(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両フレーム１９を支持するフレーム軸２０とハブ筒体１１と、該ハブ筒体１１の内部に車軸２１と該車軸２１を回転支持する回転手段２６と該車軸２１の回転に独立の緩衝手段４０を配設したことを特徴とする車輪用ハブ１０。
【請求項２】
緩衝手段４０は、ハブ筒体１１の回転手段２６をリンク機構３０（５０）で回動自在に係合し、かつ、車輛フレーム１９を係合支持するフレーム軸２０を有することを特徴とする請求項１に記載の車輪用ハブ１０。
【請求項３】
回転手段２６は車軸保持部材４１（５１）の左右に嵌合した軸受２４、２４と該軸受２４、２４に嵌挿した車軸２１からなることを特徴とする請求項１に記載の車輪用ハブ１０。
【請求項４】
ハブ筒体１１と該ハブ筒体１１の内部に回転手段２６を有し、一端をリンク軸１３９で片持ち状に係合する内部リンク１３６と外部リンク１３１からなり、内部リンク１３６と外部リンク１３１の他端の間に弾撥状の緩衝部材１４６を有し、内部リンク１３６の一端と他端との間に車軸孔１４０を有する緩衝手段４０を該回転手段２６の内側に嵌合するとともに、該緩衝手段４０の車軸孔１４０にキャスターフレーム１１８を係合支持する車軸１２１を配設したことを特徴とする車輪用ハブ１０。
【請求項５】
回転手段２６は軸受１２４からなり、緩衝手段４０は回転手段２６の回転と独立に回転手段２６内に係合するリンク機構１３０からなることを特徴とする請求項４に記載の車輪用ハブ１０。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車輪用ハブ１０を装備したことを特徴とする車輪１７。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緩衝手段を具備した車椅子や自転車などに装備される車輪用ハブに関し、特に車輪が、路面から受ける上下方向の衝撃を受けた際に、その衝撃を直接車体側に伝達することなく、これを緩衝して円滑に走行を可能にする緩衝機能付車輪用ハブおよびこの車輪用ハブを装備した車輪に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、わが国のほとんどの道路はアスファルトなどにより舗装されている。したがって、道路には大きな凹凸がなく、車椅子や自転車などの車輛がスムーズに通行できる。さらに、歩行者や、車椅子若しくは自転車などの車輛の通行の安全を確保するために、自動車道路の側部に車椅子若しくは自転車などの車輛が走行できる歩道が設けられている。そこで、車椅子や自転車などの車輛で外出する機会が増えてきている。また、２１世紀には、日本では６５歳以上の高齢者が人口の３人に１人を占める高齢者社会になると予想されている。人の寿命が延びるにしたがって、高齢により足腰の弱くなった人たちも急増するので、外出時に車椅子を利用する高齢者が増加すると推測される。
【０００３】
さらに、戸外の道路に限らず、現在段差のない生活環境の整備が実施されている。しかし、多くの路面あるいは住宅施設にはなお段差が多く存在し、加えて、道路工事やガス工事などにより道路の舗装に生じた凹凸の段差や、大型車輛の走行によるわだちや、これらにより横断歩道に生じた段差や、車道と歩道の境目に生じる段差や、道路の経年変化による段差や、歩道上に設けた視覚障害者用の点字ブロックによる段差など、さまざまな部分的な場所に段差が存在している。このような路面や住宅施設などの生活環境において、存在する多くの段差により、高齢者など車椅子を利用する人達は不便を被っている。このため、平滑化すなわちバリアフリーが標榜される昨今であるが、車椅子や自転車などの車輛にとっては、かえって注意深く通行しなくてはならない問題がある。
【０００４】
この問題を解消するために路面または住宅内のバリアフリー化の改良を一層進めなければならないが、このバリアフリー化の改良には、多大の時間および費用が必要となる。そこで、現在使用されている車椅子などの構造の一部を緩衝機構を備えた構造のものに変更することができれば、時間およびコストを節約した最良の手段である。
【０００５】
ところで現在の車椅子や自転車などの車輛の車輪は、車軸に嵌合したハブから放射状にスポークを張ってリムに連結してスポークに張力を付与する構造として車輪全体の剛性を保持している。しかし、このような車輪は路面に対して垂直な縦方向へは弾性が作用しない構造となっている。そこで、このような構造の車輪を有する自転車や車椅子などの車輛で、道路や歩道を通行するときには、上記したさまざまな段差に乗り上げて通行することになる。この段差を通るときの下からの衝撃がハブの車軸よりフレームを介して直接に乗者に伝わるため、乗り心地が悪く、また、車輛本体の耐久性にも影響を与えていた。そこで、車椅子の前輪として装着している主としてキャスターからなる車輪により段差を乗り越えようとする場合、車輪を段差の高さ分持ち上げねばならず、このため乗者は大きな力を必要とする。そこで乗者は腕力により体重の移動を図って弾みを付けたり、あるいは反動を利用したりして段差を乗り越えることとなる。しかし、この段差を乗り越える時に受ける衝撃は極めて大きく、乗者にとって乗り心地のよいものではない。
