JPH04151302A - 旋回キャスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は台車もしくはリーチ型フォークリフト等の下部
に反転自在に装着される旋回キャスタに関するものであ
る。

従来の技術 通常の旋回キャスタは、車軸が支持された旋回部材が車
体側の支持枠に鋼球等の転動体を介在させて旋回自在に
支持されており、該旋回部制の旋回中心線と車輪の接地
点との間に所定長のトレールを設けた構成が採用されて
いる。上記のトレールとは旋回中心線の延長が路面に交
わる点と車輪の接地面の中心との間の距離であって、こ
のようなトレールを設けたことによって車輪を路面抵抗
によって進行方向に向けることができる。

このような通常の旋回キャスタは、旋回部材を旋回させ
ることによってトレールの方向を変更するようにしてい
るため、台車等の前後方向の進路を変更する際には該台
車の挙動が大きくなるという課題がある。

一方、上記に対処するため実開昭６１−１１５７０４号
公報には、第１０図に示したように支持枠１のフランジ
部１ａを車体３にボルト５，５により固定し、該支持枠
１の下面にボルト７．７によって固定された支持部材９
と略円筒状の旋回部材１１の上端部近傍との間に鋼球等
の転動体１３を介在して第１の軸受１５を設ける一方、
上記旋回部材１１の中間部と車輪支持部材１７との間に
同様な転動体１９を介在して第２の軸受２１を設けた構
成が開示されている。２３はボルト２５゜２５によって
第２の軸受２１の上端に配置された抑え板である。

２７は車輪支持部材１７から下方に延長されたブラケッ
トであって、このブラケット２７に揺動自在に支持され
た十字状の車軸２９に車軸３１が回転可能に支持されて
いる。

そして上記旋回部材１１の旋回中心線Ｘと、車輪支持部
材１７の旋回中心線Ｙとは交差するように設定されてい
る。換言すれば上記旋回中心線Ｘと旋回中心線Ｙとにそ
れぞれ直交するラインＸ′Ｙ′との間に所定の角度θが
形成されるように前記第１の軸受１５に対して第２の軸
受２１を傾斜させて配置しである。

このような構成によれば、旋回部材１１の旋回中心線Ｘ
と車輪３１の路面Ｅとの接地点０１との間にトレールｔ
１が与えられ、車輪３１は路面抵抗を受けて進行方向に
向くので、旋回キャスタとして作用する。又、車体３の
進路変更時には旋回部材１１と車輪支持部材１７とが一
体になって支持枠１に対して旋回し、車輪３１が進行方
向に追従する一方、台車３の前進から後進への進路変更
時には、車輪３１に路面抵抗を受けても車輪支持部材１
７及び車輪３１は旋回せず、旋回部材１１のみが両軸受
１５，２１の作用により支持枠１及び車輪支持部材１７
に対して反転（１８０°回転）して車輪３１が仮想線の
位置に移行して接地点が０２となり、この状態で安定す
る。従って車体３の前後進間の進路変更時には車輪３１
が若干傾動するのみで旋回を伴わないので、車体３の挙
動を小さくすることができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来の旋回キャスタにあっては
、車輪３１が車両の進行方向に対するセルファライニン
グトルクによって反転する構成となっていたため、例え
ば第１１図（Ａ）に示したように駆動軸の据切り等によ
って一対の車輪３１゜３１の回転中心軸Ａ方向と平行な
方向に駆動力Ｆが発生した場合、上記旋回部材１１がＸ
を旋回中心として車１４３１．３１と無関係に旋回して
しまい、前記トレールｔ、が車輪３１．３１の進行方向
と垂直な方向に向いてしまうことがあるという課題があ
った。

その結果、車輪３１．３１を旋回させるモーメントが発
生しなくなり、車両の走行に対して抵抗が生じて車体に
ショックを与えてしまうとともに、上記抵抗を解消する
には大きなエネルギーロスを伴うという難点がある。

