特開 2022-145430 キャスター及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022145430

(43)【公開日】2022-10-04

(54)【発明の名称】キャスター及び車両

(51)【国際特許分類】

   B60B 33/00 20060101AFI20220926BHJP

   B62B 5/02 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

B60B33/00 X

B62B5/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021142915

(22)【出願日】2021-09-02

(31)【優先権主張番号】P 2021045751

(32)【優先日】2021-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木島 洸貴

(72)【発明者】

【氏名】中畑 多佳之

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 紘

(72)【発明者】

【氏名】近藤 大介

【テーマコード（参考）】

3D050

【Ｆターム（参考）】

3D050AA01

3D050BB01

3D050DD03

3D050EE09

3D050FF04

3D050KK04

3D050KK06

3D050KK16

(57)【要約】

【課題】単純な構造で、段差踏破に必要な力を低減することができるキャスター及び車両を提供する。
【解決手段】キャスター１０は、フレーム２０と、フレーム２０に対して水平な主輪車軸Ａｍ回りに回動可能に支持される主輪３０と、フレーム２０に対して主輪車軸Ａｍと平行な補助輪車軸Ａａ回りに回動可能に支持される補助輪４０と、車体２０２に取り付けられるブラケット５０と、フレーム２０とブラケット５０とを水平な接続軸Ａｃ回りに回動可能かつ接続軸Ａｃに垂直な摺動方向Ｌｓに所定の移動範囲で摺動可能に接続する接続機構７０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレームと、
前記フレームに対して水平な主輪車軸回りに回動可能に支持される主輪と、
前記フレームに対して前記主輪車軸と平行な補助輪車軸回りに回動可能に支持される補助輪と、
車体に取り付けられるブラケットと、
前記フレームと前記ブラケットとを水平な接続軸回りに回動可能かつ前記接続軸に垂直な摺動方向に所定の移動範囲で摺動可能に接続する接続機構と、
を備える、キャスター。

【請求項2】

前記フレームに対して前記接続軸を前記摺動方向に駆動可能な直動アクチュエータを備える、
請求項１に記載のキャスター。

【請求項3】

前記接続軸が前記移動範囲のうち前記補助輪が設けられる側に移動すると、前記補助輪が走行面に接地し、前記主輪にかかる前記車体の分担荷重が減少するとともに前記補助輪にかかる前記車体の分担荷重が増加する、
請求項１又は２に記載のキャスター。

【請求項4】

前記接続軸が前記移動範囲のうち前記補助輪に対する前記主輪が設けられる側の端部にある状態では、前記補助輪が走行面から浮き上がった状態を維持する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のキャスター。

【請求項5】

前記ブラケットは、前記補助輪が走行面から浮き上がる方向への前記フレームの回転範囲を規制するストッパを有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のキャスター。

【請求項6】

前記接続機構は、
前記ブラケットに設けられ、軸心を前記接続軸とする接続軸部材と、
前記フレームに形成され、前記接続軸部材が前記接続軸回りに回動可能かつ前記摺動方向に摺動可能に接続される長穴と、
を含む、
請求項１から５のいずれか１項に記載のキャスター。

【請求項7】

前記長穴は、前記主輪及び前記補助輪が共に同一平面上に接地している状態において、前記補助輪側から前記主輪側へ向かって下方に傾斜するように設けられる、
請求項６に記載のキャスター。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載のキャスターと、
前記ブラケットが取り付けられる前記車体と、
を備える、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャスター及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

歩行補助器、自律移動ロボット、電動車椅子、自走車椅子、シルバーカー、ベビーカート、台車等の車両に取り付けられるキャスターには、走行路に存在する段差、凹凸、傾斜部、階段等の障害物の乗り越え及び昇降を行う技術が求められている。

【0003】

例えば、特許文献１には、主輪が段差に衝突する際、主輪の前方に設けられた補助輪が下降し、補助輪の分担荷重が増加することで段差を乗り越えるキャスターの構造が開示されている。また、特許文献２には、主輪の前方に設けられた補助輪が段差に衝突する際、主輪が後退及び上昇し、主輪の段差との接触角度を変更することで段差を乗り越えるキャスターの構造が開示されている。また、特許文献３には、キャスターが先端に設けられる直動アクチュエータが垂直方向に伸長し、車椅子本体及び主輪が水平姿勢のまま垂直に上昇することで段差を乗り越える車椅子の構造が開示されている。また、特許文献４には、接地部が上方に位置するように主輪の前方に設けられた小径の補助輪が、主輪と動力伝達可能に連結され、主輪と比較して減速されトルクが増大した補助輪の推力によって段差を乗り越える台車の構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－０９９０６６号公報

【特許文献2】特開２００６－００７８５５号公報

【特許文献3】特開２００３－１８０７５７号公報

【特許文献4】特開２０１０－１９５１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のキャスターは、段差を乗り越える際に補助輪が地面を押して車体自体を持ち上げる、すなわち補助輪に車体の重量全体がかかるため、車椅子等の重量が大きい車両への適用が難しい。また、特許文献１のキャスターは、元の状態に戻すための復元力を生起する機構として設けられるばねの付勢力が、段差踏破方向とは逆向きの力として作用するため、段差踏破に必要な推力が増大する問題がある。

【0006】

また、特許文献２のキャスターも、特許文献１のキャスターと同様に、段差踏破に必要な推力を低減するのには限界があり、さらに、機構が複雑である。また、特許文献３の車椅子は、水平姿勢を維持した状態で垂直に上昇するために、少なくとも３つの直動アクチュエータと各々の直動アクチュエータを制御する制御機能とが必要であり、構造が複雑である。また、特許文献４の台車は、平地走行時においても常に補助輪に動力が伝達されるので、走行のためのエネルギーに浪費が生じる。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単純な構造で、段差踏破に必要な力を低減することができるキャスター及び車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係るキャスターは、フレームと、前記フレームに対して水平な主輪車軸回りに回動可能に支持される主輪と、前記フレームに対して前記主輪車軸と平行な補助輪車軸回りに回動可能に支持される補助輪と、車体に取り付けられるブラケットと、前記フレームと前記ブラケットとを水平な接続軸回りに回動可能かつ前記接続軸に垂直な摺動方向に所定の移動範囲で摺動可能に接続する接続機構と、を備える。

【0009】

キャスターは、車体に取り付けられるブラケットに対してフレームが回動することにより、主輪のみを走行面に接地させる状態と、主輪及び補助輪を走行面に接地させる状態と、の間で変形可能である。すなわち、主輪が段差の下側の走行面に接地している状態で、補助輪を段差の上側の走行面に接地させることができる。また、この状態において、車体に取り付けられるブラケットを、フレームに対して補助輪が設けられる側に摺動させることによって、車体から受ける分担荷重が、主輪側から補助輪側へ移動する。これにより、段差踏破に必要な推進力を低減することができる。

【0010】

本発明の一態様に係るキャスターは、前記フレームに対して前記接続軸を前記摺動方向に駆動可能な直動アクチュエータを備える。これにより、フレームに対してブラケットが補助輪側へ移動するのを補助することができるため、段差踏破に必要な推進力をさらに低減することができる。

