(57)【要約】【課題】車椅子や手押車において、キャスタ車輪が水平旋回および前後に転向できる自在車輪を提供する。【解決手段】スラストボールベアリング４の中心部を垂直に貫通し取付軸２を固着し、脚ホルダー９を取付軸２の下端にスラストボールベアリング４を介し水平回動自在に取付ける。フオーク状脚８を、進行方向と直交に上部中央にハート形穴１４と、前後両端部にトップローラ１０を軸支し、前後対称に形成する。ローラ軸１８を中間部ローラ１７と脚ホルダー左側板９ｂ、脚ホルダー右側板９ｃに連通し、フオ−ク状脚８を脚ホルダー９に前後傾動自在に連結するとともに、垂直時にトップローラ１０が脚ホルダ９の天板部９ａの水平裏面１３とクリアランスを介し対向するものにし、フオーク状脚８の下端部に車輪２１を軸支し、自在車輪１にする。【選択図】図１
2004098810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラストボールベアリングの中心部を垂直に貫通し固着する取付軸と、周辺を水平裏面にした天板部の左右両側に側板を垂直に備え、前記スラストボールベアリングの下方に前記取付軸の下端部を介し水平旋回自在に中心部を取付けた脚ホルダーと、前記脚ホルダーに回動自在に内嵌する上部中央にハート形穴を刻設し、上端部の前後にトップローラを進行方向と直交に軸支し前後対称に形成したフオーク状脚と、前記ハート形穴の下周辺に内接する中間部ローラと、前記フオーク状脚の下端部に中心部を軸支した車輪とを備え、前記左右の側板の中央部を貫通し、前記中間部ローラを回動自在に軸支するローラ軸を介し前記フオーク状脚を前記脚ホルダーに枢着するとともに、前記フオ−ク状脚の垂直時に前記前後のトップローラと前記脚ホルダーの水平裏面とが同一クリアランスを介し対向するものにした自在車輪。
【請求項２】
前記ハート形穴を、前記中間部ローラの半径に前記フオーク状脚垂直時のトップローラと前記脚ホルダーの水平裏面とのクリアランスを加えた寸法を、前記中間部ローラの中心から上方に垂直にとり、さらに左右に水平にとり、この水平にとった左右の端点を中心に前記中間部ローラの半径を半径とする左右の円に、前記左右の端点間の中点を中心に、前記中間部ローラの直径に前記クリアランスを加えた寸法を半径とする円を接合させた形状である請求項１記載の自在車輪。
【請求項３】
前記フオーク状脚に刻設するハート形穴を、下周辺の底面部に適当長に平面部を形成したものである請求項１または２記載の自在車輪。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車椅子や手押車に用いるものであって、車輪が一平面上で水平旋回するとともに、水平旋回することなく前後に転向する自在車輪に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知のキャスタ車輪は、それを取り付けた車椅子や各種手押車の移動方向を変更することができるように、垂直軸を支点としキャスタフォークとともに水平車軸を一平面上で水平旋回できるようになっている。すなわち、図１８における公知の後輪駆動形の車椅子３０は、フロントパイプ３１の下端部に固定されたキャスタブラケット３２内を垂直中心線廻りに回動する図示省略の取付軸が袋ナット３３で抜け止めされ、その下端部にキャスタフオーク３４が取付けられ、キャスタフオーク３４の下端部に車輪３６が車輪軸３５で垂直に軸支されている。
【０００３】
