JP4391510B2 - キャスター及び緩衝車軸支持機構 - Google Patents

Description

この発明は、台車などの搬送用機器類、トローリ、車椅子、ベビーカーなどの運搬車（車両）に使用される緩衝機構、並びにそれを備えたキャスター及び車両に関する。

近年、脱着可能なキャスターにおいて路面の凹凸を和らげて搬送するさまざまな緩衝機能付のキャスターが提案されている。これら緩衝キャスターの利点として、路面から受ける衝撃を和らげる効果にほかに、予め搬送物に適度な沈み込みがあることで、ホイールが路面の凹凸（特に凹部）に追従し、優れた防振効果、静音効果が得られることが知られている。

特許文献１に記載の緩衝機構では、図１４に示すようにブラケット（１７）に枢着した揺動アーム（３７）の車軸とは逆側にバネ受けを設け、ブラケット（１７）より立ち上げたボルト（１０２）の先に他端バネ受け（１４４）を設けて、その間に弾性体である弾発材（１４６）を設けて衝撃を和らげている。しかしこの複雑な構造では全体の重量が大きくなるばかりか、いわゆるバネ下の重量が重いために、小刻みな衝撃への対処がむずかしい。

特許文献２に記載の緩衝機構では、図１５に示すようにコイルバネ（１６９）がその伸縮方向がほぼ水平方向になるように配置されているものの、車輪（５９）の上部に配置しているために、従来のキャスターに比べて嵩高いものになっている。このため、台車に取り付けられている従来のキャスターと交換すると、台車の高さが高くなって不都合を生じる場合がある。

特開平１１−９１３０３号公報 特開２００５−８８８４６号公報

特に、上記特許文献１及び２に共通していることは、弾性体の構造上、弾性体が弾性体の回転対称軸に沿って伸縮することである。このような弾性体の構造及び動作により、弾性体の配置は制限される。すなわち、弾性体受けを、弾性体の回転対称軸の両側に且つ回転対称軸に直交するように設ける必要がある。この結果、部品点数は多くなり、総重量が重く、高価なものとなっている。

本発明の第１の目的は、上記従来技術の不都合及び問題を解決するものであり、弾性体の配置に自由度を与え、取り付けも簡便で、軽量で嵩だかくならず、細かい振動にも対応できるキャスター及び緩衝車軸支持機構を提供することにある。本発明の第２の目的は、さまざまな車両に応用可能な新規なキャスター及び緩衝車軸支持機構並びにそれを搭載した車両を提供することにある。本発明の第３の目的は、さまざま用途に応じて緩衝性能を容易に調節可能な新規な構造を有するキャスター及び緩衝車軸支持機構を提供することにある。

本発明の第１の態様に従えば、移動体に固定する固定台（７０）と；
固定台に支持されるメインフレーム（１０）と；
メインフレームに揺動可能に装着された車軸支持アーム（３０）と；
車軸支持アームに軸支された車輪（５０）と；
メインフレームまたは固定台（７０）と車軸支持アームとの間に掛け渡された線状弾性体（６０）とを備えるキャスター（１００）が提供される。

本発明のキャスター（１００）によれば、車軸支持アーム（３０）とメインフレーム（１０）との間に線状弾性体（６０）が掛け渡され、線状弾性体が湾曲に撓むことで車軸から車体に伝わる衝撃を緩和することが出来る。特に、本発明では従来キャスターで使用されていたコイルバネと異なり、ワイヤーのような線状弾性体を用いているので、弾性体のメインフレーム及び車軸支持アームに対する取付け位置の自由度が高い。取付け位置を適宜選択することで、弾性体の変形方向を自在に設定することができ、これによりキャスターが取り付けられる車両のデッドスペースを有効利用するとともに、従来型のコイルバネが占有していた空間を低減することができる。

キャスターには、一般に、車輪が常に進行方向に向くように鉛直な旋回軸を有する自在キャスターと旋回しない固定キャスターがあるが、本発明のキャスターはいずれのキャスターも含む概念である。

本発明の第２の態様に従えば、メインフレーム（１，１０）と車輪（５，５０）を有する移動体に取り付けられる緩衝車軸支持機構であって、前記メインフレーム（１，１０）に揺動可能に装着されるとともに前記車輪（５，５０）の車軸（４，４０）を支持する車軸支持アーム（３，３０）と；前記メインフレームまたは前記移動体と車軸支持アームとの間に掛け渡された線状弾性体（６，６０）とを備える緩衝車軸支持機構が提供される。

本発明の緩衝車軸支持機構によれば、車軸支持アーム（３，３０）とメインフレーム（１，１０）または移動体との間に線状弾性体が掛け渡され、線状弾性体（６，６０）が湾曲して撓むことで車軸からメインフレームまたは物体に伝わる衝撃を緩和することが出来る。特に、本発明では従来キャスターなどに用いられる緩衝車軸支持機構で使用されていなかったワイヤーのような線状弾性体を用いているので、弾性体のメインフレーム及び車軸支持アームに対する取付け位置の自由度が高い。取付け位置を適宜選択することで、弾性体の変形方向を自在に設定することができ、これにより緩衝車軸支持機構が搭載される物体のデッドスペースを有効利用するとともに、従来型のコイルバネが占有していた空間を低減することができる。

