JP2018004034A - 摩擦ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 液漏れの問題を排除できるとともに、温度変化による減衰力変化を抑制できるダンパを提供する。
【解決手段】 摩擦ダンパＤ１が軸方向に移動可能なロッド２と、ロッド２に接触し、ロッド２との間に発生する摩擦力でロッド２の移動を抑制する摩擦部材３と、ロッド２を軸方向へ附勢する附勢ばね部とを備え、摩擦部材３が附勢ばね部としても機能する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、摩擦ダンパに関する。

車椅子、又は台車等に利用されるキャスタの中には、車輪の上下動を許容する構造を採用し、車輪を回転自在に支持するリンクと、このリンクを揺動自在に保持するブラケットとの間に、小型のダンパを介在させたものがある。このようなキャスタによれば、当該キャスタを装着した車が凹凸のある路面を走行する際に、車体側へ振動が伝わるのを抑制できる。

このようなキャスタに使用されるダンパは、シリンダと、シリンダ内に出入り自在に挿入されるロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダの一端を閉塞するとともにロッドを軸支するロッドガイドと、ロッドガイドの内周に装着されてロッドの外周をシールする環状のシールリングとを備えて構成され、シリンダ内にシリコンオイルを充填している。また、シリンダ内は、ピストンによって二つの部屋に区画されており、これらの部屋はシリンダとピストンとの間に形成される環状隙間によって連通されている。

シリコンオイルは、作用する圧力が大きくなると粘度を増す物性を持っており、ロッドがシリンダ内に出入すると、圧力の作用により粘度が高くなったシリコンオイルが上記環状隙間を通って二つの部屋を行き来する。すると、これら部屋の圧力に差圧が生じて、ダンパがロッドとシリンダの相対移動を抑制する減衰力を発揮する（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１４９６９０号公報

しかしながら、従来のダンパのようにシリコンオイル等のオイルを減衰力発生用に利用する場合、オイルの流出を阻止するシールリングを備えてはいるものの、不測の事態によってシールリングが傷付く可能性は否定できず、液漏れの可能性を指摘される虞がある。さらに、シリコンオイル等のオイルは、温度変化により粘度が変化するので、オイルを利用するダンパでは、減衰力が温度変化の影響を受け易く、温度変化による減衰力の変化が大きい。

そこで、本発明は、液漏れの問題を排除できるとともに、温度変化による減衰力変化を抑制できるダンパの提供を目的とする。

上記課題を解決する請求項１に記載の摩擦ダンパは、軸方向に移動可能なロッドに接触し、前記ロッドとの間に発生する摩擦力で前記ロッドの移動を抑制する摩擦部材と、前記ロッドを軸方向へ附勢する附勢ばね部とを備える。このため、オイルを利用せず、摩擦部材とロッドとの間に生じる摩擦力を利用して、附勢ばね部の伸縮運動を抑制する減衰力を発揮できる。

請求項２に記載の摩擦ダンパでは、請求項１に記載の構成を備えるとともに、前記摩擦部材が弾性を有して前記附勢ばね部としても機能し、前記ロッドには、前記摩擦部材を圧縮する押当部が設けられている。つまり、摩擦部材がロッドを軸方向へ附勢する附勢ばね部としても機能できるので、摩擦ダンパのコストを低減できる。

請求項３に記載の摩擦ダンパでは、請求項１又は２に記載の構成を備えるとともに、前記摩擦部材が筒状であり、前記摩擦部材の内径が軸方向で異なる。このため、摩擦部材を形成するのが容易であるとともに、チューニング要素が増えて所望の減衰力に調整し易い。

請求項４に記載の摩擦ダンパでは、請求項１から３の何れか一項に記載の構成を備えるとともに、前記ロッドには、径方向外方へ突出して前記摩擦部材に接触するピストン部が設けられている。そして、前記ピストン部の両端部は、先端へ向かうに従って外径が徐々に縮径し、前記ピストン部の両端部外周には、テーパ面が形成されている。さらに、前記附勢ばね部を伸長させる方向へ前記ロッドが移動する場合において、進行方向前方に位置する前記テーパ面の傾斜角度が他の前記テーパ面の傾斜角度よりも大きい。このため、附勢ばね部が伸長する場合の減衰力を大きくして、附勢ばね部が急激に伸長するのを防止できる。

本発明の摩擦ダンパによれば、液漏れの問題を排除できるとともに、温度変化による減衰力変化を抑制できる。

本発明の第一の実施の形態に係る摩擦ダンパの取付状態を簡略的に示した正面図である。 本発明の第一の実施の形態に係る摩擦ダンパを示した縦断面図である。 第一の実施の形態に係る摩擦ダンパの第一の変形例を示し、変更部を示した縦断面図である。 第一の実施の形態に係る摩擦ダンパの第二の変形例を示し、変更部を示した縦断面図である。 第一の実施の形態に係る摩擦ダンパの第三の変形例を示し、変更部を示した縦断面図である。 第一の実施の形態に係る摩擦ダンパの第四の変形例を示し、変更部を示した縦断面図である。 第一の実施の形態に係る摩擦ダンパの第五の変形例を示し、変更部を示した横断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る摩擦ダンパを示した縦断面図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施の形態に係る摩擦ダンパを示した縦断面図である。（ｂ）は、（ａ）のピストン部を示した図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

＜第一の実施の形態＞
図１に示すように、本発明の第一の実施の形態に係る摩擦ダンパＤ１は、例えば、荷物を運搬する台車、車椅子、又はベビーカー等（以下、車椅子等という）のキャスタＣに利用されている。具体的に、キャスタＣは、車椅子等の車体側に固定されるブラケットＢと、ブラケットＢに揺動可能に連結されるリンクＬと、リンクＬの先端部に回転可能に支持される車輪Ｗとを備え、ブラケットＢとリンクＬとの間に摩擦ダンパＤ１を介在させている。

