JP2008094279A - Caster and buffing axle support mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、台車などの搬送用機器類、トローリ、車椅子、ベビーカーなどの運搬車(車両)に使用される緩衝機構、並びにそれを備えたキャスター及び車両に関する。 The present invention relates to a shock absorber used for transporting equipment such as a carriage, a trolley, a wheelchair, a stroller and other transport vehicles (vehicles), and a caster and a vehicle including the cushioning mechanism.
近年、脱着可能なキャスターにおいて路面の凹凸を和らげて搬送するさまざまな緩衝機能付のキャスターが提案されている。これら緩衝キャスターの利点として、路面から受ける衝撃を和らげる効果にほかに、予め搬送物に適度な沈み込みがあることで、ホイールが路面の凹凸(特に凹部)に追従し、優れた防振効果、静音効果が得られることが知られている。 In recent years, casters with various buffering functions have been proposed in which a detachable caster transports the road surface with unevenness. As an advantage of these shock absorbers, in addition to the effect of softening the impact received from the road surface, there is an appropriate sinking in advance in the transported object, so that the wheel follows the unevenness (especially concave portion) of the road surface, excellent vibration isolation effect, It is known that a silent effect can be obtained.
特許文献1に記載の緩衝機構では、図14に示すようにブラケット(17)に枢着した揺動アーム(37)の車軸とは逆側にバネ受けを設け、ブラケット(17)より立ち上げたボルト(102)の先に他端バネ受け(144)を設けて、その間に弾性体である弾発材(146)を設けて衝撃を和らげている。しかしこの複雑な構造では全体の重量が大きくなるばかりか、いわゆるバネ下の重量が重いために、小刻みな衝撃への対処がむずかしい。
In the buffer mechanism described in
特許文献2に記載の緩衝機構では、図15に示すようにコイルバネ(169)がその伸縮方向がほぼ水平方向になるように配置されているものの、車輪(59)の上部に配置しているために、従来のキャスターに比べて嵩高いものになっている。このため、台車に取り付けられている従来のキャスターと交換すると、台車の高さが高くなって不都合を生じる場合がある。
In the buffer mechanism described in
特に、上記特許文献1及び2に共通していることは、弾性体の構造上、弾性体が弾性体の回転対称軸に沿って伸縮することである。このような弾性体の構造及び動作により、弾性体の配置は制限される。すなわち、弾性体受けを、弾性体の回転対称軸の両側に且つ回転対称軸に直交するように設ける必要がある。この結果、部品点数は多くなり、総重量が重く、高価なものとなっている。
In particular, what is common to
本発明の第1の目的は、上記従来技術の不都合及び問題を解決するものであり、弾性体の配置に自由度を与え、取り付けも簡便で、軽量で嵩だかくならず、細かい振動にも対応できるキャスター及び緩衝車軸支持機構を提供することにある。本発明の第2の目的は、さまざまな車両に応用可能な新規なキャスター及び緩衝車軸支持機構並びにそれを搭載した車両を提供することにある。本発明の第3の目的は、さまざま用途に応じて緩衝性能を容易に調節可能な新規な構造を有するキャスター及び緩衝車軸支持機構を提供することにある。 The first object of the present invention is to solve the inconveniences and problems of the prior art described above, which gives flexibility to the arrangement of the elastic body, is easy to install, is light and not bulky, and is capable of handling fine vibrations. It is an object of the present invention to provide a caster and a buffer axle support mechanism that can be used. A second object of the present invention is to provide a novel caster and shock absorber supporting mechanism applicable to various vehicles, and a vehicle equipped with the same. A third object of the present invention is to provide a caster and a buffer axle support mechanism having a novel structure capable of easily adjusting the buffer performance according to various applications.
本発明の第1の態様に従えば、移動体に固定する固定台(70)と;
固定台に支持されるメインフレーム(10)と;
メインフレームに揺動可能に装着された車軸支持アーム(30)と;
車軸支持アームに軸支された車輪(50)と;
メインフレームまたは固定台(70)と車軸支持アームとの間に掛け渡された棒状弾性体(60)とを備えるキャスター(100)が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a fixed base (70) fixed to the moving body;
A main frame (10) supported by a fixed base;
An axle support arm (30) swingably mounted on the main frame;
Wheels (50) pivotally supported on axle support arms;
A caster (100) is provided that includes a rod-like elastic body (60) spanned between a main frame or a fixed base (70) and an axle support arm.
本発明のキャスター(100)によれば、車軸支持アーム(30)とメインフレーム(10)との間に棒状弾性体(60)が掛け渡され、棒状弾性体が湾曲に撓むことで車軸から車体に伝わる衝撃を緩和することが出来る。特に、本発明では従来キャスターで使用されていたコイルバネと異なり、ワイヤーのような棒状弾性体を用いているので、弾性体のメインフレーム及び車軸支持アームに対する取付け位置の自由度が高い。取付け位置を適宜選択することで、弾性体の変形方向を自在に設定することができ、これによりキャスターが取り付けられる車両のデッドスペースを有効利用するとともに、従来型のコイルバネが占有していた空間を低減することができる。 According to the caster (100) of the present invention, the rod-like elastic body (60) is stretched between the axle support arm (30) and the main frame (10), and the rod-like elastic body bends in a curve, so that it is removed from the axle. The impact transmitted to the car body can be reduced. In particular, in the present invention, unlike a coil spring conventionally used in a caster, a rod-like elastic body such as a wire is used. Therefore, the flexibility of the attachment position of the elastic body with respect to the main frame and the axle support arm is high. By appropriately selecting the mounting position, it is possible to freely set the deformation direction of the elastic body, thereby making effective use of the dead space of the vehicle to which the caster is mounted and the space occupied by the conventional coil spring. Can be reduced.
キャスターには、一般に、車輪が常に進行方向に向くように鉛直な旋回軸を有する自在キャスターと旋回しない固定キャスターがあるが、本発明のキャスターはいずれのキャスターも含む概念である。 Generally, casters include a free caster having a vertical swivel axis and a fixed caster that does not turn so that the wheels are always directed in the traveling direction, but the caster of the present invention is a concept including both casters.
