JP6251466B2

JP6251466B2 - 緩衝キャスター

Info

Publication number: JP6251466B2
Application number: JP2013202898A
Authority: JP
Inventors: 優平西
Original assignee: Hinomoto Jomae Ltd
Current assignee: Hinomoto Jomae Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015067100A

Description

本発明は、緩衝キャスターに関し、特に、走行時に床面から受ける衝撃を、低コストで簡単な構成の緩衝機構で緩和できる緩衝キャスターに関するものである。

従来、旅行鞄などには、持ち運びの便宜のためにキャスターが設けられている。キャスターを使って旅行鞄などを持ち運ぶとき、床面の凹凸や段差のために、車輪の回転によって振動が生じ、それがスーツケース本体に伝わって騒音を発する。また、車輪が物に当たった場合には、キャスターに衝撃がかかる。このような振動や衝撃は、タイヤのクッション性により、多少は吸収され減衰させることができる。しかし、それだけでは十分ではないので、このような振動や衝撃や騒音を吸収して緩和するための緩衝装置が各種提案されている。

例えば、クッションゴムや油圧ダンパーや緩衝用バネを利用して衝撃を和らげる。クッションゴムを、旅行鞄とキャスターの間に挟んで、振動を吸収する方法がある。高粘度作動油を封入した油圧ダンパーにより、衝撃を吸収する方法もある。板バネの両端部をキャスターカバーの支持部に取り付けて、振動を吸収する方法もある。非線形なバネ特性を有するバネにより衝撃を和らげる方法もある。このように、緩衝機構で車輪を弾力的に支持することにより、路面の凹凸に車輪がよく追従できるので、移動時における振動や衝撃を効果的に吸収することが可能であり、騒音も低く抑えることができる。

ところが、従来の緩衝キャスターでは、クッションゴムなどを挟んでいるので、キャスターの背が高くなってしまい、旅行鞄や台車などの高さも高くなる。また、衝撃を和らげるための緩衝機構を備えることによって、キャスターが大型化するし、ダンパーを取り付けることによって、緩衝キャスターの重量が重くなる。さらに、緩衝機構の構造が複雑で部品が多くなり、キャスター自体の構造も複雑化する。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きたす。

また、バネ下重量が重いために、小刻みな衝撃への対処がむずかしく、十分に振動を吸収できない。この振動が、リベットを介して旅行鞄などに伝わり、不快感を与える。さらに、凹凸部を走行した時などに、共振によりコイルバネの振幅が大きくなって、揺れが激しくなる。バネの振動がケースに伝わるので、騒音が発生する。また、凹凸部を走行するときや段差部を乗り越える時などに、きしみ音が発生するなどして騒音が激しくなる。あるいは、捩れ振動を起こして騒音を発生する。これらの欠点を解消するために、さらに種々の工夫が凝らされている。以下に、これに関連する従来技術の例をあげる。

特許文献１に開示された「台車用車輪軸受フレームに、クッションを取り付ける装置」は、台車用軸受フレームの軸受部に長穴を設け、バネ受部を設け、バネにて衝撃を和らげるものである。床面が平らでない場合でも、台車上の積載物が揺らぐことはなく、荷崩れすることもない。液体物を運搬する場合でも、慎重さは必要ない。扉の敷居レールに凸凹があっても、工場内の床面が平らに仕上げてなくても、支障を来たすことはない。図７（ａ）に示すように、軸受フレームに設けた長穴の上部または横にバネ受け部を設け、コイルバネまたは板バネを使用することができる。軸の先端にバネ受用軸受として、カラー状の金具を取り付け、バネとセットすることができる。

特許文献２に開示された「緩衝車輪」は、緩衝機能を有し、旋回始動力と車体の横振れの発生しない自在車輪である。図７（ｂ）に示すように、そりのたわみ復元を利用した重ネ板バネと、圧縮弾性体の復元力を利用した圧縮コイルバネを、本体側板中心に位置する車軸と本体上面板に介在させる。バネ強度を調節可能にする。負荷によるバネの撓みにより側板が下降する距離を動くように、側板先端に車軸径の長穴を設ける。車軸を維持する保持板を側板に締結する。自在車輪・固定車輪にも対応できる。小型車輪から大型車輪にも対応可能である。