摩擦ダンパＤ１は、図２に示すように、アウターシェル１と、右端がアウターシェル１の内側に挿入されるとともに左端がアウターシェル１の外側へ突出するロッド２と、アウターシェル１の内側に収容される筒状の摩擦部材３と、アウターシェル１の左端部に取り付けられてロッド２を摺動自在に支持する環状のロッドガイド４と、ロッド２の右端部に設けられて摩擦部材３の内側に摺動可能に挿入されるピストン部２ｂと、ロッド２の軸方向の中央に設けられて摩擦部材３の左端に接する押当部２ｃとを備える。

アウターシェル１は、有底筒状であり、底部１ａと、底部１ａの図２中左側の外周縁から左方へ延びる筒部１ｂとを有する。底部１ａには、ピン５を挿通可能な取付孔１ｃが形成されている。アウターシェル１は、ピン５を介してブラケットＢ（図１）に回転可能に連結される。また、筒部１ｂの図２中左端部の内周には、雌螺子加工が施され、当該部分にロッドガイド４が螺合する。ロッドガイド４の内周には、環状のブッシュ４０が設けられ、ロッドガイド４は、ブッシュ４０を介してロッド２を支える。

ロッド２は、円柱状の軸部２ａと、この軸部２ａの図２中右端に設けられて外径が軸部２ａの外径よりも大きいピストン部２ｂと、軸部２ａの軸方向の中央部外周に設けられ、外径がピストン部２ｂの外径よりも大きい押当部２ｃとを有する。ロッド２は、軸部２ａをロッドガイド４で支持された状態で軸方向に移動自在となっている。

アウターシェル１外へ突出する軸部２ａの図２中左端部には、ブラケット６が取り付けられている。ブラケット６には、ピン７を挿通可能な取付孔６ａが形成されている。ロッド２は、ブラケット６及びピン７を介してリンクＬ（図１）に回転可能に連結される。このように、摩擦ダンパＤ１では、アウターシェル１が車椅子等の車体側に連結され、ロッド２が車輪側に連結されているが、逆向きに取り付けられてもよい。

アウターシェル１とロッドガイド４とで囲われる空間を部屋Ｒとすると、当該部屋Ｒの中に軸部２ａの図２中左端が挿入されるとともに、ピストン部２ｂと押当部２ｃが配置される。前述のように、ピストン部２ｂと押当部２ｃの外径は軸部２ａの外径よりも大きく、ピストン部２ｂと押当部２ｃが軸部２ａから径方向外側へ張り出す。ピストン部２ｂの軸方向の両端部外周と、押当部２ｃの少なくとも摩擦部材側（図２中右側）の端部は、それぞれ丸み面取りされていて、摩擦部材３を傷付けないようになっている。

図２に示すように、押当部２ｃがロッドガイド４に当接した状態では、アウターシェル１に対するロッド２の左方への移動が阻止されて、摩擦ダンパＤ１のそれ以上の伸長が阻止される。つまり、押当部２ｃは摩擦ダンパＤ１の伸長を制限する伸切規制部材としても機能する。反対に、摩擦ダンパＤ１の収縮は、ブラケット６とロッドガイド４の当接により制限される。このように、摩擦ダンパＤ１が最収縮することを底付きという。

つづいて、筒状の摩擦部材３は、部屋Ｒの中に配置される。摩擦部材３は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等のエラストマであり、弾性を有する。摩擦部材３の内径は、ピストン部２ｂの外径よりも若干小さく形成されており、摩擦部材３がピストン部２ｂに対して所定の締め代を持つ。そして、摩擦部材３に対してロッド２が軸方向に移動する場合、摩擦部材３とピストン部２ｂとの間に生じる摩擦力により、ロッド２の移動が妨げられる。

また、押当部２ｃの外径は、摩擦部材３の内側に挿入されない程度に大きく形成されており、押当部２ｃで摩擦部材３の図２中左端を支える。その一方、摩擦部材３の図２中右端はアウターシェル１の底部１ａで支えられる。そして、摩擦部材３に対してロッド２が図２中右方へ移動すると、押当部２ｃで摩擦部材３が圧縮される。このように、摩擦部材３が圧縮されると弾性力を発揮し、当該弾性力は圧縮量の増加に伴い大きくなる。

アウターシェル１とロッド２は、金属又は合成樹脂等で形成されており、少なくとも摩擦部材３よりも高い剛性を有する。そして、押当部２ｃにより摩擦部材３が圧縮されたとき、摩擦部材３の外周をアウターシェル１で支えられるとともに、軸部２ａでピストン部２ｂを押し進められるようになっている。

以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ１の作動について説明する。

キャスタＣが凹凸のある路面を走行する等して車輪Ｗが上下に動くと、ロッド２がアウターシェル１に出入りして摩擦ダンパＤ１が伸縮し、リンクＬが揺動する。

ロッド２がアウターシェル１に進入する摩擦ダンパＤ１の収縮時には、押当部２ｃがアウターシェル１内を図２中右方へ移動する。すると、摩擦部材３が圧縮されて圧縮量に見合った弾性力を発揮する。また、摩擦ダンパＤ１では、摩擦部材３の内側であってピストン部２ｂと底部１ａとの間に形成される空間Ｐが密閉されている。そして、摩擦ダンパＤ１が収縮すると、ピストン部２ｂが摩擦部材３内を図２中右方へ移動するので空間Ｐが縮小し、空間Ｐ内のエアが圧縮されて反発力が大きくなる。つまり、摩擦ダンパＤ１は、摩擦ダンパＤ１を伸長方向へ附勢する附勢ばね部として、摩擦部材３とエアばねＳ１とを備え、これらで路面凹凸による衝撃を吸収する。

