JP2010006352A - 回転体付き車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】高荷重に耐えつつ、振動を低減して円滑に回転し得る回転体付き車輪を提供する。
【解決手段】第１回転軸３１と第２回転軸３２とを、車輪１の回転軸３と直交する仮想の鉛直面内で車輪外方を仰ぐ両回転軸が成す角度θ₂が１８０度未満になるように、アーム１２０に配設し、アーム１２０の延長方向Ｖ_L2と仮想円Ｖ_Cとが交差する周辺において、第１回転体１１と第２回転体１２とが、アーム２０の厚みｔ１よりも短い距離Ｄ１（ここで、Ｄ１＜ｔ１）で近接している。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輪の外周に沿って並んで配置された複数個の回転体を備え、各回転体がそれぞれ車輪の回転軸と直交する軸まわりに回転可能に支持されている回転体付き車輪に関する。

従来の回転体付き車輪１００（以下、単に車輪１００と言う）は、図５及び図６に示すように、車輪１００の外周に沿って並んで配置された複数個の回転部材１１０と、各回転部材１１０に対応してリム１０２に立設していて当該回転部材１１０を回転可能に支持するアーム１２０と、を備えている。
ここで、アーム１２０はリム表面から起立するように設けられ、基端側の取付フランジ部１２１がリム表面に固定されている。アーム１２０をリム１０２に取り付けた状態において、アーム１２０は、図６に示すように、車輪１００の回転軸１０３からアーム基端部を経て半径外側方向へ延びる仮想線Ｖ_L1に対して、アーム基端部からアーム先端部へいくにつれて仮想線Ｖ_L1から離れるように形成されている。このアーム１２０は、取付フランジ部１２１を除いて、厚みｔ２が一定の板状の部材として形成されている。

このアーム１２０は、その前面１２０Ｆからアーム前方へ突出した第１回転軸１３１と、その背面１２０Ｂからアーム後方へ突出した第２回転軸１３２と、を備えており、これらの第１回転軸１３１と第２回転軸１３２とは、同一の仮想線Ｖ_L3に沿うように配置されている。なお、第１回転軸１３１と第２回転軸１３２とは、アーム１２０の前面１２０Ｆ及び背面１２０Ｂに対し垂直に設けられている。

このように構成される各アーム１２０に、回転部材１１０が一つ取り付けられる。各回転部材１１０は、第１回転軸１３１に支持される第１回転体１１１と、第２回転軸１３２に支持される第２回転体１１２と、から成る。

第１回転体１１１は、その中心軸に対称なカップ状に、具体的には円形の底部１１１Ａから次第に半径が大きくなるように側面１１１Ｂが形成されている。第１回転体１１１は、カップの中心軸上に第１回転軸１３１が配置されるよう、第１回転体１１１のカップ内部に第１回転軸１３１を収容する。第１回転体１１１は、カップ口１１１Ｃがアーム１２０の前面１２０Ｆを臨むように、アーム１２０に取り付けられる。ここで、第１回転体１１１は、第１回転軸１３１まわりに回転した状態で、側面１１１Ｂが車輪１００の回転軸１０３を中心とする半径Ｒの仮想円Ｖ_Cに沿うように形成されている。

第２回転体１１２も、その中心軸に対称なカップ状に形成されているが、前述の第１回転体１１１よりも大径に形成された底部１１２Ａを有し、この底部１１２Ａから次第に半径が大きくなるように側面１１２Ｂが形成されている。第２回転体１１２は、その中心軸上に第２回転軸１３２を配置させて、底部１１２Ａをアーム１２０の背面１２０Ｂに対向させ、拡開したカップ口１１２Ｃが第２回転軸１３２の延長方向を臨むように、アーム１２０に取り付けられる。この第２回転体１１２も第１回転体１１１と同様に、第２回転軸１３２まわりに回転した状態で、側面１１２Ｂが車輪１００の回転軸１０３を中心とする仮想円Ｖ_Cに沿うように形成されている。

この回転体付き車輪１００は、例えば車体に非旋回式に配設され、車両が旋回する際に車両の左右の車輪１００に回転差を与え、車輪１００の周縁に配設させた各回転体１１１，１１２を各回転軸１３１，１３２まわりに回転させて方向転換を行うのに利用されている。

このように、車輪の外周に沿って並んで配置された複数個の各回転部材が、第１回転体と第２回転体とを一つのアームに取り付けて成る車輪が特許文献１に開示されている。
特開２００３−１５４８０３号公報