一方、車両の走行中に操舵を行った場合には、上記駆動
力Ｆは連続的に変化するがら車輪支持部材１７にはセル
ファライニングトルクが発生して車輪３１．３１の進行
方向は駆動力Ｆの方向に追従し、車両が前進から後進へ
方向転換した場合には前記トレールｔ１の作用に基づい
て車軸３１゜３１が１８０°反転する。ところが車両の
停車中に据切りを実施した場合には、駆動力Ｆの方向が
断続的に変化するため、第１１図（Ｂ）の矢印Ｐに示し
たように、旋回部材１１のみが旋回して車輪支持部材１
７はそのままの状態を保つ。従って駆動力Ｆの方向とト
レール１．とがともに車輪３１゜３１の進行方向の垂直
方向に一致してしまうので、車輪３１．３１には旋回モ
ーメントが伝達されず、第１２図及び第１３図に示した
ように、駆動力Ｆに対して逆向きの抵抗力Ｒが生じて、
旋回トルクＴ３に対して操舵角θが９０’の近傍のＣ領
域が死点の範囲内に入り、車両の挙動が不安定になって
しまうとともにこの死点からの脱出にショックを伴い、
且つ大きなエネルギーロスを生じてしまうという問題点
を有している。

上記の死点とはセルファライニングトルクが０となった
点であり、第１３図（Ｂ）に示したように車輪３１．３
１の弾性変形に伴なう荷重のアンバランスが発生しても
旋回モーメントが発生しない。

特にＣ領域ではロードホイールの角度が何等かの外力に
よって変化して、例えば片輪の輪圧を０としない限り死
点から容易に脱出することが出来ない。

そこで本発明はこのような従来の旋回キャスタが有して
いる課題を解消して、車両の据切り時における死点を解
消して旋回モーメントが得られる上、走行中の旋回部材
に車両進行方向と逆向きの駆動力が加えられた場合にも
安定した走行状態が得られる旋回キャスタを提供するこ
とを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、車体側の支持枠
に対して軸受を介して支持された旋回部材と、該旋回部
材に車輪支持部材を介して回転自在に支持された車輪と
を備え、上記旋回部材の旋回中心線と車輪の接地点との
間にトレールを形成して、路面抵抗によって車輪を進行
方向に向けるようにした旋回キャスタにおいて、上記車
体側の支持枠と旋回部材との間に第１の軸受を設けて、
旋回部材を回転自在に支持するとともに、上記旋回部材
と車輪支持部材との間に、上記旋回部材の旋回中心線と
交差する旋回中心線を有し、且つ前記第１の軸受と同心
状の位置にある第２の軸受を設け、上記旋回部材の旋回
中心と車輪支持部材の回転中心とを、旋回部材に車両の
進行方向と逆向きの駆動力が加えられた際のモーメント
を打ち消す方向のモーメントを発生するオフセットを付
与した旋回キャスタの構成にしである。

作用 かかる旋回キャスタによれば、車体の進路変更時には旋
回部材と車輪支持部材とが一体になって旋回し、車輪が
進行方向に追従する一方、車体の前進から後進への進路
変更時には、車輪に路面抵抗を受けても車輪支持部材及
び車輪は旋回せず、旋回部材のみが反転する。従って車
体の前後進間の進路変更時には車輪が若干傾動するのみ
で旋回を伴わず、車体の挙動を小さくすることができる
。

更に旋回部材の旋回中心と車輪支持部材の回転中心とが
所定長だけオフセットされているので、車輪支持部材に
どのような駆動力が加えられた場合にあっても、駆動力
の大きさと方向に応じた旋回モーメントが発生し、この
旋回モーメントの大きさは、車両の直線走行中には最も
小さく、操舵に伴ってトレールが車輪支持部材の回転中
心方向を向くに従って順次大きくなる。

又、駆動力の方向が連続的に変化している場合には、車
輪支持部材の進行方向は駆動力の方向に追従して、車輪
の受ける抵抗は転がり抵抗のみとなる。更に据切りを行
った場合には、車輪の摩擦力を伴うため抵抗が大きくな
るので、前記オフセット量を適当な寸法に設定しておく
ことにより、走行中の車輪の旋回モーメント・は、前記
セルファライニングトルクに打消される程小さくなり、
従って車両の据切り時には、旋回モーメントがセルファ
ライニングトルクに対して充分に大きくなるため、その
効果を発揮することができる。

