JP6746655B2 - 車輪の製造方法及び車輪 - Google Patents

Description

本発明は、車輪の製造方法及び車輪に関する。

近年、前後方向だけでなく、全方向に移動可能な車両が知られている。例えば、特許文献１では、車両を全方向に移動可能にするための車輪（キャスター）を備えている。

このような車輪は、車両の左右方向に延びる第１軸線を回転中心として回転可能な第１車輪と、第１車輪に接する接線に平行に延びる第２軸線を回転中心として回転可能な第２車輪とを備え、第２車輪は、複数設けられて、第１車輪の外側に所定の角度ピッチで取り付けられている。

特開２００１−２１３１０３号公報

特許文献１に記載の車輪では、第２車輪を回転可能に支持する軸部材（小径軸）は、複数に分けられて、それぞれ第１車輪に固定されている。このため、複数の軸部材が連結されておらず、車輪全体の剛性が低く、さらには、複数の軸部材同士の位置関係にずれが生じることがある。また、複数の軸部材のそれぞれを第１車輪に固定する必要があるため、作業工程が増加する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、剛性低下を抑制することができる車輪の製造方法及び車輪を提供することを目的とする。

本発明の車輪の製造方法は、第１軸線を回転中心として回転可能な環状の第１車輪と、前記第１車輪の外面に接する接線に平行な第２軸線を回転中心として回転可能に設けられ、前記第１車輪の外周方向に所定の間隔で複数配置された第２車輪とを備える車輪の製造方法であって、直線状に延在し、且つ該延在方向に直交する直交方向に向けて切り欠かれたような形状のカット部が前記所定の間隔で複数形成された軸部材の隣り合う前記カット部の間となる複数の直線部のそれぞれに、前記第２車輪を配置する配置工程と、前記軸部材を、複数の前記カット部のそれぞれに沿って折り曲げる折り曲げ工程と、前記折り曲げ工程で、複数の前記カット部のそれぞれに沿って折り曲げられた前記軸部材の両端の前記直線部同士を接合することで多角形状の前記第１車輪を形成する接合工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の車輪の製造方法によれば、直線状に延在する軸部材を、複数のカット部のそれぞれに沿って折り曲げるだけで、容易に多角形状の第１車輪を製造することができる。これにより、軸部材を円弧状に湾曲させるものに比べて、製造工程を簡素化することができる。また、直線状の軸部材を折り曲げた後に、軸部材の両端部を接合するだけ（１箇所の接合だけ）で容易に多角形状の第１車輪を製造することができる。

さらに、第２車輪が取り付けられる軸部材（第１車輪）は、連続した１つの部材から構成されるので、複数の部材を連結して軸部材を構成するものに比べて、剛性低下を抑制することができる。また、軸部材の第２車輪が取り付けられる部分（直線部）を直線状に形成することができるので、円弧状の部分に第２車輪を取り付けるものに比べて、第２車輪の取り付け部分の構造を簡素化することができる。例えば、第２車輪を回転可能に支持するベアリングを軸部材に取り付ける場合には、ベアリングを取り付ける取付部材（図示せず）の形状を簡素化することができる。

なお、配置工程の後に折り曲げ工程を行うことで、第２車輪が直線部に回転可能に取り付けられるようにすることが好ましく、このような構成により、第１車輪と、第１車輪に回転可能取り付けられた複数の第２車輪とを備える車輪を製造することができる。さらに、第２車輪を回転可能に取り付ける取付工程を、折り曲げ工程とは別に設ける必要がなく、折り曲げ工程とは別に取付工程を設けるものに比べて、工数を削減することができる。

また、前記第２車輪を、複数の前記直線部のそれぞれに、前記第２軸線を回転中心として回転可能に取り付ける取付工程を備えることが好ましい。

この構成によれば、折り曲げ工程とは別に、取付工程を備えるので、第２車輪を全て取り付けた（取付工程を行った）後に、軸部材を複数のカット部のそれぞれで折り曲げる（折り曲げ工程を行う）ようにすることができる。これにより、第２車輪を取り付ける（取付工程）ときには、折り曲げ工程を行う前で軸部材が直線状となっており、軸部材が折り曲げられた状態よりも第２車輪の取り付けを行いやすい。なお、取付工程は、どのタイミングで行ってもよい。

さらに、前記車輪は、複数の前記第２車輪のそれぞれを回転可能に支持する複数のベアリングを備え、前記取付工程では、前記軸部材に折り曲げ可能に形成された爪部を折り曲げて、前記ベアリングに当接させて前記ベアリングを前記直線部に固定することで、前記ベアリングに回転可能に支持された前記第２車輪が、前記直線部に回転可能に取り付けられることが好ましい。

この構成によれば、軸部材に形成された爪部を折り曲げるだけでベアリングを固定することができるので、ベアリングを位置固定するための専用の別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加を防止することができる。

また、前記爪部は、複数の前記直線部のそれぞれに設けられており、前記爪部は、前記直線部が前記カット部に沿って折り曲げられた場合に、前記ベアリングに当接されることが好ましい。