また、前述のように摩擦ダンパＤ１が収縮したり、ロッド２の軸部２ａがアウターシェル１から退出して摩擦ダンパＤ１が伸長したりすると、ピストン部２ｂが摩擦部材３に対して図２中左右に移動し、ピストン部２ｂと摩擦部材３との間に生じる摩擦力によりロッド２の移動が妨げられる。つまり、当該摩擦力は、ロッド２が摩擦部材３に対して移動する際の抵抗となり、摩擦部材３とエアばねＳ１の伸縮運動を減衰させる。このように、摩擦ダンパＤ１は、ピストン部２ｂと摩擦部材３との間に生じる摩擦力を減衰力として利用して、キャスタＣが取り付けられる車椅子等の車体とキャスタＣの車輪Ｗとの上下方向の相対移動を抑制する。

また、摩擦部材３が押当部２ｃによって圧縮されると、摩擦部材３の外径が拡径するとともに内径が縮小する。このため、摩擦ダンパＤ１の収縮量が大きくなるに従ってピストン部２ｂに対する摩擦部材３の締め代が大きくなり、摩擦ダンパＤ１の減衰係数（伸縮速度に対する減衰力の傾き）が大きくなる。すると、摩擦ダンパＤ１の収縮量が大きくなるストロークの後半で大きな減衰力を得られ、摩擦ダンパＤ１の底付きを抑制できる。さらに、ブラケット６がロッドガイド４に突き当たるときの速度を減速できるので、摩擦ダンパＤ１の最収縮時の衝撃を小さくできる。

また、摩擦部材３の外径は、アウターシェル１の内径以上には大きくなれない。つまり、摩擦部材３の圧縮量が大きくなると、摩擦部材３の拡径がアウターシェル１で制限された状態で摩擦部材３が圧縮される。このような場合には、摩擦部材３の内径の縮小が促進されるとともに、摩擦部材３がピストン部２ｂとアウターシェル１との間で圧縮されるので摩擦力が増大し、ストローク後半の減衰力を一層大きくできる。よって、摩擦ダンパＤ１の底付きを一層抑制できるとともに、摩擦ダンパＤ１の最収縮時の衝撃を極めて小さくできる。

以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ１の作用効果について説明する。

摩擦ダンパＤ１のロッド２には、径方向外方へ突出して摩擦部材３に接触するピストン部２ｂが設けられている。そして、ピストン部２ｂの両端部外周縁は、丸み面取りされている。このため、ピストン部２ｂが摩擦部材３の内部を摺動する際に、摩擦部材３の内周を傷付けるのを抑制し、摩擦部材３の耐久性を向上できる。加えて、ロッド２にピストン部２ｂを設けると、当該ピストン部２ｂにおいて摩擦部材３に当接する部分の表面粗さ、及び軸方向長さの変更等により減衰力を調整できる。つまり、減衰力をチューニングするための要素（減衰力のチューニング要素）が増えるので、所望の減衰力に設定し易い。

なお、ロッド２の構成は、上記の限りではなく、適宜変更できる。例えば、ピストン部２ｂを廃し、軸部２ａを摩擦部材３に接触させるとしてもよい。また、後に詳細に説明する摩擦ダンパＤ３（図９）のように、ピストン部の軸方向の両端部外周にテーパ面を形成し、これらテーパ面の傾斜角度を異なる角度に設定して、伸長時と圧縮時の一方の減衰力を他方の減衰力よりも大きくしてもよい。

また、摩擦ダンパＤ１では、摩擦部材３が筒状に形成されており、摩擦部材３の内径が軸方向で略一定となっている。このため、摩擦部材３の形成が容易である。しかし、摩擦部材３の形状は、所望の減衰力の特性に合わせて適宜変更できる。例えば、図３−５には、内径が軸方向に変化する筒状の摩擦部材３０，３１，３２を示している。

図３に示す摩擦部材３０では、図３中左側の内径が右側の内径よりも大きく、摩擦部材３０の内径が段階的に変化する。このような場合には、ピストン部２ｂが内径の大きい部分３０ａを移動する場合と、内径の小さい部分３０ｂを移動する場合とで減衰力を変えられる。さらに、図３に示すように、ロッド２が摩擦部材３０における内径の大きい部分３０ａに接触しないように設定すると、ピストン部２ｂの位置（ピストン位置）よっては減衰力が生じない。つまり、摩擦部材３０を備える摩擦ダンパでは、ストローク範囲の一部で減衰力を発揮しない設定にできる。

また、図４に示す摩擦部材３１では、内周の縦断面形状が鋸歯状となっており、断面三角状の歯部３１ａが軸方向に並ぶ。各歯部３１ａにおいて、最も内側に突出する部分を頂部３１ｂ、その両側をテーパ面３１ｃ，３１ｄとすると、図４に示す摩擦部材３１では、各歯部３１ａにおいてロッド２の退出時にピストン部２ｂに先に接触する右側のテーパ面３１ｃの勾配が左側のテーパ面３１ｄの勾配よりも急である。このため、ロッド２が提出する際の抵抗の方が進入する際の抵抗よりも大きくなる。よって、摩擦部材３１を備える摩擦ダンパでは、伸長時の減衰力を圧縮時と比較して大きくできる。

また、図５に示す摩擦部材３２では、摩擦部材３２の内周に軸方向に並ぶ複数の突起３２ａを有しており、各突起３２ａの縦断面形状が半円状となっている。このような場合には、内周面が滑らかな摩擦部材（例えば、摩擦部材３）内をピストン部２ｂが移動する場合と比較して、ピストン部２ｂが移動する際の抵抗を大きくできる。よって、摩擦部材３２を備える摩擦ダンパでは、伸圧両側の減衰力を大きくできる。

そして、図４，５に示す歯部３１ａ又は突起３２ａのような凸部は、摩擦部材の軸方向の全域に設けても、一部に設けてもよい。また、歯部３１ａと突起３２ａは、摩擦部材の内周に沿って環状に形成されているが、この限りではなく、周方向の一部に設けられるとしてもよい。

