JP2010203531A - Spring mechanism - Google Patents

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Noritoshi Nakagawa
紀壽 中川
Yusuke Soda
雄輔 祖田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce friction resistance smaller than ever before in a spring mechanism S without using a transverse slider and achieve a satisfactory equal repulsive force characteristic without causing a cost rise. <P>SOLUTION: The spring mechanism includes a first link 1 having an upper end pivotally supported by a supported side (A) and extending obliquely downward from there, a second link 2 having an upper end pivotally supported by a lower end of the first link (B, C), extending obliquely downward from there to form a [dog leg] shape along with the first link and having a lower end (D) pivotally supported by a supporting side member 5, and a compression coil spring 3 having an upper end coupled to a pin 4 connecting the first and second links 1, 2, extending obliquely downward from there and having a lower end (E, F) coupled to the supporting side member 5. The compression coil spring 3 is put in a pre-compressed state and, as the upper end (A) of the first link 1 receiving the load of a supported body displaces downward, arises while being compressed further. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ばねの反発力によって被支持体を支持するばね機構に関し、特に、変位に伴う反発力の変化が非常に小さな所謂等反発力特性を有するものに係る。   The present invention relates to a spring mechanism that supports a supported body by a repulsive force of a spring, and particularly relates to a spring mechanism that has a so-called iso-repulsive force characteristic in which a change in the repulsive force accompanying displacement is very small.

従来より、例えば起立補助用椅子のような福祉、医療機器或いは荷揚げ用のリフト等においては、それを使用する人間の負担を軽減するために、反発力の変化が非常に小さな所謂等反発力特性を有する機構が求められている。例えば起立補助椅子の場合は下肢の弱い人でも楽に座ったり、立ち上がったりすることができるように、椅子の座部を昇降させるものが既に提案されており、その座部の昇降にはばねや電動歯車、エアーバック等が用いられる。   Conventionally, in a welfare such as a chair for standing up, a medical device or a lift for unloading, so-called iso-repulsive force characteristics with a very small change in repulsive force in order to reduce the burden on the person who uses it. There is a need for a mechanism having For example, in the case of a stand-up auxiliary chair, it has already been proposed to raise and lower the seat of the chair so that even a person with weak legs can sit and stand up easily. A gear, an air bag or the like is used.

具体的にばねを用いる場合には、コイルばね等によって椅子の座部を下方から支持し、人の動作をばねの反発力によって補助することになるが、こうした場合、椅子から立ち上がる動作の過程でばねの圧縮量が減少するに連れて、反発力が減少することになり、立ち上がるまでに必要な反発力が得られないことがある。   Specifically, when using a spring, the seat of the chair is supported from below by a coil spring or the like, and the human movement is assisted by the repulsive force of the spring. In such a case, in the process of getting up from the chair, As the amount of compression of the spring decreases, the repulsive force decreases, and the repulsive force necessary to stand up may not be obtained.

一方、電動歯車やエアーバック等を用いる場合は、歯車機構、モータ、制御装置、エアーポンプ等が必要になることから、重量が重くなる上に高価なものになってしまい、更に電源として充電器を搭載するか、或いは外部電源を確保しなくてはならない。   On the other hand, when an electric gear, air bag, or the like is used, a gear mechanism, a motor, a control device, an air pump, etc. are required, which increases the weight and becomes expensive. Must be installed or an external power supply must be secured.

このような問題に対し本発明者らは、コイルばねにリンク機構やスライダを組み合わせて、等反発力特性を発揮するばね機構を提案し、先に特許出願をしている(特許文献1を参照)。このものでは、上部フレーム及び下部フレームの間に被支持体の荷重を受ける主コイルばね(一次ばね)を配設するとともに、リンク及びスライダを介して上部フレームに上向きの力を加えるコイルばね(二次ばね)を設けており、この二次ばねに、上部フレームの下降に伴い反発力の減少する負のばね特性を発揮させることで、一次ばねと合わせた総反発力の変化が非常に小さくなるようにしている。
特開2006−55494号公報
In order to solve such problems, the present inventors have proposed a spring mechanism that exhibits a uniform repulsive force characteristic by combining a link mechanism and a slider with a coil spring, and previously filed a patent application (see Patent Document 1). ). In this structure, a main coil spring (primary spring) that receives the load of the supported body is disposed between the upper frame and the lower frame, and a coil spring that applies an upward force to the upper frame via a link and a slider (two The secondary spring has a negative spring characteristic in which the repulsive force decreases as the upper frame descends, so that the change in the total repulsive force combined with the primary spring becomes very small. I am doing so.
JP 2006-55494 A

しかしながら、前記従来例(特許文献1)のばね機構では、横向きにスライド移動するスライダにリンクを介して上下方向の支持荷重が加わる構造になっていることから、摩擦抵抗が大きくなりやすいという問題があった。   However, in the spring mechanism of the conventional example (Patent Document 1), since a support load in the vertical direction is applied to the slider that slides horizontally through the link, there is a problem that the frictional resistance tends to increase. there were.

また、被支持体の荷重を受ける正のばね特性のコイルばねの他に、負のばね特性を発揮するコイルばねも設けなくてはならず、構造がやや複雑になってしまい、コストの上昇も懸念される。   In addition to a positive spring characteristic coil spring that receives the load of the supported body, a coil spring that exhibits a negative spring characteristic must be provided, resulting in a slightly complicated structure and an increase in cost. Concerned.

斯かる諸点に鑑みて本発明の目的は、横向きのスライダを用いない新しい構造によって従来よりも摩擦抵抗を小さくしながら、コストの上昇を招くこともなく、等反発力特性を実現可能なばね機構を提供することにある。   In view of these points, an object of the present invention is to provide a spring mechanism capable of realizing a constant repulsive force characteristic without causing an increase in cost while reducing a frictional resistance by a new structure that does not use a lateral slider. Is to provide.

前記目的を達成すべく本発明では、特に圧縮コイルばねのレイアウトに工夫を凝らし、単一のコイルばねによって正、負の両方のばね特性が現れるようにしたものである。すなわち、請求項1の発明は、ばねの反発力によって被支持体を支持するばね機構であって、第1及び第2の二つのリンクと圧縮コイルばねとを備えている。   In order to achieve the above object, in the present invention, in particular, the layout of the compression coil spring is devised so that both positive and negative spring characteristics appear by a single coil spring. That is, the invention of claim 1 is a spring mechanism that supports the supported body by the repulsive force of the spring, and includes the first and second two links and the compression coil spring.