【0011】

本発明の一態様に係るキャスターは、前記接続軸が前記移動範囲のうち前記補助輪が設けられる側に移動すると、前記補助輪が走行面に接地し、前記主輪にかかる前記車体の分担荷重が減少するとともに前記補助輪にかかる前記車体の分担荷重が増加する。これにより、段差踏破に必要な荷重移動を効率的かつ効果的に行なうことができるので、主輪による段差乗り越えがさらに容易となる。

【0012】

本発明の一態様に係るキャスターは、前記接続軸が前記移動範囲のうち前記補助輪に対する前記主輪が設けられる側の端部にある状態では、前記補助輪が走行面から浮き上がった状態を維持する。これにより、段差がない走行面上での通常の走行時には主輪のみでの走行が可能となる。

【0013】

本発明の一態様に係るキャスターにおいて、前記ブラケットは、前記補助輪が走行面から浮き上がる方向への前記フレームの回転範囲を規制するストッパを有する。これにより、フレームが必要以上に回転しなくなり、フレームの過度な浮き上がりによる不安定な走行を回避できる。

【0014】

本発明の一態様に係るキャスターにおいて、前記接続機構は、前記ブラケットに設けられ、軸心を前記接続軸とする接続軸部材と、前記フレームに形成され、前記接続軸部材が前記接続軸回りに回動可能かつ前記摺動方向に摺動可能に接続される長穴と、を含む。これにより、接続機構を簡単な形態で実現できるとともに、接続機構によるフレームとブラケットとの摺動機能及び回動機能を同時に果たすこともできる。また、接続軸部材及び長穴は、フレームに対するブラケットの摺動を滑らかにし、あたかも坂道をスライドして登り上がるようなスムーズな荷重移動を可能にする。したがって、推力低減効果を効果的かつ効率的に得ることができる。

【0015】

本発明の一態様に係るキャスターにおいて、前記長穴は、前記主輪及び前記補助輪が共に同一平面上に接地している状態において、前記補助輪側から前記主輪側へ向かって下方に傾斜するように設けられる。これにより、主輪及び補助輪が共に同一平面上に接地している状態において、長穴は、補助輪側から主輪側へ向けて下方に傾斜する体勢である。このため、補助輪側へ移動していた接続軸部材は、フレームが車体から受ける荷重によって、長穴に沿って滑り降りる方向の力を受ける。したがって、直動アクチュエータの駆動力を小さくすることができる。もしくは、例えば、接続軸部材の摺動を補助する駆動力を、直動アクチュエータの駆動源から伝達する状態と伝達しない状態とを切り替え可能な機構をさらに設け、駆動力を伝達しない状態において接続軸部材を車体から受ける荷重によって主輪側へ自動的に復帰させるようにしてもよい。

【0016】

本発明の一態様に係る車両は、前記キャスターと、前記ブラケットが取り付けられる前記車体と、を備える。キャスターは、車体に取り付けられるブラケットに対してフレームが回動することにより、主輪のみを走行面に接地させる状態と、主輪及び補助輪を走行面に接地させる状態と、の間で変形可能である。すなわち、主輪が段差の下側の走行面に接地している状態で、補助輪を段差の上側の走行面に接地させることができる。また、この状態において、車体に取り付けられるブラケットを、フレームに対して補助輪が設けられる側に摺動させることによって、車体から受ける分担荷重が、主輪側から補助輪側へ移動する。これにより、段差踏破に必要な推進力を低減することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、単純な構造で、段差踏破に必要な力を低減することができるキャスター及び車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、第１実施形態に係るキャスターの概略側面図である。

【図2】図２は、図１に示すキャスターが変形した状態を示す概略側面図である。

【図3】図３は、図１に示すキャスターが図２に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。

【図4】図４は、図１に示すキャスターの図３に示す状態における推力低減効果を説明するための説明図である。

【図5】図５は、図１に示すキャスターが図３に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係るキャスターの概略側面図である。

【図7】図７は、図６に示すキャスターが変形した状態を示す概略側面図である。

【図8】図８は、図６に示すキャスターが図７に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。

【図9】図９は、図６に示すキャスターの図８に示す状態における推力低減効果を説明するための説明図である。

【図10】図１０は、図６に示すキャスターが図８に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0020】

［第１施形態］
まず、第１実施形態に係るキャスター１０の構成について、図１から図５までを参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るキャスター１０の概略側面図である。図２は、図１に示すキャスター１０が変形した状態を示す概略側面図である。図３は、図１に示すキャスター１０が図２に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。図４は、図１に示すキャスター１０の図３に示す状態における推力低減効果を説明するための説明図である。図５は、図１に示すキャスター１０が図３に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。

【0021】

なお、図１から図５までは、第１実施形態に係るキャスター１０の様々な異なる姿勢状態を示している。図１は、キャスター１０が走行する走行面Ｇｓにおいて走行方向前方に位置する段差Ｓｔにキャスター１０が接触した状態を示す。図２、図３及び図４は、キャスター１０が段差Ｓｔを乗り越えるために変形した状態を示す。図５は、キャスター１０が段差Ｓｔを乗り越えた直後の状態を示す。

【0022】

また、以下の説明において、キャスター１０が段差踏破可能な方向への回転方向を正回転方向Ｒｆといい、正回転方向Ｒｆとは反対側の回転方向を逆回転方向Ｒｒという。キャスター１０が段差踏破可能な方向へ回転する場合の進行方向は、図１から図５までにおいて、左方向である。正回転方向Ｒｆは、図１から図５までにおいて、反時計方向である。逆回転方向Ｒｒは、図１から図５までにおいて、時計方向である。また、走行面Ｇｓのうち、段差Ｓｔより手前の下側の走行面Ｇｓを第１の走行面Ｇｓ１といい、段差Ｓｔを越えた上側の走行面Ｇｓを第２の走行面Ｇｓ２という。

【0023】

第１実施形態のキャスター１０は、歩行補助器、自律移動ロボット、電動車椅子、自走車椅子、シルバーカー、ベビーカート、台車等の車両１００の車体１０２の走行のために車体１０２の所定の部位に取り付けられる走行用の部材である。キャスター１０は、例えば、旋回可能に車体１０２の下部に取り付けられる。キャスター１０は、例えば、車両１００の左右対称に、車体１０２の少なくとも前方２箇所に配置される。キャスター１０は、フレーム２０と、主輪３０と、補助輪４０と、ブラケット５０と、接続機構７０と、直動アクチュエータ８０と、を備える。

【0024】

フレーム２０は、大径の主輪３０と小径の補助輪４０とを支持し、かつ車体１０２に取り付けられるブラケット５０に支持される構造体である。フレーム２０は、走行方向の後端部付近において、主輪３０を水平軸（主輪車軸Ａｍ）回りに回動可能に支持する。フレーム２０は、走行方向の前端部付近において、補助輪４０を水平軸（補助輪車軸Ａａ）回りに回動可能に支持する。フレーム２０は、ブラケット５０に対して、水平軸（接続軸Ａｃ）回りに回動可能、かつ摺動方向Ｌｓに所定の移動範囲で摺動可能に支持される。摺動方向Ｌｓは、接続軸Ａｃに垂直な一方向である。摺動方向Ｌｓは、主輪３０及び補助輪４０が共に同一平面上に接地している状態（例えば、図５に示す状態）において、フレーム２０の前方（補助輪４０側）から後方（主輪３０側）へ向かって下方に傾斜するように設定される。

