(57)【要約】【課題】座屈等によるバネ定数や用途の制約が少なく、微少な外力をそれに応じた振動成分に忠実に反映させることができる板バネ及び振動構造の提供。【解決手段】二種類の蛇行バネ板がそれぞれの蛇行方向を一致させて組み合わされて成り、双方の蛇行バネ板が相異なる形状で並列に組み合わされた分岐部を持ち、当該分岐部の始点から終点に至る間において、相組み合わされた各種蛇行バネ板が形作る波頭が二個以内であり、且つ相組み合わされた各種蛇行バネ板が持つ波頭の少なくとも一個が相反する方向へ相互に向けられている板バネ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二種類の蛇行バネ板がそれぞれの蛇行方向を一致させて組み合わされて成り、双方の蛇行バネ板が相異なる形状で並列に組み合わされた分岐部を持ち、当該分岐部の始点から終点に至る間において、相組み合わされた各種蛇行バネ板が形作る波頭が二個以内であり、且つ相組み合わされた各種蛇行バネ板が持つ波頭の少なくとも一個が相互に相反する方向へ向けられている板バネ。
【請求項２】
前記分岐部における二種類の蛇行バネ板のバネ定数が相互に異なる前記請求項１に記載の板バネ。
【請求項３】
前記二種類の蛇行バネ板のうちの少なくとも一方が、等しい形状で並列に組み合わされた複合蛇行バネ板である前記請求項１又は２のいずれかに記載の板バネ。
【請求項４】
ウエイトの両端部に前記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の板バネの一端部を各々連結し、各板バネにおける前記分岐部の始点と終点を結ぶ直線の延長線上に、もう一方の板バネにおける前記分岐部の始点と終点が位置する様に設定された振動構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板バネに関するものであり、特に、蛇行形状に湾曲して形成された板バネに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外力を受けて振動する物体（以下、ウエイトと記す。）を支持するバネ素材、或いは前記ウエイトに対する外力による衝撃を吸収するバネ素材として圧縮コイルバネ、引っ張りコイルバネ、或いは空気バネ等が提供され、これらのバネ素材とウエイトとを利用した種々の振動構造が提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、前記圧縮コイルバネを用いた振動構造では、振幅が大きくなると、当該外力に追従しきれずに座屈するという問題点がある。この現象はバネ定数が小さいほど顕著であるために、実用範囲が大きく制限される。また、引っ張りコイルバネは、広い取り付けスペースが必要で振動構造としては小型化が困難であるという問題がある。空気バネにあっては、ウエイトにバネ素材以外の支えが必要であり、振動の減衰も早いという問題がある。よって、微少な外力をそれに応じた振動成分に忠実に反映させるべく、ウエイトとバネ素材のみから成る構成によって当該ウエイトを直線的に振動させる振動構造が求められる。
【０００４】
本発明は、上記実情に鑑みて成されたものであって、バネ定数や用途の制約が少なく、微少な外力をそれに応じた振動成分に忠実に反映させることができる板バネ及び振動構造の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明による板バネは、二種類の蛇行バネ板がそれぞれの蛇行方向を一致させて組み合わされて成り、双方の蛇行バネ板が相異なる形状で並列に組み合わされた分岐部を持ち、当該分岐部の始点から終点に至る間において、相組み合わされた各種蛇行バネ板が形作る波頭が二個以内であり、且つ相組み合わされた各種蛇行バネ板が持つ波頭の少なくとも一個が相反する方向へ相互に向けられていることを特徴とする。
【０００６】
前記二種類の蛇行バネ板のバネ定数が相互に異なる分岐部を持つ板バネとして構成する場合もあるし、前記二種類の蛇行バネ板のうちの少なくとも一方を、等しい形状で並列に組み合わされた複合蛇行バネ板とする場合もある。
【０００７】
また、上記課題を解決するために成された本発明による振動構造は、ウエイトの両端部に前記板バネの一端部を各々連結し、各板バネにおける前記分岐部の始点と終点を結ぶ直線の延長線上（以下、仮に理想振動線と記す。）に、もう一方の板バネにおける前記分岐部の始点と終点が位置する様に設定されたことを特徴とする。
