(57)【要約】【課題】内外の金具ならびに防振弾性体および外周弾性体を有する防振ローラにおいて、径方向ばね定数を可変とする。【解決手段】内周側にベアリングを保持する内側金具２とその外周側に配置した外側金具４とを両金具の間に配置した防振弾性体５を介して連結するとともに外側金具４の外周面に外周弾性体６を設けた防振ローラ１において、両弾性体５，６にそれぞれ中空部５ａ，６ａを設け、両中空部を連通路１０，１１を介して互いに連通し、両中空部内にエアー等の圧縮性流体を封入する。連通路は複数設けられ、一部の連通路１０は、外側中空部６ａから内側中空部５ａへ向けての流体の流れを許容する一方向弁１２を有し、他の連通路１１は反対向きの一方向弁１３を有し、両連通路は流体の流量特性が互いに異なるように設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側にベアリングを保持する内側金具と前記内側金具の外周側に配置した外側金具とを前記両金具の間に配置した防振弾性体を介して連結するとともに前記外側金具の外周面に外周弾性体を設けた防振ローラにおいて、
前記両弾性体にそれぞれ中空部を設け、前記両中空部を連通路を介して互いに連通し、前記両中空部内にエアー等の圧縮性流体を封入することを特徴とする防振ローラ。
【請求項２】
請求項１記載の防振ローラにおいて、
連通路は複数設けられ、一部の連通路は、外周弾性体内部の中空部から防振弾性体内部の中空部へ向けての流体の流れを許容し反対向きの流れを遮断する一方向弁を有し、他の連通路は反対に、防振弾性体内部の中空部から外周弾性体内部の中空部へ向けての流体の流れを許容し反対向きの流れを遮断する一方向弁を有し、前記両連通路は流体の流量特性が互いに異なるように設定されていることを特徴とする防振ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防振機能を有する回転ローラすなわち防振ローラに関するものである。本発明の防振ローラは例えば、エスカレータのステップローラ、エレベータの昇降を案内するガイドローラ、各種台車の車輪または一般産業機器の動力伝動輪などとして用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来から図５に示すように、内周側にベアリングを保持する内側金具５１とこの内側金具５１の外周側に配置した外側金具５２とを両金具５１，５２の間に配置した防振弾性体５３を介して連結するとともに外側金具５２の外周面に外周弾性体５４を設ける構造とした防振ローラが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記防振ローラは、相手側部品より受ける荷重や衝撃（以下、単に荷重と称する）を防振弾性体５３で緩和して振動を抑えるように作動し、また低荷重時には特に振動を抑え、高荷重時には特に荷重に耐えるように作動する。
【０００４】
しかしながら上記防振ローラでは、防振弾性体５３および外周弾性体５４が共に中実構造のソリッドタイプであることから、振動吸収作用が十分でなく、また低荷重用もしくは高荷重用のどちらかにしか対応できない不都合がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１５１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて、内外の金具ならびに防振弾性体および外周弾性体を有する防振ローラにおいて、径方向ばね定数を可変とし、もって対応範囲が広く、優れた振動吸収作用を発揮することが可能な防振ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による防振ローラは、内周側にベアリングを保持する内側金具と前記内側金具の外周側に配置した外側金具とを前記両金具の間に配置した防振弾性体を介して連結するとともに前記外側金具の外周面に外周弾性体を設けた防振ローラにおいて、前記両弾性体にそれぞれ中空部を設け、前記両中空部を連通路を介して互いに連通し、前記両中空部内にエアー等の圧縮性流体を封入することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