JP4885753B2 - Caster with hydraulic damper - Google Patents
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Description
本発明は、被支持体の質量に依存せず、様々な質量の被支持体に対しても、良好な振動減衰効果を発揮する油圧式ダンパー、並びに、当該油圧式ダンパーを所望の位置に備え、被支持体を移動自在に支持する油圧式ダンパー付きキャスターに関する。 The present invention does not depend on the mass of the supported body, and includes a hydraulic damper that exhibits a good vibration damping effect even on the supported bodies of various masses, and the hydraulic damper at a desired position. The present invention relates to a caster with a hydraulic damper that supports a supported body in a movable manner.
従来の例えば油圧式ダンパー付きキャスターに用いられている油圧式ダンパーとして、軸方向において一定の内径を有し、内部に油が充填されたシリンダーに対し、ピストンを軸方向に振動せしめることにより、油の粘性による摩擦抵抗により振動エネルギーを吸収し、振動減衰効果を得るものがあった(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional hydraulic damper used in, for example, a caster with a hydraulic damper, the piston is vibrated in the axial direction with respect to a cylinder having a constant inner diameter in the axial direction and filled with oil. Some have absorbed vibration energy by frictional resistance due to the viscosity of the material to obtain a vibration damping effect (for example, see Patent Document 1).
以下、特許文献1に開示されている油圧式ダンパーについて、図4を用いて説明する。
Hereinafter, the hydraulic damper disclosed in
図4は、従来の油圧式ダンパーのモデル図である。 FIG. 4 is a model diagram of a conventional hydraulic damper.
図4において、101は油圧式ダンパー本体である。102は内部に油103が充填された円筒状のシリンダーであり、軸方向において一定の内壁径dcとされている。104はシリンダー102を略密封するための蓋であり、ピストン105の軸部105bが挿通する孔が形成されている。ピストン105はシリンダー102の内壁と所定の隙間を有して摺動する摺動部105a、軸部105b、被支持体の荷重が印加される端面部105cが一体に形成されてなる。
In FIG. 4, 101 is a hydraulic damper main body.
106はコイルばね等の弾性部材であり、端部105cに印加された被支持体の荷重に対する反力を発生させるものである。すなわち、端部105cに被支持体の荷重が印加されている状態においては、弾性部材106は圧縮なされ、つりあった状態にある。
ところで、このような油圧式ダンパーの減衰性能は、減衰比(ζ)に依存することが知られている。 Incidentally, it is known that the damping performance of such a hydraulic damper depends on the damping ratio (ζ).
そして、減衰比(ζ)は理論的には、数式1及び数式2から求まる。なお、数式1及び数式2において、cは粘性減衰係数[Nsec/m]、mは被支持体の質量[kg]、kは弾性部材のばね定数[N/m]、μは油の粘性係数[Pa sec]、lはピストンの厚み[m]、dcはシリンダーの内壁径[m]、dpはピストンの外径[m]である。
The damping ratio (ζ) is theoretically obtained from
数式1及び数式2から明らかなように、減衰比(ζ)の値は、質量の大きな(重い)被支持体を支持する場合には小さくなり、その結果、減衰性能が悪化する。
As is clear from
従って、従来の油圧式ダンパー101においては、限られた微小な範囲の質量の被支持体に対してのみ所望の減衰効果を得ることが出来るにとどまり、それ以上に大きな質量の被支持体に対しては良好な減衰性能を得ることが出来なかった。
Therefore, in the conventional
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、簡単な構成でありながらも、被支持体の質量に依存せず、様々な質量の被支持体に対しても、良好な振動減衰効果を発揮する油圧式ダンパー、並びに、当該油圧式ダンパーを所望の位置に備え、被支持体を移動自在に支持する油圧式ダンパー付きキャスターの提供を課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a simple configuration, but does not depend on the mass of the supported body, and can be used for various masses of the supported body. It is an object of the present invention to provide a hydraulic damper that exhibits a damping effect and a caster with a hydraulic damper that includes the hydraulic damper at a desired position and supports a supported body in a movable manner.
