(57)【要約】【課題】台車進行時や荷重負荷変化時に車輪や本体からリンク部材を介して伝わる衝撃を吸収する緩衝部材のバネ定数を小さくし、急激な衝撃を充分に緩衝し得ると共に、荷重負荷の急激な減少時の衝撃も緩衝し得るキャスターの提供。【解決手段】進行方向に長手とした本体ケースの長手方向に沿って円筒状コイルバネと円筒状粘弾性樹脂でなる緩衝部材をボルト上に直列に設置し、一対のＬ型リンクの長脚側先端に車輪を軸支し、基部を本体ケース側壁に回動自在に取り付け、短脚側先端において押し駒を介して緩衝部材の後方端と連携させ、車輪の上方向移動による短脚側先端と押し駒の進行方向の移動を緩衝部材で吸収する。緩衝部材と押し駒の後方側に補助コイルバネを配置し、車輪の下方向移動による短脚側先端と押し駒の後方向移動を吸収する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に台座を有し、下部に両端を回動自在に保持したリンク部材を有すると共に、中間部にリンク部材の一端の回動を吸収する緩衝部材を有する本体と、リンク部材の他端に回転自在に取付けた車輪とよりなり、緩衝部材はリンク部材の一端の回動方向に直列に配置したコイルバネと粘弾性樹脂とでなることを特徴とするキャスター。
【請求項２】
本体は、上部において台座を取付けた主軸をベアリングを介して担持し、下部においてそれぞれ軸支孔を有する一対の対向脚を備えるとともに、キャスターの進行方向に長手とした中間部において進行方向に沿って延設した緩衝材を備えるカバーケースでなり、
リンク部材は、長脚側先端において車軸を介して車輪を回転可能に担持し、短脚側先端において緩衝材の後方端に連携部材を介して連携すると共に中間基部においてカバーケースの対向脚の軸支孔に挿通した回動軸についてカバーケースに対し回動自在に取付けた一対のＬ型リンクでなり、
緩衝部材はカバーケースの中間部の長手方向における対向壁間に取付けたボルトナットと、ボルトナットのボルトを挿通させた円筒状のコイルならびに粘弾性樹脂の組体と、この組体の後方端においてボルトを挿通させた押し駒とよりなり、
連携部材はカバーケースの中間部の対向壁体に緩衝材の延設方向に沿って設けた第１の長孔と、Ｌ型リンクの短脚側先端から回動軸に向けて伸びるように設けた第２の長孔と、これら長孔を介してＬ型リンクの短脚側先端を押し駒の両端に回動自在に連結するショルダーネジとよりなり、車軸の上方向移動は回動軸を支点とするＬ型リンクの短脚側先端と押し駒のキャスター進行方向の移動に変換され、この移動がコイルバネと粘弾性樹脂の組体により吸収されることを特徴とする、請求項１記載のキャスター。
【請求項３】
緩衝部材は更に、押し駒の後方側においてボルトを挿通させた補助コイルバネを備え、車軸の下方向移動によるＬ型リンクの短脚側先端のキャスター進行方向と逆の方向の移動をこの補助コイルバネにより吸収することを特徴とする、請求項２記載のキャスター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば工場内での資材、製品等の移動搬送用台車に取付けられ、通常の耐荷重８０〜１００ｋｇに対してのみならず、移動中に床面の凹凸から受ける大衝撃をも小振幅振動を伴わない高緩衝性で吸収する緩衝部材を備えるキャスターに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に従来の緩衝部材付キャスターの一例が示され、車輪１を軸支懸吊するフォークを上部フォーク２と下部フォーク３とに分離し、ほぼＬ字形の下部フォーク３の短脚側先端の軸支孔に車輪軸５を挿通し、短脚側基部の軸支孔とこれに対応する上部フォーク２の先端の軸支孔とに連結軸６を挿通して両フォークを回動可能に連結し、Ｌ字形の下部フォーク３の長脚側先端と、これに被さる上部フォーク２の本体部分の内壁との間に、円錐コイルバネ４を圧縮状態において装着する。上部フォーク２の頭部から連結軸６に加わる荷重は下部フォーク３の短脚側基部を押下げ、それによって下部フォーク３の長脚側先端が円錐コイルバネ４の小径側端部を押す方向に回動して円錐コイルバネ４を圧縮し、荷重を緩衝させる。同様に床面の凹凸は車輪軸５を上下動させ、下部フォーク３の長脚側は連結軸６を支点として回動し、円錐コイルバネ４を圧縮又は伸長させて、凹凸による衝撃を緩衝する。（特許文献１参照）
