JP2011088545A - 制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体を連携した移動体が、通常の使用状態では、制動力が作用することなく、楽に移動ができ、地震や、急に押された場合などの非常時には、高速移動を防止して、安全性を確保できるようにすること。
【解決手段】 移動体の車輪１００に連係させた回転体１と、通常走行時には上記回転体を車輪１００とともに回転させるロック解放状態を維持し、急加速時には移動体に対して回転体の回転を止め、この止められた回転体と回転する車輪との相対回転を可能にするロック状態を維持するロック機構５，７，８と、上記回転体がロックして車輪１００のみが回転したき、車輪１００の回転に制動力を付与する制動機構とを備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車椅子やキャスターつきの家具などが外力によって急に高速で移動することを防止する制動装置に関する。

地震や人に押されるなどして、キャスターを取り付けた家具やサッシ、椅子などに、予想以上の外力が作用した場合、それが高速で移動し、移動した家具などが人や壁に衝突してしまうといった危険性がある。例えば、病院のベッドなどは、通常時、患者を寝かせた状態で移動する際には、軽い力で移動できるようになっていることが望ましいが、地震などで予想外の大きな外力が作用したときに、急に高速で移動してしまうと、壁などに激突し、患者が大怪我をしてしまうことになる。また、医療機器なども、上記と同様に、通常時には軽く移動できることが望ましいが、地震などによって急に移動して壁などに激突すると、機器が破損して使用できなくなってしまう恐れがある。
その他、家庭にあるピアノや家具などの重量物が軽く移動できるようにキャスターをつけることも一般に行なわれるが、地震などによって予想外の大きな外力が作用した場合に、上記ピアノなどが急に高速で移動すると、壁との間に人が挟まれて大怪我をする事態にもなりかねない。

さらに、地震だけでなく、椅子に人が座った状態で、何らかのアクシデントにより、これが強く押されて急に移動した場合にも、大変危険な状態となる。
このような危険を回避するために、高速回転を抑制するキャスターが知られている。
例えば、特許文献１に記載されたブレーキ機能を備えたキャスターは、常時キャスターの回転に緩やかなブレーキ力を作用させ、高速移動を抑制するものである。
また、特許文献２に記載されたキャスターは、下り坂での急降下を防止したり、ブレーキを掛けたときに、そのブレーキ作用を助けたりする機構を備えている。

特開平１０−０８１１０５号公報 特開平１１−０５９１１３号公報

上記特許文献１に記載のブレーキ機構つきキャスターは、常時ブレーキ力が作用するものであり、通常の使用状態におけるキャスターのスムーズな回転も阻害される。そのため、このようなキャスターを用いた乳母車や車椅子などを押すために、大きな力が必要になるという問題があった。また、ピアノやキャビネットなどの重量物の移動を容易にする目的でキャスターを取り付けても、上記ブレーキ機構付きキャスターでは、キャスターの回転が常時重く、期待通りの楽な移動ができないという問題があった。
また、特許文献２に記載のキャスターは、下り坂を転がり落ちることを防止できるが、水平面上での急加速には対応できないものである。
一方、急加速を検出したときに、キャスターを急停止させる構造も考えられるが、移動中にキャスターが急停止したのでは、乳母車や車椅子、ベッドなどに載っている人が、飛び出してしまう危険もある。

この発明の目的は、車輪を連携した移動体が、通常の使用状態では、制動力が作用することなく、楽に移動ができ、地震や、急に押された場合などの非常時には、車輪の回転に対して制動力を付与することで急な高速移動や急停止を防止して、安全性を確保できる制動装置を提供することである。

第１の発明は、移動体の車輪に連係させた回転体と、通常走行時には上記回転体を車輪とともに回転させるロック解放状態を維持し、急加速時には移動体に対して回転体の回転を止め、この止められた回転体と回転する車輪との相対回転を可能にするロック状態を維持するロック機構と、上記回転体がロックして車輪のみが回転したとき、車輪の回転に制動力を付与する制動機構とを備えた点に特徴を有する。
なお、上記回転体が車輪とともに回転する構成には、回転体と車輪とが一体的に回転する構成のほか、一方の回転力が他方に伝達することによって両者が回転するものも含まれる。

第２の発明は、上記第１の発明の制動機構が、上記車輪あるいは上記ロック状態において上記車輪とともに回転する伝達部材と、上記回転体あるいは上記ロック状態において回転体とともに回転する伝達部材とを備え、これら車輪と回転体、車輪と回転体とともに回転する伝達部材、車輪とともに回転する伝達部材と回転体、あるいは上記両伝達部材の接触部間に粘性流体を介在させ、この粘性流体の粘性抵抗で車輪に対する上記制動力を付与する構成にした点を特徴とする。

第３の発明は、上記第１の発明の制動機構が、上記車輪あるいは上記ロック状態において上記車輪とともに回転する伝達部材と、上記回転体あるいは上記ロック状態において回転体とともに回転する伝達部材とを備え、これら車輪と回転体、車輪と回転体とともに回転する伝達部材、車輪とともに回転する伝達部材と回転体、あるいは上記両伝達部材を互いに接触させ、その接触部分の摩擦力で車輪に対する上記制動力を付与する構成にした点を特徴とする。

第４の発明は、上記ロック機構が、上記回転体と相対回転する制動部材と、上記回転体と制動部材とが相まって回転体に摺接可能に保持されるコマ部材と、制動部材に設けるとともにコマ部材の移動を規制する制動部とを備え、この制動部は、上記回転体が水平面に沿っていずれか一方へ移動する際の回転方向後方あるいは前方においてコマ部材を自由移動可能にする幅広部と、回転方向前方あるいは後方においてコマ部材を回転体に圧接させる幅狭部とを備えるとともに、上記制動部を上記幅広部から上記幅狭部に向かう楔状にするとともに、上記幅広部を上記幅狭部よりも下方に位置させてなり、急加速時には、上記コマ部材が上記制動部の幅狭部に嵌って上記ロック状態を維持する構成にした点を特徴とする。

