Suspension system for a power wheelchair

【発明の詳細な説明】 動力車椅子のための懸架装置従来の発明との関係この出願は１９９６年５月２１日付け出願の米国特許出願第６０／０１７，６ ７９号の一部継続出願である。 発明の分野本発明は、車両のフレームを動力車輪に関して有効に下降でき、車両が走行する地面即ち路面の輪郭を車輪が追従できるように車両のすべての車輪を車両のフレームに関して垂直に移動できるようにした動力車椅子又は同様の自走車両のための懸架装置に関する。 発明の背景市場で入手できる動力車椅子及び類似の車両は一般に、車両のフレームに調整できない状態で装着された１以上のキャスター車輪と一対の動力駆動車輪とを有することを特徴とする。 従って、車椅子の場合は、車椅子の乗員と椅子の構造体との合計高さが普通の側方積み込み乗用車即ち乗用バン(passenger van)において利用できるクリアランスを越えてしまい、乗員がいない状態で車椅子をバンに積み込み、次いで、乗員をバン内へ手動で持ち上げ、車椅子に乗せる必要がある。 この問題に対する従来の解決策は、小さな傾斜部の助けをかりて乗員が車椅子をバン内へ直接駆動できるようにバンの床を下降させるような高価な修正を伴う。 別の試みは、バンの屋根を持ち上げ、バンの側方ドアから突出する動力上昇プラットフォームを設置することである。 側方積み込みドアを有する従来の乗用バンのこのような修正はバンの価格を越える１００００ドル（約１２０万円）以上の出費となってしまう。 従来の車椅子及び同様の自走車両における別の問題点は、車輪装着部が車両の走行する地面即ち路面の輪郭を追従するような垂直面での任意の車輪（動力駆動車輪又はキャスター車輪）の独立の運動を許さないことである。 車両のフレーム及び乗員に対する路面による衝撃を緩和することもおおいに望ましい。 本発明の目的は動力車椅子及び同様の自走車両のための従来の懸架装置における上述の問題を克服することである。 発明の概要本発明を具体化した動力車椅子又は同様の自走車両は、好ましくは、二重遊星トランスミッションを収容したトランスアクセル(transaxle)ハウジングの両端に回転可能な状態で装着された２つの動力路面係合車輪を使用する。 好ましくは、トランスアクセルハウジング及び囲まれた二重遊星トランスミッションは米国特許第５，２７５，２４８号明細書及び１９９６年５月２５日に出願された米国特許出願第０８／６５２，９７５号明細書に記載された構造のものである。 車椅子のための細長いフレームが設けられ、これは、乗員座席、駆動及び操舵（ステアリング）モータ及びバッテリーコンパートメントを普通の態様で装着する。 好ましくは、バッテリーコンパートメントは車両の座席の下側に位置する。 本発明に従えば、トランスアクセルハウジングは３つのリンクにより第１の垂直に垂下したフレーム部分に装着される。 リンクのうちの２つは同一であり、このようなリンクの一端は上述の垂下したフレーム部分上に水平に離間した関係にてそれぞれ設けられた一対のユニバーサルピボット装着部にそれぞれ装着される。 このようなリンクの他端は水平に離間した関係にてトランスアクセルハウジング上に設けられた２つのユニバーサルピボット装着部にそれぞれ装着される。 従って、動力車輪は、地面即ち路面の輪郭を追従するようにトランスアクセルハウジングを傾斜させることにより、互いに関して垂直方向に自由に運動できる。 フレームに関する動力車輪の横方向の変位を阻止するため、実質上三角形形状の第３のリンクを設ける。 このようなリンクはその三角形の辺の各端部に水平なピボットを有し、これらのピボットのための２つの水平に離間した単軸ピボット装着部がユニバーサルピボット装着部に対して垂直に離間した関係にて上述の第１の垂下したフレーム部分上に設けられる。 