JPH01238724A - 非線型荷重特性を有する荷重伝達機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産　土の第１　　野 本発明は、非線型荷重特性を有する荷重伝達機構に関す
るものである。

支未卑孜薯 従来、各種の物体を支持したり、２個以上の物体間にお
いて相互に力又は荷重を伝達するための荷重伝達機構と
して、各種の機構が、既に、多く開発ないしは提案され
ており、また、この場合、一つの物体に他の物体から荷
重が加えられた時に、他の物体の変位に応じて、一つの
物体から反力を受けるようにされた荷重伝達機構が、例
えば、車両の懸架装置などに応用されている。

従来、この種の機構として、金属ばねなどが多く使用さ
れているが、この機構の場合には、他の物体の変位に対
して、一つの物体から、この変位に直線的に比例する反
力を受けることが、普通となっている。しかしながら、
このような変位に比例する反力によっては、必ずしも、
希望される効果、例えば、懸架装置の場合においては、
車両の希望する乗り心地が得られないというような問題
がある。そのために、他の物体の変位に対して、一つ物
体から、この変位に直線的に比例しない反力、すなわち
、非直線的な反力を受けるために、非線型荷重特性を有
する種々の荷重伝達機構が開発ないしは提案されている
。

そして、従来提案されている、この種の非線型荷重特性
を有する荷重伝達機構は、線型特性を有している金属ば
ねなどを主体とし、これに非線型特性を与えるために、
例えば、ゴムばねなどを組み合わせたものが、多く使用
されている。

しかしながら、この形式の非線型荷重特性を有する荷重
伝達機構は、一般的には、複雑な構成を有しているもの
が大部分であり、そのために、その組立が困難であった
り、保守が繁雑であったり、あるいは、その特性を容易
には調節することができないなどの多くの問題点を有し
ている。

日が　゛しようと　る− そこで、本発明は、従来公知のものにおける上記のよう
な多くの問題点を解決し、非線型荷重特性を比較的簡単
な構成により実現し、また、非線型の傾向と、度合いと
を容易に調節することができ、更には、この非線型の傾
向と、度合いとを、使用中にも任意に変更することが可
能である非線型荷重特性を有する荷重伝達機構を得るこ
とを、その課題とするものである。

＝４− 課題を　決　るための手 本発明は、この課題を解決するために、相互に間隔を置
かれて配置された２個の物体間に配置され、各端部付近
が一つの物体に旋回自在に支持され、中央部付近が他の
物体から荷重を負荷されるようにし、この荷重による中
央部の変位に応じて、一つの物体から他の物体へ反力が
作用されるようにされた荷重伝達機構において、荷重伝
達機構が、ほぼ整列して直列状態に配置された３個のリ
ンクから成り立っており、外方の各リンクは、その外端
部において、それぞれ、一つの物体に旋回自在に取り付
けられ、中央のリンクは、各端部において、各外側のリ
ンクのそれぞれの他端部に旋回自在に連結され、外側の
リンクの少なくとも一方の外端部が、直列リンクの方向
に対して直角方向に軸を有し、この軸に対して直角方向
に有効な弾性力を発生するばね要素を介して一つの物体
に連結されており、中央リンクに他の物体からの荷重が
加えられるようにした非線型荷重特性を有する荷重伝達
機構を特徴とするものである。

なお、以上には、本発明においては、２個の物体間に３
個のリンクを直列状態に配置することを特徴とするもの
であるとしであるが、３個のリンクの代わりに、２個の
物体の間に２個のリンクを配置し、これらの２個のリン
クを介して、一つの物体から他の物体へ荷重を加えるよ
うにすることも可能であることは、無論のことである。

作　　　用 本発明は、このような構成を有しているので、その中央
リンクに他の物体から荷重が負荷されていない初期状態
において、外リンクをその各外端部において一つの物体
に連結しているばね要素に、その軸に対して直角方向に
何らの荷重をも発生しない状態に置くか、あるいは、圧
縮状態に置くか、又は、引っ張り状態に置くかに応じて
、中央リンクに他の物体から荷重が負荷された場合に、
３個のリンク及びはね要素の協同作用により、非線型荷
重特性を発揮することができるものである。

