| 【発明の名称】 |
キャスタ車輪及びキャスタ車輪を備えた台車 |
| 【発明者】 |
【氏名】安達 智巳
【住所又は居所】広島県広島市西区観音新町四丁目６番２２号 三菱重工業株式会社広島製作所内
【氏名】大田 法隆
【住所又は居所】広島県広島市西区観音新町四丁目６番２２号 三菱重工業株式会社広島製作所内
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| 【要約】 |
【課題】走行方向を逆転する際に左右方向に振れることがなく、かつ逆キャスタ状態となり難いキャスタ車輪を提供することにある。
【解決手段】台車等に固定するための固定部１１と、該固定部１１に対して旋回可能に支承されたガイド部材１２と、該ガイド部材１２に対して水平方向にスライド可能に支持されたスライド部材１３と、回転軸１４を介して回転可能に支持された車輪１５と、回転軸に支承されたストッパ部材１６とを備え、スライド部材１３は、ガイド部材１２の側面に形成された長穴内で移動可能で、ストッパ部材１６は、車輪１５または回転軸１４との摩擦力により上昇し、ガイド部材と咬み合い、車輪とガイド部材とのオフセット状態を保持し、走行方向を逆転する際に左右方向に振れることがなく、かつ逆キャスタ状態とならず安定走行が可能である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 台車等に固定するための固定部と、該固定部に対して、軸を中心として旋回可能に支承されたガイド部材と、該ガイド部材の旋回中心と交差する方向へスライド可能に支持されたスライド部材と、該スライド部材に回転軸を介して回転可能に支持された車輪と、前記回転軸に相対移動可能に支承されたストッパ部材とを備え、前記ストッパ部材は、前記車輪または回転軸との間に作用する摩擦力により上昇し、前記ガイド部材の一部と係合して、前記車輪の回転中心とガイド部材の回転中心とがオフセットした状態に前記スライド部材を保持することを特徴とするキャスタ車輪。
【請求項２】 前記ガイド部材とスライド部材とは、ころがり軸受によりスライド可能に支持されたことを特徴とする請求項１に記載のキャスタ車輪。
【請求項３】 前記スライド部材は、前記ガイド部材の側面に前記ガイド部材の旋回中心に対してほぼ直交する向きに形成された長穴内で移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のキャスタ車輪。
【請求項４】 台車等に固定するための固定部と、該固定部に対して旋回可能に支承されたガイド部材と、該ガイド部材に対して水平方向にスライド可能に支持されたスライド部材と、該スライド部材に回転軸を介して回転可能に支持された車輪と、前記回転軸に回転可能に支承されたストッパ部材とを備え、前記スライド部材は、前記ガイド部材の側面に形成された長穴内で移動可能であり、前記ストッパ部材は、車輪または回転軸との摩擦力により上昇し、前記ガイド部材の一部と咬み合い、車輪とガイド部材とのオフセット状態を保持するキャスタ車輪を備えたことを特徴とする台車。
【請求項５】 前記ガイド部材とスライド部材とは、ころがり軸受によりスライド可能に支持されたことを特徴とする請求項４に記載の台車。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャスタ車輪に関し、特に車輪が走行方向を逆転する際に車輪軸芯からオフセットしたキャスタ軸周りに車輪が旋回することのない走行台車用のキャスタ車輪及びそのキャスタ車輪を備えた台車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のキャスタ車輪（自在車輪）は、図７、８に示すように車輪１の回転軸２が路面と平行に向けられるとともに、回転軸２が旋回軸３に対してＨだけ変位（オフセット）して配設されている。また、旋回軸３は、固定部４によりボルト５等により、台車、家具、椅子等に固定される。このキャスタ車輪にあっては、前記オフセットの存在により、これが取り付けられた台車等に、所定方向の力が加えられると、車輪１が容易に旋回軸３を中心として旋回して、当該方向へ追従し、方向転換を行うことができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した台車用のキャスタ車輪では、走行方向を反転させる際に車輪１にある程度の重量がかかっている場合、車輪１と路面との接地点Ａを中心に旋回するため、キャスタ車輪の取り付けられた台車等は、オフセットした分だけ左右方向に振られることとなる。したがって、キャスタ車輪を取り付けた台車が軌条走行を行う台車であり、軌条側に設けられたラックピンに台車側のピンピニオン歯車をかみ合わせる方式の場合、台車を駆動するピンピニオン歯車と垂直配設されたロックピンとの歯丈方向の距離が変化して駆動力の伝達が不能となる虞がある。