第１〜第４の発明によれば、大きな外力が作用しない通常時には、ロック機構がロック開放状態を維持し、車輪とともに回転体が回転し、車輪には制動力が作用せず、移動体のスムーズな移動が可能である。
一方、急加速時には、ロック機構が回転体と車輪とを相対回転させるロック状態を維持し、制動機構が車輪の回転に制動力を付与するので、移動体の急加速移動を防止できる。
しかも、車輪が回転している状態で制動力を付与するので、移動体が急停止することもなく、急停止した移動体から人やものが飛び出してしまうことも防止できる。

第２の発明では、制動力として粘性流体の粘性抵抗を利用するようにしたので、流体の選定によって様々な制動力を設定できる。
第３の発明では、制動力として接触部分の摩擦力を利用するようにしたので、例えば、流体を用いる場合のようにシールが必要なく、構造を単純化できる。

第４の発明では、急加速時には制動部がコマ部材を回転体に圧接させることによって回転体が制動部材と一体化され、制動部材の移動を規制すれば、回転体の急回転を停止させることができ、回転体に連結した移動体の急な高速移動を防止できる。
また、ロック機構が、急加速を機械的に検出する構造なので、例えば、急加速を電気的に検出するものと比べて、信頼性が高い。

第１実施形態の斜視図である。 第１実施形態のカバーをはずした状態の正面図である。 図１のIII-III線断面図である。 図３の部分拡大図である。 第１実施形態の回転体の斜視図である。 第１実施形態の回転体の正面図である。 第１実施形態のロック状態を示す正面図である。 第２実施形態の斜視図である。 第２実施形態のカバーをはずした状態の正面図である。 図８のＸ-Ｘ線断面図である。 図８のＸI-ＸI線断面図である。 図１０の部分拡大図である。 第３実施形態の斜視図である。 第３実施形態のカバーをはずした状態を示す正面図である。 図１３のXV-XV線断面図である。 図１５の部分拡大図である。 第４実施形態の斜視図である。 第４実施形態のカバーをはずした状態を示す正面図である。 図１７のXIX-XIX線断面図である。 図１９の部分拡大図である。 第５実施形態の断面図である。 第６実施形態の正面図である。 第６実施形態の連結部材を除いた回転体の正面図である。

図１〜図７に、この発明の第１実施形態を示す。
この第１実施形態の制動装置は、例えば、家具などの底面に取り付けるキャスターとして用いるものであるが、地震などによって急に高速で移動することを防止できる装置である。
この第１実施形態の制動装置は、図１に示すように、回転軸２にキャスターを構成する車輪１００を取り付けるとともに、内部に回転体１を設けている。
さらに、上記回転軸２には、上記車輪１００及び回転体１と相対回転可能にした連結部材３を取り付けている。この連結部材３は、所定の間隔を保って対向する一対の連結片３ａ，３ｂと、これらの間に渡した固定面３ｃとからなる。そして、上記連結片３ａ，３ｂを車輪１００の両面を挟むように配置して回転軸２に取り付けるとともに、上方の固定面３ｃを家具などの移動体側に固定する。
なお、上記車輪１００内にはこの発明のロック機構及び制動機構を組み込んでいるが、これらロック機構及び制動機構については後で詳細に説明する。そして、車輪１００の表面を円盤状のカバー４で覆っている。

図２は、上記車輪１００の内部を説明するために、上記カバー４をはずした状態を示した図で、図３は図１の断面図、図４はその部分拡大図である。
図２、図３に示すように、車輪１００には同心の円形凹部１００ａを形成し、この円形凹部１００ａ内に板状の回転体１を設けている。
この回転体１を図５、図６に示しているが、これらの図５、図６は、図２に現れている一方の面１ａとは反対の面１ｂ側から見た図である。この回転体１の面１ｂには、外周に沿って複数の凹部１ｃを設けることによってこれら凹部１ｃ間に羽根部１ｄを形成している。そして、この羽根部１ｄの内径側に環状のシール溝１ｅを形成するとともに、中央には上記回転軸２の外周より内径を大きくした軸孔１ｉを形成している。

また、回転体１の外周面には線状のシール溝１ｆを形成している。
そして、上記シール溝１ｅ，１ｆにはシール部材１０１を嵌めるとともに、回転軸２を軸孔１ｉに挿入して上記回転体１の面１ｂを車輪１００の円形凹部１００ａの底面１００ｂに対向させている。
このとき、回転体１の外周のシール溝１ｆに設けたシール部材１０１は、車輪１００の円形凹部１００ａの内側面１００ｃで押圧され、シール性を発揮するようにしている。

さらに、車輪１００の円形凹部１００ａの底面１００ｂには、円形凹部１００ａに回転体１を組み込んだとき、上記回転体１の面１ｂに形成したシール溝１ｅに対応する位置に環状凸部１００ｄを形成し、上記環状凸部１００ｄが上記シール溝１ｅ内に突出してシール部材１０１を押圧し、シール性を確保するようにしている。
そして、上記シール溝１ｅ，１ｆに嵌めたシール部材１０１，１０１間であって、円形凹部１００ａの底面及び内側面１００ｃと回転体１の外表面との間には粘性流体を充填している。

上記のように車輪１００内に組み込んだ回転体１は、上記シール部材１０１の静摩擦力によって、通常走行時には車輪１００と一体的に回転するようにしている。
しかし、後で説明するロック機構によって回転体１の回転が停止した場合には、車輪１００のみが回転して回転体１と車輪１００とが相対回転し、この相対回転時には、上記車輪１００と回転体１との間に充填した粘性流体の粘性抵抗が車輪１００に制動力を付与することになる。
具体的には、上記羽根部１ｄが上記粘性流体を撹拌しながら移動する際に、流体の粘性抵抗を受けることになる。従って、車輪１００は、回転体１と一体的に回転しているときとはちがって、制動力を受けることになるので高速回転はせず、結果としてこの車輪１００を取り付けた移動体も高速移動はしない。つまり、この第１実施形態では、上記回転体１及び粘性流体が、回転体１と相対回転する車輪１００の回転に制動力を付与する制動機構を構成している。

