JP2008194466A - 安全分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】事故の際に乗物の接地アセンブリから体支持部の運動を切り離すための人が乗る乗物の安全機構を提供する。
【解決手段】体支持部１４は、搭乗者１６が傷害を受けることを防止するために、接地アセンブリ１８の転倒にもかかわらず、体支持部が上向き運動を続けることを許容するスライド機構を介して接地アセンブリに取り付けられている。別の実施形態において、体支持部と接地アセンブリのそれぞれの重心に位置する実際のピボット２０又は仮想ピボットのいずれかを介して体支持部又は接地部を連結する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、乗物の安全装置と方法に関し、特に、モータ駆動の乗物の接地アセンブリから体支持部を分離することにより乗物に乗った搭乗者に傷害が及ぶことを防止する乗物安全装置と方法に関する。

人その他のペイロードといった被搬送物にかかわらず、乗物は設計上又はその使用の性質により安定性に欠けることがある。そういった多くの乗物は、衝突、機械の故障、急な方向転換、急な傾斜により、あるいは機構が乗物を補正することができないような不規則な路面に出会うことにより、特に傾斜しやすい。事実、ひどく不規則な路面に出会ったときに、乗用車は傾くことがある。このような状況において、搭乗者や搭載物が路面その他の硬い障害物に衝突して障害を受けることがないようにしなければならない。でなければ、比較的重量の大きな乗物が反転し又は慣性により前進して硬い障害物又は搭乗者の上体に突き当たったときに、搭乗者はその衝撃又は衝突により傷害を受ける。

乗物の運動エネルギを吸収又は拡散させて搭乗者を路面のような硬い物体に衝突させないようにする方法が知られている。そのような例として自動車に取り付けられているバンパやエアバッグがあり、バンパは金属体がつぶれることにより運動エネルギを吸収し、エアバッグは、搭乗者の体が自動車のステアリングホイールや風よけに衝突して重傷を与えることがないように、搭乗者の機械的エネルギをバッグ内のガスの圧縮及び分散に変換する。

乗物の重量物である副構成要素の運動エネルギをベロウズその他のクッションを膨張させて車の正面衝突の際に搭乗者を保護する手段が知られている。

例えば車椅子のように周りが囲まれていない乗物の場合、付帯の運動量によって運動している乗物の質量と、硬い面に衝突してそこで停止した最終位置との間に搭乗者を捕捉するよりも乗物の重心の経路から搭乗者を迂回させる方がしばしばより安全である。

発明の１つの実施形態において、乗物が好ましくない加速を受けたときに、搭乗者を保護する安全機構が提供される。乗物は、接地アセンブリと、重心（ＣＧ）を備える体支持部を有する。安全機構は、体支持部と接地アセンブリとを連結する連結部を有する。安全機構は、少なくとも１つの軸にそって体支持部のＣＧの運動を接地アセンブリの運動から切り離す解放部を有する。乗物の好ましくない加速に応答して該解放部を緩めるアクチュエータがまた提供される。

発明の別の実施形態において、連結部は、接地アセンブリに対する体支持部の自由運動を許容する。連結部はニューマチックシリンダ又はスライドトラックとすることができる。安全機構は、接地アセンブリに対して体支持部を回転させるモータを含んでなるアクチュエータをまた有し、これにより垂直方向に関して接地アセンブリの回転を体支持部の向きにするように構成されている。

発明の別の実施形態において、安全機構は体支持部に連結された案内車輪アセンブリを含む。案内車輪アセンブリは少なくとも１つの車と、セルフレベリング機構を含むようにすることができる。解放部は、接地アセンブリと体支持部のうちの少なくとも一方に連結されたバネ又はコイルスプリングのような機械エネルギ貯蓄手段を含むことができ、これにより、体支持部のＣＧの運動を接地アセンブリの運動から切り離すためにその機械エネルギを使用することができる。

発明のさらなる実施形態において、安全機構は設置アセンブリと体支持部のうちの少なくとも一方に連結された機械エネルギ貯蔵部を有することができ、これにより、体支持部のＣＧの運動を接地アセンブリの運動から切り離すためにその機械エネルギを使用することができる。

