車輪装置、及びそれを用いた多輪式車両
【課題】段差乗り越し性を向上させる。
【解決手段】 同一軸芯上をのびる左右両側の支持軸部と、各前記支持軸部に、一端部が枢支点で枢支されかつ他端部側が上下に傾動自在な一方側、他方側のスイングアームと、前記一方側、他方側のスイングアームの各前記他端部に、枢着点で枢着される車輪と、前記一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを具える。一方側のスイングアームにおけるアーム長さを、他方側のスイングアームにおけるアーム長さと相違させることにより、前記車輪を進行方向の前後に位置ズレさせた。
【解決手段】 同一軸芯上をのびる左右両側の支持軸部と、各前記支持軸部に、一端部が枢支点で枢支されかつ他端部側が上下に傾動自在な一方側、他方側のスイングアームと、前記一方側、他方側のスイングアームの各前記他端部に、枢着点で枢着される車輪と、前記一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを具える。一方側のスイングアームにおけるアーム長さを、他方側のスイングアームにおけるアーム長さと相違させることにより、前記車輪を進行方向の前後に位置ズレさせた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば台車、ショッピングカート等として好適であり、段差乗り越し性を向上させた車輪装置、及びそれを用いた多輪式車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば台車、ショッピングカート等（以後、総称して台車等と呼ぶ場合がある。）では、方向転換が容易なように、小さな直径の車輪が前輪側に使用されている。しかし車輪の直径が小さい場合には、例えば縁石等の段差部を乗り越える際の衝撃が大きくなるなど段差乗り越し性が悪く、時にバランスを崩して転倒を招くという恐れが生じる。
【０００３】
そこで、例えば下記の特許文献１には、図１１に示すように、車椅子の前輪側において、垂直軸部ｂの下端部に金具ｃを介して前輪ａを回転可能に取り付けるとともに、前記金具ｃに一端が枢支される揺動アームｇの他端に、補助車輪ｄを回転可能に取り付けた構造のものが提案されている。又この構造では、前記揺動アームｇの上昇端を位置決めするストッパｅと、揺動アームｇを上方に引き上げるバネｆとを用い、通常走行状態において、前記補助車輪ｄが前輪ａよりも前方かつ上方に位置するように配置している。
【０００４】
このものは、前輪ａに先駆けて補助車輪ｄが段差部を乗り上げるため、乗り越える際の衝撃を緩和することができる。しかしながら、前記補助車輪ｄが上昇端まで傾動した後には、前輪ａが路面から浮き上がってしまうため、乗り越し時の車両安定性が低下してしまう。しかも前輪ａを持ち上げる際の負荷も大きいため、段差乗り越し性を充分に高めるとは言い難く、さらなる改善の余地が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１１９５２０号公報
【特許文献２】特許第４５６７８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、一端部が枢支されかつ他端部に車輪を枢着した傾動自在な一対のスイングアームと、その傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを用い、かつ一方側、他方側のスイングアームのアーム長さを互いに相違させることを基本として、乗り越し時の車両安定性を高めうるとともに、車両を持ち上げる際の労力を減じることができ、段差乗り越し性を大巾に向上しうる車輪装置、及びそれを用いた多輪式車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、同一軸芯上をのびる左右両側の支持軸部と、
各前記支持軸部に、一端部が枢支点で枢支されかつ他端部側が上下に傾動自在な一方側、他方側のスイングアームと、
前記一方側、他方側のスイングアームの各前記他端部に、枢着点で枢着される車輪と、
前記一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを具えるとともに、
一方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さを、他方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さと相違させることにより、前記車輪を進行方向の前後に位置ズレさせたことを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記一方側、他方側のスイングアームの少なくとも一方は、ワンウェイクラッチを介して前記車輪を前進方向のみ回転可能に枢着したことを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、前記車輪のうち、進行方向の後方側に位置ズレする車輪は、ワンウェイクラッチを介して枢着されることを特徴としている。
【００１０】
又請求項４の発明では、前記一方側、他方側のスイングアームは、前記一端部を進行方向の前方側に向けて枢支されることを特徴としている。
【００１１】
又請求項５の発明では、車両のフレームに取り付できかつ垂直な軸芯回りで水平に回動可能な補助フレームを具えるとともに、この補助フレームに、前記左右両側の支持軸部と、前記スイングアームと、前記車輪と、前記連動手段とが取り付くことにより、該補助フレームと支持軸部とスイングアームと車輪と連動手段とが協働して前記垂直な軸芯回りで向き替え自在な一体のキャスターユニットを構成することを特徴としている。
【００１２】
又請求項６の発明では、前記連動手段は、
前記支持軸部の軸芯である第１の軸芯を円弧中心とした第１の円弧面部を有し、かつ各前記スイングアームに固定されて前記第１の軸芯廻りでスイングアームと一体に傾動しうる傾動部材、
左右の一方側、他方側に、それぞれ前記第１の軸芯とは直交する向きの第２の軸芯を円弧中心とした一方、他方の第２の円弧面部を有する方向転換部材、
及び、一方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ一方の紐状部と、他方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ他方の紐状部とを有する紐状体を具え、
しかも、一方、他方の前記紐状部は、
前記第１、第２の軸芯と直交する向きのＺ軸方向にのび、かつ第１の円弧面部と第２の円弧面部とに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第１の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第２の円弧面部に沿って巻回する巻回部分とを含むとともに、
各前記巻回部分は、それぞれ各前記第２の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止されることを特徴としている。
【００１３】
又請求項７の発明では、前記連動手段は、前記方向転換部材を、Ｚ軸方向かつ前記第１の軸芯から離れる向きに付勢するサスペンションを含むことを特徴としている。
【００１４】
又請求項８の発明は多輪式車両であって、請求項１〜７の何れかに記載の車輪装置を、車両の前輪部、及び／又は後輪部に用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は叙上の如く、一端部が枢支されかつ他端部に車輪を枢着した傾動自在な一対のスイングアームと、連動手段とを用い、一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させている。しかも一方側のスイングアームのアーム長さを、他方側のスイングアームのアーム長さと相違させ、これにより前記車輪を進行方向の前後に位置ズレ可能としている。
【００１６】
従って、通常の走行状態においては、双方の車輪が同高さとなって共に接地させることができ、走行の安定性を高めうる。
【００１７】