特許文献３に開示された「サスペンション装置」は、小型で寿命が長くて高性能の緩衝防振支持装置である。安価で製造が容易である。図７（ｃ）に示すように、インラインスケート、スクーター又は車輪の小さい他の乗物用車輪のハブにおいて緩衝装置として使用できる。装置の構成要素が受ける衝撃や振動を緩和減衰吸収する。装置全体に及ぼす影響を最小にする。車輪ハブの外側の位置において使用することができる。

特許文献４に開示された「キャスター」は、移動の際に発生する振動の発生源に近い位置で振動を吸収し、騒音の発生を大幅に抑制でき、キャスターに作用するあらゆる方向での振動を有効に吸収でき、さらにサスペンション機能に優れたキャスターである。図７（ｄ）に示すように、キャスター本体の脚部に形成した取付穴に車輪を取り付ける。車輪を支持する軸の両端を、軸受で支承する。軸受の外周と穴の内周との間に画成されるスペースを、ゴムやエラストマーで形成された緩衝部材で満たす。

実開昭53-132166号公報特開2004-042870号公報特開2005-522647号公報特開2008-254565号公報

しかし、従来の緩衝キャスターでは、次のような問題がある。緩衝機構の部品点数が多くて構造が複雑であり、緩衝キャスターが大型で重くなるとともに、組立てに手間とコストが掛かる。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、緩衝キャスターの部品を少なくして、小型軽量でも効果的に衝撃を和らげることができるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明では、車軸とリムとタイヤで構成される車輪と、車輪を支持する車輪支持部を有しプラスチックで一体成型されているフォーク部と、鞄の底に固定するベース部と、ベース部とフォーク部とを旋回自在に結合する旋回軸とを具備する緩衝キャスターの車輪支持部に、車輪を回転自在に保持する車軸受部と、車軸受部を２箇所で支持する部分が旋回軸に対して斜め一直線になるように配置され荷重に応じて弾性変形する撓み部と、撓み部にほぼ平行な８字形をしており非線形なバネとして働く振動吸収材を取り付ける空隙部とを備える構成とした。

上記のように構成したことにより、緩衝キャスターの部品を少なくして、小型軽量でも効果的に衝撃を和らげることができる。バネ部分を一体成型で作成できるので、製造コストを削減できる。

本発明の実施例における緩衝キャスターの斜視図である。本発明の実施例における緩衝キャスターの６面図である。本発明の実施例における緩衝キャスターの分解斜視図である。本発明の実施例における緩衝キャスターのフォーク部の斜視図である。本発明の実施例における緩衝キャスターのフォーク部の６面図である。本発明の実施例における緩衝キャスターのフォーク部の車輪支持部の変形状態図である。従来の緩衝キャスターの概念図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、幅が狭い撓み部で支持された車軸受部で車軸を回転自在に保持し、撓み部が変形することで車軸受部にかかる衝撃を和らげ、空隙部の振動吸収材で振動を吸収する緩衝キャスターである。

図１に、緩衝キャスターの斜視図を示す。少しずつ方向を変えて６通りの方向から見た斜視図である。図２に、緩衝キャスターの６面図を示す。キャスターの進行方向から見た図を正面図としてある。図３に、緩衝キャスターの分解斜視図を示す。図４、フォーク部の斜視図を示す。少しずつ方向を変えて６通りの方向から見た斜視図である。図５に、フォーク部の６面図を示す。図６に、フォーク部の車輪支持部の変形状態を示す。図１〜図６において、ベース部１は、鞄の底などに固定され、キャスター車輪を、旋回可能かつ回転可能に保持する部材である。上側凹部11は、ベース部の上側に設けた凹部であり、抜止ワッシャが収まる部分である。下側凹部12は、ベース部の下側に設けた凹部であり、潤滑ワッシャを介して、フォーク部の荷重を受ける部分である。旋回軸２は、ベース部に挿入されて固定され、キャスター車輪を旋回可能に保持するための部材である。鍔部21は、旋回軸が旋回軸受部から抜けないように広げた下端部である。