この構成によれば、爪部を、直線部の端部から突出するように設けることができ、爪部を直線部の中央部等に設けるものに比べて、爪部を容易に折り曲げることができる。

本発明の車輪は、直線状に延在し、且つ該延在方向に直交する直交方向に向けて切り欠かれたような形状のカット部が所定の間隔で複数形成された軸部材を有し、前記軸部材が複数の前記カット部のそれぞれに沿って折り曲げられて前記軸部材の両端部が接合されて多角形状に形成され、第１軸線を回転中心として回転可能な第１車輪と、前記第１車輪の外面に接する接線に平行な第２軸線を回転中心として回転可能となるように、前記第１車輪の隣り合う前記カット部の間となる複数の直線部のそれぞれに取り付けられた複数の第２車輪と、を備えることを特徴とする。

本発明の車輪によれば、第２車輪が取り付けられる軸部材（第１車輪）は、連続した１つの部材から構成されるので、複数の部材を連結して軸部材を構成するものに比べて、剛性低下を抑制することができる。さらに、軸部材の第２車輪が取り付けられる部分を直線状に形成することができるので、円弧状の部分に第２車輪を取り付けるものに比べて、第２車輪の取り付け部分の構造を簡素化することができる。例えば、第２車輪を回転可能に支持するベアリングを軸部材に取り付ける場合には、ベアリングを取り付ける取付部材（図示せず）の形状を簡素化することができる。

また、複数の前記第２車輪のそれぞれを回転可能に支持する複数のベアリングを備え、前記軸部材には、前記軸部材の延在方向に延びて、前記直交方向に折り曲げ可能な爪部が設けられ、前記直交方向に折り曲げられた前記爪部が、前記ベアリングに当接されて前記ベアリングが前記直線部に固定されることで、前記ベアリングに回転可能に支持された前記第２車輪が、前記直線部に回転可能に取り付けられていることが好ましい。

この構成によれば、ベアリングを位置固定するための専用の別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加を防止することができる。

さらに、前記爪部が、前記直交方向において前記第１車輪の径方向内側に向けて折り曲げられることで、前記ベアリングが前記直線部に固定されていることが好ましい。

この構成によれば、ベアリングの内面は、第１車輪の径方向における外側部分が直線部に押しつけられるので、ベアリング内径のばらつきを径方向内側に寄せて吸収することができる。これにより、外側に寄せた場合に発生する接地面のばらつきを抑制することができる。

さらに、前記爪部は、複数の前記直線部のそれぞれに設けられており、前記爪部は、前記直線部が前記カット部に沿って折り曲げられた場合に、前記ベアリングに当接されることが好ましい。

この構成によれば、例えば、第１の直線部にベアリングを固定する爪部を、直線部の端部から突出するように設けることができ、爪部を直線部の中央部等に設けるものに比べて、爪部を容易に折り曲げることができる。

また、前記カット部の切り欠き方向の端部には、前記カット部で折り曲げた場合に折り曲げ部での応力を緩和するための応力緩和孔が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、折り曲げ部での応力を緩和することができ、カット部で折り曲げた場合の応力集中により軸部材が破損するのを抑制することができる。

３２角形状に曲げられた芯体とフリーローラとベアリングとを有する車輪を示す側面図である。 ３２角形状に曲げられた芯体とフリーローラとベアリングとを有する車輪を示す側面断面図である。 直線状の芯体を示す側面図である。 直線状の芯体を示す上面図である。 直線状の芯体を示す下面図である。 芯体を示す斜視図である。 芯体の直線部にベアリングをセットした状態を示す断面図である。 芯体の直線部の爪部を折り曲げてベアリングを固定した状態を示す断面図である。 第２実施形態の２２角形状に曲げられた芯体とフリーローラとベアリングとを有する車輪を示す側面図である。 第２実施形態の直線状の芯体を示す下面図である。 第２実施形態の芯体の直線部にベアリングをセットした状態を示す図７のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 第２実施形態の芯体の直線部の爪部を折り曲げてベアリングを固定した状態を示す図７のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 第３実施形態の直線状の芯体を示す側面図である。 第３実施形態の直線状の芯体を示す上面図である。 第３実施形態の直線状の芯体を示す下面図である。 第３実施形態の芯体の直線部にベアリングをセットした状態を示す断面図である。 第３実施形態の芯体の直線部の爪部を折り曲げてベアリングを固定した状態を示す断面図である。

以下に、本発明による車輪の一つの実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１〜図３に示すように、本実施形態の主輪３０（車輪）は、多角形状の芯体３２（第１車輪）と、芯体３２に回転可能に取り付けられた複数のフリーローラ６０（第２車輪）とを有するものである。

主輪３０は、左右方向に延びる軸線（第１軸線）を回転中心として回転可能に設けられ、複数のフリーローラ６０は、詳しくは後述するように、多角形状の芯体３２の外面に接する接線に平行な軸線（第２軸線）を回転中心として回転可能に設けられ、多角形状の芯体３２の外周方向に所定の間隔で複数配置されている。

