JP2022150928A

JP2022150928A - 車輪装置

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Publication number: JP2022150928A
Application number: JP2021053742A
Authority: JP
Inventors: 順也村上; Junya Murakami
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-10-07
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: JP7503017B2

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10は、取付対象に取り付けられる平坦な取付面34を有する取付部26及び軸部28を備える取付部材18と、取付部材の受け部材20であって軸部が通された貫通孔36を有し、軸部の周りに回転可能である受け部材と、受け部材に軸部を通る中心線Lの周りに間隔をおいて取り付けられた、回転軸線l１,ｌ２を有する二対の車輪22,24と、軸部に沿っての受け部材の移動を制限する移動制限部材44とを備える。二対の車輪は、中心線L上に軸線P1を有しまた矩形の底面P2を有する四角錐の互いに相対する２つの側面P3上にあり、各対の車輪の回転軸線が各側面に対して直交している。二対の車輪のうちの一対の車輪の回転軸線を含む平面H1,H2が取付部の取付面34と平行な状態にあるとき、一対の車輪が路面上を転動可能の状態におかれる。【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一対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、前部又は後部の各対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、車いす等を取付の対象とする、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。

本発明に係る車輪装置は、台車や車いすのような取付対象に取り付けられる平坦な取付面を有する取付部及び該取付部に連なる軸部を有する取付部材と、前記取付部材をその取付部において受ける受け部材であって前記取付部材の軸部が通された貫通孔を有し、前記軸部の周りに回転可能である受け部材と、前記受け部材に前記軸部を通る中心線の周りに間隔をおいて取り付けられた、回転軸線を有する二対の車輪と、前記軸部に取り付けられ前記軸部に沿っての前記受け部材の移動を制限する移動制限部材とを備える。前記二対の車輪は、前記中心線上に軸線を有しまた中心が前記中心線上にある矩形の底面を有する四角錐の互いに相対する２つの側面上にありかつ前記底面に接し、また各対の車輪の回転軸線が前記２つの側面に対してそれぞれ直交している。前記二対の車輪のうちの一対の車輪の回転軸線を含む平面が前記取付部の取付面と平行な状態にあるとき、前記一対の車輪が路面上を転動可能の状態におかれる。

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。

前記車輪装置は、例えば台車の前部及び後部に２つずつ取り付けられる。取付部材前記台車が路面上に置かれるとき、前記車輪装置の二対の車輪のうちの一対の車輪（以下、一対の車輪という。）が路面上に接地し、その回転軸線の周りに路面上を転動可能の状態におかれ、前記台車は路面上を走行可能の状態におかれる。前記台車の重量及び前記台車に積載される荷物の荷重（積載荷重）は、前記取付部材及び前記受け部材を介して前記一対の車輪に伝達される。

前記台車は各車輪装置の前記一対の車輪を介して路面上での走行が可能である。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、これに突き当たる前輪である各車輪装置の前記一対の車輪の内の１つの車輪が比較的大きい抵抗を受け、これに起因して、前記受け部材がこれを前記取付部材の軸部の周りに回転させようとする比較的大きい回転外力を受ける。これに伴って、前記受け部材が前記軸部の周りに回転を始め、その回転角度が９０度に至るとき、他の一対の車輪が前記段差を跨ぎ、前記他の一対の車輪の内の1つの車輪が着地する。引き続く回転により回転角度が１８０度に至ると、前記他の一対の車輪が路面上を転動可能の状態におかれ、前記段差の乗り越えが完了する。

前記取付部材は、一例として、前記受け部材に向けて先細に伸びる凸型の円錐台の円錐面を有し、また、前記受け部材はその貫通孔に連なる窪みであって前記軸部の通過を許す窪みを有するものとすることができる。ここに、前記窪みは前記凸型の円錐台と同形の凹型の円錐台の円錐面を有し、前記取付部材の円錐面と前記受け部材の円錐面とが互いに接している。これによれば、前記受け部材が前記軸部の周りに回転するとき、前記受け部材の円錐面が前記取付部材の円錐面上を摺動する。前記取付部材及び前記受け部材は、この例に代えて、互いに相対しかつ互いに接する２つの平坦面を有するものとすることができる。これによれば、前記受け部材が前記軸部の周りに回転するとき、前記受け部材の平坦面が前記取付部材の平坦面上を摺動する。

