JP2018165112A - キャスター構造 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回軸の後方に車軸を有する旋回キャスターを有する構造において、左右に設けられたタイヤの向きを揃えることで、安定した走行を可能にしたキャスター構造を提供する。【解決手段】車体１０の左右に設けられる旋回キャスター２を、鉛直軸を中心に回転する旋回軸３３を有する旋回部３と、その旋回部３に取り付けられ、前記タイヤ２０の回転力を用いて車軸５５を前記旋回軸３３の前後方向に移動させる車軸移動部４とを備えて構成する。そして、左右の旋回キャスター２を支持する支持ロッド２１の前方側に、連結ロッド８を設ける。この連結ロッド８は車軸ガイド４１にヒンジ８１を介して連結されており、旋回軸３３やヒンジ８１を用いて台形リンクを構成するようにしておく。【選択図】図１

Description

本発明は、旋回機能を有するキャスターの構造に関するものであり、より詳しくは、凹凸を有する地面でも安定してタイヤの向きを揃えられるようにしたキャスター構造に関するものである。

一般的な旋回キャスターの構造について図７に示す。図７において、符号９１は、車体の下面などに取り付けられる旋回部であり、鉛直軸を中心として３６０°回転する旋回軸９２を有するものである。また、符号９３は、フォークであり、その旋回軸９２とタイヤ９４とを偏芯した状態で連結するものである。また、符号９４は、タイヤであって、旋回軸９２に対して偏芯した車軸９５に取り付けられるものである。このような旋回キャスターを用いて車体を前進させる場合、旋回軸９２の後方に車軸９５を位置させ、旋回軸９２にタイヤ９４を追従させるようにして移動させる（図７上図）。一方、そこから後進方向に車体を移動させる場合は、図７下図に示すように、フォーク９３とともにタイヤを１８０度反転させ、タイヤ９４を旋回軸９２に追従させるように車体を移動させるようにしている。

しかしながら、このような構成では、車体を直進方向から後進方向に移動させる場合、タイヤ９４やフォーク９３を１８０度反転させる必要があるため、その反転途中に車体が意図しない方向に向いてしまう可能性がある。

そこで、このようなタイヤを反転させることなく車軸を旋回軸の反対側に移動させるようにした旋回キャスターの構造が提案されている（特許文献１）。この旋回キャスターは、鉛直軸回りの旋回軸を有する旋回部と、タイヤの前進・後進回転に伴って車軸を旋回軸の後方に移動させる車軸移動部とを備えるようにしたものである。このような構成によれば、タイヤやフォークを１８０度反転させる必要がないため、直進方向から後進方向に移動する際に、車体が意図しない方向に向いてしまうことがなくなる。

特許第４６１０７００号公報

しかしながら、このような構成においても、次のような問題がある。

すなわち、このような旋回キャスターを取り付けた車体を牽引車で牽引させる場合、地面に凹凸などがあると、それぞれの旋回キャスターのタイヤが異なる方向を向いてしまう場合がある。

また、左右の旋回キャスターのタイヤの方向を同じ角度を向くようにすると、車体が旋回する際に、左右のタイヤの回転半径の相違からスラスト荷重を生じさせてしまうことになる。

そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたもので、左右に設けられた旋回キャスターのタイヤの向きを揃えることで、安定した走行を可能にしたキャスター構造を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、牽引力に基づいて旋回する左右の旋回キャスターを設けてなるキャスター構造において、それぞれの旋回キャスターを、鉛直軸を中心に回転する旋回軸を有する旋回部と、当該旋回部に取り付けられ、タイヤの前進および後進時の回転力を用いて車軸を前記旋回軸の前後方向に移動させる車軸移動部と、を備えて構成し、さらに、前記左右の車軸移動部をヒンジを介して連結する連結ロッドを設けるようにしたものである。

このように構成すれば、タイヤを１８０度反転させることなく車軸を旋回軸の後方に移動させて旋回させることができるとともに、連結ロッドを用いて左右のタイヤの向きを揃えることができるため、凹凸がある地面においても走行安定性を確保することができるようになる。

