JPH08312635A

JPH08312635A - バランス軸受装置

Info

Publication number: JPH08312635A
Application number: JP7158257A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Ozawa; 義光小沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】マンホールの蓋のような片持ち的に取り付け
られた上下旋回部材のバランスを、コンパクトな装置構
成でより的確に取り得るようにする。【構成】上下旋回部材１２の一端を固定した外筒４
が、水平に配置した軸２に回転自在に取り付けられてい
る。軸２と外筒４の間には、リング状の移動部材６が配
置されている。移動部材６は、軸２及び外筒４との間に
それぞれ設けられたオネジ３及びメネジ６Ａとすべりキ
ー５ないしスプラインとからなる方向変換機構により上
下旋回部材１２の旋回角度に応じて軸方向に移動可能に
構成され、その移動量に応じてバネ７を変形させるよう
になっている。バネ７は変形量に対してバネ力がほぼｓ
ｉｎカーブで増加するように形成されており、これによ
り上下旋回部材１２の旋回角度に対してｓｉｎカーブで
増加する上下旋回部材１２の下向きの荷重のバランスを
取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばマンホールの蓋
のような一端を回転可能に支持されて上下方向に旋回さ
れる部材のバランス取り装置に係り、特にコンパクトな
装置構成で上記のような部材のバランスを取ることがで
きるバランス軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンホールの蓋は、その一端を軸受によ
って上下方向に旋回可能に取り付けられている。マンホ
ールの蓋が小さい場合は、比較的小さな力で簡単に開閉
できるが、大きな場合には重く開閉が困難である。この
ように片持ち的に取り付けられた上下旋回部材には、軸
受に対して反対側にアームを伸ばし、その先端にバラン
スウエイトを取り付けて小さな操作力で開閉できるよう
にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記マン
ホールの蓋のような場合、スペース的にバランスウエイ
トを取り付けることが困難である。また、マンホールの
蓋は、これが開かれて鉛直状態にあるときには、これを
支える人の手に加わる荷重すなわち下向きの旋回力は零
であり、鉛直状態から次第に下げていくと、下向きの旋
回力はｓｉｎカーブで増加する。

【０００４】本発明は、前述したマンホールの蓋のよう
な片持ち的に取り付けられた上下旋回部材のバランス
を、コンパクトな装置構成でより的確に取ることができ
るバランス軸受装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、水平に配置された軸と、この軸に相対的に
回転自在に取り付けられた外筒と、この外筒又は前記軸
に片持ち的に固定された上下旋回部材と、前記軸に嵌挿
されたバネと、前記軸に対し少なくとも軸方向の移動を
規制されて取り付けられ前記バネの一端側を受け止める
バネ受けと、前記軸に対し少なくとも軸方向に移動可能
に取り付けられ前記バネの他端側に押し付けられる移動
部材と、この移動部材の前記軸上における軸方向位置を
前記軸又は外筒に対する上下旋回部材の相対的な旋回角
位置に対応させて可逆的に変化させるように前記軸、外
筒及び移動部材の間に形成された方向変換機構とからな
り、前記バネと方向変換機構は、上下旋回部材の旋回角
位置に応じて作用する外筒又は軸の回転力とほぼ釣り合
う回転力を外筒又は軸に与えるようにバネ力及び方向変
換特性が設定されていることを特徴とするバランス軸受
装置にある。

【０００６】なお、上記方向変換機構は、上下旋回部材
の旋回角位置に比例して移動部材を移動させるように構
成され、バネが、移動部材の移動量に対しバネ力を前記
旋回角位置に応じて作用する外筒又は軸の回転力に対応
すべく曲線的に変化させるように構成されることが好ま
しい。

【０００７】また、上記方向変換機構は、上下旋回部材
の旋回角位置に対し移動部材を該旋回角位置に応じて作
用する外筒又は軸の回転力に比例して移動させるように
構成され、バネが、移動部材の移動量に対しバネ力を比
例して変化させるように構成されることが好ましい。

【０００８】さらにまた、上記方向変換機構は、軸と移
動部材との間及び移動部材と外筒との間に、それぞれ択
一的に設けられたネジ機構とすべりキーないしスプライ
ンとからなることが好ましい。なお、上記ネジ機構に代
えて溝カム機構を用いてもよい。

【０００９】さらにまた、バネは、軸方向に複数個重ね
られた皿バネを用いることが好ましく、かつこれらの皿
バネのバネ力をそれぞれ異ならせてもよく、さらには曲
線的に変化するバネ定数を有する竹の子バネを用いても
よく、また一般的な圧縮コイルバネであってもよい。

