JP7199706B2 - キャスター構造 - Google Patents

Description

本発明は、旋回機能を有するキャスター構造に関するものであって、より詳しくは、キャスターを含む移動体をそのまま持ち上げた場合であっても、キャスターの向きを特定方向に向けられるようにしたキャスター構造に関するものである。

一般に、移動可能な牽引車、台車、椅子などの下端部分には、キャスターが備え付けられている。このキャスターは、鉛直軸回りに旋回する旋回部に、水平軸回りに回転するタイヤを取り付けるようにしたものであって、移動時に進行方向に前進させることによって、タイヤの車軸を旋回部の後方に位置させ、これによって進行方向に対する旋回に追従できるようにしたものである。

ところで、このようなキャスターを有する移動体を移動させる場合、移動体全体を持ち上げて移動させるような場合がある。

しかるに、このような移動体全体を持ち上げた場合、それぞれのキャスターが持ち上げ時の方向に向いたままとなったり、振動などによって自由な方向に向いてしまうことがある。このため、次に接地して異なる方向に移動する場合、進行方向と異なる方向を向いたキャスターによって旋回部などに負担がかかってしまう。

これに対して、このような移動体などを持ち上げることなくタイヤのみを床面などから浮かせた場合に、そのタイヤを特定方向に向けられるようにした構造が特許文献１に提案されている。

この特許文献１に記載される構造は、会議用のデスクを移動させる際にキャスターを床面に接地させて移動できるようにしたものであって、デスクを移動させる際に、天板を使用位置から９０度回動させ、これに伴って、脚の内部に設けられた支柱を下降させてタイヤを固定脚部の下方に突出させて移動できるようにしたものである。また、このデスクを設置状態で使用する場合においては、天板を水平面状に回動させることで、脚の内部に設けられた支柱とともにタイヤを固定脚部の上方に移動させ、そのタイヤの上方に設けられたガイド面に沿って、キャスターを特定方向に向けられるようにしたものである。

特開2005-96713号公報

しかしながら、上記特許文献１の構造では、次のような問題がある。

すなわち、上記特許文献１に示される構造は、タイヤを床面に接地させて移動させている途中に、段差などを乗り越えるためにデスク全体を持ち上げる場合、キャスターが種々の方向を向いてしまう可能性がある。このため、次に接地して移動させる際、キャスターが自由な状態となっているため、種々の方向を向いたキャスターの旋回軸などに負担を掛けてしまうといった問題がある。

また、このような構造を、例えば、大型の牽引車のキャスター構造に使用する場合、重量を有するタイヤを昇降させる必要があるため、構造が大掛かりなるばかりでなく、昇降部分に土砂などが入り込んで故障の原因になりかねない。

さらには、このようなキャスターを複数箇所に取り付けた場合、例えば、農地や石畳などのように走行面に凹凸を有していると、その凹凸によってタイヤがそれぞれ異なる方向に向いてしまい、走行が不安定になってしまう。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、キャスターを有する移動体全体を持ち上げた場合や、凹凸を有する走行面を移動する場合であっても、そのキャスターの向きを特定方向に向けられるようにしたキャスター構造を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、本体に対して鉛直方向に設けられた旋回軸と、当該旋回軸から水平方向に離れた位置で前記本体との上下方向の距離が一定となるように設けられ、前記旋回軸に対して旋回可能に設けられた車軸と、当該車軸に取り付けられるタイヤと、を備えてなるキャスターを、前記本体の左右に設けるようにしたキャスター構造において、前記タイヤを地面から離した際に、左右に設けられたキャスターのタイヤを、前記車軸と前記本体との距離を前記一定の距離とした状態で、特定方向に揃えるように力を付勢する付勢手段を設けるようにしたものである。

このように構成すれば、移動体の本体全体を持ち上げた場合であっても、タイヤの向きを特性方向に向けることができるため、次に接地させて異なる方向に移動させるような場合であっても、旋回軸などにかかる負担をなくすことができるようになる。また、凹凸を有する走行面を移動する場合であっても、キャスターの方向をある程度特性方向に付勢させて走行させることができるため、走行を安定させることができるようになる。

