JP6607909B2

JP6607909B2 - 段差対応キャスター装置

Info

Publication number: JP6607909B2
Application number: JP2017234796A
Authority: JP
Inventors: 耕太雄島; 智樹羽田
Original assignee: 株式会社ユーエイ
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: WO2019111432A1; US20210213778A1; EP3722105A1; JP2019099066A; US11155120B2; EP3722105A4

Description

本発明は、段差対応キャスター装置に関する。

従来、主車輪が段差端面に接触した際に段差上面に当接する副車輪を備えた段差対応キャスター装置は、主車輪を回転自在かつ前後水平方向に移動自在に保持すると共に台車の荷台に固着される保持本体と、副車輪が前部に枢着されると共に後部が主車輪に枢着される副車輪支持部材と、副車輪と同軸心状に副車輪支持部材に枢着されたスライドローラと、スライドローラを案内するガイド傾斜面を有すると共に保持本体の前部に固着された昇降ガイドと、を備え、主車輪の車軸の両端部を、保持本体に形成した前後水平ガイド孔に差込んで主車輪を前後水平移動自在とし、主車輪の前後水平移動に伴って、副車輪支持部材及び副車輪を上下動させるように構成していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−２０３６５４号公報

しかし、上述の従来の段差対応キャスターは、副車輪を上下動させるために、主車輪を前後水平方向に大きく移動させる必要があり、保持本体の前後寸法が長くなるといった問題があった。また、平面視で段差端面に対して主車輪が僅かでも斜めに接触すると、主車輪が逃げるような（車軸の一端部と他端部の前後位置が相違するような）こじれが生じて、スムーズに作動できなくなるといった問題もあった。また、強い力で台車を走行させないと、段差端面を乗り越えることが困難であった。

そこで、本発明は、装置全体をコンパクトにできると共に、スムーズで安定した作動が可能で、しかも、容易に段差端面を乗り越えることが可能な段差対応キャスター装置の提供を目的とする。

本発明の段差対応キャスター装置は、主車輪が段差端面に接触した際に段差上面に当接する副車輪を備えた段差対応キャスター装置に於て、被取着部材に取着されると共に左右一対の側壁部を有する保持本体と、上記主車輪が下部に枢着されると共に上部が上記保持本体に枢着された主車輪支持部材と、上記副車輪が前部に枢着されると共に後部が上記主車輪と同軸心状に上記主車輪支持部材に枢着された副車輪支持部材と、上記主車輪よりも前方位置で上記副車輪支持部材に取着されたスライドローラと、を備え、上記保持本体は、上記側壁部に上記スライドローラをガイドするためのガイド溝を有し、上記ガイド溝は、側面視において、後方下傾状かつ下方凸状円弧型に形成され、しかも、上記ガイド溝は、側面視において、上記主車輪の枢着軸よりも前方位置に配設され、上記主車輪が上記段差端面に接触することで、上記主車輪支持部材が後方へ揺動すると共に上記副車輪支持部材が後方へ移動し、上記スライドローラが上記ガイド溝に案内されて上記副車輪支持部材の前部が下方へ揺動して、上記副車輪が上記段差上面に押圧されて、上記主車輪が上記段差端面を乗り越えるように構成し、さらに、上記主車輪が上記段差端面に接触していない通常走行姿勢において、上記主車輪支持部材と上記保持本体との枢着部の第１枢着軸心を、上記主車輪支持部材と上記主車輪との枢着部の第２枢着軸心よりも後上方位置になるように配設して、上記第１枢着軸心と上記第２枢着軸心とを側面視で結んだ揺動基準線が前方下傾状姿勢になるように構成し、上記主車輪が上記段差端面に接触して乗り越える際に、上記揺動基準線が前方下傾状姿勢から鉛直状姿勢を介して後方下傾状姿勢に切り替わるように構成したものである。

また、上記主車輪支持部材は、上記主車輪が枢着される左右一対の支持片部と、該左右一対の支持片部の上部を連結する上壁部と、を有する門型である。

本発明によれば、副車輪を段差上面に当接させて、台車や歩行補助器、ショッピングカート等の被取着部材をスムーズに押し上げることができる。従って、使用者が大きな力で被取着部材を走行させたり持ち上げたりする必要がなく、小さな力で効率良く（容易に軽く）段差端面を乗り越えることができる。装置全体の前後寸法を短くできて、コンパクト化を図れる。主車輪と副車輪がスムーズに作動し、安定した段差乗り越えを確実かつスムーズに行うことができる。