前記第1リンクは、上端部の荷重受部が被支持側に軸支され、且つ、上下方向に移動するように案内されるとともに、そこから斜め下向きに延びている。第2リンクは、上端部が前記第1リンクの下端部に軸支されるとともに、そこから斜め下向きに延びて第1リンクと「く」字状をなし、下端部が支持側に軸支されている。   The first link has a load receiving portion at an upper end thereof pivotally supported on the supported side, and is guided to move in the vertical direction, and extends obliquely downward therefrom. The upper end of the second link is pivotally supported by the lower end of the first link, and extends obliquely downward therefrom to form a “<” shape with the first link. The lower end is pivotally supported by the support side. ing.

そして、前記圧縮コイルばねは、上端部が前記第1リンクの下端側に連結される一方、下端部は前記支持側に連結されて、上下方向から斜めに倒れるようにレイアウトされていて、前記第1リンクの荷重受部がその可動範囲の上限にあるときに既に圧縮された予圧縮状態とされているとともに、そこから荷重受部が下方へ変位するのに連れて第1リンクが倒れるように回動すると、これに伴い更に圧縮されつつ起き上がるようになっている。   The compression coil spring has an upper end portion connected to the lower end side of the first link, while a lower end portion is connected to the support side and is laid out so as to tilt obliquely from above and below. When the load receiving portion of one link is at the upper limit of the movable range, it is in a pre-compressed state that has already been compressed, so that the first link collapses as the load receiving portion is displaced downward therefrom. When it rotates, it gets up while being further compressed.

前記の構成により、被支持体の上下の移動に伴い第1リンク上端の荷重受部が下方に変位するときに、該第1リンクは全体として下方に移動しながら倒れるように下端部の周りに回動し、同様に第2リンクも全体として下方に移動しながら倒れるように下端部の周りに回動して、両者は上下に折り畳まれるように変形する。このとき、圧縮コイルばねは、前記第1リンクの動作に連れて上方から圧縮されつつ、下端部を中心に起き上がるようになる。   With the above configuration, when the load receiving portion at the upper end of the first link is displaced downward as the supported body moves up and down, the first link moves around the lower end so that it falls down as a whole. Similarly, the second link also rotates around the lower end so as to fall while moving downward as a whole, and both are deformed so as to be folded up and down. At this time, the compression coil spring rises around the lower end while being compressed from above with the operation of the first link.

そうして圧縮されることによってコイルばねの反発力(軸方向)が増大するとともに、それが起き上がることによって反発力の上下方向の割合も大きくなり、第1リンクを介して被支持体を持ち上げる力が増大する。一方で、そうして起きあがることによって反発力の水平方向の割合は小さくなり、この水平方向の分力が第1リンクを介して被支持体に作用する持ち上げ力は小さくなる。   As a result of the compression, the repulsive force (axial direction) of the coil spring increases, and when it rises, the ratio of the repulsive force in the vertical direction also increases, and the force that lifts the supported body via the first link Will increase. On the other hand, the horizontal ratio of the repulsive force is reduced by waking up in this way, and the lifting force that the horizontal component acts on the supported body via the first link is reduced.

つまり、被支持体を持ち上げるように作用する力は、圧縮コイルばねの反発力の上下方向分力によるものが、その圧縮量の増大に連れて大きくなる正のばね特性を示す一方で、反発力の水平方向分力によるものは圧縮量の増大に連れて減少する負のばね特性を示すようになり、単一のコイルばねによって簡易に等反発力特性が得られる。   In other words, the force acting to lift the supported body is a positive spring characteristic that is increased by an increase in the amount of compression, while the repulsive force is generated by the vertical component of the repulsive force of the compression coil spring. Due to the horizontal component force, the negative spring characteristic that decreases as the amount of compression increases, and the uniform repulsive force characteristic can be easily obtained by a single coil spring.

より具体的に、圧縮コイルばねの上端部を、第1リンクの下端部と第2リンクの上端部とを繋ぐ支軸に連結した場合、その第2リンクの腕の長さをLとし、また、第1リンクの荷重受部がその可動範囲の下限にあるときに、前記第2リンクが水平方向に対し成す角度をθminとすれば、前記圧縮コイルばねは、その下端部と前記第2リンクの下端部との水平方向の間隔が、L×cosθminよりも大きく且つL×tanθminよりも小さくなるようにレイアウトすればよい(請求項2)。 More specifically, when the upper end of the compression coil spring is connected to a support shaft that connects the lower end of the first link and the upper end of the second link, the length of the arm of the second link is L, When the load receiving portion of the first link is at the lower limit of the movable range, if the angle formed by the second link with respect to the horizontal direction is θ min , the compression coil spring is connected to the lower end portion and the second portion. The layout may be such that the horizontal distance from the lower end of the link is larger than L × cos θ min and smaller than L × tan θ min .

こうすれば、圧縮コイルばねは、荷重受部がその可動範囲において上限から下限に亘り下方に変位するときに、これに伴い圧縮されつつ常に起き上がるようになって、前記請求項1の発明の作用が得られる。   In this way, the compression coil spring always rises while being compressed when the load receiving portion is displaced downward from the upper limit to the lower limit in the movable range, and the action of the invention of claim 1 is achieved. Is obtained.

好ましいのは、第1、第2リンク及び圧縮コイルばねを左右に並べて、対称状に対を成すように設け、その対を成す第1リンクの荷重受部同士を共通の支軸によって被支持側に軸支することである(請求項3)。尚、左右というのは、リンクを繋ぐ支軸の軸方向に見て左右という意味である。こうすれば、ばね機構の動作が安定するとともに、左右両側の各圧縮コイルばねの反発力によって対を成す第1リンクがそれぞれ斜め上向きに付勢されることから、荷重受部には左右の中央に寄せるような力が作用し、その移動方向が概ね上下方向になる。   Preferably, the first and second links and the compression coil spring are arranged side by side so as to form a symmetrical pair, and the load receiving portions of the first link forming the pair are supported by a common support shaft. (Claim 3). Note that left and right means left and right when viewed in the axial direction of the support shaft connecting the links. In this way, the operation of the spring mechanism is stabilized, and the pair of first links are biased upward by the repulsive forces of the left and right compression coil springs. The force which approaches is applied, and the moving direction becomes a substantially up-down direction.

その場合に、より好ましいのは、第1及び第2リンクの少なくとも一方を、対を成す相手方の第1乃至第2リンクと引張コイルばねによって連結することであり(請求項4)、こうすれば、引張コイルばねの引張力によって等反発力特性の改善が図られる。   In this case, it is more preferable that at least one of the first and second links is connected to the first and second links of the mating counterpart by a tension coil spring (Claim 4). The repulsive force characteristic is improved by the tensile force of the tension coil spring.

