JP7828638B2 - 車輪構造体 - Google Patents

Description

本発明は、車輪構造体に関し、詳しくは、段差への乗り上げを容易に行うことができる車輪構造体に関する。

荷物運搬用の台車、ベビーカー、車いすなど、人力を推進力として利用する運搬器具において、車輪構造体としては、そのサイズや重量の観点から小型の車輪構造体が使用されることが多い。一方、これらの運搬器具が利用される環境には、路面の高低差や障害物に伴う段差が数多く存在しており、運搬物に衝撃を与えることなく、小さな力で車輪をスムーズに段差上面へ乗り上げさせることは容易なことではない。

そこで、従来より、本来の車輪（主輪）の前方に小径の補助輪を設けて、段差に対した際、まず、補助輪を段差上面に当接させ、その後、主輪を段差上面に乗り上げさせる技術が種々提案されている（例えば、特許文献１など）。

しかしながら、従来の技術の場合、主輪に掛かる荷重の大小によって、主輪が初期状態に戻る際の動作が異なり、段差乗り上げの前後における動作がスムーズとは言えなかったため、さらなる改善が求められている。

例えば、特許文献１のようなスプリングを用いた技術では、主輪に掛かる荷重がスプリングの復元力よりも大きい場合には、主輪を元の位置まで戻すことができず、逆に、主輪に掛かる荷重がスプリングの復元力よりも小さい場合には、主輪が急激に元の位置まで戻るため、運搬物が衝撃を受ける恐れがあり、段差乗り上げの前後における動作がスムーズとは言えなかった。

特開２００６－７８５５号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、段差乗り上げの開始から完了まで、小さな力で、スムーズに乗り上げ動作を行うことができる車輪構造体を提供することを課題とする。

本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下に記載する発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、前記主輪の段差接触後、前記補助輪が段差上面に当接して、前記主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている車輪構造体であって、
前記フレームは、前方下端部に前記補助輪を支持していると共に、
前記フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、主輪軸が挿通できるように形成されており、
前記主輪軸に、ピニオン歯車が、前記主輪の回転の伝達、非伝達を切替え可能な切替手段を介して設けられており、
前記フレームには、前記孔部の後方側に、前記孔部の湾曲孔部から長尺孔部にかけて、前記ピニオン歯車との噛み合わせが可能なラック歯車が、前記孔部に沿って設けられており、
前記孔部に挿通された前記主輪軸が前記孔部を移動することにより、前記主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、
前記主輪軸が前記孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることを特徴とする車輪構造体である。

請求項２に記載の発明は、
前記主輪の回転を伝達する手段として、前記主輪および前記ピニオン歯車のそれぞれに、互いに係合可能な凹凸部が設けられており、
前記切替手段が、前記凹凸部を係合させる係合用爪、および、前記凹凸部の係合を解消させる係合解消用爪により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪構造体である。

請求項３に記載の発明は、
前記切替手段が、前記主輪軸と前記ピニオン歯車との間に設けられたフリータイプの双方向クラッチであることを特徴とする請求項１に記載の車輪構造体である。

請求項４に記載の発明は、
前記切替手段が、前記主輪と前記ピニオン歯車のそれぞれに一端が固定された弾性体と、前記主輪と前記ピニオン歯車のそれぞれに設けられた回転伝達用の係止部とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪構造体である。

請求項５に記載の発明は、
前記主輪と前記ピニオン歯車との間に、回転伝達用の係止部が設けられた中間回転体が、１つ以上配置されていることを特徴とする請求項４に記載の車輪構造体である。

請求項６に記載の発明は、
前記ピニオン歯車および前記ラック歯車が、前記主輪を挟み込むように、左右対称に、それぞれ１組、同期して動作するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車輪構造体である。

請求項７に記載の発明は、
大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、前記主輪の段差接触後、前記補助輪が段差上面に当接して、前記主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている車輪構造体であって、
前記フレームは、前方下端部に前記補助輪を支持していると共に、
前記フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、主輪軸が挿通できるように形成されており、
前記主輪軸に、前記主輪と共に回転するピニオン歯車が設けられており、
前記孔部の前方側に、前記孔部に沿ってラック歯車が設けられていると共に、
前記ラック歯車と互いに噛み合って前記孔部の湾曲孔部から長尺孔部にかけて移動するように、クラッチ歯車が設けられており、
前記クラッチ歯車と前記ピニオン歯車との間に連結された弾性体によって、前記主輪の回転の前記ピニオン歯車への伝達、非伝達を切替え可能に構成され、
前記孔部に挿通された前記主輪軸が前記孔部を移動することにより、前記主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、
前記主輪軸が前記孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることを特徴とする車輪構造体である。

請求項８に記載の発明は、
大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、前記主輪の段差接触後、前記補助輪が段差上面に当接して、前記主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている車輪構造体であって、
前記主輪の内周面には、主輪ホイールに設けられた３本以上の支柱のそれぞれに回転自在に挿通されたベアリングが接する表面が平滑な領域と、前記支柱の１本のベアリングの先に取り付けられた歯車と噛み合う内歯車が設けられた領域が形成されて、前記支柱の前記ベアリングのそれぞれが回転することにより、前記主輪が支持されており、
前記フレームは、前方下端部に前記補助輪を支持していると共に、
前記フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、２列以上、平行して形成されており、
前記孔部のそれぞれに挿通された前記支柱が、前記孔部を移動することにより、前記主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、
前記主輪軸が前記孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることを特徴とする車輪構造体である。

