JP3142017U - 全方向移動車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体と回転体支持部材との間に隙間が生じるのを防ぐことにより、床等に傷を付けにくく、また、故障もしにくい全方向移動車輪を提供する。
【解決手段】各回転体支持部材１２が、ホイール本体１１に放射状に設けられ、ホイール本体１１の外周から突出する先端部２４と、先端部２４に設けられた貫通孔２６とを有する。各回転体１４が、筒状で、回転軸を湾曲可能な可撓性を有する。各回転体１４は、ホイール本体１１の外周をリング状に包囲するよう湾曲して、それぞれホイール本体１１の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に、両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材１２の先端部２４で支持されている。芯材１７が、各回転体１４の内部および貫通孔２６に挿入されている。芯材１７は、各回転体支持部材１２を貫通する部分の中心軸線が各回転体支持部材１２の突出方向に対し垂直である。
【選択図】図２

Description

本考案は、全方向移動車輪に関する。

従来の全方向移動車輪として、本発明者により開発された以下の車輪がある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、ホイール本体に放射状に設けられた各回転体支持部材が、ホイール本体の外周から突出する先端部と、ホイール本体の外周に沿う方向に向くよう先端部に設けられた貫通孔とを有している。筒状の回転体が、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、ホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲してそれぞれホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に、両端が端面カラーを介してそれぞれ隣接する回転体支持部材の先端部で支持されて、内部が貫通孔に連通している。リング状の芯材が、各回転体の内部および各回転体支持部材の貫通孔に挿入されて各回転体支持部材に固定されている。こうして、全方向移動車輪が構成されている。
この全方向移動車輪によれば、各回転体が点接触で接地することができるため、凹凸を有する悪路や曲面などでも走行することができる。また、各回転体に荷重が加えられたときでも、各回転体支持部材により、その回転軸の変位を乗り心地に影響しないよう小さくすることができる。

実用新案登録第３１３０３２３号公報

特許文献１に記載の全方向移動車輪は、回転体支持部材が床等に対向する位置で車軸を固定したとき、回転体の床等に接地した部分に継続的に重量がかかり、その部分が芯材に沿って回転体支持部材から離れる方向に移動して、回転体の端面カラーと回転体支持部材との間に隙間を生じる可能性が課題としてあった。隙間が生じると回転体支持部材が露出して接地する可能性があり、この状態で回転体の回転軸を中心として回転体を回転させて方向転換すると、回転体支持部材により床等に傷をつけるおそれが課題としてあった。また、回転体の端面カラーと回転体支持部材との隙間に、ゴミや塵埃等が挟まって故障の原因になるおそれもあった。

本考案は、このような従来の課題に着目してなされたもので、回転体と回転体支持部材との間に隙間が生じるのを防ぐことにより、床等に傷を付けにくく、また、故障もしにくい全方向移動車輪を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案に係る全方向移動車輪は、ホイール本体と複数の回転体支持部材と複数の回転体と芯材とを有し、各回転体支持部材は前記ホイール本体に放射状に設けられ、前記ホイール本体の外周から突出する先端部と、前記ホイール本体の外周に沿った方向に貫通する貫通孔を前記先端部に有し、各回転体は筒状で、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲してそれぞれ前記ホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に、両端がそれぞれ回転体支持部材の前記先端部で支持され、内部が前記貫通孔に連通しており、前記芯材はリング状で、各回転体の内部および各回転体支持部材の前記貫通孔に挿入されて各回転体支持部材に固定され、各回転体支持部材を貫通する部分の中心軸線が前記ホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の突出方向に対し垂直であるか、または前記ホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の位置から離れるにつれ前記回転軸から離れるよう傾斜していることを、特徴とする。

本考案に係る全方向移動車輪は、各回転体がそれぞれホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に設けられているため、各回転体をホイール本体の回転方向に対して垂直方向に回転させることができる。これにより、車軸を固定しても車輪は路面の任意の方向に転動走行することができる。各回転体がホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲して設けられているため、回転体が点接触で接地することができ、凹凸を有する悪路や曲面などでも走行することができる。

