(57)【要約】【課題】走行時の振動や騒音を抑えることができ、悪路でも走破性のよい全方向移動車輪および移動装置を提供する。【解決手段】回転体６が、コイルスプリング６ａを弾性体６ｂで円筒状に被覆して成っている。各回転体６は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、ホイール２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２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ホイール２に設けられている。各回転体６は、外側側面６ｄがホイール２の回転軸を中心とする円に沿って隣合う回転体６の外側側面６ｄと連続するよう配置されている。ホイール２は、ホイール本体４と複数の回転体支持部５とから成っている。各回転体支持部５は、ホイール本体４の外周に放射状に固定され、それぞれ隣合う２つの回転体６の間に配置されている。各回転体支持部５は、各回転体６をその端部内周で回転可能に支持している。【選択図】図１
2006168659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールと複数の回転体とを有し、
各回転体は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール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前記ホイールに設けられていることを、
特徴とする全方向移動車輪。
【請求項２】
前記回転体はコイルスプリングを弾性体で円筒状に被覆して成ることを、特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪。
【請求項３】
各回転体は外側側面が前記ホイールの回転軸を中心とする円に沿って隣合う回転体の外側側面と連続するよう配置されていることを、特徴とする請求項１または２記載の全方向移動車輪。
【請求項４】
前記ホイールは各回転体の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部を有することを、特徴とする請求項１，２または３記載の全方向移動車輪。
【請求項５】
複数の芯材を有し、各回転体は円筒体から成り、前記ホイールは各回転体の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部を有し、各芯材は各回転体の内部に挿入されて両端が前記回転体支持部に結合されていることを、特徴とする請求項１，２，３または４記載の全方向移動車輪。
【請求項６】
前記回転体は軸方向に圧縮されていることを、特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の全方向移動車輪。
【請求項７】
前記ホイールは隣合う２つの回転体の間の隙間を塞ぐ複数の板材を有することを、特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の全方向移動車輪。
【請求項８】
前記回転体は平行に間隔をあけて配置した複数のリングを弾性材で連結して成るバネ、コイルスプリングを内側および外側に重ねて成る二重壁構造のバネ、複数の同ピッチのコイルスプリングを軸方向に配置して成る多条構造のバネ、タケノコバネ、ベローズ、異形断面線材のコイルスプリング、圧縮コイルスプリングまたは引張コイルスプリングを、弾性体で円筒状に被覆して成ることを、特徴とする請求項１，３，４，５，６または７記載の全方向移動車輪。
【請求項９】
前記ホイールはホイール本体と複数の回転体支持部とから成り、各回転体は円筒体から成り、各回転体支持部は前記ホイール本体の外周に放射状に固定され、それぞれ隣合う２つの回転体の間に配置されて各回転体をその端部内周で回転可能に支持していることを、特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の全方向移動車輪。
【請求項１０】
前記回転体はコイルスプリングを弾性体で円筒状に被覆して成り、前記コイルスプリングの間隙に沿って側面に溝を有することを、特徴とする請求項１，３，４，５，６，７または９記載の全方向移動車輪。
【請求項１１】
前記回転体は線材が弾性体で被覆されたコイルスプリングから成ることを、特徴とする請求項１，３，４，５，６，７または９記載の全方向移動車輪。
【請求項１２】
前記回転体は円筒状の側面、両端から中央にかけて凸状に連続的に湾曲した側面、または両端部が凹状で中央部が凸状に連続的に湾曲した側面を有することを、特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の全方向移動車輪。
【請求項１３】
本体に請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の全方向移動車輪を有することを特徴とする移動装置。
【請求項１４】
本体と、１対の固定車輪と、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の全方向移動車輪を少なくとも１つ以上有し、
前記固定車輪は前記本体に軸方向が固定されて回転可能に取り付けられ、
前記全方向移動車輪は前記固定車輪とともに前記本体を支持するよう前記本体に回転可能に取り付けられていることを、特徴とする移動装置。
【請求項１５】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪は長方形の頂点の位置に配置されていることを、特徴とする請求項１４記載の移動装置。
【請求項１６】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪に互いに対になるよう２つの伝動ベルトが巻き掛けられていることを、特徴とする請求項１５記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向移動車輪および移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自在に進行方向を変えながら走行可能な台車や車椅子等の車輪として、キャスターが一般的に用いられている。キャスターは、前進から後進等へ進行方向を切り替える時、車輪を一旦、進行方向と直交する方向に向ける必要がある。このとき、車輪の置かれている床面に溝があると車輪が溝に落ち込むことがあり、踏切事故やエレベーター事故の原因になるという問題があった。
【０００３】