本発明の第2の態様に従えば、メインフレーム(1,10)と車輪(5,50)を有する移動体に取り付けられる緩衝車軸支持機構であって、前記メインフレーム(1,10)に揺動可能に装着されるとともに前記車輪(5,50)の車軸(4,40)を支持する車軸支持アーム(3,30)と;前記メインフレームまたは前記移動体と車軸支持アームとの間に掛け渡された棒状弾性体(6,60)とを備える緩衝車軸支持機構が提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a shock absorber support mechanism attached to a moving body having a main frame (1, 10) and wheels (5, 50). An axle support arm (3, 30) mounted movably and supporting the axle (4, 40) of the wheel (5, 50); hung between the main frame or the movable body and the axle support arm A shock-absorbing axle support mechanism is provided that includes a passed rod-like elastic body (6, 60).
本発明の緩衝車軸支持機構によれば、車軸支持アーム(3,30)とメインフレーム(1,10)または移動体との間に棒状弾性体が掛け渡され、棒状弾性体(6,60)が湾曲して撓むことで車軸からメインフレームまたは物体に伝わる衝撃を緩和することが出来る。特に、本発明では従来キャスターなどに用いられる緩衝車軸支持機構で使用されていなかったワイヤーのような棒状弾性体を用いているので、弾性体のメインフレーム及び車軸支持アームに対する取付け位置の自由度が高い。取付け位置を適宜選択することで、弾性体の変形方向を自在に設定することができ、これにより緩衝車軸支持機構が搭載される物体のデッドスペースを有効利用するとともに、従来型のコイルバネが占有していた空間を低減することができる。 According to the shock-absorbing axle support mechanism of the present invention, the rod-like elastic body is stretched between the axle-supporting arm (3, 30) and the main frame (1, 10) or the moving body, and the rod-like elastic body (6, 60). By bending and bending, the impact transmitted from the axle to the main frame or object can be reduced. In particular, in the present invention, since a rod-like elastic body such as a wire that has not been used in a buffer axle support mechanism conventionally used for casters or the like is used, the degree of freedom of the mounting position of the elastic body with respect to the main frame and the axle support arm is increased. high. By appropriately selecting the mounting position, the deformation direction of the elastic body can be set freely, thereby making effective use of the dead space of the object on which the shock absorber support mechanism is mounted and occupying the conventional coil spring. The space that has been saved can be reduced.
本発明の緩衝車軸支持機構において、前記棒状弾性体は、前記車軸と略垂直な平面内で湾曲させ得る。たとえば、棒状弾性体を車輪の外周に沿って設け、その面内で撓ませることにより、走行時、車輪の後ろに弾性体が隠れる形となるため、弾性体が障害物に当たる可能性を排除できる。あるいは車輪を旋回させる場合、棒状弾性体(65)を車輪(55)と並列して設け、その面内でたわませれば、従来の車輪の旋回領域内に棒状弾性体を収めることができ、従来の車両に車輪周囲の設計変更を要さずに、本緩衝機構を導入できる。特に一本の車軸支持アームの端部から左右に設けられた車軸(43)にそれぞれ車輪(53)が枢着される双輪構造の場合には、車軸支持アーム(33)を支持するメインフレーム(13)と車軸支持アーム(33)を弾性体でつなぐことにより、緩衝車軸支持機構が双輪間に収まるため、小さなスペースで、簡便な構造で緩衝作用を実現することが出来る。 In the shock-absorbing axle support mechanism of the present invention, the rod-like elastic body can be curved in a plane substantially perpendicular to the axle. For example, by providing a rod-shaped elastic body along the outer periphery of the wheel and bending it in the plane, the elastic body is hidden behind the wheel during traveling, so the possibility of the elastic body hitting an obstacle can be eliminated. . Alternatively, when turning the wheel, if the rod-like elastic body (65) is provided in parallel with the wheel (55) and bent in the plane, the rod-like elastic body can be accommodated in the turning region of the conventional wheel. Thus, the present buffer mechanism can be introduced into a conventional vehicle without requiring a design change around the wheel. In particular, in the case of a dual-wheel structure in which wheels (53) are pivotally attached to axles (43) provided on the left and right sides from the end of one axle support arm, a main frame that supports the axle support arm (33) ( 13) and the axle support arm (33) are connected by an elastic body so that the shock-absorbing axle support mechanism can be accommodated between the two wheels, so that the buffering action can be realized with a simple structure in a small space.
本発明の緩衝車軸支持機構において、前記車軸支持アーム(30)が一対の車軸支持アームを有し、前記棒状弾性体(60)の両端がそれぞれ一対の車軸支持アームに連結され得る。例えば、棒状弾性体を略U字型に弾性変形して、その両端がそれぞれ車軸支持アームに連結され、中間点をメインフレーム(10b)に連結し得る。これにより、簡便な構造で、緩衝作用を実現しながら安定した走行を行うことができる(U字型サスペンション)。 In the shock absorber support mechanism of the present invention, the axle support arm (30) may have a pair of axle support arms, and both ends of the rod-like elastic body (60) may be coupled to the pair of axle support arms. For example, the rod-like elastic body can be elastically deformed into a substantially U shape, and both ends thereof are connected to the axle support arms, and the intermediate point can be connected to the main frame (10b). Thereby, it is possible to perform stable running with a simple structure while realizing a buffering action (U-shaped suspension).
本発明の緩衝車軸支持機構において、前記棒状弾性体(61,62)の一端がメインフレーム(11)及び車軸支持アーム(32)の一方に揺動可能または摺動可能に連結され得る。棒状弾性体(62)の一端を揺動可能とすることにより、棒状弾性体の一端をメインフレーム(12)(または物体)及び/または車軸支持アーム(32)に単純に固定したときに比べ、棒状弾性体(62)にかかる応力を均一化して、特に棒状弾性体の一端にかかる応力又は歪みを緩和して棒状弾性体の寿命を延ばすことができる。さらに揺動領域に制限を設けることで車軸支持アームの変位に応じて揺動時と固定時の二極的な緩衝特性を有することが出来る。 In the shock absorber support mechanism of the present invention, one end of the rod-like elastic body (61, 62) can be swingably or slidably connected to one of the main frame (11) and the axle support arm (32). By allowing one end of the rod-like elastic body (62) to swing, compared to when one end of the rod-like elastic body is simply fixed to the main frame (12) (or object) and / or the axle support arm (32), The stress applied to the rod-shaped elastic body (62) can be made uniform, and in particular, the stress or strain applied to one end of the rod-shaped elastic body can be alleviated to extend the life of the rod-shaped elastic body. Furthermore, by providing a limit in the swing region, it is possible to have a bipolar buffering characteristic when swinging and fixing according to the displacement of the axle support arm.