また、このような発明において、前記連結ロッドの左右のヒンジと、左右に設けられた左右の旋回軸とで台形リンクを構成するようにする。

このように構成すれば、旋回時に左右のタイヤの角度を、内輪用と外輪用の角度に変えることができるようになる。

さらに、前記連結ロッドを、前記旋回軸よりも牽引力の作用方向側に設けるようにする。

このように構成すれば、牽引車などを用いて牽引する際に、前記台形リンクを用いて、左右のタイヤの軸芯を旋回中心側が焦点となるように設定することができるため、スラスト荷重の発生を防止することができるようになる。

本発明によれば、牽引力に基づいて旋回する左右の旋回キャスターを設けてなるキャスター構造において、それぞれの旋回キャスターを、鉛直軸を中心に回転する旋回軸を有する旋回部と、当該旋回部に取り付けられ、タイヤの前進および後進時の回転力を用いて車軸を前記旋回軸の前後方向に移動させる車軸移動部と、を備えて構成し、さらに、前記左右の車軸移動部をヒンジを介して連結する連結ロッドを設けるようにしたので、タイヤを１８０度反転させることなく車軸を旋回軸の後方に移動させて旋回させることができ、また、連結ロッドを用いて左右のタイヤの向きを揃えることができるため、凹凸がある地面においても走行安定性を確保することができるようになる。

本発明の一実施の形態を示すキャスター構造を示す図 同形態における旋回キャスターの分解斜視図 同形態における前進時のラチェット部と車軸の状態を示す図 同形態における後進時のラチェット部と車軸の状態を示す図 同形態における連結ロッドを後方に付けた際の旋回状態を示す図 同形態における連結ロッドを前方に付けた際の旋回状態を示す図 従来例の一般的な旋回キャスターを示す図

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

この実施の形態におけるキャスター構造１は、図１に示すように、車体１０（図５など参照）の左右に旋回キャスター２を有するものであって、前進時には前方の牽引車（図示せず）からの牽引力を用いて旋回キャスター２をその方向に追従させ、後進時には、タイヤ２０を１８０度反転させることなく旋回軸３３に追従させるように車軸５５を反対側に移動させるようにしたものである。そして、特徴的に、それぞれの旋回キャスター２の間を連結ロッド８を介して連結し、これによって、前進時や後進時に、それぞれの旋回キャスター２のタイヤ２０の方向を揃えて、走行安定性を確保できるようにしたものである。以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、このキャスター構造１が適用される車体１０としては、前方の牽引車によって牽引されるものであって、例えば、トラクターに牽引される農作業機や、自動車などに牽引される被牽引車などとして適用される。また、説明の関係上、牽引車で牽引される方向を前方として説明する。

まず、このキャスター構造１を構成する左右の旋回キャスター２は、図２に示すように、鉛直軸回りの旋回軸３３を有する旋回部３と、その旋回軸３３に対して車軸５５を進行方向に対して前後方向に移動させる車軸移動部４などを備えて構成されている。そして、このような車軸移動部４を用いることによって、従来のようにタイヤ２０を１８０度反転させることなくタイヤ２０を旋回軸３３に追従させるように構成されている。

この旋回キャスター２の旋回部３は、左右の旋回キャスター２を架橋する支持ロッド２１の両端側に設けられており、上下に対向するように設けられた上側軸受部３１や下側軸受部３２の中央に軸挿入穴３５を設け、そこに上下方向から一定の隙間をもって旋回軸３３を挿入できるようになっている。この軸挿入穴３５に挿入される旋回軸３３の先端部分には雄ねじ部３４が形成されており、車軸移動部４を構成する車軸ガイド４１の中央に設けられた上下のネジ穴４２に挿入して固定できるようになっている。そして、このように旋回軸３３を車軸ガイド４１のネジ穴４２に挿入して固定することにより、軸挿入穴３５に挿入された旋回軸３３の中心を軸として車軸移動部４を鉛直軸回りに旋回できるようにしている。

一方、この旋回部３に取り付けられる車軸移動部４は、タイヤ２０の回転力を用いて車軸５５を旋回軸３３の前後方向に移動させるようにしたものであって、タイヤ２０と平行なガイド面４３を有する車軸ガイド４１と、その車軸ガイド４１に沿って前後方向にスライドできるように構成された車軸支持部材５と、その車軸支持部材５の車軸５５をタイヤ２０の回転力に伴って前後方向に移動させるラチェット部６などを有するように構成されている。

