JP2003154802A - 回転体付き車輪 - Google Patents

回転体付き車輪

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秀樹 取田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
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    • B60B19/12Roller-type wheels
    • B60B19/125Roller-type wheels with helical projections on radial outer surface translating rotation of wheel into movement along the direction of the wheel axle

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全方向走行の回転体付き車輪について、車輪
の振動のみならず、車輪が横方向から障害物に衝突した
際の衝撃も軽減させる。 【解決手段】 各回転体10は、車軸1を中心とする半
径方向に対して交差する回転軸線X1を中心に回転自在
に支持され、その先端部12の直径を基端部11の直径
よりも小さくして周面により車輪外周円C1の円弧を形
成する形状に形成されている。リム2及び車軸1間に弾
性を呈する衝撃吸収用緩衝部材30が介在する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輪の直進方向に
対して直交方向へ回転する複数個の非旋回式の回転体が
車輪の周囲に転向用に配列されている回転体付き車輪に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の回転体付き車輪として、特開平
11−227404号公報には、車輪の外周円に沿った
回転軸に直進方向と直角方向に回転するローラ状回転体
が配列され、各回転体間に緩衝部材が配置された車輪が
開示されている。また、特公平7−12829号公報或
は特表平10−500049号公報には、駆動輪を備え
ることを前提に、多数の紡錘状の回転体が直進方向に対
して傾斜して設けられた車輪が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前者の車輪によれば、
転向用回転体により、キャスタと異なり旋回することな
く、つまり車輪の横幅を広げることなく、横方向へ或は
ベクトル分力に応じて車輪も回転させつつ斜めに走行す
ることができるが、回転体の直径に対応した幅で隣合う
回転体の前後端間に隙間が必然的に生じる。したがっ
て、その隙間に石等が挟まるために緩衝部材を介在させ
ているが、回転体との摩擦抵抗を生じたり、その非回転
によりスムーズに回転できない等の点で改良の余地が残
される。
【0004】一方、後者の車輪によれば、同様に斜めの
転向用回転体により旋回することなく、横方向或は斜め
方向へ走行できるが、回転体の隣合う周面間に隙間を生
じ、また段差の乗り越えを配慮して車輪の直径を大きく
して各回転体の直進方向の縦幅も相応に広くしようとす
ると、斜めになった回転体により車輪の横幅、即ち旋回
半径が自ずと広がることになる。
【0005】そこで、本出願人は、特願2001−22
2548により、車輪の直進方向に対して直交方向へ回
転する複数個の回転体が車輪の周囲に配列されると共
に、各回転体が、車軸を中心とする半径方向に対して交
差する回転軸線を中心に回転自在に支持され、各回転体
は、その先端部の直径を基端部の直径よりも小さくして
周面により車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され
る回転体付き車輪を提案した。これにより、キャスタの
ように進行方向へ旋回することを要さずに、車両の進行
方向を前後斜めに自在に転向することができるだけでな
く、段差を容易に乗り越え得るように車輪の直径を大き
くした場合でも各回転体の隙間を互いに干渉しない程度
に僅かにすることができる。
【0006】本発明は、このような全方向走行の回転体
付き車輪をさらに発展させて車輪の振動のみならず、車
輪が横方向から障害物に衝突した際の衝撃も軽減できる
回転体付き車輪を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項1により、車輪の直進方向に対し
て直交方向へ回転する複数個の回転体が車輪の周囲に配