及−Ｕ 以下、本発明をその実施例を示す添付図面の第１〜図に
基づいて、詳細に説明をする。

まず、第１図は、本発明の基本構成を示すものであり、
図から分かるように、本発明は、ほぼ水平に直列状に配
置された３個のリンク１，２．３から構成されており、
これらのリンク１，２．３の内、外側の両方のリンク１
及び３は、それぞれの外端部に目玉１、及び３１を形成
してあり、それぞれの内部には、目玉１．。

３１の軸心と直角方向に有効に作用をするばね要素（例
えば、ゴムブシュなど）４，５を、それぞれ、内蔵させ
、また、リンク１の他端部１□と、リンク２の１端部２
１とをピンジヨイント６を介して相互に旋回自在に連結
すると共にリンク２の他端部２□とリンク３の他端部３
□とも、同様に、ビンジヨイント７により相互に旋回自
在に連結する。

本発明は、上記のような基本構成を有して・いるが、使
用の場合には、両外側のリンク１及び３の外方の１端部
に形成された目玉１．．３．において、一つの物体に、
例えば、それに取り付けられたブラケットＢ（第２図参
照）により、各目玉１．，３．内に、それぞれ、内蔵さ
れたばね要素４，５を介して固定し、リンク３の中＝７
− 央部に、他の物体から荷重Ｐを負荷されるようにするも
のであるが、第１図は、この荷重Ｐが無い初期状態にお
いて示すものであり、この初期状態においては、各ばね
要素４，５には、その軸に対して直角な方向、すなわち
、リンク１，２．３の方向には荷重が発生しないように
、各リンク１，２．３並びにブラケットＢを配置しであ
る。すなわち、この状態を模式図により示すと、第２図
のとおりとなり、両外側のリンク１，３の目玉１．．３
．ないしけばね要素４，５の中心間の距離は、ブラケッ
ト８間の距離に等しい最長距離１ｍａｘとなっている。

なお、第２図において、符号Ｂは、ブラケットを示すも
のである。

このように初期状態にセットされた本発明によるリンク
機構において、中央のリンク２に、他の物体から荷重Ｐ
が負荷され、このために、このリンク２が上方又は下方
へ小変位を行った場合には、それぞれ、第３図に２ｕ及
び２１として示す状態となり、この変位に伴って、ばね
要素４５は、その軸心と直角方向、すなわち、リンク１
，２．３の軸方向に変位を受けることとなり、この結果
、中央のリンク２には、反力が生ずることとなる。この
ことを、リンク２が上方に荷重Ｐを負荷された場合につ
いて模式図により示すと、第４図のとおりとなる。すな
わち、この状態においては、両方のばね要素４．５の中
心間の距離は、１１となるが、この距離１１と、初期状
態の最長距離１ｌＩｌａｘ（第２図）との間には １、＜　　１ｉａｘ の関係が生じ、この結果、ばね要素４，５は。

δ＝　ｓｅｃθ　（Ｉｍａｘ　−！、）の値だけリンク
１，２．３の軸方向に変位を受け、反力を発生し、中央
リンク２には、それを初期状態（第１゜２図）に戻そう
とする下向きの反力が発生することなる。

同様なことは、中央リンク２が下方へ荷重Ｐを負荷され
た場合にも生ずる。

このようにして、中央リンク２に負荷される荷重Ｐを大
きくするにつれ、変位も大きくなり、最大荷重Ｐの負荷
時には、第５図に示すような状態となる。

この状態を、荷重Ｐが下向きに作用した場合について模
式図により示すと、第６図に示すとおりとなリ、この場
合における、ばね要素４，５の中心間の距離１２は、最
長距離１ｍａｘに対して １２＜　Ｉｎ＋ａｘ の関係が生じ、ばね要素４，５は、 δ＝　ｓｅｃ　ａ　　（１ｍａｘ　−１２）の値だけリ
ンク１，２．３の軸方向に変位を受け、反力を発生し、
その結果、中央のリンク２を初期状態（第１．２図）に
戻そうとする、最大の上向きの反力を発生することとな
る。