【０００４】また、反転する直前までの走行方向（キャスタ車輪の方向）により台車の左右への振られ方向が異なるために、積載荷重のバランスがとりにくく荷崩れを起こしたり、場合によっては意図する方向とは逆方向へ台車が振られ走行安定性に欠けると共に、乗り心地の悪いものであった。更に、図８に示すように車輪１が旋回軸（キャスタ軸）３の周りに３６０度旋回するために、台車自体におけるキャスタ車輪の周囲に旋回半径分の余裕（デッドスペース）を設ける必要が存在した。
【０００５】また別の従来例として、路面と平行に配置され車輪の回転軸を路面と平行方向に形成された長溝内に遊嵌し、走行方向を反転させる際にキャスタ軸周りに車輪が旋回するのを防止する構造のものが提案されている。しかし、このような構造のキャスタ車輪においては、車輪の回転軸が長穴内を自由に移動できるために、急勾配の斜面を下る際に、荷重の具合によって車輪の回転軸が進行方向に前進移動してしまい、逆キャスタ状態となってしまい、安定した走行を確保できないと云う虞があった。
【０００６】上記問題点を解決するため、本発明は上部構造に対して車輪部をスライド可能に設定することで、走行方向を逆転する際に左右方向に振れることが無く、且つ急勾配の斜面でも逆キャスタ状態とならないキャスタ車輪及びキャスタ車輪を備えた台車を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、台車等に固定するための固定部と、該固定部に対してほぼ垂直な軸を中心に旋回可能に支承されたガイド部材と、該前記軸と交差する方向へガイド部材に対してスライド可能に支持されたスライド部材と、該スライド部材に回転軸を介して回転可能に支持された車輪と、前記回転軸に回転可能に支承されたストッパ部材とを備え、前記ストッパ部材は、車輪または回転軸との間に作用する摩擦力により、前記ガイド部材の一部と係合して、前記車輪の回転中心とガイド部材の旋回中心とをオフセット状態に保持することを特徴とする。
【０００８】また前記ガイド部材とスライド部材とは、ころがり軸受によりスライド可能に支持されたことを特徴とする。
【０００９】また前記スライド部材は、前記ガイド部材の側面に形成された長穴内で移動可能であることを特徴とする。
【００１０】また本発明は、前記キャスタ車輪を利用した台車であって、台車等に固定するための固定部と、該固定部に対して旋回可能に支承されたガイド部材と、該ガイド部材に対して水平方向にスライド可能に支持されたスライド部材と、該スライド部材に回転軸を介して回転可能に支持された車輪と、前記回転軸に回転可能に支承されたストッパ部材とを備え、前記スライド部材は、前記ガイド部材の側面に形成された長穴内で移動可能であり、前記ストッパ部材は、車輪または回転軸との摩擦力により上昇し、前記ガイド部材の一部と咬み合い、車輪とガイド部材とのオフセット状態を保持するキャスタ車輪を備えたことを特徴とする。
【００１１】また、前記ガイド部材とスライド部材とは、ころがり軸受によりスライド可能に支持されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明に関わるキャスタ車輪の一実施の形態を示す一部を切欠いた正面である。図２は、図１の側面図である。ここで、キャスタ車輪１０は、台車等に固定するための固定部１１と、この固定部１１に対して旋回可能に内装支持されたガイド部材１２と、このガイド部材１２に対して水平方向にスライド可能に支持されたスライド部材１３と、該スライド部材１３に回転軸１４を介して回転可能に支持された車輪１５と、前記回転軸１４に回転可能に支承されたストッパ部材１６等を備えている。
【００１３】ガイド部材１２は、固定部１１にベアリング１７によって旋回軸Ｌ（通常は垂直に設けられる）を中心に旋回可能に支持されており、上部外周がリブ１２ｆによって補強されている。また、ガイド部材１２は、門型をしており中央に車輪１５を収納する凹部１２ａを有している。また、ガイド部材１２の両肩部にみぞ１２ｂが形成されており、このみぞ１２ｂにスライド部材１３がころがり軸受１８を介して水平方向（前記旋回軸Ｌと交差する方向）に摺動自在に支持されている。スライド部材１３の側面には、突起１３ａが立設されており、この突起１３ａがガイド部材１２の側面に形成された長穴１２ｃ内を左右に移動する。また、スライド部材１３には、回転軸１４が水平（図示の左右方向）に貫通して取付けられており、この回転軸１４の中央に車輪１５が回転自在に取付けられている。更に、回転軸１４は、左右に延設されており、ガイド部材１２の側面に形成された長穴１２ｄから側方に突出している。したがって、スライド部材１３のガイド部材１２に対する水平方向の移動範囲がこの長穴１２ｄまたは長穴１２ｃによって規制される。また、長穴１２ｄは、旋回軸Ｌを中心として左右対称に形成されている。また、ガイド部材１２は、下方端部に係止突部２０ａ、２０ｂが形成されている。