本発明の緩衝車軸支持機構において、前記線状弾性体は、前記車軸と略垂直な平面内で湾曲させ得る。たとえば、線状弾性体を車輪の外周に沿って設け、その面内で撓ませることにより、走行時、車輪の後ろに弾性体が隠れる形となるため、弾性体が障害物に当たる可能性を排除できる。あるいは車輪を旋回させる場合、線状弾性体（６５）を車輪（５５）と並列して設け、その面内でたわませれば、従来の車輪の旋回領域内に線状弾性体を収めることができ、従来の車両に車輪周囲の設計変更を要さずに、本緩衝機構を導入できる。特に一本の車軸支持アームの端部から左右に設けられた車軸（４３）にそれぞれ車輪（５３）が枢着される双輪構造の場合には、車軸支持アーム（３３）を支持するメインフレーム（１３）と車軸支持アーム（３３）を弾性体でつなぐことにより、緩衝車軸支持機構が双輪間に収まるため、小さなスペースで、簡便な構造で緩衝作用を実現することが出来る。

本発明の緩衝車軸支持機構において、前記車軸支持アーム（３０）が一対の車軸支持アームを有し、前記線状弾性体（６０）の両端がそれぞれ一対の車軸支持アームに連結され得る。例えば、線状弾性体を略Ｕ字型に弾性変形して、その両端がそれぞれ車軸支持アームに連結され、中間点をメインフレーム（１０ｂ）に連結し得る。これにより、簡便な構造で、緩衝作用を実現しながら安定した走行を行うことができる（Ｕ字型サスペンション）。

本発明の緩衝車軸支持機構において、前記線状弾性体（６１，６２）の一端がメインフレーム（１１）及び車軸支持アーム（３２）の一方に揺動可能または摺動可能に連結され得る。線状弾性体（６２）の一端を揺動可能とすることにより、線状弾性体の一端をメインフレーム（１２）（または物体）及び／または車軸支持アーム（３２）に単純に固定したときに比べ、線状弾性体（６２）にかかる応力を均一化して、特に線状弾性体の一端にかかる応力又は歪みを緩和して線状弾性体の寿命を延ばすことができる。さらに揺動領域に制限を設けることで車軸支持アームの変位に応じて揺動時と固定時の二極的な緩衝特性を有することが出来る。

また線状弾性体（６１）の一端を摺動可能とすることにより、線状弾性体からの応力を受けない「遊び領域」（１０ｄ）を設けることができる。さらにこの遊び領域に変位に応じた応力を働かせる線状弾性体（６０）と併用することで、車軸支持アーム（３１）の変位に応じて摺動時と固定時の２段階的な緩衝特性を有することが出来る。

本発明の緩衝車軸支持機構において、線状弾性体を第１及び第２弾性体（６３，６４）から構成してもよい。このように線状弾性体を複数の弾性体から構成することでそれらの組み合わせにより弾性特性を容易に調整することができる。この場合、第１及び第２弾性体の弾性特性をそれぞれの固有振動を打ち消しあうように異ならせることによって、搬送時の路面振動との共振を防ぐことが出来る。また、それらの弾性体をメインフレーム（１３）及び車軸支持アーム（３３）に対して着脱可能とすることにより、ユーザーは目的及び用途に応じて複数の弾性特性を選択できる。

本発明の緩衝車軸支持機構において、線状弾性体（６００）が撓んだときに、第１及び第２弾性体が互い接触しあうように構成することができる。この場合、線状弾性体同士が撓んだときに互い接触しあい、その摩擦により運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで衝撃を吸収する効果を奏する。

本発明のキャスターまたは緩衝車軸支持機構において、前記線状弾性体がワイヤロープであることにより、ワイヤロープ撓み時のワイヤー同士の摩擦により優れた衝撃吸収性する効果を有する。また、ワイヤロープは、入手しやすく安価であるので、緩衝車軸支持機構の構造がシンプルになり、製造コストも低下できる。なお、線状弾性体としての「ワイヤロープ」とは複数のワイヤーからなるロープを意味し、種々の材料から構成し得る。ワイヤーは、例えば、スチール線のような金属線、プラスチック線などから形成し得る。ワイヤロープの外周をプラスチックやゴムでコーティングしてもよい。本発明において、棒状弾性体とは、棒状であれば任意の弾性体、例えば、ワイヤロープ、ピアノ線、板バネを含む。但し、コイルバネは含まない。なお、弾性変形の方向からすれば、板バネは面と垂直な方向にしか主に変形しないので、３次元方向に変形可能な線状の弾性体、例えばワイヤロープが好ましい。

本発明の緩衝車軸支持機構は、さらに、線状弾性体（６３，６４）の弾性力を調節するための機構を備え得る。この機構により荷重に対する弾性力を自在に調節することができる。この機構は例えば線状弾性体が車軸支持アーム、メインフレームまたは物体に対して取り付けられる位置が調節可能にする係合機構にし得、例えば、ラック（８７）とピニオンギア、またはボールネジとスクリューなどから構成し得る。