次に、通常走行時には、上記回転体１を車輪とともに回転させるが、急加速時には回転体１の回転を停止させるロック機構について説明する。
図２に示すように、上記回転体１における一方の面１ａには、回転体１と同心の円形凹部１ｇを形成し、この円形凹部１ｇ内に、板状の制動部材５を設けている。この制動部材５は、上下それぞれに、扇型部５ａ，５ｂを備え、その中心を上記回転軸２の中心Ｏと一致させて回転自在に取り付けている。これにより、回転体１、制動部材５、及び連結部材３とは、同一の中心Ｏを回転中心として相対回転可能になる。

また、上記制動部材５は、図２において上記中心Ｏより上側の扇型部５ａを、下側の扇型部５ｂよりも小さくするとともに、上側の扇型部５ａにはくりぬき穴５ｃを形成して重量を軽減している。そのため、制動部材５は下側の扇型部５ｂが重り部となって、外力が作用しない状態では、図２に示す状態を維持し、水平方向の外力が作用したとき、上記中心Ｏを中心として振り子として揺動する。

さらに、上記上側の扇型部５ａには、その円周方向両端付近に、一対の制動溝６，７を形成し、これら制動溝６，７内には、この発明のコマ部材であるころ８，８を収容している。
上記制動溝６，７は、上記円形凹部１ｇの内側面１ｈに対向する側を開放するとともに、上記内側面１ｈまでの距離をころ８の外径よりも大きくした幅広部６ａ，７ａと、ころ８の外径よりわずかに小さくした幅狭部６ｂ，７ｂとを備えた楔状部を備え、上記幅広部６ａ，７ａを、幅狭部６ｂ，７ｂよりも下方に位置させている。従って、外力が作用しない通常走行時には、各ころ８，８は自重によって下方の幅広部６ａ，７ａに位置し、上記内側面１ｈにはほとんど接触せず、制動部材５と回転体１との相対回転を阻害することはない。

また、制動部材５の下側扇型部５ｂには、上記中心Ｏを中心とする円弧状の長穴９を形成するとともに、上記連結部材３の連結片３ｂには、この長穴９に向かって突出する規制ピン１０を固定し、この規制ピン１０を上記長穴９に挿入している。この規制ピン１０は、制動部材５が揺動したとき、上記長穴９内をその円弧に沿って移動するが、制御ピン１０が長穴９の端部に当接したとき、上記制動部材５の揺動が停止する。言い換えれば、上記長穴９と規制ピン１０とでこの発明の揺動規制手段を構成し、規制ピン１０の長穴９内の移動範囲に応じた振幅が上記制動部材５の最大振幅になる。なお、上記長穴９は、制動部材５を貫通する穴でも良いし、上記カバー４側を開口させた凹部でもよい。
また、上記カバー４には、上記規制ピン１０を貫通させるために円形の窓４ａを形成している。

このような回転体１に所定以上の外力を作用させると制動部材５が揺動し、制動溝部６あるいは７内のころ８が上記幅狭部６ｂあるいは７ｂへ押しこまれて制動部材５と回転体１とを一体化する。さらに回転体１と一体化した制動部材５の揺動が上記規制ピン１０によって規制されるため、回転体１の回転が停止するロック状態となる。
このように、大きな外力が作用した場合には、回転体１の回転が停止するロック状態となるが、そのメカニズムは以下のように考えられる。
ここでは、車輪１００が、図２に示す平面Ｓ上を矢印Ａ方向へ移動する場合について説明する。
上記回転体１は、平面Ｓ上を矢印Ａ方向へ移動するとき、車輪１００は矢印α方向に回転するが、通常走行時には、車輪１００と一体的に回転する回転体１も、矢印α方向に回転する。

なお、上記矢印αで示す車輪１００及び回転体１の回転方向とは、車輪１００が水平の平面Ｓ上を転がりながら全体として矢印Ａへ移動する際の、車輪１００及び回転体１の中心を除く任意の点の、中心Ｏに対する移動方向のことであり、ここでは反時計方向である。従って、この矢印αは、中心Ｏを中心とする円周を描くものであるが、図では矢印αの一部のみを記載している。このことは、以下の実施形態においても同様である。

上記のように車輪１００がころがりながら、矢印Ａ方向へ移動するとき、その移動が等速運動なら、車輪１００と一体的に回転している回転体１に相対回転可能に取り付けられている制動部材５には、水平方向の外力が作用しない。そのため、制御部材５は揺動せず、図２に示す状態を保つ。
車輪１００が、停止状態から発進する際には加速度を生じるため、制動部材５の中心には、上記加速度に相当する外力が作用することになるが、その大きさが小さければ、制動部材の揺れも小さく、すぐに減衰して図示の状態を保つことになる。つまり、車輪１００及び回転体１の加速度がそれほど大きくならない通常走行時には、上記ころ８は、制動溝６，７の上記幅広部６ａ，７ａ側に留まり、回転体１と制動部材５と相対回転を阻害することはない。

これに対し、車輪１００が急加速する非常時では、制動部材５の振れが大きくなり、制動部材５は、図２の状態から矢印α方向へ回転して図７に示す状態になる。
このように制動部材５が回転すれば、各制動溝６、７に収容されたころ８，８も制動部材５とともに移動する。上記制動部材５が中心Ｏを中心に回転し、一対の制動溝６，７のうち、回転方向（矢印α方向）後方の制動溝６が鉛直線Ｎを超えて、上記幅広部６ａが幅狭部６ｂよりも上方に位置すると、この制動溝６内のころ８が自重で、二点鎖線の位置から幅狭部６ｂ側へ移動する。このように、幅狭部６ｂ側へ移動したころ８は、回転体１の内側面１ｈに接触する。このとき、ころ８は回転体１の矢印α方向の回転力を受けて、自転してさらに幅狭部６ｂ内に押し込まれることになる。

上記のように、ころ８が幅狭部６ｂ内に押し込まれると、ころ８が回転体１に圧接し、楔効果によって制動部材５と回転体１とを一体化して両者の相対回転を阻止する。
つまり、図７において上方の制動溝６が、この発明におけるコマ部材を移動自由にする幅広部６ａと、コマ部材を回転体に圧接させる幅狭部６ｂとを備えた制動部である。

