JP6203522B2

JP6203522B2 - 車輪

Info

Publication number: JP6203522B2
Application number: JP2013085591A
Authority: JP
Inventors: 善久大野
Original assignee: 京町産業車輌株式会社
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: JP2014205475A

Description

この発明は、たとえば荷扱い用の手動の運搬車などを任意の方向に容易に移動させるための全方向に走行可能な車輪に関する。

車軸を介して回転自在に支持するホイール部材の外周部に複数の樽形のローラを等ピッチに装着してホイールユニットを形成し、複数のホイールユニットを軸方向に連結して複数列のローラを配設する車輪が提案されている（たとえば特許文献１）。

このような車輪は、ホイールユニットが回転することにより車軸と直交する方向に前後に進行させるとともに、交互に地上に接する各列のローラが軸まわりに回転することにより車軸方向に左右に進行させることができ、結果的に全方向に走行可能である。なお、ホイール部材は、鋼やアルミニウム合金製である。また、ホイール部材の外周部には、各ローラの両端面に平行な一対の取付部がローラごとに外向きに立設され、各ローラは、一対の取付部を介して支持する支持軸上に回転自在に装着されている。

特開２００２−２９２０２号公報

かかる従来技術によるときは、ホイール部材上の各ローラ用の取付部は、各ローラの支持軸を軸方向に挿脱可能に支持するために、隣接するローラ間に外向きに大きく開くようにして２個１組を形成しなければならず、ホイール部材の外周部に装着するローラの個数が３〜４個の少数に限定され、走行時の振動が少ない大荷重用の車輪を作ることが容易でないという問題があった。なお、各ローラを装着済みの支持軸をプラスチック製のホイール部材の外周部に一挙に埋込成形して各ローラ用の取付部を小さくすることも考えられるが、この場合は、ローラの着脱や交換が不可能となってしまい、経済的でないという欠点がある。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、板材の主部材、副部材を重ね合わせてホイール部材を形成することにより、ホイール部材の外周部に装着するローラの数に実質的な制限がない上、ローラを交換可能に装着することができる車輪を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、ホイール部材の外周部に複数の樽形のローラを円形に等ピッチの一列に配列して装着するホイールユニットの２組以上を軸方向に連結するとともに、各ホイールユニットに属するローラを各列ごとに互いに異なる位置に配置してなり、各ホイール部材は、一列のローラを外周部に収納する主部材と、主部材に重ね合わせて各ローラを外れ止めする一対の副部材とを備え、主部材、各副部材は、それぞれ均一な板厚の平板状の板材として形成し、各ローラは、各副部材の外面側に突出することをその要旨とする。

なお、主部材、副部材は、それぞれ各列のローラと同数の半径方向の支持アームと、隣接する支持アーム間に形成する各ローラの収納部とを形成することができ、主部材は、副部材より板厚を厚くすることができる。

また、副部材は、主部材の両面に分離可能に重ね合わせてもよく、主部材の片面に一体化し、他の片面に分離可能に重ね合わせてもよい。

かかる発明の構成によるときは、ローラは、各ホイールユニットに属するホイール部材の周方向に等ピッチに配列され、各ホイールユニットに属する各列ごとに同数が異なる位置に配置されており、各ホイールユニットは、軸方向に連結されている。そこで、全ホイールユニットを一体に回転させると、各列のローラが順に接地することにより車軸と直交する方向に前後に進行させることができ、接地中のローラが軸まわりに回転することにより、車軸方向に左右に進行させることができる。ただし、樽形のローラの外縁は、各列ごとに円を形成するものとし、複数列の全体としても、共通の滑らかな円を形成するものとする。

各ホイールユニットに属する各列のローラは、ホイール部材を形成する主部材の外周部に収納され、主部材に副部材を重ね合わせることにより外れ止めされている。そこで、各ローラは、副部材を主部材から分離することにより、ホイール部材に対して着脱自在であり、容易に交換し、再組立することができる。すなわち、ローラ用の支持軸を軸方向に挿脱する必要がなく、ホイール部材当りのローラの数は、実質的に制限されることがない。ホイール部材の周囲のローラの数が多ければ、ホイール部材が車軸のまわりに回転して各ローラが順に接地するとき、有害な振動を少なくして円滑な走行性を実現し得るからである。

