JP4459101B2 - キャスタ用緩衝器の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、台車などに取り付けられたキャスタに加えられた衝撃を和らげるためのキャスタ用緩衝器と、このキャスタ用緩衝器の取付構造に関する。

従来より、キャスタから本体に伝わる衝撃を和らげるために、キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に介在させることが行われている。キャスタ用緩衝器は、コイルスプリングのみを用いた単純な構造のものから、油圧機器を用いた複雑な構造のものまで、種々のものが提案されており、その中には、コイルスプリングとゴムとを組み合わせたものもある。

例えば、特許文献１には、コイルスプリング（特許文献１では「コイルばね」と表記）を防振体で被包したキャスタ用緩衝器（特許文献１では「緩衝部材」と表記）を用いたキャスタが記載されている。これにより、段差を乗り越える際などに発生する騒音を防止したり、コイルスプリングの共振を抑えて振動を軽減したりすることなどが可能になるとされている。特許文献１には、防振体の原料としてゴムを採用することについても記載されている。

特開２００４−０３４８５９号公報（請求項１、［００１３］、発明の効果、図３）

特許文献１のキャスタ用緩衝器は、騒音を防止したり、揺れを軽減したりすることについては一定の効果を奏するものではあったが、必ずしもその耐久性に優れたものとはいえなかった。すなわち、特許文献１のキャスタ用緩衝器では、圧縮時に防振体がコイルスプリングによって挟み込まれる構造となっているために、長年の使用においてはコイルスプリング周辺の防振体がへたってしまい、そのうち緩衝性能が著しく低下するおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、緩衝性能だけでなく耐久性にも優れ、長期間に亘って所望の緩衝性能を発揮することのできるキャスタ用緩衝器を提供するものである。また、このキャスタ用緩衝器に好適な取付構造を提供することも本発明の目的である。

上記課題は、キャスタから本体に伝わる衝撃を和らげるためのキャスタ用緩衝器であって、コイルスプリングと該コイルスプリングの内側に挿入された棒状ゴムとからなる複合弾性材を用いてなることを特徴とするキャスタ用緩衝器を提供することによって解決される。これにより、前記棒状ゴムのへたりを防止することが可能になる。また、前記コイルスプリングで衝撃を和らげるだけでなく、前記棒状ゴムで衝撃振動を速やかに減衰させることのできるキャスタを提供することも可能になる。

前記棒状ゴムの素材は、ゴムであれば特に限定されず、フッ素ゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ウレタンゴムなどの各種のゴムを用いることができるが、通常、温度２３℃における損失正接（ｔａｎδ）が０．０５以上のゴムが用いられる。前記棒状ゴムは、温度２３℃における損失正接が０．２以上のゴム（いわゆる高減衰ゴム）であると好適である。これにより、キャスタで生じた振動をさらに速やかに減衰させることが可能になる。前記棒状ゴムの損失正接が大きければ大きいほど、キャスタで生じた衝撃振動を速やかに減衰させることができる。

前記棒状ゴムの両端部に前記コイルスプリングの各端部をそれぞれ係止するためのフランジを設けることも好ましい。これにより、複合弾性材が伸長する際に、棒状ゴムをコイルスプリングに追従させて伸長させることが可能になり、本体に生じうる振動をさらに速やかに減衰させることが可能になる。前記フランジの素材は、ゴムであると好適である。これにより、前記棒状ゴムを前記コイルスプリングの内部に容易に挿入することができるだけでなく、前記フランジと前記筒状ケースとの接触によって発せられる高周波の騒音を防止することも可能になる。前記フランジの素材は、高減衰ゴムであるとより好ましい。ただし、前記フランジの成形が困難となるような場合には、前記フランジを金属や硬質樹脂などの硬質素材を用いて形成する場合もある。この場合には、コイルスプリングの内部に棒状ゴムを挿入した後に、接着剤などの固着手段を用いて前記フランジを棒状ゴム本体に固着するとよい。

