JP2005153840A - 車輪ユニットおよびこれを備える運搬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 段差をスムーズに昇降可能な車輪ユニットおよび該ユニットを備える運搬装置を提供する。
【解決手段】 中心軸Ｃから放射状に延びたアーム３０ａ、３０ｂおよび３０ｃの先端に、回転自在の接地用車輪３３，３４および３５がそれぞれ設けられている。さらに各アームにはローラ３６，３７および３８が回転自在に取り付けられており、これらに無端状ベルト３９が掛け渡されている。中心軸Ｃは運搬装置の車軸に取り付けられる。平らな床面では３個の接地用車輪のうち２個が接地して回転することで移動する。また、軸Ｃを中心として車輪ユニット３全体が回転することで段差を昇降するが、このときベルト３９が一時的に接地することで、衝撃を緩和する緩衝材として作用する。
【選択図】 図７

Description

この発明は、荷物や人を収容して移動させるための運搬装置に装着して用いる車輪ユニットの構造に関するものである。

荷物や人などを載せてまたは収容して運搬するための運搬装置においては、段差のある床面でも移動可能とするための技術が従来より数多く提案されている。例えば、特許文献１には、Ｘ字状に延びたアームを有する回転自在の支持部材の各アーム先端に自在回転車輪を設けた荷物運搬車が記載されている。この荷物運搬車では、各アームに設けられた車輪のうち２つを接地させた状態で平らな床面を走行することができる。また、床面の段差部分に当接させた車輪を支点として支持部材本体を回転させ、接地する車輪を切り替えることで、段差の昇降が可能となっている。

特開平７−２４６９３９号公報（図１、図３）

上記従来技術においては、段差を昇降する際の衝撃が大きく、スムーズな昇降ができないという問題がある。これは、１つの車輪を支点として支持部材を回転させる際、支持部材の回転軸位置が上下に大きくブレることに加え、次の車輪が接地するまでに支持部材全体が前方へ倒れこむような動きをすることに起因している。このような衝撃を小さくするためには、アームおよび車輪の数を多くすればよいが、このようにした場合、昇降可能な高低差が小さくなってしまうという別の問題を生じる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、段差をスムーズに昇降可能な車輪ユニットおよび該ユニットを備える運搬装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる車輪ユニットは、上記目的を達成するため、中心軸に対して放射状に延びた３本以上のアームを有し、該中心軸中心に回転自在に構成されたフレームと、前記アームそれぞれの先端に回転自在に設けられた接地用車輪と、前記各アームと当該アームに隣接する他のアームとの間に張架された可撓性を有する補助接地部材とを備えることを特徴としている。

前記補助接地部材は、互いに隣接する前記アームそれぞれに設けられた前記接地用車輪の回転軸どうしを結ぶ仮想線よりも前記中心軸寄りに設けられるのが好ましい。

また、前記補助接地部材がその張架方向に弾性を有する弾性体で形成され、もしくは、前記補助接地部材の少なくとも一方端が、前記補助接地部材と前記アームとの間を弾性的に接続する弾性部材を介して前記アームに取り付けられてもよい。

また、前記各アームに、当該アームに設けられた前記接地用車輪よりも前記中心軸側にローラを回転自在にそれぞれ設けるとともに、前記各ローラ間に、前記補助接地部材としての無端状ベルトを掛け渡すようにしてもよい。

さらに、必要に応じて、前記無端状ベルトおよび前記ローラの少なくとも一方を前記接地用車輪に対し離当接させる離当接手段を備えるようにしてもよい。

また、この発明にかかる運搬装置は、上記目的を達成するため、被運搬物を載置または収容するための収容部と、前記収容部の下部に設けられた車軸と、前記車軸に取り付けられて、上記した構成のいずれかを有し前記車軸を中心軸とする車輪ユニットとを備えることを特徴としている。

上記のように構成された車輪ユニットおよびそれを備える運搬装置では、各アームに設けられた接地用車輪のうちの２つが接地した状態で平らな床面をスムーズに走行することができる。また、車輪ユニット全体をその中心軸に対して回転させ、接地する車輪を切り替えて段差を跨ぐことで、段差を昇降することができる。この場合において、接地する車輪が切り替わる際に補助接地部材を一時的に接地させ緩衝材として作用させることで、車輪切り替え時の衝撃を緩和しスムーズな昇降が可能である。

また、各アームに設けられた接地用車輪の回転軸どうしを結ぶ仮想線よりも中心軸寄りに補助接地部材を設けた場合には、車輪で乗り越えることのできる小さな段差に補助接地部材が接触するのを防止することができる。

また、補助接地部材またはこれに取り付ける部材に弾性を持たせることによって、さらに衝撃を和らげる効果が大きくなる。

また、各アームに設けたローラに掛け渡された無端状ベルトにより補助接地部材を構成した場合には、このベルトを接地させながら周回移動させることによって、よりスムーズな昇降が可能となる。さらに、離当接手段を設けてこのベルトおよびローラのうち一方または両方を接地用車輪に対し離当接させることによって、使用者は、必要に応じて車輪に制動をかけるなど車輪ユニットおよびこれを備える運搬装置の動きを自在に制御することができる。

