(57)【要約】【課題】回転数に応じて車輪に円滑かつ確実に制動力を付与することができる安全で省スペースな遠心力拡張式ブレーキ装置を提供することを解決すべき課題とする。【解決手段】車輪２０が回転するとリングギヤ３４とピニオン３０との噛合によりピニオン３０に連結された保持部材４１が増速回転され、保持部材４１に支承された揺動部材４３が弾性部材４５の弾性力に抗して遠心力で外方に揺動される。これにより、車輪２０を回転可能に支承する軸部材１６に固定された支持部材３１に固着されたブレーキドラム４０の内周面に揺動部材４３が摩擦部材４６を介在した状態で押圧され、ピニオン３０、リングギヤ３４を介して車輪２０に制動力が付与される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転可能に支承する軸部材に一体的に設けられ前記車輪の外周部より内側に配置された支持部材と、前記支持部材に前記軸部材と平行な軸線回りに回転可能に支承されたピニオンと、前記車輪の外周部内周に前記軸部材と同軸に固定され前記ピニオンと噛合するリングギヤと、前記支持部材に前記ピニオンと同軸に固定されたブレーキドラムと、前記ピニオンと同軸に配置され前記ピニオンの回転が伝達される保持部材と、前記ピニオンの回転軸に対して点対称に配置され各揺動軸側端部が前記保持部材の両端部に夫々前記ピニオンの回転軸と平行な揺動軸で揺動可能に支承された一対の揺動部材と、前記揺動部材と前記ブレーキドラムの内周面との間に介在された摩擦部材と、前記各揺動部材を内側に揺動させる弾性力を前記一対の揺動部材に付与する弾性部材と、
を備えたことを特徴とする遠心力拡張式ブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記摩擦部材は、前記揺動軸より前記揺動部材の自由端側で前記揺動軸と近接する位置で前記揺動部材の外周に固定されていることを特徴とする遠心力拡張式ブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記保持部材は、前記ピニオンの軸部に回転可能に支承され、前記ピニオンの軸部には両端に二股部が形成されたカム部材が中央部で固定され、前記各揺動部材の揺動中心側端部には前記二股部の両側突起間に突出する係合部が形成され、前記ピニオンが一方向に回転するときは、前記二股部の両側突起の後方突起が前記係合部を前記揺動部材が外側に揺動するように押動することにより、各揺動部材を前記ピニオンの回転軸回りに回転させ、前記ピニオンが他方向に回転するときは、前記二股部の両側突起の前方突起が前記係合部を前記揺動部材が内側に揺動するように押動することにより、各揺動部材を前記ピニオンの回転軸回りに回転させる構成としたことを特徴とする遠心力拡張式ブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記遠心力拡張式ブレーキ装置は、前記車輪の前記外周部と該外周部の両側に固定され前記軸部材に夫々支承される両側壁部とで区画される空間内に配置され、前記両側壁部と前記軸部材との間には防塵カバーが設けられていることを特徴とする遠心力拡張式ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪と連動して回転される揺動部材が遠心力で揺動して、固定されたブレーキドラムに押圧されることにより、車輪に制動力を付与する遠心力拡張式ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人力で移動する車椅子、乳母車、台車、及び子供用自転車等の軽車両では、安全性を確保するために、軽車両が予め設定された速度を越えて走行した場合に軽車両の車輪に制動が自動的にかかるブレーキ装置を設けることが提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された遠心力拡張式ブレーキ装置では、車椅子に取り付けられた本体１２に駆動軸１５が回転可能に軸承され、駆動軸１５に固定された摩擦車１４が車輪のタイヤ１３に接触されている。駆動軸１５に固定された回転体１６には、複数の振り子体１８が支持軸１７によって揺動可能に支持され、回転体１６の周囲にブレーキシュー２３が配置され本体１２の内周面に固定されている。