発明の別の実施形態において、接地アセンブリと体支持部を備える乗物が好ましくない加速を受ける際に搭乗者を保護する方法が提供される。この方法は、好ましくない加速を検出し、体支持部の重心の運動を少なくとも１つの軸に関して接地アセンブルの運動から切り離すステップを含む。
本発明は、以下を提供する。
（１）接地アセンブリと、重心を有する体支持部とを備える乗物に乗った搭乗者を、前記乗物が望ましくない加速を受けるときに、保護する安全機構であって、ａ．前記体支持部と前記接地アセンブリを連結する連結部と、ｂ．前記体支持部の重心の運動を少なくとも１つの軸に沿って前記接地アセンブリの運動から切り離す解放部と、ｃ．前記乗物の望ましくない加速に応答して前記解放部を緩めるアクチュエータとを、含んでなる安全機構。
（２）前記連結部は、前記体支持部が前記接地アセンブリに対して前後に自由運動することを許容する項目１の安全機構。
（３）前記連結部は、前記体支持部が前後方向に垂直な水平軸回周りに回転することを許容する項目１の安全機構。
（４）前記連結部はニューマチックシリンダを含む項目２の安全機構。
（５）前記連結部はスライド機構を含む項目２の安全機構。
（６）垂直方向に対する前記体支持部の向きに転がる前記接地アセンブリの転がり効果に逆らうように前記接地アセンブリに対して前記体支持部を回転させるロータリアクチュエータを更に含んでなる項目１の安全機構。
（７）前記ロータリアクチュエータはモータである項目６の安全機構。
（８）前記体支持体に連結された案内車輪アセンブリを更に含んでなる項目１の安全機構。
（９）前記案内車輪アセンブリは少なくとも１つの車輪を含んでなる項目８の安全機構。
（１０）前記案内車輪アセンブリはセルフレベリング機構を含んでなる項目８の安全機構。
（１１）前記解放部は、前記体支持部の重心の運動を前記接地アセンブリの運動から切り離すために用いる機械エネルギを貯蔵する貯蔵部であって、前記接地アセンブリと前記体支持部のうちの少なくとも１つに連結された機械エネルギ貯蔵部を含んでなる項目１の安全機構。
（１２）前記機械エネルギ貯蔵部はバネである項目１１の安全機構。
（１３）前記バネはコイルスプリングである項目１１の安全機構。
（１４）項目１２の安全機構であって、前記体支持部の前記接地アセンブリに対する走行を許容するスライド機構を更に含んでなり、前記スプリングは、前記スライド機構の運動を生じさせるように前記接地アセンブリと前記スライド機構との間に連結されている安全機構。
（１５）前記搭乗者に加わる前記望ましくない加速による衝撃を最小にするためにエネルギを吸収するダンパを更に含んでなる項目１の安全機構。
（１６）接地アセンブリと、重心を有する体支持部とを備える乗物に乗った搭乗者を、前記乗物が望ましくない加速度を受けるときに、保護する方法であって、ａ．前記望ましくない加速を検出し、ｂ．前記体支持部の重心の運動を少なくとも１つの軸に関して前記接地アセンブリの運動から切り離す、工程を含んでなる方法。

本発明は、車椅子のタイプのような人が乗る乗物が任意の方向に落ちる場合を取り扱う機械的技術を与えるものである。

添付の図を参照することで発明をより容易に理解することができる。

図１乃至１９において同様な要素については同じ番号を用いており、これらの図は人が乗る乗物（番号１０で示す）が傾いたりあるいはひっくり返ったりする種々の動作の進行状況を示すものである。そういった乗物の例は、Kamen他によって１９９４年５月２７日に特許出願された係属中の米国特許出願第０８/２５０,６９３号（この出願の内容は参照のためにここに組み入れられる）において説明される車椅子タイプのものでる。本発明は、Kamenの出願に記載される乗物のようなモータ駆動の、人が乗る乗物若しくはその他の乗物の他、モータを用いない人が乗る乗物に応用できる。特に、図１に言及して、乗物１０は、実施の形態として、乗物を路面に接触（接地）させる横方向に配設された一組のホイール１２（図１において１つだけ見える）の上に支持されているものが示されている。発明を図１に示すように車椅子タイプのものに関して説明するが、異なる数のホイールを備える別の構成を有し、他の目的に用いられる乗物も本発明の主題である安全機構から生じる同様な利益を得ることができる。

