JP3625942B2 - 杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構 - Google Patents

杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は杖、松葉杖、スポーツ用杖、義足、病人用歩行器、椅子、介護用ベッド、体重を支える移動用バー、ロフストアンドクラッチ、クオードケイン、アンダーアームクラッチ、その他のコンピュータ,モータ,エンジン等の衝撃を受けやすい所に使用する杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構の従来のものは小さなスペースに限られるため単一本のクッションが多く、例えば一本圧縮コイルバネ、板バネ、棒バネ等で、バネが硬いと突き心地が悪く、また柔らかいと応力に負けて衝撃を受け突き心地が悪い。これは一種類の弾性係数のためである。その他複数の場合はその周辺または別の所に種類の違ったクッションを設けるため、構造が複雑で何よりも重量が重くなり、且つコストが高くなる欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一方、本願の発明者は往復緩衝機構を有するスキーストック(特願平7−90880号)を発明した。本発明はかかる特願平7−90880号の衝撃力変移吸収緩衝機構を利用して、上記欠点のない杖、スポーツ用杖、松葉杖、義足、病人用歩行器、椅子、介護用ベッド等に使用する杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構を提供するものである。
本発明は、圧縮コイルバネが入る小さな限られた空間内で数種類の弾性係数を持つ塊8,8,・・・が複合して働き、杖脚の最大の重要点である軽量且つコストを抑え、人間の筋肉のような粘りのある弾力を得ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明による杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構は、互いに摺動する外筒と内筒の間に初期状態で上記摺動方向に隙間がないように圧縮コイルバネを挿入し、この圧縮コイルバネ内に複数個の弾性体の球状の塊を互いに初期状態で上記摺動方向に隙間がないように並べて挿入保持し、複数個の弾性体の塊のそれぞれの硬度を異ならしめることを特徴とする。
請求項2記載の本発明による杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構は、互いに摺動する外筒と内筒の各上端との間に隔壁板を遊嵌し、上記外筒の上端と隔壁板の間に初期状態で上記摺動方向に隙間がないように弾性体の塊を挿入保持し、上記隔壁板と内筒の上端との間に初期状態で上記摺動方向に隙間がないように圧縮コイルバネを挿入し、この圧縮コイルバネ内に複数個の弾性体の球状の塊を互いに初期状態で上記摺動方向に隙間がないように並べて挿入保持し、上記各弾性体の塊のそれぞれの硬度を異ならしめることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のものにおいて、上記外筒と内筒の一方には確動カムを、他方にはその確動カムの溝に挿通したピンを設けて成ることを特徴とする。
【0005】
【作用】
外筒1と内筒2が互いに摺動するとピン3が確動カム4の溝内を摺動し、その際圧縮コイルバネ7が撓むと、複数個の弾性体の塊8も撓み、数種類の弾性係数の弾力が得られ、ソフトでかつ強いクッシヨンをうることが出来る。その際圧縮コイルバネ7が縮むので自然と内壁ができ、塊8が干渉することがない。また塊8の場合、一定の空間内で潰れてある時点で逃げ場が無くなるので、破断限界迄潰れない。そのため強度、弾性を長く保つことになる。衝撃の防止はコイルスプリング、油圧のショックアブソーバーの組み合わせ以上の効果が得られる。また気密リング9は外筒1の内周面に気密に密接するため、エアクッションと同じ効果が得られる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の衝撃力変移吸収緩衝機構の第一の実施の形態を図面を用いて説明する。図1示のように、上端1aが閉じた外筒1の下部内には上端2aが閉じた内筒2の上部を上下動すべく嵌合し、この外筒1に設けた確動カム4,4の溝には該内筒2に挿通したピン3を挿入する。該内筒2上端の上側には一対のピストンリング状の気密リング9,9をその切り欠き部をずらして嵌合し、また外筒1と内筒2の各上端1a,2aとの間には隔壁板10を遊嵌する。気密リング9,9と隔壁板10との間には圧縮コイルバネ7を挿入し、この圧縮コイルバネ7内には複数個のゴム、プラスチック等の弾性体の塊8,8を挿入保持する。また隔壁板10と外筒1の上端1aとの間には同様の弾性体の塊8を挿入する。
