JP2006015942A - 緩衝キャスター - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧ダンパ等の各種減衰器を利用せずに、空荷時や軽荷重時及び重荷重時と、荷重に応じたバネ特性を有し、衝撃を和らげることが可能な緩衝キャスターとする。
【解決手段】フォーク５をブラケット４に揺動自在に軸支する揺動軸７に揺動自在に軸支され、空荷時から軽荷重時の所定の荷重範囲内で車軸９が始点位置から終点位置までフォーク５の揺動を規制する規制手段を有すると共に、荷重が所定の荷重範囲を超えた時に、車軸９により車軸９の終点位置からフォーク５と一緒に揺動を開始する揺動部材１１と、揺動部材１１を揺動開始位から揺動停止位置まで揺動を規制するストッパー１２、１５を備える。軽荷重時の所定の範囲内の荷重で作動し、車軸９を始点位置に付勢する第１の付勢部材１９と、軽荷重時の所定の範囲の荷重を超える時に作動し、揺動部材１１をフォーク５と一緒に揺動部材１１の揺動開始位置に付勢する第２の付勢部材２２を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種運搬用の台車等の車輪として好適な緩衝キャスターに関するものである。

キャスターは車輪が路面や床面を転動して段差を下るとき、或いは段差を乗り越えるときに衝撃を伴うので、その衝撃を吸収して和らげるため緩衝機構を備えている。
従来、緩衝を和らげる構造として、ブラケットに回動可能に連結され車輪を支持するフォークと、ブラケットとフォーク間に介装されるクッションゴム又は緩衝用バネを備えたものがある。

しかし、このような従来のキャスターでは、バネ特性によって載せられる荷重及び衝撃吸収効果が決まり、特に緩衝用バネ等は重い荷重が掛かった時に主眼点をおき製作されている。
したがって、空荷時や軽荷重時の場合、キャスターを台車に四輪付けた場合でも三輪接地となり、一輪が浮き上がり緩衝材が作動する程の荷重が掛からないため、振れ振動を起こし騒音を発生する。このため、僅かの振動に対しても弱い軽量な精密機器部品や医療用機器等の精度を要求される対象物等の搬送には不適であった。

又、これとは逆に、軽荷重が掛かった時に主眼点をおくと、重荷重が掛かると緩衝材等が柔らか過ぎて沈み込みを起こす等の問題点が生ずる。

そこで、搭載荷重に適合したバネ特性及び緩衝特性が得られるようにしたキャスターとして、特開２００３ー１６５３０２の緩衝器付きキャスターが提案されている。
このキャスターは、アームの揺動に伴って伸縮作動する油圧ダンパを備え、油圧ダンパに高粘度作動油を封入し、油圧ダンパの取り付け角度を調節する取り付け角度調節機構を備えたものである。
これにより、圧縮率の高い高粘度作動油によってキャスターに掛かる搭載荷重を支持するスプリングの機能と、アームの振動を減衰するダンパ機能を果たすものである。

しかし、搭載荷重の増減に応じて油圧ダンパの取り付け角度を変えなければならない煩わしさがあると共に、キャスター自体の構造が複雑化し、この構造の複雑化がキャスターの製造コストの増加や故障頻度の増加を来す問題点を有している。
特開２００３ー１６５３０２

上記点より本発明は、油圧ダンパ等の各種減衰器を利用せずに、空荷時や軽荷重時及び重荷重時と荷重に応じたバネ特性を有し、衝撃を和らげることが可能な緩衝キャスターを提供しようとするものである。

