JPS6396329A - スプリング装置 - Google Patents

スプリング装置

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JPS6396329A
JPS6396329A JP61240322A JP24032286A JPS6396329A JP S6396329 A JPS6396329 A JP S6396329A JP 61240322 A JP61240322 A JP 61240322A JP 24032286 A JP24032286 A JP 24032286A JP S6396329 A JPS6396329 A JP S6396329A
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longitudinal beam
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章 小幡
Takayuki Kitamura
北村　孝之
Satokazu Okazaki
岡崎　覚万
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は長いストロークにわたってほぼ一定の反発力
が得られるスプリング装置に関するものである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
従来、伸縮ストロークの大きなスプリング装置としでは
、コイルスプリングが使用されているが、このコイルス
プリングは、伸縮ストロークに比例して反発力が変化す
るものであるために、伸縮ストロークの大きさに拘わら
ずほぼ一定の反発力を得ることはできなかった。
この発明は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、長いストロークに
わたってほぼ一定の反発力が得られるスプリング装置を
提供することにある。
〔問題点を解決する手段〕
この発明は、複数本の弾性縦梁を複数の水平連結梁によ
り互いに連結してなりかつ前記各弾性縦梁の螺旋状変形
および復元により縮伸するスプリング体を、上下一対の
スプリング受間に設けるとともに、前記各弾性縦梁の一
端を一方のスプリング受に枢着し、前記各弾性縦梁の他
端を他方のスプリング受に回転可能に設けたターンテー
ブルに枢着したことを特徴とするものである。
〔作用〕
すなわち、この発明のスプリング装置は、前記スプリン
グ体の各弾性縦梁を螺旋状に弾性変形させながら縮小し
、この各弾性縦梁の復帰力によって伸長するもので、前
記各弾性縦梁はその端部を枢着しているターンテーブル
を回転させながらほぼ一定の反発力で変形復元するから
、このスプリング装置によれば、長いストロークにわた
ってほぼ一定の反発力を得ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図において、１．２は円板状の上下一対のスプリン
グ受、３は上下のスプリング受１．２間に設けられたス
プリング体であり、このスプリング体３は、同一長さを
有する複数本例えば３本の弾性縦梁４，４と、この各弾
性縦梁４，４を連結する複数の水平連結梁５，５とから
なっている。
前記弾性縦梁４，４は、グラスファイバまたはカーボン
ファイバで強化したエポキシ樹脂等の弾性線材からなる
もので、この各弾性縦梁４，４の下端は、下スプリング
受１にその外周縁に沿わせて等間隔に枢着されており、
また各弾性縦梁４，４の上端は、上スプリング受２の下
面にベアリング６を介して回転可能に設けたターンテー
ブル７にその外周縁に沿わせて等間隔に枢着されている
。
第２図は下スプリング受ｌに対する弾性縦梁４の枢着構
造を示したもので、縦梁４の下端は、下スプリング受１
の上面に設けた縦梁枢着金具８にピン９によってスプリ
ング受周方向に起伏回動可能に枢着されており、また縦