本発明の実施の一形態の要部破断側面図である。段差端面に当接した際の要部破断側面図である。段差端面乗り越え途中状態の要部破断側面図である。段差端面乗り越え途中状態の要部破断側面図である。段差端面乗り越え途中状態の要部破断側面図である。段差端面乗り越え完了状態の要部破断側面図である。要部分解斜視図である。

以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明に係る段差対応キャスター装置は、図１に示すように、台車や歩行補助器等の被取着部材Ｂに取着される保持本体１と、主車輪７が下部２ｂに枢着されると共に、上部２ａが保持本体１の側壁部10に枢着された主車輪支持部材２と、副車輪８が前部３ｃに枢着されると共に後部３ｄが主車輪７と同軸心状に枢着された副車輪支持部材３と、主車輪７よりも前方位置かつ副車輪８よりも後方位置で副車輪支持部材３に取着されたスライドローラ30と、を備えている。

さらに、保持本体１の前部に一端部９ａが取着されると共に他端部９ｂが副車輪支持部材３に取着された引張りコイルバネ等の弾発付勢部材９（図１乃至図６において二点鎖線で図示する）を備えている。
また、保持本体１に主車輪支持部材２を揺動自在に枢着するための左右水平状の第１枢着軸51と、主車輪支持部材２に主車輪７を回転自在及び副車輪支持部材３を揺動自在に枢着するための左右水平状の第２枢着軸（主車軸）52と、副車輪支持部材３に副車輪８を回転自在に取着するための左右水平状の枢支軸（副車軸）58と、副車輪支持部材３にスライドローラ30を回転自在取着するための左右水平状のローラ軸53と、を備えている。

そして、主車輪７が段差端面Ｊａに接触していない（段差手前平坦面Ｇを走行している）通常走行姿勢において、主車輪支持部材２と保持本体１の枢着部（第１枢着軸51）の第１枢着軸心Ｌａを、主車輪支持部材２と主車輪７との枢着部（第２枢着軸52）の第２枢着軸心Ｌｂよりも後上方位置になるように配設している。そして、第１枢着軸心Ｌａと第２枢着軸心Ｌｂとを側面視で結んだ仮想直線（図１乃至図６に一点鎖線で示す）を揺動基準線Ｔと呼ぶと、通常走行姿勢において、揺動基準線Ｔが前方下傾状となるように構成している。

図１と図７に示すように、保持本体１は、被取着部材Ｂ（図７に於ては図示省略）に固着されるベース部を有する取付部材19と、取付部材19に旋回用軸部材18及び軸受部材17を介して取着されるケーシング部材16と、を備え、取付部材19に対してケーシング部材16を鉛直状軸心Ｓ廻りに回転（旋回）自在に構成している。言い換えると、保持本体１は、被取着部材Ｂに対して、ケーシング部材16が鉛直状軸心Ｓ廻りに回転自在である。

ケーシング部材16は、左右一対の側壁部10，10を有し、左右一対の側壁部10，10夫々に、スライドローラ30をガイドするための側面視前下方凸状円弧型のガイド溝13を形成している。また、ケーシング部材16は、一方の側壁部10（10Ａ）を有する第１ケース半体16Ａと、他方の側壁部10（10Ｂ）を有する第２ケース半体16Ｂと、を備えた半割構造である。
なお、ガイド溝13は後方下傾状であれば良く、図示省略するが直線型であっても良い。

主車輪支持部材２は、第１枢着軸51（図７に於て図示省略）が挿通する貫孔を有すると共に、第２枢着軸52（図７に於ては図示省略）を両持ち梁状に支持するための貫通孔を有する左右一対の支持片部21，21を備えている。そして、主車輪支持部材２は、支持片部21，21の上部を左右方向に連結する上壁部22を有し、全体として門型に形成している。

副車輪支持部材３は、第２枢着軸52が挿通する貫通孔と、ローラ軸53（図７に於ては図示省略）が挿通する貫孔と、枢支軸58（図７に於ては図示省略）を両持ち梁状に支持するため貫通孔と、を有する左右一対の側片部31，31を備えている。そして、副車輪支持部材３は、左右一対の側片部31，31を左右方向に連結する上壁部32を有し、全体として門型に形成している。

スライドローラ30は、左右一対に設けられ、副車輪支持部材３の側片部31よりも左右外方位置に配設されて、ローラ軸53の両端部に回転自在に取着されている。
なお、図１乃至図６に於て、保持本体１の左側の側壁部10を破断した場合を図示しているため、実線で示すスライドローラ30は、図示省略の破断した側壁部10に形成されているガイド溝13に差込まれて案内される。