複数の振り子体１８は、夫々バネ２２でブレーキシュー２３に対して非接触方向に付勢され、車両が所定速度を越えたときに各振り子体１８が遠心力によってバネ２２に抗して移動し、ブレーキシュー２３に圧接して回転体、駆動軸１５及び摩擦車１４を介して車輪に制動力を付与するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５０３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、引用文献１に記載の遠心力拡張式ブレーキ装置では、駆動軸１５に固定された摩擦車１４がタイヤ１３と接触することにより駆動軸１５が回転されるようになっているので、タイヤ１３と摩擦車１４との間に、例えば水や土が介入して滑りが生じ、回転体１６とタイヤ１３との間に滑りが生じ、振り子体１８に作用する遠心力が不十分になるとともに、必要な制動力をタイヤ１３を介して車輪に付与できないことがある。また、タイヤ１３に摩擦車１４を接触させているので、タイヤ１３と摩擦車１４との間に衣類等を巻き込む危険がある。さらに、引用文献１に記載の遠心力拡張式ブレーキ装置は、車輪のタイヤ１３の外側に配置されるので、利用者の邪魔になり、或いは利用可能なスペースを減少し、車椅子の利便性を悪くする。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、回転数に応じて車輪に円滑かつ確実に制動力を付与することができる安全で省スペースな遠心力拡張式ブレーキ装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本願請求項１に係る発明の遠心力拡張式ブレーキ装置の特徴は、車輪を回転可能に支承する軸部材に一体的に設けられ前記車輪の外周部より内側に配置された支持部材と、前記支持部材に前記軸部材と平行な軸線回りに回転可能に支承されたピニオンと、前記車輪の外周部内周に前記軸部材と同軸に固定され前記ピニオンと噛合するリングギヤと、前記支持部材に前記ピニオンと同軸に固定されたブレーキドラムと、前記ピニオンと同軸に配置され前記ピニオンの回転が伝達される保持部材と、前記ピニオンの回転軸に対して点対称に配置され各揺動軸側端部が前記保持部材の両端部に夫々前記ピニオンの回転軸と平行な揺動軸で揺動可能に支承された一対の揺動部材と、前記揺動部材と前記ブレーキドラムの内周面との間に介在された摩擦部材と、前記各揺動部材を内側に揺動させる弾性力を前記一対の揺動部材に付与する弾性部材と、
を備えたことである。
【０００８】
請求項２に係る発明の遠心力拡張式ブレーキ装置の特徴は、請求項１において、前記摩擦部材は、前記揺動軸より前記揺動部材の自由端側で前記揺動軸と近接する位置で前記揺動部材の外周に固定されていることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の遠心力拡張式ブレーキ装置の特徴は、請求項１又は２において、前記保持部材は、前記ピニオンの軸部に回転可能に支承され、前記ピニオンの軸部には両端に二股部が形成されたカム部材が中央部で固定され、前記各揺動部材の揺動中心側端部には前記二股部の両側突起間に突出する係合部が形成され、前記ピニオンが一方向に回転するときは、前記二股部の両側突起の後方突起が前記係合部を前記揺動部材が外側に揺動するように押動することにより、各揺動部材を前記ピニオンの回転軸回りに回転させ、前記ピニオンが他方向に回転するときは、前記二股部の両側突起の前方突起が前記係合部を前記揺動部材が内側に揺動するように押動することにより、各揺動部材を前記ピニオンの回転軸回りに回転させる構成としたことである。
【００１０】
請求項４に係る発明の遠心力拡張式ブレーキ装置の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記遠心力拡張式ブレーキ装置は、前記車輪の前記外周部と該外周部の両側に固定され前記軸部材に夫々支承される両側壁部とで区画される空間内に配置され、前記両側壁部と前記軸部材との間には防塵カバーが設けられていることである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、車輪が回転するとリングギヤとピニオンとの噛合によりピニオンに連結された保持部材が増速回転され、保持部材に支承された揺動部材が弾性部材の弾性力に抗して遠心力で外方に揺動される。これにより、車輪を回転可能に支承する軸部材に固定された支持部材に固着されたブレーキドラムの内周面に揺動部材が摩擦部材を介在した状態で押圧され、ピニオン、リングギヤを介して車輪に制動力が付与される。
