JP2009280118A

JP2009280118A - 車輪

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Publication number: JP2009280118A
Application number: JP2008135090A
Authority: JP
Inventors: Hideji Morishita; 秀司森下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-23
Also published as: JP4909944B2

Abstract

【課題】段差の大きさや高さに関らず、段差を有する走行面であっても、安定してスムーズに走行することのできる車輪を提供することを目的とする。
【解決手段】車輪本体部材１１を半径方向内側に備えるとともに、該車輪本体部材１１に半径方向外側へ放射状に突出した複数の脚部材１２を備え、上記脚部材１２を、弾性体により形成した弾性突出部材１３と、上記弾性突出部材１３の先端部に備え、上記弾性突出部材１３より硬質に形成した硬質接地部材１４とで構成し、上記車輪本体部材１１における外周に、圧縮した上記弾性突出部材１３を支持可能な支持外周面１１ａを形成し、周方向において互いに隣合う上記脚部材１２，１２同士の間に、該弾性突出部材の撓みを許容する撓み許容空間Ａを構成した車輪１０，２０。
【選択図】図１

Description

この発明は、段差を有する地面をスムーズに走行することのできる車輪に関する。

例えば、凹凸を有する段差や、乗越える必要のある段差など、様々な段差を有する地面をスムーズに走行できるよう構成された車輪が多数、知られている。

例えば、特許文献１において開示された「段差を乗降できる車輪」もその１つである。
特許文献１における「車輪」は、全周に多数のサスペンションを取り付けて構成している。サスペンションは、円筒部品の先端部に備えた棒部品を円筒部品内部に備えたバネにより直線状に伸縮自在に構成している。

上述した構成の「車輪」は、上述した複数のサスペンションが走行面に対して順に接地を繰り返しながら走行する。

このように、走行時において複数のサスペンションは、走行面に対して断続的な接地を繰り返すため、サスペンションが走行面に接地する度に車輪の回転軸が走行面に対して揺動し、滑らかな走行が困難になるという課題を挙げることができる。

さらに、サスペンションが１つずつ走行面に接地するため、走行面の状態の影響を受け易くなり、不安定な走行面に接地した場合には、不安定な走行になるといった課題も挙げることができる。
特開平１０−１００６０２号公報

そこでこの発明は、段差の大きさや高さに関らず、段差を有する走行面であっても、安定してスムーズに走行することのできる車輪を提供することを目的とする。

この発明は、車輪本体部材を半径方向内側に備えるとともに、該車輪本体部材に半径方向外側へ放射状に突出した複数の脚部材を備え、上記脚部材を、弾性体により形成した弾性突出部材と、上記弾性突出部材の先端部に備え、上記弾性突出部材より硬質に形成した硬質接地部材とで構成し、上記車輪本体部材における外周に、上記脚部材を支持可能な支持外周面を形成し、周方向において互いに隣合う上記脚部材同士の間に、該弾性突出部材の撓みを許容する撓み許容空間を構成した車輪であることを特徴とすることができる。

上記弾性突出部材は、例えば、ゴム、ウレタン、スポンジなどの弾性体により形成することができ、伸縮方向、撓み方向に弾性変形可能な部材であれば、その材質、構成は限定しない。

上記硬質接地部材は、例えば、金属製、合成樹脂製、木製などで形成することができ、上記弾性突出部材より硬質な材料で形成したものであれば、その材質は、特に限定しない。

段差を有する走行面であっても、段差から受ける衝撃に応じて弾性突出部材が弾性変形するため、段差から受ける衝撃を吸収しながらスムーズに走行することができる。

上記構成により、弾性突出部材は、走行時に圧縮変形するだけでなく、撓み許容空間へ撓み変形も可能であるため、車輪が回転している際、硬質接地部材を、弾性突出部材が撓み変形しない場合と比較してより長い間、走行面に接地させておくことができ、走行面に接地している硬質接地部材と、次に接地することになる硬質接地部材との間で車輪本体部材の重心をスムーズに移動させて走行することができる。
よって、本発明の車輪により、接地を繰り返す度に回転軸が走行面に対して回転軸が揺動することなく、スムーズに走行することができる。

この発明の態様として、上記車輪本体部材における上記支持外周面を、円周状に形成することができる。

上記構成により、段差部分に跨って接地された硬質接地部材を、段差を乗越えるための補助板として作用させることができる。車輪本体部材は、硬質接地部材の上を回転することで、硬質接地部材上を踏み台として段差を乗越えることができ、スムーズに段差を乗越えることができる。

