JP2005299120A - 速度制御装置および車輪ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】速度がしきい値以下では円滑な動作を確保しつつ、速度がしきい値を超えると確実に制御機能を発揮することができ、しかも、使用環境によらず安定した制御能力を発揮することができる速度制御装置および車輪ユニットを提供する。
【解決手段】車輪Ｒに連結されかつ車輪Ｒとともに回転する出力軸を備え、車輪Ｒを転動させることによって移動する移動体の移動速度を制御する装置であって、装置が、移動体が移動したときに、移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、出力軸に対して制動力を加える制動手段を備えている。制動手段によって、移動体の移動速度がしきい値移動速度以上とならないように抑制することができる。また、移動体の移動速度がしきい値移動速度よりも遅いときには、出力軸に対して制動力が働かないので、出力軸および車輪Ｒをスムースに回転させることができ、移動体を円滑に動作させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、速度制御装置および車輪ユニットに関する。門扉等の移動体には、その移動を円滑に保つため、また、移動体の重量を支持するために、地面やレール等の上を転動する車輪を備えているものがある。かかる移動体では、車輪を設けたことによって移動が円滑となるかわりに、移動体の移動抵抗が小さいため、移動体の移動速度が高速になってしまうおそれがある。特に、重量が重い移動体の場合、一旦移動を開始すると停止させるために非常に大きな力を必要とし、そして、その力は速度の増加とともに増大するから、その移動速度が速くなり過ぎないように制御することが重要である。
本発明は、かかる移動体の移動速度を制御に使用可能な速度制御装置、および速度制御装置を備えた車輪ユニットに関する。

門扉の移動速度を制御する装置として、ロータリダンパーを利用した技術が開示されている（特許文献１〜３）。
これらの従来技術では、門扉を支持する車輪の車軸とロータリダンパーを連結したり（特許文献１）、門扉に設けられたラックと噛み合うピニオンの軸とロータリダンパーを連結したり（特許文献２）、または、門扉に接触させたローラの軸とロータリダンパーとを連結したり（特許文献３）することによって、ロータリダンパーを門扉の移動抵抗として作用させて、門扉の移動速度を抑えている。ロータリダンパーは、粘性流体が収容されたハウジング内に、車輪の車軸等と連結された抵抗体を粘性流体に浸漬するように配置しているから、車輪を回転させたときに、粘性流体から抵抗体に作用する粘性抵抗によって車輪の回転速度の上昇を抑えることができ、門扉の移動速度を抑制することができる。

しかるに、上記従来例に使用されているロータリダンパーは、門扉の移動速度が遅くても抵抗体には必ず粘性抵抗が働くため、門扉が重く感じられてしまい、とくに、門扉が停止している状態から移動させる場合には、大きな抵抗を感じることになる。
また、ロータリダンパーは流体の粘性抵抗を利用しているため、使用環境の温度によって流体の粘度が変化した場合には安定した速度制御能力を発揮できないという問題がある。

特開平１０−１０２９５８号 特開２０００−２３４４６８号 特開平８−２００４０７号

本発明は上記事情に鑑み、移動体の移動速度がしきい値以下では円滑な動作を確保しつつ、移動体の移動速度がしきい値を超えると確実に移動体に制動力を加えることができ、しかも、使用環境によらず安定した制御能力を発揮することができる速度制御装置および車輪ユニットを提供することを目的とする。

第１発明の速度制御装置は、車輪に連結されかつ該車輪とともに回転する出力軸を備え、該車輪を転動させることによって移動する移動体の移動速度を制御する装置であって、該装置が、前記移動体が移動したときに、前記移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、前記出力軸に対して制動力を加える制動手段を備えていることを特徴とする。
第２発明の速度制御装置は、第１発明において、前記制動手段が、内部に円筒状空間を有し、前記出力軸の一端部を、前記円筒状空間の中心軸と同軸かつ回転可能に保持するケーシングと、該ケーシングの内面と前記出力軸の一端部との間に設けられ、前記移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、前記出力軸に対して制動力を加える制動部とからなり、該制動部が、該ケーシングの内面と前記出力軸の一端部との間において、該出力軸とともに回転し、かつ、該出力軸の半径方向に移動可能に設けられた制動部材と、前記移動体が移動したときに、前記移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、前記制動部材を前記ケーシングの内面に接触させる押圧機構とからなることを特徴とする。
第３発明の速度制御装置は、第２発明において、前記押圧機構が、前記出力軸の一端部に非円形断面に形成された押圧部と、前記制動部材に設けられた、前記出力軸の押圧部を保持する軸保持部とを備えており、前記出力軸の押圧部が、前記制動部材が前記ケーシングの内面に接触した状態において、該出力軸の中心軸と、該押圧部と前記軸保持部の内面との接触点を結ぶ線が、前記制動部材の軸保持部の内面に対して鋭角となるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の速度制御装置。
第４発明の速度制御装置は、第２または３発明において、前記押圧機構が、前記制動部材を前記出力軸の一端部に向けて付勢する付勢手段と、前記付勢手段による付勢力を調整する制動力調整手段と備えていることを特徴とする。
第５発明の速度制御装置は、第４発明において、前記制動部材が、前記出力軸をその半径方向から挟むように配設された一対の揺動体から構成されており、該一対の揺動体が、その一端同士が、その一端を支点として、前記ケーシングの円筒状空間の内面と前記車軸との間で揺動可能となるように連結されており、その他端同士が、前記付勢手段によって連結されていることを特徴とする。
第６発明の速度制御装置は、第２、３、４または５発明において、前記制動部材の素材が金属であり、前記ケーシングの内面に、樹脂材料層が形成されていることを特徴とする。
第７発明の速度制御装置は、第２、３、４、５または６発明において、前記ケーシングの内面に、樹脂材料層が形成されており、該樹脂材料が、ポリアセタールであることを特徴とする。
第８発明の車輪ユニットは、移動体に取り付けられる車輪を備えた車輪ユニットであって、該車輪ユニットが、該車輪に連結された出力軸と、該出力軸の回転速度を制御する制御手段とからなり、該制御手段が、請求項１、２、３、４、５、６または７記載の速度制御装置を備えていることを特徴とする。
第９発明の車輪ユニットは、第８発明において、前記車輪と前記出力軸が、前記車輪の回転速度を増速して前記出力軸に伝達する増速機構によって連結されていることを特徴とする。