フォーク部３は、車輪を回転可能かつ旋回可能に保持する部材である。頭頂凹部31は、フォーク部の上端部の凹部であり、潤滑ワッシャを収容する部分である。旋回軸受部32は、フォーク部の上部であり、旋回軸の下半分を可動的に保持する部分である。車輪支持部33は、フォーク部の下部であり、車輪を回転可能に保持する部分である。車軸受部34は、車軸を回転可能に保持する軸受けである。撓み部35は、弾力性により車軸受部を撓んで保持する部分である。空隙部36は、車軸受部の撓みの余地である。弧状腕部37は、撓み部に連結して保持する部分である。抜止ワッシャ４は、旋回軸の先端が圧入されて固定される旋回軸固定部材である。車輪５は、車軸51とリム52とタイヤ53からなる回転部材である。潤滑ワッシャ６は、ベース部の下部とフォーク部の上部の間の摩擦を軽減する部材である。
振動吸収材７は、車軸受部の振動エネルギーを吸収するダンパー部材である。

上記のように構成された本発明の実施例における緩衝キャスターの機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、緩衝キャスターの概要を説明する。車輪５は、車軸51とリム52とタイヤ53で構成されている。フォーク部３は、車輪５を回転自在に保持する。詳しくは図４に示すが、フォーク部３に、潤滑ワッシャ６を収容する頭頂凹部31と、旋回軸２に対して自由に回転できる旋回軸受部32と、車軸51を回転自在に保持する車輪支持部33とを備える。車輪支持部33に、車軸受部34と、幅が狭い撓み部35と、振動吸収材７を取り付ける空隙部36とを備える。旋回軸２で、フォーク部３とベース部１を連結する。フォーク部３とベース部１の間に、円環状の潤滑ワッシャ６がある。ベース部１は、鞄の底に固定される。

次に、図２と図４を参照しながら、緩衝キャスターの緩衝構造を説明する。緩衝キャスターの基本的な構造は、従来のキャスターと同じである。フォーク部３の車輪支持部33が、従来のものと異なる。フォーク部３の下端部の車輪支持部33で、車軸51を回転自在に保持する。フォーク部３の上部は、旋回軸受部32となっている。旋回軸受部32は、旋回軸２を回転自在に保持している。旋回軸２の下端部は、鍔部21となっているので、旋回軸２は旋回軸受部32に対して上下方向には動かないようになっている。車軸51を回転可能に支持する車軸受部34の周りの部分を、撓み部35を残して除去する。撓み部35は、弧状腕部37に接続している。この空隙部36に振動吸収材７を取り付ける。撓み部35がバネとなり、振動吸収材７がダンパーとなって、衝撃を吸収する。

次に、図３を参照しながら、緩衝キャスターの取り付け方法を説明する。フォーク部３に、車輪５を車軸51で取り付ける。フォーク部３の空隙部36に、振動吸収材７を取り付ける。フォーク部３の旋回軸受部32に、旋回軸２を通す。潤滑ワッシャ６に旋回軸２を通し、潤滑ワッシャ６を頭頂凹部31に嵌めて、旋回軸２をベース部１に挿入して、旋回軸２の先端を抜止ワッシャ４に挿入し、抜止ワッシャ４に固定する。抜止ワッシャ４はベース部１に収納されているので、旋回軸２はベース部１に軸方向に固定される。このように、旋回軸２をベース部１に差し込むことにより、フォーク部３と車輪５をベース部１に取り付ける。その後、ベース部１を鞄の底部に取り付ける。