【０００６】
このような不都合を解消するために、自転車の場合、サドルにバネを入れたり、フレーム自体に適宜コイルバネなどの緩衝部材を設けているが、他にタイヤ内の空気圧を下げる手段を講じている。しかし、このタイヤの空気圧を下げる手段は空気圧を下げることによって車輪と路面との抵抗が大きくなり、走行時に乗者に負担がかかる不都合がさらにある。これらの不都合を解消するために、緩衝手段を付加した車輪が古くから提案されており、例えば、登録実用新案公報第３６５２６２号に記載の構成の車輪が開示されている。
【０００７】
この先行技術の考案の車輪は、ハブ筺体（すなわちハブ筒体）の中央にボールベアリングまたはローラベアリングなどからなる軸受を設け、この軸受の外周に撥條受を放射状に具備させ、上記ハブ筺体の内周に撥條受を具備させ、この両者の撥條受間に渦状撥條を放射状に装備してなる車輪の緩衝装置である。
【０００８】
ところが、この先行技術は確かに段差に乗り上げた時に車輪の上下動の衝撃には効力を発揮するが、放射状に設けた多数の渦状撥條のため車軸方向である横（左右）の剛性が弱く、車輪が捩れてしまうおそれがある。この結果、車輪としての機能を有しなくなり、安全性を損なうという決定的な不都合が生じる。この原因は、ハブを形成するハブ筒体が軸受からなる回転手段と渦状撥條からなる緩衝手段とが一体的に連結されて渦状撥條が車輪の回転と一緒に回転する構造となっているからである。
【０００９】
さらに、車椅子の場合に段差から受ける衝撃を緩和するものとして、車輪を支持する既存のフレーム構造を利用した緩衝機構がある。この緩衝機構は、キャスター支持するためにその支持軸上部に連設嵌合するフレームである縦パイプの中に圧縮バネを内蔵してキャスターの支持軸を受ける構造とし、段差を越える際にキャスターの支持軸を弾性的にバネに抗して上方移動させ、段差を越えおわると再び元の状態に下方に移動させて復元可能とするものである。このキャスターの支持フレームに緩衝機構を具備させることで衝撃を吸収する構造は、特開平８−１７３４８２号公報の明細書中に開示されている。ところで、この緩衝機構付きの車椅子は、新しく製造するものとしては優れているが、通常の既成の緩衝機構のない車椅子に上記の構造を具備させようとすると、既成の通常の車椅子は、キャスターを支持するフレームである縦パイプは車椅子本体のフレーム構造の一部として溶接により溶着されて組み立てられているので、この縦パイプを上記の緩衝装置を具備した縦パイプと変更することは大掛かりな作業となり、時間とコストが掛かり実用的でない問題がある。
【００１０】
一方、キャスターを構成しているホイールハブに下方に向けて付勢する戻しバネの一端を取り付け、この戻しバネの他端をキャスターを支持するフォークに取り付けてホイールハブとフォークの間に戻しバネを介在させ、この戻しバネによりフォークに対してキャスターを上下動させて衝撃を吸収する緩衝機構とした構造のキャスターを具備した車椅子が、実開平６−３２１０８号公報に開示されている。しかし、この緩衝機構を具備したキャスターを、従来の車椅子のキャスターに変更しようとする場合には、その車椅子のキャスターを支持するフォークは戻しバネを取り付ける構造になっていないので、上記に開示されたバネを取り付け可能なフォークに変更する必要があり、この作業は容易に実施できない問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ハブ筒体内部に緩衝機構を有する車輪用ハブにおいて、段差による大きな衝撃を緩和し、乗り心地や耐久性を向上させるとともに、車輪の車軸方向の左右の横捩れをなくして安全性を高めることのできる内部構造を有する車輪用ハブを提供することであり、さらに、この安全性の高い車輪用ハブを装備した車輪のみを交換するだけで他の部材を変更することなく、従来の車椅子や自転車などを容易に緩衝機構を有する車輛として提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、車両フレーム１９を支持するフレーム軸２０とハブ筒体１１と、該ハブ筒体１１の内部に車軸２１と該車軸２１を回転支持する回転手段２６と該車軸２１の回転に独立の緩衝手段４０を配設したことを特徴とする車輪用ハブ１０である。