本発明に従えば、本発明の緩衝車軸支持機構を備える各車両が提供される。車両とは搬送車両、乗用車両、作業車両、歩行補助車両を含む概念である。さらに「搬送車両」とは台車、牽引車、ベビーカー、車椅子、ストレッチャー、ゴルフカート等、もっぱら人や物を搬送するための車両を意味する。「乗用車両」とはローラースケート、キックボード（３００）、車椅子、二輪車、四輪車など乗って操縦を行う車両を意味する。作業車両とは芝刈り機など作業をしながら走行する車両を意味し、歩行補助車両とは乳母車、歩行器等、人の歩行を補助する車両を意味する。ただし自重等の関係から、鉄道車両や内燃機関を持つ四輪車両、二輪車両は適用が容易ではない、特に鉄道車両と内燃機関を持つ四輪車両はさらなる懸架機構が必要となる。

本発明は車軸支持機構に線状弾性体を用いることにより、線状弾性体それ自体がかさばらない細い線状体であり、その連結法により、線状弾性体の変形方向を自由に設定できる。弾性体の連結法も固定、枢着、摺動など簡便ながら選択肢に富み、緩衝特性の設計自由度を高める。その上で揺動軸によりメインフレームと車輪の相対位置、変位方向を規定し、車軸近傍と移動体本体側の最適な位置を選択して、両者の間を線状弾性体がつなぐという、必要最低限の構成で、軽量、省スペースの緩衝機構を実現している。線状であること、設置機構の簡便さゆえに線状弾性体の並列併用を可能にし、併用の相互作用により衝撃吸収効果などの新たな効果をもたらし、ユーザー主導も含めた、緻密なカスタマイズや、応用展開を可能にする。設計の自由度から緩衝機能を持たない普及品に近い形状、性能に安価で緩衝機構を加えることにより、幅広く、本発明の緩衝車軸支持機構を浸透させ、移動時の騒音低減や、搬送物の不良率の低減、移動体自体の壊れにくさによる資源の有効活用を実現することができる。

最初に本発明のキャスター及び車軸支持機構の原理を概念的に説明する。図１に概念的に示すように、本発明の車軸支持機構９は、主に、移動体８のメインフレーム１に揺動可能に支持され且つ車輪５を車軸４を介して回動可能に支持する車軸支持アーム３と、移動体８の一部またはメインフレーム１（メインフレーム１に接続された何らかの付属品）と、車軸支持アーム３との間に掛け渡されたワイヤロープ(棒状弾性体)６とで構成される。

移動体８の荷重がメインフレーム１にかかると、車軸支持アーム３が揺動軸２を中心に反時計回りに回動し、ワイヤロープ６が撓んで、その曲げ応力に、前記荷重が釣り合う位置で均衡を保つ。移動体が走行し、車輪５が路面段部に乗り上げると、車輪５がメインフレーム１に近づいて段部を乗り越え、移動体の変位を軽減させる。この作用の反動により移動体は上下に細かく振動するが、その運動エネルギーを、ワイヤロープ６を構成するワイヤー同士が摩擦することで熱エネルギーに変え、この振動を減衰することで、移動体を静穏に保つ。

［第１実施形態]
本発明の緩衝車軸支持機構を備えた自在キャスターの一例を図２及び図３を用いて説明する。自在キャスター１００は、メインフレーム１０とその上部に回転可能に取り付けられた天板７０とを備え、メインフレーム１０は、一対の車軸支持アーム３０を支持し、一対の車軸支持アーム３０は車軸４０を介して車輪５０を支持し、一対の車軸支持アーム３０とメインフレーム１０とに掛け渡されたワイヤロープ６０とを備える。

メインフレーム１０は、車輪５０の一部を収容するように逆Ｌ字型の側面形状を有し、メインフレーム１０の下端１０ｃの近傍に車軸支持アーム３０の一端近傍を回動可能に支持する揺動軸２０を有する。メインフレーム１０の上面１０ａには、天板７０が図示しない回転機構を通じてメインフレーム１０に対して回転可能に取り付けられている。天板７０は図示しない移動体（例えば、台車の台座：不図示）に（または移動体を天板に）固定するための固定台として機能する。メインフレーム１の上面１０ａの車輪側先端にはワイヤロープ６０を挿通させるスルーホール１０ｂが形成されている。ワイヤロープ６０はスルーホール１０ｂに挿通されて、その両端６０ａ、６０ｂが車軸支持アーム３０の他端に連結されている。すなわち、ワイヤロープ６０は、その中央部がスルーホール１０ｂに、その両端６０ａ、６０ｂが車軸支持アーム３０にそれぞれ支持されることによって逆Ｕ字型に弾性変形されてメインフレーム１０と車軸支持アーム３０との間に支持されている。