又進行時、車輪が前後に位置ズレするため、段差部を乗り上げる際の衝撃を緩和することができる。しかも前方側の車輪が段差を乗り上げる時、後方側の車輪が、段差と衝突するまでの間、路面と接地しうる。その後、後方側の車輪が段差を乗り上げる際には、先に乗り上げた前方側の車輪が段差上面に接地しうる。そのため、前記衝撃緩和と相俟って段差乗り越し時の安定性を高めることができる。
【００１８】
又、双方のスイングアームが連動しているため、双方の車輪に常に等しい荷重を作用させることができる。そのため、段差乗り越し時の不安定な姿勢においても荷重バランスを保ち段差乗り越し時の安定性をさらに高めることができる。又、双方のスイングアームが連動しているため、前方側の車輪が段差を乗り上げる際に、後方側の車輪が下降して車体を持ち上げる。従って、その後に後方側の車輪が段差を乗り上げる際の車体の持ち上げ量を減じることができ、車体持ち上げの労力を減じて、段差乗り越し性をさらに向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の車輪装置を用いた多輪式車両の一実施例を示す側面図である。
【図２】前記多輪式車両を前方から見た正面図である。
【図３】フレーム構造を略示する斜視図である。
【図４】車輪装置を拡大して示す斜視図である。
【図５】車輪装置の分解斜視図である。
【図６】（Ａ）は連動手段を概念的に示す斜視図、（Ｂ）はその機能を略示する正面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、段差乗り越し時の車輪の動作を示す側面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は方向転換部材の他の例を概念的に示す正面図、（Ｄ）は連動手段の他の例を概念的に示す正面図である。
【図９】後輪側のスイングアームをその連係とともに示す斜視図である。
【図１０】多輪式車両の傾斜面における走行状態を示す正面図である。
【図１１】従来の前輪構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は、本発明の車輪装置１２を用いた多輪式車両１の側面図、図２は前方から見た車輪装置１２の正面図であって、本例では、前記多輪式車両１が、前輪側及び後輪側の双方を２輪としたショッピングカートである場合が示される。
【００２１】
図１、２において、前記多輪式車両１は、車両の骨格をなすフレーム２を具えるととも、本例ではその前輪部に、車輪５Ｌ、５Ｒを進行方向の前後に位置ズレさせた車輪装置１２を採用している。本例のフレーム２は、図３に示すように、例えば２列で前後にのびる主杆部８Ａと、この主杆部８Ａから下方にのびる前後の支柱部８Ｂ、８Ｃと、前記主杆部８Ａの後端部から左右両側に張り出してのびる横桟枠８Ｄを介して下方にのびる一対の側の支柱部８Ｅ、８Ｅとを有するフレーム本体８を具える。又前記フレーム本体８には、例えば各前記側の支柱部８Ｅから立ち上がる手押し用のハンドル軸９が取り付くとともに、主杆部８Ａ上には、本例ではショッピング籠１０を載置する載置部１１が枠材１１ａによる枠組みによって形成される。なお前記載置部１１に代えて、座席用のシートを形成することにより、前記多輪式車両１は、車椅子やベビーカ等として形成することもできる。
【００２２】
次に、前記前の支柱部８Ｂの下端部に、車輪装置１２が取り付けられる。この車輪装置１２は、本例では、前記前の支柱部８Ｂの下端部に取り付く補助フレーム１３と、前記補助フレーム１３に支持されかつ同一軸芯３ｉ上をのびる左右両側の支持軸部３Ａと、各前記支持軸部３Ａに、それぞれ一端部４ａが枢支される一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒと、この一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒの各他端部４ｂに枢着される車輪５Ｌ、５Ｒと、前記一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段６とを具える。特に本例では、前記車輪装置１２が、垂直な軸芯Ｊ回りで首振り自在なキャスターユニットとして形成される好ましい場合が例示される。
【００２３】
前記補助フレーム１３は、本例では、前記前の支柱部８Ｂの中心孔８ＢＨに内挿されることにより垂直な軸芯Ｊ回りで水平回動しうる支軸部１３Ａと、その下端部に一体固定される例えばブロック状の支持台部１３Ｂとからなる。又前記支持台部１３Ｂの側面には、同一軸芯３ｉ上をのびる左右一対の支持軸部３Ａ、３Ａが両側に突設される。
【００２４】
そしてこの支持軸部３Ａには、それぞれスイングアーム４Ｌ、４Ｒの一端部４ａが、前記軸芯３ｉである枢支点Ｐ１で枢支される。これにより各スイングアーム４Ｌ、４Ｒは、その他端部４ｂ側を上下に傾動させることができる。本例では前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒは、一端部４ａを進行方向の前方側に向けて枢支され、従って、以後、前記一端部４ａをスイングアーム４Ｌ、４Ｒの前端部４ａ、他端部４ｂを後端部４ｂと呼ぶ場合がある。
【００２５】
次に、各前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒは、前記支持軸部３Ａに外挿保持される円筒状の枢支部４Ａと、この枢支部４Ａから後方にのびるアーム部４Ｂとを具える。前記枢支部４Ａ内には、前記傾動を円滑に行うために、ベアリング軸受けなどの軸受け部材が内蔵される。又前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒの各後端部４ｂには、枢着点Ｐ２で車輪５Ｌ、５Ｒを枢着する例えば軸状の枢着部４Ｃが突出している。このとき、一方側のスイングアーム４Ｌにおける前記枢支点Ｐ１と枢着点Ｐ２との間のアーム長さＫＬは、他方側のスイングアーム４Ｒにおける前記枢支点Ｐ１と枢着点Ｐ２との間のアーム長さＫＲと相違している。これにより、前記車輪５Ｌ、５Ｒを進行方向の前後に位置ズレさせている。本例では、ＫＬ＞ＫＲであり、一方側の車輪５Ｌが、他方側の車輪５Ｒよりも、進行方向後方側に位置ズレする場合が示される。
【００２６】
次に、本例の連動手段６は、前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒにそれぞれ固定される傾動部材１７Ｌ、１７Ｒと、前記補助フレーム１３の支持台部１３Ｂに支持される天秤状或いは滑車状の方向転換部材１９と、この方向転換部材１９を介して一方、他方の前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒ間を連動させる紐状体２０とを具える。
【００２７】
前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒは、前記支持軸部３Ａの軸芯である第１の軸芯３ｉを円弧中心とした第１の円弧面部２１を有する。そして、各スイングアーム４Ｌ、４Ｒに固定されることにより、前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒは、それぞれ、前記第１の軸芯３ｉ廻りでスイングアーム４Ｌ、４Ｒと一体に傾動できる。本例では、前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒは、前記枢支部４Ａの内端側に固定される板体からなり、その端面によって前記第１の円弧面部２１を形成している。
【００２８】
前記方向転換部材１９は、図６（Ａ）、（Ｂ）に略示するように、左右の一方側、他方側に、それぞれ前記第１の軸芯３ｉとは直交する向きの第２の軸芯１８ｉを円弧中心とした一方、他方の互いに同径の第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒを有する。本例では、前記方向転換部材１９が、前記第２の軸芯１８ｉを円弧中心とした円盤状をなす場合が示される。この場合、前記第２の軸芯１８ｉの左右両側に、半円弧の第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒが形成される。