前記棒状ゴムの外周部に長手方向に沿って延びる複数本の凸条を設けることも好ましい。これにより、コイルスプリングと棒状ゴムとの間に生じる摩擦をさらに軽減させて、棒状ゴムのコイルスプリングに対する追従性をさらに良好にすることが可能になる。また、複合弾性材が圧縮されると棒状ゴムは径方向に膨張しようとするが、膨張した棒状ゴムが逃げる空間をコイルスプリングと棒状ゴムとの間に確保することも可能になる。

前記複合弾性材の各端部を保持しながらキャスタ側と本体側とに連結するキャスタ側連結部と本体側連結部とが備えられてなることも好ましい。これにより、前記複合弾性材が所望の位置から脱落するのを防止することが可能になる。また、キャスタ側連結部や本体側連結部を軸受として機能させることによって、キャスタ用緩衝器を様々な場所に適応することもできる。

キャスタ側連結部と本体側連結部とがそれぞれ筒状に形成されてなり、前記複合弾性材がキャスタ側連結部と本体側連結部とで完全に覆われてなることも好ましい。これにより、前記複合弾性材を埃などから保護することが可能になる。

キャスタ側連結部と本体側連結部のうち、一方の連結部よりも上方に配される他方の連結部の内径を前記一方の連結部の外径よりも大きく形成し、前記一方の連結部の上端部を前記他方の連結部の下端部から挿入してなることも好ましい。これにより、前記一方の連結部の開口端部に埃が溜まらないようにして、キャスタ側連結部と本体側連結部とで構成される筒状ケースの内部に埃が侵入するのを防止することが可能になる。

キャスタ用緩衝器の取付構造は、特に限定されるものではないが、キャスタ用緩衝器の他に、下端部でキャスタを軸支するキャスタ支持アームと、上端部を本体に連結される本体連結アームとを設けて、キャスタ支持アーム及び本体連結アームの略中間部を互いの交差角度が可変な状態で連結し、キャスタ側連結部の上端部をキャスタ支持アームの上端部に連結し、本体側連結部の下端部を本体連結アームの下端部に連結すると好ましい。

このとき、キャスタ支持アームとキャスタ側連結部との連結点を点Ａ、本体連結アームと本体側連結部との連結点を点Ｂ、キャスタ支持アームと本体連結アームとの連結点を点Ｃとしたときの∠ＢＡＣの大きさが、常に（キャスタ用緩衝器が最も伸長状態から最も圧縮状態となるまで）４５°以上となるように設定されていると好ましい。∠ＢＡＣが４５°未満であると、キャスタ支持アームからキャスタ用緩衝器に力が効果的に作用せず、キャスタ用緩衝器の性能を好適に発揮できなくなるおそれがあるためである。∠ＢＡＣは、５０°以上であると好ましく、５５°以上であるとより好ましく、６０°以上であると最適である。一方、∠ＢＡＣの大きさが、常に１３５°以下となるように設定されていることも好ましい。∠ＢＡＣが１３５°を超えると、キャスタ支持アームからキャスタ用緩衝器に力が効果的に作用しにくくなるだけでなく、キャスタ用緩衝器の取付けに必要なスペースが大きくなるおそれもあるためである。∠ＢＡＣは、１１０°以下であるとより好ましく、１００°以下であるとより好ましく、９５°以下であると最適である。

以上のように、本発明によって、緩衝性能だけでなく耐久性にも優れ、長期間に亘って所望の緩衝性能を発揮することのできるキャスタ用緩衝器を提供することができる。また、本体に振動が生じた場合であっても、該振動を速やかに減衰させることのできるキャスタ用緩衝器を提供することも可能になる。さらに、このキャスタ用緩衝器の好適な取付構造を提供することもできる。

［キャスタ用緩衝器］
本発明のキャスタ用緩衝器について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明のキャスタ用緩衝器を分解した状態を示した右側面図である。図２は、図１における棒状ゴムをＹ−Ｙ面で切断した状態を示した断面図である。図３は、本発明のキャスタ用緩衝器をその中心軸を通る平面で切断した状態を示した断面図である。本発明のキャスタ用緩衝器１００は、図１と図３に示すように、コイルスプリング１１１と棒状ゴム１１２とからなる複合弾性材１１０を用いたものとなっている。

