JP2021123120A - 車輪装置 - Google Patents

Abstract

【課題】台車、車いす等の段差の乗り越えを容易にする新たな車輪装置を提供する。【解決手段】車輪装置は取付部材と、取付部材に回転可能にまたその回転軸線に沿って移動可能に取り付けられた、３以上の複数の車輪を支持する支持部材とを備える。各車輪は回転軸線上に軸線を有する正多角錘の底面に接し、各車輪の車軸が正多角錘の各錘面に直交しかつ軸線に向けて伸びる。取付部材及び支持部材に設けられた２つの面上に整合可能である、車輪と同数の凹部及び凸部が形成されている。凹部及び凸部は回転軸線の周りに交互に配置され放射方向へ伸び、互いに隣接する凹部及び凸部が斜面を介して連なる。一の面上の凹部及び凸部は他の面上の凸部及び凹部に整合可能である。車輪装置は、使用時、一の面上の凸部が他の面上の凹部に整合しかつ任意の１つの車輪が路面上を転動可能の状態にあるように取付対象に取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、台車、車いす等を取付対象とする車輪装置に関する。

従来、手押しハンドルを有する台車の前部、後部及び前後部間の中間部にそれぞれ三対の車輪装置が取り付けられたものが提案されている。この提案においては、中間部の一対の車輪装置の車輪が、それぞれ、一対の揺動装置を介して、台車の手押しハンドルと共に後部の車輪装置の車輪の回転軸線と平行な軸線の周りに揺動可能とされている。

これによれば、手押しハンドルを揺動させることにより、中間部の一対の車輪が揺動され、路面に対して非接地状態から接地状態におかれ、前部又は後部の車輪の段差の乗り越えを支援する働きをなす。しかし、揺動装置は構造的に比較的複雑な機構を有し、また、揺動装置の取り付けのための台車の大幅な改変を伴う。

特開２０１４−８００６８号公報

本発明は、台車、車いす等の段差のような障害の乗り越えを可能とする新たな車輪装置を提供する。

本発明は、第1及び第２の２つの実施形態に係る車輪装置を含む。両実施形態に係る車輪装置は、それぞれ、取付部材と、支持部材と、３以上の複数の車輪とを備える。前記支持部材は、前記取付部材に回転可能に取り付けられその回転軸線の伸長方向へ移動可能である。複数の車輪は、前記回転軸線の周りに互いに等間隔を置いて配置され、それぞれの車輪が車軸を介して前記支持部材に回転可能に支持されている。

各車輪は、前記回転軸線上に軸線を有する正多角錘の前記車輪と同数の辺を有する底面に接し、各車軸は前記正多角錘の各錘面又は各稜線に直交しかつ前記正多角錘の軸線に向けて伸びる。また、前記取付部材及び前記支持部材は、それぞれ、前記回転軸線の伸長方向に互いに相対する２つの面と、各面上に形成された、前記車輪の数にそれぞれ等しい数の凹部及び凸部とを備える。各面上の凹部及び凸部は前記回転軸線の周りに交互に配置され前記回転軸線に対して放射方向へ伸び、互いに隣接する凹部及び凸部が斜面を介して連なり、また、一方の面上の凹部及び凸部がそれぞれ他方の面上の凸部及び凹部に整合可能である。

前記第１の実施形態に係る車輪装置は、その使用時に一方の面上の各凸部が他方の面上の各凹部に整合し、これにより一方の面上の凸部とこれに隣接する他方の面上の凸部とがこれらの斜面において接し、かつ、前記複数の車輪の内の任意の１つの車輪が路面上を転動可能の状態にあるように、前記取付部材を介して、前記車輪装置の取付対象に取り付けられる。

前記第２の実施形態に係る車輪装置は、さらに、前記取付部材に軸部材を介して回転可能に取り付けられた取付座を備える。前記第２の実施形態に係る車輪装置は、その使用時に一の面上の凹部及び凸部が他の面上の凸部及び凹部にそれぞれ整合しかつ前記複数の車輪の内の任意の１つの車輪が路面上を転動可能の状態にあるように、前記取付座を介して、前記車輪装置の取付対象に取り付けられ、このとき、前記任意の１つの車輪の車軸が、前記軸部材に対して直交する。

本発明において、「車輪」とは、その概念上、一輪からなるもの及び二重輪を含む多重輪からなるものの双方をいう。したがって、本発明における「車輪の数」に関して、前記一輪からなる車輪の数及び前記多重輪からなる車輪の数は、いずれも、「１」である。

