JP3171237B2 - 旋回式キャスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は手押し車その他の
各種荷物運搬台車の底面に取り付けて使用されるキャス
タに関し、より詳しくは、水平面内で自由に旋回できる
ようにした旋回式キャスタの方向復元性を改善したもの
である。

【０００２】

【従来の技術】特公平７−７７８４２号公報に、緩衝機
構を有する旋回式のキャスタが示されている。このキャ
スタは、図６（Ａ）に示すように、取付部１の両側から
垂下する一対のブラケット２と、該ブラケット２の後方
側へ延出する固定衝合面部３ａと、該ブラケット２に中
途部が枢着Ｐされて前後方向へ延出する車輪支持アーム
４と、該車輪支持アーム４の前方で軸支される車輪Ｗ
と、上記車輪支持アーム４の後方に設けられて前記固定
衝合面部３ａと衝合可能な可動衝合面部３ｂと、該可動
衝合面部３ｂの下方に離間し左右方向に支点部の一例を
示すスチールボール５を介設して対向する押圧蓋部６ａ
と、上端が上記押圧蓋部６ａに拘束され下端が上下に対
向するケーシング７の押圧台部６ｂに拘束されて拡張方
向に付勢された弾発手段の一例を示すコイルスプリング
８と、固定衝合面部３ａと可動衝合面部３ｂと押圧蓋部
６ａとケーシング７の底面となる押圧台部６ｂとを貫通
して固定衝合面部３ａと押圧台部６ｂとの間隔を所定長
さに設定する調整軸９とから構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】旋回式キャスタは垂直
な旋回軸のまわりを自在に旋回できる構造であるため、
走行路面の凹凸や、小石などの障害物が原因となって発
生する外力を受けると不安定な挙動をし、容易に旋回し
て台車がふらついたり転向したりすることとなる。

【０００４】 図６の従来の旋回式キャスタでは、枢軸
Ｐは旋回軸Ｘと直交する位置にあるが、枢軸Ｐと車輪Ｗ
の回転軸Ｏとが垂直方向に離間しているため、安定した
方向復元性が維持されにくい。すなわち、図６（Ｂ）に
従って説明すると、走行中に車輪Ｗがたとえば障害物に
乗り上げると車輪Ｗに上向きの力Ｆが作用するが、その
力Ｆに基づいて図示するような分力が発生する。障害物
や走行路面の凹凸などは走行路面全体に均一に存在する
ものではなく、局部的に存在するのが通常であることか
ら、台車の左右に装備されたキャスタの一方だけが乗り
上げることが多い。その結果、車輪Ｗに作用する力Ｆの
分力に起因してさらに水平方向分力が発生し、車輪Ｗを
旋回軸Ｘまわりに旋回させやすい。図６（Ａ）に示した
従来のものでは、緩衝機構の構造上必然的に、枢軸Ｐと
車軸Ｏとの垂直方向離間距離を長くとらざるをえないた
め、方向復元性に劣るという問題がある。

【０００５】そこで、この発明の目的は、緩衝機構を備
え、しかも、障害物があってもみだりに旋回しないよう
に方向復元性を改善した旋回式キャスタを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 この発明の旋回式キャ
スタは、台車のフレームに固定するための取付台座と、
垂直な旋回軸のまわりに旋回自在に取付台座に取り付け
られた旋回枠と、旋回枠から垂下したブラケットと、ブ
ラケットに水平な支点軸を介して揺動自在に取り付けた
揺動アームと、揺動アームの一端に水平な回転軸を介し
て回転自在に取り付けた車輪と、揺動アームの他端とブ
ラケットとの間に介設され、揺動アームの前記一端を下
向きに付勢する緩衝機構とを具備してなり、上記支点軸
を上記旋回軸と直交させるとともに、上記支点軸と上記
回転軸とを同一レベルに設定し、かつ、前記緩衝機構
を、前記ブラケットを構成する一対の側板間を連結する
連結板と、揺動アームの他端側において揺動アームを構
成する一対の側板間を連結する連結板とを共通に貫通し
た軸と、ブラケットの連結板上に突出した前記軸の端部
に取り付けたワッシャとブラケットの連結板との間に介
在させた第一の弾発部材で構成し、前記ブラケットの連
結板と前記揺動アームの連結板との間に第二の弾発部材
を介在させたことを特徴とする。

【０００７】旋回式キャスタにおいては、走行中の車輪
のころがり抵抗により、車輪が台車の進行方向に追従す
るようになっている。これは、車輪に対する路面の抵抗
によるモーメント荷重が車輪に作用する結果である。こ
のときのモーメント荷重は、モーメントの腕の長さすな
わち、車輪の接地点（車輪の回転軸）から旋回軸までの
水平方向距離と、抵抗の大きさとの積で表される。した
がって、このモーメント荷重が小さいほど車輪が容易に
旋回し、外力による影響を受けやすいものであることが
わかる。言い換えれば、当該モーメント荷重が大きいほ
ど、走行中の車輪の旋回抵抗が大きく、方向復元性にす
ぐれると言えるのである。