図１は本発明にかかる運搬装置の一実施形態である荷物運搬車を示す図である。この運搬車１００では、Ｌ字状の折り曲げ部１０２を有する荷台１０１およびハンドル１０３が金属パイプにより形成されている。この荷台１０１は、被運搬物である荷物を載置するためのものであり、本発明の「収容部」に相当する。荷台１０１の下方には車軸１０４が取り付けられており、その両端には車輪ユニット１０５および１０６が回転自在に取り付けられている。そして、荷台１０１に荷物を載せるとともに、使用者がハンドル１０３を握ってこの運搬車１００を押しまたは引いて移動させることで、荷物を運搬することができる。

この種の荷物運搬車としては荷台下方にタイヤを設けた構造のものが広く用いられているが、この発明にかかる荷物運搬車１００は、荷台１０１やハンドル１０３についてはこのような公知のものと同様の構造を採る一方、その車輪ユニット１０５，１０６が特有の構成を有している。そこで、以下ではこの車輪ユニットの構造およびその特徴についてさらに詳しく説明する。なお、本発明の実施形態たる車輪ユニットの構造としては種々のものが考えられるが、ここでは代表的に４つの実施形態を取り上げ、以下に分説する。

（第１および第２実施形態）
図２および図３は、それぞれ本発明にかかる車輪ユニットの第１実施形態を示す斜視図および側面図である。この車輪ユニット１は、前記した荷物運搬車１００の車輪ユニット１０５，１０６として好適に使用することのできるものである。この車輪ユニット１は、２枚の側板１１，１２を対向配置してなり、中心軸Ｃから等間隔で放射状に延びた３本のアーム１０ａ，１０ｂおよび１０ｃを有するフレーム１０を備えている。そして、各アーム１０ａ，１０ｂおよび１０ｃの先端に、回転自在の接地用車輪１３，１４および１５がそれぞれ設けられている。

また、互いに隣接するアーム間、すなわちアーム１０ａとアーム１０ｂとの間、アーム１０ｂとアーム１０ｃとの間およびアーム１０ｃとアーム１０ａとの間には、本発明の「補助接地部材」として作用するベルト１６，１７および１８がそれぞれ張架されている。このベルトは可撓性を有する材料で形成されるが、さらに弾性を有しその張架方向（図２の矢印方向）に伸縮するものであってもよい。さらに、後述するように、このベルトは段差の昇降時に一時的に接地して荷重を支えるものであるから、上記した可撓性に加え、強靭性および耐摩耗性を兼備したものであることが望ましい。このような性質を有する材料としては、ゴムやその他の樹脂材料、皮革、布帛（金属線、ガラス繊維または炭素繊維等で強化されたものを含む）またはこれらを適宜組み合わせて積層した複合材を用いることができる。

なお、ベルトに伸縮性を持たせる場合において、必ずしもベルト全体が伸縮性を有するものである必要はない。例えば、図４に示す本発明の第２実施形態のように、ベルトとアームとの間に弾性部材を介挿することによって、ベルト自体は伸縮性を有しなくても、ベルト全体としての伸縮性を得ることが可能である。

図４はこの発明にかかる車輪ユニットの第２実施形態を示す模式図である。この実施形態の車輪ユニット２では、アーム間に掛け渡されたベルトの両端が、ばねまたは弾性樹脂材料などの弾性部材を介して各アームに取り付けられる。すなわち、アーム２０ａとアーム２０ｂとの間に掛け渡されたベルト２６の両端には弾性部材２６１および２６２が取り付けられており、これらの弾性部材２６１および２６２がアーム２０ａおよび２０ｂにそれぞれ固定されている。同様に、アーム２０ｂとアーム２０ｃとの間には弾性部材２７１，２７２を介してベルト２７が取り付けられ、またアーム２０ｃとアーム２０ａとの間には弾性部材２８１，２８２を介してベルト２８が取り付けられている。このような構成によれば、各ベルト両端に取り付けられた弾性部材が弾性的に伸縮するため、これらが一体として、伸縮性を有するベルトと同様の機能を果たす。そのため、ベルトの素材自体に伸縮性を備える必要はなく、こうすることで、ベルトの材質選択の自由度がより高くなる。なお、弾性部材は各ベルトの一方端のみに設けられてもよい。

このように構成された車輪ユニット１または２では、各接地用車輪がそれぞれその回転軸中心に回転自在であるとともに、中心軸Ｃと同じ軸心を有する車軸（例えば図１に示す車軸１０４）に取り付けられた状態で、車輪ユニット１または２全体が一体として中心軸Ｃに対して回転自在となる。そして、この車輪ユニット１または２を装着した運搬車では、平らな床面を走行することができるのはもちろん、段差をスムーズに昇降することが可能である。以下、その動作原理について説明する。