前記第１の実施形態に係る車輪装置及び前記第２の実施形態に係る車輪装置は、例えば台車の後輪及び前輪として、これらの一対がそれぞれ前記台車の後部及び前部に取り付けられる。これによれば、前記台車は、前記凹部及び凸部の相互整合下において、路面上を転動可能の状態におかれる各車輪装置の複数の車輪の内の任意の1つの車輪（以下、1つの車輪という。）を介して路面上での直線走行が可能である。また、前記台車はその前部の各車輪装置における取付部材、支持部材及び前記１つの車輪の前記軸部材の周りの回転により、前記台車の左折走行又は右折走行が可能である。

ところで、前記台車が路面上を走行するとき、前記１つの車輪が路面から前記台車の進行方向と逆向きに生じる抵抗（路面抵抗）を受け、これに伴って、前記１つの車輪を支持する前記支持部材がその回転軸線の周りに回転力を受ける。

前記台車の走行時においては各１つの車輪が前記台車を支える状態にある。このため、前記回転軸線の伸長方向へ移動可能である支持部材は前記取付部材に対してこれを押圧する状態にあり、また、このために前記凹部及び凸部の相互整合が比較的堅固な状態におかれる。この状態は、前記路面抵抗を受けて前記支持部材に負荷される比較的小さい回転力によっては容易に覆されない。このため、前記1つの車輪が路面上を転動可能の状態に維持され、これにより前記台車が路面上を走行可能な状態に維持される。

前記台車の走行中、その進行方向の前方に進行の障害となる例えば上方に突出する一条の段差があるとき、これに突き当たる両前輪における前記１つの車輪は比較的大きい路面抵抗を受け、これに起因して、前記支持部材が前記回転軸線の周りに比較的大きい回転力を受ける。この回転力は、前記取付部材の一の凹部と整合状態にある前記支持部材の凸部からこれに隣接する前記取付部材の凸部へとこれらの斜面において伝達される。

このとき、前記取付部材の凸部に伝達される前記回転力の分力の作用により、前記回転軸線の伸長方向へ移動可能である前記支持部材の凸部が、前記台車の重量に抗して前記取付部材の凸部の斜面上を摺動する。引き続き、前記支持部材の凸部は前記取付部材の凸部の頂点又は頂面上の摺動及び該凸部に隣接する前記取付部材の凹部の斜面上の摺動を経て、該凹部内に受け入れられ該凹部と整合する。この間、前記支持部材は、その回転軸線の伸長方向に関して、前記取付部材から離れ、次いで前記取付部材に近づく往復移動をする。これと同時に、前記支持部材は（３６０度／各面上の前記凹部若しくは前記凸部の数）に相当する角度（回転角度）を前記回転軸線の周りに回転する。また、同時に、前記１つの車輪として機能した一の車輪が残りの他の車輪とともに（３６０度／車輪の数）に相当する角度を前記回転軸線の周りに回転する。ここに、（３６０度／各面上の前記凸部若しくは前記凹部の数）は（３６０度／車輪の数）に等しい。

その結果、前記一の車輪に代わってこれに隣接する他の車輪が路面上を転動可能の状態におかれ、新たな１の車輪としての機能を担う。前記支持部材の回転軸線の伸長方向への往復移動及び回転軸線の周りの回転の間に、前記他の車輪は前記段差を跨いで路面上に着地することにより、あるいは前記段差上に着地し、前記段差上を転動した後に路面上に着地することにより、前記段差を乗り越える。また、さらなる他の段差に遭遇したときは、前記他の車輪に隣接するさらに他の車輪が前記1つの車輪として機能する。前記台車の後輪における段差の乗り越えも、前記前輪におけると同様になされる。

第1及び第２の２つの実施形態に係る車輪装置は、さらに、前記回転軸線の周囲を取り巻く、圧縮状態におかれたコイルばねすなわち被圧縮のコイルばねであって前記支持部材に対して前記取付部材に向けてのばね力を及ぼす被圧縮のコイルばねを備えるものとすることができる。これによれば、前記取付対象が路面上の凹凸である不陸上を通過するときに生じる前記支持部材の前記回転軸線の伸長方向への往復移動とこれに伴う前記取付対象のがたつきとを最小限に抑えることができる。