［複合弾性材］
複合弾性材１１０は、図１と図３に示すように、コイルスプリング１１１と、コイルスプリング１１１の内部に挿入された棒状ゴム１１２とからなっている。本例の複合弾性材１１０では、棒状ゴム１１２として高減衰ゴムを採用している。棒状ゴム１１２は、図１と図２に示すように、略円柱状に形成されており、その外周部には、棒状ゴム１１２の長手方向に沿って延びる複数本の凸条１１２ａが設けられている。このため、コイルスプリング１１１と棒状ゴム１１２との間に生じる摩擦を軽減するだけでなく、複合弾性材１１０が圧縮されたときに径方向に膨張する棒状ゴム１１２が逃げる空間をコイルスプリング１１１と棒状ゴム１１２との間に確保することができるようになっている。また、棒状ゴム１１２の両端部には、図１に示すように、コイルスプリング１１１の各端部をそれぞれ係止するためのフランジ１１２ｂが設けられている。このため、複合弾性材１１０が伸長する際に、棒状ゴム１１２をコイルスプリング１１１に追従させることができるようになっている。本例の複合弾性材１１０において、フランジ１１２ｂは、高減衰ゴムからなっており、棒状ゴム１１２の本体と一体的に形成したものとなっている。フランジ１１２ｂは、図３に示すように、一方がキャスタ側ケース１２１の内底部に密着して、他方が本体側ケース１２２の内底部に密着するように配される。

［キャスタ側連結部及び本体側連結部］
また、本例のキャスタ用緩衝器１００は、図１と図３に示すように、複合弾性材１１０の各端部を保持するためのキャスタ側連結部１２１と本体側連結部１２２とが備えられたものとなっている。キャスタ側連結部１２１は、図４に示すようにキャスタ側に連結され、本体側連結部１２２は、本体側に連結される。キャスタ側連結部１２１と本体側連結部１２２は、複合弾性材１１０の各端部のみを保持するものであってもよいが、本例のキャスタ用緩衝器１００においては、図１と図３に示すように、キャスタ側連結部と本体側連結部とを筒状に形成し、キャスタ側連結部（キャスタ側ケース）１２１と本体側連結部（本体側ケース）１２２とで伸縮可能な筒状ケース１２０が構成されるようにしている。このため、複合弾性材１１０は、キャスタ側ケース１２１と本体側ケース１２２とで完全に覆われるようになっている。上方に配されるキャスタ側ケース１２１の下端部（開口端部）の内径Ｄ_１は、図１に示すように、下方に配される本体側ケース１２２の上端部（開口端部）の外径Ｄ_２よりも僅かに大きく形成されている。このため、図３に示すように、キャスタ側ケース１２１の開口端部に本体側ケース１２２の開口端部を挿入することができるようになっている。筒状ケース１２０は、キャスタ側ケース１２１と本体側ケース１２２とが互いに中心軸方向にスライドすることによって、その中心軸方向に伸縮することができるようになっている。本体側ケース１２２の下端部には、図１に示すように、拡径部が形成されており、キャスタ側ケース１２１の下端部を係止することができるようになっている。このため、複合弾性材１１０に加えられる圧縮応力が許容範囲を超えないように、キャスタ側ケース１２１のストローク量を拘束することができるようになっている。また、本体側ケース１２２の外周面には溝が設けられており、該溝にはゴム製のＯリング５００が嵌め込まれている。このため、キャスタ側ケース１２１と本体側ケース１２２とのシール性を良好にして、筒状ケース１２０の外部から内部に埃などが侵入したり、筒状ケース１２０の内部から外部に錆や揮発性物質などが漏れたりするのを防止することができるようになっている。

［キャスタ用緩衝器の取付構造］
続いて、キャスタ用緩衝器１００の取付構造について、図面を用いてより具体的に説明する。図４は、キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に取り付けた状態を示した右側面図である。図５は、キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に取り付けた状態を示した正面図である。図６は、キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に取り付けた状態を示した平面図である。図７は、図４におけるキャスタ用緩衝器が圧縮されたときの状態を示した右側面図である。