図５は車輪ユニットの走行の様子を示す模式図である。より詳しくは、荷物運搬車１００の底部に取り付けられた車輪ユニット１が水平面および段差を有する床面を走行する際の車輪ユニット１の動きを示す図である。なお、ここでは図２の車輪ユニット１についてその動作原理を説明するが、図４の車輪ユニット２においても同様の原理で走行が可能である。

水平な床面Ｆでは、図５（１）に示すように、アーム先端に設けられた３つの車輪のうち２つが接地しており、これらの車輪がその回転軸中心に回転することにより床面を走行することができる。一方、図５（２）に示すように、床面に段差があり車輪１５がこれを乗り越えられなければ、使用者が運搬車１００を押すまたは引く力によって、車輪ユニット１全体が車輪１５を中心として回転する（図５（３））。

このとき、車輪１４は床面から離れ、次に車輪１３が接地することで車輪が切り替わり段差を越えるが、それに先立って、アーム１０ａおよびアーム１０ｃの間に掛け渡されたベルト１８が段差の端面Ｅに接地する（図５（４））。そして、その接地部分を支点として車輪ユニット１がさらに回転し、車輪１３が床面に接地する（図５（５））。こうして車輪ユニット１全体が上段の水平面に引き上げられると、新たに接地した２つの車輪１３および１５の回転により水平面を走行することができる（図５（６））。一方、段差を降りる場合には上記とは逆の動きとなる。

ここで、従来技術の運搬車のように、アーム間にベルトが設けられていない車輪ユニットについて考えてみる。この場合、図５（３）の状態から車輪ユニット１がさらに回転し、中心軸Ｃが車輪１５の真上を通過した後は、車輪ユニット１が前方（図５において右方）に向けて倒れこむような動きをすることとなる。そのため、車輪１３が接地するときの衝撃が大きい。しかも、このとき中心軸Ｃの描く軌跡は、車輪１５の回転軸を中心とする円弧となるから、中心軸Ｃの上下方向の位置は、はじめ上昇するが車輪１５の真上を通過した後再び下降する。これに伴って運搬車全体も上下に揺れることとなる。このように、アーム間のベルトがない場合、段差を昇降する際に運搬車の上下動が大きくなりスムーズな昇降ができない。

これに対して、この実施形態の車輪ユニット１では、段差の昇降時、車輪ユニット１が回転して接地する車輪が切り替わる間に、アーム間に張られたベルトが一時的に接地する。このベルトは可撓性を有するので車輪切り替え時の緩衝材として作用し、新たな車輪が接地する時の衝撃が緩和される。また、その接地部分を支点として車輪ユニット１全体が回転するので、中心軸Ｃの上下へのブレが少ない。これらの作用により、この実施形態では、段差のある床面であっても運搬車をスムーズに昇降させることができる。

図６はこの実施形態におけるベルト取り付け位置を模式的に示す図である。各ベルト１６，１７および１８は、当該ベルト両側のアームそれぞれに取り付けられた接地用車輪の回転軸同士を結ぶ仮想線よりも内側（中心軸Ｃに近い側）に設けられるのが好ましい。例えば、図６（ａ）に示すように、アーム１０ｂおよび１０ｃの間に張架されたベルト１７は、両アームに取り付けられた車輪１４および１５の回転軸同士を結ぶ仮想線（破線で示す）１９よりも中心軸Ｃ寄りに設けられる。他のベルト１６，１８についても同様である。

このようにする理由は以下の通りである。図６（ａ）に示すように、この車輪ユニット１では、水平面から突出した高さＨが各接地用車輪の半径Ｒよりも小さい段差ＳＴについては、車輪を切り替えるまでもなく、段差ＳＴに車輪１５を乗り上げさせることによって越えることが可能である。ベルト１７と水平面との間の距離が小さいと、このような段差を跨ぐときにベルト１７が段差ＳＴに接触し、走行に支障を来たしたりベルト１７の磨耗が進行するなどの問題を生じる。これに対し、車輪１４および１５それぞれの回転軸を結ぶ仮想線１９よりも内側にベルト１７を張っておけば、ベルト１７の下面から床面までの距離は車輪半径Ｒ以上となり、ベルト１７が段差ＳＴに接触するという問題は生じない。なお、段差ＳＴの高さＨが車輪の半径Ｒ以上である場合には、車輪１５はこれを乗り越えることができず、車輪ユニット１全体が回転して車輪を切り替えることでこの段差を乗り越えることとなる。この場合の動作については先に説明したとおりである。

なお、各ベルトをフレーム１０の中心軸Ｃに近づけすぎると補助接地部材としての機能を果たさなくなるので、その取り付け位置は、上記仮想線を越えない範囲でできるだけ外側（車輪に近い位置）とするのが望ましい。