【００１２】
したがって、車輪の回転に連動して揺動部材が確実に回転され遠心力で外方に揺動されて適切な力でブレーキドラムに押圧されることとなり、車輪に円滑かつ確実な制動力を付与することができる。さらにリングギヤは車輪の外周部内周に軸部材と同軸に固定されてピニオンと噛合しているので、遠心力拡張式ブレーキ装置を車輪と同軸に配置して他の邪魔にならないようにコンパクトに構成することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、摩擦部材が揺動軸より揺動部材の自由端側で揺動軸に近接して揺動部材の外周に固定されているので、揺動部材が遠心力で揺動軸を中心にして外側に回動したとき、遠心力がテコの原理で増幅された力で摩擦部材がブレーキドラムに押圧され、車輪に大きい制動力を付与することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明では、両端部に揺動部材が揺動軸によって夫々支承された保持部材が中央部でピニオンの軸部に回転可能に支承され、ピニオンが一方向に回転するときは、ピニオンに固定されたカム部材の二股部の両側突起の後方突起が揺動部材の係合部を揺動部材が外側に揺動するように押動することにより、各揺動部材を前記ピニオンの回転軸回りに回転させ、ピニオンが他方向に回転するときは、二股部の両側突起の前方突起が係合部を揺動部材が内側に揺動するように押動することにより、各揺動部材を前記ピニオンの回転軸回りに回転させる。これにより、ピニオンが一方向に回転するときは、揺動部材に作用する遠心力にカム部材の後方突起が揺動部材の係合部を押動する力の半径方向分力を加えた力によって揺動部材が外側に揺動されるので、車輪に大きい制動力を付与することができる。逆に、ピニオンが他方向に回転するときは、二股部の前方突起が係合部を揺動部材が内側に揺動するように押動することにより、揺動部材をピニオンの回転軸回りに回転させるので、揺動部材が外側に揺動することはなく、車輪に制動力は付与されない。さらに、前記保持部材は中央部でピニオンの軸部に回転可能に支承され、ピニオンが回転するとカム部材の両端に形成された二股部の両側突起の一方が各揺動部材の係合部を押動するので、一対の揺動部材にカム部材の両端の二股部から作用する力はバランスされ、一対の揺動部材は摩擦部材を介して均等な力で同時にブレーキドラムに押圧され、車輪に衝撃なく滑らかに制動力を付与することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明では、遠心力拡張式ブレーキ装置は、車輪の外周部と両側の両側壁部とで区画される空間内に配置され、両側壁部と軸部材との間に防塵カバーが設けられているので、遠心力拡張式ブレーキ装置が、水、土等の異物によって作動不良をおこすことや、回りのものを巻き込むことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の遠心力拡張式ブレーキ装置の断面図。
【図２】図１の実施形態の遠心力拡張式ブレーキ装置の部品展開図。
【図３】遠心力拡張式ブレーキ装置を側壁部を除いて図１の矢印Ａ方向からみた図。
【図４】カム部材の二股部が揺動部材の係合部を押動する状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１において、車軸１０の両端が固定されたコの字状のフレーム１１は、図略の軽車両に固定されるベース１２に垂直軸１３回りにベアリング１４を介して回動可能に支承されている。軽車両は、台車、乳母車、子供用自転車、車椅子等である。
【００１８】
図１、２に示すように、車軸１０にはスリーブ１５が密嵌合されピンで一体的に固定されて軸部材１６が構成されている。車軸１０の両端部にはスリーブ１５の両端に当接してワッシャ１７が嵌合され、ワッシャ１７を挟んでフレーム１１の両脚部１１１の先端部が嵌合されている。フレーム１１の両脚部１１１の先端部が車軸１０の両端に形成された雄ねじに螺合するナット１８とスリーブ１５の両端面との間にワッシャ１７と共に挟持されることにより、車軸１０はフレーム１１に固定される。
【００１９】
