JP4165288B2 - 保持具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動が加わる機器を取り付ける保持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の保持具について図面を用いて説明する。図９は、従来の保持具を用いた自転車の側面図であり、図１０は従来の保持具とその近傍の側面図であり、図１１は、従来の保持具に固有振動数の振動が加えられた場合の振動特性図を示す。
【０００３】
図９において、１は自転車（機器の一例として用いた）であり、２は、金属製のシャーシ３（本体部の一例として用いた）に回転自在に設けられた後輪であり、２ａはシャーシ３に回転自在に設けられた前輪である。そして、この後輪２はチェーン（図示せず）を介してペダル４に連結されている。
【０００４】
５はかごであり、前輪２ａの上方に配置され、この前輪２ａとかご５との間を通して支持体６が設けられている。そして、この支持体６はその一方の端部６ａでシャーシ３に固定されるとともに、他方の先端部６ｂにライト７（負荷の一例として用いた）が連結されているものであった。
【０００５】
次に、この支持体６の詳細について図面を用いて説明する。図１０は従来の保持具の拡大図である。図１０において、支持体６は、一方の端部６ａでビス８とナット９とによってシャーシ固定部３ａに固定されている。そして、支持体６の他方の先端部６ｂには、ライト７がビス８ａで固定されるものであった。
【０００６】
なお、ここでライト７の重さは、１１５グラムであり、支持体６の長さは約４０ミリメートルであり、その幅が１８ミリメートルである。そしてこのような従来の保持具を用いた自転車１が運転されると、支持体６には振動が加えられ、ライト７が振動する。ここで、従来の保持具におけるライト７と支持体６との固有振動数は、４５Ｈｚであった。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３４６１２３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の保持具が用いられた自転車１を運転すると、図１１に示すように、支持体６とライト７との固有振動１１と同じ４５Ｈｚの振動１２が加えられた場合、共振振動１３が起こる。この共振振動１３によって支持体６に曲げ応力が掛かり、その曲げ応力は支持体６の根元部１４（図１０）近傍で最大となる。そして、その曲げ応力は、振動によって繰り返して加わることとなり、支持体６の根元部１４で疲労破壊を生じてしまうという問題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、振動による支持体の破壊強度を増強した保持具を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の保持具は、振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせるものである。これにより、振動による支持体の破壊強度を増強することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせる保持具であり、これにより支持体に一方の方向の共振周波数に合致した周波数の振動が加えられても、他方の方向では共振しなくなる。従って、振動は他方側で減衰することとなり、支持体に加わる応力が小さくなるので、支持体が振動による繰り返し応力などによる破壊を少なくすることができる。
【００１５】
また、保持具のバネ定数は、当接体が当接する側へ振動する場合は支持体と当接体とによるバネ定数となり、その逆方向の振動では支持体のみのバネ定数となる。従って当接体によって保持具のバネ定数が変化し、支持体は振幅の方向によって異なった固有振動数を有することとなる。従って、たとえ支持体に当接体が当接しない方向の振幅における共振周波数の振動が加えられても、当接体が当接する方向に対しては共振しないこととなる。これにより、当接体が当接する側で振動が減衰することとなり、支持体に加わる繰り返し応力は小さくなる。従って、支持体がこの繰り返し応力によって破壊することを少なくすることができる。
【００１６】
また、振動によって当接体が支持体に衝突するので、衝突によって振動エネルギーが消費される。従って、振動は減衰し、さらに支持体に加わる繰り返し応力は小さくなり、支持体が破壊することを少なくすることができる。
【００１７】
さらに、振動によって当接体が支持体へ当接することで、当接体と支持体との間に摩擦が生じる。従ってこの摩擦によって振動エネルギーが消費され、支持体に加わる繰り返し応力はさらに小さくなり、支持体が破壊することは少なくなる。
【００１８】
さらにまた、振動による曲げ応力が最大となる支持体の根元部での破壊が生じ難い保持具を実現することができる。加えて、支持体と当接体とを一体で形成することができる。従って、別途当接体を用意したり、支持体へ取り付けたりする必要はないので、低価格な保持具を実現することができる。またネジによる固定を緩み難くすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、当接体と支持体との間には隙間が形成された請求項１に記載の保持具であり、これによりこの隙間に振動吸収体などを容易に挟むことができ、振動を減衰させることができる。これにより支持体での破壊がさらに発生し難くなる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、隙間には弾性体が挟み込まれた請求項２に記載の保持具であり、これにより支持体が当接体へ当接するときの衝突音を小さくすることができる。また、弾性体でも振動が減衰する。従って、支持体での破壊が発生し難くなる。
