JP5100447B2 - バネ - Google Patents

Description

本発明はバネに関する。

一般的に「バネ」は金属などの素材の弾性を利用し、衝撃や振動を緩和する目的のため用いられる。バネは、弾性限変形を越える変形（引張り及び圧縮）がなされると塑性化し、バネとしての機能を果たさなくなる。そこで、弾性限変形をできるだけ大きくすることが要望されている。

しかし、弾性限変形を大きくすると、バネの全長が長くなり、圧縮時に座屈しやすくなる場合がある。そこで、座屈を防止又は抑制するために、バネガイドを設ける構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００７−１９２２８６号公報

しかし、座屈が防止又は抑制されても、弾性限変形を大きくすると、前述したように、バネの全長が長くなり所望する長さのバネが得られなくなったり、所望するバネ定数等が得られなくなったりする場合がある。このため、従来は複数種類のバネを組み合わせなければ、所望の仕様（バネ長やバネ定数）を実現することができない場合があった。つまり、対応可能な仕様の範囲が狭かった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、一つのバネで、座屈を防止又は抑制しつつ弾性限変形を大きくすることができ、しかも、対応可能な仕様を従来よりも拡大することが目的である。

請求項１に記載のバネは、板厚方向に間隔をあけて配列された複数の金属板と、隣接する前記金属板の板厚方向と直交する方向の一端部同士又は他端部同士を互い違いに連結する連結部と、を有するバネ部と、前記金属板と前記金属板との間に挟まれ、前記バネ部に前記板厚方向と直交する方向に力が作用すると、前記金属板が板厚方向と直交する方向に伸長又は圧縮するように、前記金属板の板厚方向の座屈を防止又は抑制するゴム部材と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載のバネでは、バネ部は間隔をあけて複数の金属板が板厚方向に配列されると共に、隣接する金属板の板厚方向と直交する方向の一端部同士又は他端部同士が連結部によって互い違いに連結されている。そして、このバネ部に板厚方向と直交する方向に力（圧縮及び引張り）を作用させることで、バネ部を構成する金属板が板厚方向と直交する方向に伸縮しバネ性が発揮される。

なお、バネ部の金属板のヤング率と軸力方向（伸縮方向）と直交する断面積との積（ＥＡ）を、各金属板の合計の部材長さ（Ｌ）で除した値（ＥＡ／Ｌ）で、バネ定数が決定される。また、各金属板の合計の部材長さＬ（金属板の板厚方向と直交する方向の伸縮方向の長さ×弾性部数）によって弾性限変形が決定される。つまり、金属板の数を増やすことで、バネ（バネ部）の全長（軸力（伸縮）方向の長さ）を長くすることなく、弾性限変形を大きくすることができる。よって、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とが各々別々に調整可能とされる。これにより、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。

また、バネ（バネ部）に力（圧縮及び引張り）が作用すると、金属板がゴム部材によって、金属板の座屈が防止又は抑制される。よって、例えば、バネ定数を小さくするためバネ部の金属板の断面積を小さくしても、金属板の座屈が防止又は抑制される。

したがって、従来は複数種類のバネを組み合わせなければ実現できないような仕様であっても、一つのバネで、座屈を防止又は抑制しつつ弾性限変形を大きくすることができ、しかも、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とを各々別々に調整が可能であるので、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。
また、板厚方向に間隔をあけて配列されると共に隣接する金属板の一端部同士又は他端部同士が互い違いに連結部で連結され、隣接する金属板の間にゴム部材が挟まれた構成であるので、例えば、金属板と連結部とが別部材構成である場合、ゴム部材を間に挟んで金属板を積層して、隣接する金属板の一端部同士又は他端部同士を連結部で接合することで製造が可能である。また、金属板と連結部との接合部分を所定幅の直線状とすることができる等、金属板と連結部との接合が容易である。つまり、本構成とすることで、バネの製造が容易とされる。

請求項２に記載のバネは、請求項１に記載の構成において、前記金属板には、板厚方向に貫通する孔が形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載のバネでは、金属板に孔をあけることで、バネ定数などを調整することができる。

請求項３に記載のバネは、軸方向と直交する方向に間隔をあけて環状に配列された複数の金属棒と、隣接する前記金属棒の軸方向の一端部同士又は他端部同士を互い違いに連結する連結部と、を有するバネ部と、内筒と外筒とで構成されると共に環状に配列された前記金属棒が前記内筒と前記外筒との間に挿入され、前記バネ部に軸方向に力が作用すると、前記金属棒が前記内筒又は前記外筒に当接し、前記金属棒の座屈を防止又は抑制する筒部材と、を備えることを特徴としている。