【００１３】
請求項２の発明では、緩衝手段４０は、ハブ筒体１１の回転手段２６をリンク機構３０（５０）で回動自在に係合し、かつ、車輛フレーム１９を係合支持するフレーム軸２０を有することを特徴とする請求項１に記載の車輪用ハブ１０である。
【００１４】
請求項３の発明では、回転手段２６は車軸保持部材４１（５１）の左右に嵌合した軸受２４、２４と該軸受２４、２４に嵌挿した車軸２１からなることを特徴とする請求項１に記載の車輪用ハブ１０である。
【００１５】
請求項４の発明では、ハブ筒体１１と該ハブ筒体１１の内部に回転手段２６を有し、一端をリンク軸１３９で片持ち状に係合する内部リンク１３６と外部リンク１３１からなり、内部リンク１３６と外部リンク１３１の他端の間に弾撥状の緩衝部材１４６を有し、内部リンク１３６の一端と他端との間に車軸孔１４０を有する緩衝手段４０を該回転手段２６の内側に嵌合するとともに、該緩衝手段４０の車軸孔１４０にキャスターフレーム１１８を係合支持する車軸１２１を配設したことを特徴とする車輪用ハブ１０である。
【００１６】
請求項５の発明では、回転手段２６は軸受１２４からなり、緩衝手段４０は回転手段２６の回転と独立に回転手段２６内に係合するリンク機構１３０からなることを特徴とする請求項４に記載の車輪用ハブ１０である。
【００１７】
請求項６の発明では、請求項１ないし５のいずれか１項の手段の車輪用ハブ１０を装備したことを特徴とする車輪１７である。
【００１８】
本発明の手段の作用について説明する。車輪用ハブ１０は、ハブ筒体１１内部にハブ筒体１１の回転手段２６と緩衝手段４０を具備している。そこで、図９に示すように、この車輪用ハブ１０にスポーク１４、リム１５、タイヤ１６を順次組み合わせて車輪１７に組み立てることで、容易に緩衝手段４０のある車輪１７が得られる。また、上記のスポーク１４に代えて、図１２又は図１３に示すように、ディスク１１４として車輪１７とすることができ、この場合は車輪１７はキャスター１１７の車輪であってもよい。したがって、車輛フレーム１９あるいは車輪に緩衝手段を有しない車輛２７において、この車輛２７の緩衝手段のない通常の車輪用ハブからなる車輪１７を本発明の車輪用ハブ１０を装備した車輪１７に交換することで、極めて容易に緩衝手段４０のある車輛２７とすることができる。通常の緩衝手段を有しない車椅子の前輪のキャスターあるいは後輪の車輪を本発明の緩衝手段４０を有する車輪１７であるキャスター１１７あるいは後輪の車輪１７に単に交換することで、緩衝手段を有する車椅子１８すなわち車両２７とすることができる。
【００１９】
特に請求項４または５の手段の車輪用ハブ１０は小型化が可能であるので、従来のキャスターと同じ大きさの緩衝手段４０を有するキャスター１１７とすることができる。したがって、単にキャスター軸１１９で差し替えることにより、従来にキャスターをハブ筒体１１内に緩衝手段４０を有するキャスター１１７に交換できる。この結果、段差のある道路を乗者に急激な振動による負担をかけることなく軽やかに走行できる車椅子１８や自転車などの車輛２７とすることができる。
【００２０】
特に緩衝手段４０は、請求項１〜３の手段ではハブ筒体１１の回転手段２６を片持ちのリンク機構３０または平行リンク機構５０で係合しているので、あるいは、請求項４または５の手段では回転手段２６内に係合するリンク機構１３０からなっているので、車軸方向の捩れが阻止されており、さらに、緩衝手段４０と回転手段２６は片持ちのリンク機構３０または平行リンク機構５０で、若しくは回転手段２６内に係合するリンク機構１３０で係合しながら、両者は互いに独立した手段、すなわち、緩衝手段４０はハブ筒体１１の回転と共に回転することなく、上下方向にのみ車軸２１（１２１）を移動可能に緩衝支持している手段であるので、ハブ筒体１１の回転を阻害することがない。したがって、緩衝手段４０は回転することなく上下方向の車軸２１の振動のみを吸収できるので、車輪１７あるいはキャスター１１７の車軸方向の左右の横揺れは生じることがない。したがって、緩衝手段４０はハブ筒体１１の回転手段２６を安定して支持することができるので、上記のとおり、緩衝手段４０は常に車軸２１（１２１）に垂直な上下方向の急激な振動のみを吸収することにより振動を抑制するので乗り心地の良い車輪１７あるいはキャスター１１７およびこの車輪１７あるいはキャスター１１７を具備した車輛２７あるいは車椅子１８を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の車輪用ハブの斜視図である。図２は図１の車輪用ハブの分解図である。図３は図１の車輪用ハブを具備する車輪を車輛フレームに取り付けた状態を一部断面で示す図である。