更に、前記の構成において第1リンクの動作を規制する規制リンクを設けて、第2リンクがその下端部の周りに回動するときに、第1リンクの上端の荷重受部が上下方向にのみ移動するように案内することもできる(請求項5)。尚、荷重受部は、例えばスライダによって上下方向に案内するようにしてもよく、こうしても従来例(特許文献1)のように摩擦抵抗が大きくなることはない。   Further, in the above configuration, a restriction link for restricting the operation of the first link is provided, and when the second link rotates around the lower end portion, the load receiving portion at the upper end of the first link is only in the vertical direction. It can also be guided to move (claim 5). Note that the load receiving portion may be guided in the vertical direction by, for example, a slider, and this does not increase the frictional resistance as in the conventional example (Patent Document 1).

以上のように本発明に係るばね機構によると、単一の圧縮コイルばねによって正、負の両方のばね特性が現れるようにしたので、比較的簡単な構造でコスト上昇の心配もなく、等反発力特性を有するばね機構を実現できる。横向きのスライダは不要であり摩擦抵抗の大きくなる心配もない。   As described above, according to the spring mechanism according to the present invention, since both positive and negative spring characteristics appear by a single compression coil spring, there is no concern about cost increase and a relatively simple structure, and there is no repulsion. A spring mechanism having force characteristics can be realized. There is no need for a horizontal slider, and there is no fear of increased frictional resistance.

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the following description of preferable embodiment is only an illustration essentially, and is not intending restrict | limiting this invention, its application thing, or its use.

図1には本発明に係るばね機構Sの構成を示す。これは、図に白抜きの矢印で示すように上方から作用する被支持体(図示せず)の荷重Wをばねの反発力(黒矢印Pとして示す)によって支持するものであり、後述するように例えば昇降装置として用いれば(図9を参照)、重量物を比較的小さな力で昇降できるようになる。ばね機構Sの用途としては他にもパンタグラフとして用いることが考えられる(図10を参照)。   FIG. 1 shows a configuration of a spring mechanism S according to the present invention. This is to support the load W of a supported body (not shown) acting from above as indicated by the white arrow in the figure by the repulsive force of the spring (shown as a black arrow P), as will be described later. For example, if it is used as a lifting device (see FIG. 9), a heavy object can be lifted and lowered with a relatively small force. Another possible use of the spring mechanism S is as a pantograph (see FIG. 10).

本発明に係るばね機構Sは、上述した特許文献1のものと同じく、変位に伴うばね力の変化が非常に小さな所謂等反発力特性を有する。その理想的な例は図2に示すように、変位xの増大に伴い比例的にばね力が増大する通常の(正の)ばね特性に対して、ばね定数の絶対値が同じで負の値となるような負の特性のばねのメカニズムを並列に組み合わせて、両者を合わせた総ばね力が変位xによらず略一定になるようにしたものである。   The spring mechanism S according to the present invention has a so-called iso-repulsive force characteristic in which the change of the spring force due to the displacement is very small as in the above-described Patent Document 1. As an ideal example, as shown in FIG. 2, the absolute value of the spring constant is the same as the negative value with respect to the normal (positive) spring characteristic in which the spring force increases proportionally with the increase of the displacement x. By combining the spring mechanisms having negative characteristics in parallel with each other in parallel, the total spring force obtained by combining both is made substantially constant regardless of the displacement x.

この実施形態のばね機構Sは、図1に示すように4つのリンク1,1,2,2をひし形状に組み合わせ、左右両隅部をそれぞれ圧縮コイルばね3,3によって上方に付勢している。上の2つのリンク1,1(以下、第1リンク)は、それぞれの上端部が共通のピン4(支軸であって、この例では荷重受部でもある。以下、A点とも呼ぶ)によって被支持側の部材(図示せず)に軸支されていて、そのピン4を介して被支持体の荷重Wを受けるようになっている。   As shown in FIG. 1, the spring mechanism S of this embodiment combines four links 1, 1, 2 and 2 in a rhombus shape, and urges the left and right corners upward by compression coil springs 3 and 3, respectively. Yes. The upper two links 1 and 1 (hereinafter referred to as the first link) have their upper ends shared by a common pin 4 (support shaft, which is also a load receiving portion in this example, hereinafter also referred to as point A). It is pivotally supported by a member (not shown) on the supported side, and receives a load W of the supported body via its pin 4.

前記2つの第1リンク1,1は、下方に向かって徐々に離れるよう斜め下向きに(左側は左下に、右側は右下に)延びていて、その下端部には、下の2つのリンク2,2(以下、第2リンク)の上端部がピン4(支軸:B点、C点)によって回動可能に連結されている。これら第2リンク2,2は、互いに徐々に近づくよう斜め下向きに(左側は右下に、右側は左下に)延びていて、その下端部は共通のピン4(支軸:D点)によって基礎側(支持側)の部材5に回動可能に連結されている。   The two first links 1 and 1 extend obliquely downward (the left side is the lower left and the right side is the lower right) so as to be gradually separated downward, and the lower two links 2 are provided at the lower ends thereof. , 2 (hereinafter referred to as second link) are pivotally connected by pins 4 (support shafts: point B, point C). The second links 2 and 2 extend obliquely downward so as to gradually approach each other (the left side is the lower right side and the right side is the lower left side), and the lower ends thereof are based on a common pin 4 (support shaft: point D). A side (support side) member 5 is rotatably connected.

また、図の例では、左右両隅のピン4,4(B点、C点)にそれぞれ圧縮コイルばね3,3の上端部が連結されて、第1、第2リンク1,2に対し回動可能になっている。これら圧縮コイルばね3,3は、それぞれ、第2リンク2,2とは反対側の斜め下向きに(左側は左下に、右側は右下に)延びていて、その下端部は、それぞれピン4(支軸:E点、F点)によって基礎側部材5に回動可能に連結されている。   In the example shown in the figure, the upper ends of the compression coil springs 3 and 3 are connected to the pins 4 and 4 (points B and C) at the left and right corners, respectively, so that the first and second links 1 and 2 are rotated. It is possible to move. Each of the compression coil springs 3 and 3 extends obliquely downward (the left side is the lower left and the right side is the lower right) on the side opposite to the second links 2 and 2, and the lower ends thereof are respectively pin 4 ( It is rotatably connected to the foundation side member 5 by a support shaft (E point, F point).

さらに、この例では、同図(a)のように4つのリンク1,1,2,2が概ね正方形状となるとき(一例であり、これに限らない)がばね機構Sの最高位置になり、この状態からひし形リンク1,1,2,2が潰れるように折り畳まれると、これに伴い左右の圧縮コイルばね3,3がそれぞれ圧縮されつつ起き上がるようになっている。同図(b)のように圧縮コイルばね3が最も起き上がったときが、ばね機構Sの最低位置である。   Furthermore, in this example, when the four links 1, 1, 2 and 2 are substantially square as shown in FIG. When the rhombus links 1, 1, 2 and 2 are folded so as to be crushed from this state, the left and right compression coil springs 3 and 3 are raised while being compressed. The lowest position of the spring mechanism S is when the compression coil spring 3 rises most as shown in FIG.