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１における保持具について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態１における保持具の側面図である。なお図１において、図９および図１０と同じものについては、同じ番号を付しその説明を簡略化する。
【００２８】
図１において、２１は金属製の支持体であり、金属疲労による破壊をしにくくするために、ステンレスを用いている。２２は当接体（本実施の形態１においては、固有振動数変化手段の一例として用いており、固有振動抑制手段としても機能している）であり、支持体２１を折り返して形成している。そして、この支持体２１の端部の近傍に設けられた固定部２１ａで、ビス８とナット９とによってシャーシ３ａにしっかりと固定される。
【００２９】
なお、支持体２１と当接体２２とがシャーシ３ａに取り付けられる前の状態では、支持体２１と当接体２２との間には１０度程度の曲げ角度を有して弾性を持たせるようにしてある（図１の２点鎖線に示す）。従って、この支持体２１と当接体２２とをシャーシ３ａへ固定することによって、ビス８およびナット９による固定を緩み難くすることができる。
【００３０】
つまり、本実施の形態１における当接体２２は、支持体２１と一体であり、固定部２１ａ側で支持体２１と連結されたものである。なお、本実施の形態１における支持体２１は、厚みが約１．５ミリメートルで、幅が約１８ミリメートルで、端部２１ａから先端部２１ｂまでの長さは約６０ミリメートルである。また、当接体２２は幅も１８ミリメートルであるが、端部２１ａから先端部２２ａまでの長さは約３５ミリメートルとしてあり、ライト７と当接部２２の先端部２２ａとの間隔２５は約５ミリメートルとなっている。
【００３１】
一方、この支持体２１の先端部２１ｂには、ライト７をビス８ａとナット（図示せず）で固定する取付部２１ｃが設けられている。
【００３２】
なお、本実施の形態１における支持体２１と当接体２２はプレス加工で加工される。このとき支持体２１や当接体２２の加工面にはバリが生じる。そして本実施の形態１においては、このバリ（図示せず）の方向を曲げ内側としている。これによって振動時に、当接体２２のバリが支持体と擦れ、支持体２１と当接体２２との間の摩擦抵抗は大きくなる。従って、ライト７と支持体２１とが振動した場合に、その振動エネルギーは、支持体２１と当接体２２との摩擦によって消費されることとなり、振動が抑制されることとなる。また、バリ方向が上方に露出しないので安全である。
【００３３】
なお、支持体２１と当接体２２の先端部２２ａとの間には隙間２３を形成し、この隙間２３内に、ゴム（弾性体の一例として用いた）等を挟み込んでも良い。これによって、当接体２２と支持体２１との衝突により発する衝突音を小さくするとともに、振動自体を抑制させることができる。ここで、隙間２３は約０．２ミリメートルであり、ゴムの厚みは０．３ミリメートル程度としている。
【００３４】
さらに、本実施の形態１において、当接体２２にゴムやバリを設けることによって振動を抑制したが、これは支持体２１や当接体２２の表面を粗くしておいても良い。これによって摩擦抵抗が大きくなり、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態１における保持具の動作について、以下図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態１における保持具の支持体２１が当接体２２と離れる方向へ振動した場合の模式図であり、図３は、同支持体２１が当接体２２と当接する方向へ振動した場合の模式図である。
【００３６】
まず、支持体２１が当接体２２と離れる方向（図２のＡ方向）へ振動した場合について図２を用いて説明する。ライト７がＡ方向へ振れる場合、支持体２１には、シャーシ３ａへの取り付け部である支持体２１の根元部３１を支点として曲げられることとなり、根元部３１に最大の曲げ応力が加わる。
【００３７】
そして、当接体２２と支持体２１とはその根元部３１が固定されているのみであるので、Ａ方向における振動に対しては、支持体２１のみがバネとして働き、当接体２２はほとんど関与しないこととなる。さらに、当接体２２の長さは支持体２１の長さよりも短く、かつ当接体２２にはライト７のような加重が加わらないので、当接体２２単体の固有振動数はライト７が固定された支持体２１の固有振動数に比べて非常に高くなる。これによって当接体２２の振動は、ライト７と支持体２１との振動へ影響を与え難くなると考えられる。従って、このＡ方向への振動に対するライト７と支持体２１との固有振動数は、従来の保持具における固有振動数とほとんど変化していないと考えられる。
【００３８】
次に、支持体２１が当接体２２と当接する方向（図３のＢ方向）へ振動した場合について図３を用いて説明する。ライト７がＢ方向へ振れる場合、支持体２１と当接体２２の双方がバネとして働くので、Ｂ方向への振動におけるバネ定数はＡ方向への振動におけるバネ定数よりも大きくなることとなる。
【００３９】
本実施の形態１においては、当接体２２と支持体２１とが一体であるので、その厚みは、支持体２１と同じ１．５ミリメートルとなる。また、ライト７と当接体２２との隙間２５が５ミリメートルと短いので、Ｂ方向におけるバネ定数は、Ａ方向におけるバネ定数の約２倍近い大きさとなる。
【００４０】
これにより、Ａ方向とＢ方向でバネ定数が変化するので、Ｂ方向とＡ方向とでその固有振動数が変化すると考えられる。本実施の形態１においては、Ｂ方向における振動の固有振動数は、Ａ方向の固有振動数よりも高くなる。
【００４１】
ここでＢ方向における振動において図３に示されるように、支持体２１と当接体２２との間には隙間４１が生じる。これは、支持体２１は、根元部３１を支点として曲げられると共に、当接体２２の先端部２２ａを支点としても曲げられるためである。
【００４２】