【０００８】
尚、前記蛇行バネ板とは、例えば、扁平なバネ板を一定の向きに沿って反復屈曲（湾曲）させて蛇腹状に成形したものである。また、前記蛇行方向とは、反復屈曲（湾曲）によって生じる一又は二の波頭の尾根が連なる方向に対して直角な向きである。前記波頭が二個以内の蛇行形状とは、例えば、波頭が一個の蛇行形状としては縦断面がＵ字状又はＶ字状となる蛇行形状であり、波頭が二個の蛇行形状としては縦断面がＳ字状となる蛇行形状が挙げられる。因みに、前記条件からは外れるが波頭が三個の蛇行形状としては立て断面がＷ字状となる蛇行形状が挙げられる。
【０００９】
波頭部の曲率や蛇行形状を呈する波の周期及びその安定性は任意であり、前記二種類の蛇行バネ板が組合わさった板バネの振動が前記理想振動線に沿って行われる様に、当該理想振動線とは直角な方向への振動成分が種々の目的を達成できる程度に相殺されるように設定する。ウエイトは、単なる重りである場合もあるし、一定の機能を与えるべく、種々の機構部品或いは電子部品を組み込んだブラックボックスである場合もある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による板バネ及び振動構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明による振動構造は、ウエイトの両端部に本発明による板バネの一端部を各々連結し、各板バネにおける前記分岐部の始点と終点を結ぶ直線の延長線上に、もう一方の板バネにおける前記分岐部の始点と終点が位置する様に設定された振動構造である。
【００１１】
図１に示す例は、直方体状のウエイト３の上面及び下面に本発明による板バネを各々固定した板バネ及び振動構造の第一の実施の形態である。当該実施の形態は、前記理想振動線Ｌを鉛直方向に設定し、板バネの基部を垂直に起立した壁面にビスで固定する形態を採る。
【００１２】
ここで用いる本発明による板バネは、二枚の蛇行バネ板がそれぞれの蛇行方向を一致させて組み合わされて成り、双方の蛇行バネ板が相異なる形状で並列に組み合わされた分岐部を持ち、当該分岐部の始点から終点に至る間において、相組み合わされた各蛇行バネ板が形作る波頭が二個以内であり、且つ相組み合わされた各蛇行バネ板が持つ波頭の少なくとも一個が相互に相反する方向へ向けられているものである。
【００１３】
当該第一の実施の形態に用いた板バネは、波頭が一個のＵ字状に成形された蛇行バネ板１の凹部に、波頭が二個のＳ字状に成形された蛇行バネ板２が収まる形で並列に組み合わせることによって、当該組み合わされて成る分岐部４の始点から終点に至る間において、相組み合わされたＵ字状の蛇行バネ板１の波頭５と、Ｓ字状の蛇行バネ板２の波頭６，６の一方とが相反する方向、即ち、前記理想振動線Ｌと直交する方向の相反する側へ相互に向けられた構造が与えられている。
【００１４】
更に、当該板バネを構成する蛇行バネ板１，２には、前記壁面に対する止め代７、及び当該板バネの分岐部４を前記壁面から水平方向へ離隔させるアーム部８が等しい形状で設けられ、それらを以て当該板バネの前記基部９を構成すると共に、前記ウエイト３の上面又は下面に固定するための止め代１０が設けられている。前記ウエイト３に対する止め代１０は、両蛇行バネ板１，２が正しく組み合わさった際に、当該板バネの理想振動線Ｌ上に等しく位置し、各板バネにおける前記分岐部４の始点と終点を結ぶ直線の延長線上に、もう一方の板バネにおける前記分岐部４の始点と終点が位置すると共に、当該始点と終点を結ぶ直線が前記理想振動線Ｌと重なることとなる。
【００１５】
以上の如く構成された板バネによれば、弾性機能を大きく司る分岐部において少なくとも一個の波頭の向きが前記の如く相反する方向を向いていることから、各蛇行バネ板が振動する際に前記理想振動線Ｌの軌道から離脱しようとする作用が、もう一方の蛇行バネ板の前記理想振動線Ｌの軌道から離脱しようとする作用を抑制し、相互に相殺し合って軌道が安定した自由振動の発生に寄与する。
【００１６】
尚、一定の幅を持つバネ板の組み合わせに寄るものであるから、バネ板の幅方向への軌道のずれは実用上元より考慮する必要性は薄いが、板バネの基部を垂直に起立した壁面にビスで固定し、二枚のバネ板１，２が重ね合わさった前記アーム部８によって当該板バネの分岐部４を前記壁面から水平方向へ離隔させた構成を採っているので、当該アーム部８の振動による軌道のズレも考慮することが好ましい。
【００１７】
