(57)【要約】本発明は、車輪の車軸（８）を軸支してその車輪を回動可能に保持する保持部材（３）と、保持部材を取付部材（２）に揺動自在に軸支する揺動軸（７）と、その揺動軸及び車輪の車軸がその車輪及び被転動面（１５）の接線方向に略直交する方向にて並ぶ始点位置から、所定角度変位した終点位置までの範囲内で保持部材の揺動を制限する制限手段（９）と、保持部材を始点位置に向けて付勢して始点位置に位置させる付勢部材（１１）とを備えたキャスターである。車輪が段差を下ったり又は乗り越えたりする場合に、車輪が受けた衝撃力は、保持部材が付勢部材の付勢力に抗して始点側から終点側へ揺動され、その揺動により車輪が進行方向後方へ移動されることによって緩衝される。このとき、車輪は取付部材に対して若干の上下動を伴うが、かかる上下動の振幅は車輪の進行方向後方への移動量に比べて小さい。
2004052662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被転動面上で転動可能な車輪と、その車輪を対象物に取り付ける取付部材とを備えているキャスターにおいて、
前記車輪の車軸を軸支してその車輪を回動可能に保持する保持部材と、
その保持部材を前記取付部材に揺動自在に軸支する揺動軸と、
その揺動軸及び車輪の車軸がその車輪及び被転動面の接線方向に略直交する方向にて並ぶ始点位置から、前記車輪の車軸が前記揺動軸を中心に前記始点位置から所定角度変位した終点位置までの範囲内で前記保持部材の揺動を制限する制限手段と、
その制限手段により前記始点位置及び終点位置の間で揺動が制限される前記保持部材を、前記始点位置に向けて付勢して前記始点位置に位置させる付勢部材とを備えていることを特徴とする衝撃を和らげるキャスター。
【請求項２】
前記制限手段は、前記保持部材が前記始点位置にある場合に、その保持部材及び取付部材の少なくとも一部同士をその保持部材の前記始点位置へ向かう揺動方向に突合させる一方、前記保持部材が前記終点位置にある場合に、その保持部材及び取付部材の少なくとも一部同士をその保持部材の前記終点位置へ向かう揺動方向に突合させるものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の衝撃を和らげるキャスター。
【請求項３】
前記制限手段は、前記保持部材又は取付部材の一方に設けられる係合部材と、その係合部材を摺動可能に挿嵌させると共に前記保持部材又は取付部材の他方に前記揺動軸を中心として略円弧状に設けられ、前記保持部材が前記始点位置にある場合に前記係合部材が突合される始端面と、その保持部材が前記終点位置にある場合に前記係合部材が突合される終端面とを有するガイド溝とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１又は第２項に記載の衝撃を和らげるキャスター。
【請求項４】
前記付勢部材は、一端が前記揺動軸の近傍にて前記保持部材又は取付部材の一方に係止される一端係止部と、その一端係止部から前記揺動軸へ向けて延設されその揺動軸の外周の少なくとも一部に跨乗するように湾曲される湾曲部と、その湾曲部から前記一端係止部に対して略９０°以下の角度を成して折り返され前記保持部材又は取付部材の他方に係止される他端係止部とを有する弾性体であり、
その弾性体は、前記保持部材が前記揺動軸を中心に前記始点位置側から前記終点位置側へ向けて揺動される場合、前記湾曲部を介して、前記一端係止部側と前記他端係止部側との成す角度が縮小され、その縮小に伴って付勢力を発生するものであることを特徴とする請求の範囲第１から第３項のいずれかに記載の衝撃を和らげるキャスター。
【請求項５】
前記弾性体の一端係止部は前記揺動軸の近傍にて前記保持部材に係止されるものであり、
前記弾性体の他端係止部は前記係合部材の外周に巻回され係止されており、
その係合部材は前記取付部材の一部として設けられていることを特徴とする請求の範囲第４項記載の衝撃を和らげるキャスター。
【請求項６】
前記弾性体は、前記湾曲部から前記一端係止部までの長さがその湾曲部から前記他端係止部までの長さに比べて短く形成されていることを特徴とする請求の範囲第４又は第５項に記載の衝撃を和らげるキャスター。
【請求項７】
前記付勢部材は、前記取付部材に回動不能に取着される弾性体を備えており、
前記揺動軸の少なくとも一部は、その弾性体の内周部に回動不能に軸通されていることを特徴とする請求の範囲第１から第３項のいずれかに記載の衝撃を和らげるキャスター。
【請求項８】
前記揺動軸の一部は外周形状が略多角形状に形成されており、
前記弾性体は、その揺動軸の略多角形状の外周形状に合致する内周形状と略多角形状の外周形状とを有する略筒状に形成されており、
前記取付部材は、その弾性体の外周形状に合致する内周形状を有する略筒状に形成される弾性体取着部を備えていることを特徴とする請求の範囲第７項記載の衝撃を和らげるキャスター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、車輪に加わる外力を緩衝させるキャスターに関するものである。
