KR20030031615A - 차륜 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차륜에 관한 것으로서,

수직판(riser)이 없는 계단의 단차(段差)에서도 용이하게 이동할 수 있고, 단차를 올라갈 때 이동체를 끄는 힘을 작게 할 수 있으며, 진동이나 충격이 적은 차륜을 제공하는 것을 과제로 한다.

이동체(1)에 장착되는 차축(11)과, 차축(11)에 회전 가능하게 장착되며 외주에 차축(11)을 중심으로 하여 상호 회전대칭인 위치에 적어도 3개의 정점(頂点)을 가지는 회전체(12)와, 이 회전체(12)의 정점에 각각 회전 가능하게 장착된 롤러(13)로 이루어지며, 회전체(12)의 외주에서, 인접하는 정점 사이에 슬라이드 가능하고 마찰저항이 작은 가이드면(12s)이 마련되어 있다. 차륜(10)은 노면 위를 원활하게 이동할 수 있어서, 가이드면(12s)이 계단의 모서리(C)를 미끄러지게 하면, 수직판(A)이 없는 계단이더라도 회전체(12)와 함께 이동체(1)를 올라가게 할 수 있으며, 또한 이동체(1)를 끄는 힘을 작게 할 수 있고, 다수 단의 계단을 연속하여 올라가게 할 수 있다.

Description

차륜{Wheel}

본 발명은 차륜에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 계단 등의 단차(段差) 이동이 가능한 차륜에 관한 것이다.

계단 등의 단차를 이동 가능한 차륜으로서, 일본국 특개평1-301459호 공보에 기재된 기술(이하 종래예1로 나타냄)이 있다.

도 10은 종래예1의 차륜(100)의 개략 설명도이다. 동 도면에서 부호 110은 대차(cart)를 나타낸다. 이 대차(110)의 하부에는 수평으로 차축(111)이 고정되어 있다. 이 차축(111)의 양단(兩端)에는 차륜(100)이 회전 가능하게 장착되어 있다.

이 차륜(100)은 십자형의 회전체(104)를 가지고 있으며, 상기 회전체(104)의 중심이 상기 차축(111)의 단부(端部)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 이 회전체(104)의 선단에는 4개의 롤러(108A, 108B, 108C, 108D)가 각각 회전 가능하게 장착되어 있다.

따라서, 이 차륜(100)의 회전체(104)가 차축(111) 둘레를 자전하면, 롤러(108A 내지 108D)가 공전하도록 구성되어 있다.

다음으로, 도 10에 기하여 종래예의 차륜(100)이 계단을 올라가는 동작을 설명한다.

도 10에서 부호 A는 계단의 수직판(riser)을 나타낸다. 부호 B는 계단의 발판(tread)을 나타낸다. 부호 C는 계단의 모서리를 나타낸다.

도 10의 (Ⅰ)에 나타낸 바와 같이, 대차(110)가 노면을 이동할 때는, 4개의 롤러(108A, 108B, 108C, 108D) 중 2개의 롤러(108A, 108B)가 노면 위를 굴러 움직이고, 롤러(108D, 108C)는 롤러(108A, 108B)의 위쪽에 각각 위치한다.

도 10의 (Ⅰ)에 나타낸 바와 같이, 대차(110)가 계단에 도달하면 차륜(100)의 앞쪽의 아래쪽 롤러(108B)가 계단의 수직판(A)에 접촉한다.

도 10의 (Ⅱ)에 나타낸 바와 같이, 이 상태에서 대차(110)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끌면 회전체(104)가 차축(111) 둘레를 자전할 수 있기 때문에, 롤러(108B)를 계단의 수직판(A)에 밀어붙인 채 롤러(108B)를 지지점으로 하여 차륜(100)을 앞쪽으로 회전시킬 수 있다. 이렇게 하면, 롤러(108B)의 위쪽에 위치하고 있던 롤러(108C)를 계단의 모서리(C)를 넘어 계단의 발판(B)에 올려놓을 수 있다.

도 10의 (Ⅲ)에 나타낸 바와 같이, 더욱 대차(110)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끌면, 롤러(108C)가 발판(B)을 굴러 움직이면서 앞쪽으로 이동하고, 롤러(108B)가 계단의 수직판(A)을 굴러 움직이면서 위쪽으로 이동한다.