図４は（ａ）および（ｂ）で図１の車輪用ハブのリンク機構の作用を説明する概略側面図である。図５は本発明の第２の実施の形態の車輪用ハブの斜視図である。図６は図５の車輪用ハブの分解図である。図７は図５の車輪用ハブの一部組み立て分解図である。図８は（ａ）および（ｂ）で図５の車輪用ハブのリンク機構の作用を説明する概略側面図である。図９は本発明の車輪用ハブを具備する車輪を有する車椅子の斜視図である。図１０は本発明のさらに第３の実施の形態の車輪用ハブの側面図である。図１１は図１０の車輪用ハブの分解組立図である。図１２は図１０の車輪用ハブからなる車輪の側面図である。図１３はキャスターとした図１２の車輪の斜視図である。図１４は平滑路面上のキャスターの側面図である。図１５は段差に乗り上げた状態のキャスターの側面図である。
【００２２】
先ず、上記図１〜図３の本発明の車輪用ハブ１０の第１の実施の形態について説明する。車輪用ハブ１０は内部の中心部に配設の車軸２１の回転手段２６と緩衝手段４０を収納し、一方を閉じ部とし他方を開放部としたハブ筒体１１と、ハブ筒体１１の両端に放射状方向に設けられ、複数のスポーク孔１３をその周方向に均等に配設したハブフランジ１２からなる。
【００２３】
図２の分解図に示すように、車軸２１は車軸基部材２２をネジ２３によりハブ筒体１１の閉じ部の中心部に片持ち状で固着され開放部に延びている。この車軸２１は車軸保持部材４１の２個の左右の軸受２４、２４に嵌入係止されて回転手段２６とされる。車軸保持部材４１は左右の軸受２４、２４から後方に延在する台板からなる緩衝部材受４５と左右の軸受２４、２４から前方に延在する左右の突片からなる係合突片４２、４２を有し、これらの係合突片４２、４２には車軸方向のリンク軸挿入孔４３、４３が設けられている。緩衝部材受４５上には車軸方向に２個配列したコイルばねからなる緩衝部材４６が載置されている。係合突片４２は車軸方向のリンク軸挿入孔４３が設けられている。
【００２４】
一方、車軸保持部材４１と上方から覆うように組み合わされて片持ちのリンク機構３０により緩衝手段４０に形成されるフレーム軸保持部材３１を有する。フレーム軸保持部材３１はその前方側に車軸方向の下向き係合凸条３２を有し、下向き係合凸条３２にはリンク軸挿入孔３３が設けられている。フレーム軸保持部材３１の後方側に同じく車軸方向の下向きの緩衝部材受３４を有し、この下向きの緩衝部材受３４の下面は車軸保持部材４１の緩衝部材受４５に載置したコイルバネの緩衝部材４６の上部に当接する。さらに、ハブ筒体１１の開放部側に位置する側には下向きのフレーム軸取付板３５を有し、フレーム軸取付板３５の中心下部に車軸２１と反対方向に突出するフレーム軸２０が設けられている。フレーム軸保持部材３１の前方側の下向き係合凸条３２は車軸保持部材４１の前方側の左右の係合突片４２、４２間にはめ込まれ、リンク軸挿入孔３３と左右のリンク軸挿入孔４３、４３を合致させ、リンク軸４４を嵌合してフレーム軸保持部材３１と車軸保持部材４１がリンク軸４４を回転軸として回転自在に片持ち的にリンクされる。
【００２５】
以上のようにして組み立てられた車輪用ハブ１０を図１に示す。そして、図３に示すように、ハブフランジ１２にスポーク１４を取り付けた車輪用ハブ１０は、フレーム軸取付板３５から延びるフレーム軸２０に車椅子などの車輛フレーム１９が係止されボルト２５で締結されている。
【００２６】
第１の実施の形態の車輪用ハブ１０における片持ちのリンク機構３０について、模式的に図４により説明する。図４はフレーム軸取付板３５を省略して示した片持ちのリンク機構３０の側面図である。図４においてフレーム軸２０の中心位置を×印で示し、車軸２１の中心位置を△で示し、図の右方に、それらの位置を表わす水平線で車軸位置２８とフレーム軸位置２９を示す。図４の（ａ）は、車輪が平坦な路面を転がっている場合で、コイルバネの緩衝部材４６が常態の弾撥的に延びた状態にあり、この場合は車軸位置２８とフレーム軸位置２９が路面から同一高さ位置にある。図４の（ｂ）は、車輪が突状物に乗り上げで衝撃による突き上げを路面から受けた場合で、車軸位置２８はフレーム軸位置２９に比して高い位置にある。すなわち、車軸保持部材４１の後端すなわち緩衝部材受４５側がリンク軸４４を回転軸にして上方に持ち上がって緩衝部材４６は押圧されて縮んだ状態にあり、フレーム軸位置２９に比して車軸位置２８は上向きの矢印で示す分だけ高い位置に移動している。したがって、車輪に上下の力が作用しても車輛のフレーム軸２０は緩衝作用により上下の力は緩衝手段４０のコイルバネの緩衝部材４６に吸収されて上下移動の幅が小さくなり、車輛の座部の上下の揺れも小さくなる。
【００２７】