各回転体の両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材の先端部で支持されているため、各回転体に荷重が加えられたとき、その回転軸の変位を乗り心地に影響しないよう小さくすることができる。また、回転軸の曲率を概ね維持したまま、各回転体を回転させることができる。芯材が回転体支持部材によって補強された強固なリングを形成するため、車輪として過大な変位を抑えることができる。また、回転体が大きく変形して破損するのを防ぐこともできる。

本考案に係る全方向移動車輪は、芯材の、各回転体支持部材を貫通する部分の中心軸線が、ホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の突出方向に対し垂直であるか、またはホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の位置から離れるにつれ前記回転軸から離れるよう傾斜しているため、回転体支持部材が床等に対向する位置で車軸を固定したとき、回転体の床等に接地した部分に継続的に重量がかかっても、その部分が回転体支持部材から離れる方向には移動しない。特に、芯材の、各回転体支持部材を貫通する部分の中心軸線が、ホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の位置から離れるにつれ前記回転軸から離れるよう傾斜している場合、回転体の床等に接地した部分が中心軸線の傾斜に沿って回転体支持部材に押し付けられる。このため、回転体と回転体支持部材との間に隙間が生じるのを防止することができる。また、隙間ができて回転体支持部材が露出しないため、回転体支持部材により床等に傷をつけるのを防ぐことができる。回転体と回転体支持部材との隙間に、ゴミや塵埃等が挟まって故障するのを防ぐこともできる。

本考案に係る全方向移動車輪は、複数の端面カラーを有し、各端面カラーは各回転体の両端と各回転体支持部材との間に設けられ、各回転体に挿入された挿入部と、各回転体の端面に接するよう前記挿入部の一端に設けられたフランジ部とを有し、前記フランジ部は各回転体支持部材より軟質で各回転体支持部材の前記先端部より外方に突出していることが好ましい。
この場合、回転体支持部材が床等に対向する位置で車軸を固定したとき、回転体の床等に接地した部分に継続的に重量がかかり、その部分が重量で変形しても、各端面カラーのフランジ部が各回転体支持部材の先端部より外方に突出しているため、軟質のフランジ部が接地することとなり、回転体支持部材が接地するのを防ぐことができる。これにより、回転体支持部材で床等に傷をつけるのを防止することができる。

本考案によれば、回転体と回転体支持部材との間に隙間が生じるのを防ぐことにより、床等に傷を付けにくく、また、故障もしにくい全方向移動車輪を提供することができる。

以下、図面に基づき本考案の実施の形態について説明する。
図１乃至図４は、本考案の実施の形態の全方向移動車輪を示している。
図１乃至図４に示すように、全方向移動車輪１０は、ホイール本体１１と回転体支持部材１２と固定部材１３と回転体１４と支持リング１５と端面カラー１６と芯材１７とを有している。

図１および図２に示すように、ホイール本体１１は、金属製またはプラスチック製で、円盤形状を成し、中心部に車軸１を挿入するための軸孔２１を有している。ホイール本体１１は、軸孔２１に挿入される車軸１を回転軸として回転可能であり、その回転軸に対して垂直な面で、ほぼ同じ大きさの２つの部分に分割されている。図２に示すように、ホイール本体１１は、回転軸周りに４つの中空室２２を有し、外周に各中空室２２に連通する４つの連通溝２３を有している。各連通溝２３は、回転軸に対して等角度間隔で、各中空室２２から外周に向かって放射状を成すよう形成されている。ホイール本体１１は、各中空室２２および各連通溝２３を横切って分割されている。図１に示すように、ホイール本体１１は、２つの部分をボルト１１ａおよびナットによって固定するようになっている。なお、ホイール本体１１は、軽量化のため、各中空室２２以外にも多数の中空部が形成されている。