【００１０】

【作用】上下旋回部材が軸又は外筒に対して鉛直状態に
置かれているときには、方向変換機構及び移動部材等を
介してバネから外筒又は軸に加えられる回転力はほぼ零
であるが、上下旋回部材を次第に下方に旋回させると、
方向変換機構を介して移動部材を移動させ、バネを変形
させる。このバネによって外筒又は軸に加えられる回転
力は、バネ力と方向変換特性により、上下旋回部材の旋
回角位置に応じて作用する外筒又は軸の回転力とほぼ釣
り合う回転力である。そこで、上下旋回部材が大きな重
量を有するものであっても小さな操作力で上下に旋回さ
せることができる。また、バネ、移動部材及び方向変換
機構等の構成部材は、軸の周囲に外筒に覆われてコンパ
クト収納されるため、マンホールの蓋などのようにバラ
ンスウエイトの設置が困難な種々の上下旋回部材に適用
することができ、この適用による弊害もほとんどない。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例について図１、図２を参
照して説明する。ブラケット１には、水平に軸２が固定
されている。軸２の中央部分には、ねじれ角が４５°程
度の多条のオネジ３が設けられている。軸２には、外筒
４が回転自在に取り付けられている。なお、図示省略す
るが、外筒４はコロガリベアリングを介して軸２に取り
付けてもよい。

【００１２】外筒４の内面には、キー５が固定されてい
る。このキー５はスプラインであってもよい。オネジ３
には、リング状の移動部材６の内周部に設けられたメネ
ジ６Ａが係合され、移動部材６の外周側は、キー５にス
ライド可能に係合され、外筒４に対し軸方向にのみ移動
可能になっている。上記すべりキー５、オネジ３及びメ
ネジ６Ａは、外筒４の回転を移動部材６の軸方向移動に
変換し、また移動部材６の軸方向移動を外筒４の回転に
変換する可逆的な方向変換機構を構成するようになって
いる。

【００１３】外筒４内には、移動部材６を挟んで両側に
対称的にバネ７が配置されている。これらのバネ７は、
図示を省略するが、皿バネを軸方向に複数個重ねたもの
である。軸方向に重ねられた複数の皿バネは、バネ力を
それぞれ変えられ、後述するように移動部材６の移動量
に対してｓｉｎカーブに近似したバネ力を移動部材６に
付与するように構成されている。

【００１４】なお、外筒４の図２において右端側にはバ
ネ受け８がネジ係合され、外筒４内の左端側に配置され
たバネ受け９の厚さと、外筒４に対するバネ受け８の位
置調整と、によってバネ７の初期バネ力を左右ともほぼ
零に調整しつつ移動部材６の初期位置を調整するように
なっている。また、外筒４は、図２において左端側に配
置されたカラー１０と、上記バネ受け８にネジ係合され
た調整カラー１１と、によって軸２上における位置を定
められている。

【００１５】外筒４には、マンホールの蓋に相当するよ
うな上下方向に旋回される上下旋回部材１２の一端側が
固定されている。

【００１６】次いで本装置の作用について説明する。上
下旋回部材１２が軸２に対し鉛直状態にあるときには、
上下旋回部材１２の重量による外筒４の回転力は零であ
る。この状態から上下旋回部材１２の先端側を図１にお
いて右側へ旋回させると、上下旋回部材１２の重量によ
る外筒４の回転力は旋回角度θに対してｓｉｎカーブで
増加する。

【００１７】ところで上下旋回部材１２が軸２の鉛直上
にあるとき、移動部材６は図２に示す中立位置にあり、
左右両側にあるバネ７のバネ力はほぼ零で釣り合ってお
り、移動部材６を介してバネ７から外筒４に与えられる
回転力は零であるが、上下旋回部材１２が旋回される
と、移動部材６は、すべりキー５により回転されると共
に、この回転によりオネジ３のねじれ角に沿って軸方向
に移動する。

【００１８】上記移動部材６の移動により図２において
左右いずれかのバネ７が圧縮され、他方のバネ７は解放
される。バネ７は、前述したように複数の皿バネからな
り、それぞれのバネ力が小から大まで変えられているた
め、移動部材６の移動開始時には、先ず最もバネ力の小
さな皿バネのバネ力が移動部材６を介して外筒４に与え
られ、移動部材６が所定量移動すると、この最もバネ力
の小さな皿バネは完全に変形し、次にバネ力が小さな皿
バネが変形を開始し、この皿バネのバネ力が外筒４に与
えられる。

【００１９】そこで、各皿バネのたわみ量に対しバネ力
が順次ｓｉｎカーブに近似して増加するように設定して
おくことにより、上下旋回部材１２の旋回によりｓｉｎ
カーブで増加する外筒４を回転させようとする荷重は、
バネ７のバネ力によりほぼ相殺され、いわゆるバランス
が取られる。このため上下旋回部材１２の重量が大きく
てもより小さな操作力で上下に旋回させることができ
る。

【００２０】前述した実施例では、軸２を固定し、これ
に対して外筒４を回転自在に取り付け、上下旋回部材１
２を外筒４に固定する例を示したが、外筒４を固定し、
これに対して軸２を回転自在とし、上下旋回部材１２を
軸２に固定してもよい。

【００２１】また、前述した実施例では、軸２に設けた
オネジ３と移動部材６に設けたメネジ６Ａからなるネジ
機構と、外筒４と移動部材６との間に設けたすべりキー
５ないしスプラインと、によって方向変換機構を構成し
た例を示したが、ネジ機構を外筒４と移動部材６との間
に設け、すべりキー５ないしスプラインを軸２と移動部
材６との間に設けてもよい。