第１発明によれば、移動体の移動速度がしきい値移動速度以上となると、制動手段によって出力軸に対して制動力が加えられるので、出力軸の回転速度を遅くすることができる。すると、車輪の回転が遅くなり、車輪が移動体の移動抵抗となるから、移動体の移動速度をしきい値移動速度よりも遅くすることができる。言い換えれば、制動手段によって、移動体の移動速度がしきい値移動速度以上とならないように抑制することができる。また、移動体の移動速度がしきい値移動速度よりも遅いときには、出力軸に対して制動力が働かないので、車輪をスムースに回転させることができ、移動体を円滑に動作させることができる。
第２発明によれば、移動体の移動速度がしきい値移動速度以上となると、押圧機構が制動部材をケーシングの内面に接触させてケーシングの内面と制動部材との間に摩擦力を発生させる。すると、この摩擦力が出力軸に対する制動力となり、出力軸の回転速度を遅くすることができるから、車輪の回転をすることができ、移動体の移動速度をしきい値移動速度よりも遅くすることができる。
第３発明によれば、出力軸に形成されている押圧部が非円形断面であるから、押圧部と制動部材の軸保持部の内面との接触点において、押圧部から制動部材に対して軸保持部の内面の法線方向の力を発生させることができる。すると、軸保持部の内面の法線方向の力によって、ケーシングの内面と制動部材との接触部分において、制動部材をケーシングの内面に押し付ける力が発生するので、制動部材とケーシングとの間に強力な摩擦力を発生させることができる。
第４発明によれば、制動力調整手段によって、移動体の移動速度がしきい値移動速度となったときに、制動部材に発生する遠心力と、制動部材がケーシング内面に接触したときに付勢手段から制動部材に加わる付勢力が釣り合うように調整しておくことができる。すると、移動体の移動速度がしきい値移動速度よりも遅いときには、制動部材をケーシング内面から離間した状態にしておくことができるから、制動部材が移動体の移動抵抗とならず、移動体を円滑に動作させることができる。一方、移動体の移動速度がしきい値移動速度以上となると、遠心力によって制動部材をケーシング内面に接触させることができるから、ケーシング内面と制動部材との間に摩擦力を発生させることができ、摩擦力が出力軸の回転抵抗となって出力軸の回転速度を減速させることができる。すると、車輪が移動体の移動抵抗となるから、移動体の移動速度をしきい値移動速度よりも遅くすることができる。
第５発明によれば、一対の揺動体によって回転軸を挟んでいるから、制動部材を回転軸ととも確実に回転させることができる。しかも、制動部材は２カ所でケーシング内面と接触するから、ケーシング内面と制動部材との間に発生する摩擦力を大きくすることができる。このため、制動部材を小型化しても所望の制動力を発生させることができるから、装置を小型化することができる。
第６発明によれば、制動部材の素材を金属とすれば制動部材の比重を大きくすることができるから、比重が小さい素材によって制動部材を形成した場合に比べて、移動体の移動速度および制動部材の体積が同じであれば、制動部材に発生する遠心力を大きくすることができる。すると、比重が小さい素材によって制動部材を形成した場合に比べて、移動体の移動速度が同じであれば、制動部材を小さくしても制動部材に同じ遠心力を発生させることができるから、装置を小型化することができる。また、ケーシング内面に樹脂材料層が形成されているから、制動部材とケーシング内面とが接触したときに、制動部材をケーシング内面に対して摺動させることができる。このため、制動部材とケーシング内面が接触したときに、制動部材の移動が急激に停止することを防ぐことができる。
第７発明によれば、ポリアセタールは耐摩耗性や耐熱性、耐候性、耐薬品性に優れており、また、水分などの吸収による寸法変化も少ないから、制動部材とケーシング内面との間に、長期間安定した制動力を発生させることができ、使用環境の変化による制動力の変化を防ぐことができる。
第８発明によれば、移動体の移動速度がしきい値移動速度となるまでは出力軸に対して回転抵抗が働かず、移動体の移動速度がしきい値移動速度を超えたときには、出力軸に対して回転抵抗が働くから、車輪の回転速度を低下させることができ、移動体の移動速度を低下させることができる。したがって、所定の速度以下では移動体の円滑な動作を確保することができ、かつ、移動体が所定の速度以上になることを防ぐことができる。また、車輪と速度制御装置が一体化されたユニットになっているから、車輪ユニットを取付けるだけで、速度制御装置を備えた移動体とすることができる。そして、既存の移動体の車輪と交換するだけで移動体に取付けることができるから、既設の移動体であっても簡単に速度制御装置を備えた移動体とすることができる。
第９発明によれば、車輪の回転が増速されて出力軸に伝達されるから、移動体の移動速度が遅くても、言い換えれば、車輪の回転数が低くても速度制御装置の出力軸の回転速度を大きくすることができ、制動部材には大きい遠心力を発生させることができる。すると、車輪と同じ回転数で出力軸が回転される場合に比べて、移動体の移動速度が同じであれば、制動部材を小さくしても制動部材に同じ遠心力を発生させることができるから、車輪ユニットを小型化することができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の車輪ユニットは、移動体に取付けて使用されるものであり、車輪ユニットの車輪の回転速度を制御することによって、車輪ユニットが取付けられている移動体の移動速度を制御できるものである。
移動体とは、例えば、引き戸やパンタグラフ式扉等の門扉や、手押し台車等であり、とくに限定はないが、以下では、代表例として、引戸門扉に本実施形態の車輪ユニットを取り付けた場合を説明する。

