バネ機構
【課題】 共振の弊害を危惧させずして、所定の伸縮機能を発揮する。
【解決手段】 相対移動する固定側Ｂと可動側Ａとの間に配設されると共に固定側Ｂに連結される一方体１と可動側Ａに連結される他方体２とで形成されて外力の入力で伸縮する伸縮体Ｔが圧縮弾性体を有し、圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体Ｓ１および他方弾性体Ｓ２からなり、伸縮体Ｔにあって一方体１と他方体２とが相対移動しない中立状態時に上記の一方弾性体Ｓ１および他方弾性体Ｓ２が伸長状態にあって均衡する一方で、伸縮体Ｔが中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体Ｓ１および他方弾性体Ｓ２の両方が圧縮されて反力を具有し、伸縮体Ｔが中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるま での各後段領域において一方弾性体Ｓ１あるいは他方弾性体Ｓ２の一方のみが圧縮されて反力を具有する。
【解決手段】 相対移動する固定側Ｂと可動側Ａとの間に配設されると共に固定側Ｂに連結される一方体１と可動側Ａに連結される他方体２とで形成されて外力の入力で伸縮する伸縮体Ｔが圧縮弾性体を有し、圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体Ｓ１および他方弾性体Ｓ２からなり、伸縮体Ｔにあって一方体１と他方体２とが相対移動しない中立状態時に上記の一方弾性体Ｓ１および他方弾性体Ｓ２が伸長状態にあって均衡する一方で、伸縮体Ｔが中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体Ｓ１および他方弾性体Ｓ２の両方が圧縮されて反力を具有し、伸縮体Ｔが中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるま での各後段領域において一方弾性体Ｓ１あるいは他方弾性体Ｓ２の一方のみが圧縮されて反力を具有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バネ機構に関し、たとえば、試験装置における反力源としての利用に向くバネ機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、試験装置における反力源としての利用に向くバネ機構としては、これまでの好ましい提案がなかったが、たとえば、特許文献１に開示のバネ構造を利用すると、バネ機構の長尺化を回避できず、試験装置における設置性を低下させる不具合を招く。
【０００３】
そこで、バネ機構として、たとえば、図５に示す提案をなし得るが、このバネ機構は、相対移動する一方側たる固定側Ｂと他方側たる可動側Ａとの間に配設される伸縮体Ｔを有する。
【０００４】
そして、この伸縮体Ｔは、固定側Ｂに連結されるハウジングたる筒体１と可動側Ａに連結される出没体たるロッド体２とで伸縮可能に形成されながら可動側Ａあるいは固定側Ｂからの外力の入力で伸縮作動すると共に、内部に、つまり、筒体１内に圧縮バネＳを有してなる。
【０００５】
そしてまた、このバネ機構にあっては、図５（Ａ）に示すように、筒体１内にあって伸長状態にある圧縮バネＳのそれ以上の伸長が阻止された状態になるときに、外力作用が無い限りにおいて、伸縮体Ｔにあって筒体１に対してロッド体２が出没しない中立状態に維持される。
【０００６】
その一方で、このバネ機構にあっては、図５（Ｂ）に示すように、ロッド体２が筒体１内に大きいストロークで没入して伸縮体Ｔが最収縮状態になるとき、および、図５（Ｃ）に示すように、ロッド体２が筒体１内から大きいストロークで突出して伸縮体Ｔが最伸長状態になるときには、圧縮バネＳが共に圧縮過程を踏みながら最圧縮状態になって、設定の反力を具有する。
【０００７】
それゆえ、このバネ機構にあっては、これが試験装置における反力源とされる場合には、水平方向の入力で伸縮体Ｔが伸縮して、可動側Ａと固定側Ｂとの間における移動に伴う反力を具有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１‐１９７９８６号公報（要約，図４，図５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来例とされる図５に示す提案にあっては、所定の入力に対する反力源として機能することに基本的に問題がある訳ではないが、その利用にあって、些かの不具合があると指摘される可能性がある。
【００１０】
すなわち、上記した図５に示すバネ機構にあっては、圧縮バネＳが一本のコイルスプリングからなるから、この圧縮バネＳの伸縮時におけるバネ特性が比例特性になり、中立状態にある伸縮体Ｔが伸縮する全ストローク領域においてバネ定数が一定になる。
【００１１】
その結果、先ず、圧縮弾性体たる圧縮バネＳが一本仕様とされるので、圧縮弾性体における固有振動数が一定になり、いわゆる共振によるいたずらな振動や騒音の発生が危惧される。
【００１２】
そして、たとえば、中立状態にある伸縮体Ｔが伸縮を開始する当初には大きなバネ定数を要するが、伸縮の終盤にあっては、被試験体における破壊などを回避するために、大きなバネ定数を要しない場合の利用に向かない。
【００１３】
この発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、共振によるいたずらな振動発生や騒音発生を危惧させずして、伸縮を開始する当初には大きなバネ定数を具有するが、伸縮の終盤にあっては、大きなバネ定数を具有しないようにして、たとえば、試験装置における反力源としての利用に向き、その試験装置の汎用性の向上を期待するのに最適となるバネ機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、この発明によるバネ機構の構成を、基本的には、相対移動する一方側と他方側との間に配設されて一方側に連結される一方体と他方側に連結される他方体とで伸縮可能に形成されると共に一方側あるいは他方側からの外力の入力で伸縮する伸縮体と、この伸縮体に配設される圧縮弾性体とを有してなるバネ機構において、上記の圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体および他方弾性体からなり、上記の伸縮体にあって一方体と他方体との間における相対移動を生じない中立状態時に上記の一方弾性体および他方弾性体が伸長状態にあって均衡する一方で、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有し、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各後段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有するとする。
【発明の効果】
【００１５】
それゆえ、この発明にあっては、バネ機構において、伸縮体が中立状態から最伸長状態に向けて伸長するとき、あるいは、中立状態から最収縮状態に向けて収縮するときに、ストローク開始領域たる前段領域で、圧縮弾性体を構成する一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて設定の反力を具有する。
【００１６】
そして、この発明にあっては、伸縮体が最伸長状態に向けて伸長するとき、あるいは、最収縮状態に向けて収縮するときに、ストローク終了領域たる後段領域で、圧縮弾性体を構成する一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて設定の反力を具有する。
