊り場の段鼻（踊り場と階段との境）に面するまでの間は、前部フレーム３０Ｆは、下降階段に向けてその先端部が突き出る状態となる。この状態において、階段の傾斜角度が、階段昇降機１の傾斜角度θ（例えば２０°）よりも低い階段であれば、クローラ駆動部３の先端部が二段目（踊り場の段鼻から数えて二段目）の段鼻と接することになるため、スムーズな階段下降に移行できる。
【００５７】
一方、階段の傾斜角度が、階段昇降機１の傾斜角度θ（この例では２０°）よりも急な（大なる）角度である場合には、例えば、図１に示す従来の階段昇降機１のように接地長の全長に亘ってクローラ駆動部が直線状であると、このまま階段への進入動作を続けることで搭乗部２の合成重心が踊り場の段鼻を超えた位置に到来することによって、この踊り場の段鼻を支点とするシーソーの如く、クローラ駆動部の先端部が二段目の段鼻に向けて落下することになる。この落下による衝撃は、搭乗者にとっては不快で、前のめりの転落を想起させる不安感を与えるものとなる。
【００５８】
本願発明においては、このような衝撃を緩和する工夫がなされている。具体的には、クローラ駆動部３の接地面側であって、図７（ａ）に示すような傾斜走行時における搭乗部２の合成重心のほぼ鉛直方向に屈曲部３０Ｃを設けたことにより、階段への進入動作を続けることで、図７（ｃ）に示す様に、前部フレーム３０Ｆの屈曲部３０Ｃが下降階段に向かう踊り場の段鼻に当接すると、機体１（正確にはクローラ駆動部３）は、屈曲部３０Ｃの傾斜面（この傾斜面の角度は、機体１の傾斜角度θよりも大である）に沿って進行するため、この進行に伴って前部フレーム３０Ｆが二段目の段鼻に向けて徐々に傾斜することになる。この際、下降を想定している最大の傾斜角度を有する階段において、合成重心が踊り場の段鼻よりも進行方向に対して後方に位置する間に屈曲部３０Ｃによる前部フレーム３０Ｆの傾斜が進行し、合成重心が踊り場の段鼻を越える前に前部フレームが二段目の段鼻に当接するように屈曲部の傾斜角度並びに開口長（前部フレーム３０Ｆの屈曲部３０Ｃにおける接地面への投影長）が決められている。
【００５９】
これによって、設計上想定する全ての傾斜を有する階段に対して、平地から階段の下降への移行が緩やかに行われることになり、搭乗者にとって不快な衝撃や、不安感を低減することが可能となる。
【００６０】
なお、上記下降動作において、踊り場の段鼻に屈曲部３０Ｃが当接すると、この当接を図示しない機体１の駆動を制御する制御部が感知して、傾斜された後部フレーム３０Ｂは前部フレーム３０Ｆと平行状態とするべく第一伸縮シリンダＣＹ１をして伸長制御がなされる。そして、二段目の段鼻に前部フレーム３０Ｆが当接した後、屈曲部３０Ｃが踊り場の段鼻から離接したことを感知すると後輪ホイール部ＢＷの収納が行われる。
【００６１】
これによって、クローラ駆動部３は、階段下降時において連続する三段以上の階段の段鼻に当接することができるようになり、安定した階段の下降を行うことが可能となる（図７（ｄ）参照）。
【００６２】
なお、屈曲部３０Ｃへの当接／離接の状態検知は、例えば、圧力センサーを屈曲部３０Ｃに対応する前部フレーム３０Ｆ、後部フレーム３０Ｂの位置にそれぞれ設置し、斯かる圧力センサーからの出力信号の有無によって知ることができる。
【００６３】
なお、上記実施形態において、搭乗部２は、車椅子搭載フロア２１に車椅子を搭載する例について説明したが、これに限定されるものではない。搭乗部２として車椅子ではなく、直接着座可能な座席を設けてもよい。この場合、座席の着座面を二重のフロアとし、各フロアの相対位置を調整し傾斜をつけることが出来るように、互いにスライド可能な構成とすればよい。これによれば、座席を搭載するだけのスペースで済むことになるため、より小型化が可能となる。
【００６４】
以上、説明した通り、本願発明の階段昇降機１は、架台フレーム４により搭乗部２を左右の支点Ｐ、Ｐによる２点で支持する構成としたため、搭乗部２の傾斜を初期設定することにより、機体１の動作状態に拘わらず、搭乗時には常に所定の傾斜を維持することが可能となる。また、搭乗部２を両脇からの二点で支持する構造としたことにより、一点で支持する際に必要となる大掛かりな支柱構造を採用する必要がない。このため小型化が可能となるため階段の踊り場での旋回がし易くなり実用的である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 階段昇降機
２ 搭乗部
２１ 車椅子搭載フロア
２１Ｄ アンダーフレーム
２１Ｕ アッパーフロア
２２ 車止めフレーム
２３ 懸架用フレーム
３ クローラ駆動部
３０ 軌道フレーム
３０Ｂ 後部フレーム
３０Ｃ 屈曲部
３０Ｆ 前部フレーム
３３Ｂ 後部連結軸
３３Ｃ 中央部連結軸
３４ 駆動輪
３５Ｂ 後部遊動輪
３５Ｃ 中央部遊動輪
３６ ベルトクローラ
３７ 抑えローラ
３８ 遊貫軸
４ 架台フレーム
４０ 長穴
４５ 切欠き部
４６ ストッパ
５ リンクロッド
６ ロックアーム
６１ 湾曲部
６２ 直線部
７ 把持部
ＢＷ 後輪ホイール部
ＢＷ１ 支持棒
ＢＷ２ 自在車輪
ＣＹ１ 第一伸縮シリンダ
ＣＹ２ 第二伸縮シリンダ
ｈ１、ｈ２ 支持孔
Ｋ 車椅子
Ｐ 支点
Ｑ 合成重心
ＳＷ サイドホイール部
ＳＷ１ 支持棒
ＳＷ２ 自在車輪
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自足歩行が困難な者が階段昇降する際に好適な階段昇降機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来このような階段昇降機（以下、機体ともいう。）としては、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術を図１を用いて説明する（同図（ａ）は平地移動状態、（ｂ）は階段昇降状態を示している）。この階段昇降機１００の主要構成は、車椅子搭載部１０２とクローラ駆動部１０３からなり、車椅子搭載部１０２の端部(搭載される車椅子Ｋの後方側端部)がクローラ駆動部１０３に対して枢支軸１０４で枢支され、一端が車椅子搭載部１０２に軸支されると共に他端がクローラ駆動部１０３に軸支された伸縮シリンダ１０５の伸縮動作によって、クローラ駆動部１０３に対して車椅子搭載部１０２を傾斜させることができる構成になっている。