２０は、軸部材１６に回転可能に支承された車輪で、外周部２１と外周部２１の両側に一体的に固定された両側壁部２２とを有し、外周部２１の外周にタイヤ２３が嵌着されている。両側壁部２２は、ニードルベアリング２４によってスリーブ１５の外周面に回転可能に支承されている。スリーブ１５の両端に設けられた小径部とワッシャ１７とで形成される環状凹溝２５には、防塵カバー２６の基部が嵌め込まれ、防塵カバー２６の外周部が車輪２０の側壁部２２の外側面に形成された環状凹溝２７に嵌め込まれている。このように、車輪２０の両側壁部２２と軸部材１６との間に防塵カバー２６が設けられ、外周部２１と両側壁部２２とで区画された空間２８内に水、土等の異物が侵入することを防止している。防塵カバー２６の基部とニードルベアリング２４との間にはベアリング押え２９が介在されている。
【００２０】
次に、車輪２０の空間２８に収容された遠心力拡張式ブレーキ装置１９について説明する。ピニオン３０を軸部材１６と平行で偏心する軸線回りに回転可能に支承する支持部材３１が空間２８内に配置されて軸部材１６に一体的に固定されている。支持部材３１を構成するフランジ付き固定リング３１１は両側のニードルベアリング２４間でスリーブ１５に嵌合され、止めネジ３１５で固定されている。固定リング３１１の二面取りされた外周に第１プレート３１２が嵌着され固定リング３１１のフランジの内端面に当接して固定されている。第１プレート３１２には第２プレート３１３が所定間隔をおいて平行に４個の連結ロッド３１４で固定されている。ピニオン３０は第１、第２プレート３１２、３１３間に配置され、ピニオン３０の両側に突出する軸部３０１、３０２が第１、第２プレート３１２、３１３に固定された軸受３２、３３によってラジアル方向及びスラスト方向に支持されることにより、ピニオン３０は支持部材３１に回転可能に軸承されている。車輪２０の外周部２１内周には、リングギヤ３４が軸部材１６と同軸に嵌合され、側壁部２２と外周部２１の段部との間に挟持されて固定され、ピニオン３０と噛合している。
【００２１】
第１プレート３１２の第２プレート３１３と対向する面と反対の面には、ブレーキドラム４０の底面が当接され、第１、第２プレートプレート３１２、３１３をピニオン３０の両側方位置で固定する連結ロッド３１４の軸端がブレーキドラム４０の底面を貫通後にカシメられることにより、ブレーキドラム４０は支持部材３１にピニオン３０と同軸に固定されている。
【００２２】
ピニオン３０のブレーキドラム４０内に延在する軸部３０１の中径部には保持部材４１が中央部に固定された軸受４２によって回転可能に支承されている。保持部材４１の両端部には、ピニオン３０の回転軸に対して点対称に配置された一対の揺動部材４３の各揺動軸側端部がピニオン３０の回転軸と平行な揺動軸４４で揺動可能に支承されている。各揺動部材４３を弾性部材の弾性力によって内側に揺動させるために、一対の揺動部材４３間に引張スプリング４５が弾性部材として帳架されている。
【００２３】
４６は、各揺動部材４３とブレーキドラム４０の内周面との間に介在された摩擦部材で、揺動軸４４より揺動部材４３の自由端側で揺動軸４４と近接する位置で揺動部材４３の外周に固定されている。なお、摩擦部材４６は揺動部材４３の中央部外周に固定されてもよい。
【００２４】
ピニオン３０の軸部３０１の軸端小径部には、両端に二股部が形成されたカム部材４７が中央部で嵌合され、軸端小径部に刻設された雌ねじに螺合するナット４８によって中径部との間の段部に圧着されピニオン３０の軸部３０１に中央部で固定されている。各揺動部材４３の揺動中心側端部には二股部の両側突起４７１、４７２間に突出する係合部４３１が形成されている。後方突起４７１と係合部４３１との当接部分の形状は、ピニオン３０が一方向に回転して、後方突起４７１が係合部４３１を押動すると、揺動部材４３を円周方向に回転させるように作用する分力と揺動部材４３を外側に揺動させるように作用する半径方向分力が発生するように形成されている。前方突起４７２と係合部４３１との当接部分の形状は、ピニオン３０が他方向に回転するときは、二股部の前方突起４７２が係合部４３１を揺動部材４３が内側に揺動するように押動することにより、揺動部材４３をピニオン３０の回転軸回りに回転させるように形成されている。
【００２５】
このように、リングギヤ３４は車輪２０の外周部２１の内周に軸部材１６と同軸に固定されてピニオン３０と噛合しているので、遠心力拡張式ブレーキ装置１９を車輪２０と同軸に配置して他の邪魔にならないようにコンパクトに構成することができる。