左右の圧縮コイルばね3,3は、いずれも前記最高位置において既に圧縮された状態になるよう予圧縮状態で組み付けられており、それぞれピン4,4を介し第1リンク1,1を上方斜め内向きに押圧付勢している。これにより、第1リンク1,1の上端部同士を連結するピン4(A点)には、上方への持ち上げ力とともに左右の中央に寄せるような力も作用するようになり、ピン4は概ね上下方向に移動するように案内される。   The left and right compression coil springs 3 and 3 are assembled in a pre-compressed state so that they are already compressed at the highest position. It is pressing and biasing in the direction. As a result, the pin 4 (point A) that connects the upper ends of the first links 1 and 1 is also subjected to a force that lifts upward and moves toward the center of the left and right. Guided to move in the direction.

尚、図示はしないが実際に使用する場合には、ばね機構Sの動作を最高位置から最低位置までの範囲に制限すべくストッパ機構を設けることが好ましく、その最高位置におけるA点高さがピン4の可動範囲の上限に対応し、最低位置のA点高さは下限に対応する。   Although not shown, when actually used, it is preferable to provide a stopper mechanism to limit the operation of the spring mechanism S to the range from the highest position to the lowest position. 4 corresponds to the upper limit of the movable range, and the height of point A at the lowest position corresponds to the lower limit.

図から明らかなようにばね機構Sは、ひし形リンクの上下両隅を結ぶ線分ADに対して左右対称であり、第1リンク1、第2リンク2及び圧縮コイルばね3が線対称に一対、設けられている。よって、ばね機構Sの力学的な挙動については左若しくは右の半分について検討すれば十分であり、以下では図3〜5を参照して左半部についてのみ説明する。   As is apparent from the figure, the spring mechanism S is symmetrical with respect to a line segment AD connecting the upper and lower corners of the rhombus link, and the first link 1, the second link 2 and the compression coil spring 3 are paired symmetrically. Is provided. Therefore, it is sufficient to examine the left or right half of the mechanical behavior of the spring mechanism S, and only the left half will be described below with reference to FIGS.

図3に示すように、ばね機構Sの左半部において第1及び第2リンク1,2は「く」字状をなし、それらが上下に広がったり折り畳まれたりすることで、A点が上下方向に変位するようになっている。同図(a)のようにA点がその可動範囲の上限(最高位置)にあるときに、圧縮コイルばね3は既に所定量圧縮されていて、そこから下方にA点が変位するに連れて更に圧縮されつつ、起き上がるようになる。このことでばね機構Sは、正、負の両方のばね特性を示すことになる。   As shown in FIG. 3, in the left half of the spring mechanism S, the first and second links 1 and 2 are formed in a “<” shape, and the point A is moved up and down by spreading or folding up and down. It is designed to be displaced in the direction. When the point A is at the upper limit (maximum position) of the movable range as shown in FIG. 5A, the compression coil spring 3 has already been compressed by a predetermined amount, and as the point A is displaced downward therefrom, It gets up while being further compressed. As a result, the spring mechanism S exhibits both positive and negative spring characteristics.

詳しくは、A点の変位xは下向きを正とし、図3(a)の最高位置でx=0とすると、この最高位置において圧縮コイルばね3は既に圧縮されているから、図示のようにB点には圧縮コイルばね3の軸心方向にP0という初期反発力が発生している。この初期反発力P0は、図示のように上下方向と水平方向とに分解することができ、それらは更に第1リンク1の軸心方向の力と、それに直交する方向の力とに分解される。 Specifically, if the displacement x of point A is positive in the downward direction and x = 0 at the highest position in FIG. 3A, the compression coil spring 3 is already compressed at this highest position. At the point, an initial repulsive force P 0 is generated in the axial direction of the compression coil spring 3. This initial repulsive force P 0 can be decomposed into the vertical direction and the horizontal direction as shown in the figure, and they are further decomposed into a force in the axial direction of the first link 1 and a force in a direction perpendicular thereto. The

すなわち、図4に第1リンク1のみを取り出して示すように、上下方向分力はリンク軸心方向の力と水平方向の力とに分解でき、第1リンク1における力の釣り合いからA点には持ち上げ力F1,0が発生する。同様に、水平方向分力はリンク軸心方向の力と上下方向の力とに分解でき(図5に示す)、これによりA点にはF2,0という持ち上げ力が発生する。そして、A点における持ち上げ力は、変位xの関数として F(x) = F1(x)+F2(x) と表される。 That is, as shown in FIG. 4 with only the first link 1 taken out, the vertical component force can be decomposed into a force in the link axial direction and a force in the horizontal direction, from the balance of the force in the first link 1 to the point A. Generates a lifting force F1,0 . Similarly, the horizontal component force can be broken down into a link axial force and a vertical force (shown in FIG. 5), thereby generating a lifting force of F 2,0 at point A. The lifting force at point A is expressed as F (x) = F 1 (x) + F 2 (x) as a function of the displacement x.

最高位置からA点が下方に移動し変位xが増大するに連れて、第1リンク1が第2リンク2との連結ピン4(B点)の周りに図の時計回りに回動するとともに、第2リンク1は基礎側部材5との連結ピン4(D点)の周りに図の反時計回りに回動し、両者は全体として下方に移動しながら折り畳まれる(図1(b)を参照)。この際、B点はD点を中心とする円周上を斜め左下向きに移動することになり、圧縮コイルばね3は圧縮されつつ、その下端部(E点)を中心に図の反時計回りに回動して起き上がる。   As the point A moves downward from the highest position and the displacement x increases, the first link 1 rotates around the connecting pin 4 (point B) with the second link 2 in the clockwise direction in the figure, The second link 1 rotates around the connecting pin 4 (point D) with the base member 5 in the counterclockwise direction of the figure, and both are folded while moving downward as a whole (see FIG. 1 (b)). ). At this time, the point B moves diagonally downward to the left on the circumference centering on the point D, and the compression coil spring 3 is compressed, and the counterclockwise direction of the drawing is centered on the lower end (point E). Rotate to get up.