（第３実施形態）
図７はこの発明にかかる車輪ユニットの第３実施形態を示す側面図である。この車輪ユニット３は、前記した荷物運搬車１００の車輪ユニット１０５，１０６として好適に使用することのできるものである。この車輪ユニット３は、中心軸Ｃから等間隔で放射状に延びた３本のアーム３０ａ，３０ｂおよび３０ｃを有するフレーム３０を備えている。そして、各アーム３０ａ，３０ｂおよび３０ｃの先端に、回転自在の接地用車輪３３，３４および３５がそれぞれ設けられている。

また、アーム３０ａ，３０ｂおよび３０ｃのそれぞれに対応して、ローラ３６，３７および３８がそれぞれ設けられている。ローラ３６，３７および３８は、当該アームに取り付けられた接地用車輪の回転軸とフレーム３０の中心軸Ｃとの間に設けられた回転軸中心に回転自在となっている。そして、これらのローラ３６，３７および３８には、本発明の「補助接地部材」として作用する無端状ベルト３９が所定の張力を与えられて掛け渡されており、各ローラの回転に応じて、このベルト３９が図７の時計方向、反時計方向のいずれの方向へも周回移動可能となっている。なお、ベルト３９は、各車輪３３〜３５の回転軸どうしを互いに結ぶ仮想線よりも中心軸Ｃ寄りに配置されている。

このベルト３９は可撓性を有する材料で形成されるが、さらに弾性を有しその張架方向（図７の矢印方向）に伸縮するものであってもよい。さらに、後述するように、このベルトは段差の昇降時に一時的に接地して荷重を支えるものであるから、上記した可撓性に加え、強靭性および耐摩耗性を兼備したものであることが望ましい。このような性質を有する材料としては、ゴムやその他の樹脂材料、皮革、布帛（金属線、ガラス繊維または炭素繊維等で強化されたものを含む）またはこれらを適宜組み合わせて積層した複合材を用いることができる。

このように構成された車輪ユニット３では、各接地用車輪がそれぞれその回転軸中心に回転自在であるとともに、中心軸Ｃと同じ軸心を有する車軸（例えば図１に示す車軸１０４）に取り付けられた状態で、車輪ユニット３全体が一体として中心軸Ｃに対して回転自在となる。そして、この車輪ユニット３を装着した運搬車では、平らな床面を走行することができるのはもちろん、段差をスムーズに昇降することが可能である。以下、その動作原理について説明する。

図８は車輪ユニットの走行の様子を示す模式図である。より詳しくは、荷物運搬車１００の底部に取り付けられた車輪ユニット３が水平面および段差を有する床面を走行する際の車輪ユニット３の動きを示す図である。

水平な床面Ｆでは、図８（１）に示すように、アーム先端に設けられた３つの車輪のうち２つが接地しており、これらの車輪がその回転軸中心に回転することにより床面を走行することができる。一方、図８（２）に示すように、床面に段差があり車輪３５がこれを乗り越えられなければ、使用者が運搬車１００を押すまたは引く力によって、車輪ユニット３全体が車輪３５を中心として回転する（図８（３））。

このとき、車輪３４は床面から離れ、次に車輪３３が接地することで車輪が切り替わるが、それに先立って、各アームに設けられたローラに掛け渡されたベルト３９が段差の端面Ｅに接地する（図８（４））。その接地部分を支点として車輪ユニット３が回転しつつ、しかもユニット３の移動につれてベルト３９が矢印方向に周回移動することで車輪ユニット３は段差を乗り越え、やがて車輪３３が床面に接地する（図８（５））。そして、車輪３３の回転およびベルト３９の周回により車輪ユニット３はさらに前進し、やがて車輪ユニット３全体が上段の水平面に引き上げられると、新たに接地した２つの車輪３３および３５の回転により水平面を走行することができる（図８（６））。一方、段差を降りる場合には上記とは逆の動きとなる。

なお、各車輪の半径より高低差の小さい段差については、車輪を切り替えるまでもなく、段差に車輪を乗り上げさせることによって越えることが可能である。この実施形態では、各車輪それぞれの回転中心を結ぶ仮想線よりも内側にベルト３９を張っているので、このような段差を越える際にベルト３９が床面に接触することはない。

このように、この実施形態の車輪ユニット３では、段差の昇降時、車輪ユニット３が回転して接地する車輪が切り替わる間に、アーム間に張られたベルト３９が一時的に接地する。このベルトは可撓性を有するので車輪切り替え時の緩衝材として作用し、またその接地部分を支点として車輪ユニット３全体が回転するので中心軸のブレが少ない。また、ベルト３９が接地しているときも、該ベルト３９が周回しながらその接地部分を支点として車輪ユニット３全体を移動させるので、移動がスムーズである。そのため、この車輪ユニット３を用いれば、段差のある床面であってもスムーズに昇降することができ、昇降時の衝撃も少ない。