【００２９】
又前記方向転換部材１９は、本例では、前記第２の軸芯１８ｉ廻りで回動自在であって、前記支持台部１３Ｂにサスペンション２４を介して支持されるホルダ１８の保持軸１６に枢着される。
【００３０】
前記サスペンション２４は、本例では、前記支持台部１３Ｂに設けられかつ前記第１、第２の軸芯３ｉ、１８ｉと直交するＺ軸方向にのびるガイド孔２２内に摺動自在に内挿される摺動軸２３と、この摺動軸２３の上端に取り付く前記ホルダ１８と、前記摺動軸２３に外挿され前記ホルダ１８をＺ軸方向かつ前記第１の軸芯３ｉから離れる向きに付勢するサスペンションばね２５とを具える。
【００３１】
又前記紐状体２０は、一方の前記第１、第２の円弧面部２１Ｌ、２６Ｌ間を継ぐ一方の紐状部２０Ｌと、他方の前記第１、第２の円弧面部２１Ｒ、２６Ｒ間を継ぐ他方の紐状部２０Ｒとを有する。
【００３２】
このうち、一方の紐状部２０Ｌは、前記Ｚ軸方向にのびかつ前記第１の円弧面部２１Ｌと第２の円弧面部２６Ｌとに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分３０と、この継ぎ部分３０に連なりかつ第１の円弧面部２１Ｌに巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分３１と、前記継ぎ部分３０に連なりかつ第２の円弧面部２６Ｌに沿って巻回する巻回部分３２とを含む。本例では、前記巻回部分３２は、前記第２の円弧面部２６Ｌに巻き戻し自在に巻き付いて係止される第２の巻付き部分３２Ａとして形成される。
【００３３】
なお他方の紐状部２０Ｒも同様であり、前記Ｚ軸方向にのびかつ前記第１の円弧面部２１Ｒと第２の円弧面部２６Ｒとに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分３０と、この継ぎ部分３０に連なりかつ第１の円弧面部２１Ｒに巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分３１と、前記継ぎ部分３０に連なりかつ第２の円弧面部２６Ｒに沿って巻回する巻回部分３２とを含み、本例では、前記巻回部分３２は、前記第２の円弧面部２６Ｒに巻き戻し自在に巻き付いて係止される第２の巻付き部分３２Ａとして形成される。
【００３４】
前記紐状体２０には耐久性、引張り強度、屈曲性に優れることが重要であり、そのために本例では紐状体２０として、前記図４に示すようにローラチェーン３３を採用している。この場合、前記ローラチェーン３３では、前記第１の円弧面部２１に沿う向きに屈曲可能な第１の屈曲部３３Ａと、前記第２の円弧面部２６に沿う向きに屈曲可能な第２の屈曲部３３Ｂとを具え、かつ前記第１、第２の屈曲部３３Ａ、３３Ｂは、継ぎリンク３３Ｃを用いて連結される。又前記第１、第２の円弧面部２１、２６には、前記ローラチェーン３３と噛合するスプロケット状の溝が形成され、このスプロケットのピッチ円が前記第１、第２の円弧面部２１、２６を構成する。なおローラチェーン３３として、周知の種々の構造のものが採用しうる。又前記紐状体２０としては、ローラチェーン３３以外に、Ｖベルト、丸ベルト、ワイヤー、ロープなども要求に応じて使用できる。
【００３５】
然して、通常の走行状態においては、双方の車輪５Ｌ、５Ｒが略同高さとなって共に接地させることができ、安定した走行を行うことができる。しかも、本例では前記車輪装置１２がキャスタユニットとして構成され、かつ前記軸芯Ｊが車輪５Ｌ、５Ｒの前方側に位置するため、車輪５Ｌ、５Ｒの向きを進行方向に自動調整することができ、直進安定性を向上しうる。
【００３６】
又図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、段差部Ｄを乗り上げる際には、進行方向前方側に位置ズレしている前方側の車輪５Ｒがまず段差部Ｄと衝突し、段差部Ｄから入力を受けて押し上げられる。このとき、前記図６（Ａ）に示すように、スイングアーム４Ｒと傾動部材１７Ｒとが、第１の軸芯３ｉ廻りで一体に傾動（矢印ｊ１）し、紐状部２０Ｒが、第１の円弧面部２１Ｒに巻き取られる向きに引っ張られる（矢印ｊ２）。又方向転換部材１９は、滑車状に傾動（矢印ｊ３）し、紐状部２０Ｌを、第２の円弧面部２６Ｌに巻き取る向きに引っ張り上げる（矢印ｊ４）。
【００３７】
その結果、後方側の車輪５Ｌを、路面に向かって押し下げる向きに出力できる。このとき図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、車輪５Ｒの押し上げ高さｈに対して、前記アーム長さの比ＫＬ／ＫＲに応じて定まる高さｈ０だけ、車体自体が持ち上がる。即ち、前記連動手段６が動滑車の如く機能し、前方側の車輪５Ｒが段差部Ｄを乗り上げる際に受ける衝撃力を減じて緩和することができる。
【００３８】
しかも、前方側の車輪５Ｒが段差部Ｄを乗り上げる時、後方側の車輪５Ｌが、段差部Ｄと衝突するまでの間、路面との接地を維持する。その後、後方側の車輪５Ｌが段差を乗り上げる過渡状態においても、図７（Ｄ）に示すように、先に乗り上げた前方側の車輪５Ｒが段差上面に接地しうるため安定性を確保することができ、前記衝撃緩和と相俟って段差乗り越し時の安定性を高めることができる。
【００３９】
又、双方のスイングアーム４Ｌ、４Ｒが連動しているため、双方の車輪５Ｌ、５Ｒに常に等しい荷重を作用させることができる。そのため、段差乗り越し時の不安定な姿勢においても、荷重バランスを安定して保つことができ、段差乗り越し時の安定性をさらに高めることができる。又図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、後方側の車輪５Ｌが段差部Ｄを乗り上げる際には、車体自体がすでに高さｈ０だけ持ち上がっているため、以後の車体持ち上げの労力を減じることができ、段差乗り越し性をさらに向上させうる。
【００４０】
なお前記アーム長さＫＬ、ＫＲの差（ＫＬ−ＫＲ）は、１０ｍｍ以上、さらには２０ｍｍ以上が好ましく、前記差（ＫＬ−ＫＲ）が１０ｍｍを下回る場合には、前記段差乗り越し性が充分に発揮されなくなる。逆に、前記差（ＫＬ−ＫＲ）が大きすぎると、通常走行においてバランスを損ねる恐れが生じ、そのため差（ＫＬ−ＫＲ）の上限は、２００ｍｍ以下、さらには１００ｍｍ以下、さらには５０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００４１】
又前記サスペンション２４も、車輪５Ｌ、５Ｒに作用する衝撃力を緩和でき、段差乗り越し性の向上に貢献しうる。
【００４２】
又本例では、一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒのうちの少なくとも一方は、ワンウェイクラッチ（図示しない。）を介して車輪５Ｌ及び／又は５Ｒを前進方向のみ回転可能に枢着している。これにより、段差部Ｄを乗り越しきれずに途中で後戻りしてしまうのを防止できる。特に、進行方向の後方側の車輪５Ｌを、ワンウェイクラッチを介して枢着するのが、後戻り防止のために効果的である。
【００４３】
なお、前記方向転換部材１９としては、図８（Ａ）に示すように、円盤体の上下を切除した略小判形状、図８（Ｂ）に示すように、円盤体の下部を切除した略半円形状、図８（Ｃ）に示すように、２つの第２の軸芯１８ｉを有する略長円形状など、種々の形状のものが採用しうる。又方向転換部材１９は、保持軸１６で枢支することなくホルダ１８に傾動不能に固定することもできる。かかる場合には、前記紐状体２０を、前記第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒ上で滑らせることとなる。又連動手段６としては、図８（Ｄ）に示すように、前記方向転換部材１９に代え、保持軸１６で傾動自在に枢支されかつ前記第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒを有さない天秤棒状体３４を使用することができ、この天秤棒状体３４の両端部は、例えば前記紐状部２０Ｌ、２０Ｒの各上端部と連結される。なお図示しないが、連動手段６のさらに他の例として、前記紐状部２０Ｌ、２０Ｒに代えて連結軸を用い、この連結軸の上端部を前記天秤棒状体３４の両端部と連結するとともに、連結軸の下端部を、前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒの延長部分に連結するなど、種々の構造を採用することができる。