【００１４】また、回転軸１４の両端には、ストッパ部材１６が回転可能に垂下されている。ストッパ部材１６は、内方向に突出した摺動片１９を有しており、車輪１５の側面に常に当接している。したがって、車輪１５の回転にともなって車輪から摩擦力が作用することよって、車輪１５の回転方向へのトルクを受けることとなる。更に、回転軸１４の回転により、回転軸１４とストッパ部材１６との摩擦力に伴っても車輪１５の回転方向のトルクを受ける。また、ストッパ部材１６には、前述のガイド部材１２の下方端部に形成された係止突部２０ａ、２０ｂと係合可能な係合凹部１６ａ、１６ｂが形成されている。更に、係合凹部１６ａ、１６ｂは、回転軸１４と同心円状の曲面を有しており、回転軸１４が長穴１２ｄの何れかの端部に移動した際に摩擦トルクによってストッパ部材１６が上昇した時、ガイド部材１２の係止突部２０ａ、２０ｂと係合する。ストッパ部材１６が、車輪１５または回転軸１４との摩擦力により上昇し、ガイド部材１２と係合すると、スライド部材１３の移動が制限されて車輪１５とガイド部材１２とのオフセット状態が保持される。
【００１５】以上のように構成されたキャスタ車輪の動作について、図３、４に従って説明する。まず、図３に示すようにキャスタ車輪１０が矢印Ｒ方向に走行すると、車輪１５と床面３０の走行抵抗によりスライド部材１３及び車輪１５が長穴１２ｄの後端部まで後退する。同時に、突起１３ａが長穴１２ｃ内を後端部まで後退する。この突起１３ａと長穴１２ｃとの関係によって、スライド部材１３及び車輪１５の移動量が規制される。また、ストッパ部材１６は、摺動片１９と車輪１５との摩擦トルクまたは、回転軸１４との摩擦トルクによって矢印Ｓ方向へ回転して上昇する。この上昇により、ストッパ部材１６の係合凹部１６ｂとガイド部材の係止突部２０ｂとが係合し、ロックされる。したがって、車輪１５のガイド部材１２に対するオフセット（変位）状態が維持される。
【００１６】車輪１５がオフセット状態で矢印Ｒ方向へ床面３０或るいはレール上を走行しても、安定した走行が可能である。また、床面３０が前方へ急傾斜していても、車輪１５はロックされているので、逆キャスタ状態となることもなく、安定した走行ができる。
【００１７】次に、キャスタ車輪１０が今まで走行していた方向と逆方向へ走行する場合について説明する。図３に示す状態から車輪１５が逆方向へ回転を始めると、ストッパ部材１６は、摺動片１９が逆方向の回転トルクを受けて、係合状態から解除される。ストッパ部材１６とガイド部材１２との係合が解除されると、スライド部材１３及び車輪１５は、ガイド部材１２に対して、走行抵抗によって逆方向へ移動する。同時に突起１３ａが長穴１２ｃ内を先端部まで前進する。更に車輪１５が回転すると、摺動片１９による摩擦抵抗によりストッパ部材１６が、図４に示すように上昇して係止突部２０ａと係合する。ストッパ部材１６の係合凹部１６ａとガイド部材１２の係止突部２０ａとの係合によりロックされ、車輪１５のオフセット状態が維持される。
【００１８】図４に示すように車輪１５がガイド部材１２に対して変位（オフセット）しているので床面が逆方向に急傾斜していても、逆キャスタ状態となって不安定となることがない。方向を変換する際に、車輪１５がガイド部材１２の長穴１２ｄ内を水平移動するのみで、旋回軸Ｌ周りに回転することがないので周囲に余分なスペースを必要としない。また、一定方向への走行時には、車輪１５がオフセットしているので、路面の変化や軌道のカーブに対しても安定した走行を確保できる。
【００１９】図５は、本発明のキャスタ車輪を備えた台車の側面図、図６は、その正面図である。台車２１は、台車フレーム２２の下にキャスタ車輪１０が４個取り付けられており、軌条２３の上に載っている。また、左右の軌条２３の間にラックピン２４が等間隔で敷設されており、このラックピン２４に台車２１に設けられたピンピニオン歯車２５が噛み合っている。したがって、台車２１側に設けたモータ等の駆動機構２６によってピンピニオン歯車２５を回転させることにより、急傾斜軌条であっても台車２１を前進、後退させることができる。また、台車２１に設けられたガイドローラ２７は、ラックピン２４の部上に設けられた補強フランジ２８に当接して、台車の幅方向への移動を規制している。キャスタ車輪１０は、台車２１の下面の４箇所に取り付けられており、台車の重量を支えると共に従動する。キャスタ車輪１０は、上記した構造からなっている。