【背景技術】  従来よりキャスターは、台車や車椅子などの車輪器具として利用されており、種々のものが提案されている。このようなキャスターの中には、車輪が路面や床面を転動して段差を下るとき、或いは、段差を乗り越えるときに衝撃を伴うので、その衝撃を吸収して和らげるため、即ち、緩衝させるための緩衝機構（緩衝器）を備えているものがある。
例えば、本願出願人による実用新案登録第３０９４７０３号公報（Ｕ３０９４７０３）の図２には緩衝機能付きのキャスターが図示されている。同公報にはキャスターの緩衝機構について具体的に開示されていないが、主として、このようなキャスターには、弾性復元力を有する弾性バネ（発条）及びダンパー（減衰器）を併用した緩衝機構が多く採用されている。
ここで、ダンパーとしてロータリー方式のものを採用すると、キャスターには、台車等の車体に締結される支持金具と、その支持金具に取り付けられるロータリーダンパーと、そのロータリーダンパーのダンパー軸を支点軸として支持金具に揺動可能に連結される揺動ブラケットと、その揺動ブラケットの先端部に回動可能に車軸を介して連結される車輪と、支持金具と揺動ブラケットとの間に伸縮可能に介装される弾性バネとが設けられることとなる。
ところで、上記公報のキャスターによれば、揺動ブラケットの揺動中心となるロータリーダンパーのダンパー軸（支点軸）と車輪を軸支する車軸とを結ぶ直線は垂直方向に対して略４５°ほど傾斜している。このため、支点軸から車軸までの長さを距離Ｌとした場合、車軸は支点軸から水平方向にほぼＬ・ｓｉｎ４５°だけ偏移することとなる。
例えば、このようなキャスターによれば、揺動ブラケットが支点軸を中心に略２０°揺動すると、支点軸と車軸とを結ぶ直線は垂直方向に対して略６５°傾斜することとなる。この結果、車輪が振動により揺動ブラケットが略２０°揺動する場合には、車輪の上下振動の最大振幅は、無振動時における揺動軸と車軸との高低差の略４０％にも達することとなる。
つまり、当該キャスターは、車輪が支持金具に対して大きく上下振動する構造を元来有しており、ロータリーダンパーによる減衰作用が得られない場合、車輪が弾性バネの連続的な伸縮によって大きく上下振動してしまうのである。
このような車輪の上下振動は、その振幅が大きくなる程、台車上の荷物や車椅子の搭乗者に大きな衝撃を与えるため、可能な限り低減させる必要がある。そこで、上記したように緩衝機能付きキャスターとっては、車輪に加わる衝撃をロータリーダンパーにより減衰させる緩衝機能が有効なものとなる。
例えば、車輪が路面の凹凸から振動や衝撃を受けると、揺動ブラケットが揺動軸を中心に支持金具に対して揺動され、この揺動に伴って弾性バネが伸縮される。一方、ロータリーダンパーのダンパー軸は揺動ブラケットの揺動に伴って回転され、この回転によってロータリーダンパー内の作動流体の流動抵抗が発生し、揺動ブラケットの揺動を抑制する減衰作用が得られる。この減衰作用によって、車輪が路面の凹凸から受けた振動や衝撃は吸収されるのである。
このように緩衝機能付きキャスターにとって、ロータリーダンパーなどの減衰器は、車輪に加わる振幅の大きな振動を早期に収束させることが可能であり、弾性バネの伸縮に伴う揺動ブラケットの「継続的な振動を抑制」する点では有効な手段であろうと思われる。
しかしながら、上記減衰器を用いたキャスターであっても、上記した通り、車輪自体が大きく上下振動する構造を採用する以上、車輪に衝撃が加わった直後には大きな振幅をもって車輪が沈み込んだりする虞はある。しかも、この様な、車輪の大きな沈み込みは大きな加速度を伴うために、特に、車椅子の搭乗者に大きな違和感や不快感を逆に与えることがあるという問題点がある。
また、ロータリーダンパなどの減衰器をキャスターの構造内に搭載させる必要上、キャスタ自体の構造が複雑化する場合もあり、この構造の複雑化がキャスターの製造コストの増加や、故障頻度の増加を招来することがあるという問題点もある。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ロータリーダンパーなどの各種減衰器を利用せずに、車輪の上下振動を大幅に抑制できる「衝撃を和らげるキャスター」（以下、単に「キャスター」という）を提供することを目的としている。
【発明の開示】
この目的を達成するために第１発明のキャスターは、被転動面上で転動可能な車輪と、その車輪を対象物に取り付ける取付部材とを備えており、前記車輪の車軸を軸支してその車輪を回動可能に保持する保持部材と、その保持部材を前記取付部材に揺動自在に軸支する揺動軸と、その揺動軸及び車輪の車軸がその車輪及び被転動面の接線方向に略直交する方向にて並ぶ始点位置から、前記車輪の車軸が前記揺動軸を中心に前記始点位置から所定角度変位した終点位置までの範囲内で前記保持部材の揺動を制限する制限手段と、その制限手段により前記始点位置及び終点位置の間で揺動が制限される前記保持部材を、前記始点位置に向けて付勢して前記始点位置に位置させる付勢部材とを備えている。
この第１発明のキャスターによれば、取付部材が対象物（例えば、台車の車体下面や車椅子の前輪支柱下端など）に取り付けられることによって、その対象物の車輪器具として使用される。このとき、車輪は、その外周面が路面や床面などの被転動面に接して転動される。
転動する車輪は、自己の車軸を中心として保持部材に対して回動される。このとき、車輪の回動方向と保持部材の始点位置側から終点位置側へ向かう揺動方向とを一致させるように、車輪は転動される。すると、保持部材は、車輪の転動に伴う対象物（即ちキャスター）の進行方向後方へ向けて、揺動可能な状態とされる。