本発明によれば、段差乗り上げの開始から完了まで、小さな力で、スムーズに乗り上げ動作を行うことができる車輪構造体を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車輪構造体の模式正面図である。 本発明の第１の実施の形態において、主輪の回転をピニオン歯車に伝達する伝達手段を説明する模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態において、主輪が段差端面に接触したときの状態を示す模式側面図である。 本発明の第１の実施の形態において、ピニオン歯車が長尺孔部に沿って移動している状態を説明する模式側面図である。 本発明の第１の実施の形態において、主輪が段差上面に乗り上げた状態を説明する模式側面図である。 本発明の第１の実施の形態において、凹部と凸部との係合を説明する模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態において、ピニオン歯車が湾曲孔部へ至った時の様子を説明する模式側面図である。 本発明の第１の実施の形態において、係合解消用爪による凹部と凸部との係合の解消を説明する模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の変形例において、フリータイプの双方向クラッチを切替手段として使用した車輪構造体の一例を示す模式側面図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例において、弾性体と、主輪の係止部およびピニオン歯車の係止部との組み合わせを説明する模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例において、通常走行時の主輪とピニオン歯車の状態を説明する模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例において、主輪が段差上面に乗り上げたときの主輪とピニオン歯車の状態を示す模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例において、主輪とピニオン歯車の間に１つの中間回転体が配置されている場合を示す模式斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の第３の変形例において、実施例１の変形例１における車輪構造体の正面図である。 図１５における歯車連結部を説明する模式斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車輪構造体の模式正面図である。 本発明の第２の実施の形態において、クラッチ歯車がラック歯車と噛み合って、長尺孔部に沿って移動している状態を説明する模式側面図である。 本発明の第２の実施の形態において、主輪が段差上面に乗り上げた状態を説明する模式側面図である。 本発明の第２の実施の形態において、クラッチ歯車が初期位置である湾曲孔部近傍へ至ったときの様子を説明する図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車輪構造体の模式正面図である。 本発明の第３の実施の形態において、主輪が段差端面に接触したときの状態を示す模式側面図である。 本発明の第３の実施の形態において、補助輪が段差上面に接触したときの状態を示す模式側面図である。 本発明の第３の実施の形態において、主輪が段差上面へ完全に乗り上げたときの状態を示す模式側面図である。 本発明の第３の実施の形態において、フレームの移動を説明する模式側面図である。 本発明の第３の実施の形態において、フレームおよび補助輪が初期位置に戻る直前の状態を説明する模式側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る車輪構造体の模式正面図である。 本発明の第４の実施の形態において、主輪の回転を説明する模式斜視図である。 本発明の第４の実施の形態における主輪ホイールの取り付けを説明する模式分解斜視図である。 本発明の第４の実施の形態において、主輪が段差端面に接触したときの状態を示す模式側面図である。 本発明の第４の実施の形態において、主輪が段差上面へ完全に乗り上げたときの状態を示す模式側面図である。 本発明の第４の実施の形態において、２本の支柱のそれぞれが、各孔部内を上端まで到達したときの様子を示す模式断面図である。 本発明の第４の実施の形態において、フレームの移動を説明する模式側面図である。

以下、４つの実施の形態（第１の実施の形態～第４の実施の形態）を例に挙げ、本発明を具体的に説明する。

１．第１の実施の形態
（１）車輪構造体の構成
図１は本実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図、図２は同車輪構造体の模式正面図である。そして、図３は、本実施の形態において、主輪２の回転をピニオン歯車５に伝達する伝達手段を説明する模式斜視図である。

図１～図３において、１はフレーム、２は主輪、３は補助輪、４は運搬物載置台取付部である。

図１、図２に示すように、本実施の形態に係る車輪構造体は、大径の主輪２、小径の補助輪３、および運搬物載置台取付部４が設けられたフレーム１を有している。フレーム１は、前方下端部において補助輪３を支持していると共に、フレーム１には、後下方に伸びる短尺孔部６ａと、後上方に伸びる長尺孔部６ｂとが湾曲孔部６ｃで接続された形状の孔部６が形成されており、孔部６には主輪軸（主輪の車軸）２ａが挿通されている。

主輪軸２ａにはピニオン歯車５が設けられており、また、フレーム１には孔部６の湾曲孔部６ｃから長尺孔部６ｂに沿って、ラック歯車９が、ピニオン歯車５と噛み合わせ可能に設けられている。なお、ピニオン歯車５のフレーム１との対向面側には、テーパー５ａが形成されている。そして、ラック歯車９において、９ａは孔部６の長尺孔部６ｂに沿った長尺部分であり、９ｂは孔部６の湾曲孔部６ｃに沿った湾曲部分である。

そして、２ｂは主輪２の外側に突出して形成された面に設けられた凹部であり、図２、図３に示すように、ピニオン歯車５に設けられた凸部５ｂと互いに係合することにより、前方向に向けて回転（紙面上では反時計回りに回転）する主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達される。一方、凹部２ｂと凸部５ｂの係合が解消されることにより、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達されないようにすることができる。

そして、７は、凹部２ｂと凸部５ｂとを係合させるために設けられた係合用爪、８は、凹部２ｂと凸部５ｂとの係合を解消させるために設けられた係合解消用爪であり、これらの爪７、８を設けることにより、凹部２ｂと凸部５ｂとを係合または解消させて、主輪２の回転のピニオン歯車５への伝達、非伝達を、適宜切り替えることができる。

（２）動作
次に、本実施の形態に係る車輪構造体の段差接触前から段差乗り上げ後までにおける動作について説明する。

段差接触前の平坦面を走行している通常走行状態のとき、車輪構造体は、図１に示すように、補助輪３は地面（図示せず）から離れた状態にあり、主輪２が運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重を支えながら、反時計回りに回転して紙面上左方向へと前進する。なお、このとき、凹部２ｂと凸部５ｂとは、係合解消用爪８によって係合が解消された状態にあり、主輪２の回転はピニオン歯車５へ伝達されていない。

その後、車輪構造体が段差の直前まで前進して、主輪が段差端面に接触する。図４は、この主輪が段差端面に接触したときの状態を示す模式側面図である。図４において、１０は（通常走行時の）平坦面、１１は段差、１１ａは段差１１の段差端面、１１ｂは段差１１の段差上面である。

図４に示すように、車輪構造体が平坦面１０を段差１１の直前まで前進して、主輪２が段差端面１１ａに接触すると、主輪２は回転を中止する。このとき、主輪２は段差端面１１ａとの接触による反力を受け、一方、フレーム１は、主輪２が段差端面１１ａに当たった衝撃により前方へ移動する。その結果、主輪軸２ａが短尺孔部６ａ内を後下方へと移動する。

その後、短尺孔部６ａ内を移動した主輪軸２ａが湾曲孔部６ｃに至ると、主輪軸２ａと共に移動してきたピニオン歯車５が、ラック歯車９の湾曲部分９ｂとの噛み合いを開始して、時計回りに回転し始める。ピニオン歯車５の回転に合わせて、主輪軸２ａが湾曲孔部６ｃから長尺孔部６ｂへと移動し、その後は、運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重によって、ピニオン歯車５が回転しながら、長尺孔部６ｂに沿って後上方へと移動する。

図５は、このピニオン歯車５が長尺孔部６ｂに沿って移動している状態を説明する模式側面図である。このとき、ラック歯車９の長尺部分９ａと噛み合いながら回転するピニオン歯車５の移動に合わせて、主輪軸２ａも長尺孔部６ｂに沿って後上方へと移動するが、主輪２は平坦面１０に接しているため、フレーム１が下方へ移動して、前方の補助輪３が段差上面１１ｂに接するようになる。このとき、凹部２ｂと凸部５ｂとは、前記したように、係合されていないため、ピニオン歯車５が回転していても、主輪２は回転せず、段差端面１１ａに接触したときの状態が維持されている。