つまり、当接体２２の先端部２２ａが支持体２１へ当接する当接点４２より根元部３１側では、支持体２１と当接体２２とがバネとして働く。一方支持体２１の当接点４２より先端部２１ｂ側では支持体２１だけがバネとして働く。つまり、これは、当接点４２を境界としてその根元部３１側と、先端部２１ｂ側でのバネ定数が変化する片持梁における振動として考えられる。
【００４３】
従って、支持体２１と当接体２２とは根元部３１が固定されているだけであるので、支持体２１には当接点４２を支点としてＣ方向への回転モーメント４４が加わる。そして、この回転モーメント４４によって支持体２１には当接点４２と根元部３１との中間点４３近傍で曲げが生じる。これにより振動による曲げ応力は、根元部３１と中間点４３近傍に分散されることとなる。さらに根元部３１では支持体２１と当接体２２とが重ねられ、厚みが２倍となっているので、その強度も大きい。従って、根元部３１における応力を小さくすることができ、支持体２１の破断強度を大きくすることができる。
【００４４】
次に、本実施の形態１における保持具が、振動を減衰させる動作について以下図面を用いて説明する。
【００４５】
まずは本実施の形態１における保持具へＡ方向（図２）における固有振動数と同じ振動数の振動が加えられた第１の共振について説明する。図４は、本実施の形態１における第１の共振状態を示す振動特性図であり、横軸５１は時間を表し、縦軸５２は振幅を示している。
【００４６】
図４において、５３は本実施の形態１における保持具の固有振動を示し、Ａ方向の振動５３ａとＢ方向への振動５３ｂの振動が繰り返される。５４は、Ａ方向における固有振動数と同じ振動数を有する振動である。そして５５は、それらの合成振動を示している。つまり、本実施の形態１における保持具は、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）とで異なった固有振動数を有しているので、図４に示されるように時間５６までは共振状態となるが、時間５６以降においては振動５３ｂと５４ｂとが共振しない。従って、例えば時間５７における合成振動５５は時間５６におけるピーク点よりも減衰するものと考えられる。
【００４７】
次に、本実施の形態１における保持具へＢ方向（図３）における固有振動数と同じ振動数の振動が加えられた第２の共振について説明する。図５は、本実施の形態１における第２の共振状態を示す説明図であり、横軸６１は時間を表し、縦軸６２は振幅を示している。
【００４８】
図５において、６３は本実施の形態１における保持具の固有振動を示し、Ａ方向の振動６３ａとＢ方向への振動６３ｂの振動が繰り返される。６４は、Ｂ方向における固有振動数と同じ振動数を有する振動である。そして６５は、それらの合成振動を示している。つまり、本実施の形態１における保持具は、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）とで異なった固有振動数を有しているので、図５に示されるように、時間６６までは共振状態となるが、時間６６以降においては、振動６３ａと６４ａとは共振しない。従って、例えば時間６７における合成振動６５は時間６６におけるピーク点よりも減衰するものと考えられる。
【００４９】
そして最後に、本実施の形態１における保持具の固有振動数と同じ振動数の振動が加えられた第３の共振について説明する。一般的に自然界で振動数が１／２周期毎で周期的に変化するようなことは少ない。また、たとえそのような振動が生じたとしてもそれが継続的に続くことは、自転車などのような自然発生的な振動では起こり難いと考えられる。従って、本実施の形態１における固有振動数と合致するような振動が、長期間加わることはないと考えられ、これによって支持体２１が破損することは少なくなるものと推測される。
【００５０】
図６は、本実施の形態１における第３の共振状態を示す説明図であり、仮に本実施の形態１における保持具の固有振動数と同じ振動数の振動が長時間加えられた場合を想定している。
【００５１】
図６において、横軸７１は時間を表し、縦軸７２は振幅を示している。７３は本実施の形態１における保持具の固有振動を示し、Ａ方向の振動７３ａとＢ方向への振動７３ｂの振動が繰り返される。７４は、本実施の形態１における保持具の固有振動数と同じ周期の振動である。そして７５は、それらの合成振動を示している。本実施の形態１における保持具は、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）とで異なった固有振動数を有しているので、図６に示されるように、振動７３ａのピーク点の時間７５と振動７４ａにおけるピーク点の時間７６とにズレが生じる。また、振動７３ｂのピーク点の時間７７と振動７４ｂにおけるピーク点の時間７８とにもズレが生じる。従って、例えこのような振動が加えられたとしても、支持体２１の曲げ応力は小さくできるものと考えられる。
【００５２】
以上の構成によって、本実施の形態１における保持具は、支持体２１に当接体２２を設けることによって、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）の振動とで異なった固有振動数を有することとなる。これによって、振動が減衰することとなり、支持体２１に加わる応力は小さくなるので、支持体２１が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【００５３】
なお本発明では、本実施の形態１における保持器を自転車に用いたが、これは同様の振動が生じる他の動力付機器に用いても良い。つまり動力付機器の振動は一般的に自転車よりも長時間加えられるので、本発明の保持器はそのような動力付機器に用いるとさらに良好な効果を奏する。
【００５４】
また、支持体２１と当接体２２とは金属製の板体を折り返したが、これは２枚の金属板を用い、それらを予め溶接しておくことでも良い。
【００５５】