そして、上記回転体１と制動部材５とが一体化した状態で、上記連結部材３に固定された規制ピン１０が制動部材５の長穴９の端部に当接するので、回転体１の回転が停止するロック状態となる。この第１実施形態では、上記制動部と、コマ部材であるころ８と、上記制動部材５と、規制ピン１０とでこの発明のロック機構を構成している。
上記ロック状態になって回転体１の回転が停止し、回転体１と車輪１００とが相対回転する時には、上記したように、車輪１００と回転体１との接触部間に介在させた粘性流体の粘性抵抗が車輪１００の回転に制動力を付与するので、車輪１００の高速回転を防止できる。

そのため、地震や人に押されるなどによる大きな外力が作用した非常時には、制動部材５が大きく振れて、ころ８を介して制動部材５と回転体１とが一体化されるとともに、その回転を停止させるロック状態を維持できる。従って、上記外力によって車輪１００を取り付けた移動体が、予期しない高速で移動してしまう危険を防止できる。しかも、上記制動機構は車輪１００を回転させながら制動力を発揮する構成なので、車輪１００を急停止させることがなく、急停止による危険も排除できる。

また、この第１実施形態のロック機構において、どのくらいの大きさの外力が作用したときに、非常時として回転体１の回転を停止させるかは、この装置の利用態様によって決めることができる。具体的には、上記制動部材５の振幅がどのくらいになったときに、回転体１にころ８を圧接させるかということであり、上記中心Ｏを通る鉛直線Ｎと制動溝６，７との距離や、制動部材５の重心位置を調整することなどによって任意に設計可能である。

なお、上記回転体１が、図２の矢印Ａと反対方向に移動する場合には、上記矢印αと反対方向である時計方向の回転方向後方における制動溝７がこの発明の制動部となり、上記制動溝６と同様に機能する。
また、この第１実施形態では、この発明のコマ部材としてころ８を用いているが、コマ部材としては、回転体１に摺接して回転する部材ならその形状はどのようなものでもよく、例えば、ボールでもよい。
さらに、上記ロック状態を維持しているときに、車輪１００に対して付与する制動力の大きさは、上記粘性流体の粘度、粘性流体の量、上記羽根部５ｃの形状などで、調整することが可能である。

図８〜図１２に示す第２実施形態は、ロック機構を構成する上記制動部材５の代わりに略扇型の制動部材１１を用いた点が、第１実施形態と異なるが、その他の構成は第１実施形態と同じである。そして、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を用いている。
この第２実施形態の制動装置も、車輪１００に形成した円形凹部１００ａ内に回転体１を組み込むとともに、この回転体１と車輪１００が相対回転する際には、制動機構が機能して車輪１００の回転に制動力を付与する構成は、第１実施形態と同じである。
すなわち、この第２実施形態においても、移動体に大きな外力が作用しない通常走行時には、車輪１００と回転体１とは一体化して回転するが、ロック機構によって回転体１の回転を停止させるロック状態となった場合には、制動機構によって車輪１００の回転に制動力が付与されるようにしている。そして、この第２実施形態の制動機構の構成は、上記第１実施形態と同じである。

そこで、以下には、第１実施形態と異なるロック機構の構成について詳しく説明する。
この第２実施形態でも、連結部材３に回転軸２を介して回転可能に取り付けた回転体１に円形凹部１ｇを形成し、そこに制動部材１１を収容している。
この制動部材１１は扇型の板状部材であり、通常は図９に示す状態を維持し、外力が作用した場合には、制動部材１１を重りとする振り子運動をする。

また、上記扇型の円弧を上記円形凹部１ｇの内側面１ｈに対向させるとともに、円周方向両端付近に、それぞれ制動溝６，７を備え、それぞれにころ８，８を収容している。これらの制動溝６，７は、上記制動部材１１の円弧部の円周方向外側を、上記内側面１ｈからの距離が上記ころ８の外径よりわずかに小さい幅狭部６ｂ，７ｂとし、反対側を、上記内側面１ｈからの距離が上記ころ８の外径よりも大きい幅広部６ａ，７ａとし、制動部材１１が自重で下がっている自然状態では、上記幅広部６ａ，７ａを上記幅狭部６ｂ，７ｂよりも下方に位置するように構成している。

そして、ころ８が上記制動溝６，７の幅広部６ａ，７ａ側に位置しているときには、上記ころ８は自由移動可能であり、回転体１と制動部材１１との相対回転も可能である。従って、回転体１はスムーズに回転し、回転体１と一体に回転する車輪１００もスムーズに回転し移動する。
しかし、上記ころ８が幅狭部６ｂ，７ｂに入り込んだときには、回転体１の内側面１ｈに圧接して回転体１と制動部材１１とが一体化されることになる。
さらに、制動部材１１には、上記中心Ｏを中心とする円弧状の長穴９を備え、連結部材３の連結片３ｂに固定した規制ピン１０を挿入している。
そのため、上記回転体１と制動部材１１とが一体化した状態で、上記規制ピン１０が上記長穴９の端部に当接すれば、回転体１の回転を停止させることになる。

そして、この第２実施形態のロック機構でも、大きな外力が作用する非常時には、ころ８が上記制動溝６，７の幅狭部６ｂ，７ｂに入り込んで、楔効果により回転体１と制動部材１１とを一体化し、回転体１の回転を止めるロック状態を維持する。このようにロック状態が維持されると、上記第１実施形態と同様に、車輪１００が回転体１と相対回転し、両者の接触面間に介在させた粘性流体の流体抵抗によって車輪１００の回転に制動力が付与される。

以下に、この第２実施形態のころ８が、回転体１の急加速時に、制動溝６の幅狭部６ｂへ入り込んで回転を停止させるロック機構の作用を説明する。
この第２実施形態でも、図９に示すノーマル状態で、制動部材１１に形成した制動溝６，７の幅広部６ａ，７ａが幅狭部６ｂ，７ｂよりも下方に位置しているので、ころ８は自重で幅広部６ａ，７ａ内に位置する。この状態では、ころ８が幅広部６ａ，７ａ内で自由移動可能であり、制動部材１１と回転体１との相対回転はスムーズに行なわれる。