【００１７】
このとき、この発明にあっては、圧縮弾性体を構成する一方弾性体と他方弾性体とが弾性係数を異にするから、一方弾性体および他方弾性体の両方が同時に圧縮する場合の特性と、一方弾性体あるいは他方弾性体の一方が圧縮する場合の特性とを異にでき、したがって、バネ機構の伸縮時における固有振動数を異にすることが可能になる。
【００１８】
その結果、この発明によれば、バネ機構にあって、共振によるいたずらな振動発生や騒音発生を危惧させずして所定の伸縮機能を発揮でき、設定如何によって、中立状態から伸縮する前段領域では大きいバネ定数を具有するが、後段領域では小さいバネ定数を具有し、伸縮ストロークの後半などに過度の入力があったときにその入力をキャンセルでき、たとえば、試験装置における反力源としての利用に向く。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明によるバネ機構が横置きにされて伸縮しない中立状態にある状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のバネ機構が最収縮状態になった状態を図１と同様に示す図である。
【図３】図１のバネ機構が最伸長状態になった状態を図１と同様に示す図である。
【図４】一方弾性体と他方弾性体の荷重変位特性を示す図である。
【図５】従来例とされるバネ機構を横置き状態にして示す図であって、（Ａ）は、バネ機構が中立状態にある状態を図１と同様に示し、（Ｂ）は、バネ機構が最収縮状態になった状態を図２と同様に示し、（Ｃ）は、バネ機構が最伸長状態になった状態を図３と同様に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明によるバネ機構は、以下の説明では、圧縮弾性体としての圧縮バネを有するとし、このバネ機構が、図示しないが、一方側たる固定側から他方側たる可動側に外力を入力する試験装置における反力源として利用される場合を例にする。
【００２１】
以上の前提の下に説明するが、この発明によるバネ機構は、試験装置における反力源として利用されるとき、相対移動する固定側と可動側との間に配設されて、設定の外力の入力を可能にすると共に、入力が設定値を超える状況になると、その入力をキャンセルするように機能する。
【００２２】
すなわち、このバネ機構は、図１に示すように、可動側Ａと固定側Ｂとの間に配設される伸縮体Ｔを有し、この伸縮体Ｔが圧縮弾性体たる圧縮バネ、すなわち、一方弾性体たるコイルスプリングからなる一方バネＳ１と、他方弾性体たるコイルスプリングからなる他方バネＳ２とを有してなる。
【００２３】
そして、このバネ機構にあって、伸縮体Ｔは、固定側Ｂに連結されて一方体とされるハウジングたる筒体１と、可動側Ａに連結されて他方体とされる出没体たるロッド体２とで伸縮可能に形成されると共に、可動側Ａあるいは固定側Ｂからの外力の入力で伸縮する。
【００２４】
ところで、伸縮体Ｔは、基本的には、筒体１とロッド体２とからなりながら、後述する一方バネＳ１および他方バネＳ２を収装するものであれば足りるから、筒型ダンパのようないわゆる筒型に形成されることは必須でない。
【００２５】
つまり、このバネ機構が試験装置における反力源とされる場合であって、この反力源を構成する伸縮体Ｔが、図示しないが、固定側Ｂに収装される設定の場合には、固定側Ｂが直接ハウジングたる筒体１に代えられるとしても良く、この場合には、筒体１を部品として用意しなくても済む利点がある。
【００２６】
一方、このバネ機構にあって、ハウジングたる筒体１は、内部に作動流体を収容するものでないから、作動流体を収容する油圧緩衝器におけるシリンダ体のように液密構造に形成される必要はない。
【００２７】
とは言え、たとえば、雨水や埃などがいたずらに入り込むことを許容するのも妥当ではなく、したがって、この雨水や埃などの遮断を目的とするいわゆる密封性が保障されて良いことはもちろんである。
【００２８】
ちなみに、筒体１にあっては、図中で右端部となるボトム部１ａを有することは必須ではないが、この筒体１を固定側Ｂに連結するためのブラケット１ｂを有することから、このブラケット１ｂの連結部としてボトム部１ａを有する。
【００２９】
そして、この筒体１にあっては、図中で右側部となるボトム側部１ｃの内周に後述する一方バネＳ１の基端を環座状に形成のバネ受３の配設下に担持する係止部１ｄを有するが、この係止部１ｄは、結果として、一方バネＳ１の基端を担持すれば足りる。
【００３０】
つまり、図示するところでは、係止部１ｄが筒体１における厚肉部（符示せず）と薄肉部（符示せず）との境部となる段差部からなるが、これに代えて、図示しないが、筒体１の内周に形成の環状溝に嵌装されるストップリングからなるとしても良い。
【００３１】
ちなみに、上記のバネ受３は、外周部から図中で左側に延びる筒部からなる規制部３ａを有しており、この規制部３ａは、一方バネ体Ｓ１の図中で左端部となる先端部（符示せず）を除いてこの一方バネ体Ｓ１を収装させながら一方バネＳ１における圧縮ストロークＬ１を規制する規制手段を構成するが、このことについては、後述する。
【００３２】
また、この筒体１にあっては、図中で左端部となるヘッド部１ｅが内側フランジ状に形成されて、後述する他方バネＳ２の基端を環座状に形成のバネ受４の配設下に担持するが、このヘッド部１ｅの機能からすると、図示しないが、筒体１の図中で左端となる開口端を閉塞するように螺着されたり溶接されたりするキャップ部材における環座状になる内周側部がヘッド部１ｅに代えられても良い。
【００３３】
ちなみに、上記のバネ受４にあっても、内周側部から図中で右側に延びる筒部からなる規制部４ａを有しており、この規制部４ａは、前記したバネ受３における規制部３ａと同様に機能するもので、他方バネＳ２の図中で右端部となる先端部（符示せず）を除いてこの他方バネＳ２を巻装させながら他方バネＳ２における圧縮ストロークＬ２を規制する規制手段を構成するが、このことについては、後述する。
【００３４】
なお、上記の規制部３ａから突出する一方バネＳ１における圧縮ストロークＬ１は、この一方バネＳ１における伸縮可能な長さであり、また、上記の規制部４ａから突出する他方バネＳ２における圧縮ストロークＬ２もまた、この他方バネＳ２における伸縮可能な長さであるが、図示する実施形態では、Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。
【００３５】
ハウジングたる筒体１が以上のように形成されるとき、出没体たるロッド体２は、図中で左端部を構成するブラケット２ａが可動側Ａに連結され、また、詳しくは後述するが、外力の入力がなく、したがって、この伸縮体Ｔが伸縮しない中立状態にあるときに、図中で左側部となる突出部２ｂを除いて図中で右側となる先端側（符示せず）が筒体１内に臨在される。
【００３６】
そして、このロッド体２は、図中で右端部となる先端部（符示せず）にフランジ部２ｃを有し、このフランジ部２ｃは、図示する伸縮体Ｔの中立状態時に、前記した筒体１におけるボトム側部１ｃを形成する厚肉部の内側に臨在されて、前記したバネ受３を担持する。
【００３７】
また、このロッド体２は、上記した突出部２ｂの図中での右端部となり、上記した先端側の図中での左端部となるいわゆる境界部に前記したフランジ部２ｃに比較すれば小径となるフランジ部２ｄを有する。
【００３８】
ちなみに、このフランジ部２ｄにはこのロッド体２における先端側の外周に配設されるカラー部材５の図中で左端となる後端が当接されるが、このカラー部材５が機能するところについては、後述する。
【００３９】