また、砂利道や段差のある路面、車輪が沈降するような軟弱な地面、積雪のある道路などの悪路では、車輪が回転しにくいため、操作に大きな力を要し、走破性が悪いという問題もあった。これらの問題を解決する手段として、車輪の径を大きくすることが考えられる。しかし、キャスターの構造上、車輪の取付高を大きくとる必要があることや、キャスターの周囲に車輪の方向転換時の空きスペースを確保しなければならないことなどの制約があるため、車輪の大径化は限定されてしまう。そこで、スペースの制約なく車輪の径を大きくするための解決策のひとつとして、車輪姿勢を固定することが考えられる。
【０００４】
また、走破性の向上には全輪駆動が好ましいが、この場合、車軸の方向が車体に対して変化するキャスターの構造では、車輪の強制駆動機構を盛り込むコストが嵩んでしまう。そこで、簡便に強制駆動を行うためには、車軸姿勢が車体に対して変化しない車輪が要求される。
【０００５】
従来、このような車軸姿勢が固定されたものとして、各車輪が独立したモータにより作動し、いくつかの貫通ピンが車輪フランジに配置され、各貫通ピン軸の軸方向が車軸の軸方向に垂直であり、回転可能ローラが各貫通ピンに取り付けられているモータ式車椅子がある（特許文献１参照）。このモータ式車椅子の車輪は、いわゆるオムニホイール方式であり、他に車軸とローラの軸とがねじれの位置の関係にある、メカナムホイール方式が知られている。これらのオムニホイール方式およびメカナムホイール方式による車輪は、車軸姿勢を固定しても進行方向を変えられるという点でキャスターの課題を解決しているが、全体としての車輪幅が大きく、かつ、走行する面が平滑な一平面でないと、回転中に車輪外周の連続した滑らかな接地を確保することができないという不具合があった。従って、現実には室内での利用等に制限されるという問題がある。
【０００６】
そこで、この問題を解決するために、車軸に対して直交する同一面内に回転軸を有する複数の小回転体を、車輪外周に沿って車輪の回転面内に一列に配置し、接地面が曲面や複数の平面が複合された平面であっても車輪外周の滑らかな接地を確保できる車輪がある（例えば、特許文献２または３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特許第３２４４７０６号公報
【特許文献２】特許第３４２１２９０号公報
【特許文献３】特開２００２−１３７６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２または３に記載の車輪では、小回転体が隣接する小回転体内部に入り込む構造であり、隣接する小回転体同士が接触干渉するのを防ぎ、かつ小回転体の強度を得るのに十分な肉厚をとるためには、隣接する小回転体の間に隙間を設けなければならなかった。このため、その隙間により走行時に振動や騒音が発生するという課題があった。特に、舗装道路や室内フローリング床など固い平滑な床面では、振動や騒音による不具合が顕著である。また、このような車輪を車椅子に用いた場合には、乗り心地が悪いだけでなく、健康への悪影響も懸念され、改善の余地が残されていた。
【０００９】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、走行時の振動や騒音を抑えることができ、悪路でも走破性のよい全方向移動車輪および移動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る全方向移動車輪は、ホイールと複数の回転体とを有し、各回転体は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール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前記ホイールに設けられていることを、特徴とする。
【００１１】
本発明に係る全方向移動車輪は、各回転体がそれぞれホイール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ホイールに設けられているため、各回転体をホイール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、車軸を固定しても任意の方向に方向転換することができる。このため、車輪の方向転換のためのスペースが不要であり、車輪の径を大きくして、悪路での走破性を高めることができる。
【００１２】
本発明に係る全方向移動車輪は、各回転体がホイール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、点接触で接地することができる。このため、走行する面が平滑な一平面でなくてもよく、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、各回転体が湾曲して設けられているため、各回転体を隣接する回転体に重ならないよう配置することができる。このため、各回転体を十分な強度と弾性を有する肉厚に形成しても、隣接する回転体との隙間を小さくすることができ、走行時の振動や騒音を抑えることができる。
【００１３】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体はコイルスプリングを弾性体で円筒状に被覆して成ることが好ましい。この場合、コイルスプリングの線材の径とコイル径とを適正に選択することにより、コイルスプリングの径方向のつぶれに対して十分な抵抗強度を得ることができる。また、さらに自由長と巻数などを適正に選択することにより、回転体回転軸の荷重による変位を十分に小さくすることができ、接地外周輪郭が崩れにくい。また、各回転体の外側側面では、湾曲によりコイルスプリングの線材間の距離が広くなっているが、弾性体により、滑らかに回転することができる。コイルスプリングにより荷重に対する強度が得られ、弾性体により接地時の弾力性が得られるため、耐荷重性能を高めると同時に、振動を抑えて走行することができ、乗り心地を良くすることもできる。
【００１４】
本発明に係る全方向移動車輪で、各回転体は外側側面が前記ホイールの回転軸を中心とする円に沿って隣合う回転体の外側側面と連続するよう配置されていることが好ましい。回転体の外側側面とは、回転体の接地する位置側の側面のことであり、連続するとは、多少の隙間はあってもほぼ連続している状態をいう。この場合、回転体の外側側面で隣合う回転体との隙間が小さくなるため、走行時の隙間による振動や騒音をより抑えることができる。また、回転体のホイール側側面では適正な隙間を確保することでロール支持柱を楔形の断面とし、その強度を確保することができる。
