JP2568820B2 - 遊戯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、コイルばねに対する固定装置に関するも
のである。このコイルばねは、使用時に、固定された端
部から横方向に振動を行なうようにされたものである。
この発明は、特に、そのようなコイルばねを備えた遊戯
装置に関するものである。この場合、コイルばねは、か
なり強いばねであり、座席と地面に固定される基礎部材
との間を接続する唯一の手段を構成する。子供は、この
装置の上で弾性的な横方向の揺動運動を行なうことがで
きる。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ ばねの下方端は、固く固定されなければならない。ば
ねは、限られた回数の揺動運動に対して耐え得るもので
あるが、やがては、その固定端近くで破断することにな
る。ばねの固定端近くにおいては、真の破断力を受け
る。良好なばね材料の選択と、適切な固定手段（アンカ
ー手段）の設計とによって、ばねの許容可能寿命を達成
することができる。しかし、ばねの寿命をさらに延長す
ることが依然として望まれる。

本発明の目的は、ばねの寿命をかなり増加し、または
低品質で低価格のばね材料を使用することによっても一
定の寿命を保証することのできる固定装置（アンカー装
置）を提供することである。

［発明の概要］ この発明に従った遊戯装置は、ほぼ垂直方向に向いた
コイルばねと、コイルばねの下端を、地面に固定された
基礎部材に強固に固定するための固定手段と、遊戯者を
支持するものであり、コイルばねの頂部に設けられた遊
戯者支持部材とを備える。

コイルばねは、遊戯者支持部材が前後に揺り動かされ
ることに応答して、固く固定された下端部から弾性的に
横方向へ振動を行なうようにされている。これにより、
コイルばねは、遊戯装置の使用中における最大曲げ量に
よって規定される最大動作振幅を伴って、曲げの両端位
置の間を正逆両方向に曲げられる。

コイルばねの固定された下方端部に近接して剛性のあ
る当接手段が設けられる。

上記当接手段は、基礎部材に結合され、かつコイルば
ねの振動曲げによって垂直方向の変位を生じているコイ
ルばねの部分と協働して、コイルばねの部分が当接手段
と当接する位置までの範囲内にあってはコイルばねの部
分の垂直方向の動きを自由に行なわせることを可能にす
る。さらに、当接手段は、遊戯装置の使用中におけるコ
イルばねの最大曲げによって生ずるコイルばねの部分の
自由な垂直方向変位量の10−90％の範囲内にコイルばね
の部分の垂直な動きを制限することを可能にする。

好ましい実施例では、剛性のある当接手段が調整され
て、ばね部分の軸方向の変位をコイルばねの最大振幅の
約50％だけ可能にする。

さらに好ましい実施例では、少なくとも２個の当接手
段が、コイルばねの固定端の外側で、コイルばねの最初
の自由な巻付部に隣接して配置される。少なくとも２個
の当接手段は、コイルばねの円周方向に沿って相互に90
゜離隔されている。

本発明によれば、固定装置は、固定されたばね端部の
近くにあるばね部分に近接して位置するようにされた固
定当接手段を備える。したがって、コイルばねの軸方向
における前記ばね部分の運動は次のように効果的に制限
される。すなわち、このばね部分は、何らの制限がない
状態で、ばねの通常動作における最大曲げによって生ず
る運動量の10％と90％との間の軸方向の動きを行なうこ
とを許容される。この動きは、好ましくは、何らの制限
がない状態での運動量のほば50％である。

通常の使用状態において、ばねが前後に往復的に曲げ
られるとき、コイルばねの一方側部にあるばねの巻部分
は互いに対して接近し、一方、ばねの反対側の側部にお
いては、巻部は互いから離れるように動く。ばねが逆方
向に曲がるとき、この状況は逆転する。本発明に従った
装置によれば、ばねの部分が全体にわたって自由に動く
ことができない場合には、ばねの曲がりが僅かに制限さ
れるが、その現象がばねの固定端近くにおいてのみ生ず
る場合には、そのような制限は実用的には特に問題とは
ならない。