そうして圧縮されるコイルばね3の反発力(軸方向)Pは、初期反発力P0よりも大きくなるし、それが起き上がって第1リンク1と成す角度が変化することで、図4に示すように反発力Pの上下方向の分力も大きくなって、第1リンク1を介して被支持体に作用する持ち上げ力F1も増大する。同図(b)に示すように、持ち上げ力F1は、ばね機構Sの最低位置(x=xmax)においてで最大値F1,maxになる。 The repulsive force (axial direction) P of the coil spring 3 thus compressed becomes larger than the initial repulsive force P 0 , and the angle formed with the first link 1 changes as shown in FIG. As shown, the component force in the vertical direction of the repulsive force P increases, and the lifting force F 1 acting on the supported body via the first link 1 also increases. As shown in FIG. 5B, the lifting force F 1 becomes the maximum value F 1, max at the lowest position (x = x max ) of the spring mechanism S.

一方で、そうして圧縮コイルばね3が起きあがることによって、反発力Pの水平方向の分力は小さくなるので、この水平方向分力が第1リンク1を介して被支持体を持ち上げる力F2も小さくなってゆき、図5(b)に示す最低位置で最小値F2,minになる。この最低位置では圧縮コイルばね3は最も起き上がった状態になっており、その軸心は完全に上下方向を向くか或いは少しだけ倒れた状態になる。完全に上下方向に向く場合、水平方向分力による持ち上げ力F2,min=0になる。 On the other hand, since the component force in the horizontal direction of the repulsive force P is reduced by raising the compression coil spring 3 in this way, the force F 2 that lifts the supported body through the first link 1 by this horizontal component force. Becomes smaller and becomes the minimum value F2 , min at the lowest position shown in FIG. 5 (b). At this lowest position, the compression coil spring 3 is in the most raised state, and its axial center is completely in the up-down direction or slightly tilted. When fully up and down, the lifting force F 2, min = 0 by the horizontal component force becomes zero.

このように、第1リンク1を介して被支持体に作用する圧縮コイルばね3の反発力は、その上下方向分力による持ち上げ力F1が変位xと共に増大する正のばね特性を示す一方、水平方向分力による持ち上げ力F2は、変位の増大に連れて減少する負のばね特性を示すようになる。つまり、単一の圧縮コイルばね3の反発力に基づいて被支持体への持ち上げ力に正、負の両方のばね特性が現れることになり、これにより簡単な構造で等反発力特性が得られるものである。 As described above, the repulsive force of the compression coil spring 3 acting on the supported body via the first link 1 exhibits a positive spring characteristic in which the lifting force F 1 due to the vertical component force increases with the displacement x, The lifting force F 2 due to the horizontal component force exhibits a negative spring characteristic that decreases as the displacement increases. In other words, both positive and negative spring characteristics appear in the lifting force to the supported body based on the repulsive force of the single compression coil spring 3, thereby obtaining an equal repulsive force characteristic with a simple structure. Is.

−圧縮コイルばねのレイアウト−
前記したようにばね機構Sにおいて、可動範囲内でA点が下降するに連れて圧縮コイルばね3が起き上がるようにするためには、図6に模式的に示すように、第2リンク2の腕の長さをLとし、A点がその可動範囲の下限にある最低位置(x=xmax)の状態で第2リンク2が水平方向に対し成す角度をθminとして、圧縮コイルばね3の下端部(E点)を、第2リンク2の下端部(D点)から水平方向に L×cosθmin 以上は離すとともに、且つ L×tanθmin よりは短い間隔とするのがよい。
-Layout of compression coil spring-
As described above, in the spring mechanism S, in order to cause the compression coil spring 3 to rise as the point A falls within the movable range, the arm of the second link 2 is schematically shown in FIG. The lower end of the compression coil spring 3 is L, where the angle formed by the second link 2 with respect to the horizontal direction in the state where the point A is the lowest position (x = x max ) at the lower limit of the movable range is θ min. It is preferable that the portion (point E) be separated from the lower end portion (point D) of the second link 2 in the horizontal direction by at least L × cos θ min and at an interval shorter than L × tan θ min .

仮に、D点E点の間隔がL×cosθminよりも小さいと、A点が下方に変位する途中で直立した圧縮コイルばね3が反対側に倒れることになる一方、仮にE点をD点からL×tanθmin以上離すと、A点が下方に変位する途中で起き上がりかけた圧縮コイルばね3が再び同じ側に倒れるようになってしまうからである。 If the interval between the point D and the point E is smaller than L × cos θ min , the upright compression coil spring 3 will fall to the opposite side while the point A is displaced downward. This is because if the distance is more than L × tan θ min, the compression coil spring 3 that has risen while the point A is displaced downward will fall back to the same side again.

−最適実施例−
図7は、この実施形態に係るばね機構Sの一実施例を示し、これは、A点の変位による被支持体の持ち上げ力の変動が最小となるように最適化したものである。すなわち、図示のように第2リンク2が水平方向に対し成す角度をθ1、圧縮コイルばね3が水平方向に対し成す角度をθ2 とし、また、この圧縮コイルばね3の反発力(軸方向)をPとし、第1及び第2リンク1,2の重量をいずれもmとすると、詳しい説明は省略するが、重力加速度をgとして、ばね機構Sによる持ち上げ力Fは、
F = P(tanθ1 cosθ2+sinθ2)−2mg ・・・(1) となる。
-Optimal example-
FIG. 7 shows an example of the spring mechanism S according to this embodiment, which is optimized so that the variation of the lifting force of the supported body due to the displacement of the point A is minimized. That is, as shown, the angle formed by the second link 2 with respect to the horizontal direction is θ 1 , the angle formed by the compression coil spring 3 with respect to the horizontal direction is θ 2, and the repulsive force (axial direction) of the compression coil spring 3 is ) Is P, and the weights of the first and second links 1 and 2 are both m, detailed explanation is omitted, but the gravitational acceleration is g and the lifting force F by the spring mechanism S is
F = P (tan θ 1 cos θ 2 + sin θ 2 ) −2 mg (1)

本発明のばね機構Sにおいては、所要の持ち上げ力を発揮しながら、その大きさの変動がA点の変位に対してできるだけ小さいことが望ましいから、A点の変位に伴うリンクやばねの角度θ1 ,θ2の変化や反発力Pの変化に対する持ち上げ力Fの変動率を、その持ち上げ力の目標値からの偏差の平均値によって定義し、この値(平均変動率)が最小になるように設計すればよい。 In the spring mechanism S of the present invention, it is desirable that the variation in the magnitude is as small as possible with respect to the displacement at the point A while exhibiting a required lifting force. The variation rate of the lifting force F with respect to changes in 1 and θ 2 and the repulsive force P is defined by an average value of deviations from the target value of the lifting force, and this value (average variation rate) is minimized. Just design.