請求項３に記載のバネでは、バネ部は、金属棒が周方向に間隔をあけて環状に配列されると共に隣接する金属棒の一端部同士又は他端部同士が互い違いに連結部で連結された構成とされている。

このように、金属棒を環状に配列することで、軸力（圧縮及び引張り）方向と直交する方向の幅を大きくすることなく、多数の金属棒（弾性部）を有する構成が可能とされ、これにより、弾性限変形をより大きくすることができる。
なお、バネ部の金属棒のヤング率と軸力方向（伸縮方向）と直交する断面積との積（ＥＡ）を、各金属棒の合計の部材長さ（Ｌ）で除した値（ＥＡ／Ｌ）で、バネ定数が決定される。また、各金属棒の合計の部材長さＬ（金属棒の伸縮方向の長さ×弾性部数）によって弾性限変形が決定される。つまり、金属棒の数を増やすことで、バネ（バネ部）の全長（軸力（伸縮）方向の長さ）を長くすることなく、弾性限変形を大きくすることができる。よって、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とが各々別々に調整可能とされる。これにより、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。

請求項４に記載のバネは、請求項３に記載の構成において、前記筒部材は、前記内筒と前記外筒との間に設けられ、前記金属棒部材の周方向の変形を拘束する拘束部材を備えることを特徴としている。

請求項４に記載のバネでは、筒部材の内筒と外筒との間に金属棒部材の周方向の変形を拘束する拘束部材を備えているので、バネ部（金属棒）の座屈がより確実に防止又は抑制される。

以上、説明したように請求項１に記載のバネによれば、従来は複数種類のバネを組み合わせなければ実現できないような仕様であっても、一つのバネで、座屈を防止又は抑制しつつ弾性限変形を大きくすることができ、しかも、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とを各々別々に調整が可能であるので、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる、という優れた効果を有する。

請求項２に記載のバネによれば、金属板に孔をあけることで、バネ定数などを調整することができる、という優れた効果を有する。

請求項３に記載のバネによれば、軸力（圧縮及び引張り）方向と直交する方向の幅を大きくすることなく、弾性限変形を大きくすることができる、という優れた効果を有する。

請求項４に記載のバネによれば、バネ部（金属棒）の座屈を、より確実に防止又は抑制することができる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の第一実施形態について、図１と図２とを用いて説明する。なお、図１は、多段式バネ１００を示す全体斜視図である。図２（Ａ）は、図１に示す多段式バネ１００を矢印Ａ方向に見た後面図であり、図２（Ｂ）は図１に示す多段式バネ１００の側面図である。また、各図におけるＹ方向が軸力（圧縮及び引張り）方向である。

図１と図２に示すように、第一実施形態の多段式バネ１００は、軸力が作用する方向、すなわち、引張り及び圧縮される方向（Ｙ方向）を長手方向とする略直方体とされている。多段式バネ１００は、金属板１１０が間隔をあけて配列されたバネ部１０２と、バネ部１０２の金属板１１０間に挟まれたゴム部材１３０と、バネ部１０２に軸力（引張り及び圧縮）を入力（作用）させるための入力部１６０、１６１と、が主要な構成部品とされている。

バネ部１０２は、軸力（圧縮及び引張り）が作用する方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｚ方向）に間隔をあけて金属板１１０が配列されると共に隣接する各金属板１１０の一端部１１０Ａ同士又は他端部１１０Ｂ同士が互い違いに（交互に）接続板１２０で接合された構成とされている。換言すると、隣接する配列方向一方側の金属板１１０とは一端部１１０Ａ同士が接続板１２０で連結されると共に配列方向他方側の金属板１１０とは他端部１１０Ｂ同士が接続板１２０連結された構成とされている。

ゴム部材１３０は、各金属板１１０の間に挟まれている。換言すると、平面視略長方形状の複数枚の金属板１１０を、ゴム部材１３０を挟んで積層し、隣接する金属板１１０の一端部１１０Ａ同士又は他端部１１０Ｂ同士を互い違いに（交互に）接続板１２０で接合して連結した折返し構造とされている。

なお、金属板１１０の板厚方向が積層（配列）方向（Ｚ方向）とされ、金属板１１０の長さ方向がＹ方向とされると共に引張り及び圧縮される方向（軸力が作用する方向）とされ、金属板１１０の幅方向がＸ方向（Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向）とされている。