出没体たるロッド体２が以上のように形成されるのに対して、このバネ機構において、圧縮弾性体は、一方弾性体と他方弾性体とからなるとし、先ず、圧縮弾性体が単一の弾性体からなる場合に危惧される共振の可能性を低減しあるいは無くすことを考慮している。
【００４０】
つぎに、このバネ機構において、圧縮弾性体が一方弾性体と他方弾性体とからなるとき、この両方の弾性体における弾性係数、すなわち、バネ定数を異にする設定にすることで、上記した共振の可能性を低減することが可能になり、また、一定のバネ定数でない、つまり、異なったバネ定数に基づく反力の具有を期待できる。
【００４１】
以上のことから、この発明にあっては、基本的には、圧縮弾性体が一方弾性体と他方弾性体とからなり、具体的には、一方弾性体がコイルスプリングからなる一方バネＳ１とされ、他方弾性体も同じくコイルスプリングからなる他方バネＳ２とされる。
【００４２】
そして、この一方バネＳ１と他方バネＳ２にあっては、基本的には、コイルスプリングにおける線径，巻径あるいは巻ピッチのいずれか一つがあるいは複数が大小されることで弾性係数を異にする。
【００４３】
そしてまた、図示するところでは、一方バネＳ１における巻径が他方バネＳ２における巻径より小さくなり、これによって、一方バネＳ１におけるバネ定数が他方バネＳ２におけるバネ定数に勝るとするが、これに代えて、上記した巻径の関係が逆転されて、バネ定数の関係が逆転されても良いことはもちろんである。
【００４４】
なお、図示するところでは、一方バネＳ１における線径および巻ピッチと他方バネＳ２における線径および巻ピッチとが同一とされているが、これに代えて、異なるとしても良いことはもちろんである。
【００４５】
また、上記の一方バネＳ１と他方バネＳ２との間には、環座状に形成のセパレータ６が配設されて、直列配置される一方バネＳ１と他方バネＳ２との間における上記の巻径の差から生じる連続時のギャップを解消するが、その一方で、後述するカラー部材５に他方バネＳ２の先端を係止させる。
【００４６】
と言うのも、図示する実施形態では、一方バネＳ１におけるバネ定数が他方バネＳ２におけるばね定数に勝る一方で、他方バネＳ２が初期荷重を具有し、したがって、この他方バネＳ２が初期荷重を具有することから、後述するカラー部材５が伸長状態にある他方バネＳ２を上記のセパレータ６の利用下に挟持している。
【００４７】
そして、このセパレータ６にあっては、外周側部が前記したバネ受３における筒部たる規制部３ａの先端に対向し、内周側部が前記したバネ受４における筒部たる規制部４ａの先端に対向する。
【００４８】
以上のように形成された一方バネＳ１と他方バネＳ２は、前記した伸縮体にあって、図１に示すように、筒体１とロッド体２との間における相対移動を生じない中立状態時に、共に伸長状態にあって、上記のセパレータ６を挟んだ状態で均衡する。
【００４９】
一方、上記のセパレータ６は、図１に示すように、伸縮体Ｔが中立状態にあるときに、ロッド体２の先端側の外周に巻装される前記したカラー部材５に干渉する。
【００５０】
すなわち、カラー部材５は、伸縮体Ｔが図示する中立状態にあるときに、ロッド体２における前記したフランジ部２ｄに基端が担持されながら先端側が上記したセパレータ６の内周側を通過して一方バネＳ１の先端部の内側に臨在される長さを有するように形成される。
【００５１】
そして、このカラー部材５にあっては、ロッド体２における図中で左側となる基端側のフランジ部２ｄに近隣する部位にフランジ部５ａを有すると共に、一方バネＳ１の先端部の内側に位置する言わば先端部（符示せず）に上記のフランジ部５ａに比較して小径となるフランジ部５ｂを有してなる。
【００５２】
そしてまた、フランジ部５ａは、伸縮体Ｔが図示する中立状態にあるときに、前記したバネ受４のいわゆる背後側に当接され、また、フランジ部５ｂは、同じく伸縮体Ｔが図示する中立状態にあるときに、前記したセパレータ６の正面、つまり、一方バネＳ１の先端が当接される正面に当接される。
【００５３】
バネ受３，バネ受４，カラー部材５およびセパレータ６が以上のように形成されるとき、この発明のバネ機構を構成する伸縮体Ｔは、以下のように作動する。
【００５４】
先ず、図１に示す中立状態にある伸縮体Ｔにあって、ロッド体２が筒体１内に没入する収縮作動時には、一方バネＳ１の基端が筒体１における係止部１ｄに担持されて言わば固定されるから、ロッド体２のフランジ部２ｄに係止されるカラー部材５におけるフランジ部５ａがバネ受４を図中で右行させ、したがって、他方バネＳ２が圧縮されると共に、この他方バネＳ２に直列する一方バネＳ１も同時に圧縮される。
【００５５】
このとき、この実施形態にあっては、他方バネＳ２におけるバネ定数が一方バネＳ１におけるバネ定数より小さいから、バネ受４に連設の規制部４ａの図中で右端となる先端がセパレータ６に先に着座するまで長さＬ２分の他方バネＳ２における圧縮が進行する。
【００５６】
つまり、図示しないが、中立状態にある伸縮体Ｔが収縮作動を開始すると、他方バネＳ２の圧縮で言わば前段となる収縮作動が具現化され、圧縮された他方バネＳ２は、設定の反力を具有する。
【００５７】
上記の収縮作動に引き続いて、伸縮体Ｔがさらに収縮すると、バネ受４に連設の規制部４ａが他方バネＳ２の圧縮ストロークを規制する規制手段として機能する、つまり、他方バネＳ２のさらなる圧縮を阻止しながら、セパレータ６を図中で右行させるように押し進めるようになり、したがって、図２に示すように、このセパレータ６に先端が当接されている一方バネＳ１が圧縮されると共に、この一方バネＳ１における長さＬ１分に相当する圧縮の進行でセパレータ６がバネ受３に連設の規制部３ａの先端に当接し、このセパレータ６のさらなる前進、つまり、一方バネＳ１のさらなる圧縮が阻止される。
【００５８】
その結果、このバネ機構にあっては、伸縮体Ｔの中立状態からの収縮作動時には、前段で一方バネＳ１と他方バネＳ２とが圧縮することによる反力を具有し、後段で一方バネＳ１のみが圧縮することによる反力を具有する。
【００５９】
上記に対して、図１に示す中立状態にある伸縮体Ｔにあって、ロッド体２が筒体１内から突出する伸長作動時には、ロッド体２の移動に起因してフランジ部２ｃに係止されるバネ受３が図中で左行するようになり、このとき、カラー部材５は、ロッド体２の移動に追随しないが、他方バネＳ２の基端がバネ受４を介してであるが、筒体１におけるヘッド部１ｅに担持されて言わば固定されているから、セパレータ６が図中で左行して、バネ受３を左行させ、一方バネＳ１と他方バネＳ２を圧縮させ、設定の反力を具有させる。
【００６０】
そして、セパレータ６がバネ受４に連設の規制部４ａにおける図中で右端となる先端に当接すると、この規制部４ａが他方バネＳ２のそれ以上の圧縮を規制する規制手段として機能し、したがって、他方バネＳ２のそれ以上の圧縮が阻止され、以降は、一方バネＳ１のみが圧縮を開始して、設定の反力を具有する。
【００６１】
つまり、図示しないが、中立状態にある伸縮体Ｔが伸長作動を開始すると、一方バネＳ１と他方バネＳ２の圧縮で言わば前段となる収縮作動が具現化され、圧縮された一方バネＳ１と他方バネＳ２は、設定の反力を具有する。
【００６２】
上記の伸長作動に引き続いて、伸縮体Ｔがさらに伸長すると、一方のバネＳ１が圧縮されると共に、バネ受３に連設の規制部３ａの図中で左端となる先端がセパレータ６に当接し、このとき、規制部３ａが一方バネＳ１の圧縮を阻止する規制手段として機能し、一方バネＳ１の圧縮が阻止される。
【００６３】
その結果、このバネ機構にあっては、伸縮体Ｔの中立状態からの伸長作動時には、前段で一方バネＳ１と他方バネＳ２が圧縮することによる反力を具有し、後段で一方バネＳ１のみが圧縮することによる反力を具有する。
【００６４】
