JP5356899B2 - キャスター - Google Patents

Description

本発明は、地震等において急動を防ぐことができるようにしたキャスターに関する。

従来のキャスターは、単に移動物の本体に取り付けられる基体部材側に回転自在にローラ部材を設けた構成が一般的であった。また、ブレーキ付きのキャスターが従来知られている（例えば特許文献１，２参照）。

特開平１０−８１１０５号公報 特開平１１−５９１１３号公報

従来、各種重量物の本体に一体的若しくは固定的若しくは垂直軸線に対して回転自在な基体部材に単にローラ部材を取り付けたキャスターがあった。このような、従来のキャスターにあっては、例えば地震等において急な揺れが発生した場合、あるいは、椅子に座った状態で急に押される等により、椅子が高速で移動した場合等において、座っている人が壁等に激突し、大怪我をする等の危険があった。また、地震のとき等においては、キャスター付きのピアノや家具等の重量物が急激に移動し、これが人に激突する等の危険があった。
また、従来のブレーキ付きのキャスターでは、常にブレーキ力が作用しているため、通常の使用状態においても、移動が重くなってしまい、楽な状態での使用ができなかった。
本発明の目的は、上記課題を解決し、通常の使用においては移動が軽く楽な状態での使用を確保し、且つ、地震等の異常事態や急に押された場合等の異常状態においては、安全性を確保することができるキャスターを提供することである。

上記目的を達成するため本発明は、各種重量物の本体に一体的若しくは固定的若しくは垂直軸線に対して回転自在な基体部材２と、該基体部材２に回転自在に設けられたローラ部材４とを備えたキャスターにおいて、前記基体部材２に対する前記ローラ部材４の回転に対し、その回転速度に応じ、その回転速度が高速になるにつれてその回転に対する抵抗が大きくなる特性を有する回転ダンパ６，６’を設けたものである。
また本発明は、前記回転ダンパ６，６’を、ケーシング２４，２４’と、全部若しくは主要部が前記ケーシング２４，２４’内に該ケーシング２４，２４’に対し相対的に無限角で回転可能に配置された相対回転部材３０，４０と、前記ケーシング２４，２４’内にあって前記ケーシング２４，２４’と前記相対回転部材３０，４０との間の相対回転に対し抵抗力を与え該抵抗力が前記相対回転の速度が高速になるにつれて増大する粘性流体１１とで構成し、該回転ダンパ６，６’を、前記基体部材２側と前記ローラ部材４側との間に、前記ローラ部材４の回転に伴って前記相対回転部材３０，４０が前記ケーシング２４，２４’に対して相対回転するように、取り付けたものである。
また本発明は、前記回転ダンパ６，６’は、前記基体部材２側と前記ローラ部材４側のいずれか一方側に一体的若しくは固定的に取り付けられ若しくは動力伝達機構を介して前記ローラ部材４の回転と連動するように前記基体部材２側に回転自在に支持されたケーシング２４，２４’と、全部若しくは主要部が前記ケーシング２４，２４’に対して相対的に無限角で回転自在に前記ケーシング２４，２４’内に配置され前記基体部材２側と前記ローラ部材４側のいずれか他方側に一体的若しくは固定的に取り付けられ若しくは動力伝達機構を介して前記ローラ部材４の回転と連動して回転するように前記基体部材２側又はローラ部材４側に支持された相対回転部材３０，４０と、前記ケーシング２４，２４’内にあって前記ケーシング２４，２４’と相対回転部材３０，４０との間の相対回転に対して抵抗力を与え該抵抗力が前記相対回転の速度が高速になるにつれて増大する粘性粒体１１とから成るものである。
また本発明は、前記動力伝達機構を、前記ローラ部材４に該ローラ部材４の回転中心を中心として設けた歯車２２，３８と、前記基体部材２側に回転自在に支持され前記ケーシング２４側若しくは相対回転部材３０側に設けた歯車３６とで構成し、該歯車３６を前記ローラ部材４側の歯車２２，３８に噛合し、前記ローラ部材４の回転に連動して前記歯車３６の付いたケーシング２４若しくは相対回転部材３０が回転するようにしたものである。
また本発明は、前記ローラ部材４に設けた歯車を内歯車２２とし、前記ローラ部材４に設けた歯車に噛合する歯車を外歯車３６としたものである。
また本発明は、前記ローラ部材４に設けた歯車を外歯車３８とし、前記ローラ部材４に設けられた歯車に噛合する歯車を外歯車３６としたものである。
また本発明は、前記ケーシング２４’を前記ローラ部材４に一体的若しくは固定的に取り付け、前記相対回転部材４０を前記基体部材２側に一体的若しくは固定的に取り付けたものである。