上記車輪１００をフォークリフトや無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ； ＡＧＶ）などの重量級の車両に取り付ける場合、各回転部材１１０、即ち第１回転体１１１と第２回転体１１２とを支持するアーム１２０を荷重に耐えるよう構成する必要がある。この場合、アーム１２０を肉厚にすることでアーム１２０の強度を高めることができる。しかし、アーム１２０が肉厚になると、そのアーム１２０に支持される第１回転体１１１と第２回転体１１２との隙間（図６中の隙間Ｄ２）が大きくなってしまい、車輪１００の外周面で走行面と接触しない領域が広くなり、車輪１００の振動が増大する。これにより、例えば乗り心地などにも影響が出る。

本発明は以上の点に鑑み、高荷重に耐えつつ、振動を低減して円滑な回転が行える回転体付き車輪を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の回転体付き車輪は、車輪の外周に沿って並んで配置された複数個の回転部材と各回転部材に対応してリムに立設していて回転部材を回転可能に支持するアームとを備え、回転部材が、アームからアーム前方へ突出した第１回転軸に支持された第１回転体とアームからアーム後方へ突出した第２回転軸に支持された第２回転体とから成り、第１回転体と第２回転体との側面が車輪の回転軸を中心とする仮想円に沿うように形成されている車輪であって、第１回転軸と第２回転軸とは、車輪の回転軸と直交する仮想の鉛直面内で車輪外方を仰ぐ両回転軸が成す角度が１８０度未満になるようにアームに配設されていて、アームの延長方向と仮想円とが交差する周辺において、第１回転体と第２回転体とがアームの厚みよりも短い距離で近接していることを特徴としている。

本発明の回転体付き車輪において、アームの平らなアーム前面と平らなアーム背面とがリム表面から離れるに連れて間隔が短くなるように、車輪の回転軸と直交する仮想の鉛直面に沿ったアームの断面形状がテーパー状に形成され、第１回転軸がアーム前面に対して垂直に設けられ、第２回転軸がアーム背面に対して垂直に設けられている。アームの先端部は、基端部よりも車輪の車軸方向に沿った寸法が大きく形成されてもよい。

本発明によれば、フォークリフトやＡＧＶなどの重量級の車両の車輪として利用する場合であっても、高荷重に耐えるようにアームを肉厚にしても第１回転軸と第２回転軸とが車輪の回転軸と直交する仮想の鉛直面内で車輪外方を仰ぐ両回転軸が成す角度が１８０度未満に設定されているため、アームの延長方向周辺において、第１回転体と第２回転体との隙間が広がることがない。よって、本発明に係る車輪１は、高荷重に耐えつつ、振動を低減して円滑に回転することができる。

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る回転体付き車輪（以下、単に車輪と言う）１の斜視図である。
車輪１は、車輪１の外周に沿って並んで配置された複数個の回転部材１０と、各回転部材１０に対応してリム２に立設していて回転部材１０を回転可能に支持するアーム２０と、を備えている。ここで、図２は車輪１の回転軸３と直交する仮想の鉛直面に沿った車輪１の概略部分断面図であり、リム２に取り付けられた２つのアーム２０及びそれらに支持された回転部材１０を表している。

図２に示すように、アーム２０は、リム表面から起立するように設けられ、基端側の取付フランジ部２１がリム表面に固定されている。アーム２０をリム２に取り付けた状態において、車輪１の回転軸３からアーム２０の基端部を経て半径外側方向へ延びる仮想線Ｖ_L1とアーム基端部からアーム先端部へ延びる、即ちアーム延出方向の仮想線Ｖ_L2とが、所望の角度θ₁（ここで、θ₁＞０）を成すように、アーム２０は仮想線Ｖ_L1から離れるように延出している。さらに、平らなアーム前面２０Ｆと平らなアーム背面２０Ｂとがリム表面から離れるにつれて間隔が短くなるように、車輪１の回転軸３と直交する仮想の鉛直面に沿ったアーム断面形状は、図２に示すようにテーパー状に形成されている。
さらに、このアーム２０は、アーム前面２０Ｆにアーム前方へ突出した第１回転軸３１と、アーム背面２０Ｂにアーム後方へ突出した第２回転軸３２と、を備えている。これらの第１回転軸３１と第２回転軸３２のアーム２０における取付位置は、図２に示すように、第２回転軸３２の延長線Ｅ上に第１回転軸３１の根本が位置するように設定されている。
また、第１回転軸３１がアーム前面２０Ｆに対して垂直に設けられ、第２回転軸３２がアーム背面２０Ｂに対して垂直に設けられている。