そして、上記したところでは、中立状態にある伸縮体Ｔが収縮作動する場合および伸長作動する場合のいずれにあっても、一方バネＳ１と他方バネＳ２との間に配設されているセパレータ６がバネ受３に連設の規制部３ａあるいはバネ受４に連設の規制部４ａに干渉して各バネＳ１，Ｓ２における圧縮を規制していわゆる移行させるから、図４に示すように、折れ点Ｐを発現させる特性になる。
【００６５】
ところで、図示した実施形態にあっては、他方バネＳ２が初期荷重を具有し、したがって、一方バネＳ１が初期荷重を具有するか否かに係わりなく、また、一方バネＳ１が具有する初期荷重が他方バネＳ２の初期荷重に比較して極めて小さいなど場合には、中立状態にある伸縮体Ｔにおいて、セパレータ６の位置が安定されないと、この発明におけるバネ機構が目指すところ、すなわち、前述したように、異なる特性の反力の発生を可能にすること、および、共振を阻止するために異なるバネ定数のバネを直列配置する意味がなくなる。
【００６６】
そこで、図示する実施形態にあっては、ロッド体２の外周にカラー部材５を配設すると共に、このカラー部材５における図中で左端部となる基端部に設けたフランジ部５ａを他方バネＳ２の基端を担持するバネ受４の背面に当接させ、このカラー部材５における図中で右端部となる先端部に設けたフランジ部５ｂをセパレータ６の正面に当接させる。
【００６７】
これによって、他方バネＳ２は、図示する伸縮体Ｔの中立状態時にカラー部材５におけるフランジ部５ａ，５ｂ間に挟持されて初期荷重を具有する状態に維持される。
【００６８】
そして、この状態から、たとえば、中立状態にある伸縮体Ｔが伸長作動する場合には、前述したように、一方バネＳ１におけるバネ定数の方が他方バネＳ２におけるバネ定数に勝るから、他方バネＳ２の先端がセパレータ６を従えたまま後退して圧縮し、圧縮に伴う設定の反力を具有する。
【００６９】
一方、これまでに説明したところでは、バネ受３およびバネ受４が筒部たる規制部３ａおよび規制部４ａを有するとしたが、これに代えて、図示しないが、たとえば、バネ受４が規制手段として機能する規制部４ａを有しないとしても良い。
【００７０】
このバネ受４が規制部４ａを有しないとする場合には、前記した中立状態にある伸縮体Ｔが収縮作動をする場合であれ、伸長作動する場合であれ、いずれにしても、他方バネＳ２は、一方バネＳ１とバランスするまで圧縮されて反力を具有し、その後に一方バネＳ１が圧縮されるから、図４に示す特性に比較すると、図示しないが、最初、すなわち、前段は、緩い傾斜の特性が表出され、折れ点Ｐを境に、後半、すなわち、後段は、急な傾斜の特性が表出される。
【００７１】
すなわち、前記したところでは、圧縮弾性体を構成する一方バネＳ１と他方バネＳ２とにあって、他方バネ体Ｓ２が初期荷重を具有するが、これに代えて、一方バネＳ１および他方バネＳ２が初期荷重を具有しない場合、圧縮時には、前段では、一方バネＳ１および他方バネＳ２が同時に圧縮されて直列バネとして作用する。
【００７２】
そして、他方バネＳ２の圧縮が規制手段によって阻止された後は、一方バネＳ１のみが圧縮することになり、バネ定数が大きくなる。
【００７３】
上記に対して、図示する実施形態のように、他方バネＳ２が初期荷重を具有する場合、圧縮時の前段では、他方バネＳ２が圧縮せず、一方バネＳ１のみが圧縮されて反力を具有する。
【００７４】
一方、一方バネＳ１において、圧縮されることで反力が他方バネＳ２の反力と一致することになると、他方バネＳ２も圧縮を開始し、したがって、一方バネＳ１と他方バネＳ２とが同時作動して直列バネとして作用する。
【００７５】
このとき、他方バネＳ２が圧縮する前段の場合におけるバネ定数に比較して、全体として見るとき、バネ定数が小さくなり、前記した図４に示す特性になる。
【００７６】
つまり、この発明のバネ機構にあっては、前記した図１に示すところに代えて、バネ受３，バネ受４およびカラー部材５の構成を変更することで、目的に応じた特性を表出させることが可能になる。
【００７７】
前記したところでは、この発明のバネ機構が試験装置における反力源として利用される場合を例にし説明したが、この発明が意図するところからすれば、このバネ機構が免震装置あるいは制振装置においてダンパと併用されるとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
たとえば、試験装置における反力源としての利用や、免震装置あるいは制振装置においてダンパと併用される利用に向く。
【符号の説明】
【００７９】
１ 一方体を構成するハウジングたる筒体
１ａ ボトム部
１ｂ，２ａ ブラケット
１ｃ ボトム側部
１ｄ 係止部
１ｅ ヘッド部
２ 他方体を構成する出没体たるロッド体
２ｂ 突出部
２ｃ，２ｄ，５ａ，５ｂ フランジ部
３，４ バネ受
３ａ，４ａ 規制部
５ カラー部材
６ セパレータ
Ａ 他方側を構成する可動側
Ｂ 一方側を構成する固定側
Ｓ１ 圧縮弾性体を構成する一方弾性体たる一方バネ
Ｓ２ 圧縮弾性体を構成する他方弾性体たる他方バネ
Ｔ 伸縮体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バネ機構に関し、たとえば、試験装置における反力源としての利用に向くバネ機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、試験装置における反力源としての利用に向くバネ機構としては、これまでの好ましい提案がなかったが、たとえば、特許文献１に開示のバネ構造を利用すると、バネ機構の長尺化を回避できず、試験装置における設置性を低下させる不具合を招く。
【０００３】
そこで、バネ機構として、たとえば、図５に示す提案をなし得るが、このバネ機構は、相対移動する一方側たる固定側Ｂと他方側たる可動側Ａとの間に配設される伸縮体Ｔを有する。
【０００４】
そして、この伸縮体Ｔは、固定側Ｂに連結されるハウジングたる筒体１と可動側Ａに連結される出没体たるロッド体２とで伸縮可能に形成されながら可動側Ａあるいは固定側Ｂからの外力の入力で伸縮作動すると共に、内部に、つまり、筒体１内に圧縮バネＳを有してなる。
【０００５】
そしてまた、このバネ機構にあっては、図５（Ａ）に示すように、筒体１内にあって伸長状態にある圧縮バネＳのそれ以上の伸長が阻止された状態になるときに、外力作用が無い限りにおいて、伸縮体Ｔにあって筒体１に対してロッド体２が出没しない中立状態に維持される。
【０００６】
その一方で、このバネ機構にあっては、図５（Ｂ）に示すように、ロッド体２が筒体１内に大きいストロークで没入して伸縮体Ｔが最収縮状態になるとき、および、図５（Ｃ）に示すように、ロッド体２が筒体１内から大きいストロークで突出して伸縮体Ｔが最伸長状態になるときには、圧縮バネＳが共に圧縮過程を踏みながら最圧縮状態になって、設定の反力を具有する。
【０００７】
それゆえ、このバネ機構にあっては、これが試験装置における反力源とされる場合には、水平方向の入力で伸縮体Ｔが伸縮して、可動側Ａと固定側Ｂとの間における移動に伴う反力を具有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１‐１９７９８６号公報（要約，図４，図５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来例とされる図５に示す提案にあっては、所定の入力に対する反力源として機能することに基本的に問題がある訳ではないが、その利用にあって、些かの不具合があると指摘される可能性がある。
【００１０】
すなわち、上記した図５に示すバネ機構にあっては、圧縮バネＳが一本のコイルスプリングからなるから、この圧縮バネＳの伸縮時におけるバネ特性が比例特性になり、中立状態にある伸縮体Ｔが伸縮する全ストローク領域においてバネ定数が一定になる。