キャスター付き重量物の通常の使用においては移動が軽く楽な状態での使用を確保することができ、且つ、地震等の異常事態や急に押された場合等の異常状態においては、安全性を確保することができる。

本発明に係るキャスターの断面図である。 キャスターの側面図である。 キャスターの平面図である。 キャスターの一部の断面図である。 本発明の他の実施形態を示すキャスターの断面図である。 本発明の他の実施形態を示すキャスターの側面図である。 本発明の他の実施形態を示すキャスターの一部の断面図である。 本発明の他の実施形態を示すキャスター断面図である。 本発明の他の実施形態を示すキャスターの側面図である。 本発明の他の実施形態を示すキャスターの一部の断面図である。 本発明に使用される回転ダンパの特性図である。

以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るキャスターを示し、キャスターは、基体部材２と、該基体部材２に回転自在に取り付けられたローラ部材４と、このローラ部材４の回転に対し、その回転速度に応じ、その回転速度が高速になるにつれてその回転に対する抵抗が大きくなる特性を有する回転ダンパ６とを備えている。

前記基体部材２は、床面に対して垂直方向に延び、互いに平行に対向する側板部２ａ，２ｂを有し、該側板部２ａ，２ｂの上部に一体的に、取付用平板部２ｃが形成されている。この取付用平板部２ｃには、基体部材２を、各種移動可能な重量物例えばピアノあるいは病院内で使用される患者を寝たまま移送するストレッチャーや点滴台などの医療用機器あるいは椅子、机などの事務用機器あるいはベッドなどの家具等の本体に取り付けるための、ねじ挿入穴８が設けられている。基体部材２は各種重量物の本体に固定的に取り付けても、また、本体と一体的に形成しても、或いは、本体に、床などの載置面に対してほぼ垂直な軸線を中心に、回転自在に取り付けるようにしても良い。

前記側板部２ａ，２ｂの下部には、それぞれ軸挿入穴が穿設され、これらにボルト１０が挿入配置されている。前記側板部２ａ，２ｂ間には、ボス部４ａにボールベアリング１２，１４の外輪が嵌着されたローラ部材４が配置され、これらボールベアリング１２，１４の内輪１６，１８が、前記ボルト１０に嵌挿されている。ボルト１０のねじ部には、ナット２０が螺合し、該ナット２０とボルト１０の頭部との挟圧力により、ボールベアリング１２，１４の内輪１６，１８は側板部２ａ，２ｂにしっかりと固定されている。

ローラ部材４は、本体部分がプラスチック又は金属材により構成され、外周部にゴム輪が固着されている。ローラ部材４の本体部分の肉薄部分には、その回転中心を中心とする円に沿って両面側に凹入部が形成され、一方の凹入部に、前記円に沿って内歯車２２が形成されている。回転ダンパ６のケーシング２４は、図４に示すように、側板部２ｂに形成された穴に配置され、ねじ２６，２６によって、基体部材２の側板部２ｂに固定されている。

ケーシング２４の開口部３４には、ロータ２８の軸部の外周面が密封状態で回転自在に嵌合している。ロータ２８は無限角の範囲で回転自在にケーシング２４に支承され、該ロータ２８に、相対回転部材３０が固着されている。相対回転部材３０は、管状の内径部３０ａと外径部３０ｂとがリブ３０ｃを介して一体的に形成されている。前記ロータ２８と相対回転部材３０とを一体的に形成し、この一体物全体を相対回転部材として構成しても良い。ケーシング２４の本体部分には蓋板２４ａがシール材を介して取り付けられ、内部にシリコンオイルなどの粘性粒体１１が封入された作動室３２が形成されている。

この作動室３２には、前記相対回転部材３０が無限角の範囲で回転自在に配置され、該相対回転部材３０の外周面３０ｄとケーシング６の内周面とが所定の間隔を存して対向している。この対向間隔は、相対回転部材３０が作動室３２内で回転したとき、回転速度に応じて、粘性粒体１１から所定の剪断抵抗が得られるように設定されている。前記ロータ２８の一部は、ケーシング６の開口部３４から外部に突出し、該突出部分に、外歯車３６が固定されている。前記外歯車３６は、前記内歯車２２と噛み合っている。

上記した構成において、キャスターの付いた重量物が床面上で移動すると、ローラ部材４が回転する。この回転は、内歯車２２、外歯車３６及びロータ２８を介して相対回転部材３０に伝達され、該相対回転部材３０が回転する。相対回転部材３０が回転すると、相対回転部材３０は、その外周面と、ケーシング２４の内周面との間の粘性粒体１１に発生する剪断抵抗力により、回転抵抗を受ける。

