JP5688232B2 - 弾性クローラとこれを用いたクローラ式走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、階段昇降に適した弾性クローラと、これを用いたクローラ式走行装置に関するものである。

従来、重い荷物や車椅子に乗った身体障害者を階段に対して昇降させる運搬装置として、クロ−ラ式走行装置が使用されることがある。
かかる階段昇降用のクロ−ラ式走行装置の弾性クローラは、無端帯状のゴム製の弾性体によりなるクローラ本体と、階段の段鼻に嵌合するようにクローラ本体の外周面にクローラ周方向に列設された複数のラグとを備えており、このラグを段鼻に咬み合わせて階段を昇降するためのトラクションを得るようになっている。

この場合、弾性クローラのラグピッチと階段の段鼻のピッチが一致しないと、ラグと段鼻がうまく咬み合わずにスリップしたりラグが段鼻から外れたりして、急激な上下動を伴って装置がずり落ちることがある。
そこで、階段昇降に適した弾性クローラとして、通常のラグ間に高さの低い複数の小ラグをクローラ周方向に所定ピッチで配設することにより、ラグピッチを狭めて段鼻への係合機会を増やしてスリップを防止するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特公昭６３−２４８６３号公報

しかしながら、上記従来の弾性クローラでは、通常ラグ及び小ラグの当接面が平坦面に形成されているので、平坦な段鼻の上縁面に接地した場合の摩擦力が弱く、特に積載荷重が大きい場合にラグが段鼻から外れてしまう場合があった。
一方、これを解決する手段としては、ラグのゴム硬度を増大してラグ先端部の変形を低減させたり、ラグの当接面にシボ加工等による滑り止め部を形成したりする手段が考えられる。

ところが、ゴム硬度を増大する手段では、ラグの変形が低減して段鼻に引っ掛かり易くなるが、ラグの当接面の摩擦力が却って低下する場合がある。一方、シボ加工による滑り止め部をラグの当接面に形成する手段では、摩擦力は向上するものの、接地面積が小さいために早期に摩耗が生じ、耐久性に劣るという欠点がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、階段昇降時のトラクション性能を長期に渡って維持することができる弾性クローラと、これを用いたクローラ式走行装置を提供することを目的とする。

本発明の弾性クローラは、無端帯状のゴム製の弾性体よりなるクローラ本体と、階段の段鼻に係合するように前記クローラ本体の外周面にクローラ周方向に列設された弾性体よりなる複数のラグとを備えている階段昇降に適した弾性クローラにおいて、前記ラグは、基端部側から先端側に向うに従いクローラ周方向の幅が小さく形成され、前記段鼻の上縁面と面接触する前記ラグの当接面が平坦面に形成され、前記ラグの当接面に、突出厚よりも接地幅の方が大きい滑り止め凸部が一体に突設され、前記滑り止め凸部の突出厚が１〜４ｍｍであり、前記滑り止め凸部が、側面視で平板状に形成され、段鼻の上縁面に面接触する接地面を有していることを特徴とする。

本発明の弾性クローラによれば、段鼻の上縁面と面接触するラグの当接面に滑り止め凸部が一体に形成されているので、この凸部の滑り止め効果によって当接面の摩擦力が増大し、段鼻に係合したラグがその上縁面から外れ難くなる。このため、階段昇降時のトラクション性能が向上する。
また、上記滑り止め凸部は突出厚よりも接地幅の方が大きいので、シボ加工等による小さな突起に比べて、段鼻の上縁面に対する接地面積が大きく摩耗し難い。このため、階段昇降時のトラクション性能を長期に渡って維持することができる。

本発明の弾性クローラにおいて、前記滑り止め凸部は、前記当接面におけるラグ高さの半分に相当する中心線よりも前記ラグの先端側に配置されていることが好ましい。
その理由は、段鼻の上縁面に主として当接するのは、当接面における上記中心線よりもラグの先端側の部分であり、かつ、その中心線よりも基端側に滑り止め凸部が存在すると、先端側に配置された滑り止め凸部の接地圧が弱まり、却って摩擦力が低下するからである。