【００１１】
その結果、先ず、圧縮弾性体たる圧縮バネＳが一本仕様とされるので、圧縮弾性体における固有振動数が一定になり、いわゆる共振によるいたずらな振動や騒音の発生が危惧される。
【００１２】
そして、たとえば、中立状態にある伸縮体Ｔが伸縮を開始する当初には大きなバネ定数を要するが、伸縮の終盤にあっては、被試験体における破壊などを回避するために、大きなバネ定数を要しない場合の利用に向かない。
【００１３】
この発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、共振によるいたずらな振動発生や騒音発生を危惧させずして、伸縮を開始する当初には大きなバネ定数を具有するが、伸縮の終盤にあっては、大きなバネ定数を具有しないようにして、たとえば、試験装置における反力源としての利用に向き、その試験装置の汎用性の向上を期待するのに最適となるバネ機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、この発明によるバネ機構の構成を、基本的には、相対移動する一方側と他方側との間に配設されて一方側に連結される一方体と他方側に連結される他方体とで伸縮可能に形成されると共に一方側あるいは他方側からの外力の入力で伸縮する伸縮体と、この伸縮体に配設される圧縮弾性体とを有してなるバネ機構において、上記の圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体および他方弾性体からなり、上記の伸縮体にあって一方体と他方体との間における相対移動を生じない中立状態時に上記の一方弾性体および他方弾性体が伸長状態にあって均衡する一方で、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有し、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各後段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有するとする。
【発明の効果】
【００１５】
それゆえ、この発明にあっては、バネ機構において、伸縮体が中立状態から最伸長状態に向けて伸長するとき、あるいは、中立状態から最収縮状態に向けて収縮するときに、ストローク開始領域たる前段領域で、圧縮弾性体を構成する一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて設定の反力を具有する。
【００１６】
そして、この発明にあっては、伸縮体が最伸長状態に向けて伸長するとき、あるいは、最収縮状態に向けて収縮するときに、ストローク終了領域たる後段領域で、圧縮弾性体を構成する一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて設定の反力を具有する。
【００１７】
このとき、この発明にあっては、圧縮弾性体を構成する一方弾性体と他方弾性体とが弾性係数を異にするから、一方弾性体および他方弾性体の両方が同時に圧縮する場合の特性と、一方弾性体あるいは他方弾性体の一方が圧縮する場合の特性とを異にでき、したがって、バネ機構の伸縮時における固有振動数を異にすることが可能になる。
【００１８】
その結果、この発明によれば、バネ機構にあって、共振によるいたずらな振動発生や騒音発生を危惧させずして所定の伸縮機能を発揮でき、設定如何によって、中立状態から伸縮する前段領域では大きいバネ定数を具有するが、後段領域では小さいバネ定数を具有し、伸縮ストロークの後半などに過度の入力があったときにその入力をキャンセルでき、たとえば、試験装置における反力源としての利用に向く。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明によるバネ機構が横置きにされて伸縮しない中立状態にある状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のバネ機構が最収縮状態になった状態を図１と同様に示す図である。
【図３】図１のバネ機構が最伸長状態になった状態を図１と同様に示す図である。
【図４】一方弾性体と他方弾性体の荷重変位特性を示す図である。
【図５】従来例とされるバネ機構を横置き状態にして示す図であって、（Ａ）は、バネ機構が中立状態にある状態を図１と同様に示し、（Ｂ）は、バネ機構が最収縮状態になった状態を図２と同様に示し、（Ｃ）は、バネ機構が最伸長状態になった状態を図３と同様に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明によるバネ機構は、以下の説明では、圧縮弾性体としての圧縮バネを有するとし、このバネ機構が、図示しないが、一方側たる固定側から他方側たる可動側に外力を入力する試験装置における反力源として利用される場合を例にする。
【００２１】
以上の前提の下に説明するが、この発明によるバネ機構は、試験装置における反力源として利用されるとき、相対移動する固定側と可動側との間に配設されて、設定の外力の入力を可能にすると共に、入力が設定値を超える状況になると、その入力をキャンセルするように機能する。
【００２２】
すなわち、このバネ機構は、図１に示すように、可動側Ａと固定側Ｂとの間に配設される伸縮体Ｔを有し、この伸縮体Ｔが圧縮弾性体たる圧縮バネ、すなわち、一方弾性体たるコイルスプリングからなる一方バネＳ１と、他方弾性体たるコイルスプリングからなる他方バネＳ２とを有してなる。
【００２３】
そして、このバネ機構にあって、伸縮体Ｔは、固定側Ｂに連結されて一方体とされるハウジングたる筒体１と、可動側Ａに連結されて他方体とされる出没体たるロッド体２とで伸縮可能に形成されると共に、可動側Ａあるいは固定側Ｂからの外力の入力で伸縮する。
【００２４】
ところで、伸縮体Ｔは、基本的には、筒体１とロッド体２とからなりながら、後述する一方バネＳ１および他方バネＳ２を収装するものであれば足りるから、筒型ダンパのようないわゆる筒型に形成されることは必須でない。
【００２５】
つまり、このバネ機構が試験装置における反力源とされる場合であって、この反力源を構成する伸縮体Ｔが、図示しないが、固定側Ｂに収装される設定の場合には、固定側Ｂが直接ハウジングたる筒体１に代えられるとしても良く、この場合には、筒体１を部品として用意しなくても済む利点がある。
【００２６】
一方、このバネ機構にあって、ハウジングたる筒体１は、内部に作動流体を収容するものでないから、作動流体を収容する油圧緩衝器におけるシリンダ体のように液密構造に形成される必要はない。
【００２７】
とは言え、たとえば、雨水や埃などがいたずらに入り込むことを許容するのも妥当ではなく、したがって、この雨水や埃などの遮断を目的とするいわゆる密封性が保障されて良いことはもちろんである。
【００２８】
ちなみに、筒体１にあっては、図中で右端部となるボトム部１ａを有することは必須ではないが、この筒体１を固定側Ｂに連結するためのブラケット１ｂを有することから、このブラケット１ｂの連結部としてボトム部１ａを有する。
【００２９】
そして、この筒体１にあっては、図中で右側部となるボトム側部１ｃの内周に後述する一方バネＳ１の基端を環座状に形成のバネ受３の配設下に担持する係止部１ｄを有するが、この係止部１ｄは、結果として、一方バネＳ１の基端を担持すれば足りる。
【００３０】
つまり、図示するところでは、係止部１ｄが筒体１における厚肉部（符示せず）と薄肉部（符示せず）との境部となる段差部からなるが、これに代えて、図示しないが、筒体１の内周に形成の環状溝に嵌装されるストップリングからなるとしても良い。
【００３１】