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。一対の車輪が路面上を転動可能の状態におかれたときの車輪装置の斜視図である。他の一対の車輪が路面上を転動可能の状態におかれたときの車輪装置の斜視図である。車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の部分正面図である。ここにおいて、車輪装置の二対の車輪装置のうちの一対の車輪が路上を転動可能の状態におかれている。取付部材及び受け部材の一部とを示す拡大断面図である。車輪装置の正面図である。車輪装置の平面図である。車輪装置の側面図である。車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の部分側面図である。ここにおいて、台車が路面上を走行しているとき、車輪装置の二対の車輪のうちの一対の対の車輪の１つの車輪（前輪）が段差に衝突した状態を示す。車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の部分側面図である。ここにおいて、車輪装置の一対の車輪が段差乗り越えの途上にあり、軸部の周りの受け部材及び二対の車輪の回転角度が４５度に達したときの状態を示す。車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の部分側面図である。ここにおいて、車輪装置の一対の車輪が段差乗り越えの途上にあり、軸部の周りの受け部材及び二対の車輪の回転角度が９０度に達したときの状態を示す。車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の部分側面図である。ここにおいて、車輪装置の一対の車輪が段差乗り越えの途上にあり、軸部の周りの受け部材及び二対の車輪の回転角度が１３５度に達したときの状態を示す。車輪装置が取り付けられた台車の荷台の前部の部分側面図である。ここにおいて、車輪装置が段差乗り越えを完了した状態、すなわち、軸部の周りの受け部材及び二対の車輪の回転角度が１８０度に達し、車輪装置の他の一対の車輪が路面上を転動可能の状態にあることを示す。

図１を参照すると、本発明に係る車輪装置が符号１０で示されている。図上、二対の車輪装置１０が、その取付対象の一例である台車１２の板状の荷台１４に、台車１２の一対の前輪及び1対の後輪として取り付けられている。台車１２は、その後端部に設けられた手押しハンドル１６の手押し操作により、二対の車輪装置１０を介して、路面Ｒ上を走行する。車輪装置１０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。

図２～図４に示すように、車輪装置１０は、台車１２に取り付けられる取付部材１８と、取付部材１８を受ける受け部材２０と、受け部材２０に取り付けられた二対の車輪２２、２４とを備える。

取付部材１８は取付部２６と、取付部２６に連なる軸部２８とを有する。

図５に示すように、取付部２６は、図上、上方に位置する上部分３０と、該上部分の下方に位置する下部分３２とを有する。上部分３０は平坦な取付面３４を有する。車輪装置１０は、上部分３０の取付面３４が台車１２の荷台１４の平坦な下面に接した状態で台車１２に取り付けられる。

取付部２６の下部分３２は、図上、上部分３０から下方に向けてすなわち受け部材２０に向けて先細に伸びる凸型の円錐台を規定する円錐面３２ａと、該円錐面の先端に位置する円形の底面３２ｂとを有する。軸部２８は下部分３２の底面３２ｂから図上を下方へ伸びている。図示の軸部２８はその先端部分に設けられた周溝２９を有する。

他方、取付部材１８を受ける受け部材２０は、取付部材１８の軸部２８が通された貫通孔３６を有し、軸部２８の周りに回転可能である。図示の受け部材２０は、全体に円柱形状を呈する受け部３８と、受け部３８に固定され図上を斜め下方へ伸びる４つのアーム部４０とを備える。４つのアーム部４０は、貫通孔３６の軸線の周りに互いに間隔をおいて配置されている。ここに、貫通孔３６の軸線は、実質的に、軸部２８を通る中心線Ｌ、より正確には軸部２８の軸線上を伸びる車輪装置１０の中心線Ｌ上にある。