主輪３０は、例えば、倒立振子型車両（例えば、特開２０１６−２０３６８１号公報に記載された倒立振子型車両）に回転可能に取り付けられて使用される。主輪３０が取り付けられた倒立振子型車両は、多角形状の芯体３２の回転により、例えば前後方向に移動し、地面に接しているフリーローラ６０の回転により、例えば左右方向に移動する。これにより、倒立振子型車両は、多角形状の芯体３２及びフリーローラ６０の回転を制御することで、全方向に移動可能となる。

本実施形態では、芯体３２は、例えば３２角形状に形成されており、３２個の直線部３２ａに区分けされる。詳しくは後述するように、３２個の直線部３２ａのそれぞれには、ベアリング３４が取り付けられ、各ベアリング３４のそれぞれに、フリーローラ６０が回転可能に取り付けられている。

芯体３２は、図３Ａに示すような直線状に形成された状態では、延在方向（図３Ａにおける左右方向）に直交する直交方向（図３Ａにおける上下方向）に向けて切り欠かれたような形状のカット部３２ｂが、所定ピッチで３１個形成されている。芯体３２は、例えば金属（例えば、ステンレス）により構成され、カット部３２ｂは、パイプ状の芯体３２をレーザカットすることで形成される。

３１個のカット部３２ｂのうち一端側（図３Ａにおける左端側）のカット部３２ｂの左側部分と、他端側（図３Ａにおける右端側）のカット部３２ｂの右側部分と、３１個のカット部３２ｂの隣り合うカット部３２ｂの間（３０個）とが、直線部３２ａ（３２個）となる。

左側端の直線部３２ａの左側面は、カット部３２ｂの左右方向中心部よりも右側部分の形状と同じ形状で形成されている。右側端の直線部３２ａの右側面は、カット部３２ｂの左右方向中心部よりも左側部分の形状と同じ形状で形成されている。

カット部３２ｂは、３１個のカット部３２ｂのそれぞれで芯体３２を折り曲げた場合に、３２角形状となるような角度（例えば、１１．２５°）で形成されている。また、３２個のカット部３２ｂのそれぞれは、芯体３２の周方向において３３０°程度で形成されており、各直線部３２ａのそれぞれは、３０°程度は隣り合う直線部３２ａと連結されている。

直線部３２ａは、３２角形状に成形された場合に、外周面となる外面３２ｃと、内周面となる内面３２ｄとを有する。外面３２ｃには、詳しくは後述する治具ＪＧ（図５Ｂ参照）を挿入するための治具挿入孔３２ｅが２個形成されている。

内面３２ｄには、２個の治具挿入孔３２ｅのそれぞれに対応した位置に、矩形状の爪部３２ｆが形成されている。２個の爪部３２ｆは、図３Ａ〜図３Ｃにおける左右対称形で形成されている。

内面３２ｄには、矩形状の爪部３２ｆを構成する４辺のうち、左右方向外側の１辺を除く３辺の周囲に連続する切り欠き３２ｇが形成されている。切り欠き３２ｇは、２個の爪部３２ｆに対応して２個形成されており、２個の爪部３２ｆと同様に図３Ａ〜図３Ｃにおける左右対称形で形成されている。これにより、２個の爪部３２ｆが上下方向（主輪３０の径方向）に折り曲げ（変形）可能となる。

芯体３２の周方向に延びるカット部３２ｂの周方向の両端部には、直線部３２ａをカット部３２ｂで折り曲げた場合に、カット部３２ｂでの応力を緩和するためのカット部応力緩和孔３２ｈが形成されている。

切り欠き３２ｇの両端部には、爪部３２ｆを折り曲げた場合に、爪部３２ｆでの応力を緩和するための爪部応力緩和孔３２ｉが形成されている。

３２個の直線部３２ａのうち一端側（図３Ａ〜図３Ｃにおける左端側）の直線部３２ａには、左方向（周方向）に突出した係合突起３２ｊが形成されている。係合突起３２ｊは、１８０°ピッチで２個形成されている。

係合突起３２ｊは、直線状に延びる直線突起部３２ｊ１と、この直線突起部３２ｊ１の先端に連設された円弧突起部３２ｊ２とを備える。係合突起３２ｊは、直線部３２ａを折り曲げる前の状態（図３Ａ参照）では、直線突起部３２ｊ１が斜め下方向に向けて延びるように形成されている。

３２個の直線部３２ａのうち他端側（図３Ａ〜図３Ｃにおける右端側）の直線部３２ａには、係合突起３２ｊが挿入されて係合される係合孔３２ｋが２個形成されている。

係合孔３２ｋは、２個の係合突起３２ｊに対応して２個形成されている。係合孔３２ｋは、直線突起部３２ｊ１が挿入される直線孔３２ｋ１と、円弧突起部３２ｊ２が挿入される円弧孔３２ｋ２とを備える。係合孔３２ｋは、直線部３２ａを折り曲げる前の状態（図３Ａ参照）では、直線孔３２ｋ１が斜め上方向に向けて延びるように形成されている。なお、図４では、簡略的に係合突起３２ｊが設けられた直線部３２ａと、係合孔３２ｋが設けられた直線部３２ａとが対向するように描いている。

図５Ａに示すように、ベアリング３４は、周知のボールベアリングであり、その詳細な説明は省略するが、内筒３４ａと、外筒３４ｂと、内筒３４ａと外筒３４ｂとの間に設けられた複数のボール３４ｃとを備える。内筒３４ａの内周面の両端部には、内周面から外周面に向かうにつれて外側に傾斜するテーパ部３４ｄが形成されている。

本実施形態では、内筒３４ａは、直線部３２ａに固定され、外筒３４ｂは、ボール３４ｃを介して回転可能に内筒３４ａに取り付けられた状態となる。外筒３４ｂには、フリーローラ６０が固定されている。

［主輪３０の製造工程］
主輪３０を製造する場合、オペレータは、図５Ａに示すように、先ず、芯体３２が図３Ａに示すような直線状に形成された状態で、フリーローラ６０が回転可能に取り付けられたベアリング３４の内筒３４ａの開口に芯体３２を挿入する。例えば、本実施形態では、右端側の直線部３２ａにベアリング３４（フリーローラ６０）をセットする。また、ベアリング３４（フリーローラ６０）は、直線部３２ａの左右方向中心部にセットされる。

次に、オペレータは、図５Ｂに示すように、ベアリング３４がセットされた直線部３２ａの２個の治具挿入孔３２ｅのそれぞれに、治具ＪＧを挿入して、２個の治具ＪＧの先端（下端）のそれぞれを、２個の爪部３２ｆのそれぞれに当接させる。この状態で、２個の治具ＪＧのそれぞれに上方から力を加える（例えば、ハンマーで叩く）。これにより、２個の爪部３２ｆのそれぞれが、切り欠き３２ｇに沿って下方に折り曲げられる。

下方に折り曲げられた２個の爪部３２ｆのそれぞれは、ベアリング３４の内筒３４ａの内周面に形成されたテーパ部３４ｄに当接する。これにより、ベアリング３４の内筒３４ａが、直線部３２ａに固定される。

上記したベアリング３４の直線部３２ａへのセット及び固定を、３２個の直線部３２ａのそれぞれに対して行う（配置工程及び取付工程）ことで、芯体３２が直線状に形成された状態で、３２個の直線部３２ａのそれぞれに、ベアリング３４が固定された状態となる。

次に、オペレータは、芯体３２を、３１個のカット部３２ｂのそれぞれで内側方向に折り曲げて、芯体３２を３２角形状に成形する（折り曲げ工程）。なお、内側方向とは、図３Ａにおける下側方向である。

また、オペレータは、芯体３２を３２角形状に成形する際、図４に示すように、一端側（図３Ａ〜図３Ｃにおける左端側）の直線部３２ａに形成された２個の係合突起３２ｊのそれぞれを、他端側（図３Ａ〜図３Ｃにおける右端側）の直線部３２ａに形成された２個の係合孔３２ｋのそれぞれに挿入して係合させる（接合工程）。これにより、芯体３２は、３２角形状で保持される（図１及び図２参照）。

さらに、芯体３２が３２角形状に形成されると、３２個の直線部３２ａのそれぞれの側面は、隣り合う直線部３２ａの側面に当接する。オペレータは、この当接した部分を、例えば溶接して接合する。これにより、３２角形状の芯体３２と、芯体３２の３２個の直線部３２ａのそれぞれに回転可能に取り付けられたフリーローラ６０とを有する主輪３０が製造される。

このような製造方法によれば、直線状に延在する芯体３２（軸部材）を、３１個（複数）のカット部３２ｂのそれぞれに沿って折り曲げるだけで、容易に３２角形状（多角形状）の芯体３２（第１車輪）を製造することができるので、芯体３２を円弧状に湾曲させるものに比べて、製造工程を簡素化することができる。

さらに、フリーローラ６０（第２車輪）が取り付けられる芯体３２は、連続した１つの部材から構成されるので、複数の部材を連結して芯体を構成するものに比べて、剛性低下を抑制することができる。また、芯体３２のフリーローラ６０が取り付けられる部分を直線状に形成する（直線部３２ａ）ことができるので、円弧状の部分にフリーローラ６０を取り付けるものに比べて、フリーローラ６０の取り付け部分（ベアリング３４）の構造を簡素化することができる。

また、３２個のフリーローラ６０のそれぞれを３２個の直線部３２ａのそれぞれに取り付けた後に、芯体３２を３１個のカット部３２ｂのそれぞれで折り曲げるので、フリーローラ６０を取り付けるときには、芯体３２が直線状となっており、芯体３２が折り曲げられた状態よりもフリーローラ６０の取り付けを行いやすい。

さらに、２個の爪部３２ｆのそれぞれを折り曲げるだけで、ベアリング３４（フリーローラ６０）を位置固定することができるので、ベアリング３４を位置固定するための専用の別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加を防止することができる。

また、カット部３２ｂの周方向の両端部には、カット部応力緩和孔３２ｈが形成されているので、直線部３２ａをカット部３２ｂで折り曲げた場合に、カット部３２ｂでの応力が緩和される。これにより、カット部３２ｂで折り曲げた場合の応力集中により芯体３２が破損するのを抑制することができる。

さらに、爪部３２ｆを折り曲げるための切り欠き３２ｇの両端部には、爪部応力緩和孔３２ｉが形成されているので、爪部３２ｆを折り曲げた場合の爪部３２ｆでの応力が緩和される。これにより、爪部３２ｆを折り曲げた場合の応力集中により芯体３２が破損するのを抑制することができる。

［第２実施形態］
図６〜図８に示す第２実施形態では、車輪１００は、多角形状の芯体１０２を有する。車輪１００は、例えば、第１実施形態の主輪３０よりも小径で形成され、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に用いられる。なお、上記第１実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、例えば、芯体１０２は、２２角形状に形成されており、２２個の直線部１０２ａに区分けされる。２２個の直線部１０２ａのそれぞれには、ベアリング１０４が取り付けられ、ベアリング１０４に、フリーローラ１１０が回転可能に取り付けられている。

図７に示すように、芯体１０２は、芯体３２と同様に構成され、芯体３２のカット部３２ｂと同様のカット部１０２ｂが、所定ピッチで２１個形成されている。

カット部１０２ｂは、２１個のカット部１０２ｂのそれぞれで芯体１０２を折り曲げた場合に、２２角形状となるような角度（例えば、１６．４°）で形成されている。

直線部１０２ａは、第１実施形態の直線部３２ａと同様に、外面１０２ｃと内面１０２ｄとを有し、第１，第２爪部１０２ｆ１，１０２ｆ２と、第１，第２切り欠き１０２ｇ１，１０２ｇ２と、カット部応力緩和孔１０２ｈと、係合突起１０２ｊと、係合孔１０２ｋとが形成されている。なお、直線部１０２ａには、第１実施形態の治具挿入孔３２ｅ及び爪部応力緩和孔３２ｉに相当する孔は形成されていない。

第１爪部１０２ｆ１は、直線部１０２ａの図７における左側面から左方に突出して設けられ、第２爪部１０２ｆ２は、直線部１０２ａの図７における右側面から右方に突出して設けられている。第１爪部１０２ｆ１と第２爪部１０２ｆ２とは、芯体１０２の周方向において異なる位置に設けられている。

第１切り欠き１０２ｇ１は、直線部１０２ａの図７における左側面から内側方向に切り欠かれ、第２切り欠き１０２ｇ２は、直線部１０２ａの図７における右側面から内側方向に切り欠かれている。

第１切り欠き１０２ｇ１及び第２切り欠き１０２ｇ２は、隣り合う直線部１０２ａの第２爪部１０２ｆ２及び第１爪部１０２ｆ１が挿入可能なサイズで形成されている。

係合突起１０２ｊは、第１実施形態の係合突起３２ｊと同様に、直線突起部と円弧突起部とを備える。係合孔１０２ｋは、第１実施形態の係合孔３２ｋと同様に、直線孔と円弧孔とを備える。

図８Ａに示すように、ベアリング１０４は、周知のボールベアリングであり、その詳細な説明は省略するが、内筒１０４ａと、外筒１０４ｂと、内筒１０４ａと外筒１０４ｂとの間に設けられた複数のボール１０４ｃとを備える。内筒１０４ａの内周面の両端部には、内周面から外周面に向かうにつれて外側に傾斜するテーパ部１０４ｄが形成されている。

本実施形態では、内筒１０４ａは、直線部１０２ａに固定され、外筒１０４ｂは、ボール１０４ｃを介して回転可能に内筒１０４ａに取り付けられた状態となる。フリーローラ１１０は、ベアリング１０４の外筒１０４ｂに固定されている。

［車輪１００の製造工程］
車輪１００を製造する場合、オペレータは、先ず、芯体１０２が直線状に形成された状態で、フリーローラ１１０が回転可能に取り付けられた２個のベアリング１０４の内筒１０４ａの開口に芯体１０２を挿入する。例えば、本実施形態では、右端から２個目の直線部１０２ａにベアリング１０４（フリーローラ１１０）をセットする。

そして、オペレータは、右端から２個目の直線部１０２ａの第２爪部１０２ｆ２を折り曲げる。この際に折り曲げられた第２爪部１０２ｆ２は、隣（右端）の直線部１０２ａにベアリング１０４を固定する場合に用いられるものであり、予め折り曲げておく。

次に、オペレータは、図８Ａに示すように、右端の直線部１０２ａの第１爪部１０２ｆ１を折り曲げた後、右端の直線部１０２ａを内側方向に折り曲げる。そして、右端の直線部１０２ａの折り曲げられた第１爪部１０２ｆ１を、ベアリング１０４の図８Ａにおける右側のテーパ部１０４ｄに当接させる。

また、オペレータは、右端から２個目の直線部１０２ａの第１爪部１０２ｆ１を折り曲げる。この際に折り曲げられた第１爪部１０２ｆ１は、隣（右端から３個目）の直線部１０２ａにベアリング１０４を固定する場合に用いられるものであり、予め折り曲げておく。

そして、オペレータは、図８Ｂに示すように、右端から３個目の直線部１０２ａの第２爪部１０２ｆ２を折り曲げた後、右端から３個目の直線部１０２ａを内側方向に折り曲げる。この折り曲げ加工により、右端から３個目の直線部１０２ａの折り曲げられた第２爪部１０２ｆ２が、ベアリング１０４の図８Ｂにおける左側のテーパ部１０４ｄに当接する。これにより、ベアリング１０４が右端から２個目の直線部１０２ａに固定される。

上記したベアリング１０４の直線部１０２ａへの固定を、２２個の直線部１０２ａのそれぞれに対して行う（配置工程、折り曲げ工程）ことで、芯体１０２が２２角形状に形成された状態で、２２個の直線部１０２ａのそれぞれに、ベアリング１０４が固定された状態となる。本実施形態では、配置工程の後に折り曲げ工程を行うことで、フリーローラ１１０が回転可能に取り付けられる。すなわち、折り曲げ工程とは別に行う取付工程は設けられていない。

本実施形態では、例えば、右端から３個目の直線部１０２ａにセットされたベアリング１０４は、右端から２個目の直線部１０２ａの折り曲げられた第１爪部１０２ｆ１と、右端から４個目の直線部１０２ａの折り曲げられた第２爪部１０２ｆ２とにより固定される。

また、右端の直線部１０２ａにセットされたベアリング１０４は、左端の直線部１０２ａの折り曲げられた第１爪部１０２ｆ１と、右端から２個目の直線部１０２ａの折り曲げられた第２爪部１０２ｆ２とにより固定される。

オペレータは、芯体１０２を２２角形状に成形する際、一端側（図７における左端側）の直線部１０２ａに形成された２個の係合突起１０２ｊのそれぞれを、他端側（図７における右端側）の直線部１０２ａに形成された２個の係合孔１０２ｋのそれぞれに挿入して係合させる（接合工程）。これにより、芯体１０２は、２２角形状で保持される（図６参照）。

さらに、オペレータは、第１実施形態と同様に、隣り合う直線部１０２ａ同士を、例えば溶接して接合する。これにより、車輪１００が製造される。

このような製造方法によれば、直線状に延在する芯体１０２（軸部材）を、２１個（複数）のカット部１０２ｂのそれぞれに沿って折り曲げるだけで、容易に２２角形状（多角形状）の芯体１０２（第１車輪）を製造することができるので、芯体１０２を円弧状に湾曲させるものに比べて、製造工程を簡素化することができる。

さらに、フリーローラ１１０（第２車輪）が取り付けられる芯体１０２は、連続した１つの部材から構成されるので、複数の部材を連結して芯体を構成するものに比べて、剛性低下を抑制することができる。また、芯体１０２のフリーローラ１１０が取り付けられる部分を直線状に形成する（直線部１０２ａ）ことができるので、円弧状の部分にフリーローラ１１０を取り付けるものに比べて、フリーローラ１１０の取り付け部分（ベアリング１０４）の構造を簡素化することができる。

さらに、第１爪部１０２ｆ１及び第２爪部１０２ｆ２のそれぞれを折り曲げるだけで、ベアリング１０４（フリーローラ１１０）を位置固定することができるので、ベアリング１０４を位置固定するための専用の別部材を用いる必要がなく、部品点数の増加を防止することができる。

また、カット部１０２ｂの周方向の両端部には、カット部応力緩和孔１０２ｈが形成されているので、直線部１０２ａをカット部１０２ｂで折り曲げた場合に、カット部１０２ｂでの応力が緩和される。これにより、カット部１０２ｂで折り曲げた場合の応力集中により芯体１０２が破損するのを抑制することができる。

本実施形態では、直線部１０２ａに治具挿入孔が形成されていないので、治具挿入孔が形成されたものに比べて直線部１０２ａの剛性を高めることができる。

［第３実施形態］
図９及び図１０に示す第３実施形態では、車輪２００は、多角形状の芯体２０２を有し、例えば、倒立振子型車両やＡＧＶ等に用いられる。なお、上記第１実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、例えば、芯体２０２は、３２角形状に形成されており、３２個の直線部２０２ａに区分けされる。３２個の直線部２０２ａのそれぞれには、ベアリング３４が取り付けられ、各ベアリング３４のそれぞれに、フリーローラ６０が回転可能に取り付けられている。

図９Ａ〜図９Ｃに示すように、芯体２０２は、芯体３２と同様に構成され、芯体３２のカット部３２ｂと同様のカット部２０２ｂが、所定ピッチで３１個形成されている。

直線部２０２ａは、第１実施形態の直線部３２ａと同様に、外面２０２ｃと内面２０２ｄとを有し、治具挿入孔２０２ｅと、第１，第２爪部２０２ｆ１，２０２ｆ２と、第１，第２切り欠き２０２ｇ１，２０２ｇ２と、カット部応力緩和孔２０２ｈと、爪部応力緩和孔２０２ｉと、係合突起２０２ｊと、係合孔２０２ｋとが形成されている。

第１爪部２０２ｆ１は、治具挿入孔２０２ｅに対応した位置に形成されている。第２爪部２０２ｆ２は、直線部２０２ａの図９Ａ〜図９Ｃにおける右側面から右方に突出して設けられている。

第１切り欠き２０２ｇ１は、矩形状の爪部２０２ｆ１を構成する４辺のうち、左右方向外側の１辺を除く３辺の周囲に連続するように形成されている。

第２切り欠き２０２ｇ２は、直線部２０２ａの図９Ａ〜図９Ｃにおける左側面から内側方向に切り欠かれている。第２切り欠き２０２ｇ２は、隣り合う直線部２０２ａの第２爪部２０２ｆ２が挿入可能なサイズで形成されている。

係合突起２０２ｊは、第１実施形態の係合突起３２ｊと同様に、直線突起部２０２ｊ１と円弧突起部２０２ｊ２とを備える。係合孔２０２ｋは、第１実施形態の係合孔３２ｋと同様に、直線孔２０２ｋ１と円弧孔２０２ｋ２とを備える。

［車輪２００の製造工程］
車輪２００を製造する場合、オペレータは、図１０Ａに示すように、先ず、芯体２０２が直線状に形成された状態で、フリーローラ６０が回転可能に取り付けられたベアリング３４の内筒３４ａの開口に芯体２０２を挿入する。例えば、本実施形態では、右端の直線部２０２ａにベアリング３４（フリーローラ６０）をセットする。

次に、オペレータは、図１０Ｂに示すように、ベアリング３４がセットされた直線部２０２ａの治具挿入孔２０２ｅに治具ＪＧを挿入して、第１爪部２０２ｆ１を、第１切り欠き２０２ｇに沿って下方に折り曲げる。そして、下方に折り曲げられた第１爪部２０２ｆ１を、内筒３４ａの右側のテーパ部３４ｄに当接させる。

次に、オペレータは、右端の直線部２０２ａの第２爪部２０２ｆ２を折り曲げる。この際に折り曲げられた第２爪部２０２ｆ２は、左端の直線部２０２ａにベアリング３４を固定する場合に用いられるものであり、予め折り曲げておく。

次に、オペレータは、隣（右端から２個目）の直線部２０２ａの第２爪部２０２ｆ２を折り曲げた後、右端から２個目の直線部２０２ａを内側方向に折り曲げる。この折り曲げ加工により、右端から２個目の直線部２０２ａの折り曲げられた第２爪部２０２ｆ２が、内筒３４ａの左側のテーパ部３４ｄに当接する。

これにより、右端の直線部２０２ａにセットされたベアリング３４が、右端の直線部２０２ａの折り曲げられた第１爪部２０２ｆ１と、右端から２個目の直線部２０２ａの折り曲げられた第２爪部２０２ｆ２とにより挟持され、右端の直線部１０２ａに固定される。

上記したベアリング３４の直線部２０２ａへの固定を、３２個の直線部２０２ａのそれぞれに対して行う（配置工程、折り曲げ工程）ことで、芯体２０２が３２角形状に形成された状態で、３２個の直線部３０２ａのそれぞれに、ベアリング３４が固定された状態となる。本実施形態では、配置工程の後に折り曲げ工程を行うことで、フリーローラ６０が回転可能に取り付けられる。すなわち、折り曲げ工程とは別に行う取付工程は設けられていない。

本実施形態では、例えば、右端から２個目の直線部２０２ａにセットされたベアリング３４は、右端から２個目の直線部２０２ａの折り曲げられた第１爪部２０２ｆ１と、右端から３個目の直線部２０２ａの折り曲げられた第２爪部２０２ｆ２とにより固定される。

また、左端の直線部２０２ａにセットされたベアリング３４は、左端の直線部２０２ａの折り曲げられた第１爪部２０２ｆ１と、右端の直線部２０２ａの折り曲げられた第２爪部２０２ｆ２とにより固定される。

オペレータは、芯体２０２を３２角形状に成形する際、一端側（図９Ａ〜図９Ｃにおける左端側）の直線部２０２ａに形成された２個の係合突起２０２ｊのそれぞれを、他端側（図９Ａ〜図９Ｃにおける右端側）の直線部２０２ａに形成された２個の係合孔２０２ｋのそれぞれに挿入して係合させる（接合工程）。これにより、芯体２０２は、３２角形状で保持される。

さらに、オペレータは、第１実施形態と同様に、隣り合う直線部２０２ａ同士を、例えば溶接して接合する。これにより、車輪２００が製造される。

本実施形態では、直線部２０２ａに治具挿入孔２０２ｅを１個のみ形成したので、直線部に治具挿入孔を２個形成したものに比べて直線部２０２ａの剛性を高めることができる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、直線部３２ａ，１０２ａ，２０２ａの数は、適宜変更可能である。また、芯体３２，１０２，２０２は、断面形状が楕円筒状や多角形筒状であってもよい。

上記第１実施形態では、３２個のベアリング３４（フリーローラ６０）を、３２個の直線部３２ａのそれぞれに固定した後に、芯体３２を３２角形状に折り曲げているが、直線部３２ａへのベアリング３４の取り付け工程と、カット部３２ｂでの芯体３２の折り曲げ工程とを交互に行うようにしてもよい。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

３０…主輪（車輪）、３２，１０２，２０２…芯体（軸部材）、３２ａ，１０２ａ，２０２ａ…直線部、３２ｂ，１０２ｂ，２０２ｂ…カット部、３２ｅ，２０２ｅ…治具挿入孔、３２ｆ…爪部、３２ｇ…切り欠き、３２ｈ，１０２ｈ，２０２ｈ…カット部応力緩和孔、３２ｉ，２０２ｉ…爪部応力緩和孔、３２ｊ，１０２ｊ，２０２ｊ…係合突起、３２ｋ，１０２ｋ，２０２ｋ…係合孔、３４，１０４…ベアリング、６０，１１０…フリーローラ（第２車輪）、１００，２００…車輪、１０２ｆ１，２０２ｆ１…第１爪部、１０２ｆ２，２０２ｆ２…第２爪部

Claims (9)

1. 第１軸線を回転中心として回転可能な環状の第１車輪と、前記第１車輪の外面に接する接線に平行な第２軸線を回転中心として回転可能に設けられ、前記第１車輪の外周方向に所定の間隔で複数配置された第２車輪とを備える車輪の製造方法であって、
   直線状に延在し、且つ該延在方向に直交する直交方向に向けて切り欠かれたような形状のカット部が前記所定の間隔で複数形成された軸部材の隣り合う前記カット部の間となる複数の直線部のそれぞれに、前記第２車輪を配置する配置工程と、
   前記軸部材を、複数の前記カット部のそれぞれに沿って折り曲げる折り曲げ工程と、
   前記折り曲げ工程で、複数の前記カット部のそれぞれに沿って折り曲げられた前記軸部材の両端の前記直線部同士を接合することで多角形状の前記第１車輪を形成する接合工程と、
   を備えることを特徴とする車輪の製造方法。
2. 請求項１に記載の車輪の製造方法において、
   前記第２車輪を、複数の前記直線部のそれぞれに、前記第２軸線を回転中心として回転可能に取り付ける取付工程を備えることを特徴とする車輪の製造方法。
3. 請求項２に記載の車輪の製造方法において、
   前記車輪は、複数の前記第２車輪のそれぞれを回転可能に支持する複数のベアリングを備え、
   前記取付工程では、前記軸部材に折り曲げ可能に形成された爪部を折り曲げて、前記ベアリングに当接させて前記ベアリングを前記直線部に固定することで、前記ベアリングに回転可能に支持された前記第２車輪が、前記直線部に回転可能に取り付けられることを特徴とする車輪の製造方法。
4. 請求項３に記載の車輪の製造方法において、
   前記爪部は、複数の前記直線部のそれぞれに設けられており、
   前記爪部は、前記直線部が前記カット部に沿って折り曲げられた場合に、前記ベアリングに当接されることを特徴とする車輪の製造方法。
5. 直線状に延在し、且つ該延在方向に直交する直交方向に向けて切り欠かれたような形状のカット部が所定の間隔で複数形成された軸部材を有し、前記軸部材が複数の前記カット部のそれぞれに沿って折り曲げられて前記軸部材の両端部が接合されて多角形状に形成され、第１軸線を回転中心として回転可能な第１車輪と、
   前記第１車輪の外面に接する接線に平行な第２軸線を回転中心として回転可能となるように、前記第１車輪の隣り合う前記カット部の間となる複数の直線部のそれぞれに取り付けられた複数の第２車輪と、
   を備えることを特徴とする車輪。
6. 請求項５に記載の車輪において、
   複数の前記第２車輪のそれぞれを回転可能に支持する複数のベアリングを備え、
   前記軸部材には、前記軸部材の延在方向に延びて、前記直交方向に折り曲げ可能な爪部が設けられ、
   前記直交方向に折り曲げられた前記爪部が、前記ベアリングに当接されて前記ベアリングが前記直線部に固定されることで、前記ベアリングに回転可能に支持された前記第２車輪が、前記直線部に回転可能に取り付けられていることを特徴とする車輪。
7. 請求項６に記載の車輪において、
   前記爪部が、前記直交方向において前記第１車輪の径方向内側に向けて折り曲げられることで、前記ベアリングが前記直線部に固定されていることを特徴とする車輪。
8. 請求項６又は７に記載の車輪において、
   前記爪部は、複数の前記直線部のそれぞれに設けられており、
   前記爪部は、前記直線部が前記カット部に沿って折り曲げられた場合に、前記ベアリングに当接されることを特徴とする車輪。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載の車輪において、
   前記カット部の切り欠き方向の端部には、前記カット部で折り曲げた場合に折り曲げ部での応力を緩和するための応力緩和孔が形成されていることを特徴とする車輪。