JP6319865B2

JP6319865B2 - 車輪支持構造

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Publication number: JP6319865B2
Application number: JP2012252935A
Authority: JP
Inventors: 耕太雄島; 雄亮福山
Original assignee: Yuei Caster Co Ltd
Current assignee: Yuei Caster Co Ltd
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: JP2014100967A

Description

本発明は、車輪支持構造に関する。

従来、医療現場で使用されるストレッチャーや、薬品又は精密電子機器等の製造現場の台車等に適用される車輪支持構造は、積載物が、路面（車輪接地面）の凹凸による衝撃の影響を受けないように、衝撃を緩和する油圧ダンパを設けていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１９０６３１号公報

しかし、油圧ダンパは、部品点数や組立工数が多く、容易かつ安価に製造できないといった問題があった。
また、油圧ダンパの代わりに圧縮コイルバネを設けたものは、十分なストロークをもって伸縮させるため車輪接地点からの取付高さが高くなり、ストレッチャーや台車の低重心化を妨げてしまうといった問題があった。また、バネが伸縮する際に、部材同士が衝突する金属音や、バネきしみ音等の騒音が発生するといった問題があった。

そこで、本発明は、簡素な構成としながらも、確実に衝撃力を緩和すると共に騒音が発生せず、スムーズかつ静かに走行可能な車輪支持構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の車輪支持構造は、車輪を回転自在に支持するアーム部材と、被取付部材に取着される支持部材と、を備え、該支持部材に上記アーム部材が水平状の枢着部にて揺動自在に枢着された車輪支持構造に於て、上記アーム部材及び上記支持部材の一方に設けられると共に上記枢着部の枢着軸心に対して偏心した位置で平行に配設される軸部と、上記アーム部材及び上記支持部材の他方に設けられる筒状保持壁部と、該筒状保持壁部に外周面が包囲されて保持されると共に上記軸部が差し込まれる筒状の緩衝材と、を備え、側面視で、上記枢着軸心から上記軸部・上記緩衝材の各軸心までの各距離が、上記枢着軸心から上記車輪の枢支軸心までの距離よりも、短くなるように、上記軸部及び上記緩衝材を配設し、上記緩衝材の内周面と上記軸部の外周面とを非一体化とし、上記車輪が障害物に乗り上げた際の上記アーム部材の上記枢着部廻りの揺動によって、上記軸部と上記緩衝材とが相対的に偏心移動して、上記緩衝材の一部を上記軸部によってラジアル内方から外方に向かって弾性圧縮させて、衝撃を緩和するように構成したものである。
また、上記緩衝材は、筒壁部の圧縮予定部位の肉厚が非圧縮予定部位の肉厚よりも大きい偏肉筒状である。

本発明によれば、簡素な構造でありながら車輪が路面の小突起物や段差等を乗り越える際や、窪地や段差に落ち込む際等に発生する衝撃力を確実に緩和できる。また、部品点数が少なく容易に製作できる。外観が簡素であると共に軽量かつコンパクトで、台車やストレッチャー等の被取付部材の美観や機能を損なわずに衝撃を緩和できる。また、車輪の接地点からの取付高さ寸法を低くできる。さらに、騒音が発生せず、静かに荷物等を搬送できる。特に、医療現場での患者を搬送するストレッチャーや、バイオ・薬品の搬送、精密機械及び精密電子機器の搬送に好適である。衝撃吸収用の特別なダンパ部材を付設せずに、簡略な構造で、組立等製作が容易で確実に衝撃力を緩和できる。

本発明の実施の形態の要部破断側面図である。正面図である。要部断面正面図である。作用を説明する要部破断側面図である。他の実施形態を示す要部断面正面図である。別の実施形態を示す要部断面正面図である。図６のＡ−Ａ断面図である。緩衝材の他の例を示す要部断面側面図である。作用を説明するための要部断面側面図である。緩衝材の別の例を示す要部断面側面図である。

以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明の車輪支持構造は、図１及び図２に示すように、路面や床面等の車輪接地面Ｇを走行するための車輪８と、車輪８を左右水平状の枢支軸心Ｌ８廻りに回転自在に支持するアーム部材１と、台車の荷台やストレッチャーの脚部等の被取付部材Ｄに取着される支持部材２と、を備え、アーム部材１と支持部材２との枢着部９によって、アーム部材１が左右水平状の枢着軸心Ｌ９廻りに揺動自在なものである。