また、このような発明において、左右に設けられたキャスターに連結され、左右のタイヤの角度を揃える連結ロッドを設け、当該連結ロッドに前記付勢手段を設けるようにする。

このように構成すれば、連結ロッドに設けられた一つの付勢手段によって、本体を持ち上げた場合に左右のタイヤの向きを同時に特定方向に向けることができるようになる。

さらに、左右のキャスターを支持する支持ロッドと、当該支持ロッドと離れた位置に設けられ、左右に設けられたタイヤの角度を揃える連結ロッドと、を設け、前記付勢手段が、前記支持ロッドに対して連結ロッドの左右方向の位置を中立位置に戻す弾性体を設けて構成する。

このように構成すれば、支持ロッドと連結ロッドなどによってリンク機構を構成することができ、そのリンク機構によって左右の旋回時における内輪と外輪の角度を変えることができるとともに、本体を持ち上げた際には、そのリンク機構を中立状態に戻すことで、左右のタイヤを直進方向に向けることができるようになる。

また、前記付勢手段を、前記支持ロッドと連結ロッドとの間に取り付けられた回動可能な左右一対のレバーと、当該左右のレバーの間に取り付けられた弾性体とを備えるように構成する。

このように構成すれば、弾性体によって左右のレバーを互いに引き付けることができ、連結ロッドを中立位置に戻して左右のタイヤを直進方向に向けることができるようになる。このとき、左右のレバーの間に弾性体を設けることで、左右方向の引張力を同じにすることができ、片方のタイヤのみが強く引かれてしまうことがなくなる。

また、前記左右のレバーを互いに中央から他方のレバー側に回動しないように回動を規制する規制部材を設けるようにする。

このように構成すれば、規制部材によって左右のレバーを中立位置から逆方向に回動させないようにすることができ、左右のレバーの間に設けられた弾性体によって、連結ロッドを中立位置に戻してタイヤを直進方向に揃えることができるようになる。

本発明によれば、本体に対して鉛直方向に設けられた旋回軸と、当該旋回軸から水平方向に離れた位置で前記本体との上下方向の距離が一定となるように設けられ、前記旋回軸に対して旋回可能に設けられた車軸と、当該車軸に取り付けられるタイヤと、を備えてなるキャスターを、前記本体の左右に設けるようにしたキャスター構造において、前記タイヤを地面から離した際に、左右に設けられたキャスターのタイヤを、前記車軸と前記本体との距離を前記一定の距離とした状態で、特定方向に揃えるように力を付勢する付勢手段を設けるようにしたので、次に接地させて異なる方向に移動させるような場合に、旋回軸などにかかる負担をなくすことができるようになる。また、凹凸を有する走行面を移動する場合であっても、キャスターの方向をある程度特性方向に付勢させて走行させることができるため、走行を安定させることができるようになる。

本発明の一実施の形態を示すキャスター構造を示す図 同形態におけるキャスターの分解斜視図 同形態における前進時のラチェット部と車軸の状態を示す図 同形態における後進時のラチェット部と車軸の状態を示す図 同形態における左旋回状態と付勢手段の状態を示す図 同形態における右旋回状態と付勢手段の状態を示す図 同形態における異なる当接部を設けた状態の作用を示す図

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

この実施の形態におけるキャスター構造１を有する移動体は、例えば、トラクターの後部に連結されるラップマシーンを例に挙げて説明する。

この実施の形態におけるキャスター構造１は、図１に示すように、本体１０の左右にキャスター２を有するものであって、前進時には前方のトラクターからの牽引力を用いてタイヤ２０を旋回軸３３の後方に移動させ、後進時には、タイヤ２０を１８０度鉛直軸回りに反転させることなく旋回軸３３に追従させるようにタイヤ２０を前方側に移動させるようにしたものである。そして、特徴的に、左右のタイヤ２０の間を支持ロッド２１と連結ロッド８を用いてリンク機構を構成するように連結し、タイヤ２０の向き旋回方向に向けられるようにするとともに、トラクターによって本体１０を全体的に持ち上げた場合に、支持ロッド２１と連結ロッド８との間に設けられた付勢手段９によって、連結ロッド８を中立位置に戻してタイヤ２０を直進方向に向けられるようにしたものである。