また棒状弾性体(61)の一端を摺動可能とすることにより、棒状弾性体からの応力を受けない「遊び領域」(10d)を設けることができる。さらにこの遊び領域に変位に応じた応力を働かせる棒状弾性体(60)と併用することで、車軸支持アーム(31)の変位に応じて摺動時と固定時の2段階的な緩衝特性を有することが出来る。 Further, by making one end of the rod-like elastic body (61) slidable, it is possible to provide a “play area” (10d) that is not subjected to stress from the rod-like elastic body. Furthermore, when used together with a rod-like elastic body (60) that applies a stress corresponding to the displacement to this play area, it has a two-stage buffering characteristic when sliding and fixing according to the displacement of the axle support arm (31). I can do it.
本発明の緩衝車軸支持機構において、棒状弾性体を第1及び第2弾性体(63,64)から構成してもよい。このように棒状弾性体を複数の弾性体から構成することでそれらの組み合わせにより弾性特性を容易に調整することができる。この場合、第1及び第2弾性体の弾性特性をそれぞれの固有振動を打ち消しあうように異ならせることによって、搬送時の路面振動との共振を防ぐことが出来る。また、それらの弾性体をメインフレーム(13)及び車軸支持アーム(33)に対して着脱可能とすることにより、ユーザーは目的及び用途に応じて複数の弾性特性を選択できる。 In the shock absorber support mechanism of the present invention, the rod-like elastic body may be composed of first and second elastic bodies (63, 64). In this way, by configuring the rod-shaped elastic body from a plurality of elastic bodies, the elastic characteristics can be easily adjusted by combining them. In this case, by making the elastic characteristics of the first and second elastic bodies different so as to cancel each natural vibration, resonance with the road surface vibration during conveyance can be prevented. Further, by making these elastic bodies detachable from the main frame (13) and the axle support arm (33), the user can select a plurality of elastic characteristics according to the purpose and application.
本発明の緩衝車軸支持機構において、棒状弾性体(600)が撓んだときに、第1及び第2弾性体が互い接触しあうように構成することができる。この場合、棒状弾性体同士が撓んだときに互い接触しあい、その摩擦により運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで衝撃を吸収する効果を奏する。 In the shock absorber support mechanism of the present invention, the first and second elastic bodies can be configured to contact each other when the rod-like elastic body (600) is bent. In this case, when the rod-like elastic bodies are bent, they come into contact with each other, and the kinetic energy is converted into thermal energy by the friction, so that the impact is absorbed.
本発明のキャスターまたは緩衝車軸支持機構において、前記棒状弾性体がワイヤロープであることにより、ワイヤロープ撓み時のワイヤー同士の摩擦により優れた衝撃吸収性する効果を有する。また、ワイヤロープは、入手しやすく安価であるので、緩衝車軸支持機構の構造がシンプルになり、製造コストも低下できる。なお、棒状弾性体としての「ワイヤロープ」とは複数のワイヤーからなるロープを意味し、種々の材料から構成し得る。ワイヤーは、例えば、スチール線のような金属線、プラスチック線などから形成し得る。ワイヤロープの外周をプラスチックやゴムでコーティングしてもよい。本発明において、棒状弾性体とは、棒状であれば任意の弾性体、例えば、ワイヤロープ、ピアノ線、板バネを含む。但し、コイルバネは含まない。なお、弾性変形の方向からすれば、板バネは面と垂直な方向にしか主に変形しないので、3次元方向に変形可能な線状の弾性体、例えばワイヤロープが好ましい。 In the caster or the shock absorber support mechanism of the present invention, the rod-like elastic body is a wire rope, so that it has an excellent shock absorbing effect due to the friction between the wires when the wire rope is bent. Further, since the wire rope is easily available and inexpensive, the structure of the shock absorber support mechanism is simplified, and the manufacturing cost can be reduced. The “wire rope” as the rod-like elastic body means a rope made of a plurality of wires and can be made of various materials. The wire may be formed from, for example, a metal wire such as a steel wire, a plastic wire, or the like. The outer circumference of the wire rope may be coated with plastic or rubber. In the present invention, the rod-like elastic body includes any elastic body such as a wire rope, a piano wire, and a leaf spring as long as it is rod-shaped. However, the coil spring is not included. In terms of the direction of elastic deformation, since the leaf spring is mainly deformed only in the direction perpendicular to the surface, a linear elastic body that can be deformed in a three-dimensional direction, such as a wire rope, is preferable.
本発明の緩衝車軸支持機構は、さらに、棒状弾性体(63,64)の弾性力を調節するための機構を備え得る。この機構により荷重に対する弾性力を自在に調節することができる。この機構は例えば棒状弾性体が車軸支持アーム、メインフレームまたは物体に対して取り付けられる位置が調節可能にする係合機構にし得、例えば、ラック(87)とピニオンギア、またはボールネジとスクリューなどから構成し得る。 The buffer axle support mechanism of the present invention may further include a mechanism for adjusting the elastic force of the rod-like elastic bodies (63, 64). With this mechanism, the elastic force against the load can be freely adjusted. This mechanism can be an engagement mechanism that allows adjustment of the position at which the rod-like elastic body is attached to the axle support arm, the main frame, or the object, and includes, for example, a rack (87) and pinion gear, or a ball screw and screw. Can do.