２による防振ローラは、上記した請求項１記載の防振ローラにおいて、連通路は複数設けられ、一部の連通路は、外周弾性体内部の中空部から防振弾性体内部の中空部へ向けての流体の流れを許容し反対向きの流れを遮断する一方向弁を有し、他の連通路は反対に、防振弾性体内部の中空部から外周弾性体内部の中空部へ向けての流体の流れを許容し反対向きの流れを遮断する一方向弁を有し、前記両連通路は流体の流量特性が互いに異なるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成を有する本発明の防振ローラにおいては、内側金具、防振弾性体、外側金具および外周弾性体がこの順に並べられるのみでなく、両弾性体にそれぞれ中空部が設けられ、両中空部が連通路を介して互いに連通し、両中空部内にエアー等の圧縮性流体が封入される構造とされている。したがって両弾性体のたわみによる振動吸収作用のほかに、以下の作用が発揮される。
【００１０】
すなわち、内側金具がベアリングを介して軸等の取付部品に取り付けられるとともに最外周の外周弾性体がその外周面をもって相手側部品に接触した状態で相手側部品が取付部品に近付く方向に相対変位して当該ローラに径方向荷重が入力すると、外周弾性体が凹むように弾性変形し、これに応じて外周弾性体内部の中空部（以下、外側中空部とも称する）の容積が縮小して圧力が高くなる。したがってこの外側中空部と防振弾性体内部の中空部（以下、内側中空部とも称する）に圧力差が発生することから、外側中空部内の流体が連通路を経由して内側中空部へ移動する。そして、荷重の入力がなくなると、外側中空部の容積が復帰し圧力が低くなって上記とは大小関係が反対の圧力差が発生することから、内側中空部から外側中空部へ流体が戻る。
【００１１】
また、荷重入力の当初は、両弾性体が未だあまり圧縮されておらず外側中空部から内側中空部へ流体が移動しやすいことから、防振弾性体のたわみ量が大きく変化し、よって図３のグラフ図のＡ部に示すように荷重・たわみの相関関係による径方向ばね定数が小さく設定される。その後、流体の移動がつづくと内側中空部の圧力が高まって流体が移動しにくくなることから、同図のＢ部に示すように径方向ばね定数が大きくなる。したがってＡ部からＢ部へかけて径方向ばね定数が大きく立ち上がることになり、これにより径方向ばね定数が可変とされる。この径方向ばね定数の可変は上記したように、入力荷重が小さいときにばね定数が低く、入力荷重が大きいときにばね定数が高いものである。したがって低ばねで振動を抑え、高ばねで荷重に耐えると云う防振ローラの製品特性に合致したものとなる。
【００１２】
またこれに加えて、連通路が複数設けられ、一部の連通路に外側中空部から内側中空部へ向けての流体の流れを許容し反対向きの流れを遮断する一方向弁が設けられ、他の連通路に内側中空部から外側中空部へ向けての流体の流れを許容し反対向きの流れを遮断する一方向弁が設けられ、両連通路における流体の流量特性を互いに異なるように設定されると、外側中空部から内側中空部へかけて流体が移動する「行き行程」と、反対に内側中空部から外側中空部へかけて流体が移動する「戻り行程」とで流路が異なり、流量特性も異なることから、特性の差にもとづいて径方向ばね定数のあり様が変更されることになる。例えば「行き行程」での単位時間当たりの流量を大きく設定するとともに「戻り行程」での流量を小さく設定すると、図４のグラフ図に示すように「行き行程」Ｃと「戻り行程」Ｄとで作動特性を変えることができ、これにより振動の吸収を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、弾性体のたわみのほかに流体の移動が作動に加わることから、防振ローラの径方向ばね定数を大きく可変とすることができ、低ばねで振動を抑え、高ばねで荷重に耐えると云う防振ローラの製品特性を十分に発揮することができる。また請求項２によれば、流体移動の「行き行程」と「戻り行程」とで特性が変わることから、振動吸収作動を一層大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係る防振ローラ１を中心軸線０と直交する一平面で裁断した断面を示している。また図２は、同ローラ１を中心軸線０を含む一平面で裁断した半裁断面図であって、図１におけるＥ−Ｅ線拡大断面を示している。