図２に示すように、回転体支持部材１２は、薄い板状で、一端に円形の先端部２４を有し、他端に一方の表面側に垂直に折り曲げられた基部２５を有している。回転体支持部材１２は、先端部２４に厚さ方向に貫通した貫通孔２６を有している。図１に示すように、回転体支持部材１２は、４つで、それぞれホイール本体１１の外周から先端部２４を突出させ、各中空室２２の内部に基部２５を配置した状態で各連通溝２３に挿入され、ホイール本体１１に放射状に設けられている。各回転体支持部材１２は、各貫通孔２６が外周に沿う方向に向くよう設けられている。

図２に示すように、固定部材１３は、ショア硬度Ａ５０程度の弾力性を有するウレタン製で、円柱形状を成している。固定部材１３は、クリープが少なく、圧縮耐久性が大きいという特性を有している。固定部材１３は、８個で、１つの回転体支持部材１２に対して２個ずつ使用されている。各固定部材１３は、各中空室２２のホイール本体１１の外周側の内壁と、各回転体支持部材１２の基部２５との間に挿入されている。各固定部材１３は、各中空室２２の内部で変形して、各回転体支持部材１２をホイール本体１１の回転中心の方向に押し付けた状態で固定可能になっている。

図１に示すように、回転体１４は、円筒状を成し、コイルスプリングと弾性体とから成っている。コイルスプリングは、硬質ポリオレフィン製で形状による強度異方性を有し、回転軸を湾曲可能な可撓性および回転軸に垂直な方向に撓み抵抗性を有している。弾性体は、軟質ポリウレタン製で、コイルスプリングの外側を蛇腹状に覆っている。弾性体は、コイルスプリングと一体的に形成されている。なお、回転体１４は、市販のフレキシブルホースから成っていてもよい。

図２に示すように、支持リング１５は、所定の厚さおよび長さを有する円筒形状を成している。支持リング１５は、回転体１４の内径よりやや小さい外径を有し、芯材１７の外径よりやや大きい内径を有している。支持リング１５は、１つの回転体１４の内部に５つずつ挿入されている。

図３に示すように、各端面カラー１６は、所定の厚さおよび長さを有し、円筒状の挿入部２７とフランジ部２８とを有している。挿入部２７は、回転体１４の内径とほぼ同じ外径を有し、芯材１７の外径よりやや大きい内径を有している。フランジ部２８は、軟質のポリウレタン製で、弾力性を有し、挿入部２７の一端に設けられている。フランジ部２８は、回転体１４の外径よりやや小さい外径を有している。また、各端面カラー１６は、フランジ部２８の側の端面に、中空の外縁と同心円状に設けられた２つの突部２９を有している。

図２に示すように、各端面カラー１６は、フランジ部２８が各回転体１４の端面に接するよう挿入部２７を各回転体１４に挿入して、各回転体１４の両端に密着して接合されている。各端面カラー１６は、回転体１４の両端に、５つの支持リング１５を間に挟んだ状態で、フランジ部２８を外側にして取り付けられている。

図１および図２に示すように、回転体１４は、４つで、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、ホイール本体１１の外周をリング状に包囲するよう湾曲して取り付けられている。各回転体１４は、それぞれホイール本体１１の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に取り付けられている。各回転体１４は、内部が各回転体支持部材１２の貫通孔２６に連通し、各端面カラー１６のフランジ部２８の各突部２９が、各回転体支持部材１２の表面に接するよう取り付けられている。また、各端面カラー１６は、リング状に設けられた各回転体１４の外周側で、フランジ部２８が各回転体支持部材の先端部２４より外方に突出するよう設けられている。

図２および図４に示すように、芯材１７は、リング状で、中心軸線に垂直な断面が同一形状を成し、その断面の外形が、回転体支持部材１２の貫通孔２６の形状とほぼ同じ形状を成している。芯材１７は、半円形状の２つの部分に分割可能である。芯材１７は、外側の側面に各回転体支持部材１２を引っ掛け位置決めするための４つの切込部３０を有している。芯材１７は、各支持リング１５および各端面カラー１６の内部、ならびに各回転体支持部材１２の貫通孔２６に挿入されている。芯材１７は、各切込部３０に各回転体支持部材１２を嵌めるようにして、各回転体支持部材１２に固定されている。これにより、各回転体１４は、両端の端面カラー１６および芯材１７を介して、それぞれ隣接する回転体支持部材１２の先端部２４で支持されている。また、芯材１７は、各回転体支持部材１２を貫通する部分３１の中心軸線がホイール本体１１の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材１２の突出方向に対し垂直になっている。各回転体支持部材１２を貫通する部分３１は、各回転体支持部材１２を挟んで両側に伸びている。

