JP2008013074A

JP2008013074A - キャスター

Info

Publication number: JP2008013074A
Application number: JP2006187148A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Karita; 保志苅田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP5102983B2

Abstract

【課題】簡素に構成できて、段差等の障害物により柔軟に対応できるようにした新規有用なキャスターを提供する。
【解決手段】外輪３の内側に内輪２を偏心させて配置し、この内輪２に車軸１１を取り付けて、内輪２が外輪３に内接し且つ外輪の内面上を転動しながらその内接位置を変更し得るように構成したので、上載物の慣性力がそのまま衝突反力としてキャスターに作用することを防止し、かつ車軸１１に急激な昇降動作が生じることを回避して、衝撃や騒音発生を有効に防止することができる。その際、内輪は、障害物の大きさに応じて必要な高さまで上がることができるので、一律に有効な緩衝作用が生じることになる。
【選択図】図３

Description

本発明は、路面上に存在する段差等の障害物を円滑に乗り越えることができるようにしたキャスターに関するものである。

例えば、荷物を運搬する際にキャスター付の台車等を利用することは、あらゆる場面で広く行われているところであり、キャスターはこれ以外にも搬送物の支持部材として広範に利用されている。そして、従来よりこの種のキャスターは、台車等への固定部位となる取付面（ステイ）よりブラケットを垂下させ、そのブラケットに車軸を架設して車輪を取り付けた構成からなるのが一般的である。

しかしながら、単にこのような構造であると、車輪が路面に存する段差や石等の障害物に衝き当たった際に、上載物の慣性力がそのまま衝突反力としてキャスターを介し台車等に作用する上に、単輪であるために障害物を乗り越える際に急激な昇降動作が生じ、これらが大きな衝撃や騒音の発生原因となっている。また、一時的に過大な操作力を必要とするなど操作性の低下にもつながっている。特に、車輪が障害物を乗り越えられずにロックした場合などには、上載物に著しい不具合が発生することが頻繁に見受けられる。

このような不具合に対処し得るものとして、例えば特許文献１に示されるように、キャスターの車輪の前に径の小さい補助車輪を待機させ、一定以上の大きさの障害物があるときにこの補助車輪が機能して、障害物を乗り越え易くしたものが考えられている。
特開２００６−７８５５

しかしながら、かかる特許文献１のものは、車軸や軸受等の数が倍増し、キャスターを支持箇所に２つづつ取り付けたようなものであるので、全体として構造が複雑で部品点数が多く、コストも大幅に増大するという問題がある。また、補助車輪の半径や設定位置と障害物の大きさとの関係によって緩衝効果が決まるため、障害物の大きさによらず一律に有効な緩衝作用が得られるとは言い難いものである。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、簡素に構成できて、段差等の障害物により柔軟に対応できるようにした新規有用なキャスターを提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のキャスターは、外輪の内側に内輪を偏心させて配置し、この内輪に車軸を取り付けて、内輪が外輪に内接し且つ外輪の内面上を転動しながらその内接位置を変更し得るように構成したことを特徴とする。

このように構成すると、外輪に対して内輪は内接状態を保ったままで外輪内を転動することができるので、外輪が障害物に衝突してロックし、或いは円滑な走行が妨げられた状況下において、引き続き車軸を通して内輪に上載物の慣性が作用する場合、あるいは操作力が加わる場合には、先に内輪が外輪内を障害物上へ乗り上がる位置まで前上方に移動し、この内輪に付勢されるようにして外輪がやや遅れて障害物へ乗り上がるという作用が営まれる。したがって、上載物の慣性力がそのまま衝突反力としてキャスターに作用することを回避して、衝撃や騒音発生を有効に防止することができる。その際、内輪は、障害物の大きさに応じて必要な高さまで上がることができるので、障害物が極端に大きい場合を除いて、一律に有効な緩衝作用が生じることになる。