さらに、本実施の形態１においては、ゴムを用いて振動を抑制するとともに振動音を低減している。これは特に振動音が高い場合に有効であるが、本実施の形態１のように保持具の固有振動数が４５Ｈｚ近傍の低い振動数である場合にはゴムなどを支持体２１と当接体２２との間に挟み込まなくても良い。これは本実施の形態１における保持器の固有振動数は４５Ｈｚ近傍であり、このような低い振動数による振動音は低い音であり、人の耳では聞き取り難いためである。
【００５６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２における保持具について図面を用いて説明する。図７は本実施の形態２における保持具の正面図である。図７において図１と同じものについては同じ番号を付し、その説明を簡略化する。
【００５７】
本実施の形態２においては、図１におけるライト７と支持体２１とが一体となったものである。さらに、図１におけるシャーシ３ａと当接体２２とも一体となっている。
【００５８】
図７において、１０１ａはライトケースであり、この中に電球や電池が収納され、このライトケース１０１ａの開口部へ透明の投光ケース１０２が装着されている。そしてこのライトケース１０１ａは、支持部１０１ｂの一方の端部に設けられるとともに、ダイカスト成形で支持部１０１ｂと一体に成形されている。
【００５９】
次に１０２ａは、シャーシであり、このシャーシ１０２ａには支持部１０１ｂの端部１０１ｃがビス８とナット９とによって固定されている。そして、１０２ｂは当接部であり、支持部１０１ｂと略平行に配置されている。なお、これもダイカストによって成形され、シャーシ１０２ａと一体に成形されている。
【００６０】
これによって、実施の形態１と同様に、支持部１０１ｂが当接部１０２ｂと離れる方向（Ａ方向）と支持部１０１ｂが当接部１０２ｂに当接する方向（Ｂ方向）とで固有振動数が変化する。従って、振動が減衰することとなり、支持部１０１ｂに加わる応力は小さくなるので、支持部１０１が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態２において、ライトケース１０１ａは、支持部１０１ｂと一体に成形している。また、当接部１０２ｂもシャーシ１０２ａと一体に形成されている。従って、ライトケース１０１ａと支持部１０１ｂや当接部１０２ｂとシャーシ１０２ａを組み立てる必要はなく、低価格な保持器を実現することができる。
【００６２】
また、本実施の形態２においてはダイカストとしたが、これは樹脂などでも良い。この場合には、保持具の軽量化が可能である。
【００６３】
（実施の形態３）
以下、本実施の形態３における保持器について図面を用いて説明する。本実施の形態３では、実施の形態１における支持体２１とシャーシ３ａとを一体にしたものである。
【００６４】
図８は、本実施の形態３における保持具の側面図である。図８において図１や図７と同じものについては同じ番号を付し、その説明を簡略化している。図８において、支持部２０１の一方の端部２０１ａはシャーシ３ｂと一体に成形されている。そして支持部２０１の他方の端部２０１ｂにライト７がビス８とナット（図示せず）によって取り付けられている。なお、支持部２０１とシャーシ３ｂとは亜鉛系合金によるダイカストによって一体に成形されている。
【００６５】
そして、この支持部２０１上に当接体２０２を重ね、この当接体２０２は支持部２０１の端部２０１ａでビス８とナット９によってシャーシ３ｂに固定される。
【００６６】
これによって、実施の形態１と同様に、支持部２０１が当接部２０２と離れる方向（Ａ方向）と支持部２０１が当接部２０２に当接する方向（Ｂ方向）とで固有振動数が変化する。従って、振動が減衰することとなり、支持部２０１に加わる応力は小さくなるので、支持部２０１が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態３においては、支持部２０１とシャーシ３ｂとを一体に成形している。従って、支持部２０１をシャーシ３ｂに組み付ける必要はなく、低価格な保持器を実現することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態３においては、ライト７と支持部２０１とをビス９で固定したが、これは実施の形態２と同様にダイカストなどによって一体にしても良い。これによって組み立て箇所を削減することができるので、低価格な保持器を実現することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせる保持具である。
【００７０】
これにより支持体に一方の方向の共振周波数に合致した周波数の振動が加えられても、他方の方向では共振しなくなる。従って、振動は他方側で減衰することとなり、支持体に加わる応力が小さくなるので、支持体が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における保持具の側面図
【図２】同、当接体と支持体とが離れる方向の振幅における保持具の側面図
【図３】同、当接体と支持体とが当接する方向の振幅における保持具の正面図
【図４】同、第１の共振状態の振動特性図
【図５】同、第２の共振状態の振動特性図
【図６】同、第３の共振状態の振動特性図
【図７】本発明の実施の形態２における保持具の側面図
【図８】本発明の実施の形態３における保持具の側面図
【図９】従来の保持具を用いた自転車の側面図
【図１０】従来の保持具の側面図
【図１１】従来の保持具に固有振動数の振動が加えられた状態の振動特性図
【符号の説明】
３ａ シャーシ固定部
７ ライト
２１ 支持体
２１ａ 固定部
２１ｃ 取付部
２２ 当接体
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動が加わる機器を取り付ける保持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の保持具について図面を用いて説明する。図９は、従来の保持具を用いた自転車の側面図であり、図１０は従来の保持具とその近傍の側面図であり、図１１は、従来の保持具に固有振動数の振動が加えられた場合の振動特性図を示す。