【００４４】
次に、本例の多輪式車両１では、図１、３に示すように、前記後の支柱部８Ｃに、後輪用車輪３５が支持される。具体的には、図９に概念的に示すように、前記後の支柱部８Ｃの下端部に、左右両側にのびる支持軸３６が取り付くとともに、この支持軸３６の両端部は前記側の支柱部８Ｅの下端部に支持される。又前記後の支柱部８Ｃと側の支柱部８Ｅとの間には、それぞれ、前記支持軸３６に一端部３７ａが枢支されかつ他端部に後輪用車輪３５が枢着される一方側、他方側の後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒが上下に傾動自在に配される。
【００４５】
この後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒは、前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒと同様、支持軸３６に外挿保持される円筒状の枢支部３７Ａと、この枢支部３７Ａから後方にのびるアーム部３７Ｂとを具えるとともに、各アーム部３７Ｂの後端部には前記後輪用車輪３５が枢着される。なお本例では、後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒのアーム長さが互いに同一である点において、前記前輪用のスイングアーム４Ｌ、４Ｒと相違している。
【００４６】
又前記後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒも、前記連動手段６と略同構成の連動手段３８により、その傾動動作が上下互い違いに連動される。即ち、前記連動手段３８は、前記支持軸３６の軸芯３６ｉを円弧中心とした第１の円弧面部３９を有しかつ各前記スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒに固定されて前記軸芯３６ｉ廻りで傾動しうる傾動部材４０、左右の一方側、他方側にそれぞれ前記軸芯３６ｉとは直交する向きの軸芯４１ｉを円弧中心とした一方、他方の第２の円弧面部４２を有する方向転換部材４７、及び一方の前記第１、第２の円弧面部３９、４２間を継ぐ一方の紐状部４３Ｌと、他方の前記第１、第２の円弧面部３９、４２間を継ぐ他方の紐状部４３Ｒとを有する紐状体４３を具える。
【００４７】
このように、傾動動作が上下互い違いに連動されたスイングアーム３７Ｌ、３７Ｒを用いて後輪用車輪３５を取り付けることにより、図１０に示すように、傾斜面Ｓ上を走行する場合にも、車体を傾斜させることなく垂直に保ちながら、しかも左右の接地圧を均等に保ちながら安定して走行することが可能となり、傾斜面Ｓでの横滑りや転倒を抑制し走行の安全性を高めることができる。
【００４８】
なお本例の方向転換部材４７は、前記方向転換部材１９と同様、軸芯４１ｉを円弧中心とした円盤状をなすが、サスペンションを介することなく、前記後の支柱部８Ｃに傾動自在に枢支される。しかも本例の連動手段３８には、前記方向転換部材４７を自在な傾動位置で固定するブレーキ手段４４が付設されている。
【００４９】
このブレーキ手段４４は、前記方向転換部材４７に一体傾動自在に取り付くブレーキロータ４８と、前記ハンドル軸９に設けるブレーキレバー４５（図１、２に示す。）によって作動し前記ブレーキロータ４８を両側から押し付けるブレーキパッド４６とを具える。このブレーキ手段４４は、前記方向転換部材４７の傾動を阻止し、例えば使用者が多輪式車両１に寄り掛かかった場合などにおいて車体が傾くのを防止しうる。
【００５０】
本例では、前記車輪装置１２が、車両の前輪部に採用される場合を例示したが、車両の後輪部に採用することもでき、さらには車両の前輪部及び後輪部の双方に採用することもできる。又車輪装置１２としては、本例の如く、垂直な軸心Ｊ回りに首振り自在なキャスターユニットとして構成することができるが、前記軸芯Ｊ回りで首振りしないように構成することもできる。又車輪装置１２は、補助フレーム１３を用いることなく、フレーム２に前記支持軸部３Ａ及び連動手段６を取り付けることもできる。
【００５１】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 多輪式車両
２ フレーム
３Ａ 支持軸部
３ｉ 第１の軸芯
４ａ 一端部
４ｂ 他端部
４Ｌ、４Ｒ スイングアーム
５Ｌ、５Ｒ 前輪用車輪
６ 連動手段
１２ 車輪装置
１３ 補助フレーム
１７Ｌ、１７Ｒ 傾動部材
１８ｉ 第２の軸芯
２０ 紐状体
２０Ｌ、２０Ｒ 紐状部
２１、２１Ｌ、２１Ｒ 第１の円弧面部
２４ サスペンション
２６、２６Ｌ、２６Ｒ 第２の円弧面部
３０ 継ぎ部分
３１ 巻付き部分
３２ 巻回部分
Ｊ 垂直な軸芯
ＫＬ、ＫＲ アーム長さ
Ｐ１ 枢支点
Ｐ２ 枢着点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば台車、ショッピングカート等として好適であり、段差乗り越し性を向上させた車輪装置、及びそれを用いた多輪式車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば台車、ショッピングカート等（以後、総称して台車等と呼ぶ場合がある。）では、方向転換が容易なように、小さな直径の車輪が前輪側に使用されている。しかし車輪の直径が小さい場合には、例えば縁石等の段差部を乗り越える際の衝撃が大きくなるなど段差乗り越し性が悪く、時にバランスを崩して転倒を招くという恐れが生じる。
【０００３】
そこで、例えば下記の特許文献１には、図１１に示すように、車椅子の前輪側において、垂直軸部ｂの下端部に金具ｃを介して前輪ａを回転可能に取り付けるとともに、前記金具ｃに一端が枢支される揺動アームｇの他端に、補助車輪ｄを回転可能に取り付けた構造のものが提案されている。又この構造では、前記揺動アームｇの上昇端を位置決めするストッパｅと、揺動アームｇを上方に引き上げるバネｆとを用い、通常走行状態において、前記補助車輪ｄが前輪ａよりも前方かつ上方に位置するように配置している。
【０００４】
このものは、前輪ａに先駆けて補助車輪ｄが段差部を乗り上げるため、乗り越える際の衝撃を緩和することができる。しかしながら、前記補助車輪ｄが上昇端まで傾動した後には、前輪ａが路面から浮き上がってしまうため、乗り越し時の車両安定性が低下してしまう。しかも前輪ａを持ち上げる際の負荷も大きいため、段差乗り越し性を充分に高めるとは言い難く、さらなる改善の余地が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１１９５２０号公報
【特許文献２】特許第４５６７８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、一端部が枢支されかつ他端部に車輪を枢着した傾動自在な一対のスイングアームと、その傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを用い、かつ一方側、他方側のスイングアームのアーム長さを互いに相違させることを基本として、乗り越し時の車両安定性を高めうるとともに、車両を持ち上げる際の労力を減じることができ、段差乗り越し性を大巾に向上しうる車輪装置、及びそれを用いた多輪式車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、同一軸芯上をのびる左右両側の支持軸部と、
各前記支持軸部に、一端部が枢支点で枢支されかつ他端部側が上下に傾動自在な一方側、他方側のスイングアームと、
前記一方側、他方側のスイングアームの各前記他端部に、枢着点で枢着される車輪と、
前記一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを具えるとともに、