受け部３８は、貫通孔３６に連通し軸部２８の通過を許す窪み４２を有する。窪み４２は、取付部２６に向けて末広がりに伸びかつ開放する、前記凸型の円錐台と同形の凹型の円錐台を規定する円錐面４２ａを有する。受け部３８の窪み４２は取付部２６の下部分３２を受け入れ、取付部２６の下部分３２の円錐面３２ａが窪み４２の円錐面４２aに接している。これにより、取付部材１８がその取付部２６において受け部材２０に受けられ、受け部材２０が取付部材１８に対してその軸部２８の周りに回転するとき、受け部３８の円錐面４２aが取付部２６の円錐面３２ａ上を摺動する。

取付部２６に前記凸型の円錐台形の下部分３２を設け、また、受け部３８に前記凹型の円錐台形の窪み４２を設ける図示の例に代えて、これらの下部分３２及び窪み４２を設けることなく、取付部２６及び受け部３８がそれぞれ互いに相対しかつ互いに接する２つの平坦面（図示せず）を有するものとすることができる。これによれば、軸部２８の周りに受け部材２０が回転するとき、受け部３８の前記平坦面が取付部２６の前記平坦面上を摺動する。

車輪装置１０は、さらに、軸部２８に取り付けられ軸部２８に沿っての受け部材２０の移動を制限する移動制限部材４４を備える。図示の移動制限部材４４は、軸部２８の周溝２９に嵌め込まれたＣリングからなる。図示の例にあっては、移動制限部材４４に加えて、受け部３８と移動制限部材４４との間に、軸部２８の周囲を取り巻く緩衝手段としてのコイルばね４６と該コイルばねを受けるワッシャ４８とが配置されている。

再び図２～図４を参照すると、各車輪２２及び各車輪２４のそれぞれが車軸５２を介して各フォーク５０に回転可能に支持されている。また、各対の車輪２２、２４を支持する２つのフォーク５０は帯状の連結板５４に固定され、互いに連結されている。一対の車輪２２及び他の一対の車輪２４は、それぞれ、２つの連結板５４を介して、４つのアーム部４０のうちの２つのアーム部４０及び他の２つのアーム部４０に支持されている。

図６～図８に示すように、二対の車輪２２、２４は、軸部２８を通る中心線Ｌを軸線Ｐ１とする、矩形の底面Ｐ２を有する四角錐Ｐの互いに相対する２つの側面Ｐ３上にある。また、一対の車輪２２の車軸５２を通る回転軸線１_１及び他の一対の車輪２４の車軸５２を通る回転軸線ｌ_２がそれぞれ両側面Ｐ３に対して直交している。したがって、一対の車輪２２と他の一対の車輪２４とは互いに傾いた状態で相対し、また、一対の車輪２２及び他の一対の車輪２４はそれぞれ同じ方向を向いている。

ここに、四角錐Ｐはその頭頂点Ｐ４から矩形の底面Ｐ２に向けて伸びる垂線（軸線Ｐ１）が底面Ｐ２の重心（中心）を通る直錐をなし、四角錐Ｐの４つの斜辺（稜線）がそれぞれ４つのアーム４０に沿って伸びている。四角錐Ｐは、好ましくは、図示の例におけるような、正方形に近似した長方形の底面Ｐ２を有し、より好ましくは正方形の底面Ｐ２を有する。最も好ましくは、四角錐Ｐは、正方形の底面Ｐ２を有しかつ前記正方形の一辺の長さに等しい長さの各斜辺を有する。

また、一対の車輪２２及びもう一対の車輪２４は、それぞれ、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、各車輪２２、２４の数は、各車輪２２、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。

再び図４を参照すると、車輪装置１０は、二対の車輪２２、２４のうちのいずれか一方（図上、一対の車輪２２）において路面Ｒ上を転動可能であるように、台車１２の荷台１４に取り付けられている。より詳細には、車輪装置１０の一対の車輪２２の２つの軸線ｌ_１を含む平面Ｈ_１（さらに図９参照）と取付部２６の平坦な取付面３４とが互いに平行な状態にあるときに一対の車輪２２が路面Ｒ上を転動可能であり、また、他の一対の車輪２４の２つの軸線ｌ_２を含む平面Ｈ_２（さらに図１３参照）と取付部２６の取付面３４とが互いに平行な状態にあるときに一対の車輪２４が路面Ｒ上を転動可能であるように取り付けられている。この取り付けのため、図示の例では、軸部２８の中心線Ｌと取付部２６の取付面３４とのなす角度αが設定されている。角度αの値は、四角錐Ｐの形状、より詳細には四角錐Ｐの底面Ｐ２の形状及び斜辺の寸法によって異なり、幾何学上での計算によって求められる。なお、前記最も好ましい四角錐Ｐの例にあっては、角度αは約５５度である。

