JP2008213573A - 差動式キャスタ - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータを確実に支軸に固定することができ、良好な駆動力を得ることができる差動式キャスタを提供する。
【解決手段】副軸１０に一対の電動モータを電動モータ取付けプレート３１を介して互いに固定する差動式キャスタであって、副軸１０に電動モータ取付けプレート３１の周方向への回転を規制する止めネジ６３を設けた。
【選択図】図３

Description

この発明は、一対の車輪を有する差動式キャスタに関するものである。

従来から、差動式キャスタを用いて自走可能にした電動車椅子や、倉庫等に保管された部品を搬送する搬送車等が知られている。
この差動式キャスタは、シャーシ部（車体）に回転自在に取付けられた支軸の一端に一対の駆動輪を備えたものである。これら駆動輪には、小型化を図るためにそれぞれ電動モータが内蔵され、各々駆動輪が独立して駆動することができるようになっている。そして、各駆動輪の回転差によって電動車椅子や搬送車の走行方向を変更可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−９０９０３号公報

ところで、差動式キャスタにあっては、支軸の一端にこの軸方向と交差する中空部（貫通孔）を設け、ここに駆動輪の電動モータを固定するための電動モータ取付けプレートを設けたものがある。そして、この電動モータ取付けプレートにそれぞれ電動モータをボルトで締結固定するようになっている。

ここで、電動モータは、ボルトで締め付けられると電動モータ取付けプレート側（支軸側）へと引っ張られるようになっている。このとき、電動モータと支軸とに摩擦抵抗が発生し、この摩擦力によって電動モータの自転（周方向への回転）が規制されるようになっている。
このように、電動モータ取付けプレートを用いて支軸に電動モータを固定すれば、支軸の外周面に電動モータを固定するための固定部を設ける必要がなくなるため、差動式キャスタの小型化を図ることができる。

しかしながら、電動モータ取付けプレートは、中空部に遊嵌されているため、電動モータを締め付けているボルトの締結力が低下すると、電動モータと支軸との間の摩擦力も弱まってしまう。このため、電動モータが自転してしまい、効率的に駆動輪が駆動しなくなるおそれがあるという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電動モータを確実に支軸に固定することができ、良好な駆動力を得ることができる差動式キャスタを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、取付け板と、前記取付け板に回転自在に設けられた主軸と前記主軸の一端から前記主軸に交差する方向に延び中空部を有する副軸とを備えた支軸と、前記中空部に設けられた電動モータ取付けプレートと、前記副軸の両端に設けられ前記電動モータ取付けプレートを介して互いに固定されている一対の電動モータと、前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成る差動式キャスタであって、前記副軸に前記電動モータ取付けプレートの周方向への回転を規制する規制部材を設けたことを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記電動モータ取付けプレートに前記規制部材を受け入れ可能な受け入れ部を形成してもよい。
このように構成することで、支軸の中空部に設けられた電動モータ取付けプレートの周方向への回転を防止することができるため、電動モータの自転を防止し、確実に支軸に固定することができる。

請求項３に記載した発明は、前記電動モータ取付けプレートに前記電動モータに接続されるリード線を配索するためのリード線配索部を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、支軸の副軸内にリード線を配索することが可能になる。

請求項１、及び請求項２に記載した発明によれば、支軸の中空部に設けられた電動モータ取付けプレートの周方向への回転を防止することができるため、電動モータの自転を防止し、確実に支軸に固定することができる。よって、良好な駆動力を得る差動式キャスタを提供することができる。

請求項３に記載した発明によれば、支軸の副軸内にリード線を配索することが可能になるため、差動式キャスタのさらなる小型化を図ることができる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、差動式キャスタ１は、電動車椅子や搬送車として用いられる車体２の下面（図１における下側）にフリーキャスタ３，４と共に取付けられている。車体２は、その上面が椅子や部品を載置するスペースになっている。また、車体２には、差動式キャスタ１の設置位置に対応する部位に孔２ａが形成されている。この孔２ａは、車体２と差動式キャスタ１との干渉を防止するためのものである。