この状態で、大きな外力が作用し、例えば、車輪１００が図９の矢印Ａ方向の急加速度で発進した場合、上記制動部材１１、及びころ８，８は、それぞれ慣性によって、上記矢印Ａとは反対方向である矢印Ｂ方向に振れる。この振れは、制動部材１１を、上記車輪１００及び回転体１と同様の回転方向である矢印αで示す反時計方向に回転させることになる。
このとき、制動部材１１は上記中心Ｏを定点とする扇型の剛体振り子として運動し、上記ころ８，８は、上記円形凹部１ｇの半径を振り子の長さとする単振り子として運動する。

つまり、急加速度を発生する外力に基づいて、上記両振り子は、同じ方向に振れ始める。しかし、上記両振り子の重心位置は異なるため、両者の周期には差ができるはずである。具体的には、制動部材１１による剛体振り子の方が、ころ８による単振り子よりも、中心Ｏから重心までの距離が短いため、ころ８よりも周期が短く、より早く回転方向を変えるものと考えられる。そのため、最大振幅近傍では、上記制動部材１１に比べて、ころ８の方が矢印α方向の回転速度が大きくなり、上記矢印α方向前方側の制動溝６内では、ころ８が制動溝６に対して前方である幅狭部６ｂ側へ移動して幅狭部６ｂへ入り込む。このようにして、急加速発生の非常時には、上記ころ８が制動部材１１の制動溝６内で、上記幅広部６ａから幅狭部６ｂへ移動し、楔効果によって回転体１と制動部材１１とを一体化する。

このように非常時には、制動部材１１と回転体１とが一体となって上記連結部材３に対して回転するが、上記連結部材３に固定された規制ピン１０が制動部材１１に形成された長穴９の端部に当接したときに、制動部材１１とともに回転体１の回転が停止するロック状態となる。このように、回転体１の回転が停止すれば、車輪１００のみが回転するが、その際には、上記粘性流体による制動力が作用して車輪１００の回転を緩やかにする。
従って、この第２実施形態においても、車輪１００を取り付けた移動体が、地震などの外力によって予期しない高速で移動してしまう危険を防止できる。
なお、この第２実施形態では、回転体１が矢印α方向である反時計方向へ回転する場合には、その回転方向前方の制動溝６が、この発明の制動部であり、回転方向後方に幅広部６ａ、回転方向前方に幅狭部６ｂを備えている。また、回転体１が、上記矢印αとは反対の時計方向へ回転する場合には、その回転方向前方となる制動溝７がこの発明の制動部となる。

この第２実施形態においても、どのくらいの大きさの外力が作用したときに、非常時として回転体１の回転を停止させるロック状態とするかは、この装置の利用態様によって決めることができる。具体的には、上記制動部材５の振幅がどのくらいになったときに、回転体１にころ８を圧接させるかということであり、上記中心Ｏを通る鉛直線Ｎと制動溝６，７との距離や、制動部材１１の重心位置を調整することなどによって任意に設計可能である。
なお、この第２実施形態において、コマ部材としてころ８を用いているが、コマ部材は非常時に回転体１の内側面１ｈに沿って上方へ跳ね上がり、制動溝６の幅狭部６ｂに入り込む部材ならば、どのようなものでもかまわないし、回転体１に沿って転動する必要もない。

図１３〜図１６に示す第３実施形態は、ロック機構を構成する制動部材が、移動体に連結されていて回動しないものである。
また、この第３実施形態では、通常走行時には上記車輪１００とともに回転し、急加速時にロック状態が維持され、回転が停止して車輪１００と相対回転する回転体１が、円盤状でなくリング状である点が、上記第１，２実施形態と異なる。
そして、以下の説明にも、上記他の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を用いる。

この第３実施形態の制動装置は、車輪１００の両面を挟んで回転軸２に回転可能に取り付けられる一対の支持片１２ａ，１２ｂとこれらの間に渡した固定面１２ｃとを備えた制動部材１２を備えている。そして、この制動部材１２の固定面１２ｃを家具などの移動体に連結するようにしている。このように、制動部材１２は移動体側に固定されるので、移動体に対して制動部材１２が揺動することはない。
なお、図中符号１３は、上記制動部材１２の表面を覆い、上記ころ８，８が制動溝６，７から脱落することを防止するため、制動部材１２に取り付けたカバーである。そして、図１４はこのカバー１３を取り外した状態を示すものである。

また、この第３実施形態の回転体１は、上記図５，６に示す第１実施形態の回転体１の中央部に中央穴１ｊを形成したリング状の部材である。そこで、図１４に示す一方の面１ａと反対側の面１ｂには、外周に沿った凹部１ｃ及び羽根部１ｄを備えるとともに、シール部材１０１を組み込むシール溝１ｅを備えている。また、回転体１の外周には、シール部材１０１を組み込むシール溝１ｆを備えている。
一方、車輪１００は、同心の環状凹部１００ｅを備え、この環状凹部１００ｅ内に上記回転体１を組み込んでいるが、回転体１の面１ｂを上記環状凹部１００ｅの底面に対向させ、シール部材１０１を勘定凸部１００ｄに接触させるとともに、外周面のシール部材１０１を環状凹部１００ｅの内側面１００ｃに接触させている。そして、上記他の実施形態と同様に、これらシール部材１０１間であって、車輪１００の環状凹部１００ｅと回転体１の接触部間には粘性流体を充填している。

この第３実施形態でも、移動体の通常走行時には、上記シール部材１０１の接触部の静摩擦によって、回転体１は車輪１００と一体的に回転するが、以下に説明するロック機構によってロック状態となって回転体１の回転が停止したときには、上記粘性流体の粘性抵抗によって車輪１００の回転に制動力が付与されることになる。

以下に、この第３実施形態のロック機構を説明する。
上記制動部材１２の支持片１２ｂには、図１４に示すように、回転軸２より下方に扇型部１２ｄを形成し、その円弧部には、図２に示す第１実施形態の制動部材５と同様に、一対の制動溝６，７を形成している。これら制動溝６，７の形状は、上記第１実施形態の制動溝６，７と同じで、幅広部６ａ，７ａ及び幅狭部６ｂ，７ｂを備え、これら制動溝６，７内にころ８，８を収容するとともに、上記幅広部６ａ，７ａを、上記幅狭部６ｂ，７ｂよりも下方に位置させている。

