車輪及び移動装置

本発明は、外輪が回転される車輪及び外輪が回転されることで移動体が移動される移動装置に関する。

下記特許文献1に記載のタイヤホイール組付体では、ホイールの外周にタイヤが組み付けられており、タイヤ内に空気が充填されている。

ここで、このタイヤホイール組付体では、タイヤが移動路に載置された際に、タイヤの弾性力が、移動路側に作用されるものの、タイヤの軸方向にも分散される。

特開2013−71659号公報

本発明は、上記事実を考慮し、クッション性能を高くできる車輪及び移動装置を得ることが目的である。

請求項1に記載の車輪は、環状にされると共に、弾性を有し、移動路に載置された際に前記移動路との接触部分の径方向全体が前記移動路とは反対側に弾性変形される外輪と、前記外輪を回転可能に支持する支持体と、を備えている。

請求項2に記載の車輪は、環状にされると共に、弾性を有する外輪と、前記外輪を回転可能に支持し、前記外輪が移動路に載置されて前記移動路とは反対側に弾性変形された際に前記外輪の前記移動路と接触する周方向部分から離間される支持体と、を備えている。

請求項3に記載の車輪は、円環状の履帯にされると共に、弾性を有する外輪を備えている。

請求項4に記載の車輪は、請求項1又は請求項2に記載の車輪において、前記支持体に設けられると共に、回転可能にされ、前記外輪を回転可能に支持する内輪を備えている。

請求項5に記載の車輪は、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の車輪において、前記外輪の外周に設けられ、前記移動路に対する滑りを抑制する抑制部を備えている。

請求項6に記載の移動装置は、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の車輪と、前記外輪を支持し、前記外輪が移動路に載置された状態で回転されることで移動される移動体と、を備えている。

請求項7に記載の移動装置は、請求項6に記載の移動装置において、駆動手段が外輪を駆動して回転させる。

請求項1に記載の車輪では、外輪が環状にされると共に弾性を有しており、支持体が外輪を回転可能に支持する。このため、外輪が移動路に載置された状態で回転されることで、車輪が移動される。

ここで、外輪が移動路に載置された際に、外輪の移動路との接触部分の径方向全体が移動路とは反対側に弾性変形される。このため、外輪の弾性力が外輪の軸方向に分散されることを抑制でき、クッション性能を高くできる。

請求項2に記載の車輪では、外輪が環状にされると共に弾性を有しており、支持体が外輪を回転可能に支持している。このため、外輪が移動路に載置された状態で回転されることで、車輪が移動される。

ここで、外輪が移動路に載置されて移動路とは反対側に弾性変形された際に、外輪の移動路と接触する周方向部分から支持体が離間される。このため、外輪の弾性力が外輪の軸方向に分散されることを抑制でき、クッション性能を高くできる。

請求項3に記載の車輪では、外輪が履帯にされると共に弾性を有している。このため、外輪が移動路に載置された状態で回転されることで、車輪が移動される。

ここで、外輪が円環状にされている。このため、外輪が移動路に載置されて移動路とは反対側に弾性変形された際に、外輪における移動路との接触部分及び当該接触部分の周方向近傍が弾性変形される。これにより、外輪の弾性力が外輪の軸方向に分散されることを抑制でき、クッション性能を高くできる。

請求項4に記載の車輪では、支持体に内輪が設けられており、内輪が外輪を回転可能に支持する。

ここで、内輪が回転可能にされている。このため、外輪の回転性能を高くできる。

請求項5に記載の車輪では、外輪の外周に抑制部が設けられており、抑制部が移動路に対する滑りを抑制する。このため、外輪の移動路に対する滑りを抑制できる。

請求項6に記載の移動装置は、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の車輪を備えている。さらに、移動体が外輪を支持しており、外輪が移動路に載置された状態で回転されることで、移動体が移動される。

ここで、上述の如く、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の車輪を備えている。このため、請求項1〜請求項5の何れか1項と同様の効果を奏することができる。

請求項7に記載の移動装置では、駆動手段が外輪を駆動して回転させる。このため、駆動手段の駆動力によって移動体を移動させることができる。

本発明の第1実施形態に係る移動装置を示す斜視図である。

本発明の第1実施形態に係る移動装置の主要部を示す側面図である。

本発明の第1実施形態に係る移動装置の移動路への載置状態を示す側面図である。

本発明の第1実施形態に係る移動装置において外輪下端部の上側への移動量(X軸)と外輪下端部の下側への形状復元力(Y軸)との関係を示すグラフである。

本発明の第1実施形態に係る移動装置の外輪を示す側面図である。

本発明の第1実施形態に係る移動装置の外輪の移動路への載置状態を示す側面図である。

本発明の第2実施形態に係る移動装置の移動路への載置状態を示す側面図である。

[第1実施形態] 図1には、本発明の第1実施形態に係る移動装置10が斜視図にて示されており、図2には、移動装置10の主要部が側面図にて示されている。なお、図面では、移動装置10の前方を矢印FRで示し、移動装置10の右方を矢印RHで示し、上方を矢印UPで示す。