【０００３】
上記した図５のキャスターに使用される円錐コイルバネはバネ定数が非線形であり、衝撃が増加するにつれてバネの変位が大きくなるので、段差の大きい場所における強い衝撃を効果的に緩衝することができ、凹凸の大きい場所での使用にはバネ定数が急激に増大するものとすればよい、とされる。しかし、図５が示す構成では、Ｌ字形の下部フォーク３の短脚側の車輪軸５と連結軸６との間の距離よりも、連結軸６と長脚側先端との間の距離のほうが大きい。このため、突発的な荷重が連結軸６に加えられると、車輪軸５を軸とする長軸側先端の回動は倍増された速度とストロークで円錐コイルバネ４の小径端を急激に押す。このため、円錐コイルバネ４のバネ定数がこの状況に適合していなければ、円錐コイルバネは折損の危険に曝される。逆に、キャスターの使用中に瞬間的に荷重負荷が減少した場合、円錐コイルバネ４を伸長させる下部フォーク３の長脚側先端の回動速度とストロークも倍増されるが、そのため、バネ保持に関与する上下部フォーク２、３の構成部材同士の衝突と損傷は避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許  第３７９９５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の荷重ないし床面の凹凸による衝撃に対する緩衝機能を通常の円筒形コイルバネが果たすキャスターにおいては、比較的にバネ定数が大きいため、衝撃に伴って小振幅振動が発生し、バネ定数の限界を越える急激な衝撃を受けるとバネ自体のみならずバネの支持部材まで損傷しかねない。一方、衝撃に応じてバネ定数が変化する円錐形コイルバネを用いる場合には、急激な衝撃による破損の危険に加えて、瞬間的な荷重負荷の減少の場合のバネ支持部材間に生じる衝突が避けられない。いずれの場合も振動伝達率が大きく、突発的衝撃ないし荷重負荷の急激な減少の際の緩衝機能が十分に果たされていない。
【０００６】
本発明はこれらの点を課題として提案されたものであり、したがって全体として振動伝達率あるいはバネ定数が小さく、急激な衝撃を充分に緩衝し、かつ荷重負荷の急激な減少の際にも緩衝を果たしうる緩衝機能を備えるキャスターを提供することを、本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、請求項１のキャスターは、上部に台座を有し、下部に両端を回動自在に保持したリンク部材を有すると共に、中間部にリンク部材の一端の回動を吸収する緩衝部材を有する本体と、リンク部材の他端に回転自在に取付けた車輪とよりなり、緩衝部材はリンク部材の一端の回動方向に直列に配置したコイルバネと粘弾性樹脂とでなることを特徴とする。
請求項２のキャスターは、請求項１記載のキャスターにおいて、本体は、上部において台座を取付けた主軸をベアリングを介して担持し、下部においてそれぞれ軸支孔を有する一対の対向脚を備えるとともに、キャスターの進行方向に長手とした中間部において進行方向に沿って延設した緩衝材を備えるカバーケースでなり、リンク部材は、長脚側先端において車軸を介して車輪を回転可能に担持し、短脚側先端において緩衝材の後方端に連携部材を介して連携すると共に中間基部においてカバーケースの対向脚の軸支孔に挿通した回動軸についてカバーケースに対し回動自在に取付けた一対のＬ型リンクでなり、緩衝部材はカバーケースの中間部の長手方向における対向壁間に取付けたボルトナットと、ボルトナットのボルトを挿通させた円筒状のコイルならびに粘弾性樹脂の組体と、この組体の後方端においてボルトを挿通させた押し駒とよりなり、連携部材はカバーケースの中間部の対向壁体に緩衝材の延設方向に沿って設けた第１の長孔と、Ｌ型リンクの短脚側先端から回動軸に向けて伸びるように設けた第２の長孔と、これら長孔を介してＬ型リンクの短脚側先端を押し駒の両端に回動自在に連結するショルダーネジとよりなり、車軸の上方向移動は回動軸を支点とするＬ型リンクの短脚側先端と押し駒のキャスター進行方向の移動に変換され、この移動がコイルバネと粘弾性樹脂の組体により吸収されることを特徴とする。
