JP2004009818A

JP2004009818A - 回転体付き車輪

Info

Publication number: JP2004009818A
Application number: JP2002164085A
Authority: JP
Inventors: Shogo Moriya; 森谷　正吾
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP3992142B2

Abstract

【課題】振動を軽減するディスクホイールを備えた全方向走行の回転体付き車輪を提供する。
【解決手段】ディスクホイール部３が、外周部にリム部を形成する両側のホイール板３０と、車軸側に設けられて、ホイール板３０間に侵入することによりホイール板３０を滑動可能に支持するディスク状のセンタホイール部３１とで構成されている。各回転体１０が、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を中心に回転自在にリム部に支持されると共に、各回転体１０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ている。リム部の裏面、両側のホイール板３０及びセンタホイール部３１の外周面間には、チューブ３５が収納されている。
【選択図】　　　　　図１

Description

【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、特開２００２−１３７６０２号公報により、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式の回転体付き車輪の振動を軽減するディスクホイールを備えた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、車軸を中心部に備えるディスクホイール部のリム部に配列されている回転体付き車輪において、ディスクホイール部が、外周部にリム部を形成する両側のホイール板と、車軸側に設けられて、ホイール板間に侵入することによりホイール板を滑動可能に支持するディスク状のセンタホイール部とで構成され、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リム部に支持されると共に、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、リム部の裏面、両側のホイール板及びセンタホイール部の外周面間に、弾性体が収納されてい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。走行中に回転体付き車輪が段差部等に衝突したり或いは連続する凹凸路を走行する際に、ホイール板は、弾性体の弾性膨縮に応じてセンタホイール部に沿って滑動する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３を基に本発明の実施の形態による電動車椅子の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。電動車椅子は、図３に示すように、後輪５でモータ駆動され、アーム６ａの先端部に支持された前輪６の上方に着座部７を備え、その背後にシートバック８が設けられている。前輪６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を備えたディスクホイール部３の外周部に形成されるリム部２に、前輪６の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は、アーム６ａの先端部に支持された車軸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た角度で斜めに交差する回転軸線Ｘ１を中心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６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。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１９が数ｍｍ前後の隙間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。
【００１１】
ディスクホイール部３は、回転軸線Ｏを中心とする環状の両側のホイール板３０と、基端部が車軸１に回転自在に支持された軸受部３２として形成されてホイール板３０間に侵入するディスク状のセンタホイール部３１とより構成される。ホイール板３０の外周部には回転軸線Ｏを中心とする円形の溝部２４がそれぞれ形成され、この溝部に軸受アーム２０の円弧状基部２９が、先方の切欠部２９ａに部分的に侵入した状態で順にボルト２０ｃで取付けられることにより、リム部２を構成している。
【００１２】
両側にフランジ部２８を備えた軸受アーム２０は、凹部２５のリム部２側の周壁２５ａ及びリム部２側の周面１９間の隙間に侵入し、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の途中位置において回転軸２６のフランジ部２０ａ付の基部側端部を回転自在に軸受部２１で支持し、先端位置で隣合う回転体１０の回転軸２６のフランジ部２０ｂ付の先端側端部を軸受部２２で支持している。
【００１３】
軸受アーム２０の円周位置に順に配列された基部２９で構成されるリム部２の裏面と、センタホイール部３１の外周面３３と、ホイール板３０の側面とにより、弾性体としてチューブ３５を収納するチューブ収納部３６が構成され、その外側面にエア導入口３７が設けられている。これにより、ホイール板３０は、チューブ３５の弾性膨縮に応じて対してセンタホイール部３１の側面に沿って滑動可能になっている。
【００１４】
このように構成された前輪６を採用した車椅子の動作は次の通りである。電動車椅子は、回転体１０を回転させることなく直進し、後退も可能である。回転体１０の全部の周面１９は略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。
【００１５】
斜めに操舵すると、進行力の直交方向に分解されたベクトル分力に応じて、前輪６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。その際、回転体１０の非旋回により前輪６の横幅を広げることなく斜行する。回転体１０の周面１９が充分な直径の前輪６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。
【００１６】
前輪６が障害物に衝突すると、図１Ｂに示すように、ホイール板３０がチューブ３５を弾性膨縮させて斜め上方へ滑動して衝撃が緩和され、同様に凹部に落ちる場合も上方へ変位して衝撃が緩和される。さらに、凹凸の路面を走行する場合もセンタホイール部３１を介して車椅子本体へ伝播する振動が緩和され、ゴトゴト音も緩和される。乗り心地或いは走行操作性も改善される。
【００１７】
尚、別の実施の形態として、弾性体はチューブに代えて中実体のドーナツ状ゴム、例えばウレタンゴムで構成することもできる。これにより、使用者に適合した硬度に容易に設定可能となり、またパンク、エア抜けを回避して耐久性或いは信頼性を向上させ得る。
【００１８】
さらに、リム部は、ホイール板の外周端に、両側のホイール板間を連結する環状プレートを取付けて軸受アームの基部を間隔を置いて配列させる等のその外の構成も種々考えられる。本発明は、電動車椅子に限らず、手押し式の車椅子、その他の車両にも適用可能である。
【００１９】
【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或いは横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。リム部を形成するホイール板が滑動可能にディスク状のセンタホイール部に支持されて、その間に弾性体が介在することにより、段差部への衝突時の衝撃或いは凹凸路面の走行時の振動の車軸への伝播が充分緩和される。その際、弾性体は請求項２の発明によりチューブでエアの弾性を与えることができ、また請求項３の発明によりゴムにより、信頼度を上げ、硬度調整も可能にすることができる。
【００２０】
請求項４の発明により、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、請求項５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概略断面図である。
【図２】同回転体付き車輪の一部を断面にした側面図である。
【図３】同回転体付き車輪を採用した電動車椅子の側面図である。
【符号の説明】
１　車軸
２　リム部
３　ディスクホイール部
６　前輪
１０　回転体
２０　軸受アーム
２６　回転体の回転軸
２９　軸受アームの基部
３０　ホイール板
３１　センタホイール部
３５　チューブ

Claims

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、車軸を中心部に備えるディスクホイール部のリム部に配列されている回転体付き車輪において、
ディスクホイール部が、外周部にリム部を形成する両側のホイール板と、車軸側に設けられて、前記ホイール板間に侵入することにより前記ホイール板を滑動可能に支持するディスク状のセンタホイール部とで構成され、
各回転体が、前記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リム部に支持されると共に、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、
前記リム部の裏面、両側の前記ホイール板及び前記センタホイール部の外周面間に、弾性体が収納されていることを特徴とする回転体付き車輪。
弾性体がチューブであることを特徴とする請求項１記載の回転体付き車輪。
弾性体がドーナツ状ゴムの中実体であることを特徴とする請求項１記載の回転体付き車輪。
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乃至請求項３のいずれか記載の回転体付き車輪。
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乃至請求項４のいずれか記載の回転体付き車輪。