請求項1に記載の発明に係る油圧式ダンパーは、被支持体に印加される振動衝撃を遮断或いは減衰させるためのダンパーであって、内部に油を充填させたシリンダーと、前記シリンダー内部を軸方向に摺動可能な状態に設置され、且つ、前記シリンダー内部から外部に延出し、前記被支持体の荷重が印加される端部を有したピストンと、前記ピストンの端部に印加される前記被支持体の荷重に対する反力を発生させるための弾性部材とを具備し、前記被支持体の荷重と前記弾性部材の反力がつり合った状態での前記シリンダー内部における前記ピストンの位置に関わらず、上述した数式1及び数式2から求まる減衰比(ζ)が一定となるように、前記シリンダーの内壁と前記ピストンの摺動隙間を設定すべく、前記シリンダーの内壁径を可変させていることを特徴とする。
A hydraulic damper according to a first aspect of the present invention is a damper for blocking or attenuating a vibration shock applied to a supported body, and a cylinder filled with oil inside and a shaft inside the cylinder. A piston installed in a slidable direction and extending from the inside of the cylinder to the outside and having an end to which a load of the supported body is applied; and the piston applied to the end of the piston An elastic member for generating a reaction force against the load of the supported body, and the position of the piston in the cylinder in a state where the load of the supported body and the reaction force of the elastic member are balanced. First, the inner wall diameter of the cylinder is variable so as to set the sliding clearance between the inner wall of the cylinder and the piston so that the damping ratio (ζ) obtained from the above-described
請求項2に記載の発明に係る油圧式ダンパー付きキャスターは、請求項1に記載の油圧式ダンパーを所望の位置に設けたことを特徴とする。 A caster with a hydraulic damper according to a second aspect of the invention is characterized in that the hydraulic damper according to the first aspect is provided at a desired position.
本発明は、上記の構成としたことにより、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects due to the above configuration.
請求項1の発明によれば、減衰比(ζ)が一定となるように、シリンダーの内壁とピストンの摺動隙間を設定すべく、シリンダーの内壁径を可変させているため、被支持体の質量に依存せず、一定の減衰性能を得ることが出来る。 According to the first aspect of the present invention, the inner wall diameter of the cylinder is varied so as to set the sliding clearance between the inner wall of the cylinder and the piston so that the damping ratio (ζ) is constant. A constant attenuation performance can be obtained without depending on the mass.
請求項2の発明によれば、キャスターに油圧式ダンパーを備え、すなわち、キャスターに振動減衰機能を備えることにより、被支持体を支持した状態で、床面を移動せしめても、例えば、床面の凹凸により印加される振動衝撃が被支持体に伝達することを抑制することが出来る。
According to the invention of
実施の形態1.
以下、本発明に係る油圧式ダンパーの一実施形態について、図面を用いて説明する。
Hereinafter, an embodiment of a hydraulic damper according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る油圧式ダンパーの要部構成を示すモデル図であり、質量m1の被支持体(図示せず)を支持している際の縦断面図である。図2は本発明の一実施形態に係る油圧式ダンパーの要部構成を示すモデル図であり、質量m2の被支持体(図示せず)を支持している際の縦断面図である。 FIG. 1 is a model diagram showing a main configuration of a hydraulic damper according to an embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view when a supported body (not shown) having a mass m 1 is supported. FIG. 2 is a model diagram showing a main configuration of a hydraulic damper according to an embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view when a supported body (not shown) having a mass m 2 is supported.