上記の構成を簡素に実現するためには、外輪を内輪に対して遊転自在に設けておくことが有効である。

このように互いに分離する内輪と外輪の間の確実な内接状態を維持するためには、内輪の外周面と外輪の内周面との間に、車軸の軸心方向への相対変位を規制する凹凸係合部を設けておくことが望ましい。

また、キャスターを持ち上げた際などに外輪が車軸の軸心方向へ変位して内輪から逸脱してしまうことを的確に防止するためには、外輪の両側面に添接し得る位置に、車軸の軸心方向への当該外輪の振れを規制するサポート部材を配置しておくことが望ましい。

内輪と外輪が分離していることを利用して、より有効な緩衝効果等を奏するためには、内輪と外輪に、異なる素材を用いておくことが有効となる。

本発明は、以上説明した構成であるから、簡素かつ廉価に構成できて、走行時に障害物に衝突した際の衝撃及び騒音を緩和し、特に車輪のロックを有効に回避するとともに、過大な操作力を要さずに障害物を乗り越えられるようにした、使い勝手に優れたキャスターを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態のキャスターは、台車等の四隅に配置して利用されるもので、図１及び図２に示すように、キャスター本体１の車軸１１に内輪２を取り付け、この内輪２の外側に外輪３を配置して構成されている。

キャスター本体１は、台車等に対する取付面（取付ステイ）１２から一対のブラケット１３を垂下させ、これらのブラケット１３，１３間に車軸１１を架設したもので、車軸１１にころがり軸受１４を介して内輪２を軸支させている。内輪２の外周面２１には、図２の縦断面に表わされるように、外向きに凹となるアール加工が施してある。一方、外輪３は、内径φ３が前記内輪２の外径φ２よりも大径となるように設定されたもので、外輪３が内輪２に対して相対的に上方へ最大に偏心した図２の状態にあるときでも、取付面１２など周辺部位と干渉し得ない構造をなしている。外輪３の内周面３１には、前記内輪２の外周面２１に対応して内向きに凸となるアール加工が施してある。

また、このキャスターには、外輪３の両側面に添接し得る位置に、車軸１１の軸心ｍ方向への当該外輪３の振れを規制するサポート部材４が内輪２側から延出させて配置してある。このサポート部材４は、内輪２の側面に中心を合致させて固定されたリング板状のもので、内接状態に拘わらず内輪２と外輪３との間に生じる三日月状の隙間を側方から略閉止し得る大きさをなしている。

そして、取付面１２を台車等の下面における四隅に配置して、このキャスターを固定キャスターとして用いるようにしている。

なお、以上において、内輪２には鉄などの剛性の高い素材が、また外輪にはゴムやウレタン等の相対的に軟質の素材が用いられている。

このキャスターを接地させると、図３に示す停止状態で上載荷重Ｗが車軸１１に掛かり、内輪２は外輪３の内周最下端位置に内接し（内接点Ｐ）、外輪３は路面Ｒ上に接地する。

この状態から、外部操作力Ｆを受けてキャスターが平坦な路面上を安定走行する際には、図４に示すように車軸１１を介して先に内輪２が駆動され、内接点Ｐから力ｆ０を受けて外輪３が従動するので、内輪２が外輪３の内周最下端位置よりもやや前上方に内接した状態を保って外輪３とともに同期して転動し、外輪３が路面Ｒ上を走行する。

そして、外輪３が図５に示すように段差等の障害物Ｘに衝き当たり、外輪３に走行抵抗が掛かると、外輪３それ自体の重量や慣性は小さく、この外輪３に上載物の慣性力や外力Ｆが直接作用しているわけではないので、外輪３はいきおい走行慣性を失う。これに対して、内輪２には車軸１１を介して上載物の慣性力や外力Ｆが作用しているので、内輪２は外輪３を足場にして内接状態のままで図５に矢印Ａで示すように外輪３内を転動して車軸１１が前上方に移動する方向に内接位置を変更する。このとき、外輪３が一時的にスロープとしての役割を果たし、内輪２は内接点Ｐにおける接線の向きを漸次変えながら障害物Ｘに乗り上げる方向に円滑に移動することができる。