梁４の上端も同様にして前記ターンテーブル７に枢着さ
れている。
また、前記水平連結梁５．５は、スプリング体８の長さ
方向に等間隔に設けられている。第３図〜第６図はそれ
ぞれ前記水平連結梁５を示したもので、第３図〜第５図
に示した水平連結梁５はそれぞれ合成樹脂製のものであ
り、第６図に示した水平連結梁５は耐引張性の高い繊維
索からなっている。これら水平連結梁５．５はいずれも
各弾性縦梁４，４同志を互いに連結して各弾性縦梁４゜
４をスプリング体３の外周側に脹らみ変形しないように
拘束するもので、第３図〜第５図に示した水平連結梁５
は、各弾性縦梁４．４をスプリング体３の内周側にも脹
らみ変形しないように拘束するようになっている。
前記スプリング体３は、その各弾性縦梁４，４を螺旋状
に弾性変形させながら縮小し、各弾性縦梁４，４の復帰
力によって伸長するもので、各弾性縦梁４，４がほぼ直
線状に伸びている状態つまりスプリング体３が最も伸長
している初期状態でスプリング体３に圧縮力を加えると
、この圧縮力によって各弾性縦梁４，４が撓み変形する
が、この各縦梁４．４は水平連結梁５．５で連結されて
いるためにスプリング体３の周方向にのみ撓み変形する
から、各縦梁４．４はターンテーブル７を回転させなが
ら第１図（ａ）に示すように螺旋状に変形する。なお、
この場合、各縦梁４，４の初期姿勢を螺旋変形方向に向
けて若干傾けておくか、あるいは圧縮初期にターンテー
ブル７を若干回転させてやれば、各縦梁４，４をスムー
ズに螺旋状に変形させてやることができる。この各縦梁
４゜４の螺旋状変形は、スプリング体３を圧縮し続。け
るのにともなって第１図（ｂ）に示すように巻回数を増
しながら進行して行き、最終的には螺旋状に変形した各
縦梁４，４が互いに重なり合う状態となる。また、スプ
リング体３に加えた圧縮力を開放すると、各弾性縦梁４
，４がその復元力で上記圧縮時とは逆にターンテーブル
７を回転させながら螺旋状態から復元して行き、最終的
に各縦梁４．４がほぼ直線状に伸びて垂直に立上がる最
伸長状態に復帰する。なお、前記水平連結梁５，５の縦
梁連結部には、弾性縦梁４，４の螺旋状変形つまり縦梁
の角度変化にともなってねじり力が作用するが、このね
じり力は、′Ｍ７図および第８図に示すように水平連結
梁５の縦梁連結部５ａを連結梁５と別部材としてこの縦
梁連結部５ａをボルト１０またはビン１１により連結梁
５に回動可能に枢支することによりて吸収することがで
きるし、また水平連結梁５の縦梁連結部にねじれ変形可
能な弾性をもたせれば、第８図に示すように水平連結梁
５とその縦梁連結部とを一体としても上記ねじり力を吸
収することができる。また、上記スプリング体３の径は
、これを縮小させるのにともなって大きくなり、伸長さ
せるのにともなって小さくなるが、前記水平連結梁５．
５の各縦梁連結部間の距離を、スプリング体３を完全に
縮小させたときの径に合わせて設定しておけば、弾性縦
梁４，４を無理なく変形させてスムーズにスプリング体
３を縮小させることができるし、またスプリング体３の
伸長時はその径が小さくなるのにともなって水平連結梁
５，５が上方または下方に撓み変形するから、この場合
にもスプリング体３をスムーズに伸長させることができ
る。
すなわち、前記スプリング装置は、複数本の弾性縦梁４
，４を複数の水平連結梁５，５により互いに連結してな
りかつ各弾性縦梁４，４の螺旋状変形および復元により
縮伸するスプリング体３を、下スプリング受１と上スプ
リング受２との間に設けるとともに、前記各弾性縦梁４
，４の下端を下スプリング受ｌに枢着し、各弾性縦梁４
，４の上端を上スプリング受２に回転可能に設けたター
ンテーブル７に枢着したものであり、このスプリング装
置は、その伸縮ストロークのほぼ全長にわたってほぼ一
定な反発力をもつという特徴をもっている。
このスプリング装置の反発力を１本の弾性縦梁４の反発