本発明においては、上記のように、初期状態にあるリン
ク１．２．３に、その中央リンク２に、上方又は下方へ
荷重Ｐを負荷した場合に、この荷重Ｐにより生ずるリン
ク２の変位が、それにピンジヨイント６．７を介して連
結された各リンク１及び３を介して、これらのリンク１
，３の外端部に形成された目玉１．．３゜の中に内蔵さ
れたばね要素４，５をたわませる結果、これにより、中
央リンク２には、それを初期状態に戻そうとする反力が
発生することとなるが、この場合における中央リンク２
が荷重Ｐを受けた時に、それが下方へ変位した場合及び
上方へ変位した場合について、その荷重と、変位との間
の関係を線図により示すと、第７図の曲線■のとおりと
なる。

この曲線■から分かるように、本発明による荷重伝達機
構においては、その中央リンク２の、荷重Ｐに対する変
位δの関係は、初期状態を中心として、反対方向に非線
型を現している。これは、外側の各リンク１，３の外端
部に形成された目玉１．．３．内に内蔵されたばね要素
、例えば、ゴムブシュ４，５の圧縮ないしは引っ張り特
性に基づくものである。

なお、第１図に示された本発明の基本構成においては、
両外側のリンク１，３の外側の目玉１．．３．にだけ、
ばね要素、例えば、ゴムばね４，５が内蔵されるものと
しであるが、両リンク１，３の内側の端部り、３２にも
、目玉を形成し、それぞれの内部に、同様に、ばね要素
を内蔵させ、これらのばね要素を介して、中央リンク２
の各端部２１，２□に、それぞれ連結し、これらのばね
要素を、ピンジヨイント６．７の代わりとして使用する
か、又は、ピンジヨイント６．７の周囲に、ばね要素を
配置するようにしても、原理的には、第１図の場合と実
質的に同様な非線型荷重特性が得られることは、容易に
推察されるところである。また、ばね要素は、必ずしも
、両方のリンク１，３の目玉１、．３．に内蔵する必要
は無く、いずれか一方だけに内蔵することもできる。

また、上記の説明では、ばね要素４，５の好適な例とし
て、ゴムブシュを挙げであるが、その代わりに、適当な
金属ばねなどが使用されることのできることも、明らか
なところである。

次ぎに、本発明の第二実施例を説明する。

第１図などに示された本発明の基本構成においては、両
外側のリンク１，３の外側の目玉１．．３．の中に内蔵
されるばね要素４，５は、初期状態においては、その軸
に対して直角な方向、すなわち、リンク１，２゜３の方
向には荷重を発生しないように取り付けるものとしてあ
った。

これに対し、第二実施例においては、第８図に示すよう
に、リンク１，２．３に、その長手方向に圧縮の初期力
が発生するように、ブラケットに設置してあり、このた
めに、リンク１．３の目玉１．．３．内に内蔵されたば
ね要素４．５に、その軸に対して直角な方向、＝１２− すなわち、リンク１，２．３の方向に圧縮変位が、あら
かじめ加えられた状態に初期状態を設定しである。

また、この初期状態を模式図により示すと、第９図のと
おりとなり、この場合には、ブラケットＢの中心間の距
離１ｍａｘに対し、両方のばね要素４，５の中心間の距
離１３は １３〉１輸ａｘ の関係にある。なお、同図において、符号ｈ０は、中央
リンク２の基準面からの高さを現すものである。

このような、初期状態にある本発明による荷重伝達機構
の中央リンク２に上向きの負荷が加えられ、中央リンク
２が小変位を行った状態が、第１０図に示されており、
更に、中央リンク２の変位が大きくなり、第１１図及び
第１２図の模式図により示すように、中央リンク２の高
さがｈｌとなった時に、ばね要素４゜５の中心間の距離
１が、ブラケットＢの中心間の距離　１ｍａｘに等しく
なり、これらの状態を経て、中央リンク２が最大の変位
を行った状態が、第１３図及び模式図により第１４図に
示されている。すなわち、この状態においては、ばね要
素４．５の中心間の距離１゜と、ブラケットＢの中心間
の距離１ｍａｘとの間の関係は １５＜　１ｍａｘ となる。なお、この場合における中央リンク２の高さは
ｈ２であり、これとり。及びｈｌとの間の関係は、無論 ｈｏ＜ｈ、＜ｈ２ となっている。

また、この第二実施例において、中央リンク２に下向き
の荷重が負荷された場合の状態が、それぞれ、第１０．
１１．１３図に対応して、第１５．１６．１７図に示さ
れている。