ちなみに、上記のバネ受３は、外周部から図中で左側に延びる筒部からなる規制部３ａを有しており、この規制部３ａは、一方バネ体Ｓ１の図中で左端部となる先端部（符示せず）を除いてこの一方バネ体Ｓ１を収装させながら一方バネＳ１における圧縮ストロークＬ１を規制する規制手段を構成するが、このことについては、後述する。
【００３２】
また、この筒体１にあっては、図中で左端部となるヘッド部１ｅが内側フランジ状に形成されて、後述する他方バネＳ２の基端を環座状に形成のバネ受４の配設下に担持するが、このヘッド部１ｅの機能からすると、図示しないが、筒体１の図中で左端となる開口端を閉塞するように螺着されたり溶接されたりするキャップ部材における環座状になる内周側部がヘッド部１ｅに代えられても良い。
【００３３】
ちなみに、上記のバネ受４にあっても、内周側部から図中で右側に延びる筒部からなる規制部４ａを有しており、この規制部４ａは、前記したバネ受３における規制部３ａと同様に機能するもので、他方バネＳ２の図中で右端部となる先端部（符示せず）を除いてこの他方バネＳ２を巻装させながら他方バネＳ２における圧縮ストロークＬ２を規制する規制手段を構成するが、このことについては、後述する。
【００３４】
なお、上記の規制部３ａから突出する一方バネＳ１における圧縮ストロークＬ１は、この一方バネＳ１における伸縮可能な長さであり、また、上記の規制部４ａから突出する他方バネＳ２における圧縮ストロークＬ２もまた、この他方バネＳ２における伸縮可能な長さであるが、図示する実施形態では、Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。
【００３５】
ハウジングたる筒体１が以上のように形成されるとき、出没体たるロッド体２は、図中で左端部を構成するブラケット２ａが可動側Ａに連結され、また、詳しくは後述するが、外力の入力がなく、したがって、この伸縮体Ｔが伸縮しない中立状態にあるときに、図中で左側部となる突出部２ｂを除いて図中で右側となる先端側（符示せず）が筒体１内に臨在される。
【００３６】
そして、このロッド体２は、図中で右端部となる先端部（符示せず）にフランジ部２ｃを有し、このフランジ部２ｃは、図示する伸縮体Ｔの中立状態時に、前記した筒体１におけるボトム側部１ｃを形成する厚肉部の内側に臨在されて、前記したバネ受３を担持する。
【００３７】
また、このロッド体２は、上記した突出部２ｂの図中での右端部となり、上記した先端側の図中での左端部となるいわゆる境界部に前記したフランジ部２ｃに比較すれば小径となるフランジ部２ｄを有する。
【００３８】
ちなみに、このフランジ部２ｄにはこのロッド体２における先端側の外周に配設されるカラー部材５の図中で左端となる後端が当接されるが、このカラー部材５が機能するところについては、後述する。
【００３９】
出没体たるロッド体２が以上のように形成されるのに対して、このバネ機構において、圧縮弾性体は、一方弾性体と他方弾性体とからなるとし、先ず、圧縮弾性体が単一の弾性体からなる場合に危惧される共振の可能性を低減しあるいは無くすことを考慮している。
【００４０】
つぎに、このバネ機構において、圧縮弾性体が一方弾性体と他方弾性体とからなるとき、この両方の弾性体における弾性係数、すなわち、バネ定数を異にする設定にすることで、上記した共振の可能性を低減することが可能になり、また、一定のバネ定数でない、つまり、異なったバネ定数に基づく反力の具有を期待できる。
【００４１】
以上のことから、この発明にあっては、基本的には、圧縮弾性体が一方弾性体と他方弾性体とからなり、具体的には、一方弾性体がコイルスプリングからなる一方バネＳ１とされ、他方弾性体も同じくコイルスプリングからなる他方バネＳ２とされる。
【００４２】
そして、この一方バネＳ１と他方バネＳ２にあっては、基本的には、コイルスプリングにおける線径，巻径あるいは巻ピッチのいずれか一つがあるいは複数が大小されることで弾性係数を異にする。
【００４３】
そしてまた、図示するところでは、一方バネＳ１における巻径が他方バネＳ２における巻径より小さくなり、これによって、一方バネＳ１におけるバネ定数が他方バネＳ２におけるバネ定数に勝るとするが、これに代えて、上記した巻径の関係が逆転されて、バネ定数の関係が逆転されても良いことはもちろんである。
【００４４】
なお、図示するところでは、一方バネＳ１における線径および巻ピッチと他方バネＳ２における線径および巻ピッチとが同一とされているが、これに代えて、異なるとしても良いことはもちろんである。
【００４５】
また、上記の一方バネＳ１と他方バネＳ２との間には、環座状に形成のセパレータ６が配設されて、直列配置される一方バネＳ１と他方バネＳ２との間における上記の巻径の差から生じる連続時のギャップを解消するが、その一方で、後述するカラー部材５に他方バネＳ２の先端を係止させる。
【００４６】
と言うのも、図示する実施形態では、一方バネＳ１におけるバネ定数が他方バネＳ２におけるばね定数に勝る一方で、他方バネＳ２が初期荷重を具有し、したがって、この他方バネＳ２が初期荷重を具有することから、後述するカラー部材５が伸長状態にある他方バネＳ２を上記のセパレータ６の利用下に挟持している。
【００４７】
そして、このセパレータ６にあっては、外周側部が前記したバネ受３における筒部たる規制部３ａの先端に対向し、内周側部が前記したバネ受４における筒部たる規制部４ａの先端に対向する。
【００４８】
以上のように形成された一方バネＳ１と他方バネＳ２は、前記した伸縮体にあって、図１に示すように、筒体１とロッド体２との間における相対移動を生じない中立状態時に、共に伸長状態にあって、上記のセパレータ６を挟んだ状態で均衡する。
【００４９】
一方、上記のセパレータ６は、図１に示すように、伸縮体Ｔが中立状態にあるときに、ロッド体２の先端側の外周に巻装される前記したカラー部材５に干渉する。
【００５０】
すなわち、カラー部材５は、伸縮体Ｔが図示する中立状態にあるときに、ロッド体２における前記したフランジ部２ｄに基端が担持されながら先端側が上記したセパレータ６の内周側を通過して一方バネＳ１の先端部の内側に臨在される長さを有するように形成される。
【００５１】
そして、このカラー部材５にあっては、ロッド体２における図中で左側となる基端側のフランジ部２ｄに近隣する部位にフランジ部５ａを有すると共に、一方バネＳ１の先端部の内側に位置する言わば先端部（符示せず）に上記のフランジ部５ａに比較して小径となるフランジ部５ｂを有してなる。
【００５２】
そしてまた、フランジ部５ａは、伸縮体Ｔが図示する中立状態にあるときに、前記したバネ受４のいわゆる背後側に当接され、また、フランジ部５ｂは、同じく伸縮体Ｔが図示する中立状態にあるときに、前記したセパレータ６の正面、つまり、一方バネＳ１の先端が当接される正面に当接される。
【００５３】
バネ受３，バネ受４，カラー部材５およびセパレータ６が以上のように形成されるとき、この発明のバネ機構を構成する伸縮体Ｔは、以下のように作動する。
【００５４】
先ず、図１に示す中立状態にある伸縮体Ｔにあって、ロッド体２が筒体１内に没入する収縮作動時には、一方バネＳ１の基端が筒体１における係止部１ｄに担持されて言わば固定されるから、ロッド体２のフランジ部２ｄに係止されるカラー部材５におけるフランジ部５ａがバネ受４を図中で右行させ、したがって、他方バネＳ２が圧縮されると共に、この他方バネＳ２に直列する一方バネＳ１も同時に圧縮される。
【００５５】
このとき、この実施形態にあっては、他方バネＳ２におけるバネ定数が一方バネＳ１におけるバネ定数より小さいから、バネ受４に連設の規制部４ａの図中で右端となる先端がセパレータ６に先に着座するまで長さＬ２分の他方バネＳ２における圧縮が進行する。