この回転抵抗は、ローラ部材４が低速で回転するときは小さく、回転速度が増すと、この回転速度に応じて大きくなる。本実施形態では、キャスターの取り付けられた重量物本体を通常の走行速度においては軽く走行させることができ、重量物本体が通常の速度より高速で走行すると、キャスターに大きな回転抵抗が付与されるようになっており、その回転抵抗力は、相対回転部材３０とケーシング２４の内周面との間隔、及び粘性粒体の粘性等を適宜設計することにより、任意に設定することができる。

図１１は、本発明の実施形態に使用されるのに適した回転ダンパの速度依存データを示し、本発明の実施に適した５種類の回転ダンパのトルク特性を示している。図中、横軸は１分当たりの回転数を示し、縦軸は、ミリニュートンメートルを単位とするトルクを示している。上記実施形態は、ローラ部材４の側面にローラ部材４の回転中心を中心とする円に沿って内歯車２２を設けたものであるが、本発明は、ローラ部材４に内歯車２２を設けた構成に限定されるものではなく、図５に示すように、ローラ部材４の本体部分に外歯車３８を形成するようにしても良い。

図５に示す実施形態では、ローラ部材４の本体部分のボス部４ａの外周部に外歯車３８が形成されている。該外歯車３８の中心とローラ部材４の回転中心は一致している。キャスターの側板部２ｂに取り付けられた回転ダンパ６側の外歯車３６が前記外歯車３８に噛み合い、ローラ部材４の回転が、外歯車３８、外歯車３６を介して、回転ダンパ６の相対回転部材３０に伝達されるように構成されている。他の構成は、図１に示す実施形態と同一であり、対応する部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８は、本発明の他の実施形態を示し、回転ダンパ６’の相対回転部材４０をキャスターのボルト１０側即ち基体部材２側に固定し、ケーシング２４’をローラ部材４に直接固定している。図１０に示すように、回転ダンパ６’のケーシング２４’内に複数の筒状の抵抗板４０ａが形成された相対回転部材４０が配置され、該相対回転部材４０のボス部４０ｂが、側板部２ａ，２ｂに貫通配置されたボルト１０に嵌挿されている。

前記ボス部４０ｂは、ボルト１０に螺合するナット２０の締め付け力により、ボールベアリング１２，１４の内輪１６，１８とともに、側板部２ａ，２ｂ間に挟圧され、該挟圧力により、ボルト１０とともにキャスターの側板部２ａ，２ｂに固定されている。ローラ部材４の側面には、嵌合凹部が形成され、これに回転ダンパ６’のケーシング２４’が圧入し、接着等の固定手段によって、該ケーシング２４’がローラ部材４の側面に固定されている。

前記相対回転部材４０に形成された抵抗板４０ａの各内外周面は、ケーシング２４’の作動室内に封入された粘性粒体１１を挟んで、ケーシング２４’の内部の壁面と対向し、該対向間隔内の粘性粒体１１に、相対回転部材４０がケーシング２４’に対して相対回転すると、剪断抵抗力が発生するようにしている。

回転ダンパ６’のケーシング２４’の開放面側には、蓋板２４ａ’がＯリングからなるシール材を介して取り付けられ、ケーシング２４’の本体部分と蓋板２４ａ’の中心に形成された穴４４，４６の周面が相対回転部材４０のボス部４０ｂの外周面に密封状態で回転自在に嵌合している。相対回転部材４０のボス部４０ｂの両端面４８，５０は、ボールベアリング１４の内輪１８の端面と側板部２ｂの内側面に、ナット２０の締め付け力によって圧着している。本実施形態の他の構成は、図１に示す実施形態と同一であり、対応する部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

上記した構成において、ローラ部材４が回転すると、これと一体的なケーシング２４’が回転し、これにより、相対回転部材４０はケーシング２４’に対して相対回転する。相対回転部材４０がケーシング２４’に対して相対回転すると、ケーシング２４’と抵抗板４０ａとの対向面間の粘性粒体１１の粘性により発生する剪断抵抗力により、ローラ部材４は回転ダンパ６’から回転抵抗を受ける。

この回転抵抗は、ローラ部材４が低速で回転するときは小さく、回転速度が増すと、図１１に示す特性に示すように、この回転速度に応じて大きくなる。尚、上記相対回転という表現は、相対回転部材が回転する場合は勿論のこと、静止している場合でも、ケーシングの方が回転すれば、相対回転部材は、ケーシングに対しては回転方向に変位するという意味であり、このことから、ケーシングに対して回転する状態と、静止状態でケーシングの方が回転する状態の相対回転部材を、ケーシングとの関係から、ケーシングに対して相対回転すると表現している。