力について説明すると、この弾性縦梁４を螺旋状に変形
させたときの弾性反発力Ｐは、その歪みエネルギーを長
さの変化で微分することにより得られ、次のように定式
化できる。
Ｐ−４／Ｄ２　拳ｘ／Ｌ　（２Ｅ　Ｉ　　（１−（ｘ／
Ｌ）　２）＋ＧＪ　　（２（ｘ／Ｌ）　２−１１１Ｄ；
スプリング体３の直径 ｘ／Ｌ；伸展率 （完全縮小時・・・０．完全伸長時・・・１）Ｅｌ、縦
梁４の曲げ剛性 Ｇに縦梁４のねじり剛性 第１０図は上記式に基づいて弾性縦梁４の伸展率と弾性
反発力を求めた計算結果を示したもので、ここでは弾性
縦梁４が全長にわたって一様な螺旋状変形を生じると仮
定した場合の反発力を示している。そして、このように
弾性縦梁４が全長にわたって一様な螺旋状変形を生じる
と仮定すると、この弾性縦梁４は通常のコイルスプリン
グのばね特性とは異なってはいるものの、必ずしも一様
な反発力を示すとはいえないが、実際には、第１０図の
Ａ点より左側の伸展率では、弾性縦梁４は全長にわたっ
て一様な螺旋形状には変形していない。
これは、例えばＡ点より左側の適当な点Ｂにおける反発
力について考察してみれば分ることであり、Ｂ点より少
しでも弾性縦梁４が伸びると、その反発力が荷重を越え
て弾性縦梁４がますます伸びようとするし、Ｂ点より少
しでも弾性縦梁４が縮むと、その反発力が荷重より小さ
くなって弾性縦梁４がますます縮もうとするから、Ｂ点
に相当する伸展率において弾性縦梁４の伸展長さを拘束
した場合には、弾性縦梁４は、片側が伸びて片側が縮ん
だ螺旋状になる。したがって、十分に長い弾性縦梁４の
場合の螺旋変形状態からの伸展挙動は次のように説明す
ることができる。螺旋が密着する状態に縮んでいる縦梁
４がこの状態から伸びる場合、この縦梁４はその一端か
ら徐々に伸び上がり、Ａ点に相当する伸展率（荷重と釣
合う伸展率）で安定しようとする。そして、一端が安定
状態に達すると、それ以上の伸展に対しては、安定状態
に達した部分は伸び変形をしないから、縦梁４は密着状
態に近い螺旋部分からＡ点に向かって次々に伸び上がっ
て行くことになる。これを模式的に示したのが第１１図
であり、弾性縦梁４はＣａ）−（ｂ）−”　（ｃ）−（
ｄ）のように伸展挙動する。
第１６図は上記のような弾性縦梁４の伸展挙動によって
伸展するスプリング装置の伸展率と反発力との関係を示
したもので、ここでは、直径１．５１１２１の繊維強化
合成樹脂線材からなる３本の弾性縦梁４を使用するとと
もに、スプリング体３の最少縮小時における直径が１５
０　ａになるように設計したスプリング装置の反発力を
示している。この図からも分るように上記スプリング装
置は、その最少縮小付近と最大伸長付近を除けば、どの
ような伸展率においてもほぼ一定の反発力を示している
。
したがって、このスプリング装置によれば、長いストロ
ークにわたってほぼ一定の反発力を得ることができる。
なお、このスプリング装置の反発力は、弾性縦梁４，４
の本数およびその径を選択することで任意に設定するこ
とができる。
次に、上記スプリング装置の用途について説明すると、
第１３図〜第１６図は上記スプリング装置を利用してｆ
ｆｉ量物を昇降させる、昇降装置を示している。この昇
降装置について説明すると、図中２０は昇降装置のケー
スであり、このケース２０は、円筒状の下ケース２１と
、この下ケース２１の外側に昇降可能に嵌装された上ケ
ース２２とからなっている。なお、前記上ケース２２は
、下ケース２１の外周面に設けた図示しないガイドレー
ルで案内されて朋 逼方向には回動することなく昇降するようになっている
。また、前記下ケース２１の下端には、下スプリング上
ｌを兼ねる底板２１ａが設けられ、上ケース２２の上端
には上スプリング受２を兼ねるＴｉ量物載装用天板２２
ａが設けられており、この天板２２ａの下面にはベアリ
ング６を介してターンテーブル７が取付けられている。
そして、前記ケース２０内には、前述したスプリング体
３が設けられており、このスプリング体３の各弾性縦梁
