キャスターの大きさと安定性・・・

質問

ワゴン製造メーカーの者です。
このたび間口40cm×奥行き40cm×高さ150cm程度の
細長い別注ワゴンを製作することになりました。
ワゴンに使用するキャスターを選定するにあたり、
車輪径10cmのものと5cmの２種類があるのですが、
私は10cmの方が、5cmのものよりも安定性がある（=転倒しにくい）
と直感的に思うのですがいかがでしょうか。
明日、これを客先に納得の行くように説明しなければならなくなり
困っています。
簡単な数式や身近な例で納得させたいのですが、
どなたか教えていただけないでしょうか・・・

回答No.3

daitei

No.2回答したdaiteiです。
表現があいまいだったようです。
キャスターには、２種類ありまして、
自在キャスターと、固定キャスターがあります。
自在キャスターは、車輪の中心と、キャスターのグルグル回る
取り付け中心の位置がずれています。固定キャスターは、回転中心が
車輪の中心軸上にあります。
キャスターが引いた方向と反対側に車輪が残って
舵が切れるのは、この軸の位置が違うことによる抵抗で起こります。
事務用の椅子についているキャスターは全数自在キャスターです。
どの方向へも、引いた方向に取り付け軸が先行し、車輪はあとから
ついていきます。台車の場合は、４輪とも自在にすると、ふらついて
直進するのが難しいです。市販の手押しキャリーは手でつかむ取手側が
固定キャスターになっています。
ネットでカタログをご覧になることをお勧めします。

回答No.2

daitei

使い勝ってを考えない場合の物理的な考察として。
転倒条件のみを考える場合のみの考察です。
先ず、キャスタは車輪の中心と、台に取り付ける軸との距離が
あります。この「キャスタ」が無いと、抵抗で車輪は
引く方向に曲がってくれません。仮定としてキャスタ軸と車輪中心の距離は車輪の半径とします。４輪ともキャスタ付き車輪としての考えです。仮に車輪が極端に小さな状態を考えます。
もし５ｍｍ程度の車輪ならば、キャスタの軸と車輪中心は2.5mmとして
ほとんど台車の底面積から車輪軸は、離れないので、車輪があっても無くても、さほど転倒条件は変りません。
次に極端に大きい車輪を考えます。４０Cm角の台車ですので、
２０Cm径の車輪とします。軸は台車の隅にぎりぎりに取り付けても、
車輪の中心は内側を向いてたき１０Cmは中に入っている状況が想像できます。この場合、車輪の接地面が底面積を作ります全部内側になった場合は２０Cm角の接地面の上に重心を支えます。
重量は取り付け軸から離れた車輪の中心で支えます
転倒とは、重心が底面積を出たときに起こる現象ですので、
底面積が広いほど、重心が低いほど転倒しにくくなります。
大きい車輪は、キャスタ軸と車輪中心の間が大きくなり、最悪の場合は
全部内側を向きます。（２輪にブレーキがかかっていたときなど）
車輪がうまく滑ってくれないときには、大きい車輪ほど転倒し易くなります。何事も程度問題ですが、ぎりぎり小さいほうが転倒しにくくなります。「安定」だけなら小さい車輪が有利です。
どちらか2輪をキャスタなしにするほうが移動がスムースです。
４輪キャスタはふらふらします。

お礼

ありがとうございます。
最後の部分で、２輪をキャスタなしにするとありますが
これはどういう意味でしょうか？
キャスターと車輪は同じ物のことと思っていました・・・

ところで、客先の所長が「５cmキャスター付きと10cmキャスター付き
では、ワゴン全体で考えると、５cmキャスターの方が重心が下に来るから、安定しそうだけどなぁ」て感じの事を言っていました。
みなさん経験的にわかっているようですね。

回答No.1

miyabi51

キャスター車輪の大きさは転倒しやすさとは関係ないと思います。
キャスターを付けた四隅を結んだ点が同じであり，重心高さが同じであれば転倒し易さは同じと思います。
しかし，車輪径が大きい方が使い勝手が良いことは事実です。（個人的感触です）
車輪径が大きければ床面上の小さな凹凸の影響が少なく移動がに楽になります。
この点を強調するのが良いのでは（凸凹の影響が少なくなるため移動中の安定性は確かに向上するはずと思います）
紙に大小の円を書いて凸凹の影響を説明すれば良いのでは。

お礼

なるほど確かに大きい車輪の方が凹凸を乗り越えられそうですね。
一応客先には説明をして納得してもらいました。
ありがとうございました。