本発明に従えば、本発明の緩衝車軸支持機構を備える各車両が提供される。車両とは搬送車両、乗用車両、作業車両、歩行補助車両を含む概念である。さらに「搬送車両」とは台車、牽引車、ベビーカー、車椅子、ストレッチャー、ゴルフカート等、もっぱら人や物を搬送するための車両を意味する。「乗用車両」とはローラースケート、キックボード(300)、車椅子、二輪車、四輪車など乗って操縦を行う車両を意味する。作業車両とは芝刈り機など作業をしながら走行する車両を意味し、歩行補助車両とは乳母車、歩行器等、人の歩行を補助する車両を意味する。ただし自重等の関係から、鉄道車両や内燃機関を持つ四輪車両、二輪車両は適用が容易ではない、特に鉄道車両と内燃機関を持つ四輪車両はさらなる懸架機構が必要となる。 According to this invention, each vehicle provided with the buffer axle support mechanism of this invention is provided. The vehicle is a concept including a transport vehicle, a passenger vehicle, a work vehicle, and a walking assist vehicle. Furthermore, the “conveying vehicle” means a vehicle for conveying a person or an object such as a carriage, a towing vehicle, a stroller, a wheelchair, a stretcher, a golf cart, and the like. The term “passenger vehicle” means a vehicle that is operated by riding a roller skate, a kick board (300), a wheelchair, a two-wheeled vehicle, a four-wheeled vehicle, or the like. The work vehicle means a vehicle that travels while working, such as a lawn mower, and the walking assist vehicle means a vehicle that assists human walking, such as a baby carriage and a walker. However, due to its own weight, etc., it is not easy to apply a railway vehicle, a four-wheeled vehicle having an internal combustion engine, and a two-wheeled vehicle. In particular, a four-wheeled vehicle having a railway vehicle and an internal combustion engine requires a further suspension mechanism.
本発明は車軸支持機構に棒状弾性体を用いることにより、棒状弾性体それ自体がかさばらない細い線状体であり、その連結法により、棒状弾性体の変形方向を自由に設定できる。弾性体の連結法も固定、枢着、摺動など簡便ながら選択肢に富み、緩衝特性の設計自由度を高める。その上で揺動軸によりメインフレームと車輪の相対位置、変位方向を規定し、車軸近傍と移動体本体側の最適な位置を選択して、両者の間を棒状弾性体がつなぐという、必要最低限の構成で、軽量、省スペースの緩衝機構を実現している。棒状であること、設置機構の簡便さゆえに棒状弾性体の並列併用を可能にし、併用の相互作用により衝撃吸収効果などの新たな効果をもたらし、ユーザー主導も含めた、緻密なカスタマイズや、応用展開を可能にする。設計の自由度から緩衝機能を持たない普及品に近い形状、性能に安価で緩衝機構を加えることにより、幅広く、本発明の緩衝車軸支持機構を浸透させ、移動時の騒音低減や、搬送物の不良率の低減、移動体自体の壊れにくさによる資源の有効活用を実現することができる。 The present invention is a thin linear body in which the rod-like elastic body itself is not bulky by using the rod-like elastic body for the axle support mechanism, and the deformation direction of the rod-like elastic body can be freely set by the connection method. The connection method of the elastic body is simple and rich in options such as fixing, pivoting, and sliding, increasing the degree of freedom in designing the shock absorbing characteristics. After that, the relative position and displacement direction of the main frame and wheels are defined by the swing shaft, the optimum position in the vicinity of the axle and the moving body is selected, and a rod-shaped elastic body is connected between the two. A lightweight, space-saving cushioning mechanism is realized with a limited configuration. Because it is rod-shaped and the installation mechanism is simple, it can be used in parallel with rod-shaped elastic bodies, and the combined interaction brings new effects such as shock absorption effects. Enable. By adding a buffer mechanism to the shape and performance close to popular products that do not have a buffer function due to the degree of freedom in design, the buffer axle support mechanism of the present invention is widely penetrated to reduce noise during movement, It is possible to realize the effective utilization of resources due to the reduction of the defect rate and the difficulty of breaking the moving body itself.
最初に本発明のキャスター及び車軸支持機構の原理を概念的に説明する。図1に概念的に示すように、本発明の車軸支持機構9は、主に、移動体8のメインフレーム1に揺動可能に支持され且つ車輪5を車軸4を介して回動可能に支持する車軸支持アーム3と、移動体8の一部またはメインフレーム1(メインフレーム1に接続された何らかの付属品)と、車軸支持アーム3との間に掛け渡されたワイヤロープ(棒状弾性体)6とで構成される。