前記取付部材の面及び前記支持部材の面は、それぞれ、円錐面からなるものとすることができる。

前記第２の実施の形態に係る車輪装置の取付対象は車いすとし、該車いすの前輪の用に供することができる。

台車とこれに取り付けられた車輪装置とを示す斜視図である。 車輪装置の部分断面図である。 車輪装置の分解斜視図である。 車輪装置の正面図である。 車輪装置の平面図である。 車輪装置が取り付けられた台車の荷台の一部をその前方から見た正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の側面図である。ここで、（ａ）は車輪装置の１つの車輪が路面上を転動し、これにより台車が直線走行をしている状態を示す。また、（ｂ）は車輪装置の１つの車輪が段差に衝突した状態を示す。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の側面図である。ここで、（ａ）は車輪装置の１つの車輪が段差乗り越えの途上にある状態を示す。また、（ｂ）は車輪装置の１つの車輪が段差乗り越えを完了した状態を示す。 台車に取り付けられた車輪装置の取付部材及び支持部材における複数の凹部及び凸部の一部の断面を直線に沿って表した概念図であって、取付部材及び支持部材における前記凹部及び凸部の相互係合状態を示す。ここで、（ａ）は車輪装置の１つの車輪が路面上を転動しているときに前記凹部及び凸部が相互に整合している状態を示す。（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、車輪装置の１つの車輪が段差に衝突した後に段差を乗り越える途上にあるときの前記凹部及び凸部間の相互係合状態の推移を示す。また、（ｅ）は車輪装置の１つの車輪が段差を乗り越えた直後における前記凹部及び凸部の相互整合状態を示す。 図９（ａ）に示すと同様の概念図であって、他の例に係る複数の凹部及び凸部の一部の断面形状を示す。 図９（ａ）に示すと同様の概念図であって、さらに他の例に係る複数の凹部及び凸部の一部の断面形状を示す。 図９（ａ）に示すと同様の概念図であって、さらに他の例に係る複数の凹部及び凸部の一部の断面形状を示す。

図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る車輪装置及び本発明の第２の実施形態に係る車輪装置がそれぞれ符号１０及び符号１２で示されている。図上、一対の車輪装置１０及び一対の車輪装置１２が、これらの取付対象の一例である台車１４取り付けられている。より詳細には、台車１４の板状の荷台１６の下面に取り付けられている。

車輪装置１０及び車輪装置１２は、後者の車輪装置１２が方向転換機能を有するのに対して前者の車輪装置１０がこのような機能を有しないという点で相違する。このような機能の相違から、両車輪装置１０及び両車輪装置１２がそれぞれ台車１４の後部及び前部に配置されている。台車１４は、その後端部に設けられた手押しハンドル１８の手押し操作により、両車輪装置１０及び両車輪装置１２を介して、路面Ｒ上を直線走行し、また、右折走行又は左折走行をする。方向転換機能を有する車輪装置１２は、例えば車いすを取付対象として、前記車いすの前輪として用いることができる。

両車輪装置１０、１２は、それぞれ、これらに共通の構成要素である取付部材２０と、支持部材２２と、４つの車輪２４とを備える。車輪装置１２は、前記共通の構成要素に加えて、さらに、車輪装置１２の前記方向転換機能を担う取付座２６を備える。そこで、車輪装置１０についての説明は、特に必要な場合を除いて、図２〜図７に示す車輪装置１２についての説明を以てこれに代える。

図２及び図３を参照すると、支持部材２２は取付部材２０に回転可能に取り付けられている。図示の例において、支持部材２２は、取付部材２０に固定され下方へ伸びる雄ねじ部材２８及び該雄ねじ部材に螺合されたナット２９を介して、取付部材２０に取り付けられている。ナット２９は雄ねじ部材２８にその先端部において螺合され、後記コイルばね４４を介して支持部材２２の後記上方の板体３２に接している。支持部材２２は、これにより、雄ねじ部材２８の軸線上を通る回転軸線Ｌの周りに回転可能とされ、また、取付部材２０とナット２９との間において回転軸線Ｌの伸長方向への移動が可能とされている。

４つの車輪２４は、図４及び図５に示すように、支持部材２２の回転軸線Ｌの周りに互いに等間隔を置いて配置され、それぞれ、４つの車軸３０を介して支持部材２２に回転可能に支持されている。各車輪２４は図示の一輪からなるもの、あるいは、二重輪を含む多重輪（図示せず）からなるものとすることができる。ここに、車輪２４の数は、車輪２４が前記一輪からなるものであるか前記多重輪からなるものであるかを問わず、これを１とする。各車輪２４は、回転軸線Ｌ上に軸線Ｐ１を有する正多角錘の一つである正四角錐Ｐの底面Ｐ２に接している。正四角錐Ｐの底面Ｐ２は、車輪２４及び車軸３０のそれぞれと同数（４つ）の辺Ｐ３を有する。各車軸３０は、正四角錘Ｐの各錘面Ｐ４に直交しかつ軸線Ｐ１に向けて伸びている。図示の例に代えて、各車軸３０は、正四角錘Ｐの各稜線Ｐ５に直交しかつ軸線Ｐ１に向けて伸びるものとすることができる。