そして、車輪軸３５と前記の取付軸とは、水平方向における車輪軸偏心量ｅを形成し、これによって進行方向に対しキャスタフオーク３４が一平面上を水平旋回し、キャスタ車輪３６が前進または後進状態になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な通路では、従来のキャスタ車輪を装着した車椅子や手押車は、走行進路を変更するのに問題がない。しかし、図１９に示すように、左右の壁体３７、３８が通路３９を狭くしている場所では、車椅子３０を前進から後進（矢印Ｂ方向）に切りかえる際に、キャスタ車輪３６を矢印のように１８０度旋回しようとしても、車輪が壁体３７、３８に干渉され旋回することができない。したがって、後進が不可能になるという欠点があった。また、工場等において部品保管に手押車を密接に並び置きすると、キャスタ車輪の旋回ができないので、これを引き出すための走行が妨げられる。したがって、間隔をおいて手押車を並べる結果、保管スペースが広くなるという問題点があった。
【０００５】
以上の欠点や問題点に鑑み、本発明は、従来のキャスタ車輪と同様に車輪を水平旋回可能にするとともに、水平旋回することなく前後に転向することができる自在車輪を提供することを、解決しようとする課題にしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、スラストボールベアリングの中心部を垂直に貫通し固着する取付け軸と、周辺を水平裏面にした天板部の左右両側に側板を垂直に備え、前記スラストボールベアリングの下方に前記取付軸の下端部を介し水平旋回自在に中心部を取付けた脚ホルダーと、前記脚ホルダーに回動自在に内嵌する上部中央にハート形穴を刻設し、上端部の前後にトップローラを進行方向と直交に軸支したフオーク状脚を前後対称に形成した。
【０００７】
また、前記ハート形穴の下周辺に内接する中間部ローラと、前記フオーク状脚の下端部に中心部を軸支した車輪とを備え、前記左右の側板の中央部を貫通し、前記中間部ローラを回動自在に軸支するローラ軸を介し前記フオーク状脚を前記脚ホルダーに枢着するとともに、前記フオ−ク状脚の垂直時に前記前後のトップローラと前記脚ホルダーの水平裏面とが同一のクリアランスを介し対向するものにし、自在車輪を構成した。
【０００８】
また、請求項２の発明は、前記ハート形穴を、前記中間部ローラの半径に前記フオーク状脚垂直時のトップローラと前記脚ホルダーの水平裏面とのクリアランスを加えた寸法を、前記中間部ローラの中心から上方に垂直にとり、さらに左右に水平にとり、この水平にとった左右の端点を中心に前記中間部ローラの半径を半径とする左右の円に、前記左右の端点間の中点を中心に、前記中間部ローラの直径に前記クリアランスを加えた寸法を半径とする円を接合させた形状にしたものである。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、前記フオーク状脚を的確に前後に転向させるために、前記フオーク状脚に刻設するハート形穴を、下周辺の底面部に水平に適当長の平面部を形成するものである。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。以下の説明において、前、後方は紙面に対し左側が前方、右側が後方であり、左右は前進方向に見ての表示である。また、符号Ｆは前進方向、Ｂは後進方向である。
【００１１】
従来のキャスタ車輪は、取付軸廻りにキャスタフオークが水平旋回し、車輪軸偏心量を介しキャスタフオークが進行方向に対し後退姿勢をとり、前進、後進を可能にしている。この場合、キャスタフオークは車輪を一平面上に水平旋回させている。本発明は、車輪を取付けるフオーク状脚の下端部を、一平面上で移動可能にすれば、車輪を前進、後進させることができることに着目し、自在車輪を実現するに至ったものである。
【００１２】