First, the principle of the caster and axle support mechanism of the present invention will be conceptually described. As conceptually shown in FIG. 1, the axle support mechanism 9 of the present invention is mainly supported by the
移動体8の荷重がメインフレーム1にかかると、車軸支持アーム3が揺動軸2を中心に反時計回りに回動し、ワイヤロープ6が撓んで、その曲げ応力に、前記荷重が釣り合う位置で均衡を保つ。移動体が走行し、車輪5が路面段部に乗り上げると、車輪5がメインフレーム1に近づいて段部を乗り越え、移動体の変位を軽減させる。この作用の反動により移動体は上下に細かく振動するが、その運動エネルギーを、ワイヤロープ6を構成するワイヤー同士が摩擦することで熱エネルギーに変え、この振動を減衰することで、移動体を静穏に保つ。
When the load of the moving
[第1実施形態]
本発明の緩衝車軸支持機構を備えた自在キャスターの一例を図2及び図3を用いて説明する。自在キャスター100は、メインフレーム10とその上部に回転可能に取り付けられた天板70とを備え、メインフレーム10は、一対の車軸支持アーム30を支持し、一対の車軸支持アーム30は車軸40を介して車輪50を支持し、一対の車軸支持アーム30とメインフレーム10とに掛け渡されたワイヤロープ60とを備える。
[First embodiment]
An example of a free caster equipped with the shock absorber support mechanism of the present invention will be described with reference to FIGS. The
メインフレーム10は、車輪50の一部を収容するように逆L字型の側面形状を有し、メインフレーム10の下端10cの近傍に車軸支持アーム30の一端近傍を回動可能に支持する揺動軸20を有する。メインフレーム10の上面10aには、天板70が図示しない回転機構を通じてメインフレーム10に対して回転可能に取り付けられている。天板70は図示しない移動体(例えば、台車の台座:不図示)に(または移動体を天板に)固定するための固定台として機能する。メインフレーム1の上面10aの車輪側先端にはワイヤロープ60を挿通させるスルーホール10bが形成されている。ワイヤロープ60はスルーホール10bに挿通されて、その両端60a、60bが車軸支持アーム30の他端に連結されている。すなわち、ワイヤロープ60は、その中央部がスルーホール10bに、その両端60a、60bが車軸支持アーム30にそれぞれ支持されることによって逆U字型に弾性変形されてメインフレーム10と車軸支持アーム30との間に支持されている。
The
この実施形態(一般手押し台車用途)ではワイヤロープ60は、直径0.1〜2mm(この例では約0.5mm)のスチール細線を束ねること構成されており、その直径は3〜15mm(この例では約6mm)である。前述のようにワイヤロープ60はスルーホール10bに挿通されて湾曲した状態で車軸支持アーム30に支持されることにより天板70にかかる荷重に対して反発力を生じさせる弾性体として機能する。すなわち、天板70が取り付けられる移動体に荷物が積載されると、その荷重によりワイヤロープ60が弾性変形し、その変形に応じて車軸支持アーム30は揺動軸20を中心に揺動する。また、キャスター100が走行中に段部を乗り越えようとするときに、車輪50は車軸支持アーム30の揺動軸20を中心とする揺動を通じて段部の高さ方向位置に沿うように上方移動する。このとき、ワイヤロープ60はその中央部がスルーホール10bを通じてメインフレーム10に弾性変形可能に支持されているので、ワイヤロープ60が弾性変形することにより段部からの衝撃を吸収してメインフレーム10に伝わる衝撃が緩和される。
In this embodiment (general handcart application), the
この実施形態の自在キャスター100で注目すべきことは、一本のワイヤロープ60が車輪50をメインフレーム10に対して緩衝作用を果たしている点である。特に、ワイヤロープ60は細線であるために、従来のコイルバネのように比較的大きな収容容積を要することがなく、低コストで且つ小型のキャスターを実現している。また、この実施形態のキャスターでは、コイルバネを利用した従来のキャスターとは異なり、バネの端部に(特に、バネの伸縮軸に直交する方向に)バネ受け座を配置する必要がない。従って、従来のキャスターと同じ高さ(嵩高さ)のキャスターを実現することができ、また、緩衝特性の設計自由度が高く、種々の用途に適用させることができるキャスターを設計することができる。従来の台車に取り付けられた自在キャスターを本発明の自在キャスターと交換しても高さ、偏心距離、旋回領域を同様に設定できるため動作上なんら不都合が生じない。
What should be noted in the
この実施形態では、一本のワイヤロープ60をメインフレーム10のスルーホール10bを介して弾性変形させつつメインフレーム10と車軸支持アーム30との間に装着したが、それに限らず、二本のワイヤロープ60を用いて、それらの一端をメインフレーム10のスルーホール10bに相当する位置に連結し、それらの他端を一対の車軸支持アーム30にそれぞれ支持させてもよい。この例では自在キャスターを例示したが、天板70がメインフレーム10に固定された固定キャスターであってもよい。この場合、ワイヤロープ60の一端がメインフレーム10ではなく天板70またはメインフレーム10の付属品に連結されていてもよい。この実施形態では、キャスターの例を示したが、車軸支持アーム30及びワイヤロープ60により本発明の緩衝車軸支持機構が具現化されている。
In this embodiment, one
[第2実施形態]
第1実施形態の自在キャスターの変形例を、図4を用いて説明する。この自在キャスター110は、2本の第1及び第2ワイヤロープ(棒状弾性体)60及び61を用いている点で第1実施形態と異なる。第1ワイヤロープ60は、第1実施形態で用いたものと同様スルーホール11bに挿通している。第2ワイヤロープ61は、スルーホール11bよりも縦径が長い長孔11dを通過している。第2ワイヤロープ61の長孔11dを通過している部分の両側に長孔11dよりも大きな径のストッパーリング77がそれぞれ固定されている。このストッパーリング77により第1ワイヤロープ61の中央部(逆U字の頂点部)は長孔11d近傍に拘束され、第1ワイヤロープ61は長孔11dに対して第1ワイヤロープ60の長手方向に移動して大きく撓み変形することが防止される。なお、第2ワイヤロープ61はキャスターに荷重がかかっていない状態では長孔11dの内壁の上端に接触しないように、第1及び第2ワイヤロープ60及び61の長さ等が設定されている。
[Second Embodiment]
A modification of the universal caster of the first embodiment will be described with reference to FIG. This
このような自在キャスター110の天板71(固定台)、すなわち、メインフレーム11に通常の荷重がかかると、まず、第1ワイヤロープ60のみが撓み、適度の沈み込みがあるため、車輪51が路面の凹凸に追従し路面振動を吸収しながら静かに走行する。車輪から大きな衝撃が伝わると第2ワイヤロープ61の頂点部が長孔11dの内壁の上部に当接して第2ワイヤロープ61も撓み、第1ワイヤロープ60と第2ワイヤロープ61の両方が撓んで衝撃を吸収する。
When a normal load is applied to the top plate 71 (fixed base) of the