補助輪３が段差上面１１ｂに接すると、車輪構造体に掛かる荷重の大部分が補助輪３に掛かることになる一方、主輪２に掛かる力は主輪２の自重程度に留まることになる。そして、主輪軸２ａの後上方へのさらなる移動に伴って、主輪２が平坦面１０から浮き気味になり、車両構造体を前進させる力によって、主輪２が回転を再開し、段差上面１１ｂに乗り上げようとする。このとき、主輪２に掛かる力は、主輪２が平坦面１０から浮く力と、車両構造体を前進させる力の２つとなり、軽い車輪を持ち上げることは容易である。

図６は、主輪２が段差上面１１ｂに乗り上げた状態を説明する模式側面図である。図６に示すように、主輪２が段差上面１１ｂに乗り上げたとき、ピニオン歯車５は長尺孔部６ｂの後端部に至っている。このとき、係合用爪７によって、ピニオン歯車５のテーパー５ａが主輪２側に押圧され、凹部２ｂと凸部５ｂとが係合され、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達される状態へと変化する。

図７は、凹部２ｂと凸部５ｂとの係合を説明する模式斜視図であるが、ピニオン歯車５が長尺孔部６ｂの後端部に至ったとき、凹部２ｂの位置と凸部５ｂの位置は、必ずしも同じ位置にある訳ではない（位相が不定）。そこで、図７に示すように、ピニオン歯車５を主輪２側に押さえ付けた状態で回転させて、凸部５ｂを凹部２ｂの位置まで移動させ、凹部２ｂと凸部５ｂとが同じ位置になったときに、両者を係合させる。これにより、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達されるようになり、主輪２とピニオン歯車５とを同じ反時計回りで回転させることができる。

なお、図３、図７では、凹部２ｂと凸部５ｂを回転対称の位置に２個ずつ配置して、ピニオン歯車５が１／２回転する間に主輪２と係合できるようにしているが、１個でもよい。また、３個以上のｎ個を等角度に配置してもよく、その場合には、ピニオン歯車５が１／ｎ回転する間に主輪２と係合させることができる。また、凹部２ｂ、凸部５ｂは、係合できる限り、いずれが凹部、凸部であってもよい。

前記したように、凹部２ｂと凸部５ｂとが係合されることにより、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達される状態へと変化する。そして、ピニオン歯車５は、主輪２と同じ反時計回りで回転をすることにより、今度は、ラック歯車９の長尺部分９ａと噛み合いながら、長尺孔部６ｂの後端部から前下方に向けて孔部６を移動し、湾曲孔部６ｃへと至る。

図８は、ピニオン歯車５が湾曲孔部６ｃへ至った時の様子を説明する模式側面図である。図８に示すように、ピニオン歯車５の湾曲孔部６ｃへの移動に合わせて、フレーム１および補助輪３が初期位置へと上昇していく。この場合、ピニオン歯車５が湾曲孔部６ｃに至るまでにピニオン歯車５は約２回転する。即ち、主輪２が約２回転しながら、主輪の半径に近い初期位置に上昇するため、緩やかに上昇することになる。そして、湾曲孔部６ｃに至ったピニオン歯車５は、ラック歯車９との噛み合いが解消され、その後、車輪構造体に掛かる荷重によって、主輪軸２ａが短尺孔部６ａ内を前上方の初期位置へと移動すると共に、係合解消用爪８によって凹部２ｂと凸部５ｂとの係合が解消されて、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達されないようになり、初期状態に戻る。

図９は、係合解消用爪８による凹部２ｂと凸部５ｂとの係合の解消を説明する模式斜視図である。短尺孔部６ａ内を前上方に移動するピニオン歯車５と主輪２との係合部のテーパー状の隙間に、係合解消用爪８の先端が入り込むことにより、凹部２ｂと凸部５ｂとの係合が解消される。

以上のようにして、車輪構造体の段差乗り上げが完了するが、本実施の形態においては、主輪軸の孔部での往復移動に際して、主輪の回転のピニオン歯車への伝達、非伝達を適宜切り替え、主輪２に対して、主輪２が平坦面１０から浮く力と、車両構造体を前進させる力の２つの力が掛かるようにしており、軽い車輪を持ち上げることは容易にできる。

（３）切替手段の変形例
上記においては、主輪とピニオン歯車との間に設けられた凹凸部と、係合用爪および係合解消用爪を用いて、主輪の回転のピニオン歯車への伝達、非伝達を切り替えているが、以下に示すような変形例を切替手段として採用することもできる。なお、各変形例において、切替手段以外の構成および動作は、基本的に、上記で説明した内容と同様であるため、以下では、切替手段と関連する説明のみを記載している。

（ａ）フリータイプの双方向クラッチ（第１の変形例）
第１の変形例は、主輪軸とピニオン歯車との間に設けられたフリータイプの双方向クラッチを切替手段とする例である。

フリータイプの双方向クラッチは、入力軸に与えられた力は出力軸に伝達するが、出力軸に与えられた力は入力軸に伝達しない特性を有しているため、係合用爪および係合解消用爪に替えてフリータイプの双方向クラッチを切替手段として使用しても、主輪の回転のピニオン歯車への伝達、非伝達を切り替えることができる。切替手段としてフリータイプの双方向クラッチを使用した場合、車輪構造体の構成をよりシンプルにすることができ、信頼性も向上する。

図１０は、フリータイプの双方向クラッチを切替手段として使用した車輪構造体の一例を示す模式側面図である。図１０において、１３はフリータイプの双方向クラッチであり、主輪軸２ａとピニオン歯車５との間に、主輪軸２ａ側が入力軸となるように配置されている。

通常走行時、入力軸である主輪２が回転して車輪構造体を前進させると同時に、出力軸であるピニオン歯車５も回転する。しかしながら、このとき、ピニオン歯車５は、短尺孔部６ａの初期位置にあり、まだ、ラック歯車９とは噛み合っていないため、ラック歯車９に対して空転状態となっている。

そして、その後、主輪２が段差の端面に接触にしてから補助輪３が段差上面に当接するまでは、上記と同様に（図４、図５参照）、主輪２は回転を停止して段差の端面に接触したときの状態が維持される一方、湾曲孔部６ｃに移動した後、ラック歯車９の長尺部分９ａと噛み合いながら回転するピニオン歯車５の孔部６内での移動に合わせて、主輪軸２ａも長尺孔部６ｂに沿って後上方へと移動する。このとき、ピニオン歯車５は、ラック歯車９との噛み合いの関係から、主輪２の回転方向とは逆の時計回りの回転となるが、出力軸（ピニオン歯車５）に与えられた力は、フリータイプの双方向クラッチ１３によって、入力軸（主輪２）への伝達されないため、主輪２は回転を停止したままの状態が保たれる。