請求項３のキャスターは、請求項２記載のキャスターにおいて、緩衝部材は更に、押し駒の後方側においてボルトを挿通させた補助コイルバネを備え、車軸の下方向移動によるＬ型リンクの短脚側先端のキャスター進行方向と逆の方向の移動をこの補助コイルバネにより吸収することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、キャスターを構成する台座と車輪との間の緩衝部材として、荷重負荷の増加時やキャスター進行中の車輪の上方向移動に伴うリンク部材の一端におけるキャスター進行方向の移動を吸収するように、キャスター進行方向に同軸上に直列に配列した円筒状コイルバネと円筒状の粘弾性樹脂の組合せ組体が用いられる。コイルバネは圧縮変形により、粘弾性樹脂は圧縮と引っ張りの両変形により振動ないし衝撃を吸収するから、本発明に用いる緩衝部材は全体としてバネ定数が小さくなり、振動伝達率を小さくする。従ってキャスターを使用する台車等の積載物への車輪からの振動は顕著に吸収され、急激な衝撃も効果的に吸収されてコイルバネの破損が防止される。
【０００９】
本発明によるキャスターは、更に、荷重負荷を急激に取り除いたときの車輪の下方向移動に伴うリンク部材の一端のキャスター進行方向とは逆方向の移動を吸収するように、押し駒の後方側に、コイルバネと粘弾性樹脂の組体と直列に補助コイルバネを装着したので、荷重負荷の急激な除去時の反動による衝撃を和らげると共に、無負荷時におけるコイルバネと粘弾性樹脂の組体の安定な保持を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明による実施例のキャスターの台座の一部とカバーケース上壁の一部を切除して内部の緩衝部材を示す上面図。
【図２】図２は図１のキャスターのカバーケース側壁の一部を切除して緩衝部材を示す側面図。
【図３】図３は図１のキャスターの正面図。
【図４】図４は本発明に用いる緩衝部材のコイルバネと粘弾性樹脂の組体を、粘弾性樹脂としてショア硬度の異なる３種のポリウレタン樹脂を用いて試用したときの一定荷重でのキャスターの撓みを、コイルバネのみとした場合との比較において示す図。
【図５】図５は従来のキャスターの構造を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図３について本発明による実施例のキャスターの構成を説明し、図４について実施例のキャスターにおける緩衝機能の、異なる特性における実験データを説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図３において、本発明による実施例のキャスターは、概略すれば、上部に台座２４を有し、下部に長短両脚端を回動自在にして基部を枢支したＬ型リンク１３でなるリンク部材を有し、その中間部にはＬ型リンク１３の短脚側一端の回動を吸収するコイルバネ１６と粘弾性樹脂１７とでなる緩衝部材を設置したカバーケース１９でなる本体と、本体下端から斜め下方の後方に延びるリンク部材の長脚側他端に回転自在に軸支した車輪１１とよりなる。荷重負荷と進行中に遭遇する床面の凸部等による車輪１１と車軸１２の上方向移動は、Ｌ型リンク１３の回動軸１４を支点としてＬ型リンク１３の短脚側一端のキャスター進行方向への移動に変換され、進行方向に沿って直列に配置したコイルバネ１６と粘弾性樹脂１７とでなる緩衝部材によって吸収される。
【００１３】
本体をなすカバーケース１９は下側を開口し、車輪１１の幅をやや上回る幅でキャスター進行方向に伸びる箱状に形成されると共に、長手側側壁の略中央を下方に延長させて一対の対向脚を形成し、先端近傍に軸支孔を設ける。このカバーケース１９の上面に、台座２４を取付けた主軸２５をベアリングを介して担持し、下部の対向脚の外側に一対のＬ型リンク１３の短脚側を当接させてＬ型リンク１３の基部の軸支孔とカバーケース１９の対向脚の軸支孔とに、Ｌ型リンク１３の回動軸１４を挿通して、一対のＬ型リンク１３を回動軸１４を支点として回動自在に取付ける。カバーケース１９の下部から後方側の斜め下方に延びるＬ型リンク１３の一対の長脚側先端間に車輪１１を挟持し、ボールベアリングで保持する車軸１２を長脚側先端の軸支孔に挿通し、車輪１１を回転可能に、かつＬ型リンク１３の回動と共に上下動可能に保持する。