このような構造を持つキャスター110を台車に装着し、荷物を屋外搬送する場合、アスファルト路面の凹凸で搬送中は路面から受ける振動を第1ワイヤロープ60のみが吸収し、第2ワイヤロープ61は頂点部が11d長孔内を摺動するのみで緩衝には関与しない。この台車が歩道入り口の低縁石に差し掛かり、車輪にその段差による衝撃が伝わると、車軸支持アーム31が大きく回動し、第2ワイヤロープ61の頂点部が長孔11dの内壁の上部に当接して第2ワイヤロープ61も撓み、両ワイヤロープの作用により車軸支持アーム31の揺動範囲内で衝撃が吸収される。台車が歩道に乗り上げた後は、たとえばタイル張りの歩道を再び第1ワイヤロープ60のみがタイルから受ける振動を吸収しながら静かに走行を続けることができる(ダブルワイヤー緩衝システム)。
When the
[第3実施形態]
第3実施形態の自在キャスターの変形例を、図5を用いて説明する。このキャスターユニット120は、第2実施形態における第1及び第2ワイヤロープを一つのワイヤロープ62で実現している。キャスターユニット120の車軸支持アーム32にはそれぞれ車軸支持アーム連結片32cが設けられており、ワイヤロープ62の両端にもまたワイヤー連結片62aが設けられている。ワイヤー連結片62aは車軸支持アーム連結片32aに弾性体回動軸82を介して、湾曲したワイヤロープ62が形成する面内で回動可能に接続されている。また、車軸支持アーム32の車軸支持アーム連結片32aの側部には、弾性体回動ストッパー83が備えられている。弾性体回動ストッパー83は、テレスコピック構造を有し、その高さを自在に変更できる。
[Third Embodiment]
A modification of the universal caster of the third embodiment will be described with reference to FIG. The
メインフレーム12に荷重がかかるときは、メインフレーム12がある程度沈み込むまではワイヤロープ62は両端が弾性体回動軸82を介して回動可能であり、全体的に撓むために、変位量に対し比較的小さな応力を示す。車輪から大きな衝撃を受けると、メインフレーム12がさらに沈んでワイヤロープ62が弾性体回動ストッパー83に当接し可撓領域が少なくなるため、変位量に対し比較的大きな応力を示し緩衝可能な範囲内で衝撃を和らげることが出来る。このようにワイヤロープ62を回動可能に連結し、その回動領域を制限することで、細かい振動を吸収しながら、比較的大きな段差にも対応する緩衝キャスターがワイヤロープ一本で実現できる。
When a load is applied to the main frame 12, the both ends of the
[第4実施形態]
本発明の緩衝車軸支持機構を、ベビーカーに用いられる双輪構造の自在輪に適用した実施形態を図6、図7及び図8を用いて説明する。なお、図7は、説明の関係上、双輪構造の自在輪の一方の車輪5を外した状態を示す側面図である。図6に示したように、ベビーカーの双輪構造の自在輪200は、一対の車輪53,53と、車輪を、所定間隔を隔てて回動可能に支持する車軸43と、脚部73と、緩衝車軸支持機構93とを備える。緩衝車軸支持機構93は、脚部73を収容する円筒状のメインフレーム13と、メインフレーム13の外周を包囲するとともにメインフレーム13の長手方向及び外周方向に摺動可能なホルダ85と、車輪の回転軸43を支持する車軸支持アーム33と、ホルダ85と車軸支持アーム33との間に掛け渡された第1及び第2ワイヤロープ63及び64とを備える。
[Fourth Embodiment]
An embodiment in which the shock absorber support mechanism of the present invention is applied to a dual-wheeled free wheel used in a stroller will be described with reference to FIGS. 6, 7 and 8. FIG. 7 is a side view showing a state in which one
メインフレーム13は、図示しないボールベアリングを介して、脚部73に旋回可能に支持されている。メインフレーム13の下端には揺動軸23が設けられ、揺動軸23を介して車軸支持アーム33が軸支されて、車軸支持アーム33の揺動を可能としている。また、メインフレーム13に設けられた揺動軸23の上部には、揺動ストッパー88が設けられて、車軸支持アーム33の回動範囲が制限されている。ホルダ85にはホルダ連結部85a及び85bが設けられており、第1及び第2ワイヤロープ63及び64の一端にそれぞれに固着された枢着ピン89(図8)がホルダ連結部85a及び85bに設けられた孔に摺動可能に挿入されることで、第1及び第2ワイヤロープ63及び64の一端がホルダ連結部85a及び85bで軸支される。同様に車軸支持アーム33には車軸支持アーム連結部33a及び33bが設けられ、第1及び第2ワイヤロープ63及び64の他端に固着された枢着ピン89が車軸支持アーム連結部33a及び33bに形成された孔にそれぞれ摺動可能に挿入されることで、第1及び第2ワイヤロープ63及び64の他端が車軸支持アーム連結部33a及び33bで軸支される。第1及び第2ワイヤロープ63及び64は、ぞれぞれ、図7に示すように、車輪の車軸43と直交する面内(車輪の回転面内)で円弧を描くように湾曲(弾性変形)してホルダ85と車軸支持アーム33に掛け渡されている。車軸支持アーム33の車軸43を支持する側とは反対側は、前述のように、メインフレーム13に回動可能に設けられた揺動軸23を介してメインフレーム13に対して揺動可能に取り付けられている。
The
このベビーカーの自在輪200の脚部73に荷重がかかると、脚部73が下方に移動しようとしてメインフレーム13に対して車軸支持アーム33が半時計回りに揺動しようとする。このとき、ホルダ85と車軸支持アーム33に掛け渡されている第1及び第2ワイヤロープ63及び64が弾性変形して、その反発力によりメインフレーム13に対する車軸支持アーム33の移動が抑制される。自在輪200が段部を乗り越えるときには、車輪53を通じて車軸支持アーム33が受ける衝撃を第1及び第2ワイヤロープ63及び64が弾性変形することで吸収(緩和)してくれる。このとき、第1及び第2ワイヤロープ63及び64の変形方向は車軸支持アーム33とメインフレーム13または脚部73との間の空間であり、車輪53の面と平行な方向である。従って、第1及び第2ワイヤロープ63及び64がキャスターの構造や動作に影響を与えることがなく、設計自由度を向上することができる。
When a load is applied to the
さらに、メインフレーム13の前方部には、ラックギヤ87が設けられ、ホルダ85に取り付けられたつまみ86を回転させることによりホルダ85のメインフレーム13に対する相対位置を移動させることができる。メインフレーム13のラックギヤ87とホルダ85のつまみ(ピニオンギヤ)86は予応力調整具として機能する。2本のワイヤロープは、第1ワイヤロープ63のみ、第2ワイヤロープ64のみ、第1及び第2ワイヤロープ63,64の両方の順に、赤ん坊の成長にあわせて、着脱可能である。ホルダ85に回動可能に装着されたつまみ86を回すと、つまみ86またはそれに連動するピニオンギヤ(不図示)がメインフレーム13上のラックギヤ87とかみ合いながらホルダ90をメインフレーム13に対して上下移動させることができる。第1及び第2ワイヤロープ63,64をホルダ85に取り付ける際は、ワイヤロープの応力が最小となるように、つまみ86を調節してホルダ85がメインフレーム13の最上部に位置させる。ついで、赤ん坊を乗せてから、つまみ86をまわして、ホルダ85を下方移動させ、ワイヤロープ63、64を撓ませ、車軸支持アーム13が車軸支持アームストッパー88に当たる少し前にあわせる。脚部73の適度の沈み込みが振動、騒音を抑制する。ロック機構(不図示)を搭載してホルダ85の上下位置をロックしてもよい。このような支持機構により赤ん坊を乗せたときの脚部73の極端な沈み込みを防ぎ、赤ん坊が路面から受ける衝撃を緩和しながらベビーカーを走行できる。
Further, a
[第5実施形態]