이로 인하여, 차륜(100)의 회전체(104)를 차축(111) 둘레에서 회전시키면서 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 이동시킬 수 있으며, 차륜(100)과 함께 대차(110)를 앞쪽으로 진행시키면서 위쪽으로 들어올릴 수 있다.

더욱 대차(110)를 앞쪽으로 끌면, 롤러(108B)가 계단의 모서리(C)를 타고넘어 발판(B)에 놓이기 때문에, 차륜(100) 전체가 발판(B)에 놓여 대차(110)는 계단을 올라갈 수 있다.

상기와 같이, 종래예1의 차륜(100)은 회전체(104)가 차축(111) 둘레를 자전하면서 롤러(108B) 및 롤러(108C)가 수직판(A) 및 발판(B)을 각각 굴러 움직임으로써 계단을 올라갈 수 있는 것이다.

또, 계단 등의 단차를 이동 가능한 다른 차륜으로서, 일본국 실개소57-191669호 공보에 기재된 기술(이하 종래예2로 나타냄)이 있다.

도 11은 종래예2의 차륜(120)의 개략 설명도이다. 동 도면에서 부호 120은 차륜을 나타낸다. 이 차륜(120)은 사각형의 정점(頂点)에 브래킷(bracket)을 가지는 형상의 회전판(124)과, 회전판(124)의 각 정점의 브래킷에 회전 가능하게 장착된 4개의 롤러(128A, 128B, 128C, 128D)로 구성된 것이다. 또, 회전판(124)의 변(125)은 내측으로 움푹 들어간 호(弧) 형상으로 형성되어 있다.

종래예2의 차륜(120)도 종래예1의 차륜(100)과 마찬가지로, 앞쪽의 위쪽 차륜(128C)을 발판(B)에 올려놓고, 이 차륜(128C)이 발판(B)을 굴러 움직이며, 동시에 앞쪽의 아래쪽 차륜(128B)이 수직판(A)을 굴러 움직임으로써 계단의 단차를 타고넘을 수 있는 것으로서, 회전판(124)의 형상은 종래예1의 차륜(100)의 회전체(104)와 다르지만, 계단의 단차를 넘는 원리는 종래예1의 차륜(100)이 계단의 단차를 넘는 원리와 동일하다.

그런데, 종래예1의 차륜(100) 및 종래예2의 차륜(120)에서는 이하의 ⑴ 내지⑷의 문제가 있다.

⑴ 종래예1의 차륜(100)에서는, 도 10의 (Ⅰ) 내지 도 10의 (Ⅱ)에 나타낸 바와 같이, 롤러(108B)를 지지점으로 하여 회전체(104)가 회전하면, 롤러(108C)가 큰 회전속도를 가진 채 발판(B)에 접촉한다. 이로 인하여, 롤러(108C)가 발판(B)에 올려놓여질 때의 충격이 커서, 대차(110)에도 큰 충격이나 진동이 가해지게 된다. 따라서, 대차(110) 내의 물품이 충격이나 진동으로 파손될 가능성이 있으며, 또한 대차(110)를 끄는 손에 진동이 전달되어 불쾌감을 준다.

⑵ 종래예1의 차륜(100)의 경우, 수직판(A)이 없는 계단에서는 롤러(108B)를 지지점으로 하여 차륜(100)을 회전시킬 수 없기 때문에, 롤러(108C)를 발판(B)에 올려놓을 수 없다. 만일, 롤러(108C)를 발판(B)에 올려놓을 수 있더라도 수직판(A)이 없어서, 롤러(108B)를 위쪽으로 이동시켜 발판(B)에 올려놓을 수 없기 때문에, 차륜(100)에 의하여 계단을 올라갈 수 없다.

⑶ 종래예2의 차륜(120)에서는, 회전판(124)의 변(125)을 호 형상으로 형성하고 있기 때문에, 수직판(A)이 없어도 변(125)을 계단의 모서리(C)에 대고 그 모서리(C)를 지지점으로 하여 차륜(120)을 앞쪽으로 회전시키면, 롤러(128B)를 위쪽으로 들어올릴 수 있다(도 11의 (Ⅱ) 참조). 하지만, 롤러(128B)를 발판(B)에 올려놓기 위해서는, 변(125)을 계단의 모서리(C)에 댄 채 미끄러지게 하여 차륜(120)을 이동시키지 않으면 안된다. 이렇게 하면, 변(125)은 가이드 기능을 가지고 있지 않기 때문에, 계단과 차륜(120)의 사이에 큰 저항이 발생한다. 따라서, 수직판(A)이 없는 계단의 단차를 이동할 수는 있지만, 대차(110)를 끌어올리는 데에는 큰 힘이필요하게 된다.