ここで、車輪が路面等などにある段差を下る場合、この車輪は路面等に衝突して、その衝撃力を外力として受ける。車輪が外力を受けると、保持部材は付勢部材の付勢力に抗しつつ、取付部材に対して相対的に始点位置側から終点位置側へ向けて揺動軸を中心に揺動される。この揺動によって、車輪の車軸は、車輪及び被転動面の接線方向に略直交する方向に車輪の車軸及び揺動軸が並んだ状態から、揺動軸を中心に円弧状の軌跡を描きつつ、取付部材に対して対象物の進行方向後方へ向けて移動される。
もっとも、保持部材は終点位置側に達すると、その終点位置を越えた更なる揺動が制限手段によって制限される。この制限によって、車輪の車軸が対象物の進行方向後方へ向かう移動にも制限がかけられる。その後、衝撃力が継続的に加わらなければ、保持部材は付勢部材の付勢力により付勢され、取付部材に対して上記とは逆の動きをとって、始点位置側へ向けて揺動されて、元の状態に復帰される。
上記のように保持部材が揺動して車輪の車軸が、取付部材に対して対象物の進行方向後方へ移動される場合、車輪の車軸が円弧状の軌道をとるため、揺動軸から車輪の車軸までの高低差（被転動面に対する垂直距離）も小さくなる。この高低差の短縮量は、すなわち取付部材から車輪及び被転動面の接点までの高低差（距離）の変化量に相当する。
具体的には、保持部材が始点位置側にある場合、車輪の車軸から揺動軸までの距離を距離Ｌとすれば、車輪の車軸が保持部材の揺動に伴って進行方向後方へ移動する距離ΔＸは保持部材の角変位θの正弦関数値と距離Ｌとの積となる（ΔＸ＝Ｌ・ｓｉｎθ）。これに対して、被転動面に対する垂直方向へ移動する距離ΔＹは、上記した距離Ｌからその距離Ｌと保持部材の角変位θの余弦関数値との積を減じた差となる（ΔＹ＝Ｌ・（１−ｃｏｓθ））。
従って、車輪の車軸が被転動面に対する垂直方向へ移動する距離ΔＹは、角変位θが略９０°未満であれば、車輪及びその車軸が進行方向後方へ移動する距離Ｘに比べて常に小さくなる。例えば、保持部材の終点位置が始点位置から略２０°離れた位置であれば、車輪の垂直移動量は上記した距離Ｌの略６％以下となり、これに対して、車輪の水平移動量Ｘは距離Ｌの略３４％となる。
つまり、保持部材の揺動に伴って取付部材に対して上下動する車輪は、無振動時における揺動軸と車輪の車軸との高低差（即ち距離Ｌ）に対して略６％以下の上下動しかしないこととなる。この結果、車輪が路面等の段差を越えて転動する場合に、取付部材に対する車輪の上下動を小さくでき、対象物が進行中に上下に大きく振動することが防止される。
第２発明のキャスターは、第１発明のキャスターにおいて、前記制限手段は、前記保持部材が前記始点位置にある場合に、その保持部材及び取付部材の少なくとも一部同士をその保持部材の前記始点位置へ向かう揺動方向に突合させる一方、前記保持部材が前記終点位置にある場合に、その保持部材及び取付部材の少なくとも一部同士をその保持部材の前記終点位置へ向かう揺動方向に突合させるものである。
この第２発明のキャスターによれば、第１発明のキャスターと同様に作用する上、保持部材は、その始点位置に向かって揺動する場合に、その保持部材の少なくとも一部が取付部材の少なくとも一部に突合することによって、その始点位置を越える揺動が制限される。一方、保持部材は、その終点位置に向かって揺動する場合に、その保持部材の少なくとも一部が取付部材の少なくとも一部に突合することによって、その終点位置を越える揺動が制限される。
第３発明のキャスターは、第１又は第２発明のキャスターにおいて、前記制限手段は、前記保持部材又は取付部材の一方に設けられる係合部材と、その係合部材を摺動可能に挿嵌させると共に前記保持部材又は取付部材の他方に前記揺動軸を中心として略円弧状に設けられ、前記保持部材が前記始点位置にある場合に前記係合部材が突合される始端面と、その保持部材が前記終点位置にある場合に前記係合部材が突合される終端面とを有するガイド溝とを備えている。
この第３発明のキャスターによれば、第１又は第２発明のキャスターと同様に作用する上、保持部材が揺動軸を中心に取付部材に対して揺動される場合、係合部材はガイド溝内に挿嵌された状態のまま、そのガイド溝内を相対的に摺動される。つまり、保持部材の揺動は係合部材のガイド溝内での摺動によって案内される。
また、保持部材が始点位置に至れば、係合部材はガイド溝の始端面に突合され、この突合により保持部材の始点位置を越えようとする揺動が制限される。一方、保持部材が終点位置に至れば、係合部材はガイド溝の終端面に突合され、この突合により保持部材の終点位置を越えようとする揺動が制限される。
第４発明のキャスターは、第１から第３発明のいずれかのキャスターにおいて、前記付勢部材は、一端が前記揺動軸の近傍にて前記保持部材又は取付部材の一方に係止される一端係止部と、その一端係止部から前記揺動軸へ向けて延設されその揺動軸の外周の少なくとも一部に跨乗するように湾曲される湾曲部と、その湾曲部から前記一端係止部に対して略９０°以下の角度を成して折り返され前記保持部材又は取付部材の他方に係止される他端係止部とを有する弾性体であり、その弾性体は、前記保持部材が前記揺動軸を中心に前記始点位置側から前記終点位置側へ向けて揺動される場合、前記湾曲部を介して、前記一端係止部側と前記他端係止部側との成す角度が縮小され、その縮小に伴って付勢力を発生するものである。