弾発付勢部材９は、上端部（一端部）９ａがケーシング部材16の前部に取着され、下端部（他端部）９ｂが、副車輪支持部材３の左右一対の側片部31，31の左右内方位置に配設され、ローラ軸53を介して副車輪支持部材３に取着されている。つまり、弾発付勢部材９は、後方下傾状姿勢に保持され、副車輪支持部材３を前上方へ常時弾発付勢する。

副車輪支持部材３は、弾発付勢部材９によって、通常走行姿勢では、スライドローラ30がガイド溝13内の前上端部に配設されるように前上方へ弾発付勢され、上壁部32がケーシング部材16に取着したゴム等の緩衝部材５（図７に於ては図示省略）に当接して前上方への揺動が規制され、所定の待機位置に停止している。

また、副車輪支持部材３は、弾発付勢部材９によって、通常走行姿勢では、主車輪７が接地している段差手前平坦面Ｇから所定高さ寸法をもって副車輪８の下端が配設される。所定高さ寸法は、段差Ｊ（段差端面Ｊａと段差上面Ｊｂ）の高さ寸法よりも大きく設定している。

次に、本発明の段差対応キャスター装置の作用と合わせて構造を説明する。
図１に示すように、台車等の被取着部材Ｂが、使用者によって、前方走行させるための操作力を受けると、副車輪８が所定高さ寸法を保持したまま、主車輪７にて段差手前平坦面Ｇを走行する。段差Ｊに近づくと、副車輪８は段差端面Ｊａに接触することなく、段差端面Ｊａよりも前方へ進む。

図２に示すように、主車輪７が段差端面Ｊａに接触すると、被取着部材Ｂ及び保持本体１は使用者からの操作力（前進付与力）によって前進するが、主車輪７は段差端面Ｊａによって前進が阻止される。
このように主車輪７が段差端面Ｊａに接触した際、保持本体１から見て（通常走行姿勢と比べて）、主車輪７は段差端面Ｊａによって押されて後方へ移動し、主車輪支持部材２の下部２ｂが第１枢着軸心Ｌａ廻りに後方へ揺動する。副車輪支持部材３は、弾発付勢部材９の弾発付勢力に抗して、主車輪支持部材２と第２枢着軸52と主車輪７とによって引っ張られて、後部３ｄが、後方へ移動する。スライドローラ30は、ガイド溝13に案内されて、後方かつ下方へ移動する。スライドローラ30の後下方への円弧状移動によって、副車輪支持部材３の前部３ｃが、後方かつ下方へ揺動（移動）して、副車輪８を段差上面Ｊｂに押圧する。

そして、使用者からの前進付与力によって、被取着部材Ｂ及び保持本体１が、さらに前進すると、図３、図４、図５と順次示すように、保持本体１から見て（通常走行姿勢と比べて）、主車輪７が後方へ移動し、主車輪支持部材２の下部２ｂが後方へ揺動して、副車輪支持部材３は後部３ｄが後方へ移動し、スライドローラ30がガイド溝13によって案内されて、ガイド溝13の後下端部まで円弧状移動し、副車輪支持部材３の前部３ｃを、後方かつ下方へ揺動して、副車輪８を段差上面Ｊｂに強い力で押し付けて、被取着部材Ｂと保持本体１と主車輪支持部材２と主車輪７を上方かつ前方へ押し上げる（浮き上がらせる）。

つまり、使用者からの前進付与力によって前進しようとする主車輪７が、段差端面Ｊａに接触することで発生する段差端面Ｊａからの反力を、副車輪８が段差上面Ｊｂを押す力に変換し、副車輪８が段差上面Ｊｂを押す際の反力を、被取着部材Ｂと保持本体１と主車輪支持部材２と主車輪７を押し上げる力に変換して、使用者が被取着部材Ｂを上方へ持ち上げるような力を付与しなくとも、通常走行時と同様の前進力を付与するだけで、主車輪７が段差端面Ｊａ（段差Ｊ）を乗り超える。

さらに、図３、図４、図５と順次示すように、主車輪７が後方へ移動し、主車輪支持部材２の下部２ｂが後方へ揺動して、揺動基準線Ｔが前方下傾状姿勢から鉛直状姿勢を介して後方下傾状姿勢に切り替わる。つまり、主車輪支持部材２の上部２ａが、保持本体１を前上方へ押し上げるように作用し、押し上げ効果を高めている。

そして、図６に示すように、主車輪７が段差上面Ｊｂに接地すれば、副車輪８が段差上面Ｊｂから離間し、弾発付勢部材９の弾発付勢力によって、副車輪８及び副車輪支持部材３は、所定の待機位置に戻るように揺動する。
この戻り揺動の際に、副車輪支持部材３の上壁部32が、ケーシング部材16に取着されている緩衝部材５に当接して上方への揺動が規制されて所定の待機位置に停止する。緩衝部材５による停止は、例えば、スライドローラ30がガイド溝13の前上端内面に当接することで停止させる場合に比べて、衝撃を緩和し、スライドローラ30やローラ軸53が損傷や変形せず故障を防止できる。