この実施形態（一般手押し台車用途）ではワイヤロープ６０は、直径０．１〜２ｍｍ（この例では約０．５ｍｍ）のスチール細線を束ねること構成されており、その直径は３〜１５ｍｍ（この例では約６ｍｍ）である。前述のようにワイヤロープ６０はスルーホール１０ｂに挿通されて湾曲した状態で車軸支持アーム３０に支持されることにより天板７０にかかる荷重に対して反発力を生じさせる弾性体として機能する。すなわち、天板７０が取り付けられる移動体に荷物が積載されると、その荷重によりワイヤロープ６０が弾性変形し、その変形に応じて車軸支持アーム３０は揺動軸２０を中心に揺動する。また、キャスター１００が走行中に段部を乗り越えようとするときに、車輪５０は車軸支持アーム３０の揺動軸２０を中心とする揺動を通じて段部の高さ方向位置に沿うように上方移動する。このとき、ワイヤロープ６０はその中央部がスルーホール１０ｂを通じてメインフレーム１０に弾性変形可能に支持されているので、ワイヤロープ６０が弾性変形することにより段部からの衝撃を吸収してメインフレーム１０に伝わる衝撃が緩和される。

この実施形態の自在キャスター１００で注目すべきことは、一本のワイヤロープ６０が車輪５０をメインフレーム１０に対して緩衝作用を果たしている点である。特に、ワイヤロープ６０は細線であるために、従来のコイルバネのように比較的大きな収容容積を要することがなく、低コストで且つ小型のキャスターを実現している。また、この実施形態のキャスターでは、コイルバネを利用した従来のキャスターとは異なり、バネの端部に（特に、バネの伸縮軸に直交する方向に）バネ受け座を配置する必要がない。従って、従来のキャスターと同じ高さ（嵩高さ）のキャスターを実現することができ、また、緩衝特性の設計自由度が高く、種々の用途に適用させることができるキャスターを設計することができる。従来の台車に取り付けられた自在キャスターを本発明の自在キャスターと交換しても高さ、偏心距離、旋回領域を同様に設定できるため動作上なんら不都合が生じない。

この実施形態では、一本のワイヤロープ６０をメインフレーム１０のスルーホール１０ｂを介して弾性変形させつつメインフレーム１０と車軸支持アーム３０との間に装着したが、それに限らず、二本のワイヤロープ６０を用いて、それらの一端をメインフレーム１０のスルーホール１０ｂに相当する位置に連結し、それらの他端を一対の車軸支持アーム３０にそれぞれ支持させてもよい。この例では自在キャスターを例示したが、天板７０がメインフレーム１０に固定された固定キャスターであってもよい。この場合、ワイヤロープ６０の一端がメインフレーム１０ではなく天板７０またはメインフレーム１０の付属品に連結されていてもよい。この実施形態では、キャスターの例を示したが、車軸支持アーム３０及びワイヤロープ６０により本発明の緩衝車軸支持機構が具現化されている。

［第２実施形態]
第１実施形態の自在キャスターの変形例を、図４を用いて説明する。この自在キャスター１１０は、２本の第１及び第２ワイヤロープ（棒状弾性体）６０及び６１を用いている点で第１実施形態と異なる。第１ワイヤロープ６０は、第１実施形態で用いたものと同様スルーホール１１ｂに挿通している。第２ワイヤロープ６１は、スルーホール１１ｂよりも縦径が長い長孔１１ｄを通過している。第２ワイヤロープ６１の長孔１１ｄを通過している部分の両側に長孔１１ｄよりも大きな径のストッパーリング７７がそれぞれ固定されている。このストッパーリング７７により第１ワイヤロープ６１の中央部（逆Ｕ字の頂点部）は長孔１１ｄ近傍に拘束され、第１ワイヤロープ６１は長孔１１ｄに対して第１ワイヤロープ６０の長手方向に移動して大きく撓み変形することが防止される。なお、第２ワイヤロープ６１はキャスターに荷重がかかっていない状態では長孔１１ｄの内壁の上端に接触しないように、第１及び第２ワイヤロープ６０及び６１の長さ等が設定されている。

このような自在キャスター１１０の天板７１（固定台）、すなわち、メインフレーム１１に通常の荷重がかかると、まず、第１ワイヤロープ６０のみが撓み、適度の沈み込みがあるため、車輪５１が路面の凹凸に追従し路面振動を吸収しながら静かに走行する。車輪から大きな衝撃が伝わると第２ワイヤロープ６１の頂点部が長孔１１ｄの内壁の上部に当接して第２ワイヤロープ６１も撓み、第１ワイヤロープ６０と第２ワイヤロープ６１の両方が撓んで衝撃を吸収する。

このような構造を持つキャスター１１０を台車に装着し、荷物を屋外搬送する場合、アスファルト路面の凹凸で搬送中は路面から受ける振動を第１ワイヤロープ６０のみが吸収し、第２ワイヤロープ６１は頂点部が１１ｄ長孔内を摺動するのみで緩衝には関与しない。この台車が歩道入り口の低縁石に差し掛かり、車輪にその段差による衝撃が伝わると、車軸支持アーム３１が大きく回動し、第２ワイヤロープ６１の頂点部が長孔１１ｄの内壁の上部に当接して第２ワイヤロープ６１も撓み、両ワイヤロープの作用により車軸支持アーム３１の揺動範囲内で衝撃が吸収される。台車が歩道に乗り上げた後は、たとえばタイル張りの歩道を再び第１ワイヤロープ６０のみがタイルから受ける振動を吸収しながら静かに走行を続けることができる（ダブルワイヤー緩衝システム）。