主部材、副部材は、それぞれローラと同数の半径方向の支持アームと、支持アーム間の収納部とを形成し、実質的に同形同大の星形の板材として形成することができる。ただし、主部材は、副部材より板厚を厚くして、各ローラの保持強度を必要十分に大きくするものとする。

主部材は、隣接する支持アームの先端部の係合凹部にローラ用の支持軸の先端部を係合させることにより、支持軸を介してローラを収納部内に回転自在に安定に保持することができる。

一対の副部材は、主部材の両面に分離可能に重ね合わせてもよく、一方を主部材の片面に一体化し、他方を主部材の他の片面に分離可能に重ね合わせてもよい。なお、主部材と一体の副部材は、主部材に対して分離不能に接合して積層してもよく、始めから主部材と一体に製作してもよい。

全体構成説明図ホイールユニットの全体斜視図ホイールユニットの全体分解斜視図主部材の正面図ローラ、スペーサの構成説明図ホイールユニットの要部分解斜視図他の実施の形態を示す図１（Ａ）相当説明図他の実施の形態を示す図４相当説明図

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

車輪は、外周部に樽形のローラ１１、１１…を装着する２組のホイールユニット１０、１０を軸方向に連結してなる（図１）。ただし、図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ全体斜視図、中央縦断面模式図である。

各ホイールユニット１０に属するローラ１１、１１…は、ホイール部材２０の外周部に円形に等ピッチに配列して装着されている（図２）。また、ホイール部材２０は、主部材２１の両面に一対の副部材２２、２３を分離可能に重ね合わせて形成されている（図２、図３）。主部材２１、副部材２２、２３は、実質的に同形同大の星形の板材であって、主部材２１は、副部材２２、２３より板厚が厚くなっている。

主部材２１は、ローラ１１、１１…と同数の半径方向の支持アーム２１ａ、２１ａ…が形成されている（図４）。支持アーム２１ａ、２１ａ…は、主部材２１の周方向に等ピッチに配置されており、隣接する支持アーム２１ａ、２１ａ間には、ローラ１１用の収納部２１ｂが形成されている。また、隣接する支持アーム２１ａ、２１ａの先端部には、ローラ１１の支持軸１２の先端部を係合させる係合凹部２１ｃ、２１ｃが互いに対向するようにして形成されている。

なお、ローラ１１の支持軸１２は、両先端部がそれぞれ短い円柱状、角柱状に形成されており（図３、図５（Ａ））、ローラ１１の軸孔に相対回転自在に挿通されている。ただし、ローラ１１の両端面には、支持軸１２を挿通させるワッシャ１３、１３を配置するものとし、主部材２１の係合凹部２１ｃ、２１ｃは、それぞれ支持軸１２の円柱状、角柱状の先端部に適合するものとする。なお、支持軸１２の円柱状、角柱状の先端部は、ローラ１１の両端のワッシャ１３、１３の外側に突出している。

主部材２１の中心部には、大径の軸孔２１ｄが形成されている（図３、図４）。軸孔２１ｄのまわりには、小径のボルト孔２１ｅ、２１ｅ…が円形に配列されており、各支持アーム２１ａの先端部、基部には、ボルト孔２１ｆ、２１ｆが主部材２１の半径上に形成されている。

副部材２２の外周部には、主部材２１の支持アーム２１ａ、２１ａ…、収納部２１ｂ、２１ｂ…に対応して重なり合う支持アーム２２ａ、２２ａ…、収納部２２ｂ、２２ｂ…が形成されている。副部材２２の中心部には、軸孔２２ｄが形成され、軸孔２２ｄのまわりには、ボルト孔２２ｅ、２２ｅ…が円形に配列されている。また、各支持アーム２２ａの先端部、基部には、ボルト孔２２ｆ、２２ｆが形成されている。軸孔２２ｄは、主部材２１の軸孔２１ｄよりやや小径である。また、各ボルト孔２２ｅ、２２ｆの径、位置は、それぞれ主部材２１の各ボルト孔２１ｅ、２１ｆの径、位置に一致している。