【０００３】
特許文献１によれば、車椅子搭載部１０２のクローラ駆動部１０３に対する傾斜角度は、階段をクローラ駆動部１０３が昇降する際に、車椅子搭載フロア１２１上に搭載された車椅子Ｋが水平に対して若干後傾姿勢となるように設定されている。すなわち、例えば、車椅子用階段昇降機１００が昇降可能な最大の階段傾斜角度が３５度である場合には、車椅子搭載部１０２のクローラ駆動部１０３に対する傾斜角度は４０度に設定され、最大傾斜角度を有する階段を昇降する際においても、車椅子搭載フロア１２１が水平に対して５度程度傾斜するように伸縮シリンダ１０５の伸縮制御がなされる。これによって、車椅子搭載フロア１２１上に搭載されている車椅子Ｋは常に階段側、すなわち車椅子Ｋの保持ハンドル体１２４側に付勢する力が働くため、車椅子Ｋの搭載状態が安定すると共に、車椅子の搭乗者Ｋ１は、階段昇降時は常に斜め上方向に視線を向ける姿勢となるので、階段昇降時において、転倒や転落等の搭乗者の心理的な不安が緩和されることが期待できる。
【０００４】
なお、階段昇降時から平地走行に移行する際には、車椅子搭載部１０２の傾斜角度を４０度から水平状態に対して若干傾斜させた角度（例えば５度）にするべく伸縮シリンダ１０５を縮める方向に制御する。
【０００５】
階段昇降機の他の従来技術としては、下記特許文献２に記載された車椅子用階段昇降補助台車２００がある。この従来技術を図２に示す（同図は平地移動状態を示す）。この階段昇降補助台車２００の主要構成部は、車椅子搭載部としてのケージ２２１と、このケージ２２１を釣鐘の様に一点で吊り下げるための吊り金具２１８と、この吊り金具２１８を支持する台枠２１５と、台枠２１５の下部の支え軸２１６，２１７と、この支え軸２１６，２１７を支点に回転揺動可能な左右一対のクローラを前後に設けたクローラ装置２０１とからなり、車椅子を載置したケージ２２１を吊り下げることにより、階段上においてもケージ２２１が水平状態を維持する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２５５１８６２号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０３３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した通り、特許文献１に記載の階段昇降機１００によれば、平地走行時と階段昇降時において車椅子搭載部１０２の傾斜角度を変えるために、伸縮シリンダ１０５をこれら走行状態に応じて伸縮制御する必要がある。伸縮シリンダ１０５は、耐荷重性に優れているものの、油圧駆動などの駆動手段によってピストンを伸縮させるため一定の応答遅れを伴う。また、制御対象の荷重が大となるほど動作の反応には遅れを生じる傾向にあるため（つまり、耐荷重性の高い伸縮シリンダを利用する制御系ほど、その帯域が狭くなり迅速な反応ができないため）、平地走行状態と階段昇降状態とに応じて傾斜角度を変えるためには、相当の時間を要することになる。例えば、階段昇降によって別の階に移動する態様としては、１）昇降前のフロアでの平地走行、２）階段昇降、３）踊り場での平地走行、４）階段昇降後のフロアでの平地走行、等の複数の走行状態の変遷を経ることになり、変遷の都度、伸縮シリンダ１０５の伸縮制御を伴うため、傾斜制御が煩雑になると共に傾斜状態が所望の状態になるまで一旦停止といった待機時間が発生するため階段昇降に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の車椅子用階段昇降補助台車２００によれば、車椅子搭載部であるケージ２２１を吊り下げる構造であるため、伸縮シリンダによる傾斜制御を必要としない。しかしながら、特許文献２の階段昇降機は、釣鐘を吊る様に、ケージ２２１を吊り金具２１８の一点で懸装する構造であることから、搭乗者Ｋ１並びに車椅子Ｋの重量を含むケージ２２１の荷重に十分耐え得るだけの剛性を有する台枠２１５が必要不可欠となる。しかも、この様な堅牢な台枠２１５を構成する４本の支柱を確実に支持するために、支持できるだけの剛性を備えた支え軸２１６，２１７と、それをさらに支持するためのクローラ装置２０１を機体の前後に一台ずつ備える構成となっており、機体の重量化並びに大型化は必定である。機体の重量化並びに大型化は、例えば階段の踊り場等における旋回性能を低下させる最も大きな要因であり、特に我が国の階段事情等を考慮すると特許文献２の車椅子用階段昇降補助台車は実用的であるとは言えない。
【０００９】
また、特許文献２では、車椅子を積載したケージ２２１を水平に保つことを目的に考案された釣鐘構造であることから、階段昇降時において車椅子搭載部を傾斜させる工夫については全く考慮されていない。
【００１０】
本願発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、その目的は、伸縮シリンダを利用した複雑な傾斜機構に頼ることなく、機体の走行状態に拘わらず搭乗者の搭乗状態を常に一定に維持することを可能にすると共に、小型化を可能にすることで優れた旋回性能を実現する実用的な車椅子用階段昇降機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の階段昇降機は、ベルトクローラと、当該ベルトクローラの軌道を画定する軌道フレームと、前記軌道フレームで支持される架台フレームと、をそれぞれ左右一対に有し、各ベルトクローラの駆動を行うクローラ駆動部と、左右一対の懸架用フレームが設けられた搭乗部と、を備え、左右一対の前記懸架用フレームは、左右一対の前記架台フレームに対して回動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の階段昇降機は、請求項１に記載の階段昇降機において、前記搭乗部は第一フロアと、当該第一フロアに対する位置を相対的に移動可能な第２フロアとを備え、左右一対の前記懸架用フレームは、前記第１フロア又は前記第２フロアのいずれか一方に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の階段昇降機は、請求項１又は請求項２に記載の階段昇降機において、左右一対の前記軌道フレームは、それぞれ前記ベルトクローラを接地面に案内する前部フレームと、当該前部フレームに対して傾斜自在に配置された後部フレームとを備え、前記架台フレームは、前記前部フレームに対して回動可能に支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、軌道フレームに支持された架台フレームにより、搭乗部に設けられた懸架用フレームが、左右それぞれ一点で、つまり機体の両サイドでそれぞれ進行方向の前後に回動自在に支持される構成とされている。