このうち、車軸ガイド４１は、タイヤ２０と平行なガイド面４３と、その上下に対向する平行な溝４４を形成するように設けられている。そして、その溝４４とガイド面４３に沿って車軸支持部材５のガイドプレート５１を前後方向にスライドさせるようにしている。

このガイドプレート５１の前後両端には、車軸ガイド４１の溝４４に沿ってスムーズに移動できるようにするために、上下方向に突出するピン５２を設けており、そのピン５２の先端にベアリング５３などを取り付けることで溝４４の内部での摩擦を低減させるようにしている。

また、このガイド面４３には、前後方向に沿った長穴４５が設けられる。この長穴４５は、旋回軸３３に対して車軸５５を偏芯させる際に、車軸ガイド４１を前後方向にスライドさせる偏芯距離を設定するようにしたものであって、ボルト５４をガイドプレート５１の背面側に取り付け、これを長穴４５の内側に当接させる。これにより、長穴４５の範囲内で車軸５５が移動できるようになり、車軸５５が旋回軸３３の後方に位置することによって前進時における旋回が可能になり、また、逆に、車軸５５が旋回軸３３の前方に位置することによって、後進時における旋回が可能となる。

ラチェット部６は、この車軸５５を長穴４５に沿って強制的に移動させるようにしたものであって、タイヤ２０の回転力を用いて車軸５５を旋回軸３３の前後方向に移動させるように構成されている。このラチェット部６は、図２から図４に示すように、車軸ガイド４１の上面に、それぞれの先端部６２（図３、図４参照）を対向させた前後一対の回動可能な爪部６１と、その爪部６１の先端部６２に当接可能な突起７１を有する回転プレート７とを設けて構成されている。この爪部６１は、車軸ガイド４１の上面に設けられた支点６３を中心にそれぞれの先端部６２を上下動させるようになっており、一方、回転プレート７はタイヤ２０と一体的に回転するようになっている。また、この回転プレート７の表面には、複数の突起７１が同心円上に設けられており、タイヤ２０を前進させることで、図３に示すように、回転プレート７をその方向に回転させ、その回転プレート７の突起７１を前方側の爪部６１の先端部６２に当接させる（図３上図）。このとき、突起７１が爪部６１の先端部６２に当たることによって、そこで回転プレート７の動きが規制され、図３下図に示すように、車軸５５が車軸ガイド４１の長穴４５に沿って後方に逃げるように移動する。これにより、車軸５５が旋回軸３３を超えて後方に移動することになる。この位置では、回転プレート７の突起７１は後方の爪部６１の下面６４を撫でるように接触するため、継続してタイヤ２０を回転させることが可能となる。逆に、この状態から車体１０を後進させると、図４上図に示すように、タイヤ２０が逆方向に回転し、これに伴って回転プレート７も同方向に回転する。すると、その回転プレート７に設けられた突起７１が後方の爪部６１の先端部６２に当たり、その回転力を逃すように車軸５５が長穴４５に沿って前方側に移動する（図４下図）。そして、長穴４５の前方側に車軸５５を移動させた状態で、その突起７１を前方の爪部６１の下面６４に撫でるように接触させ、タイヤ２０の回転が長穴４５の前方でのみ許容される。これにより、前進時には旋回軸３３の後方に車軸５５を位置させて旋回を許容することができるとともに、後進時には旋回軸３３の前方に車軸５５を位置させて、旋回を許容することができる。

ところで、このように車軸５５を前後に移動させることにより、タイヤ２０を１８０度反転させることが不要になり、後進直後における方向性を安定させることができるが、地面に凹凸がある場合、左右の旋回キャスター２がそれぞれ異なる方向を向いてしまう場合がある。そこで、本実施の形態では、図１に示すように、左右の車軸移動部４をヒンジ８１を介して連結ロッド８で連結し、これによって左右の旋回キャスター２のタイヤ２０の向きを揃えられるようにしている。なお、従来例である図７に示すような旋回キャスターの構造では、このような連結ロッド８を設けると、タイヤ９４を反転させることが不可能になるため、本実施の形態のように車軸５５のみを前後方向に移動させる構造においてのみ、このような連結ロッド８を設けることが可能となる。