【0025】

フレーム２０には、摺動方向Ｌｓに長手方向を有する長穴２４が形成される。長穴２４は、フレーム２０の上端部付近において、フレーム２０の前端部付近から後端部付近に向かって延びて形成される。長穴２４の前端部は、少なくとも主輪車軸Ａｍより前方に位置する。長穴２４の後端部は、少なくとも主輪車軸Ａｍより後方に位置する。長穴２４は、摺動方向Ｌｓに沿って設けられるので、主輪３０及び補助輪４０が共に同一平面上に接地している状態（例えば、図５に示す状態）において、フレーム２０の前方（補助輪４０側）から後方（主輪３０側）へ向かって下方に傾斜するように設けられる。長穴２４は、第１実施形態において、主輪車軸Ａｍと平行な方向に貫通する。長穴２４は、後述の接続軸部材７２とともに、フレーム２０とブラケット５０とを接続する接続機構７０を構成する。長穴２４には、接続軸部材７２が挿通する。

【0026】

主輪３０は、補助輪４０に対して大径である。主輪３０は、より大径である方が、段差踏破に有利である。主輪３０は、フレーム２０の後端部付近に配置され、フレーム２０に対して主輪車軸Ａｍ回りに回動可能に設けられる。主輪３０は、第１実施形態において、主輪車軸Ａｍを軸心とする主輪車軸部材３２を介して、フレーム２０に支持される。主輪車軸部材３２は、第１実施形態において、円柱状の軸部材である。主輪車軸部材３２は、フレーム２０に固定されて主輪３０を主輪車軸Ａｍ回りに回動可能に支持してもよいし、主輪３０に固定されてフレーム２０に対して主輪車軸Ａｍ回りに回動可能に支持されてもよい。

【0027】

補助輪４０は、主輪３０に対して小径である。補助輪４０は、小径であっても、段差踏破に影響がない。補助輪４０は、フレーム２０の前端部付近に配置され、フレーム２０に対して補助輪車軸Ａａ回りに回動可能に設けられる。補助輪４０は、第１実施形態において、補助輪車軸Ａａを軸心とする補助輪車軸部材４２を介して、フレーム２０に支持される。補助輪車軸部材４２は、第１実施形態において、円柱状の軸部材である。補助輪車軸部材４２は、フレーム２０に固定されて補助輪４０を補助輪車軸Ａａ回りに回動可能に支持してもよいし、補助輪４０に固定されてフレーム２０に対して補助輪車軸Ａａ回りに回動可能に支持されてもよい。

【0028】

ブラケット５０は、車体１０２の所定の固定部位に取り付けられ、フレーム２０を車体１０２に接続する。ブラケット５０は、接続部５２と、固定部５４と、延在部５６と、を含む。

【0029】

接続部５２は、ブラケット５０の下端部付近に構成される。接続部５２は、接続機構７０を介して、フレーム２０に対して接続軸Ａｃ回りに回動可能、かつ摺動方向Ｌｓに所定の移動範囲で摺動可能であるように、フレーム２０に接続される。第１実施形態において、接続部５２には、後述の接続機構７０の接続軸Ａｃを軸心とする接続軸部材７２が固定される。

【0030】

固定部５４は、ブラケット５０の上端部付近に構成される。固定部５４は、車体１０２の所定の固定部位に取り付けられる。固定部５４は、例えば、旋回可能にブラケット５０を車体１０２に接続する。固定部５４は、接続部５２よりキャスター１０の走行方向の前方に位置する。

【0031】

延在部５６は、接続部５２と固定部５４との間で延在するブラケット５０の中央部分を示す。延在部５６は、第１実施形態において、固定部５４から後方に位置する接続部５２に向かって下方に傾斜するように延びて設けられる。延在部５６の下面５８は、図１及び図２に示すように、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りに逆回転方向Ｒｒ側に回転した位置にある場合、フレーム２０の上端面２２の傾斜角とほぼ対応する傾斜角を水平面に対してなす。延在部５６は、ブラケット５０に対して主輪車軸Ａｍ回りに逆回転方向Ｒｒに回転するフレーム２０と当接して、フレーム２０のそれ以上の逆回転方向Ｒｒへの回転を規制するストッパとしての機能を有する。第１実施形態において、ストッパとしての下面５８には、フレーム２０が突き当たる際の衝撃を緩和する緩衝材６０が設けられている。

【0032】

接続機構７０は、フレーム２０とブラケット５０とを水平軸（接続軸Ａｃ）回りに回動可能かつ接続軸Ａｃに垂直な摺動方向Ｌｓに所定の移動範囲で摺動可能に接続する。接続機構７０は、第１実施形態において、フレーム２０に形成された長穴２４と、ブラケット５０の接続部５２に固定された接続軸部材７２と、を含む。

【0033】

接続軸部材７２は、接続軸Ａｃを軸心とする円柱状の軸部材である。接続軸部材７２は、長穴２４内において、軸心である接続軸Ａｃ回りに回動可能である。また、接続軸部材７２は、長穴２４内を摺動方向Ｌｓに摺動可能である。接続軸部材７２は、少なくとも、図２、図３、図４及び図５に示す第１の位置Ｐ１と、図１に示す第２の位置Ｐ２と、の間で長穴２４内を摺動移動可能である。

【0034】

第２の位置Ｐ２は、主輪３０が設けられるフレーム２０の後方寄りであって、少なくとも主輪車軸Ａｍより後方に位置する。接続軸部材７２が長穴２４内において図１に示す第２の位置Ｐ２にある場合では、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りの逆回転方向Ｒｒの力を受ける。このため、キャスター１０は、主輪３０が走行面Ｇｓに接地するとともに補助輪４０が走行面Ｇｓから浮き上がる。

【0035】

接続軸部材７２が長穴２４内において図１に示す第２の位置Ｐ２にある場合であって、ブラケット５０の延在部５６の下面５８に設けられた緩衝材６０にフレーム２０の上端面２２が当接している場合、フレーム２０は、主輪車軸Ａｍ回りの逆回転方向Ｒｒへの回転を規制される。すなわち、キャスター１０は、補助輪４０が走行面Ｇｓから浮き上がった状態を維持する。このような状態において、キャスター１０は、段差Ｓｔのない走行面Ｇｓ上での通常の走行時に主輪３０のみで走行することが可能である。

【0036】

なお、第２の位置Ｐ２は、接続軸部材７２の接続軸Ａｃが移動可能な範囲のうち、主輪３０が設けられる側の端部を含み、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りの逆回転方向Ｒｒの力を受ける位置を含む。第２の位置Ｐ２は、段差Ｓｔの高さやフレーム２０の形状等によって所定の範囲内で変動し得る。

