JP4154112B2

JP4154112B2 - 緩衝器付きキャスター

Info

Publication number: JP4154112B2
Application number: JP2000183356A
Authority: JP
Inventors: 靖国渡辺
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2020-06-19
Also published as: JP2001277809A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベビーカー、車椅子等の台車に取り付けられる緩衝器付きキャスターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャスターに加わる衝撃を吸収する構造として、車体側に結合されるブラケットと、ブラケットに回動可能に連結され車輪を支持するリンクと、ブラケットとリンクの間に介装されるクッションゴムを備えるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のキャスターにあっては、クッションゴムのバネ特性によって載せられる荷重および衝撃吸収効果が決まり、クッションゴムが堅すぎて初期作動が悪化したり、クッションゴムが柔らかすぎて沈み込みを起こす等の問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、キャスターに適した緩衝機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、車体側に結合されるブラケットと、ブラケットに回動可能に連結されるリンクと、リンクに回転可能に連結される車輪と、リンクの回動に伴ってピストンロッドが伸縮作動する油圧ダンパとを備え、油圧ダンパはシリンダチューブ内にガス室を設けることなく、作動油としてシリコンオイルを封入し、シリコンオイルの圧力によりブラケットに懸かる荷重を支持し、油圧ダンパが収縮するのに伴ってピストンロッドの侵入体積分だけシリコンオイルが圧縮され、シリンダチューブ内の圧力が上昇することにより油圧ダンパが車体に加わる荷重を支持するスプリングの機能を果たし、油圧ダンパは、ブラケットにシリンダチューブが連結し、さらにピストンロッドが、リンクのブラケットに対する連結点と車軸に対する連結点とを結ぶリンク中心線に対して交差し、かつ中心線を越えた位置で、リンクに対して連結し、またピストンロッドのリンクに対する連結点を、リンクの車輪に対する連結点よりもブラケットに対する連結点に近い位置に設けた。
【００１０】
第２の発明は、第１における油圧ダンパにおいて、前記シリコンオイルの初期圧縮比の可変機構を設けた。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、車体に加わる荷重に応じて油圧ダンパがシリコンオイルを圧縮しながら収縮し、リンクの傾きが決まる。車体に加わる荷重が大きい場合、油圧ダンパが収縮するのに伴ってシリコンオイルの圧縮特性により圧力が急上昇し、キャスターの沈み込みが抑えられ、リンクの動きを確保できる。シリコンオイルの初期圧縮比を変えると油圧ダンパの圧力上昇カーブも変わり、種々の減衰特性が得られる。シリコンオイルは一般の油圧機器に用いられる作動油に対して圧縮率が高いため、油圧ダンパの内部にガス室等を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。
【００１５】
第２の発明において、シリコンオイルの初期圧縮比の可変機構を設けたので、車体に加わる荷重に対応して圧縮比を調整し、適正な圧縮比で台車等を用いることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、キャスター１は台車等の車体に締結されるブラケット２と、ブラケット２に回動可能に支持されるリンク３と、リンク３の先端部に回転可能に支持される車輪４とを備える。車輪４はリンク３の先端部に締結されるボルト６により図示しないベアリングを介して回転可能に支持される。
【００１８】
図２に示すように、ブラケット２はコの字形断面を持ち、その上部を貫通するボルト５によりベアリング７を介して車体に締結される。ブラケット２は垂直軸まわり（左右方向）に回動して車輪４が進行方向を向くようになっている。
【００１９】
リンク３はボルト１０を介してブラケット２に対して水平軸回り（上下方向）に回動可能に支持される。リンク３の回動基端部にはスリーブ１１が固着され、スリーブ１１はボルト１０を介してブラケット２に回転可能に連結される。
【００２０】
ブラケット２とリンク３の間には片ロッド型油圧ダンパ２０が介装され、油圧ダンパ２０はリンク３の回動に伴って伸縮するようになっている。
【００２１】
図３に示すように、油圧ダンパ２０は、ブラケット２にピン２５を介して連結されるシリンダチューブ２１と、リンク３にピン２６を介して連結されシリンダチューブ２１に摺動可能に嵌合するピストンロッド２２と、ピストンロッド２２に結合されるピストン２３とを備える。
【００２２】
シリンダチューブ２１の開口端内面にねじ部２１ａが設けられて、円筒状のエンド部材２９が螺合され、エンド部材２９の内側にピストンロッド２２が摺動可能に嵌合する。エンド部材２９とピストンロッド２２の間にはシールリング３４が介装され、シリンダチューブ２１内の密封がはかられる。
【００２３】
ピストン２３はシリンダチューブ２１内を二つの油室２７，２８に仕切り、シリンダチューブ２１とピストン２３の間に各油室２７，２８を連通する環状隙間２４が画成され、ピストン２３の外周面はシリンダチューブ２１の内周面に対して全周に渡って非接触となっている。
【００２４】
そして本発明の要旨とするところであるが、油圧ダンパ２０のシリンダチューブ２１内に高粘度作動油としてシリコンオイルを充填する。シリコンオイルはジメチルポリシロキサン構造を持った合成油で、圧力を受けると粘度が急速に増加し、有機系オイルに比べて非常に大きな圧縮率を示す。シリコンオイルの圧縮率が高いため、油圧ダンパ２０の内部にガス室等を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。
【００２５】