その後、段差上面１１ｂへの乗り上げのために主輪２が回転を再開するが、ピニオン歯車５（出力軸）は、主輪２（入力軸）とは逆の回転が保たれている。このとき、(主輪２の回転角) ＜(ピニオン歯車５の回転角)であるため、相対的には、入力軸（主輪２）に対して出力軸（ピニオン歯車５）が回転していることとなり、出力軸から入力軸への力の伝達は生じない。

主輪２が段差上面１１ｂに乗り上げた後は、入力軸（主輪２）の回転が、双方向クラッチ１３を介して出力軸（ピニオン歯車５）に伝達されるため、ピニオン歯車５が主輪２と同じ反時計回りに回転する。そして、主輪２と同じ反時計回りに回転するピニオン歯車５が、ラック歯車９と噛み合いながら孔部６を移動して、上記と同様に（図６、図８参照）、初期位置へと戻る。

（ｂ）弾性体と係止部との組み合わせ（第２の変形例）
第２の変形例は、弾性体と、主輪の係止部およびピニオン歯車の係止部とを組み合わせることにより、上記したフリータイプの双方向クラッチと同じ機能を発揮させて、切替手段とする例である。

図１１は、この弾性体と、主輪の係止部およびピニオン歯車の係止部との組み合わせを説明する模式斜視図である。そして、図１２は、本変形例において、通常走行時の主輪とピニオン歯車の状態を説明する模式斜視図であり、また、図１３は、主輪が段差上面に乗り上げたときの主輪とピニオン歯車の状態を示す模式斜視図である。

図１１～図１３において、１４はトーションスプリングなどの弾性体であり、図１１に示すように、弾性体１４の一端１４ａはピニオン歯車５に設けられた固着部５ｄに、他端１４ｂは主輪２に設けられた固着部２ｄに固定されて、外部から力が働いていない自由状態、または、反時計回りに付勢された状態に配置されている。そして、ピニオン歯車５に設けられた係止部５ｅと、主輪２に設けられた係止部２ｅとは、互いに、係止可能に構成されている。

図１２に示すように、通常走行時、主輪２とピニオン歯車５とは面で接触している。

主輪が段差端面に接触した後、補助輪が段差上面に当接するまでは、上記と同様に（図４、図５参照）、主輪２の回転は停止している。一方、ピニオン歯車５はラック歯車９と噛み合いながら時計回りに回転する。そして、ピニオン歯車５の回転に伴って、弾性体１４が徐々に縮められる。

その後、主輪の回転が再開して段差上面に乗り上げるまでは、図１０と同様に、主輪２が反時計回りに回転するのに対して、ピニオン歯車５はラック歯車９と噛み合っているため時計回りに回転する。このとき、(主輪の回転角)＜(ピニオン歯車の回転角)であるため、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達されない状態のまま、ピニオン歯車５が時計回りに回転して、ピニオン歯車５の係止部５ｅが、主輪２の係止部２ｅの後方の位置から主輪２の係止部２ｅの前方の位置へと移動していく。それに合わせて、弾性体１４がさらに縮められる。

その後、回転移動した係止部５ｅが係止部２ｅと接触すると、２つの係止部５ｅ、２ｅが係止状態となり、主輪２の回転が、２つの係止部５ｅ、２ｅを介してピニオン歯車５に伝達されるようになり、主輪２とピニオン歯車５とが同じ反時計回りに回転する。そして、ピニオン歯車５は、図１０と同様に、ラック歯車９と噛み合いながら孔部６を初期位置へ向けて移動し、乗り上げが完了する。

このように、本変形例においては、弾性体と２つの係止部という安価で一般的な部材を使用したシンプルな構成でありながらも、主輪の回転のピニオン歯車への伝達、非伝達を適宜切り替えることができるため、フリータイプの双方向クラッチと同じ機能を、高い信頼性で、より安価に提供することができる。

なお、上記した図１１～図１３においては、主輪２に対してピニオン歯車５が最大で１回転弱の回転をすることにより、２つの係止部５ｅ、２ｅを接触させて係止しているが、回転範囲として１回転以上が必要な場合には、主輪とピニオン歯車の間に中間回転体を配置することにより対応することができる。

図１４は、図１１～図１３に示した主輪２とピニオン歯車５の間に１つの中間回転体１５が配置されている場合を示す模式斜視図である。図１４において、１５は中間回転体であり、中間回転体１５は弾性体１６を備えている。そして、中間回転体１５の主輪２側には、係止部２ｅと接触する係止部１５ａが、ピニオン歯車５側には係止部５ｅと接触する係止部１５ｂが設けられている。また、図示していないが、中間回転体１５には、主輪２に設けられた弾性体１４の一端１４ａを固着する固着部、および、弾性体１６の一端を固着する固着部が設けられている。そして、固着部５ｄには、弾性体１６の他端が固着される。

このような中間回転体１５を設けることにより、さらに、最大１回転弱の回転を得ることができる。即ち、まず、ピニオン歯車５がラック歯車と噛み合って回転することに合わせて、係止部５ｅが回転して、係止部１５ｂに接触、係合する。その後、ピニオン歯車５がさらに回転すると、係止部５ｅを係止させた係止部１５ｂにより中間回転体１５がピニオン歯車５と共に回転し、合わせて、係止部１５ａが回転して、係止部２ｅに接触、係合する。このように、本変形例においては、中間回転体を設けることにより、ピニオン歯車を最大２回転弱、回転させることができる。そして、この考えに基づけば、ｎ個の中間回転体を設けた場合には、さらに、最大ｎ回転弱の回転を得ることができる。

（ｃ）ピニオン歯車およびラック歯車の対称配置（第３の変形例）
第３の変形例は、ピニオン歯車およびラック歯車のそれぞれを、上記した各切替手段と共に、主輪の両側に対称配置する例である。

上記した第１の実施の形態および各変形例においては、いずれも、主輪の片側に、ピニオン歯車やラック歯車、切替手段が配置された状態で説明しているが、主輪の両側に、それぞれが対称位置となるように配置してもよい。このとき、両側のピニオン歯車を連結する歯車連結部を設けることが好ましい。これにより、両側のピニオン歯車を同期して位相を合わせた状態で回転させることができるため、力のバランスを適切に保ちながら、乗り上げ動作の安定を図って、よりスムーズな段差乗り上げを行うことができる。

一例を図１５、図１６に示す。なお、図１５は、図１および図２に示した構成の車輪構造体に対して、その主輪の両側にピニオン歯車やラック歯車などを配置したときの模式断面図である。そして、図１６は、図１５における歯車連結部を説明する模式斜視図である。図１５、図１６において、１２は歯車連結部である。歯車連結部１２に設けられた凸部１２ａを、ピニオン歯車５に設けられた凹部５ｃと係合させることにより、左右のピニオン歯車を固定して、同期して動作させることができ、また、主輪２が軸方向に動くことを防止できる。