上記課題を解決するため請求項１記載の本発明緩衝キャスターは、車体側に取り付けられるブラケットと、車輪の車軸を軸支してその車輪を回動可能に保持するフォークと、このフォークを前記ブラケットに揺動自在に軸支する揺動軸と、この揺動軸に揺動自在に軸支され、軽荷重時の所定の荷重範囲内で前記車軸を始点位置から終点位置まで前記フォークの揺動を規制する規制手段を有し、荷重が前記所定の荷重範囲を超える荷重に対して、車軸により車軸の終点位置からフォークと一緒に揺動を開始する揺動部材と、この揺動部材を揺動開始位置から揺動停止位置まで揺動を規制するストッパーを備え、前記所定の荷重範囲内の荷重で作動し、車軸を始点位置側に付勢する第１の付勢部材と、前記所定の荷重範囲を超える荷重に対して作動し、揺動部材をフォークと一緒に揺動部材の揺動開始位置側に付勢する第２の付勢部材が設けられていることを特徴とするものである。

このような構成とすることにより、ブラケットを台車等の車体側に取り付けることによって車輪器具として使用され、この車輪は路面等に衝突して外力を受けると、フォークは付勢部材の付勢力に抗しつつ、揺動軸を中心に揺動されるが、本発明はこの揺動を空荷時から軽荷重時の所定の荷重範囲内で車軸を始点位置から終点位置までフォークの揺動を規制し、この範囲内の荷重に対して作動し、付勢部材が伸縮して変形する。
第１の付勢部材が設けられているため、軽荷重時においてもこの変形により衝撃が吸収され、その復元力により車軸を始点位置に戻し、台車等の空荷重時でも付勢部材が作動し車輪が地面に押し付けられ、台車の振れを起こすことが防止される。

又、荷重が所定の荷重範囲を超えた時は、車軸が始点位置から終点位置まで揺動すると、前同様の第１の付勢部材が作動して初期作動を行い、その後、揺動部材が車軸の更なる揺動により車軸の終点位置からフォークと一緒に揺動を開始するが、この所定の荷重範囲を超えた荷重に対して作動し、弾性変形する第２の付勢部材が設けられているため、この荷重に対応し沈み込みも防止され、弾性変形により衝撃が吸収され、その復元力により揺動部材はフォークと一緒に揺動開始位置に戻される。
したがって、軽荷重時は初期作動が良好で、それを超える荷重時は沈み込みも防止され、荷重に応じた弾性特性及び緩衝作用が得られる。

次に、請求項２記載の本発明緩衝キャスターは、請求項１記載の緩衝キャスターにおいて、規制手段は揺動軸を中心とする略円弧状のガイド溝であり、このガイド溝に前記車軸が嵌挿され、ガイド溝は車軸が始点位置にある場合に車軸が突合される始端面と、車軸が終点位置にある場合に車軸が突合される終端面を有していることを特徴とするものである。

このような構成とすることにより、フォークが揺動軸を中心として揺動される場合、車軸はガイド溝に嵌挿された状態のままガイド溝内を摺動する。
そして、フォークが始点位置に至れば、車軸はガイド溝の始端面に突合され、フォークが終点位置に至れば、車軸はガイド溝の終端面に突合され、この始点位置と終点位置間の範囲内で揺動が制限される。

次に、請求項３記載の本発明緩衝キャスターは、請求項１又は請求項２記載の緩衝キャスターにおいて、第１の付勢部材はフォークと揺動部材間に介装された引きバネであることを特徴とするものである。

このような構成とすることにより、フォークが揺動軸を中心に始点位置側から終点位置側へ揺動を開始すると、引きバネは伸長し、この引きバネの復元力によってフォークは始点位置側に付勢される。

次に、請求項４記載の本発明緩衝キャスターは、請求項１から３のいずれかに記載の緩衝キャスターにおいて、第２の付勢部材は揺動部材とブラケット間に介装された押しバネであることを特徴とするものである。

このような構成とすることにより、揺動部材は車軸の終点位置側からストッパー側へ揺動を開始すると、押しバネは縮小し、この押しバネの復元力によって揺動部材は揺動部材の揺動開始位置側に付勢される。