実施例 以下図面中の第１図乃至第３図を参照して本発明にかか
る旋回キャスタの一実施例を、前記従来の構成と同一の
構成部分に同一の符号を付して詳述する。

図中の１は車体側の支持枠であって、この支持枠１の開
口Ｏｉ＋１ｊ　１　ｂにアウタハウジング３３の下端部
３３ｂが嵌着固定されており、該アウタハウジング３３
の上面に開口された開口部３３ａにカバ一部材３５が取
付けられている。

上記アウタハウジング３３の周縁部内側面には第１のア
ウタレース３７が固定されており、該第１のアウタレー
ス３７の内側には、転動体３９を介在して第１のインナ
レース４１が配置されていて、上記アウタレース３７．
転動体３９及びインナレース４１により第１の軸受４３
が構成されている。４５は該第１の軸受４３の下面を支
える抑え板である。

一方、４７はアウタハウジング３３内に配置された旋回
部材であり、この旋回部材４７の内側には第２のアウタ
レース４９が固定されており、該第２のアウタレース４
９の内側には転動体５１゜５１を介在して第２のインナ
レース５３が配置されていて、上記アウタレース４９．
転動体５１及びインナレース５３により第２の軸受５５
が構成されている。即ち、第２の軸受５５の転動体５１
は複列に配置されている。この第２の軸受５５の下端開
口部にはシール部材５６が配設されている。

詳細は後述するように、第１の軸受４３と第２の軸受５
５とは略同心状に配置されており、且つ該第２の軸受５
５は第１の軸受４３に対して一定の角度だけ傾動した状
態に設定されている。

５７は車輪支持部材であり、該車輪支持部材５７の外側
面に前記第２のインナレース５３が固定されている。従
ってアウタハウジング３３に対して第１の軸受４３を介
して旋回部材４７が旋回自在に支持されているとともに
、この旋回部材４７に対して第２の軸受５５を介して車
輪支持部材５７が旋回自在に支持されている。

５９は車輪支持部材５７から下方に延長されたブラケッ
トであって、第２図に示したように該ブラケット５９に
揺動自在に支持された十字状の車軸６１の両端に一対の
車輪６３．６３が回転可能に支持されている。

そして上記旋回部材４７の旋回中心線Ｘと、車輪支持部
材５７の旋回中心線Ｙとは交差するように設定されてい
る。即ち第１図に示す。１は車輪６３の接地点であり、
ａは旋回中心線Ｘの延長ラインが路面Ｅと接する点、ｂ
は旋回中心線Ｙの延長ラインが路面Ｅと接する点である
。

更に本発明にあっては、第２図、第３図に示したように
旋回部材４７の旋回中心Ｘ１と車輪支持部材５７の回転
中心Ｘ２とは、所定長しだけオフセットされている。後
述するように該オフセット長しは旋回部材４７に車両の
進行方向と逆向きの駆動力が加えられた際のモーメント
を打ち消す方向のモーメントを発生するものである。

このような構成によれば、第１図に示したように点ａと
車輪６３の接地点０１との間にトレールｔ１が与えられ
、車輪６３は路面抵抗を受けて進行方向に向くので、旋
回キャスタとして作用する。

又、車体３の進路変更時には、旋回部材４７と車輪支持
部材５７とが一体になって旋回し、車軸６３が進行方向
に追従する一方、車体３の前進から後進への進路変更時
には、車輪６３に路面抵抗を受けても車輪支持部材５７
及び車輪６３は旋回せず、旋回部材４７のみが反転して
、車輪６３が仮想線の位記に移行して接地点が０□とな
り、この状態で安定する。従って車体３の前後進間の進
路変更時には車輪６３が若干傾動するのみで旋回を伴わ
ないので、車体３の挙動を小さくすることができる。

又、第１の軸受４３と第２の軸受５５とが略同心状に配
置されているため、両軸受４３５５の回転中心の交点○
が各軸受の荷重中心を含む平面の近傍に位置しており、
キャスタの全高を低くすることが可能となる。従ってリ
ーチ式フォークリフトのようにフロアボードの低床化が
望まれる装置に適用した際に有利である。

更に本実施例では、前記したように旋回部材４７の旋回
中心Ｘ１と車輪支持部材５７の回転中心Ｘ２とが所定長
したけオフセットされているので、車輪支持部材５７に
どのような駆動力Ｆが加えられた場合にあっても、第４
図（Ａ）（Ｂ）に示したように該駆動力Ｆの大きさと方
向に応じた旋回モーメントＭ（＝ＦＸＬ）が発生する。

