JP3130323U

JP3130323U - 全方向移動車輪

Info

Publication number: JP3130323U
Application number: JP2007000055U
Authority: JP
Inventors: 伸一郎藤
Original assignee: 伸一郎藤
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2017-01-09

Abstract

【課題】組立が容易で、製造費の低減を図ることができる全方向移動車輪を提供する。
【解決手段】ホイール本体１１が、２つに分割可能で、回転軸周りに複数の中空室を有し、外周に各中空室に連通する複数の連通溝を有している。各回転体支持部材１２が、各中空室の内部に基部を配置して各連通溝に挿入され、放射状に設けられている。各固定部材が、弾力性を有し、各中空室のホイール本体１１の外周側の内壁と各回転体支持部材１２の基部との間に設けられ、各回転体支持部材１２を固定している。各回転体１４が、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、ホイール本体１１の外周をリング状に包囲するよう湾曲して、両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材１２の先端部に回転可能に支持されている。リング状の芯材が、各回転体１４の内部および各回転体支持部材１２の貫通孔に挿入されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、全方向移動車輪に関する。

従来の全方向移動車輪として、車軸に対して直交する同一面内に回転軸を有する複数の小回転体を、車輪外周に沿って車輪の回転面内に一列に配置したものがある（例えば、特許文献１または２参照）。

特許第３４２１２９０号公報特許第３６８２２４８号公報

しかしながら、特許文献１または２に記載の車輪は、車輪全体や小回転体を滑らかに回転させるために、個々の部品強度が要求され、構造が複雑なため、組立が困難で、製造費が嵩むという課題があった。

本考案は、このような従来の課題に着目してなされたもので、個々の部品が単純形状であり、組立が容易で、製造費の低減を図ることができる全方向移動車輪を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案に係る全方向移動車輪は、ホイール本体と複数の回転体支持部材と複数の固定部材と複数の回転体とを有し、前記ホイール本体は回転軸の周りに複数の中空室を有し、外周に前記回転軸に対して等角度間隔で各中空室に連通する複数の連通溝を有し、各中空室および各連通溝を横切って前記回転軸に対して垂直な面で２つに分割可能に設けられ、各回転体支持部材は各連通溝に挿入されて前記ホイール本体に放射状に設けられ、前記ホイール本体の外周から突出する先端部と各中空室の内部に配置された基部とを有し、各固定部材は各中空室の前記ホイール本体の外周側の内壁と各回転体支持部材の基部との間に各回転体支持部材を固定可能に設けられ、各回転体は回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲してそれぞれ前記ホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に、両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材の前記先端部で支持されていることを、特徴とする。

本考案に係る全方向移動車輪は、各回転体がそれぞれホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に設けられているため、各回転体をホイール本体の回転方向に対して垂直方向に回転させることができる。これにより、車軸を固定しても車輪は路面の任意の方向に転動走行することができる。各回転体がホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲して設けられているため、点接触で接地することができ、凹凸を有する悪路や曲面などでも走行することができる。各回転体の両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材の先端部で支持されているため、各回転体に荷重が加えられたとき、その回転軸の変位を乗り心地に影響しないよう小さくすることができる。また、回転軸の曲率を概ね維持したまま、各回転体を回転させることができる。

本考案に係る全方向移動車輪は、以下のようにして組み立てられる。まず、各回転体を各回転体支持部材に所定の数だけ装着し、それぞれの回転体外周を拘束して回転体方絡線が車輪外径と一致するように車輪中心に向かって圧縮し、隙間の無い１個のリングを形成するようにする。この時、各回転体支持部材は、ドーナツ状に配列した回転体の内側に、車軸中心に向かって放射状に突出した形状になっている。次に、各回転体支持部材の基部に固定部材を粘着させて仮止めし、各回転体支持部材を所定の連通溝に嵌め込むよう、２つに分割したホイール本体で各回転体支持部材を両側から挟む。これにより、各固定部材が、ホイール本体の各中空室の外周側の内壁と各回転体支持部材の基部との間で圧縮されるため、圧縮反発力により回転体支持部材の基部を車輪中心に向かって押し付ける効果が得られ、軽量で丈夫な車輪が形成される。このように、本考案に係る全方向移動車輪は、個々の部品は単純形状であるが、組立が容易であり、製造費の低減を図ることができる。