次に、本発明の車輪用ハブ１０の第２の実施の形態を図５〜図７に示す。車輪用ハブ１０は内部の中心部に配設の車軸２１の回転手段２６と緩衝手段４０を収納し、一方を閉じ部とし他方が開放部としたハブ筒体１１と、ハブ筒体１１の両端に放射状方向に設けられ、複数のスポーク孔１３をその周方向に均等に配設したハブフランジ１２からなる。
【００２８】
図６の分解図に示すように、車軸２１は車軸基部材２２をネジ２３によりハブ筒体１１の閉じ部の中心部に片持ち状で固着され開放部に延びている。この車軸２１は車軸保持部材５１の２個の左右の軸受２４、２４に嵌入係止されて回転手段２６とされる。車軸保持部材５１は左右端部に車軸と垂直な向きのリンク部材扇形係合板５２、５２が取り付けられ、それらの２枚のリンク部材扇形係合板５２、５２の間には上面には車軸側緩衝部材受５５の浅い受け孔が形成されコイルバネの緩衝部材４６が嵌合される。左右のリンク部材扇形係合板５２、５２にはその弧状部に沿って上部に車軸方向の上リンク部材係合孔５３、５３が設けられ、下部に下リンク部材係合孔５４、５４が設けられている。
【００２９】
車軸保持部材５１の軸方向と平行に車軸保持部材５１の後方にフレーム軸保持部材６１が配置される。このフレーム軸保持部材６１の左右の端部の上下には、前方の車軸保持部材５１側に斜め上に突出する上リンク部材係合片６３と斜め下に突出する下リンク部材係合片６５を有し、上リンク部材係合片６３には車軸２１と平行な上部リンク部材係合孔６４を有し、下リンク部材係合片６５には車軸２１と平行な下部リンク部材係合孔６６を有する。さらにフレーム軸保持部材６１のハブ筒体１１の開放部側の端部中央には車軸２１と鉛直な方向の前方に延びるフレーム軸取付片６２を有し、フレーム軸取付片６２の先端部の中央には車軸２１と反対側にフレーム軸２０がボルト２５で取り付けられている。
【００３０】
車軸保持部材５１の左右のリンク部材扇形係合板５２、５２に上方から嵌合され、かつ、フレーム軸保持部材６１の左右の上リンク部係合片６３、６３に上方から嵌合される上リンク部材７１と、車軸保持部材５１の左右のリンク部材扇形係合板５２、５２に下方から嵌合され、かつ、フレーム軸保持部材６１の左右の下リンク部係合片６５、６５に下方から嵌合される下リンク部材８１を有する。
【００３１】
上リンク部材７１の前後端には車軸２１と平行な下向係合凸条７２、７２を有し、各下向係合凸条７２には係合孔７３が設けられている。上リンク部材７１の中央の下面は上側緩衝部材受７４となっており、かつ、車軸保持部材５１の車軸側緩衝部材受５５に対面している。車軸保持部材５１の左右のリンク部材扇形係合板５２、５２に上方から嵌合された上リンク部材７１の下向係合凸条７２は、その係合孔７３がリンク部材扇形係合板５２の上リンク部材係合孔５３に合致され、リンク軸５６で回転自在に係合される。
【００３２】
さらに、下リンク部材８１の前後端には車軸２１と平行な上向係合凸条８２、８２を有し、各上向係合凸条８２には係合孔８３が設けられている。フレーム軸保持部材６１の左右上側の上リンク部材係合片６３、６３に上方から嵌合された上リンク部材７１の下向係合凸条７２は、その係合孔７３が上リンク部材係合片６３の上リンク部係合孔６４に合致され、リンク軸５６で回転自在に係合される。一方、フレーム軸保持部材６１の左右下側の下リンク部材係合片６５、６５に下方から嵌合された下リンク部材８１の上向係合凸条８２は、その係合孔８３が下リンク部材係合片６５の下リンク部係合孔６６に合致され、リンク軸５６で回転自在に係合される。
【００３３】
上記のリンク軸５６で回転自在に係合された車軸保持部材５１と上リンク部材７１とフレーム軸保持部材６１と下リンク部材８１で平行リンク機構５０を形成する。そして、車軸保持部材５１の車軸側緩衝部材受５５と上リンク部材７１の上側緩衝部材受７４の間には弾撥状のコイルバネの緩衝部材８５が配設されている。
【００３４】
以上のようにして組み立てられた車輪用ハブ１０を図５に示す。そして、ハブフランジ１２にスポーク１４を取り付けた車輪用ハブ１０は、リンク部材扇状係合板５２から延びるフレーム軸２０に車椅子などの車輛フレーム１９が締結される。
【００３５】