詳しくは、段差を乗越える際には、硬質接地部材が段差部分に衝突し、弾性突出部材は、その衝撃により圧縮変形し、車輪の回転に伴って、撓み変形する。そして、車輪本体部材の支持外周面は、弾性突出部材が所定量以上、圧縮したり撓んだりしないよう支持することができる。

よって、車輪本体部材は、弾性突出部材により回動を阻害されることなく、硬質接地部材上を踏み台としてスムーズに段差を乗越えることができる。

また、この発明の態様として、上記硬質接地部材における走行面との接触部分を、平坦状に形成することができる。

上記構成により、砂利など小さな凹凸の有する走行面であっても、走行面との接触部分が平坦な上記硬質接地部材を、走行面に接地することにより、走行面に有する凹凸の影響を受けずにスムーズに走行することができる。

また、この発明の態様として、上記弾性突出部材を、上記車輪本体部材の幅方向に対して各側に対向配置し、上記硬質接地部材を、上記一対の弾性突出部材の先端部分同士の間に横架することができる。

弾性突出部材が圧縮したとき、所定量以上弾性突出部材が圧縮変形したり、撓み変形しないよう、上記硬質接地部材を、直接、車輪本体部材の支持外周面で支持することができる。よって、周方向に備えた複数の弾性突出部材が走行時に圧縮する圧縮量を一定に保つことができるため、車輪は、車輪本体部材に対して回転軸が揺動せず、スムーズに走行することができる。

また、この発明の態様として、上記硬質接地部材に滑止め手段を備えることができる。

上記滑止め手段は、例えば、上記硬質接地部材の材質よりも摩擦抵抗が大きい材質からなる部材で構成することができる。或いは、上記硬質接地部材における走行面との接触部分に形成した突部、凹部、或いは、凹凸で形成することができる。

上記構成により、段差を乗越える際に段差の角部や、走行面に対して滑ることを防止することができるため、確実な段差の乗越え、及び、安定した走行を実現することができる。

本発明により、段差の大きさや高さに関らず、段差を有する走行面であっても、安定してスムーズに走行することのできる車輪を提供することができる。

この発明の車輪１０の一実施形態について以下図面を用いて説明する。
本実施形態の車輪１０は、図１から図４に示すように構成している。
なお、図１は、車輪１０の外観図を示し、図２は、車輪１０の正面図、図３は、図２のＡ−Ａ断面図、図４は、車輪１０を構成する各部品の説明図を示している。
本実施形態の車輪１０は、半径方向内側部分に円柱状の車輪本体部材１１を備え、該車輪本体部材１１に、半径方向外側へ放射状に突出した８本の脚部材１２を備えている。

上記８本の脚部材１２のそれぞれは、弾性体により形成した一対の弾性突出部材１３，１３と、上記一対の弾性突出部材１３，１３の先端部に備え、上記弾性突出部材１３より硬質に形成した硬質接地板１４とで構成している。

車輪１０は、上記車輪本体部材１１における外周側に、圧縮した上記弾性突出部材１３を支持可能な支持外周面１１ａを形成し、上記弾性突出部材１３の側方、すなわち、周方向において互いに隣合う上記脚部材１２同士の間に、該弾性突出部材１３の撓みを許容する撓み許容空間Ａを構成している。

車輪本体部材１１の両側面には、それぞれ円板状に形成した金属製の弾性脚取付け補強板１５を備えている。

詳しくは、上記弾性突出部材１３は、上記車輪本体部材１１の幅方向の両外側にそれぞれ８本ずつ備え、図２に示すように、上記車輪本体部材１１の幅方向の各側において、車輪本体部材１１を周方向を８等分配するよう配設している。すなわち、車輪１０には、上記車輪本体部材１１の幅方向の両側で互いに対向する一対の弾性突出部材１３，１３を周方向に８つ構成している。

上記構成により、上記脚部材１２は、上記一対の弾性突出部材１３，１３と、上記硬質接地板１４とで構成している。

上記硬質接地板１４は、走行面との接触部分が平坦状である板状で形成し、上記一対の弾性突出部材１３，１３の先端部分同士の間に横架している。

また、上記車輪本体部材１１の支持外周面１１ａは、上記車輪本体部材１１のホイール部分の外周側に相当するホイールリム部分に円環状ゴム１１ｂを嵌着することにより構成している（図３参照）。車輪本体部材１１の中心部、及び、弾性脚取付け補強板１５の中心部には、それぞれ回転軸に沿って連通した回転中心軸孔１６を構成している。