４，４の下端は下ケース２１の底板２１ａに枢着され、
上端は上ケース２２の天板２２ａ下に設けたターンテー
ブル７に枢着されている。
また、前記下ケース２１の外周面の両側には、そ：のほ
ぼ全高さにわたってラック２Ｂ、　Ｌ３が形成されてお
り、上ケース２２の下端側両側には前記ラック２３、２
３に噛合して上ケース２２を任意の昇降高さにロックす
るロック爪２４．２４が設けられている。このロック爪
２４は、第１６図に示すように下ケース２１に基端を固
定した板ばね２５の先端に取付けられてこの板ばね２５
の棒刀によりラック２３に噛合されており、このロック
爪２４と一体のロック解除レバー２Ｂをケース２０側に
押すことによってラック２３から離脱されるようになっ
ている。また、２７は上ケース２２のロックが外れた場
合の安全対策および上ケース２２の昇降速度調整のため
に設けられたダンパである。
この昇降装置は、例えば倉庫内での棚上への荷物の上げ
降し等に使用されるもので、棚上に荷物を上げる場合は
、この昇降装置を棚に近付けて床上に置き、その上ケー
ス２２を下降限まで降下させてこれをロックした状態で
、その天板２２ａ上に荷物３０を載置する。この後は、
ロック解除アーム２８゜２Ｂを手でケース２０側に押し
てロック爪２４．２４をラック２３．２３から離脱させ
ることにより、上ケース２２のロックを解除して上ケー
ス２２を上昇させてやればよ（、この場合、荷物３０の
重量がスプリング体３の反発力より小さければ、このス
プリング体３の反発力によって上ケース２２が上昇して
荷物３０を押上げる。なお、前記ロック解除レバー２８
．２６は上ケース２２の上昇中はそのまま押し続けてお
けばよく、また荷物３０が軽すぎる場合は、上ケース２
２が高速で上昇しようとするが、この上ケース２２の上
昇速度は前記ダンパ２７によって減速される。
また、荷物３０のｆｆ１ｆｆｉがスプリング体３の反発
力より太き（て、スプリング体３の反発力だけでは上ケ
ース２２が上昇しない場合には、ロック解除レバー２８
．２６を押したままこのロック解除レバー２Ｂ。
２Ｂを引上げて上ケース２２を上昇させてやればよく、
この場合も、前記スプリング体３の反発力が上ケース２
２を押上げるように働くために、小さい力で上ケース２
２を上昇させてその上の荷物３０を押上げることができ
る。また、上ケース２２の上昇を停止させる場合には、
その天板２２ａが棚とほぼ同じレベルになるまで上ケー
ス２２が上昇したときにロック解除レバー２８．２８を
放せばよく、このロック解除レバー２８．２８を放すと
、板ばね２５のばね力でロック爪２４．２４をラック２
３．２３に噛合して上ケース２２がそのときの高さにロ
ックされるから、この後に上ケース２２上の荷物３０を
横に移動させて棚上に移し替えればよい。一方、棚上の
荷物を降す場合は、上記と逆に上ケース２２を棚の高さ
に上昇させてこれをロックした状態で、その天板２２ａ
上に棚上の荷物３０を移し、この後にロック解除アーム
２８゜２８を押して上ケース２２のロックを解除すれば
よく、この場合は、荷物３０のｆｆ１ｆｌがスプリング
体３の反発力より大きければ、荷物３０のｆｆｉ量でス
プリング体３が縮小して上ケース２２を下降させる。な
おこ童 の場合も、荷物３０が舅すぎて上ケース２２が高速で下
降しようとする場合は、この上ケース２２の下降速度は
前記ダンパ２７によって減速される。また、荷物の重量
がスプリング体３の反発力より小さくて上ケース２２が
逆に上昇しようとする場合は、ロック解除レバー２８．
２６を押したままこのロック解除レバー２８．２８を引
下げて上ケース２２を下降させてやればよく、この場合
も、荷物３０の重量はスプリング体３の反発力で支えら
れるから、小さい力で荷物３０を降すことができる。
なお、上記スプリング装置は、その弾性縦梁４゜４の変
形特性の関係からこの弾性縦梁４，４の直径をスプリン