第２の実施の形態の車輪用ハブ１０における平行リンク機構５０について、模式的に図８により説明する。図８は平行リンク機構５０の側面図である。図８においてフレーム軸取付片６２のフレーム軸２０の中心位置を×印で示し、車軸２１の中心位置を△で示し、図の右方に、それらの位置を表わす水平線で車軸位置２８とフレーム軸位置２９を示す。図８の（ａ）は、車輪が平坦な路面を転がっている場合で、コイルバネの緩衝部材８５が常態の弾撥的に延びた状態にあり、この場合は車軸位置２８とフレーム軸位置２９が路面から同一高さ位置にある。図８の（ｂ）は、車輪が突状物に乗り上げで衝撃による突き上げを路面から受けた場合で、車軸位置２８はフレーム軸位置２９に比して高い位置にある。すなわち、車軸保持部材５１上の車軸側緩衝部材受５５側が平行リンク機構５０により、リンク部材扇形係合板５２は垂直方向に上方へ平行移動するが、フレーム軸保持部材６１はほとんど上下に移動することなく元の位置に停まっているので、上リンク部材７１の下面の上側緩衝部材受７４がほぼ元の位置にある。そこで、コイルバネの緩衝部材８５は押圧されて縮んだ状態にあり、フレーム軸位置２９に比して車軸位置２８は上向き矢印で示す分だけ高い位置に移動している。したがって、車輪に上下の力が作用しても車輛のフレーム軸２０は緩衝作用により上下の力は緩衝手段４０のコイルバネの緩衝部材８５に吸収されて上下移動の幅が小さくなり、車輛の座部の上下の揺れも小さくなる。
【００３６】
図９に本発明の車輪用ハブ１０を用いた車輪１７の実施の形態を、該車輪１７を装備した車輛２７の車椅子１８により説明する。図９における車椅子１８は最も一般的な車椅子であるので、通常の車椅子としての部品名は省略している。車椅子１８は、その車輪１７に本発明におけるハブ筒体１１の内部に緩衝手段４０を有する車輪用ハブ１０を用いている。例えば、図１あるいは図５に示すように、本発明の車輪用ハブ１０は自転車や車椅子などの車輛用の車輪として使用すると、容易に緩衝手段のある車輛となるが、片持ち式のフレーム軸２０により車輛フレーム１９を支持する構造である。一方、車椅子は車輪に握り部を有するので本来片持ち式の車輪からなっている。そこで、本発明の車輪用ハブ１０を用いた車輪１７は車椅子１８に使用するとき最適である。
【００３７】
さらに第３の実施の形態の車輪用ハブ１０を図１０に、車輪用ハブ１０の分解組立図を図１１に、この車輪用ハブ１０を用いた車輪１７あるいはキャスター１１７の例を図１２〜図１５に示す。この車輪用ハブ１０はハブ筒体１１の内側に軸受１２４からなる回転手段２６を有する。さらにこの回転手段２６の内側にリンク機構１３０からなる緩衝手段４０を配設している。
すなわち、車輪用ハブ１０は、この第３の実施の形態では緩衝手段４０の外周に軸受１２４からなる回転手段２６を有し、上述の第１あるいは第２の実施の形態では緩衝手段４０の内側に回転手段２６の軸受２４を有し、この点で第３の実施の形態は第１あるいは第２の実施の形態と相違する。
【００３８】
ハブ筒体１１はその外周にハブフランジ１２を有し、このハブフランジ１２は車輪１７とするとき、第１あるいは第２の実施例と同様にこのハブフランジ１２にスポーク孔（図示しない）を配設してスポーク１４を挿入してリム１５に組付けることもできるし、ディスク１１４を配設してリム１５に組付けてディスクホイールとすることもできる。さらにキャスター１１７とするときは、ディスク１１４部分をハブ筒体１１とリム１５間の小径のディスクとしてハブフランジ１２とリム１５を一体的に形成することもできる。
【００３９】
図１１に見られるように、ハブ筒体１１の内周面は軸受外輪嵌合周面１４３で、軸受外輪嵌合周面１４３に軸受外輪１２５を嵌合して回転手段２６としての軸受１２４が配設される。さらにこの軸受１２４の軸受内輪１２６には緩衝手段４０を構成するリンク機構１３０の円盤状の外部リンク１３１が軸受内輪嵌合周面１３２により嵌合されている。円盤状の外部リンク１３１は中心より偏位した位置にリンク軸孔１３４を有し、このリンク軸孔１３４の部分を残して扇形の内部リンク揺動空間１３３が開口されている。一方、外部リンク１３１の肉厚よりもやや厚い溝幅を形成してコの字状の左右のリンク挟持枠１３７、１３７を有する内部リンク１３６が外部リンク１３１の内部リンク揺動空間１３３に配設される。この場合、内部リンク１３６の左右のリンク挟持枠１３７、１３７の端部にリンク軸孔１３８、１３８が形成されており、左右のリンク挟持枠１３７、１３７で外部リンク１３１のリンク軸孔１３４の部分を挟持し、左右のリンク挟持枠１３７、１３７のリンク軸孔１３８、１３８を外部リンク１３１のリンク軸孔１３４に一致させ、リンク軸１３９をこれらのリンク軸孔に挿通して片持ち状に支持する。
【００４０】
内部リンク１３６の先端部下方には緩衝部材１４６であるコイルバネを受ける下向きの緩衝部材受孔１４１が形成されており、一方、外部リンク１３１の内部リンク揺動空間１３３の下側の内部リンク１３６の緩衝部材受孔１４１に対面する部分に上向きの緩衝部材受孔１３５が形成され、この緩衝部材受孔１３５と緩衝部材受孔１４１間に弾撥状のコイルバネの緩衝部材１４６を嵌合し配設する。さらに内部リンク１３６はこの緩衝部材１４６の手前にリンク軸１３９と平行に車軸孔１４０を形成し、車軸１２１を挿通している。挿通した車軸１２１には両端からワッシャー１２２を通し車輛フレーム１９あるいはキャスターフレーム１１８を係止してボルト１２３で締結する。さらに、図１０に見られるように、外部リンク１３１の内部リンク揺動空間１３３の下部の緩衝部材受孔１３５の手前には突設した内部リンク受座１４２を適宜設けることで、内部リンク１３６の回動し過ぎを規制する。