【0037】

第１の位置Ｐ１は、補助輪４０が設けられるフレーム２０の前方寄りであって、少なくとも主輪車軸Ａｍより前方に位置する。接続軸部材７２が長穴２４内において図２、図３、図４及び図５に示す第１の位置Ｐ１にある場合、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により、フレーム２０は、主輪車軸Ａｍ回りの正回転方向Ｒｆの力を受ける。このため、キャスター１０は、主輪３０が走行面Ｇｓに接地するとともに補助輪４０が走行面Ｇｓに接地する。

【0038】

すなわち、接続軸部材７２が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動することによって、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重を、主輪３０のみならず補助輪４０も分担するようになる。接続軸Ａｃが主輪車軸Ａｍから補助輪４０が設けられる側に離隔するほど、フレーム２０にかかる正回転方向Ｒｆへのトルクが大きくなるので、補助輪４０に作用する分担荷重が増加し、主輪３０に作用する分担荷重が減少する。

【0039】

なお、第１の位置Ｐ１は、接続軸部材７２の接続軸Ａｃが移動可能な範囲のうち、補助輪４０が設けられる側の端部を含み、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りの正回転方向Ｒｆの力を受ける位置を含む。第１の位置Ｐ１は、段差Ｓｔの高さやフレーム２０の形状等によって所定の範囲内で変動し得る。

【0040】

直動アクチュエータ８０は、フレーム２０に対して接続軸Ａｃを摺動方向Ｌｓに駆動可能に設けられる。直動アクチュエータ８０は、第１実施形態において、一対の固定基部８２と、ガイド部材８４と、ボールねじ８６と、モータ８８と、可動部９０と、を含む。

【0041】

一対の固定基部８２は、フレーム２０に形成された長穴２４の前端部側及び後端部側において、接続軸Ａｃ方向視で長穴２４を長手方向に挟む位置に設けられる。固定基部８２は、フレーム２０に固定されるか、又はフレーム２０と一体で設けられる。

【0042】

ガイド部材８４は、可動部９０の摺動方向Ｌｓへの摺動移動を案内するとともに、可動部９０の摺動方向Ｌｓに平行な軸回りの回動を規制する。ガイド部材８４は、第１実施形態において、一対のシャフトであるが、本実施形態では、例えば、一対のレールであってもよい。一対のガイド部材８４は、接続軸Ａｃ方向視で長穴２４を短手方向に挟む位置において、摺動方向Ｌｓに沿って一対の固定基部８２の間に設けられる。

【0043】

ボールねじ８６は、摺動方向Ｌｓに沿って一対の固定基部８２の間に設けられる。ボールねじ８６は、一対の固定基部８２に対して軸心回りに回動可能に支持される。ボールねじ８６は、軸心回りに回動することによって、可動部９０を摺動方向Ｌｓへ移動させる。

【0044】

モータ８８は、ボールねじ８６を軸心回りに回動させるための回転駆動力を出力する。モータ８８は、例えば、キャスター１０が取り付けられる車体１０２に設けられた電源から供給された電力によって回転駆動する。

【0045】

可動部９０は、ガイド部材８４によって、摺動方向Ｌｓに摺動移動可能に支持される。可動部９０は、ボールねじ８６が回動することによって、ボールねじ８６の回転方向及び回転量に応じて、摺動方向Ｌｓに摺動する。可動部９０は、接続機構７０の接続軸部材７２と、接続軸Ａｃ回りに相対回動可能に接続する。可動部９０が摺動方向Ｌｓに摺動移動することによって、接続軸部材７２の接続軸Ａｃは、長穴２４に沿って摺動方向Ｌｓに移動する。

【0046】

第１実施形態に係るキャスター１０の段差の乗り越え動作について、図１から図５までを参照して説明する。図１から図５までには、第１実施形態に係るキャスター１０が段差Ｓｔを乗り越える際の様々な異なる姿勢状態が示されている。なお、以下の説明では、キャスター１０が取り付けられる車両１００の車体１０２をユーザが前方に押し進めて走行移動させている状態を想定する。

【0047】

図１に示すように、接続軸部材７２が長穴２４内において第２の位置Ｐ２にある場合、フレーム２０は、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により主輪車軸Ａｍ回りの逆回転方向Ｒｒの力を受けるとともに、上端面２２がブラケット５０の延在部５６の下面５８に設けられた緩衝材６０に当接する。これにより、キャスター１０は、補助輪４０が走行面Ｇｓから浮き上がった状態を維持するため、段差Ｓｔのない走行面Ｇｓ上での通常の走行時に主輪３０のみで走行することが可能である。

【0048】

図１に示すように、補助輪４０が走行面Ｇｓ（第１の走行面Ｇｓ１）から浮き上がった状態においてキャスター１０が段差Ｓｔに到達すると、まず、主輪３０が段差Ｓｔに接触する。この際、補助輪４０は、走行面Ｇｓから浮き上がった状態のまま段差Ｓｔを通り過ぎ、段差Ｓｔの上側の第２の走行面Ｇｓ２の上方に位置する。

【0049】

次に、図２に示すように、主輪３０が段差Ｓｔに接触した状態で、車体１０２が押し進められると、車体１０２に接続されたブラケット５０に固定された接続軸部材７２は、長穴２４に沿ってあたかも坂道をスライドして登り上がるように摺動する、この際、同時に、直動アクチュエータ８０を駆動させ、可動部９０を介して接続軸部材７２を長穴２４に沿って前方の第１の位置Ｐ１に移動させるのを補助する。これにより、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重の力の方向が、接続軸Ａｃに対して主輪車軸Ａｍよりも後方から前方へと徐々に移動する。

【0050】

次に、図３に示すように、さらに、車体１０２が押し進められると、接続軸部材７２は、長穴２４に沿って前方に摺動移動する。この際、同時に、直動アクチュエータ８０を駆動させ、可動部９０を介して接続軸部材７２を長穴２４に沿って前方に移動させるのを補助する。これにより、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りの正回転方向Ｒｆの力を受ける。これにより、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りの正回転方向Ｒｆに回転し、浮き上がっていた補助輪４０が降下して第２の走行面Ｇｓ２に接地する。

【0051】

図３に示す状態から、さらに、車体１０２が押し進められると、接続軸部材７２は、長穴２４に沿って前方に摺動移動する。この際、同時に、直動アクチュエータ８０を駆動させ、可動部９０を介して接続軸部材７２を長穴２４に沿って前方に移動させるのを補助する。これにより、接続軸Ａｃが主輪車軸Ａｍから補助輪４０が設けられる側に離隔するので、フレーム２０にかかる正回転方向Ｒｆへのトルクが大きくなり、補助輪４０に作用する分担荷重が増加するとともに、主輪３０に作用する分担荷重が減少する。ここで、後述の数式４に示すように、段差踏破に必要な推力（キャスター１０が取り付けられる車両１００の車体１０２をユーザが前方に押し進めようとする力）は、掛けられる荷重に比例する。したがって、補助輪４０に作用する分担荷重が増加し、主輪３０に作用する分担荷重が減少することによって、段差踏破に必要な推力の閾値が低減されるので、主輪３０は、段差踏破に必要な推力の閾値が、車体１０２がユーザに押される力を下回るタイミングで、段差Ｓｔの角を支点にしつつ第１の走行面Ｇｓ１から離れて段差Ｓｔを乗り越える。