一方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さを、他方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さと相違させることにより、前記車輪を進行方向の前後に位置ズレさせたことを特徴としている。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記一方側、他方側のスイングアームの少なくとも一方は、ワンウェイクラッチを介して前記車輪を前進方向のみ回転可能に枢着したことを特徴としている。
【０００９】
又請求項３の発明では、前記車輪のうち、進行方向の後方側に位置ズレする車輪は、ワンウェイクラッチを介して枢着されることを特徴としている。
【００１０】
又請求項４の発明では、前記一方側、他方側のスイングアームは、前記一端部を進行方向の前方側に向けて枢支されることを特徴としている。
【００１１】
又請求項５の発明では、車両のフレームに取り付できかつ垂直な軸芯回りで水平に回動可能な補助フレームを具えるとともに、この補助フレームに、前記左右両側の支持軸部と、前記スイングアームと、前記車輪と、前記連動手段とが取り付くことにより、該補助フレームと支持軸部とスイングアームと車輪と連動手段とが協働して前記垂直な軸芯回りで向き替え自在な一体のキャスターユニットを構成することを特徴としている。
【００１２】
又請求項６の発明では、前記連動手段は、
前記支持軸部の軸芯である第１の軸芯を円弧中心とした第１の円弧面部を有し、かつ各前記スイングアームに固定されて前記第１の軸芯廻りでスイングアームと一体に傾動しうる傾動部材、
左右の一方側、他方側に、それぞれ前記第１の軸芯とは直交する向きの第２の軸芯を円弧中心とした一方、他方の第２の円弧面部を有する方向転換部材、
及び、一方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ一方の紐状部と、他方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ他方の紐状部とを有する紐状体を具え、
しかも、一方、他方の前記紐状部は、
前記第１、第２の軸芯と直交する向きのＺ軸方向にのび、かつ第１の円弧面部と第２の円弧面部とに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第１の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第２の円弧面部に沿って巻回する巻回部分とを含むとともに、
各前記巻回部分は、それぞれ各前記第２の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止されることを特徴としている。
【００１３】
又請求項７の発明では、前記連動手段は、前記方向転換部材を、Ｚ軸方向かつ前記第１の軸芯から離れる向きに付勢するサスペンションを含むことを特徴としている。
【００１４】
又請求項８の発明は多輪式車両であって、請求項１〜７の何れかに記載の車輪装置を、車両の前輪部、及び／又は後輪部に用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は叙上の如く、一端部が枢支されかつ他端部に車輪を枢着した傾動自在な一対のスイングアームと、連動手段とを用い、一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させている。しかも一方側のスイングアームのアーム長さを、他方側のスイングアームのアーム長さと相違させ、これにより前記車輪を進行方向の前後に位置ズレ可能としている。
【００１６】
従って、通常の走行状態においては、双方の車輪が同高さとなって共に接地させることができ、走行の安定性を高めうる。
【００１７】
又進行時、車輪が前後に位置ズレするため、段差部を乗り上げる際の衝撃を緩和することができる。しかも前方側の車輪が段差を乗り上げる時、後方側の車輪が、段差と衝突するまでの間、路面と接地しうる。その後、後方側の車輪が段差を乗り上げる際には、先に乗り上げた前方側の車輪が段差上面に接地しうる。そのため、前記衝撃緩和と相俟って段差乗り越し時の安定性を高めることができる。
【００１８】
又、双方のスイングアームが連動しているため、双方の車輪に常に等しい荷重を作用させることができる。そのため、段差乗り越し時の不安定な姿勢においても荷重バランスを保ち段差乗り越し時の安定性をさらに高めることができる。又、双方のスイングアームが連動しているため、前方側の車輪が段差を乗り上げる際に、後方側の車輪が下降して車体を持ち上げる。従って、その後に後方側の車輪が段差を乗り上げる際の車体の持ち上げ量を減じることができ、車体持ち上げの労力を減じて、段差乗り越し性をさらに向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の車輪装置を用いた多輪式車両の一実施例を示す側面図である。
【図２】前記多輪式車両を前方から見た正面図である。
【図３】フレーム構造を略示する斜視図である。
【図４】車輪装置を拡大して示す斜視図である。
【図５】車輪装置の分解斜視図である。
【図６】（Ａ）は連動手段を概念的に示す斜視図、（Ｂ）はその機能を略示する正面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、段差乗り越し時の車輪の動作を示す側面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は方向転換部材の他の例を概念的に示す正面図、（Ｄ）は連動手段の他の例を概念的に示す正面図である。
【図９】後輪側のスイングアームをその連係とともに示す斜視図である。
【図１０】多輪式車両の傾斜面における走行状態を示す正面図である。
【図１１】従来の前輪構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は、本発明の車輪装置１２を用いた多輪式車両１の側面図、図２は前方から見た車輪装置１２の正面図であって、本例では、前記多輪式車両１が、前輪側及び後輪側の双方を２輪としたショッピングカートである場合が示される。
【００２１】
図１、２において、前記多輪式車両１は、車両の骨格をなすフレーム２を具えるととも、本例ではその前輪部に、車輪５Ｌ、５Ｒを進行方向の前後に位置ズレさせた車輪装置１２を採用している。本例のフレーム２は、図３に示すように、例えば２列で前後にのびる主杆部８Ａと、この主杆部８Ａから下方にのびる前後の支柱部８Ｂ、８Ｃと、前記主杆部８Ａの後端部から左右両側に張り出してのびる横桟枠８Ｄを介して下方にのびる一対の側の支柱部８Ｅ、８Ｅとを有するフレーム本体８を具える。又前記フレーム本体８には、例えば各前記側の支柱部８Ｅから立ち上がる手押し用のハンドル軸９が取り付くとともに、主杆部８Ａ上には、本例ではショッピング籠１０を載置する載置部１１が枠材１１ａによる枠組みによって形成される。なお前記載置部１１に代えて、座席用のシートを形成することにより、前記多輪式車両１は、車椅子やベビーカ等として形成することもできる。
【００２２】
次に、前記前の支柱部８Ｂの下端部に、車輪装置１２が取り付けられる。この車輪装置１２は、本例では、前記前の支柱部８Ｂの下端部に取り付く補助フレーム１３と、前記補助フレーム１３に支持されかつ同一軸芯３ｉ上をのびる左右両側の支持軸部３Ａと、各前記支持軸部３Ａに、それぞれ一端部４ａが枢支される一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒと、この一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒの各他端部４ｂに枢着される車輪５Ｌ、５Ｒと、前記一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段６とを具える。特に本例では、前記車輪装置１２が、垂直な軸芯Ｊ回りで首振り自在なキャスターユニットとして形成される好ましい場合が例示される。
【００２３】