広い意味での乗物１０は、２つの主要な機能部を有する。１つは、一人の搭乗者１６を乗せるための座席その他のものとして構成される体支持部１４である。もう１つは、ホイール１２と、そして必要ならば、該ホイールと協働するベアリング機構及びモータ駆動部（図示省略）を含む接地アセンブリ１８である。通常の運転状況では、体支持部１４は固定して接地アセンブリ１８に連結されており、搭乗者１６は、接地アセンブリ１８が路面を走行することによって運ばれる。事故の際に役立つように本発明に採用した技術は、体支持部１４を接地アセンブリ１８に連結することによって決まる運動に追従するという拘束から体支持部１４と共に搭乗者１６を切り離すことである。障害物の存在により生じるであろう事故、機械的若しくは電気的な故障又はその他の出来事が起こる前に、搭乗者１６は、体を好ましい向きに向け、通常座席に座わり、路面に平行な運動により走行している。搭乗者への傷害を避けるために、接地アセンブリ１８に生じた揺れから独立して、この向きを極力維持することが望ましい。事故後の体支持部１４の慣性運動を接地アセンブリの慣性運動から望ましくべき切り離すために、体支持部をいくつかの自由度又はすべての自由度に関して、接地アセンブリから物理的に切り離すことがなされる。この切り離しは、それが体支持部と搭乗者の運動エネルギを用いて行なわれるという意味で「パッシブ」であり、また、この切り離しは、代替的に、動力を用い、又は機械その他の手段の補助を受けて行うことができる。この切り離し方法のいくつかの例を以下に説明する。

図２において、例示的に前方へ傾斜した乗物１０の側面を示す。体支持部１４は、ここでも例示的に、搭乗者１６が座ることができる椅子タイプの構成としたが、他の支持形態も可能であり、搭乗者１６が横その他の方向を向くようにすることもできる。図２乃至６は、傾斜した乗物１０の一連の時における複数の側面図を示す。このような傾斜は、乗物１０の突然の転倒若しくは乗物１０を通常上位位置に維持するシステムの故障に因るものであり、あるいは、不規則な路面若しくは障害物に出くわして乗物若しくはその駆動装置又はそれらの両方が障害物に対する補正を行うことができないことに因るものである。１つの実施形態を図３Ａに示しており、ここでは、１段階更に前方へ傾斜した乗物１０を示す。図示の実施形態において、一例としてピボットとして示す連結部２０を介して体支持部１４を接地アセンブリに連結している。ピボットは、事故後に、体支持部１４の前方向への慣性運動が体支持部と搭乗者１６を接地アセンブリ１８から離れるように揺り動かすように配設されている。ピボット２０にコイルスプリングのようなバネを設けて体支持部１４を接地アセンブリ１８から離す手助けをすることができる。本明細書及び特許請求の範囲において用いる「解放部」とは、体支持部１４を接地アセンブリ１８から離すためのいかなる解放機構のことを言う。慣性加速が生じた際にロック位置から変位されるロック用重量物（ロッキングマス）を用いたラッチのような多くの機構は、機械分野においてよく知られている。さらに、電子センサを用いて、初期傾斜が検出された後に体支持部１４を接地アセンブリ２８から分離することを手助けをする解放部を緩めることができる。体支持部１４を接地アセンブリ１８から離す手助けをすることに加え、体支持部１４と接地アセンブリ２８との間に連結したバネは、一旦延びると、体支持部１４の運動エネルギを吸収するダンパとして働き、搭乗者１６及び乗物に対する事故に因る作用を和らげる。

ピボット２０は、事故の際に連結解除を行うことができるように体支持部１４を接地アセンブリ１８に連結する多くの機構の一例として示されている。本発明の別の実施形態において、接地アセンブリ１８に対する体支持部１４の相対的な運動であって図３Ａに示すものと同一のものは、体支持部１４の底面２６上の点２４をスライド機構２８（図３Ｂに示す）連結することによって達成される。そのような実施形態を図３Ｂに関して説明する。その実施形態では、体支持部１４は、体支持部１４の運動を少なくとも１つの軸に沿ったものに拘束するスライド機構２８に乗ることによって接地アセンブリ１８から離れる。この構成のおかげで、体支持部１４は、体支持部１４と接地アセンブリ１８の両方のそれぞれの重心の上に位置する点の周りに仮想的に回転するということができる。スライド機構は体支持部１４を搭乗者の前方方向に移動するように拘束する。スライド機構は、機械技術分野の当業者に知られているように、スライド手段、ロッドのないニューマチックシリンダその他の態様によって実現される。