この第４発明のキャスターによれば、第１から第３発明のいずれかのキャスターと同様に作用する上、保持部材が揺動軸を中心に取付部材に対して始点位置側から終点位置側へ揺動されると、この揺動に伴って弾性体は弾性的に変形され、その一端係止部側と他端係止部とが撓められる。
双方の係止部が撓められると、その双方の係止部間の角度が湾曲部を介して縮小される。この角度の縮小に伴って、弾性体は弾性変形による復元力を発生させる。保持部材は、この弾性部材の弾性復元力によって始点位置側へ向けて付勢される。
また、弾性体の湾曲部は揺動軸の外周に跨乗されるので、保持部材の揺動によって弾性体の一端係止部側と他端係止部側とが撓み変形されるとき、その湾曲部が揺動軸の外径未満に圧潰されることはない。よって、弾性体の一端係止部側及び他端係止部側の撓み変形によって、湾曲部に極度の応力集中が生じて、その湾曲部が折れて破損することが抑制されている。
第５発明のキャスターは、第４発明のキャスターにおいて、前記弾性体の一端係止部は前記揺動軸の近傍にて前記保持部材に係止されるものであり、前記弾性体の他端係止部は前記係合部材の外周に巻回され係止されており、その係合部材は前記取付部材の一部として設けられている。
この第５発明のキャスターによれば、第４発明のキャスターと同様に作用する上、弾性体の他端係止部は、保持部材に設けられるガイド溝内を摺動する係合部材に巻回されるので、弾性体の他端係止部を取付部材に係止させる部材として係合部材を兼用できる。
第６発明のキャスターは、第４又は第５発明のキャスターにおいて、前記弾性体は、前記湾曲部から前記一端係止部までの長さがその湾曲部から前記他端係止部までの長さに比べて短く形成されている。
この第６発明のキャスターによれば、第４又は第５発明のキャスターと同様に作用する上、弾性体は、その湾曲部から一端係止部までの長さが湾曲部から他端係止部までの長さに比べて短いので、湾曲部から一端係止部までの部分が撓み変形しにくくなる。すなわち、湾曲部から一端係止部にかけた部分に加わる外力が湾曲部に加える曲げモーメントを小さくでき、弾性体に強い弾力性を付与することができる。
第７発明のキャスターは、第１から第３発明のいずれかのキャスターにおいて、前記付勢部材は、前記取付部材に回動不能に取着される弾性体を備えており、前記揺動軸の少なくとも一部は、その弾性体の内周部に回動不能に軸通されている。
第７発明のキャスターによれば、第１から第３発明のいずれかのキャスターと同様に作用する上、車輪が受けた衝撃により保持部材が揺動軸を中心に揺動されると、弾性体に回動不能に軸通された揺動軸は、取付部材に回動不能に取着された弾性体を捩るように弾性変形させながら保持部材と共に回動される。この弾性体の弾性変形によって、保持部材は始点位置側へ向けて付勢される。
第８発明のキャスターは、第７発明のキャスターにおいて、前記揺動軸の一部は外周形状が略多角形状に形成されており、前記弾性体は、その揺動軸の略多角形状の外周形状に合致する内周形状と略多角形状の外周形状とを有する略筒状に形成されており、前記取付部材は、その弾性体の外周形状に合致する内周形状を有する略筒状に形成される弾性体取着部を備えている。
第８発明のキャスターは、第７発明キャスターと同様に作用する上、揺動軸の一部の外周形状と弾性体の内周形状とが合致され、且つ、その弾性体の外周形状と取付部材の弾性体取着部の内周形状とが合致される。しかも、弾性体は、揺動軸および弾性体取着部の双方に略多角形状の内周形状又は外周形状をもって合致するので、揺動軸が弾性体の内周部で、弾性体が弾性体取着部の内周部で、それぞれ空転することが防止される。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１実施の形態であるキャスターの側面図であり、揺動ブラケットが始点位置にある状態を図示している。
図２は、車輪の進行方向前方側から投影したキャスターの正面図である。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図であって、揺動ブラケットが始点位置にある状態を示した図である。
図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図であって、揺動ブラケットが終点位置にある状態を示した図である。
図５（ａ）は、揺動ブラケットが始点位置にある状態でのキャスターの側面図であり、図５（ｂ）は、揺動ブラケットが終点位置にある状態でのキャスターの側面図である。
図６は、第２実施の形態のキャスターの側面図である。
図７は、第２実施の形態のキャスターの内部構造を示す断面図である。
図８は、第２実施の形態の揺動ブラケットが終点位置にある場合のキャスターの側面図である。
【符号の説明】
１，２０          キャスター（）
２，２１          支持具（取付部材の一部）
３，２２          揺動ブラケット（保持部材）
４                車輪
５                ボルト（取付部材の一部）