前記補助フレーム１３は、本例では、前記前の支柱部８Ｂの中心孔８ＢＨに内挿されることにより垂直な軸芯Ｊ回りで水平回動しうる支軸部１３Ａと、その下端部に一体固定される例えばブロック状の支持台部１３Ｂとからなる。又前記支持台部１３Ｂの側面には、同一軸芯３ｉ上をのびる左右一対の支持軸部３Ａ、３Ａが両側に突設される。
【００２４】
そしてこの支持軸部３Ａには、それぞれスイングアーム４Ｌ、４Ｒの一端部４ａが、前記軸芯３ｉである枢支点Ｐ１で枢支される。これにより各スイングアーム４Ｌ、４Ｒは、その他端部４ｂ側を上下に傾動させることができる。本例では前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒは、一端部４ａを進行方向の前方側に向けて枢支され、従って、以後、前記一端部４ａをスイングアーム４Ｌ、４Ｒの前端部４ａ、他端部４ｂを後端部４ｂと呼ぶ場合がある。
【００２５】
次に、各前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒは、前記支持軸部３Ａに外挿保持される円筒状の枢支部４Ａと、この枢支部４Ａから後方にのびるアーム部４Ｂとを具える。前記枢支部４Ａ内には、前記傾動を円滑に行うために、ベアリング軸受けなどの軸受け部材が内蔵される。又前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒの各後端部４ｂには、枢着点Ｐ２で車輪５Ｌ、５Ｒを枢着する例えば軸状の枢着部４Ｃが突出している。このとき、一方側のスイングアーム４Ｌにおける前記枢支点Ｐ１と枢着点Ｐ２との間のアーム長さＫＬは、他方側のスイングアーム４Ｒにおける前記枢支点Ｐ１と枢着点Ｐ２との間のアーム長さＫＲと相違している。これにより、前記車輪５Ｌ、５Ｒを進行方向の前後に位置ズレさせている。本例では、ＫＬ＞ＫＲであり、一方側の車輪５Ｌが、他方側の車輪５Ｒよりも、進行方向後方側に位置ズレする場合が示される。
【００２６】
次に、本例の連動手段６は、前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒにそれぞれ固定される傾動部材１７Ｌ、１７Ｒと、前記補助フレーム１３の支持台部１３Ｂに支持される天秤状或いは滑車状の方向転換部材１９と、この方向転換部材１９を介して一方、他方の前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒ間を連動させる紐状体２０とを具える。
【００２７】
前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒは、前記支持軸部３Ａの軸芯である第１の軸芯３ｉを円弧中心とした第１の円弧面部２１を有する。そして、各スイングアーム４Ｌ、４Ｒに固定されることにより、前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒは、それぞれ、前記第１の軸芯３ｉ廻りでスイングアーム４Ｌ、４Ｒと一体に傾動できる。本例では、前記傾動部材１７Ｌ、１７Ｒは、前記枢支部４Ａの内端側に固定される板体からなり、その端面によって前記第１の円弧面部２１を形成している。
【００２８】
前記方向転換部材１９は、図６（Ａ）、（Ｂ）に略示するように、左右の一方側、他方側に、それぞれ前記第１の軸芯３ｉとは直交する向きの第２の軸芯１８ｉを円弧中心とした一方、他方の互いに同径の第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒを有する。本例では、前記方向転換部材１９が、前記第２の軸芯１８ｉを円弧中心とした円盤状をなす場合が示される。この場合、前記第２の軸芯１８ｉの左右両側に、半円弧の第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒが形成される。
【００２９】
又前記方向転換部材１９は、本例では、前記第２の軸芯１８ｉ廻りで回動自在であって、前記支持台部１３Ｂにサスペンション２４を介して支持されるホルダ１８の保持軸１６に枢着される。
【００３０】
前記サスペンション２４は、本例では、前記支持台部１３Ｂに設けられかつ前記第１、第２の軸芯３ｉ、１８ｉと直交するＺ軸方向にのびるガイド孔２２内に摺動自在に内挿される摺動軸２３と、この摺動軸２３の上端に取り付く前記ホルダ１８と、前記摺動軸２３に外挿され前記ホルダ１８をＺ軸方向かつ前記第１の軸芯３ｉから離れる向きに付勢するサスペンションばね２５とを具える。
【００３１】
又前記紐状体２０は、一方の前記第１、第２の円弧面部２１Ｌ、２６Ｌ間を継ぐ一方の紐状部２０Ｌと、他方の前記第１、第２の円弧面部２１Ｒ、２６Ｒ間を継ぐ他方の紐状部２０Ｒとを有する。
【００３２】
このうち、一方の紐状部２０Ｌは、前記Ｚ軸方向にのびかつ前記第１の円弧面部２１Ｌと第２の円弧面部２６Ｌとに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分３０と、この継ぎ部分３０に連なりかつ第１の円弧面部２１Ｌに巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分３１と、前記継ぎ部分３０に連なりかつ第２の円弧面部２６Ｌに沿って巻回する巻回部分３２とを含む。本例では、前記巻回部分３２は、前記第２の円弧面部２６Ｌに巻き戻し自在に巻き付いて係止される第２の巻付き部分３２Ａとして形成される。
【００３３】
なお他方の紐状部２０Ｒも同様であり、前記Ｚ軸方向にのびかつ前記第１の円弧面部２１Ｒと第２の円弧面部２６Ｒとに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分３０と、この継ぎ部分３０に連なりかつ第１の円弧面部２１Ｒに巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分３１と、前記継ぎ部分３０に連なりかつ第２の円弧面部２６Ｒに沿って巻回する巻回部分３２とを含み、本例では、前記巻回部分３２は、前記第２の円弧面部２６Ｒに巻き戻し自在に巻き付いて係止される第２の巻付き部分３２Ａとして形成される。
【００３４】
前記紐状体２０には耐久性、引張り強度、屈曲性に優れることが重要であり、そのために本例では紐状体２０として、前記図４に示すようにローラチェーン３３を採用している。この場合、前記ローラチェーン３３では、前記第１の円弧面部２１に沿う向きに屈曲可能な第１の屈曲部３３Ａと、前記第２の円弧面部２６に沿う向きに屈曲可能な第２の屈曲部３３Ｂとを具え、かつ前記第１、第２の屈曲部３３Ａ、３３Ｂは、継ぎリンク３３Ｃを用いて連結される。又前記第１、第２の円弧面部２１、２６には、前記ローラチェーン３３と噛合するスプロケット状の溝が形成され、このスプロケットのピッチ円が前記第１、第２の円弧面部２１、２６を構成する。なおローラチェーン３３として、周知の種々の構造のものが採用しうる。又前記紐状体２０としては、ローラチェーン３３以外に、Ｖベルト、丸ベルト、ワイヤー、ロープなども要求に応じて使用できる。
【００３５】
然して、通常の走行状態においては、双方の車輪５Ｌ、５Ｒが略同高さとなって共に接地させることができ、安定した走行を行うことができる。しかも、本例では前記車輪装置１２がキャスタユニットとして構成され、かつ前記軸芯Ｊが車輪５Ｌ、５Ｒの前方側に位置するため、車輪５Ｌ、５Ｒの向きを進行方向に自動調整することができ、直進安定性を向上しうる。
【００３６】
又図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、段差部Ｄを乗り上げる際には、進行方向前方側に位置ズレしている前方側の車輪５Ｒがまず段差部Ｄと衝突し、段差部Ｄから入力を受けて押し上げられる。このとき、前記図６（Ａ）に示すように、スイングアーム４Ｒと傾動部材１７Ｒとが、第１の軸芯３ｉ廻りで一体に傾動（矢印ｊ１）し、紐状部２０Ｒが、第１の円弧面部２１Ｒに巻き取られる向きに引っ張られる（矢印ｊ２）。又方向転換部材１９は、滑車状に傾動（矢印ｊ３）し、紐状部２０Ｌを、第２の円弧面部２６Ｌに巻き取る向きに引っ張り上げる（矢印ｊ４）。
【００３７】