固定部材は、クリープが少なく、圧縮耐久性が大きいことが好ましい。固定部材は、弾力性を有することが好ましく、例えば、弾力性を有するウレタン製や、金属製で弾力性を有する中空円筒形状であってもよい。各回転体は、軸方向に圧縮されて各回転体支持部材に取り付けられていてもよい。この場合、接地面からの力で、各回転体が回転軸方向に変位したり、回転軸がたわんだりするのを抑えることができる。

本考案に係る全方向移動車輪は、芯材を有し、各固定部材は弾力性を有し、各回転体は、回転軸を湾曲可能な可撓性および前記回転軸に垂直な方向に撓み抵抗性を有する強度異方性のプラスチック製のコイルスプリングを有し、前記コイルスプリングの内側または外側を弾性体で覆って成り、各回転体支持部材は前記先端部に各回転体の内部に連通する貫通孔を有し、前記芯材はリング状で、各回転体の内部および各回転体支持部材の前記貫通孔に挿入されて、各回転体支持部材に固定されていることが好ましい。この場合、あらかじめ、各回転体の内部および各回転体支持部材の貫通孔に芯材を挿入しておき、その状態で各回転体支持部材をホイール本体に取り付けて組み立てることができる。芯材が回転体支持部材によって補強された強固なリングを形成するため、車輪として過大な変位を抑えることができる。また、回転体が大きく変形して破損するのを防ぐこともできる。各固定部材が弾力性を有するため、各回転体支持部材をホイール本体の回転中心の方向に押し付けて、固定することができる。

本考案によれば、個々の部品が単純形状であり、組立が容易で、製造費の低減を図ることができる全方向移動車輪を提供することができる。

以下、図面に基づき本考案の実施の形態について説明する。
図１乃至図１３は、本考案の実施の形態の全方向移動車輪を示している。
図１乃至図３に示すように、全方向移動車輪１０は、ホイール本体１１と回転体支持部材１２と固定部材１３と回転体１４と芯材１５とを有している。

図１乃至図３に示すように、ホイール本体１１は、金属製またはプラスチック製で、円盤形状を成し、中心部に車軸１を挿入するための軸孔２１を有している。ホイール本体１１は、軸孔２１に挿入される車軸１を回転軸として回転可能であり、その回転軸に対して垂直な面で、ほぼ同じ大きさの２つの部分に分割されている。図４に示すように、ホイール本体１１は、回転軸周りに８つの中空室２２を有し、外周に各中空室２２に連通する８つの連通溝２３を有している。各連通溝２３は、回転軸に対して等角度間隔で、各中空室２２から外周に向かって放射状を成すよう形成されている。ホイール本体１１は、各中空室２２および各連通溝２３を横切って分割されている。図１および図３に示すように、ホイール本体１１は、２つの部分をボルト１１ａおよびナット１１ｂによって固定するようになっている。なお、ホイール本体１１は、軽量化のため、各中空室２２以外にも多数の中空部１１ｃが形成されている。

図５に示すように、回転体支持部材１２は、薄い板状で、一端に円形の先端部２４を有し、他端に一方の表面側に垂直に折り曲げられた基部２５を有している。回転体支持部材１２は、先端部２４に厚さ方向に貫通し、平行な２本の直線と２つの円弧とで囲まれた形状の貫通孔２６を有している。回転体支持部材１２は、長さ方向に沿った中心線に沿って、基部２５から中央付近まで伸びた切込２７を有している。図１乃至図３に示すように、回転体支持部材１２は、８つで、それぞれホイール本体１１の外周から先端部２４を突出させ、各中空室２２の内部に基部２５を配置した状態で各連通溝２３に挿入され、ホイール本体１１に放射状に設けられている。各回転体支持部材１２は、各貫通孔２６が外周に沿う方向に向くよう設けられている。