したがって、軌道フレームの側面で架台フレームを支持する構成とすることができるので、４本の支柱を前後に設ける従来技術と比較して、全体として小型にすることが可能となる。特に奥行きが狭い階段の踊り場等において、旋回がし易くなり好ましい。
【００１５】
また、本願発明によれば、搭乗部を第一フロアと、当該第一フロアに対する位置を相対的に移動可能な第二フロアとの二重フロアの構成としたので、この相対的な位置関係を変えることによって、搭乗者を含む搭乗部全体の重心（以後、合成重心と言う。）の位置を変更することができる。これによって、搭乗部は、架台フレームに懸架された際に合成重心の位置に応じた所定の傾斜状態となる。しかもこの傾斜状態は、搭乗部の合成重心の位置が常に鉛直方向に向く様に重力が作用することになるため、架台フレームを支持する機体本体の傾斜状態に拘わらず常に水平に対して一定の傾斜角度を維持できる。したがって、伸縮シリンダを利用した複雑な制御機構を用いる必要がなく消費電力の低減、機体の小型化を図ることが可能となる。搭乗部の傾斜状態を常に一定に維持できるので、機体の製造バラツキや操作者の技量などに関わらず安定した階段昇降が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術を示す側面図である。
【図２】他の従来技術を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る階段昇降機の斜視図である。
【図５】図３に示す搭乗部２の側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図である。
【図７】本発明の階段昇降機の階段走行（下降）時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、「前後左右」という相対的な方向を示す用語は、特に断りが無い限り、本願発明の階段昇降機に搭乗者が着座して正面を向いた状態を基準にした時に定まる方向を示すものとする。つまり、以下の説明における「前」とは機体に着座した搭乗者の正面方向を指し、［後］とは同搭乗者の背面方向を指し、「左」とは同搭乗者の左手方向を指し、「右」とは同搭乗者の右手方向を指すものである。
【００１８】
各構成部について図３乃至図５を用いて以下に説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る階段昇降機１の側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）における架台フレーム４の切欠き部４５を中心とする拡大図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の線分Ａ−Ａにおける断面図である。また、図４（ａ）は左前方からみた斜視図、図４（ｂ）は右後方から見た斜視図である。また、図５は、図３に示す搭乗部２のみの側面図である。
【００１９】
本実施形態における階段昇降機１の主要構成部は、搭乗部２と、クローラ駆動部３とから成り、搭乗部２とクローラ駆動部３とは、左右一対に設けられた架台フレーム４、４とリンクロッド５，５により連結された構造となっている。
【００２０】
なお、この実施形態では、搭乗部２として車椅子Ｋと、この車椅子Ｋを搭載するための車椅子搭載フロア２１とを採用した例を示している。
【００２１】
搭乗部２は、車椅子搭載フロア２１、車止めフレーム２２、左右一対の懸架用フレーム２３、２３と、からなる。
【００２２】
車椅子搭載フロア２１は、車椅子Ｋを載置する搭載面を備えた第１フロアとなるアッパーフロア２１Ｕと、当該アッパーフロア２１Ｕの左右の幅と略同じ距離だけ離間して前後方向に延伸した状態で配置される第２フロアとなる左右一対のアンダーフレーム２１Ｄ、２１Ｄとを備え、アッパーフロア２１Ｕには、この一対のアンダーフレーム２１Ｄ、２１Ｄを軌道とする図示しないスライドレールがその左右の端部に設けられている。このスライドレールは、例えば自動車のシート位置を自動車のフロア面に平行にスライドさせるために用いられるロック機構付きの既知のスライドレールを採用することが可能である。このスライドレールによって、アッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄ,２１Ｄとは互いに軌道方向における相対的な位置関係を調整可能であり、調整された位置関係がロック機構により維持される構造となっている。より具体的には、アンダーフレーム２１Ｄに対してアッパーフロア２１Ｕが可動となるように構成され、相互の相対的位置が調整可能となっている。なお、第２フロアとしては、左右一対のアンダーフレーム２１Ｄ，２１Ｄに代えて、アッパーフロア２１Ｕと同様に面状の金属や樹脂等からなる一のフロア用部材にアッパーフロア２１Ｕとの相対的な位置関係を調整するための上述したスライドレール等の調整機構を設ける構造としても構わない。
【００２３】
車止めフレーム２２は、Ｕ字状フレーム（便宜上、以下の説明では、Ｕ字状フレームを成す各辺を、図４（ｂ）に示す通り、左の辺から順にフレーム２２ａ，フレーム２２ｂ，フレーム２２ｃとする。）であって、このＵ字状フレームの開口部を成す２つの端部（フレーム２２ａ，フレーム２２ｃの端部であって、フレーム２２ｂと結合される端部とは反対側に位置する端部）は、アンダーフレーム２１Ｄ、２１Ｄの後端部でそれぞれ結合され、搭乗部２全体として一体化されたＵ字状フレームが形成されている。