積層方向（Ｚ方向）の両外側に配置された金属板１１０Ｈと金属板１１０Ｌは、他の金属板１１０よりも、他端部側が長く形成さている。そして、これら金属板１１０Ｈと金属板１１０Ｌとの他端部１１０ＨＡ，１００ＬＡ同士が、他の金属板１１０の他端部１１０Ｂを跨いで、入力部１６０を構成する接続板１２２（入力部１６０）で接合され、連結されている。

また、積層方向（Ｚ方向）の中間部分の金属板１１０Ｍと金属板１１０Ｎの間は、他の金属板間よりも大きく、他端部１１０ＭＢ，１１０ＮＢ同士が、接続板１２０ＭＮで接続されている。

なお本実施形態においては、接続板１２０、１２２は、各金属板１１０の一端部１１０Ａと他端部１１０Ｂの側面（積層方向（Ｚ方向）側面）に接合されている。

入力部１６０は、前述した接続板１２２、棒部１６２、リング部１６６で構成されている。一方、入力部１６１は、棒部１６４とリング部１６７で構成されている。

接続板１２２の中央部分には、引張り及び圧縮方向（Ｙ方向）を長手方向として配設された棒部１６２が取り付けられている。また、接続板１２０ＭＮの中央部分には、引張り及び圧縮方向（Ｙ方向）を長手方向として配設された入力部１６１の棒部１６４が取り付けられている。なお、入力部１６１の棒部１６４は、ゴム部材１３０ＭＮの中に埋設されている。また、各棒部１６２、１６４の先端部分には、Ｘ方向に貫通する略円形の孔１６７、１６９が形成されたリング部１６６、１６８が設けられている。

なお、金属板１１０と接続板１２０、１２２との接合方法は特に限定されない。例えば、ボルトとナットで接合してもよいし、溶接で接合してもよい。或いは、金属板１１０と接続板１２０、１２２とが別部材構成でなく、一体となって成形されていてもよい。

同様に、棒部１６２、１６４と接続板１２０ＭＮ，１２２との接合方法も限定されない。例えば、ボルトとナットで接合されていてもよいし、溶接で接合してもよい。また、棒部１６２、１６４と接続板１２０ＭＮ，１２２とが一体となって成形されていてもよい。

また、金属板１１０、接続板１２０、１２２、棒部１６２、１６４の材質は特に限定されない。例えば、高張力鋼又は超高張力鋼であってもよい。更に、接続板１２０、１２２、棒部１６２、１６４の材質は、バネ性を有しない材質であってもよい。

つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

多段式バネ１００は、入力部１６０、１６１を介して、Ｙ方向に引張り及び圧縮し、バネ部１０２の各金属板１１０がＹ方向に伸縮（弾性変形）されることで、バネ性を発揮する。このとき、引張り時においては、積層方向両外側の金属板１１０Ｈ、１１０Ｌは伸長される（引っ張られる）が、その他の金属板１１０は圧縮される。一方、圧縮時においては、積層方向両外側の金属板１１０Ｈ、１１０Ｌは圧縮されるが、その他の金属板１１０は引っ張られる（伸長される）。

なお、バネ部１０２を構成する各金属板１１０のヤング率と伸縮方向と直交する断面積（板厚×幅）との積（ＥＡ）を、金属板１１０の合計の部材長さ（Ｌ）で除した値（ＥＡ／Ｌ）で、バネ定数が決定される。なお、一枚の金属板１１０の伸縮方向の長さをｌとし、枚数をＮ枚、とすると、合計の部材長さＬは、Ｌ＝ｌ×Ｎとされる。

また、各金属板１１０の合計の部材長さＬ（金属板１１０の伸縮方向（Ｙ方向）の長さ（ｌ）×金属板１１０の枚数（Ｎ））が弾性限変形を決定する。つまり、金属板１１０の枚数を増やすことで、多段式バネ１００（バネ部１０２）の全長を長くすることなく、弾性限変形を大きくすることができる。

よって、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とが各々別々に調整可能とされる。これにより、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。

また、金属板１１０の圧縮及び引張り方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｚ方向（積層方向、板厚方向））への変形（折れ曲り）が、各金属板１１０に挟まれたゴム部材１３０によって、防止又は抑制され、その結果、バネ部１０２（金属板１１０）の座屈が防止又は抑制される。よって、例えば、バネ定数を小さくするため金属板１１０の板厚（断面を薄くしても（断面積を小さくして）も、バネ部１０２（金属板１１０）の座屈が防止又は抑制される。