本発明に従った装置を使用すると、曲げ振動の振幅が
小さい限り、たとえばばねの通常動作時の最大曲げの振
幅の約半分までである限り、ばねは十分に正常に動作す
る。ばねに対する破断作用は、下方のばね端部の固定端
の外側に依然として生じることになる。しかしながら、
この弱い破断作用は、ばね材料を深刻に弱化させるもの
ではない。

この点において最も重要なことは、ばねの大きな振幅
の振動と、その大きな振幅の振動に関連してばねの固定
端近くのばね部分に作用する強い力である。そのような
状況において、本発明によれば、固定端部近くのばね部
分は、上方に移動するときおよび下方に移動するときの
両者において、固定当接手段に当接することによってそ
の動きが停止される。それゆえに、固定端のすぐ近くに
あるばねに作用する破断作用は、潜在的な破断作用が前
記当接手段に近接するばね部分に伝達される限り、増大
されない。

しかしながら、前記当接手段に近接して、ばねは固定
された態様で固定されるものではない。単に軸方向への
動きを制約するような態様で支持されている。それゆえ
に、この場所においては、ばねに作用する破断力が集中
するのではなく、その力は、当接手段の一方側および他
方側においてかなり長いばね部分上に分散されることに
なる。

このような大きな振動の振幅に対する破断力の分散ま
たは平準化は、ばねの固定端のすぐ近くにおいて破断荷
重が常に作用しないようにすることを考慮したものであ
る。実用的において、この危険な領域における破断荷重
の軽減は、ばねの寿命をかなり増加したものとする効果
を与える。

以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

［実施例］ 第１図に示されている遊戯装置は、強いコイルばね２
を備えるタイプのものである。コイルばね２の上方端に
は座席が取付けられている。コイルばね２の下方端に
は、地面に固定される基礎部材すなわちアンカー部材４
に固く固定される。アンカー部材４は、重いコンクリー
トタイルであってもよく、あるいは埋込まれたアンカー
構造の上方端であってもよい。第１図に示されるよう
に、子供は、揺動運動を行なうことができる。その際、
コイルばねは、前後に交互に曲げられる。このコイルば
ねの動きによって以下に述べる問題点が生ずる。すなわ
ち、数年間の使用後に、アンカー部材に近接してコイル
ばねの部分が破断したりする。従来のこの種の遊戯装置
においては、かなり少ない年月の使用後にこのような問
題が生じていた。

図示した例では、コイルばねは、水平な下方端巻部６
を有している。下方端巻部６は、普通のクランプ８およ
び上方に延びるクランプ10によってアンカー部材４に固
く固定される。下方端巻部６から、すななわち、第２図
においてＢで示した断面領域から、コイルばねを構成す
るロッドは、ばねのほぼ全長にわたって一定ピッチとな
って連続するようになるまで、増加するピッチで上方に
向かって延びる。こうして、第２図におけるＡ−Ｄで示
した断面領域に関しては、巻部Ａ−Ｂがアンカー部材４
に固定され、半分の巻部Ｂ−ＣがＢにおいて固定巻部か
ら離れる。間隔Ａ−Ｃは、間隔Ｂ−Ｄよりも小さい。

第２図において断面Ａで示されているコイルばねのロ
ッド部を保持しているクランプ10は、断面Ｃで示されて
いるコイルばねのロッド部よりも僅かに下に位置する上
向き壁部12を有している。さらに、このクランプ10は、
部分14で示すように上方に延びている。部分14は、断面
Ｃで示されているコイルばねのロッド部の上に被さるよ
うに突出している上方脚部16を有している。上方脚部16
の下向き壁部18は、コイルばねのロッド部よりも僅かに
上に間隔をあけて位置している。コイルばねの通常の動
作状態においては、コイルばねは、小さな振幅の振動を
行なう。その際、コイルばねのロッド部分Ｃは壁部12お
よび18に接触しない。