図２に示すように、差動式キャスタ１は、これを車体２に取付けるための取付け板５を備えている。取付け板５には、径方向中央に２つの軸受け６，７が設けられ、ここに支軸８が回転自在に支持されている。
支軸８は、鉛直方向（図２における上下方向）に沿って延在する主軸９と、主軸９の下端（図２における下側）に設けられ水平方向（図２における左右方向）に沿って延在する副軸１０とが一体成形されたものである。主軸９、及び副軸１０には、それぞれの軸方向に沿って貫通する中空部９ａ，１０ａが形成されている。これら中空部９ａ，１０ａは、電動モータ１２に電力を供給するための電力供給線３０を配索するためのものであって、互いに連通した状態となっている。

主軸９の上端側（図２における上側）には、支軸８の回転角度を検出するための中空軸型エンコーダ１１が設けられている。中空軸型エンコーダ１１は、この上端側に設けられた中空状のカラー３３と下端側に設けられた受け座３４とによって支軸８の軸方向への移動が規制されるようになっている。受け座３４は、ボルト５４で取付け板５に締結固定してある。

一方、副軸１０の両端には、一対の車輪３５，３５が軸受け３６，３６でそれぞれが回転自在に取付けられている。各車輪３５，３５は、副軸１０に回転自在に支持された有底筒状のホイール３７を有し、ホイール３７の開口部を蓋部３８で覆うと共に、ホイール３７の外周部分に床面などに接地するタイヤ３９がタッピングネジ４０で固定されている。ホイール３７と蓋部３８が形成する内部空間には、電動モータ１２が１つずつ内蔵されており、各々車輪３５，３５を独立して回転駆動できるようになっている。

ここで、電動モータ１２は、副軸１０の中空部１０ａの軸方向略中央（図２における中央）に設けられた電動モータ取付けプレート３１にボルト３２によって締結固定してある。
図２、図３に示すように、電動モータ取付けプレート３１は、平面視で中空部１０ａの軸方向と直交する断面形状に対応するように形成されている。電動モータ取付けプレート３１には、雌ネジ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄが４箇所刻設されている。この雌ネジ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは、それぞれ２つずつ電動モータ１２，１２を締結固定するために用いられる。

つまり、４つ雌ネジ部６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄのうちの２つは、図２における左側からボルト３２が螺入され、残りの２つは、図２における右側からボルト３２が螺入されることによって２つの電動モータ１２，１２がそれぞれ締結固定されるようになっている。尚、図３において、中央下方に位置する雌ネジ部６０ａと左側に位置する雌ネジ部６０ｃとを一方の電動モータ１２を締結固定するために、また、中央に位置する雌ネジ部６０ｂと右側に位置する雌ネジ部６０ｄとを他方の電動モータ１２を締結固定するために用いることが望ましい。

電動モータ取付けプレート３１の中央やや下寄り（主軸９とは反対寄り）には、切り欠き部６１，６１が中央から下方外側（図３における左右方向）に向かって斜めに２箇所形成されている。これら切り欠き部６１，６１のエンド部（底部）６１ａは、円弧状に形成されている。

一方、副軸１０の周壁１０ｂには、切り欠き部６１，６１に対応する部位に雌ネジ部６２，６２が刻設されており、ここに止めネジ６３が螺入されている。この止めネジ６３は、副軸１０の周壁１０ｂを外側から内側に向かって貫通し、電動モータ取付けプレート３１の切り欠き部６１に介在した状態になっている。つまり、電動モータ取付けプレート３１の切り欠き部６１は、止めネジ６３を受け入れ可能に形成されている。

尚、切り欠き部６１の幅Ｅ１は、止めネジ６３の直径と略一致するように設定することが望ましい。
また、電動モータ取付けプレート３１の主軸９側には、平面取り部６４が形成されている。平面取り部６４は、電力供給線３０を配索するための配索部としての機能を有するものである。つまり、この平面取り部６４によって、中空部１０ａの内周面と平面取り部６４との間に空隙Ｓが形成され、この空隙Ｓに電力供給線３０を配索するようになっている。

図２に示すように、電動モータ１２は、支軸８の副軸１０に固定されたブラケット１５と、ブラケット１５に固定された有底筒状のヨーク１３とを有し、ブラケット１５、及びヨーク１３でアーマチュア１４を回転自在、且つ水平方向に沿うように支持している。
ブラケット１５は、副軸１０の中空部１０ａに内嵌される筒部２４と、筒部２４のアーマチュア１４側（図２における左右方向）端から径方向外側に延出するフランジ部２５とが一体成形されたものである。