【0052】

図５に示すように、主輪３０が段差Ｓｔを完全に乗り越えて主輪３０及び補助輪４０がいずれも段差Ｓｔの上側の第２の走行面Ｇｓ２に接触した状態をそれぞれ示している。この状態から、直動アクチュエータ８０を駆動させ、可動部９０を介して接続軸部材７２を長穴２４に沿って後方の第２の位置Ｐ２に移動させるのを補助する。これにより、キャスター１０が車体１０２から受ける荷重により、フレーム２０が主輪車軸Ａｍ回りの正回転方向Ｒｆの力を受けるため、キャスター１０は、再び補助輪４０が走行面Ｇｓから浮き上がり、主輪３０のみで走行する。

【0053】

ここで、図５に示す状態、すなわち、主輪３０及び補助輪４０が共に同一平面（第２の走行面Ｇｓ２）上に接地している状態において、長穴２４は、補助輪４０側から主輪３０側へ向けて下方に傾斜する体勢である。このため、フレーム２０の前方（補助輪４０）側へ移動していた接続軸部材７２は、フレーム２０が車体１０２から受ける荷重によって、長穴２４に沿って滑り降りる方向の力を受ける。したがって、直動アクチュエータ８０のモータ８８の回転トルクを小さくすることができる。もしくは、例えば、モータ８８の出力軸とボールねじ８６との間に、回転駆動力を伝達する状態と伝達しない状態とを切り替え可能なクラッチ機構を設け、回転駆動力を伝達しない状態において接続軸部材７２を車体１０２から受ける荷重によって第２の位置Ｐ２へ自動的に復帰させるようにしてもよい。

【0054】

第１実施形態のキャスター１０において、推力低減効果を得るためには、例えば、以下のように設計パラメータを設定すればよい。すなわち、図４に示されるように、主輪３０が段差Ｓｔに接触した状態で、車体１０２を前方へ押し進めるための推力をＦ、車体１０２から受ける荷重をＷｂ、キャスター１０からの抗力をＮ、水平に対する長穴２４の傾斜角度をθ、段差Ｓｔに対する主輪３０の接触角をφとすると、以下の数式１から数式４までに示すように表わされる。

【数1】

【数2】

【数3】

【数4】

【0055】

ここで、通常の車輪では、

【数5】

が段差踏破に必要な推力であることが知られており、また、tanが単調増加な関数であることから、（π／２）－θ＞φを満たすように設計すれば、推力低減効果を見込める。一例として、主輪３０の直径を２００ｍｍ、段差Ｓｔの高さを５０ｍｍとすると、接触角φは約３０°となる。長穴２４の傾斜角度θを６０°より小さくなるよう設計すれば、推力低減効果が見込める。定性的には、「車輪で段差を越える」のではなく、「長穴をスロープのように利用して段差の上に登る」ため、この低減効果が得られる。

【0056】

さらに、直動アクチュエータ８０によって、可動部９０を介して接続軸部材７２を長穴２４に沿って後方の第２の位置Ｐ２に移動させるのを補助することにより、ユーザは、ごく僅かな推力を与えるのみでキャスター１０に段差を踏破させることができる。

【0057】

以上説明したように、第１実施形態のキャスター１０は、フレーム２０と、フレーム２０に対して水平な主輪車軸Ａｍ回りに回動可能に支持される主輪３０と、フレーム２０に対して主輪車軸Ａｍと平行な補助輪車軸Ａａ回りに回動可能に支持される補助輪４０と、車体１０２に取り付けられるブラケット５０と、フレーム２０とブラケット５０とを水平な接続軸Ａｃ回りに回動可能かつ接続軸Ａｃに垂直な摺動方向Ｌｓに所定の移動範囲で摺動可能に接続する接続機構７０と、を備える。また、第１実施形態の車両１００は、キャスター１０と、ブラケット５０が取り付けられる前記車体１０２と、を備える。

【0058】

第１実施形態のキャスター１０は、車体１０２に取り付けられるブラケット５０に対してフレーム２０が回動することにより、主輪３０のみを走行面Ｇｓに接地させる状態と、主輪３０及び補助輪４０を走行面Ｇｓに接地させる状態と、の間で変形可能である。すなわち、主輪３０が段差Ｓｔの下側の第１の走行面Ｇｓ１に接地している状態で、補助輪４０を段差Ｓｔの上側の第２の走行面Ｇｓ２に接地させることができる。また、この状態において、車体１０２に取り付けられるブラケット５０を、フレーム２０に対して補助輪４０が設けられる側に摺動させることによって、車体１０２から受ける分担荷重が、主輪３０側から補助輪４０側へ移動する。これにより、段差踏破に必要な推進力を低減することができる。

【0059】

また、第１実施形態のキャスター１０は、フレーム２０に対して接続軸Ａｃを摺動方向Ｌｓに駆動可能な直動アクチュエータ８０を備える。これにより、フレーム２０に対してブラケット５０が補助輪４０側へ移動するのを補助することができるため、段差踏破に必要な推進力をさらに低減することができる。

【0060】

また、第１実施形態のキャスター１０は、接続軸Ａｃが移動範囲のうち補助輪４０が設けられる側に移動すると、補助輪４０が走行面Ｇｓに接地し、主輪３０にかかる車体１０２の分担荷重が減少するとともに補助輪４０にかかる車体１０２の分担荷重が増加する。これにより、段差踏破に必要な荷重移動を効率的かつ効果的に行なうことができるので、主輪３０による段差乗り越えがさらに容易となる。

【0061】

また、第１実施形態のキャスター１０は、接続軸Ａｃが移動範囲のうち補助輪４０に対する主輪３０が設けられる側の端部にある状態では、補助輪４０が走行面Ｇｓから浮き上がった状態を維持する。これにより、段差Ｓｔがない走行面Ｇｓ上での通常の走行時には主輪３０のみでの走行が可能となる。

【0062】

また、第１実施形態のキャスター１０において、ブラケット５０は、補助輪４０が走行面Ｇｓから浮き上がる方向（逆回転方向Ｒｒ）へのフレーム２０の回転範囲を規制するストッパ（第１実施形態では、延在部５６の下面５８に設けられる緩衝材６０）を有する。これにより、フレーム２０が必要以上に逆回転方向Ｒｒへ回転しなくなり、フレーム２０の過度な浮き上がりによる不安定な走行を回避できる。