車輪２４の数は、これらをそれぞれ４とする図示の例に代えて、他の例として３又は５以上とすることができる。車輪２４の数が３であるとき、前記正多角錘は車輪２４の数と同じ数の辺（Ｐ３）により規定された底面（Ｐ２）を有する正三角錐であり、また、車輪２４の数が５以上であるとき、前記正多角錘は５以上の辺（Ｐ３）により規定された底面（Ｐ２）を有する正多角錘である。

再び図２及び図３を参照すると、図示の取付部材２０は、三角柱状の上部２０ａと、該上部に連なり下方に向けて伸びる下部２０ｂとを有する。上部２０ａは上方に向けて山形に突出し、α＝９０°の角度で交差する２つの平坦面２０ａ１、２０ａ２を有する。両平坦面２０ａ１、２０ａ２の交線は支持部材２２の回転軸線Ｌと交差している。他方、下部２０ｂは下方へ向けて先細の円錐台状を呈し、回転軸線Ｌを軸線とする凸状の円錐面からなる周面２０ｂ１を有する。また、下部２０ｂは、周面２０ｂ１に連なる平坦な下端面２０ｂ２を有する。雄ねじ部材２８は、下端面２０ｂ２に固定されている。

また、図示の支持部材２２は、本体２２ａと、該本体から上方へ突出する突出部２２ｂとからなる。本体２２ａは中央部分３６と、４つのフォーク部分３８とを有する。中央部分３６は、上下に間隔をおいて配置され互いに相対する一対の板体３２と、両板体３２間に配置されかつ両板体３２を相互に接続する複数の帯板状のリブ３４とにより形成されている。また、４つのフォーク部分３８は中央部分３６の周縁から下方へ折れ曲がって伸びる両板体３２の一部からなる。図示の例では、各フォーク部分３８の折れ曲がり角度βが１３５度に設定されている。各車輪２４は各フォーク部分３８において両板体３２間に配置され、各車軸３０が両板体３２及び各車輪２４を貫通している。

支持部材２２の突出部２２ｂは扁平なブロック体からなる。突出部２２ｂは、上方へ開放するすり鉢形の凹所を規定する壁面２２ｂ１を有する。より詳細には、前記凹所は下方へ向けて先細の円錐台状を呈する。前記凹所の壁面２２ｂ１は回転軸線Ｌを軸線とする凹状の円錐面からなり、取付部材２０の下部２０ｂの周面２０ｂ１と同一の形状を有する。前記凹所は、壁面２２ｂ１に連なる平坦な底面２２ｂ２を有する。

支持部材２２は回転軸線Ｌを共通の軸線とする３つの孔２２ｂ３、３６ａ、３６ｂを有する。取付部材２０から下方へ伸びる雄ねじ部材２８は、これらの孔２２ｂ３、３６ａ、３６ｂに通されている。また、複数のリブ３４は、これらの間に雄ねじ部材２８のための挿通空間３９を規定するように、互いに間隔をおいて配置されている。孔２２ｂ３は支持部材２２の突出部２２ｂの凹所の底面２２ｂ２を貫通している。また、他の２つの孔３６ａ、３６ｂは本体２２ａの上方の板体３２及び下方の板体３２をそれぞれ貫通している。下方の板体３２を貫通する孔３６ｂは、ナット２９の挿通を許す比較的大きい直径を有する。これに対し、上方の板体３２を貫通する孔３６ａはナット２９の通過を阻止し得る比較的小さい直径を有する。

図２及び図３の参照を続けると、取付部材２０及び支持部材２２は、それぞれ、支持部材２２の回転軸線Ｌの伸長方向に互いに相対する２つの面４０、４２と、面４０上に形成された複数の凹部４０ａ及び複数の凸部４０ｂと、面４２上に形成された複数の凹部４２ａ及び凸部４２ｂとを有する。

取付部材２０の面４０は、取付部材２０の下部２０ｂの周面２０ｂ１からなり、支持部材２２の面４２は、支持部材２２の突出部２２ｂの壁面２２ｂ１からなる。取付部材２０の面４０及び支持部材２２の面４２は、それぞれ、互いに相対する２つの円錐面からなるものとする図示の例に代えて、互いに相対する２つの平坦面からなるものとすることができる。また、取付部材２０の面４０上に形成された凹部４０ａの数及び凸部４０ｂの数、並びに、支持部材２２の面４２上に形成された凹部４２ａの数及び凸部４２ｂの数は、それぞれ、車輪２４の数と同じであり、図示の例において４である。