列されている回転体付き車輪において、各回転体が、車
軸を中心とする半径方向に対して交差する回転軸線を中
心に回転自在に、車軸を中心部に備えたリムに支持さ
れ、各回転体は、その先端部の直径を基端部の直径より
も小さくして周面により車輪外周円の円弧を形成する形
状に形成され、リム及び車軸間に弾性を呈する衝撃吸収
用緩衝部材が介在することを特徴とする。
【0008】回転体は、半径方向に対して交差する回転
軸線上に回転自在に支持され、直径が基端部から先端部
に向けて徐々に小さくなるか、或は一旦大きくなった後
に小さくなって周面で車輪外周円を形成する。小さな直
径の先端部が大きな直径の基端部に、均一径の場合に較
べてより近接可能となる。直進中に回転体付き車輪が段
差部の立上がり面等の障害物に衝突すると、緩衝部材の
弾性で衝撃が緩和される。さらに、回転体の回転で回転
体付き車輪が横方向もしくは斜めに移動する際に障害物
に衝突すると、回転体付き車輪が緩衝部材の弾性膨縮で
傾倒して緩衝作用が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1乃至図5を基に本発明の実施
の形態による車椅子の4輪のうち前輪に採用される回転
体付き車輪を説明する。図5に示す車椅子の前輪9は、
道路の歩道車道間等の段差を容易に乗り越え得る程度に
大きな直径を有し、中心部に車軸1を備えたリム2の周
囲に、前輪9の直進方向に対して直交方向へ回転する複
数個の同一形状の回転体10を配列して構成されてい
る。
【0010】各回転体10が、図1に示すように、車軸
1の回転軸線Oを中心とする半径R1の方向に対してそ
の半径円と同一面状で直交方向からずれ角度の斜めに交
差する回転軸線X1上に位置する回転軸26に回転自在
に支持されている。各回転体10の直径は、半径R1に
沿った基端部11から先端部12に向けて連続的に小さ
く変化し、かつ周面19が前輪9の車輪外周円C1への
回転位置でその円弧を形成し、したがって各回転体10
は半紡錘形状に形成されている。
【0011】また、先端部12が隣合う回転体10の基
端部11に形成された円錐面状の凹部25の外周側半分
に部分的に侵入して、車輪外周円C1に回転した周面1
9が好ましくは1mm乃至5mm程度の隙間19aで隣
合う回転体10の基端部11に近接し得るようになって
いる。
【0012】さらに、リム2の周面には軸受アーム20
の基端部が取付けられ、凹部25のリム2側の周壁25
a及びリム2側の周面19間の隙間27に侵入し、さら
に先端部12間の隙間に侵入して隣合う回転軸26に対
して直交方向へ順に曲げられている。これにより、軸受
アーム20の途中位置21で回転軸26の基部側端部を
支持し、先端位置22で隣合う回転体10の回転軸26
の先端側端部を支持している。
【0013】車軸1の両端部は、車椅子の前脚8に下設
されたフォーク7に支持されている。また、車軸1に
は、図2及び図3に示すように、筒状軸受31が回転自
在に挿入され、この軸受及びリム2間には弾性を呈する
発泡ウレタンもしくはゴム製のディスク状の緩衝部材3
0が介在し、その内周面は軸受31に、外周面はリム2
にそれぞれ例えば接合により取付けられている。フォー
ク7の両側部7a間の間隔は、前輪9を横方向へ傾倒さ
せ得る程度の隙間を与えるように設定されている。緩衝
部材30に、重量を軽減するように、順に配列された複
数個の中空部37が形成されている。
【0014】このように構成された前輪9を採用した車
椅子の動作は次の通りである。車椅子、即ち前輪9が直
進方向Aへ押されると、回転体10は回転することなく
直進する。同様に後退も可能である。回転体10の全部
の周面19はほぼ連続した車輪外周円C1を形成し得、
また回転体10の前後端間の隙間はそれぞれの回転動作
が干渉しない程度に僅かであるために、その隙間に石等
が挟まるのが回避され、スムーズな走行が保証される。
また、前輪9が障害物に衝突すると、リム2が車軸1に
対して緩衝部材30の弾性膨縮に伴って後方へ相対的に
変位し、衝撃が緩和される。
【0015】車椅子を真横方向に押すと、接地している
回転体10が回転して車椅子の進行方向が真横方向に転
向する。斜めに押すと、進行力を直交方向に分解された
ベクトルを分力に応じて、前輪9はその車軸1を中心に
回転すると共に、回転体10も回転軸26を中心に回転
して車椅子の進行方向は斜めの前進又は後退方向に転向
する。即ち、回転体10の非旋回により前輪9の横幅を
広げることなく、360°の全方向に走行することがで
きる。回転体10の周面19が充分な直径の前輪9の外