２．第２の実施の形態
（１）車輪構造体の構成
本実施の形態に係る車輪構造体は、第１の実施の形態に係る車輪構造体と同様に、大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、主輪の段差接触後、補助輪が段差上面に当接して、主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている。そして、フレームは、前方下端部に補助輪を支持していると共に、フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、主輪軸が挿通できるように形成されており、孔部に挿通された主輪軸が孔部を移動することにより、主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、その後は、主輪軸が孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることも、第１の実施の形態と同様である。

しかしながら、本実施の形態は、ラック歯車を孔部の前方に配置し、ピニオン歯車およびラック歯車の双方と噛み合わせ可能なクラッチ歯車を設け、クラッチ歯車の回転のピニオン歯車への伝達、非伝達を、クラッチ歯車とピニオン歯車とを連結する弾性体を用いて切り替える点において第１の実施の形態と異なっている。

図１７は本実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図、図１８は同車輪構造体の模式正面図である。図１７、図１８において、１７はクラッチ歯車であり、１８は弾性体である。図１７、図１８に示すように、ピニオン歯車５とクラッチ歯車１７とは弾性体１８によって連結されており、クラッチ歯車１７はラック歯車９と噛み合わされている。なお、ピニオン歯車５は、主輪軸２ａに係合されており、主輪２と一緒に回転する。そして、ピニオン歯車５の径は、ラック歯車９との接触を避けるという観点から、クラッチ歯車１７の径よりも小さい。

（２）動作
段差接触前の平坦面を走行している通常走行状態のとき、車輪構造体は、図１７に示すように、補助輪３は地面から離れた状態にあり、主輪２が運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重を支えながら、反時計回りに回転して前進する。このとき、クラッチ歯車１７はピニオン歯車５とは係合されていないため、主輪軸２ａおよびピニオン歯車５の回転は、クラッチ歯車１７へは伝達されない。

その後、車輪構造体が段差の直前まで前進して、主輪２が段差端面に接触する。このとき、第１の実施の形態と同様に、回転を中止した主輪２は段差端面１１ａとの接触による反力を受け、一方、フレーム１は、主輪２が段差端面１１ａに当たった衝撃により前方へ移動する。その結果、主輪軸２ａが短尺孔部６ａ内を後下方へと移動する。

短尺孔部６ａ内を移動した主輪軸２ａが湾曲孔部６ｃに至ると、その後は、運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重によって、主輪軸２ａと共に移動してきたピニオン歯車５が、弾性体１８を介して、ラック歯車９と噛み合っているクラッチ歯車１７を上方へと押し上げるため、クラッチ歯車１７がラック歯車９と噛み合いながら反時計回りに回転を開始する。そして、クラッチ歯車１７の回転に伴って、主輪軸２ａが湾曲孔部６ｃから長尺孔部６ｂからへと移動していき、長尺孔部６ｂに沿って後上方へと移動する。なお、クラッチ歯車１７は、依然として、ピニオン歯車５とは係合されていないため、クラッチ歯車１７の回転は主輪軸２ａへは伝達されない。

図１９は、クラッチ歯車１７がラック歯車９と噛み合って、長尺孔部６ｂに沿って移動している状態を説明する模式側面図である。このとき、弾性体１８を介してクラッチ歯車１７を押しているピニオン歯車５の移動に合わせて、主輪軸２ａも長尺孔部６ｂに沿って後上方へと移動するが、主輪２は平坦面１０に接しているため、フレーム１が下方へ移動して、前方の補助輪３が段差上面１１ｂに接するようになる。なお、クラッチ歯車１７は、依然として、ピニオン歯車５とは係合されていないため、クラッチ歯車１７が回転していても、主輪軸２ａおよびピニオン歯車５は回転せず、段差端面１１ａに接触したときの状態のまま、回転を停止している。

補助輪３が段差上面１１ｂに接すると、車輪構造体に掛かる荷重の大部分が補助輪３に掛かることになる一方、主輪２に掛かる力は主輪２の自重程度に留まることになる。そして、主輪軸２ａの後上方へのさらなる移動に伴って、主輪２が平坦面１０から浮き気味になり、車両構造体を前進させる力によって、主輪２が回転を再開し、段差上面１１ｂに乗り上げようとする。このとき、主輪２に掛かる力は、主輪２が平坦面１０から浮く力と、車両構造体を前進させる力の２つとなるため、主輪２は緩やかな斜面を登るように、スムーズに段差上面１１ｂへと乗り上げることができる。

図２０は、主輪２が段差上面１１ｂに乗り上げた状態を説明する模式側面図である。図２０に示すように、主輪２が段差上面１１ｂに乗り上げたとき、クラッチ歯車１７は長尺孔部６ｂの後端部に至っているため、その後、主輪２にさらに荷重が掛かると、弾性体１８はピニオン歯車５に押されて押し縮められることになる。そして、最終的に、ピニオン歯車５とクラッチ歯車１７とが噛み合い、係合される。

ピニオン歯車５とクラッチ歯車１７とが係合されると、主輪２およびピニオン歯車５の回転がクラッチ歯車１７に伝達される状態へと変わる。そして、クラッチ歯車１７は、ピニオン歯車５と噛み合って、その回転が反時計回りから時計回りへと逆転し、その後は、ラック歯車９の長尺部分９ａと噛み合いながら、長尺孔部６ｂの後端部から前下方に向けて孔部６を移動し、合わせて孔部６を移動するピニオン歯車５が湾曲孔部６ｃへ至ると同時に、初期位置である湾曲孔部６ｃの近傍へと至る。

図２１は、クラッチ歯車１７が初期位置である湾曲孔部６ｃの近傍へ至ったときの様子を説明する図である。なお、図２１においては、ピニオン歯車５とクラッチ歯車１７とが係合されていることを明確に示すために、弾性体１８の記載を省略している。

図２１に示すように、主輪２およびピニオン歯車５が、クラッチ歯車１７に合わせて移動することにより、フレーム１および補助輪３が初期位置へと上昇していく。一方、湾曲孔部６ｃに至ったピニオン歯車５は、押し縮められていた弾性体１８の復元力によって、クラッチ歯車１７との係合が解消されて、主輪軸２ａおよびピニオン歯車５の回転が、クラッチ歯車１７へ伝達されない初期状態に戻る。そして、その後は、車輪構造体に掛かる荷重によって、主輪軸２ａが短尺孔部６ａ内を前上方の初期位置へと移動して、初期状態に戻る。