なお、本発明は、設計変更可能であって、保持本体１は、取付部材19とケーシング部材16とを一体化とした（相互に非旋回とした）構造とし、被取着部材Ｂにケーシング部材16を鉛直状軸心Ｓ廻りに旋回不可能に固着するものであっても良い。つまり、本発明の段差対応キャスター装置は、旋回型キャスター装置と固定型（非旋回型）キャスター装置の何れであっても良い。ケーシング部材16は、樹脂又はダイキャスト等の金型成型品が好ましいが、板金品（プレス加工品）と樹脂成型品の組み合わせにて形成するも良い。弾発付勢部材９は、下端部９ｂが（ローラ軸53を介さずに）直接的に副車輪支持部材３に取着するも良い。また、被取着部材Ｂは、台車、歩行補助器、車椅子、ショッピングカート等、人力にて車輪走行するためのものであれば良い。

以上のように、本発明の段差対応キャスター装置は、主車輪７が段差端面Ｊａに接触した際に段差上面Ｊｂに当接する副車輪８を備えた段差対応キャスター装置に於て、被取着部材Ｂに取着されると共に左右一対の側壁部10を有する保持本体１と、上記主車輪７が下部２ｂに枢着されると共に上部２ａが上記保持本体１に枢着された主車輪支持部材２と、上記副車輪８が前部３ｃに枢着されると共に後部３ｄが上記主車輪７と同軸心状に上記主車輪支持部材２に枢着された副車輪支持部材３と、上記主車輪７よりも前方位置で上記副車輪支持部材３に取着されたスライドローラ30と、を備え、上記保持本体１は、上記側壁部10に上記スライドローラ30をガイドするための側面視後方下傾状のガイド溝13を有し、上記主車輪７が上記段差端面Ｊａに接触することで、上記主車輪支持部材２が後方へ揺動
すると共に上記副車輪支持部材３が後方へ移動し、上記スライドローラ30が上記ガイド溝13に案内されて上記副車輪支持部材３の前部３ｃが下方へ揺動して、上記副車輪８が上記段差上面Ｊｂに押圧されて、上記主車輪７が上記段差端面Ｊａを乗り越えるように構成したので、副車輪８を強い力で段差上面Ｊｂに当接させて、台車や歩行補助器、ショッピングカート等の被取着部材Ｂや主車輪７を上昇させることができる。従って、使用者が大きな力で被取着部材Ｂを走行させたり持ち上げたりする必要がなく、小さな力で効率良く（容易に軽く）段差端面Ｊａを乗り越えることができる。主車輪支持部材２及び副車輪支持部材３の前後移動量を小さくしながらも副車輪８の上下移動量を大きくできるため、段差乗り越えに十分な押圧力を発揮可能でありながら、装置全体の前後寸法を短くできて、コンパクト化を図れる。平面視で、段差端面Ｊａに対して主車輪７が斜めに接触するような場合（平面視で段差端面Ｊａに主車輪７が直角状に接触しない場合）であっても、こじれ（こぜ）を生じること無く、主車輪７と副車輪８がスムーズに作動し、安定した段差乗り越え作用を得ることができる。また、このような機構は設計の自由度が高く、主車輪７の大きさ等顧客のニーズに合った段差対応キャスター装置を容易に得ることができる。

また、上記主車輪７が上記段差端面Ｊａに接触していない通常走行姿勢において、上記主車輪支持部材２と上記保持本体１との枢着部の第１枢着軸心Ｌａを、上記主車輪支持部材２と上記主車輪７との枢着部の第２枢着軸心Ｌｂよりも後上方位置になるように配設して、上記第１枢着軸心Ｌａと上記第２枢着軸心Ｌｂとを側面視で結んだ揺動基準線Ｔが前方下傾状姿勢になるように構成し、上記主車輪７が上記段差端面Ｊａに接触して乗り越える際に、上記揺動基準線Ｔが前方下傾状姿勢から鉛直状姿勢を介して後方下傾状姿勢に切り替わるように構成したので、副車輪８による被取着部材Ｂや保持本体１の押し上げ（浮き上がり）作用を補助する（増幅させる）ことができ、軽く容易に段差端面Ｊａを乗り越えることができる。