内輪２がある位置までくると、外輪３は障害物Ｘと接した点ｘ１を支点にして内輪２の内接点Ｐから付勢力ｆ１を受け、このとき外輪３と路面Ｆとの間には上載荷重が作用しておらず外輪３が動き易い状態にあるので、結果的に外輪３は図６に示すように路面Ｒから浮き上がり、一時的に過回転して内輪２の移動に追いつく。このため、内輪２は障害物Ｘ上において図３あるいは図４と同様の内接関係を外輪３との間で取り戻す。以上のようにして、仮に一時的に外輪３がロックしても、内輪２→外輪３と順次作動してキャスター全体が障害物Ｘ上に円滑に乗り上げることができる。

一方、障害物Ｘから降りる際には、図７に示すように外輪３は障害物Ｘと接した点ｘ２を支点にして内輪２の内接点Ｐから付勢力ｆ２を受けるので、結果的に外輪３は図８に示すように先に路面Ｒ上に接地し、このとき内輪２と外輪３との内接位置Ｐは外輪３の内周最下端位置から見て後上方の高い位置に残される。そして、この位置から内輪２は外輪３の内周を一時的にスロープとして利用して、内接点Ｐにおける接線の向きを漸次変えながら円滑に車軸１１を前下方に移動させる。このため、路面Ｒ上において内輪２は図３あるいは図４と同様の内接状態を外輪３との間で取り戻す。以上のようにして、外輪３→内輪２と順次作動してキャスター全体が障害物Ｘから円滑に降りることができる。

このような作用効果は、外輪３が障害物Ｘに突き当たって停止している状態から外力Ｆを加えた場合も同様である。

以上のように、本実施形態は、外輪３の内側に内輪２を偏心させて配置し、この内輪２に車軸１１を取り付けて、内輪２が外輪３に内接し且つ外輪の内面上を転動しながらその内接位置を変更し得るように構成したものである。このため、上載物の慣性力は内輪２の連続的な動きにおいて急激な変化を生ずることなく維持され、そのまま衝突反力としてキャスターひいては上載物に作用することがない上に、車軸１１の急激な昇降動作が緩和され、さらに障害物Ｘに対して昇降する際には内輪２と障害物Ｘとにより外輪３を２点で挟み込むことによって衝撃を吸収し、騒音の発生を有効に低減することとなる。その際、内輪２は障害物Ｘの大きさに応じて必要な高さまで外輪３内を上ることができるので、障害物Ｘが極端に大きいものである場合を除いて、当該障害物Ｘの大きさによらずに上記の効果が安定して得られることとなる。また、障害物Ｘを乗り上げるために過大な操作力Ｆを付与する必要もないため、操作性も格段に向上したものになる。

この場合、内輪２の外径φ２と外輪３の内径φ３とは適宜の寸法に設定すればよいが、両者があまり近いと内外輪２，３を設けた意義が没却され、逆にかけ離れ過ぎると内輪２が動き過ぎることになるので、一般的には外輪３の内径φ３に対して内輪２の外径φ２は１割〜２割減の範囲に設定しておくことが効果的である。また、内輪２の幅寸法は、幅狭にすると変形し易く幅広にすると変形し難くなるので、上載荷重がさほど大きくない用途に対しては幅狭なものにして緩衝効果を高め、上載荷重が大きい用途に対しては幅広なものにして耐荷重性を高めること等が有効である。

そして、上記の構造であれば、車軸１１の数は従来どおりでよく、車軸を始めとして軸受等の構造を複雑化にせずに済むので、簡素かつ廉価に構成できて優れた性能を発揮し得るキャスターとしての利用価値を有することとなる。

特に、外輪３は内輪２に対して遊転自在に配置しているだけであるので、内周に車軸１１及び軸受１４を取り付けた内輪２に対して、その外側に外輪３を配置し、その状態で車軸１１をブラケット１３にボルト等により取り付けるだけで構成することができるので、従来の補助車輪タイプのものに比して、一層の構造及び組立ての簡素化を果たすことができる。