この連結ロッド８を取り付ける場合、図１に示すように、左右の車軸移動部４の車軸ガイド４１にヒンジ８１を介して取り付けられる。このとき、その連結ロッド８は支持ロッド２１よりも前方側に平行に設けるようにしておき、左右の旋回軸３３、および、左右のヒンジ８１によってリンク機構を構成するようにしておく。この左右のヒンジ８１の距離は左右の旋回軸３３の距離よりも短くなっており、これによって左右の旋回軸３３とヒンジ８１とによって台形リンクを構成する。

なお、この台形リンクを構成する場合、連結ロッド８を支持ロッド２１よりも後方に設けるようにすると、左右方向への旋回時に、台形リンクが図５に示すように変形する。これによってタイヤ２０の角度がそれぞれ異なるように変化するが、このとき、図５の矢印に示す方向に旋回する場合、内側のタイヤ２０の角度が進行方向に対して小さくなり、外側のタイヤ２０の角度が進行方向に対して大きくなる。このため、タイヤ２０の軸芯は旋回中心側と反対側に焦点が結ばれることになり、スラスト荷重が発生する。そこで、この実施の形態では、図６に示すように、連結ロッド８を支持ロッド２１よりも牽引力の作用する方向側（前方）に設けるようにしている。このように構成することにより、車体１０を旋回する際、内側のタイヤ２０の角度が大きくなり、また、外側のタイヤ２０の角度が小さくなる。これにより、タイヤ２０の軸芯が旋回中心側に焦点を結ぶようになり、スラスト荷重が発生しにくくなる。

次に、このように構成されたキャスター構造１を有する車体１０を牽引しながら旋回する場合、および、前後方向への方向転換する場合の動作について説明する。

まず、牽引車を用いて車体１０を前方に移動させる場合、車体１０のタイヤ２０は牽引車に牽引される方向に回転する。すると、図３に示すように、そのタイヤ２０の回転に伴って回転プレート７が回転し、その表面に設けられた突起７１が前方の爪部６１の先端部６２に当たる。すると、回転プレート７がこれから逃げるように車軸５５を後方に移動する。これにより、車軸５５が旋回軸３３の後方に位置することになり、前進時に牽引方向に従ってタイヤ２０を追従させることができるようになる。

このとき、車体１０が図６の下図に示す方向に旋回しようとすると、タイヤ２０が牽引方向に追従して旋回軸３３を中心に旋回するようになる。このとき、左右の旋回キャスター２に連結された連結ロッド８により、同じ方向に旋回キャスター２のタイヤ２０の向きが揃えられるようになる。しかも、支持ロッド２１の旋回軸３３や連結ロッド８のヒンジ８１で台形リンクを構成するようにしているので、旋回方向の内側のタイヤ２０の角度を大きく変化させることができるとともに、旋回方向外側のタイヤ２０の角度を小さく変化させることができ、タイヤ２０の軸芯を旋回中心側に焦点を結ぶようにすることができる。これにより、スラスト荷重の発生を防止することができる。

一方、このように前進している状態から、後進方向に方向転換する際、牽引車によって牽引力を後方に作用させる。すると、タイヤ２０が後進方向に回転し、これに伴って、回転プレート７も後進方向に回転する。すると、図４に示すように、回転プレート７の突起７１が後方の爪部６１の先端部６２に当たり、回転プレート７がこれから逃げるように前方側に移動する。そして、車軸５５を旋回軸３３の前方に位置させた状態でタイヤ２０を回転させるようにする。これにより、従来例である図７に示すようにタイヤ９４を１８０度反転させることなく、車軸５５を旋回軸３３に対して前後方向に入れ替えることで、前進・後進への方向転換時における方向安定性と、凹凸を有する地面を走行する際における走行安定性を確保することができるようになる。