周に連続するために、路面の段差等を容易に引っ掛かり
を生じることなく乗り越えることができる。車椅子は、
後輪が回転体10を備えないことにより、横もしくは斜
めの走行過程でその方向へ徐々に転向して直進状態とな
る。
【0016】さらに、図4に示すように、前輪9が段差
6の立上がり面6aに横方向から衝突すると、前輪9は
緩衝部材30の弾性により、フォーク7の両側部7a間
で傾倒して緩衝作用を伴って乗り上げる。また、立上が
り面6aに斜め横方向に衝突した場合、前輪9が直進方
向Aに対して面直方向に僅かに撓んで乗り上げも容易に
なる。
【0017】尚、前述の実施の形態に代えて、車軸1の
両端部が回転自在に支持される場合、軸受31を廃止し
て緩衝部材の内周面を直接車軸1に固定状態で取付ける
こともできる。緩衝部材としては、この実施の形態によ
る中実状の緩衝部材に代えて、空気タイヤ或いは外皮内
に弾性体が装填されてクッション性を有するノーパンク
タイヤを装着することも可能である。前輪として説明し
た回転体付き車輪は、車椅子の後輪或いは台車のキャス
タとしても採用することもできる。また、各回転体をリ
ムに回転自在に支持する構造としては、回転体を前後に
2分割して中間位置で支持する等種々の構成が考えられ
る。
【0018】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、キャスタのよ
うに進行方向へ旋回することを要さずに、車両の進行方
向を前後斜めに自在に転向することができるだけでな
く、段差を容易に乗り越え得るように車輪の直径を大き
くした場合でも各回転体の隙間を互いに干渉しない程度
に僅かにすることができる。車椅子或いは台車に採用さ
れた場合に横方向の移動に際して回転体が段差の立上が
り面に衝突した際に衝撃も緩和される。
【0019】請求項2の発明により、キャスタのように
車軸の両端部がフォークの両側部に支持する場合でも車
輪を傾倒可能にすることにより、横方向の衝突を緩和で
きる。請求項3の発明によれば、各回転体の先端部が相
手方の基端部の凹部に侵入することにより、各回転体の
隙間を一層小さくすることができる。請求項4の発明に
よれば、前後端の径の差が大きくなり、隙間を小さくす
るために回転体を互いに接近させ易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による回転体付き車輪の要
部断面図である。
【図2】同回転体付き車輪の側面図である。
【図3】同回転体付き車輪の一部断面にした正面図であ
る。
【図4】同回転体付き車輪の動作を説明する正面図であ
る。
【図5】同回転体付き車輪を採用した車椅子の斜視図で
ある。
【符号の説明】 1 車軸 2 リム 7 フォーク 9 前輪 10 回転体 11 回転体の基端部 12 回転体の先端部 19 回転体の周面 19a、27 隙間 20 軸受アーム 26 回転軸 30 緩衝部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輪の直進方向に対して直交方向へ回転
    する複数個の回転体が車輪の周囲に配列されている回転
    体付き車輪において、 各回転体が、車軸を中心とする半径方向に対して交差す
    る回転軸線を中心に回転自在に、前記車軸を中心部に備
    えたリムに支持され、 前記各回転体は、その先端部の直径を基端部の直径より
    も小さくして周面により車輪外周円の円弧を形成する形
    状に形成され、 前記リム及び前記車軸間に弾性を呈する衝撃吸収用緩衝
    部材が介在することを特徴とする回転体付き車輪。
  2. 【請求項2】 車軸の両端部がフォークの両側に支持さ
    れると共に、前記フォークの両側の間隔が、前記車輪を
    傾倒させ得る程度の隙間を与えるように設定されている
    ことを特徴とする請求項1記載の回転体付き車輪。
  3. 【請求項3】 各回転体の先端部が隣合う前記回転体の
    基端部に近接し得るように、前記各回転体の前記先端部
    が、隣合う前記回転体の前記基端部に形成された凹部に
    部分的に侵入していることを特徴とする請求項1又は請
    求項2記載の回転体付き車輪。
  4. 【請求項4】 各回転体が、その直径を基端部から先端
    部に向けて連続的に小さくする半紡錘形状であることを
    特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転体付き車
    輪。
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