図６に示すように、固定部材１３は、ショア硬度Ａ５０程度の弾力性を有するウレタン製で、円柱形状を成している。固定部材１３は、クリープが少なく、圧縮耐久性が大きいという特性を有している。図２および図３に示すように、固定部材１３は、１６個で、１つの回転体支持部材１２に対して２個ずつ使用されている。各固定部材１３は、各中空室２２のホイール本体１１の外周側の内壁と、各回転体支持部材１２の基部２５との間に挿入されている。各固定部材１３は、各中空室２２の内部で変形して、各回転体支持部材１２をホイール本体１１の回転中心の方向に押し付けた状態で固定可能になっている。

図７乃至図１０に示すように、回転体１４は、円筒状を成し、コイルスプリング２８と弾性体２９と支持リング３０と１対の端面カラー３１とを有している。図７に示すように、コイルスプリング２８は、硬質ポリオレフィン製で形状による強度異方性を有し、回転軸を湾曲可能な可撓性および回転軸に垂直な方向に撓み抵抗性を有している。弾性体２９は、軟質ポリオレフィン製で、コイルスプリング２８の外側を蛇腹状に覆っている。弾性体２９は、コイルスプリング２８と一体的に形成されている。なお、コイルスプリング２８および弾性体２９は、市販のフレキシブルホースから成っていてもよい。

図９に示すように、支持リング３０は、所定の厚さおよび長さを有する円筒形状を成している。支持リング３０は、弾性体２９の内径よりやや小さい外径を有し、芯材１５の外径よりやや大きい内径を有している。図８に示すように、支持リング３０は、１つの弾性体２９の内部に３つずつ挿入されている。図１０に示すように、各端面カラー３１は、所定の厚さおよび長さを有する概ね円筒形状を成している。各端面カラー３１は、弾性体２９の内径とほぼ同じ外径を有し、芯材１５の外径よりやや大きい内径を有している。各端面カラー３１は、一端に、コイルスプリング２８の外径よりやや小さい外径のフランジ部３１ａを有している。各端面カラー３１は、フランジ部３１ａの側の端面に、中空の外縁と同心円状に設けられた２つの突部３１ｂを有している。図８に示すように、各端面カラー３１は、コイルスプリング２８および弾性体２９の両端に、３つの支持リング３０を間に挟んだ状態で、フランジ部３１ａを外側にして取り付けられている。

図１、図２および図８に示すように、回転体１４は、８つで、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、ホイール本体１１の外周をリング状に包囲するよう湾曲して取り付けられている。各回転体１４は、それぞれホイール本体１１の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に取り付けられている。また、各回転体１４は、内部が各回転体支持部材１２の貫通孔２６に連通し、各端面カラー３１のフランジ部３１ａの各突部３１ｂが、各回転体支持部材１２の表面に接するよう取り付けられている。

図１１に示すように、芯材１５は、リング状で、断面の外形が、回転体支持部材１２の貫通孔２６の形状とほぼ同じ形状を成している。芯材１５は、外側の側面に各回転体支持部材１２を引っ掛け位置決めするための８つの切込部３２を有している。芯材１５は、半円形状の２つの部分に分割可能になっており、各部分の一方の端面に嵌合凹部３３を有し、他方の端面に嵌合凹部３３に嵌合可能な嵌合凸部３４を有している。なお、芯材１５は、軽量化のため、両側方の側面に複数の凹部１５ａが形成されている。図２および図３に示すように、芯材１５は、各回転体１４の内部および各回転体支持部材１２の貫通孔２６に挿入されている。芯材１５は、各切込部３２に各回転体支持部材１２を嵌めるようにして、各回転体支持部材１２に固定されている。これにより、各回転体１４は、両端の端面カラー３１が、芯材１５を介してそれぞれ隣接する回転体支持部材１２の先端部２４で支持されている。