７，２３          揺動軸
８                車軸（車輪の車軸）
９，２８          ガイド溝（ガイド溝、制限手段の一部）
１０，２５        ガイドピン（係合部材の一部、制限手段の一部）
１１              付勢部材（弾性体、付勢部材）
１１ａ            係止部（一端係止部又は他端係止部の一方、一端係止部）
１１ｂ            湾曲部
１１ｃ            係止部（一端係止部又は他端係止部の他方、他端係止部）
１２              緩衝体（係止部材の一部）
１５              被転動面
２３ａ            矩形軸部（揺動軸の一部）
２４              ハウジング（弾性体取着部、取付部材の一部）
２７              緩衝部材（弾性体、付勢部材の一部）
α                角度（一端係止部側と他端係止部型とが成す角度）
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施の形態であるキャスター１の側面図であり、揺動ブラケット３が始点位置にある状態を図示している。
キャスター１は、車椅子や台車などの対象物（図示せず）に取り付けられ、その対象物の車輪として使用されるものである。なお、キャスター１が取り付けられる対象物は、車椅子や台車に限定されるものではなく、担架（ストレッチャー）、ベット、ピアノなどの各種の重量物を移動、運搬させる器具として使用可能である。
図１に示すように、キャスター１は、主に、車椅子や台車などの対象物に取り付けられる支持具２と、その支持具２に揺動自在に連結される揺動ブラケット３と、その揺動ブラケット３に回動可能に軸支される車輪４とを備えている。
支持具２には、その上端部（図１上側）の前側部分（図１右側）に軸状のボルト５が上方へ垂設されている。このボルト５は、支持具２の内部に取着されるベアリング６，６（図３参照）により軸承されており、ベアリング６，６を介して支持具２に回動可能に取着されている。
支持具２は、ボルト５を介して対象物に取り付けられ、このボルト５の中心軸ｊ（図１中の右側の１点鎖線）回りで回動されることで車輪４の進行方向へ向けられるように構成されている。
具体的には、ボルト５の中心軸ｊは、車輪４及び被転動面１５の接点Ｐと車軸８とを結ぶ直線ｋ（図１中の左側の１点鎖線）に対して水平方向（図１右方向）に距離Ｅだけ偏移されている。従って、車輪４が転動してキャスター１が進行する際に、車輪４の車軸８がボルト５に対して常にキャスター１の進行方向（又は車輪４の転動方向）後方（図１左方）に位置するように、支持具２はボルト５を中心軸に水平面内で回動される。
図２は、キャスター１を車輪４の進行方向前方側（図１右側）から投影した図、即ち、キャスター１の正面図である。揺動ブラケット３は、図１に示すように支持具２の上端部であって後側部分（図１左上側）に跨乗されている。
この揺動ブラケット３は、図２に示すように、支持具２の左右両側を挟み込む一対の側板３ａ，３ｂを備えており、この一対の側板３ａ，３ｂの上端は支持具２の上端に載置される天板３ｃの左右両端に一体的に連設されている。また、一対の側板３ａ，３ｂには後述する揺動軸７、車軸８及びガイドピン１０の軸方向両端部がそれぞれ締結され、一対の側板３ａ，３ｂの下端部間には車軸８により支持される車輪４が介設されている。
図１に戻って説明する。図１に示すように、揺動ブラケット３は側面視逆く字形に形成されており、キャスター１の進行方向前方（図１右側）へ向けて湾出する形態とされている。揺動ブラケット３の上端側の後方部分（図１左上側）には揺動軸７が設けられており、この揺動軸７によって、揺動ブラケット３は支持具２に対して揺動自在に軸支されている。この揺動軸７の略垂直下方であって、揺動ブラケット３の下端側の後方部分（図１左下側）には、車輪４を回動可能に揺動ブラケット３に軸支する車軸８が設けられている。
車輪４は、車軸８を回動中心として揺動ブラケット３に対して回動可能とされている。また、揺動ブラケット３の前側部分（図１右側）であって、キャスター１の進行方向前方へ湾出された部分には、揺動軸７を中心とした略円弧長穴状のガイド溝９が設けられている。即ち、ガイド溝９は、揺動ブラケット３の揺動方向と同一方向に延びる長溝である。
このガイド溝９は、揺動ブラケット３の幅方向（図１の紙面に対する垂直方向（又は図２左右方向））に貫通形成されており、このガイド溝９の内部には緩衝体１２を外周に周着させたガイドピン１０が摺動可能に挿嵌されている。
図３及び図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図であって、特に、図３は図１と同様に揺動ブラケット３が始点位置にある状態を図示し、図４は揺動ブラケット３が終点位置にある状態を図示している。
図３に示すように、ガイドピン１０は、支持具２の幅方向（図１の紙面に対する垂直方向（又は図２左右方向））に貫通して設けられる断面視略円形の軸状体であり、その軸方向端部がガイド溝９内に挿嵌されている。ガイド溝９は、上記した通り側面視略円弧状の長溝であり、その長手方向両端がともに閉塞されている。