図１は、本発明自在車輪の機構図であり、取付軸２はスラストボールベアリング４の中心部を垂直に貫通し、下部の大径部３がスラストボールベアリング４に固着されている。取付軸２は、外径部を雄ねじにし、図１７で説明したキャスタブラケット２８に螺着するようになっている。５はベアリングボールであり、８個が等間隔に円形のベアリングボール保持板６に嵌め込まれ、ベアリングケース４ａ内に周設されている（図１１、図１２参照）。ベアリングボール保持板６は、図１２のように、中心部に取付軸貫通孔６ａを設けている。
【００１３】
図示を省略したが、取付軸２は、図１のように直立する部分を無くし、スラストボールベアリング４から下方に突出するものにすることができる。すなわち、スラストボールベアリング４の上面に手押車の車台を直接取付ける場合は、スラストベアリング４から下方に突出する形式にするものである。
【００１４】
９は、脚ホルダーであり、平面視が四角形で（図６参照）、天板部９ａの周辺部が水平裏面１３になり、天板部９ａに前方傾斜に脚ホルダー前板９ｄ、後方傾斜に脚ホルダー後板９ｅを備え、脚ホルダー左側板９ｂと右側板９ｃを垂直に設けている。脚ホルダー前板９ｄ、同じく後板９ｅは、省略してもよい。脚ホルダー９は、スラストボールベアリング４、ベアリングケース４ａを貫通した取付軸２の下端部が、天板部９ａの中心部を貫通しナット７で緊締され、スラストボールベアリング４を介し取付軸２に回動自在に取付けられ、天板部９ａの上面には、ベアリングボール５が転動するベアリングボール転動条溝２２を形成している。
【００１５】
図８も参照し説明すると、８はフオーク状脚であり、上部中央にハート形穴１４を刻設し、上端部の両側にそれぞれトップローラ１０をトップローラ軸１１で軸支し、前後に対称な逆三角形に形成している。また、フオーク状脚８は、図９、図１０のように、ハート形穴１４を設けた下方部を二又に分岐し、下端部に車輪軸孔１９を連通に設けている。フオーク状脚８は、エンジニヤリングプラスチックまたは鋳鉄製である。
【００１６】
図７も参照し説明すると、１７は中間部ローラであり、ハート形穴１４を横断して両端面が脚ホルダー９の左、右側板９ｂ、９ｃの内面に滑動自在に接し、ローラ軸１８に回動自在に外嵌している。ローラ軸１８はボルト形式であり、図２乃至図５に示すように、脚ホルダー９の左右の側板９ｂ、９ｃ、中間部ローラ１７およびハート形穴１４を連通し、端末部にナットを螺着している。
【００１７】
以上のようにして、フオーク状脚８はローラ軸１８により脚ホルダー９に連結されるとともに、垂直状態において上端部のトップローラ１０、１０が、脚ホルダー９の天板部９ａの水平裏面１３とクリヤランスＣを介し対向するようになっている。クリアランスＣは２ｍｍ乃至４ｍｍが好適である。
【００１８】
トップローラ１０、１０の取付けを、図８、図１０も参照し説明すると、トップローラ１０、１０は、フオーク状脚８の前後上端部に切込みを入れて形成したブラケット１２、１２の内側に位置し、ブラケット１２、１２を連通するトップローラ軸１１が貫通して軸支されている。フオ−ク状脚８の下端部には車輪軸穴１９を連通に設け、車輪軸穴１９に車輪軸２０を貫通し車輪２１を回動自在に軸支している（図２乃至図７参照）。車輪２１は、硬質ゴムタイヤを用いた。
【００１９】
次に、図１３を参照し、ハート形穴１４の形状を説明する。ハート形穴１４は、中間部ローラ１７の半径Ｒ１にクリアランスＣを加えた寸法を、中間部ローラ１７の中心Ｏ１から上方に垂直にとり、さらに左右に水平にとった左右の端点Ｏ２、Ｏ３を中心に、前記中間部ローラ１７の半径Ｒ１を半径とする左右の円に、前記左右円の中心間の中点ａを中心に、前記中間部ローラ１７の直径にクリアランスＣを加えた寸法を半径Ｒとする円を接合させた形状である。ハート形穴１４にはこの形状が好適であるが、適宜のハート形の形状を用いることができる。図１３において、Ｒ２はトップローラ１０の半径、Ａ１、Ａ２はトップローラの中心である。
【００２０】