車椅子キャスターに適用した本発明の緩衝車軸支持機構の実施形態を図9、図10及び図11を用いて説明する。車椅子キャスター150は、主に、車椅子の前方部にとりつけられた装着用パイプ(不図示)に取り付け固定する締結部材75aを有する旋回軸75(固定台);旋回軸75に旋回可能に取り付けられたフォーク構造のメインフレーム15と;メインフレーム15の下部に揺動軸25を介してそれぞれ揺動可能に取り付けられた一対の車軸支持アーム35と;両車軸支持アームより両側から車軸45を介して回動可能に枢着された車輪55を有し、メインフレーム15と一対の車軸支持アーム35のそれぞれにワイヤロープ65が掛け渡されている。
[Fifth Embodiment]
An embodiment of a shock absorber support mechanism of the present invention applied to a wheelchair caster will be described with reference to FIGS. 9, 10 and 11. The
さらにメインフレーム15の両下垂部にそれぞれに3つずつ、ソケット15a、15b、15c,15d,15e,15fが後方向き(図9中,右側)の開口を有して配され、同様に車軸支持アーム35の車軸4近傍にソケット35a,35b,35c,35d,35e,35fが開口を上にして配されている。一対のワイヤロープ65は両端にそれぞれ先細りの差込プラグ65a,65bを有し、ソケットに対し垂直に抜き差ししないと挿脱できない構造(不図示)をソケットとともに有する。この構造によりユーザーがキャスターをはずして取り替えることは容易である一方、走行中は抜けることがない。さらに走行中不意に外れないようにロック機構を設けることができる。
Further, three
車椅子ユーザーは、車軸支持アーム側、メインフレーム側のソケット位置を適宜選択して、所望の高さ、硬さの緩衝車椅子キャスターを得ることができる。ワイヤロープの長さ、太さが異なるものを付属品とし備えることにより、さらなる高さ及び硬さの選択の幅を広げることが出来る。図11は、小さなホイール57を装着した際、ワイヤロープ65の長さ、車軸支持アーム側、メインフレーム側のソケット15b、35bを選択して、総高さを図9に示した場合と同一になるように調整した一例を示す。
A wheelchair user can appropriately select a socket position on the axle support arm side and the main frame side to obtain a buffer wheelchair caster having a desired height and hardness. By providing the wire rope with different lengths and thicknesses as accessories, it is possible to further expand the range of selection of height and hardness. 11 shows that when the
この車椅子のキャスター150の旋回軸75に荷重がかかると、旋回軸75が下方に移動しようとしてメインフレーム15に対して車軸支持アーム35が半時計回りに揺動しようとする。このとき、メインフレーム15と車軸支持アーム35に掛け渡されているワイヤロープ65が弾性変形して、その反発力によりメインフレーム15に対する車軸支持アーム35の移動が抑制される。自在キャスター150が段部を乗り越えるときには、車輪55を通じて車軸支持アーム35が受ける衝撃をワイヤロープ65が弾性変形することで吸収(緩和)してくれる。このとき、ワイヤロープ65の変形方向は、車輪55の側面(車軸と直交する面)と平行な方向である。
When a load is applied to the turning
また図9の一点鎖線(仮想線)はメインフレーム15を車椅子キャスターのフォークとして車輪55を揺動軸25の位置を車軸としてつけたときの車輪55の位置を示し、本発明の緩衝車椅子キャスターが従来のキャスターと同じ偏心距離、高さ、旋回領域(クリアランス)を持ち、この従来のキャスターを使用していたユーザーが違和感なく本発明の緩衝車椅子キャスターに代替できることが分かる。なお、上記実施形態の車椅子キャスターにおいて、フォーク構造は現時点で普及している車椅子キャスターに使用されているものを例示したがこのような形状または構造に限らず任意の形状または構造のものを採用しうる。
9 indicates the position of the
[第6実施形態]
ねじ込み式自在キャスターに適用した本発明の緩衝車軸支持機構の実施形態を、図12を用いて説明する。図12に示す自在キャスター140は、マルチワイヤー緩衝システムと呼ばれ、ショッピングカートの脚部などにねじ込み式で固定される雄ねじ74aと六角ボルト頭74bを有する旋回軸74(固定台)と;ベアリング(不図示)を介して旋回軸74に回動可能に取り付けられるメインフレーム14と;メインフレーム14の前方部から揺動軸24を介して揺動可能に取り付けられる一対の車軸支持アーム34と;両車軸支持アームに車軸44を介して回動可能に両側より支持される車輪54と;その両端が両車軸支持アームに固定されているワイヤー群600とを有する。ワイヤー群600は、その中央部がメインフレーム14後方部のスルーホール群14gを挿通しており、その中央部と一端及び多端との間で互いに交差するように配置されている。車輪5より衝撃が伝わると、車軸支持アーム34が揺動して、ワイヤー群600が一斉に撓むとともに、互いに摩擦しあうことで、運動エネルギーを熱エネルギーに変換することで、衝撃を吸収する。
[Sixth Embodiment]
An embodiment of the shock axle support mechanism of the present invention applied to a screw-type universal caster will be described with reference to FIG. A
またこのワイヤー群600は一見してホイールカバーにも見えるため、緩衝キャスターの有する厳ついイメージを払拭することができる。また実際にゴム膜のような伸縮自在のシートをワイヤー群600上にかぶせて、緩衝機能とともにホイールカバーの骨組みの役割を担わせることも可能である。この例では、ワイヤー群600は6本のワイヤーを用いたが2本〜5本または7本以上でもよい。
In addition, since the
[第7実施形態]
本発明の緩衝車軸支持機構を、キックボードに適用した実施形態を図13を用いて説明する。ハンドル16aを具備するメインフレーム16は、キックボード本体300の前方部分を回動可能に支持し、下部で大きく前方に湾曲し、下端部で略U字型の車軸支持アーム36を軸支する。車軸支持アーム36は略U字型の両端近傍で両側より車軸46を介して車輪56を回動可能に支持し、さらに車軸近傍より3本のワイヤロープ66、67、68がメインフレーム16のスルーホール16c、16d、16eを通って他方の車軸支持アームに固定され、略U字型をかたどっている。本実施形態ではワイヤロープがキックボードのホイールカバーの一部を構成しているので、ホイール56に子供の履物や異物が挟まることを防止しつつ、キックボードに独特な(例えば)メカニカルな印象を与えている。
[Seventh Embodiment]
An embodiment in which the buffer axle support mechanism of the present invention is applied to a kickboard will be described with reference to FIG. The
以上、本発明を、図面を参照して実施形態により説明してきたが、本発明はそれらに限定されず、以下のような種々の変更及び改良が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment with reference to drawings, this invention is not limited to them, The following various changes and improvement are possible.