この場合、内輪２の外周面２１及び外輪３の内周面３１にそれぞれアール加工を施し、それらの接触部位に、車軸１１の軸心ｍ方向への相対変位を規制する凹凸係合部Ｙを形成しているので、主として走行中において軸心ｍ方向への内輪２と外輪３との適正な相対位置を保って、確実な内接状態を維持することができる。特に、この凹凸係合部Ｙが、上記のようなアール加工のみで済むため、簡単に構成できて効果の大きいものとなる。

また、外輪３の両側面に添接し得る位置に、車軸１１の軸心ｍ方向への当該外輪３の振れを規制するサポート部材４を設けているので、キャスターを持ち上げた場合などに外輪３が車軸１１の軸心ｍ方向に変位して内輪２から逸脱してしまうことを的確に防止することができる。そのサポート部材４も、内輪２の側面に固定した状態で当該内輪２側から延出させて設けているので、外輪３の側面に近接ないし当接させて適切な配置状態と有効な効果とを実現することが可能となる。

さらに、上記のように内輪２と外輪３が分離していると、これら両輪２、３に異なる素材を用いることができるので、内輪を金属等により構成して上載荷重を実質的に支持する強度を確保するとともに、外輪３はウレタンやゴム等、各種樹脂等により構成して内輪２との間で滑りのない同期状態を実現し、また路面Ｒ上を適度な摩擦抵抗の下に転動し得るように構成することができる。さらに、障害物Ｘに衝突した際には上述したように内輪２と障害物Ｘとにより外輪３を２点で挟み込むことによって衝撃吸収と騒音発生防止を図ることになるが、その際に外輪３を弾性変形させることによってより高い衝撃吸収効果および騒音防止効果を上げることができる。

したがって、本実施形態のキャスターは、台車はもとより、車椅子、医療関係（ストレッチャー、ベッド、ワゴン）など衝撃を低減したい機器の支持に、広範囲に亘って有効に適用することが可能となる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、凹凸係合部の凹と凸は内輪側と外輪側とで逆の構成であってもよく、或いはアール加工以外に断面台形状の突起とこれに対応する溝との組み合わせによって構成してもよい。また、キャスターは必ずしも４輪で用いる場合に限らず、キャリーバックのように２輪で走行するようなものに適用しても有用なものとなる。さらに、内輪は必ずしも金属でなくとも樹脂等により構成してもよいし、本発明の基本的な作用効果を得る上では内、外輪は同じ素材であっても構わない。さらにまた、本発明の内、外輪にはローラのような幅広なものも概念的に含まれ、また本発明のキャスターを首振りキャスターとして構成することも勿論可能である。

本発明の一実施形態に係るキャスターを示す側面図。同縦断面図。同実施形態に係るキャスターの通常接地状態を示す図。同実施形態に係るキャスターの通常走行状態を示す図。同実施形態に係るキャスターが障害物を乗り越える際の作用説明図。同実施形態に係るキャスターが障害物を乗り越える際の作用説明図。同実施形態に係るキャスターが障害物を乗り越える際の作用説明図。同実施形態に係るキャスターが障害物を乗り越える際の作用説明図。

符号の説明

２…内輪
３…外輪
４…サポート部材
１１…車軸
ｍ…軸心
Ｙ…凹凸係合部

Claims

外輪の内側に内輪を偏心させて配置し、この内輪に車軸を取り付けて、内輪が外輪に内接し且つ外輪の内面上を転動しながらその内接位置を変更し得るように構成したことを特徴とするキャスター。
外輪が内輪に対して遊転自在に設けられている請求項１記載のキャスター。
内輪の外周面と外輪の内周面との間に、車軸の軸心方向への相対変位を規制する凹凸係合部を設けている請求項１又は２何れかに記載のキャスター。
外輪の両側面に添接し得る位置に、車軸の軸心方向への当該外輪の振れを規制するサポート部材を配置している請求項１〜３何れかに記載のキャスター。
内輪と外輪に、異なる素材を用いている請求項１〜４何れかに記載のキャスター。