図1及び図2において、1は油圧式ダンパー本体である。2は内部に油3が充填された円筒状のシリンダーであり、軸方向(図中Z方向)に先細る内壁2aが形成されている。4はシリンダー2を略密封するための蓋であり、ピストン5の軸部5bが挿通する孔が形成されている。ピストン5はシリンダー2の内壁2aと所定の隙間を有して摺動する摺動部5a、軸部5b、被支持体(図示せず)の荷重が印加される端面部5cが一体に形成されてなる。
1 and 2,
6は弾性部材であり、本実施形態においてはコイルばねである。なお、弾性部材6は、コイルばねに限らず、皿ばねなどでも良い。弾性部材6は端部5cに印加された被支持体の荷重に対する反力を発生させるものである。すなわち、図1は、質量m1の被支持体が支持された状態において、端部5cに当該被支持体の質量m1が印加されることにより、弾性部材6が圧縮なされ、つりあった状態にある。同様に、図2は、質量m2の被支持体が支持された状態において、端部5cに当該被支持体の質量m2が印加されることにより、弾性部材6が圧縮なされ、つりあった状態にある。
図1及び図2から明らかなように、m1<m2であり、つりあった状態において、摺動部5aの位置が図1より図2の方が低い(図中Z方向側)。
As is clear from FIG. 1 and FIG. 2, m 1 <m 2 , and in the suspended state, the position of the
ところで、このような油圧式ダンパーの減衰性能は、減衰比(ζ)に依存することが知られている。 Incidentally, it is known that the damping performance of such a hydraulic damper depends on the damping ratio (ζ).
そして、減衰比(ζ)は理論的には、上述した数式1及び数式2から求まる。
And theoretically, the damping ratio (ζ) is obtained from the above-described
数式1及び数式2から明らかなように、減衰比(ζ)の値は、質量(m)が大きくなるにつれ、小さくなる。すなわち、質量の大きな(重い)被支持体を支持する場合には、ばね定数(k)及び粘性減衰係数(c)が一定との条件においては、減衰比(ζ)の値が小さくなることにより、減衰性能が悪化する。
As is clear from
しかしながら、本実施形態では、図1の状態と比較して、図2の状態では、内壁2aと摺動部5aの摺動隙間は小さくなっている。そして、数式2より、図1に示すdc1及びdp、図2に示すdc2及びdpから粘性減衰係数(c)を求めた場合、図1における粘性減衰係数(c)より図2における粘性減衰係数(c)の方が大きくなる。
However, in the present embodiment, the sliding gap between the
すなわち、数式1から明らかなように、減衰比(ζ)の値は、被支持体の質量(m)が大きくなるにつれ、小さくなるが、一方で、粘性減衰係数(c)が大きくなるにつれ、大きくもなる。従って、図1と図2を比較した場合、被支持体の質量(m)は図1より図2の方が大きく、粘性減衰係数(c)は逆に図2より図1の方が大きい。その結果として、減衰比(ζ)は図1と図2で同等の値とすることが可能となる。
That is, as is clear from
本実施の形態においては、加工が容易なように、直線状の斜面となった内壁2aとしているが、減衰性能の一層の向上を図るためには、被支持体の質量(m)に依存せず、減衰比(ζ)が一定となるように、粘性減衰係数(c)を可変することが望ましい。そして、粘性減衰係数(c)を可変するには、内壁2aと摺動部5aの摺動隙間を可変すれば良い。
In the present embodiment, the
すなわち、被支持体の質量(m)と弾性部材6のばね定数(k)より、ピストン5の摺動部5aの位置を求め、当該位置におけるシリンダー2の内壁径dcを数式1及び数式2より逆算し、形成すれば良い。
That is, the position of the sliding
以上、実施形態1について説明したが、本発明の要旨は、ピストン5がシリンダー2内部の奥側(図中Z方向)に移動するにつれ、シリンダー2の内壁2aとピストン5の摺動部5aとの摺動隙間が小さくなるように、シリンダー2の内壁径dcを可変させることにある。更には、減衰比(ζ)が一定となるように、シリンダー2の内壁径dcを可変させることにある。
As described above, the first embodiment has been described. The gist of the present invention is that the
従って、本要旨を構成する中においては、実施形態1の構成に限られることなく、適宜設計変更可能である。 Accordingly, the configuration of the present subject matter is not limited to the configuration of the first embodiment, and the design can be changed as appropriate.
例えば、弾性部材6は、端部5cと蓋4の間に設けられた構成でも良く、その設置場所は限定されない。また、圧縮ばねとしても引っ張りばねとしても良い。更には、圧縮可能な気体により被支持体の荷重の反力を生じさせても良い。
For example, the
また、シリンダー2の内壁径dcを連続的に可変させるのではなく、不連続(段付き)に可変させても良い。
Further, the inner wall diameter dc of the
また、円筒状のシリンダーに限らず、断面矩形のシリンダーでも良い。 Further, the cylinder is not limited to a cylindrical cylinder, and may be a cylinder having a rectangular cross section.