枢着部９は、アーム部材１の左右一対の揺動片部11，11が、支持部材２の左右一対の下方垂下状の支持片部21，21の左右内方位置に配設され、水平状の枢着軸部材90にて、枢着されている。

図１乃至図３に於て、枢着部９から離れた位置で左右水平状に（平行に）配設され支持部材２に設けられる軸部３と、軸部３が差し込まれゴム等の弾性材から成る筒状の緩衝材５と、アーム部材１に設けられ緩衝材５の外周面５ａを包囲して保持する筒状保持壁部６と、を備えている。即ち、水平状の枢着部９の枢着軸心Ｌ９に対して軸部３は偏心した位置に配設されている。
また、図示のように、軸部３を、枢着部９より上方位置に設けることによって、車輪８と被取付部材Ｄの間の空間を有効に利用して、上下高さを大きくせずに衝撃を緩和できる。また、左右一対の支持片部21，21（支持部材２）が前後方向に小さくても、側面視で緩衝材５及び筒状保持壁部６を隠せ、小型かつ美観に優れたものとできる。また、図示省略するが、軸部３を枢着部９よりも下方位置に設けても良い。また、車輪８の枢支軸心Ｌ８よりも後方位置等に設けても良い。

軸部３は、左右一対の支持片部21，21を、左右方向に連結するように架設された軸部材30の中間部から成る。
軸部材30は、例えば、支持片部21にカシメ固着されるリベット部材や、ボルトナット結合により支持片部21に固着されるボルト部材等である。

筒状保持壁部６は、左右一対の揺動片部11，11を左右方向に連結するように架設された筒状部材60の筒状中間壁部から成る。
筒状部材60は、その両端部が、左右一対の揺動片部11，11に貫設された取付孔11ａ，11ａに夫々、内嵌状に取着されている。

緩衝材５は、軸部３が遊嵌状に差し込まれる貫孔51を有する円筒状に形成され、筒状保持壁部６に内嵌状に取着されることでアーム部材１に保持されている。
緩衝材５の（貫孔51の）内周面51ａと軸部３の外周面とは、非一体化としている。つまり、接着剤や焼付け、加硫後の固化、融着、ネジ止め等によって緩衝材５と軸部３を固着していない（一体化していない）。
緩衝材５は、外周面５ａが筒状保持壁部６（筒状部材60）の内周面６ａに弾性力によって密着し、摩擦力にて筒状保持壁部６に取着（保持）されている。
また、緩衝材５は、弾性変形が容易な軟質樹脂やゴム等の材質が好ましい。

次に、本発明の車輪支持構造の作用について説明する。
図１に示すように、車輪８が平坦な車輪接地面Ｇに接地、又は走行している基準姿勢状態から、図４に示すように、車輪８が、車輪接地面Ｇの障害物Ｇａに乗り上げる際に、車輪８が、上方向への衝撃力を受ける。アーム部材１は、その衝撃力を受けて揺動片部11が枢着部９廻りに揺動する。

揺動片部11の揺動に伴って、筒状保持壁部６と共に緩衝材５は、枢着部９廻りに揺動する。軸部３は、支持部材２に固定されているため、側面視で、軸部３（の軸心Ｌ３）に対して、緩衝材５（の軸心Ｌ５）は偏心位置に移動する。つまり、軸部３と緩衝材５とが相対的に偏心移動した相対的偏心移動状態となる。

この相対的偏心移動状態において、緩衝材５は軸部３に押し付けられ、緩衝材５はラジアル内方から外方への押圧力を受ける。緩衝材５の筒壁部52の一部が弾性変形し、車輪８及び揺動片部11，11からの衝撃力が緩和される。特に、緩衝材５の一部（図４ではＹ´の部位）をラジアル方向に弾性圧縮させることで、衝撃力をアーム部材１から直接的に支持部材２へ伝達させず、緩和（減衰）させている。
また、障害物Ｇａを通過して、アーム部材１が基準姿勢に戻る際は、軸部３が緩衝材５に包囲されているため、固い部材（アーム部材１と支持部材２）同士の接触音等の騒音を発生させず、スムーズかつ静かに戻る。

また、筒状保持壁部６によって、緩衝材５が保護され、外部からの油汚れや、直射日光から保護でき、劣化が防がれ、耐久性が向上する（長寿命となる）。異物の侵入によるカミ込み（挟み込み）を防止し故障を防止できる。また、緩衝材５が殆ど露出せず、簡素な外観で美観を損なわずに衝撃及び騒音を防ぐことができる。