さらに、本実施形態では、第１回転軸３１と第２回転軸３２とは、車輪１の回転軸３と直交する仮想の鉛直面内で車輪外方を仰ぐ両回転軸が成す角度θ₂（図２参照）が１８０度未満になるように、アーム前面２０Ｆとアーム背面２０Ｂの勾配が設定され、アーム２０の断面形状がテーパー状に形成されている。
第１回転軸３１及び／又は第２回転軸３２をアーム２０のアーム前面２０Ｆ及びアーム背面２０Ｂに対する角度を垂直からずらして、両回転軸が成す角度θ₂を１８０度未満に設定してもよい。
なお、本実施形態に係る車輪１におけるアーム２０は、図５及び図６に示す従来の車輪１００のアーム１２０に比べて前後の厚みが肉厚に設定されている。

アーム２０は図２に示すようにリム表面の取付位置Ａから仮想線Ｖ_L2に沿って車輪外方へ、具体的には取付位置Ａから車輪１の回転軸３を中心とする半径Ｒの仮想円（具体的には、車輪１の外形に相当する線）Ｖ_C側へ延びているが、アーム２０は仮想円Ｖ_L2に到達しないようにその長さＬが設定されている。具体的には、アーム取付位置Ａとその位置から延びた仮想線Ｖ_L2が仮想円Ｖ_Cと交差する位置Ｂまでの線分ＡＢの２／３程度の寸法に設定されている。このアーム２０の先端寄りに、図２に示すように第１回転軸３１と第２回転軸３２とが設けられている。

このように構成される各アーム２０に、回転部材１０が一つずつ取り付けられる。
回転部材１０は、図２に示すように、前述の第１回転軸３１に支持される第１回転体１１と前述の第２回転軸３２に支持される第２回転体１２と、から成る。即ち、第１回転体１１と第２回転体１２とは、アーム２０の前後に配置されている。

第１回転体１１は、中心軸に対称なカップ状に、具体的には円形の底部１１Ａから次第に半径が大きくなるように側面１１Ｂが形成されている。第１回転体１１は、カップの中心軸上に第１回転軸３１を配置するように、第１回転体１１のカップ内部に第１回転軸３１を収容している。第１回転体１１は、カップ口１１Ｃがアーム前面２０Ｆを臨むようにアーム２０に取り付けられる。ここで、第１回転体１１が第１回転軸３１まわりに回転した状態で、第１回転体１１は、側面１１Ｂが車輪１の回転軸３を中心とする仮想円Ｖ_Ｃに沿うように形成されている。

第２回転体１２も、その中心軸に対称なカップ状に形成されているが、前述の第１回転体１１よりも大径に形成された底部１２Ａを有し、この底部１２Ａから次第に半径が大きくなるように側面１２Ｂが形成されている。第２回転体１２は、その中心軸上に第２回転軸３２を配置させて、底部１２Ａをアーム背面２０Ｂに対向させ、拡開したカップ口１２Ｃが第２回転軸３２の延長方向を臨むようにアーム２０に取り付けられる。この第２回転体１２も第１回転体１１と同様に、第２回転軸３２まわりに回転した状態で、側面１２Ｂが車輪１の回転軸３を中心とする仮想円Ｖ_Ｃに沿うように形成されている。

一つの回転部材１０を構成する第１回転体１１と第２回転体１２とは、図２に示すように、アーム２０の延長方向（前述の仮想線Ｖ_L2）と前述の仮想円Ｖ_Ｃとが交差する周辺において、アーム先端部の厚みｔ１〔ｍｍ〕よりも短い距離Ｄ１〔ｍｍ〕（ここで、Ｄ１＜ｔ１）で近接している。

このように構成された車輪１は、従来の車輪１００と同様に、例えば車体に非旋回式に配設され、車両が旋回する際に車両の左右の車輪１に回転差を与え、車輪１の周縁に配設した各回転体を各回転軸まわりに回転させて方向転換を行う。従って、特に、フォークリフトやＡＧＶなどの重量級の車両の車輪１として利用する場合、高荷重に耐えるようにアーム２０を肉厚にしても、アーム２０がリム表面から離れるにつれて厚みが薄くなるように形成されており、さらに第１回転軸３１と第２回転軸３２とが、車輪１の回転軸３と直交する仮想の鉛直面内で車輪外方を仰ぐ両回転軸が成す角度θ₂が１８０度未満に設定されているため、アーム２０の延長方向と仮想円とが交差する周辺において、第１回転体１１と第２回転体１２との隙間が広がることがない。
よって、本実施形態に係る車輪１によれば、高荷重に耐えつつ、振動を低減して円滑な回転を行うことができる。