より具体的に、ばね機構Sの設計パラメータは、図示のように、最高位置及び最低位置におけるA点の高さhmax,hmin 、基礎側の寸法によって決まるE点F点の水平方向間隔b(基礎部長さ)、最低位置におけるB点E点の水平方向間隔λ(第2リンク2の回転余裕長さ)、圧縮コイルばね3のばね定数k、その初期反発力P01 の6種類であり、これらを決定することで任意の位置における持ち上げ力Fが決定される。 More specifically, the design parameters of the spring mechanism S are, as shown in the figure, the horizontal distance b between the points E and F determined by the heights h max and h min of the point A at the highest and lowest positions and the dimensions on the foundation side. (basic unit length), the horizontal distance lambda (rotational allowance length of the second link 2) of the point B point E at the lowest position, the spring constant k of the compression coil spring 3, be six of its initial repulsive force P 01 By determining these, the lifting force F at an arbitrary position is determined.

そして、要求される持ち上げ力Fの大きさ、即ち目標値をF0とすれば、この目標値F0に対する実際の持ち上げ力Fの変動を表す指標として以下の式(2)に示す平均変動率δを用いることができる。 If the required lifting force F, that is, the target value is F 0 , the average fluctuation rate shown in the following formula (2) as an index representing the fluctuation of the actual lifting force F with respect to the target value F 0 is shown. δ can be used.

Figure 2010203531
Figure 2010203531

平均変動率δが小さいほど、A点の変位による持ち上げ力Fの変動が小さく、変位に依らず概ね一定の持ち上げ力が得られることになる。ここで、持ち上げ力Fは前記の式(1)によって求められ、詳しい説明は省略するが、前記式(2)の平均変動率δの計算には前記6種の設計パラメータhmax、hmin 、b、λ、k、P01 の他に持ち上げ力の目標値F0 が必要になる。但し、この目標値F0 やA点のストロークs(hmax−hmin )及び基礎部の長さbは設計条件として与えられることが多いので、これらの値を固定すれば、設定すべきパラメータはA点最小高さhmin 、回転余裕長さλ、ばね定数k、の3つになる。 The smaller the average fluctuation rate δ, the smaller the fluctuation of the lifting force F due to the displacement of the point A, and a substantially constant lifting force can be obtained regardless of the displacement. Here, the lifting force F is obtained by the above equation (1), and detailed description thereof is omitted. However, the calculation of the average variation rate δ of the equation (2) is performed by the six design parameters h max , h min , In addition to b, λ, k, and P 01 , a lift force target value F 0 is required. However, since the target value F 0 , the stroke s (h max −h min ) of the point A and the length b of the foundation are often given as design conditions, if these values are fixed, the parameters to be set Are three points: A point minimum height h min , rotation allowance length λ, and spring constant k.

例えば、持ち上げ力Fの目標値500N、A点のストロークs=60mm、基礎部長さb=300mmを与えて、平均変動率δが最小となるようなhmin 、λ、kの値を探索した結果、得られた最適解が図示の実施例である。この実施例のばね機構SについてA点の変位xと持ち上げ力Fとの関係を計算によって求めると図8のグラフのようになって、最適なパラメータ設定により良好な等反発力特性が得られることが分かる。 For example, given the target value 500N of the lifting force F, the stroke s = 60 mm at point A, and the base part length b = 300 mm, the result of searching for the values of h min , λ, k so that the average fluctuation rate δ is minimized. The obtained optimum solution is the embodiment shown in the figure. When the relationship between the displacement x of the point A and the lifting force F is obtained by calculation for the spring mechanism S of this embodiment, it becomes as shown in the graph of FIG. 8, and good isotropic force characteristics can be obtained by optimal parameter setting. I understand.

したがって、この実施形態に係るばね機構Sによると、主に図3〜5を参照して説明したように、単一の圧縮コイルばね3によって正、負の両方のばね特性が現れるようにしたので、比較的簡単な構造でコスト上昇の心配もなく、最適設計によって図8のような良好な等反発力特性を得ることができる。   Therefore, according to the spring mechanism S according to this embodiment, as described mainly with reference to FIGS. 3 to 5, both the positive and negative spring characteristics appear by the single compression coil spring 3. With a relatively simple structure, there is no worry of an increase in cost, and an excellent design such as a good repulsive force characteristic can be obtained by optimal design.

また、従来例(特許文献1)のような横向きのスライダを用いていないので、被支持体の荷重Wを上下方向の受けても摩擦抵抗はあまり大きくならない。しかも、図1等から明らかなように圧縮コイルばね3の反発力を第1リンク1に伝えて斜め上方に向けるようにしており、ばねの反発力Pを有効に変換して、大きな持ち上げ力Fを得ることができる。   Further, since a horizontal slider as in the conventional example (Patent Document 1) is not used, even if the load W of the supported body is received in the vertical direction, the frictional resistance is not so large. Moreover, as is clear from FIG. 1 and the like, the repulsive force of the compression coil spring 3 is transmitted to the first link 1 so as to be directed obliquely upward, and the spring repulsive force P is effectively converted to produce a large lifting force F. Can be obtained.

−適用例−
図9は、前記実施形態のばね機構Sを昇降装置に適用した例を示し、このものでは重量物の搭載される天板10(被支持側の部材)に概ね一定の持ち上げ力を付加して、それを比較的小さな力で昇降させることができるので、テレビやパソコン、水槽等が搭載される天板10の高さを容易に調節できる。また、介護用ベッドや補助椅子等に適用すれば、介護者や使用者の負担を軽減することができる。
-Application example-
FIG. 9 shows an example in which the spring mechanism S of the above embodiment is applied to an elevating device, in which a substantially constant lifting force is applied to a top plate 10 (a member on the supported side) on which a heavy object is mounted. Since it can be moved up and down with a relatively small force, the height of the top board 10 on which a TV, a personal computer, a water tank or the like is mounted can be easily adjusted. Moreover, if it applies to a care bed or an auxiliary chair, the burden on the caregiver or the user can be reduced.

具体的に図の例では、前記図1のばね機構Sの左右両半部を前後方向にずらして奥行きを与えるようにしている。また、その左半部と右半部とを前後方向に見て重なるように配置して、コンパクト化を図っている。こうした場合、第1リンク1の上端(A点)を上下方向に移動するように案内する必要があり、そのために図の例では第1リンク1の動作を規制する規制リンク6を設けている。   Specifically, in the example shown in the figure, the left and right halves of the spring mechanism S of FIG. 1 are shifted in the front-rear direction to give depth. Further, the left half part and the right half part are arranged so as to overlap each other when viewed in the front-rear direction, thereby achieving compactness. In such a case, it is necessary to guide the upper end (point A) of the first link 1 so as to move in the vertical direction. For this purpose, a restriction link 6 that restricts the operation of the first link 1 is provided in the illustrated example.