⑷ 종래예2의 차륜(120)에서, 수직판(A)이 있는 계단을 올라가는 경우에 변(125)을 계단의 모서리(C)에 미끄러지게 하면, 계단의 모서리(C)는 곧 롤러(128B)에 접촉한다. 이 때, 롤러(128B)의 회전중심의 높이가 발판(B)의 높이 이하이면, 롤러(128B)는 수직판(A)에 거의 수평으로 충돌하여, 롤러(128B)의 수평방향의 이동은 정지한다. 이로 인하여, 롤러(128B)가 수직판(A)과 접촉하였을 때에는 큰 충격이 발생한다. 따라서, 대차(110) 내의 물품이 충격이나 진동으로 파손될 가능성이 있으며, 또한 대차(110)를 끄는 손에 진동이 전달되어 불쾌감을 준다.

또한, 대차(110)를 앞쪽으로 끄는 힘 중 수평방향의 분력(分力)은 대부분이 계단에 롤러(128B)를 충돌시키는 힘이 되어, 롤러(128B)의 회전중심을 발판(B)보다 위쪽으로 끌어올리는 것은 수직방향의 분력에 의해서만 행하여지기 때문에, 대차(110)를 끌어올리는 힘이 커진다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 계단을 올라갈 때 진동이나 충격이 적고, 이동체를 끄는 힘을 작게 할 수 있으며, 수직판이 없는 계단의 단차에서도 용이하게 이동할 수 있는 차륜을 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 차륜은, 이동체에 장착되는 차축과, 이 차축에 회전 가능하게 장착되며 외주에 상기 차축을 중심으로 하여 상호 회전대칭인 위치에 적어도 3개의 정점을 가지는 회전체와, 이 회전체의 상기 정점에 각각 회전 가능하게 장착된 롤러로 이루어지며, 상기 회전체의 외주에서, 인접하는 상기 정점 사이에 슬라이드가능하고 마찰저항이 작은 가이드면이 마련된 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 차륜은, 청구항 1 기재의 발명에 있어서, 상기 가이드면이 상기 회전체의 중심방향으로 움푹 들어간 원호 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 차륜은, 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 발명에 있어서, 상기 차축의 축방향에서 보아, 상기 가이드면의 측변의 일단부(一端部)와 상기 가이드면을 사이에 두는 인접한 양측의 롤러 중 상기 가이드면의 일단부측의 롤러 외주와의 교점이, 상기 일단부측의 롤러의 회전중심을 통과하여 타단(他端)측의 롤러 외주에 접하는 접선보다도 바깥쪽에 위치하고 있으며, 상기 가이드면의 측변의 일단부와 상기 교점에 있어서의 상기 일단부측의 롤러 외주의 접선이 이루는 각이 작은 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 의하면, 노면을 이동할 때에는 롤러가 노면 위를 굴러 움직이기 때문에 노면 위를 원활하게 이동할 수 있다. 또, 계단에서 진행방향 앞쪽을 향하고 있는 회전체의 가이드면을 계단의 모서리에 접촉시켜 이동체를 진행방향 위쪽으로 끌면, 가이드면은 계단에 대하여 슬라이드 가능하여 가이드면이 계단의 모서리를 미끄러질 때의 마찰저항이 작기 때문에, 회전체를 계단의 모서리에 미끄러지게 하면서 위쪽으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 가이드면을 계단의 모서리에 접촉시키면, 수직판이 없는 계단이더라도 회전체와 함께 이동체를 올라가게 할 수 있으며, 또한 이동체를 끄는 힘을 작게 할 수 있다. 또한, 계단을 한 단 올라갈 때마다 회전체가 정점 사이의 각도만큼 회전하기 때문에, 가이드면이 회전체의 진행방향 앞쪽을 항상 향하고 있어서, 그 가이드면을 계단의 모서리에 접촉시킬 수 있다.이들 동작을 반복하여 가이드면을 계단의 모서리에 미끄러지게 하면서 위쪽으로 이동시키면, 다수 단의 계단을 연속하여 올라가게 할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 가이드면이 회전체의 중심방향을 향하여 움푹 들어간 원호 형상으로 형성되어 있기 때문에, 가이드면과 계단의 모서리의 접촉면적이 작아서, 가이드면이 계단의 모서리를 미끄러질 때의 마찰저항이 작아진다. 따라서, 계단을 올라갈 때 이동체를 끄는 힘을 보다 작게 할 수 있다. 또, 회전체는 가이드면과 계단의 모서리의 접촉부분이 지지점이 되어 회전하기 때문에, 가이드면의 위쪽에 위치하는 롤러와 지지점 사이의 거리가 짧아져서, 가이드면의 위쪽에 위치하는 롤러의 회전속도가 작아진다. 이로 인하여, 가이드면의 위쪽에 위치하는 롤러를 발판에 올려놓을 때의 충격을 줄일 수 있다. 또한, 가이드면과 계단의 모서리의 접촉점은 뒤쪽으로 이동하면서 그 접촉점을 지지점으로 하여 회전체가 진행방향 앞쪽으로 연속적으로 회전한다. 따라서, 가이드면의 위쪽에 위치하는 롤러를 발판에 매끄럽게 올려놓을 수 있기 때문에, 계단을 연속적으로 매끄러운 움직임으로 올라갈 수 있으며, 이동체에 주는 진동이나 충격도 줄일 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 타단측의 롤러가 발판 위에 올려놓여진 상태에서 차축방향에서 보아, 가이드면의 측변의 일단부와 일단부측의 롤러의 외주가 교차하는 부분에 계단의 모서리가 접촉하면, 일단부측의 롤러의 회전중심은 계단의 모서리보다도 위쪽에 위치한다. 따라서, 이동체를 앞쪽으로 끄는 힘 중 수평방향의 분력이 계단의 모서리를 지지점으로 하여 롤러를 위쪽으로 회전시키는 회전력이 되기 때문에, 롤러를 끌어올리는 힘을 경감할 수 있다. 또, 롤러가 계단의 모서리에 접촉함과 동시에 앞쪽으로 회전하기 때문에, 롤러가 계단의 모서리에 접촉하였을 때의 충격을 줄일 수 있다. 또한, 가이드면과 롤러가 매끄럽게 연결되어 있다. 따라서, 롤러와 계단의 모서리가 접촉하였을 때 충격이나 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 롤러를 수직판에서 발판으로 매끄럽게 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 차륜(10)의 사용상황의 개략도,