取付部材２０の４つの凹部４０ａ及び４つの凸部４０ｂは、支持部材２２の回転軸線Lの周りに交互に配置され回転軸線Lに対して放射方向へ伸び、互いに隣接する凹部４０ａ及び凸部４０ｂが斜面４１を介して連なっている。同様に、支持部材２２の４つの凹部４２ａ及び４つの凸部４２ｂも、また、支持部材２２の回転軸線Lの周りに交互に配置され回転軸線Lに対して放射方向へ伸び、互いに隣接する凹部４２ａ及び凸部４２ｂが斜面４３を介して連なっている。

ここにおいて、取付部材２０の各凹部４０ａは、支持部材２２の各凸部４２ｂに整合可能であり、また、同時に、取付部材２０の各凸部４０ｂは支持部材２２の各凹部４２ａに整合可能である。面４０上の各凹部４０ａと面４２上の各凸部４２ｂとが整合するとき、各凹部４０ａ内に各凸部４２ｂが受け入れられこれらの斜面４１及び斜面４３が互いに当接する。同様に、各凸部４０ｂと各凹部４２ａとが整合するとき、各凹部４２ａ内に各凸部４０ｂが受け入れられこれらの斜面４３及び斜面４１において互いに当接する。

図示の例において、取付部材２０の面４０上において交互に連なる４つの凹部４０ａ及び凸部４０ｂ、並びに、支持部材２２の面４２上において交互に連なる４つの凹部４２ａ及び凸部４２ｂは、振幅、波長及び周期を同一にする正弦曲線からなる断面形状（より正確には、回転軸線Ｌを取り巻く円周に沿って得た断面形状）を有し、各斜面４１、４３は曲面からなる。

支持部材２２が雄ねじ部材２８（回転軸線Ｌ）の伸長方向に移動可能である距離は、雄ねじ部材２８に対するナット２９のねじ込み量を調整することにより定めることができる。但し、前記距離は、少なくとも、凸部４０ｂ、４２ｂの高さ（したがって、また、凹部４０ａ、４２ａの深さ）を超える大きさに設定される。図示の例においては、また、支持部材２２の上方の板体３２とナット２９との間に、雄ねじ部材２８（回転軸線Ｌ）の周囲を取り巻く、圧縮された状態にあるコイルばねである被圧縮のコイルばね４４が配置されている。支持部材２２は、台車１４の重量が負荷されていない状態において、コイルばね４４のばね力を受けて、取付部材２０に接する状態、より詳細には、各凹部４０ａ、４２ａと各凸部４２ｂ、４０ｂとが互いに整合し、かつ、支持部材２２の前記凹所の底面２２ｂ２が取付部材２０の下部２０ｂの下端面２０ｂ２に当接する状態におかれる。なお、コイルばね４４は、その配置を省略することができる。

取付座２６は軸部材４６（図３）を有する。取付座２６は、軸部材４６を介して取付部材２０の平坦面２０ａ１上に取り付けられ軸部材４６は平坦面２０ａ１に直交している。取付座２６及び取付部材２０は、それぞれ、軸部材４６の周りに回転可能である（軸部材４６を一点鎖線で示す図６参照）。

車輪装置１２は、取付座２６を介して、台車１４の荷台１６に取り付けられ、その使用に供される。取付座２６はねじ部材（図示せず）を用いて荷台１６に固定することができる。符号２６ａは前記ねじ部材が通される穴を示す。ここにおいて、取付部材２０の平坦面２０ａ１が台車１４の荷台１６に相対しかつ荷台１６に対して平行な状態におかれ、これにより取付座２６の軸部材４６の軸線の延長が１つの車軸３０を直角に横切り、さらに路面Ｒに直交する（図６参照）。

このとき、図示の例では、取付部材２０の１つの凹部４０ａと支持部材２２の１つの凸部４２ｂとが軸部材４６の軸線の延長上に位置しかつ互いに整合した状態におかれる。但し、これに代えて、軸部材４６の軸線の延長上に位置する取付部材２０の１つの凸部４０ｂと支持部材２２の１つの凹部４０ａとが互いに整合した状態におかれるようにしてもよい。これにより、４つの車輪２４のうちの任意の１つの車輪（以下、１つの車輪という。）２４が路面Ｒ上を転動可能の状態におかれる（便宜のため、前記１つの車輪に符号２４ａを付し、また、残りの他の３つの車輪について支持部材２２の軸線Ｌの周りに時計方向へ順に符号２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを付す。）。このとき、車輪２４ａを支持するフォーク部分３８が直立する。他の車輪２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、支持部材２２の軸線Ｌの周りの回転に従って、順次、前記１つの車輪となる。但し、取付座２６を有しない車輪装置１０は、その取付部材２０を台車１４の荷台１６に固定することにより、台車１４に取り付けられる。このとき、取付部材２０はその平坦面２０ａ１が荷台１６に接した状態におかれる。これにより、車輪装置１２におけると同様、４つの車輪２４のうちの１つの車輪２４ａが路面Ｒ上を転動可能の状態におかれる。