さらにまた、車輪本体部材１１、弾性突出部材１３、及び、弾性脚取付け補強板１５は、連結ボルト２２を挿通可能に幅方向に連通したボルト挿通孔１７を形成し、該ボルト挿通孔１７に連通する連結ボルト２２とナット２３との締結により一体に構成している。

詳しくは、図３、及び、図４に示すように、ボルト挿通孔１７は、各弾性突出部材１３の長さ方向の一方の側に形成するとともに、車輪本体部材１１、弾性脚取付け補強板１５における弾性突出部材１３との重合部分に形成している。

さらに、ボルト挿通孔１７のうち、弾性脚取付け補強板１５、及び、弾性突出部材１３におけるボルト挿通孔１７ａは、ねじを形成していない孔（バカ孔）で形成し、車輪本体部材１１におけるボルト挿通孔１７ｂは、内周面に雌ねじを形成している。

上述した構成の車輪１０の作用、効果について以下で図５から図７を用いて説明する。
図５は、水平な走行面を走行する際に奏する本実施形態の車輪１０の作用説明図を示し、図６は、段差を乗越える際に奏する本実施形態の車輪１０の作用説明図を示し、図７は、小さな多数の段差を有した凹凸状の走行面を走行する際に奏する本実施形態の車輪１０の作用説明図を示す。

なお、複数の脚部材１２のうち、いずれの脚部材１２であるかを明確にするため、便宜上、図中の一部の脚部材１２には、符号の末尾にｎと番号を付して示すとともに、以下の説明では、脚部材１２を、これら番号に対応させて順に第１脚部材１２ｎ１、第２脚部材１２ｎ２、第３脚部材１２ｎ３、…と設定して説明するものとする。弾性突出部材１３、硬質接地板１４も同様に設定して説明するものとする。

車輪１０は、図５（ａ）に示すように、車輪１０が取り付けられる車本体（図示せず）の自重により走行面に接地したとき、接地部分に対応する弾性突出部材１３は、圧縮変形した状態となり、硬質接地板１４を、車輪本体部材１１の支持外周面１１ａに当接させることができる。

なお、上記圧縮変形には、弾性突出部材１３の真直ぐな圧縮変形のみならず、図３の仮想線で示した弾性突出部材１３のように、車輪本体部材１１に対して幅方向外側へ変形することで長さ方向について収縮する変形も含むものとする。

図５（ａ）に示した状態から車輪１０を走行させると、車輪１０は、車輪本体部材１１、上記弾性突出部材１３、及び、上記硬質接地板１４などの各部材が一体で回転する。このとき、車輪１０は、図５（ｂ）に示すように、車輪本体部材１１が上記硬質接地板１４を踏みつけるように回動するため、車輪１０が回転することにより、弾性突出部材１３は、曲げ応力が発生し、撓み変形する。

このため、車輪１０が回転しても、直ぐに第１脚部材１２ｎ１、すなわち第１硬質接地板１４ｎ１は、走行面から離間せずに接地した状態を維持するとともに、第２弾性突出部材１３ｎ２も走行面に接地する前に撓み変形する。

そして、第１脚部材１２ｎ１から次に待機していた第２脚部材１２ｎ２へと徐々に重心移動がなされ、図５（ｃ）に示すように、第１脚部材１２ｎ１と第２脚部材１２ｎ２との双方が接地した状態となる。

やがて、完全に第２脚部材１２ｎ２のみで完全に接地した状態となる。このように、車輪本体部材１１による第１硬質接地板１４ｎ１の踏み付けが解除されると、図５（ｄ）に示すように、撓み変形していた第１弾性突出部材１３ｎ１は、もとの形状に復元する。

上述したように、車輪１０は、走行時に弾性突出部材１３が圧縮変形するだけでなく、撓み許容空間Ａへ撓み変形も可能であるため、車輪本体部材１１の回転が阻害されることなく、さらに、弾性突出部材１３が圧縮したとき、上記硬質接地板１４を、直接、車輪本体部材１１の支持外周面１１ａで支持することにより、走行時に周方向に備えた複数の弾性突出部材１３のそれぞれが収縮する圧縮量を一定に保つことができる。

よって、車輪１０は、走行面に対して回転軸（回転中心軸孔１６）が揺動することなくスムーズに走行することができる。

続いて、段差を乗り超える際に奏する作用、効果について図６を用いて説明する。
車輪１０を、図６（ａ）に示すような状態から回動させると、図６（ｂ）に示すように、段差部ｈに第２硬質接地板１４ｎ２が跨った状態で接地させることができる。さらに車輪１０を回動させようとすれば、図６（ｃ）に示すように、第２弾性突出部材１３ｎ２が撓むことにより、車輪本体部材１１は、第２硬質接地板１４ｎ２を踏み付けるように回動する。