本例のキャスタ用緩衝器の取付構造は、図４に示すように、キャスタ用緩衝器１００の他に、下端部でキャスタ２００を軸支するキャスタ支持アーム３００と、上端部で本体６００に連結される本体連結アーム４００とが設けられたものとなっている。図５に示すように、キャスタ支持アーム３００は、左右一対の側板３１０，３２０の間でキャスタ２００を軸支するものとなっており、本体連結アーム４００は、左右一対の側板４１０，４２０の間でキャスタ支持アーム３００を軸支するものとなっている。キャスタ支持アーム３００と本体連結アーム４００は、図４に示すように、その略中間部を連結軸Ｌ_１によって互いに連結されており、側面視略Ｘ字状となるように配されている。キャスタ側ケース１２１の上端部は、キャスタ支持アーム３００の上端部に連結軸Ｌ_２で連結されており、本体側ケース１２２の下端部は、本体連結アーム４００の下端部に連結軸Ｌ_３で連結されている。キャスタ支持アーム３００と本体連結アーム４００との交差角度、キャスタ用緩衝器１００とキャスタ支持アーム３００とのなす角度、及び、キャスタ用緩衝器１００とキャスタ支持アーム３００とのなす角度は、全て可変となっている。

また、本例のキャスタ用緩衝器の取付構造では、図４と図７に示すように、キャスタ用緩衝器１００が伸長状態にあるときと圧縮状態にあるときとのいずれにおいても、キャスタ支持アーム３００とキャスタ側ケース１２１との連結点Ａが、本体連結アーム４００と本体側ケース１２２との連結点Ｂを通る鉛直線Ｌ_４よりもキャスタ側となるように、各部の寸法や取付位置が設定されている。∠ＢＡＣの大きさは、キャスタ用緩衝器１００が伸長状態にあるとき（図４）においては約６１°となっており、キャスタ用緩衝器１００が圧縮状態にあるとき（図７）においては約７４°なっている。このため、キャスタ支持アーム３００からキャスタ用緩衝器１００に作用する力Ｆの直線ＡＢに平行な成分ｆを大きく確保して、力Ｆの大部分をキャスタ用緩衝器１００に収容されている複合弾性材１１０で吸収することができるようになっている。本例のキャスタ用緩衝器の取付構造における力Ｆに対する成分ｆの比（ｆ／Ｆ）を具体的に求めてみると、キャスタ用緩衝器１００の伸長時（図４）においては約０．８７となっており、キャスタ用緩衝器１００の圧縮時（図７）においては約０．９６となっている。このように、本例のキャスタ用緩衝器の取付構造は、力Ｆの大部分をキャスタ用緩衝器１００に平行な方向に印加できるために、キャスタ用緩衝器１００の緩衝性能を十分に発揮できるものとなっている。また、キャスタ用緩衝器１００に不要な力（直線ＡＢに垂直な方向の力）がかかりにくく、キャスタ用緩衝器１００の破損を防止することもできるものとなっている。比（ｆ／Ｆ）は、∠ＢＡＣを９０°に近づけることによってさらに高くすることができる。

［用途］
本発明のキャスタ用緩衝器とその取付構造は、台車にキャスタを取り付ける場合だけでなく、各種機器や各種家具にキャスタを取り付ける場合など、様々な場合において好適に採用することができる。

本発明のキャスタ用緩衝器を分解した状態を示した右側面図である。 図１における棒状ゴムをＹ−Ｙ面で切断した状態を示した断面図である。 本発明のキャスタ用緩衝器をその中心軸を通る平面で切断した状態を示した断面図である。 キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に取り付けた状態を示した右側面図である。 キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に取り付けた状態を示した正面図である。 キャスタ用緩衝器をキャスタと本体との間に取り付けた状態を示した平面図である。 図４におけるキャスタ用緩衝器が圧縮されたときの状態を示した右側面図である。