本発明の弾性クローラにおいて、前記滑り止め凸部は、その突出厚よりも接地幅の方が大きいものであれば、その個数や平面形状等は特に限定されないが、例えば、前記当接面におけるクローラ幅方向に間隔をおいて複数設けられたものであってもよいし、前記当接面におけるクローラ幅方向ほぼ全長に渡って連続して延設されたものであってもよい。
特に、当接面におけるクローラ幅方向ほぼ全長に渡って連続して延設された滑り止め凸部の場合には、段鼻の上縁面への引っ掛かり度合いが増して摩擦力をより向上できる点で好ましい。

本発明の弾性クローラにおいて、前記ラグ及び前記滑り止め凸部のゴム硬度（デュロメーター：タイプＡ）が６３〜８０度であってもよい。
後述の実施例の通り、滑り止め凸部の突出厚が１ｍｍ未満の場合には、実質的な滑り止め効果が得られず、４ｍｍを超えると凸部の剛性が低くなり過ぎて滑り止め効果が却って低下するので、滑り止め凸部の突出厚は１〜４ｍｍであることが有効である。

また、上記のゴム硬度において、滑り止め凸部の突出厚は２〜３ｍｍであることがより好ましい。
その理由は、後述の実施例の通り、滑り止め凸部が上記の数値範囲にある場合には、最大の滑り止め効果が得られる可能性が高いからである。

本発明のクローラ式走行装置は、駆動スプロケット及びアイドラと、この間に設けられた複数のガイドローラと、これらの外周に巻き掛けられた本発明の弾性クローラとを備えたものである。
従って、本発明のクローラ式走行装置は、本発明の弾性クローラと同様の作用効果を奏する。

以上の通り、本発明によれば、階段の段鼻の上縁面と面接触するラグの当接面に、突出厚よりも接地幅の方が大きい滑り止め凸部を一体に突設したので、階段昇降時のトラクション性能を長期に渡って維持することができる。

本発明の実施形態に係るクローラ式走行装置の側面図である。 弾性クローラが階段に咬み合った状態を示す側面図である。 （ａ）は第１実施形態の弾性クローラの側面断面図であり、（ｂ）は同クローラの横断面図である。 （ａ）は第２実施形態の弾性クローラの側面断面図であり、（ｂ）は同クローラの横断面図である。 滑り止め凸部のバリエーションを示すラグの当接面の平面図である。 第１実施形態の弾性クローラの実験結果を示す表である。 第２実施形態の弾性クローラの実験結果を示す表である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るクローラ式走行装置１の側面図である。また、図２は、弾性クローラ１１が階段５に咬み合った状態を示す側面図である。

〔クローラ式走行装置の構成〕
図１に示すように、本実施形態のクローラ式走行装置（以下、「走行装置」ということがある。）１は、主として階段昇降用のものであり、例えば重い荷物や車椅子に乗った身体障害者等を積載可能な荷台が上部に取り付けられた階段昇降台車に用いられる。
この走行装置１は、駆動輪としての駆動スプロケット２と、従動輪としてのアイドラ３と、これらの間に列設された複数のガイドローラ４とを備えており、これらの外周に前記弾性クローラ５が巻き掛けられることによって構成されている。

走行装置１の駆動スプロケット２は、図示しないモータ等により駆動回転され、この回転力によって弾性クローラ５をクローラ周方向に駆動する。
また、走行装置１のガイドローラ４は、弾性クローラ１１の駆動突起１４と噛み合いつつ転動するギア状の転輪よりなり、クローラ周方向に沿って駆動される弾性クローラ１１を内周側から支持する。