以下に安定化リンクとして参照する三角形のリンクの頂点部分は、上述の２つのユニバーサルピボット装着部の中央中間の位置でトランスアクセルハウジング上のユニバーサルピボット装着部に枢着される。 従って、トランスアクセルハウジング（従って動力車輪）は車両のフレームに関しての水平方向の変位を阻止される。 車両のための２つのキャスター車輪は便宜的には逆Ｌ字状の副フレームに装着され、この副フレームはキャスター車輪を支持する水平脚部と、第１の垂下したフレーム部分に関して長手方向に離間した第２の垂下したフレーム部分に装着された垂直脚部とを有する。 例えば、一方の垂下したフレーム部分はまたバッテリーコンパートメントのための前方壁を提供することができ、一方、他方の垂下したフレーム部分はバッテリーコンパートメントのための後方壁を提供する。 第２の垂下したフレーム部分へのキャスター車輪副フレームの装着は同一構成の３つのリンクにより達成され、リンクのうちの２つは第２の垂下したフレーム部分及びキャスター車輪副フレームの垂直脚部に対するユニバーサルピボット連結部を有し、三角形の安定化リンクは第２の垂下したフレーム部分に対する２つの水平軸ピボット連結部と、キャスター車輪副フレームに対する単一のユニバーサルピボット連結部とを有する。 従って、キャスター車輪は動力車輪について述べたものと同じ装着部を有し、互いに関して及び車両のフレームに関して独立に動くことができ、地面即ち路面の輪郭を追従できる。 動力車輪及びキャスター車輪に関してフレームの高さを選択的に位置決めするため、一対の液圧又は空気圧シリンダが２つの安定化リンクと車両のフレームとの間でそれぞれ装着される。 このようなシリンダの軸線はほぼ垂直である。 モータ駆動流体ポンプは車両のフレーム上の任意の便利な位置に装着される。 運転手（オペレータ）作動流体制御回路を設けて、両方の流体シリンダの伸縮を選択的に行わせる。 代わりに、本発明の好ましい実施の形態においては、２つの流体シリンダを使用して、トランスアクセルを連結する２つのリンクをフレーム上に設けた別個の位置にそれぞれ連結することができる。 これらの２つのシリンダは上述のように安定化リンクを車両のフレームに連結する単一のシリンダに置き換えることができる。 このような２つのシリンダは流体制御回路内で並列に接続でき、従って、 同時に制御できる。 従って、運転手は、垂直面内で、地面係合動力車輪及びキャスター車輪に関して車両のフレームを上昇、下降又は傾斜させることができる。 車両と運転手との合計高さは、地面即ち路面からバンの床への傾斜部を設けるだけで、普通のバンの側方積み込みドア内へ直接進入できる程度に減少できる。 ２つの流体シリンダはまた、路面の衝撃に対して車両のフレームにクッションを与え、車両が走行する地面即ち路面の輪郭を車輪が追従するように車両の車輪（動力車輪及びキャスター車輪の双方）が垂直に運動できるようにする機能を果たすことができる。 車椅子及び同様の車両のための上述の懸架装置の利点は当業者にとって容易に明らかとなろう。 図面の説明第１図は動力車椅子に適用されるような本発明の概略側立面図で、車椅子のフレーム及び座席が地面係合車輪に関してその通常の上昇位置にある状態を示す図、 第２図は第１図と同様の図であるが、車椅子のフレーム及び座席が地面係合車輪に関して下降位置にある状態を示す図、 第３図は車椅子の動力車輪に適用されるような本発明を具体化した懸架装置の概略斜視図、 第４図は車椅子のキャスター車輪に適用されるような本発明を具体化した懸架装置の拡大概略斜視図、 第５図は地面係合車輪に関する車椅子のフレーム及び座席の高さの変化を生じさせる流体制御回路の詳細図、 第６図は第１図の車椅子の前立面図で、地面輪郭に対する動力車輪の追従を示す図、 第７図は第１図の車椅子の後立面図で、地面輪郭に対するキャスター車輪の追従を示す図、 第８図は本発明の修正例に係る動力車椅子の概略側立面図である。 