図４は、本実施形態の車輪ユニット１が取付けられた門扉Ｓの概略説明図であって、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は車輪ユニット１の拡大図である。図５は、図４（Ｂ）のＶ−Ｖ線断面矢視図である。
図４および図５において、符号Ｓは、移動体である引き戸門扉（以下、単に門扉という）を示している。この門扉Ｓの下端には、ステーＳＴを介して複数の車輪Ｒが取付けられており、この車輪Ｒを転動させることによって、地面Ｇに敷設したレールに沿って門扉Ｓを移動することができる。

門扉Ｓの下端には、車輪Ｒを備えた本実施形態の車輪ユニット１が取付けられている。車輪ユニット１の車輪Ｒは、他の車輪Ｒと実質同様の公知の車輪であり、門扉Ｓが移動するときに地面Ｇに敷設したレール上を転動するように構成されている。

図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面矢視図である。図６において、符号Ａ１は、一端に前記車輪Ｒが固定された車軸を示しており、ケースＣによって回転自在に支持されている。
この車軸Ａ１の側方には、この車軸Ａ１と平行に配設された出力軸である従動回転軸Ａ２が、回転自在に保持されている。この従動回転軸Ａ２は、後述する増速機構３０によって前記車軸Ａ１に連結されており、前記車軸Ａ１と同時に回転するように構成されている。つまり、従動回転軸Ａ２は、門扉Ｓが移動して車輪Ｒが回転すると、その車輪Ｒと同時に回転するように構成されているのである。
そして、この従動回転軸Ａ２の一端部には、従動回転軸Ａ２の回転速度が所定の回転速度よりも速くなると、言い換えれば、門扉Ｓの移動速度が所定の移動速度（以下、しきい値移動速度という）よりも速くなると、従動回転軸Ａ２の回転に制動力を加える速度制御装置１０が取付けられている。

図６に示すように、前記車軸Ａ１と前記従動回転軸Ａ２との間には、車軸Ａ１の回転速度を増速して従動回転軸Ａ２に伝達する増速機構３０が設けられている。
この増速機構３０は、前記車軸Ａ１に取付けられた車軸側歯車３１と、前記車軸Ａ１および前記従動回転軸Ａ２と平行に配設された伝達軸３２に取付けられ、車軸側歯車３１と噛合う伝達軸小歯車３２ａと、伝達軸３２に取付けられた伝達軸大歯車３２ｂと、従動回転軸Ａ２に取付けられ、伝達軸大歯車３２ｂと噛合う従動回転軸側歯車３３とから構成されており、例えば、従動回転軸Ａ２の回転数が車軸Ａ１の回転数よりも大きくなるように、例えば約３倍となるように各歯車が調整されているが、その理由は後述する。

以上のごとき構成であるから、門扉Ｓが移動して車輪Ｒが回転すると、車軸Ａ１が回転し、増速機構３０を介して従動回転軸Ａ２も回転される。しかし、従動回転軸Ａ２の回転速度が遅いとき、つまり、門扉Ｓの移動速度が遅いときには、速度制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して制動力が働かないので、速度制御装置１０が車輪Ｒの回転の抵抗とならず、門扉Ｓをスムースに移動させることができる。