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
前述の実施形態では、アーム２０の前面２０Ｆと背面２０Ｂの勾配を設定してアーム断面形状をテーパー状に形成した場合を示したが、リム取付側から先端側までのアームの全体に亘って厚みを一定に形成してもよい。この場合、アームの延長方向（前述の仮想線Ｖ_L2）と仮想円Ｖ_Ｃとが交差する周辺において、第１回転体１１と第２回転体１２との距離Ｄ１が、アームの厚みより短い距離になるように、第１回転軸３１と第２回転軸３２とが成す角度θ₂が１８０度未満になるように、アームに該第１回転軸３１及び第２回転軸３２を取り付ける。

本発明の車輪におけるアームは、前述のアーム２０に限るものではなく、次のように構成してもよい。
図３は他の実施形態に係るアーム２５を示す斜視図であり、このアーム２５は、図２に示すアーム２０と異なり、取付フランジ部２１がアーム後方側へ突出して形成されている。
図４はさらに他の実施形態に係るアーム２６を示す斜視図であり、本発明におけるアームは、車輪の車軸方向に沿った寸法を基端部から先端部に亘って同じに設定しているものに限らず、図４に示すように、アームの先端部が基端部よりも車輪の車軸方向に沿った寸法を大きく形成されていてもよい。
また、アームは、図４に示すように、取付フランジ部が先端から次第に肉厚になるように形成されていてもよい。

また、本発明における第１回転軸及び第２回転軸は、アームに固定されるものに限らず、回転可能にアームに取り付けられるものでもよい。第１回転軸及び第２回転軸がアームに固定されている場合、第１回転体と第２回転体はこれらの第１回転軸及び第２回転軸に回転可能に取り付けられる。

第１回転体及び第２回転体は、中空に限らず、回転軸を受容するだけの穴を有する中身が詰まった構造であってもよい。また、アームは、例えばゴム、樹脂、金属などの材料で形成できる。
第１回転体及び第２回転体の寸法は図示例に限るものではない。アームについて、前述の説明では長さＬが線分ＡＢの２／３程度の寸法を例示したが、その長さに限るものではない。

本発明の実施形態に係る回転体付き車輪の斜視図である。 リムに取り付けられたアーム及びそれに支持された回転部材の概略断面図である。 本発明の他の実施形態に係るアームの斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るアームの斜視図である。 従来の回転体付き車輪の斜視図である。 図５の回転体付き車輪の部分断面図である。

符号の説明

１ 車輪
２ リム
３ 回転軸
１０ 回転部材
１１ 第１回転体
１１Ａ 底部
１１Ｂ 側面
１１Ｃ カップ口
１２ 第２回転体
１２Ａ 底部
１２Ｂ 側面
１２Ｃ カップ口
２０，２５，２６ アーム
２０Ａ アーム
２０Ｂ アーム背面
２０Ｆ アーム前面
２１ 取付フランジ部
３１ 第１回転軸
３２ 第２回転軸
Ｄ１ 距離

Claims (4)

1. 車輪の外周に沿って並んで配置された複数個の回転部材と、各回転部材に対応してリムに立設していて当該回転部材を回転可能に支持するアームと、を備え、
   上記回転部材が、上記アームからアーム前方へ突出した第１回転軸に支持された第１回転体と、上記アームからアーム後方へ突出した第２回転軸に支持された第２回転体と、から成り、
   上記第１回転体と上記第２回転体との側面が上記車輪の回転軸を中心とする仮想円に沿うように形成されている、回転体付き車輪であって、
   上記第１回転軸と上記第２回転軸とは、上記車輪の回転軸と直交する仮想の鉛直面内で車輪外方を仰ぐ両回転軸が成す角度が１８０度未満になるように、上記アームに配設されていて、
   上記アームの延長方向と上記仮想円とが交差する周辺において、上記第１回転体と上記第２回転体とが、上記アームの厚みよりも短い距離で近接していることを特徴とする、回転体付き車輪。
2. 前記アームの平らなアーム前面と平らなアーム背面とが前記リム表面から離れるに連れて間隔が短くなるように、前記車輪の回転軸と直交する仮想の鉛直面に沿った前記アームの断面形状がテーパー状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転体付き車輪。
3. 前記第１回転軸が前記アーム前面に対して垂直に設けられ、前記第２回転軸が前記アーム背面に対して垂直に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転体付き車輪。
4. 前記アームの先端部は、前記基端部よりも前記車輪の車軸方向に沿った寸法が大きいことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の回転体付き車輪。