発明の詳細な説明第１図を参照には、上記米国特許第５，２７５，２４８号明細書及び１９９６ 年５月２５日に出願された米国特許出願第０８／６５２，９７５号明細書に詳細に記載された型式の動力車椅子を概略的に示す。 このような車椅子は細長い関節フレーム２を有し、このフレームはその前端に脚載置部分２ａを備え、細長いフレームの中間部分はフレーム２上での乗員座席２ｂ及びフレーム２の下でのバッテリーコンパートメント２ｃのための普通の装着部を形成し、バッテリーコンパートメントは前垂直壁２ｄ及び後垂直壁２ｅを有する。 フレーム２は、細長いフレーム２の前方端において示される２つの地面係合車輪３とフレーム２の後方端における一対のキャスター車輪４とにより支持され、運動せしめられる。 当業者は、「前方」及び「後方」なる用語が相対的な用語であり、フレーム２に関して動力車輪３とキャスター車輪４とを逆にできることを理解できよう。 ２つの動力車輪は上記米国特許第５，２７５，２４８号明細書及び米国特許出願第０８／６５２，９７５号明細書に詳細に記載されたトランスアクセルハウジング５の両端に装着される。 図を明瞭にするため、トランスアクセルハウジングは故意に減寸で示されているが、このようなハウジングは、上記米国特許第５， ２７５，２４８号明細書及び米国特許出願第０８／６５2，９７５号明細書に詳細に記載されているように、運転手により制御されるような駆動及び操舵パワーを動力車輪３に供給する二重遊星トランスミッションを収容することを理解されたい。 車椅子１の操舵は２つの動力車輪３の方向又は回転速度に差を与えることにより達成される。 従って、フレーム２へのトランスアクセルハウジング５の装着はフレーム２に関する動力車輪３の垂直位置を制御し、一方、フレーム２への副フレーム８の装着はフレーム２に関するキャスター車輪４の垂直位置を制御する。 本発明に従えば、動力車輪３及びキャスター車輪４のための装着部は機能的に同一である。 一対の装着リンク６はそれぞれユニバーサルピボット軸受２ｆによりバッテリーコンパートメント２ｃの垂下した前方壁２ｄに水平に離間した関係にて連結された一端を有する。 装着リンク６の他端はトランスアクセルハウジング５の底壁に（又はほぼ平行な関係にて装着リンクを配置させる任意の他の便宜的な位置に）設けたユニバーサルピボット軸受５ａにより連結される。 装着リンク６の両端のユニバーサルピボット装着部のため、動力車輪３は、車輪が走行する地面即ち路面の輪郭を追従するときに、フレーム２に関して複数の垂直位置を占めることができる。 トランスアクセルハウジング５の横方向の移動、従って、フレーム２に関する動力車輪３の横方向に移動を阻止するため、ほぼ三角形又はＴ字形の安定化リンク７が設けられ、このリンクは、第３図に明示するように、幅広いベース部分７ ａと頂点部分７ｂとを有する。 一対の水平に離間した水平軸ピボット装着部２ｇ がバッテリーコンパートメントの垂直壁２ｄ上に設けられ、安定化リンク７の横方向の端部に設けたピボット穴７ｃを通るピボットピンをそれぞれ受け入れる。 従って、安定化リンク７はピボット軸受２ｇにより画定された水平軸線のまわりを垂直面内でのみ運動でき、第３図に示すようなユニバーサルピボット軸受２ｆ の上方又は下方のいずれかに位置することができる。 安定化リンク７の頂点端部７ｂはユニバーサルピボット５ｃによりトランスアクセルハウジング５に固定され、もって、地面の輪郭を追従する動力車輪３のために垂直面内でのトランスアクセルハウジング５の傾斜を許容するが、細長いフレーム２に関するトランスアクセルハウジング５の大きな横方向の変位はない。 キャスター車輪４をフレーム２に同様に装着するために、水平なキャスター車輪装着脚部８ａと、ほぼ垂直なリンク装着脚部８ｂとを備えたほぼ逆Ｌ字形状の副フレーム８（第４図に明示する）を設ける。 １つ又は好ましくは２つのキャスター車輪４が便宜的には副フレーム８の水平脚部８ａ上に旋回可能に装着される。 細長いフレーム２に副フレーム８を固定するため、一対の装着リンク９が副フレーム８の水平脚部８ａ上に水平に離間した関係にて設けられた一対のユニバーサルピボット装着部８ｃにそれぞれ連結される。 装着リンク９の他端はバッテリーコンパートメント２ｃの後方の垂直壁２ｅ上に設けた一対の水平に離間したユニバーサルピボット装着部２ｊにそれぞれ連結される。 従って、副フレーム８は、キャスター車輪が路面即ち地面の輪郭を追従するときに、垂直面内で自由に枢動できる。 必要なら、横方向のロッド１４によりリンク９を緩く相互連結することができる。 細長いフレーム２に関する副フレーム８の横方向運動を阻止するため、ほぼ三角形状又はＴ字形状の安定化リンク１０を設ける。 リンク１０は２つの水平に離間した単軸ピボット穴１０ｂで終端する幅広いベース部分１０ａを有し、これらの穴はバッテリーコンパートメントの後方壁２ｅ上に設けた２つの水平に離間した水平軸ピボット装着部２ｋにそれぞれ固定される。 安定化リンク１０の頂点部分１０ｃは副フレーム８上のピボット軸受８ｄに自由に枢動できるように固定される。 従って、車椅子がでこぼこの表面上を移動するときに、キャスター車輪４ の大きな横方向運動を生じなくすることができる。 安定化リンク１０は、第３図における動力車輪４について示すように、装着リンク９の（第４図に示すような）下方又は上方のいずれかに位置することができる。 好ましくは、捩りロッドが装着リンク６間及び装着リンク９間で連結され、互いに関する装着リンク６、９の水平性を維持する。 動力車椅子の動力車輪及びキャスター車輪のための上述の装着構造は、これらの車輪が路面即ち地面の輪郭を追従するのを許容するが、このような装着構造はまた、車輪に関するフレーム及び座席の乗員により制御された昇降を行えるようにする。 この極めて望ましい特徴は、第４図に示すように安定化リンク１０と垂直フレーム２との間で作動する一対の流体圧力シリンダ１２を設けることにより、または、第３図に示すように装着リンク７とフレーム２との間でそれぞれ作動する一対の流体圧力シリンダ１３を利用することにより、達成される。 いずれかの修正において、流体圧力シリンダへの空気又は液圧のいずれかである加圧流体の供給により、このようなシリンダが伸長して、第１図に示すように車輪に関して全体のフレーム２及び座席を上昇させる。 このようなシリンダから流体を除去すると、地面係合車輪に関してフレームが下降し、第２図に示すように、乗員を乗せた車椅子は普通のバンの側方ドアへ進入することができる。 乗員により制御される流体回路を第５図に詳細に示す。 第５図に施した説明文がこのような回路を自己説明している。 キャスター車輪に関する動力車輪の垂直位置の別個の制御が制御棒の適当な運動により行えることを特に注目すべきである。 フレーム昇降流体圧力シリンダは、特にこのようなシリンダが作動流体として空気を収容する場合に、別の望ましい特徴を与える。 普通の空気袋を使用することができる。 流体圧力シリンダが車輪装着リンクとフレームとの間でそれぞれ連結されているので、隆起又はへこみに遭遇する動力車輪又はキャスター車輪により生じるこのようなリンクの垂直運動は流体圧力シリンダにより緩和され、フレーム従って車椅子の乗員に加わる衝撃力を減少させる。 第６図は動力車輪３が垂直面内でのトランスアクセルハウジングの傾斜により路面即ち地面の表面の隆起を追従する様子を示す。 明らかに、キャスター車輪４は垂直面内での副フレーム８の傾斜により同様に追従できる。 すべての車輪はまた、第７図に示すように、 乗員に対する衝撃を最小に抑えた状態でくぼみを通過することができる。 ここで図面の第８図を参照すると、大きなトランスアクセルハウジング５を有する動力車椅子にとって特に適する本発明の修正例が示されている。 