【００１５】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記ホイールは各回転体の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部を有することが好ましい。この場合、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、回転軸の曲率を維持したまま、各回転体を回転させることができる。
【００１６】
本発明に係る全方向移動車輪は、複数の芯材を有し、各回転体は円筒体から成り、前記ホイールは各回転体の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部を有し、各芯材は各回転体の内部に挿入されて両端が前記回転体支持部に結合されていることが好ましい。この場合、芯材の形状により回転体の湾曲形状を好ましい形に強制することができ、また各回転体に過荷重が加わった場合にも回転体内壁を支持することで過大な変位を抑えることができ、乗り心地への影響を小さくすることができる。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。各回転体の内壁と芯材との間を、ベアリングなどで回転可能に支持することがさらに好ましい。
【００１７】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体は軸方向に圧縮されていてもよい。この場合、各回転体に引張応力が加わるときに比べ、その耐久性を向上させることができる。また、接地面からの力で、各回転体が回転軸方向に変位したり、回転軸がたわんだりするのを抑えることもできる。
【００１８】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記ホイールは隣合う２つの回転体の間の隙間を塞ぐ複数の板材を有していてもよい。この場合、板材により、隣合う２つの回転体の間の隙間に、小石などの異物が挟まるのを防ぐことができる。これにより、回転体の回転が悪くなったり、乗り心地が悪くなったり、回転体やホイールが破損したりするのを、未然に防止することができる。
【００１９】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体は平行に間隔をあけて配置した複数のリングを弾性材で連結して成るバネ、コイルスプリングを内側および外側に重ねて成る二重壁構造のバネ、複数の同ピッチのコイルスプリングを軸方向に配置して成る多条構造のバネ、タケノコバネ、ベローズ、異形断面線材のコイルスプリング、圧縮コイルスプリングまたは引張コイルスプリングを、弾性体で円筒状に被覆して成っていてもよい。被覆される材料は、半径方向に強度を発揮し、軸長方向に柔軟性を発揮するものであればいかなるものでもよい。各バネは、Ｔ字型・長方形型・十字型などの異形断面の線材を使用したものであってもよい。なお、ベローズとは、伸縮性およびバネ性を有する蛇腹である。
【００２０】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記ホイールはホイール本体と複数の回転体支持部とから成り、各回転体は円筒体から成り、各回転体支持部は前記ホイール本体の外周に放射状に固定され、それぞれ隣合う２つの回転体の間に配置されて各回転体をその端部内周で回転可能に支持していてもよい。この場合、ホイールと各回転体との一体性が高くなるため、走行時の振動や騒音を抑えつつ、より快適な走破性を確保することができる。
【００２１】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体はコイルスプリングを弾性体で円筒状に被覆して成り、前記コイルスプリングの間隙に沿って側面に溝を有していてもよい。この場合、各回転体が湾曲するとき、各回転体の内側側面で、溝によりコイルスプリングの線材の間隔を容易に縮めることができる。これにより、各回転体の湾曲が容易になり、各回転体を回転しやすくすることができる。この構成では、弾性体に体積圧縮性の大きい材質を用いて各回転体の湾曲を容易にする場合に比べて、材料費を低減することができる。
【００２２】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体は線材が弾性体で被覆されたコイルスプリングから成っていてもよい。この場合、コイルスプリングの線材の径とコイル径とを適宜、選択することにより、コイルスプリングの径方向のつぶれに対して十分な抵抗強度を得ることができる。また、コイル巻数と自由長との選択により、コイルスプリングを湾曲させたときに湾曲の内側でコイルスプリングどうしが接触干渉しないようにすることができる。さらに、弾性体により、接地時の弾力性を得ることができる。
【００２３】
本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体は円筒状の側面、両端から中央にかけて凸状に連続的に湾曲した側面、または両端部が凹状で中央部が凸状に連続的に湾曲した側面を有していてもよい。この場合、荷重によるたわみに応じて回転体の側面の形状を変えることにより、全方向移動車輪の外周の真円度を高めることができる。また、荷重を加えた実際の使用状態で、車輪の接地部が真円となり、より滑らかに回転することができる。
【００２４】
本発明に係る移動装置は、本体に本発明に係る全方向移動車輪を有することを特徴とする。本発明に係る移動装置は、全方向移動車輪により、走行時の振動や騒音が少なく、悪路でも走破性がよい。また、全方向移動車輪の軸方向を固定したまま、任意の方向に方向転換可能である。
【００２５】
特に、本発明に係る移動装置は、本体と、１対の固定車輪と、本発明に係る全方向移動車輪を少なくとも１つ以上有し、前記固定車輪は前記本体に軸方向が固定されて回転可能に取り付けられ、前記全方向移動車輪は前記固定車輪とともに前記本体を支持するよう前記本体に回転可能に取り付けられていることが好ましい。この本発明に係る移動装置は、全方向移動車輪により、走行時の振動や騒音が少なく、悪路でも走破性がよい。また、固定車輪および全方向移動車輪の軸方向を固定したまま、任意の方向に方向転換可能である。
【００２６】
本発明に係る移動装置で、前記固定車輪および前記全方向移動車輪は長方形の頂点の位置に配置されていることが好ましい。この場合、本体を支持するバランスがよく、走行時の安定性がよい。また、固定車輪および全方向移動車輪の位置により車両感覚をつかみやすく、操作性がよい。
【００２７】