一方、車輪１００の環状凹部１００ｅ内であって、回転体１の中央穴１ｊの内周には、図１４〜図１６に示すように、上記環状凹部１００ｅの一部によって、回転体１と同心の環状凹部１００ｅ’が形成され、この環状凹部１００ｅ’にころ８，８の一端側を挿入している。この環状凹部１００ｅ’の半径方向外側となる回転体１の中央穴１ｊと、上記制動部材１２の扇状部１２ｄに形成した制動溝６，７とによって上記ころ８，８を保持する。
なお、環状凹部１００ｅ’の幅を上記ころ８，８の外径よりも大きくし、上記内側面１００ｆと制動溝６，７とによって保持されたころ８，８は、上記回転体１の中央穴１ｊの内周面と対向する内側面１００ｆにはほとんど接触しないようにしている。
そして、上記ころ８，８は、各制動溝６，７の幅広部６ａ，７ａ側では、自由移動可能に保持され、上記幅狭部６ｂ，７ｂ側では、回転体１の中央穴１ｊの内周に圧接するようにしている。

このような第３実施形態においても、急加速度が発生しない通常走行時には、ころ８，８は下方の幅広部６ａ，７ａ側に位置して、回転体１の中央穴１ｊに沿って移動し、車輪１００とともに回転する回転体１の回転を阻害することはない。
これに対し、例えば、図１４の矢印Ａ方向の急加速度が発生するような非常時には、制動溝６内のころ８は、慣性によりその位置を保つため、矢印Ａ方向へ急加速する移動体に対しては、その移動方向とは反対方向である矢印Ｂ方向に移動することになり、中央穴１ｊの内周面に沿って跳ね上がるように移動する。その結果、ころ８は制動溝６の幅狭部６ｂ内に入り込み、上記中央穴１ｊの内周面に圧接してロック状態を維持し、回転体１の回転を停止させる。そのため、回転体１と車輪１００とが相対回転する。
そして、回転体１と車輪１００とが相対回転するときには、上記したように、粘性流体の粘性抵抗によって車輪１００の回転に制動力が付与され、結果として移動体の高速移動を防止できる。

図１７〜図２０に示す第４実施形態は、図８に示す第２実施形態等同様に、連結部材３に設けた車輪１００の側面側に、制動機構及びロック機構を設けたものである。
そして、車輪１００とともに回転したり、相対回転したりする回転体１４の形状が、図９〜図１１に示す第２実施形態の回転体１と異なる。但し、ロック機構の構成は第２実施形態と同じであり、この第４実施形態においても、上記他の実施形態と同様の符号を用いたものは、同様の機能を有する構成要素である。
第４実施形態の車輪１００は、両側面に一対の環状凹部１００ｈ、１００ｇを形成している。これら環状凹部１００ｈ、１００ｇは、車輪１００を軽量化する目的で形成したものであるが、一方の環状凹部１００ｇにこの発明の制動機構を組み、その外方にロック機構を設けている。

上記車輪１００の回転軸２を中心に回転する回転体１４は、図１９に示す車輪１００の外方となる外側面には、車輪１００の外側に向かって突出し、外周に沿った外側筒部１４ａと、同心の内側筒部１４ｂとを備えている。これら両筒部１４ａ，１４ｂ間には環状凹部１４ｃが形成されるとともに、内側筒部１４ｂには回転軸２を挿入している。
そして、上記外側筒部１４ａに、カバー１５を取り付けているが、図１８は、このカバー１５と連結部材３を取り外した状態を示している。
また、回転体１４の他方の面にも、回転中心を中心とする外側筒部１４ｄ及び内側筒部１４ｅを形成し、両筒部１４ｄ，１４ｅ間を環状凹部１４ｆとしている。但し、内側筒部１４ｅの外周面には段部を形成している。

上記回転体１４の外側面に形成された環状凹部１４ｃ内には、ロック機構を構成する扇型の制動部材１１を収容し、その軸孔に回転体１４の内側筒部１４ｂを挿入している。この制動部材１１は、扇型の板状部材であり、通常は自重で図１８に示す状態を維持するが、外力が作用した場合には、内側筒部１４ｂを支点とした振り子運動をする。この制動部材１１は内側筒部１４ｂを回転軸としているが、この内側筒部１４ｂと回転軸２とは同心なので、制動部材１１は回転軸２を中心に揺動する第２実施形態と同様に作用する。

また、上記扇型の円弧を上記環状凹部１４ｃの内壁面となる外側筒部１４ａの内側面に対向させるとともに、円周方向両端付近に、それぞれ制動溝６，７を備え、それぞれにころ８，８を収容している。これらの制動溝６，７は、上記制動部材１１の円弧部の円周方向外側を、上記筒部１４ａの内側面からの距離が上記ころ８の外径よりわずかに小さい幅狭部６ｂ，７ｂとし、反対側を、上記内側面からの距離が上記ころ８の外径よりも大きい幅広部６ａ，７ａとし、制動部材１１が自重で下がっている自然状態では、上記幅広部６ａ，７ａを上記幅狭部６ｂ，７ｂよりも下方に位置するように構成している。
さらに、上記連結部材の連結片３ａには、ストッパー部材１９を止めねじ２０で固定し、その先端を上記環状凹部１４ｃ内に突出させている。一方、カバー１５には、このカバー１５が回転体１４とともに回転したとき、上記ストッパー部材１９が回転の妨げにならないように円形の窓１５ａを開口している。

そして、ころ８が上記制動溝６，７の幅広部６ａ，７ａ側に位置しているときには、上記ころ８は自由移動可能であり、回転体１４と制動部材１１との相対回転も可能である。従って、回転体１４はスムーズに回転し、回転体１４と一体に回転する車輪１００もスムーズに回転し移動する。
しかし、上記ころ８が幅狭部６ｂ，７ｂに入り込んで、回転体１４の筒部１４ａの内側面に圧接したときには、回転体１４と制動部材１１とが一体化されることになる。このように回転体１４と制動部材１１とが一体化して回転すると、制動部材１１が上記ストッパー部材１９に衝突してその回転が止められるロック状態となる。