［第３実施形態]
第３実施形態の自在キャスターの変形例を、図５を用いて説明する。このキャスターユニット１２０は、第２実施形態における第１及び第２ワイヤロープを一つのワイヤロープ６２で実現している。キャスターユニット１２０の車軸支持アーム３２にはそれぞれ車軸支持アーム連結片３２ｃが設けられており、ワイヤロープ６２の両端にもまたワイヤー連結片６２ａが設けられている。ワイヤー連結片６２ａは車軸支持アーム連結片３２ａに弾性体回動軸８２を介して、湾曲したワイヤロープ６２が形成する面内で回動可能に接続されている。また、車軸支持アーム３２の車軸支持アーム連結片３２ａの側部には、弾性体回動ストッパー８３が備えられている。弾性体回動ストッパー８３は、テレスコピック構造を有し、その高さを自在に変更できる。

メインフレーム１２に荷重がかかるときは、メインフレーム１２がある程度沈み込むまではワイヤロープ６２は両端が弾性体回動軸８２を介して回動可能であり、全体的に撓むために、変位量に対し比較的小さな応力を示す。車輪から大きな衝撃を受けると、メインフレーム１２がさらに沈んでワイヤロープ６２が弾性体回動ストッパー８３に当接し可撓領域が少なくなるため、変位量に対し比較的大きな応力を示し緩衝可能な範囲内で衝撃を和らげることが出来る。このようにワイヤロープ６２を回動可能に連結し、その回動領域を制限することで、細かい振動を吸収しながら、比較的大きな段差にも対応する緩衝キャスターがワイヤロープ一本で実現できる。

［第４実施形態]
本発明の緩衝車軸支持機構を、ベビーカーに用いられる双輪構造の自在輪に適用した実施形態を図６、図７及び図８を用いて説明する。なお、図７は、説明の関係上、双輪構造の自在輪の一方の車輪５を外した状態を示す側面図である。図６に示したように、ベビーカーの双輪構造の自在輪２００は、一対の車輪５３，５３と、車輪を、所定間隔を隔てて回動可能に支持する車軸４３と、脚部７３と、緩衝車軸支持機構９３とを備える。緩衝車軸支持機構９３は、脚部７３を収容する円筒状のメインフレーム１３と、メインフレーム１３の外周を包囲するとともにメインフレーム１３の長手方向及び外周方向に摺動可能なホルダ８５と、車輪の回転軸４３を支持する車軸支持アーム３３と、ホルダ８５と車軸支持アーム３３との間に掛け渡された第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４とを備える。

メインフレーム１３は、図示しないボールベアリングを介して、脚部７３に旋回可能に支持されている。メインフレーム１３の下端には揺動軸２３が設けられ、揺動軸２３を介して車軸支持アーム３３が軸支されて、車軸支持アーム３３の揺動を可能としている。また、メインフレーム１３に設けられた揺動軸２３の上部には、揺動ストッパー８８が設けられて、車軸支持アーム３３の回動範囲が制限されている。ホルダ８５にはホルダ連結部８５ａ及び８５ｂが設けられており、第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４の一端にそれぞれに固着された枢着ピン８９(図８)がホルダ連結部８５ａ及び８５ｂに設けられた孔に摺動可能に挿入されることで、第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４の一端がホルダ連結部８５ａ及び８５ｂで軸支される。同様に車軸支持アーム３３には車軸支持アーム連結部３３ａ及び３３ｂが設けられ、第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４の他端に固着された枢着ピン８９が車軸支持アーム連結部３３ａ及び３３ｂに形成された孔にそれぞれ摺動可能に挿入されることで、第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４の他端が車軸支持アーム連結部３３ａ及び３３ｂで軸支される。第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４は、ぞれぞれ、図７に示すように、車輪の車軸４３と直交する面内（車輪の回転面内）で円弧を描くように湾曲（弾性変形）してホルダ８５と車軸支持アーム３３に掛け渡されている。車軸支持アーム３３の車軸４３を支持する側とは反対側は、前述のように、メインフレーム１３に回動可能に設けられた揺動軸２３を介してメインフレーム１３に対して揺動可能に取り付けられている。

このベビーカーの自在輪２００の脚部７３に荷重がかかると、脚部７３が下方に移動しようとしてメインフレーム１３に対して車軸支持アーム３３が半時計回りに揺動しようとする。このとき、ホルダ８５と車軸支持アーム３３に掛け渡されている第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４が弾性変形して、その反発力によりメインフレーム１３に対する車軸支持アーム３３の移動が抑制される。自在輪２００が段部を乗り越えるときには、車輪５３を通じて車軸支持アーム３３が受ける衝撃を第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４が弾性変形することで吸収（緩和）してくれる。このとき、第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４の変形方向は車軸支持アーム３３とメインフレーム１３または脚部７３との間の空間であり、車輪５３の面と平行な方向である。従って、第１及び第２ワイヤロープ６３及び６４がキャスターの構造や動作に影響を与えることがなく、設計自由度を向上することができる。