まず、左右のキャスター２は、図２に示すように、鉛直軸回りの旋回軸３３を有する旋回部３と、その旋回軸３３に対して車軸５５を支持ロッド２１に対して前後方向に移動させる車軸移動部４などを備えて構成されている。そして、このような車軸移動部４を用いることによって、タイヤ２０を鉛直軸回りに１８０度反転させることなく、タイヤ２０を旋回軸３３に追従させるように構成されている。

このキャスター２の旋回部３は、本体１０に取り付けられた支持ロッド２１の両端側に設けられており、上下に対向するように設けられた上側軸受部３１や下側軸受部３２の中央に軸挿入穴３５を設け、そこに上下方向から一定の隙間をもって旋回軸３３を挿入して構成されている。この軸挿入穴３５に挿入される旋回軸３３の先端部分には雄ねじ部３４が形成されており、車軸移動部４を構成する車軸ガイド４１の中央に設けられた上下のネジ穴４２に挿入して固定されるようになっている。そして、このように旋回軸３３を車軸ガイド４１のネジ穴４２に挿入して固定することによって、軸挿入穴３５に挿入された旋回軸３３の中心を軸として車軸移動部４を鉛直軸回りに回動させるようになっている。

一方、この旋回部３に取り付けられる車軸移動部４は、タイヤ２０の回転力を用いて車軸５５を旋回軸３３の前後方向に移動させるようにしたものであって、タイヤ２０の側面と平行なガイド面４３を有する車軸ガイド４１と、その車軸ガイド４１に沿って前後方向にスライドできるように構成された車軸支持部材５と、その車軸支持部材５の車軸５５をタイヤ２０の回転力に伴って前後方向に移動させるラチェット部６などを有するように構成されている。

このうち、車軸ガイド４１は、タイヤ２０の側面と平行なガイド面４３と、その上下に対向する平行な溝４４を形成して設けられている。そして、その溝４４とガイド面４３に沿って車軸支持部材５のガイドプレート５１を前後方向にスライドさせるようにしている。

このガイドプレート５１の前後両端には、車軸ガイド４１の溝４４に沿ってスムーズに移動できるようにするために、上下方向に突出するピン５２が設けられており、そのピン５２の先端にベアリング５３などを取り付けることで溝４４の内部での摩擦を低減させるようにしている。

また、このガイド面４３には、前後方向に沿った長穴４５が設けられる。この長穴４５は、旋回軸３３に対して車軸５５を前後方向に移動させる際に、車軸ガイド４１を前後方向にスライドさせる距離を設定できるようにしたものであって、ボルト５４をガイドプレート５１の背面側に取り付け、これを長穴４５の内側に当接させる。これにより、長穴４５の範囲内で車軸５５が移動できるようになり、車軸５５が旋回軸３３の後方に位置することによって前進時における旋回が可能になり、また、逆に、車軸５５が旋回軸３３の前方に位置することによって、後進時における旋回が可能となる。

ラチェット部６は、この車軸５５を長穴４５に沿って強制的に前後方向に移動させるようにしたものであって、タイヤ２０の回転力を用いて車軸５５を旋回軸３３の前後方向に移動させるように構成されている。このラチェット部６は、図２から図４に示すように、車軸ガイド４１の上面に、それぞれの先端部６２（図３、図４参照）を対向させた前後一対の回動可能な爪部６１と、その爪部６１の先端部６２に当接可能な突起を有する回転プレート７とを設けて構成されている。この爪部６１は、車軸ガイド４１の上面に設けられた支点６３を中心にそれぞれの先端部６２を上下動させるようになっており、一方、回転プレート７はタイヤ２０と一体的に回転するようになっている。また、この回転プレート７の表面には、複数の突起７１が同心円上に設けられており、タイヤ２０を前進させることで、図３に示すように、回転プレート７をその方向に回転させ、その回転プレート７の突起７１を前方側の爪部６１の先端部６２に当接させる（図３上図）。このとき、突起７１が爪部６１の先端部６２に当たることによって、そこで回転プレート７の動きが規制され、図３の下図に示すように、車軸５５が車軸ガイド４１の長穴４５に沿って後方に逃げるように移動する。これにより、車軸５５が旋回軸３３を超えて後方に移動することになる。この位置では、回転プレート７の突起７１は後方の爪部６１の下面６４を撫でるように接触するため、継続してタイヤ２０を回転させることが可能となる。逆に、この状態から本体１０を後進させると、図４の上図に示すように、タイヤ２０が逆方向に回転し、これに伴って回転プレート７も同方向に回転する。すると、その回転プレート７に設けられた突起７１が後方の爪部６１の先端部６２に当たり、その回転力を逃すように車軸５５が長穴４５に沿って前方側に移動する（図４下図）。そして、長穴４５の前方側に車軸５５を移動させた状態で、その突起７１を前方の爪部６１の下面６４に撫でるように接触させ、タイヤ２０の回転が長穴４５の前方でのみ許容される。これにより、前進時には旋回軸３３の後方に車軸５５を位置させて旋回を許容することができるとともに、後進時には旋回軸３３の前方に車軸５５を位置させて、旋回を許容することができる。