したがって、従来は複数種類のバネを組み合わせなければ実現できないような仕様であっても、本実施形態の多段式バネ１１０は、一つで、座屈を防止又は抑制しつつ弾性限変形を大きくすることができ、しかも、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とを各々別々に調整が可能であるので、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。

なお、図１に想像線で示すように、金属板１１０に孔１８０をあけ、バネ定数などを調整してもよい。また、図１では、孔１８０は略四角形状とされているが、これに限定されない。どのような形状であってもよい。例えば、円形であってもよいし三角状であってもよい。

また、バネ部１０２の金属板１１０の間には挟まれたゴム部材１３０は、圧縮及び引張りに伴い金属板１１０間の間隔が若干変化しても追従するので、バネ部１０２の圧縮及び引張りを妨げない。

また、複数枚の金属板１１０を、ゴム部材１３０を挟んで積層し、隣接する金属板１１０の一端部１１０Ａ同士又は他端部１１０Ｂ同士を互い違いに（交互に）接続板１２０で接合して連結した折返し構造とされているので、製造が容易である。

また、本実施形態のように、隣接する金属板１１０の一端部１１０Ａ同士又は他端部１１０Ｂ同士を、別部材の接合板１２０で接合する構成する場合、ゴム部材１２０を間に挟んで金属板１１０を積層して、隣接する金属板１１０の一端部１１０Ａ同士又は他端部１１０Ｂ同士を接続板１２０、１２２で接合することで製造が可能である。また、接合部分を所定幅（接合板１２０の板厚）の直線状とすることができるので、接合が容易である（バネ部１０２の製造が容易である）。

つぎに、本発明の第二実施形態について、図３と図４とを用いて説明する。なお、図３は、多段式バネ２００を示す全体斜視図である。図４（Ａ）は、図３に示す多段式バネ２００を矢印Ａ方向に見た後面図であり、図４（Ｂ）は図１に示す多段式バネ２００の側面図である。また、各図におけるＹ方向が軸力（圧縮及び引張り）方向である。なお、第一実施形態と同一の部材には、同一の符号を記し、重複する説明は省略する。

図３と図４に示すように、第二実施形態の多段式バネ２００は、軸力が作用する方向、すなわち、引張り及び圧縮される方向（Ｙ方向）を長手方向とする略円柱形状とされている（正確にはＸ方向中央部分が膨らんだ形状（鼓形状）とされている）。多段式バネ２００は、金属板２１０が間隔をあけて配列されたバネ部２０２と、バネ部２０２の金属板２１０間に挟まれたゴム部材２３０と、バネ部２０２に軸力（引張り及び圧縮）を入力（作用）させるための入力部２６０、１６１と、が主要な構成部品とされている。

バネ部２０２は、軸力（圧縮及び引張り）が作用する方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｚ方向）に間隔をあけて金属板２１０が配列されると共に隣接する各金属板２１０の一端部２１０Ａ同士又は他端部２１０Ｂ同士が互い違いに（交互に）接続板２２０で接合された構成とされている。換言すると、隣接する配列方向一方側の金属板２１０とは一端部１１０Ａ同士が接続板２２０で連結されると共に配列方向他方側の金属板２１０とは他端部１１０Ｂ同士が接続板２２０連結された構成とされている

ゴム部材２３０は、各金属板２１０の間に挟まれている。換言すると、平面視略長方形状の複数枚の金属板２１０を、ゴム部材１３０を挟んで積層し、隣接する金属板２１０の一端部２１０Ａ同士又は他端部２１０Ｂ同士を互い違いに（交互に）接続板２２０で接合して連結した折返し構造とされている。

ここで、バネ部２０２の平面視略長方形状の複数枚の金属板２２０の幅は、積層方向の両外側に配設された金属板２２０Ｈ，２２０Ｌが最も幅狭で、中央側ほど徐々に幅広とされている。つまり、板厚は同じであるが断面形状（幅）が異なる金属板２１０を組合わせて構成されている。なお、ゴム部材２３０及び接続板２３０もこれに合わせた幅とされている。これにより前述したように、多段式バネ２００は、全体が引張り及び圧縮される方向（矢印Ｆ方向）を長手方向（軸方向）とする略円柱形状とされている（正確にはＸ方向中央部分が膨らんだ形状（鼓形状）とされている）。