次に、図７（ａ）を参照すると、台車１４が路面Ｒ上を走行（直線走行、右折走行又は左折走行）するとき、各車輪装置１０、１２における１つの車輪２４ａが路面Ｒから台車１４の進行方向と逆向きに生じる抵抗（路面抵抗）を受け、これに伴って、１つの車輪２４ａを支持する支持部材２２がその回転軸線Ｌの周りに、前記路面抵抗に起因する回転力を受ける。台車１４が路面Ｒ上を走行するとき、図９（ａ）に示すように、支持部材２２の凹部４２ａ及び凸部４２ｂが、それぞれ、取付部材２０の凸部４０ｂ及び凹部４０ａと整合状態にある。図９（ａ）に記載の矢印４８は、前記回転力を受けたときの支持部材２２の回転方向を示す。

台車１４の走行時においては１つの車輪２４ａが台車１４の重量を支える状態にある。このために、また、コイルばね４４のばね力を受けて、回転軸線Ｌの伸長方向へ移動可能である支持部材２２は取付部材２０に接しかつこれを押圧する状態にある。このため、図９（ａ）に示す各凹部４０ａ、４２ａ及び各凸部４２ｂ、４０ｂの相互整合が比較的堅固な状態におかれる。この状態は、前記路面抵抗を受けて支持部材２２に負荷される比較的小さい回転力によっては容易に覆されない。その結果、1つの車輪２４ａが路面Ｒ上を転動可能の状態に維持され、また、台車１４が路面Ｒ上を走行可能な状態に維持される。

次に、図７（ｂ）を参照すると、台車１４の走行中、その進行方向の前方に進行の障害となる例えば上方に突出する一条の段差Ｓがあるとき、これに突き当たる各車輪装置１２の１つの車輪２４ａは比較的大きい路面抵抗を受け、これに起因して、支持部材２２が回転軸線Ｌの周りに比較的大きい回転力を受ける。この回転力は、取付部材２０の一の凹部４０ａと整合状態にある支持部材２２の凸部４２ｂからこれに隣接する取付部材２０の凸部４０ｂへとこれらの斜面４３、４１において伝達される（図９（ａ）参照）。

このとき、取付部材２０の凸部４０ｂに伝達される前記回転力の分力の作用により、支持部材２２が、台車１４の重量及びコイルばね４４の前記ばね力に抗して回転軸線Ｌ上を取付部材２０から離れる方向へ移動し、また、回転軸線Ｌの周りに回転する（図８（ａ））。また、前記回転と同時に、取付部材の凹部４０ａと整合状態にあった支持部材２２の凸部４２ｂが、取付部材２０の凸部４０ｂの一の斜面４１上を摺動する（図９（ｂ））。支持部材２２の凸部４２ｂは、引き続き、取付部材２０の凸部４０ｂの頂点又は頂面上を摺動し（図９（ｃ））、次いで、支持部材２２の凸部４２ｂは取付部材２０の凹部４０ａを抜け出し、取付部材２０の凸部４０ｂの他の斜面４１上を摺動する（図９（ｄ））。凸部４２ｂは、その後、取付部材の凸部４０ｂに隣接する他の凹部４０ａに受け入れられ該凹部と整合する（図９（ｅ））。この間、支持部材２２は取付部材２０に向けて回転軸線Ｌに沿って移動し、取付部材２０に突き当たる（図８（ｂ））。

これにより、支持部材２２は、（３６０度）／（各面４０、４２上の前記凹部の数又は前記凸部の数）に相当する角度（回転角度）（図示の例において９０度）を回転軸線Ｌの周りに回転する。また、同時に、１つの車輪２４ａが、残りの他の車輪２４ｂ〜２４ｄとともに、（３６０度）／（車輪の数）に相当する角度（図示の例において９０度）を回転軸線Ｌの周りに回転する。ここに、（３６０度）／（面４０、４２上の前記凹部の数又は前記凸部の数）は、（３６０度）／（車輪の数）に等しい。