【０００３】
図９において、１は自転車（機器の一例として用いた）であり、２は、金属製のシャーシ３（本体部の一例として用いた）に回転自在に設けられた後輪であり、２ａはシャーシ３に回転自在に設けられた前輪である。そして、この後輪２はチェーン（図示せず）を介してペダル４に連結されている。
【０００４】
５はかごであり、前輪２ａの上方に配置され、この前輪２ａとかご５との間を通して支持体６が設けられている。そして、この支持体６はその一方の端部６ａでシャーシ３に固定されるとともに、他方の先端部６ｂにライト７（負荷の一例として用いた）が連結されているものであった。
【０００５】
次に、この支持体６の詳細について図面を用いて説明する。図１０は従来の保持具の拡大図である。図１０において、支持体６は、一方の端部６ａでビス８とナット９とによってシャーシ固定部３ａに固定されている。そして、支持体６の他方の先端部６ｂには、ライト７がビス８ａで固定されるものであった。
【０００６】
なお、ここでライト７の重さは、１１５グラムであり、支持体６の長さは約４０ミリメートルであり、その幅が１８ミリメートルである。そしてこのような従来の保持具を用いた自転車１が運転されると、支持体６には振動が加えられ、ライト７が振動する。ここで、従来の保持具におけるライト７と支持体６との固有振動数は、４５Ｈｚであった。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３４６１２３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の保持具が用いられた自転車１を運転すると、図１１に示すように、支持体６とライト７との固有振動１１と同じ４５Ｈｚの振動１２が加えられた場合、共振振動１３が起こる。この共振振動１３によって支持体６に曲げ応力が掛かり、その曲げ応力は支持体６の根元部１４（図１０）近傍で最大となる。そして、その曲げ応力は、振動によって繰り返して加わることとなり、支持体６の根元部１４で疲労破壊を生じてしまうという問題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、振動による支持体の破壊強度を増強した保持具を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の保持具は、振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせるものである。これにより、振動による支持体の破壊強度を増強することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせる保持具であり、これにより支持体に一方の方向の共振周波数に合致した周波数の振動が加えられても、他方の方向では共振しなくなる。従って、振動は他方側で減衰することとなり、支持体に加わる応力が小さくなるので、支持体が振動による繰り返し応力などによる破壊を少なくすることができる。
【００１５】
また、保持具のバネ定数は、当接体が当接する側へ振動する場合は支持体と当接体とによるバネ定数となり、その逆方向の振動では支持体のみのバネ定数となる。従って当接体によって保持具のバネ定数が変化し、支持体は振幅の方向によって異なった固有振動数を有することとなる。従って、たとえ支持体に当接体が当接しない方向の振幅における共振周波数の振動が加えられても、当接体が当接する方向に対しては共振しないこととなる。これにより、当接体が当接する側で振動が減衰することとなり、支持体に加わる繰り返し応力は小さくなる。従って、支持体がこの繰り返し応力によって破壊することを少なくすることができる。
【００１６】
また、振動によって当接体が支持体に衝突するので、衝突によって振動エネルギーが消費される。従って、振動は減衰し、さらに支持体に加わる繰り返し応力は小さくなり、支持体が破壊することを少なくすることができる。
【００１７】
さらに、振動によって当接体が支持体へ当接することで、当接体と支持体との間に摩擦が生じる。従ってこの摩擦によって振動エネルギーが消費され、支持体に加わる繰り返し応力はさらに小さくなり、支持体が破壊することは少なくなる。
【００１８】
さらにまた、振動による曲げ応力が最大となる支持体の根元部での破壊が生じ難い保持具を実現することができる。加えて、支持体と当接体とを一体で形成することができる。従って、別途当接体を用意したり、支持体へ取り付けたりする必要はないので、低価格な保持具を実現することができる。またネジによる固定を緩み難くすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、当接体と支持体との間には隙間が形成された請求項１に記載の保持具であり、これによりこの隙間に振動吸収体などを容易に挟むことができ、振動を減衰させることができる。これにより支持体での破壊がさらに発生し難くなる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、隙間には弾性体が挟み込まれた請求項２に記載の保持具であり、これにより支持体が当接体へ当接するときの衝突音を小さくすることができる。また、弾性体でも振動が減衰する。従って、支持体での破壊が発生し難くなる。
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１における保持具について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態１における保持具の側面図である。なお図１において、図９および図１０と同じものについては、同じ番号を付しその説明を簡略化する。
【００２８】