油圧ダンパ２０が収縮するのに伴ってピストンロッド２２の侵入体積分だけシリンダチューブ２１内のシリコンオイルが圧縮され、シリンダチューブ２１内の圧力が上昇する。これにより、図４に実線で示すように、油圧ダンパ２０が静止状態で支持する荷重はストローク（収縮量）に応じて増大し、この荷重のストロークに対する増加率はシリコンオイルの圧縮比に応じて高まる。
【００２６】
油圧ダンパ２０の収縮作動時に、環状隙間２４を通るシリコンオイルが剪断と粘性抵抗を付与し、油圧ダンパ２０の支持荷重が静特性の値より増大する。一方、油圧ダンパ２０の伸張作動時に、環状隙間２４を通るシリコンオイルが剪断と粘性抵抗を付与し、油圧ダンパ２０の支持荷重が静特性の値より減少する。
【００２７】
以上のように構成され、車体に加わる荷重に応じて油圧ダンパ２０がシリコンオイルを圧縮しながら収縮し、リンク３の傾きが決まる。車体に加わる荷重が大きい場合、油圧ダンパ２０が収縮するのに伴ってシリコンオイルの圧力が急上昇することにより、キャスター１の沈み込みが抑えられ、リンク３の動きを確保できる。
【００２８】
車輪４が路面から受ける入力に応じて油圧ダンパ２０が伸縮作動し、環状隙間２４を通過するシリコンオイルの粘性抵抗が作動速度に応じて発生することにより、リンク３の揺動が有効に減衰される。
【００２９】
こうして、油圧ダンパ２０が車体に加わる荷重を支持するスプリングの機能と、リンク３の振動を減衰するダンパ機能を果たすため、キャスター１の部品点数を削減し、コンパクト化がはかれる。
【００３１】
シリコンオイルが充填された油圧ダンパ２０の開口端内面にねじ部２１ａを設け、ここにエンド部材２９を螺合し、油室容積調整機構を構成する。この場合、エンド部材２９をねじ部２１ａに沿って進退することができ、油室の容積を変更し、シリコンオイルの初期圧縮比を可変とすることができる。
【００３２】
次に図５に示す第２の実施の形態を説明する。なお、前記第１の実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３３】
ピストン３０はシリンダチューブ２１の内周面に対して環状隙間２４をもって対峙する円盤部３１と、ピストンロッド２２に嵌合しナット３３を介して締結される円筒部３２とを有する。
【００３４】
この場合、ピストン３０は、図３に示すピストン２３に比べて小型化されている。ピストン３０の体積が減少する分、油圧ダンパ２０に充填されるシリコンオイルの体積が増加し、油圧ダンパ２０を柔らかな緩衝特性にできる。
【００３５】
また、ピストン３０は円筒部３２を介して軸方向の寸法を図３に示すピストン２３と同等に形成することにより、ピストンロッド２２等の設計変更をすることなく、ピストン３０と２３を交換することが可能となり、油圧ダンパ２０の減衰特性を容易に変更できる。
【００３６】
次に図６、７に示す第４の実施の形態を説明する。なお、前記第１の実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。なお図７において、図中上方向が油圧ダンパの圧縮方向、下方向が伸張方向である。
【００３７】
本実施の形態は第１の実施の形態のピストン構造を変更したものである。すなわちピストン３５にその軸方向に貫通する貫通通路４０を設け、さらにピストン３５の油圧ダンパの伸び側端面に貫通通路４０に連通するように環状溝４２を形成した。
【００３８】
一方、ピストン３５を取り付けるために、ピストンロッド２２には、その油室側端部に小径の段部２２ａを設け、この段差に突き当たるようにスペーサ３６を設置し、スペーサ３６にスリーブ３７を介してピストン３５が取り付けられる。ピストンロッド２２の段部２２ａ側端部から円盤状の弁体３８、ピストン３５の順に挿入し、ピストンロッド２２の段部２２ａ側端部に形成された雄ネジにナット３３を締結し、ピストン３５が固定される。ここで弁体３８の内径はスリーブ３７の外径よりも大きく設定されており、ナット３３の締結によっては、弁体３８は固定されない。
【００３９】
弁体３８は、弁体３８とスペーサ３６の間に設置されたスプリング３９の付勢力によって弁体３８がピストン３５側に押付けられて固定され、ピストン３５の端面に設けられた環状溝４２を閉鎖する。
なお弁体３８の一部には環状溝４２と油室５０とを連通するオリフィス４１が形成されている。
【００４０】
このように構成されて、ピストンロッド２２が伸び側に移動する時にはオリフィス４１を通じて作動油が、油室５０から環状溝４２、貫通通路４０を通じて油室５１に移動するのみであり、発生する減衰力は比較的高い減衰力を発生する。
【００４１】
一方、ピストンロッド２２が縮み側に移動する時には、油室５１の作動油が貫通通路４０と環状溝４２を通じてオリフィス４１から油室５０に導入されるとともに、環状溝４２内の油圧がスプリング３９の弁体３８への付勢力より大きくなるとスプリング３９が縮み、弁体３８が軸方向に移動し、環状溝４２が開放される。よって発生する減衰力は、貫通通路４０によってのみその特性が決定されることになると考えてよい。すなわち圧側の減衰特性は貫通通路４０をオリフィスとして考えて決定することができる。
【００４２】
このような構成とすることで、より正確に減衰力を発生することができるとともに、減衰力のチューニングの範囲をより広範囲にかつ容易に行うことができる。
【００４３】
なお本実施形態においてはピストン３５に環状溝を設けたが、これにとらわれることはなく、通常のピストンの如く、ピストンを貫通するオリフィスと、同じく貫通する通路を設け、この通路の開口を開閉する弁体を設けてもよい。
【００４４】
さらに油漏れを防止するため、シール部に砂や泥等のダストが侵入しないように、リンク３に接続される側のピストンロッド２２の取付端部４４の外周と、シリンダチューブ２１の外周との間を覆うダストカバー４３が設けられている。
【００４５】
なお、前記キャスター１は荷物を運搬する台車に限らず、例えば車椅子、ベビーカー等にも用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すキャスターの側面図。
【図２】同じくキャスターの正面図。
【図３】同じく油圧ダンパの断面図。
【図４】同じく油圧ダンパのストロークと荷重の関係を示す特性図。
【図５】第２の実施の形態を示す油圧ダンパの断面図。
【図６】第３の実施の形態を示す油圧ダンパの断面図。
【図７】第３の実施の形態の要部拡大図。
【符号の説明】
１キャスター
２ブラケット
３リンク
４車輪
２０油圧ダンパ
２１シリンダチューブ
２２ピストンロッド
２３ピストン
２４環状隙間
３０ピストン
３１円盤部
３２円筒部