台車１２は各車輪装置１０の二対の車輪２２、２４のうちのいずれか一方（図上においては一対の車輪２２）を介して路面Ｒ上での走行が可能である。図９に示すように、台車１２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、これに突き当たる前輪である各車輪装置１０の一対の車輪２２のうちの前方に位置する１つの車輪が比較的大きい抵抗を受ける。これに起因して、受け部材２０がこれを取付部材１８の軸部２８の周りに回転させようとする比較的大きい回転外力を受ける。

これに伴って、受け部材２０と二対の車輪２２、２４とが軸部２８の周りに回転を始め、これに伴って一対の車輪２２のうち前方に位置する１つの車輪が接地した状態で後方に位置する１つの車輪が路面Ｒの上方へ回転移動する（図１０）。次いで、受け部材２０及び二対の車輪２２、２４の回転角度が９０度に達すると、他の一対の車輪２４が段差Ｓを跨ぎ、他の一対の車輪２４のうちの前方に位置する1つの車輪２４が路面Ｒ上に着地する（図１１）。さらに、受け部材２０及び二対の車輪２２、２４の引き続く回転に伴って、他の一対の車輪２４のうちの前方の車輪が路面Ｒに接地したままの状態で一対の車輪２２が路面Ｒの上方を回転移動する（図１２）。この間、台車１２の荷台１４が持上げられた状態となる。さらに、前記回転角度が１８０度に至ると、他の一対の車輪２４が路面Ｒに接地し、路面Ｒ上を転動可能の状態におかれ、段差Ｓの乗り越えが完了する（図１３）。この間に、荷台１４の高さ位置が図９に示す高さ位置まで次第に下がる。

１０車輪装置
１２台車（取付対象）
１８取付部材
２０受け部材
２２一対の車輪
２４他の一対の車輪
２６取付部
２８軸部
３８受け部
４２窪み
４４移動制限部材
４６コイルばね
Ｌ中心線
ｌ_１、１_２車輪の回転軸線

Claims

車輪装置であって、
前記車輪装置の取付対象に取り付けられる平坦な取付面を有する取付部及び該取付部に連なる軸部を有する取付部材と、
前記取付部材を受ける受け部材であって前記取付部材の軸部が通された貫通孔を有し、前記軸部の周りに回転可能である受け部材と、
前記受け部材に前記軸部を通る中心線の周りに間隔をおいて取り付けられた、回転軸線を有する二対の車輪であって前記中心線上に軸線を有しまた中心が前記軸線上にある矩形の底面を有する四角錐の互いに相対する２つの側面上にありかつ前記底面に接し、また二対の車輪の回転軸線がそれぞれ前記２つの側面に対して直交している二対の車輪と、
前記軸部に取り付けられ前記軸部に沿っての前記受け部材の移動を制限する移動制限部材とを備え、
前記二対の車輪のうちの一対の車輪の回転軸線を含む平面が前記取付部の取付面と平行な状態にあるとき、前記一対の車輪が路面上を転動可能の状態におかれる、車輪装置。
前記取付部材は、前記受け部材に向けて先細に伸びる凸型の円錐台の円錐面を有し、前記受け部材は、前記軸部の通過を許す、前記貫通孔に連なる窪みを有し、前記窪みは前記凸型の円錐台と同形の凹型の円錐台の円錐面を有し、
前記取付部材の円錐面と前記受け部材の円錐面とが互いに接している、請求項１に記載の車輪装置。
前記取付部材と前記受け部材とは互いに相対しかつ互いに接する２つの平坦面を有する、請求項１に記載の車輪装置。
前記取付対象は台車からなる、請求項１～３のいずれか１項に記載の車輪装置。
前記取付対象は車いすからなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の車輪装置。