【0063】

また、第１実施形態のキャスター１０において、接続機構７０は、ブラケット５０に設けられ、軸心を接続軸Ａｃとする接続軸部材７２と、フレーム２０に形成され、接続軸部材７２が接続軸Ａｃ回りに回動可能かつ摺動方向Ｌｓに摺動可能に接続される長穴２４と、を含む。これにより、接続機構７０を簡単な形態で実現できるとともに、接続機構７０によるフレーム２０とブラケット５０との摺動機能及び回動機能を同時に果たすこともできる。また、接続軸部材７２及び長穴２４は、フレーム２０に対するブラケット５０の摺動を滑らかにし、あたかも坂道をスライドして登り上がるようなスムーズな荷重移動を可能にする。したがって、推力低減効果を効果的かつ効率的に得ることができる。

【0064】

また、第１実施形態のキャスター１０において、長穴２４は、主輪３０及び補助輪４０が共に同一平面上に接地している状態において、補助輪４０側から主輪３０側へ向かって下方に傾斜するように設けられる。これにより、主輪３０及び補助輪４０が共に同一平面（第２の走行面Ｇｓ２）上に接地している状態において、長穴２４は、補助輪４０側から主輪３０側へ向けて下方に傾斜する体勢である。このため、補助輪４０側へ移動していた接続軸部材７２は、フレーム２０が車体１０２から受ける荷重によって、長穴２４に沿って滑り降りる方向の力を受ける。したがって、直動アクチュエータ８０の回転駆動力を小さくすることができる。もしくは、例えば、接続軸部材７２の摺動を補助する駆動力を、直動アクチュエータ８０の駆動源から伝達する状態と伝達しない状態とを切り替え可能な機構を設け、駆動力を伝達しない状態において接続軸部材７２を車体１０２から受ける荷重によって第２の位置Ｐ２へ自動的に復帰させるようにしてもよい。

【0065】

［第２施形態］
次に、第２実施形態に係るキャスター１１０の構成及び動作について、図６から図１０までを参照して説明する。図６は、第２実施形態に係るキャスター１１０の概略側面図である。図７は、図６に示すキャスター１１０が変形した状態を示す概略側面図である。図８は、図６に示すキャスター１１０が図７に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。図９は、図６に示すキャスター１１０の図８に示す状態における推力低減効果を説明するための説明図である。図１０は、図６に示すキャスター１１０が図８に示す状態よりさらに変形した状態を示す概略側面図である。

【0066】

図６から図１０までには、第２実施形態に係るキャスター１１０が様々な異なる姿勢状態で示されている。具体的には、図６は、走行面Ｇｓの段差Ｓｔにキャスター１１０の主輪１３０が接触した状態、すなわち、段差Ｓｔの下側の第１の走行面Ｇｓ１上を走行する主輪１３０が段差Ｓｔに接触した状態、図７は、段差Ｓｔを乗り越えようとする推力（キャスター１１０が取り付けられる車両２００の車体２０２をユーザによって前方へ押し進めようとする力）によって車体２０２と共にキャスター１１０のブラケット１５０がフレーム１２０に対して摺動した状態、図８及び図９は、図７の摺動に伴ってキャスター１１０の補助輪１４０が段差Ｓｔの上側の第２の走行面Ｇｓ２に接触した状態、図１０は、図８及び図９の状態から主輪１３０が段差Ｓｔを完全に乗り越えて主輪１３０及び補助輪１４０がいずれも段差Ｓｔの上側の第２の走行面Ｇｓ２に接触した状態をそれぞれ示している。

【0067】

これらの図に示されるように、第２実施形態に係るキャスター１１０は、車体２０２の走行のために車体２０２の所定部位に（例えば旋回可能に）取り付けられるようになっており、大径の主輪１３０と小径の補助輪１４０とを有するフレーム１２０と、フレーム１２０を車体２０２に接続するためのブラケット１５０と、フレーム１２０とブラケット１５０とを互いに摺動可能にかつ回動可能に接続する接続機構１７０とを有する。

【0068】

主輪１３０は、フレーム１２０の後端部付近に回転軸（車軸）１３２を中心に回転可能に取り付けられており、また、補助輪１４０は、フレーム１２０の前端部付近に回転軸（車軸）１４２を中心に回転可能に取り付けられている。

【0069】

また、接続機構１７０は、本実施の形態では、フレーム１２０に形成される長穴１２４と、この長穴１２４に接続されるブラケット１５０の接続部１５２とを有して成る。この場合、長穴１２４は、フレーム１２０の上端部側で、補助輪１４０が位置されるフレーム１２０の前端部から主輪１３０が位置されるフレーム１２０の後端部に至る（回転軸１３２よりも後方に至る）まで、フレーム１２０の長手方向（前後方向）に沿って延在している。また、長穴１２４は、主輪１３０及び補助輪１４０が共に同一平面上に接触されている図１０の状態（主輪１３０が段差Ｓｔを完全に乗り越えて主輪１３０及び補助輪１４０が段差Ｓｔの上側の第２の走行面Ｇｓ２に接触した状態）で補助輪１４０側から主輪１３０側へ向けて下向きに傾斜するように延在している。

【0070】

フレーム１２０を車体２０２に接続するためのブラケット１５０は、車体２０２の所定の固定部位に固定される（例えば、旋回可能に取り付けられる）上端側の固定部１５４と、例えば枢軸１７２を介してフレーム１２０の長穴１２４内に摺動可能かつ回動可能に係合状態で接続される下端側の接続部１５２と、固定部１５４と接続部１５２との間で延在する延在部１５６とを有して成る。この場合、延在部１５６は、固定部１５４から後方の接続部１５２に向かって下向きに傾斜するように延びており、その下面１５８は、後述するように通常走行状態（接続部１５２が後述する第２の位置Ｐ２にある状態）で補助輪１４０が浮き上がるように傾斜する（枢軸１７２を中心に回動する）フレーム１２０の上端面１２２の傾斜角とほぼ対応する傾斜角を水平面に対して成し、ブラケット１５０に対して回動するフレーム１２０と当接してフレーム１２０のそれ以上の回動を規制するストッパとしての機能を果たすようになっている。なお、このストッパとしての下面１５８には、フレーム１２０が突き当たる際の衝撃を緩和する緩衝材１６０が設けられている。

【0071】

また、長穴１２４内に摺動可能かつ回動可能に接続されるブラケット１５０の接続部１５２は、少なくとも、主輪１３０の回転軸１３２に対して補助輪１４０側に位置される第１の位置Ｐ１（図７、図８、図９及び図１０には第１の位置Ｐ１の一例が示されている；この第１の位置Ｐ１は、段差Ｓｔの高さやフレーム１２０の長さ等によって所定の範囲内で変動し得る）と、回転軸１３２に対して第１の位置Ｐ１と反対側に位置される第２の位置Ｐ２（図６参照）との間で、長穴１２４内を摺動できるようになっている。したがって、ブラケット１５０が車体２０２に接続されてブラケット１５０の接続部１５２が第２の位置Ｐ２にある状態（図６の状態）では、車体２０２から受ける荷重により、主輪１３０が走行面Ｇｓに接触するとともに補助輪１４０が走行面Ｇｓから浮き上がるようになり、これにより、段差Ｓｔがない走行面上での通常の走行時には主輪１３０のみでの走行が可能となる。一方、主輪１３０による段差踏破時（図７及び図８参照）には、ブラケット１５０の接続部１５２が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動して車体２０２の分担荷重が補助輪１４０側へ移動できるようになり、そのため、主輪１３０が段差Ｓｔの下側に位置される第１の走行面Ｇｓ１から浮き上がるとともに、補助輪１４０が段差Ｓｔの上側に位置される第２の走行面Ｇｓ２上に接触することができる。すなわち、ブラケット１５０の効果的な位置変動量が確保されて、段差踏破に必要な荷重移動を効率的かつ効果的に行なうことができるようになる。