【0007】
この塊8は好ましくは球状であるが、これに限られるものではない。上記複数個の弾性体の塊8,8・・・はそれぞれ硬度が異なる。これらの硬度は例えば上より50度,30度,20度である。一番上の塊8は円柱状である。
【0008】
上記衝撃力変移吸収緩衝機構はかかる構成よりなるものであるから、外筒1が内筒2に対して摺動するとピン3が確動カム4の溝内を摺動し、その際圧縮コイルバネ7が撓むと、複数個の弾性体の塊8,8・・・も撓む。この際図16示のように柔らかい塊8から撓み、その塑性変形の限界を越える前に逃げ場がなく、固体と同じ状態になり、次に硬い塊8が順次撓み、以下次第に固い塊8が撓み、始めは柔らかく次第に硬くなるソフトでかつ強いクッシヨンをうることが出来、そのリターン運動もその反対となるので急激な反撥でなく、ソフトでしっかりと元の位置に戻る。また塊8を異なった硬度のものに交換すれば使用の用途に合った適当な弾力を得ることも出来る。従って、数種類の弾性係数の弾力が得られる。
【0009】
図17で横軸は圧縮応力F、縦軸は縮んだ長さHである。図17において直線Aは弾性限界Fの圧縮コイルバネ7のみの場合、曲線Bは本発明の硬度の異なる複数個の弾性体の塊8,8・・・を用いた場合でそれぞれの異なる弾性エネルギーの蓄積された集積値の点を結ぶと放物線状となり、弾性限界はF迄範囲を増大する。曲線Cは隔壁板10を用い、隔壁板10と上端1aとの間に硬い塊8を挿入した場合で、弾性限界がFと更に大きくなる。このグラフが表すものは撓んだ際、弾性体の塊8,8・・・は圧縮コイルバネ7が縮み、円筒状の内壁となるため干渉することがない。また塊8の場合、一定の空間内で潰れてある時点で逃げ場が無くなるため弾性限界内で止まる。従来のコイルスプリングと油圧のショックアブソーバー以上の効果が得られ、人間の筋肉のような粘りのある弾力を得ることが出来る。従って義手、義足の衝撃力変移吸収緩衝機構として好適である。また気密リング9は外筒1の内周面に気密に密接するため、エアクッションと同じ効果が得られる。
【0010】
図2は本発明の第二の実施の形態を示すもので、第一の実施の形態と同じ部分は同じ符号を用い、異なる部分のみを説明する。図2は気密リング9,9の上に6個の弾性体の球状の塊8,8・・・を用いたものである。この場合は更に多種の弾性係数の弾力が得られる。
【0011】
図3は本発明の第三の実施の形態を示すもので、第一の実施の形態と同じ部分は同じ符号を用い、異なる部分のみを説明する。図3示のように隔壁板10の上には球状以外の算盤の玉状の塊8aを挿入し、圧縮コイルバネ7内には一個の多面体状の塊8bを挿入したものである。
【0012】
図4は本発明の第四の実施の形態を示すもので、第一の実施の形態と同じ部分は同じ符号を用い、異なる部分のみを説明する。図4は外筒1と内筒2の各上端との間に圧縮コイルバネ7と4個の弾性体の球状の塊8を用いたものである。これらの硬度は例えば上より30度,40度,50度,60度である。
【0013】
図5示のように本発明の第四の実施の形態における塊8cは球状以外のその外周面に多重の環状溝を設けた形状としたものである。これにより複数の弾性係数の弾力が得られる。
【0014】
上記実施の形態では外筒1に確動カム4,4の溝を設けているが、この確動カム4,4の溝は図6に示すように外筒1の内周面に設けた内溝4b,4bであってもよい。また上記実施の形態では内筒2にピン3を挿通しているが、これはU型スプリング3bにより外方に弾撥された一対のピン3a,3aにしてもよい。
【0015】
上記実施の形態では外筒1に確動カム4,4の溝を設け、内筒2にピン3を挿通しているが、これは反対でもよい。図7は内筒2に確動カム4,4の溝4a,4aを設け、外筒1にピン3を挿通したものである。
【0016】
ピン3、確動カム4,4の代わりに図8に示すように外筒1とその内周面を摺動するピストン5を用い、外筒1の下端にその脱出を止める外筒蓋6を固定してもよい。
【0017】