【００１４】
カバーケース１９の箱状部分の、短手側対向側壁間に２本のボルト２０を互いに平行にかつキャスター進行方向に沿って挿通し、ナット２１で固定するが、これらボルト２０はそれぞれ前以て円筒状のコイルバネ１６と円筒状の粘弾性樹脂１７、および２本のボルト２０にまたがって厚板状の押し駒１５を挿通する。この押し駒１５の両端面には、カバーケース１９の長手側両側壁にボルト２０と平行して設けた第１の長穴２３ａと、１対のＬ型リンク１３の短脚側先端に短脚の長さ方向に沿って設けた第２の長穴２３ｂとを介して一対のショルダーネジ２２が螺設される。したがって車輪１１と車軸１２の上方向移動はＬ型リンク１３の回動軸１４を支点とする短脚側先端とそのショルダーネジ２２のキャスター進行方向の回動に至り、回動と共にショルダーネジ２２が第１と第２の長穴内をスライドして押し駒１５をキャスター進行方向に移動させるが、この移動はコイルバネ１６と粘弾性樹脂１７とにより吸収され、特に急激な移動の衝撃に対して優れた緩衝能力を発揮する。
【００１５】
望ましくは、本発明による緩衝部材は更に、押し駒１5の後方側、つまりキャスター進行方向と反対の側に、一対の補助コイルバネ１８を備え、それぞれボルト２０が挿通される。これら補助コイルバネ１８は、荷重負荷の減少やキャスターが床面の凹部に遭遇した際の車輪１１ないし車軸１２の下方向移動のために生じるＬ型リンク１３の短脚側先端ないし押し駒１５の後方向移動を吸収するが、特に急激な移動とその衝撃に対して優れた緩衝能力が示される。
【００１６】
コイルバネと粘弾性樹脂との組体でなる本発明の緩衝部材は、コイルバネの圧縮変形による振動の吸収と、粘弾性樹脂の圧縮変形ならびに引っ張り変形による振動の吸収とによる組合せ効果を示し、全体としてバネ定数が小さくなり、強い振動を受けても小振幅の振動の連続発生が無い。更に、瞬間的なコイルバネの圧縮に対して粘弾性樹脂が示す変形によってコイルバネの破損が防止される。
【００１７】
実施に当たっては、例えば、コイルバネとして長さ３５ｍｍ、外径１４ｍｍでバネ定数が７．０ｋｇ／ｍｍの円筒状のものと、粘弾性樹脂として長さ１５ｍｍ、外径１４ｍｍ、内径７ｍｍの円筒状のポリウレタン樹脂とを用い、ショア硬度がそれぞれＡ９５、Ａ９０、Ａ７０の３種のポリウレタン樹脂を上記コイルバネと組み合わせた３群のキャスターを用意し、各群のキャスターを縦６００ｍｍ、横４５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのアルミ板の４隅に取付け、それぞれに荷重１５０ｋｇを積載した時のキャスターの撓みを測定した。図４にその測定値を、円筒状ポリウレタン樹脂に替えて同じ形状の鉄パイプをコイルバネと組み合わせたキャスター（「バネのみ」と表示）による測定値と対比して示す。図から判るように、粘弾性樹脂として使用したポリウレタン樹脂のショア硬度が小さいほどキャスターの撓み量は増加し、コイルバネと粘弾性樹脂の緩衝性の合成度が顕著となる。これはまた、コイルバネがＬ型リンクを介して受ける振動ないし衝撃の伝達を防止すると同時に、粘弾性樹脂がコイルバネの自由振動を低く抑えることにより、振動減衰応答性を早くする効果を示す。
【符号の説明】
【００１８】
１１    車輪
１２    車軸
１３    Ｌ型リンク
１４    回動軸
１５    押し駒
１６    コイルバネ
１７    粘弾性樹脂
１８    補助コイルバネ
２０    ボルト
２１    ナット
２２    ショルダーネジ
２３ａ    第１の長穴
２３ｂ    第２の長穴
２４    台座
２５    主軸
【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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