また、接地したベルト３９が車輪ユニット３の移動とともに回転するので、ベルト３９が段差端面に擦過されることもなく、ベルト３９の損傷も少ない。

なお、ベルト３９の回転にはある程度大きな力を要するようにしておくことが好ましい。というのは、段査昇降時、一時的にベルト３９が荷重を支えることになるが、このときベルト３９があまりに軽く回転すると車輪ユニット３が勢いよく段下へ転がり落ちてしまうおそれがあるからである。これに対し、ベルト３９に適度の制動をかけておくことで、車輪ユニット３が一気に段下へ転げ落ちるのを防ぐブレーキとして機能するので、特に段差を降りる際などにも滑らかかつ静粛な移動が可能である。このようにするためには、例えば、各ローラに掛け渡されたベルト３９に適度な張力を与えておけばよい。

このようにしてベルト３９の回転を制動した場合でも、これとは関係なく、各接地用車輪３３，３４および３５はそれぞれ自由に回転することができる。そのため、車輪ユニット３が水平面を移動するときにベルト３９が負荷となることはなく、使用者は少ない力で運搬車１００を移動させることができる。

（第４実施形態）
図９はこの発明にかかる車輪ユニットの第４実施形態を示す側面図である。この車輪ユニット４の基本的な構造は上記した第３実施形態の車輪ユニット３と類似しているが、以下の点で相違している。すなわち、この車輪ユニット４では、ベルト４９を掛け渡された各ローラ４６，４７および４８の回転軸が、フレーム４０の各アーム４０ａ，４０ｂおよび４０ｃに設けられた長円形の長穴４０１ａ，４０１ｂおよび４０１ｃにそれぞれ挿通されて、各ローラがアームの長手方向に可動となっている。

さらに、各アーム４０ａ，４０ｂおよび４０ｃの内部には、後述する離当接機構が設けられており、その動作により、この車輪ユニット４では、各ローラ４６，４７および４８がそれぞれ接地用車輪４３，４４および４５に対して接近／離間移動可能となっている。そして、この移動に伴って、ベルト４９は各接地用車輪４３，４４および４５に対して当接／離間移動する。

このように構成された車輪ユニット４は、ベルト４９を各接地用車輪ローラ４３，４４および４５から離間させた状態では、上記した第３実施形態の車輪ユニット３と同様の動作をする。一方、ベルト４９を各接地用車輪ローラ４３，４４および４５に当接させた状態では、ベルト４９が各車輪の回転を制動またはロックするブレーキとして作用する。このブレーキ作用は、上記した段差の昇降時のほか、斜面の昇り降りの際にも有効である。

次に、このブレーキ作用を実現するための離当接機構について、図１０ないし図１２を参照しつつ説明する。図１０は図９の車輪ユニットのＡ−Ａ切断面を見た断面図である。また、図１１および図１２はそれぞれ離当接機構の構成例を示す側面図である。なお、ここでは３つの接地用車輪それぞれに対応して設けられた離当接機構の１つについて説明するが、他の２つについてもその構造は同じである。この離当接機構は、本発明の「離当接手段」に相当している。

接地用車輪４３は、アーム４０ａを構成する２枚の側板４１，４２により回転自在に支持されている。一方、ローラ４６は、両側板４１，４２の間に配設されたローラ支持材４１０により支持されている。より具体的には、ローラ支持材４１０はローラ軸受け部４１１およびシャフト４１２を備えており、ローラ４６はローラ軸受け部４１１により回転自在に支持されている。

さらに、ローラ４６の回転軸４６１がアーム４０ａに設けられた長円形の長穴４０１ａに挿通されるとともに、ローラ支持材４１０のシャフト４１２がアーム４０ａに固定されたシリンダ４２０に上下動自在に挿通されている。そのため、ローラ４６とローラ支持材４１０とが一体的に上下動自在となっており、この上下動に応じて、ローラ４６に巻き掛けられたベルト４９が、接地用車輪４３に対して離間（図１０（ａ））または当接（図１０（ｂ））する。

図１１（ａ）に示すように、ローラ支持材４１０のシャフト４１１下部にはフランジ４１３が設けられており、このフランジ４１３とシリンダ４２０との間には例えばコイルばね４１４など弾性を有する付勢部材が挟み込まれている。また、ローラ支持材４１０の下方には、フレーム４０に固定されたブラケット４３２に対し回転自在に取り付けられたカム４３１が配設されている。このカム４３１は、１２０度の回転対称性を有しており、その回転中心は車輪ユニット４自体の中心軸Ｃに一致する。

さらに、カム４３１に取り付けられたインナワイヤ４４１およびブラケット４３２に取り付けられたアウタワイヤ４４２からなるブレーキワイヤ４４０が設けられている。そして、荷物運搬車１００のハンドル１０３に取り付けられた不図示のブレーキレバー（自転車用ブレーキレバーと同様の機構を有する）を使用者が操作すると、これに応じてインナワイヤ４４１が左右に動き、これによってカム４３１が所定の角度範囲で回転する。