本発明に係る移動装置は、前記固定車輪および前記全方向移動車輪に互いに対になるよう２つの伝動ベルトが巻き掛けられていてもよい。この場合、固定車輪および全方向移動車輪を同時に周速度を同期して回転させることができるため、４輪駆動となり、安定性や走行性がよい。また、段差があっても容易に乗り越えることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、走行時の振動や騒音を抑えることができ、悪路でも走破性のよい全方向移動車輪および移動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図７は、本発明の実施の形態の全方向移動車輪を示している。
図１に示すように、全方向移動車輪１は、ホイール２と複数のロール３とを有している。
【００３０】
図１乃至図３に示すように、ホイール２は、金属製またはプラスチック製で、ホイール本体４と８つの回転体支持部５とを有している。図１に示すように、ホイール本体４は、外周に８つの矩形の支持部固定面４ａを有している。図２および３に示すように、各回転体支持部５は、ホイール本体４の各支持部固定面４ａの大きさよりやや小さい矩形板状の固定板部５ａと、固定板部５ａの中央から垂直に伸びて設けられた支持板部５ｂとを有している。支持板部５ｂは、断面が楔形で、中央部に設けられた回転体固定孔５ｃと、回転体固定孔５ｃの周囲に設けられた支持用環状突部５ｄとを有している。支持用環状突部５ｄは、２つの切込み５ｆを有している。
【００３１】
図１および図２に示すように、各回転体支持部５は、支持板部５ｂがホイール本体４の回転方向に対して垂直になるよう、固定板部５ａをホイール本体４の各支持部固定面４ａにネジ５ｅで固定して取り付けられている。各回転体支持部５は、ホイール本体４の外周に放射状に固定されている。
【００３２】
図１に示すように、ロール３は８個から成り、図４乃至図７に示すように、各ロール３はそれぞれ回転体６と芯材７と１対のキャップ８とを有している。図４および図５に示すように、回転体６は、コイルスプリング６ａを弾性体６ｂで円筒状に被覆して形成されている。弾性体６ｂは、例えば、ポリウレタン、シリコン、発泡ゴムなどから成る。図４に示すように、コイルスプリング６ａは、全方向移動車輪１の使用目的に応じて、径方向のつぶれに対して十分な抵抗強度を得るよう、線材の径とコイル径、巻数と自由長とを適正に選択したものが使用される。図５に示すように、各回転体６は、コイルスプリング６ａの間隙に沿って弾性体６ｂの内側側面に溝６ｃを有している。各回転体６は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有している。なお、図７では、コイルスプリング６ａと溝６ｃの記載を省略している。
【００３３】
図２および図７に示すように、芯材７は、円筒を円弧状に湾曲させた形状を有している。芯材７は、回転体６の内径よりも小さい径を有し、回転体６の内壁との間に隙間を有するよう、回転体６の内部に挿入されている。
【００３４】
図６および図７に示すように、各キャップ８は、円筒状で、中央に回転体固定孔５ｃおよび支持用環状突部５ｄに嵌合可能な中央固定部８ａと、ベアリング８ｂを介して中央固定部８ａの周囲に設けられた回転円周部８ｃとを有している。各キャップ８は、回転体６の両端に、その開口を塞ぐよう取り付けられている。各キャップ８は、中央固定部８ａが芯材７にネジ８ｄで固定され、回転円周部８ｃが回転体６の端部に固定されている。これにより、回転体６は、キャップ８の中央固定部８ａおよび芯材７に対して、回転円周部８ｃとともに滑らかに回転可能に構成されている。中央固定部８ａは、回転体固定孔５ｃに嵌合したとき、支持用環状突部５ｄの各切込み５ｆと係合可能な２つの係合突起８ｅを有している。
なお、図３に示すように、ロール支持柱９は、固定板部５ａと支持板部５ｂと回転体固定孔５ｃと支持用環状突部５ｄとネジ５ｅと切込み５ｆとで構成されている。また、回転体支持部５は、ロール支持柱９とキャップ８とで構成されている。
【００３５】
図１および図２に示すように、各ロール３は、ホイール２の外周をリング状に包囲するよう湾曲して、それぞれ２つのロール支持柱９の間に配置されている。各ロール３は、各係合突起８ｅが各切込み５ｆに係合するよう、キャップ８の中央固定部８ａを回転体固定孔５ｃに嵌合して固定されている。各係合突起８ｅが各切込み５ｆと係合することにより、キャップ８の中央固定部８ａおよび芯材７は、回転体６とともに回転しないようになっている。各ロール３はそれぞれ２つのロール支持柱９の間で押えられ、回転体６および芯材７は円筒を円弧状に湾曲させた形状に保持されている。また、各回転体６は、それぞれ２つの回転体支持部５により回転軸両端を支持されている。各回転体６は、それぞれホイール２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、ホイール２に設けられている。
【００３６】
また、各ロール３は、回転体６が軸方向に圧縮されて取り付けられている。図１に示すように、各回転体６は、外側側面６ｄがホイール２の回転軸を中心とする円に沿って隣合う回転体６の外側側面６ｄとほぼ連続するよう配置されている。各回転体６は、ホイール側側面６ｅから外側側面６ｄにかけて、各回転体支持部５により隣合う回転体６との隙間がほぼ塞がれるよう配置されている。
【００３７】
次に、作用について説明する。
全方向移動車輪１は、各回転体６がそれぞれホイール２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ホイール２に設けられているため、各回転体６をホイール２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、車軸を固定しても任意の方向に方向転換することができる。このため、車輪の方向転換のためのスペースが不要であり、車輪の径を大きくして、悪路での走破性を高めることができる。
【００３８】
全方向移動車輪１は、各回転体６がホイール２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、点接触で接地することができる。このため、走行する面が平滑な一平面でなくてもよく、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６が湾曲して設けられているため、各回転体６を隣接する回転体６に重ならないよう配置することができる。このため、各回転体６を十分な強度と弾性を有する肉厚に形成しても、隣接する回転体６との隙間を小さくすることができ、走行時の振動や騒音を抑えることができる。
【００３９】
各回転体６は、コイルスプリング６ａを弾性体６ｂで円筒状に被覆して成っているため、各回転体６の外側側面６ｄでは、湾曲によりコイルスプリング６ａの線材間の距離が広くなっているが、弾性体６ｂにより、滑らかに回転することができる。コイルスプリング６ａにより荷重に対する強度が得られ、弾性体６ｂにより接地時の弾力性が得られるため、耐荷重性能が高くなっていると同時に、振動を抑えて走行することができ、乗り心地も良い。