このように、摩擦部材３０，３１，３２を筒状にして内径を軸方向で変化させると、減衰力のチューニング要素というが増えて、減衰力を細かく調整できるとともに、摩擦部材３０，３１，３２の形成も容易である。具体的には、半割筒状の部材を組み合わせたり、シート状の部材を丸めたりすると、内周形状が複雑であっても、筒状の摩擦部材３０，３１，３２を容易に形成できる。

また、図６に示すように、摩擦部材３３に気泡３３ａを形成してもよい。このように気泡を摩擦部材３３の軸方向の一部に形成すると、当該気泡３３ａが形成される部分では摩擦部材３３の剛性が下がり、ピストン部２ｂに対する緊縛力が低下する。よって、ピストン部２ｂが摩擦部材３３における気泡３３ａが形成される部分を通過する際の抵抗が小さくなり、当該ストローク範囲での減衰力を小さくできる。つまり、摩擦部材３３を備える摩擦ダンパでは、摩擦部材３３の内周形状を変えずして、ピストン位置に依存した減衰力を発揮できる。

なお、摩擦部材３３が発泡ウレタンで形成される場合には、気泡の形成が容易である。また、摩擦部材３３の剛性を下げるための方法も、上記の限りではなく、摩擦部材の肉厚を貫通する貫通孔を形成する等、適宜変更できる。

さらに、摩擦部材３の形状は、円筒状に限られず、例えば、図７に示すように、長尺な摩擦部材３４をアウターシェル１０の内周に形成した溝１０ａに嵌めてもよい。そして、ピストン部２ｂをアウターシェル１０の内周に接触させるようにすると、摩擦部材３４の圧縮量が制限される。当該構成によれば、摩擦部材３４が過度に圧縮されるのを防止して、摩擦部材３４の耐久性を向上できる。図７に示す摩擦ダンパでは、アウターシェル１０が摩擦部材３４を支えるケースとしても機能するが、摩擦部材３４を装着したケースをアウターシェル内に収容するようにしてもよい。

そして、摩擦部材３４において、内側を向く面に図３−５に示すような凹凸を設けたり、図６に示すような気泡３３ａを設けたりしてもよいのは勿論であり、このような変更は、ピストン部２ｂの形状、及びピストン部２ｂの有無によらず可能である。

また、摩擦ダンパＤ１では、摩擦部材３が弾性を有し、ロッド２には摩擦部材３を圧縮する押当部２ｃが設けられている。このように、摩擦部材３が弾性を有する場合には、ロッド２に対する摩擦部材３の締め代の調整により減衰力を調整できるので、減衰力のチューニング要素が増え、所望の減衰力に調整するのが容易になる。

さらに、上記構成によれば、摩擦部材３がロッド２を軸方向へ附勢する附勢ばね部として機能できる。よって、摩擦ダンパＤ１を構成する部品数を削減し、摩擦ダンパＤ１のコストを低減できる。また、摩擦部材３が圧縮されると、ピストン部２ｂに対する締め代が大きくなるので、摩擦ダンパＤ１の収縮量が大きくなるのに従って減衰力が大きくなる。よって、摩擦ダンパＤ１の底付きを抑制するとともに、底付き時の衝撃を小さくできる。

さらに、摩擦ダンパＤ１の摩擦部材３は、アウターシェル１に収容されている。このため、摩擦ダンパＤ１が横方向からの力（横力）を受けた際、アウターシェル１で横力を受けられる。よって、摩擦部材３として、例えば、ニトリルゴム等の弾性変形し易い（剛性の低い）素材を利用できる。つまり、アウターシェル１を設けると摩擦部材３の剛性を低くできるので、摩擦部材３を附勢ばね部として利用し易い。

また、アウターシェル１で摩擦部材３の拡径を制限できるので、摩擦ダンパＤ１の収縮量が大きくなったときの減衰力を一層大きくし、摩擦ダンパＤ１の底付きを一層抑制できるとともに、底付き時の衝撃を一層小さくできる。この場合、アウターシェル１の素材として、摩擦部材３の線膨張係数と近い素材を選択すると、アウターシェル１を設けたとしても、温度変化による減衰力の変化を抑制し、温度変化による減衰力特性の変化を抑制できる。なお、アウターシェル１の素材は適宜変更できるとともに、摩擦部材３の素材は、ニトリルゴムに限らず、オレフィン系又はスチレン系のエラストマであってもよい。

また、摩擦ダンパＤ１では、ロッド２を軸方向に附勢する附勢ばね部として摩擦部材３の他にエアばねＳ１を備えている。このため、後に詳細に説明する図８に示す摩擦ダンパＤ２のように、空間Ｐにエアを給排するエアバルブＶを設けると、附勢ばね部のばね力の調整を容易にできる。しかし、附勢ばね部として摩擦部材３のみを利用し、空間Ｐを大気解放してもよい。さらに、後に詳細に説明する図８，９に示す摩擦ダンパＤ２，Ｄ３ように、押当部２ｃを廃し、摩擦部材３を附勢ばね部として機能させなくてもよい。そして、このような変更は、ピストン部２ｂの形状、ピストン部２ｂの有無、摩擦部材３の構成、アウターシェル１の構成によらず可能である。

また、摩擦ダンパＤ１において、摩擦部材３とエアばねＳ１は、ロッド２を図２中左方へ附勢して、摩擦ダンパＤ１を伸長させる方向へ附勢する。よって、摩擦ダンパＤ１がキャスタＣに利用される場合には、キャスタＣが取り付けられる車椅子等の車体を弾性支持して路面凹凸による衝撃が車体に伝わるのを抑制できる。

しかし、摩擦ダンパＤ１の用途によっては、附勢ばね部が摩擦ダンパＤ１を収縮させる方向に附勢するとしてもよい。また、摩擦ダンパＤ１の収縮量が所定量以上の状態では、附勢ばね部が摩擦ダンパＤ１を伸長方向へ附勢するが、所定量以下の状態では摩擦ダンパＤ１を収縮方向へ附勢するとしてもよい。そして、このような変更は、ピストン部２ｂの形状、ピストン部２ｂの有無、摩擦部材３の構成、及びアウターシェル１の構成によらず可能である。