ブレーキレバーが引かれていない状態（図１１（ａ））では、ローラ支持材４１０はばね４１４により下方に付勢されており、ベルト４９は車輪４３から離間位置にある。一方、ブレーキレバーが引かれると、図１１（ｂ）に示すように、カム４３１が回転してローラ支持材４１０を押し上げ、これによってベルト４９が接地用車輪４３に押し付けられて、ベルト４９および車輪４３の回転が制動される。他の車輪４４および４５についても同様である。使用者がブレーキレバーを離すと、ばね４１４の付勢力によりベルト４９は車輪４３〜４５から離間し、ベルト４９および車輪４３〜４５は自由に回転可能となる。

このように、この車輪ユニット４を備えた荷物運搬車１００では、使用者がブレーキレバーを操作することによって、ベルト４９および各車輪４３〜４５の回転を制御するブレーキ作用を得ることができる。そして、段差または傾斜のある床面を走行させるときに適宜このブレーキを作用させることによって、よりスムーズな昇降が可能となる。また、ベルト４９を各車輪４３〜４５に軽く当接させることで、各車輪に対し適度の制動力を与えることができる。したがって、段差や斜面をゆっくり降りたい場合にもこのブレーキを利用することが可能である。一方、ブレーキレバーを離しベルト４９を各車輪から離間させた状態では、各車輪が自由に回転するので、使用者は少ない力でも運搬車１００を移動させることができる。

なお、ベルト４９に伸縮性を持たせている場合には、その伸縮力を利用することによって、離当接機構をより簡単な構成とすることができる。すなわち、伸縮性を有するベルト４９を張力を与えた状態で各ローラ４６〜４８に掛け渡しておけば、図１２の実線に示すように、ベルト４９の収縮力によって各ローラ４６〜４８は車輪４３〜４５から離間方向に付勢される。そして、ブレーキレバーが引かれると、図１２の破線で示すように、カム４３１が回転してローラ支持材４１０を押し上げてブレーキがかかる。このように、ベルト４９の収縮力を利用する場合には、ローラ支持材４１０のフランジ４１３およびばね４１４を省くことができる。

以上のように、この発明にかかる車輪ユニットでは、放射状に設けたアームの先端に接地用車輪を設け、しかも各アーム間に可撓性を有するベルトを張架している。このベルトは、車輪ユニットが回転して段差を昇り降りするときに一時的に接地して荷重を支えるとともに衝撃を和らげる緩衝材として作用するので、このように構成された車輪ユニットおよびこれを備える運搬装置では、平らな床面をスムーズに走行できることはもちろん、段差のある床面でも、少ない衝撃で、スムーズに昇降することができる。

また、各アーム間に掛けるベルトを一体の無端状ベルトとして周回可能に構成することによって、よりスムーズな昇降移動が可能となる。さらに、この無端状ベルトを各接地用車輪に対し離当接可能に構成することで、各車輪にブレーキをかけることができ、これにより、水平面、段差、斜面のいずれにおいても車輪の動きを自在に制御することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、１つの車輪ユニットに３本のアームおよび３個の接地用車輪を設けているが、アームおよび接地用車輪の個数はこれに限定されるものではなく、４個またはそれ以上としてもよい。ただし、アームおよび車輪の数を多くすると、部品点数が増加するのに加えて、隣接する車輪間の距離が短くなって大きな段差を乗り越えることができなくなってしまうおそれがあるので、上記実施形態のように３個または４個程度が適当であろう。また、車輪を２個としたのでは、各車輪の回転軸および車輪ユニット自体の中心軸が一直線上に並ぶため、段差に突き当たった際に、運搬装置を水平方向に移動させる力を車輪ユニット全体を回転させる力に転換することが難しく、スムーズな昇降が行えない。なお、アームを配置する間隔は、必ずしも等間隔である必要はない。

また、上記した離当接機構は本発明の「離当接手段」の一例を示したものであって、ベルトを各車輪に当接させることで車輪を制動することのできるものであれば、他の構成によってもよい。また、上記実施形態では３個の車輪に対して同時にブレーキがかかるようにしているが、各車輪毎に個別にブレーキがかかる機構としてもよい。また、同時に接地している２個の車輪の少なくとも一方に制動がかかればブレーキとして機能するので、必ずしも全てのアームに離当接機構を設けなくてもよい。したがって、例えば、３本のアームを有する車輪ユニットではそのうちの２本、また４本のアームを有する車輪ユニットでは対角線上に配置された２本のアームにのみ離当接機構を設け、それ以外のアームに取り付けた車輪については自由に回転できるようにしてもよい。

また、本発明の「補助接地部材」は、上記のような帯状のベルトに限らず、例えば、アーム間に掛け渡したワイヤやコイルばねなどの線条およびこれらの組合せであってもよい。またその本数も各アーム間に１本に限らず複数本であってもよい。