代替実施形態において、体支持部１４と接地アセンブリ１８の間の連結を与える機構はユニバーサルジョイントであり、それにより、接地アセンブリ１８に作用する望ましくない加速が横側方向のものである場合に同様に、事故後の体支持部１４と接地アセンブリ１８の運動を切り離す。そういった構成は、周りから体支持部１４に伝達されるトルクを防止する。

再び、図３に言及すると、事故後に体支持部１４と接地アセンブリ１８の運動を分離させる機構の作動によって、搭乗者１６を頭を上に、脚を下にして実質的に適当な向きに保持することができ、かつ、搭乗者１６が接地アセンブリ１８に捕らえられることを防止することができる。発明の好ましい実施形態において、体支持部１４は、体支持部１４の前方への継続運動を許容し路面と接する固定点周りの傾斜を防止する１又は２以上の案内車輪２２を備える。

図４は、体支持部１４が接地アセンブリ１８から更に離れた状態を示し、図５は、接地アセンブリ１８が完全に転倒した後の乗物を示し、搭乗者１６が体支持部１４によって保護され実質的にまっすぐな位置になっていることを示す。図６は、図５における側部から見た同じ落ち着いた状態の乗物１０の斜視図である。

ここで図７に言及すると、乗物１０は通常の移動に関して上向き位置にあり、ホイール１２は路上障害物３０に出くわしている。乗物は障害物を乗り越えることができるように設計することもできるが、乗り越えることができないときの本発明の実施形態の応答動作を図８乃至１０に関して説明する。特に、例として図８を参照すると、乗物１０の体支持部１４がピボット周りに回転して接地アセンブリ１８から離れる初期段階が示されている。案内車輪２２は路上障害物３０に接して体支持部１４の傾斜に対抗する支持を与える。体支持部１４の接地アセンブリ１８からの後の分離段階を図９に示しており、図１０は、接地アセンブリ１８が完全に傾斜した状態であって、体支持部１４の運動を接地アセンブリ１８の運動から分離するという本発明による作動により搭乗者１６が実施的に直立した保護位置に保持された状態を示している。

ここで図１１乃至１５に言及し、ここでは横方向への傾斜に応答する本発明に従う乗物１０を示している。特に図１１を参照すると、乗物１０は、例えば縁石又は段のような横方向の路面の不規則部分３２に接近している。図１２は該路面の不規則部分３２に因る接地アセンブリ１８の横方向傾斜の初期状態を示す。本明細書及び付属の特許請求の範囲で使用する用語「回転角」４０は搭乗者１６の垂直軸（即ち、搭乗者の背骨に平行な線）と、接地アセンブリ１８のホイール１２を含む面に平行な軸４４とのなす角のことをいう。発明の好ましい実施形態に従い、軸４２及び４４に垂直な軸周りに体支持部１４を自由回転又は機械的に駆動して回転させることにより回転角４０を補正することができる。機械分野の当業者に知られているその他の運動を組み合わせることにより、例えば、体支持部１４と、軸４４に垂直な接地アセンブリ２８の面との接点の平行移動と結びつけて、搭乗者１６の背骨に平行な軸４２周りに体支持部１４を傾斜駆動する手段によって搭乗者１６を実質的に垂直に位置させるために、同様に、回転角４０を補正することができる。発明の好ましい実施形態において、軸４２に関する体支持部１４の傾斜は、軸４２に関して与えられるトルクが、検出された軸４２の鉛直軸からのずれに基づいてコントローラによって制御されるという制御ループの一部であるモータその他のアクチュエータ（図示省略）によって駆動される。

図１３は、乗物１０が更に横方向に傾斜し、ホイール４８と５０が異なるレベルの路面と接し、体支持部１４と搭乗者１６の位置が上述の発明の実施形態に従って補正された状態を示す。図１４は、図１３に示す接地アセンブリ１８が傾斜した乗物１０の斜視図である。