また、上記実施形態において、図１，５では、ケーシング２４は、基体部材２側に固定され、図８では、ケーシング２４’はローラ部材４側に固定されている。また、図１，５では、相対回転部材３０は、歯車２２，３８，３６からなる動力伝達部材を介してローラ部材４の回転と連動するように、基体部材２側に支持されたケーシング２４に支持され、図８では、相対回転部材４２は、基体部材２側に固定されている。しかしながら本発明は、ケーシングを、基体部材側とローラ部材側のいずれか一方側に一体的若しくは固定的に設け、相対回転部材を基体部材側に一体的若しくは固定的に設け若しくは歯車からなる動力伝達機構を介してローラ部材の回転と連動するように基体部材側に設けた構成に特に限定されるものではない。

図１，５の構成において、ケーシング２４と相対回転部材３０との相対回転の関係を逆とし、ケーシング２４を基体部材２側に回転自在に支承し、ケーシング２４に設けた歯車を、ローラ部材４側の内歯車又は外歯車に噛み合わせて、ケーシング２４を、ローラ部材４の回転と連動するように、基体部材２側に設け、相対回転部材３０を基体部材２側に固定した構成としても良い。また、図８において、ケーシング２４’と相対回転部材４０との相対回転の関係を逆とし、相対回転部材４０をローラ部材４側に固定し、ケーシング２４’を基体部材２側に固定した構成とし、ローラ部材４の回転に伴って、相対回転部材４０がケーシング２４’に対して回転するようにしても良い。

また、基体部材２側に、ローラ部材４の回転中心を中心とする内歯車あるいは外歯車を設け、ローラ部材４の偏心部にケーシング２４を一体的に取り付け、相対回転部材３０に設けた外歯車を前記内歯車あるいは外歯車に噛合し、ローラ部材４の回転に伴って、相対回転部材３０がケーシング２４に対して回転するようにしても良い。即ち、請求項３に記載されているように、相対回転部材３０を、動力伝達機構を介してローラ部材４の回転と連動して回転するようにローラ部材４側に支持された構成としても良い。

２ 基体部材
４ ローラ部材
６ 回転ダンパ
６’ 回転ダンパ
８ ねじ挿入穴
１０ ボルト
１１ 粘性粒体
１２ ボールベアリング
１４ ボールベアリング
１６ 内輪
１８ 内輪
２０ ナット
２２ 内歯車
２４ ケーシング
２４’ ケーシング
２６ ねじ
２８ ロータ
３０ 相対回転部材
３２ 作動室
３４ 開口部
３６ 歯車
３８ 外歯車
４０ 相対回転部材
４０ａ 抵抗板
４４ 穴
４６ 穴

Claims (3)

1. 各種重量物の本体に一体的若しくは固定的若しくは垂直軸線に対して回転自在な基体部材（２）と、該基体部材（２）に回転自在に設けられたローラ部材（４）とを備えたキャスターにおいて、前記基体部材（２）に対する前記ローラ部材（４）の回転に対し、その回転速度に応じ、その回転速度が高速になるにつれてその回転に対する抵抗が大きくなる特性を有する回転ダンパ（６）を設け、前記回転ダンパ（６）を、前記基体部材（２）側と前記ローラ部材（４）側のいずれか一方側に一体的若しくは固定的に取り付けられ若しくは動力伝達機構を介して前記ローラ部材（４）の回転と連動するように前記基体部材（２）側に回転自在に支持されたケーシング（２４）と、全部若しくは主要部が前記ケーシング（２４）に対し相対的に無限角で回転可能に前記ケーシング（２４）内に配置された相対回転部材（３０）と、前記ケーシング（２４）内にあって前記ケーシング（２４）と前記相対回転部材（３０）との間の相対回転に対し抵抗力を与え該抵抗力が前記相対回転の速度が高速になるにつれて増大する粘性流体（１１）とで構成し、前記ローラ部材（４）側の回転が動力伝達機構を介して前記ケーシング（２４）と前記相対回転部材（３０）との間の相対回転として伝達されるようにし、前記動力伝達機構を、前記ローラ部材（４）に該ローラ部材（４）の回転中心を中心として設けた歯車（２２，３８）と、前記基体部材（２）側に回転自在に支持され前記ケーシング（２４）側若しくは相対回転部材（３０）側に設けた歯車（３６）とで構成し、該歯車（３６）を前記ローラ部材（４）側の歯車（２２，３８）に噛合し、前記ローラ部材（４）の回転に連動して前記歯車（３６）の付いたケーシング（２４）若しくは相対回転部材（３０）が回転するようにしたことを特徴とするキャスター。
2. 前記ローラ部材（４）に設けた歯車を内歯車（２２）とし、前記ローラ部材（４）に設けた歯車に噛合する歯車を外歯車（３６）としたことを特徴とする請求項１に記載のキャスター。
3. 前記ケーシング（２４’）を前記ローラ部材（４）に一体的若しくは固定的に取り付け、前記相対回転部材（４０）を前記基体部材（２）側に一体的若しくは固定的に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のキャスター。
   

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