その結果、後方側の車輪５Ｌを、路面に向かって押し下げる向きに出力できる。このとき図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、車輪５Ｒの押し上げ高さｈに対して、前記アーム長さの比ＫＬ／ＫＲに応じて定まる高さｈ０だけ、車体自体が持ち上がる。即ち、前記連動手段６が動滑車の如く機能し、前方側の車輪５Ｒが段差部Ｄを乗り上げる際に受ける衝撃力を減じて緩和することができる。
【００３８】
しかも、前方側の車輪５Ｒが段差部Ｄを乗り上げる時、後方側の車輪５Ｌが、段差部Ｄと衝突するまでの間、路面との接地を維持する。その後、後方側の車輪５Ｌが段差を乗り上げる過渡状態においても、図７（Ｄ）に示すように、先に乗り上げた前方側の車輪５Ｒが段差上面に接地しうるため安定性を確保することができ、前記衝撃緩和と相俟って段差乗り越し時の安定性を高めることができる。
【００３９】
又、双方のスイングアーム４Ｌ、４Ｒが連動しているため、双方の車輪５Ｌ、５Ｒに常に等しい荷重を作用させることができる。そのため、段差乗り越し時の不安定な姿勢においても、荷重バランスを安定して保つことができ、段差乗り越し時の安定性をさらに高めることができる。又図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、後方側の車輪５Ｌが段差部Ｄを乗り上げる際には、車体自体がすでに高さｈ０だけ持ち上がっているため、以後の車体持ち上げの労力を減じることができ、段差乗り越し性をさらに向上させうる。
【００４０】
なお前記アーム長さＫＬ、ＫＲの差（ＫＬ−ＫＲ）は、１０ｍｍ以上、さらには２０ｍｍ以上が好ましく、前記差（ＫＬ−ＫＲ）が１０ｍｍを下回る場合には、前記段差乗り越し性が充分に発揮されなくなる。逆に、前記差（ＫＬ−ＫＲ）が大きすぎると、通常走行においてバランスを損ねる恐れが生じ、そのため差（ＫＬ−ＫＲ）の上限は、２００ｍｍ以下、さらには１００ｍｍ以下、さらには５０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００４１】
又前記サスペンション２４も、車輪５Ｌ、５Ｒに作用する衝撃力を緩和でき、段差乗り越し性の向上に貢献しうる。
【００４２】
又本例では、一方側、他方側のスイングアーム４Ｌ、４Ｒのうちの少なくとも一方は、ワンウェイクラッチ（図示しない。）を介して車輪５Ｌ及び／又は５Ｒを前進方向のみ回転可能に枢着している。これにより、段差部Ｄを乗り越しきれずに途中で後戻りしてしまうのを防止できる。特に、進行方向の後方側の車輪５Ｌを、ワンウェイクラッチを介して枢着するのが、後戻り防止のために効果的である。
【００４３】
なお、前記方向転換部材１９としては、図８（Ａ）に示すように、円盤体の上下を切除した略小判形状、図８（Ｂ）に示すように、円盤体の下部を切除した略半円形状、図８（Ｃ）に示すように、２つの第２の軸芯１８ｉを有する略長円形状など、種々の形状のものが採用しうる。又方向転換部材１９は、保持軸１６で枢支することなくホルダ１８に傾動不能に固定することもできる。かかる場合には、前記紐状体２０を、前記第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒ上で滑らせることとなる。又連動手段６としては、図８（Ｄ）に示すように、前記方向転換部材１９に代え、保持軸１６で傾動自在に枢支されかつ前記第２の円弧面部２６Ｌ、２６Ｒを有さない天秤棒状体３４を使用することができ、この天秤棒状体３４の両端部は、例えば前記紐状部２０Ｌ、２０Ｒの各上端部と連結される。なお図示しないが、連動手段６のさらに他の例として、前記紐状部２０Ｌ、２０Ｒに代えて連結軸を用い、この連結軸の上端部を前記天秤棒状体３４の両端部と連結するとともに、連結軸の下端部を、前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒの延長部分に連結するなど、種々の構造を採用することができる。
【００４４】
次に、本例の多輪式車両１では、図１、３に示すように、前記後の支柱部８Ｃに、後輪用車輪３５が支持される。具体的には、図９に概念的に示すように、前記後の支柱部８Ｃの下端部に、左右両側にのびる支持軸３６が取り付くとともに、この支持軸３６の両端部は前記側の支柱部８Ｅの下端部に支持される。又前記後の支柱部８Ｃと側の支柱部８Ｅとの間には、それぞれ、前記支持軸３６に一端部３７ａが枢支されかつ他端部に後輪用車輪３５が枢着される一方側、他方側の後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒが上下に傾動自在に配される。
【００４５】
この後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒは、前記スイングアーム４Ｌ、４Ｒと同様、支持軸３６に外挿保持される円筒状の枢支部３７Ａと、この枢支部３７Ａから後方にのびるアーム部３７Ｂとを具えるとともに、各アーム部３７Ｂの後端部には前記後輪用車輪３５が枢着される。なお本例では、後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒのアーム長さが互いに同一である点において、前記前輪用のスイングアーム４Ｌ、４Ｒと相違している。
【００４６】
又前記後輪用スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒも、前記連動手段６と略同構成の連動手段３８により、その傾動動作が上下互い違いに連動される。即ち、前記連動手段３８は、前記支持軸３６の軸芯３６ｉを円弧中心とした第１の円弧面部３９を有しかつ各前記スイングアーム３７Ｌ、３７Ｒに固定されて前記軸芯３６ｉ廻りで傾動しうる傾動部材４０、左右の一方側、他方側にそれぞれ前記軸芯３６ｉとは直交する向きの軸芯４１ｉを円弧中心とした一方、他方の第２の円弧面部４２を有する方向転換部材４７、及び一方の前記第１、第２の円弧面部３９、４２間を継ぐ一方の紐状部４３Ｌと、他方の前記第１、第２の円弧面部３９、４２間を継ぐ他方の紐状部４３Ｒとを有する紐状体４３を具える。
【００４７】
このように、傾動動作が上下互い違いに連動されたスイングアーム３７Ｌ、３７Ｒを用いて後輪用車輪３５を取り付けることにより、図１０に示すように、傾斜面Ｓ上を走行する場合にも、車体を傾斜させることなく垂直に保ちながら、しかも左右の接地圧を均等に保ちながら安定して走行することが可能となり、傾斜面Ｓでの横滑りや転倒を抑制し走行の安全性を高めることができる。
【００４８】
なお本例の方向転換部材４７は、前記方向転換部材１９と同様、軸芯４１ｉを円弧中心とした円盤状をなすが、サスペンションを介することなく、前記後の支柱部８Ｃに傾動自在に枢支される。しかも本例の連動手段３８には、前記方向転換部材４７を自在な傾動位置で固定するブレーキ手段４４が付設されている。
【００４９】
このブレーキ手段４４は、前記方向転換部材４７に一体傾動自在に取り付くブレーキロータ４８と、前記ハンドル軸９に設けるブレーキレバー４５（図１、２に示す。）によって作動し前記ブレーキロータ４８を両側から押し付けるブレーキパッド４６とを具える。このブレーキ手段４４は、前記方向転換部材４７の傾動を阻止し、例えば使用者が多輪式車両１に寄り掛かかった場合などにおいて車体が傾くのを防止しうる。
【００５０】
本例では、前記車輪装置１２が、車両の前輪部に採用される場合を例示したが、車両の後輪部に採用することもでき、さらには車両の前輪部及び後輪部の双方に採用することもできる。又車輪装置１２としては、本例の如く、垂直な軸心Ｊ回りに首振り自在なキャスターユニットとして構成することができるが、前記軸芯Ｊ回りで首振りしないように構成することもできる。又車輪装置１２は、補助フレーム１３を用いることなく、フレーム２に前記支持軸部３Ａ及び連動手段６を取り付けることもできる。
【００５１】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 多輪式車両
２ フレーム
３Ａ 支持軸部
３ｉ 第１の軸芯
４ａ 一端部
４ｂ 他端部
４Ｌ、４Ｒ スイングアーム
５Ｌ、５Ｒ 前輪用車輪
６ 連動手段
１２ 車輪装置
１３ 補助フレーム
１７Ｌ、１７Ｒ 傾動部材
１８ｉ 第２の軸芯
２０ 紐状体
２０Ｌ、２０Ｒ 紐状部
２１、２１Ｌ、２１Ｒ 第１の円弧面部
