JP4459245B2 - 全方向車輪 - Google Patents

Description

本発明は、車輪の直進方向に対して直交する横方向へ自在に回転する複数個の各横転ローラが車輪の周囲に配列されると共に、各横転ローラは、その先端部の直径を基端部の直径よりも小さくして周面により車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され、さらに先端部が隣合う横転ローラの基端部に近接し得るように、その基端部に形成された凹部に部分的に侵入している全方向車輪に関するものである。

この種の全方向車輪は、特許文献１等により周知である。また、手押し式の車椅子、或は図３に示すように全方向車輪である前輪２をモータ駆動の後輪１で駆動する電動式の車椅子（特許文献２）等の車両に採用されている。

図４はこの種の全方向車輪を例示するもので、リム５に取付けられた軸受アーム１５が、ゴム或はウレタン製の横転ローラ１０の先端部及び隣合う横転ローラ１０の基端部の凹部１１間の隙間に侵入すると共に、先端位置で横転ローラ１０のシャフト１２の先端部１２ａを回転自在に支持し、途中位置でその基端部１２ｂを回転自在に支持している。また、シャフト１２に外挿された補強パイプ１３の基端側端部には、フランジ部１３ａを介してその外周全域にリング状の補強部１３ｂが形成され、張出し部１０ａの周面に沿って埋込まれることにより、その肉薄による剛性の低下を補償している。これにより、張出し部１０ａは、車両走行時の接地時点で車両の荷重により大きく変形するのが防止される。
特開２００２−１３７６０２号公報 特開２００４−２７５４８６号公報

しかしながら、このような補強部１３ｂは、張出し部１０ａの接地時の変形を防止することはできるとしても、金属製の剛性の高い補強パイプ１３と一体に形成されることにより逆に硬くなり、振動の原因になる問題がある。

本発明は、このような点に鑑みて、非旋回式の横転ローラを備えた全方向車輪において、車両に採用した際の乗り心地を向上させることを目的とする。

本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、車輪の直進方向に対して直交する横方向へ自在に回転する複数個の各横転ローラが車輪の周囲に配列されると共に、各横転ローラは、その先端部の直径を基端部の直径よりも徐々に小さくして周面により車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され、さらに先端部が隣合う横転ローラの基端部に近接し得るように、その基端部に形成された凹部に部分的に侵入している全方向車輪において、基端部に凹部（１１）を形成する張出し部（１０ａ）に、先端部に向けて徐々に直径が小さくなり、かつ張出し部（１０ａ）の周面全域に沿ったプレート状の補強リング（２０）が埋込まれ、この補強リングは、横転ローラ（１０）の接地時点で隣の横転ローラ（１０）に張出し部（１０ａ）が変形により干渉するのを回避させ得るように、張出し部（１０ａ）よりも小さな撓み弾性率を呈し、かつ張出し部から横転ローラ（１０）の中間領域まで侵入する幅を有することを特徴とする。

これにより、リング単体構造の補強リング（２０）全体の弾性撓みによる緩衝作用を伴って張出し部（１０ａ）の補強が行われ、接地時点で隣の横転ローラ（１０）に干渉するのが回避される。

請求項１の発明によれば、肉薄になる張出し部の補強が、中間領域まで侵入する簡単なプレート形状のリング単体構造により、接地時に隣り同志の干渉を回避した状態で、適度な撓み弾性を与えて、隣に部分的に侵入する半紡錘形横転ローラを採用する車両の乗り心地を向上させることができる。

図１を基に本発明の実施の形態による横転ローラ付き全方向車輪を説明する。この全方向車輪は、図３に示す電動車椅子の左右一対の前輪、或は車両の左右一対の後輪、４輪等として用いられるもので、図４に例示した部分と、同一もしくは同等部分は同一符号で説明する。