更に、この実施例の場合における第一実施例に対して示
した第７図の中央リンク２の変位と、荷重Ｐないしは反
力との間の関係を現した曲線■に対応する曲線を同じく
第７図の中に示すと、同図中の曲線■のとおりとなる。

この曲線■がら分かるように、本実施例の場合には、ば
ね要素４，５に、あらがじめ、初期変位が与えられてい
るので、中央リンク２が上方へ変位する時は、−度、十
の反力となった後、−の反力となり、また、反対に、下
方へ変位する時は、−度、−の反力となった後、十〇反
力となる。

次ぎに、本発明の第三実施例として、第二実施例の場合
には、リンク１，２．３に初期圧縮を与えたのと反対に
、初期引っ張りを与えた場合を説明する。

まず、第１８図は、初期状態を示すものであり、この図
を、初期圧縮を与えた第８図と比較する時、ばね要素４
，５が、あらがしめ、引っ張り変位を与えられているこ
とが分がる。また、この場合に、中央リンク２に荷重を
上方及び下方へ負荷した場合の状態が、それぞれ、第１
９．２０図及び第２１．２２図に示されているが、これ
らの図は、それぞれ、第二実施例の場合を示す第１０．
１３図及び第１５４７図に対応するものである。また、
この場合の中央リンク２の変位と、荷重ないしは反力と
の間の関係を、同様な関係を第−及び第二実施例に対し
て曲線■及び■により示している第７図の線図に曲線と
して示すと、曲線■のとおりとなる。

なお、ある特定の与えられた寸法を有する本発明の第一
実施例（第１図）と、そのばね要素４，５のそれぞれに
、ある特定の初期条件、すなわち、たわみδ−１，５ｍ
ｍに相当する引っ張り力を与えた第三実施例（第１８図
）とについて、中央リンク２に負荷された荷重Ｐと、そ
のたわみδとの間の関係を実測した結果を示すと、第２
３図に示すとおりとなった。すなわち、それぞれ、同線
図に、曲線■′及び■′とじて示すとおりとなった。こ
れらの曲線から、同一寸法のリンク機構であっても、そ
の初期状態を変更することにより、非線型の傾向と度合
いとに、相違を生しさせことの可能であることが、認め
られるところである。

以上、本発明を種々の実施例に基づいて説明をしたか、
これらの実施例には、各ばね要素４，５を支持している
ブラケットＢの内の少なくとも一方を、ばね要素４，５
に対して可動的に基礎に取り付け、これにより、ブラケ
ットＢを移動させることにより、非線型の傾向と、度合
いとを容易に調節することが可能である。あるいは、こ
の調整は、３個のリンク１゜２．３の内の少なくとも１
個を適宜の機構により、その長さを可変とすることによ
り、同様に実施することが可能である。また、これらの
ブラケット口ないしはリンク１，２．３の長さの調整は
、例えば、電気モータ、油圧シリンダ、空気シリンダ、
超音波モータなどを動力源として実施すること可能であ
り、更に、この調整は、適宜の公知の機構を介して、荷
重伝達機構の使用中にも、行うことが可能である。

また、各実施例において、中央リンク２に荷重Ｐが負荷
された場合に、リンク機構が座屈することのあることを
防止するために、中央のリンク２に位置決め機構、又は
、ガイド機構を適宜設けることも可能である。なお、こ
の機構としては、本発明によるリンク機構に板ばねを適
当に組み合わせ、この板ばねを弾性部材とリンク機構と
協同して作用をするようにさせると共に座屈防止の位置
決め機構としても作用をさせるようにすると、好都合で
ある。