次に、図４と図５を参照しながら、緩衝キャスターのフォーク部の構造を説明する。フォーク部３の下方に車輪支持部33があり、車輪支持部33には、車軸受部34と撓み部35と空隙部36と弧状腕部37がある。その他の部分は、従来のキャスターのフォーク部とほぼ同じである。フォーク部３はプラスチックで一体成型されている。撓み部35がバネとして機能するためには、適度に弾力性と靱性のあるプラスチックが適当である。車軸受部34は、細い撓み部35でフォーク部３の下部に連結されている。進行方向前側の撓み部35は、旋回軸受部32に近い車輪支持部33に接続されている。進行方向後側の撓み部35は、弧状腕部37に接続されている。フォーク部３の下部には、空隙部36がある。空隙部36には、振動吸収材７が装着される。振動吸収材７は弾力性があり、車軸受部34にかかる荷重を支持するとともに、振動のエネルギーを吸収して、振動を抑制する。

フォーク部３の支持方法について説明する。旋回軸受部32の上面に、潤滑ワッシャ６を収容する頭頂凹部31がある。潤滑ワッシャ６を、旋回軸受部32とベース部１の下側凹部12の間におく。円環状の潤滑ワッシャ６には、数個の潤滑穴が円周状に並んで開いている。潤滑ワッシャ６の潤滑穴の中へ潤滑油を入れて、旋回軸受部32とベース部１の間の潤滑をする。頭頂凹部31により、潤滑ワッシャ６を旋回軸受部32の上面に正確に保持することができるので、旋回軸受部32とベース部１の相対回転は滑らかになる。旋回軸受部32とベース部１の回転が潤滑になされるので、旋回軸受部32とベース部１の回転で起きる騒音を大幅に減らせる。

次に、図６を参照しながら、緩衝キャスターの機能を説明する。緩衝キャスターに荷重がかかっていないときは、図６（ａ）に示すように、撓み部35が変形していない状態になる。緩衝キャスターに静的な荷重がかかるか、衝撃的な荷重がかかると、図６（ｂ）に示すように、撓み部35が撓む。それに応じて振動吸収材７が圧縮されて、荷重を支持する。振動吸収材７は、圧縮されるとき抵抗を示し、エネルギーを吸収して熱エネルギーに変える。振動吸収材７は、圧縮が強くなると変形しにくくなり、非線形なバネとして働く。そのため、強い荷重が車軸受部34に掛かっても、撓み部35が破壊されることはない。衝撃的な荷重が消えると、図６（ｃ）に示すように、撓み部35が弾性で外側に撓む。この場合はすぐに元に戻り、振動吸収材７により振動は収まる。車軸受部34にかかる荷重や衝撃が小さく、振動も問題にならない用途では、振動吸収材７を省略してもよい。

上記のように、本発明の実施例では、緩衝キャスターを、幅が狭い撓み部で支持された車軸受部で車軸を回転自在に保持し、撓み部が変形することで車軸受部にかかる衝撃を和らげ、空隙部の振動吸収材で振動を吸収する構成としたので、緩衝キャスターの部品を少なくして、小型軽量でも効果的に衝撃を和らげることができる。

本発明の緩衝キャスターは、旅行鞄などのための緩衝キャスターとして最適である。また、台車などの運搬具のための緩衝キャスターとしても好適である。

１ベース部
11 上側凹部
12 下側凹部
２旋回軸
21 鍔部
３フォーク部
31 頭頂凹部
32 旋回軸受部
33 車輪支持部
34 車軸受部
35 撓み部
36 空隙部
37 弧状腕部
４抜止ワッシャ
５車輪
51 車軸
52 リム
53 タイヤ
６潤滑ワッシャ
７振動吸収材

Claims

車軸とリムとタイヤで構成される車輪と、前記車輪を支持する車輪支持部を有しプラスチックで一体成型されているフォーク部と、鞄の底に固定するベース部と、前記ベース部と前記フォーク部とを旋回自在に結合する旋回軸とを具備する緩衝キャスターであって、前記車輪支持部は、前記車輪を回転自在に保持する車軸受部と、前記車軸受部を２箇所で支持する部分が前記旋回軸に対して斜め一直線になるように配置され荷重に応じて弾性変形する撓み部と、前記撓み部にほぼ平行な８字形をしており非線形なバネとして働く振動吸収材を取り付ける空隙部とを備えることを特徴とする緩衝キャスター。