なお、第一実施形態と同様に、積層方向（Ｚ方向）の両外側に配置された金属板２１０Ｈと金属板２１０Ｌは、他の金属板２１０よりも、他端部側が長く形成さている。そして、これら金属板２１０Ｈと金属板２１０Ｌとの他端部２１０ＨＡ，２１０ＬＡ同士が、他の金属板２１０の他端部２１０Ｂを跨いで、入力部２６０を構成する接続板２２２で接合され連結されている。なお、接続板２２２はＸ方向中央部分が膨らんだ形状（鼓形状）とされている。

なお、本実施形態においては、第一実施形態と異なり、接続板２２０、２２２は、金属板２１０の一端部２１０Ａと他端部２１０Ｂの端面（引張り及び圧縮方向（Ｙ方向）端面）に接合されている。

また、積層方向の中間部分の金属板２１０Ｍと金属板２１０Ｎの間は、他の金属板間よりも大きく、他端部２１０ＭＢ，２１０ＮＢ同士が、接続板２２０ＭＮで接続されている。

入力部２６０は、前述した接続板２２２、棒部１６２、リング部１６６で構成されている。一方、入力部１６１は、第一実施形態と同様に、棒部１６４とリング部１６７で構成されている。そして、入力部１６１の棒部１６４が前述した接続板２２０ＭＮに取り付けられている。また、棒部１６４は金属板２１０Ｍと金属板２１０Ｎの間のゴム部材２３０ＭＮに埋設されている。

なお、第一実施形態と同様に、金属板２１０と接続板２２０、２２２との接合方法は特に限定されない。例えば、ボルトとナットで接合してもよいし、溶接で接合してもよい。或いは、金属板２１０と接続板２２０、２２２とが別部材構成でなく、一体となって成形されていてもよい。

同様に、棒部１６２、１６４と接続板２２０ＭＮ，２２２との接合方法も限定されない。例えば、ボルトとナットで接合されていてもよいし、溶接で接合してもよい。また、棒部１６２、１６４と接続板２２０ＭＮ，２２２とが一体となって成形されていてもよい。

また、金属板２１０、接続板２２０、２２２、棒部１６２、１６４の材質は特に限定されない。例えば、高張力鋼又は超高張力鋼であってもよい。更に、接続板２２０、２２２、棒部１６２、１６４の材質は、バネ性を有しない材質であってもよ

つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する

第一実施形態と同様の作用及び効果を果たすが、バネ部２０２は、異なる断面積（幅）の金属板２１０を組み合わせているので、対応可能な仕様を従来よりも更に拡大することができる。なお、第一実施形態と同様に、金属板２１０に孔（図１参照）をあけ、バネ定数などを調整してもよい。

なお、第一実施形態及び第二実施形態では、金属板１１０、１２０の板厚は全て同じであったがこれに限定されない。異なる板厚の金属板を用いた構成の多段バネであってもよい（図示省略）。

つぎに、本発明の第三実施形態について、図５〜図８を用いて説明する。なお、図５は、多段式バネ３００を示す一部切欠き分解斜視図である。図６は、図５に示す多段式バネ３００の筒部３８０を想像線として図示した分解斜視図である。図７は図５に示す多段式バネ３００のＡ−Ａ線に沿った（軸方向（Ｆ方向）と直交する）断面図である。図８はバネ部３０２の展開図である。また、各図におけるＦ方向（軸方向）が軸力（圧縮及び引張り）方向であり、Ｆ方向を軸心とする周方向がＥ方向である。

図５〜図７に示すように、多段式バネ３００は、軸力が作用する方向、すなわち、引張り及び圧縮される方向（Ｆ方向）を長手方向（軸方向）とする略円柱状とされている。なお、前述したように、略円柱の軸方方向（Ｆ方向）が引張り及び圧縮される方向であり、周方向がＥ方向とされる。

多段式バネ３００は、環状のバネ部３０２と、このバネ部３０２が挿入される筒部３８０と、バネ部３０２に軸力を入力するための入力部３６０、３７０と、が主要な構成部品とされている。

図５〜図８に示すように、バネ部３０２は、金属棒部３１０が周方向（Ｅ方向）に間隔をあけて環状に配列されると共に隣接する金属棒部３１０の一端部３１０Ａ同士又は他端部３１０Ｂ同士が互い違いに（交互に）連結部３２０で連結された構成とされている。換言すると、隣接する周方向（配列方向）一方側の金属棒部３１０とは一端部３１０Ａ同士が連結部３２０で連結されると共に周方向（配列方向）他方側の金属棒部３１０とは他端部３１０Ｂ同士が連結部３２０で連結された構造とされている。