さらに、メインフレーム１３の前方部には、ラックギヤ８７が設けられ、ホルダ８５に取り付けられたつまみ８６を回転させることによりホルダ８５のメインフレーム１３に対する相対位置を移動させることができる。メインフレーム１３のラックギヤ８７とホルダ８５のつまみ（ピニオンギヤ）８６は予応力調整具として機能する。２本のワイヤロープは、第１ワイヤロープ６３のみ、第２ワイヤロープ６４のみ、第１及び第２ワイヤロープ６３，６４の両方の順に、赤ん坊の成長にあわせて、着脱可能である。ホルダ８５に回動可能に装着されたつまみ８６を回すと、つまみ８６またはそれに連動するピニオンギヤ(不図示)がメインフレーム１３上のラックギヤ８７とかみ合いながらホルダ９０をメインフレーム１３に対して上下移動させることができる。第１及び第２ワイヤロープ６３，６４をホルダ８５に取り付ける際は、ワイヤロープの応力が最小となるように、つまみ８６を調節してホルダ８５がメインフレーム１３の最上部に位置させる。ついで、赤ん坊を乗せてから、つまみ８６をまわして、ホルダ８５を下方移動させ、ワイヤロープ６３、６４を撓ませ、車軸支持アーム１３が車軸支持アームストッパー８８に当たる少し前にあわせる。脚部７３の適度の沈み込みが振動、騒音を抑制する。ロック機構（不図示）を搭載してホルダ８５の上下位置をロックしてもよい。このような支持機構により赤ん坊を乗せたときの脚部７３の極端な沈み込みを防ぎ、赤ん坊が路面から受ける衝撃を緩和しながらベビーカーを走行できる。

［第５実施形態]
車椅子キャスターに適用した本発明の緩衝車軸支持機構の実施形態を図９、図１０及び図１１を用いて説明する。車椅子キャスター１５０は、主に、車椅子の前方部にとりつけられた装着用パイプ（不図示）に取り付け固定する締結部材７５ａを有する旋回軸７５（固定台）；旋回軸７５に旋回可能に取り付けられたフォーク構造のメインフレーム１５と；メインフレーム１５の下部に揺動軸２５を介してそれぞれ揺動可能に取り付けられた一対の車軸支持アーム３５と；両車軸支持アームより両側から車軸４５を介して回動可能に枢着された車輪５５を有し、メインフレーム１５と一対の車軸支持アーム３５のそれぞれにワイヤロープ６５が掛け渡されている。

さらにメインフレーム１５の両下垂部にそれぞれに３つずつ、ソケット１５ａ、１５ｂ、１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆが後方向き（図９中，右側）の開口を有して配され、同様に車軸支持アーム３５の車軸４近傍にソケット３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆが開口を上にして配されている。一対のワイヤロープ６５は両端にそれぞれ先細りの差込プラグ６５ａ，６５ｂを有し、ソケットに対し垂直に抜き差ししないと挿脱できない構造（不図示）をソケットとともに有する。この構造によりユーザーがキャスターをはずして取り替えることは容易である一方、走行中は抜けることがない。さらに走行中不意に外れないようにロック機構を設けることができる。

車椅子ユーザーは、車軸支持アーム側、メインフレーム側のソケット位置を適宜選択して、所望の高さ、硬さの緩衝車椅子キャスターを得ることができる。ワイヤロープの長さ、太さが異なるものを付属品とし備えることにより、さらなる高さ及び硬さの選択の幅を広げることが出来る。図１１は、小さなホイール５７を装着した際、ワイヤロープ６５の長さ、車軸支持アーム側、メインフレーム側のソケット１５ｂ、３５ｂを選択して、総高さを図９に示した場合と同一になるように調整した一例を示す。

この車椅子のキャスター１５０の旋回軸７５に荷重がかかると、旋回軸７５が下方に移動しようとしてメインフレーム１５に対して車軸支持アーム３５が半時計回りに揺動しようとする。このとき、メインフレーム１５と車軸支持アーム３５に掛け渡されているワイヤロープ６５が弾性変形して、その反発力によりメインフレーム１５に対する車軸支持アーム３５の移動が抑制される。自在キャスター１５０が段部を乗り越えるときには、車輪５５を通じて車軸支持アーム３５が受ける衝撃をワイヤロープ６５が弾性変形することで吸収（緩和）してくれる。このとき、ワイヤロープ６５の変形方向は、車輪５５の側面（車軸と直交する面）と平行な方向である。