도 2는 본 실시형태의 차륜(10)의 개체의 정면도,

도 3의 (Ⅰ)은 본 실시형태의 차륜(10)의 개체의 측면도,

도 3의 (Ⅱ)는 도 3의 (Ⅰ)의 Ⅱ-Ⅱ선 단면에서 본 도면,

도 4는 본 실시형태의 차륜(10)이 계단을 올라가는 동작의 설명도,

도 5는 본 실시형태의 차륜(10)이 계단을 올라가는 동작의 설명도,

도 6은 도 5의 (Ⅳ)에서의 차륜(10)의 확대도,

도 7은 본 실시형태의 차륜(10)이 수직판(riser)(A)이 없는 계단을 올라가는 동작의 설명도,

도 8은 가이드면(12s)의 다른 형상을 나타낸 도면,

도 9는 가이드면(12s)의 또 다른 형상을 나타낸 도면,

도 10은 종래예1의 차륜(100)의 설명도,

도 11은 종래예2의 차륜(120)의 설명도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 이동체10 : 차륜

11 : 차축12 : 회전체

12s : 가이드면13 : 롤러

CP : 회전중심13e : 교점

F : 접선

다음으로, 본 발명의 실시형태를 도면에 기하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태의 차륜(10)의 사용상황의 개략도이다. 동 도면에서 부호 1은 이동체를 나타내며, 이 이동체(1)에는 본 실시형태의 차륜(10)이 장착되어 있다. 차륜(10)이 장착되는 것으로서는 예를 들면, 여행가방이나 유모차, 노인용 휠체어, 로버트, 대차, 어린이용 가방 등을 예시로서 열거할 수 있다.

또한, 이동체(1)는 상기의 것으로 한정되지 않는다.

도 2는 본 실시형태의 차륜(10)의 개체의 정면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 차륜(10)은 차축(11), 회전체(12) 및 롤러(13A, 13B, 13C, 13D)로 구성된 것이다.

먼저, 차축(11)을 설명한다.

차축(11)은 봉 형상의 축재(軸材)로서, 상기 이동체(1)의 적절한 위치, 예를 들면 바닥부 등에 장착되어 있다. 이 차축(11)의 양단(兩端)에는 좌우 한 쌍의 회전체(12)가 회전 가능하게 각각 장착되어 있다.