【００１７】
当該実施例に係るローラ１は、図示するように内周側にベアリング３を保持する内側金具２とこの内側金具２の外周側に配置した外側金具４とを両金具２，４の間に配置した防振弾性体５を介して連結するとともに外側金具４の外周面に外周弾性体６を設けたものであって、両弾性体５，６にそれぞれ中空部５ａ，６ａが設けられ、両中空部５ａ，６ａが連通路１０，１１を介して互いに連通し、両中空部５ａ，６ａ内に圧縮性流体としてエアー（図示せず）が封入されている。
【００１８】
内側金具２は、環状体であって、その一端内周部に設けた内向きフランジ部２ａと他端内周部に取り付けた止め輪７との間にベアリング３が所要数保持されている。
【００１９】
外側金具４は、同じく環状体であって、内側金具２の外周側に同軸上に配置されている。またこの外側金具４の円周上１箇所には、後記する挿入金具９を差し込み固定するための径方向の貫通穴４ａが設けられている。
【００２０】
防振弾性体５は、ウレタンゴムによって環状に成形され、その内周面をもって内側金具２に焼付け固定されるとともにその外周面をもって外側金具４に焼付け固定されている。またこの防振弾性体５の内部には内側中空部（内側エアー室とも称する）５ａが全周に亙って設けられている。また一方の軸方向端面部には、内部にエアーを注入するための常時閉形の注入弁（空気弁とも称する）８が設けられている。以下この防振弾性体５をその材質からして、防振ウレタンとも称する。
【００２１】
外周弾性体６は、同じくウレタンゴムによって環状に成形され、その一端内周部および他端内周部に設けた内向きフランジ状の端面部６ｂをもって外側金具４に焼付け固定されている。またこの外周弾性体６の内部には外側中空部（外側エアー室とも称する）６ａが全周に亙って設けられている。この外周弾性体６の外周面は作動に際してのローラ転動面６ｃとされる。以下この外周弾性体６をその材質からして、外周ウレタンとも称する。
【００２２】
上記外側金具４に設けた径方向の貫通穴４ａに挿入金具９が差し込み固定されており、この挿入金具９に外側中空部６ａおよび内側中空部５ａを連通するための連通路１０，１１が複数設けられている。
【００２３】
挿入金具９は、筒状体９ａの一端外周部に外向きフランジ状の突出部９ｂを設けたものであって、上記貫通穴４ａに外側金具４の径方向外方から圧入されている。金具９の先端部９ｃは防振ウレタン５の外周膜を貫通して内側中空部５ａに達している。
【００２４】
上記複数の連通路１０，１１のうち、第１の連通路１０は、筒状体９ａの内周穴によって構成されており、その内側開口部に、外側中空部６ａから内側中空部５ａへ向けてのエアーの流れを許容するとともに反対向きの流れを遮断する第１の一方向弁１２が設けられている。一方向弁１２としては例えばリード弁が用いられる。
【００２５】
また、上記複数の連通路１０，１１のうち、第２の連通路１１は、筒状体９ａの肉厚内に設けた小孔によって構成されており、その外側開口部に、内側中空部５ａから外側中空部６ａへ向けてのエアーの流れを許容するとともに反対向きの流れを遮断する第２の一方向弁１３が設けられている。第２の連通路１１は複数設けられており、図では筒状体９ａの円周上対称位置に２箇所設けられ、それぞれに第２の一方向弁１３が設けられている。一方向弁１３としては例えばリード弁が用いられる。
【００２６】
また、第１の連通路１０および第２の連通路１１は流量特性が互いに異なるように設定されており、具体的には、第１の連通路１０のほうが第２の連通路１１よりも単位時間当たりのエアー流量が大きく設定されている。
【００２７】
上記構成の防振ローラ１においては、内側金具２、防振ウレタン５、外側金具４および外周ウレタン６が内周側から外周側へこの順序で並べられるが、それのみでなく両ウレタン５，６にそれぞれ中空部５ａ，６ａが設けられ、両中空部５ａ，６ａが連通路１０，１１を介して互いに連通し、両中空部５ａ，６ａ内にエアーが封入されている。したがって両ウレタン５，６のたわみによる振動吸収作用のほかに、以下の作用が発揮される。
【００２８】