以上のようにして、車輪構造体の段差乗り上げが完了するが、本実施の形態においては、主輪軸の孔部での往復移動に際して、主輪およびピニオン歯車の回転のクラッチ歯車への伝達、非伝達を適宜切り替え、主輪２に対して、主輪２が平坦面１０から浮く力と、車両構造体を前進させる力の２つの力が掛かるようにすることにより、緩やかな斜面を登るように、スムーズに主輪２を段差上面１１ｂへと乗り上げさせることができる。

３．第３の実施の形態
上記した第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、孔部を往復移動する主輪軸に所定の軌道を描かせることにより、小さい力で車両構造体の段差上面へのスムーズな乗り上げを図っているが、第３の実施の形態では、孔部を設けることなく、主輪軸に所定の軌道を描かせて、小さい力で車両構造体の段差上面へのスムーズな乗り上げを図っている。

（１）車輪構造体の構成
図２２は第３の実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図、図２３は同車輪構造体の模式正面図である。図２２、図２３において、１９は主輪フレーム、２１はクラッチ歯車フレームであり、弾性体２３が設けられた軸１９ａに互いの一端が軸支されている。なお、軸１９ａは、フレーム１に回転自在に軸支されている。

図２２、図２３に示すように、本実施の形態に係る車輪構造体は、第１の実施の形態や第２の実施の形態に係る車輪構造体と同様に、大径の主輪２、小径の補助輪３、および運搬物載置台取付部４が設けられたフレーム１を有しており、主輪２の段差接触後、補助輪３が段差上面に当接して、主輪２が段差上面に乗り上げるように構成されている。

しかし、本実施の形態において、フレーム１には、弾性体２３、主輪フレームストッパ２０、クラッチ歯車フレームストッパ２２、ラック歯車９が設けられている。

弾性体２３は、軸１９ａに設けられて、主輪フレーム１９に前方向（紙面左方向）への付勢力を与えるものであり、主輪フレーム１９と、一端にクラッチ歯車１７が配置されたクラッチ歯車フレーム２１とを連結して、主輪フレーム１９とクラッチ歯車フレーム２１とを回転自在に支持している。そして、主輪フレームストッパ２０は、主輪フレーム１９の前方向への回転を係止し、クラッチ歯車フレームストッパ２２は、クラッチ歯車フレーム２１の前方向への回転を係止するために設けられている。

また、主輪フレーム１９の他端には、ピニオン歯車５が、主輪軸２ａを介して主輪２と共に回転するように設けられており、クラッチ歯車フレーム２１の他端には、クラッチ歯車１７がラック歯車９と噛み合うように設けられている。

（２）動作
段差接触前の平坦面を走行している通常走行状態のとき、車輪構造体は、図２２に示すように、補助輪３は地面から離れた状態にあり、主輪２が運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重を支えながら、前進する。なお、このとき、主輪フレーム１９は主輪フレームストッパ２０により、また、クラッチ歯車フレーム２１はクラッチ歯車フレームストッパ２２によって、前方向への回転が止められているため、主輪２およびピニオン歯車５の反時計回りの回転はクラッチ歯車１７へは伝達されない。

その後、車輪構造体が段差の直前まで前進して、主輪２が段差端面に接触する。図２４は、この主輪２が段差端面１１ａに接触したときの状態を示す模式側面図である。図２４に示すように、車輪構造体が平坦面１０を段差１１の直前まで前進して、主輪２が段差端面１１ａに接触すると、主輪２は回転を中止する。このとき、主輪２は段差端面１１ａとの接触による反力を受け、一方、フレーム１は、主輪２が段差端面１１ａに当たった衝撃により前方へ移動する。その結果、主輪軸２ａが若干後方（紙面右方向）へと移動し、それに合わせて、主輪フレーム１９が軸１９ａを中心とする円弧状軌道を描いて回動する。

その後、車輪構造体にさらに前進力が加えられると、フレーム１が前進しながら下降して、前方の補助輪３が段差上面１１ｂに接するようになる。図２５は、この補助輪３が段差上面１１ｂに接触したときの状態を示す模式側面図である。このとき、フレーム１の前進に合わせて、フレーム１に配置された主輪フレームストッパ２０も前進するが、主輪２は段差端面１１ａによって前進が止められているため、主輪フレーム１９は、主輪フレームストッパ２０から離れてさらに後方へと回動する。

補助輪３が段差上面１１ｂに接すると、車輪構造体に掛かる荷重の大部分が補助輪３に掛かることになる一方、主輪２に掛かる力は主輪２の自重程度に留まることになる。そして、主輪フレーム１９のさらなる回動に合わせて、主輪２が平坦面１０から浮き気味になり、車両構造体を前進させる力によって、主輪２が回転を再開し、段差上面１１ｂに乗り上げようとする。このとき、主輪２に掛かる力は、主輪２が平坦面１０から浮く力と、車両構造体を前進させる力の２つとなり、軽い車輪を持ち上げることは容易にできる。そして、段差端面１１ａに接触していた主輪２は前方向への回転を再開する。

このとき、クラッチ歯車フレーム２１は、依然として、クラッチ歯車フレームストッパ２２によって係止されて、クラッチ歯車１７が初期位置から移動しないようにされているため、主輪フレーム１９とクラッチ歯車フレーム２１となす角度は徐々に小さくなり、併せて、弾性体２３が縮められていく。

その後、車輪構造体にさらに前進力が加えられると、主輪２が段差上面１１ｂへ完全に乗り上げる。図２６は、この主輪２が段差上面１１ｂへ完全に乗り上げたときの状態を示す模式側面図である。

図２６に示すように、主輪２が段差上面１１ｂに乗り上げたとき、回動する主輪フレーム１９の先端に配置されたピニオン歯車５は、最も後上方に到達して、ピニオン歯車５とクラッチ歯車１７との噛み合いが開始し、ピニオン歯車５の回転がクラッチ歯車１７に伝達される状態となる。その後は、ピニオン歯車５の反時計回りの回転に合わせて、クラッチ歯車１７が、主輪２およびピニオン歯車５とは逆方向の時計回りに回転しながら、ラック歯車９に沿って下方へと移動する。

そして、クラッチ歯車１７の下方への移動に合わせて、フレーム１が上昇する。図２７は、このフレーム１の移動を説明する模式側面図である。図２７に示すように、フレーム１の上昇に合わせて、補助輪３が、段差上面１１ｂから離れて、初期位置に向けて移動する。このとき、クラッチ歯車フレーム２１は、クラッチ歯車１７の下方への移動に合わせて、クラッチ歯車フレーム２１の動きを係止していたクラッチ歯車フレームストッパ２２から離れる。