前述したように、接地時の衝撃に対して弾性により緩衝作用を呈するゴム、ウレタン製等の各横転ローラ１０は、車軸の回転軸線Ｏを中心とする車輪外周円Ｃ１の半径Ｒ１の方向に対してその半径円と同一面状で直交方向に対して斜めに交差する回転軸線上に位置するシャフト１２を備えると共に、その直径の大きな基端部から先端部に向けて直径を連続的に小さくし、かつ周面が車輪外周円Ｃ１の円弧を形成し、したがって半紡錘形状に製作されている。さらに、車輪のリム５の周面には軸受アーム１５の基端部が取付けられ、隣合う横転ローラ１０間の隙間に侵入し、途中位置では横転ローラ１０の基端部の凹部１１内でシャフト１２に対して直交方向へ曲げられて、その基端部１２ｂを回転自在に支持し、さらに先端部では隣のシャフト１２に対して直交方向へ曲げられて、その先端部１２ａを回転自在に支持している。

横転ローラ１０の基端部に円錐台状凹部１１の周壁を形成するために肉薄になるオーバーハング部もしくは張出し部１０ａには、その剛性よりも高い剛性の金属製もしくは硬質樹脂製のプレート状補強リング２０が横転ローラ１１の中間領域まで侵入するように埋込まれている。この補強リングは、横転ローラ１０の周面に沿って内径が先端部に向けて徐々に小さくなる円錐台状であり、リング単体として独立に形成されている。その撓み弾性は、接地時の通常の車両荷重に対して張出し部１０ａと対面する隣の横転ローラ１０の先端面又は軸受アーム１５の先端部に干渉させず、かつ横転ローラ１１の中間領域もしくはさらに先方領域の撓み弾性と同程度になって、接地時に加わる衝撃に対して緩衝作用を呈し得るように設定されている。

このように構成されて車両に設けた全方向車輪の動作は次の通りである。走行時に接地位置に回転してくる横転ローラ１０の張出し部１０ａに車両の荷重が加わると、そのシャフト１２から分離された円形の補強リング２０はその衝撃荷重を全周に分散させて、隣の横転ローラ１０に干渉しない程度に弾性を伴って僅かに撓んで緩衝作用を呈し、振動の発生を抑制する。

図２は、本発明の実施の形態に代わる参考例としての補強リングを示すもので、各横転ローラ１０の張出し部１０ａから先端に向けて周面に沿うように徐々に直径を小さくするように、金属製もしくは硬質樹脂製の断面円形のワイヤを巻回したつる巻状の補強リング２１が埋込まれている。そのうちの２本が張出し部１０ａに位置し、中間領域まで補強リングを形成している。その撓み弾性は、同様に接地時に隣の横転ローラ１０に干渉せず、かつ横転ローラ１０の本来の撓み弾性と同程度の緩衝作用を呈し得るように設定されている。但し、この場合、先端部に較べて撓み弾性の大きくなる中間領域の補強も併せて行われる。補強リング２１は、エッジを備えない断面円形のワイヤにより、その周辺の横転ローラ１０の中実材に衝撃による亀裂の発生を防止できる。

尚、さらに別の参考例として、このつる巻状に代えて、直径を段階的に小さくする複数本のワイヤで構成される補強リングを所定の間隔で張出し部或はさらに広い範囲に配列することも考えられる。

本発明の実施の形態による全方向車輪の要部断面図である。 本発明の実施の形態に代わる参考例としての横転ローラの部分的に破断した斜視図である。 同全方向車輪を用いた電動車椅子を例示する側面図である。 従来の横転ローラ式全方向車輪の部分断面図である。

１ 後輪
２ 前輪
５ リム
１０ 横転ローラ
１０ａ 横転ローラの張出し部
１１ 横転ローラの凹部
１２ シャフト
１５ 軸受アーム
２０ 補強リング

Claims (1)

1. 車輪の直進方向に対して直交する横方向へ自在に回転する複数個の各横転ローラが車輪の周囲に配列されると共に、各横転ローラは、その先端部の直径を基端部の直径よりも徐々に小さくして周面により車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され、さらに先端部が隣合う横転ローラの基端部に近接し得るように、その基端部に形成された凹部に部分的に侵入している全方向車輪において、基端部に凹部を形成する張出し部に、先端部に向けて徐々に直径が小さくなり、かつ前記張出し部の周面全域に沿ったプレート状の補強リングが埋込まれ、この補強リングは、横転ローラの接地時点で隣の前記横転ローラに前記張出し部が変形により干渉するのを回避させ得るように、前記張出し部よりも小さな撓み弾性率を呈し、かつ前記張出し部から前記横転ローラの中間領域まで侵入する幅を有することを特徴とする全方向車輪。

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