支持部材２２の回転軸線Ｌの伸長方向への前記移動（往復移動）及び回転軸線Ｌの周りの前記回転の間に、他の車輪２４ｂは段差Ｓを跨いで路面Ｒ上に着地する（図８（ｂ））ことにより、あるいは段差Ｒ上に着地し、該段差上を転動した後に路面Ｒ上に着地する（図示せず）ことにより、段差Ｓを乗り越える。その結果、一の車輪２４ａに代わってこれに隣接する他の車輪２４ｂが路面Ｒ上を転動可能の状態におかれ、前記１の車輪としての機能を担う（図８（ｂ））。また、さらなる他の段差に遭遇したときは、さらなる他の車輪２４ｃ、２４ｄが順次に前記1つの車輪として機能する。台車１４の後輪をなす車輪装置１０による段差の乗り越えも、台車１４の前輪をなす車輪装置１２におけると同様になされる。

台車１４の走行中、各車輪装置１０、１２におけるコイルばね４４は、支持部材２２に対する前記ばね力の付与により、台車１４が路面Ｒ上の凹凸である不陸上を通過するときに生じる支持部材２２の回転軸線Ｌの伸長方向への往復移動と、これに伴う台車１４の上下方向への振動であるがたつきとを最小限に抑える働きをなす。

ここで、再度、図７（ａ）を参照すると、支持部材２２の凸部４２ｂが取付部材２０の凹部４０ａに整合した状態（図９（ａ））にあるときの台車１４の荷台１６と路面Ｒとの間の間隔をｈ１とし、図８（ａ）に示す状態、すなわち凸部４２ｂの頂点又は頂面と凸部４０ｂの頂点又は頂面とが接する状態（図９（ｃ））にあるときの台車１４の荷台１６と路面Ｒとの間の間隔をｈ２とする。図７（ａ）に示す状態では、車輪２４ａのフォーク部分３８が直立している。これに対し、図８（ａ）に示す状態では、両車輪２４ａ、２４ｂの２つのフォーク部分３８が傾いている。このため、路面Ｒからの台車１４の荷台１６までの高さは、図７（ａ）に示す状態では高く（間隔ｈ１）、図８（ａ）に示す状態では低い（間隔ｈ２）。しかし、図８（ａ）に示す状態では凸部４２ｂ、４０ｂの頂点又は頂面同士が互いに接するため、間隔（高さ）ｈ１と間隔（高さ）ｈ２との差は比較的小さい。

間隔ｈ１及び間隔ｈ２の差は、凹部４０ａ、４２ａの深さ寸法及び凸部４０ｂ、４２ｂの高さ寸法を適宜に設定することによりゼロとすることができる。その結果、段差Ｓの乗り越えの前後における台車１４の荷台１６の上下方向における移動すなわちがたつきを最小限とすることができる。

取付部材２０の面４０上の凹部４０ａ及び凸部４０ｂの横断面形状、並びに、支持部材２２の面４２上の凹部４２ａ及び凸部４２ｂの横断面形状のそれぞれについては、図９に示す例に代えて、図１０に示すように、形状において合同の関係にある８つの二等辺三角形からなり、平坦面からなる斜面４１、４３を有するものとすることができる。前記８つの二等辺三角形は直列に連なりかつ交互に山及び谷を規定する。あるいは、また、図１１に示すように、前記二等辺三角形の山の頂部及び谷の底部をそれぞれ切除してなる８つの等脚台形からなるものとすることできる。同様に、前記正弦曲線の山の頂部及び谷の底部を切除してなるもの（図示せず）とすることができる。また、図１２に示すように、面４０上の凹部４０ａ及び凸部４０ｂの横断面形状、並びに、面４２上の凹部４２ａ及び凸部４２ｂの横断面形状のそれぞれの他の例として、直列に連なる同一形状の８つの曲線部分からなるものとすることができる。ここで、面４０上の凹部４０ａ及び凸部４０ｂの横断面形状について代表的に説明すると、各曲線部分が規定する１つの凸部４０ｂと該凸部の両隣に位置する２つの凹部４０ａとにそれぞれ連なる２つの斜面４１が異なる長さと異なる傾斜角とを有し、前記１つの凸部４０ｂに関して非対称である。他方、前記した例（前記正弦曲線、連続する二等辺三角形、連続する等脚台形）では、１つの凸部に関して該凸部に連なる２つの斜面が対称である。