その後、主輪２がさらに回転すると、図２８の状態になる。図２８は、このフレーム１および補助輪３が初期位置まで戻る直前の状態を説明する模式側面図であり、主輪フレーム１９は軸１９ａの鉛直方向に位置し、クラッチ歯車１７はラック歯車９の下端まで移動している。

ここで、車両構造体に運搬物載置台取付部４を介して荷重が掛かると、ピニオン歯車５とクラッチ歯車１７との噛み合いが解消され、その後、縮められた弾性体２３の復元力によって、主輪フレーム１９とクラッチ歯車フレーム２１との角度が元に回復して、主輪フレーム１９が主輪フレームストッパ２０、クラッチ歯車フレーム２１がクラッチ歯車フレームストッパ２２に当たるまで移動して、初期位置に戻る。併せて、ピニオン歯車５との噛み合いが解消されてフリー状態となったクラッチ歯車１７は、クラッチ歯車フレーム２１の移動に合わせて、ラック歯車９に沿って反時計回りに回転しながら上昇して、初期位置に戻る。

以上のようにして、車輪構造体の段差乗り上げが完了するが、本実施の形態においては、主輪フレーム１９と主輪フレームストッパ２０の関係、および、クラッチ歯車フレーム２１とクラッチ歯車フレームストッパ２２の関係を、適宜切り替えて、主輪２に第１の実施の形態や第２の実施の形態と同じような軌道を形成させ、主輪２に対して、主輪２が平坦面１０から浮く力と、車両構造体を前進させる力の２つの力が掛かるようにしており、軽い車輪を持ち上げることは容易にできる。

そして、フレーム１における軸１９ａの位置、主輪フレーム１９やクラッチ歯車フレーム２１のサイズなどを、適切に調整することにより、第１の実施の形態や第２の実施の形態では乗り上げが難しかった主輪２の半径よりも高い段差に対しても、車両構造体をスムーズに乗り上げさせることができる。

４．第４の実施の形態
第１の実施の形態や第２の実施の形態の場合、ピニオン歯車を主輪軸に設けて段差乗り上げを行っているため、前記したように、主輪の半径よりも高い段差に対しては、車両構造体をスムーズに乗り上げさせることが難しい。

そこで、第４の実施の形態においては、第１の実施の形態や第２の実施の形態の考え方をさらに発展させて、ピニオン歯車の取り付け位置を高くして、主輪の半径よりも高い段差に対しても、車両構造体をスムーズに乗り上げさせることができるようにしている。

（１）車輪構造体の構成
図２９は本実施の形態に係る車輪構造体の模式側面図、図３０は同車輪構造体の模式正面図である。そして、図３１は、本実施の形態において、主輪の回転を説明する模式斜視図である。また、図３２は、本実施の形態における主輪ホイールの取り付けを説明する模式分解斜視図である。なお、図２９～図３２において、２４は主輪ホイール、２５はベアリング、２６は歯車、２７は内歯車、２８は第２の孔部である。なお、第２の孔部２８は、孔部６と同一形状に形成されている。

図２９～図３２に示すように、本実施の形態に係る車輪構造体は、第１の実施の形態および第２の実施の形態に示した車輪構造体と同様に、大径の主輪２、小径の補助輪３、および運搬物載置台取付部４が設けられたフレーム１を有しており、主輪２の段差接触後、補助輪３が段差上面に当接して、主輪２が段差上面に乗り上げるように構成されている。

しかしながら、本実施の形態においては、主輪軸で主輪を支持する第１～３の実施の形態とは異なり、主輪２は、主輪ホイール２４に設けられた２４ａ～２４ｄの４本の支柱によって支持されている。

具体的には、主輪２の内周面には、支柱２４ａ～２４ｄのそれぞれに回転自在に挿通されたベアリング２５が接する表面が平滑な領域と、支柱２４ａのベアリング２５の先に取り付けられた歯車２６と噛み合う内歯車２７が設けられた領域が形成されており（図３１参照）、ベアリング２５のそれぞれが回転することにより、主輪２の回転が支持されている。支柱２４ａ、２４ｂは、主輪ホイール２４の裏側まで伸びており、支柱２４ａは孔部６に、支柱２４ｂは第２の孔部２８に挿通されている。なお、支柱２４ａの先端は、ピニオン歯車５の凹凸部と係合可能な凹凸部が形成されている。

（２）動作
本実施の形態に係る車輪構造体の動作は、ピニオン歯車５が孔部６内を移動して、段差の乗り上げを行っている点では、第１に実施の形態および第２の実施の形態と基本的に同様である。

段差接触前の平坦面を走行している通常走行状態のとき、車輪構造体は、図２９に示すように、フレーム１に支持された補助輪３が浮いた状態にあり、主輪２が運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重を支えながら、前進する。なお、このとき、ピニオン歯車５と歯車２６とは、係合解消用爪８によって係合が解消された状態にあり、支柱２４ａの回転はピニオン歯車５へ伝達されていない。

その後、車輪構造体が段差の直前まで前進して、主輪２が段差端面１１ａに接触する。図３３は、この主輪２が段差端面１１ａに接触したときの状態を示す模式側面図である。図３３に示すように、車輪構造体が平坦面１０を段差１１の直前まで前進して、主輪２が段差端面１１ａに接触すると、主輪２は回転を中止し、段差端面１１ａとの接触による反力を受けて後方に若干移動する。そして、これに合わせて、支柱２４ａが孔部６内を後下方へと移動すると共に、支柱２４ｂも第２の孔部２８内を後下方へと移動する。

短尺孔部６ａ内を移動した主輪軸２ａが湾曲孔部６ｃに至ると、ピニオン歯車５がラック歯車９の湾曲部分９ｂとの噛み合いを開始して回転し始め、それに合わせて、支柱２４ａが湾曲孔部６ｃから長尺孔部６ｂへと移動する。その後は、運搬物載置台取付部４を介して掛かる荷重によって、ピニオン歯車５がラック歯車９の長尺部分９ｃと噛み合いながら回転して、長尺孔部６ｂに沿って後上方へと移動する。そして、支柱２４ａの移動に合わせて、支柱２４ｂも第２の孔部２８内を移動する。なお、このとき、ピニオン歯車５と歯車２６とは係合されていないため、ピニオン歯車５が回転していても、主輪２が回転することはない。

図３４は、本実施の形態において、主輪が段差上面へ完全に乗り上げたときの状態を示す模式側面図であり、図３５はそのときの車輪構造体の模式断面図である。支柱２４ａが孔部６内を後上端まで到達すると、第１の実施の形態と同様に、ピニオン歯車５が係合用爪７に押圧されることにより、ピニオン歯車５と歯車２６とが係合され、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達される状態へと変化する。