【００５６】
つまり、図示しないが、中立状態にある伸縮体Ｔが収縮作動を開始すると、他方バネＳ２の圧縮で言わば前段となる収縮作動が具現化され、圧縮された他方バネＳ２は、設定の反力を具有する。
【００５７】
上記の収縮作動に引き続いて、伸縮体Ｔがさらに収縮すると、バネ受４に連設の規制部４ａが他方バネＳ２の圧縮ストロークを規制する規制手段として機能する、つまり、他方バネＳ２のさらなる圧縮を阻止しながら、セパレータ６を図中で右行させるように押し進めるようになり、したがって、図２に示すように、このセパレータ６に先端が当接されている一方バネＳ１が圧縮されると共に、この一方バネＳ１における長さＬ１分に相当する圧縮の進行でセパレータ６がバネ受３に連設の規制部３ａの先端に当接し、このセパレータ６のさらなる前進、つまり、一方バネＳ１のさらなる圧縮が阻止される。
【００５８】
その結果、このバネ機構にあっては、伸縮体Ｔの中立状態からの収縮作動時には、前段で一方バネＳ１と他方バネＳ２とが圧縮することによる反力を具有し、後段で一方バネＳ１のみが圧縮することによる反力を具有する。
【００５９】
上記に対して、図１に示す中立状態にある伸縮体Ｔにあって、ロッド体２が筒体１内から突出する伸長作動時には、ロッド体２の移動に起因してフランジ部２ｃに係止されるバネ受３が図中で左行するようになり、このとき、カラー部材５は、ロッド体２の移動に追随しないが、他方バネＳ２の基端がバネ受４を介してであるが、筒体１におけるヘッド部１ｅに担持されて言わば固定されているから、セパレータ６が図中で左行して、バネ受３を左行させ、一方バネＳ１と他方バネＳ２を圧縮させ、設定の反力を具有させる。
【００６０】
そして、セパレータ６がバネ受４に連設の規制部４ａにおける図中で右端となる先端に当接すると、この規制部４ａが他方バネＳ２のそれ以上の圧縮を規制する規制手段として機能し、したがって、他方バネＳ２のそれ以上の圧縮が阻止され、以降は、一方バネＳ１のみが圧縮を開始して、設定の反力を具有する。
【００６１】
つまり、図示しないが、中立状態にある伸縮体Ｔが伸長作動を開始すると、一方バネＳ１と他方バネＳ２の圧縮で言わば前段となる収縮作動が具現化され、圧縮された一方バネＳ１と他方バネＳ２は、設定の反力を具有する。
【００６２】
上記の伸長作動に引き続いて、伸縮体Ｔがさらに伸長すると、一方のバネＳ１が圧縮されると共に、バネ受３に連設の規制部３ａの図中で左端となる先端がセパレータ６に当接し、このとき、規制部３ａが一方バネＳ１の圧縮を阻止する規制手段として機能し、一方バネＳ１の圧縮が阻止される。
【００６３】
その結果、このバネ機構にあっては、伸縮体Ｔの中立状態からの伸長作動時には、前段で一方バネＳ１と他方バネＳ２が圧縮することによる反力を具有し、後段で一方バネＳ１のみが圧縮することによる反力を具有する。
【００６４】
そして、上記したところでは、中立状態にある伸縮体Ｔが収縮作動する場合および伸長作動する場合のいずれにあっても、一方バネＳ１と他方バネＳ２との間に配設されているセパレータ６がバネ受３に連設の規制部３ａあるいはバネ受４に連設の規制部４ａに干渉して各バネＳ１，Ｓ２における圧縮を規制していわゆる移行させるから、図４に示すように、折れ点Ｐを発現させる特性になる。
【００６５】
ところで、図示した実施形態にあっては、他方バネＳ２が初期荷重を具有し、したがって、一方バネＳ１が初期荷重を具有するか否かに係わりなく、また、一方バネＳ１が具有する初期荷重が他方バネＳ２の初期荷重に比較して極めて小さいなど場合には、中立状態にある伸縮体Ｔにおいて、セパレータ６の位置が安定されないと、この発明におけるバネ機構が目指すところ、すなわち、前述したように、異なる特性の反力の発生を可能にすること、および、共振を阻止するために異なるバネ定数のバネを直列配置する意味がなくなる。
【００６６】
そこで、図示する実施形態にあっては、ロッド体２の外周にカラー部材５を配設すると共に、このカラー部材５における図中で左端部となる基端部に設けたフランジ部５ａを他方バネＳ２の基端を担持するバネ受４の背面に当接させ、このカラー部材５における図中で右端部となる先端部に設けたフランジ部５ｂをセパレータ６の正面に当接させる。
【００６７】
これによって、他方バネＳ２は、図示する伸縮体Ｔの中立状態時にカラー部材５におけるフランジ部５ａ，５ｂ間に挟持されて初期荷重を具有する状態に維持される。
【００６８】
そして、この状態から、たとえば、中立状態にある伸縮体Ｔが伸長作動する場合には、前述したように、一方バネＳ１におけるバネ定数の方が他方バネＳ２におけるバネ定数に勝るから、他方バネＳ２の先端がセパレータ６を従えたまま後退して圧縮し、圧縮に伴う設定の反力を具有する。
【００６９】
一方、これまでに説明したところでは、バネ受３およびバネ受４が筒部たる規制部３ａおよび規制部４ａを有するとしたが、これに代えて、図示しないが、たとえば、バネ受４が規制手段として機能する規制部４ａを有しないとしても良い。
【００７０】
このバネ受４が規制部４ａを有しないとする場合には、前記した中立状態にある伸縮体Ｔが収縮作動をする場合であれ、伸長作動する場合であれ、いずれにしても、他方バネＳ２は、一方バネＳ１とバランスするまで圧縮されて反力を具有し、その後に一方バネＳ１が圧縮されるから、図４に示す特性に比較すると、図示しないが、最初、すなわち、前段は、緩い傾斜の特性が表出され、折れ点Ｐを境に、後半、すなわち、後段は、急な傾斜の特性が表出される。
【００７１】
すなわち、前記したところでは、圧縮弾性体を構成する一方バネＳ１と他方バネＳ２とにあって、他方バネ体Ｓ２が初期荷重を具有するが、これに代えて、一方バネＳ１および他方バネＳ２が初期荷重を具有しない場合、圧縮時には、前段では、一方バネＳ１および他方バネＳ２が同時に圧縮されて直列バネとして作用する。
【００７２】
そして、他方バネＳ２の圧縮が規制手段によって阻止された後は、一方バネＳ１のみが圧縮することになり、バネ定数が大きくなる。
【００７３】
上記に対して、図示する実施形態のように、他方バネＳ２が初期荷重を具有する場合、圧縮時の前段では、他方バネＳ２が圧縮せず、一方バネＳ１のみが圧縮されて反力を具有する。
【００７４】
一方、一方バネＳ１において、圧縮されることで反力が他方バネＳ２の反力と一致することになると、他方バネＳ２も圧縮を開始し、したがって、一方バネＳ１と他方バネＳ２とが同時作動して直列バネとして作用する。
【００７５】
このとき、他方バネＳ２が圧縮する前段の場合におけるバネ定数に比較して、全体として見るとき、バネ定数が小さくなり、前記した図４に示す特性になる。
【００７６】
つまり、この発明のバネ機構にあっては、前記した図１に示すところに代えて、バネ受３，バネ受４およびカラー部材５の構成を変更することで、目的に応じた特性を表出させることが可能になる。
【００７７】
前記したところでは、この発明のバネ機構が試験装置における反力源として利用される場合を例にし説明したが、この発明が意図するところからすれば、このバネ機構が免震装置あるいは制振装置においてダンパと併用されるとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
たとえば、試験装置における反力源としての利用や、免震装置あるいは制振装置においてダンパと併用される利用に向く。
【符号の説明】
【００７９】
１ 一方体を構成するハウジングたる筒体
１ａ ボトム部
１ｂ，２ａ ブラケット
１ｃ ボトム側部
１ｄ 係止部
１ｅ ヘッド部
２ 他方体を構成する出没体たるロッド体
２ｂ 突出部
２ｃ，２ｄ，５ａ，５ｂ フランジ部
３，４ バネ受
３ａ，４ａ 規制部
５ カラー部材
６ セパレータ