ここで、揺動ブラケット３が図３に示す位置から図４に示す位置へ向けて時計方向へ揺動されると、ガイドピン１０は、図４に示すようにガイド溝９の長手方向一端側（図４上側）の内周端面（終端面）と突合され、この突合によりガイド溝９内での摺動が制限される。このガイドピン１０の突合によって、揺動ブラケット３は図４の時計方向への揺動が制限される。
これに対して、揺動ブラケット３が図４に示す位置から図３に示す位置へ向けて反時計方向へ揺動されると、ガイドピン１０は、図３に示すようにガイド溝９の長手方向他端側（図３下側）の内周端面（始端面）と突合され、この突合によりガイド溝９内での摺動が制限される。このガイドピン１０の突合によって、揺動ブラケット３は図３の反時計方向への揺動が制限される。
以上の通り、ガイドピン１０がガイド溝９により移動範囲の制限を受けることによって、揺動ブラケット３の揺動範囲が所定の角度範囲内に制限されている。具体的に、揺動ブラケット３の揺動範囲は、図３に示すようにガイドピン１０がガイド溝９の長手方向一端側（図３下側）の内周端面と突合する位置（以下「始点位置」という）から、図４に示すようにガイドピン１０がガイド溝９の長手方向他端側（図４上側）の内周端面と突合する位置（以下「終点位置」という）までの間である。
揺動ブラケット３が始点位置にある場合、図３に示すように車輪４と被転動面１５との接点Ｐにおける接線方向と略直交する方向に延びる直線ｋ上にて、その接点Ｐ、揺動軸７の中心、及び車軸８の中心が略一列状に並んだ状態とされる。
これに対して、図４に示すように、揺動ブラケット３が終点位置にある場合は、揺動ブラケット３が上記した「始点位置」から揺動軸７を中心に時計方向へ角度θ（図４では略２０°）揺動された状態とされる。なお、図３において、車輪４及び被転動面１５の接点Ｐにおける接線方向とは、被転動面１５の表面の稜線と一致する方向のことである。
また、揺動ブラケット３には、図３に示すように揺動ブラケット３を終点位置側から始点位置側へ向けて、即ち、図３の反時計方向へ向けて付勢する付勢部材１１が取着されている。この付勢部材１１の付勢によって、ガイドピン１０はガイド溝９の長手方向他端（図３下側）の内周端面（始端面）に突合され、揺動ブラケット３は無負荷状態にて上記した始点位置に位置される。
付勢部材１１は、バネ鋼などの弾性変形可能な弾性体で形成された板ばね体であり、主として、係止部１１ａ、湾曲部１１ｂ及び係止部１１ｃとが設けられている。
付勢部材１１の一端には側面視略Ｊ字形に折り返された係止部１１ａが設けられ、この係止部１１ａが揺動軸７の近傍にて揺動ブラケット３の天板３ｃに係止されている。付勢部材１１は、係止部１１ａから揺動軸７へ向けて延設されており、この延設部分が揺動軸７の外周の少なくとも一部に跨乗するように湾曲された湾曲部１１ｂとされている。
付勢部材１１は、この湾曲部１１ｂで側面視略く字形に曲げられ、その先がガイドピン１０へ向けて延設されている。この延設部分の先端には側面視略円環状に折り返された係止部１１ｃが設けられ、この係止部１１ｃはガイドピン１０の外周に巻回され係止されている。この係止部１１ｃの内周には、側面視略円形状の外形を有する緩衝体１２が内嵌されている。
緩衝体１２は、その外周が付勢部材１１の係止部１１ｃの内周形状に合致する側面視略円形状に形成されている。この緩衝体１２の軸中心には、それの外周部と同心状の側面視略円形状の通孔が形成されており、この通孔内にガイドピン１０が挿嵌されている。ガイドピン１０が挿嵌される通孔は緩衝体１２の軸方向（図３及び図４の紙面に対する垂直方向）に貫通形成されており、この緩衝体１２の軸方向両端部は揺動ブラケット３の側板３ａ，３ｂに設けられるガイド溝９，９にそれぞれ摺動可能に挿嵌される。
このような緩衝体１２は、耐久性及び弾性復元性を有する材料、例えば硬質ウレタン樹脂などの樹脂材料で形成されており、ガイドピン１０が係止部１１ｃ内でガタつくことを防止できる。しかも、緩衝体１２の軸方向両端部がガイド溝９，９に挿嵌されることによって、ガイドピン１０とガイド溝９との直接の衝突や接触が防止されるので、揺動ブラケット３とガイドピン１０とを金属材料で形成した場合における金属材料同士の衝突音や擦れ音などを防ぐことができる。
このように、互いに突合する関係にあるガイド溝９又はガイドピン１０のいずれか一方に緩衝体を設けることで、かかる衝突の緩衝および衝突音の低減を図り、更に、ガイドピン１０の摺動に伴う擦れ音なども低減している。
図４に戻って説明する。付勢部材１１は、一方の係止部１１ａから湾曲部１１ｂにかけた部分に対して、その湾曲部１１ｂから他方の係止部１１ｃにかけた部分が角度αをなして折り返されており、この角度αは略９０°以下（図３では略４５°）とされている。
また、付勢部材１１は、揺動ブラケット３の揺動に伴ってガイドピン１０がガイド溝９内を摺動することで、湾曲部１１ｂにおける角度αが縮小され、この角度αの縮小を伴う弾性変形により揺動ブラケット３を始点位置へ復帰させる復元力を発生させるものである。すなわち、この付勢部材１１の弾性的な復元力が揺動ブラケット３を付勢する付勢力となる。