【００２４】
なお、車止めフレーム２２におけるフレーム２２ａ及びフレーム２２ｃは、アンダーフレーム２１Ｄ，２１Ｄとの各結合部（アンダーフレーム２１Ｄ,２１Ｄの後端部）から車椅子Ｋが搭載される側に向けて湾曲されており、これによって、フレーム２２ｂが、搭載を想定する標準車椅子（例えばＪＩＳ規格番号９２０１に準拠した車椅子）の車輪の半径以上の高さに位置するように形成されている。また、フレーム２２ａ，２２ｃ間は、アルミ等の金属の板状の連結部材２２ｄで連結されており、これによって車椅子Ｋの車輪との当接面が形成され、後述するように搭乗部２が後傾状態とされた際に、この当接面によって車椅子搭載フロア２１から車椅子が落輪することが無いように、搭載された車椅子Ｋの車輪を受け止めることが可能となっている。
【００２５】
懸架用フレーム２３，２３は、それぞれアルミ等からなる金属板を二等辺三角形状に象ると共に、軽量化を図るため、三角形の各辺に対して所望の強度を保つことができるだけの幅を残して中抜き加工することで形成される左右同一形状のフレーム構造を有している（図５も参照のこと）。斯かる二等辺三角形状の懸架用フレーム２３の底辺が、アッパーフロア２１Ｕの左右の両サイドでそれぞれ溶接や或いは固定用ネジ等によって固定的に連結されることで、アッパーフロア２１Ｕと一体化されている。なお、懸架用フレーム２３，２３は、第２フロアとなるアンダーフレーム２１Ｄ,２１Ｄに対して固定的に連結されていても構わない。要は、いずれかのフロアに対して固定され、他のフロアに対して相対的に移動可能とされていればよい。また、懸架用フレーム２３，２３は、二等辺三角形の頂角に対応する頂点近傍に設けられた支点Ｐ、Ｐにおいて、後述する架台フレーム４，４によってそれぞれ支持される。
以上により搭乗部２が構成されている。
【００２６】
次に、クローラ駆動部３の構成について説明する。
クローラ駆動部３は、左右一対の軌道フレーム３０、３０を有する。
各軌道フレーム３０は、前部フレーム３０Ｆと後部フレーム３０Ｂとで２分割されたフレーム構造となっている。左右一対の前部フレーム３０Ｆ、３０Ｆは、図示しないアルミ等の金属板からなる底面フレームを介して互いに連結されており、斯かる底面フレームには、駆動モータと減速機とを一体化する減速機ケースや、バッテリ、後部フレーム３０Ｂの傾斜制御を成すための第一伸縮シリンダＣＹ１，この第一伸縮シリンダＣＹ１に対して後方に配置され、後述する後輪ホイール部ＢＷをその収納位置／装着位置の間で位置制御するための第二伸縮シリンダＣＹ２等がそれぞれ固定的に載置されている。第一伸縮シリンダＣＹ１と第二伸縮シリンダＣＹ２のそれぞれにおいて伸縮されるシャフト（以下、伸縮可動軸とも言う。）は、伸縮動作時に互いに干渉することが無いように各伸縮シリンダの配置が調整されている。減速機の出力軸である左右一対の前部駆動軸３３Ｆには、それぞれ駆動輪３４が取付られている。また、前部フレーム３０Ｆは、ベルトクローラ３６の接地ガイドフレームとして機能するものであり、前部フレーム３０Ｆの後端部において、左右フレーム間を連結する中央部連結軸３３Ｃを備えている。この中央部連結軸３３Ｃは左右の前部フレーム３０Ｆをそれぞれ貫通するように配されており、その先端に左右一対の中央部遊動輪３５Ｃ、３５Ｃが取り付けられている。
【００２７】
なお、前部フレーム３０Ｆは、その接地側において、いわゆる接地ガイドフレームとして機能する接地ガイド部と、接地面に対して上方（接地面から離れる方向）に所定の傾斜角度をもって窪み、後述する走行状態の変遷時以外の常態走行（平地走行または階段昇降）時においては走行面（平地または階段の段鼻と段鼻とを結ぶ仮想の傾斜面）とは接しない側面視三角形状の屈曲部３０Ｃとを有している。この屈曲部３０Ｃは、図３(ａ）に示すように、軌道フレーム３０の全長に対する略中央部に位置する様に設けられている。
【００２８】
一方、後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂは、その後端部において、左右のフレーム間を連結する後部連結軸３３Ｂを介して連結されている。後部連結軸３３Ｂの各先端は、後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂをそれぞれ貫通するように配されており、その先端において後部遊動輪３５Ｂ，３５Ｂが取付られている。また、後部連結軸３３Ｂの左右方向における略中央の位置には、後述する平地走行（ホイール走行）時にクローラに代えて車輪走行するために用いられる自在車輪ＢＷ２と、この自在車輪を支持する支持棒ＢＷ１とからなる後輪ホイール部ＢＷが、支持棒ＢＷ１の一端が後部連結軸３３Ｂを支点に回動自在となる様に取付けられている。
【００２９】
そして、上述した、一端を前部フレーム３０Ｆの底面フレーム上に固着された第一伸縮シリンダＣＹ１の伸縮可動軸の先端が、後部連結軸３３Ｂと連結されている。同様に底面フレームに固着された第二伸縮シリンダＣＹ２の伸縮可動軸の先端が、後輪ホイール部ＢＷの支持棒ＢＷ１と連結されている。
【００３０】
以上の構成によって、前後２分割されたフレーム構造を成す前部フレーム３０Ｆ，３０Ｆと後部フレーム３０Ｂ,３０Ｂとがその相対的な傾斜状態を第一伸縮シリンダＣＹ１を介して変化可能となる様に一体化されている。これによって、後部フレーム３０Ｂ，３０Ｂは、第一伸縮シリンダＣＹ１の伸縮制御（伸縮可動軸の縮小方向への制御）により、例えば図４に示す様に前部フレーム３０Ｆに対してソリ状に傾斜され、階段上昇時においてベルトクローラ３６が最初の階段の段鼻をグリップするための傾斜ガイドフレームとして機能すると共に、階段昇降中においては、図３(ａ）に示す様に前部フレーム３０Ｆと平行状態（伸長方向への制御により、相対的な傾斜の無い状態）とされて階段との接地長を確保するための接地ガイドフレームとして機能する。
【００３１】