【００４０】
隣合う回転体６との隙間が小さいため、走行時の隙間による振動や騒音をより抑えることができる。また、その隙間がほぼ塞がれているため、隣合う２つの回転体６の間の隙間に、小石などの異物が挟まるのを防ぐことができる。このため、回転体６の回転が悪くなったり、乗り心地が悪くなったり、回転体６やホイール２が破損したりするのを、未然に防止することができる。回転体６の内部に芯材７が挿入されているため、各回転体６に一時的に大きい荷重が加えられても、各回転体６の変位を抑えることができ、乗り心地への影響を小さくすることができる。また、大きく変形して各回転体６が破損するのを防ぐこともできる。
【００４１】
各回転体６がコイルスプリング６ａの間隙に沿って弾性体６ｂの内側側面に溝６ｃを有しているため、各回転体６が湾曲するとき、各回転体６の内側側面で、溝６ｃによりコイルスプリング６ａの線材の間隔を容易に縮めることができる。これにより、各回転体６の湾曲が容易になり、各回転体６を回転しやすくすることができる。また、各回転体６の湾曲を容易にするため、弾性体６ｂに体積圧縮率の大きい材質を用いる場合に比べて、材料選択の幅が広く、材料費を低減することができる。
【００４２】
各回転体６が軸方向に圧縮されているため、各回転体６に引張応力が加わるときに比べ、弾性体６ｂの耐久性が高い。また、接地面からの力で、各回転体６が回転軸方向に変位したり、回転軸が撓んだりするのを抑えることもできる。
また、ホイール２と各回転体６との一体性が高まるため、走行時の振動や騒音を抑えつつ、より快適な走破性を確保することができる。
【００４３】
なお、全方向移動車輪１は、回転体６の内壁と芯材７との間の隙間にベアリングを有していてもよい。この場合、各回転体６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、回転軸の曲率を維持したまま、各回転体６を回転させることができる。
全方向移動車輪１で、ホイール２を軽量とするために、固定板部５ａと支持板部５ｂとを自転車の車輪のようにスポーク状に構成してもよい。
【００４４】
また、全方向移動車輪１で、各回転体６は、コイルスプリング６ａを被覆している弾性体６ｂの外側を、ブロックパターンの耐摩耗性の被覆材で被覆して形成されていてもよい。この場合、各回転体６のホイール側側面６ｅでブロックが互いに干渉しないよう、ブロックパターンを形成する。これにより、各回転体６の耐久性が向上するとともに、走破性を高めることもできる。また、ブロックパターンをホイール２の回転軸と角度を有して形成することにより、ブロックパターンによる振動を防ぐこともできる。なお、被覆材を有さず、弾性体６ｂの表面を彫り込むことによりブロックパターンが形成されていてもよい。
【００４５】
本発明の実施の形態の全方向移動車輪１は、車椅子などの移動装置に使用される。移動装置は、例えば、本体と、１対の固定車輪と、１対の全方向移動車輪１とを有し、固定車輪は本体に軸方向が固定されて回転可能に取り付けられ、全方向移動車輪１は固定車輪とともに本体を支持するよう本体に回転可能に取り付けられていることが好ましい。この移動装置は、全方向移動車輪１により、走行時の振動や騒音が少なく、悪路でも走破性がよい。また、固定車輪および全方向移動車輪１の軸方向を固定したまま、任意の方向に方向転換可能である。
【００４６】
なお、移動装置は、固定車輪および全方向移動車輪１が長方形の頂点の位置に配置されていてもよい。この場合、本体を支持するバランスがよく、走行時の安定性がよい。また、固定車輪および全方向移動車輪１の位置により車両感覚をつかみやすく、操作性がよい。キャスターでは、方向転換スペース確保のために移動装置の外側に配置せざるを得なかったが、全方向移動車輪１ではその必要がないため、固定車輪の幅より狭く、全体が台形状になるように配置することができる。このため、車椅子等の回転スペースを小さくすることができる。
【００４７】
さらに、移動装置は、固定車輪および全方向移動車輪１に互いに対になるよう２つの伝動ベルトが巻き掛けられていてもよい。この場合、固定車輪および全方向移動車輪１を同時に回転させることができるため、４輪駆動となり、安定性や走行性がよい。また、段差があっても容易に乗り越えることができる。
なお、移動装置は、４輪に限られず、３輪、５輪、６輪などであってもよい。例えば、３輪の場合、全方向移動車輪１が１個または２個または３個から成る。
【００４８】
また、本発明の実施の形態の全方向移動車輪１は、全方向に移動走行するのが好ましい。例えば、家庭用電気掃除機、台車、車椅子などの車輪として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態の全方向移動車輪を示す斜視図である。
【図２】図１に示す全方向移動車輪の部分断面図である。
【図３】図１に示す全方向移動車輪のロール支持柱を示す斜視図である。
【図４】図１に示す全方向移動車輪のコイルスプリングを示す斜視図である。
【図５】図１に示す全方向移動車輪の回転体を示す縦断面図である。
【図６】図１に示す全方向移動車輪の回転体の湾曲した状態を示す斜視図である。
【図７】図１に示す全方向移動車輪の回転体の湾曲した状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    全方向移動車輪
２    ホイール
３    ロール
４    ホイール本体
５    回転体支持部
６    回転体
６ａ  コイルスプリング
６ｂ  弾性体
７    芯材
８    キャップ
９    ロール支持柱
【図１】
2006168659.tif 000003
【図２】
2006168659.tif 000004
【図３】
2006168659.tif 000005
【図４】
2006168659.tif 000006
【図５】
2006168659.tif 000007
【図６】
2006168659.tif 000008
【図７】
2006168659.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月30日(2005.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転体（６）とホイール（２）とを有し、