また、基準姿勢状態（図１）に於て、側面視で、枢着軸心Ｌ９から軸部３の軸心Ｌ３及び緩衝材５の軸心Ｌ５までの距離が、枢着軸心Ｌ９から車輪８の枢支軸心Ｌ８までの距離よりも、短くなるように、軸部３及び緩衝材５を配設しているので、軸部３と緩衝材５の偏心距離（圧縮量）が、車輪８を介して受ける衝撃力によるアーム部材１の揺動距離より小さくでき、緩衝材５の小型化を可能としている。
また、図示省略するが、段差や窪地に落ち込んで着地した際は、被取付部材Ｄからの荷重により支持部材２が下方へ沈むように移動し、支持部材２から見てアーム部材１は揺動した状態となるため、上述の相対偏心移動状態となり、同様の衝撃緩和作用が得られる。
ここで、枢着軸部材と同心状に緩衝材及び筒状保持壁部を設け、緩衝材と枢着軸部材を一体化（廻り止め）し、緩衝材と筒状保持壁部を一体化（廻り止め）して、緩衝材の弾性的回転剪断変形によって、衝撃を緩和する構成した場合に比べて、上述の実施形態は、枢着軸心Ｌ９（支点）から緩衝材５が力を受ける部位（軸部３の軸心Ｌ３、作用点）、までの距離が長く、緩衝材５にかかる力を小さくでき、緩衝材５の小型化や長寿命化を可能としている。

次に、他の実施形態について説明する。なお、図１乃至図４の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図５に於て、筒状保持壁部６が、左右一対の金属製の揺動片部11，11夫々にプレス等の塑性加工によって一体形成され左右内方へ突設された環状壁部11ｄ，11ｄから成る。なお、揺動片部11を樹脂製とし環状壁部11ｄを金型による一体成形とするも良い。

また、環状壁部11ｄの突出端部に、緩衝材５が左右内方へ移動して抜けるのを防止する鉛直面状の当り壁部11ｅが設けられている。当り壁部11ｅには、軸部３が挿通する逃がし孔11ｆが貫設されている。逃がし孔11ｆは、揺動片部11が揺動した際に、軸部３と干渉しない大きさに形成されている。言い換えると、環状壁部11ｄの突出端部に、内鍔状壁部を設けて、アーム部材１の揺動状態で軸部３と干渉せずに緩衝材５の抜けを防止する。

緩衝材５は、短円筒型に形成され、左右一対の揺動片部11，11に夫々保持されるように２つ設けられている。
図１乃至図４の筒状部材60が不要で、部品の種類が少なく、大量生産に好適である。

次に、別の実施形態について説明する。なお、図１乃至図４の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図６及び図７に示すように、アーム部材１に軸部３を設け、支持部材２に筒状保持壁部６を設けて緩衝材５を保持させている。
軸部３は、左右一対の金属製の揺動片部11，11夫々に、プレス加工等の塑性加工によって一体形成され、左右外方へ突設された短円柱型の突出部11ｂ，11ｂから成る。
筒状保持壁部６は、左右一対の支持片部21，21夫々にプレス等の塑性加工によって一体形成され左右内方へ突設された環状壁部21ｄ，21ｄから成る。なお、揺動片部11や支持片部21を樹脂製とし突出部11ｂや環状壁部21ｄを金型による一体成形とするも良い。
緩衝材５は短円筒型に形成され、支持部材２の支持片部21，21に夫々保持されるように２つ設けられている。

別の実施形態の作用について説明する。
アーム部材１が衝撃力を受けて揺動すると、軸部３，３が枢着軸心Ｌ９廻りに揺動する。緩衝材５，５は支持部材２に保持されており、揺動しない。従って、軸部３が緩衝材５をラジアル内方から外方へ押圧するように移動して、側面視で、緩衝材５（の軸心Ｌ５）に対して、軸部３（の軸心Ｌ３）は偏心位置に配設される。つまり、軸部３と緩衝材５とが相対的に偏心移動する。
この相対的偏心移動状態において、緩衝材５の一部位Ｙは軸部３によってラジアル内方から外方に向かって圧縮され（緩衝材５の筒壁部52が弾性変形し）、車輪８及び揺動片部11，11からの衝撃力を緩和して、支持部材２に伝達する。