なお、後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂにおける後部遊動輪３５Ｂ、３５Ｂの前方には、遊貫軸３８，３８が設けられており、この先端には、クローラ駆動部３に対する搭乗部２の重心位置を調整するためのリンクロッド５、５の一端が回動自在に支持されている。このリンクロッド５の機能については後述する。
【００３２】
これら前部フレーム３０Ｆ、３０Ｆの前端部に設けられた左右一対の駆動輪３４、３４と後部フレーム３０Ｂ、３０Ｂの後端部に取り付けられた左右一対の後部遊動輪３５Ｂ、３５Ｂとの間にそれぞれベルトクローラ３６、３６が巻装され、各ベルトクローラ３６は、前部フレーム３０Ｆにより、接地部に案内され、屈曲部３０Ｃ、中央部遊動輪３５Ｃを介して後部フレーム３０Ｂに案内されて無端駆動する構成とされている。
【００３３】
なお、前部フレーム３０Ｆには、その一端が中央部連結軸３３Ｃに軸支され、図示しないばねによって常に中央部遊動輪３５Ｃの方向に付勢された左右一対の抑えローラ３７、３７が設けられており、この抑えローラ３７と中央部遊動輪３５Ｃとの間にベルトクローラ３６をガイドすることによって、ベルトクローラ３６には常に所望のテンションが加えられた状態とされている。これによって、後部フレーム３０Ｂの傾斜状態によらず、ベルトクローラ３６は常に一定のテンションで巻装された状態を維持している。
【００３４】
また、クローラ駆動部３の両サイドには、サイドホイール部ＳＷが配されており、かかるサイドホイール部ＳＷの自在車輪ＳＷ２を取り付けるための支持棒ＳＷ１が、中央部連結軸３３Ｃで回動可能に軸支されている。また、このサイドホイール部ＳＷの支持棒ＳＷ１は、後部フレーム３０Ｂにその一端（車輪とは反対側に位置する端部）が溶接または固定ネジ等によって固着されている。この様な構成によって、サイドホイール部ＳＷは、その車輪ＳＷ２の位置が後部フレーム３０Ｂの前部フレーム３０Ｆとの相対的な傾斜状態に応じてサイドホイール部ＳＷの回動軸となる中央部連結軸３３Ｃを中心に、接地される位置から接地されない位置まで移動自在となるようにその配置が調整されている。このサイドホイール部ＳＷの機能については後述する。
【００３５】
以上の様に構成されたクローラ駆動部３と搭乗部２とは、架台フレーム４とリンクロッド５によって以下の様に連結されている。
【００３６】
架台フレーム４は、略直角台形状のフレーム構造（便宜上、この台形状フレームの各辺を上底４１、高さの辺４２、下底４３、斜辺４４とする。）を有し、直角部に対応する頂点（高さの辺４２と下底４３との交点）近傍に設けられた支持孔ｈ１で上記した中央部連結軸３３Ｃと、すなわちクローラ駆動部３に対して回動自在に連結されている。また、架台フレーム４の台形の下底４３における上記支持孔ｈ１が設けられた端部と対向する他端部（下底４３と斜辺４４との交点）の近傍には、上述した懸架用フレーム２３を支持するための支持孔ｈ２が設けられ、斯かる支持孔ｈ２の中心を支点Ｐとして懸架用フレーム２３を図示しない連結棒等で支持することにより、搭乗部２を左右の支点Ｐ，Ｐの２点で架台フレーム４、４を介してクローラ駆動部３が支持する構成となっている。これによって、搭乗部２は、いわゆるゆりかごのように左右の支点Ｐ，Ｐを中心に前後に揺動可能となる。
【００３７】
また、架台フレーム４の略中央部には、後部フレーム３０Ｂでその一端が支持された棒状のリンクロッド５の他端部を、斯かる他端部から架台フレーム４に向けられた図示しない突起部を嵌挿して支持するための長穴４０が設けられている。この長穴４０は、リンクロッド５の長さを半径とし、後部フレーム３０Ｂの遊貫軸（支軸）３８を中心点とする円弧状をなしている。より具体的には、後部フレーム３０Ｂの前部フレーム３０Ｆに対する傾斜状態に応じて、リンクロッド５が描く架台フレーム４上での軌道に沿った形状とされている。架台フレーム４は、このリンクロッド５によって後方への回動の制限を受ける。すなわち、リンクロッド５並びにこのリンクロッド５を片持支持する後部フレーム３０Ｂとによって、搭乗部２を支持した架台フレーム４を支持しているのである。なお、円弧状の長穴４０の各端部の位置の決め方については、後述する。
【００３８】
また、架台フレーム４の高さの辺４２における上記支持孔ｈ１と対向する端部（上底４１と高さの辺４２との交点）近傍には、ロックアーム６の一端と嵌合してロックアーム６の移動方向を規制するための軌道となる切欠き部４５が設けられている（図３（ｂ）、図（ｃ）も参照のこと）。斯かる切欠き部４５は、架台フレーム４の高さの辺４２が水平とされた状態で斯かる高さの辺４２に対して略垂直方向に所定の長さに亘って切り欠かれている。
【００３９】
ロックアーム６は、棒状の金属の一部を上述した円弧状の長穴４０の曲率とほぼ同じ曲率で円弧状に屈曲された湾曲部６１と直線部６２とを有し、この直線部６２の湾曲部６１に対向する端部（直線部６２のクローラ駆動部３側の端部）には、その端部から直線部の長手方向に向かって上記切欠き部４５の幅Ｗ（高さの辺４２の方向の長さ）よりも長い範囲に亘って、上記切欠き部４５に嵌挿するための嵌挿部６３が設けられている（図３（ｂ）において二点鎖線で示されている）。この嵌挿部６３の他端(直線部６２と対抗する側の端部)には、高さの辺４２の方向の長さが切欠き部４５の幅Ｗよりも長い長さを有する板状の留め具６４が設けられており（図３（ｂ）において一点鎖線で示されている）、切欠き部４５に嵌挿部６３を嵌挿させることにより、直線部６２と板状の留め具６４とで架台フレーム４を挾持する形となっている。また、架台フレーム４の切欠き部４５の開口側近傍の所定位置には、上記板状の留め具６４と干渉してロックアーム６の移動を制限（ロックアーム６が切欠き部４５の開口から抜け落ちることを防止）するための突起（ストッパ）４６が設けられている。
【００４０】
なお、上記嵌挿部６３の長さを切欠き部４５の幅よりも長くしたことにより、ロックアーム６が斯かる嵌挿部６３を中心として前後方向に回動することを防止している。ロックアーム６の機能については後述する。
【００４１】