本発明緩衝キャスターによれば、キャスターを台車等の車輪として用い、車輪に加わる荷重が空荷時から軽荷重時の所定の範囲内の荷重に対しては、これに応じたバネ特性を有する第１の付勢部材が緩衝し、又この荷重範囲を超える荷重に対しては、第１の付勢部材に加えて、これに応じたバネ特性を有する第２の付勢部材が緩衝するという二段階の緩衝が行え、バネが硬すぎて初期作動が悪化したり、バネが柔らかすぎて沈み込みを起こすことがなく、重荷重は勿論のこと、台車等の空荷時や搭載物の軽荷重時でも、それに応じたバネ特性及び緩衝作用が働き、全車輪が地面に押し付けられ、台車等の振れが起こり難くなるという効果を有し、したがって、僅かの振動に対しても弱い軽量な精密機器部品や医療用機器等の精度を要求される対象物の搬送から、重い荷物運搬まで広範囲の荷重に対応できる効果を有する。

又、付勢部材は引きバネと押しバネを使用し、減衰器を使用していないのでキャスター自体の構造を簡素化できる。
したがって、キャスター自体の製造コストを低廉化でき、キャスター自体を故障し難くできるという効果を有する。

以下、本発明の一実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明緩衝キャスターの一実施の形態を示すＢーＢに沿った断面図である。
キャスター１は台車等の対象物（図示せず）に取り付けられ、その対象物の車輪として使用されるものである。
キャスター１は台車等の車体側に取り付けられるプレート２と、プレート２にベアリング３を介して水平方向に旋回可能に連結されるブラケット４と、ブラケット４に揺動自在に連結されるフォーク５と、フォーク５に回動可能に軸支される車輪６とを備えている。

ブラケット４は、両側に側壁４ａを有する略円形に形成されると共に後壁４ｂを有し、水平方向に回動して車輪６が進行方向を向くようになっている。
又、フォーク５がブラケット４に対して上下方向に揺動することにより、車輪６が上下動する。

フォーク５は、ブラケット４の両側壁４ａの内側に接近して基部側が配設された前後方向に長い両側の側板５ａと、この側板５ａのブラケット４よりも前方側へ延出する先方部に渡設した両側板５ａを連結する連結板５ｂから形成されている。
そして、フォーク５はブラケット４の両側壁４ａの下部間に渡設した断面円形の揺動軸７にベアリング８を介して（図５）、両側板５ａの基端部を残して基部側が揺動自在に軸支されている。
又、フォーク５の両側板５ａ間の先方側の下部に車輪６を回動可能に軸支する断面円形の車軸９が渡設され、車輪６はベアリング１０を介して車軸９に回動可能に設けられている（図５）。

又、揺動軸７に揺動部材１１が揺動自在に軸支されている。この揺動部材１１は両側に側板１１ａを有し、この側板１１ａは先方側がフォーク５の側板５ａと車輪６間に配設され、先方側の下部は後に説明する側板１１ａに設けたガイド溝１４に車軸９が挿嵌されている。又、側板１１ａの基端部側の下部は揺動軸７にベアリング１３を介して軸支されている。

又、側板１１ａの上縁の略中央部に切り欠き凹部１１ｂが形成され、この切り欠き凹部１１ｂの前方側（車輪取り付け側）の縁部で、両側の側板１１ａ間に両側の側板１１ａを連結する前部衝突板１１ｃが設けられている。
この前部衝突板１１ｃは上部が前方側へ傾斜した状態で設けられ、揺動部材１１が揺動軸７を中心に時計方向に回動した時、ブラケット４の両側壁４ａ間の前方上部に水平に渡設したボルト軸から成る前部ストッパー１２に衝突するように配設され、この前部ストッパー１２により揺動部材１１は時計方向側への回動を規制されている。
又、切り欠き凹部１１ｂにブラケット４の両側壁４ａ間に渡設したボルト軸から成る後部ストッパー１５が前部ストッパー１２と平行して挿通されている。

又、切り欠き凹部１１ｂの後方側の縁部で両側の側板１１ａ間に、両側の側板１１ａを連結する後部衝突板１１ｄが設けられている。
この後部衝突板１１ｄは略垂直状態で渡設され、揺動部材１１が反時計方向に揺動した時に後部ストッパー１５に衝突するように配設され、この後部ストッパー１５により揺動部材１１は反時計方向側への揺動を規制されている。