또한, 차축(11)을 이동체(1)에 회전 가능하게 축지(軸支; journal)하여 이 차축(11)에 회전체(12)를 고정하여도 된다.

그리고 또한, 이동체(1)의 바닥부의 좌우 양측에 좌우 한 쌍의 차축(11, 11)을 각각 장착하여도 된다.

다음으로, 회전체(12)를 설명한다.

회전체(12)는 판 형상의 부재로서, 예를 들면 플라스틱이나 나이론 등의 소재로 형성되어 있다.

또한, 회전체(12)의 소재는 상기의 소재로 한정되지 않으며, 계단의 모서리(C)와의 사이의 슬라이드가 좋아서 계단의 모서리(C)와 접촉하였을 때 소리가 잘 나지 않는 것이면 된다.

이 회전체(12)는 차축(11)의 방향(정면)에서 보아, 그 외주에 4개의 정점을 가지고 있다. 또한, 차축(11)을 중심으로 하여 상호 회전대칭, 즉 차축(11)으로부터 등거리(等距離)이면서 90° 간격으로 각 정점이 마련되어 있다.

또한, 회전체(12)의 외주에 마련된 정점의 수는 4개로 한정되지 않고, 3개 이상이고 각 정점이 상호 회전대칭, 즉 차축(11)으로부터 등거리이며 등각도 간격으로 마련되어 있으면 된다.

도 3의 (Ⅰ)는 본 실시형태의 차륜(10)의 개체의 측면도이며, 도 3의 (Ⅱ)는 도 3의 (Ⅰ)의 Ⅱ-Ⅱ선 단면에서 본 도면이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 회전체(12)가 인접하는 정점 사이에서의 외주면은 회전체(12)의 중심방향으로 원호 형상으로 움푹 들어가 있으며, 특허청구범위에서 말하는 가이드면(12s)으로 되어 있다. 이 가이드면(12s)은 평탄하면서 원활한 면으로 되어 있다. 또한, 회전체(12)는 상기와 같은 소재로 형성되어 있기 때문에, 후술하는 바와 같이가이드면(12s)이 계단의 모서리(C)를 미끄러질 때 가이드면(12s)과 계단의 모서리(C) 사이의 마찰저항이 적어진다.

그리고, 가이드면(12s)은 이하와 같은 형상이어도 된다.

도 8은 가이드면(12s)의 다른 형상이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 가이드면(12s)의 표면에 회전체(12)의 외주를 따라 다수의 산(12t)을 만들면, 접촉면적을 작게 할 수 있기 때문에, 더욱 가이드면(12s)과 계단의 모서리(C) 사이의 마찰저항을 작게 할 수 있다.

그리고 또한, 가이드면(12s)을 이하와 같이 형성하여도 된다.

도 9는 가이드면(12s)의 또 다른 형상이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 회전체(12)의 외주면의 인접하는 정점 사이의 움푹 들어간 면의 표면에, 길이방향을 따라서 다수의 산(12t)을 가지는 판인 슬라이드판(20)의 배면(背面)을 밀착시켜 볼트 등에 의하여 착탈 가능하게 장착하여, 슬라이드판(20)의 표면을 가이드면(12s)으로 하여도 된다.

이렇게 하면, 이 슬라이드판(20)의 소재로서, 계단의 모서리(C)와의 사이의 슬라이드가 좋아서 계단의 모서리(C)와 접촉하였을 때 소리가 잘 나지 않는 것이면 어떠한 소재라도 채용할 수 있다.

또한, 가이드면(12s)이 마모되어도 슬라이드판(20)을 교환하면 차륜(10)의 내용년수(耐用年數)를 길게 할 수 있다.

다시 도 2에 기하여 롤러(13)를 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 회전체(12)의 각 정점에는 롤러(13)가 회전가능하게 각각 장착되어 있다. 이 롤러(13)는, 예를 들면 플라스틱이나 나이론으로 된 원통 형상의 부재로서, 차륜(10)이 노면 등을 이동할 때 사용하는 것이다.

또, 차축(11)의 축방향(정면)에서 보아, 가이드면(12s)의 측변의 일단부와 가이드면(12s)을 사이에 두는 양측의 롤러(13) 중 가이드면(12s)의 일단부측의 롤러(13)의 외주가 교차하는 점을 교점(13e)으로 나타낸다. 이 교점(13e)은 일단부측의 롤러(13)의 회전중심(13p)을 통과하여 타단측의 롤러(13)의 외주에 접하는 접선(F)보다도 차축(11)에 대하여 외측에 위치하고 있다.