グ体３の直径の１／　１００程度以下に抑える必要があ
るため、例えば直径が３０ｃ１１のスプリング体３を使
用する昇降装置の最大押上げ重量は１００灼程度である
。
また、前記スプリング装置は、荷物等の昇降装置に限ら
ず、例えば据置型テレビカメラの昇降式スタンドや、椅
子の伸縮脚等にも利用できるもので、据置型テレビカメ
ラの昇降式スタンドのようにその負担重量が決まってい
る場合は、スプリング装置の反発力を負担重量と釣合う
ように設定しておくことにより、極めて小さい力でカメ
ラを上下させることができるし、また椅子の伸縮脚に前
記スプリング装置を使用すれば、椅子に座ったまま僅か
に腰を浮かしてロックを外すことで、微妙な高さ調整を
行なうことができる。また、前記スプリング装置は、こ
れを横にして使用できることももちろんである。さらに
、上記実施例では、一対のスプリング受１．２のうち一
方だけにターンテーブル７を設けているが、このターン
テーブルを両方のスプリング受に設けて、弾性縦梁４，
４の両端をターンテーブルに枢着してもよい。
〔発明の効果〕
この発明のスプリング装置は、複数本の弾性縦梁を複数
の水平連結梁により互いに連結してなりかつ前記各弾性
縦梁の螺旋状変形および復元により縮伸するスプリング
体を、上下一対のスプリング支間に設けるとともに、前
記各弾性縦梁の一端を一方のスプリング受に枢着し、前
記各弾性縦梁の他端を他方のスプリング受に回転可能に
設けたターンテーブルに枢着したものであるから、長い
ストロークにわたってほぼ一定の反発力を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第１２図はこの発明の一実施例を示したもので
、第１図はスプリング装置の縮小状態および伸長状態の
側面図、第２図は第１図の■部の拡大図、第３図〜第６
図はそれぞれスプリング装置の弾性縦梁を連結する連結
梁の平面図、第７図〜第９図はそれぞれ連結梁の弾性縦
梁連結部の拡大平面図、第１０図は弾性縦梁が全長にわ
たって一様に螺旋変形すると仮定した場合の伸展率と弾
性反発力の関係を示す図、第１１図は弾性縦梁の実際の
伸展挙動図、Ｔ４１２図はスプリング機構の伸展率と弾
性反発力の関係を示す図である。第１３図〜第１６図は
この発明のスプリング装置を利用した昇降装置を示した
もので、第１３図は外観図、第１４図および第１５図は
縮小状態および伸長状態の縦断側面図、第１６図はロッ
ク部の拡大断面図である。 ｌ・・・下スプリング受、２・・・上スプリング受、３
・・・スプリング体、４・・・弾性縦梁、５・・・水平
連結梁、７・・・ターンテーブル。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 ム 】 第２ｒｙＪ 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 、３０ 第１３図 第１１　ｖｇＪ （ｃ）　　　　　　　　（ｄ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数本の弾性縦梁を複数の水平連結梁により互いに連結
    してなりかつ前記各弾性縦梁の螺旋状変形および復元に
    より縮伸するスプリング体を、上下一対のスプリング受
    間に設けるとともに、前記各弾性縦梁の一端を一方のス
    プリング受に枢着し、前記各弾性縦梁の他端を他方のス
    プリング受に回転可能に設けたターンテーブルに枢着し
    たことを特徴とするロケットのノズル装置。
JP61240322A 1986-10-09 1986-10-09 スプリング装置 Expired - Fee Related JPH068657B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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