門扉Ｓの移動速度が増加して、車軸Ａ１の回転速度が増加すると、従動回転軸Ａ２の回転速度も速くなり、門扉Ｓの移動速度がしきい値移動速度よりも速くなると、従動回転軸Ａ２に対して制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して制動力が加わる。従動回転軸Ａ２に加わった制動力は、増速機構３０を介して車軸Ａ１に伝達され、車軸Ａ１の回転速度が減速され、門扉Ｓの移動速度が抑制される。
そして、門扉Ｓの移動速度が遅くなると、速度制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して制動力が働かなくなるので、再び門扉Ｓをスムースに移動させることができる。

よって、人が門扉Ｓを移動させるときにおいて、門扉Ｓの移動速度がしきい値移動速度以下では門扉Ｓの円滑な動作を確保することができ、かつ、門扉Ｓが所定の移動速度以上になることを防ぐことができる。
そして、強風などの外力によって門扉Ｓが移動されたときでも、所定の速度以上で門扉Ｓが移動することを防ぐことができる。

また、車輪ユニット１は、車輪Ｒと速度制御装置１０が一体となっているから、門扉Ｓに車輪ユニット１を取付けるだけで、速度制御装置を備えた門扉Ｓとすることができる。すると、すでに設置されている門扉Ｓであっても、その車輪と車輪ユニット１を交換して取付けることも可能であり、既設の門扉Ｓを簡単に速度制御装置１０を備えた門扉Ｓとすることができる。
上記の速度制御装置１０が特許請求の範囲に言う制御手段である。

つぎに、速度制御装置１０を詳細に説明する。
図１（Ａ）は本実施形態の速度制御装置１０の概略正面図であり、（Ｂ）は本実施形態の速度制御装置１０の概略横断面図である。図２（Ａ）は制動部材１２に遠心力が働いていない状態の説明図であり、（Ｂ）は制動部材１２にしきい値遠心力以上の力が働いた状態の説明図である。なお、図２では、制動部材１２の動作を理解しやすくするために、フレームＢと固定部材ＦＰは省略している。

図１において、符号Ｂは本実施形態の速度制御装置１０のフレームを示している。図１に示すように、フレームＢの内面には、固定部材ＦＰによってケーシング１１が取付けられている。このケーシング１１は、その内部に、中空な円筒状の空間（以下、円筒空間という）を備えている。
また、フレームＢの内面には出力軸である前記従動回転軸Ａ２の一端を回転自在に支持する軸受部材１３が設けられている。この軸受部材１３は、その中心軸が前記ケーシング１１の円筒空間の中心軸と同軸になる位置に配設されている。

図１および図２において、ケーシング１１の内部には、制動部材１２が配置されている。この制動部材１２は、断面視略半円形状の一対の揺動体12a，12bを連結して略円筒状に形成された部材であって、その半径Ｒ２が円筒空間の半径Ｒ１よりも小さくなるように形成されており、その中心軸が前記ケーシング１１の円筒空間の中心軸と平行となるように配設されている。
この制動部材１２の一対の揺動体12a，12bは、その一端同士が制動部材１２の中心軸と平行な軸12c によって互いに回転可能に連結されている。つまり、一対の揺動体12a，12bは、軸12c を支点として、その他端が接近離間可能となるように連結されているのである。
一方、一対の揺動体12a，12bの他端間には、付勢手段であるバネ１４が設けられている。このバネ１４は、一端が揺動体12aに固定され、他端が制動力調整プレート２２を介して揺動体12bに固定されており、通常は、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに接近するように付勢しているのである。言い換えれば、一対の揺動体12a，12bが、従動回転軸Ａ２の一端に接近しているのである。

また、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bの互いに対向する面には、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに接近した状態において、制動部材１２の中心軸と平行かつ、制動部材１２の中心軸に対して軸対称となるように形成された支持面ＳＦがそれぞれ設けられている。
一方、従動回転軸Ａ２の一端部は、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに接近した状態における軸保持部ＡＲの断面形状と一致するように形成されており、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに接近した状態において前記軸保持部ＡＲの一対の支持面ＳＦ，ＳＦと面接触する取り付け面ＡＦ，ＡＦを備えている。

このため、従動回転軸Ａ２の一端部を制動部材１２の軸保持部ＡＲに挿入した状態で、その一端を軸受部材１３に取り付ければ、従動回転軸Ａ２の一端部の中心軸と制動部材１２の中心軸、ケーシング１１の中心軸をすべて同軸上に配置した状態で、従動回転軸Ａ２の一端部を速度制御装置１０に取り付けることができる。
しかも、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに接近した状態では、制動部材１２の軸保持部ＡＲの断面形状と従動回転軸Ａ２の一端部、つまり、取り付け面ＡＦ，ＡＦが形成された部分の断面形状が同一形状である。このため、一対の揺動体12a，12bの支持面ＳＦ，ＳＦによって従動回転軸Ａ２の取り付け面ＡＦ，ＡＦを挟んだ状態で、制動部材１２を従動回転軸Ａ２に取付けることができるから、制動部材１２を従動回転軸Ａ２とともに回転させることができるのである。