このような大きなトランスアクセルハウジングは第１図に示すような流体シリンダ１２の位置と抵触する。 代わりに、リンク６は符号６′にて示すように前方へ伸長され、 空気袋式の流体シリンダ１５が各リンクの延長部６′の前方端部とトランスアクセルハウジング５上に形成した棚５ｍとの間に装着される。 この実施の形態の作用は上述のものと同じである。 空気袋１５に対して加圧空気を供給又は除去すると、装着リンク６及び安定化リンク７を枢動させることにより、動力車輪３に関してフレームが上昇又は下降する。 同様の空気袋１５が安定化リンク１０とフレーム２上の突起２ｍとの間に適用され、キャスター車輪４ に関するフレーム２の垂直位置を制御し、また、路面即ち地面の輪郭を追従するような動力車輪３の垂直運動と抵触することなく、フレーム２に伝達される大きな路面衝撃を減少させる機能を果たす。 当業者にとって本発明の修正を行うことができること明らかであり、このようなすべての修正は請求の範囲の要旨内に含まれる。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項【提出日】１９９７年１０月２７日（１９９７．１０．２７） 【補正内容】 請求の範囲１． 乗員座席を支持する細長いフレームを有する動力車椅子のための懸架装置において； トランスアクセルハウジングであって、当該トランスアクセルハウジングの両端に装着された一対の動力車輪を有するトランスアクセルハウジングと； 上記トランスアクセルハウジングが上記細長いフレームに対して横方向の垂直面内で自由に傾斜できる状態で、当該細長いフレームの長さに対して横方向の関係にて当該トランスアクセルハウジングを連結するための第１のリンク機構手段であって、該細長いフレーム及び該トランスアクセルハウジング上のユニバーサル型のピボット軸受を有し、もって、上記動力車輪が当該動力車輪の走行する地面の輪郭を追従できるようにした第１のリンク機構手段と； 上記リンク機構手段と上記フレームとの間で作動的に連結され、上記地面係合車輪に関して当該細長いフレームを垂直方向で位置決めする流体圧力シリンダ手段と； 上記流体圧力シリンダ手段に対して流体を供給及び除去するための、運転手により制御される手段と； を有することを特徴とする懸架装置。 ２． 請求の範囲第１項に記載の懸架装置において、 上記動力車椅子のための一対のキャスター車輪と； 水平に離間した関係にて上記キャスター車輪を支持する副フレームと； 上記細長いフレームに関して垂直な横方向の面内での上記副フレームの傾斜運動を許容して、上記キャスター車輪が当該キャスター車輪の走行する地面の輪郭を追従できるようにした状態で、当該細長いフレームの長さに対して横方向の関係にて当該副フレームを支持するための第２のリンク機構手段と； 上記第２のリンク機構手段と上記細長いフレームとの間で作動的に連結され、 上記キャスター車輪に関して当該細長いフレームを垂直方向で位置決めする第２ の流体圧力シリンダ手段と； 上記第２の流体圧力シリンダ手段に対して流体を供給及び除去するために、当該第２の流体圧力シリンダ手段を上記運転手により制御される手段に連結する手段と； を更に備えたことを特徴とする懸架装置。 ３． 長手方向で離間し、垂下した第１及び第２の垂直フレーム部分を備えた剛直で細長いフレームと、横方向に位置したトランスアクセルハウジングと、上記トランスアクセルハウジングの横方向の両端に回転可能に装着された一対の動力車輪と、上記フレームの一端を支持するために上記第２の垂直フレーム部分上に装着されたキャスター車輪手段とを有する動力車椅子のための懸架装置において、 上記第１の垂直フレーム部分上に位置し、一対の水平方向で整合し横方向に離間したユニバーサルピボット装着部； 