【００４１】
上記の車輪用ハブ１０の構成とすることで、緩衝手段４０は回転手段２６の回転と独立して、すなわち車輪の回転とは無関係に、リンク軸１３９を回動中心として外部リンク１３１と内部リンク１３６が緩衝部材１４６の弾撥的コイルバネに抗して回動可能である。
【００４２】
図１２に見られるように、ボルト１５５でホイール１５４を締結することにより回転手段２６がハブ筒体１１から外れないようにした車輪用ハブ１０はディスク１１４でリム１５と接合され、リム１５にタイヤ１６が嵌められて車輪１７となる。
【００４３】
図１３はこのタイヤ１６を嵌めた車輪１７を例えば車椅子１８の前輪に用いるキャスター１１７としたものを示す。この場合、車椅子の車体にはキャスターフレーム１１８をキャスター軸１１９で回転自在に取り付けている。そしてキャスター軸１１９の下部のキャスターフレーム１１８には車輪１７の車軸１２１を通してボルト１２３で締付けて取り付けている。
【００４４】
図１４と図１５に本発明の車輪用ハブ１０を用いた車輪１７の第３の実施の形態を、該車輪１７を車椅子１８の前輪として装備したキャスター１１７により説明する。これらの図１４および図１５では、車椅子１８は慣用の車椅子１８であるので、キャスター軸１１９より下側の前輪のキャスター１１７のみ示し、車椅子１８の他の部分は省略して示している。図１４におけるキャスター１１７は平滑な路面１５１上を走行しているものである。この場合、緩衝手段の内部リンク１３６と外部リンク１３１は緩衝部材１４６で弾撥されて最も開いている。ところで車軸１２１とリンク軸１３９の延長線と車軸１２１を通る水平線との間の角は内部リンク傾動角１５０であり、車椅子１８の車体の高さは車軸１２１を通る水平線と水平な平滑路面１５１との間の高さである車軸高さ１５６により定まるものである。
【００４５】
ところで車椅子１８が安定に上下に振動しないということは、これらの内部リンク傾動角１５０および車軸高さ１５６が走行中に変動しないことである。そこで、上記の図１４に示す平滑路面１５１を走行する場合に対比して、図１５に示す段差１５２に乗り上げた時のキャスター１１７の内部リンク傾動角１５０および車軸高さ１５６について検討する。図１５に示すよう、図面上で右方向に走行するキャスター１１７が段差に乗り上げると、キャスター１１７は段差高さ１５３だけ上方に押し上げられる。しかし、車椅子１８には乗者がいるのでその体重の慣性で上方に動きにくいので、上記の押し上げによる力は弾撥的コイルバネの緩衝部材１４６を縮める方向に外部リンク１３１がリンク軸１３９を回動軸にして時計回りに回動して緩衝部材１４６を縮める。そこで、平滑路面１５１と車軸１２１の間の車軸高さ１５６は、実質的に図１４のそれと同一であり、またこの図１５の内部リンク傾動角１５０も図１４のそれと同一である。すなわち、外部リンク１３１が回動することで緩衝部材１４６を縮めて、段差により衝撃を吸収し、実質的にキャスターフレーム１１８の高さを変えなかった。したがって車椅子１８はその座面の高さが変動することなく、安定して走行できることとなる。さらにこの第３の実施の形態の緩衝手段４０においても、リンク機構３０をハブ筒体１１内に有し、リンク軸１３９および車軸１２１で保持されているので、車軸方向の剛性は高く、さらにこの第３の実施の形態では、車軸１２１が片持ちでなくその両側で車輛フレーム１９すなわちキャスターフレーム１１８を支持できるので、より安定した車輛とすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は車輪用ハブにおいて、ハブ筒体内に緩衝手段を内在させ、(１)緩衝手段と回転手段を独立して作用するものとさせたことにより、緩衝手段が車輪とともに回転することがなく、車軸方向に対する車輪の剛性を高め、(２)緩衝手段と回転手段を独立させたことにより、故障・不備があっても各々の手段の取換えを容易とし、(３)緩衝手段を車輪用ハブ内部に具備したことにより、直接車輪で段差の衝撃を緩和して乗り心地を向上し、(４)緩衝手段を車輪用ハブ内部に具備したことにより車輛のデザインの自由度を向上し、(５)従来の緩衝手段のない車輛に、本発明の緩衝手段をハブ筒体内に有する車輪用ハブを有する車輪を単に交換するだけで、容易に緩衝手段を有する車輛とすることができるなど、本発明は従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車輪用ハブの斜視図である。