次に、作用について説明する。
全方向移動車輪１０は、各回転体１４がそれぞれホイール本体１１の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に設けられているため、各回転体１４をホイール本体１１の回転方向に対して垂直方向に回転させることができる。これにより、車軸１を固定しても車輪は路面の任意の方向に転動走行することができる。各回転体１４がホイール本体１１の外周をリング状に包囲するよう湾曲して設けられているため、各回転体１４は点接触で接地することができ、凹凸を有する悪路や曲面などでも走行することができる。各回転体１４の両端がそれぞれ隣接する回転体支持部材１２の先端部２４で支持されているため、各回転体１４に荷重が加えられたとき、その回転軸の変位を乗り心地に影響しないよう小さくすることができる。また、回転軸の曲率を概ね維持したまま、各回転体１４を回転させることができる。

例えば、図５に示すように、芯材５１の中心軸線が円形を成している場合、回転体支持部材５２が床等に対向する位置で車軸を固定したとき、回転体５３や端面カラー５４の床等に接地した部分に継続的に重量がかかり、その部分が芯材５１の形状に沿って回転体支持部材５２から離れる方向に移動して、回転体５３に密着して接合した端面カラー５４と回転体支持部材５２との間に隙間が生じる可能性がある。
これに対し、全方向移動車輪１０は、各回転体支持部材１２の両側に設けられた芯材１７の部分３１の中心軸線が、各回転体支持部材１２の突出方向に対して垂直を成しているため、回転体支持部材１２が床等に対向する位置で車軸１を固定し、回転体１４や端面カラー１６の床等に接地した部分に継続的に重量がかかっても、その部分が回転体支持部材１２から離れる方向には移動しない。このため、回転体５３に密着して接合した端面カラー１６と回転体支持部材１２との間に隙間が生じるのを防止することができる。また、隙間ができて回転体支持部材１２が露出しないため、回転体支持部材１２により床等に傷をつけるのを防ぐことができる。回転体５３に密着して接合した端面カラー１６と回転体支持部材１２との隙間に、ゴミや塵埃等が挟まって故障するのを防ぐこともできる。

回転体支持部材１２が床等に対向する位置で車軸１を固定したとき、回転体１４の床等に接地した部分に継続的に重量がかかり、その部分が重量で変形しても、各端面カラー１６のフランジ部２８が各回転体１４の外周側で各回転体支持部材１２の先端部２４より外方に突出しているため、軟質のフランジ部２８が接地することとなり、回転体支持部材１２が接地するのを防ぐことができる。これにより、回転体支持部材１２で床等に傷をつけるのを防止することができる。また、フランジ部２８は軟質であるため、接地したときに衝撃を吸収し、乗り心地を快適にすることができる。各端面カラー１６が各回転体１４の両端に密着して接合されているため、各端面カラー１６と各回転体１４との間に隙間はできず、ゴミや塵埃等が挟まるのを防止することができる。

全方向移動車輪１０は、以下のようにして組み立てられる。まず、分割した芯材１７を概ねリング状に配置し、それぞれに回転体支持部材１２、回転体１４、支持リング１５、端面カラー１６を所定の数だけ装着し、それぞれの回転体１４の外周を拘束して回転体１４の方絡線が車輪外径と一致するように車輪中心に向かって圧縮し、芯材１７が連接して隙間の無い１個のリングを形成するようにする。この時、各回転体支持部材１２は、ドーナツ状に配列した回転体１４の内側に車軸１中心に向かって放射状に突出した形なっている。次に、各回転体支持部材１２の基部２５に固定部材１３を粘着させて仮止めし、各回転体支持部材１２を所定の連通溝２３に嵌め込むよう、２つに分割したホイール本体１１で各回転体支持部材１２を両側から挟む。これにより、各固定部材１３が、ホイール本体１１の各中空室２２の外周側の傾斜した内壁と各回転体支持部材１２の基部２５との間で圧縮されるため、圧縮反発力により回転体支持部材１２の基部２５を車輪中心に向かって押し付ける効果が得られ、芯材１７が更に強固な１個のリングとして固定され、軽量で丈夫な車輪が形成される。このように、全方向移動車輪１０は、個々の部品は単純形状であるが、組立が容易であり、製造費の低減を図ることができる。