そして、従動回転軸Ａ２の一端部は、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに離間し、かつ、一対の揺動体12a，12bが外面がケーシング１１の内面11aと接触した状態、つまり、軸保持部ＡＲの一対の支持面ＳＦ，ＳＦの間隔が広くなった状態において、従動回転軸Ａ２の中心軸と直交する面内では、支持面ＳＦに対して、取り付け面ＡＦの端部ＳＰと従動回転軸Ａ２の中心Ｐを通る線Ｌのなす角θが鋭角となるように、その断面が形成されている（図７）。
このため、従動回転軸Ａ２が回転している場合において、軸保持部ＡＲの一対の支持面ＳＦ，ＳＦの間隔が広くなると、従動回転軸Ａ２の取り付け面ＡＦと制動部材１２の支持面ＳＦが位置ずれを起こし（図２（Ｂ）および図７参照）、取り付け面ＡＦは、支持面ＳＦに、その端部ＳＰだけで接触する状態となる。すると、取り付け面ＡＦの端部ＳＰと軸保持部ＡＲの支持面ＳＦとの接触点において、従動回転軸Ａ２の一端部から、一対の揺動体12a，12bに対して支持面ＳＦの法線方向の力を発生させることができる。すると、この力、言い換えれば、従動回転軸Ａ２の一端部の回転力によって、ケーシング１１の内面11aと一対の揺動体12a，12bとの接触部分において、一対の揺動体12a，12bをケーシング１１の内面11aに押し付ける力が発生するので、一対の揺動体12a，12bとケーシング１１との間に強力な摩擦力を発生することができる。

なお、従動回転軸Ａ２の一端部および制動部材１２の軸保持部ＡＲの断面形状は上記のごとき形状に限られず、従動回転軸Ａ２の一端部が非円形断面であって、制動部材１２がケーシング１１の内面11aに接触した状態において、従動回転軸Ａ２の中心軸と、従動回転軸Ａ２の一端部と軸保持部ＡＲの内面との接触点を結ぶ線が、制動部材１２の軸保持部ＡＲの内面に対して鋭角となるように形成されていればよい。言い換えれば、制動部材１２がケーシング１１の内面11aに接触した状態において、従動回転軸Ａ２の一端部によって制動部材１２がケーシング１１の内面11aに押し付けられるように形成されていればよく、特に限定はない。
上記の従動回転軸Ａ２において、軸保持部ＡＲに挿入されている一端部が、特許請求の範囲にいう押圧機構の押圧部であり、制動部材１２の軸保持部ＡＲが、特許請求の範囲にいう押圧機構の軸保持部である。

さらになお、軸保持部ＡＲの内面11aにおいて、従動回転軸Ａ２の取り付け面ＡＦ，ＡＦと接触する部分に、耐摩耗性や耐衝撃性に優れた素材によって形成された板ＰＴを取付け、この板ＰＴの表面を一対の揺動体12a，12bの支持面ＳＦ，ＳＦとしてもよい。この場合、一対の揺動体12a，12bが従動回転軸Ａ２との接触によって摩耗することを防ぐことができる。そして、一対の揺動体12a，12b全体を上記のごとき性質を有する素材によって形成する必要がないので、一対の揺動体12a，12bの素材が限定されず、また、製造が容易になり、製造コストも抑えることができる。

つぎに、速度制御装置１０によって従動回転軸Ａ２の回転速度、つまり、門扉Ｓの移動速度を制御する動作について説明する。
門扉Ｓが停止しているときには、従動回転軸Ａ２の回転も停止しており、この状態では、制動部材１２の外面とケーシング１１の内面11aとの間には隙間Ｄが形成されている（図１（Ｂ）参照）。この状態から、従動回転軸Ａ２を回転させれば、従動回転軸Ａ２とともに制動部材１２が回転する。
このとき、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bに対して遠心力が加わるため、一対の揺動体12a，12bは、従動回転軸Ａ２の半径方向に沿って互いに離間するように、言い換えれば、ケーシング１１の内面11aに接近するように揺動しようとする。しかし、バネ１４による付勢力が遠心力よりも十分に大きい間は、一対の揺動体12a，12bは、その他端が接近した状態に保たれるから、制動部材１２は、その外面がケーシング１１の内面11aとの間に隙間Ｄを保持したまま回転する。つまり、制動部材１２はケーシング１１に接触しない状態で回転するから、従動回転軸Ａ２に対して速度制御装置１０から力が加わらず、従動回転軸Ａ２をスムースに回転させることができる。
よって、従動回転軸Ａ２の回転開始時や回転速度が遅いとき、つまり、門扉Ｓを移動させるときや門扉Ｓの移動速度が遅いときには、速度制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して全く制動力が働かないので、速度制御装置１０が車輪Ｒの回転の抵抗とならず、門扉Ｓをスムースに移動させることができる。