【００２２】さらにまた、方向変換機構は、ネジ機構に
よらず、溝カムとこれに転動可能に係合するニードルベ
アリングのようなローラなどからなるカム機構を用いて
もよい。カム機構を用いる場合は、上記のように移動部
材６の移動量に対してバネ力がほぼｓｉｎカーブで増加
するバネを用いることなく、バネ定数が一定な圧縮コイ
ルバネのような一般的なバネを用い、例えばカム溝の角
度を曲線状に形成することにより、上下旋回部材１２の
旋回角度θに対する移動部材６の移動量を曲線的に変化
させると共に、移動部材６に与えられる軸方向のバネ力
を回転力に変換する比率を所望の値となるように定め、
上下旋回部材１２の旋回角度θに対してバネ７により与
えられる回転力がｓｉｎカーブで増加するように構成す
ることができる。

【００２３】なお、前述した実施例では、移動部材６の
移動量に対してバネ７のバネ力をほぼｓｉｎカーブで増
加させる例としてバネ力の異なる皿バネを複数個軸方向
に重ねて配置する例を示したが、バネ７は皿バネに限ら
れるものではなく、長手方向に厚さや幅を変化させてバ
ネ力が曲線状に変化するように形成した竹の子バネや、
バネ定数が異なり、かつ長さの異なる圧縮コイルバネを
同心円上に多重に配置してバネ力の小さなバネから大き
なバネが順次作用するようにしてもよいなど、種々変更
可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、上下
旋回部材を鉛直状態から下方に旋回させたとき、バネに
よって外筒又は軸に加えられるバランスのための回転力
が、バネ力と方向変換機構の特性により、上下旋回部材
の旋回角位置に応じてｓｉｎカーブで増加する回転力と
ほぼ釣り合う大きさとなるため、上下旋回部材の重量が
大きなものであっても、小さな操作力で上下に旋回させ
ることができる。さらに、バネ、移動部材及び方向変換
機構等の構成部材は、軸の周囲に外筒に覆われてコンパ
クト収納されるため、種々の上下旋回部材に適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す一部省略側面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図。

【符号の説明】

１ブラケット２軸３オネジ４外筒５キー６移動部材６Ａメネジ７バネ８バネ受け９バネ受け１０カラー１１調整カラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平に配置された軸と、この軸に相対的
に回転自在に取り付けられた外筒と、この外筒又は前記
軸に片持ち的に固定された上下旋回部材と、前記軸に嵌
挿されたバネと、前記軸に対し少なくとも軸方向の移動
を規制されて取り付けられ前記バネの一端側を受け止め
るバネ受けと、前記軸に対し少なくとも軸方向に移動可
能に取り付けられ前記バネの他端側に押し付けられる移
動部材と、この移動部材の前記軸上における軸方向位置
を前記軸又は外筒に対する上下旋回部材の相対的な旋回
角位置に対応させて可逆的に変化させるように前記軸、
外筒及び移動部材の間に形成された方向変換機構とから
なり、前記バネと方向変換機構は、上下旋回部材の旋回角位置
に応じて作用する外筒又は軸の回転力とほぼ釣り合う回
転力を外筒又は軸に与えるようにバネ力及び方向変換特
性が設定されていることを特徴とするバランス軸受装
置。
【請求項２】方向変換機構が、上下旋回部材の旋回角
位置に比例して移動部材を移動させるように構成され、
バネが、移動部材の移動量に対しバネ力を前記旋回角位
置に応じて作用する外筒又は軸の回転力に対応すべく曲
線的に変化させるように構成されていることを特徴とす
る請求項１のバランス軸受装置。
【請求項３】方向変換機構が、上下旋回部材の旋回角
位置に対し移動部材を該旋回角位置に応じて作用する外
筒又は軸の回転力に比例して移動させるように構成さ
れ、バネが、移動部材の移動量に対しバネ力を比例して
変化させるように構成されていることを特徴とする請求
項１のバランス軸受装置。
【請求項４】方向変換機構が、軸と移動部材との間及
び移動部材と外筒との間に、それぞれ択一的に設けられ
たネジ機構とすべりキーないしスプラインとからなるこ
とを特徴とする請求項２のバランス軸受装置。
【請求項５】方向変換機構が、軸と移動部材との間及
び移動部材と外筒との間に、それぞれ択一的に設けられ
た溝カム機構とすべりキーないしスプラインとからなる
ことを特徴とする請求項２又は３のバランス軸受装置。
【請求項６】バネが、軸方向に複数個重ねられた皿バ
ネからなることを特徴とする請求項１ないし５のうちの
いずれか１項のバランス軸受装置。
【請求項７】それぞれバネ力の異なる皿バネが軸方向
に複数個重ねて設けられていることを特徴とする請求項
６のバランス軸受装置。
【請求項８】バネが、曲線的に変化するバネ定数を有
する竹の子バネであることを特徴とする請求項２、４又
は５のバランス軸受装置。
【請求項９】バネが、圧縮コイルバネであることを特
徴とする請求項１、３、４又は５のバランス軸受装置。