この種の遊戯装置において、ばねの上方端の振動の
「通常動作における最大振幅」を決定することは容易で
あり、また、それに応じて、コイルばねのロッド部Ｃの
通常動作における最大変位を決定することは容易であ
る。コイルばねのロッド部Ｃは、コイルばねの上方端が
左の方に移動したとき上方に移動し、コイルばねの上方
端が右の方へ移動したとき下方に移動する。ロッド部Ｃ
が下方に移動している状態を、第２図において破線で示
している。ロッド部Ｃの垂直方向の最大変位を考慮し
て、クランプ10は次のように設計される。すなわち、ロ
ッド部Ｃが最大変位のほぼ半分だけ動いたときに、ロッ
ド部Ｃが上向き壁部12および下向き壁部18に当接するよ
うにされる。

コイルばねの半分巻部Ｂ−Ｃが第２図におけるＢで示
す領域から曲がる量を、最大値のほぼ半分にまで抑制す
ることによって、Ｂで示す潜在的な破断領域に近接する
コイルばねのロッド部における長期にわたる弱化が大幅
に、すなわち半分以下に減じられる。なぜなら、弱化の
進行は、振動の振幅に応じて指数関数的に増大するもの
であるので、その振幅の抑えることによって、弱化は大
幅に減じられる。

大きな振動の振幅に対して、ロッド部分Ｃは上向き壁
部12および下向き壁部18に当接する。もちろん、破断作
用はＣの部分でも生ずるが、このロッド部分Ｃは直接固
定されているものではないので、そのような破断作用
は、Ｃで示す領域において集中的に生ずるのではなく、
領域Ｃの両側にわたって、すなわち、全体の長さＤ−Ｃ
−Ｂに沿って分散することになる。この長さ方向に沿う
材料の弱化はかなり小さく、それゆえに、結果的に、ば
ねの寿命を大幅に増加することになる。

クランプ10に関しては、コイルばねの下方ロッド部分
に沿って１個以上設けるようにしてもよい。そのように
すれば、コイルばねのロッド部分の垂直方向の動きは固
定端に向かって徐々に制限されるようになり、したがっ
て、潜在的な破断力はコイルばねのより増加した長さに
わたって分散することになる。

そのような追加のクランプが、第２図において、破線
で示され、参照番号20が付されている。その追加のクラ
ンプ20は、クランプ10からほぼ90゜ずらして配置されて
いる。その場合、コイルばねが、振動の主方向に対して
垂直に振動するとき、一層効果的なものとなる。

言うまでもないが、コイルばねの下方巻部Ａ−Ｂを固
定するためのクランプ手段と、コイルばねのロッド部分
の振幅を抑制するクランプ10および20とを必ずしも組合
せる必要はない。

以上の説明から明らかなように、クランプ10は、局所
的なコイルばねのロッド部分の動きを通常の動作におけ
る最大値の約半分にまで制限する。しかしながら、この
発明は、そのようなクランプに限定されるものではな
い。コイルばねのロッド部分の動きを通常動作における
最大値の僅か10％だけ制約するものであっても、第２図
における領域Ｂに近接して部分の破断作用は減じられ
る。また、材料の弱化は、破断作用の影響によって指数
関数的に増加するものであるので、過剰な動きを制約さ
れたものに限定することは、コイルばねの寿命を大幅に
増加することになる。一方、動きを90％制約すれば、第
２図におけるロッド部分Ｃは、潜在的な自由最大動き量
の僅か10％程度のみ動くことが可能になる。そのような
大きな制約は、第２図における領域Ｂにおける集中破断
作用を劇的に減ずるので重要なものとなる。コイルばね
のロッド部分Ｂ−Ｃ−Ｄに与えられる破断作用は、この
長さに沿って分散することになる。したがって、弱化
が、特定の領域に集中するということはない。ただし、
垂直方向の動きの制約量が大きくなればなるほど、第２
図における領域Ｃにおける弱化作用は、より大きなもの
となろう。