図２に示す例は本発明による板バネ及び振動構造の第二の実施の形態であるが、直方体状のウエイト３の上面及び下面に本発明による板バネを各々固定した点で振動構造の第一の実施の形態と同様である。当該実施の形態は、前記理想振動線Ｌを鉛直方向に設定し、板バネの基部１８を上下に配置された壁面にビスで固定する形態を採る。
【００１８】
当該第二の実施の形態に用いた板バネは、波頭が一個のＵ字状に成形され、当該波頭を相反する方向へ向けた蛇行バネ板１１，１２を並列に組み合わせることによって、当該組み合わされて成る分岐部１６の始点から終点に至る間において、相組み合わされたＵ字状の蛇行バネ板１１，１２の波頭１３，１４が相反する方向、即ち、前記理想振動線Ｌと直交する方向の相反する側へ相互に向けられた構造が与えられている。
【００１９】
更に、当該板バネを構成する蛇行バネ板１１，１２には、前記壁面に対する止め代１５、及び当該板バネの分岐部１６を前記壁面から鉛直方向へ離隔させるアーム部１７が等しい形状で設けられ、それらを以て当該板バネの前記基部１８を構成すると共に、前記ウエイト３の上面又は下面に固定するための止め代１９が設けられている。前記ウエイト３に対する止め代１９は、両蛇行バネ板１１，１２が正しく組み合わさった際に、当該板バネの理想振動線Ｌ上に等しく位置し、各板バネにおける前記分岐部１６の始点と終点を結ぶ直線の延長線上に、もう一方の板バネにおける前記分岐部１６の始点と終点が位置すると共に、当該始点と終点を結ぶ直線が前記理想振動線Ｌと重なることとなる。
【００２０】
以上の如く構成された板バネによっても、弾性機能を大きく司る分岐部においてそれぞれ単一の波頭の向きが前記の如く相反する方向を向いていることから、各蛇行バネ板が振動する際に前記理想振動線Ｌの軌道から離脱しようとする作用が、もう一方の蛇行バネ板の前記理想振動線Ｌの軌道から離脱しようとする作用を抑制し、相互に相殺し合って軌道が安定した自由振動の発生に寄与する。尚、当該例においては、板バネの基部を振動構造の上下に配置した壁面にビスで固定して支持する形態を採っているので、二枚のバネ板１１，１２が重ね合わさった前記アーム部１７は前記理想振動線Ｌにそって鉛直に起立した姿勢をとるので、当該アーム部１７の振動による軌道のズレを考慮する必要性は乏しい。
【００２１】
上記例は、バネ板を構成する二種類の蛇行バネ板がそれぞれ単一の蛇行バネ板で構成されている例を示したものであるが、図３の如く、二種類の蛇行バネ板の少なくとも一方を、等しい形状で複数の蛇行バネ板が並列に組み合わされて成る複合蛇行バネ板で構成することも可能である。この様な構成は、振動構造の軌道や振動特性を調整する上で便宜である。
【００２２】
【発明の効果】
以上の如く本発明による板バネ及びそれを用いた振動構造によれば、理想的な直線的自由振動の軌跡から離脱しようとする作用が軽減されて微少な外力をそれに応じた振動成分に忠実に反映させることができるのみならず、波頭数の制限が加わるによって大きな振幅を持たせた際に座屈が生じるという問題も抑制され、バネ定数の選択範囲も広がり調整も従来に比べて容易となる。また、板バネ自体を支持手段として用いることが出来るので、振動の減衰が他の支持手段によって促進されることもなく、占有スペースも小さくなって自由振動を得る為の種々の振動構造の小型化が容易となる。たとえ、ウエイトを片持ちで支持する振動構造とした場合であっても、従来のバネ素材との比較においては上記各効果が明らかに改善されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）（ロ）本発明による振動機構及びそれに用いた板バネの一例を示す説明図である。
【図２】（イ）（ロ）本発明による振動機構及びそれに用いた板バネの一例を示す説明図である。
【図３】（イ）（ロ）本発明による板バネの例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  蛇行バネ板，２  蛇行バネ板，３  ウエイト，
４  分岐部，５  波頭，６  波頭，７  止め代，８  アーム部，
９  基部，１０  止め代，１１  蛇行バネ板，１２  蛇行バネ板，
１３，１４  波頭，１５  止め代，１６  分岐部，１７  アーム部，
１８  基部，１９  止め代，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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