Ａ 他方側を構成する可動側
Ｂ 一方側を構成する固定側
Ｓ１ 圧縮弾性体を構成する一方弾性体たる一方バネ
Ｓ２ 圧縮弾性体を構成する他方弾性体たる他方バネ
Ｔ 伸縮体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動する一方側と他方側との間に配設されて一方側に連結される一方体と他方側に連結される他方体とで伸縮可能に形成されると共に一方側あるいは他方側からの外力の入力で伸縮する伸縮体と、この伸縮体に配設される圧縮弾性体とを有してなるバネ機構において、上記の圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体および他方弾性体からなり、上記の伸縮体にあって一方体と他方体との間における相対移動を生じない中立状態時に上記の一方弾性体および他方弾性体が伸長状態にあって均衡する一方で、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有し、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各後段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有してなることを特徴とするバネ機構。
【請求項２】
相対移動する一方側と他方側との間に配設されて一方側に連結される一方体と他方側に連結される他方体とで伸縮可能に形成されると共に一方側あるいは他方側からの外力の入力で伸縮する伸縮体と、この伸縮体に配設される圧縮弾性体とを有してなるバネ機構において、上記の圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体および他方弾性体からなり、上記の伸縮体にあって一方体と他方体との間における相対移動を生じない中立状態時に上記の一方弾性体および他方弾性体が伸長状態にあって均衡する一方で、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体あるいは他方弾性体の一方が圧縮されて反力を具有し、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各後段領域において一方弾性体および他方弾性体の両方が圧縮されて反力を具有してなることを特徴とするバネ機構。
【請求項３】
一方弾性体あるいは他方弾性体が初期荷重を具有してなる請求項１または請求項２に記載のバネ機構。
【請求項４】
一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮ストロークを規制する規制手段を有してなる請求項１，請求項２または請求項３に記載のバネ機構。
【請求項５】
上記の一方体がハウジングたる筒体とされ、上記の他方体が出没体たるロッド体とされ、上記の一方弾性体たる一方バネおよび他方弾性体たる他方バネがコイルスプリングからなり、一方バネにおけるバネ定数が他方バネにおけるバネ定数に勝る請求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載のバネ機構。
【請求項６】
上記の一方バネおよび他方バネにあってコイルスプリングにおける線径，巻径あるいは巻ピッチのいずれか一つがあるいは複数が大小され、一方バネと他方バネとの間に環座状に形成のセパレータが配設されてなる請求項１，請求項２，請求項３，請求項４または請求項５に記載のバネ機構。
【請求項１】
相対移動する一方側と他方側との間に配設されて一方側に連結される一方体と他方側に連結される他方体とで伸縮可能に形成されると共に一方側あるいは他方側からの外力の入力で伸縮する伸縮体と、この伸縮体に配設される圧縮弾性体とを有してなるバネ機構において、上記の圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体および他方弾性体からなり、上記の伸縮体にあって一方体と他方体との間における相対移動を生じない中立状態時に上記の一方弾性体および他方弾性体が伸長状態にあって均衡する一方で、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有し、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各後段領域において一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮されて反力を具有してなることを特徴とするバネ機構。
【請求項２】
相対移動する一方側と他方側との間に配設されて一方側に連結される一方体と他方側に連結される他方体とで伸縮可能に形成されると共に一方側あるいは他方側からの外力の入力で伸縮する伸縮体と、この伸縮体に配設される圧縮弾性体とを有してなるバネ機構において、上記の圧縮弾性体が弾性係数を異にしながら直列する一方弾性体および他方弾性体からなり、上記の伸縮体にあって一方体と他方体との間における相対移動を生じない中立状態時に上記の一方弾性体および他方弾性体が伸長状態にあって均衡する一方で、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各前段領域において一方弾性体あるいは他方弾性体の一方が圧縮されて反力を具有し、上記の伸縮体が中立状態から最伸長状態および最収縮状態になるまでの各後段領域において一方弾性体および他方弾性体の両方が圧縮されて反力を具有してなることを特徴とするバネ機構。
【請求項３】
一方弾性体あるいは他方弾性体が初期荷重を具有してなる請求項１または請求項２に記載のバネ機構。
【請求項４】
一方弾性体およびあるいは他方弾性体が圧縮ストロークを規制する規制手段を有してなる請求項１，請求項２または請求項３に記載のバネ機構。
【請求項５】
上記の一方体がハウジングたる筒体とされ、上記の他方体が出没体たるロッド体とされ、上記の一方弾性体たる一方バネおよび他方弾性体たる他方バネがコイルスプリングからなり、一方バネにおけるバネ定数が他方バネにおけるバネ定数に勝る請求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載のバネ機構。
【請求項６】
上記の一方バネおよび他方バネにあってコイルスプリングにおける線径，巻径あるいは巻ピッチのいずれか一つがあるいは複数が大小され、一方バネと他方バネとの間に環座状に形成のセパレータが配設されてなる請求項１，請求項２，請求項３，請求項４または請求項５に記載のバネ機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１６３４９１（Ｐ２０１１−１６３４９１Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７５１（Ｐ２０１０−２８７５１）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（３０４０３９０６５）カヤバ システム マシナリー株式会社 (185)
【出願人】（５９９１００５９０）オーヴ・アラップ・アンド・パートナーズ・ジャパン・リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（３０４０３９０６５）カヤバ システム マシナリー株式会社 (185)
【出願人】（５９９１００５９０）オーヴ・アラップ・アンド・パートナーズ・ジャパン・リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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