このように車軸５５を前後に移動させることにより、タイヤ２０を鉛直軸回りに１８０度反転させることが不要になり、後進直後における方向性を安定させることができるが、地面に凹凸がある場合、左右のキャスター２がそれぞれ異なる方向を向いてしまう場合がある。そのため、図１に示すように、左右の車軸移動部４をヒンジ８１を介して連結ロッド８で連結し、これによって左右のキャスター２のタイヤ２０の向きを揃えられるようにしている。

この連結ロッド８は、図１に示すように、左右の車軸ガイド４１にヒンジ８１を介して取り付けられる。このとき、その連結ロッド８は、支持ロッド２１の前方側で平行に設けられ、左右の旋回軸３３、および、左右のヒンジ８１によってリンク機構を構成するようにしておく。この左右のヒンジ８１の距離は左右の旋回軸３３の距離よりも短くなっており、これによって左右の旋回軸３３とヒンジ８１とによって台形リンクを構成している。

このような構成において、本実施の形態では、トラクターを用いて本体１０を持ち上げて移動する際に、左右のタイヤ２０を直進方向に向けられるようにするための付勢手段９を設けている。

この付勢手段９は、本体１０を持ち上げた際に、タイヤ２０を直進方向に向けられるようにする方法であればどのような方法でもよいが、この実施の形態では、図５などに示すように、支持ロッド２１の中央に左右一対のレバー９２を回動可能に設けるとともに、連結ロッド８の中央に突起部８２を設け、レバー９２の当接部９３をこの突起部８２に当接させるように構成している。このレバー９２は、支持ロッド２１に設けられた回動軸９１に対して鉛直軸回りに回動可能に取り付けられており、その先端部分に左右のレバー９２を跨るようなスプリング９４を取り付けて引っ張り合わせるようにしている。また、支持ロッド２１には、左右のレバー９２をそれぞれ反対方向に回動させないようにするストッパー９５が設けられており、これによって、突起部８２が左右いずれかの方向に移動した場合（図５や図６の状態）、片側のレバー９２をストッパー９５に当てて反対側のレバー９２をスプリング９４で引っ張るようにしている。なお、このようにスプリング９４で突起部８２を中立位置に戻すようにした場合、左右のタイヤ２０が直進方向に向くようになるが、タイヤ２０が接地している状況下では、スプリング９４の弾性力よりもタイヤ２０の接地による摩擦力が大きくなるため、走行時におけるタイヤ２０の向きに影響を与えるようなことがない。

また、突起部８２に当接するレバー９２の当接部９３は、突起部８２側に突出させた湾曲形状をなすように構成されている。これにより、レバー９２を回動させた場合であっても、スプリング９４によるレバー９２からの力を連結ロッド８に沿った方向に向けられるようにしている。すなわち、このレバー９２が直線状に構成されている場合、図７の右図に示すように、突起部８２が片方に移動すると、レバー９２の傾斜角度と直角な方向にレバー９２からの力が働いてしまい、戻り力を連結ロッド８の方向に向けることができなくなる。そこで、ここでは当接部９３を円弧状に湾曲させることで、図７の左図に示すように、スプリング９４による戻り力を連結ロッド８の方向に向けられるようにしている。