【００２０】以上のように構成された台車２１は、キャスタ車輪１０がストッパ部材１６を備えており、変位量が保持されているので、急傾斜を下る場合でも車輪１５が勝手に前方へ移動して逆キャスタ状態となることがなく、安定した走行を維持することができる。また、走行方向を転換する際にも、車輪１５及びスライド部材１３が、ガイド部材１２に対して、走行抵抗によって水平に移動するのみであるので、従来のように車輪１５と軌条２３との接点を中心に回転することがないので、台車が左右に振られて、積荷のバランスを崩す虞がない。また、台車が意図した方向と異なる方向に振られることがないので、走行の安定性と乗り心地の向上を図ることができる。さらに、車輪が旋回軸の周りに旋回することがないので車輪の周囲のデッドスペースが小さくなり、台車の下部へ有効に機器等を設置及び収納することができる。
【００２１】また、走行方向を反転する際に、台車が幅方向に振られて台車を駆動するラックピン２４とピンピニオン歯車２５の歯丈方向の距離が変化して、駆動力の伝達が不能となる虞がない。
【００２２】なお、以上の実施の形態では、ラックピンとピンピニオン歯車による駆動機構を有する台車の例について説明したが、これに限ることなく、自動車や鉄道車両等の車両駆動方式における従動車両についても適用することができる。また、ストッパ部材が回転軸の両端に設けられた場合について説明したが、回転軸の片側であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のキャスタ車輪は、台車等に固定するための固定部と、該固定部に対して旋回可能に支承されたガイド部材と、該ガイド部材に対して水平方向にスライド可能に支持されたスライド部材と、該スライド部材に回転軸を介して回転可能に支持された車輪と、前記回転軸に回転可能に支承されたストッパ部材とを備え、前記ストッパ部材は、車輪または回転軸との摩擦力により上昇し、前記ガイド部材の一部と咬み合い、前記車輪とガイド部材とのオフセット状態を保持するので、走行方向を逆転する際に車輪が左右方向に振れ回ることがない。また、急勾配の斜面を下る場合でも逆キャスタ状態となることがなく、安定して走行することができる。
【００２４】また、前記ガイド部材とスライド部材とは、ころがり軸受によりスライド可能に支持されたので、車輪に荷重がかかっていても、円滑にガイド部材に対して車輪を水平移動することができる。
【００２５】また、前記スライド部材が前記ガイド部材の側面に形成された長穴内で移動可能であるので、走行方向を変換する際に、車輪がガイド部材の長穴内を水平移動し、旋回軸Ｌ周りに回転することがないので周囲に余分なスペースを必要としない。また、一定方向への走行時には、車輪がオフセットしているので、安定した走行を確保できる。
【００２６】また、台車等に固定するための固定部と、該固定部に対して旋回可能に支承されたガイド部材と、該ガイド部材に対して水平方向にスライド可能に支持されたスライド部材と、該スライド部材に回転軸を介して回転可能に支持された車輪と、前記回転軸に回転可能に支承されたストッパ部材とを備え、前記スライド部材は、前記ガイド部材の側面に形成された長穴内で移動可能であり、前記ストッパ部材は、車輪または回転軸との摩擦力により上昇し、前記ガイド部材の一部と咬み合い、車輪とガイド部材とのオフセット状態を保持するキャスタ車輪を備えた台車であるので、台車の走行方向を変更する場合に台車が横方向に振れて荷崩れを起こす虞がない。また、急斜面を下る際にも逆キャスタ状態となることがなく、安定した走行を実現できる。
【００２７】また、前記ガイド部材とスライド部材とがころがり軸受によりスライド可能に支持されたので、台車に荷重がかかっていても、円滑にガイド部材に対して車輪を水平移動することができ、旋回軸周りに車輪が回転することがないので軌条の周囲に余分なスペースを必要としない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区港南二丁目１６番５号
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| 【出願日】 |
平成１４年５月２９日（２００２．５．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０８５７８
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３４１３０３（Ｐ２００３−３４１３０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１２月３日（２００３．１２．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１５５４８５（Ｐ２００２−１５５４８５） |
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