各回転体（６）は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール（２）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（２）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、各回転体（６）の回転軸方向に圧縮されて前記ホイール（２）に設けられ、
前記ホイール（２）は各回転体（６）の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部（５）を有することを、
特徴とする全方向移動車輪（１）。
【請求項２】
前記回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で円筒状に被覆して成ることを、特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項３】
各回転体（６）は外側側面（６ｄ）が隣合う回転体（６）の外側側面（６ｄ）と連続するよう配置されていることを、特徴とする請求項１または２記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項４】
複数の芯材（７）を有し、各回転体（６）は円筒体から成り、各芯材（７）は各回転体（６）の内部に挿入されて両端が前記回転体支持部（５）に結合されていることを、特徴とする請求項１，２または３記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項５】
前記ホイール（２）は隣合う２つの回転体（６）の間の隙間を塞ぐ複数の板材を有することを、特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項６】
前記ホイール（２）はホイール本体（４）と複数の回転体支持部（５）とから成り、各回転体（６）は円筒体から成り、各回転体支持部（５）は前記ホイール本体（４）の外周に放射状に固定され、それぞれ隣合う２つの回転体（６）の間に配置されて各回転体（６）をその端部内周で回転可能に支持していることを、特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項７】
前記回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で円筒状に被覆して成り、前記コイルスプリング（６ａ）の間隙に沿って側面に溝（６ｃ）を有することを、特徴とする請求項１，３，４，５または６記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項８】
前記回転体（６）は線材が弾性体で被覆されたコイルスプリングから成ることを、特徴とする請求項１，３，４，５または６記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項９】
前記回転体（６）は円筒状の側面、両端から中央にかけて凸状に連続的に湾曲した側面、または両端部が凹状で中央部が凸状に連続的に湾曲した側面を有することを、特徴とする請求項１，３または５記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項１０】
本体に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）を有することを特徴とする移動装置。
【請求項１１】
本体と、１対の固定車輪と、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）を少なくとも１つ以上有し、
前記固定車輪は前記本体に軸方向が固定されて回転可能に取り付けられ、
前記全方向移動車輪（１）は前記固定車輪とともに前記本体を支持するよう前記本体に回転可能に取り付けられていることを、特徴とする移動装置。
【請求項１２】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪（１）は長方形の頂点の位置に配置されていることを、特徴とする請求項１１記載の移動装置。
【請求項１３】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪（１）に互いに対になるよう２つの伝動ベルトが巻き掛けられていることを、特徴とする請求項１２記載の移動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る全方向移動車輪は、複数の回転体とホイールとを有し、各回転体は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール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、各回転体の回転軸方向に圧縮されて前記ホイールに設けられ、前記ホイールは各回転体の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部を有することを、特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る全方向移動車輪は、各回転体がホイール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、点接触で接地することができる。このため、走行する面が平滑な一平面でなくてもよく、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、各回転体が湾曲して設けられているため、各回転体を隣接する回転体に重ならないよう配置することができる。このため、各回転体を十分な強度と弾性を有する肉厚に形成しても、隣接する回転体との隙間を小さくすることができ、走行時の振動や騒音を抑えることができる。
ホイールが各回転体の回転軸両端を回転可能に支持する回転体支持部を有しているため、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、回転軸の曲率を維持したまま、各回転体を回転させることができる。