また、例えば、上記した第３および第４実施形態の車輪ユニットは略円板状のローラにベルトを掛け渡した構造であるが、ローラの外縁部にフランジを設けてもよい。例えば、第４実施形態の車輪ユニット（図１０（ａ））において、ローラ４６の形状を以下のようにしてもよい。図１３は第４実施形態の変形例を示す図である。この変形例では、図１３に示すように、ローラ４６の外縁部にフランジ４６２が延設されている。このようにすることで、ローラ４６からのベルト４９の脱落を防止することができる。また、ローラ４６表面から突出したフランジ４６２の高さをベルト４９の厚さと同等またはこれより大きくすることによって、ブレーキレバー操作時に、ローラ４６（より詳しくはフランジ４６２）の外周面と車輪４３とが当接するようにしてもよい。このような構成によっても、車輪４３に対するブレーキとして作用させることが可能である。

また、この種の運搬装置に取り付けられるキャスターとして、車輪を取り付けた車輪支持部材が回動するようにして方向転換を容易にしたものが公知であり、本発明における接地用車輪においてもこのような構造を採ることが可能である。以下、１つの接地用車輪１４の支持方法についてその変形例を説明するが、他の車輪１５，１６についても同様にすることができる。

図１４は車輪支持部材が回動する構造の例を示す図である。また、図１５は車輪の形状の例を示す図である。例えば、上記した第１実施形態の車輪ユニット（図２）では、接地用車輪１４をアーム１０に直接取り付けているが、図１４に示すように、アーム１０ｄの先端に車輪支持部材１１１を回動自在に取り付け、この車輪支持部材１１１に対し接地用車輪１４を回転自在に取り付けるようにしてもよい。こうすることで、当該車輪ユニットを装着した運搬装置の方向転換が容易となる。

また、接地用車輪１４の構造についても種々のものが使用可能である。図１４および図１５（ａ）に示すように、略コの字形状の車輪支持部材１１１により１個の車輪１４を挟み込む構造のほか、図１５（ｂ）に示すように、１本の車輪支持部材１１３の両側に１対の車輪１４ａおよび１４ｂを設けた構造であってもよい。また、図１５（ｃ）に示すように、車輪支持部材１１５を挟んで半球状の車輪１４ｃおよび１４ｄを対向配置した構造としてもよい。こうすれば、接地用車輪は略球状となるので、接地用車輪を中心として車輪ユニット全体が回転する際、車輪がどの方向を向いていても滑らかな回転が可能であり、車輪の切り替えがよりスムーズになる。いずれの形状の車輪を用いる場合でも、アーム１０ｄへの取り付け面１１２，１１４または１１６で車輪支持部材１１１，１１３または１１５が回動することによって車輪ユニット全体として任意の方向への移動が可能となり、この車輪ユニットを取り付けた運搬装置の方向転換が容易になる。また、これらの構造は上記した第２および第３実施形態の車輪ユニットに対しても適用可能である。

一方、第４実施形態の車輪ユニットにおいては次のような構成とすることができる。図１６は車輪支持部材が回動する第４実施形態の変形例を示す図である。ここで、図１６（ａ）は側面図であり、また図１６（ｂ）は正面図である。この変形例では、アーム４０ｅの先端にその取り付け面１１８で回動自在に取り付けられた車輪支持部材１１７に、一対の車輪４６ｅおよび４６ｆが回転自在に取り付けられる。また、ローラはローラ支持材４１０ｅに回転自在に取り付けられたローラ対４６ｅ，４６ｆとして構成されており、これに対応して１対のベルト４９ｅ，４９ｆが各ローラ４６ｅ，４６ｆにそれぞれ掛け渡される。

また、アーム４０ｅの先端にはスリット状の切り欠き４０５ｅ，４０５ｆが設けられている。そして、ブレーキレバーが操作されてローラ支持材４１０ｅがアーム先端方向（図１６において下方）に移動すると、ベルト４９ｅ，４９ｆはそれぞれこの切り欠き４０５ｅ，４０５ｆを通してアーム先端から外部に露出し、車輪１４ｅ，１４ｆに当接する。これにより車輪１４ｅ，１４ｆの回転が制動される。

また、第４実施形態の車輪ユニットにおいては次のようにしてもよい。図１７は第４実施形態の他の変形例を示す正面図である。この変形例では、アーム４０ｇの先端に回転自在に取り付けられた車輪支持部材１１９に、一対の接地用車輪１４ｇおよび１４ｈが回転自在に取り付けられる。一方、ローラ支持材４１０ｇには１個のローラ４６ｇが回転自在に取り付けられ、ローラ４６ｇには１本のベルト４９が掛け渡される。ローラ４６ｇの両端部にはその周方向にフランジ４６１ｇが延設されている。アーム４０ｇの先端にはスリット状の切り欠き４０５ｇ，４０５ｈが設けられている。そして、ブレーキレバーを操作されてローラ支持材４１０ｇがアーム先端方向に移動すると、フランジ４６１ｇの外周部が切り欠き４０５ｇ，４０５ｈを通してアーム先端から外部に露出し、車輪１４ｇ，１４ｈに当接してその回転を制動する。