次に、作用について説明する。
全方向移動車輪１０は、各回転体１４がそれぞれホイール本体１１の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に設けられているため、各回転体１４をホイール本体１１の回転方向に対して垂直方向に回転させることができる。これにより、車軸１を固定しても車輪は路面の任意の方向に転動走行することができる。各回転体１４がホイール本体１１の外周をリング状に包囲するよう湾曲して設けられているため、点接触で接地することができ、凹凸を有する悪路や曲面などでも走行することができる。各回転体１４の両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材１２の先端部２４で支持されているため、各回転体１４に荷重が加えられたとき、その回転軸の変位を乗り心地に影響しないよう小さくすることができる。また、回転軸の曲率を概ね維持したまま、各回転体１４を回転させることができる。

全方向移動車輪１０は、以下のようにして組み立てられる。まず、分割した芯材１５を概ねリング状に配置し、それぞれに回転体支持部材１２、回転体１４を所定の数だけ装着し、それぞれの回転体１４の外周を拘束して回転体１４の方絡線が車輪外径と一致するように車輪中心に向かって圧縮し、芯材１５が連接して隙間の無い１個のリングを形成するようにする。この時、各回転体支持部材１２は、ドーナツ状に配列した回転体１４の内側に車軸中心に向かって放射状に突出した形なっている。次に、各回転体支持部材１２の基部２５に固定部材１３を粘着させて仮止めし、各回転体支持部材１２を所定の連通溝２３に嵌め込むよう、２つに分割したホイール本体１１で各回転体支持部材１２を両側から挟む。これにより、各固定部材１３が、ホイール本体１１の各中空室２２の外周側の傾斜した内壁と各回転体支持部材１２の基部２５との間で圧縮されるため、圧縮反発力により回転体支持部材１２の基部２５を車輪中心に向かって押し付ける効果が得られ、芯材１５が更に強固な１個のリングとして固定され、軽量で丈夫な車輪が形成される。このように、全方向移動車輪１０は、個々の部品は単純形状であるが、組立が容易であり、製造費の低減を図ることができる。

全方向移動車輪１０は、芯材１５が回転体支持部材１２によって補強された強固なリングを形成しているため、車輪として過大な変位を抑えることができる。また、支持リング３０および端面カラー３１により、回転体１４の内壁を支持することができ、過大な変位を抑えることができる。このように、芯材１５、支持リング３０および端面カラー３１により、回転体１４が大きく変形して破損するのを防ぐことができる。リング状の芯材１５に各回転体支持部材１２を引っ掛け、各固定部材１３で各回転体支持部材１２にホイール本体１１の中心へ向かう張力を加えることにより、芯材１５を強固なアーチ型にすることができ、強度を高めることができる。

なお、図１２（ａ）に示すように、全方向移動車輪１０は、固定部材１３が、弾力性を有するウレタン製で、円筒形状を成していてもよい。この場合、図１２（ｂ）に示すように、固定部材１３の弾性率を調整するため、中空部に弾力性のない金属棒材１３ａが挿入されていてもよい。また、図１２（ｃ）に示すように、固定部材１３が、弾力性を有するウレタン製で、やや変形した四角柱形状を成していてもよい。図１２（ｄ）に示すように、塑性変形しないリング状バネとして利用可能な範囲であれば、固定部材１３が、金属製で、円筒形状を成していてもよい。

図１３に示すように、全方向移動車輪１０は、各回転体１４が、コイルスプリング２８および弾性体２９の両端に設けられた１対の補強リング５１を有していてもよい。補強リング５１は、コイルスプリング２８の外径とほぼ同じ外径を有していることが好ましい。補強リング５１を有さない場合、コイルスプリング２８および弾性体２９の両端で、コイルスプリング２８による荷重面積が小さくなっているため、コイルスプリング２８および弾性体２９の摩耗や変形が速く進行する。これに対し、図１３に示す補強リング５１を有する場合、補強リング５１によりコイルスプリング２８および弾性体２９の両端の摩耗や変形が抑制され、さらにその隣接部の変形も抑制されるため、全方向移動車輪１０全体で各回転体１４の変形が均一に進行し、寿命を大幅に改善することができる。