【0072】

そして、このような長穴１２４に沿う接続部１５２の位置Ｐ１、Ｐ２間の移動を伴う接続機構１７０は、ブラケット１５０が車体２０２に接続された状態での主輪１３０による段差踏破時に、フレーム１２０に対するブラケット１５０の摺動及びブラケット１５０に対するフレーム１２０の回動を許容して、車体２０２の分担荷重を主輪１３０側から補助輪１４０側へと移動可能にすることによって、段差踏破に必要な推力を低減できるようにする。以下、これについて図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、キャスター１１０が取り付けられた車体２０２をユーザが前方に押し進めて走行移動させている状態を想定する。

【0073】

段差がない走行面Ｇｓ上での通常の走行時、補助輪１４０は、図６に示されるように、走行面Ｇｓから浮いた状態となっている。この状態は、主輪１３０の回転軸１３２を挟んで補助輪１４０と逆側に位置される第２の位置Ｐ２にブラケット１５０の接続部１５２が位置されることによって実現され、車体２０２から受ける荷重によって補助輪１４０が空中に持ち上がった状態に維持される。

【0074】

走行面Ｇｓ（第１の走行面Ｇｓ１）上でキャスター１１０が段差Ｓｔに差し掛かかる際には、補助輪１４０が空中に浮いていることから、最初に主輪１３０が段差Ｓｔと接触する。その状態が図７に示される。その後、この状態で主輪１３０が段差Ｓｔに押し当てられたまま車体２０２が押し進められると、車体２０２に接続されたブラケット１５０の接続部１５２が長穴１２４に沿ってあたかも坂道をスライドして登り上がるように摺動し、それにより、車体２０２の分担荷重が主輪１３０側から補助輪１４０側へと移動していく。これにより、補助輪１４０側に作用する分担荷重が大きくなり、フレーム１２０が枢軸１７２を中心に下方に回動して、補助輪１４０が段差Ｓｔの上側に位置される第２の走行面Ｇｓ２に接触する。その状態が図８に示される。そのままさらに車体２０２が押し進められてブラケット１５０が長穴１２４に沿って前方に摺動されると、補助輪１４０に作用する分担荷重がさらに増えて主輪１３０に作用する分担荷重が減少するため、主輪１３０が徐々に第１の走行面Ｇｓ１から浮き上がるようになり、最終的に、段差踏破に必要な推力が低減されつつ主輪１３０が段差Ｓｔを乗り越えるようになる。

【0075】

主輪１３０が段差Ｓｔを乗り越えた状態が図１０に示されている。この状態、すなわち、主輪１３０及び補助輪１４０が共に同一平面（第２の走行面Ｇｓ２）上に接触されている状態で、接続機構１７０を構成する長穴１２４は、補助輪１４０側から主輪１３０側へ向けて下向きに傾斜するように延びている。そのため、フレーム１２０の前方（補助輪１４０側）へ移動していたブラケット１５０は、車体２０２の荷重に伴う重力を受けて長穴１２４に沿って滑り降り、主輪１３０側の初期位置（第２の位置Ｐ２）へと自動的に戻ることができる。したがって、前述した特許文献１のようにキャスターを元の状態に戻すための復元力を生起するばね等の機構を別個に設ける必要がなく、それに伴う推力の増大化及び重量化を回避できる。

【0076】

実際に、このような接続機構１７０を利用して推力低減効果を得るためには、例えば、以下のように設計パラメータを設定すればよい。すなわち、図９に示されるように、主輪１３０が段差Ｓｔに接触した状態で、車体２０２を前方へ押し進めるための推力をＦ、車体２０２から受ける荷重をＷｂ、キャスター１１０からの抗力をＮ、水平に対する長穴１２４の傾斜角度をθ、段差Ｓｔに対する主輪１３０の接触角をφとすると、数学的には、前述の第１実施形態のキャスター１０と同様に、数式１から数式４までに示すように表わされる。

【0077】

ここで、通常の車輪では、前述の数式５に示す推力Ｆが段差踏破に必要な推力であることが知られており、また、tanが単調増加な関数であることから、（π／２）－θ＞φを満たすように設計すれば、推力低減効果を見込める。一例として、主輪１３０の直径を２００ｍｍ、段差Ｓｔの高さを５０ｍｍとすると、接触角φは約３０°となる。長穴１２４の傾斜角度θを６０°より小さくなるよう設計すれば、推力低減効果が見込める。定性的には、「車輪で段差を越える」のではなく、「長穴をスロープのように利用して段差の上に登る」ため、この低減効果が得られる。

【0078】

以上説明したように、第２実施形態のキャスター１１０は、車体２０２走行のために車体２０２に取り付けられるキャスター１１０であって、主輪１３０と補助輪１４０とを有するフレーム１２０と、フレーム１２０を車体２０２に接続するためのブラケット１５０と、フレーム１２０とブラケット１５０とを互いに摺動可能にかつ回動可能に接続する接続機構１７０と、を備え、接続機構１７０は、ブラケット１５０が車体２０２に接続された状態での主輪１３０による段差踏破時にフレーム１２０に対するブラケット１５０の摺動及びブラケット１５０に対するフレーム１２０の回動を許容して車体２０２の分担荷重を主輪１３０側から補助輪１４０側へと移動可能にする。

【0079】

第２実施形態のキャスター１１０によれば、接続機構１７０によってフレーム１２０とブラケット１５０とが互いに摺動可能にかつ回動可能に接続されるとともに、接続機構１７０の作用により、ブラケット１５０が車体２０２に接続された状態での主輪１３０による段差踏破時に、ブラケット１５０がフレーム１２０に対して摺動するとともにフレーム１２０がブラケット１５０に対して回動することでブラケット１５０に接続された車体２０２の分担荷重が主輪１３０側から補助輪１４０側へと移動できる。そのため、補助輪１４０に作用する車体分担荷重が次第に増大して主輪１３０に作用する車体分担荷重が減少し、したがって、段差踏破に必要な推進力を低減できる。すなわち、車体２０２を押し進めるユーザは、段差踏破のために（主輪１３０が段差Ｓｔを乗り越えるために）、車体２０２の重量を自らの力で持ち上げる必要はなく、接続機構１７０によるフレーム１２０とブラケット１５０との摺動／回動機能を利用して（あたかも坂道をスライドして登り上がるように）車体２０２の分担荷重を主輪１３０側から補助輪１４０側へと移動させる（車体２０２が前進する方向に力（推進力）を及ぼす）だけで済む。また、第２実施形態のキャスター１１０によれば、主輪１３０が段差Ｓｔに突き当たる際の力は、ブラケット１５０がフレーム１２０に対して摺動することにより前方に逃がされるため、段差衝突時の衝撃も緩和できる。つまり、第２実施形態のキャスター１１０によれば、少ない力でかつ衝撃を伴うことなく容易に段差Ｓｔを乗り越えることができる。