次に、このように構成されたキャスター構造１を本体１０を使用する場合の動作について説明する。

まず、トラクターを用いて本体１０を前方に移動させる場合、タイヤ２０はトラクターによって牽引される方向に向かって回転する。すると、図３の上図に示すように、そのタイヤ２０の回転に伴って回転プレート７が回転し、その表面に設けられた突起７１が前方の爪部６１の先端部６２に当たる。すると、回転プレート７がこれから逃げるように車軸５５を後方に移動させる。これにより、車軸５５が旋回軸３３の後方に位置することになり（図３の下図）、前進時に牽引方向に従ってタイヤ２０を追従させることができるようになる。

このとき、本体１０が図５に示す方向に旋回しようとすると、タイヤ２０が牽引方向に追従して旋回軸３３を中心に旋回するようになる。このとき、支持ロッド２１の旋回軸３３や連結ロッド８のヒンジ８１で台形リンクを構成しているため、旋回方向の内側のタイヤ２０の角度を大きくすることができるとともに、旋回方向外側のタイヤ２０の角度を小さくすることができる。これにより、タイヤ２０の軸芯を旋回中心側に焦点を結ぶようにすることができ、スラスト荷重の発生を防止することができる。

一方、このように前進している状態から、後進方向に方向転換する場合、トラクターによって本体１０をバックさせる。すると、タイヤ２０が後進方向に回転し、これに伴って、回転プレート７も後進方向に向かうように回転する。すると、図４に示すように、回転プレート７の突起７１が後方の爪部６１の先端部６２に当たり、回転プレート７がこれから逃げるように前方側に移動する。そして、車軸５５を旋回軸３３の前方に位置させた状態でタイヤ２０を回転させるようにする。これにより、車軸５５を旋回軸３３に対して前後方向に入れ替えることで、前進・後進への方向転換時における方向安定性と、凹凸を有する地面を走行する際における走行安定性を確保することができるようになる。

そして、このように後方移動時に本体１０を旋回させる際、同様に、台形リンクを用いて旋回方向内側のタイヤ２０の角度を大きくするとともに、旋回方向外側のタイヤ２０の角度を小さくする。これにより、タイヤ２０の軸芯が旋回中心側に焦点を結ぶようになるため、スラスト荷重の発生を防止することができるようになる。

そして、このような本体１０をトラクターを用いて持ち上げて移動させる場合、トラクターのロアリンクを操作して本体１０をそのまま持ち上げる。

すると、タイヤ２０が走行面から離れ、タイヤ２０にかかる地面からの摩擦力がなくなる。

このとき、タイヤ２０が、図５に示すように、左方向に旋回するようになっている場合、連結ロッド８のピン８２が右方向に移動しているため、右側のレバー９２の当接部９３が突起部８２に押圧されるようになる。一方、左側のレバー９２は、ストッパー９５に当接して中立状態に位置しており、そこからスプリング９４によって右側のレバー９２を引っ張るようになる。すると、その連結ロッド８が中立位置に戻ろうとする。このとき、右側のレバー９２の当接部９３が湾曲形状をなしているため、レバー９２の戻り力が連結ロッド８の軸方向に向くようになり、軽い力で連結ロッド８を中立位置に戻すことができるようになる。

一方、タイヤ２０が、図６に示すように、右方向に旋回するようになっている場合、連結ロッド８のピン８２が左方向に移動しているため、左側のレバー９２の当接部９３が突起部８２に押圧されるようになる。一方、右側のレバー９２は、ストッパー９５に当接して中立状態に位置しており、そこからスプリング９４によって左側のレバー９２を引っ張るようになる。すると、その連結ロッド８が中立位置に戻ろうとする。このとき、左側のレバー９２の当接部９３が湾曲形状をなしているため、レバー９２の戻り力が連結ロッド８の軸方向に向くようになり、軽い力で連結ロッド８を中立位置に戻すことができるようになる。