このように、車輪ユニットに対する接地用車輪の車軸の軸方向を変えられるようにすることにより、前述した各実施形態それぞれの奏する作用効果に加えて、車輪ユニットおよびこれを備えた運搬装置の方向転換を容易に行うことが可能となる。なお、図１６および図１７に示す構成において、車輪の形状を図１５（ｃ）に示すような半球状としてもよいことは言うまでもない。

さらに、上記では、本発明にかかる車輪ユニットを備えた荷物運搬車について説明したが、本発明にかかる運搬装置はこれに限定されるものではない。例えば、手押し台車、一輪車、上部に荷物載置台を備えた重量物運搬車などの荷物運搬用の車両や、乳母車、車椅子など人を乗せて移動させるための車両に対しても、本発明を適用することができる。また、スーツケースなどのかばんに取り付けるキャスターとして、本発明にかかる車輪ユニットを用いることも可能である。

人や荷物を収容して運搬するための装置に対して本発明を適用することによって、水平面のみならず、段差を有する床面や階段においてもスムーズに移動することのできる運搬装置を提供することができる。

本発明にかかる運搬装置の一実施形態である荷物運搬車を示す図である。 本発明にかかる車輪ユニットの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明にかかる車輪ユニットの第１実施形態を示す側面図である。 この発明にかかる車輪ユニットの第２実施形態を示す模式図である。 車輪ユニットの走行の様子を示す模式図である。 この実施形態におけるベルト取り付け位置を模式的に示す図である。 この発明にかかる車輪ユニットの第３実施形態を示す側面図である。 車輪ユニットの走行の様子を示す模式図である。 この発明にかかる車輪ユニットの第４実施形態を示す側面図である。 図９の車輪ユニットのＡ−Ａ切断面を見た断面図である。 離当接機構の構成例を示す側面図である。 離当接機構の他の構成例を示す側面図である。 第４実施形態の変形例を示す図である。 車輪支持部材が回動する構造の例を示す図である。 車輪の形状の例を示す図である。 車輪支持部材が回動する第４実施形態の変形例を示す図である。 第４実施形態の他の変形例を示す正面図である。

符号の説明

１〜４，１０５，１０６…車輪ユニット
１０，２０，３０，４０…フレーム
１０ａ，１０ｂ、１０ｃ，２０ａ，２０ｂ、２０ｃ，３０ａ，３０ｂ、３０ｃ，４０ａ，４０ｂ、４０ｃ…アーム
１３〜１５，２３〜２５，３３〜３５，４３〜４５…接地用車輪
１６〜１８，２６〜２８，３９，４９…ベルト（補助接地部材）
３６〜３８，４６〜４８…ローラ
１００…荷物運搬車（運搬装置）
１０１…荷台（収容部）
１０４…車軸

Claims (7)

1. 中心軸に対して放射状に延びた３本以上のアームを有し、該中心軸中心に回転自在に構成されたフレームと、
   前記アームそれぞれの先端に回転自在に設けられた接地用車輪と、
   前記各アームと当該アームに隣接する他のアームとの間に張架された可撓性を有する補助接地部材と
   を備えることを特徴とする車輪ユニット。
2. 前記補助接地部材は、互いに隣接する前記アームそれぞれに設けられた前記接地用車輪の回転軸どうしを結ぶ仮想線よりも前記中心軸寄りに設けられている請求項１に記載の車輪ユニット。
3. 前記補助接地部材が、その張架方向に弾性を有する弾性体で形成された請求項１または２に記載の車輪ユニット。
4. 前記補助接地部材の少なくとも一方端が、前記補助接地部材と前記アームとの間を弾性的に接続する弾性部材を介して前記アームに取り付けられている請求項１または２に記載の車輪ユニット。
5. 前記各アームには、当該アームに設けられた前記接地用車輪よりも前記中心軸側に、ローラが回転自在にそれぞれ設けられるとともに、
   前記各ローラ間に、前記補助接地部材としての無端状ベルトが掛け渡されている請求項１または２に記載の車輪ユニット。
6. 必要に応じて、前記無端状ベルトおよび前記ローラの少なくとも一方を前記接地用車輪に対し離当接させる離当接手段をさらに備える請求項５に記載の車輪ユニット。
7. 被運搬物を載置または収容するための収容部と、
   前記収容部の下部に設けられた車軸と、
   前記車軸に取り付けられて、前記車軸を前記中心軸とする請求項１ないし６のいずれかに記載の車輪ユニットと
   を備えることを特徴とする運搬装置。

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