図１４のハート形穴１５は、基本的形状はハート形穴１４と同じであるが、下周辺部に適当長に平面部１６を水平に形成している。平面部１６は長さ５ｍｍ乃至６ｍｍである。後述するように、本発明においては、脚ホルダー９を右動すると、フオーク状脚８は下端部が左動して傾動し、脚ホルダー９を左動すると、フオーク状脚８は下端部が右動して傾動する。その傾動は、図１のフオーク状脚８が垂直状態からである。その際、ハート形穴１４の下周辺中央に接する中間部ローラ１７の下端が一点で車輪２１からの荷重を受けるので、ごく稀に所望の方向にフオーク状脚８が傾動しない場合がある。この現象を回避するため、フオーク状脚８の初動時において、中間部ローラ１７の接するハート形穴１４の下周中心が左右に移動する導入部として、平面部１６を設けることが好ましいのである。
【００２１】
次に、図１５は、フオーク状脚８の作動を図解した説明図である。図１５中のＣは、フオーク状脚８の垂直状態におけるトップローラ１０と脚ホルダー９の水平裏面１３とのクリアランスである。フオーク状脚８の垂直状態において、脚ホルダー９が右方に移動すると、トップローラ１０の中心Ａ１がＡ１’に上昇し、トップローラ１０が脚ホルダー９の水平裏面１３のＢ−Ｂ面にＥ点で接触する。そして、Ａ１’はＢ−Ｂ面に平行なＤ−Ｄ面上をわずかに左方へ移動する。
【００２２】
もう一方のトップローラ１０は、中心Ａ２がＡ２’に下降する。そして、中間部ローラ１７がローラ軸１８周りに回転しハート形穴１４の下周辺に接しながら、フオーク状脚８は下端が左方に移動する。フオーク状脚８は、トップローラ１０が接点Ｅで脚ホルダー９の水平裏面１３に接し、ハート形穴１４の下周辺に中間部ローラ１７が接しながら、次第に左方への傾斜が増大する。
【００２３】
その様子は、フオーク状脚８の垂直状態におけるハート形穴１４の右円の中心Ｏ３が、Ｏ５、Ｏ７、Ｏ９、Ｏ１に移動し、左円の中心Ｏ２が、Ｏ４、Ｏ６、Ｏ８、Ｏ１０に移動し、ハート形穴１４は実線のように左下方に移動し、最終に点線で示す位置で中間部ローラ１７に右上の円が外嵌し移動が停止する。このとき、トップローラ１０が脚ホルダー９の水平裏面１３に接し、ハート形穴１４の右上の円に中間部ローラ１７が嵌合するので、フオーク状脚８は傾斜が拘束され、点線で示す位置に停止する。
【００２４】
そして、垂直状態のフオーク状脚８における上下方向の中心線Ａ−Ａは、Ｏ２−Ｏ３の中点を直交に通過し、点線のフオーク状脚８における上下方向中心線は、Ｏ１−Ｏ１０の中点を通過するＡ’−Ａ’に傾斜する。また、フオーク状脚８が傾斜する経過中の上下方向中心線は、ハート形穴１４における上部左右の円の中心Ｏ４―Ｏ５、Ｏ６―Ｏ７、０８―Ｏ９の中点を直交に通過する。
【００２５】
図１５において、フオーク状脚８が垂直時のハート形穴１４の下周辺中心とフオーク状脚８の上下方向の中心線Ａ−Ａとの交点をＣ１とし、脚ホルダー９の水平裏面１３に沿ったＢ−Ｂ線から距離Ｈで引いた平行な水平線Ｃ−Ｃと、Ａ−Ａ線との交点をＣ１’とする。同様に、フオーク状脚８の下端が順次左方に移動したときのハート形穴１４の下周辺中心と、フオーク状脚８の上下方向の中心線との交点をＣ２、Ｃ３、Ｃ４とし、傾動中の各中心線とＣ−Ｃ線との交点をＣ２’、Ｃ３’、Ｃ４’とする。また、点線位置のハート形穴１４の下周辺中心をＣ５、中心線Ａ’−Ａ’とＣ−Ｃ線の交点をＣ５’とする。そうすると、Ｃ１−Ｃ１’、Ｃ２−Ｃ２’、Ｃ３−Ｃ３’、Ｃ４−Ｃ４’およびＣ５−Ｃ５’の長さが等しくなった。
【００２６】
すなわち、脚ホルダー９が右移動したとき、フオーク状脚８の下端部が左方に移動するとともに、Ｃ１’、Ｃ２’、Ｃ３’、Ｃ４’およびＣ５’が一直線上に位置する。脚ホルダー９の右移動は、例えば車椅子を後進させる場合であり、そのとき、フオーク状脚８の下端は一平面上を移動し、最終的にＣ５’点に達し、フオーク状脚８が後進に適するように、下端が左方（後進方向に対して後退状態）に傾動する。すなわち、フオーク状脚８は取付軸２廻りに水平旋回することなく、後進が可能な状態になる。