符号の説明

１００ キャスタ用緩衝器
１１０ 複合弾性材
１１１ コイルスプリング
１１２ 棒状ゴム
１１２ａ 凸条
１１２ｂ フランジ
１２０ 筒状ケース
１２１ キャスタ側ケース（キャスタ側連結部）
１２２ 本体側ケース（本体側連結部）
２００ キャスタ
３００ キャスタ支持アーム
３１０，３２０ 側板
４００ 本体連結アーム
４１０，４２０ 側板
５００ Ｏリング
６００ 本体
Ａ キャスタ支持アームとキャスタ側ケースとの連結点
Ｂ 本体連結アームと本体側ケースとの連結点
Ｃ キャスタ支持アームと本体連結アームとの連結点
Ｄ_１ キャスタ側ケースの開口端部の内径
Ｄ_２ 本体側ケースの開口端部の外径
Ｌ_１ キャスタ支持アームと本体連結アームとの連結軸
Ｌ_２ キャスタ側ケースとキャスタ支持アームとの連結軸
Ｌ_３ 本体側ケースと本体連結アームとの連結軸
Ｌ_４ 連結点Ｂを通る鉛直線

Claims (3)

1. その下端部にキャスタ（２００）が軸支されたキャスタ支持アーム（３００）の略中間部と、その上端部に本体（６００）が連結された本体連結アーム（４００）の略中間部とが、互いの交差角度が可変な状態で連結され、キャスタ支持アーム（３００）の上端と本体連結アーム（４００）の下端とをキャスタ用緩衝器（１００）で連結することにより、キャスタ（２００）から本体（６００）に伝わる衝撃を和らげたキャスタ用緩衝器の取付構造であって、
   キャスタ用緩衝器（１００）が、コイルスプリング（１１１）の内側に棒状ゴム（１１２）を挿入した複合弾性材（１１０）と、該複合弾性材（１１０）を収容する筒状ケース（１２０）とで構成され、
   前記棒状ゴム（１１２）の外周部には、前記棒状ゴム（１１２）の長手方向に沿った複数本の凸条（１１２ａ）が形成されて、該複数本の凸条（１１２ａ）が前記コイルスプリング（１１１）の略全長部と接触し、
   前記棒状ゴム（１１２）の両端部には、ゴム製のフランジ（１１２ｂ）が形成されて、該フランジ（１１２ｂ）に前記コイルスプリング（１１１）の両端部が係止されるとともに前記フランジ（１１２ｂ）が筒状ケース（１２０）の内底部に接触され、
   前記筒状ケース（１２０）が、キャスタ支持アーム（３００）の上端部に連結されるキャスタ側ケース（１２１）と、本体連結アーム（４００）の下端部に連結される本体側ケース（１２２）とで構成され、
   キャスタ側ケース（１２１）と本体側ケース（１２２）とが互いに中心軸方向にスライドすることにより、前記筒状ケース（１２０）がその中心軸方向に伸縮可能な構造とされ、
   キャスタ支持アーム（３００）とキャスタ側ケース（１２１）との連結点を点Ａ、本体連結アーム（４００）と本体側ケース（１２２）との連結点を点Ｂ、キャスタ支持アーム（３００）と本体連結アーム（４００）との連結点を点Ｃとしたときの∠ＢＡＣの大きさが、常に４５〜１３５°の範囲に収まるとともに、
   キャスタ用緩衝器（１００）が伸長状態にあるときと圧縮状態にあるときのいずれにおいても、連結点Ａが、連結点Ｂを通る鉛直線（Ｌ _４ ）よりもキャスタ（２００）側となることを特徴とするキャスタ用緩衝器の取付構造。
2. 前記棒状ゴム（１１２）が、温度２３℃における損失正接が０．２以上のゴムからなる請求項１記載のキャスタ用緩衝器の取付構造。
3. キャスタ側ケース（１２１）の内径を本体側ケース（１２２）の外径よりも大きく形成し、本体側ケース（１２２）の上端部をキャスタ側ケース（１２１）の下端部から挿入してなる請求項１又は２記載のキャスタ用緩衝器の取付構造。

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