すなわち、内側金具２がベアリング３を介して軸（図示せず）に取り付けられるとともに外周ウレタン６がその外周面の転動面６ｃをもって円周上１箇所にて相手側部品２１に接触した状態で、相手側部品２１が軸に近付く方向に相対変位して当該ローラ１に径方向荷重が入力すると、外周ウレタン６が円周上１箇所の荷重入力部にて径方向内方へ凹むように弾性変形し、これに応じて外側中空部６ａの容積が縮小してその圧力が高くなる。したがって外側中空部６ａおよび内側中空部５ａに圧力差が発生することから、外側中空部６ａ内のエアーが第１の連通路１０を経由して内側中空部５ａへ移動する。そして、荷重の入力がなくなると、外側中空部６ａの容積が復帰し圧力が低くなって上記とは大小関係が反対の圧力差が発生することから、内側中空部５ａから第２の連通路１１を経由して外側中空部６ａへエアーが戻る。
【００２９】
荷重入力の当初は、両ウレタン５，６が未だあまり圧縮されておらず外側中空部６ａから内側中空部５ａへエアーが移動しやすいことから、防振ウレタン５のたわみ量が大きく変化し、よって図３のＡ部に示したように荷重・たわみの相関関係による径方向ばね定数が小さく設定される。その後、エアーの移動がつづくと内側中空部５ａの圧力が高まってエアーが移動しにくくなることから、同図のＢ部に示したように径方向ばね定数が徐々に大きくなる。したがってＡ部からＢ部へかけて径方向ばね定数が大きく立ち上がり、よって径方向ばね定数が可変とされる。ばね定数の可変は上記したように、入力荷重が小さいときはばね定数が低く、入力荷重が大きいときはばね定数が高いものである。したがって低ばねで柔らかく振動を抑え、高ばねで硬く荷重に耐えると云う防振ローラ１の製品特性に合致したものである。
【００３０】
またこれに加えて、連通路として第１および第２の連通路１０，１１が並列に設けられ、第１の連通路１０に外側中空部６ａから内側中空部５ａへ向けてのエアーの流れを許容する第１の一方向弁１２が設けられ、第２の連通路１１に内側中空部５ａから外側中空部６ａへ向けてのエアーの流れを許容する第２の一方向弁１３が設けられ、両連通路１０，１１におけるエアーの流量特性を互いに異なるように設定され、具体的には、第１の連通路１０のほうが第２の連通路１１よりも単位時間当たりのエアー流量が大きく設定されている。したがって外側中空部６ａから内側中空部５ａへかけてエアーが移動する「行き行程」と、内側中空部５ａから外側中空部６ａへかけてエアーが移動する「戻り行程」とで流路が異なり、流量特性も異なることから、特性の差にもとづいて径方向ばね定数のあり様が変更され、具体的には図４に示したように「行き行程」Ｃと「戻り行程」Ｄとで作動特性を変えることができる。したがって振動吸収性能を一層大きくすることが可能とされている。
【００３１】
尚、上記ローラ１の作動特性は、ウレタン５，６の弾性のほか、中空部５ａ，６ａの容積、封入するエアー圧力、連通路１０，１１の流量、一方向弁１２，１３の絞り量等によって調整することが可能である。弾性体の種類は必ずしもウレタンに限られず、その他のエラストマー類などであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例に係る防振ローラの縦断面図
【図２】同防振ローラの横拡大半裁断面図
【図３】同防振ローラの特性を示すグラフ図
【図４】同防振ローラの特性を示すグラフ図
【図５】従来例に係る防振ローラの半裁断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  防振ローラ
２  内側金具
２ａ  フランジ部
３  ベアリング
４  外側金具
４ａ  貫通穴
５  防振弾性体（防振ウレタン）
５ａ  内側中空部
６  外周弾性体（外周ウレタン）
６ａ  外側中空部
６ｂ  端面部
６ｃ  転動面
７  止め輪
８  注入弁
９  挿入金具
９ａ  筒状体
９ｂ  突出部
９ｃ  先端部
１０  連通路（第１の連通路）
１１  連通路（第２の連通路）
１２  一方向弁（第１の一方向弁）
１３  一方向弁（第２の一方向弁）
２１  相手側部品
０  中心軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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