また、図示省略するが、さらに他の実施形態（図５の変形例）について説明する。
左右一対の揺動片部11，11夫々に、環状壁部11ｄ，11ｄから成る筒状保持壁部６，６を設けて緩衝材５，５を保持させている。そして、支持部材２の左右一対の支持片部21，21夫々に、その支持片部21に一体形成され左右内方に突出する短円柱状の突出部からなる軸部３を設ける。

また、図示省略するが、さらに別の実施形態（図６の変形例）について説明する。
左右一対の支持片部21，21夫々に、環状壁部21ｄ，21ｄから成る筒状保持壁部６を設けて緩衝材５，５を保持させている。
そして、左右一対の揺動片部11，11に軸部材30を懸架状に取着して、左右一対の揺動片部11，11の左右両外側面から突出させた軸部材30の両端部をもって、軸部３，３とする。

また、図４に示すように、相対的偏心移動状態で、緩衝材５の筒壁部52には、軸部３からの押圧力を受ける部位（圧縮部位）Ｙ´と、軸部３からの押圧力を受けない部位（非圧縮部位）Ｋ´と、が存在する。側面視で軸心Ｌ５に関して圧縮部位Ｙ´の点対称位置の部位が非圧縮部位Ｋ´である。

図８に示す緩衝材５は、基準姿勢状態及び装着前の自由状態で、筒壁部52の圧縮予定部位Ｙの肉厚が、非圧縮予定部位Ｋの肉厚よりも大きい偏肉筒状に形成している。そして、図９に示す相対的偏心移動状態に於て、筒壁部52の圧縮部位Ｙ´が、非圧縮部位Ｋ´よりも十分な肉厚を有し、圧縮部位Ｙ´のクセ付けや磨耗等による衝撃力緩和作用の低下が防止される。

また、図８で明らかなように、側面視で円形の貫孔51と円形の外周面５ａとを有し、貫孔51の中心（内径の中心）から偏心した位置に外周面５ａの中心（外径の中心）を配設して、偏肉筒形状としている。
また、図10に示す緩衝材５のように、側面視で円形の貫孔51と扇状の外周面とを有し、貫孔51の中心近傍に、扇状外周面の要（中心）を配設して、筒壁部52の圧縮予定部位Ｙの肉厚が、非圧縮予定部位Ｋの肉厚よりも大きい扇型の偏肉筒状に形成しても良い。

偏肉筒形状とすることで、圧縮側に十分な肉厚が配分され、繰り返し圧縮力や、急激な衝撃力を受けてもクセ付けや、硬化、磨耗等の不具合を防止できる。衝撃緩和作用及び耐久性を、小さい形状（少ない体積）で得られ、部品の小型化・軽量化に貢献可能である。

なお、本発明は、設計変更可能であって、図３に於て、緩衝材５は、筒状保持壁部６の左右長さ寸法と同等であるが、筒状保持壁部６の左右長さ寸法よりも、左右長さ寸法が小さい緩衝材５を、１つ、又は、複数配設しても良い。また、図示省略するが、緩衝材５の外周面５ａを、側面視で非円形状や楕円形状として、偏肉筒状に形成しても良い。

なお、本発明に於て、被取付部材Ｄとは、荷物等を搬送するための台車、人を運ぶストレッチャー、移動式作業台等であって、車輪８が回転して人や動物又はモノ等を運搬するものであれば良い。また、図示の実施形態は、支持部材２が鉛直状軸心Ｌａ廻りに回転可能であり、車輪８が鉛直状軸心Ｌａ廻りに旋回可能な（自在式）キャスターであるが、鉛直状軸心Ｌａ廻りに旋回不可能なもの（固定式キャスター）とするも良い。また、図示の実施形態は、支持部材２にアーム部材１を介して、１つの車輪８を枢着したものであるが、複数の車輪８が枢着されているものなど、車輪８の個数や配置は自由である。
また、説明を容易にするために、車輪８を、水平状の車輪接地面Ｇに載置した場合を基準姿勢とし、車輪８の進行方向側を前、車輪接地面Ｇ側を下として、方向を説明している。したがって、方向を基に、使用状態の姿勢を限定するものではない。例えば、車輪接地面Ｇを天井面として、車輪８が天井面を走行する搬送台車や装置に本発明の車輪支持構造を適用するも良い。