２４ サスペンション
２６、２６Ｌ、２６Ｒ 第２の円弧面部
３０ 継ぎ部分
３１ 巻付き部分
３２ 巻回部分
Ｊ 垂直な軸芯
ＫＬ、ＫＲ アーム長さ
Ｐ１ 枢支点
Ｐ２ 枢着点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸芯上をのびる左右両側の支持軸部と、
各前記支持軸部に、一端部が枢支点で枢支されかつ他端部側が上下に傾動自在な一方側、他方側のスイングアームと、
前記一方側、他方側のスイングアームの各前記他端部に、枢着点で枢着される車輪と、
前記一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを具えるとともに、
一方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さを、他方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さと相違させることにより、前記車輪を進行方向の前後に位置ズレさせたことを特徴とする車輪装置。
【請求項２】
前記一方側、他方側のスイングアームの少なくとも一方は、ワンウェイクラッチを介して前記車輪を前進方向のみ回転可能に枢着したことを特徴とする請求項１記載の車輪装置。
【請求項３】
前記車輪のうち、進行方向の後方側に位置ズレする車輪は、ワンウェイクラッチを介して枢着されることを特徴とする請求項２記載の車輪装置。
【請求項４】
前記一方側、他方側のスイングアームは、前記一端部を進行方向の前方側に向けて枢支されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車輪装置。
【請求項５】
車両のフレームに取り付できかつ垂直な軸芯回りで水平に回動可能な補助フレームを具えるとともに、この補助フレームに、前記左右両側の支持軸部と、前記スイングアームと、前記車輪と、前記連動手段とが取り付くことにより、該補助フレームと支持軸部とスイングアームと車輪と連動手段とが協働して前記垂直な軸芯回りで向き替え自在な一体のキャスターユニットを構成することを特徴とする請求項１〜４記載の車輪装置。
【請求項６】
前記連動手段は、
前記支持軸部の軸芯である第１の軸芯を円弧中心とした第１の円弧面部を有し、かつ各前記スイングアームに固定されて前記第１の軸芯廻りでスイングアームと一体に傾動しうる傾動部材、
左右の一方側、他方側に、それぞれ前記第１の軸芯とは直交する向きの第２の軸芯を円弧中心とした一方、他方の第２の円弧面部を有する方向転換部材、
及び、一方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ一方の紐状部と、他方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ他方の紐状部とを有する紐状体を具え、
しかも、一方、他方の前記紐状部は、
前記第１、第２の軸芯と直交する向きのＺ軸方向にのび、かつ第１の円弧面部と第２の円弧面部とに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第１の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第２の円弧面部に沿って巻回する巻回部分とを含むとともに、
各前記巻回部分は、それぞれ各前記第２の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止されることを特徴とする請求項１〜５記載の車輪装置。
【請求項７】
前記連動手段は、前記方向転換部材を、Ｚ軸方向かつ前記第１の軸芯から離れる向きに付勢するサスペンションを含むことを特徴とする請求項６記載の車輪装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の車輪装置を、車両の前輪部、及び／又は後輪部に用いたことを特徴とする多輪式車両。
【請求項１】
同一軸芯上をのびる左右両側の支持軸部と、
各前記支持軸部に、一端部が枢支点で枢支されかつ他端部側が上下に傾動自在な一方側、他方側のスイングアームと、
前記一方側、他方側のスイングアームの各前記他端部に、枢着点で枢着される車輪と、
前記一方側、他方側のスイングアームの傾動動作を上下互い違いに連動させる連動手段とを具えるとともに、
一方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さを、他方側のスイングアームにおける前記枢支点と枢着点との間のアーム長さと相違させることにより、前記車輪を進行方向の前後に位置ズレさせたことを特徴とする車輪装置。
【請求項２】
前記一方側、他方側のスイングアームの少なくとも一方は、ワンウェイクラッチを介して前記車輪を前進方向のみ回転可能に枢着したことを特徴とする請求項１記載の車輪装置。
【請求項３】
前記車輪のうち、進行方向の後方側に位置ズレする車輪は、ワンウェイクラッチを介して枢着されることを特徴とする請求項２記載の車輪装置。
【請求項４】
前記一方側、他方側のスイングアームは、前記一端部を進行方向の前方側に向けて枢支されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車輪装置。
【請求項５】
車両のフレームに取り付できかつ垂直な軸芯回りで水平に回動可能な補助フレームを具えるとともに、この補助フレームに、前記左右両側の支持軸部と、前記スイングアームと、前記車輪と、前記連動手段とが取り付くことにより、該補助フレームと支持軸部とスイングアームと車輪と連動手段とが協働して前記垂直な軸芯回りで向き替え自在な一体のキャスターユニットを構成することを特徴とする請求項１〜４記載の車輪装置。
【請求項６】
前記連動手段は、
前記支持軸部の軸芯である第１の軸芯を円弧中心とした第１の円弧面部を有し、かつ各前記スイングアームに固定されて前記第１の軸芯廻りでスイングアームと一体に傾動しうる傾動部材、
左右の一方側、他方側に、それぞれ前記第１の軸芯とは直交する向きの第２の軸芯を円弧中心とした一方、他方の第２の円弧面部を有する方向転換部材、
及び、一方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ一方の紐状部と、他方の前記第１、第２の円弧面部間を継ぐ他方の紐状部とを有する紐状体を具え、
しかも、一方、他方の前記紐状部は、
前記第１、第２の軸芯と直交する向きのＺ軸方向にのび、かつ第１の円弧面部と第２の円弧面部とに接する接線に沿ってのびる継ぎ部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第１の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止される巻付き部分と、
該継ぎ部分に連なり、かつ第２の円弧面部に沿って巻回する巻回部分とを含むとともに、
各前記巻回部分は、それぞれ各前記第２の円弧面部に巻き戻し自在に巻き付いて係止されることを特徴とする請求項１〜５記載の車輪装置。
【請求項７】
前記連動手段は、前記方向転換部材を、Ｚ軸方向かつ前記第１の軸芯から離れる向きに付勢するサスペンションを含むことを特徴とする請求項６記載の車輪装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の車輪装置を、車両の前輪部、及び／又は後輪部に用いたことを特徴とする多輪式車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２８９８０（Ｐ２０１２−２２８９８０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９２９４（Ｐ２０１１−９９２９４）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（５９５１００７０５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（５９５１００７０５）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]