また図９の一点鎖線（仮想線）はメインフレーム１５を車椅子キャスターのフォークとして車輪５５を揺動軸２５の位置を車軸としてつけたときの車輪５５の位置を示し、本発明の緩衝車椅子キャスターが従来のキャスターと同じ偏心距離、高さ、旋回領域（クリアランス）を持ち、この従来のキャスターを使用していたユーザーが違和感なく本発明の緩衝車椅子キャスターに代替できることが分かる。なお、上記実施形態の車椅子キャスターにおいて、フォーク構造は現時点で普及している車椅子キャスターに使用されているものを例示したがこのような形状または構造に限らず任意の形状または構造のものを採用しうる。

［第６実施形態]
ねじ込み式自在キャスターに適用した本発明の緩衝車軸支持機構の実施形態を、図１２を用いて説明する。図１２に示す自在キャスター１４０は、マルチワイヤー緩衝システムと呼ばれ、ショッピングカートの脚部などにねじ込み式で固定される雄ねじ７４ａと六角ボルト頭７４ｂを有する旋回軸７４（固定台）と；ベアリング（不図示）を介して旋回軸７４に回動可能に取り付けられるメインフレーム１４と；メインフレーム１４の前方部から揺動軸２４を介して揺動可能に取り付けられる一対の車軸支持アーム３４と；両車軸支持アームに車軸４４を介して回動可能に両側より支持される車輪５４と；その両端が両車軸支持アームに固定されているワイヤー群６００とを有する。ワイヤー群６００は、その中央部がメインフレーム１４後方部のスルーホール群１４ｇを挿通しており、その中央部と一端及び多端との間で互いに交差するように配置されている。車輪５より衝撃が伝わると、車軸支持アーム３４が揺動して、ワイヤー群６００が一斉に撓むとともに、互いに摩擦しあうことで、運動エネルギーを熱エネルギーに変換することで、衝撃を吸収する。

またこのワイヤー群６００は一見してホイールカバーにも見えるため、緩衝キャスターの有する厳ついイメージを払拭することができる。また実際にゴム膜のような伸縮自在のシートをワイヤー群６００上にかぶせて、緩衝機能とともにホイールカバーの骨組みの役割を担わせることも可能である。この例では、ワイヤー群６００は６本のワイヤーを用いたが２本〜５本または７本以上でもよい。

［第７実施形態]
本発明の緩衝車軸支持機構を、キックボードに適用した実施形態を図１３を用いて説明する。ハンドル１６ａを具備するメインフレーム１６は、キックボード本体３００の前方部分を回動可能に支持し、下部で大きく前方に湾曲し、下端部で略Ｕ字型の車軸支持アーム３６を軸支する。車軸支持アーム３６は略Ｕ字型の両端近傍で両側より車軸４６を介して車輪５６を回動可能に支持し、さらに車軸近傍より３本のワイヤロープ６６、６７、６８がメインフレーム１６のスルーホール１６ｃ、１６ｄ、１６ｅを通って他方の車軸支持アームに固定され、略Ｕ字型をかたどっている。本実施形態ではワイヤロープがキックボードのホイールカバーの一部を構成しているので、ホイール５６に子供の履物や異物が挟まることを防止しつつ、キックボードに独特な（例えば）メカニカルな印象を与えている。

以上、本発明を、図面を参照して実施形態により説明してきたが、本発明はそれらに限定されず、以下のような種々の変更及び改良が可能である。

<第１変形例>
上記実施形態では、自在輪への応用として、脚部７３に、旋回可能にメインフレーム１３を設けたが、旋回しない固定輪（ベビーカーの後輪によく用いられている）に応用する場合、例えば図７において、直接脚部(移動体の一部)７３に車軸支持アーム３３を揺動可能に設けてもよい。自在輪、固定輪に限らず、ホルダ８５を省略して、ワイヤロープ６３，６４の一端を直接、メインフレーム１３に装着してもよい。

<第２変形例>
上記実施形態では、棒状弾性体を使用したが、従来キャスターで用いられていたコイルばねを本発明に従う棒状弾性体と併用してもよい。特に、棒状弾性体を、第４実施形態で説明したように荷重に応じて選択的に着脱可能にすることで、本発明のキャスター又は緩衝車軸支持機構を備える種々の車両が受ける種々の荷重または反発応答性を適宜調整することができる。

<第３変形例>
上記実施形態では、スチール線を束ねたワイヤーを使用したが、これに限らず、種々の棒状弾性体を使用することができる。スチール線にスチールと弾性度が異なるプラスチック、ゴムの細線を混ぜてもよい。また、安全性及びデザインの観点からスチール線の束の外周をプラスチックでコーティングしてもよい。

<第４変形例>
第１実施形態では、棒状弾性体としてのワイヤー６０を車軸支持アーム３０に連結したが、ワイヤーを車軸として用いてもよい。例えば、車輪５０の車軸４０が装着される部分に貫通穴を形成し、車軸支持アーム３にもワイヤーが通る車軸支持アーム貫通穴を形成し、それらの貫通穴にワイヤー６０を挿通させればよい。このような態様は、例えば、自重または積載荷重が小さい車両、例えば、ミニチュア自動車、ロボット車両などに用い得る。この場合、ワイヤーは、車軸部分が真直ぐになるようにプラスチック成形して形成するが望ましい。