図1及び図2に示す如く、本実施形態に係る移動装置10は、移動体12を備えている。移動体12の下面には、連結部材としての断面逆U字形板状のフォーク14が一対設けられており、フォーク14は、移動体12の右側と左側とに配置されている。フォーク14は、上壁において、移動体12の下面に固定されており、フォーク14の一対の側壁は、左右方向において互いに対向されている。フォーク14の一対の側壁間には、円柱状の車軸16が回転可能に支持されており、車軸16の軸方向は、左右方向に平行に配置されている。

フォーク14の一対の側壁間には、車輪18が設けられており、車輪18の内側部分には、支持体20が設けられている。

支持体20には、支持部材としての長尺平板状のフレーム22が一対設けられており、フレーム22は、長手方向中央において車軸16に回動可能に支持されると共に、前後方向に平行に配置されている。一対のフレーム22の前端部間及び後端部間には、円柱状の支持軸24が回転可能に支持されており、支持軸24の軸方向は、左右方向に平行に配置されている。

支持体20には、略円柱状の内輪26が一対設けられており、内輪26は、支持軸24に同軸上に支持されて、支持軸24を中心として軸周りに回転可能にされている。内輪26は、一対のフレーム22間に配置されており、内輪26は、左右方向への移動を制限されている。内輪26には、円柱状の内輪本体26Aが同軸上に設けられており、内輪本体26Aの軸方向両端部には、円環平板状のフランジ26Bが同軸上に一体に設けられている。フランジ26Bの外径寸法は、内輪本体26Aの径寸法に比し大きくされており、フランジ26Bは、内輪本体26Aの全周において、内輪本体26Aの径方向外側に突出されている。

車輪18の外周部には、円筒状(環状)の外輪28(無限軌道、履帯)が設けられており、外輪28は、一対の内輪26の外周側に配置されている。外輪28の前端部及び後端部は、それぞれ前側及び後側の内輪26のフランジ26B間に左右方向への移動を制限された状態で配置されており、外輪28内周面の前端部は、前側の内輪26の内輪本体26A外周面の前端に接触されると共に、外輪28内周面の後端部は、後側の内輪26の内輪本体26A外周面の後端に接触されている。このため、外輪28は、一対の内輪26によって軸周りに回転可能に支持されており、一対の内輪26及び外輪28の少なくとも1つが回転されることで、一対の内輪26及び外輪28が同時に回転可能にされている。

外輪28の内側部分には、外輪本体としての円筒状のリム28Aが設けられている。リム28Aは、例えば炭素繊維製又は合成樹脂製にされて、円環状の強靭な板バネにされており、リム28Aは、弾性及び可撓性を有すると共に、高い反発性(形状復元性)を有している。リム28Aの外周面には、円筒状の抑制部28Bが固定されており、抑制部28Bは、例えばゴム製にされて、弾性及び可撓性を有している。

ここで、仮に、外輪28が、前端部及び後端部においてそれぞれ前側の内輪26の前側半分及び後側の内輪26の後側半分における外周に巻き掛けられると共に、前端部及び後端部以外において前側の内輪26と後側の内輪26との間で真っ直ぐ延伸される場合には、外輪28がクッション性能を発生しない。一方、図5に示す如く、本実施形態では、外輪28が円環状にされている。このため、図6に示す如く、外輪28が移動路30(例えば地面)に載置されて一対の内輪26から下側への荷重を作用された際には、外輪28の一対の内輪26より下側の部分が、大きく弾性変形されて、クッション性能を発生できる。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図3に示す如く、車輪18の外輪28が移動路30に載置されて、移動装置10が移動路30に載置された際には、外輪28が移動体12からフォーク14、車軸16、フレーム22、支持軸24及び内輪26を介して下側への荷重を作用されることで、外輪28が、下端部(移動路30との接触部分、移動路30と接触する周方向部分)において移動路30とは反対側に弾性変形されて移動路30の表面(上面)に沿った形状にされると共に、内輪26によって弾性変形されて内輪26の下側近傍において曲率を大きくされた状態で前後方向に拡大される。

移動装置10が前後方向に移動される際には、外輪28が回転されて内輪26が回転されると共に、必要に応じてフレーム22がフォーク14に対し回動されることで、車輪18が前後方向に移動されて、移動体12が前後方向に移動される。