門扉Ｓを移動させていくと門扉Ｓの移動速度が上昇し、門扉Ｓの移動速度の上昇に伴って従動回転軸Ａ２の回転速度も上昇する。すると、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bに加わる遠心力も大きくなり、その遠心力がバネ１４による付勢力よりも大きくなると、一対の揺動体12a，12bは、その他端が離間し始め、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bのケーシング１１の内面11aとの間の隙間が徐々に小さくなる。
しかし、この状態においても、速度制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して制動力が働かないので、門扉Ｓはスムースに移動させることができる。

やがて、門扉Ｓの移動速度が速くなりしきい値移動速度となると、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bの外面がケーシング１１の内面11aに接触し（図２（Ｂ））、一対の揺動体12a，12bに働く遠心力が一対の揺動体12a，12bのケーシング１１の内面11aに押し付ける力として働く。すると、従動回転軸Ａ２の取り付け面ＡＦと制動部材１２の支持面ＳＦが、図２（Ｂ）に示すとおりの位置ずれを起こし、従動回転軸Ａ２の取り付け面ＡＦの端部ＳＰ（図７参照）によって一対の揺動体12a，12bがケーシング１１の内面11aに押付けられ、一対の揺動体12a，12bの外面とケーシング１１の内面11aとの間には強力な摩擦力が発生し、この摩擦力が従動回転軸Ａ２の回転抵抗となり、従動回転軸Ａ２に対して制動力が加わるから、従動回転軸Ａ２の回転速度が減速される。従動回転軸Ａ２の回転速度が遅くなると、前記車軸Ａ１が取付けられている車輪Ｒの回転も遅くなり、門扉Ｓの移動速度が抑制される。

そして、従動回転軸Ａ２の回転速度が遅くなると、一対の揺動体12a，12bに働く遠心力が小さくなり、バネ１４によって接近するよう付勢されている制動部材１２の一対の揺動体12a，12bの外面がケーシング１１の内面11aから離間する。すると、従動回転軸Ａ２に対して速度制御装置１０から働く回転抵抗がなくなるから、再び、従動回転軸Ａ２はスムースに回転することになり、門扉Ｓはスムースに移動させることができようになる。

上記のごとく、門扉Ｓの移動速度がしきい値移動速度よりも小さいときには、速度制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して制動力が全く加わらないから、門扉Ｓを軽くスムースに移動させることができる。そして、門扉Ｓの移動速度がしきい値移動速度になると、速度制御装置１０から従動回転軸Ａ２に対して制動力が加わるので、門扉Ｓの移動速度がしきい値移動速度以上とならないように抑制することができる。
よって、速度制御装置１０を設けることによって、門扉Ｓが速い速度で移動することを防ぎつつ、しきい値移動速度未満では、速度制御装置１０を取付けていないときと同等の力で門扉Ｓを移動させることができるから、門扉Ｓの操作性が悪化することはない。
とくに、門扉Ｓを停止状態から移動させるときには、門扉Ｓの移動に最も力を必要とするときであるが、そのときにも全く制動力が働かないので、好適である。

また、制動部材１２を一対の揺動体12a，12bによって形成しているから、制動部材１２は２カ所でケーシング１１の内面11aと接触する。すると、ケーシング１１の内面11aと制動部材１２との接触面積を大きくすることができるから、両者の間に発生する摩擦力も大きくなる。このため、制動部材１２を小型化しても所望の制動力を発生させることができるから、速度制御装置１０を小型化することができる。
なお、制動部材１２は一対の揺動体12a，12bによって形成しなくてもよく、三分割、四分割あるいはそれ以上に分割して形成することも可能である。

さらに、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bの外面は略円弧状に形成されており、一対の揺動体12a，12bの外面にはケーシング１１の内面11aの接触する部分に角等の尖った部分がない。このため、一対の揺動体12a，12bがケーシング１１の内面11aと接触したときに、両者の間には摩擦力以外の力は加わらないので、一対の揺動体12a，12bの外面がケーシング１１の内面11aと接触したときに、制動部材１２やケーシング１１が損傷することを防ぐことができる。

さらに、門扉Ｓがしきい値移動速度となったときに一対の揺動体12a，12bをケーシング１１の内面11aに押し付けるためには、一対の揺動体12a，12bに所定の遠心力（以下、しきい値遠心力という）を発生させなければならないが、遠心力は、従動回転軸Ａ２の回転数が同じであれば、一対の揺動体12a，12bの質量に比例して変化する。このため、一対の揺動体12a，12bの素材を、例えば、亜鉛や鉄、銅、すず等の比重の大きい金属を使用すれば、一対の揺動体12a，12bが比重の小さい素材によって形成されている場合に比べて、従動回転軸Ａ２の回転速度が同じ場合に、同じ遠心力を発生させるために必要な体積を小さくすることができる。つまり、一対の揺動体12a，12bをコンパクトにすることができるから、速度制御装置１０を小型化することができる。