図１において、２１は金属製の支持体であり、金属疲労による破壊をしにくくするために、ステンレスを用いている。２２は当接体（本実施の形態１においては、固有振動数変化手段の一例として用いており、固有振動抑制手段としても機能している）であり、支持体２１を折り返して形成している。そして、この支持体２１の端部の近傍に設けられた固定部２１ａで、ビス８とナット９とによってシャーシ３ａにしっかりと固定される。
【００２９】
なお、支持体２１と当接体２２とがシャーシ３ａに取り付けられる前の状態では、支持体２１と当接体２２との間には１０度程度の曲げ角度を有して弾性を持たせるようにしてある（図１の２点鎖線に示す）。従って、この支持体２１と当接体２２とをシャーシ３ａへ固定することによって、ビス８およびナット９による固定を緩み難くすることができる。
【００３０】
つまり、本実施の形態１における当接体２２は、支持体２１と一体であり、固定部２１ａ側で支持体２１と連結されたものである。なお、本実施の形態１における支持体２１は、厚みが約１．５ミリメートルで、幅が約１８ミリメートルで、端部２１ａから先端部２１ｂまでの長さは約６０ミリメートルである。また、当接体２２は幅も１８ミリメートルであるが、端部２１ａから先端部２２ａまでの長さは約３５ミリメートルとしてあり、ライト７と当接部２２の先端部２２ａとの間隔２５は約５ミリメートルとなっている。
【００３１】
一方、この支持体２１の先端部２１ｂには、ライト７をビス８ａとナット（図示せず）で固定する取付部２１ｃが設けられている。
【００３２】
なお、本実施の形態１における支持体２１と当接体２２はプレス加工で加工される。このとき支持体２１や当接体２２の加工面にはバリが生じる。そして本実施の形態１においては、このバリ（図示せず）の方向を曲げ内側としている。これによって振動時に、当接体２２のバリが支持体と擦れ、支持体２１と当接体２２との間の摩擦抵抗は大きくなる。従って、ライト７と支持体２１とが振動した場合に、その振動エネルギーは、支持体２１と当接体２２との摩擦によって消費されることとなり、振動が抑制されることとなる。また、バリ方向が上方に露出しないので安全である。
【００３３】
なお、支持体２１と当接体２２の先端部２２ａとの間には隙間２３を形成し、この隙間２３内に、ゴム（弾性体の一例として用いた）等を挟み込んでも良い。これによって、当接体２２と支持体２１との衝突により発する衝突音を小さくするとともに、振動自体を抑制させることができる。ここで、隙間２３は約０．２ミリメートルであり、ゴムの厚みは０．３ミリメートル程度としている。
【００３４】
さらに、本実施の形態１において、当接体２２にゴムやバリを設けることによって振動を抑制したが、これは支持体２１や当接体２２の表面を粗くしておいても良い。これによって摩擦抵抗が大きくなり、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態１における保持具の動作について、以下図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態１における保持具の支持体２１が当接体２２と離れる方向へ振動した場合の模式図であり、図３は、同支持体２１が当接体２２と当接する方向へ振動した場合の模式図である。
【００３６】
まず、支持体２１が当接体２２と離れる方向（図２のＡ方向）へ振動した場合について図２を用いて説明する。ライト７がＡ方向へ振れる場合、支持体２１には、シャーシ３ａへの取り付け部である支持体２１の根元部３１を支点として曲げられることとなり、根元部３１に最大の曲げ応力が加わる。
【００３７】
そして、当接体２２と支持体２１とはその根元部３１が固定されているのみであるので、Ａ方向における振動に対しては、支持体２１のみがバネとして働き、当接体２２はほとんど関与しないこととなる。さらに、当接体２２の長さは支持体２１の長さよりも短く、かつ当接体２２にはライト７のような加重が加わらないので、当接体２２単体の固有振動数はライト７が固定された支持体２１の固有振動数に比べて非常に高くなる。これによって当接体２２の振動は、ライト７と支持体２１との振動へ影響を与え難くなると考えられる。従って、このＡ方向への振動に対するライト７と支持体２１との固有振動数は、従来の保持具における固有振動数とほとんど変化していないと考えられる。
【００３８】
次に、支持体２１が当接体２２と当接する方向（図３のＢ方向）へ振動した場合について図３を用いて説明する。ライト７がＢ方向へ振れる場合、支持体２１と当接体２２の双方がバネとして働くので、Ｂ方向への振動におけるバネ定数はＡ方向への振動におけるバネ定数よりも大きくなることとなる。
【００３９】
本実施の形態１においては、当接体２２と支持体２１とが一体であるので、その厚みは、支持体２１と同じ１．５ミリメートルとなる。また、ライト７と当接体２２との隙間２５が５ミリメートルと短いので、Ｂ方向におけるバネ定数は、Ａ方向におけるバネ定数の約２倍近い大きさとなる。
【００４０】
これにより、Ａ方向とＢ方向でバネ定数が変化するので、Ｂ方向とＡ方向とでその固有振動数が変化すると考えられる。本実施の形態１においては、Ｂ方向における振動の固有振動数は、Ａ方向の固有振動数よりも高くなる。
【００４１】
ここでＢ方向における振動において図３に示されるように、支持体２１と当接体２２との間には隙間４１が生じる。これは、支持体２１は、根元部３１を支点として曲げられると共に、当接体２２の先端部２２ａを支点としても曲げられるためである。
【００４２】
つまり、当接体２２の先端部２２ａが支持体２１へ当接する当接点４２より根元部３１側では、支持体２１と当接体２２とがバネとして働く。一方支持体２１の当接点４２より先端部２１ｂ側では支持体２１だけがバネとして働く。つまり、これは、当接点４２を境界としてその根元部３１側と、先端部２１ｂ側でのバネ定数が変化する片持梁における振動として考えられる。
【００４３】