図５〜図７に示すように、筒部３８０は、軸方向（Ｆ方向）の両端側が開口された内筒３８４と、この内筒３８４の外側に設けられた外筒３８２と、で構成され、前述した環状のバネ部３１０が内筒３８４と外筒３８２との間に挿入されている。

図６と図８とに示すように、前述したように多段式バネ３００は、バネ部３０２に軸力を入力するための入力部３６０、３７０を備えている。入力部３６０、３７０は、Ｆ方向を長手方向とする棒部３６２、３７２と円盤状の蓋部３６４、３７４とで構成されている。

そして、一方の入力部３６０の棒部３６２は連結部３１０Ｋと連結部３１０Ｌとに取り付けられている。同様に、他方の入力部３７０の棒部３７２は連結部３１０Ｍと連結部３１０Ｎとに取り付けられている。なお、図８に示すように、各棒部３６２及び各棒部３７２は対角線上に配設されていると共に、棒部３６２と棒部３７２とが交互に略９０度ごとに配設されている。

図６と図８とに示すように、棒部３６２、３７２のそれぞれの端部に円盤状の蓋部３６４、３７４が接続されている。そして、この蓋部３６４、３７４が筒部３８０のＦ方向両側の開口部分を塞ぐ構成とされている。なお、蓋部３６４、３７４の上面には円形状の孔３６７、３７７が形成された凸部３６６、３７６が設けられている。

なお、本実施形態では、バネ部３０２（金属棒部３１０と連結部３２０と）は、一本の中実の金属製の棒を曲げることによって形成されている。しかし、曲げ加工の場合、曲げ部分の強度が、他の部分よりも弱くなる。また、場合によっては、曲げ部分の強度が不足する場合がある。よって、図１２（Ａ）に示す第一変形例のバネ部３０３のように、曲げ部分（Ｕ字の底部分）に補強部材３１５を設けることで（はめ込むことで）、曲げ部分の強度を向上させることが望ましい。

また、図１２（Ｂ）に示す第二変形例のバネ部３０５のように、別部材構成とされた金属棒部３１１と連結部３２１とが、溶接やボルト締め等で接合された構成であってもよい。なお、このような構成の場合は、曲げ加工よりも強度が向上される。しかし、同様に、第一変形例（図１２（Ａ））と同様に、Ｕ字の底部分に補強部材３１５を設けて、強度をより向上させてもよい。

また、金属棒部３１０（及び連結部３２０）、棒部３６２、３７２の材質は特に限定されない。例えば、高張力鋼鈑であってもよい。更に、棒部３６２、３７２の材質は、バネ性を有しない材質であってもよい。また、前述した図１２（Ｂ）に示す変形例の場合のように、金属棒部３１１と連結部３２１とが別部材構成とされている場合は、連結部３２１の材質はバネ性を有しない材質であってもよい。

つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。

第一実施形態及び第二実施形態と同様に、本実施形態の多段式バネ３００も、入力部３６０、３７０を介して、Ｆ方向に引張り及び圧縮し、バネ部３０２の各金属棒部３１０がＹ方向に伸縮（弾性変形）されることで、バネ性を発揮する。このとき、引張り時においては、各金属棒部３１０は圧縮される。一方、圧縮時においては、各金属棒部３１０は引張られる（伸長される）。

また、各金属棒部３１０のヤング率と断面積（「太さ」）との積（ＥＡ）を、金属棒３１０の合計の部材長さ（Ｌ）で除した値（ＥＡ／Ｌ）で、バネ定数が決定される。なお、一本の金属棒３１０の伸縮方向（Ｆ方向）の長さｌとし、本数をＮ枚、とすると、合計の部材長さＬは、Ｌ＝ｌ×Ｎとされる。

また、各金属棒部３１０の合計の部材長さＬ（金属棒部３１０の伸縮方向（Ｆ方向）の長さ×金属棒部３１０の本数）が弾性限変形を決定する。つまり、金属棒部３１０の本数を増やすことで、多段式バネ３００（バネ部３００）の全長を長くすることなく、弾性限変形を大きくすることができる。よって、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とが各々別々に調整可能とされる。これにより、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。

また、各金属棒部３１０は筒部３８０の内筒３８２と外筒３８４との間に挿入されているので、金属棒部３１０の圧縮方向及び引張り（Ｆ方向）と直交する径方向外側又は内側への変形（折れ曲り）が、防止又は抑制され、その結果、金属棒部３１０の座屈が防止又は抑制される。よって、例えば、バネ定数を小さくするため金属棒部３１０の断面積を小さくしても（細くしても）、座屈が防止又は抑制される。