そして、その後は、第１の実施の形態と同様に、ピニオン歯車５が、主輪２と同じ反時計回りに回転をして、ラック歯車９と噛み合いながら、孔部６内を下降して、初期位置へと移動する。それに合わせて、支柱２４ｂも第２の孔部２８内を下降して、初期位置へと移動すると同時に、フレーム１も上昇する。

図３６は、このフレームの移動を説明する模式側面図であり、フレーム１の上昇に合わせて、補助輪３が、段差上面１１ｂから離れて、初期位置に向けて移動する。

そして、その後、ピニオン歯車５が、さらに、孔部６内を下降すると、第１の実施の形態と同様に、ピニオン歯車５と歯車２６との係合が、係合解消用爪８によって解消されて、主輪２の回転がピニオン歯車５に伝達されないようになり、主輪２が初期状態へと戻る。

本実施の形態においては、主輪軸ではなく、主輪軸よりも高い位置で主輪を支持する支柱を、各々の孔部に挿通させて移動させることによって段差への乗り上げを行うため、より高い段差に対しても、小さな力で容易に乗り上げることができる。

なお、上記では、孔部を２つとして説明したが、３つ以上の孔部を設けてもよく、また、支柱を４本として説明したが、２つ以上の孔部で支持することが可能であれば、３本以上の支柱であってもよい。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。なお、本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ フレーム
２ 主輪
２ａ 主輪軸
２ｂ 凹部
２ｄ 固着部
２ｅ 係止部
３ 補助輪
４ 運搬物載置台取付部
５ ピニオン歯車
５ａ テーパー
５ｂ 凸部
５ｃ 凹部
５ｄ 固着部
５ｅ 係止部
６ 孔部
６ａ 短尺孔部
６ｂ 長尺孔部
６ｃ 湾曲孔部
７ 係合用爪
８ 係合解消用爪
９ ラック歯車
９ａ 長尺部分
９ｂ 湾曲部分
１０ 平坦面
１１ 段差
１１ａ 段差端面
１１ｂ 段差上面
１２ 歯車連結部
１２ａ 凸部
１３ （フリータイプの）双方向クラッチ
１４ 弾性体
１４ａ 弾性体の一端
１５ 中間回転体
１５ａ、１５ｂ 係止部
１６ 弾性体
１７ クラッチ歯車
１８ 弾性体
１９ 主輪フレーム
１９ａ 軸
２０ 主輪フレームストッパ
２１ クラッチ歯車フレーム
２２ クラッチ歯車フレームストッパ
２３ 弾性体
２４ 主輪ホイール
２４ａ～２４ｄ 支柱
２５ ベアリング
２６ 歯車
２７ 内歯車
２８ 第２の孔部

Claims (8)

1. 大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、前記主輪の段差接触後、前記補助輪が段差上面に当接して、前記主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている車輪構造体であって、
   前記フレームは、前方下端部に前記補助輪を支持していると共に、
   前記フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、主輪軸が挿通できるように形成されており、
   前記主輪軸に、ピニオン歯車が、前記主輪の回転の伝達、非伝達を切替え可能な切替手段を介して設けられており、
   前記フレームには、前記孔部の後方側に、前記孔部の湾曲孔部から長尺孔部にかけて、前記ピニオン歯車との噛み合わせが可能なラック歯車が、前記孔部に沿って設けられており、
   前記孔部に挿通された前記主輪軸が前記孔部を移動することにより、前記主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、
   前記主輪軸が前記孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることを特徴とする車輪構造体。
2. 前記主輪の回転を伝達する手段として、前記主輪および前記ピニオン歯車のそれぞれに、互いに係合可能な凹凸部が設けられており、
   前記切替手段が、前記凹凸部を係合させる係合用爪、および、前記凹凸部の係合を解消させる係合解消用爪により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪構造体。
3. 前記切替手段が、前記主輪軸と前記ピニオン歯車との間に設けられたフリータイプの双方向クラッチであることを特徴とする請求項１に記載の車輪構造体。
4. 前記切替手段が、前記主輪と前記ピニオン歯車のそれぞれに一端が固定された弾性体と、前記主輪と前記ピニオン歯車のそれぞれに設けられた回転伝達用の係止部とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪構造体。
5. 前記主輪と前記ピニオン歯車との間に、回転伝達用の係止部が設けられた中間回転体が、１つ以上配置されていることを特徴とする請求項４に記載の車輪構造体。
6. 前記ピニオン歯車および前記ラック歯車が、前記主輪を挟み込むように、左右対称に、それぞれ１組、同期して動作するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車輪構造体。
7. 大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、前記主輪の段差接触後、前記補助輪が段差上面に当接して、前記主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている車輪構造体であって、
   前記フレームは、前方下端部に前記補助輪を支持していると共に、
   前記フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、主輪軸が挿通できるように形成されており、
   前記主輪軸に、前記主輪と共に回転するピニオン歯車が設けられており、
   前記孔部の前方側に、前記孔部に沿ってラック歯車が設けられていると共に、
   前記ラック歯車と互いに噛み合って前記孔部の湾曲孔部から長尺孔部にかけて移動するように、クラッチ歯車が設けられており、
   前記クラッチ歯車と前記ピニオン歯車との間に連結された弾性体によって、前記主輪の回転の前記ピニオン歯車への伝達、非伝達を切替え可能に構成され、
   前記孔部に挿通された前記主輪軸が前記孔部を移動することにより、前記主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、
   前記主輪軸が前記孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることを特徴とする車輪構造体。
8. 大径の主輪、小径の補助輪、および運搬物載置台取付部が設けられたフレームを有し、前記主輪の段差接触後、前記補助輪が段差上面に当接して、前記主輪が段差上面に乗り上げるように構成されている車輪構造体であって、
   前記主輪の内周面には、主輪ホイールに設けられた３本以上の支柱のそれぞれに回転自在に挿通されたベアリングが接する表面が平滑な領域と、前記支柱の１本のベアリングの先に取り付けられた歯車と噛み合う内歯車が設けられた領域が形成されて、前記支柱の前記ベアリングのそれぞれが回転することにより、前記主輪が支持されており、
   前記フレームは、前方下端部に前記補助輪を支持していると共に、
   前記フレームには、後下方に伸びる短尺孔部と、後上方に伸びる長尺孔部とが湾曲孔部で接続された形状の孔部が、２列以上、平行して形成されており、
   前記孔部のそれぞれに挿通された前記支柱が、前記孔部を移動することにより、前記主輪が所定の軌道を形成しながら段差上面に乗り上げ、
   前記主輪軸が前記孔部を、乗り上げ時と逆方向に移動することにより、段差接触前の状態に戻るように構成されていることを特徴とする車輪構造体。