また、左右一対の架台フレーム４、４は、本願発明における階段昇降機１の補助者が階段昇降機１を操作する際のハンドルとして機能する把持部７によって連結されている。この把持部７は、アルミ等の金属棒からなるＵ字状フレームであって、Ｕ字状の開口部に当たる各端部において左右の架台フレーム４、４と溶接または図示しないネジ等を介して結合されており、これによって、搭乗部２の後方を囲む様に取り付けられている。
【００４２】
本発明の実施形態における階段昇降機１は以上の様に構成されている。なお、上記において特段触れていないが、本実施形態における階段昇降機１には、階段昇降動作を統一的に制御する図示しない制御部が設置されており、特にクローラ駆動部３の各構成部を階段昇降、平地走行等の動作に応じて必要な動作制御をする構成を備えている。
【００４３】
次に、この様に構成された階段昇降機１における、特徴的な動作について、図５、図６を用いて説明する。
【００４４】
まずはじめに、搭乗部２がクローラ駆動部３に対して後傾姿勢を維持するための調整方法について説明する。
これは図５に示すように、搭乗部２を水平面上に置いた状態で、支点Ｐからの鉛直方向に向いた線を基準線として、車椅子利用者である搭乗者Ｋ１及び車椅子Ｋを含む搭乗部２（車椅子搭載フロア２１、車止めフレーム２２を含む）の合成重心位置が支点Ｐに対して後方（車止めフレーム２２側）に位置するように車椅子搭載フロア２１におけるアッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄとの相対的位置を調整する。具体的には、支点Ｐと合成重心Ｑとを結ぶ直線と上記基準線との成す角度が例えば５度程度となるように調整するのである。
【００４５】
本願発明者は、本実施形態に示す車椅子搭載フロア２１（３０Ｋｇ）に、搭載を想定する標準車椅子（ＪＩＳ９２０１準拠の車椅子：１５Ｋｇ）と搭乗者の体重の代用としてのダミーウェイトを２４Ｋg〜１３５Ｋｇの範囲で変えて、搭乗部２の合計重量の変化に対する合成重心の変動状態を実験により確認した。これによると、図５に示す黒丸の通り、ダミーウェイトが１２０Ｋｇ〜１３５Ｋｇ（合計重量が１６５Ｋｇ〜１８０Ｋｇ）の範囲において約１０度傾斜する位置となることを最高として、それ以下の重量においては、ほぼ５度〜１０度の範囲内に入ることが分かっている。つまり、例えば、搭乗者の体重を２４Ｋｇ〜１３５Ｋｇの中間的な７５Ｋｇに対応する合計重量（１２０Ｋｇ）に対して合成重心Ｑと支点Ｐとの成す角度が約５度となるようにアッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄとの相対的位置をスライドレール機構によって調整し、調整された相対位置を維持するようにロックすることにより、想定する搭乗者の全体重に亘って、常に５度乃至１０度の範囲内の後傾姿勢で搭乗部２を懸架することが可能となる。なお、階段昇降機にあっては、搭乗部を水平に対して約５°上向きの傾斜状態とすることで、搭乗者が階段昇降の際に不安を感じにくくなることが、従来からある階段昇降機に対する利用者アンケートや経験則を通じて判っている。
【００４６】
なお、上記のように代表的な合計重量（上記例では１２０Ｋｇ）で調整するのではなく、個々の搭乗者の体重に合わせて（または、搭乗者を搭乗させた状態で）、改めてアッパーフロア２１Ｕとアンダーフレーム２１Ｄとの相対位置を上述したスライドレール機構によって任意の（好みの）角度に調整するようにしても構わない。
【００４７】
以上のように調整することによって、搭乗部２は、クローラ駆動部３の傾斜状態に関係なく、常に水平に対して所定角度（例えば約５度程度）の後傾状態を維持することになる。つまり、平地走行時であっても、階段昇降時であっても、搭乗者は常に水平に対して約５度傾斜した状態で搭乗することになる。
【００４８】
次に、架台フレーム４、リンクロッド５、ロックアーム６の動作について説明する。
架台フレーム４は、クローラ駆動部３に対する支点Ｐの相対位置を変更する機能を有している。架台フレーム４は、上述した通り、支持孔ｈ１で中央部連結軸３３Ｃに軸支されており、この中央部連結軸３３Ｃを中心に機体１の前後方向に回動可能であるが、その回動範囲は、リンクロッド５により、長穴４０の範囲内に制限される。
具体的には、長穴４０の後方の端部は、設計上の最大傾斜を有する階段を昇降する際に搭乗部２の合成重心Ｑからの鉛直方向にクローラ駆動部３が支持体として存在可能な位置である。すなわち、懸架用の支点Ｐとクローラ駆動部３との相対的な位置関係が固定されている場合、階段昇降に伴ってクローラ駆動部３が傾斜することで、架台フレーム４の先端（つまり、支点Ｐ）でつりさげられた搭乗部２の合成重心からの鉛直方向の位置は、クローラ駆動部３が水平状態に置かれた場合に比べてクローラ駆動部３の前方に移動することになるが、この前方への移動があっても、階段昇降に伴い傾斜しているクローラ駆動部３の水平面への投射長（つまり、クローラ駆動部３が合成重心Ｑの支持体として機能する長さ）に対して所定のマージンを有する位置となるように長穴４０の後方端部位置は設定されている。すなわち、図３(ａ）に示すようにクローラ駆動部３が平行（前部フレーム３０Ｆと後部フレーム３０Ｂとの相対的な傾斜角度が０度）とされた状態で、かつ、水平に配置された状態において、搭乗部２の合成重心Ｑがクローラ駆動部３の後方であって、後部フレーム３０Ｂが合成重心Ｑの支持体として機能する範囲内に位置するように、長穴４０の後方端部の位置が予め調整されている。
【００４９】
但し、このようにリンクロッド５が長穴４０の後方端部に位置することによって、合成重心Ｑが後部フレーム３０Ｂ上に位置する場合には、この合成重心Ｑによって架台フレーム４には後方に向けて回動するように力のモーメントが働く。したがって、仮にロックアームが無いものとすると、リンクロッド５が長穴４０の前方端部と干渉する位置まで架台フレーム４は回動しようとするため、この回動に伴う合成重心Ｑの移動により機体後方への転倒の虞がある。そこで、これを避けるべく、架台フレーム４の位置を長穴４０の後方端部に固定するためのロックアーム６が設けられている。
【００５０】