揺動部材１１の両側の側板１１ａの先方側の下部に、揺動軸７を中心として上下方向に長い略円弧状のガイド溝１４が設けられている。
ガイド溝１４はフォーク５の揺動方向と同一方向に延びる溝であり、この両側のガイド溝１４間に車軸９が摺動自在に挿嵌されている。又ガイド溝１４の外側縁部に補強片１６が当着されている。

図１は車軸９がガイド溝１４の始点位置にある状態、即ちフォーク５が始点位置にある状態を示し、ガイド溝１４は長手方向両端がともに閉塞され、下側が始端面１４ａ、上側が終端面１４ｂとされ、両端面１４ａ、１４ｂは車軸９が突合するよう車軸９の周面と合った円周端面に形成されている。

又、フォーク５の両側の側板５ａの基端部（揺動軸７を挾んで車輪６の取り付け側と反対側の端部）に側板５ａと直交して内側に向けピン１７が突設されると共に、揺動部材１１の側板１１ａの基端部の上部に側板１１ａと直交して外側（フォーク５の側板５ａ側）に向けピン１８が突設されている（図４）。
そして、両ピン１７、１８間に第１の付勢部材１９が、その両端部をピン１７、１８に固定され介装されている。
第１の付勢部材１９はコイル状の引きバネであり、第１の付勢部材１９はフォーク５を反時計方向に付勢、即ち車軸９をガイド溝１４の始点位置側に付勢している。

この第１の付勢部材１９は台車等の車輪に使用した場合に、空荷時から軽荷重時の所定の荷重範囲内の荷重が小さい場合に作動するよう、その荷重に応じた柔らかいバネ特性に設定されている。

又、揺動部材１１の後部衝突板１１ｄの中央部にブラケット４の後壁４ｂに向けピン軸２０が突設されると共に、このピン軸２０に対向してブラケット４の後壁４ｂにピン軸２１が突設されている（図４）。そして、両ピン軸２０、２１間に第２の付勢部材２２が介装されている（図４）。
第２の付勢部材２２はコイル状の押しバネであり、両端部はピン軸２０、２１の外側に嵌着している。
第２の付勢部材２２は揺動部材１１を反時計方向に付勢、即ち揺動部材１１を揺動開始位置に向け付勢するもので、揺動部材１１の後部衝突板１１ｄはブラケット４の後部ストッパー１５に衝突し、それ以上の揺動が規制され、これが揺動開始位置となっている。
揺動部材１１の終点位置は、揺動部材１１の前部衝突板１１ｃがストッパー１２に衝突する位置であり、この範囲で揺動部材１１は揺動する。

第２の付勢部材２２は、第１の付勢部材１９が対応する荷重範囲を超え搭載荷重が大きい場合に作動するよう硬いバネ特性に設定され、第１の付勢部材１９が作動する空荷時から軽荷重時の所定の荷重範囲内では弾性変形しないように設定されている。

次に、上記のような構成を有するキャスターの使用方法を図面に基づいて説明する。
図１はキャスター１自体に荷重が掛からない状態を示しているもので、このキャスター１を台車（図示せず）等の下面に取り付け使用する。
図２は空荷時から軽荷重時の荷重が小さい場合の状態を示し、フォーク５は始点位置から終点位置側へ向け揺動する。

このフォーク５の揺動によって、車軸９はガイド溝１４の始端面１４ａから終端面１４ｂ側へ向けて摺動するが、この車軸９の摺動によって、軽荷重で作動する第１の付勢部材１９である引きバネは伸長し、弾性変形するので衝撃が吸収される。この時、第２の付勢部材２２は弾性変形しない。
弾性変形に伴って第１の付勢部材１９に復元力が生じ、この復元力によってフォーク５に揺動軸７を中心に始点位置へ戻す力が加えられる。