そして、このように後方移動時に車体１０を旋回させる際、同様に、台形リンクを用いて旋回方向内側のタイヤ２０の角度を大きくするとともに、旋回方向外側のタイヤ２０の角度を小さくする。これにより、タイヤ２０の軸芯が旋回中心側に焦点を結ぶようになるため、スラスト荷重の発生を防止することができるようになる。

このように上記実施の形態によれば、牽引力に基づいて旋回する左右の旋回キャスター２を設けてなるキャスター構造１において、それぞれの旋回キャスター２を、鉛直軸を中心に回転する旋回軸３３を有する旋回部３と、当該旋回部３に取り付けられ、タイヤ２０の前進および後進時の回転力を用いて車軸を前記旋回軸３３の前後方向に移動させる車軸移動部４と、を備えて構成し、さらに、前記左右の車軸移動部４をヒンジ８１を介して連結する連結ロッド８を設けるようにしたので、タイヤ２０を１８０度反転させることなく車軸５５を旋回軸３３の後方に移動させて旋回させることができ、また、連結ロッド８を用いて左右のタイヤ２０の向きを揃えることができるため、凹凸がある地面においても走行安定性を確保することができるようになる。

また、前記連結ロッド８の左右のヒンジ８１と、左右に設けられた左右の旋回軸３３とで台形リンクを構成するようにしたので、旋回時に左右のタイヤ２０の角度を、内輪用と外輪用の角度に変えることができるようになる。

さらに、前記連結ロッド８を、前記旋回軸３３よりも牽引力の作用方向側に設けるようにしたので、左右のタイヤ２０の軸芯を旋回中心側が焦点となるように結ばせることができ、スラスト荷重の発生を防止することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、トラクターや自動車などの牽引車を用いて車体１０を牽引する場合を例に挙げて説明したが、人手を用いて車体１０を牽引する場合、もしくは、押す場合についても同様の構造を適用することができる。なお、このような車体１０を押す場合は、連結ロッド８は支持ロッド２１の後方側に設けて台形リンクを構成するようにしておく。

また、上記実施の形態では、左右の旋回キャスター２を支持ロッド２１で連結するようにしたが、これに限らず、車体１０のフレームやプレートなどに旋回キャスター２をそれぞれ取り付けるようにしてもよい。この場合において、そのフレームやプレート、旋回軸３３、車軸ガイド４１、ヒンジ８１、連結ロッド８で台形リンクを構成することになる。

さらに、上記実施の形態では、爪部６１に回転プレート７の突起７１を当てて車軸５５を移動させるようにしたが、これ以外にもタイヤ２０の回転力を用いて車軸５５を前後方向に移動させるような機構において連結ロッド８で左右の旋回キャスター２を連結させるようにしてもよい。

１・・・キャスター構造
２・・・旋回キャスター（２０タイヤ、２１支持ロッド）
３・・・旋回部（３１上側軸受部、３２下側軸受部、３３旋回軸、３４雄ねじ部）
４・・・車軸移動部（４１車軸ガイド、４２ネジ穴、４３ガイド面、４４溝、４５長穴）
５・・・車軸支持部材（５１ガイドプレート、５２ピン、５３ベアリング、５４ボルト、５５車軸）
６・・・ラチェット部（６１爪部、６２先端部、６３支点、６４下面）
７・・・回転プレート（７１突起）
８・・・連結ロッド（８１ヒンジ）
１０・・・車体

Claims (3)

1. 牽引力に基づいて旋回する左右の旋回キャスターを設けてなるキャスター構造において、
   それぞれの旋回キャスターを、
   鉛直軸を中心に回転する旋回軸を有する旋回部と、
   当該旋回部に取り付けられ、タイヤの前進および後進時の回転力を用いて車軸を前記旋回軸の前後方向に移動させる車軸移動部と、を備えて構成し、さらに、
   前記左右の車軸移動部をヒンジを介して連結する連結ロッドを設けるようにしたことを特徴とするキャスター構造。
2. 前記連結ロッドの左右のヒンジと、左右に設けられた左右の旋回軸とで台形リンクを構成するようにした請求項１に記載のキャスター構造。
3. 前記連結ロッドを、前記旋回軸よりも牽引力の作用方向側に設けるようにした請求項２に記載のキャスター構造。

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