一方、長穴４０の前方の端部は、図６に示す様に、後述するホイール走行時における搭乗部２の合成重心がサイドホイール部ＳＷの自在車輪ＳＷ２より後方に位置するように、換言すると、自在車輪ＳＷ２及び後輪である自在車輪ＢＷ２が支持体として機能せずに前方に転倒することが無い範囲となる様に規定されている。
【００５１】
ロックアーム６は、上述した通り、切欠き部４５に沿って可動であり、ロックアームの直線部６２の下端がストッパ４６と干渉して停止した時に、湾曲部６１が、長穴４０を覆う位置にくると共に、湾曲部６１の端部がリンクロッド５の端部の幅の長さ分だけ長穴４０の後方端部から空間を開けるようにロックアーム６の長さ並びにロックアーム６とストッパ４６との位置関係が調整されている。この様な構成により、リンクロッド５が長穴４０の後方端部に存在する場合には、ロックアーム６が自重によって、切欠き部４５の軌道に沿って降下すると共に、ストッパ４６によって長穴４０上で湾曲部６１が停止することによって、リンクロッド５を長穴４０の後方端部に留置くことになる。これによって、架台フレーム４の後方への回動が禁止されるので、架台フレーム４（即ち支点Ｐ）とクローラ駆動部３との相対的な位置関係がロックされるのである。
【００５２】
一方、リンクロッド５が長穴４０の前方端部（正確には後方端部以外の位置）に位置する場合には、斯かるリンクロッド５とロックアーム６の湾曲部６１との干渉によって、ロックアーム６の自重による降下が防止される。このため、例えば、後述するホイール走行において後部フレーム３０Ｂの傾斜に伴いリンクロッド５が前方に移動、すなわち、架台フレーム４が後方に回動しようとするが、長穴４０の前方端部によって規定される所定位置で回動が停止する。この際、リンクロッド５には後部フレーム３０Ｂが傾斜されることによって常に前方に向けた付勢力が加えられているので、特にロック機構を設ける必要は無い。
【００５３】
次に、ホイール走行に係る動作について説明する。
上述した通り、本発明の階段昇降機１は、左右一対のサイドホイール部ＳＷ、ＳＷと後輪ホイール部ＢＷとを備えている。これら各ホイール部は、特に平地走行時において用いられるものである。ホイール走行時においては、水平状態に置かれた機体１に対して第一伸縮シリンダＣＹ１によって後部フレーム３０Ｂが水平から傾斜状態にされると共に第二伸縮シリンダＣＹ２によって自在車輪ＢＷ２を支持する支持棒ＢＷ１が自在車輪ＢＷ２が接地するまで後部フレーム３０Ｂ内から押し出される。一方、第一伸縮シリンダＣＹ１によって後部フレーム３０Ｂが所定の傾斜状態とされることによって、後部フレーム３０Ｂと一体的に形成されたサイドホイール部ＳＷの自在車輪ＳＷ２、ＳＷ２が、接地される位置まで中央部連結軸３３Ｃを中心に回動され、前部フレーム３０Ｆの接地ガイド部が接地面から僅かに離間する状態とされる。この際、架台フレーム４は、リンクロッド５によって上述した通り、長穴４０の前方端部で規定される位置で固定されることになり、搭乗部２の合成重心Ｑはサイドホイール部ＳＷ、ＳＷと後輪ホイール部ＢＷとで安定に支持される。
【００５４】
この様な状態にすることで、機体１は、左右一対のサイドホイール部ＳＷ，ＳＷと後輪ホイール部ＢＷとの３点による車輪走行が可能となる。これによって、平地での移動を楽に行うことが出来るようになると共に、ベルトクローラ３６による面状の接地状態から、車輪による点状の接地状態となるため、例えば奥行きの狭い階段の踊り場においての旋回が容易になる。
【００５５】
次に、本願発明の階段昇降機１における特徴的な動作である平地から階段下降への移行動作について図７を用いて説明する。
【００５６】
まず、図７（ａ）に示すように、踊り場から下降階段に進入するに当たって、後輪ホイール部ＢＷを繰り出すと共に、第一伸縮シリンダＣＹ１の伸縮可動軸を縮小せしめて後部フレーム３０Ｂを例えば２０°傾斜させる。この際、サイドホイール部の自在車輪ＳＷ２はクローラ内部に収納された状態にあり、機体１は、クローラ（前部フレーム３０Ｆ）と後輪ホイール部ＢＷとで支持されている。この状態において、階段に進入すると図７（ｂ）に示すように、前部フレーム３０Ｆの前方部が接地ガイドフレームとしての直線状部である間は、換言すると、前部フレーム３０Ｆの屈曲部３０Ｃが下降階段に向かう踊り場の段鼻（踊り場と階段との境）に面するまでの間は、前部フレーム３０Ｆは、下降階段に向けてその先端部が突き出る状態となる。この状態において、階段の傾斜角度が、階段昇降機１の傾斜角度θ（例えば２０°）よりも低い階段であれば、クローラ駆動部３の先端部が二段目（踊り場の段鼻から数えて二段目）の段鼻と接することになるため、スムーズな階段下降に移行できる。
【００５７】
一方、階段の傾斜角度が、階段昇降機１の傾斜角度θ（この例では２０°）よりも急な（大なる）角度である場合には、例えば、図１に示す従来の階段昇降機１のように接地長の全長に亘ってクローラ駆動部が直線状であると、このまま階段への進入動作を続けることで搭乗部２の合成重心が踊り場の段鼻を超えた位置に到来することによって、この踊り場の段鼻を支点とするシーソーの如く、クローラ駆動部の先端部が二段目の段鼻に向けて落下することになる。この落下による衝撃は、搭乗者にとっては不快で、前のめりの転落を想起させる不安感を与えるものとなる。
【００５８】
本願発明においては、このような衝撃を緩和する工夫がなされている。具体的には、クローラ駆動部３の接地面側であって、図７（ａ）に示すような傾斜走行時における搭乗部２の合成重心のほぼ鉛直方向に屈曲部３０Ｃを設けたことにより、階段への進入動作を続けることで、図７（ｃ）に示す様に、前部フレーム３０Ｆの屈曲部３０Ｃが下降階段に向かう踊り場の段鼻に当接すると、機体１（正確にはクローラ駆動部３）は、屈曲部３０Ｃの傾斜面（この傾斜面の角度は、機体１の傾斜角度θよりも大である）に沿って進行するため、この進行に伴って前部フレーム３０Ｆが二段目の段鼻に向けて徐々に傾斜することになる。この際、下降を想定している最大の傾斜角度を有する階段において、合成重心が踊り場の段鼻よりも進行方向に対して後方に位置する間に屈曲部３０Ｃによる前部フレーム３０Ｆの傾斜が進行し、合成重心が踊り場の段鼻を越える前に前部フレームが二段目の段鼻に当接するように屈曲部の傾斜角度並びに開口長（前部フレーム３０Ｆの屈曲部３０Ｃにおける接地面への投影長）が決められている。