従って、支持体２１と当接体２２とは根元部３１が固定されているだけであるので、支持体２１には当接点４２を支点としてＣ方向への回転モーメント４４が加わる。そして、この回転モーメント４４によって支持体２１には当接点４２と根元部３１との中間点４３近傍で曲げが生じる。これにより振動による曲げ応力は、根元部３１と中間点４３近傍に分散されることとなる。さらに根元部３１では支持体２１と当接体２２とが重ねられ、厚みが２倍となっているので、その強度も大きい。従って、根元部３１における応力を小さくすることができ、支持体２１の破断強度を大きくすることができる。
【００４４】
次に、本実施の形態１における保持具が、振動を減衰させる動作について以下図面を用いて説明する。
【００４５】
まずは本実施の形態１における保持具へＡ方向（図２）における固有振動数と同じ振動数の振動が加えられた第１の共振について説明する。図４は、本実施の形態１における第１の共振状態を示す振動特性図であり、横軸５１は時間を表し、縦軸５２は振幅を示している。
【００４６】
図４において、５３は本実施の形態１における保持具の固有振動を示し、Ａ方向の振動５３ａとＢ方向への振動５３ｂの振動が繰り返される。５４は、Ａ方向における固有振動数と同じ振動数を有する振動である。そして５５は、それらの合成振動を示している。つまり、本実施の形態１における保持具は、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）とで異なった固有振動数を有しているので、図４に示されるように時間５６までは共振状態となるが、時間５６以降においては振動５３ｂと５４ｂとが共振しない。従って、例えば時間５７における合成振動５５は時間５６におけるピーク点よりも減衰するものと考えられる。
【００４７】
次に、本実施の形態１における保持具へＢ方向（図３）における固有振動数と同じ振動数の振動が加えられた第２の共振について説明する。図５は、本実施の形態１における第２の共振状態を示す説明図であり、横軸６１は時間を表し、縦軸６２は振幅を示している。
【００４８】
図５において、６３は本実施の形態１における保持具の固有振動を示し、Ａ方向の振動６３ａとＢ方向への振動６３ｂの振動が繰り返される。６４は、Ｂ方向における固有振動数と同じ振動数を有する振動である。そして６５は、それらの合成振動を示している。つまり、本実施の形態１における保持具は、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）とで異なった固有振動数を有しているので、図５に示されるように、時間６６までは共振状態となるが、時間６６以降においては、振動６３ａと６４ａとは共振しない。従って、例えば時間６７における合成振動６５は時間６６におけるピーク点よりも減衰するものと考えられる。
【００４９】
そして最後に、本実施の形態１における保持具の固有振動数と同じ振動数の振動が加えられた第３の共振について説明する。一般的に自然界で振動数が１／２周期毎で周期的に変化するようなことは少ない。また、たとえそのような振動が生じたとしてもそれが継続的に続くことは、自転車などのような自然発生的な振動では起こり難いと考えられる。従って、本実施の形態１における固有振動数と合致するような振動が、長期間加わることはないと考えられ、これによって支持体２１が破損することは少なくなるものと推測される。
【００５０】
図６は、本実施の形態１における第３の共振状態を示す説明図であり、仮に本実施の形態１における保持具の固有振動数と同じ振動数の振動が長時間加えられた場合を想定している。
【００５１】
図６において、横軸７１は時間を表し、縦軸７２は振幅を示している。７３は本実施の形態１における保持具の固有振動を示し、Ａ方向の振動７３ａとＢ方向への振動７３ｂの振動が繰り返される。７４は、本実施の形態１における保持具の固有振動数と同じ周期の振動である。そして７５は、それらの合成振動を示している。本実施の形態１における保持具は、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）とで異なった固有振動数を有しているので、図６に示されるように、振動７３ａのピーク点の時間７５と振動７４ａにおけるピーク点の時間７６とにズレが生じる。また、振動７３ｂのピーク点の時間７７と振動７４ｂにおけるピーク点の時間７８とにもズレが生じる。従って、例えこのような振動が加えられたとしても、支持体２１の曲げ応力は小さくできるものと考えられる。
【００５２】
以上の構成によって、本実施の形態１における保持具は、支持体２１に当接体２２を設けることによって、Ａ方向（図２）とＢ方向（図３）の振動とで異なった固有振動数を有することとなる。これによって、振動が減衰することとなり、支持体２１に加わる応力は小さくなるので、支持体２１が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【００５３】
なお本発明では、本実施の形態１における保持器を自転車に用いたが、これは同様の振動が生じる他の動力付機器に用いても良い。つまり動力付機器の振動は一般的に自転車よりも長時間加えられるので、本発明の保持器はそのような動力付機器に用いるとさらに良好な効果を奏する。
【００５４】
また、支持体２１と当接体２２とは金属製の板体を折り返したが、これは２枚の金属板を用い、それらを予め溶接しておくことでも良い。
【００５５】
さらに、本実施の形態１においては、ゴムを用いて振動を抑制するとともに振動音を低減している。これは特に振動音が高い場合に有効であるが、本実施の形態１のように保持具の固有振動数が４５Ｈｚ近傍の低い振動数である場合にはゴムなどを支持体２１と当接体２２との間に挟み込まなくても良い。これは本実施の形態１における保持器の固有振動数は４５Ｈｚ近傍であり、このような低い振動数による振動音は低い音であり、人の耳では聞き取り難いためである。
【００５６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２における保持具について図面を用いて説明する。図７は本実施の形態２における保持具の正面図である。図７において図１と同じものについては同じ番号を付し、その説明を簡略化する。