以上、実施形態1の構成について説明したが、以下に本発明の奏する格別の効果について纏める。 The configuration of the first embodiment has been described above, but the special effects achieved by the present invention will be summarized below.
更に、減衰比(ζ)が一定となるように、シリンダー2の内壁2aとピストン5の摺動部5aとの摺動隙間を設定すべく、シリンダー2の内壁径dcを可変させているため、被支持体の質量に依存せず、一定の減衰性能を得ることが出来る。その結果、支持可能な被支持体の質量幅が広がる。
Furthermore, the inner wall diameter dc of the
実施の形態2.
以下、本発明に係る他の実施形態について、図面を用いて説明する。
Hereinafter, other embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は実施形態1に係る油圧式ダンパーを備えた油圧式ダンパー付きキャスターのモデル図である。 FIG. 3 is a model diagram of a caster with a hydraulic damper including the hydraulic damper according to the first embodiment.
図3に示すような油圧式ダンパーを備えたキャスターは公知技術であるため、その構成及び機能の説明は省略する。本実施形態の特徴は、シリンダーとピストンの摺動隙間が一定である従来の油圧式ダンパーに換えて、実施形態1に示した油圧式ダンパーを備えた点にある。 Since the caster provided with the hydraulic damper as shown in FIG. 3 is a known technique, description of its configuration and function is omitted. The feature of this embodiment is that the hydraulic damper shown in the first embodiment is provided instead of the conventional hydraulic damper in which the sliding gap between the cylinder and the piston is constant.
このような構成とすることにより、キャスター7に油圧式ダンパー1を備え、すなわち、キャスター1に振動減衰機能を備えることにより、被支持体8を支持した状態で、床面を移動せしめても、例えば、床面の凹凸により印加される振動衝撃が被支持体8に伝達することを抑制することが出来る。そして、支持する被支持体8の質量幅は広がる。
By adopting such a configuration, the
なお、本実施形態2の通り、キャスター7に油圧式ダンパー1を備えた構成においては、当該油圧式ダンパーにおける減衰比(ζ)は、通常の床面のキャスター7の移動時に印加され得る振動周波数帯を加味し、減衰比(ζ)=0.6とすることが好ましい。
In the configuration in which the
1 油圧式ダンパー
2 シリンダー
3 油
5 ピストン
5c ピストンの端部
6 弾性部材
7 油圧式ダンパー付きキャスター
8 被支持体
dc シリンダーの内壁径
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記油圧式ダンパーは、
内部に油を充填させたシリンダーと、
前記シリンダー内部を軸方向に摺動可能な状態に設置され、且つ、前記シリンダー内部から外部に延出し、前記被支持体の荷重が印加される端部を有したピストンと、
前記ピストンの端部に印加される前記被支持体の荷重に対する反力を発生させるための弾性部材と、
を具備し、
前記被支持体の荷重と前記弾性部材の反力がつり合った状態での前記シリンダー内部における前記ピストンの位置に関わらず、且つ、前記床面のキャスターの移動時に印加され得る振動周波数帯を加味して、
数式1から求まる減衰比(ζ)が一定となるように、前記シリンダーの内壁と前記ピストンの摺動隙間を設定すべく、前記シリンダーの内壁径を可変させている
ことを特徴とする油圧式ダンパー付きキャスター。
The hydraulic damper is
A cylinder filled with oil inside,
A piston installed inside the cylinder so as to be slidable in the axial direction, and extending from the inside of the cylinder to the outside, and having an end to which a load of the supported body is applied;
An elastic member for generating a reaction force against the load of the supported body applied to the end of the piston;
Comprising
Regardless of the position of the piston inside the cylinder in a state where the load of the supported body and the reaction force of the elastic member are balanced, the vibration frequency band that can be applied when the caster on the floor is moved is taken into consideration do it,
The hydraulic damper is characterized in that the inner wall diameter of the cylinder is varied so as to set the sliding clearance between the inner wall of the cylinder and the piston so that the damping ratio (ζ) obtained from Equation 1 is constant. Caster with.
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