規制リンク6の下端部はピン4によって基礎側部材5に軸支され、その上端部は、第1リンク1の下端部から更に下方に延びる延出部1aにピン4によって軸支されている。これにより、第2リンク2がその下端部(D点)の周りに回動するときに、第1リンク1の上端部(A点)は上下方向にのみ移動するようになる。   The lower end portion of the restriction link 6 is pivotally supported by the base side member 5 by the pin 4, and the upper end portion is pivotally supported by the pin 4 on the extending portion 1 a extending further downward from the lower end portion of the first link 1. Thereby, when the 2nd link 2 rotates around the lower end part (D point), the upper end part (A point) of the 1st link 1 comes to move only to an up-down direction.

また、図10は、電車の集電装置であるパンタグラフへの適用例を示す。一般にパンタグラフは、架線の節位置と腹位置との張力の変化による高さの変動や電車の走行振動によって架線との接触力が変動し、これが大きいときには舟体が架線から離れてしまうことがある。このような離線現象が起きると架線と舟体との間にスパークが発生し、摩耗や断線、騒音等の問題を引き起こすとともに、安定した集電が困難になって電車の走行に悪影響を及ぼす虞れもある。   FIG. 10 shows an application example to a pantograph, which is a current collector for a train. In general, in the pantograph, the contact force with the overhead line fluctuates due to a change in height due to a change in the tension between the node position and the abdominal position of the overhead line or the running vibration of the train. When such a line-separation phenomenon occurs, a spark is generated between the overhead wire and the hull, causing problems such as wear, disconnection, noise, etc., and stable current collection becomes difficult, which may adversely affect the running of the train. There is also.

そこで、この実施形態のばね機構Sをパンタグラフに適用して、図示の如く第1リンク1の上端に舟体20(被支持側の部材)を取り付けるようにすれば、この舟体20の高さの変化によらず架線30との間の接触力を概ね一定に保つことができ、前記のような問題を未然に防止することができる。尚、図示の符号31は電車の屋根であり、その上に基礎側部材5が配設される。   Therefore, if the spring mechanism S of this embodiment is applied to a pantograph so that the boat body 20 (supported member) is attached to the upper end of the first link 1 as shown in the figure, the height of the boat body 20 is increased. Regardless of the change, the contact force with the overhead wire 30 can be kept substantially constant, and the above-mentioned problems can be prevented in advance. In addition, the code | symbol 31 of illustration is a roof of a train, and the foundation | substrate side member 5 is arrange | positioned on it.

−他の実施形態−
尚、本発明に係るばね機構は、前記実施形態の構造に限定されず、それ以外の種々の構造を含んでいる。すなわち、例えば図9、10のようなばね機構Sでは、規制リンク6によって第1リンク1の動作を規制し、その上端部(A点)が上下方向にのみ移動するように案内しているが、これに限らず、例えば上下方向のスライダによってA点を案内するようにしてもよい。被支持体の荷重は上下方向に作用するので、上下方向のスライダを設けても摩擦抵抗はあまり大きくはならない。
-Other embodiments-
The spring mechanism according to the present invention is not limited to the structure of the above-described embodiment, but includes various other structures. That is, for example, in the spring mechanism S as shown in FIGS. 9 and 10, the operation of the first link 1 is restricted by the restriction link 6, and the upper end portion (point A) is guided so as to move only in the vertical direction. For example, the point A may be guided by a vertical slider. Since the load of the supported body acts in the vertical direction, the frictional resistance does not increase so much even if the vertical slider is provided.

また、図1のように第1、第2リンク1,2をひし形状に設けた場合、A点の上下ストロークが大きくなると、その変位xと持ち上げ力Fとの関係が線形からずれてゆき、模式的には図11(b)に破線のグラフで示すように、下に凸の2次関数的な特性を示すことが分かった。この点につき従来より、ひし形リンクの左右両隅部同士を横向きの引張ばねで連結すると、このばねの反発力による持ち上げ力は同図に一点鎖線のグラフで示すように上に凸の2次関数的な特性を示すことが知られている。   Further, when the first and second links 1 and 2 are provided in a rhombus shape as shown in FIG. 1, when the vertical stroke at point A increases, the relationship between the displacement x and the lifting force F deviates from linearity, As shown schematically in FIG. 11 (b) by a broken line graph, it has been found that the characteristic is a quadratic function that is convex downward. Conventionally, when the left and right corners of the rhombus link are connected to each other by a lateral tension spring, the lifting force due to the repulsive force of this spring is a quadratic function that protrudes upward as shown by the dashed-dotted line graph in FIG. It is known to show typical characteristics.

そこで、同図(a)のようにばね機構Sの第1、第2リンク1,2によるひし形の左右両隅部のピン4,4(B点、C点)同士を引張コイルばね7によって連結すれば、実線のグラフで示すように前記2つの特性が相殺し合って、ばね機構SにおけるA点の変位に伴う持ち上げ力の変動が更に小さくなる。引張コイルばね7は、図示の如く左右両隅部のピン4,4(B点、C点)を連結する必要はなく、第1リンク1,1同士を連結してもよく、要するに、第1及び第2リンク1,2の少なくとも一方を、対を成す相手方の第1乃至第2リンク1,2と連結すればよい。   Therefore, the pins 4 and 4 (points B and C) at the left and right corners of the rhombus formed by the first and second links 1 and 2 of the spring mechanism S are connected by the tension coil spring 7 as shown in FIG. Then, as shown by the solid line graph, the two characteristics cancel each other, and the fluctuation of the lifting force accompanying the displacement of the point A in the spring mechanism S is further reduced. As shown in the drawing, the tension coil spring 7 does not need to connect the pins 4 and 4 (points B and C) at the left and right corners, and may connect the first links 1 and 1 to each other. In addition, at least one of the second links 1 and 2 may be connected to the counterpart first to second links 1 and 2 that form a pair.

前記の実施形態では、ばね機構Sとして第1、第2リンク1,2及び圧縮コイルばね3を一対、左右対称状に設けているが、これに限らず、適用例2のように左右いずれか一方の半部のみを設けてもよいし、複数対、設けてもよい。また、図1のように、互いに対を成す第1リンク1,1の上端部を共通のピン4によって被支持側に軸支する必要もなく、適用例1のように個別に軸支するようにしてもよい。   In the embodiment described above, the pair of first and second links 1 and 2 and the compression coil spring 3 are provided as the spring mechanism S in a bilaterally symmetrical manner. Only one half may be provided, or a plurality of pairs may be provided. Further, as shown in FIG. 1, it is not necessary to pivotally support the upper ends of the first links 1 and 1 that make a pair with each other on the supported side by the common pin 4. It may be.