以上のように、本発明の車輪支持構造は、車輪８を回転自在に支持するアーム部材１と、被取付部材Ｄに取着される支持部材２と、を備え、支持部材２にアーム部材１が水平状の枢着部９にて揺動自在に枢着された車輪支持構造に於て、揺動アーム部材１及び支持部材２の一方に設けられると共に枢着部９の枢着軸心Ｌ９に対して偏心した位置で平行に配設される軸部３と、アーム部材１及び支持部材２の他方に保持されると共に軸部３が差し込まれる筒状の緩衝材５と、を備え、アーム部材１の枢着部９廻りの揺動によって、軸部３と緩衝材５とが相対的に偏心移動して、緩衝材５を弾性変形させて、衝撃を緩和するように構成したので、簡素な構造でありながら車輪が路面の小突起物や段差等を乗り越える際や、窪地や段差に落ち込む際等に発生する衝撃力を確実に緩和できる。また、部品点数が少なく容易に製作できる。外観が簡素であると共に軽量かつコンパクトで、台車やストレッチャー等の被取付部材の美観や機能を損なわずに衝撃を緩和できる。車輪８の接地点からの取付高さ寸法を低くできる。基準姿勢に戻る際に、騒音が発生せず、静かに荷物等を搬送できる。特に、医療現場での患者の搬送、バイオ・薬品の搬送、精密機械及び精密電子機器の搬送に好適である。衝撃吸収用の特別なダンパ部材を付設せずに、簡略な構造で、確実に衝撃力を緩和できる。

また、緩衝材５は、筒壁部52の圧縮予定部位Ｙの肉厚が非圧縮予定部位Ｋの肉厚よりも大きい偏肉筒状であるので、圧縮側に十分な肉厚が配分され、繰り返し圧縮力や、急激な衝撃力を受けても塑性変形や、硬化、磨耗や破れ等の不具合を防止できる。そして、衝撃力を十分に緩和できかつ耐久性に優れ、長寿命となる。或いは、部品の小型化・軽量化も図り得る。

１アーム部材
２支持部材
３軸部
５緩衝材
５ａ外周面
６筒状保持壁部
８車輪
９枢着部
51ａ内周面
52 筒壁部
Ｄ被取付部材
Ｇａ障害物
Ｙ圧縮予定部位
Ｋ非圧縮予定部位
Ｌ３軸心
Ｌ５軸心
Ｌ８枢支軸心
Ｌ９枢着軸心

Claims

車輪（８）を回転自在に支持するアーム部材（１）と、被取付部材（Ｄ）に取着される支持部材（２）と、を備え、該支持部材（２）に上記アーム部材（１）が水平状の枢着部（９）にて揺動自在に枢着された車輪支持構造に於て、
上記アーム部材（１）及び上記支持部材（２）の一方に設けられると共に上記枢着部（９）の枢着軸心（Ｌ９）に対して偏心した位置で平行に配設される軸部（３）と、上記アーム部材（１）及び上記支持部材（２）の他方に設けられる筒状保持壁部（６）と、該筒状保持壁部（６）に外周面（５ａ）が包囲されて保持されると共に上記軸部（３）が差し込まれる筒状の緩衝材（５）と、を備え、
側面視で、上記枢着軸心（Ｌ９）から上記軸部（３）・上記緩衝材（５）の各軸心（Ｌ３）（Ｌ５）までの各距離が、上記枢着軸心（Ｌ９）から上記車輪（８）の枢支軸心（Ｌ８）までの距離よりも、短くなるように、上記軸部（３）及び上記緩衝材（５）を配設し、
上記緩衝材（５）の内周面（51ａ）と上記軸部（３）の外周面とを非一体化とし、
上記車輪（８）が障害物（Ｇａ）に乗り上げた際の上記アーム部材（１）の上記枢着部（９）廻りの揺動によって、上記軸部（３）と上記緩衝材（５）とが相対的に偏心移動して、上記緩衝材（５）の一部を上記軸部（３）によってラジアル内方から外方に向かって弾性圧縮させて、衝撃を緩和するように構成したことを特徴とする車輪支持構造。
上記緩衝材（５）は、筒壁部（52）の圧縮予定部位（Ｙ）の肉厚が非圧縮予定部位（Ｋ）の肉厚よりも大きい偏肉筒状である請求項１記載の車輪支持構造。