図３は搭載荷重が大きい場合の状態を示し、フォーク５は先ず第１段階として、図２に示すように、始点位置から終点位置側へ向け揺動し、第１の付勢部材１９は伸長し弾性変形することにより、衝撃を吸収する初期作動が良好に行われる。
ここで、荷重が所定の荷重範囲を超えると、第２段階としてフォーク５は更に時計方向側へ向け揺動する。
この時、車軸９は揺動部材１１のガイド溝１４の終端面１４ｂに突合しているので、車軸９は揺動部材１１を同一方向へ揺動する。
この揺動部材１１の揺動によって、第２の付勢部材２２である押しバネは縮小し、弾性変形するので衝撃が吸収される。この第２の付勢部材２２は所定の荷重範囲を超える荷重に対応するもので、過度の沈み込みは防止される。
揺動部材１１の揺動で第１の付勢部材１９は更に伸長する。揺動部材１１の揺動は車軸９の終点位置から揺動部材１１の前部衝突板１１ｃが前部ストッパー１２に衝突するまでの間である。

弾性変形に伴って第２の付勢部材２２に復元力が生じ、復元力によって揺動部材１１に揺動軸７を中心にフォーク５と共に車軸９の終点位置側へ戻す力が加えられ、揺動部材１１の後部衝突板１１ｄが後部ストッパー１５に衝突して停止し、揺動部材１１が揺動開始位置に戻されると共に、第１の付勢部材１９が車軸９を始点位置側へ付勢し、フォーク５を復帰する。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良変形が可能である。例えば、キャスターは台車のみならず、ベビーカー、車椅子等にも使用可能である。

本発明緩衝キャスターの作用を示し、図４のＢーＢに沿った断面図である。 本発明緩衝キャスターの作用を示し、図４のＢーＢに沿った断面図である。 本発明緩衝キャスターの作用を示し、図４のＢーＢに沿った断面図である。 本発明緩衝キャスターの横断平面図である。 図１のＡーＡに沿った断面図である。

符号の説明

１ キャスター
４ ブラケット
５ フォーク
６ 車輪
７ 揺動軸
９ 車軸
１１ 揺動部材
１１ｃ 前部衝突板
１１ｂ 後部衝突板
１２ 前部ストッパー
１４ ガイド溝
１４ａ 始端面
１４ｂ 終端面
１５ 後部ストッパー
１９ 第１の付勢部材
２２ 第２の付勢部材

Claims (4)

1. 車体側に取り付けられるブラケットと、車輪の車軸を軸支してその車輪を回動可能に保持するフォークと、このフォークを前記ブラケットに揺動自在に軸支する揺動軸と、この揺動軸に揺動自在に軸支され、軽荷重時の所定の荷重範囲内で前記車軸を始点位置から終点位置まで前記フォークの揺動を規制する規制手段を有し、荷重が前記所定の荷重範囲を超える荷重に対して、車軸により車軸の終点位置からフォークと一緒に揺動を開始する揺動部材と、この揺動部材を揺動開始位置から揺動停止位置まで揺動を規制するストッパーを備え、前記所定の荷重範囲内の荷重で作動し、車軸を始点位置側に付勢する第１の付勢部材と、前記所定の荷重範囲を超える荷重に対して作動し、揺動部材をフォークと一緒に揺動部材の揺動開始位置側に付勢する第２の付勢部材が設けられていることを特徴とする緩衝キャスター。
2. 規制手段は揺動軸を中心とする略円弧状のガイド溝であり、このガイド溝に前記車軸が嵌挿され、ガイド溝は車軸が始点位置にある場合に車軸が突合される始端面と、車軸が終点位置にある場合に車軸が突合される終端面を有していることを特徴とする請求項１記載の緩衝キャスター。
3. 第１の付勢部材はフォークと揺動部材間に介装された引きバネであることを特徴とする請求項１又は２記載の緩衝キャスター。
4. 第２の付勢部材は揺動部材とブラケット間に介装された押しバネであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の緩衝キャスター。

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