なお、支持部材２２が前記回転力を受けて回転するとき、取付部材２０は軸線Ｌに沿った斜め上方への外力を受け、その分力が、台車１４の荷台１６に対してその幅方向（両車輪装置１２及び両車輪装置１０のそれぞれにおける一方の車輪装置から他方の車輪装置へ向けての方向）に働く。荷台１６に対する前記分力の影響、ひいてはこれに基づく支持部材２２の回転に対する悪影響を低減するため、好ましくは、各車輪装置１２の取付座２６及び各車輪装置１０の取付装置２０を、それぞれ、荷台１６に対して、該荷台の幅方向へ移動可能であるように取り付ける。この取付は、例えば、取付座２６及び各車輪装置１０の取付装置２０のそれぞれと荷台１６とに、それぞれ、荷台１６の幅方向へ伸びるレール（図示せず）と該レールをその伸長方向へのみ摺動可能に受け入れる溝（図示せず）を設けることにより行うことができる。さらに、好ましくは、取付座２６及び取付装置２０のそれぞれをその摺動方向における原位置に留めるために取付座２６及び取付装置２０のそれぞれにばね力を及ぼす被圧縮のばね部材（図示せず）を前記溝内に配置する。

１０ 車輪装置
１２ 車輪装置
１４ 台車（取付対象）
２０ 取付部材
２２ 支持部材
２４ 車輪
２６ 取付座
４０ 取付部材における面
４０ａ、４０ｂ 凹部及び凸部
４２ 支持部材における面
４２ａ、４２ｂ 凹部及び凸部
４４ コイルばね
Ｌ 支持部材の回転軸線

Claims (6)

1. 車輪装置であって、
   取付部材と、
   前記取付部材に回転可能に取り付けられた支持部材であってその回転軸線の伸長方向へ移動可能である支持部材と、
   前記回転軸線の周りに互いに等間隔を置いて配置されかつそれぞれが車軸を介して前記支持部材に回転可能に支持された３以上の複数の車輪であって各車輪が、前記回転軸線上に軸線を有する正多角錘の前記車輪と同数の辺を有する底面に接し、各車軸が前記正多角錘の各錘面又は各稜線に直交しかつ前記正多角錘の軸線に向けて伸びる複数の車輪とを備え、
   前記取付部材及び前記支持部材は、それぞれ、前記回転軸線の伸長方向に互いに相対する２つの面と、各面上に形成された、前記車輪の数にそれぞれ等しい数の凹部及び凸部であって前記回転軸線の周りに交互に配置され前記回転軸線に対して放射方向へ伸び、互いに隣接する凹部及び凸部が斜面を介して連なり、また、一方の面上の凹部及び凸部がそれぞれ他方の面上の凸部及び凹部に整合可能である凹部及び凸部とを有し、
   前記車輪装置は、その使用時に一方の面上の凸部が他方の面上の凹部に整合しかつ前記複数の車輪の内の任意の１つの車輪が路面上を転動可能の状態におかれるように、前記取付部材を介して、前記車輪装置の取付対象に取り付けられる、車輪装置。
2. 車輪装置であって、
   取付座と、
   前記取付座に軸部材を介して回転可能に取り付けられた取付部材と、
   前記取付部材に回転可能に取り付けられた支持部材であってその回転軸線の伸長方向へ移動可能である支持部材と、
   前記回転軸線の周りに互いに等間隔を置いて配置されかつそれぞれが車軸を介して前記支持部材に回転可能に支持された３以上の複数の車輪であって各車輪が、前記回転軸線上に軸線を有する正多角錘の前記車輪と同数の辺を有する底面に接し、各車軸が前記正多角錘の各錘面又は各稜線に直交しかつ前記正多角錘の軸線に向けて伸びる複数の車輪と、
   前記取付部材及び前記支持部材は、それぞれ、前記回転軸線の伸長方向に互いに相対する２つの面と、各面上に形成された、前記車輪の数にそれぞれ等しい数の凹部及び凸部であって前記回転軸線の周りに交互に配置され前記回転軸線に対して放射方向へ伸び、互いに隣接する凹部及び凸部が斜面を介して連なり、また、一方の面上の凹部及び凸部がそれぞれ他方の面上の凸部及び凹部に整合可能である凹部及び凸部とを有し、
   前記車輪装置は、その使用時に一方の面上の凸部が他方の面上の凹部に整合しかつ複数の車輪の内の任意の１つの車輪が路面上を転動可能の状態にあるように前記取付座を介して前記車輪装置の取付対象に取り付けられ、このとき前記任意の１つの車輪の車軸が前記軸部材に対して直交する、車輪装置。
3. さらに、前記支持部材の回転軸線の周囲を取り巻く被圧縮のコイルばねであって前記支持部材に対して前記取付部材に向けてのばね力を及ぼす被圧縮のコイルばねを備える、請求項１又は２に記載の車輪装置。
4. 前記取付部材の面及び前記支持部材の面は、それぞれ、円錐面からなる、請求項１〜３のいずれか1項に記載の車輪装置。
5. 前記取付対象は台車からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪装置。
6. 前記取付対象は車いすからなる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の車輪装置。
   

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