４覧食素１ 本発明は、上記のような構成及び作用を有しているので
、簡単な構成により非線型荷重特性を発揮させることが
できるだけでは無く、非線型の傾向と、度合いとを、静
止状態においては無論、使用状態にある時にも容易に調
節することが可能である荷重伝達機構を提供するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例を示す略正面図、第２図
は、その模式図、第３図は、第１及び２図に示す機構の
中央リンクに荷重が負荷され、小変位を行った状態を示
す略正面図、第４図は、その模式図、第５図は、同じく
中央リンクが、最大変位を下方へ行った状態を示す略正
面図、第６図は、第５図の模式図、第７図は、第１図に
示す機構の中央リンクの荷重ないしは反力と、荷重との
間の関係を示す線図、第８図は、本発明の第二実施例を
、各リンクが圧縮状態に置かれている初期状態において
示す略正面図、第９図は、その模式図、第１０及び１１
図は、それぞれ、第８図に示す機構を、その中央リンク
が上方へ小変位及び大変位を行った状態において示す略
正面図、第１２図は、第１１図の模式図、第１３図は、
同じく、中央リンクが最大変位を行った状態において示
す略正面図、第１４図は、第１３図の模式図、第１５〜
１７図は、第８図に示しな機構の中央リンクが、下方へ
荷重を負荷された状態を示す、それぞれ、第１０．１１
．１３図に対応する略正面図、第１８図は、本発明の第
三実施例を、各リンクが引っ張り状態に置かれている初
期状態において示す略正面図、第１９及び２０図は、そ
の中央リンクに上方に荷重が負荷され、小変位及び大変
位を行った状態を、それぞれ示す略正面図、第２１及び
２２図は、同じく下方に荷重が負荷された状態を、それ
ぞれ示す第１９及び２０図に対応する略正面図、第２３
図は、第１図及び第１８図に示された実施例のものの中
央リンクの変位と、荷重との間の関係を、実例について
示した線図である。 １．２．３・リンク、１．．３．　　目玉、１□、２．
．２２．３□端部、４，５・・ばね要素、６．７・・ピ
ンジヨイント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相互に間隔を置かれて配置された２個の物体間に配
   置され、各端部付近が一つの物体に旋回自在に支持され
   、中央部付近が他の物体から荷重を負荷されるようにし
   、この荷重による中央部の変位に応じて、一つの物体か
   ら他の物体へ反力が作用されるようにされた荷重伝達機
   構において、荷重伝達機構が、ほぼ整列して直列状態に
   配置された３個のリンクから成り立っており、外方の各
   リンクは、その外端部において、それぞれ、一つの物体
   に旋回自在に取り付けられ、中央のリンクは、各端部に
   おいて、各外側のリンクのそれぞれの他端部に旋回自在
   に連結され、外側のリンクの少なくとも一方の外端部が
   、直列リンクの方向に対して直角方向に軸を有し、この
   軸に対して直角方向に有効な弾性力を発生するばね要素
   を介して一つの物体に連結されており、中央リンクに他
   の物体からの荷重が加えられるようにしたことをことを
   特徴とする非線型荷重特性を有する荷重伝達機構。 ２、各リンクのいずれかに、ばね要素を有している請求
   項１記載の非線型荷重特性を有する荷重伝達機構。 ３、各外側のリンクの各外端部に配置されたばね要素が
   、中央のリンクに他の物体から荷重を負荷されない状態
   にある初期状態において、ばね要素の軸に対して直角方
   向、すなわち、直列リンクの軸方向に荷重を発生しない
   状態にある請求項２記載の非線型荷重特性を有する荷重
   伝達機構。 ４、各外側のリンクの各外端部に配置されたばね要素が
   、中央のリンクに他の物体から荷重を負荷されない状態
   にある初期状態において、ばね要素の軸に対して直角方
   向、すなわち、直列リンクの軸方向に圧縮荷重を発生す
   る状態にある請求項２記載の非線型荷重特性を有する荷
   重伝達機構。 ５、各外側のリンクの各外端部に配置されたばね要素が
   、中央のリンクに他の物体から荷重を負荷されない状態
   にある初期状態において、ばね要素の軸に対して直角方
   向、すなわち、直列リンクの軸方向に引っ張り荷重を発
   生する状態にある請求項２記載の非線型荷重特性を有す
   る荷重伝達機構、６、少なくとも１個のリンクが、その
   長さを調整自在に構成されている請求項１〜５記載の非
   線型荷重特性を有する荷重伝達機構。 ７、外側リンクの外端部の一つの物体への旋回自在な取
   り付け部の少なくとも一つが、ばね要素に対して相対移
   動自在とされている請求項１〜６のいずれかに記載の非
   線型荷重特性を有する荷重伝達機構。 ８、ばね要素が、ゴムブシュから構成されている請求項
   １〜７のいずれかに記載の非線型荷重特性を有する荷重
   伝達機構。