図9,10,11,12,13は本発明の衝撃力変移吸収緩衝機構Aの6応用例を示す説明図であって、図9は杖、スポーツ用杖、図10は松葉杖、図11は義足、図12は病人用歩行器、図13は介護用ベッド等にそれぞれ応用した場合を示す。
【0018】
図14は本発明の衝撃力変移吸収緩衝機構Aをロフストアンドクラッチ、クオードケイン、アンダーアームクラッチに、図15は振動を受けるところの電子機器、モータ、エンジン、車両の椅子にそれぞれ応用した場合を示す。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば簡単な構成で数種類の弾性係数の弾力が得られ、単一のバネでは得ることが出来ないソフトでかつ強いクッシヨンをうることが出来、衝撃を防止する油圧のショックアブソーバー以上の効果が得られ、人間の筋肉のような粘りのある弾力を得ることが出来る。そのリターン運動も急激な反撥でなく、ソフトでしっかりと元の位置に戻る。その際圧縮コイルバネ7と干渉することがない。また塊8の場合、一定の空間内で潰れてある時点で逃げ場が無くなるため、破断限界迄潰れないため強度、弾性を長く保つことになる。また気密リング9は外筒1の内周面に気密に密接するため、エアクッションと同じ効果が得られる。また内筒2を外筒1の下端に嵌合することにより両者は遊動する事なく安定よく支持され、互いに遊動することがないものである。しかしこの上下関係は逆にしてもよいことは勿論である。また内筒2内に圧縮コイルバネ7と複数個の塊8を設けてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態の縦断面図である。
【図2】本発明の第二の実施の形態の縦断面図である。
【図3】本発明の第三の実施の形態の縦断面図である。
【図4】本発明の第四の実施の形態の縦断面図である。
【図5】本発明の第五の実施の形態塊における塊の他の例を示す側面図である。
【図6】本発明の第六の実施の形態の縦断面図である。
【図7】本発明の第七の実施の形態の縦断面図である。
【図8】本発明の第八の実施の形態の縦断面図である。
【図9】本発明を杖、スポーツ用杖に応用した場合を示す説明図である。
【図10】本発明を松葉杖に応用した場合を示す説明図である。
【図11】本発明を義足に応用した場合を示す説明図である。
【図12】本発明を病人用歩行器に応用した場合を示す説明図である。
【図13】本発明を介護用のベッドに応用した場合を示す説明図である。
【図14】本発明をロフストアンドクラッチに応用した場合を示す説明図である。
【図15】本発明を移動用の電子機器、モータ、エンジン、車両にそれぞれ応用した場合を示す説明図である。
【図16】本発明の変移状態を順次示す説明図である。
【図17】その圧縮応力Fと縮んだ長さHとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 外筒
1a 外筒の上端
2 内筒
2a 内筒の上端
3 ピン
4 確動カム
7 圧縮コイルバネ
8 弾性体の塊
10 隔壁板

Claims (3)

  1. 互いに摺動する外筒と内筒の間に初期状態で上記摺動方向に隙間がないように圧縮コイルバネを挿入し、この圧縮コイルバネ内に複数個の弾性体の球状の塊を互いに初期状態で上記摺動方向に隙間がないように並べて挿入保持し、複数個の弾性体の塊のそれぞれの硬度を異ならしめることを特徴とする杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構。
  2. 互いに摺動する外筒と内筒の各上端との間に隔壁板を遊嵌し、上記外筒の上端と隔壁板の間に初期状態で上記摺動方向に隙間がないように弾性体の塊を挿入保持し、上記隔壁板と内筒の上端との間に初期状態で上記摺動方向に隙間がないように圧縮コイルバネを挿入し、この圧縮コイルバネ内に複数個の弾性体の球状の塊を互いに初期状態で上記摺動方向に隙間がないように並べて挿入保持し、上記各弾性体の塊のそれぞれの硬度を異ならしめることを特徴とする杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構。
  3. 上記外筒と内筒の一方には確動カムを、他方にはその確動カムの溝に挿通したピンを設けて成ることを特徴とする請求項1または2に記載の杖脚の衝撃力変移吸収緩衝機構。
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