全方向移動車輪１０は、芯材１７が回転体支持部材１２によって補強された強固なリングを形成しているため、車輪として過大な変位を抑えることができる。また、支持リング１５および端面カラー１６により、回転体１４の内壁を支持することができ、過大な変位を抑えることができる。このように、芯材１７、支持リング１５および端面カラー１６により、回転体１４が大きく変形して破損するのを防ぐことができる。リング状の芯材１７に各回転体支持部材１２を引っ掛け、各固定部材１３で各回転体支持部材１２にホイール本体１１の中心へ向かう張力を加えることにより、芯材１７を強固なアーチ型にすることができ、強度を高めることができる。

なお、全方向移動車輪１０は、軽量化のために、各回転体支持部材１２が貫通孔２６以外に、厚さ方向に貫通した複数の孔を有していてもよい。また、長寿命化のために、各回転体１４のコイルスプリングが、内部にワイヤや繊維材などの補強芯材を有していてもよい。端面カラー１６や支持リング１５が滑り軸受となっているが、低い回転抵抗が必要な用途向けには、端面カラー１６や支持リング１５を転がり軸受としてもよい。

本考案の実施の形態の全方向移動車輪を示す斜視図である。 図１に示す全方向移動車輪の縦断面図である。 図１に示す全方向移動車輪の端面カラーを示す断面斜視図である。 図１に示す全方向移動車輪の芯材を示す側面図である。 従来の全方向移動車輪を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 車軸
１０ 全方向移動車輪
１１ ホイール本体
１２ 回転体支持部材
１３ 固定部材
１４ 回転体
１５ 支持リング
１６ 端面カラー
１７ 芯材
２１ 軸孔
２２ 中空室
２３ 連通溝
２４ 先端部
２５ 基部
２６ 貫通孔
２７ 挿入部
２８ フランジ部
２９ 突部
３０ 切込部
３１ 部分

Claims (2)

1. ホイール本体と複数の回転体支持部材と複数の回転体と芯材とを有し、
   各回転体支持部材は前記ホイール本体に放射状に設けられ、前記ホイール本体の外周から突出する先端部と、前記ホイール本体の外周に沿った方向に貫通する貫通孔を前記先端部に有し、
   各回転体は筒状で、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール本体の外周をリング状に包囲するよう湾曲してそれぞれ前記ホイール本体の回転軸に対する同一垂直面に沿った曲線の回転軸を中心として回転可能に、両端がそれぞれ回転体支持部材の前記先端部で支持され、内部が前記貫通孔に連通しており、
   前記芯材はリング状で、各回転体の内部および各回転体支持部材の前記貫通孔に挿入されて各回転体支持部材に固定され、各回転体支持部材を貫通する部分の中心軸線が前記ホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の突出方向に対し垂直であるか、または前記ホイール本体の回転軸に対する垂直面に沿って各回転体支持部材の位置から離れるにつれ前記回転軸から離れるよう傾斜していることを、
   特徴とする全方向移動車輪。
2. 複数の端面カラーを有し、
   各端面カラーは各回転体の両端と各回転体支持部材との間に設けられ、各回転体に挿入された挿入部と、各回転体の端面に接するよう前記挿入部の一端に設けられたフランジ部とを有し、前記フランジ部は各回転体支持部材より軟質で各回転体支持部材の前記先端部より外方に突出していることを、
   特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪。
   
   
   

Images