筒部２４の周壁には、ボルト３２を螺入するためのボルト孔５５が形成されていると共に、主軸９側（図２における上側）に筒部２４の軸方向に貫通する貫通孔２４ａが形成されている。この貫通孔２４ａは、電力供給線３０を挿通するためのものである。また、筒部２４のアーマチュア１４側（図２における左右方向）には、径方向中央に軸受け２６が設けられ、ここにアーマチュア１４の出力軸１７の一端が回転自在に支持されている。

図２、図４に示すように、フランジ部２５は、ヨーク１３の開口部を覆うように断面略ハット状に形成されたものであって、このエンド部２５ａには、副軸１０側（図４における左側）に段差部４７が形成されている。この段差部４７により、フランジ部２５は、副軸１０の両端に設けられた軸受け３６の内輪のみに当接するようになっている。

したがって、ブラケット１５は、ボルト３２を締め付けることによって副軸１０側へと引っ張られることになるが、フランジ部２５に段差部４７が形成されているため、軸受け３６の外輪の回転を阻害するおそれがない。しかも、フランジ部２５が軸受け３６の内輪に押し付けられることによって両者に摩擦抵抗が発生し、この摩擦力によってブラケット１５が周方向に回転してしまうことを防止することができるようになっている。尚、ボルト３２の締結力が大きければ大きいほど摩擦力が大きくなることはいうまでもない。

一方、フランジ部２５のアーマチュア１４側（図４における右側）には、ホルダーステー４８が取付けられている。このホルダーステー４８には、複数のブラシホルダ２８が設けられており、このブラシホルダ２８に、それぞれブラシ２９が出没自在に内装されている。
これらブラシ２９には、電力供給線３０の一端が電気的に接続されている。この電力供給線３０の一端は、外部から支軸８の中空部９ａ，１０ａ、筒部２４の貫通孔２４ａを通ってブラシ２９まで配索されている一方、他端は不図示の外部電源に接続されている。

フランジ部２５の周縁部には、ヨーク１３の開口部が固定されている。ヨーク１３の内周面には、複数の永久磁石２７が周方向に等間隔で接着剤等により固定されている。
ヨーク１３のエンド部（底部）１６には、径方向中央にアーマチュア１４の出力軸１７を挿通するための挿通孔１８が形成され、この挿通孔１８内に軸受け１９が設けられている。この軸受け１９は、アーマチュア１４の出力軸１７の他端側を回転自在に支持するためのものである。

アーマチュア１４は、出力軸１７に外嵌固定されたアーマチュアコア２０と、アーマチュアコア２０に巻装されたアーマチュアコイル２１と、アーマチュアコア２０の一端側（図２における中央側）に配置されたコンミテータ（整流子）２２とで構成されている。
コンミテータ２２の外周面には、導電材で形成されたセグメント２３が複数枚取付けられている。

セグメント２３は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント２３には、アーマチュアコイル７の巻き始め端と巻き終わり端とがヒュージングにより接続されている。
また、セグメント２３は、ブラシ２９の先端部に摺接している。これにより、外部からの電源が電力供給線３０，ブラシ２９を介してコンミテータ２２に供給されるようになっている。

出力軸１７の他端側は、ヨーク１３のエンド部１６に形成されている挿通孔１８から外側に向かって突出している。この出力軸１７の突出した部分には、外周面にギア部４１が形成され、減速機構４２に噛合されている。
減速機構４２は、出力軸１７に噛合され歯数の異なる２つの平歯車を同軸上に備えた段付平歯車４３と、車輪３５の蓋部３８に一体に形成され段付平歯車４３に噛合される内歯歯車４５とで構成されている。段付平歯車４３は、ヨーク１３のエンド部１６に突設されている不図示の支軸に回転自在に支持されている。この不図示の支軸は、段付歯車４３を貫通し、車輪３５の蓋部３８側に突出している。この支軸が突出した部位には、支持部材４４が取付けられている。この支持部材４４は、軸受け４６を介して蓋部３８を回転自在に支持している。このように、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている。

このように構成された差動式キャスタ１は、両輪（図２における一対の車輪３５，３５）を同じ回転速度で駆動させたとき、車体２が直進、又は後進（図２における紙面手前側、又は奥側）するようになっている。そして、それぞれ車輪３５，３５を互いに違う回転速度で駆動させたとき、又は一方の車輪３５を駆動し、他方の車輪３５を停止させたとき、車体２が右方向、又は左方向に旋回するようになっている。