또한, 가이드면(12s)은 그 측변의 일단부와 교점(13e)에 있어서의 일단측의 롤러(13) 외주의 접선이 이루는 각도가 작아지도록 형성되어 있다. 즉, 가이드면(12s)의 측변의 일단부가 교점(13e)에서의 롤러(13)의 외주의 접선과 평행에 가까워지도록 형성되어 있다.

이로 인하여, 정면에서 볼 때 가이드면(12s)과 롤러(13)의 외주면이 매끄럽게 연결되어 있다.

상기와 같은 구성이므로, 차륜(10)은 회전체(12)가 차축(11) 둘레를 자전하면 4개의 롤러(13)가 차축(11) 둘레를 공전하는 것이다.

다음으로, 본 실시형태의 차륜(10)의 작용과 효과를 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 차륜(10)이 바닥부에 장착된 이동체(1)의 손잡이(1b)를 수평 앞쪽(도면의 K방향)으로 끌어당기면, 이동체(1)는 수평방향(도면의 a방향)으로 이동한다. 이 때, 차륜(10)의 아래쪽의 롤러(13A)와 롤러(13B)가 노면(R) 위를 굴러 움직이기 때문에, 차륜(10)이 노면을 이동하는 저항이 작아진다. 이로 인하여, 이동체(1)를 끄는 힘이 작아도 노면(R) 위를 차륜(10)이 원활하게 이동할 수 있다. 이 때, 다른 2개의 롤러(13C, 13D)는 롤러(13B, 13A)의 위쪽에 각각 위치한다.

도 4 및 도 5는 본 실시형태의 차륜(10)이 계단을 올라가는 동작의 설명도이다. 이동체(1)는 도시하지 않고 차륜(10)의 움직임만을 나타내었다.

도 4의 (Ⅰ)에 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 이동체(1)가 계단에 도달하면 차륜(10)의 앞쪽으로 비스듬하게 아래쪽의 롤러(13B)가 계단의 수직판(A)에 접촉한다.

도 4의 (Ⅱ)에 나타낸 바와 같이, 도 4의 (Ⅰ)의 상태에서 도시하지 않은 이동체(1)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끌면, 회전체(12)가 차축(11) 둘레를 자전할 수 있기 때문에, 롤러(13B)를 수직판(A)에 밀어붙인 채 롤러(13B)를 지지점으로 하여 회전체(12)를 앞쪽으로 회전시킬 수 있다. 이렇게 하면, 롤러(13B)의 위쪽에 위치하는 회전체(12)의 가이드면(12s)을 계단의 모서리(C)에 접촉시킬 수 있다.

도 4의 (Ⅲ)에 나타낸 바와 같이, 가이드면(12s)을 계단의 모서리(C)에 접촉시킨 채 이동체(1)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끌면, 가이드면(12s)이 계단의 모서리(C)를 미끄러져 차륜(10)과 함께 도시하지 않은 이동체(1)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 이동시킬 수 있다.

회전체(12)는 마찰저항이 작은 소재로 형성되어 있다. 또한, 가이드면(12s)이 회전체(12)의 중심방향을 향하여 움푹 들어간 원호 형상을 이루고 있기 때문에, 가이드면(12s)과 계단의 모서리(C)의 접촉면적이 작다. 이로 인하여,가이드면(12s)이 계단의 모서리(C)를 미끄러질 때의 마찰저항이 작아진다. 따라서, 계단의 모서리(C)에 가이드면(12s)을 미끄러지게 하면서 이동체(1)를 끌어오리는 힘을 작게 할 수 있다.

또, 가이드면(12s)이 회전체(12)의 중심방향을 향하여 움푹 들어간 원호 형상을 하고 있기 때문에, 회전체(12)는 계단의 모서리(C)를 슬라이드하면서, 가이드면(12s)과 계단의 모서리(C)의 접촉점을 지지점으로 하여 회전한다. 이 때, 롤러(13C)와 지지점 사이의 거리가 짧기 때문에, 가이드면(12s)의 위쪽에 위치하는 롤러(13C)의 회전속도가 작아진다.