すなわち、第２硬質接地板１４ｎ２を車輪本体部材１１が段差を乗越えるための補助板として機能させることができ、車輪１０は、スムーズに段差部ｈを乗越えることができる。
なお、このとき図６（ｃ）に示すように、第２硬質接地板１４ｎ２の前端部１４ｎ２ｆが車輪本体部材１１の支持外周面１１ａに当接してそれ以上撓み変形しないよう支持（規制）することができる。

乗越えた後は、図６（ｄ）に示すように、第３脚部材１２ｎ３が、段差部ｈを乗越えた後の走行面に接地されるため、安定した走行を継続することができる。

上述したように、車輪１０は、脚部材１２を備えることにより、段差部ｈをスムーズに乗越えることができるとともに、段差部ｈに衝突したときに受ける衝撃を緩和することができる。

最後に、砂利道など小さな凹凸を有する走行面を走行する際の作用効果について図７を用いて説明する。
図５に示したように水平な接地面上を走行する際において、図７（ａ）に示す走行面のように微細な凹凸を有する場合、硬質接地板１４における走行面への接地面は、平坦な面状であるため、凹凸に関らず、凹凸を跨ぐように水平に接地することができる。

このため、車輪１０は、図７（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、図５（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示したときと同様に、凹凸の影響を受けずに第１脚部材１２ｎ１から第２脚部材１２ｎ２へスムーズな重心移動が可能となり、スムーズに走行することができる。
また、本実施形態の車輪は、上述した構成に限定せず、他の実施形態で構成することができる。
詳しくは、車輪１１は、図８に示すように、硬質接地板１４の走行面との接触面に、滑止め部材２４を備えることができる。
滑止め部材２４は、硬質接地板１４よりも摩擦抵抗の高いゴム製の立体形状で形成している。

上記構成により、段差を乗越える際に段差の角部や、走行面に滑止め部材２４が接触して車輪１１が滑ることを防止することができるため、確実な段差の乗越え、及び、安定した走行を実現することができる。

その他にも、滑止め部材２４は、ゴム製の立体形状で形成するに限らず、環状のゴム部材を複数の脚部材１２の先端部に（硬質接地板１４）に配されるよう車輪１０の外周に装着してもよい。

さらに、脚部材１２は、８本に限らない。この脚部材１２の本数は、車輪本体部材１１、硬質接地板１４の大きさなどにより設定することができるが、車輪１０が回転するとともに、走行面に順に接地可能な本数であればよい。

さらにまた、複数の脚部材１２は、一体で、車輪本体部材１１に対して独立して回動自在な構成であってもよい。

また、上述した実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態の硬質接地板１４は、この発明の硬質接地部材に対応し、
滑止め部材２４は、滑止め手段に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

本実施形態の車輪の外観図。本実施形態の車輪の正面図。図２のＡ−Ａ線断面矢視図。本実施形態の車輪の各部材の構成説明図。本実施形態の車輪の走行面を走行する際の作用説明図。本実施形態の車輪の段差を乗越える際の作用説明図。本実施形態の車輪の凹凸を有する走行面を走行する際の作用説明図。他の実施形態の車輪の構成を示す断面図。

符号の説明

１０，２０…車輪
１１…車輪本体部材
１１ａ…支持外周面
１２…脚部材
１３…弾性突出部材
１４…硬質接地板
２４…滑止め部材
Ａ…撓み許容空間

Claims

車輪本体部材を半径方向内側に備えるとともに、該車輪本体部材に半径方向外側へ放射状に突出した複数の脚部材を備え、
上記脚部材を、弾性体により形成した弾性突出部材と、上記弾性突出部材の先端部に備え、上記弾性突出部材より硬質に形成した硬質接地部材とで構成し、
上記車輪本体部材における外周に、上記脚部材を支持可能な支持外周面を形成し、
周方向において互いに隣合う上記脚部材同士の間に、該弾性突出部材の撓みを許容する撓み許容空間を構成した
車輪。
上記車輪本体部材における上記支持外周面を、円周状に形成した
請求項１に記載の車輪。
上記硬質接地部材における走行面との接触部分を、平坦状に形成した
請求項１又は２に記載の車輪。
上記弾性突出部材を、上記車輪本体部材の幅方向に対して各側に対向配置し、
上記硬質接地部材を、上記一対の弾性突出部材の先端部分同士の間に横架した
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の車輪。
上記硬質接地部材に滑止め手段を備えた
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車輪。