さらに、第1及び第2リンク1,2は、同じものでなくてもよく、その長さや太さ、或いは重さ等の異なるものであってもよい。圧縮コイルばね3の上端部はピン4に連結しなくてもよく、第1リンク1か第2リンク2に連結してもよい。   Further, the first and second links 1 and 2 may not be the same, and may be different in length, thickness, weight, or the like. The upper end of the compression coil spring 3 does not have to be connected to the pin 4 and may be connected to the first link 1 or the second link 2.

以上、説明したように本発明のばね機構は、比較的簡単な構造で等反発力特性が得られ、摩擦抵抗が大きくなったりコストが上昇する心配もないから、昇降装置やパンタグラフ等、幅広い用途に好適なものである。   As described above, the spring mechanism of the present invention has a relatively simple structure and is capable of obtaining a repulsive force characteristic, and there is no fear of increasing the frictional resistance or increasing the cost. It is suitable for.

実施形態に係るばね機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the spring mechanism which concerns on embodiment. 理想的な等反発力特性の説明図である。It is explanatory drawing of an ideal iso-repulsive force characteristic. ばね機構の力学的な挙動をその左半部について説明する図である。It is a figure explaining the dynamic behavior of a spring mechanism about the left half part. ばねの反発力の上下方向分力による持ち上げ力の説明図である。It is explanatory drawing of the lifting force by the up-down direction component of the repulsive force of a spring. ばねの反発力の水平方向分力による持ち上げ力の説明図である。It is explanatory drawing of the lifting force by the horizontal direction component of the repulsive force of a spring. 圧縮コイルばねのレイアウトの説明図である。It is explanatory drawing of the layout of a compression coil spring. ばね機構の最適化した実施例に係る図1相当図である。FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 according to an optimized embodiment of a spring mechanism. 同実施例の変位と持ち上げ力との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the displacement and lifting force of the Example. 昇降装置に適用した例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the example applied to the raising / lowering apparatus. パンタグラフに適用した例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the example applied to the pantograph. 横向きの引張コイルばねを設けた他の実施形態に係る図1相当図である。It is the FIG. 1 equivalent view which concerns on other embodiment which provided the tension coil spring of horizontal orientation.

S ばね機構
1 第1リンク
2 第2リンク
3 圧縮コイルばね
4 ピン(支軸)
5 基礎側(支持側)の部材
6 規制リンク
7 引張コイルばね
10 天板(被支持側の部材)
20 舟体(被支持側の部材)
S spring mechanism 1 first link 2 second link 3 compression coil spring 4 pin (support shaft)
5 Foundation side (support side) member 6 Restriction link 7 Tension coil spring 10 Top plate (supported side member)
20 Hull (member on the supported side)

Claims (5)

ばねの反発力によって被支持体を支持するばね機構であって、
上端部の荷重受部が被支持側に軸支され、且つ、上下方向に移動するように案内されるとともに、そこから斜め下向きに延びている第1リンクと、
上端部が前記第1リンクの下端部に軸支されるとともに、そこから斜め下向きに延びて第1リンクと「く」字状をなし、下端部が支持側に軸支されている第2リンクと、
上端部が前記第1リンクの下端側に連結され、そこから斜め下向きに延びて、下端部が前記支持側に連結されている圧縮コイルばねと、を備え、
前記圧縮コイルばねは、前記第1リンクの荷重受部がその可動範囲の上限にあるときに既に圧縮されている予圧縮状態とされ、当該荷重受部の下方への変位に伴い第1リンクが倒れるのに連れて更に圧縮されつつ起き上がるようにレイアウトされている、
ことを特徴とするばね機構。
A spring mechanism for supporting a supported body by a repulsive force of a spring;
A first link that is pivotally supported on the supported side at the upper end and guided so as to move in the vertical direction, and extends obliquely downward therefrom;
A second link whose upper end is pivotally supported by the lower end of the first link and extends obliquely downward from the first link to form a "<" shape with the first link, and the lower end is pivotally supported on the support side. When,
A compression coil spring having an upper end connected to the lower end side of the first link, extending obliquely downward therefrom, and a lower end connected to the support side;
The compression coil spring is in a pre-compressed state that is already compressed when the load receiving portion of the first link is at the upper limit of its movable range, and the first link is moved in accordance with the downward displacement of the load receiving portion. As it falls down, it is laid out to get up while being further compressed,
A spring mechanism characterized by that.
圧縮コイルばねの上端部は、第1リンクの下端部と第2リンクの上端部とを繋ぐ支軸に連結され、
前記第2リンクの腕の長さをLとし、
前記第1リンクの荷重受部がその可動範囲の下限にあるときに、前記第2リンクが水平方向に対して成す角度をθminとして、
前記圧縮コイルばねは、その下端部と前記第2リンクの下端部との水平方向の間隔が、L×cosθminよりも大きく且つL×tanθminよりも小さくなるようにレイアウトされている、請求項1に記載のばね機構。
The upper end of the compression coil spring is connected to a support shaft that connects the lower end of the first link and the upper end of the second link,
The length of the arm of the second link is L,
When the load receiving portion of the first link is at the lower limit of the movable range, the angle formed by the second link with respect to the horizontal direction is θ min ,
The compression coil spring is laid out so that a horizontal interval between a lower end portion thereof and a lower end portion of the second link is larger than L × cos θ min and smaller than L × tan θ min. 2. The spring mechanism according to 1.
第1、第2リンク及び圧縮コイルばねが、左右に並んで対称状に対を成して設けられ、
互いに対を成す前記第1リンクの荷重受部同士が、共通の支軸によって被支持側に軸支されている、請求項1又は2のいずれかに記載のばね機構。
The first and second links and the compression coil spring are provided in pairs symmetrically side by side,
3. The spring mechanism according to claim 1, wherein the load receiving portions of the first links that are paired with each other are pivotally supported on the supported side by a common spindle.
第1及び第2リンクの少なくとも一方が、対を成す相手方の第1乃至第2リンクと引張コイルばねによって連結されている、請求項3に記載のばね機構。   4. The spring mechanism according to claim 3, wherein at least one of the first and second links is connected to a mating first or second link and a tension coil spring. 5. 第2リンクがその下端部の周りに回動するときに、第1リンクの上端の荷重受部が上下方向にのみ移動するように当該第1リンクの動作を規制する規制リンクが設けられている、請求項1〜4のいずれか1つに記載のばね機構。   When the second link rotates around its lower end, a restriction link is provided to restrict the operation of the first link so that the load receiving portion at the upper end of the first link moves only in the vertical direction. The spring mechanism according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013179740A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス Pantograph device of trolley truck
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