또한, 회전체(12)는 앞쪽으로 이동하기 때문에, 가이드면(12s)과 계단의 모서리(C)의 접촉점은 뒤쪽으로 이동하고, 그 접촉점을 지지점으로 하여 회전체(12)가 진행방향 앞쪽으로 연속적으로 회전한다.

따라서, 가이드면(12s)의 위쪽에 위치하는 롤러(13C)를 앞쪽으로 이동시키면서 발판(B)에 매끄럽게 올려놓을 수 있어서, 롤러(13C)를 발판(B)에 올려놓을 때의 충격을 줄일 수 있다.

도 5의 (Ⅳ)에 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 이동체(1)를 도 4의 (Ⅲ)의 상태에서 더욱 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끌면, 롤러(13C)가 발판(B) 위를 굴러 움직여서 가이드면(12s)과 계단의 모서리(C)의 접촉점은 뒤쪽으로 이동한다. 곧이어 정면에서 볼 때 가이드면(12s)의 아래쪽의 일단과 롤러(13B)가 교차하는 부분에 계단의 모서리(C)가 접촉한다.

도 6은 도 5의 (Ⅳ)에 있어서의 차륜(10)의 확대도이다. 동 도면에 나타낸바와 같이, 차축(11)의 축방향에서 보아 가이드면(12s) 측변의 일단부와 롤러(13B)의 외주가 교차하는 부분은, 롤러(13B)의 회전중심으로부터 롤러(13C)의 외주에 그은 접선(F)보다도 아래쪽이 된다.

이로 인하여, 계단의 모서리(C)가 롤러(13B)에 접촉하였을 때, 롤러(13B)의 회전중심(CP)은 계단의 모서리(C)보다도 위쪽에 위치한다. 이렇게 하면, 이동체(1)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끄는 힘 중 수평방향의 분력이 계단의 모서리(C)를 지지점으로 하여 롤러(13B)를 위쪽으로 회전시키는 회전력이 되기 때문에, 롤러(13B)를 끌어올리는 힘을 경감할 수 있다.

또, 롤러(13B)는 계단의 모서리(C)에 접촉함과 동시에 앞쪽으로 회전한다. 또한, 가이드면(12s)과 롤러(13B)가 매끄럽게 연결되어 있다.

따라서, 롤러(13B)와 계단의 모서리가 접촉하였을 때 충격이나 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 롤러(13B)를 수직판(A)에서 발판(B)으로 매끄럽게 이동시킬 수 있다.

만일, 단지 롤러(13B)의 외주면과 가이드면(12s)이 매끄럽게 연결되어 있기만 하다면, 정면에서 볼 때 가이드면(12s)의 측변의 일단부와 롤러(13B)의 외주의 교점(13e)이 롤러(13B)의 회전중심(CP)으로부터 롤러(13C)의 외주에 그은 접선(F)보다도 위쪽이 되는 경우도 있다. 이 때에는 롤러(13B)가 계단의 모서리(C)에 접촉하였을 때, 롤러(13B)의 회전중심(CP)이 발판(B)보다도 아래쪽이 되어 롤러(13B)는 수직판(A)에 수평으로 접촉하기 때문에, 롤러(13B)가 계단으로부터 받는 충격이 커진다. 또한, 계단의 모서리(C)를 타고넘을 때에는 수평방향의 분력을 롤러(13B)의회전에 이용할 수 없다.

롤러(13B)가 발판(B) 위에 올려놓여지면, 회전체(12)는 노면(R)을 이동할 때 상태로부터 90°, 즉 회전체(12)의 정점 사이의 각도만큼 회전한다.

회전체(12)의 각 정점 사이에서의 회전체(12)의 외주에는 가이드면(12s)이 각각 형성되어 있기 때문에, 롤러(13C)와 롤러(13D) 사이의 가이드면(12s)이 회전체(12)의 진행방향 앞쪽을 향하고 있다. 즉, 계단의 단차를 올라가도 어느 하나의 가이드면(12s)이 회전체(12)의 진행방향 앞쪽을 항상 향하고 있어서, 그 가이드면(12s)을 계단의 모서리(C)에 접촉시켜 이동체(1)를 비스듬하게 위쪽으로 끌어당기면, 상기의 동작을 차륜(10)이 반복한다. 따라서, 이동체(1)는 다수 단의 계단을 연속하여 올라갈 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 차륜(10)에 의하면, 이동체(1)를 끄는 힘이 작아도 회전체(12)의 가이드면(12s)이 계단의 모서리(C)를 미끄러지게 하여, 차륜(10)과 함께 이동체(1)를 위쪽으로 이동시킬 수 있다. 또한, 계단을 연속적으로 매끄러운 움직임으로 올라갈 수 있기 때문에, 이동체(1)에 주는 진동이나 충격도 줄일 수 있다.