副部材２３の外周部には、主部材２１の支持アーム２１ａ、２１ａ…、収納部２１ｂ、２１ｂ…に対応して重なり合う支持アーム２３ａ、２３ａ…、収納部２３ｂ、２３ｂ…が形成されている。副部材２３の中心部には、軸孔２３ｄが形成され、軸孔２３ｄのまわりには、ボルト孔２３ｅ、２３ｅ…が円形に配列されている。また、各支持アーム２３ａの先端部、基部には、ねじ孔２３ｆ、２３ｆが形成されている。軸孔２３ｄは、主部材２１の軸孔２１ｄと同径である。また、各ボルト孔２３ｅの径、位置は、主部材２１の各ボルト孔２１ｅの径、位置に一致しており、各ねじ孔２３ｆの径、位置は、主部材２１の各ボルト孔２１ｆの径、位置に対応している。

主部材２１の両面に副部材２２、２３を重ね合わせてホイール部材２０とし、ローラ１１、１１…とともにホイールユニット１０とするときの組立手順は、たとえば次のとおりである。

まず、主部材２１の下側に副部材２２を重ね合わせると（図６）、主部材２１の各係合凹部２１ｃは、上面側と、他の係合凹部２１ｃに対向する前面側とが開放され、下面側と、両側面側とが閉じられる。そこで、各ローラ１１は、支持軸１２の両先端部を係合凹部２１ｃ、２１ｃに上方から嵌め込んで係合させることにより、ワッシャ１３、１３とともに主部材２１、副部材２２の収納部２１ｂ、２２ｂに収納して配置することができる。なお、このときの支持軸１２は、角柱状の先端部を介して回り止めされており、ローラ１１は、支持軸１２のまわりに回転自在である。また、主部材２１、副部材２２の軸孔２１ｄ、２２ｄは、それぞれの径が異なることにより段付きの軸孔を形成する。

以上のようにして、すべての収納部２１ｂ、２１ｂ…にローラ１１、１１…を配置したら、主部材２１の上方から他の副部材２３を重ね合わせる（図３）。これにより、各係合凹部２１ｃの上面側が閉じられ、各ローラ１１は、収納部２１ｂ内に外れ止めされる。そこで、副部材２２、主部材２１の各ボルト孔２２ｆ、２１ｆを介して副部材２３の各ねじ孔２３ｆに接合用のボルト２４をねじ込み、ホイール部材２０、ホイールユニット１０として一体化することができる（図２）。ただし、図２において、ボルト２４、２４…は、副部材２２の各支持アーム２２ａの先端部のボルト孔２２ｆにのみ装着されており、基部のボルト孔２２ｆに装着されていない。また、図２において、主部材２１、副部材２２、２３の軸孔２１ｄ、２２ｄ、２３ｄは、副部材２２側が小径で主部材２１、副部材２３側が大径の段付きの軸孔を形成している。

つづいて、ホイールユニット１０、１０を軸方向に連結して一体の車輪とする（図１）。

ホイールユニット１０、１０を連結するときは、小径の軸孔２２ｄの副部材２２、２２を内側にするとともに、円形のスペーサ１５、１５を中間に介装させ、各主部材２１、各副部材２２、２３の各ボルト孔２１ｅ、２２ｅ、２３ｅを介して連結用のボルトナット１４、１４…を装着する。また、このとき、各ホイールユニット１０に属する各列のローラ１１、１１…は、互いに１／２ピッチだけ配置位相を異ならせ、各列ごとに互いに異なる位置に配置するものとする。

ホイールユニット１０、１０の間に挟み込むスペーサ１５、１５は、それぞれ中心部に軸孔１５ａを形成し（図５（Ｂ））、外周部にボルト孔１５ｂ、１５ｂ…を円形に配列する円板である。軸孔１５ａは、副部材２２の小径の軸孔２２ｄと同径であり、各ボルト孔１５ｂの径、位置は、主部材２１、副部材２２、２３の各ボルト孔２１ｅ、２２ｅ、２３ｅの径、位置に一致している。そこで、ホイールユニット１０、１０を連結するボルトナット１４は、各スペーサ１５のボルト孔１５ｂを併せて貫通するものとする。ただし、ボルトナット１４、１４…は、円形に配列するボルト孔２３ｅ、２３ｅ…などの全部に必ずしも装着する必要がなく、強度的に必要な最少限の本数を実装すれば十分である。

次に、各ホイールユニット１０の段付きの軸孔に車軸Ｓ用のベアリング１６、１６を圧入し、車輪として完成させる。ただし、ベアリング１６、１６は、ホイールユニット１０、１０を連結するに先き立って、各ホイールユニット１０に組み付けてもよい。また、各ローラ１１は、以上の組立手順の逆順序により、車輪、ホイールユニット１０、ホイール部材２０を順に分解して外部に取り外し、支持軸１２やワッシャ１３、１３とともに、またはローラ１１単独で任意に交換し、再組立することができる。