<第1変形例>
上記実施形態では、自在輪への応用として、脚部73に、旋回可能にメインフレーム13を設けたが、旋回しない固定輪(ベビーカーの後輪によく用いられている)に応用する場合、例えば図7において、直接脚部(移動体の一部)73に車軸支持アーム33を揺動可能に設けてもよい。自在輪、固定輪に限らず、ホルダ85を省略して、ワイヤロープ63,64の一端を直接、メインフレーム13に装着してもよい。
<First modification>
In the above embodiment, as an application to the free wheel, the
<第2変形例>
上記実施形態では、棒状弾性体を使用したが、従来キャスターで用いられていたコイルばねを本発明に従う棒状弾性体と併用してもよい。特に、棒状弾性体を、第4実施形態で説明したように荷重に応じて選択的に着脱可能にすることで、本発明のキャスター又は緩衝車軸支持機構を備える種々の車両が受ける種々の荷重または反発応答性を適宜調整することができる。
<Second modification>
In the above embodiment, the rod-shaped elastic body is used. However, a coil spring conventionally used in casters may be used in combination with the rod-shaped elastic body according to the present invention. In particular, as described in the fourth embodiment, the rod-like elastic body is selectively detachable according to the load, so that various loads received by various vehicles equipped with the caster or the buffer axle support mechanism of the present invention or The resilience response can be adjusted as appropriate.
<第3変形例>
上記実施形態では、スチール線を束ねたワイヤーを使用したが、これに限らず、種々の棒状弾性体を使用することができる。スチール線にスチールと弾性度が異なるプラスチック、ゴムの細線を混ぜてもよい。また、安全性及びデザインの観点からスチール線の束の外周をプラスチックでコーティングしてもよい。
<Third modification>
In the said embodiment, although the wire which bundled the steel wire was used, not only this but a various rod-shaped elastic body can be used. Steel wires may be mixed with fine wires of plastic or rubber that are different in elasticity from steel. Further, from the viewpoint of safety and design, the outer periphery of the bundle of steel wires may be coated with plastic.
<第4変形例>
第1実施形態では、棒状弾性体としてのワイヤー60を車軸支持アーム30に連結したが、ワイヤーを車軸として用いてもよい。例えば、車輪50の車軸40が装着される部分に貫通穴を形成し、車軸支持アーム3にもワイヤーが通る車軸支持アーム貫通穴を形成し、それらの貫通穴にワイヤー60を挿通させればよい。このような態様は、例えば、自重または積載荷重が小さい車両、例えば、ミニチュア自動車、ロボット車両などに用い得る。この場合、ワイヤーは、車軸部分が真直ぐになるようにプラスチック成形して形成するが望ましい。
<Fourth modification>
In 1st Embodiment, although the
<第5変形例>
上記いくつかの実施形態では棒状弾性体がメインフレームと車軸支持アームに掛け渡されて接続された例を示した。ところで、メインフレームに、サブフレーム、ブラケット、螺子などの種々の付属品が設けられている場合がある。さらには、メインフレームと固定台またはメインフレームと移動体を接続する部分に種々の接続部材(キャスターの固定台を除く)が設けられている場合がある。このような場合には、それらの付属品や接続部材もまたメインフレームの一部と解するものとする。
<5th modification>
In some of the above-described embodiments, the rod-like elastic body is shown as being stretched over and connected to the main frame and the axle support arm. By the way, the main frame may be provided with various accessories such as a subframe, a bracket, and a screw. Furthermore, there are cases where various connecting members (excluding the caster fixing base) are provided at a portion connecting the main frame and the fixing base or the main frame and the moving body. In such a case, those accessories and connecting members are also considered as a part of the main frame.
1,10,11,12,13,14,15,16 メインフレーム
17 ブラケット
2,20,21,22,23,24,25,26 アーム揺動軸
3,30,31,32,33,34,35,36 車軸支持アーム
37 揺動アーム
4,40,41,42,43,44,45,46,47 車軸
5,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59 車輪
6,60,61,62,63,64,65,66,67,68 ワイヤロープ(棒状弾性体)
600 ワイヤー群
70,71,72,162 天板(固定台)
73,74,75 旋回軸
77 ストッパーリング
8 移動体
82 弾性体回動軸
83 弾性体回動ストッパー
84 緩衝機構
85 ホルダ
86 つまみ
87 ラックギヤ
88 車軸支持アームストッパー
89 枢着ピン
9,93,96 車軸支持機構
100,110,120,140自在キャスター
150 車椅子キャスター
180 支持ピン
200 ベビーカー向け自在輪
300 キックボード本体
1, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
600
73, 74, 75 Rotating
Claims (12)
固定台に支持されるメインフレームと;
メインフレームに揺動可能に装着された車軸支持アームと;
車軸支持アームに軸支された車輪と;
メインフレームまたは固定台と車軸支持アームとの間に掛け渡された棒状弾性体とを備えるキャスター。 A fixed base to be fixed to the moving body;
A main frame supported by a fixed base;
An axle support arm swingably attached to the main frame;
Wheels supported by axle support arms;
A caster comprising a rod-like elastic body that is stretched between a main frame or a fixed base and an axle support arm.
前記メインフレームに揺動可能に装着されるとともに前記車輪の車軸を支持する車軸支持アームと;
前記メインフレームまたは移動体と車軸支持アームとの間に掛け渡された棒状弾性体とを備える緩衝車軸支持機構。 A shock absorber support mechanism attached to a moving body having a main frame and wheels,
An axle support arm that is swingably attached to the main frame and supports the axle of the wheel;
A shock-absorbing axle support mechanism comprising a rod-like elastic body stretched between the main frame or the moving body and the axle support arm.
A vehicle using the shock absorber support mechanism according to any one of claims 3 to 11.
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