次に、この第４実施形態の制動機構について説明する。
車輪１００の環状凹部１００ｇ内には、図１９に示すように側面に段部を形成した環状の伝達部材１６設け、これを止めねじ１７によって車輪１００に固定している。この伝達部材１６は、その側面が回転体１４の筒部１４ｅの側面に接触し、先端が環状凹部１４ｆの底面に接触する形状を備え、車輪１００と一体に回転する車輪側の伝達部材である。

また、回転体１４の筒部１４ｄには、キャップ１８をねじ結合している。このキャップ１８は環状の部材であり、ねじ結合することによって上記環状凹部１４ｆに組み込んだ上記伝達部材１６が環状凹部１４ｆから抜けないようにするとともに、回転体１４とともに回転する回転体側の伝達部材に相当する部材である。
また、このキャップ１８の外周にはシール部材１０１を組み込むシール溝１８ａを備え、キャップ１８の外周と筒部１４ｄとの接触部をシールするようにしている。なお、図１９、図２０中、符号１８ｂは、このキャップ１８を回転体１４にねじ止めする際に工具を挿入する工具挿入穴である。

また、上記キャップ１８と上記伝達部材１６の間に形成される隙間と、伝達部材１６の段部と回転体１４の筒部１４ｅとの間に形成される隙間にも、それぞれ環状のシール部材１０１，１０１を組み込んでいる。
上記のように、キャップ１８と回転体１４の筒部１４ｄとの間と、回転体側の伝達部材であるキャップ１８と伝達部材１６との間と、車輪１００側の伝達部材１６と回転体１４の筒部１４ｅとの間に、それぞれシール部材１０１を設けてシールするとともに、これらシール部材１０１，１０１，１０１より回転体１４側における、回転体１４及び回転体側の伝達部材であるキャップ１８と車輪１００側の伝達部材１６との接触部には粘性流体を充填している。この粘性流体は、上記車輪１００と回転体１４とが相対回転する際に、その回転に粘性抵抗によって制動力付与するものである。
但し、回転体１４に大きな外力が作用しない状態では、上記接触部間の静摩擦によって、回転体１４と車輪側の伝達部材１６とは一体的に回転する。
つまり、この第４実施形態では、車輪１００の環状凹部１００ｇ内に組み込まれた各部材によってこの発明の制動機構を構成している。

この第４実施形態において、上記制動部材１１、制動溝６，７、ころ８、及びストッパー部材１９で構成されるロック機構は、上記第２実施形態と同様に作用するので、その詳細な説明は省略するが、通常走行時には、上記回転体１４と制動部材１１との相対回転が可能なロック開放状態を維持し、回転体１４とともに回転する車輪１００には、制動力が作用しない。従って、車輪１００はスムーズに回転し、移動体もスムーズに移動可能である。

しかし、急加速時には、上記したように回転体１４と制動部材１１とが一体化し、その回転を上記ストッパー部材１９に止められるロック状態となる。
このように、回転体１４の回転が停止すると、車輪１００のみが回転することになり、車輪側の伝達部材１６と、回転体１４及び回転体側の伝達部材であるキャップ１８との間の相対回転に上記粘性流体の粘性抵抗による制動力が作用し、車輪１００の回転を抑制することになる。
これによって、移動体の急加速や、急停止を防止できる。
なお、この第４実施形態においても、上記粘性流体を充填する部分で、相対回転するいずれかの部材に、上記第１実施形態の回転体１のように羽根部を形成して、羽根部が移動する際に受ける抵抗力を制動力として利用することもできる。

上記第１〜第４実施形態では、車輪１００の回転に制動力を付与する制動機構に、回転体１，１４あるいはそれと一体的に回転する伝達部材と、車輪１００あるいは車輪と一体的に回転する伝達部材との接触部間に介在させた粘性流体の粘性抵抗を利用しているが、制動力を付与する構成としては、粘性流体を利用するものに限らない。
例えば、上記各実施形態において、上記接触部間に粘性流体を介在させず部材表面同士の摩擦力のみを利用することもできる。その際、接触面の素材や、表面粗さなどを調整することによって目的にあった制動力を得ることができる。また、上記シール部材１０１のような弾性部材を介在させて摩擦力を調整することもできる。

さらに、相対回転する車輪側の部材と回転体側の部材とを接触させずに、磁石の引力によって制動力を付与することもできる。このように、制動力として磁力を利用する第５実施形態を図２１に示す。
この第５実施形態は、回転体１の外周に環状の永久磁石２１を固定するとともに、車輪１００の環状凹部の内側面１００ｃには環状の半硬質磁性体２２を設けている。そして、上記永久磁石２１と半硬質磁性体２２とを僅かな空隙を保って対向させている。なお、回転体１の外周に半硬質磁性体２２を設け、車輪１００の環状凹部の内側面１００ｃに永久磁石２１を設けてもよい。
その他の構成は、図８、図９に示す第２実施形態と同様であり、ロック機構は第２実施形態と同じである。そこで、ロック機構についての詳細な説明は省略する。

この第５実施形態では制動部材５と回転体１とが相対回転するロック開放状態では、車輪１００が回転すると、上記半硬質磁性体２２と上記永久磁石２１との引力によって回転体１が車輪１００と一体回転する。このとき、車輪１００は制動力を受けることが無い。従って、他の実施形態と同様に、上記ロック開放状態が維持される移動体の通常走行時には、車輪１００がスムーズに回転し、移動体を抵抗なく移動させることができる。

これに対し、急加速時には、上記第２実施形態と同様に、制動部材５が回転体１と一体化して回転するが、その回転は規制ピン１０によって規制され、ロック状態が維持される。
このようなロック状態では、回転体１とともに永久磁石２１も停止するので、車輪１００は、内側面１００ｃに固定された半硬質磁性体２２と上記永久磁石２１との引力によって、回転に対する制動力を受けることになる。
従って、この第５実施形態でも、車輪１００の急な高速移動は防止できる。また、この磁力を調整することによって、上記ロック状態になったときに、車輪１００に付与する制動力を調整できる。