したがって、上述の実施形態によれば、副軸１０の中空部１０ａに設けられた電動モータ取付けプレート３１に切り欠き部６１を設けると共に、副軸１０に止めネジ６３を螺入し、この止めネジ６３が切り欠き部６１に介在するようになっている。このため、電動モータ取付けプレート３１の周方向への回転を防止することで電動モータ１２の自転を防止することができる。よって、確実に支軸８の副軸１０に電動モータ１２を固定することができ、良好な駆動力を得る差動式キャスタ１を提供することができる。

また、例えば、電動モータ１２を締結固定するためのボルト３２の締結力が低下した場合であっても、止めネジ６３を用いて容易に電動モータ１２の自転を防止できるので、フェールセーフ（ｆａｉｌ ｓａｆｅ）機能を安価に付加することができる。
ここで、フェールセーフとは、部品やシステムなどの故障が確実に安全側のものとなること、又は少なくともほぼ確実に安全側のものとなる（すなわち、危険側の故障の可能性が極めて低い）ことを意味する。

さらに、電動モータ取付けプレート３１の主軸９側に平面取り部６４を形成し、中空部１０ａの内周面と平面取り部６４との間に空隙Ｓを形成することで電力供給線３０を配索することができる。このため、主軸９、及び副軸１０に形成されている中空部９ａ，１０ａを電動モータ取付けプレート３１で遮断することがなく、この結果電力供給線３０を支軸８内部に配索することが可能になる。よって、差動式キャスタ１のさらなる小型化を図ることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、電動モータ取付けプレート３１に切り欠き部６１を形成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、平面取り部を形成する等、副軸１０に螺入された止めネジ６３を受け入れ可能に形成すればよい。

さらに、上述の実施形態では、電動モータ取付けプレート３１に切り欠き部６１を形成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、副軸１０に螺入された止めネジ６３を直接電動モータ取付けプレート３１の周面に押圧するようにしてもよい。この場合、止めネジ６３は、この先端形状が先細りに形成されているものが望ましい。
そして、上述の実施形態では、差動式キャスタ１は、電動車椅子や搬送車の車体２の下面にフリーキャスタ３，４と共に取付けられている場合について説明したが、これに限られるものではなく、車体２の下面に差動式キャスタ１のみ取付けてもよい。

また、アーマチュア１４の出力軸１７は、減速機構４２を介して車輪３５と連係した状態になっている場合について説明したが、これに限られるものではなく、減速機構４２に代えて遊星減速機構としてもよい。この場合、段付歯車４３を出力軸１７に噛合って自転すると共に、出力軸１７を中心に公転可能な遊星歯車に代えればよい。

本発明の実施形態における差動式キャスタの取付け状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態における差動式キャスタの縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態における差動式キャスタの一部拡大断面図である。

符号の説明

１ 差動式キャスタ
５ 取付け板
８ 支軸
９ 主軸
１０ 副軸
９ａ，１０ａ 中空部
１２ 電動モータ
１７ 出力軸
３０ 電力供給線（リード線）
３１ 電動モータ取付けプレート
３５ 車輪
６１ 切り欠き部（受け入れ部）
６３ 止めネジ（規制部材）
６４ 平面取り部（リード線配索部）

Claims (3)

1. 取付け板と、
   前記取付け板に回転自在に設けられた主軸と前記主軸の一端から前記主軸に交差する方向に延び中空部を有する副軸とを備えた支軸と、
   前記中空部に設けられた電動モータ取付けプレートと、
   前記副軸の両端に設けられ前記電動モータ取付けプレートを介して互いに固定されている一対の電動モータと、
   前記一対の電動モータの出力軸にそれぞれ連係された一対の車輪とから成る差動式キャスタであって、
   前記副軸に前記電動モータ取付けプレートの周方向への回転を規制する規制部材を設けたことを特徴とする差動式キャスタ。
2. 前記電動モータ取付けプレートに前記規制部材を受け入れ可能な受け入れ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の差動式キャスタ。
3. 前記電動モータ取付けプレートに前記電動モータに接続されるリード線を配索するためのリード線配索部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の差動式キャスタ。

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