【図２】図１の車輪用ハブの分解図である。
【図３】図１の車輪用ハブを具備する車輪を車輛フレームに取り付けた状態を一部断面で示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）で図１の車輪用ハブのリンク機構の作用を説明する概略側面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の車輪用ハブの斜視図である。
【図６】図５の車輪用ハブの分解図である。
【図７】図５の車輪用ハブの一部組み立て分解図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は図５の車輪用ハブの平行リンク機構の作用を説明する概略側面図である。
【図９】本発明の車輪用ハブを具備する車輪を有する車椅子の斜視図である。
【図１０】本発明のさらに第３の実施の形態の車輪用ハブの側面図である。
【図１１】図１０の車輪用ハブの分解組立図である。
【図１２】図１０の車輪用ハブからなる車輪の側面図である。
【図１３】キャスターとした図１２の車輪の斜視図である。
【図１４】平滑路面上のキャスターの側面図である。
【図１５】段差に乗り上げた状態のキャスターの側面図である。
【符号の説明】
１０  車輪用ハブ            １１  ハブ筒体
１２  ハブフランジ          １３  スポーク孔
１４  スポーク              １５  リム
１６  タイヤ                １７  車輪
１８  車椅子                １９  車輛フレーム
２０  フレーム軸            ２１  車軸
２２  車軸基部材            ２３  ネジ
２４  軸受                  ２５  ボルト
２６  回転手段              ２７  車輛
２８  車軸位置              ２９  フレーム軸位置
３０  リンク機構            ３１  フレーム軸保持部材
３２  下向き係合凸条        ３３  リンク軸挿入孔
３４  緩衝部材受            ３５  フレーム軸取付板
４０  緩衝手段              ４１  車軸保持部材
４２  係合突片              ４３  リンク軸挿入孔
４４  リンク軸              ４５  緩衝部材受
４６  緩衝部材              ５０  リンク機構
５１  車軸保持部材          ５２  リンク部材扇形係合板
５３  上リンク部材係合孔    ５４  下リンク部材係合孔
５５  車軸側緩衝部材受      ５６  リンク軸
６１  フレーム軸保持部材    ６２  フレーム軸取付片
６３  上リンク部材係合片    ６４  上リンク部材係合孔
６５  下リンク部材係合片    ６６  下リンク部材係合孔
７１  上リンク部材          ７２  下向係合凸条
７３  係合孔                ７４  上側緩衝部材受
８１  下リンク部材          ８２  上向係合凸条
８３  係合孔                ８４  枢軸
８５  緩衝部材              １１４  ディスク
１１７  キャスター          １１８  キャスターフレーム
１１９  キャスター軸        １２１  車軸
１２２  ワッシャー          １２３  ボルト
１２４  軸受                １２５  軸受外輪
１２６  軸受内輪
１３０  リンク機構          １３１  外部リンク
１３２  軸受内輪嵌合周面    １３３  内部リンク揺動空間
１３４  リンク軸孔          １３５  緩衝部材受孔
１３６  内部リンク          １３７  リンク挟持枠
１３８  リンク軸孔          １３９  リンク軸
１４０  車軸孔              １４１  緩衝部材受孔
１４２  内部リンク受座      １４３  軸受外輪嵌合周面
１４６  緩衝部材            １５０  内部リンク傾動角
１５１  平滑路面            １５２  段差
１５３  段差高さ            １５４  ホイール
１５５  ボルト              １５６  車軸高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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