図１５Ａは、横方向に傾斜した状態の乗物１０の正面を示しており、案内車輪２２が路面に接して体支持部１４をその傾斜を防止するように支持している。図１５Ｂは、図１５Ａに示す横方向の傾斜の後に、最終的に定まった状態の乗物１０を示す斜視図である。接地アセンブリ１８が経路５２を経て回転すると共に、体支持部１４の慣性により搭乗者１６が垂直に保護位置に保持され、案内車輪２２が体支持部１４を路上に支持する。代替実施形態において、体支持部１４は複数の案内車輪２２又はキャスタを備えることができ、機械式、油圧式その他の相互連結リンクを用いて、事故後に、路面がでこぼこのときでさえも、体支持部１４を複数の案内車輪２２によって支持するようにセルフレベリング又は力付与によるレベリングを与えることができる。

図１６−１９は、階段上で前方に落ちるときに、本発明の実施形態に従い体支持部１４を接地アセンブリ１８から分離させることにより応答する乗物１０を示す。図１６は、体支持部１４が接地アセンブリ１８から分離する前に前方へ落下する初期状態を示す。図１７はピボット２０周りに接地アセンブリ１８から分離する体支持部１４を示し、図１８はさらなる分離状態を示す。図１９は、接地アセンブリが完全にひっくり返ったにもかかわらず、搭乗者１６が体支持部１４によって実質的に垂直に保護された向きに保持された状態の、乗物１０の定まった最終段階を示す。

発明に関して説明した実施形態は単に例示的なものであり、多数の変形、変更が可能であることは当業者にとって明白である。そういったすべての変形、変更は添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれるものである。

従来技術の車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を組み込むことができる乗物の側面図。 図１の車椅子タイプの乗物の早期前傾状態を示す側面図。 図３Ａは、図２に示すように傾斜した車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリから部分的に前方に離れた状態を示す側面図。図３Ｂは、本発明の代替実施形態を採用した車椅子タイプの乗物の体支持部が横側に位置する走行路上にある接地アセンブリから部分的に離れた状態を示す側面斜視図。 図３Ａは、図２に示すように傾斜した車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリから部分的に前方に離れた状態を示す側面図。図３Ｂは、本発明の代替実施形態を採用した車椅子タイプの乗物の体支持部が横側に位置する走行路上にある接地アセンブリから部分的に離れた状態を示す側面斜視図。 図２に示すように傾斜した車椅子タイプの乗物のであって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリから更に前方に隔てた状態を示す側面図。 図２に示すように傾斜した車椅子タイプの乗物のであって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリから隔てた最終状態を示す側面図。 図２に示すように傾斜した車椅子タイプの乗物のであって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリから隔てた最終状態を示す斜視図。 図１に示す車椅子タイプの乗物が地上障害物に当たる場合を示す側面図。 図７に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリに対して前方に部分的に離れた状態を示す側面図。 図７に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリに対して更に前方に離れた状態を示す側面図。 図７に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリに対して離れた最終状態を示す側面図。 段又は縁石に近づいた図１の乗物の側面図。 図１１に示すように傾く車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリに対して横方向に部分的に離れた状態を示す正面図。 図１１に示すように傾く車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの体支持部が接地アセンブリに対して横方向に更に離れた状態を示す正面図。 本発明の実施形態を採用した車椅子タイプの乗物の図３に示す横方向に傾いた中間状態を示す斜視図。 図１５Ａは、図１１に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの案内車輪が接地した状態を示す正面図。図１５Ｂは、本発明の実施形態を採用した車椅子タイプの乗物の図１５Ａに示す横方向に傾いた状態を示す斜視図。 図１５Ａは、図１１に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施形態を採用したものの案内車輪が接地した状態を示す正面図。図１５Ｂは、本発明の実施形態を採用した車椅子タイプの乗物の図１５Ａに示す横方向に傾いた状態を示す斜視図。 図１の車椅子タイプの乗物が階段上で前方に落ちる早期状態を示す側面図。 本発明の実施形態を採用した、図１６に示すように傾いた車椅子タイプの乗物の体支持部が接地アセンブリに対して前方に部分的に離れた状態を示す図。 図１６に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施態様を採用したものの体支持部が接地アセンブリから更に前方に離れた状態を示す側面図。 図１６に示すように傾いた車椅子タイプの乗物であって、本発明の実施態様を採用したものの体支持部が接地アセンブリから離れた最終状態を示す側面図。

Claims (1)

1. 明細書に記載の発明。

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