各回転体が軸方向に圧縮されているため、各回転体に引張応力が加わるときに比べ、その耐久性を向上させることができる。また、接地面からの力で、各回転体が回転軸方向に変位したり、回転軸がたわんだりするのを抑えることもできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る全方向移動車輪で、各回転体は外側側面が隣合う回転体の外側側面と連続するよう配置されていることが好ましい。回転体の外側側面とは、回転体の接地する位置側の側面のことであり、連続するとは、多少の隙間はあってもほぼ連続している状態をいう。この場合、回転体の外側側面で隣合う回転体との隙間が小さくなるため、走行時の隙間による振動や騒音をより抑えることができる。また、回転体のホイール側側面では適正な隙間を確保することでロール支持柱を楔形の断面とし、その強度を確保することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る全方向移動車輪は、複数の芯材を有し、各回転体は円筒体から成り、各芯材は各回転体の内部に挿入されて両端が前記回転体支持部に結合されていることが好ましい。この場合、芯材の形状により回転体の湾曲形状を好ましい形に強制することができ、また各回転体に過荷重が加わった場合にも回転体内壁を支持することで過大な変位を抑えることができ、乗り心地への影響を小さくすることができる。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。各回転体の内壁と芯材との間を、ベアリングなどで回転可能に支持することがさらに好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、各ロール３は、回転体６が軸方向に圧縮されて取り付けられている。図１に示すように、各回転体６は、外側側面６ｄが隣合う回転体６の外側側面６ｄとほぼ連続するよう配置されている。各回転体６は、ホイール側側面６ｅから外側側面６ｄにかけて、各回転体支持部５により隣合う回転体６との隙間がほぼ塞がれるよう配置されている。
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月27日(2005.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転体（６）とホイール（２）とを有し、
各回転体（６）は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール（２）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（２）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、各回転体（６）の回転軸方向に圧縮されて前記ホイール（２）に設けられ、
前記ホイール（２）は各回転体（６）の両端を回転可能に支持する回転体支持部（５）を有することを、
特徴とする全方向移動車輪（１）。
【請求項２】
前記回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で円筒状に被覆して成ることを、特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項３】
各回転体（６）は外側側面（６ｄ）が隣合う回転体（６）の外側側面（６ｄ）と連続するよう配置されていることを、特徴とする請求項１または２記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項４】
複数の芯材（７）を有し、各回転体（６）は円筒体から成り、各芯材（７）は各回転体（６）の内部に挿入されて両端が前記回転体支持部（５）に結合されていることを、特徴とする請求項１，２または３記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項５】
前記ホイール（２）は隣合う２つの回転体（６）の間の隙間を塞ぐ複数の板材を有することを、特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項６】
前記ホイール（２）はホイール本体（４）と複数の回転体支持部（５）とから成り、各回転体（６）は円筒体から成り、各回転体支持部（５）は前記ホイール本体（４）の外周に放射状に固定され、それぞれ隣合う２つの回転体（６）の間に配置されて各回転体（６）をその端部内周で回転可能に支持していることを、特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項７】
前記回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で円筒状に被覆して成り、前記コイルスプリング（６ａ）の間隙に沿って側面に溝（６ｃ）を有することを、特徴とする請求項１，３，４，５または６記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項８】
前記回転体（６）は円筒状の側面、両端から中央にかけて凸状に連続的に湾曲した側面、または両端部が凹状で中央部が凸状に連続的に湾曲した側面を有することを、特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項９】
本体に請求項１乃至８のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）を有することを特徴とする移動装置。
【請求項１０】
本体と、１対の固定車輪と、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）を少なくとも１つ以上有し、
前記固定車輪は前記本体に軸方向が固定されて回転可能に取り付けられ、
前記全方向移動車輪（１）は前記固定車輪とともに前記本体を支持するよう前記本体に回転可能に取り付けられていることを、特徴とする移動装置。
【請求項１１】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪（１）は長方形の頂点の位置に配置されていることを、特徴とする請求項１０記載の移動装置。
【請求項１２】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪（１）に互いに対になるよう２つの伝動ベルトが巻き掛けられていることを、特徴とする請求項１１記載の移動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る全方向移動車輪は、複数の回転体とホイールとを有し、各回転体は、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール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、各回転体の回転軸方向に圧縮されて前記ホイールに設けられ、前記ホイールは各回転体の両端を回転可能に支持する回転体支持部を有することを、特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図１および図２に示すように、各ロール３は、ホイール２の外周をリング状に包囲するよう湾曲して、それぞれ２つのロール支持柱９の間に配置されている。各ロール３は、各係合突起８ｅが各切込み５ｆに係合するよう、キャップ８の中央固定部８ａを回転体固定孔５ｃに嵌合して固定されている。各係合突起８ｅが各切込み５ｆと係合することにより、キャップ８の中央固定部８ａおよび芯材７は、回転体６とともに回転しないようになっている。各ロール３はそれぞれ２つのロール支持柱９の間で押えられ、回転体６および芯材７は円筒を円弧状に湾曲させた形状に保持されている。また、各回転体６は、それぞれ２つの回転体支持部５により回転体の両端を支持されている。各回転体６は、それぞれホイール２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、ホイール２に設けられている。