【０００８】車輪の横ぶれを抑制するためには、揺動ア
ームの支点軸と車輪の回転軸との垂直方向離間距離を車
輪径の約２０％の範囲、好ましくは０に設定する。同一
レベルというときは当該範囲内にあることを言うものと
する。

【０００９】緩衝機構は揺動アームの前記一端を下向き
に、言い換えれば、車輪を走行路面側に、弾性的に付勢
することによって、車輪に作用する衝撃等を吸収・緩和
して台車側に伝わらないようにする役割を担うものであ
る。その具体的な構成としては、ブラケットを構成する
一対の側板間を連結する連結板と、揺動アームの他端側
において揺動アームを構成する一対の側板間を連結する
連結板とを共通に貫通した軸と、ブラケットの連結板上
に突出した前記軸の端部に取り付けたワッシャとブラケ
ットの連結板との間に介在させた弾発部材で構成するこ
とができる。

【００１０】ブラケットの連結板と揺動アームの連結板
との間に弾発部材を介在させることにより、揺動自在の
揺動アームのいずれの向きの揺動も弾性力に抗して行わ
れることになるため、緩衝作用が一層向上し、振動や衝
撃の少ない旋回式キャスタを提供することができる。

【００１１】弾発部材としては、圧縮コイルバネまたは
ゴムその他の弾性材料を採用することができる。

【００１２】なお、支点軸は旋回軸に対して水平方向に
オフセットした位置に配置することもできるが、支点軸
を垂直軸と直交させるとともに、支点軸の水平方向両側
に、車輪支持用の水平軸と、緩衝機構の中心軸とを配置
することにより、力の配分がしやすく、キャスタの安定
した走行を維持することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って発明の実施の
形態を説明する。

【００１４】 図１に示す旋回式キャスタ１０は、台座
１４を介して台車のフレームに取り付けるようになって
いる。そのために台座１４は取付ボルトを挿入するため
の通り穴１６を備えている（図５参照）。台座１４には
ボールベアリング（図示せず）を介して垂直な旋回軸Ｘ
のまわりに回転自在に旋回枠１８が取り付けられてい
る。以上の構成は従来の旋回式キャスタと基本的に変わ
るところはない。

【００１５】旋回枠１８にブラケット２０を、たとえば
溶接により、固定してある。図２から分かるとおり、ブ
ラケット２０は所定の距離を隔てて互いに向かい合った
平行な一対の側板２２と、側板２２同士を連結する連結
板２４とからなる。側板２２は旋回枠１８から垂下し、
その下端付近に、水平方向に互いに整列した通り孔を有
する。連結板２４は水平に延在し、中央付近に通り穴を
備えている。なお、図面には、Ｕ字形の部材を側板２２
の縁に溶接して連結板２４を形成した場合を例示した。

【００１６】ブラケット２０の通り穴を貫通する水平な
支点軸Ｏ₁ を介して揺動アーム３０を取り付けてある。
揺動アーム３０は支点軸Ｏ₁ を中心として揺動可能であ
る。揺動アーム３０は、互いに向かい合った平行な一対
の側板３２と、揺動アーム３０の一端にて、側板３２同
士を連結する連結板３４とで構成されている。各側板３
２は、支点軸Ｏ₁ を水平に貫通させるための通り穴およ
び車輪１２を支持する車軸Ｏ₂ を水平に貫通させるため
の通り穴を備えている。また、連結板３４はその中央付
近に通り穴を備えている。なお、図３から分かるよう
に、一対の支点軸Ｏ₁ が同軸状に延在し、両者間に車輪
１２のための空間が確保されている。

【００１７】 図示した旋回式キャスタ１０ではボルト
４２が緩衝機構４０の中心軸となる。すなわち、図面に
例示した緩衝機構４０は、揺動アーム３０の連結板３４
の通り穴と、ブラケット２０の連結板２４の通り穴とを
共通に貫通したボルト４２と、連結板２４上に突出した
ボルト４２の端部に取り付けたワッシャ４４と連結板２
４との間に介在させた弾性材料としてのゴムで構成され
る弾発部材４６を具備している。なお、弾発部材４６と
して圧縮コイルバネを採用することも可能である（図５
参照）。また、弾発部材４６は、図示するように連結板
２４，３４の上側に配置するほか、連結板２４，３４の
下側に配置してもよく、このことは図５の場合にも当て
はまる。ナット４２ｂの緩み止めを図るため、ボルト４
２の端部に形成された孔に割ピン４２ｂを挿入した場合
を例示したが、弾発力の調整や部品の交換を考慮しない
場合には、溶接やかしめによりナット４２ｂをボルト４
２に恒久的に固定してもよい。

【００１８】 ブラケット２０の連結板２４と揺動アー
ム３０の連結板３４との間に断髪部材４８を介在させて
ある。この弾発部材４８も、弾性材料として図示するよ
うにゴムその他の弾性材料で構成するほか、圧縮コイル
バネで置換することも可能である。弾発部材４８が連結
板２４，３４間に介在することによって、揺動アーム３
０が後述する図４（Ｂ）の状態から緩衝機構４０の作用
で支点軸Ｏ1を中心として揺動するときの間省作用が得
られる。