<第５変形例>
上記いくつかの実施形態では棒状弾性体がメインフレームと車軸支持アームに掛け渡されて接続された例を示した。ところで、メインフレームに、サブフレーム、ブラケット、螺子などの種々の付属品が設けられている場合がある。さらには、メインフレームと固定台またはメインフレームと移動体を接続する部分に種々の接続部材(キャスターの固定台を除く)が設けられている場合がある。このような場合には、それらの付属品や接続部材もまたメインフレームの一部と解するものとする。

本発明の車軸緩衝機構またはキャスターの概略図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた自在キャスターの斜視図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた自在キャスターの側面図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた自在キャスターの他の様態の斜視図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた自在キャスターの他の様態の背面図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた双輪キャスターの斜視図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた双輪キャスターの側面図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた双輪キャスターの背面図である。 本発明の車軸緩衝機構を応用した車椅子キャスターの側面図である。 本発明の車軸緩衝機構を応用した車椅子キャスターの背面図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた車椅子キャスターの変形例の側面図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いた自在キャスターの他の様態の側面図である。 本発明の車軸緩衝機構を用いたキックボードの様態の斜視図である。 従来の緩衝キャスターの側面図である。 従来の他の緩衝キャスターの側面図である

符号の説明

１，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６ メインフレーム
１７ ブラケット
２，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６ アーム揺動軸
３，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６ 車軸支持アーム
３７ 揺動アーム
４，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７ 車軸
５，５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９ 車輪
６，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８ ワイヤロープ（棒状弾性体）
６００ ワイヤー群
７０，７１，７２，１６２ 天板（固定台）
７３，７４，７５ 旋回軸
７７ ストッパーリング
８ 移動体
８２ 弾性体回動軸
８３ 弾性体回動ストッパー
８４ 緩衝機構
８５ ホルダ
８６ つまみ
８７ ラックギヤ
８８ 車軸支持アームストッパー
８９ 枢着ピン
９，９３，９６ 車軸支持機構
１００，１１０，１２０，１４０自在キャスター
１５０ 車椅子キャスター
１８０ 支持ピン
２００ ベビーカー向け自在輪
３００ キックボード本体

Claims (13)

1. 移動体に固定する固定台と；
   固定台に支持されるメインフレームと；
   一対のアームを有し、メインフレームに揺動可能に装着された車軸支持アームと；
   車軸支持アームの前記一対のアームに軸支された車輪と；
   メインフレームまたは固定台と車軸支持アームとの間に掛け渡された線状弾性体とを備え、
   前記線状弾性体が３次元方向に弾性変形可能であり且つコイル状ではなく、
   前記線状弾性体の端部がそれぞれ前記一対のアームに連結され、前記線状弾性体の中央部が前記メインフレームまたは固定台に弾性変形可能に支持されていることを特徴とするキャスター。
2. 線状弾性体がワイヤロープであることを特徴とする請求項１記載のキャスター。
3. 前記メインフレームまたは固定台にスルーホールが設けられ、前記線状弾性体はスルーホールを通っていることを特徴とする請求項１または２に記載のキャスター。
4. メインフレームと車輪を有する移動体に取り付けられる緩衝車軸支持機構であって、
   前記メインフレームに揺動可能に装着されるとともに前記車輪の車軸を支持する一対のアームを有する車軸支持アームと；
   前記メインフレームまたは移動体と車軸支持アームとの間に掛け渡された線状弾性体とを備え、
   前記線状弾性体が３次元方向に弾性変形可能であり且つコイル状ではなく、
   前記線状弾性体の端部がそれぞれ前記一対のアームに連結され且つ線状弾性体の中央部がメインフレームまたは移動体に弾性変形可能に支持されていることを特徴とする緩衝車軸支持機構。
5. 前記メインフレームまたは移動体にスルーホールが設けられ、前記線状弾性体はスルーホールを通っていることを特徴とする請求項４に記載の緩衝車軸支持機構。
6. 前記線状弾性体は、前記車軸と略垂直な平面内で湾曲することを特徴とする請求項４または５記載の緩衝車軸支持機構。
7. 前記線状弾性体の一部がメインフレーム及び車軸支持アームの一方に揺動可能または摺動可能に連結されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の緩衝車軸機構。
8. 線状弾性体が第１及び第２弾性体を含むことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の緩衝車軸支持機構。
9. 第１及び第２弾性体が、荷重に応じて着脱可能であることを特徴とする請求項８に記載の緩衝車軸支持機構。
10. 線状弾性体が撓んだときに、第１及び第２弾性体が互い接触しあうことを特徴とする請求項８記載の緩衝車軸支持機構。
11. さらに、線状弾性体の弾性力を調節するための機構を備えることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか一項に記載の緩衝車軸支持機構。
12. 線状弾性体がワイヤロープであることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか一項に記載の緩衝車軸支持機構。
13. 請求項４〜１２のいずれか一項に記載の緩衝車軸支持機構を用いた車両。

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