【００２６】
次に、実施形態の作用について説明する。軽車両が所定速度を越えて前方に移動され、車輪２０が所定回転数を越えて一方向に回転すると、リングギヤ３４とピニオン３０との噛合によりピニオン３０が増速回転され、図４（ａ）に示すように、ピニオン３０に固定されたカム部材４７の二股部の後方突起４７１が揺動部材４３を軸部材１６回りに回転させるとともに、揺動部材４３を外側に揺動させるように揺動部材４３の係合部４３１を押動する。これにより、揺動部材４３は、遠心力に加えてカム部材４３の後方突起４７１が揺動部材４３の係合部４３１を押動する力の半径方向分力を加えた力によって引張スプリング４５のばね力に抗して外側に揺動される。このように外側に揺動する一対の揺動部材４３は、車輪２０を回転可能に支承する軸部材１６に固定された支持部材３１に固着されたブレーキドラム４０の内周面に摩擦部材４６を介在した状態で押圧され、ピニオン３０、リングギヤ３４を介して車輪２０に大きい制動力が付与される。リングギヤ３４とピニオン３０の歯数比を変えることにより、車輪２０に対するピニオン３０の増速比を適宜設定できるので、車輪２０に作用する制動力を所望の大きさに容易に調整することができる。
【００２７】
このとき、一対の揺動部材４３は、中央部でピニオン３０の軸部３０１に回転可能に支承された保持部材４１の両端に揺動可能に支承されているので、一対の揺動部材４３にカム部材４７の両端の後方突起４７１から作用する力はバランスされ、一対の揺動部材４３は摩擦部材４６を介して均等な力で同時にブレーキドラム４０に押圧され、車輪２０に衝撃なく滑らかな制動力を付与することができる。
【００２８】
さらに、摩擦部材４６は揺動軸４４より揺動部材４３の自由端側で揺動軸４４に近接して揺動部材４３の外周に固定されているので、揺動部材４３が遠心力で揺動軸４４を中心にして外側に回動するとき、テコの原理で遠心力が増幅された力で摩擦部材４６がブレーキドラム４０に押圧され、車輪２０に大きい制動力を付与することができる。
【００２９】
軽車両が後方に移動され、車輪２０が他方向に回転するときは、リングギヤ３４とピニオン３０との噛合によりピニオン３０が他方向に増速回転され、図４（ｂ）に示すように、ピニオン３０に固定されたカム部材４７の二股部の前方突起４７２が係合部４３１を揺動部材４３が内側に揺動するように押動することにより、揺動部材４３をピニオン３０の回転軸回りに回転させるので、一対の揺動部材４３が外側に揺動してブレーキドラム４０の内周面に摩擦部材４６を介在した状態で押圧されることはなく、軽車両を小さい力で後退させることができる。
【００３０】
上記実施の形態では、一対の揺動部材４３を支承する保持部材４１を中央部でピニオン３０の軸部３０１に回転可能に支承しているが、保持部材４１を中央部でピニオン３０の軸部３０１に固定し、保持部材４１の両端部に揺動部材４３を揺動可能に支承するようにしてもよい。このようにしても、車輪２０が回転してリングギヤ３４とピニオン３０との噛合によりピニオン３０に固定された保持部材４１が増速回転され、保持部材４１に支承された揺動部材４３が引張スプリング４５（弾性部材）の弾性力に抗して遠心力で外方に揺動される。これにより、車輪２０を支承する軸部材１６に固定された支持部材３１に固着されたブレーキドラム４０の内周面に揺動部材４３が摩擦部材４６を介在した状態で押圧され、ピニオン３０、リングギヤ３４を介して車輪２０に制動力が付与される。
【符号の説明】
【００３１】
１０…車軸、１１…フレーム、１５…スリーブ、１６…軸部材、１９…遠心力拡張式ブレーキ装置、２０…車輪、２１…外周部、２２…側壁部、２３…タイヤ、２４…ニードルベアリング、２６…防塵カバー、２８…空間、３０…ピニオン、３０１，３０２…軸部、３１…支持部材、３１１…固定リング、３１２，３１３…第１、第２プレート、３１４…連結ロッド、３４…リングギヤ、４０…ブレーキドラム、４１…保持部材、４３…揺動部材、４３１…係合部、４４…揺動軸、４５…引張スプリング（弾性部材）、４６…摩擦部材、４７…カム部材、４７１…後方突起、４７２…前方突起。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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