図３および図１４に示すように、全方向移動車輪１０は、１対のホイール１１が対向して各回転体支持部材１２を挟み込むときに、回転体支持部材１２の切込部２７に挿入して各回転体支持部材１２の位置を拘束し、精度と強度とを補強する目的で芯板１６を有していても良い。

全方向移動車輪１０は、軽量化のために、各回転体支持部材１２が貫通孔２６以外に、厚さ方向に貫通した複数の孔を有していてもよい。また、長寿命化のために、各回転体１４のコイルスプリング２８が、内部にワイヤや繊維材などの補強芯材を有していてもよい。端面カラー３１や支持リング３０が滑り軸受となっているが、低い回転抵抗が必要な用途向けには、端面カラー３１や支持リング３０を転がり軸受としてもよい。

本考案の実施の形態の全方向移動車輪を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の縦断面図である。図１に示す全方向移動車輪の一部を拡大した断面図である。図１に示す全方向移動車輪の分割したホイール本体の一方を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の回転体支持部材を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の固定部材を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の回転体のコイルスプリングおよび弾性体を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の回転体および回転体支持部材の取付状態を示す縦断面図である。図１に示す全方向移動車輪の回転体の支持リングを示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の回転体の端面カラーを示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の分割した芯材の一方を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の固定部材の（ａ）第１の変形例を示す斜視図、（ｂ）第２の変形例を示す斜視図、（ｃ）第３の変形例を示す斜視図、（ｄ）第４の変形例を示す斜視図である。図１に示す全方向移動車輪の回転体が補強リングを有する変形例の、回転体および回転体支持部材の取付状態を示す縦断面図である。図３に示す全方向移動車輪の芯板を有する変形例の、芯板を示す斜視図である。

符号の説明

１車軸
１０全方向移動車輪
１１ホイール本体
１２回転体支持部材
１３固定部材
１４回転体
１５芯材
１６芯板
２１軸孔
２２中空室
２３連通溝
２４先端部
２５基部
２６貫通孔
２７切込
２８コイルスプリング
２９弾性体
３０支持リング
３１端面カラー
３２切込部
３３嵌合凹部
３４嵌合凸部
５１補強リング

Claims

ホイール本体と複数の回転体支持部材と複数の固定部材と複数の回転体とを有し、
前記ホイール本体は回転軸の周りに複数の中空室を有し、外周に前記回転軸に対して等角度間隔で各中空室に連通する複数の連通溝を有し、各中空室および各連通溝を横切って前記回転軸に対して垂直な面で２つに分割可能に設けられ、
各回転体支持部材は各連通溝に挿入されて前記ホイール本体に放射状に設けられ、前記ホイール本体の外周から突出する先端部と各中空室の内部に配置された基部とを有し、
各固定部材は各中空室の前記ホイール本体の外周側の内壁と各回転体支持部材の基部との間に各回転体支持部材を固定可能に設けられ、
各回転体は回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲してそれぞれ前記ホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に、両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材の前記先端部で支持されていることを、
特徴とする全方向移動車輪。
芯材を有し、
各固定部材は弾力性を有し、
各回転体は、回転軸を湾曲可能な可撓性および前記回転軸に垂直な方向に撓み抵抗性を有する強度異方性のプラスチック製のコイルスプリングを有し、前記コイルスプリングの内側または外側を弾性体で覆って成り、
各回転体支持部材は前記先端部に各回転体の内部に連通する貫通孔を有し、
前記芯材はリング状で、各回転体の内部および各回転体支持部材の前記貫通孔に挿入されて各回転体支持部材に固定されていることを、
特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪。