JP7460219B1

JP7460219B1 - 双輪キャスター

Info

Publication number: JP7460219B1
Application number: JP2023111870A
Authority: JP
Inventors: 真希斉
Original assignee: T&S CORPORATION
Current assignee: T&S CORPORATION
Priority date: 2023-07-07
Filing date: 2023-07-07
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2043-07-07

Abstract

【課題】衝撃吸収性能が高い緩衝キャスターを提供する。
【解決手段】緩衝キャスターの要部である腕部材(20)は、車軸支持部材(30)と、この車軸支持部材(30)を収納する空洞部(21)と、空洞部(21)を囲う主リブ(22)を備える。車軸支持部材(30)は、御玉杓子形を呈し、頭に相当する車軸受け部(31)と、尾に相当する片持ちばね部(32)とからなる。空洞部(21)にばね収納部(25)を含み、このばね収納部(25)に収納した圧縮コイルばね(40)で、車軸受け部(31)を主リブ(22)へ押し当てるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、スーツケースに適した双輪キャスターに関する。

旅行者は、衣類など旅行に必要な品（以下、内容物と言う。）を、スーツケースや鞄や大型バッグ（以下、単にスーツケースと言う。）に詰めて持ち歩く。中型以上のスーツケースは、必然に重くなるため、底にキャスターを備えるものが主流である。キャスターに付属する車輪が床面や路面（以下、床面と言う。）を回転するため、旅行者はスーツケースを横に引くだけで済む。

ところで、床面には、貼り付けた点字ブロックや、敷いた絨毯や、敷いたカーペットや、床タイルの継ぎ目や、その他の凹凸が存在する。これらを一括して、本発明では段差と言う。

車輪が段差を乗り越えるときに、スーツケースが上下する。この上下動は内容物及びスーツケース自体に衝撃を与える。スーツケース自体及び内容物の保護の観点から、上下動を緩和することが望まれる。

そこで、従来、緩衝キャスターが実用化されてきた。緩衝キャスターには、各種の構造が知られている（例えば、特許文献１（図２、図６）参照）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８（ａ）～（ｄ）は従来の緩衝キャスターの基本構成と作用を説明する図である。
図８（ａ）に示すように、緩衝キャスター１００は、スーツケースの底に固定されるベース部材１０１と、このベース部材１０１へ鉛直軸１０２回りに旋回自在に取付けられたフォーク部材１０３と、このフォーク部材１０３の下端に水平に渡された車軸１０４と、この車軸１０４で支持される車輪１０５とからなる。

図８（ｂ）に示すように、フォーク部材１０３は、鉛直軸１０２に沿って延びる旋回軸受部１０６と、この旋回軸受部１０６の下端から斜め下へ延びる腕部１０７とからなる。
腕部１０７には、それの長手軸に沿って瓢箪（ひょうたん）形の空隙部１０８が設けられ、この空隙部１０８に振動吸収材１０９が詰められている。
瓢箪形の空隙部１０８の略中央下方位置にて、腕部１０７に車軸１０４が取付けられる。

図８（ｃ）に示すように、無負荷状態では、空隙部１０８の中央の幅は、Ｗ１が維持される。車輪１０５が床面の段差に乗ると車軸１０４に上向き力が加わる。すると、空隙部１０８の下部中央点１１１が上昇する。空隙部１０８の上部中央点１１２は変位しない。

結果、図８（ｄ）に示すように、空隙部１０８の中央の幅は、Ｗ１より小さなＷ２に変化する。（Ｗ１－Ｗ２）だけ振動吸収材１０９が圧縮されるため、振動吸収材１０９は衝撃を吸収する。同時に、腕部１０７の一部（空隙部１０８より下の部分）が弾性変形するため、腕部１０７でも衝撃を吸収する。

車輪１０５が段差を過ぎて上向き力が消失すると、腕部１０７は復元して、図８（ｃ）に戻る。

以上により、車輪１０５が走行する際に衝撃が緩和される緩衝キャスター１００が提供される。しかし、この緩衝キャスター１００には、次に述べる問題点が存在する。
第１に、図８（ｃ）、（ｄ）で説明した（Ｗ１－Ｗ２）が小さい。（Ｗ１－Ｗ２）が小さいと、大きな段差に対応できない。仮に、（Ｗ１－Ｗ２）を大きくすると、フォーク部材１０３が大きくなり、外観性に影響が出ると共に重量増加及びコストアップを招く。
コストアップをすることなく、衝撃吸収性能を高めることが求められる。

第２に、長期間使用し段差を乗り越える回数の累積が増大すると、疲労が蓄積し、図８（ｄ）に示す空隙部１０８の一端（又は両端）に亀裂１１３が入る。
対策として、フォーク部材１０３を厚肉にすると、重量増加及びコストアップを招く。

第３に、図８（ｂ）に示すように、瓢箪形の空隙部１０８が外から見えるため、外観性が低下する。

よって、衝撃吸収性能が高く、さらには外観性の良い緩衝キャスターが求められる。

特開２０１５－６７１００号公報

本発明は、衝撃吸収性能が高く、さらには外観性の良い緩衝キャスターを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、鉛直軸回りに回転する回転軸部と、この回転軸部の下端から斜め下へ延びる腕部材と、この腕部材の下部に水平に取付けられる車軸と、この車軸の左端に取付けられる左車輪と、前記車軸の右端に取付けられる右車輪とからなる双輪キャスターであって、
前記腕部材は、前記車軸を支持する車軸支持部材と、この車軸支持部材を上下動可能に収納する空洞部と、この空洞部を囲う主リブを備え、
前記車軸支持部材は、御玉杓子形を呈し、頭に相当すると共に前記車軸を通す軸穴を有する車軸受け部と、尾に相当すると共に前記主リブに繋がる片持ちばね部とからなり、
前記空洞部に、圧縮コイルばねを収納するばね収納部を含み、前記圧縮コイルばねで、前記車軸受け部を前記主リブへ押し当てるようにすると共に前記左車輪及び前記右車輪が床面の段差を乗り越えるときの衝撃を前記片持ちばね部の撓みと前記圧縮コイルばねの縮みとにより吸収させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の双輪キャスターであって、
前記空洞部は、前記左車輪及び前記右車輪で隠されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の双輪キャスターであって、
前記左車輪及び前記右車輪は、前記片持ちばね部の一部及び前記圧縮コイルばねの一部を覗く窓部を少なくとも１個有していることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、片持ちばね部を撓ませることと、圧縮コイルばねを縮めることの２つの作用で、衝撃を吸収する。
従来の瓢箪形の空隙部に比較して、本発明の片持ちばね部は上へ大きく撓ませることができる。結果、本発明により、衝撃吸収性能が高い緩衝キャスターが提供される。

請求項２に係る発明では、空洞部は、左車輪及び右車輪で隠されているため、外観性が良好になる。結果、本発明により、衝撃吸収性能が高く且つ外観性の良い緩衝キャスターが提供される。

請求項３に係る発明では、左車輪及び右車輪は、片持ちばね部及び圧縮コイルばねを覗く窓部を少なくとも１個有している。万一、片持ちばね部と圧縮コイルばねとの両方又は一方がへたったときに、左車輪又は右車輪を外すことなく、片持ちばね部と圧縮コイルばねの状態を目視し、対策を講じることができる。

本発明に係る双輪キャスターの正面図である。双輪キャスターの分解図である。図２の３－３矢視図であり、腕部材の側面図である。（ａ）、（ｂ）は腕部材の作用説明図である。（ａ）は比較例１を説明する図、（ｂ）は比較例２を説明する図である。双輪キャスターの側面図である。（ａ）、（ｂ）は、双輪キャスターの変更例を説明する図である。（ａ）～（ｄ）は、従来の緩衝キャスターの基本構成と作用を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

［双輪キャスター］
図１に示すように、双輪キャスター１０は、スーツケースの底に取付けられるベース部材１１と、このベース部材１１に鉛直軸１２ａ回りに回転可能に取付けられる回転軸部１２と、この回転軸部１２の下端から下へ延びる腕部材２０と、この腕部材２０の下部に取付けられる車軸（図２、符号１３）と、この車軸の左端に取付けられる左車輪１４及び車軸の右端に取付けられる右車輪１５とからなる。

図２に示すように、腕部材２０と、車軸１３と、左車輪１４と、右車輪１５とが主要部材となる。なお、車軸１３は一端に頭部１６を有し、先端にクリップ１７が取付けられ、左車輪１４及び右車輪１５を外れないように保持する。ただし、車軸１３の構造は適宜変更して差し支えない。

また、左車輪１４と腕部材２０の間に穴開き円板１８を介在させ、回転する左車輪１４で腕部材２０のボス３４が摩耗しないように対策を講じる。同様に、右車輪１５と腕部材２０の間に穴開き円板１８を介在させる。

［腕部材］
図３に示すように、鉛直軸１２ａに沿って延びる回転軸部１２の下端から斜め下へ腕部材２０が延びている。この腕部材２０は、空洞部２１を有するブロックである。このブロックは、樹脂成形品又は軽金属成形品が好ましい。
腕部材２０は、空洞部２１を囲う主リブ２２と、この主リブ２２に接する複数個の肉抜き部２３と、これらの肉抜き部２３を囲う副リブ２４と、主リブ２２から空洞部２１へ延びる車軸支持部材３０とからなる。

［車軸支持部材］
図３に示すように、車軸支持部材３０は、いわゆる御玉杓子（おたまじゃくし）形を呈し、頭に相当する車軸受け部３１と、尾に相当する片持ちばね部３２とからなり、片持ちばね部３２の先端が主リブ２２に繋がっている。車軸受け部３１は車軸（図２、符号１３）を通す軸穴３３及びこの軸穴３３を囲うボス３４を有する。

片持ちばね部３２は、好ましくは、実施例のように、車軸受け部３１側に対して先端（主リブ２２に繋がる側）の高さ寸法を小さくする。すなわち、尾のように付け根に対して先端を細くする。この構造の利点は次の通りである。
片持ちばね部３２を、同じ曲率で全体的に曲げるのではなく、先端近傍を大きく曲げる。

このことにより、左車輪１４（及び右車輪１５）が段差に乗ったときに、車軸受け部３１が上方へ素早く移動する。段差を過ぎると、車軸受け部３１が下方へ素早く移動する。
尾の太さが一定であるよりも、尾が先細り形状であれば、段差に対する追従性が良くなり、結果、衝撃がより効果的に緩和される。

ただし、尾の先端の応力が最大となることに加えて、尾の先端の断面積が小さいため、ここでの応力が最大になる。長期間の使用後に、車軸支持部材３０が傷むことは想定される。この場合、損傷部位は尾の先端に集中する。
この集中する部位、すなわち、尾（片持ちばね部３２）の先端を、後述の図６で説明する窓部１９で監視するようにすることが望ましい。クラックが認められるなどの不具合を発見することができれば、大事に至る前に修理等の手当を講じることができるからである。

図４（ａ）に示すように、片持ちばね部３２は、腕部材２０の中心軸２０ａに、ほぼ平行に延びている。

図３に示すように、空洞部２１は図面表裏方向に貫通しているが、複数個の肉抜き部２３は図面表裏方向に非貫通である。しかし、複数個の肉抜き部２３の存在により、腕部材２０は、十分に軽量となる。

空洞部２１は、圧縮コイルばね４０を収納するばね収納部２５を有する。このばね収納部２５に臨む部位において、主リブ２２に上部ばね座２６が一体形成されている。
車軸受け部３１に、下部ばね座３５が一体形成されている。

上部ばね座２６と下部ばね座３５の間に圧縮コイルばね４０がセットされる。圧縮コイルばね４０の中心を通るばね軸４１は、上部ばね座２６の中心と下部ばね座３５の中心と軸穴３３の中心を通る。
ばね軸４１は、片持ちばね部３２の長手軸と概ね９０°をなす位置に設けられている。

以上の構成からなる腕部材２０の作用を、図４（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
図４（ａ）に示すように、圧縮コイルばね４０の反力により、車軸受け部３１が主リブ２２に押し当てられる。

圧縮コイルばね４０の設定は任意であるが、スーツケースに所定重さの内容物が詰められているときであっても、車軸受け部３１が主リブ２２に接しているようにすることが推奨される。所定重さとは、スーツケース一杯分の衣類の重さを指す。
この推奨に従えば、スーツケースを床に置いたとき、及び段差がない床面をスーツケースが横移動するときは、概ね図４（ａ）の状態が保たれる。

スーツケースが床面の段差に差し掛かると、車軸１３に上向き力が加わる。
図４（ｂ）に示すように、片持ちばね部３２が上へδだけ撓み、圧縮コイルばね４０がδだけ縮む。
片持ちばね部３２は、片持ちばねであり、片持ちばね部３２のばね常数と撓み量δの積が、反力となる。
圧縮コイルばね４０は、ばね常数と縮み量δの積が、反力となる。

（片持ちばね部３２の反力+圧縮コイルばね４０の反力）＝上向き力の算式により、上向き力と、（片持ちばね部３２の撓みと圧縮コイルばね４０の縮みによる反力の和）とが釣り合ったときに、図４（ｂ）の形態が定まる。
すなわち、段差による衝撃は、片持ちばね部３２の撓みと圧縮コイルばね４０の縮みとにより、吸収される。
段差を過ぎると、図４（ａ）に戻る。

［比較例１］
本発明の実施例が、比較例より優れていることを、図５（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
図５（ａ）は比較例１を示す。比較例１での緩衝キャスター１２０は、ベース部材１２１と、このベース部材１２１に下から取付けられるボルト１２２と、このボルト１２２の下端から斜め下へ延びる腕部材１２３と、この腕部材１２３の下端に回転自在に取付けられる車輪１２４とからなり、ベース部材１２１と腕部材１２３との間に圧縮コイルばね１２５が設けられている。

床面の段差１２６に車輪１２４が乗ると圧縮コイルばね１２５が縮み、車輪１２４が段差１２６を過ぎると元に戻る。
しかし、比較例１の構造では、ボルト１２２が必然的に長くなり、段差１２６を越える度にボルト１２２に曲げが掛かる。曲げに耐えるようにボルト１２２の外径を増す必要があり、緩衝キャスター１２０は重くなる。

［比較例２］
図５（ｂ）は比較例２を示す。この比較例２ではボルト１３２が短い。
比較例２での緩衝キャスター１３０は、ベース部材１３１と、このベース部材１３１に下から取付けられるボルト１３２と、このボルト１３２の下端から斜め下へ延びる腕部材１３３と、この腕部材１３３の下端に回転自在に取付けられる車輪１３４とからなり、腕部材１３３にくびれ部１３５が設けられている。

床面の段差１３６に車輪１３４が乗るとくびれ部１３５が変形し、車輪１３４が段差１３６を過ぎると元に戻る。ボルト１３２は短いため、ボルト１３２の外径は小さくて差し支えないという利点がある。反面、くびれ部１３５が外から見える場合は、外観性が低下するという欠点がある。

ところで、腕部材１３３は樹脂や軽金属で製造される。樹脂や軽金属は、クリープが不可避的に発生する。クリープとは、物体に一定の荷重を加えることで、時間と共に物体がじわじわと永久変形していく現象を言う。

比較例２の構造では、長時間使用後にくびれ部１３５に永久変形が発生し、元に戻らなくなり、遂にはくびれ部１３５が破断する。
破断を回避するために、くびれ部１３５の断面積を大きくすると、変形能が減少し、段差１３６を越える度に、ベース部材１３１が上下することとなる。この上下により、スーツケースが上下し、使い勝手が悪くなる。

［本発明の利点］
この点、本発明によれば、段差を乗り越えるときは、図４（ｂ）に示すように、片持ちばね部３２の穏やかな撓みにより、スーツケースに及ぼす衝撃が緩和される。
加えて、片持ちばね部３２は、上下に撓む性質を有する片持ち梁であるため、車軸１３は容易に上方へ変位する。そのため、従来よりも衝撃吸収性能が高い緩衝キャスター１０が提供される。

また、本発明によれば、殆どの時間（スーツケースが空であるときから所定重さの内容物が詰められているときまで）は、図４（ａ）に示すように、圧縮コイルばね４０の力で車軸受け部３０は主リブ２２に押し当てられている。この状態では、片持ちばね部３２は撓んでいないため、クリープは起こらない。

加えて、図４（ａ）において、図面表裏方向の幅（片持ちばね部３２の幅）を大きくすることができ、片持ちばね部３２での応力を下げることができる。応力が低ければ、疲労による亀裂の発生は起こらない。
結果、本発明の構造により、クリープや亀裂の発生が起こりにくい緩衝キャスター１０が提供される。

図６に示すように、腕部材２０の大部分は、左車輪１４及び右車輪１５で隠されており、図３で説明した空洞部２１は見えない。結果、外観性が大幅に向上する。

内容物に金属製品や本や紙製品が多く含まれると、内容物の重さは所定の重さを越える。この頻度が大きいと、図３に示す片持ちばね部３２や圧縮コイルばね４０に、「へたり」が起こる可能性はゼロとは言えない。