【0080】

また、第２実施形態のキャスター１１０は、接続機構１７０が、フレーム１２０に形成されてブラケット１５０の接続部１５２が摺動可能かつ回動可能に接続される長穴１２４により構成されているため、接続機構１７０を簡単な形態で実現できるとともに、接続機構１７０によるフレーム１２０とブラケット１５０との摺動機能及び回動機能を同時に果たすこともできる。また、このような長穴１２４は、フレーム１２０に対するブラケット１５０の摺動を滑らかにし、あたかも坂道をスライドして登り上がるようなスムーズな荷重移動を可能にする。したがって、推力低減効果を効果的かつ効率的に得ることができる。

【0081】

また、第２実施形態のキャスター１１０は、接続機構１７０を構成する長穴１２４が、主輪１３０及び補助輪１４０が共に同一平面上に接触されている状態で補助輪１４０側から主輪１３０側へ向けて下向きに傾斜するように延在する。これによれば、主輪１３０による段差踏破が完了した（主輪１３０が段差Ｓｔを完全に乗り越えた）時点、すなわち、主輪１３０及び補助輪１４０が共に同一平面上に接触された時点で、長穴１２４は、補助輪１４０側から主輪１３０側へ向けて下向きに傾斜していることから、フレーム１２０の前方（補助輪１４０側）へ移動していたブラケット１５０は、車体２０２荷重に伴う重力を受けて長穴１２４に沿って滑り降り、主輪１３０側の初期位置へと自動的に戻ることができる。そのため、前述した特許文献１のようにキャスターを元の状態に戻すための復元力を生起するばね等の機構を別個に設ける必要がなく、したがって、それに伴う推力の増大化及び重量化を回避できる。

【0082】

また、第２実施形態において、ブラケット１５０の接続部１５２は、主輪１３０の回転軸１３２に対して補助輪１４０側に位置される第１の位置Ｐ１と、回転軸１３２に対して第１の位置Ｐ１と反対側に位置される第２の位置Ｐ２との間で、長穴１２４内を摺動可能であるため、段差Ｓｔがない走行面上での通常の走行時には主輪１３０のみでの走行を可能にするとともに、段差踏破時には補助輪１４０の補助を伴う段差乗り越えを可能にするといったように、適切な荷重分配を確実に行なうことができ、段差踏破に必要な荷重移動を効率的かつ効果的に行なうことができるようになる。

【0083】

具体的には、ブラケット１５０が車体２０２に接続されてブラケット１５０の接続部１５２が第２の位置Ｐ２にある状態では、車体２０２から受ける荷重により、主輪１３０が走行面Ｇｓに接触するとともに補助輪１４０が走行面Ｇｓから浮き上がるようにすることができる。これにより、段差Ｓｔがない走行面Ｇｓ上での通常の走行時には主輪１３０のみでの走行が可能となる。

【0084】

一方、主輪１３０による段差踏破時に、ブラケット１５０の接続部１５２が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動して車体２０２の分担荷重が補助輪１４０側へ移動されると、主輪１３０が段差Ｓｔの角を支点にしつつ段差Ｓｔの下側に位置される第１の走行面Ｇｓ１から離れるとともに、補助輪１４０が段差Ｓｔの上側に位置される第２の走行面Ｇｓ２上に接触するようになり、段差踏破に必要な荷重移動を効率的かつ効果的に行なうことができるようになるので、主輪１３０による段差乗り越えがさらに容易となる。

【0085】

また、第２実施形態のキャスター１１０において、ブラケット１５０には、該ブラケット１５０に対して回動するフレーム１２０と当接してフレーム１２０のそれ以上の回動を規制するストッパ（第２実施形態においては、延在部１５６の下面１５８に設けられる緩衝材１６０）が設けられていることが好ましい。これによれば、ストッパによりフレーム１２０が必要以上に回動しなくなり、フレーム１２０の過度な浮き上がりによる不安定な走行を回避できる。

【0086】

なお、実施形態のキャスター１０、１１０及び車両１００、２００は、一部の構成を適宜変更してもよい。

【0087】

例えば、主輪３０、１３０はより大径である方が段差踏破に有利であり、補助輪４０、１４０は小径であっても段差踏破に影響がないため、実施形態の主輪３０、１３０は、好適な一例として補助輪４０、１４０より大径に設けられている。しかしながら、主輪３０、１３０は、補助輪４０、１４０より大径に限定されず、補助輪４０、１４０と同径でもよいし、補助輪４０、１４０より小径でもよい。

【0088】

また、前述した各実施形態では、接続機構７０、１７０が長穴２４、１２４を有していたが、ブラケット５０、１５０が車体１０２、２０２に接続された状態での主輪３０、１３０による段差踏破時にフレーム２０、１２０に対するブラケット５０、１５０の摺動及びブラケット５０、１５０に対するフレーム２０、１２０の回動を許容して車体１０２、２０２の分担荷重を主輪３０、１３０側から補助輪４０、１４０側へと移動可能にすることによって段差踏破に必要な推力を低減できさえすれば、接続機構７０、１７０はどのような形態であっても構わない。

【0089】

また、前述した第２実施形態では、長穴１２４の傾斜した延在形態によって段差踏破後にブラケット１５０の接続部１５２を重力により第２の位置Ｐ２に復帰させるようにしているが、段差踏破後に接続部１５２を第２の位置Ｐ２に復帰させる別個の復帰機構（ばね等）が設けられてもよい。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部又は全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。

【符号の説明】

【0090】

１０、１１０ キャスター
２０、１２０ フレーム
２２、１２２ 上端面
２４、１２４ 長穴
３０、１３０ 主輪
３２ 主輪車軸部材
１３２ 回転軸（車軸）
４０、１４０ 補助輪
４２ 補助輪車軸部材
１４２ 回転軸（車軸）
５０、１５０ ブラケット
５２、１５２ 接続部
５４、１５４ 固定部
５６、１５６ 延在部
５８、１５８ 下面
６０、１６０ 緩衝材
７０、１７０ 接続機構
７２ 接続軸部材
１７２ 枢軸
８０ 直動アクチュエータ
８２ 固定基部
８４ ガイド部材
８６ ボールねじ
８８ モータ
９０ 可動部
１００、２００ 車両
１０２、２０２ 車体
Ａｍ 主輪車軸
Ａａ 補助輪車軸
Ａｃ 接続軸
Ｌｓ 摺動方向
Ｒｆ 正回転方向
Ｒｒ 逆回転方向
Ｐ１、Ｐ２ 位置
Ｇｓ 走行面
Ｇｓ１ 第１の走行面
Ｇｓ２ 第２の走行面
Ｓｔ 段差
Ｆ 推力
Ｗｂ 荷重
Ｎ 抗力
θ 傾斜角度
φ 接触角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】