以上の説明において、ローラ１１用の支持軸１２は、先端部を短い角柱状、円柱状とするに代えて、両先端部ともに短い角柱状または円柱状としてもよく、全体が均一な直径の単なる丸棒状としてもよい。また、副部材２２は、主部材２１の片面に分離不能に接合して重ね合わせてもよく、始めから主部材２１と一体にして形成してもよい。

他の実施の形態

車輪は、３組のホイールユニット１０、１０…を軸方向に連結して３列のローラ１１、１１…を装着することができる（図７（Ａ））。なお、このとき、各ホイールユニット１０に属する各列のローラ１１、１１…は、たとえば各ホイールユニット１０上の配列ピッチの１／３相当だけ配置位相を異ならせることにより、各列ごとに互いに異なる位置に配置するものとする。隣接するホイールユニット１０、１０の間には、スペーサ１５、１５が介装されており、両端のホイールユニット１０、１０には、それぞれ共通の車軸Ｓ用のベアリング１６が圧入されている。そこで、以下同様にして、４組以上のホイールユニット１０、１０…を軸方向に連結することにより４列以上のローラ１１、１１…を設けることも可能である。

なお、図１〜図６の主部材２１、副部材２２、２３、スペーサ１５の各ボルト孔２１ｅ、２２ｅ、２３ｅ、１５ｂは、以上のようにして、２〜４列のいずれの列数のローラ１１、１１…の車輪をも実現できることを想定し、形成されている。そこで、各ボルト孔２１ｅ、２２ｅ、２３ｅ、１５ｂは、ローラ１１、１１…の想定列数に合わせて、必要個数や位置を適宜変更してよいものとする。

また、ホイールユニット１０、１０は、ボルトナット１４、１４…、スペーサ１５、１５を介して連結するに代えて、段付きのボス１７を介して連結してもよい（図７（Ｂ））。各ホイールユニット１０のホイール部材２０は、ボス１７の外周に位置決めして溶接されており、ベアリング１６、１６は、ボス１７の両端部に圧入されている。

ホイールユニット１０に属する各列のローラ１１、１１…の数は、ホイール部材２０を構成する主部材２１、副部材２２、２３の外周部に形成するローラ１１用の支持アーム２１ａ、２２ａ、２３ａ、収納部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの数を変更することにより、任意に設定することができる（図８）。ただし、図８（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ４個、７個のローラ１１、１１…を装着するための主部材２１を示す図４相当図である。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）の主部材２１に組み合わせる副部材２２、２３は、それぞれ主部材２１に重ね合わせることができるように、図３の副部材２２、２３に倣って形成すればよい。

この発明は、車軸と直交する方向、車軸方向のいずれの方向にも移動させることが要請される任意の用途の車輪として広く好適に適用することができる。

１０…ホイールユニット
１１…ローラ
１２…支持軸
２０…ホイール部材
２１…主部材
２１ａ…支持アーム
２１ｂ…収納部
２１ｃ…係合凹部
２２、２３…副部材
２２ａ、２３ａ…支持アーム
２２ｂ、２３ｂ…収納部

特許出願人京町産業車輌株式会社

Claims

ホイール部材の外周部に複数の樽形のローラを円形に等ピッチの一列に配列して装着するホイールユニットの２組以上を軸方向に連結するとともに、前記各ホイールユニットに属する前記ローラを各列ごとに互いに異なる位置に配置してなり、前記各ホイール部材は、一列の前記ローラを外周部に収納する主部材と、該主部材に重ね合わせて前記各ローラを外れ止めする一対の副部材とを備え、前記主部材、各副部材は、それぞれ均一な板厚の平板状の板材として形成し、前記各ローラは、前記各副部材の外面側に突出することを特徴とする車輪。
前記主部材、副部材は、それぞれ各列の前記ローラと同数の半径方向の支持アームと、隣接する前記支持アーム間に形成する前記各ローラの収納部とを形成することを特徴とする請求項１記載の車輪。
前記主部材は、前記副部材より板厚を厚くすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車輪。
前記副部材は、前記主部材の両面に分離可能に重ね合わせることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の車輪。
前記副部材は、前記主部材の片面に一体化し、他の片面に分離可能に重ね合わせることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の車輪。