また、摩擦ダンパＤ１は、軸方向に移動可能なロッド２と、ロッド２に接触し、ロッド２との間に発生する摩擦力でロッド２の移動を抑制する摩擦部材３と、ロッド２を軸方向へ附勢する附勢ばね部とを備え、摩擦部材３が当該附勢ばね部としても機能する。つまり、摩擦ダンパＤ１では、ロッド２と摩擦部材３との間に生じる摩擦力により軸方向に移動するロッド２に抵抗を与え、摩擦部材（附勢ばね部）３の伸縮運動を減衰する。

このように、摩擦ダンパＤ１では、シリコンオイル、鉱物油等のオイルを利用せずに減衰力を発揮できるので、油漏れの問題を排除できる。さらに、オイルの流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するダンパでは、温度変化によってオイルの粘度が変化するので、当該オイルダンパの減衰力は、温度変化による影響を受け易い。これに対して、固体であって、ゴム等で形成される摩擦部材３を利用した摩擦ダンパＤ１の減衰力は、温度によって摩擦部材３が膨縮するので多少は変化するものの、オイルダンパの減衰力と比較すると温度変化による影響を受け難い。よって、摩擦ダンパＤ１によれば、温度変化による減衰力変化を抑制できる。

さらに、ロッド２と摩擦部材３との接触部の形状及び素材は、前述のように自由に変更でき、当該変更により摩擦ダンパＤ１の減衰力を調整できるので、上記構成によれば、減衰力の細やかな調整が可能となる。

＜第二の実施の形態＞
次に、図８に示す本発明の第二の実施の形態に係る摩擦ダンパＤ２について説明する。当該摩擦ダンパＤ２の構成は、主に、摩擦部材がロッドを軸方向に附勢する附勢ばね部として機能せず、当該附勢ばね部がエアばねのみによって構成される点において摩擦ダンパＤ１と異なるものの、基本的な構造は当該摩擦ダンパＤ１と同様である。そこで、以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ２において、摩擦ダンパＤ１と異なる構成について詳細に説明し、共通の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

摩擦ダンパＤ２のロッド２Ａは、押当部２ｃを有しておらず、円柱状の軸部２ａと、この軸部２ａの図８中右端に設けられて外径が軸部２ａの外径よりも大きいピストン部２ｂとを有する。そして、ロッド２Ａにおけるピストン部２ｂが部屋Ｒ内に配置され、同じく部屋Ｒ内に配置された筒状の摩擦部材３の内周に当接する。当該摩擦部材３の軸方向の一端は、ロッドガイド４で支えられ、他端はアウターシェル１の底部１ａで支えられている。

また、摩擦部材３の内側であってピストン部２ｂと底部１ａとの間に形成される空間Ｐが密閉されており、ピストン部２ｂが摩擦部材３内を図８中右方へ移動すると空間Ｐが縮小し、空間Ｐ内のエアが圧縮されて反発力が大きくなる。つまり、摩擦ダンパＤ２においても、上記空間Ｐを有してエアばねＳ１が構成されており、当該エアばねＰ１でロッド２Ａを図８中左方へ附勢する。

また、アウターシェル１の底部１ａには、空間Ｐの内部に通じるエア給排通路１ｄが形成されており、当該エア給排通路１ｄにエアバルブＶが設けられている。そして、当該エアバルブＶを介して空間Ｐ内にエアを給排することで、エアばねＳ１のばね特性を変更できる。

以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ２の作動について説明する。

キャスタが凹凸のある路面を走行する等して車輪が上下に動くと、ロッド２Ａがアウターシェル１に出入りして摩擦ダンパＤ２が伸縮し、キャスタのリンクが揺動する。

摩擦ダンパＤ２が伸縮すると、エアばねＳ１が伸縮して圧縮量に見合った弾性力を発揮して、路面凹凸による衝撃を吸収する。さらに、摩擦ダンパＤ２が伸縮する場合、ピストン部２ｂが摩擦部材３に対して図８中左右に移動して、ピストン部２ｂと摩擦部材３との間に生じる摩擦力によりロッド２Ａの移動が妨げられる。つまり、当該摩擦力は、ロッド２Ａが摩擦部材３に対して移動する際の抵抗となり、エアばねＳ１の伸縮運動を減衰させる。このように、摩擦ダンパＤ２は、ピストン部２ｂと摩擦部材３との間に生じる摩擦力を減衰力として利用して、キャスタが取り付けられる車椅子等の車体とキャスタの車輪との上下方向の相対移動を抑制する。

以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ２の作用効果について説明する。なお、第一の実施の形態と同様の構成については同様の効果を得られるとともに、同様の変更が可能であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

摩擦ダンパＤ２では、摩擦部材３の内側に、ピストン部２ｂによってエアが密閉される空間Ｐが形成されており、当該空間Ｐを有してエアばねＳ１が形成されている。このように、摩擦ダンパＤ２では、ロッド２Ａを軸方向へ附勢する附勢ばね部としてエアばねＳ１を利用している。このため、附勢ばね部のばね力の調整が容易である。

加えて、摩擦ダンパＤ２では、摩擦部材３を附勢ばね部として機能させないので、摩擦部材３として弾性変形し難い（剛性の高い）合成樹脂、又は金属等の素材を利用できる。よって、摩擦部材３の設計自由度が高く、所望の減衰力を得るのに適した摩擦部材３の素材を選定し易い。つまり、摩擦部材３の材料は、ニトリルゴムに限られず、適宜変更できる。そして、剛性の高い摩擦部材３を利用する場合には、アウターシェル１を廃するとしてもよい。なお、附勢ばね部の構成を適宜変更できるのは、先に述べた通りであり、摩擦部材３を図３−７に示す摩擦部材３０−３４に変更できるのは勿論である。