〔弾性クローラの基本構成〕
図１及び図２に示すように、本実施形態の弾性クローラ１１は、無端帯状のゴム製の弾性体よりなるクローラ本体１２と、階段５の段鼻６に係合するようにクローラ本体１２の外周面にクローラ周方向に列設された複数のラグ１３とを備えている。
また、上記弾性クローラ１１は、クローラ本体１２の内周面から一体に突設された複数の駆動突起１４と、クローラ本体１２の内部にクローラ周方向に沿って埋設された抗張体１５（図３及び図４参照）とを備えている。

この抗張体１５は、例えばスチールコードからなるクローラ周方向に長い複数の抗張力コードをクローラ幅方向に並設してなり、弾性クローラ１１の周方向に対する抗張力を補償している。
クローラ本体１２の外周面のラグ１３と内周面の駆動突起１４は、いずれもクローラ本体１２と同じゴム材料によって一体成形されている。このうち、ラグ１４は、それぞれ、側面視においてほぼ直角二等辺三角形状に形成され、一方側の面が階段５の段鼻６の上縁面と面接触する当接面１３Ａとなっている。

また、駆動突起１４は、クローラ周方向の位置がラグ１３と一致するように一定間隔をおいてクローラ本体１２の全周に渡って列設され、この駆動突起１４に駆動スプロケット２が係合して、弾性クローラ１１が周方向に沿って駆動される。
また、図３及び図４に示すように、本実施形態の弾性クローラ１１では、各々のラグ１４及び駆動突起１４は、クローラ本体１１の幅方向においてほぼ全長に渡って一体形成されている。

なお、本実施形態の弾性クローラ１１において、駆動突起１４の内部には、硬質樹脂製や金属製の補強部材を埋設してもよい。また、本実施形態では、芯金レスの弾性クローラ１１を例示しているが、クローラ本体１２の内部にその幅方向強度を補強するための補強材としての芯金等を埋設してもよい。
更に、この場合、芯金に突起部を設け、この突起部をクローラ本体１２の内周面から突出させることで駆動突起を構成してもよい。

〔第１実施形態〕
図３（ａ）は、第１実施形態の弾性クローラの側面断面図であり、図３（ｂ）は同クローラの横断面図（図３（ａ）の左方向から視た断面図）である。
図３に示すように、第１実施形態の弾性クローラ１１では、階段５の段鼻６の上縁面と面接触するラグ１３の当接面１３Ａに、この当接面１３Ａから一体に突設された滑り止め凸部１６が設けられている。

第１実施形態の滑り止め凸部１６は、段鼻６の上縁面に面接触する接地面を有する側面視ほぼ平板状に形成され、その突出厚ｔよりも接地幅ｄ１，ｄ２（図５参照）の方が大きくなるように寸法設定されている。
すなわち、図５（ａ）に示すように、ラグ１３の当接面１３Ａにおいて、クローラ幅方向をＸ方向とし、これに直交する当接面１３Ａ内の方向をＹ方向とすると、滑り止め凸部１６のＸ方向幅ｄ１とＹ方向幅ｄ２はいずれも突出厚ｔよりも大きくなっている。

また、第１実施形態の滑り止め凸部１６は、当接面１３Ａの法線方向（図５の紙面貫通方向）から見て円形に形成されており、複数のものがクローラ幅方向（Ｘ方向）に一定間隔をおいて一列に並んで配置されている。
なお、滑り止め凸部１６の平面形状は、上記円形に限らず、図５（ｂ）に示す六角形や図５（ｃ）に示す五角形を含む多角形であってもよい。また、Ｘ方向の配置数も特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。

もっとも、第１実施形態の弾性クローラ１１では、複数の滑り止め凸部１６は、ラグ１３の当接面１３Ａにおける、ラグ高さの半分に相当する中心線Ｃよりもラグ１３の先端側（図５の下側）に偏って配置されており、当該中心線Ｃよりもラグ１３の基端側（図５の上側）には滑り止め凸部１６が設けられていない。