上記第１〜第５実施形態では、車輪１００の内周側に回転体１，１４を設けて、車輪１００の内周と回転体１，１４の外周との間に制動機構を設けているが、制動機構を設ける位置は、上記実施形態に限らない。例えば、車輪１００に回転軸２を固定し、その回転軸２と回転体の軸穴との間や、回転体１，１４に回転軸を固定し、固定した回転軸と車輪の軸穴との間など、車輪１００あるいは車輪と一体に回転する伝達部材と、回転体あるいは回転体と一体に回転する伝達部材との対向部間ならどこに制動機構を設けてもよい。
また、上記回転体と車輪１００とを同軸上に設けないで、回転体を車輪１００の外部に設けてもよい。

図２２、図２３に示す第６実施形態は、車輪１００の外周に回転体１を接触させる制動装置である。
車輪１００は、図１に示す第１実施形態と同様の連結部材３に設けた回転軸２に回転可能に取り付けているが、この第６実施形態の車輪１００は、内部に回転体１を組み込んでいない。
一方、上記連結部材３と同様の連結部材２３に回転軸２４を設け、この回転軸２４に図２３に示す回転体１を取り付けている。この回転体１は、図２に示す第１実施形態と同様に、内側に制動溝６，７を形成した制動部材５と、ころ８を収容している。

また、車輪１００を取り付けた連結部材３と回転体１を取り付けた連結部材とを結合部材２５で結合するとともに、この結合部材２５を家具などの移動体に固定するようにしている。
そして、上記車輪１００の外周と回転体１の外周とは、上記回転体１が回転軸２４周りに回転可能なロック開放状態において車輪１００とともに回転し、車輪１００の回転に抵抗とならない程度であって、しかも、回転体１がロック状態となったときには、車輪１００が制動力を受けるが急停止しない程度の接触圧を保って配置している。

このような制動装置も、移動体の通常走行時には、制動部材５が図２３の状態を維持し、回転体１は車輪１００の回転に伴ってスムーズに回転する。言い換えれば、車輪１００が制動力を受けずにスムーズに回転し、移動体を軽く移動させることができる。
一方、移動体の急加速時には回転体１に大きな外力が作用し、制動部材５と回転体１とがころ８を介して一体化するとともに、規制ピン１０によって回転が停止するロック状態となる。
この第６実施形態では、ロック開放状態で車輪１００の回転方向αと回転体１の回転方向βとが反対になるが、制動部材５が移動体の加速度方向と反対方向に振れてロックする点はは上記第１実施形態と同じなので、ロック機構の作用についての説明は省略する。

上記のように、ロック状態が維持されると、回転体１が停止するので、車輪１００は停止した回転体１の外周面との摩擦力によって制動力を付与されることになる。
従って、車輪１００が急に高速回転して、移動体が高速移動することを防止できる。

なお、上記第１〜第６実施形態では、ロック機構を構成するコマ部材としてころ８を用いているが、これらの実施形態におけるコマ部材としては、ころに限らず、上記ころ８の代わりに、例えば角柱状のこま部材を用いてもよい。
なお、制動機構の構成も、上記実施形態に限らず、通常のダンパ装置や、トルクリミッタ等で利用される様々な構成を利用できる。

１００ 車輪
１ 回転体
２ 回転軸
５ 制動部材
６，７ 制動溝
６ａ，７ａ 幅広部
６ｂ，７ｂ 幅狭部
８ ころ
９ 長穴
１０ 規制ピン
１１ 制動部材
１２ 制動部材
１４ 回転体
１６ （車輪側の）伝達部材
１８ （伝達部材としての）キャップ
１９ ストッパー部材
２２ 半硬質磁性体

Claims (4)

1. 移動体の車輪に連係させた回転体と、通常走行時には上記回転体を車輪とともに回転させるロック解放状態を維持し、急加速時には移動体に対して回転体の回転を止め、この止められた回転体と回転する車輪との相対回転を可能にするロック状態を維持するロック機構と、上記回転体がロックして車輪のみが回転したとき、車輪の回転に制動力を付与する制動機構とを備えた制動装置。
2. 上記制動機構は、上記車輪あるいは上記ロック状態において上記車輪とともに回転する伝達部材と、上記回転体あるいは上記ロック状態において回転体とともに回転する伝達部材とを備え、これら車輪と回転体、車輪と回転体とともに回転する伝達部材、車輪とともに回転する伝達部材と回転体、あるいは上記両伝達部材の接触部間に粘性流体を介在させ、この粘性流体の粘性抵抗で車輪に対する上記制動力を付与する構成にした請求項１に記載の制動装置。
3. 上記制動機構は、上記車輪あるいは上記ロック状態において上記車輪とともに回転する伝達部材と、上記回転体あるいは上記ロック状態において回転体とともに回転する伝達部材とを備え、これら車輪と回転体、車輪と回転体とともに回転する伝達部材、車輪とともに回転する伝達部材と回転体、あるいは上記両伝達部材を互いに接触させ、その接触部分の摩擦力で車輪に対する上記制動力を付与する構成にした請求項１に記載の制動装置。
4. 上記ロック機構は、上記回転体と相対回転する制動部材と、上記回転体と制動部材とが相まって回転体に摺接可能に保持されるコマ部材と、制動部材に設けるとともにコマ部材の移動を規制する制動部とを備え、この制動部は、上記回転体が水平面に沿っていずれか一方へ移動する際の回転方向後方あるいは前方においてコマ部材を自由移動可能にする幅広部と、回転方向前方あるいは後方においてコマ部材を回転体に圧接させる幅狭部とを備えるとともに、上記制動部を上記幅広部から上記幅狭部に向かう楔状にするとともに、上記幅広部を上記幅狭部よりも下方に位置させてなり、急加速時には、上記コマ部材が上記制動部の幅狭部に嵌って上記ロック状態を維持する構成にした請求項１〜３のいずれか１に記載の制動装置。

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