［窓部］
そこで、好ましくは、図６に示すように、左車輪１４及び右車輪１５に、片持ちばね部３２の一部や圧縮コイルばね４０の一部を覗いて確認することができる窓部１９を設ける。窓部１９の横寸法は、ばね収納部（図３、符号２５）の幅と同じとする。

片持ちばね部３２と圧縮コイルばね４０の両方又は一方に不具合が疑われるときに、左車輪１４又は右車輪１５を取り外すことなく、窓部１９から覗くことで、状態を調べることができる。
窓部１９は、９０°ピッチで設けられる４個が望ましい。
第１に、最大９０°左車輪１４（又は右車輪１５）を手で回すことで、図６に至る。
第２に、図６において、片持ちばね部３２と圧縮コイルばね４０の両方を覗くことができる。
第３に、窓部１９が等ピッチに配置され、バランスが取れており、意匠性が高まる。

［窓部に係る変更例］
図７（ａ）に示すように、窓部１９は、１個であってもよい。
図７（ａ）から、左車輪１４（又は右車輪１５）を９０°時計回りに回すことで、窓部１９を片持ちばね部（図６、符号３２）に合わせることができる。
すなわち、１個の窓部１９で、片持ちばね部（図６、符号３２）と圧縮コイルばね４０の一方を、選択して覗くことができる。

また、図７（ｂ）に示すように、窓部１９は、一対（２個）であってもよい。片持ちばね部３２と圧縮コイルばね４０の両方を覗くことができる。
ただし、時計で言うと１２時と３時の位置に窓部１９が設けられているため、バランスが取れているとは言えず、意匠性の点では４個よりは劣る。
また、１個と２個を比較した場合、１個の方が目立ちにくく、意匠性が優れている。

すなわち、左車輪１４及び右車輪１５は、片持ちばね部３２の一部及び圧縮コイルばね４０の一部を覗く窓部１９を少なくとも１個有してれば、片持ちばね部３２と圧縮コイルばね４０を目視することが可能となり、窓部１９の数は、使い勝手と意匠性の両方を考量して、４個、２個又は１個から選択すればよいこととなる。

なお、所定の使用回数で片持ちばね部３２や圧縮コイルばね４０がへたることがなければ、窓部１９を無くして、左車輪１４又は右車輪１５の外観性を高めることは差し支えない。

また、本発明の双輪キャスター１０は、スーツケースや鞄の底に取付ける他、台車、キャビネット、キャリア又は同等の移動体に取付けることは差し支えない。

本発明の双輪キャスターは、スーツケースに好適である。

１０…双輪キャスター、１２…回転軸部、１２ａ…鉛直軸、１３…車軸、１４…左車輪、１５…右車輪、１９…窓部、２０…腕部材、２１…空洞部、２２…主リブ、２５…ばね収納部、３０…車軸支持部材、３１…車軸受け部、３２…片持ちばね部、３３…軸穴、４０…圧縮コイルばね、１２６、１３６…段差。

Claims

鉛直軸回りに回転する回転軸部と、この回転軸部の下端から斜め下へ延びる腕部材と、この腕部材の下部に水平に取付けられる車軸と、この車軸の左端に取付けられる左車輪と、前記車軸の右端に取付けられる右車輪とからなる双輪キャスターであって、
前記腕部材は、前記車軸を支持する車軸支持部材と、この車軸支持部材を上下動可能に収納する空洞部と、この空洞部を囲う主リブを備え、
前記車軸支持部材は、御玉杓子形を呈し、頭に相当すると共に前記車軸を通す軸穴を有する車軸受け部と、尾に相当すると共に前記主リブに繋がる片持ちばね部とからなり、
前記空洞部に、圧縮コイルばねを収納するばね収納部を含み、前記圧縮コイルばねで、前記車軸受け部を前記主リブへ押し当てるようにすると共に前記左車輪及び前記右車輪が床面の段差を乗り越えるときの衝撃を前記片持ちばね部の撓みと前記圧縮コイルばねの縮みとにより吸収させるようにしたことを特徴とする双輪キャスター。
請求項１記載の双輪キャスターであって、
前記空洞部は、前記左車輪及び前記右車輪で隠されていることを特徴とする双輪キャスター。
請求項２記載の双輪キャスターであって、
前記左車輪及び前記右車輪は、前記片持ちばね部の一部及び前記圧縮コイルばねの一部を覗く窓部を少なくとも１個有していることを特徴とする双輪キャスター。