【００２７】
上述は脚ホルダー９が右に移動する場合であるが、脚ホルダー９が左に移動するときには、同様にしてフオーク状脚８は下端が右方に一平面上を移動し、水平旋回することなく前進に適する状態が得られる（図３、図７参照）。もちろん、スラストボールベアリング４の廻りに脚ホルダー９が左右に旋回し、従来のキャスタ車輪と全く同様に作用することができる。
【００２８】
次に、図１６を参照し、図１５と同じフオーク形穴１４において、クリアランスＣ’が図１３におけるクリアランスＣの２倍のときに、フオーク状脚８がどのような作動をするかを説明する。図１５と同じく、図１６中のＡ１、Ａ２はトップローラ１０の中心、Ｃ−Ｃは脚ホルダー９の水平裏面１３から下方に距離Ｈの位置の水平線である。
【００２９】
フオーク状脚８が垂直状態において、脚ホルダー９が右方に移動すると、図１５で説明したように、Ａ１が垂直線ｂ上をクリアランスＣ’だけ上昇しＡ３に達し、トップローラ１０が水平裏面１３に接する。後方のトップローラ１０の中心Ａ２は、前方のトップローラ１０の水平裏面１３との接点を中心に下方旋回する。また、ハート形穴１４も下周辺が中間部ローラ１７に接しながら傾動する。
【００３０】
フオーク状脚８の傾動中、Ａ３は水平裏面１３に沿って前方のトップローラ１０の半径だけ下方の水平面Ｄ−Ｄ上を左方に移動する。そして、ハート形穴１４の右上部円が中間部ローラ１７に外嵌すると、Ａ３は垂直線ｂ１とＤ−Ｄ面との交点Ａ４の位置になり、トップローラ１０の水平裏面１３との接触とハート形穴１４の中間部ローラ１７に対する外嵌によって、フオーク状脚８は傾動位置が拘束される。
【００３１】
上述の拘束に至る間に、ハート形穴１４は実線で示すように左側斜め下方に移動し、垂直時のフオーク状脚８の上下方向中心線Ａ−ＡはＡ’−Ａ’になる。Ｃ１は中心線Ａ−Ａとハート形穴１４の下周辺中心との交点、Ｃ５は一点鎖線のハート形穴１４の下辺中心と中心線Ａ’−Ａ’との交点である。また、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は傾動中のハート形穴１４の下辺中心と傾動するフオーク状脚８の上下方向中心線との交点である。Ｃ１’、Ｃ２’、Ｃ３’、Ｃ４’およびＣ５’は、Ｃ−Ｃ線とＡ−Ａ線、傾動により移動するフオーク状脚８の上下方向中心線およびＡ’−Ａ’線との交点である。そして、Ｃ１−Ｃ１’、Ｃ２―Ｃ２’、Ｃ３−Ｃ３’、Ｃ４−Ｃ４’およびＣ５−Ｃ５’の寸法がすべて等しくなった。
【００３２】
ただし、図１６の場合は、クリアランスＣ’が図１５のＣの２倍なので、フオーク状脚８が垂直状態から初動するとき、トップローラ１０の中心Ａ１からＡ３への上昇量が大きくなり、Ｃ１とＣ２間の寸法が図１５の場合より大きくなった。また、図示を省略したが、脚ホルダー９を左方に移動すると、フオーク状脚８の下端部が右方に移動し、同様に上下方向中心線がＣ−Ｃ線と交わる交点と、ハート形穴１４の下周辺中心との寸法が、すべて等しくなった。結局、トップローラ１０と脚ホルダ９の水平裏面１３とのクリヤランスＣは、４ｍｍ以内であれば、本発明の作動に支障がなかったのである。
【００３３】
本発明の自在車輪１を車椅子に適用した場合は、前進方向Ｆに進行している図３の状態から、車椅子を後進させると、フオーク状脚８が図２の垂直状態を経て