【００５７】
本実施の形態２においては、図１におけるライト７と支持体２１とが一体となったものである。さらに、図１におけるシャーシ３ａと当接体２２とも一体となっている。
【００５８】
図７において、１０１ａはライトケースであり、この中に電球や電池が収納され、このライトケース１０１ａの開口部へ透明の投光ケース１０２が装着されている。そしてこのライトケース１０１ａは、支持部１０１ｂの一方の端部に設けられるとともに、ダイカスト成形で支持部１０１ｂと一体に成形されている。
【００５９】
次に１０２ａは、シャーシであり、このシャーシ１０２ａには支持部１０１ｂの端部１０１ｃがビス８とナット９とによって固定されている。そして、１０２ｂは当接部であり、支持部１０１ｂと略平行に配置されている。なお、これもダイカストによって成形され、シャーシ１０２ａと一体に成形されている。
【００６０】
これによって、実施の形態１と同様に、支持部１０１ｂが当接部１０２ｂと離れる方向（Ａ方向）と支持部１０１ｂが当接部１０２ｂに当接する方向（Ｂ方向）とで固有振動数が変化する。従って、振動が減衰することとなり、支持部１０１ｂに加わる応力は小さくなるので、支持部１０１が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態２において、ライトケース１０１ａは、支持部１０１ｂと一体に成形している。また、当接部１０２ｂもシャーシ１０２ａと一体に形成されている。従って、ライトケース１０１ａと支持部１０１ｂや当接部１０２ｂとシャーシ１０２ａを組み立てる必要はなく、低価格な保持器を実現することができる。
【００６２】
また、本実施の形態２においてはダイカストとしたが、これは樹脂などでも良い。この場合には、保持具の軽量化が可能である。
【００６３】
（実施の形態３）
以下、本実施の形態３における保持器について図面を用いて説明する。本実施の形態３では、実施の形態１における支持体２１とシャーシ３ａとを一体にしたものである。
【００６４】
図８は、本実施の形態３における保持具の側面図である。図８において図１や図７と同じものについては同じ番号を付し、その説明を簡略化している。図８において、支持部２０１の一方の端部２０１ａはシャーシ３ｂと一体に成形されている。そして支持部２０１の他方の端部２０１ｂにライト７がビス８とナット（図示せず）によって取り付けられている。なお、支持部２０１とシャーシ３ｂとは亜鉛系合金によるダイカストによって一体に成形されている。
【００６５】
そして、この支持部２０１上に当接体２０２を重ね、この当接体２０２は支持部２０１の端部２０１ａでビス８とナット９によってシャーシ３ｂに固定される。
【００６６】
これによって、実施の形態１と同様に、支持部２０１が当接部２０２と離れる方向（Ａ方向）と支持部２０１が当接部２０２に当接する方向（Ｂ方向）とで固有振動数が変化する。従って、振動が減衰することとなり、支持部２０１に加わる応力は小さくなるので、支持部２０１が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態３においては、支持部２０１とシャーシ３ｂとを一体に成形している。従って、支持部２０１をシャーシ３ｂに組み付ける必要はなく、低価格な保持器を実現することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態３においては、ライト７と支持部２０１とをビス９で固定したが、これは実施の形態２と同様にダイカストなどによって一体にしても良い。これによって組み立て箇所を削減することができるので、低価格な保持器を実現することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせる保持具である。
【００７０】
これにより支持体に一方の方向の共振周波数に合致した周波数の振動が加えられても、他方の方向では共振しなくなる。従って、振動は他方側で減衰することとなり、支持体に加わる応力が小さくなるので、支持体が振動による繰り返し応力などによって破壊することを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における保持具の側面図
【図２】同、当接体と支持体とが離れる方向の振幅における保持具の側面図
【図３】同、当接体と支持体とが当接する方向の振幅における保持具の正面図
【図４】同、第１の共振状態の振動特性図
【図５】同、第２の共振状態の振動特性図
【図６】同、第３の共振状態の振動特性図
【図７】本発明の実施の形態２における保持具の側面図
【図８】本発明の実施の形態３における保持具の側面図
【図９】従来の保持具を用いた自転車の側面図
【図１０】従来の保持具の側面図
【図１１】従来の保持具に固有振動数の振動が加えられた状態の振動特性図
【符号の説明】
３ａ シャーシ固定部
７ ライト
２１ 支持体
２１ａ 固定部
２１ｃ 取付部
２２ 当接体
Claims (3)
- 振動が発生する機器の本体部へ取り付けられる負荷を保持する保持具であって、前記保持具は一方の端に設けられるとともに前記負荷を取り付ける取付部と、他方の端に設けられると共に前記機器の本体部に固定される固定部とを有する支持体と、この支持体の一方の面に設けられるとともに、その本体部側端部が前記支持体に固定された当接体とを備え、前記当接体は前記支持体を折り返して一体に形成され、前記当接体と前記支持体との前記本体部への固定は前記支持体の前記本体部側の端部近傍においてねじ固定され、前記当接体が前記支持体へ当接することにより前記支持体での一方と他方での振幅を異にさせる保持具。
- 当接体と支持体との間には隙間が形成された請求項１に記載の保持具。
- 隙間には弾性体が挟み込まれた請求項２に記載の保持具。
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