このようにレバー９２が中立位置に戻ると、連結ロッド８に連結された左右のタイヤ２０が直進方向に向くようになる。

このように上記実施の形態によれば、ラップマシーンの本体１０に対して鉛直方向に設けられた旋回軸３３と、当該旋回軸３３から水平方向に離れた位置で前記本体１０との上下方向の距離が一定となるように設けられ、前記旋回軸３３に対して旋回可能に設けられた車軸５５と、当該車軸５５に取り付けられるタイヤ２０と、を備えてなるキャスター２を、前記本体１０の左右に設けるようにしたキャスター構造１において、前記タイヤ２０を地面から離した際に、左右に設けられたキャスター２のタイヤ２０を、前記車軸５５と前記本体１０との距離を前記一定の距離とした状態で、特定方向に揃えるように力を付勢する付勢手段９を設けるようにしたので、次に接地させて異なる方向に移動させるような場合に、旋回軸３３などにかかる負担をなくすことができるようになる。また、農地などのような凹凸を有する走行面を移動する場合であっても、キャスター２の方向をある程度直進方向に向けて走行させることができるため、走行を安定させることができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、移動体の例としてラップマシーンなどの農業機械を例に挙げて説明したが、台車、デスク、机など、走行面上を移動できるようにしたものに適用することもできる。

また、上記実施の形態では、キャスター構造１として、タイヤ２０の車軸５５を支持ロッド２１に対して前後方向に移動させて前進と後進の車軸５５の位置を変えられるようにしたが、これに限らず、タイヤ２０を旋回軸３３に対して鉛直軸回りに１８０度旋回させるような構造にも適用することができる。ただし、このようなキャスター２に本発明を適用する場合、連結ロッド８などを設けているとタイヤ２０を１８０度旋回させることができなくなる。このため、連結ロッド８を設けることなく、旋回軸３３を常に直進方向に向けられるようなバネなどを取り付けてタイヤ２０を直進方向に向けられるようにしてもよい。

１・・・キャスター構造
２・・・キャスター（２０タイヤ、２１支持ロッド）
３・・・旋回部（３１上側軸受部、３２下側軸受部、３３旋回軸、３４雄ねじ部）
４・・・車軸移動部（４１車軸ガイド、４２ネジ穴、４３ガイド面、４４溝、４５長穴）
５・・・車軸支持部材（５１ガイドプレート、５２ピン、５３ベアリング、５４ボルト、５５車軸）
６・・・ラチェット部（６１爪部、６２先端部、６３支点、６４下面）
７・・・回転プレート（７１突起）
８・・・連結ロッド（８１ヒンジ、８２突起部）
９・・・付勢手段（９１回動軸、９２レバー、９３当接部、９４スプリング、９５ストッパー）
１０・・・車体

Claims (5)

1. 本体に対して鉛直方向に設けられた旋回軸と、
   当該旋回軸から水平方向に離れた位置で前記本体との上下方向の距離が一定となるように設けられ、前記旋回軸に対して旋回可能に設けられた車軸と、
   当該車軸に取り付けられるタイヤと、
   を備えてなるキャスターを、前記本体の左右に設けるようにしたキャスター構造において、
   前記タイヤを地面から離した際に、左右に設けられたキャスターのタイヤを、前記車軸と前記本体との距離を前記一定の距離とした状態で、特定方向に揃えるように力を付勢する付勢手段を設けるようにしたことを特徴とするキャスター構造。
2. 左右に設けられたキャスターに連結され、左右のタイヤの角度を揃える連結ロッドを設け、
   当該連結ロッドに前記付勢手段を設けるようにした請求項１に記載のキャスター構造。
3. 左右のキャスターを支持する支持ロッドと、
   当該支持ロッドと離れた位置に設けられ、左右に設けられたタイヤの角度を揃える連結ロッドと、を設け、
   前記付勢手段が、前記支持ロッドに対して連結ロッドの左右方向の位置を中立位置に戻す弾性体を有するように構成されたものである請求項１に記載のキャスター構造。
4. 前記付勢手段が、前記支持ロッドと連結ロッドとの間に取り付けられた回動可能な左右一対のレバーと、当該左右のレバーの間に取り付けられた弾性体とを備えて構成されるものである請求項３に記載のキャスター構造。
5. 前記左右のレバーを互いに中央から他方のレバー側に回動しないように回動を規制する規制部材を設けるようにした請求項４に記載のキャスター構造。

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