ここで、移動装置10が移動路30に載置された際に、外輪28の下端部の径方向全体が移動路30とは反対側に弾性変形されると共に、外輪28の下端部から一対の内輪26が上側に離間される。このため、外輪28の弾性力が外輪28の軸方向に分散されることを防止できて、外輪28の弾性力を移動路30側に効率的に作用させることができ、図4に示す如く、外輪28下端部の上側への移動量(X軸)の増加に対する外輪28下端部の下側への形状復元力(Y軸)の増加割合を大きくできる。これにより、移動装置10が前後方向に移動される際に、移動装置10(車輪18)のクッション性能を高くでき、移動路30が不整地(例えば砂利道)である場合でも、移動装置10を高速でスムーズに移動させることができる。

さらに、車輪18は、回転可能にされた一対の内輪26に外輪28が回転可能に支持されて構成されている。このため、外輪28が効率的に(滑らかに)回転できて、外輪28の回転性能を高くでき、移動路30が不整地である場合でも、移動装置10(車輪18)が前後方向に効率的に移動できる。しかも、タイヤホイール組付体とは異なり、車輪18を小型化かつ軽量化できて、車輪18のコストを低減できると共に、小型の移動装置10にも車輪18を容易に適用できる。

また、外輪28の外周部に抑制部28Bが固定されており、抑制部28Bが移動路30に対する滑りを抑制する。このため、外輪28の移動路30に対する滑りを抑制できる。しかも、タイヤホイール組付体とは異なり、外輪28がパンクする可能性をなくすことができる。

さらに、外輪28のリム28Aが強靭な板バネにされている。このため、移動装置10が前後方向に移動される際に、移動装置10(車輪18)のフォブル現象の発生を抑制できる。

また、仮に、外輪28が破損された際には、移動体12からの荷重をフォーク14、車軸16、フレーム22及び支持軸24を介して内輪26が受けることができる。このため、内輪26が回転されることで、移動装置10が移動でき、移動装置10を容易に移動させることができる。

[第2実施形態] 図7には、本発明の第2実施形態に係る移動装置50の移動路30への載置状態が側面図にて示されている。

本実施形態に係る移動装置50は、上記第1実施形態と、同様の構成であるが、以下の点で異なる。

図7に示す如く、本実施形態に係る移動装置50では、移動体12に駆動手段としての原動機(図示省略)が設けられると共に、フォーク14の車軸16に伝達手段を構成する第1スプロケット52が同軸上に回転可能に支持されており、原動機と第1スプロケット52とは、伝達手段を構成する第1チェーン54によって連絡されている。

支持体20の一方(例えば後側)の支持軸24には、伝達手段を構成する第2スプロケット56が同軸上に回転可能に支持されており、第2スプロケット56は、第1スプロケット52に伝達手段を構成する第2チェーン58によって連絡されている。第2スプロケット56は、一方(例えば後側)の内輪26に固定されており、第2スプロケット56と一方の内輪26とは、一体回転可能にされている。

一方の内輪26の内輪本体26Aの外周面全体及び外輪28(リム28A)の内周面全体には、例えば、それぞれ伝達手段を構成する外歯(図示省略)及び内歯(図示省略)が設けられており、外歯と内歯とが噛合されることで、一方の内輪26と外輪28との相対回転(滑り)が制限されている。

ここで、本実施形態でも、上記第1実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

さらに、原動機が駆動されることで、原動機の動力(駆動力)が第1チェーン54、第1スプロケット52、第2チェーン58、第2スプロケット56及び一方の内輪26(外歯)を介して外輪28(内歯)に伝達される。このため、原動機の動力によって、外輪28を回転させることができて、移動装置10(車輪18)を前後方向に移動させることができる。

なお、上記第1実施形態及び第2実施形態では、フォーク14を移動体12の下面に固定した。しかしながら、フォーク14を上下方向周りに回転可能に支持してもよい。

さらに、上記第1実施形態及び第2実施形態では、支持体20に内輪26を一対設けた。しかしながら、支持体20に内輪26を3個以上設けてもよい。

また、上記第1実施形態及び第2実施形態では、外輪28のリム28Aを円環状の強靭な板バネにした。しかしながら、外輪28のリム28Aを円環状の強靭なコイルバネやパイプ材にしてもよい。

さらに、上記第1実施形態及び第2実施形態では、移動装置10にフォーク14(車軸16を含む)及び車輪18をそれぞれ一対設けた。しかしながら、移動装置10にフォーク14(車軸16を含む)及び車輪18をそれぞれ1個又は3個以上設けてもよい。

また、上記第1実施形態及び第2実施形態において、移動装置10を、手押車(ショッピングカート等)、車椅子、乳母車、台車、キャリーケース、ローラースケート、自転車、バイク、自動車、重工業用機械、又は、天体走行車両にしてもよい。

10 移動装置 12 移動体 18 車輪 20 支持体 26 内輪 28 外輪 28B 抑制部 30 移動路 50 移動装置