Claims

車体側に結合されるブラケットと、前記ブラケットに回動可能に連結されるリンクと、前記リンクに回転可能に連結される車輪と、前記リンクの回動に伴ってピストンロッドが伸縮作動する油圧ダンパとを備え、前記油圧ダンパはシリンダチューブ内にガス室を設けることなく、作動油としてシリコンオイルを封入し、前記シリコンオイルの圧力によりブラケットに懸かる荷重を支持し、前記油圧ダンパが収縮するのに伴って前記ピストンロッドの侵入体積分だけ前記シリコンオイルが圧縮され、前記シリンダチューブ内の圧力が上昇することにより前記油圧ダンパが車体に加わる荷重を支持するスプリングの機能を果たし、前記油圧ダンパは、前記ブラケットに前記シリンダチューブが連結し、さらに前記ピストンロッドが、前記リンクの前記ブラケットに対する連結点と前記車軸に対する連結点とを結ぶリンク中心線に対して交差し、かつ前記中心線を越えた位置で、前記リンクに対して連結し、また前記ピストンロッドの前記リンクに対する連結点を、前記リンクの車輪に対する連結点よりもブラケットに対する連結点に近い位置に設けたことを特徴とする油圧緩衝器付きキャスター。
前記シリコンオイルの初期圧縮比の可変機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器付きキャスター。