更に、付勢部材１１の係止部１１ａから湾曲部１１ｂにかけた部分は、係止部１１ｃから湾曲部１１ｂにかけた部分に対して短く形成されている。よって、弾性体で形成される付勢部材１１は、湾曲部１１ｂから係止部１１ａまでの部分が撓み変形しにくくなる。すなわち、湾曲部１１ｂから係止部１１ａにかけた部分に加わる外力が湾曲部１１ｂに及ぼす曲げモーメントを小さくでき、付勢部材１１に強い弾力性を付与できる。
次に、図１から図５を参照して、上記のように構成されたキャスター１の使用方法について説明する。ここに、図５（ａ）は、揺動ブラケット３が始点位置にある状態でのキャスター１の側面図であり、図５（ｂ）は、揺動ブラケット３が終点位置にある状態でのキャスター１の側面図である。
キャスター１によれば、支持具２はボルト５を介して、例えば車椅子の支柱下端や台車下面などの対象物（図示せず）に取り付けられる。これにより、支持具２は、ボルト５を中心軸として水平面内で対象物に対して回動可能に取り付けられる。
対象物に取り付けられたキャスター１は、車輪４が被転動面１５上で転動すると、まず、支持具２がボルト５を中心に水平面内で回動されて、車輪４と被転動面１５との接点Ｐがボルト５より進行方向後側（図５左側）に位置するように、支持具２の向きが自ら変えられる。
この結果、車輪４の回動方向（図５時計方向）と揺動ブラケット３の始点位置側から終点位置側へ向かう揺動方向（図５時計方向）とが一致することとなる。即ち、キャスター１の進行中に揺動ブラケット３が揺動する場合、揺動ブラケット３は車輪４の転動による進行方向後方（図１左方）へ向けて常に揺動される格好となる。
その後、対象物は車輪４の転動に伴って進行方向（図５右側）へ移動されるのであるが、例えば、車輪４が被転動面１５にある段差を下るなどして、車輪４が被転動面１５に衝突して衝撃力を受けると、揺動ブラケット３は始点位置から終点位置側へ向けて揺動されることとなる。
この揺動ブラケット３の揺動によって、ガイドピン１０はガイド溝９内を長手方向他端側（図１下側）から長手方向一端側（図１上側）へ向けて相対的に摺動されるが、このガイドピン１０の相対的な摺動に伴って、付勢部材１１には湾曲部１１ｂの角度αの縮小を伴う弾性変形が加えられる（図３及び図４参照）。
この弾性変形に伴って付勢部材１１には弾性復元力が生じ、この弾性復元力によって、揺動ブラケット３には、揺動軸７を揺動中心に始点位置へ押し戻す力が加えられる。また、揺動ブラケット３の揺動によって、車輪４の車軸８は、車輪４及び被転動面１５の接点Ｐと共に直線ｋ上に並んだ状態（図５（ａ）参照）から、揺動軸７を中心に円弧状の軌跡を描きつつ、支持具２に対して車輪４の進行方向後方（図５左方）へ向けて移動される。
その後、付勢部材１１の弾性変形が進んで、付勢部材１１の弾性復元力が揺動ブラケット３を揺動させる力を越えるか、或いは、図５（ｂ）に示すようにガイド溝９及びガイドピン１０による揺動制限が加わるかすると、揺動ブラケット３は、付勢部材１１の弾性復元力により付勢されて、支持具２に対して上記とは逆の動きをとって、揺動軸７を中心に円弧状の軌跡を辿って始点位置側へ向けて揺動され、図５（ａ）に示す元の状態に復帰される。
以上のように構成されたキャスター１によれば、揺動ブラケット３が揺動すると、車輪４及びその車軸８が、支持具２に対して車輪４の進行方向後方（図１から図５の左方）へ移動される。この場合、揺動ブラケット３の揺動により車軸８が円弧状の軌道をとるため、車軸８から揺動軸ま７での垂直距離は距離Ｌから距離（Ｌ−ΔＹ）となって短くなる。この垂直距離の差分ΔＹは、揺動軸７から車輪４及び被転動面１５の接点Ｐまでの距離の変化量であり、支持具２に対する車輪４の垂直移動量（上下動量）に相当する。
例えば、車軸８から揺動軸７までの距離Ｌが略６ｃｍであれば、揺動ブラケット３が始点位置から終点位置まで略２０°揺動する場合、支持具２に対する車輪４の水平移動量ΔＸ（＝６・ｓｉｎ２０°）は略２０．５ｍｍであるのに対して、支持具２に対する車輪４の垂直移動量ΔＹ（＝６−６・ｃｏｓ２０°）は略３．６ｍｍとなる。このように、車輪４は衝撃を受けた場合、その衝撃力を水平方向へ大きく移動させることで緩衝させることができる。
しかも、水平方向への移動量ΔＸに比べて車輪４の垂直方向への移動量ΔＹは大幅に小さくされるので、車輪４の垂直方向への振動をダンパーなどの減衰器を用いることなく早期に減衰させることができる。従って、車輪４が被転動面１５の段差を越えて転動する場合には、支持具２に対する車輪４の上下動を小さくでき、対象物が進行中に上下に大きく振動することを防止でき、更に、車輪４の転動開始時における始動抵抗も減少できる。
次に、図６から図８を参照して、上記第１実施の形態の変形例について説明する。図６は、第２実施の形態のキャスター２０の側面図であり、図７は、キャスター２０の内部構造を示す断面図であり、図８は、揺動ブラケット２２が終点位置にある場合のキャスター２０の側面図である。
第２実施の形態のキャスター２０は、上記した第１実施の形態のキャスター１に対して、主として揺動ブラケットを終点位置側から始点位置側へ向けて付勢する付勢部材を変更したものである。以下、第１実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分のみを説明する。また、図６から図８では、第１実施の形態のキャスター１の部材と用途及び機能が共通するものに同一の名称を付して詳細な説明を省略する。