また、摩擦ダンパＤ２は、軸方向に移動可能なロッド２Ａと、ロッド２Ａに接触し、ロッド２Ａとの間に発生する摩擦力でロッド２Ａの移動を抑制する摩擦部材３と、ロッド２Ａを軸方向へ附勢するエアばね（附勢ばね部）Ｓ１とを備える。つまり、摩擦ダンパＤ２は、ロッド２Ａと摩擦部材３との間に生じる摩擦力により軸方向に移動するロッド２Ａに抵抗を与え、エアばね（附勢ばね部）Ｓ１の伸縮運動を減衰できる。

このように、摩擦ダンパＤ２では、シリコンオイル、鉱物油等のオイルを利用せずに減衰力を発揮できるので、油漏れの問題を排除できる。さらに、減衰力の発生に、通路を流れるオイルの抵抗ではなく、摩擦部材３とロッド２Ａとの間に生じる摩擦力を利用するので、温度変化による減衰力変化を抑制できる。

さらに、ロッド２Ａと摩擦部材３との接触部の形状及び素材は、前述のように自由に変更でき、当該変更により摩擦ダンパＤ２の減衰力を調整できるので、上記構成によれば、減衰力の細やかな調整が可能となる。

＜第三の実施の形態＞
次に、図９に示す本発明の第三の実施の形態に係る摩擦ダンパＤ３について説明する。以下の説明において、第一、第二の実施の形態に係る摩擦ダンパＤ１，Ｄ２と共通の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、摩擦ダンパＤ３は、アウターシェル１Ａと、右端がアウターシェル１Ａの内側に挿入されるとともに左端がアウターシェル１Ａの外側へ突出するロッド２Ｂと、アウターシェル１Ａの内側に収容される筒状の摩擦部材３と、ロッド２Ｂの中央部に設けられて摩擦部材３の内側に摺動可能に挿入されるピストン部２ｄと、アウターシェル１Ａの左端部に取り付けられてロッド２Ｂを摺動自在に支持する環状のロッドガイド４と、アウターシェル１Ａの外周に設けられるコイルばねＳ２と、アウターシェル１Ａの外周に設けられてコイルばねＳ２の右端を支持するばね受け８と、ロッド２Ｂの左端部に取り付けられてコイルばねＳ２の左端を支持する有底筒状のばね受け９とを備える。

アウターシェル１Ａは、筒部１ｅと、筒部１ｅの図９（ａ）中右側に連なり内径が筒部１ｅの内径よりも小さい環状のガイド部１ｆと、ガイド部１ｆの右側に連なり内径がガイド部１ｆの内径よりも大きい筒状のカバー部１ｇとを有する。カバー部１ｇには、ピン５を挿通可能な取付孔１ｈが形成されている。アウターシェル１Ａは、ピン５を介してキャスタのブラケットに回転可能に連結される。また、カバー部１ｇにおける図９（ａ）中右側の外径が左側の外径よりも大きく形成されており、これらの境界に環状の段差１ｉが形成される。そして、当該段差１ｉにばね受け８が設けられる。

アウターシェル１Ａの筒部１ｅの図９（ａ）中左端部内周には、雌螺子加工が施され、当該部分にロッドガイド４が螺合する。当該ロッドガイド４の内周と、ガイド部１ｆの内周にそれぞれ環状のブッシュ４０，４１が設けられる。ロッドガイド４は、ブッシュ４０を介してロッド２Ｂの図９（ａ）中左側を支え、ガイド部１ｆは、ブッシュ４１を介してロッド２Ｂの図９（ａ）中右側を支える。

ロッド２Ｂは、円柱状の軸部２ｆと、この軸部２ｆの軸方向の中央部外周に設けられて外径が軸部２ｆの外径よりも大きいピストン部２ｄと、軸部２ｆの図９（ａ）中右端部に設けられて外径が軸部２ｆの外径よりも大きいストッパ部２ｅとを有する。ロッド２Ｂは、軸部２ｆをロッドガイド４とガイド部１ｆとで支えられた状態で軸方向に移動自在となっている。

アウターシェル１Ａ外へ突出するロッド２Ｂの図９（ａ）中左端部には、ばね受け９が固定され、当該ばね受け９にブラケット６が取り付けられている。ブラケット６には、ピン７を挿通可能な取付孔６ａが形成されている。ロッド２Ｂは、ばね受け９、ブラケット６及びピン７を介してキャスタのリンクに回転可能に連結される。このように、摩擦ダンパＤ３では、アウターシェル１Ａが車椅子等の車体側に連結され、ロッド２Ｂが車輪側に連結されているが、逆向きに取り付けられてもよい。

アウターシェル１Ａにおける筒部１ｅ及びガイド部１ｆと、ロッドガイド４とで囲われる空間を部屋Ｒとすると、当該部屋Ｒの中をロッド２Ｂが貫通するとともに、部屋Ｒの中にピストン部２ｄが配置される。その一方、ロッド２Ｂのストッパ部２ｅは、カバー部１ｇの内側に配置される。図９（ａ）に示すように、ストッパ部２ｅがガイド部１ｆに当接した状態では、アウターシェル１Ａに対するロッド２Ｂの図９（ａ）中左側への移動が阻止されて、摩擦ダンパＤ３のそれ以上の伸長が阻止される。つまり、ストッパ部２ｅは、摩擦ダンパＤ３の伸長を制限する伸切規制部材として機能する。反対に、摩擦ダンパＤ３の収縮は、ばね受け９の底部９ａとロッドガイド４の当接により制限される。このように、ばね受け９がロッドガイド４に突き当たり、摩擦ダンパＤ３が最収縮することを底付きという。