上記一対のユニバーサルピボット装着部内に自由に枢動できるように装着された一端と、上記トランスアクセルハウジングに自由に枢動できるように固定された他端とをそれぞれ有し、上記動力車輪が垂直面内で運動できるようにした、一対の同一形状の装着リンク； 上記一対のユニバーサルピボット装着部に関して垂直に離間して上記第１の垂直フレーム部分上に位置し、共通の水平軸線を画定する一対の横方向で離間し水平方向で整合した単軸ピボット装着部； 幅広いベース部分と頂点部分とを画定するほぼ三角形形状を有する安定化リンク； 上記安定化リンクの上記ベース部分の両端に位置し、垂直面内のみでの当該安定化リンクの枢動を許容するように上記一対の単軸ピボット装着部にそれぞれ係合する手段；及び 上記トランスアクセルハウジングの横方向の中心に上記安定化リンクの上記頂点部分を自由に枢動できるように連結する手段； を組み合わせて備え、地面の輪郭を追従するような上記動力車輪の独立の垂直運動を制限することなく、上記細長いフレームに関する当該動力車輪の横方向運動を阻止することを特徴とする懸架装置。 ４． 請求の範囲第３項に記載の懸架装置において、上記装着リンクと上記剛直なフレームとの間で作動できる衝撃吸収手段を更に備えたことを特徴とする懸架装置。 ５． 請求の範囲第４項に記載の懸架装置において、上記衝撃吸収手段が当該衝撃吸収手段を伸縮させる流体圧力手段を有し； 上記動力車輪に関して上記フレームを上昇又は下降させるように上記流体圧力手段内に存在する流体の量を増大又は減少させるための、運転手により制御される手段； を備えたことを特徴とする懸架装置。 ６． 請求の範囲第３項に記載の懸架装置において、上記キャスター車輪手段が水平方向で離間し垂下した関係にて２つの横方向で離間したキャスター車輪を支持する水平の脚部と、垂直の脚部とを備えたＴ字状の副フレームを有し； 上記第２の垂直フレーム部分上に設けられた第２の対の水平方向で整合し横方向に離間したユニバーサルピボット装着部と； 上記第２の対のユニバーサルピボット装着部内に自由に枢動できるように装着された一端と、上記Ｔ字状の副フレームの上記水平脚部に自由に枢動できるように固定された他端とをそれぞれ有し、上記キャスター車輪が垂直面内で互いに関して運動できるようにした、第２の対の同一形状の装着リンクと； 上記第２の対のユニバーサルピボット装着部に関して垂直に離間して上記第２ の垂直フレーム部分上に位置し、共通の水平ピボット軸線を画定する第２の対の横方向で離間し水平方向で整合した単軸ピボット装着部と； 幅広いベース部分と頂点部分とを画定するほぼ三角形形状を有する第２の安定化リンクと； 上記幅広いベース部分の各端部に位置し、上記第２の対のユニバーサルピボット装着部にそれぞれ装着されたピボットピンと； 上記キャスター車輪副フレームの上記垂直脚部に上記安定化リンクの上記頂点部分を自由に枢動できるように連結する手段と； を有し、地面の輪郭を追従するような上記キャスター車輪の独立の垂直運動を制限することなく、当該キャスター車輪の水平運動を阻止することを特徴とする懸架装置。 ７． 請求の範囲第６項に記載の懸架装置において、上記第１の対の装着リンクと上記剛直で細長いフレームとの間で作動できる第１の衝撃吸収手段と； 上記第２の対の安定化リンクと上記剛直で細長いフレームとの間で作動できる第２の衝撃吸収手段と； を更に備えたことを特徴とする懸架装置。 ８． 請求の範囲第７項に記載の懸架装置において、上記各衝撃吸収手段が当該各衝撃吸収手段を伸縮させる流体圧力手段を有し； 上記動力車輪及び上記キャスター車輪に関して上記剛直で細長いフレームを上昇又は下降させるように上記流体圧力手段内に存在する流体の量を増大又は減少させるための、運転手により制御される手段； を備えたことを特徴とする懸架装置。

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