したがって、従来は複数種類のバネを組み合わせなければ実現できないような仕様であっても、本実施形態の多段式バネ３００は、一つで、座屈を防止又は抑制しつつ弾性限変形を大きくすることができ、しかも、バネ全長とバネ定数と弾性限変形（あるいは許容力）とを各々別々に調整が可能であるので、対応可能な仕様を従来よりも拡大することができる。

また、金属棒部３１０（バネ部３０２）を環状とすることで、圧縮及び引張り方向と直交する方向の幅を大きくすることなく、多数の金属棒３１０を有する構成が可能とされる。これにより、弾性限変形を大きくすることができる。

つぎに、本実施形態の筒部の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同一の部材には、同一の符号を記し、重複する説明は省略する。

まず、第一変形例の筒部４８０について、図９を用いて説明する。なお、図９は図７に示すＡ−Ａ線の沿った（Ｆ方向と直交する）断面図である。

筒部４８０の内筒４８４には、径方向外側に延出するリブ４８８が形成されている。リブ４８８は、各金属棒部３１０及び棒部３６２、３７２の間に設けられている。なお、リブ４８８は軸方向（Ｆ方向）の全域に渡って形成されていてもよいし、一部にのみ形成されていてもよい。

つぎに本変形例の作用及び効果について説明する。

金属棒部３１０の周方向への変形（折れ曲り）が、リブ４８４に当接することによって、防止又は抑制され、その結果、金属棒部３１０の座屈がより確実に防止又は抑制される。

つぎに、第二変形例の筒部５８０について、図１０を用いて説明する。なお、図１０（Ａ）は図７に示すＡ−Ａに沿った（Ｆ方向と直交する）断面図であり、図１０（Ｂ）はバネ部３０２と支持部５９０との展開図である。

筒部５８０の内筒５８４と外筒５８２との間に、支持部５９０が設けている。支持部５９０は、各金属棒部３１０及び棒部３６２、３７２が挿通される貫通孔５９２が形成されたリング部５９３を有している。リング部５９３は、周方向に沿って配設された連結部５９６によって互いに連結されている。また、径方向に延びる連結部５９４によって内筒５８４と外筒５８２とに接続されている。

なお、本実施形態においては、支持部５９０は、軸方向（Ｆ方向）の一部領域に一箇所のみ設けられている（図１０（Ｂ）参照）。しかし、複数箇所に支持部が設けられた構成であってもよい。或いは、軸方向（Ｆ方向）の全域に渡って円筒状のリング部が設けられた構成であってもよい。

つぎに本変形例の作用及び効果について説明する。

金属棒部３１０は支持部５９０のリング部５９３の貫通孔５９２に拘束されているので、金属棒部３１０の周方向及び径方向への変形（折れ曲り）が、防止又は抑制され、その結果、金属棒部３１０の座屈がより確実に防止又は抑制される。

つぎに、第三変形例の筒部６８０について、図１１を用いて説明する。なお、図１１は図７に示すＡ−Ａ線に沿った（Ｆ方向と直交する）断面図である。

筒部６８０の内筒５８４と外筒５８２との間には、樹脂等からなる支持部６９０が設けられている。支持部６９０は、各金属棒部３１０及び棒部３６２、３７２が挿通される貫通孔６９２が形成されている。

なお、本実施形態においては、支持部６９０は、軸方向（Ｆ方向）の全領域に渡って設けられた構成とされている。しかし、軸方向（Ｆ方向）の一部領域にのみ設けられていてもよい。

つぎに本変形例の作用及び効果について説明する。

金属棒部３１０は、支持部６９０の貫通孔６９２に拘束されているので、金属棒部３１０の周方向及び径方向への変形（折れ曲り）が防止又は抑制され、その結果、金属棒部３１０の座屈がより確実に防止又は抑制される。

なお、本実施形態では、変形例も含め、金属棒部３１０は、中実の丸棒、すなわち、円柱状とされていたが、これに限定されない。例えば、三角柱状、四角柱状であってもよい。また、中実でなく中空であってもよい（例えば、円筒状であってもよい）。

また、金属棒部３１０の太さ（断面積）は全て同じであったがこれに限定されない。異なる太さ（断面積）の金属棒を用いる構成であってもよい。

なお、上記実施形態において、金属板１１０、２１０、金属棒部３１０（弾性部）の数は、特に限定されないが、金属板１１０、２１０、金属棒３１０（弾性部）は、４つ以上の偶数個で構成されていることが望ましい。