また、上記主車輪支持部材２は、上記主車輪７が枢着される左右一対の支持片部21，21と、該左右一対の支持片部21，21の上部を連結する上壁部22と、を有する門型であるので、大きな外力（段差端面Ｊａとの衝突力）が作用する主車輪７及び主車軸（第２枢着軸）52を、両持ち梁状に強く保持した状態で揺動自在にでき、段差端面Ｊａに主車輪７が接触した際の後方揺動作動時に、スムーズかつ安定して段差乗り越え効果を発揮できる。特に、平面視で、段差端面Ｊａに対して主車輪７が斜めに接触するような場合（平面視で段差端面Ｊａに主車輪７が直角状に接触しない場合）に、主車輪７や主車軸（第２枢着軸）52が、こじれ（こぜ）を生じること無く、確実かつスムーズに後方揺動できる。

また、上記ガイド溝13は、側面視前下方凸状円弧型に形成されているので、スライドローラ30の左右移動量が僅かであっても、上下移動量を大きく得ることができ、保持本体１（ケーシング部材16）の前後寸法をコンパクトにできる。また、強い力で段差上面Ｊｂを押圧できるため、その反力が十分に強く、被取着部材Ｂを強い力で押し上げることが可能となる。主車輪７の後方揺動に伴って、副車輪支持部材３の前部３ｃが、こじれ（こぜ）を生じること無く、スムーズかつ安定して揺動できて、確実に段差乗り越え効果を発揮できる。

１保持本体
２主車輪支持部材
２ａ上部
２ｂ下部
３副車輪支持部材
３ｃ前部
３ｄ後部
７主車輪
８副車輪
10 側壁部
13 ガイド溝
21 支持片部
22 上壁部
30 スライドローラ
52 枢着軸
Ｂ被取着部材
Ｊａ段差端面
Ｊｂ段差上面
Ｌａ第１枢着軸心
Ｌｂ第２枢着軸心
Ｔ揺動基準線

Claims

主車輪（７）が段差端面（Ｊａ）に接触した際に段差上面（Ｊｂ）に当接する副車輪（８）を備えた段差対応キャスター装置に於て、
被取着部材（Ｂ）に取着されると共に左右一対の側壁部（10）を有する保持本体（１）と、上記主車輪（７）が下部（２ｂ）に枢着されると共に上部（２ａ）が上記保持本体（１）に枢着された主車輪支持部材（２）と、上記副車輪（８）が前部（３ｃ）に枢着されると共に後部（３ｄ）が上記主車輪（７）と同軸心状に上記主車輪支持部材（２）に枢着された副車輪支持部材（３）と、上記主車輪（７）よりも前方位置で上記副車輪支持部材（３）に取着されたスライドローラ（30）と、を備え、
上記保持本体（１）は、上記側壁部（10）に上記スライドローラ（30）をガイドするためのガイド溝（13）を有し、
上記ガイド溝（13）は、側面視において、後方下傾状かつ下方凸状円弧型に形成され、しかも、上記ガイド溝（13）は、側面視において、上記主車輪（７）の枢着軸（52）よりも前方位置に配設され、
上記主車輪（７）が上記段差端面（Ｊａ）に接触することで、上記主車輪支持部材（２）が後方へ揺動すると共に上記副車輪支持部材（３）が後方へ移動し、上記スライドローラ（30）が上記ガイド溝（13）に案内されて上記副車輪支持部材（３）の前部（３ｃ）が下方へ揺動して、上記副車輪（８）が上記段差上面（Ｊｂ）に押圧されて、上記主車輪（７）が上記段差端面（Ｊａ）を乗り越えるように構成し、
さらに、上記主車輪（７）が上記段差端面（Ｊａ）に接触していない通常走行姿勢において、上記主車輪支持部材（２）と上記保持本体（１）との枢着部の第１枢着軸心（Ｌａ）を、上記主車輪支持部材（２）と上記主車輪（７）との枢着部の第２枢着軸心（Ｌｂ）よりも後上方位置になるように配設して、上記第１枢着軸心（Ｌａ）と上記第２枢着軸心（Ｌｂ）とを側面視で結んだ揺動基準線（Ｔ）が前方下傾状姿勢になるように構成し、
上記主車輪（７）が上記段差端面（Ｊａ）に接触して乗り越える際に、上記揺動基準線（Ｔ）が前方下傾状姿勢から鉛直状姿勢を介して後方下傾状姿勢に切り替わるように構成したことを特徴とする段差対応キャスター装置。
上記主車輪支持部材（２）は、上記主車輪（７）が枢着される左右一対の支持片部（21）（21）と、該左右一対の支持片部（21）（21）の上部を連結する上壁部（22）と、を有する門型である請求項１記載の段差対応キャスター装置。