また、上述したように、増速機構３０によって車軸Ａ１の回転速度を増速して従動回転軸Ａ２に伝達しているから、車軸Ａ１の回転速度が遅くても、従動回転軸Ａ２の回転速度を速くすることができる。すると、車軸Ａ１の回転速度と従動回転軸Ａ２の回転速度が同じ場合に比べて、門扉Ｓがしきい値移動速度となったときに一対の揺動体12a，12bに発生する遠心力を大きくできる。よって、増速機構３０を設けることによって一対の揺動体12a，12bをよりコンパクトにすることができるから、速度制御装置１０を小型化することができ、車輪ユニット１も小型化することができるのである。
なお、増速機構３０は、上記のごとき構成に限られず、チェーン伝達機構等でもよく、従動回転軸Ａ２と車軸Ａ１を同時に回転させることができ、かつ、従動回転軸Ａ２の回転速度の変化、言い換えれば、従動回転軸Ａ２に働く制動力を車軸Ａ１に伝達できる構成であればよい。
さらになお、増速機構３０は設けなくてもよく、車軸Ａ１の回転数をそのまま従動回転軸Ａ２に伝達してもよい。

また、車軸Ａ１の一端部に、その断面形状が、一対の揺動体12a，12bの他端同士が互いに接近した状態における前記軸保持部ＡＲの断面形状と同じになるように取り付け面ＡＦ，ＡＦを形成し、この車軸Ａ１の一端部に、直接、速度制御装置１０を取付けてもよい。この場合には、車輪ユニット１の構造を簡単にすることができ、車輪ユニット１をより一層小型化することができる。

なお、ケーシング１１および一対の揺動体12a，12bの素材は、両者の間に摩擦力が発生するものであればよく、とくに限定はないが、以下のごとき素材とすれば好適である。

一対の揺動体12a，12bを金属材料で形成した場合には、ケーシング１１を樹脂材料で形成するのが好適である。この場合、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bがケーシング１１の内面11aと接触したときに、制動部材１２の一対の揺動体12a，12bを、その外面をケーシング１１の内面11aに接触させたまま摺動させることができる。すると、両者が接触したときに、制動部材１２の移動が急激に停止して、従動回転軸Ａ２の回転がロックされた状態となることを防ぐことができる。とくに、ポリアセタールを使用すれば、耐摩耗性や耐熱性、耐候性、耐薬品性に優れているため、長期間の使用が可能であり、また、従動回転軸Ａ２にグリースなどの薬品が付着していてもその薬品によってケーシング１１が劣化することを防ぐことができる。また、ポリアセタールは、水分を吸収発散せず膨張収縮する割合も非常に小さいから、屋外等で使用しても、ケーシング１１が変形したり寸法が変化したりすることを防ぐことができる。よって、制動部材１２の外面とケーシング１１の内面11aとの隙間Ｄを一定に保つことができるから、速度制御装置１０に安定した制動力を発生させることができるし、使用環境の変化による制動力の変化を防ぐことができる。
なお、ケーシング１１は、全体を同じ材料で形成する必要はなく、その内面11aに、所定の材料によって形成された層を形成してもよい。例えば、ケーシング１１の材料として、金属を使用し、その内面11aにのみポリアセタール等の層を形成してもよい。

また、一対の揺動体12a，12bの外面がケーシング１１の内面11aに接触するのは、一対の揺動体12a，12bの他端同士を接近するようにする付勢力よりも一対の揺動体12a，12bに発生する遠心力が、所定の値だけ大きくなった場合である。つまり、一対の揺動体12a，12bの他端同士を接近するようにする付勢力を変化させれば、揺動体12a，12bが離間するしきい値遠心力を変化させることができる。
本実施形態の速度制御装置１０は、制動力調整手段２０が以下のごとき構成であるから、付勢力を容易に調整することができる。

図３において、符号２４は、一方の揺動体12bの表面に形成された係合部２４を示している。この係合部２４は、複数の突起24aが、揺動体12bの外面に沿った方向に並んで形成されたものである。この係合部２４の表面には、制動力調整手段２０の制動力調整プレート２２が載せられている。この制動力調整プレート２２は、その中央に長孔22hを有しており、この長孔22hに挿通されたネジ２３によって一方の揺動体12bの表面に固定されている。そして、制動力調整プレート２２の他端（図３（Ｃ）では上端）の下面には、突起状の係合突起22bが形成されている。

このため、ネジ２３によって制動力調整プレート２２を揺動体12bに固定すれば、制動力調整プレート２２を介して、バネ１４の他端と一方の揺動体12bを連結することができ、バネ１４によって一対の揺動体12a，12bの他端同士が接近するように付勢することができる。しかも、制動力調整プレート２２を揺動体12bに固定すれば、制動力調整プレート２２の係合突起22bを、揺動体12bの係合部２４の突起24aに係合させることができる。すると、バネ１４の付勢力によって制動力調整プレート２２が移動することを防ぐことができるから、バネ１４による付勢力が変化することを防ぐことができ、しきい値遠心力が変化することを防ぐことができる。
また、制動力調整プレート２２は長孔22hにネジ２３を挿通して揺動体12bに固定しているから、ネジ２３を挿通する位置を長孔22hに沿って移動させ、かつ制動力調整プレート２２の係合突起22bと揺動体12bの係合部２４の突起24aとの係合位置を変えれば、制動力調整プレート２２の一端と揺動体12aの他端との距離を変化させることができる。すると、バネ１４の他端と一方の揺動体12bを連結したときにおけるバネ１４の長さを変化させることができるから、バネ１４による一対の揺動体12a，12bの他端同士を接近させる付勢力を調整することができる。