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月22日(2005.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転体（６）とホイール（２）とを有し、
各回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で被覆して成り、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール（２）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（２）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、各回転体（６）の回転軸方向に圧縮されて前記ホイール（２）に設けられ、
前記ホイール（２）は各回転体（６）の両端を回転可能に支持する回転体支持部（５）を有することを、
特徴とする全方向移動車輪（１）。
【請求項２】
前記回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で円筒状に被覆して成ることを、特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項３】
各回転体（６）は外側側面（６ｄ）が隣合う回転体（６）の外側側面（６ｄ）と連続するよう配置されていることを、特徴とする請求項１または２記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項４】
複数の芯材（７）を有し、各回転体（６）は円筒体から成り、各芯材（７）は各回転体（６）の内部に挿入されて両端が前記回転体支持部（５）に結合されていることを、特徴とする請求項１，２または３記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項５】
前記ホイール（２）は隣合う２つの回転体（６）の間の隙間を塞ぐ複数の板材を有することを、特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項６】
前記ホイール（２）はホイール本体（４）と複数の回転体支持部（５）とから成り、各回転体（６）は円筒体から成り、各回転体支持部（５）は前記ホイール本体（４）の外周に放射状に固定され、それぞれ隣合う２つの回転体（６）の間に配置されて各回転体（６）をその端部内周で回転可能に支持していることを、特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項７】
前記回転体（６）はコイルスプリング（６ａ）を弾性体（６ｂ）で円筒状に被覆して成り、前記コイルスプリング（６ａ）の間隙に沿って側面に溝（６ｃ）を有することを、特徴とする請求項１，３，４，５または６記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項８】
前記回転体（６）は円筒状の側面、両端から中央にかけて凸状に連続的に湾曲した側面、または両端部が凹状で中央部が凸状に連続的に湾曲した側面を有することを、特徴とする請求項１記載の全方向移動車輪（１）。
【請求項９】
本体に請求項１乃至８のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）を有することを特徴とする移動装置。
【請求項１０】
本体と、１対の固定車輪と、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の全方向移動車輪（１）を少なくとも１つ以上有し、
前記固定車輪は前記本体に軸方向が固定されて回転可能に取り付けられ、
前記全方向移動車輪（１）は前記固定車輪とともに前記本体を支持するよう前記本体に回転可能に取り付けられていることを、特徴とする移動装置。
【請求項１１】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪（１）は長方形の頂点の位置に配置されていることを、特徴とする請求項１０記載の移動装置。
【請求項１２】
前記固定車輪および前記全方向移動車輪（１）に互いに対になるよう２つの伝動ベルトが巻き掛けられていることを、特徴とする請求項１１記載の移動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る全方向移動車輪は、複数の回転体とホイールとを有し、各回転体はコイルスプリングを弾性体で被覆して成り、回転軸を湾曲可能な可撓性を有し、前記ホイール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、各回転体の回転軸方向に圧縮されて前記ホイールに設けられ、前記ホイールは各回転体の両端を回転可能に支持する回転体支持部を有することを、特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る全方向移動車輪は、各回転体がコイルスプリングを弾性体で被覆して成っているため、コイルスプリングの線材の径とコイル径とを適正に選択することにより、コイルスプリングの径方向のつぶれに対して十分な抵抗強度を得ることができる。また、さらに自由長と巻数などを適正に選択することにより、回転体回転軸の荷重による変位を十分に小さくすることができ、接地外周輪郭が崩れにくい。また、各回転体の外側側面では、湾曲によりコイルスプリングの線材間の距離が広くなっているが、弾性体により、滑らかに回転することができる。コイルスプリングにより荷重に対する強度が得られ、弾性体により接地時の弾力性が得られるため、耐荷重性能を高めると同時に、振動を抑えて走行することができ、乗り心地を良くすることもできる。また、本発明に係る全方向移動車輪で、前記回転体はコイルスプリングを弾性体で円筒状に被覆して成ることが好ましい。