前述のように、ピストン部２ｄの外径は軸部２ｆの外径よりも大きく、ピストン部２ｄが軸部２ｆから径方向外側へ張り出すようになっている。また、ピストン部２ｄの軸方向の両端部は、先端へ向かうに従って外径が徐々に小さくなっており、図９（ｂ）に示すように、両端部外周にテーパ面２ｇ，２ｈが形成される。ピストン部２ｄにおいて、両端部の間に挟まれて、外径が一定の部分を胴部２ｉとし、胴部２ｉの外周面とテーパ面２ｇ，２ｈとの外角を、それぞれテーパ面２ｇ，２ｈの傾斜角度θ１，θ２とすると、図９（ｂ）中左側のテーパ面２ｇの傾斜角度θ１が右側のテーパ面２ｈの傾斜角度θ２よりも大きい。また、ピストン部２ｄの胴部２ｉと両端部との境界部分は、それぞれ丸み面取りされていて、摩擦部材３を傷付けないようになっている。

つづいて、筒状の摩擦部材３は、部屋Ｒの中に配置され、内側にピストン部２ｄが挿入されるとともに、軸方向の一端をロッドガイド４で支えられ、他端をアウターシェル１Ａのガイド部１ｆで支えられている。摩擦部材３は、前述のように、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等のエラストマであり、弾性を有する。摩擦部材３の内径は、ピストン部２ｄの外径よりも若干小さく形成されており、摩擦部材３は、ピストン部２ｄに対して締め代を持つ。

アウターシェル１Ａとロッド２Ｂは、金属又は合成樹脂等で形成されており、少なくとも摩擦部材３よりも高い剛性を有する。そして、ロッド２Ｂをアウターシェル１Ａに対して軸方向に移動させたとき、アウターシェル１Ａで摩擦部材３の外周を支えつつ、軸部２ｆでピストン部２ｄを押し進められるようになっている。

つづいて、アウターシェル１Ａの外周に設けたコイルばねＳ２は、圧縮ばねであり、圧縮量に応じた弾性力を発揮する。コイルばねＳ２の一端はばね受け９を介してロッド２Ｂで支えられ、他端はばね受け８を介してアウターシェル１Ａで支えられる。つまり、コイルばねＳ２はロッド２Ｂとアウターシェル１Ａとの間に介装される。

ばね受け９は、有底筒状であり、筒部９ｂの先端にコイルばねＳ２の図９（ａ）中左端が当接する。また、筒部９ｂの内側にアウターシェル１Ａが摺動可能に挿入される。摩擦ダンパＤ３が最伸長した状態であっても、アウターシェル１Ａが筒部９ｂから完全に抜け出ないようになっている。このため、アウターシェル１Ａ外へ突出するロッド２Ｂの外周に、土、埃等の異物が付着するのをばね受け９で抑制できる。つまり、ばね受け９がロッド２Ｂの外周を保護するダストカバーとしても機能する。その一方、ばね受け８は環状であり、アウターシェル１Ａの外周に形成される段差１ｉに積層されており、コイルばねＳ２で段差１ｉに押し付けられる。

以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ３の作動について説明する。

キャスタが凹凸のある路面を走行する等して車輪が上下に動くと、ロッド２Ｂがアウターシェル１Ａに出入りして摩擦ダンパＤ３が伸縮し、キャスタのリンクが揺動する。

摩擦ダンパＤ３が伸縮する場合、ばね受け９内にアウターシェル１Ａが出入りして、ばね受け８，９が遠近する。すると、コイルばねＳ２が伸縮して圧縮量に見合った弾性力を発揮して、路面凹凸による衝撃を吸収する。さらに、摩擦ダンパＤ３が伸縮する場合、ピストン部２ｄが摩擦部材３に対して図９（ａ）中左右に移動して、ピストン部２ｄと摩擦部材３との間に生じる摩擦力によりロッド２Ｂの移動が妨げられる。つまり、当該摩擦力は、ロッド２Ｂが摩擦部材３に対して移動する際の抵抗となり、コイルばねＳ２の伸縮運動を減衰させる。このように、摩擦ダンパＤ３は、ピストン部２ｄと摩擦部材３との間に生じる摩擦力を減衰力として利用して、キャスタが取り付けられる車椅子等の車体とキャスタの車輪との上下方向の相対移動を抑制する。

また、摩擦ダンパＤ３の伸長時において、ピストン部２ｄの進行方向前方に位置するテーパ面２ｇの傾斜角度θ１が、収縮時においてピストン部２ｄの進行方向前側に位置するテーパ面２ｈの傾斜角度θ２よりも大きい。このため、摩擦ダンパＤ３が伸長する際の抵抗の方が収縮する際の抵抗と比較して大きくなる。つまり、摩擦ダンパＤ３は、伸長時の方が収縮時よりも大きな減衰力を発揮する。コイルばねＳ２は、摩擦ダンパＤ３を伸長方向へ附勢するようになっているので、伸長時の減衰力を大きくすることで、摩擦ダンパＤ３の伸長速度を減速し、摩擦ダンパＤ３が急激に伸長するのを防止できる。

以下、本実施の形態に係る摩擦ダンパＤ３の作用効果について説明する。なお、第一、第二の実施の形態と同様の構成については同様の効果を得られるとともに、同様の変更が可能であるのでここでの詳細な説明は省略する。

摩擦ダンパＤ３において、ロッド２Ｂには、径方向外方へ突出して摩擦部材に接触するピストン部２ｄが設けられている。そして、ピストン部２ｄの両端部は先端へ向かうに従って外径が徐々に縮径し、ピストン部２ｄの両端部外周にテーパ面２ｇ，２ｈが形成されている。これらテーパ面２ｇ，２ｈのうち、コイルばね（附勢ばね部）Ｓ２を復元させる方向、即ち、図９（ｂ）中左方へロッド２Ｂが移動する場合において、進行方向前方に位置するテーパ面２ｇの傾斜角度θ１が他のテーパ面２ｈの傾斜角度θ２よりも大きい。このため、コイルばね（附勢ばね部）Ｓ２が復元する伸長時の減衰力を圧縮時の減衰力と比較して大きくして、コイルばねＳ２の復元力により摩擦ダンパＤ３が急激に伸長するのを防止できる。