即ち第５図に示した操舵角θと旋回モーメントＭの関係
から明らかなように、旋回モーメントＭの大きさは、車
両の直線走行中にはモーメントＭ１で示したように最も
小さく、操舵に伴ってトレール１．が車軸支持部材５７
の回転中心方向を向くに従ってモーメントＭ２からモー
メントＭ３まで順次大ぎくなる。

即ち駆動力Ｆの方向が連続的に変化している場合には、
車輪支持部材５７の進行方向は駆動力Ｆの方向に追従し
ているから車輪６３．６３の受ける抵抗は転がり抵抗の
みであり、この値は一般的に極めて小さくなっている。

これに反して据切りを行った場合には、車輪６３．６３
の摩擦力Ｓを伴うため、抵抗が大きくなる。従って前記
オフセットＬを適当な寸法に設定しておくことにより、
走行中の車輪６３．６３の旋回モーメントＭは、前記セ
ルファライニングトルクに打消される程小さいため、は
とんど問題とならず、他方において車両の据切り時には
旋回モーメントＭがセルファライニングトルクに対して
充分に大きくなるため、その効果を発揮することができ
る。

尚、据切りの方向によって前記セルファライニングトル
クとオフセットＬに伴う旋回モーメントＭとが釣り合う
ためには死点が生じることがあるが、この死点は従来例
と異なり、第６図に示したようにセルファライニングト
ルクＴと前記オフセットＬによって生じるモーメントＭ
とが釣り合った領域θ。の近傍に死点が形成されており
、ロードホイールの回転中心は駆動力Ｆの方向と直交し
た位置にある。ここでセルファライニングトルクＴと前
記オフセットＬによって生じるモーメントＭは、駆動力
Ｆと該駆動力Ｆに対する抵抗力から生じるものであるが
、車輪６３．６３と接地面との摩擦力Ｓとの影響で上記
死点の生じる旋回角は駆動力Ｆの大きさにより変化する
。従って駆動力Ｆが大きくなった場合には、車輪６３．
６３間の抵抗にアンバランスが発生して、第７図に示し
たように抵抗力Ｒの着力点が変化してセルファライニン
グトルクＴが変化し、更に前記オフセットＬによるモー
メントＭが不安定となって死点が解消され、車輪６３．
６３が旋回する。この時に車輪６３．６３の片輪の輪圧
が０となることはない。

従って本実施例における死点は不安定な死点であって、
駆動力Ｆを変化させるかもしくは他の外的要因によって
簡単に脱出することができる。

一方、通常の平坦路の走行中は問題がないが、車輪６３
．６３が突起に乗り上げたり、凹凸路面を走行する場合
には、連続的に操舵している際にあってもロードホイー
ルに大きな抵抗が発生することがある。このような場合
には前記オフセットＬによって生じるモーメントＭによ
ってロードホイールが車両の進行方向と異なる方向に向
けられてしまうので、車両の安定性が損なわれて円滑な
走行及び発進が出来なくなるという難点がある。

この対策としては、本発明の他の実施例として、前記車
輪支持部材５７のピボット部をオフセット方向の片輪に
寄せることによって、オフセットＬによるモーメントＭ
とピボット部のモーメントとが打ち消すように作用して
、車両の安定性が保持される。このピボット部のモーメ
ントによって据切り時における前記オフセットＬの効果
が損なわれることはないが、車両が前進から後進への方
向転換を行った際には、ピボット部のモーメントは反転
するもののオフセットＬによるモーメントＭは反転しな
い。そこで第８図に示したように抵抗Ｒの着力点と旋回
部材４７の旋回中心Ｘ１との間にオフセットＬ′を形成
したことにより、上記着力点のモーメントの反転をオフ
セットＬ′により打ち消すことができる。第９図（Ａ）
は他の実施例における操舵角θとモーメントＭ、にょる
駆動力Ｆのバランスの状態を示しており、同図（Ｂ）は
同じく死点の安定状態を示している。図中の２１は安定
領域を示し、Ｚ２は不安定領域を示している。