【００５９】
これによって、設計上想定する全ての傾斜を有する階段に対して、平地から階段の下降への移行が緩やかに行われることになり、搭乗者にとって不快な衝撃や、不安感を低減することが可能となる。
【００６０】
なお、上記下降動作において、踊り場の段鼻に屈曲部３０Ｃが当接すると、この当接を図示しない機体１の駆動を制御する制御部が感知して、傾斜された後部フレーム３０Ｂは前部フレーム３０Ｆと平行状態とするべく第一伸縮シリンダＣＹ１をして伸長制御がなされる。そして、二段目の段鼻に前部フレーム３０Ｆが当接した後、屈曲部３０Ｃが踊り場の段鼻から離接したことを感知すると後輪ホイール部ＢＷの収納が行われる。
【００６１】
これによって、クローラ駆動部３は、階段下降時において連続する三段以上の階段の段鼻に当接することができるようになり、安定した階段の下降を行うことが可能となる（図７（ｄ）参照）。
【００６２】
なお、屈曲部３０Ｃへの当接／離接の状態検知は、例えば、圧力センサーを屈曲部３０Ｃに対応する前部フレーム３０Ｆ、後部フレーム３０Ｂの位置にそれぞれ設置し、斯かる圧力センサーからの出力信号の有無によって知ることができる。
【００６３】
なお、上記実施形態において、搭乗部２は、車椅子搭載フロア２１に車椅子を搭載する例について説明したが、これに限定されるものではない。搭乗部２として車椅子ではなく、直接着座可能な座席を設けてもよい。この場合、座席の着座面を二重のフロアとし、各フロアの相対位置を調整し傾斜をつけることが出来るように、互いにスライド可能な構成とすればよい。これによれば、座席を搭載するだけのスペースで済むことになるため、より小型化が可能となる。
【００６４】
以上、説明した通り、本願発明の階段昇降機１は、架台フレーム４により搭乗部２を左右の支点Ｐ、Ｐによる２点で支持する構成としたため、搭乗部２の傾斜を初期設定することにより、機体１の動作状態に拘わらず、搭乗時には常に所定の傾斜を維持することが可能となる。また、搭乗部２を両脇からの二点で支持する構造としたことにより、一点で支持する際に必要となる大掛かりな支柱構造を採用する必要がない。このため小型化が可能となるため階段の踊り場での旋回がし易くなり実用的である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 階段昇降機
２ 搭乗部
２１ 車椅子搭載フロア
２１Ｄ アンダーフレーム
２１Ｕ アッパーフロア
２２ 車止めフレーム
２３ 懸架用フレーム
３ クローラ駆動部
３０ 軌道フレーム
３０Ｂ 後部フレーム
３０Ｃ 屈曲部
３０Ｆ 前部フレーム
３３Ｂ 後部連結軸
３３Ｃ 中央部連結軸
３４ 駆動輪
３５Ｂ 後部遊動輪
３５Ｃ 中央部遊動輪
３６ ベルトクローラ
３７ 抑えローラ
３８ 遊貫軸
４ 架台フレーム
４０ 長穴
４５ 切欠き部
４６ ストッパ
５ リンクロッド
６ ロックアーム
６１ 湾曲部
６２ 直線部
７ 把持部
ＢＷ 後輪ホイール部
ＢＷ１ 支持棒
ＢＷ２ 自在車輪
ＣＹ１ 第一伸縮シリンダ
ＣＹ２ 第二伸縮シリンダ
ｈ１、ｈ２ 支持孔
Ｋ 車椅子
Ｐ 支点
Ｑ 合成重心
ＳＷ サイドホイール部
ＳＷ１ 支持棒
ＳＷ２ 自在車輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトクローラと、当該ベルトクローラの軌道を画定する軌道フレームと、
前記軌道フレームで支持される架台フレームと、をそれぞれ左右一対に有し、各ベルトクローラの駆動を行うクローラ駆動部と、
左右一対の懸架用フレームが設けられた搭乗部と、
を備え、
左右一対の前記懸架用フレームは、左右一対の前記架台フレームに対して回動自在に支持されていることを特徴とする階段昇降機。
【請求項２】
前記搭乗部は第一フロアと、当該第一フロアに対する位置を相対的に移動可能な第２フロアとを備え、左右一対の前記懸架用フレームは、前記第１フロア又は前記第２フロアのいずれか一方に固定されている請求項１に記載の階段昇降機。
【請求項３】
左右一対の前記軌道フレームは、それぞれ前記ベルトクローラを接地面に案内する前部フレームと、当該前部フレームに対して傾斜自在に配置された後部フレームとを備え、前記架台フレームは、前記前部フレームに対して回動可能に支持されている請求項１又は請求項２に記載の階段昇降機。
【請求項１】
ベルトクローラと、当該ベルトクローラの軌道を画定する軌道フレームと、
前記軌道フレームで支持される架台フレームと、をそれぞれ左右一対に有し、各ベルトクローラの駆動を行うクローラ駆動部と、
左右一対の懸架用フレームが設けられた搭乗部と、
を備え、
左右一対の前記懸架用フレームは、左右一対の前記架台フレームに対して回動自在に支持されていることを特徴とする階段昇降機。
【請求項２】
前記搭乗部は第一フロアと、当該第一フロアに対する位置を相対的に移動可能な第２フロアとを備え、左右一対の前記懸架用フレームは、前記第１フロア又は前記第２フロアのいずれか一方に固定されている請求項１に記載の階段昇降機。
【請求項３】
左右一対の前記軌道フレームは、それぞれ前記ベルトクローラを接地面に案内する前部フレームと、当該前部フレームに対して傾斜自在に配置された後部フレームとを備え、前記架台フレームは、前記前部フレームに対して回動可能に支持されている請求項１又は請求項２に記載の階段昇降機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１４３３８２（Ｐ２０１２−１４３３８２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８７５（Ｐ２０１１−３８７５）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１０６６３４）株式会社サンワ (6)
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１０６６３４）株式会社サンワ (6)
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