〔第２実施形態〕
図４（ａ）は、第２実施形態の弾性クローラの側面断面図であり、図４（ｂ）は同クローラの横断面図（図４（ａ）の左方向から視た断面図）である。
図４に示すように、第２実施形態の弾性クローラ１１では、ラグ１３の当接面１３Ａに一体に突設された滑り止め凸部１６の形状が、クローラ幅方向全長に渡って連続して延設されたものとなっており、この点で第１実施形態の場合と異なる。

もっとも、第２実施形態の弾性クローラ１１においても、滑り止め凸部１６のＹ方向の接地幅ｄ２は突出厚ｔよりも大きい。
また、クローラ幅方向に延設された滑り止め凸部１６は、当接面１３Ａにおけるラグ高さの半分に相当する中心線Ｃよりもラグ１３の先端側（図５の下側）に偏って配置されており、当該中心線Ｃよりもラグ１３の基端側（図５の上側）には滑り止め凸部１６が設けられていない。

なお、クローラ幅方向に長い滑り止め凸部１６は、例えば図５（ｄ）に示すように、クローラ幅方向の長さがラグ１３よりも若干短くてもよく、また、当接面１３ＡのＹ方向において複数部分に分割構成されていてもよい。

〔滑り止め凸部の効果〕
上記実施形態に係る弾性クローラ１１によれば、段鼻６の上縁面と面接触するラグ１３の当接面１３Ａに滑り止め凸部１６が形成されているので、この凸部１６の滑り止め効果によって当接面１３Ａの摩擦力が増大し、段鼻６に係合したラグ１３がその上縁面から外れ難くなる。このため、階段昇降時のトラクション性能が向上する。
また、滑り止め凸部１６は突出厚ｔよりも接地幅ｄ１，ｄ２の方が大きいので、シボ加工等による小さな突起に比べて、段鼻６の上縁面に対する接地面積が大きく摩耗し難い。このため、階段昇降時のトラクション性能を長期に渡って維持することができる。

また、上記実施形態の弾性クローラ１１によれば、滑り止め凸部１６が、当接面１３Ａにおけるラグ高さの半分に相当する中心線Ｃよりもラグ１３の先端側に配置されているので、次の効果がある。
すなわち、段鼻６の上縁面に主として当接するのは、ラグ１３の当接面１３Ａにおける上記中心線Ｃよりもラグ１３の先端側の部分であるため、この部分に滑り止め凸部１６を集中して設けておくことにより、凸部１６による滑り止め効果が有効に確保される。

一方、中心線Ｃよりも基端側に滑り止め凸部１６が存在すると、先端側に配置した滑り止め凸部１６の接地圧が弱まり、却って摩擦力が低下するが、本実施形態ではこの部分に滑り止め凸部１６を設けていないので、かかる摩擦力の低下が発生しない。
更に、第２実施形態の弾性クローラ１１では、滑り止め凸部１６が、当接面１３Ａにおけるクローラ幅方向ほぼ全長に渡って連続しているので、第１実施形態に比べて段鼻６の上縁面への引っ掛かり度合いが増大し、摩擦力がより向上するという利点がある。

次に、第１及び第２実施形態の弾性クローラ１１について行った実施例（実験例）について説明する。
本実施例では、図３及び図４に示す各実施形態の弾性クローラ１１を、実際にクローラ式走行装置１に装着して、段鼻６を含む踏み面全体が平坦な階段６を数回昇降させて停止させ、この状態で、各ラグ１３の段鼻６との係合度合いを目視で評価した。

より具体的には、ゴム硬度（デュロメーター：タイプＡ）と滑り止め凸部１６の突出厚ｔ１を種々に変更させて上記の走行試験を行い、ゴム硬度が６９度でかつ凸部１６がない製品の評価指数を基準値「１００」として、ラグ１３の変形具合、段鼻６に対する滑り具合及び引っ掛かり具合に関する総合的な評価指数を表現した。この評価結果を纏めたものが図６及び図７の表である。このうち、図６が第１実施形態の場合を示し、図７が第２実施形態の場合を示している。