【００１９】 支点軸Ｏ₁ を中心として水平方向に逆向き
にほぼ等距離だけオフセットした位置に、車軸Ｏ₂ と緩
衝機構４０の作用点を配置してあり、このような配置と
することにより、力の配分がしやすくキャスタの安定し
た走行を維持することができる。緩衝機構を支点軸Ｏ₁
と回転軸Ｏ₂ との間に配置することも可能であるが、そ
の場合には、支点軸Ｏ₁ からの距離すなわち腕の長さが
短くなる分だけ弾発部材４６の弾発力を大きくする必要
がある。

【００２０】 図１は車輪１２が接地した状態を示して
いる。この状態において、支点軸Ｏ1と回転軸Ｏ2とが水
平に整列している、つまり、同一レベルにある。

【００２１】 図４は別の実施の形態を示すもので、
（Ａ）は図１に対応し、（Ｂ）は車輪が障害物に乗り上
げた状態を示している。すなわち、車輪１２が障害物に
乗り上げると、揺動アーム３０が弾発部材４６の弾発力
に抗して支点軸Ｏ₁ を中心として図の左回りに揺動す
る。このとき、支点軸Ｏ₁ と回転軸Ｏ₂ とが同一レベル
にあるため、車輪１２の乗り上げに伴って回転軸Ｏ₂ に
作用する力はほぼ真上を向いた力である。したがって、
揺動アーム３０が容易に揺動して、旋回軸まわりに車輪
を旋回させる力が発生しにくい。これに対して、支点軸
と回転軸が垂直方向に離間している場合（図６参照）、
車輪１２の障害物乗り上げに伴って車輪および回転軸に
外力が作用すると、支点軸と回転軸との離間距離に応じ
て上向き以外の種々の角度の分力が発生する。その結
果、車輪がふらつき、ましてや走行中であるから車輪が
容易に旋回軸Ｘまわりに旋回してしまうのである。

【００２２】 なお、図４における緩衝機構４０の軸４２
は、図１に示した六角頭付きボルト４２の頭部を廃止し
て軸４２の端部を貫通したピン４２ｃの両端部を揺動ア
ーム３０の側板３２に支持させてある。

【００２３】 上述の実施の形態では支点軸Ｏ₁ が旋回軸
Ｘと直交しており、したがって、車輪１２の接地点は旋
回軸Ｘの延長線と走行路面との交点からずれているが、
図５に示すように、支点軸Ｏ₁ を旋回軸Ｘに対して水平
方向にオフセットさせてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、この発明によれば、車輪を支持する揺動アームの支
点軸と車輪の回転軸とを同一レベルに設定したことによ
って車輪の方向復元性が向上し、台車の横ぶれが少なく
安定した走行を担保し得る旋回式キャスタを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回式キャスタの正面図である。

【図２】（Ａ）は図１の旋回式キャスタの右側面図、
（Ｂ）は図１の旋回式キャスタの左側面図である。

【図３】図１の旋回式キャスタの支点軸部分の断面図で
ある。

【図４】別の実施の形態を示す旋回式キャスタの一部破
断正面図である。

【図５】別の実施の形態を示す旋回式キャスタの斜視図
である。

【図６】（Ａ）は従来の技術を示す一部破断正面図、
（Ｂ）は力の向きを示す線図である。

【符号の説明】

10 旋回式キャスタ 12 車輪 14 取付台座 18 旋回枠 20 ブラケット 22 側板 24 連結板 30 揺動アーム 32 側板 34 連結板 40 緩衝機構 46 弾発部材 48 弾発部材 Ｘ 旋回軸 Ｏ₁ 支点軸 Ｏ₂ 回転軸

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車のフレームに固定するための取付台
   座と、垂直な旋回軸のまわりに旋回自在に取付台座に取
   り付けられた旋回枠と、旋回枠から垂下したブラケット
   と、ブラケットに水平な支点軸を介して揺動自在に取り
   付けた揺動アームと、揺動アームの一端に水平な回転軸
   を介して回転自在に取り付けた車輪と、揺動アームの他
   端とブラケットとの間に介設され、揺動アームの前記一
   端を下向きに付勢する緩衝機構とを具備してなり、上記
   支点軸を上記旋回軸と直交させるとともに、上記支点軸
   と上記回転軸とを同一レベルに設定し、かつ、前記緩衝
   機構を、前記ブラケットを構成する一対の側板間を連結
   する連結板と、揺動アームの他端側において揺動アーム
   を構成する一対の側板間を連結する連結板とを共通に貫
   通した軸と、ブラケットの連結板上に突出した前記軸の
   端部に取り付けたワッシャとブラケットの連結板との間
   に介在させた第一の弾発部材で構成し、前記ブラケット
   の連結板と前記揺動アームの連結板との間に第二の弾発
   部材を介在させたことを特徴とする旋回式キャスタ。
2. 【請求項２】 前記弾発部材を圧縮コイルバネまたは弾
   性材料で構成した請求項１の旋回式キャスタ。
3. 【請求項３】 前記支点軸から前記回転軸までの距離
   と、前記支点軸から前記軸までの距離を等しくした請求
   項１または２の旋回式キャスタ。