図６に示すように、車輪４は車軸８を介して揺動ブラケット２２の下端部に軸支され、揺動ブラケット２２は、支持具２１に揺動軸２３を介して揺動自在に軸支されている。また、揺動軸２３は揺動ブラケット２２を貫通して支持具２１の上端側の後側部分（図６左上側）に設けられるハウジング２４の内周部に挿通されており、揺動軸２３の中心は車軸８の中心及び接点Ｐとともに直線ｋ上に並べられている。
揺動ブラケット２２にはガイドピン２５の軸方向（図６の紙面に対する垂直方向）端部がＥ型止め輪２６を介して締結されており、このガイドピン２５は揺動ブラケット２２及び支持具２１を貫通して設けられている。
図７に示すように、ハウジング２４は断面視略正方形の内周形状を有する中空筒状体であり、その内周部にゴムなどの弾性材料で形成された緩衝部材２７が挿設されている。また、緩衝部材２７は、その外周形状がハウジング２４の内周形状に合致した断面視略正方形状に形成されており、その中心部に断面視略正方形状の内周形状を有する開口部が形成されている。
緩衝部材２７の開口部はハウジング２４の軸方向に貫通形成されており、揺動軸２３の矩形軸部２３ａが挿設されている。揺動軸２３の矩形軸部２３ａは、緩衝部材２７の内周形状に合致する断面視略正方形状の外周形状を有しており、この揺動軸２３の矩形軸部２３ａが中心軸回りに回動することで緩衝部材２７がハウジング２４内で捩られるように弾性変形される。この緩衝部材２７の弾性変形によって、揺動ブラケット２２を始点位置へ押し戻す付勢力が得られる。
また、支持具２１には、上記した外周に緩衝体１２を周着させたガイドピン２５を摺動可能に挿嵌させるガイド溝２８が設けられている。ガイド溝２８は揺動軸２３を中心とした略円弧長穴状に形成されており、揺動ブラケット２２の揺動方向と同一方向に延びる長溝である。ガイドピン２５は、支持具２１の幅方向（図７の紙面に対する垂直方向）に貫通して設けられる断面視略円形の軸状体であり、その軸方向端部がガイド溝２８内に挿嵌されている。
ガイドピン２５の外周に周着される緩衝体１２は、ガイドピン２５の軸方向に延びる円筒状に形成されており、その軸方向両端部が揺動ブラケット２２のガイド溝２８にそれぞれ挿嵌されている。よって、ガイドピン２５とガイド溝２８との衝突や接触を緩衝でき、揺動ブラケット２２とガイドピン２５とが金属材料で形成される場合において金属材料同士の衝突音や擦れ音を防止できる。ガイド溝２８は、上記の通り側面視略円弧状の長溝であり、その長手方向両端がともに閉塞されている。
ここで、揺動ブラケット２２が図７に示す始点位置から時計方向へ角度θ揺動されると、ガイドピン２５は、揺動ブラケット２２に伴ってガイド溝２８の長手方向一端側（図７下側）の内周端面（終端面）と突合され、この突合によりガイド溝９内での摺動が制限される。このガイドピン２５の突合によって、揺動ブラケット２２は図８に示す位置にて時計方向への揺動が制限される。
これに対して、揺動ブラケット２２が図８に示す終点位置から反時計方向へ揺動される場合、ガイドピン２５は、図７に示すようにガイド溝２８の長手方向他端側（図７上側）の内周端面（始端面）と突合され、この突合によりガイド溝２８内での摺動が制限される。このガイドピン２５の突合によって、揺動ブラケット３は図６及び図７に示す位置にて反時計方向への揺動が制限される。
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
例えば、第２実施の形態では、揺動軸の矩形軸部２３ａ、緩衝部材２７及びハウジング２４の外周形状や内周形状を断面視略正方形に形成したが、これらの外周形状や内周形状は必ずしも断面視略正方形状に限定されるものではなく、例えば、楕円形や他の多角形状であっても良い。
【産業上の利用可能性】  本発明のキャスターによれば、車輪が段差を下ったり又は乗り越えたりする場合に、車輪が受けた衝撃力は、保持部材が付勢部材の付勢力に抗して始点位置側から終点位置側へ揺動され、その揺動により車輪が進行方向後方へ移動されるこによって緩衝される。このとき、車輪は取付部材に対して若干の上下動を伴うが、かかる上下動の振幅は車輪の進行方向後方への移動量に比べて小さく、且つ、従来のキャスターに比べて大幅に減少される。
従って、特に減衰器を使用せずとも車輪の大きな上下振動を抑制でき、更にその上下振動を早期に収束させることができるという効果がある。また、車輪の上下振動に伴う振幅が小さいので、車椅子などの対象物に使用する場合に、車輪の沈み込みにより搭乗者に違和感を与えることも少ないという効果がある。更に、車輪の転動開始時における始動抵抗をも減少できるという効果もある。
また、本発明のキャスターはその構造上、車輪の上下振動を強制的に減衰させる減衰器を使用する必要がなく、その分、キャスター自体の構造を簡素化できる。従って、キャスター自体の製造コストの低廉化でき、キャスター自体を故障し難くできるという効果がある。
【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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【国際調査報告】
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