또, 롤러(13B)와 계단의 모서리(C)가 접촉하였을 때 충격이나 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 롤러(13B)를 수직판(A)에서 발판(B)으로 매끄럽게 이동시킬 수 있다.

또한, 이동체(1)가 다수 단의 계단을 연속하여 올라가게 할 수 있다.

다음으로, 수직판(A)이 없는 계단을 올라가는 동작을 설명한다.

도 7은 본 실시형태의 차륜(10)이 수직판(A)이 없는 계단을 올라가는 동작의 설명도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 수직판(A)이 없는 계단에서는 차륜(10)의 앞쪽의 아래쪽 롤러(13B)를 지지점으로 하여 차륜(10)을 앞쪽으로 회전시킬 수 없다.

하지만, 도 7의 (Ⅰ)에 나타낸 바와 같이, 롤러(13B)와 롤러(13B)의 위쪽의 롤러(13C) 사이의 거리보다도 계단의 단차가 낮으면, 롤러(13B)와 롤러(13C) 사이의 가이드면(12s)을 계단의 모서리(C)에 접촉시킬 수 있다.

이렇게 하면, 도시하지 않은 이동체(1)를 앞쪽의 비스듬하게 위쪽으로 끌어올리면, 차륜(10)은 계단의 모서리(C)를 미끄러지면서 위쪽으로 이동할 수 있다. 다음 동작은 수직판(A)이 있는 계단과 마찬가지로, 가이드면(12s)이 계단의 모서리(C)를 미끄러지게 하면서 차축(11) 둘레에 차륜(10)의 회전체(12)를 회전시키면, 차륜(10)을 발판(B) 위로 끌어올릴 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 차륜(10)에 의하면, 가이드면(12s)을 계단의 모서리(C)에 접촉시키면, 수직판(A)이 없는 계단이더라도 차륜(10)과 함께 이동체(1)를 올라가게 할 수 있으며, 또한 이동체(1)를 끄는 힘을 작게 할 수 있고, 진동이나 충격을 억제할 수 있다.

청구항 1의 차륜에 의하면, 노면상을 원활하게 이동할 수 있고, 수직판이 없는 계단이더라도 회전체와 함께 이동체를 올라가게 할 수 있으며, 또한 이동체를 끄는 힘을 작게 할 수 있고, 다수 단의 계단을 연속하여 올라가게 할 수 있다.

청구항 2의 차륜에 의하면, 계단을 올라갈 때 이동체를 끄는 힘을 보다 작게 할 수 있고, 계단을 연속적으로 매끄러운 움직임으로 올라갈 수 있으며, 이동체에 주는 진동이나 충격도 줄일 수 있다.

청구항 3의 차륜에 의하면, 롤러를 발판 위로 끌어올리는 힘을 경감할 수 있고, 또한 롤러를 수직판으로부터 발판으로 매끄럽게 이동시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 이동체에 장착되는 차축과,

   이 차축에 회전 가능하게 장착되며 외주에 상기 차축을 중심으로 하여 상호 회전대칭인 위치에 적어도 3개의 정점을 가지는 회전체와,

   이 회전체의 상기 정점에 각각 회전 가능하게 장착된 롤러로 이루어지며,

   상기 회전체의 외주에서, 인접하는 상기 정점 사이에 슬라이드 가능하고 마찰저항이 작은 가이드면이 마련된 것을 특징으로 하는 차륜.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드면이 상기 회전체의 중심방향으로 움푹 들어간 원호 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차륜.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 차축의 축방향에서 보아, 상기 가이드면의 측변의 일단부(一端部)와 상기 가이드면을 사이에 두는 인접한 양측의 롤러 중 상기 가이드면의 일단부측의 롤러 외주와의 교점이,

   상기 일단부측의 롤러의 회전중심을 통과하여 타단(他端)측의 롤러 외주에 접하는 접선보다도 바깥쪽에 위치하고 있으며,

   상기 가이드면의 측변의 일단부와 상기 교점에 있어서의 상기 일단부측의 롤러 외주의 접선이 이루는 각이 작은 것을 특징으로 하는 차륜.