また、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、弾性部は板状や棒状（或いは筒状）以外の形状であってもよい。また、弾性部の材質は、金属以外の材質であってもよい。

本発明の第一実施形態に係る多段式バネを示す全体斜視図である。 （Ａ）は、図１に示す多段式バネを矢印Ａ方向に見た後面図であり、（Ｂ）は図１に示す多段式バネの側面図である。 本発明の第二実施形態に係る多段式バネを示す全体斜視図である。 （Ａ）は、図３に示す多段式バネを矢印Ａ方向に見た後面図であり、（Ｂ）は図１に示す多段式バネ側面図である。 本発明の第三実施形態に係る多段式バネを示す一部切欠き分解斜視図である。 図５に示す多段式バネの筒部を想像線として図示した分解斜視図である。 図５に示す多段式バネのＡ−Ａ線の（軸方向と直交する）断面図である。 図５に示す多段式バネのバネ部の展開図である。 本発明の第三実施形態に係る多段式バネの筒部の第一変形例を示す（図７に示すＡ−Ａ線に沿ったＦ方向と直交する）断面図である。 本発明の第三実施形態に係る多段式バネの筒部の第二変形例を示す、（Ａ）は（図７に示すＡ−Ａに沿ったＦ方向と直交する）断面図であり、（Ｂ）はバネ部と支持部の展開図である。 本発明の第三実施形態に係る多段式バネの筒部の第三変形例を示す（図７に示すＡ−Ａ線に沿ったＦ方向と直交する）断面図である。 （Ａ）は本発明の第三実施形態に係る多段式バネのバネ部の第一変形例の要部を示す図であり、（Ｂ）は第二変形例の要部を示す図である。

符号の説明

１００ 多段式バネ（バネ）
１０２ バネ部
１１０ 金属板（弾性部）
１２０ 接続板（連結部）
１３０ ゴム部材（当接部）
２００ 多段式バネ（バネ）
２０２ バネ部
２１０ 金属板（弾性部）
２２０ 接続板（連結部）
２３０ ゴム部材（当接部）
３００ 多段式バネ（バネ）
３０２ バネ部
３０３ バネ部
３０５ バネ部
３１０ 金属棒部（弾性部、金属棒）
３２０ 連結部
３８０ 筒部（当接部、筒部材）
３８２ 外筒
３８４ 内筒
４００ 多段式バネ（バネ）
４０２ バネ部
４１０ 金属棒部（弾性部、金属棒）
４２０ 連結部
４８０ 筒部（当接部、筒部材）
４８２ 外筒
４８４ 内筒
４８８ リブ（拘束部材）
５００ 多段式バネ（バネ）
５０２ バネ部
４１０ 金属棒部（弾性部、金属棒）
５２０ 連結部
５８０ 筒部（当接部、筒部材）
５８２ 外筒
５８４ 内筒
５９０ 支持部（拘束部材）
６００ 多段式バネ（バネ）
６０２ バネ部
６１０ 金属棒部（弾性部、金属棒）
６２０ 連結部
６８０ 筒部（当接部、筒部材）
６８２ 外筒
６８４ 内筒
６９０ 支持部（拘束部材）

Claims (4)

1. 板厚方向に間隔をあけて配列された複数の金属板と、隣接する前記金属板の板厚方向と直交する方向の一端部同士又は他端部同士を互い違いに連結する連結部と、を有するバネ部と、
   前記金属板と前記金属板との間に挟まれ、前記バネ部に前記板厚方向と直交する方向に力が作用すると、前記金属板が板厚方向と直交する方向に伸長又は圧縮するように、前記金属板の板厚方向の座屈を防止又は抑制するゴム部材と、
   を備えること特徴とするバネ。
2. 前記金属板には、板厚方向に貫通する孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバネ。
3. 軸方向と直交する方向に間隔をあけて環状に配列された複数の金属棒と、隣接する前記金属棒の軸方向の一端部同士又は他端部同士を互い違いに連結する連結部と、を有するバネ部と、
   内筒と外筒とで構成されると共に環状に配列された前記金属棒が前記内筒と前記外筒との間に挿入され、前記バネ部に軸方向に力が作用すると、前記金属棒が前記内筒又は前記外筒に当接し、前記金属棒の座屈を防止又は抑制する筒部材と、
   を備えることを特徴とするバネ。
4. 前記筒部材には、前記内筒と前記外筒との間に設けられ、前記金属棒部材の周方向の変形を拘束する拘束部材を備えることを特徴とする請求項３に記載のバネ。

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