本願発明のクランプ10に類似のクランプ手段を使用す
ることが知られている。しかしながら、たとえば米国特
許第4,093,198号に見られるようなクランプにおいて
は、コイルばねの領域Ｃ（第２図における）は垂直方向
に動くことを禁止されている。その装置の目的は、小さ
なピッチのために互いに対て近接しているコイルばねの
下方巻部分の間に使用者の指や爪先が挟まれてしまう危
険性を回避することである。本願発明によっても、同様
な効果が達成される。なぜなら、コイルばねのロッド部
Ｃの垂直方向の動きが非常に小さいかである。このロッ
ド部と、このロッド部と当接する上向き壁部および下向
き壁部12および18との間の自由空間は非常に狭く、した
がって、指や爪先を挟むという危険性は生じない。

本発明は、平坦にされた端部分を有するタイプのコイ
ルばねに制約されるものではない。規則的な一定のピッ
チのコイルを使用すること、およびその端部を適切な固
定手段によって固定することは、この分野においてよく
知られていることである。そのようなコイルばねの場
合、本明細書で記述したようなのと同様の破断の問題が
生ずる。

第１図に示されたばねの寸法は、次のとおりに例示さ
れ得る。

18mmの鋼ロッドで7.5巻を有する鋼ばねは、360mmの高
さおよび190mmの外径を有している。通常の動作の最大
値として、このばねの頂部は、約200mmにわたって旋回
することが予想される。この旋回量は、各側部に対して
約15゜曲がることに対応し、すなわち、合計で約30゜の
曲がりに対応する。この最大運動量は、対向する両側部
においてコイルばねの巻部の約6mmの動きを生じさせ
る。それゆえに、第２図における領域Ｃの移動量は、好
ましくは、約3mm、すなわち±約1.5mmに制限するのが望
ましい。

通常動作における最大旋回量は、装置が使用される環
境を考慮して、実験的にまたは適切な基準によって決定
され得る。通常動作における最大値を越えるような動き
が時々生じるであろう。そのため、本発明の装置を用い
なければ、そのような場合に、ばねの寿命に対して深刻
な影響を及ぼすことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従ったアンカー部材を有する遊戯装
置を示す斜視図である。 第２図は、アンカー装置の拡大側面図である。 ２……コイルばね、６……下方端巻部、Ｃ……ロッド部
分（横断面）、10……クランプ、20……追加のクランプ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ほぼ垂直方向に向いたコイルばねと、 前記コイルばねの下端を、地面に固定された基礎部材に
   強固に固定するための固定手段と、 遊戯者を支持するものであり、前記コイルばねの頂部に
   設けられた遊戯者支持部材とを備えた遊戯装置であっ
   て、 前記コイルばねは、前記遊戯者支持部材が前後に揺り動
   かされることに応答して、固く固定された下端部から弾
   性的に横方向へ振動を行なうようにされており、これに
   より、前記コイルばねは、遊戯装置の使用中における最
   大曲げ量によって規定される最大動作振幅を伴って、曲
   げの両端位置の間を正逆両方向に曲げられるものであ
   り、 前記コイルばねの固定された下方端部に近接して鋼性の
   ある当接手段が設けられ、 前記当接手段は、前記基礎部材に結合され、かつ前記コ
   イルばねの振動曲げによって垂直方向の変位を生じてい
   る前記コイルばねの部分と協働して、前記コイルばねの
   部分が前記当接手段と当接する位置までの範囲内にあっ
   ては前記コイルばねの部分の垂直方向の動きを自由に行
   なわせることを可能にし、そして、前記遊戯装置の使用
   中における前記コイルばねの最大曲げによって生ずる前
   記コイルばねの部分の自由な垂直方向変位量の10−90％
   の範囲内に前記コイルばねの部分の垂直な動きを制限す
   ることを可能にする、遊戯装置。
2. 【請求項２】前記剛性のある当接手段が調節されて、前
   記ばね部分の軸方向の変位を前記コイルばねの最大振幅
   の約50％だけ可能にする、特許請求の範囲第１項に記載
   の遊戯装置。
3. 【請求項３】少なくとも２個の当接手段が、前記コイル
   ばねの固定端の外側で、前記コイルばねの最初の自由な
   巻付部に隣接して配置され、前記剛性のある当接手段が
   前記コイルばねの円周方向に沿って相互に90゜離隔され
   ている、特許請求の範囲第１項に記載の遊戯装置。