さらに、ロッド２Ｂにピストン部２ｄを設けると、ピストン部２ｄ外周面（摩擦部材に当接する部分）の表面粗さ、ピストン部２ｄの軸方向長さの変更等により減衰力を調整できる。つまり、減衰力のチューニング要素が増えるので、所望の減衰力に設定し易い。しかし、ピストン部２ｄの構成は上記の限りではなく適宜変更できる。また、ピストン部２ｄを廃し、ロッド２Ｂの軸部２ｆを摩擦部材３に接触させるとしてもよい。

また、摩擦ダンパＤ３は、コイルばねＳ２を備え、ロッド２Ｂを軸方向へ附勢する附勢ばね部として摩擦部材３を機能させない構造となっている。このため、摩擦部材３として弾性変形し難い合成樹脂、又は金属等の素材を利用できる。よって、摩擦部材３の設計自由度が高く、所望の減衰力を得るのに適した摩擦部材３の素材を選定し易い。つまり、摩擦部材３の材料は、ニトリルゴムに限られず、適宜変更できる。

さらに、附勢ばね部がコイルばねＳ２であって、摩擦部材３の内側にできる空間をエアばねとして利用しないので、ピストン部２ｄの両側へ軸部２ｆを延ばして摩擦ダンパＤ３を両ロッド型（スルーロッド型）にできる。なお、附勢ばね部の構成を適宜変更できるのは先に述べた通りであり、摩擦部材３を図３−７に示す摩擦部材３０−３４に変更できるのは勿論である。そして、このような変更は、ピストン部２ｄの形状、ピストン部２ｄの有無によらず可能である。

また、摩擦ダンパＤ３では、摩擦部材３がアウターシェル１Ａに収容されている。このため、摩擦ダンパＤ３が横方向からの力（横力）を受けた際、アウターシェル１Ａで横力を受けられる。よって、摩擦部材３として、例えば、ニトリルゴム等の弾性変形し易い（剛性の低い）素材を利用できる。つまり、アウターシェル１Ａを設けると摩擦部材３の剛性を低くできるので、摩擦部材３の設計自由度が向上し、所望の減衰力を得るのに適した摩擦部材３の素材を選定し易い。

また、アウターシェル１Ａの素材として、摩擦部材３の線膨張係数と近い素材を選択すると、アウターシェル１Ａを摩擦部材３の外周に当接させたとしても、温度変化による減衰力の変化を抑制し、温度変化による減衰力特性の変化を抑制できる。なお、アウターシェル１Ａの素材は適宜変更できるとともに、摩擦部材３の剛性が高い場合には、アウターシェル１Ａを廃し、摩擦部材３がアウターシェル１Ａとしての機能を有するとしてもよい。そして、このような変更は、ピストン部２ｄの形状、ピストン部２ｄの有無、附勢ばね部の構成、及び摩擦部材３の構成によらず可能である。

また、摩擦ダンパＤ３は、軸方向に移動可能なロッド２Ｂと、ロッド２Ｂに接触し、ロッド２Ｂとの間に発生する摩擦力でロッド２Ｂの移動を抑制する摩擦部材３と、ロッド２Ｂを軸方向の一方側へ附勢するコイルばね（附勢ばね部）Ｓ２とを備える。つまり、摩擦ダンパＤ３は、ロッド２Ｂと摩擦部材３との間に生じる摩擦力により軸方向に移動するロッド２Ｂに抵抗を与え、コイルばね（附勢ばね部）Ｓ２の伸縮運動を減衰できる。

このように、摩擦ダンパＤ３では、シリコンオイル、鉱物油等のオイルを利用せずに減衰力を発揮できるので、油漏れの問題を排除できる。さらに、減衰力の発生に、通路を流れるオイルの抵抗ではなく、摩擦部材３とロッド２Ｂとの間に生じる摩擦力を利用するので、温度変化による減衰力変化を抑制できる。

さらに、ロッド２Ｂと摩擦部材３との接触部の形状及び素材は、前述のように自由に変更でき、当該変更により摩擦ダンパＤ３の減衰力を調整できるので、上記構成によれば、減衰力の細やかな調整が可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・摩擦ダンパ、Ｓ１・・・エアばね（附勢ばね部）、Ｓ２・・・コイルばね（附勢ばね部）、θ１、θ２・・・傾斜角度、１，１Ａ・・・アウターシェル、２，２Ａ，２Ｂ・・・ロッド、２ｃ・・・押当部、２ｄ・・・ピストン部、２ｇ，２ｈ・・・テーパ面、３・・・摩擦部材

Claims (4)

1. 軸方向に移動可能なロッドと、
   前記ロッドに接触し、前記ロッドとの間に発生する摩擦力で前記ロッドの移動を抑制する摩擦部材と、
   前記ロッドを軸方向へ附勢する附勢ばね部とを備える
   ことを特徴とする摩擦ダンパ。
2. 前記摩擦部材は、弾性を有して前記附勢ばね部としても機能し、
   前記ロッドには、前記摩擦部材を圧縮する押当部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ダンパ。
3. 前記摩擦部材は、筒状であり、
   前記摩擦部材の内径は、軸方向で異なる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦ダンパ。
4. 前記ロッドには、径方向外方へ突出して前記摩擦部材に接触するピストン部が設けられ、
   前記ピストン部の両端部は、先端へ向かうに従って外径が徐々に縮径し、
   前記ピストン部の両端部外周には、テーパ面が形成されており、
   前記附勢ばね部を伸長させる方向へ前記ロッドが移動する場合において、進行方向前方に位置する前記テーパ面の傾斜角度が他の前記テーパ面の傾斜角度よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の摩擦ダンパ。
   

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