図４のように後進方向Ｂに対し後退し、車椅子が後進することができるようになる。すなわち、フオーク状脚８は水平旋回するとなく下端部に軸支した車輪２１を一平面上で前後に進行方向を変換することができるのである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の自在車輪は、フオーク状脚の作動によって車輪を一平面上で自在に旋回して前、後進の切換えができるとともに、水平旋回することなく前、後進を行えるので、狭い場所での前、後進が速やかにでき、走行不能になることがない。車椅子に適用した場合は、かなり狭い所でも容易に出入りでき、屋内外を問わず行動範囲を広げることができる。また、フオーク状脚が前後に動くので、車椅子から自動車など狭い車両への乗降を容易にすることができる。
【００３５】
産業用では、一般の運搬車などにおいてこの自在車輪を装備すると、フオーク状脚が旋回しないので、密着並び置きをしても、出し入れをスムースに行うことができるので、経済的な置き場使用が可能になる。請求項２の発明によれば、フオーク状脚のハート形穴を好適なものにすることができる。また、請求項３の発明によれば、ハート形穴の下周辺に設ける水平面が、フオーク状脚を垂直状態から左右に的確に傾動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自在車輪の機構図である。
【図２】同じく垂直時の右側面図である。
【図３】同じく前進時の右側面図である。
【図４】同じく後進時の後進側から見た左側面図である。
【図５】同じく図３の前進側から見た正面図である。
【図６】図３の平面図である。
【図７】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】一部品の側面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図１０】図８の正面図である。
【図１１】一部品の平面図である。
【図１２】図１１の正面図である。
【図１３】図１の要部拡大側面図である。
【図１４】図１３中の一部分の形状が異なる場合の拡大側面図である。
【図１５】要部の作動説明図である。
【図１６】図１５中のＣ寸法が異なる場合の要部作動説明図である。
【図１７】車椅子に本発明の自在車輪を適用した側面図である。
【図１８】従来の車椅子の側面図である。
【図１９】従来の車椅子の使用時における一態様を示す平面図である。
【符号の説明】
１　　自在車輪
２　　取付軸
４　　スラストボールベアリング
８　　フオーク状脚
９　　脚ホルダー
９ａ　　天板部
９ｂ　　脚ホルダー左側板
９ｃ　　脚ホルダー右側板
１０　トップローラ
１３　水平裏面
１４、１５　ハート形穴
１６　平面部
１７　中間部ローラ
１８　ローラ軸
２１　車輪
Ｃ、Ｃ’　クリアランス
【図１】
2004098810.tif 000003
【図２】
2004098810.tif 000004
【図３】
2004098810.tif 000005
【図４】
2004098810.tif 000006
【図５】
2004098810.tif 000007
【図６】
2004098810.tif 000008
【図７】
2004098810.tif 000009
【図８】
2004098810.tif 000010
【図９】
2004098810.tif 000011
【図１０】
2004098810.tif 000012
【図１１】
2004098810.tif 000013
【図１２】
2004098810.tif 000014
【図１３】
2004098810.tif 000015
【図１４】
2004098810.tif 000016
【図１５】
2004098810.tif 000017
【図１６】
2004098810.tif 000018
【図１７】
2004098810.tif 000019
【図１８】
2004098810.tif 000020
【図１９】
2004098810.tif 000021