なお、上記評価指数は、段鼻６に係合する各ラグ１３に滑りによる変形が殆どないほぼ完全な場合を「１２０」とし、逆に、各ラグ１３がほぼ脱落して著しく性能が悪い場合を「８０」としている。
また、この実施例における共通の諸元は次の通りである。
実機重量を含む全荷重：２３０ｋｇ
ラグ当接面の長さ（クローラ幅方向の長さ）：５１ｍｍ
ラグ当接面の幅（ラグ高さ方向の長さ） ：１５ｍｍ

図６及び図７の表に示す通り、この種の弾性クローラ１１において通常設定されるゴム硬度である、６３〜８０度の範囲おいて、突出厚ｔが２ｍｍ又は３ｍｍの場合に評価指数が最大値を示し、突出厚ｔをそれより増加させても評価指数が下がる傾向にある。
また、突出厚ｔが５ｍｍに達すると、凸部１６がない場合の評価指数である「１００」に概ね戻るので、ｔ＝５ｍｍ以上の滑り止め凸部１６を設けても、却って滑り止め効果が低下するので設ける意味がない。

従って、滑り止め凸部１６を設ける場合に優位性のある突出厚ｔの数値範囲としては、１ｍｍ≦ｔ≦４ｍｍの範囲が好ましいことが分かる。
また、滑り止め凸部１６による滑り止め効果を最大限に確保するには、突出厚ｔの数値範囲を、２ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍの範囲に設定すればよいことが分かる。

〔その他の変形例〕
なお、今回開示した実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲及びその構成と均等な範囲でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、ラグ１３の側面形状は段鼻６の上端面に面接触する形状であれよく、図例の二等辺三角形状だけでなく、等脚台形状であってもよい。
また、ラグ１３間のクローラ周方向のピッチ間隔は必ずしも等間隔でなくてもよく、適用する階段５の段鼻６間の間隔に応じて適宜設定することができる。

１ クローラ式走行装置
２ 駆動スプロケット
３ アイドラ
４ ガイドローラ
５ 階段
６ 段鼻
１１ 弾性クローラ
１２ クローラ本体
１３ ラグ
１３Ａ 当接面
１４ 駆動突起
１５ 抗張体
１６ 滑り止め凸部
１６Ａ 接地面

Claims (7)

1. 無端帯状のゴム製の弾性体よりなるクローラ本体と、階段の段鼻に係合するように前記クローラ本体の外周面にクローラ周方向に列設された弾性体よりなる複数のラグとを備えている階段昇降に適した弾性クローラにおいて、
   前記ラグは、基端部側から先端側に向うに従いクローラ周方向の幅が小さく形成され、
   前記段鼻の上縁面と面接触する前記ラグの当接面が平坦面に形成され、
   前記ラグの当接面に、突出厚よりも接地幅の方が大きい滑り止め凸部が一体に突設され、
   前記滑り止め凸部の突出厚が１〜４ｍｍであり、
   前記滑り止め凸部が、側面視で平板状に形成され、段鼻の上縁面に面接触する接地面を有していることを特徴とする弾性クローラ。
2. 前記滑り止め凸部の突出厚が２〜３ｍｍである請求項１に記載の弾性クローラ。
3. 前記ラグ及び前記滑り止め凸部のゴム硬度（デュロメーター：タイプＡ）が６３〜８０度である請求項１又は２に記載の弾性クローラ。
4. 前記滑り止め凸部は、前記当接面におけるラグ高さの半分に相当する中心線よりも前記ラグの先端側に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性クローラ。
5. 前記滑り止め凸部は、前記当接面におけるクローラ幅方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性クローラ。
6. 前記滑り止め凸部は、前記当接面におけるクローラ幅方向ほぼ全長に渡って連続して延設されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性クローラ。
7. 駆動スプロケット及びアイドラと、この間に設けられた複数のガイドローラと、これらの外周に巻き掛けられた請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性クローラとを備えているクローラ式走行装置。

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