以上説明してように、本実施例によれば従来例における
車両の方向転換時の死点を実用上無視できるまでになく
して、車輪を旋回させるモーメントを容易に発生すると
ともに、走行中の旋回部材に車両進行方向と逆向ぎの駆
動力が加えられた場合にも安定した走行状態が得られる
という作用が得られる。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明にかかる旋回キャスタ
によれば、以下に記す作用効果がもたらされる。即ち、
車体の進路変更時には旋回部材と車輪支持部材とが一体
になって旋回し、車輪が進行方向に追従する一方、車体
の前進がら後進への進路変更時には、車輪に路面抵抗を
受けても車輪支持部材及び車輪は旋回せず、旋回部制の
みが反転する。従って車体の前後進間の進路変更時には
車輪が若干傾動するのみで旋回を伴わず、車体の挙動を
小さくすることができる。又、第１の軸受と第２の軸受
とが略同心状に配置されているため、両軸受の回転中心
の交点が各軸受の荷重中心を含む平面の近傍に位置して
おり、キャスタの全高を低くすることが可能となる。

更に旋回部材の旋回中心と車輪支持部材の回転中心とゐ
く所定長だけオフセットされているので、車輪支持部材
にどのような駆動力が加えられた場合にあっても該駆動
力の大きさと方向に応じた旋回モーメントを発生するこ
とができる上、前記オフセット量を適当な寸法に設定し
ておくことにより、走行中の車輪の旋回モーメントをセ
ルファライニングトルクに打消される程小さくすること
が可能となり、特に車両の据切り時には、旋回モーメン
トがセルファライニングトルクに対して充分に大ぎくな
るため、車輪を旋回させるモーメントを発生することが
できる。

又、駆動力の方向が連続的に変化している場合には、車
輪支持部材の進行方向は駆動力の方向に追従して、車輪
の受ける抵抗は転がり抵抗のみとすることができて、車
両走行時の抵抗をなくして車体にショックを与えること
がなく、且つ上記抵抗を解消するためのエネルギーロス
か生じないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる旋回キャスタの一実施例を示す
要部断面図、第２図は同側面図、第３図は同平面図、第
４図は本実施例における車輪への駆動力とモーメントの
相関を示す概要図、第５図は同操舵角とモーメントの相
関を示す概要図、第６図は同動作特性を示すグラフ、第
７図は同車輪の旋回状態を示す概要図、第８図は本発明
の他の実施例を示す概要図、第９図（Ａ）は同動作を示
す概要図、同図（Ｂ）は同動作特性を示すグラフ、第１
０図は従来の旋回キャスタの一例を示す要部断面図、第
１１図（Ａ）（Ｂ）は同従来例における車輪への駆動力
と動作の相関を示す概要図、第１２図は同旋回トルクと
操舵角の相関を示すグラフ、第１３図（Ａ）は従来例に
おける車輪の旋回状態を示す平面図、第１３図（Ｂ）は
同側面図である。 ■・・・支持枠、３３・・・アウタハウジング、３７・
・・第１のアウタレース、３９・・・転動体、４１・・
・第１のインナレース、４３・・・第１の軸受、４７・
・・旋回部材、４９・・・第２のアウタレース、５１・
・・転動体、５３・・・第２のインナレース、５５・・
・第２の軸受、５７・・・車輪支持部材、６１・・・車
軸、６３・・・車輪。 第 図 Ｍ 第 図 ■ Σ 第 図 第 １１図 （Ａ） （Ｂ） 第１２ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体側の支持枠に対して軸受を介して支持された
   旋回部材と、該旋回部材に車輪支持部材を介して回転自
   在に支持された車輪とを備え、上記旋回部材の旋回中心
   線と車輪の接地点との間にトレールを形成して、路面抵
   抗によって車輪を進行方向に向けるようにした旋回キャ
   スタにおいて、上記車体側の支持枠と旋回部材との間に
   第１の軸受を設けて、旋回部材を回転自在に支持すると
   ともに、上記旋回部材と車輪支持部材との間に、上記旋
   回部材の旋回中心線と交差する旋回中心線を有し、且つ
   前記第１の軸受と同心状の位置にある第２の軸受を設け
   、上記旋回部材の旋回中心と車輪支持部材の回転中心と
   を、旋回部材に車両の進行方向と逆向きの駆動力が加え
   られた際のモーメントを打ち消す方向のモーメントを発
   生するオフセットを付与したことを特徴とする旋回キャ
   スタ。