なお、制動力調整手段２０は上記のごとき構成に限られず、一対の揺動体12a，12bの他端同士を接近させる付勢力を調整することができるように構成されていればよく、特に限定はない。

本実施形態の車輪ユニットは、門扉だけでなく、手押し台車等に取付けて使用することができ、また、速度制御装置１０は、車輪の車軸だけでなく、様々な回転する軸に取付けて、その回転を制御することも可能である。

（Ａ）は本実施形態の速度制御装置１０の概略正面図であり、（Ｂ）は本実施形態の速度制御装置１０の概略横断面図である。 （Ａ）は制動部材１２に遠心力が働いていない状態の説明図であり、（Ｂ）は制動部材１２にしきい値遠心力以上の力が働いた状態の説明図である。 （Ａ）は揺動体12bの概略平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は制動力調整プレート２２の概略平面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）の（Ｄ）線矢視図である。 本実施形態の車輪ユニット１が取付けられた門扉Ｓの概略説明図であって、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は車輪ユニット１の拡大図である。 図４（Ｂ）のＶ−Ｖ線断面矢視図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面矢視図である。 軸保持部ＡＲと従動回転軸Ａ２の一端部の拡大説明図である。

符号の説明

１ 車輪ユニット
１０ 速度制御装置
１２ 制動部材
１２ａ 揺動体
１２ｂ 揺動体
２０ 制動力調整手段
３０ 増速機構
Ａ 回転軸
Ａ１ 車軸
Ａ２ 従動回転軸

Claims (9)

1. 車輪に連結されかつ該車輪とともに回転する出力軸を備え、該車輪を転動させることによって移動する移動体の移動速度を制御する装置であって、
   該装置が、
   前記移動体が移動したときに、前記移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、前記出力軸に対して制動力を加える制動手段を備えている
   ことを特徴とする速度制御装置。
2. 前記制動手段が、
   内部に円筒状空間を有し、前記出力軸の一端部を、前記円筒状空間の中心軸と同軸かつ回転可能に保持するケーシングと、
   該ケーシングの内面と前記出力軸の一端部との間に設けられ、前記移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、前記出力軸に対して制動力を加える制動部とからなり、
   該制動部が、
   該ケーシングの内面と前記出力軸の一端部との間において、該出力軸とともに回転し、かつ、該出力軸の半径方向に移動可能に設けられた制動部材と、
   前記移動体が移動したときに、前記移動体の移動速度がしきい値移動速度以上になると、前記制動部材を前記ケーシングの内面に接触させる押圧機構とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の速度制御装置。
3. 前記押圧機構が、
   前記出力軸の一端部に非円形断面に形成された押圧部と、
   前記制動部材に設けられた、前記出力軸の押圧部を保持する軸保持部とを備えており、
   前記出力軸の押圧部が、
   前記制動部材が前記ケーシングの内面に接触した状態において、該出力軸の中心軸と、該押圧部と前記軸保持部の内面との接触点を結ぶ線が、前記制動部材の軸保持部の内面に対して鋭角となるように形成されている
   ことを特徴とする請求項２記載の速度制御装置。
4. 前記押圧機構が、
   前記制動部材を前記出力軸の一端部に向けて付勢する付勢手段と、
   前記付勢手段による付勢力を調整する制動力調整手段と備えている
   ことを特徴とする請求項２または３記載の速度制御装置。
5. 前記制動部材が、前記出力軸をその半径方向から挟むように配設された一対の揺動体から構成されており、
   該一対の揺動体が、
   その一端同士が、その一端を支点として、前記ケーシングの円筒状空間の内面と前記車軸との間で揺動可能となるように連結されており、
   その他端同士が、前記付勢手段によって連結されている
   ことを特徴とする請求項４記載の速度制御装置。
6. 前記制動部材の素材が金属であり、
   前記ケーシングの内面に、樹脂材料層が形成されている
   ことを特徴とする請求項２、３、４または５記載の速度制御装置。
7. 前記ケーシングの内面に、樹脂材料層が形成されており、
   該樹脂材料が、ポリアセタールである
   ことを特徴とする請求項２、３、４、５または６記載の速度制御装置。
8. 移動体に取り付けられる車輪を備えた車輪ユニットであって、
   該車輪ユニットが、
   該車輪に連結された出力軸と、
   該出力軸の回転速度を制御する制御手段とからなり、
   該制御手段が、請求項１、２、３、４、５、６または７記載の速度制御装置を備えている
   ことを特徴とする車輪ユニット。
9. 前記車輪と前記出力軸が、前記車輪の回転速度を増速して前記出力軸に伝達する増速機構によって連結されている
   ことを特徴とする請求項８記載の車輪ユニット。