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JP7701848B2 - bending structure - Google Patents
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Description

本発明は、ロボット等の関節機能部に供される屈曲構造体に関する。 The present invention relates to a bending structure used in a joint function part of a robot, etc.

従来の屈曲構造体としては、例えば特許文献1のように、用途等に応じて軸方向で部分的に曲げ剛性を変化させるものがある。 Conventional bending structures include those in which the bending rigidity is partially changed in the axial direction depending on the application, etc., as in Patent Document 1, for example.

特許文献1の屈曲構造体は、内視鏡の可撓管であり、コイルパイプと芯材とを備えた剛性可変装置を有する。剛性可変装置は、コイルパイプが屈曲する際の芯材の引張応力を高めることによって、可撓管の曲げ剛性を部分的に向上させる。 The bending structure of Patent Document 1 is a flexible tube for an endoscope, and has a stiffness varying device that includes a coil pipe and a core material. The stiffness varying device partially improves the bending stiffness of the flexible tube by increasing the tensile stress of the core material when the coil pipe is bent.

かかる屈曲構造体では、コイルパイプと芯材とを協働させる必要があるため、軸方向で部分的に剛性を向上させることはできても、構造が複雑になるという問題があった。 In such a bent structure, the coil pipe and the core material must work together, so although it is possible to partially improve the rigidity in the axial direction, there is a problem in that the structure becomes complicated.

国際公開第2017/203740号公報International Publication No. 2017/203740

解決しようとする問題点は、軸方向で部分的に剛性を変化させる構造が複雑であった点である。 The problem to be solved was the complexity of the structure that partially changes the rigidity in the axial direction.

本発明は、内コイル部及び外コイル部を備え、前記外コイル部の隣接巻部間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合している全体曲げ剛性に応じ屈曲及び伸展能であり、前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、前記曲げ剛性を前記軸方向で部分的に変化させた屈曲構造体を提供する。 The present invention provides a bending structure comprising an inner coil portion and an outer coil portion, in which adjacent winding portions of the outer coil portion are fitted between corresponding winding portions of the inner coil portion, and in which the entire structure can be bent and extended according to its bending rigidity, and in which the bending rigidity is partially changed in the axial direction by partially changing the amount of deflection of at least one of the inner coil portion and the outer coil portion in response to an axial load.

本発明によれば、簡単な構造により軸方向で部分的に曲げ剛性を変化させることができる。 The present invention allows partial change in bending stiffness in the axial direction with a simple structure.

図1は、本発明の実施例1に係る屈曲構造体を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bent structure according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1の屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of a winding portion of the bent structure of FIG. 図3(A)及び(B)は、図2の屈曲構造体の内コイル部の巻部巻部断面を示す概略断面図であり、図3(A)は本体コイル部、図3(B)は副コイル部である。3A and 3B are schematic cross-sectional views showing cross sections of the winding portions of the inner coil portion of the bent structure of FIG. 2, with FIG. 3A showing the main coil portion and FIG. 3B showing the sub-coil portion. 図4(A)~(C)は、図2の屈曲構造体の外コイル部の巻部断面を示す概略断面図であり、図4(A)は本体コイル部、図4(B)及び(C)は副コイル部である。4(A) to (C) are schematic cross-sectional views showing the cross-sections of the winding portions of the outer coil portion of the curved structure of FIG. 2, with FIG. 4(A) being the main coil portion and FIGS. 4(B) and (C) being the sub-coil portion. 図5は、本発明の実施例2に係る屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of a winding portion of a bent structure according to a second embodiment of the present invention. 図6は、図5の内コイル部の巻部断面を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of a winding portion of the inner coil portion of FIG. 図7は、図5の外コイル部の巻部断面を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of a winding portion of the outer coil portion of FIG. 図8は、本発明の実施例3に係る屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of a winding portion of a bent structure according to a third embodiment of the present invention. 図9(A)及び(B)は、図8の屈曲構造体の内コイル部の巻部断面を示す概略断面図であり、図9(A)は軟コイル部、図9(B)は硬コイル部である。9(A) and (B) are schematic cross-sectional views showing the cross section of the winding portion of the inner coil portion of the bent structure of FIG. 8, with FIG. 9(A) being the soft coil portion and FIG. 9(B) being the hard coil portion. 図10は、本発明の実施例4に係る屈曲構造体の巻部断面を拡大して示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross section of a winding part of a bent structure according to a fourth embodiment of the present invention. 図11(A)及び(B)は、図10の屈曲構造体の内コイル部の巻部断面を示す概略断面図であり、図11(A)は小径コイル部、図11(B)は大径コイル部である。11(A) and (B) are schematic cross-sectional views showing the cross section of the winding portion of the inner coil portion of the bent structure of FIG. 10, with FIG. 11(A) showing the small diameter coil portion and FIG. 11(B) showing the large diameter coil portion.

簡単な構造により軸方向で部分的に曲げ剛性を変化させるという目的を、屈曲構造体を構成する内コイル部及び外コイル部の少なくとも一方において、軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより実現した。 The goal of partially varying the bending rigidity in the axial direction with a simple structure was achieved by partially varying the amount of deflection in response to an axial load in at least one of the inner coil section and the outer coil section that make up the bending structure.

すなわち、屈曲構造体(1)は、内コイル部(3)及び外コイル部(5)を備え、外コイル部(5)の隣接巻部(15a、17a、19a)間に内コイル部(3)の対応する巻部(7a、9a)が嵌合し、全体として曲げ剛性に応じた屈曲及び伸展が可能となっている。 That is, the bending structure (1) has an inner coil portion (3) and an outer coil portion (5), and the corresponding winding portions (7a, 9a) of the inner coil portion (3) fit between adjacent winding portions (15a, 17a, 19a) of the outer coil portion (5), allowing bending and extension according to the bending rigidity as a whole.

この屈曲構造体(1)は、内コイル部(3)及び外コイル部(5)の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、曲げ剛性が軸方向で部分的に変化している。 This bent structure (1) has a bending rigidity that varies partially in the axial direction by partially changing the amount of deflection of at least one of the inner coil section (3) and the outer coil section (5) in response to an axial load.

内コイル部(3)及び外コイル部(5)の少なくとも一方は、部分的にピッチが軸方向に拡げられた本体コイル部(7)と、本体コイル部(7)の拡げられたピッチ内に巻部(9a)が位置する一又は複数の副コイル部(9)とを備えた構成としてもよい。この場合、副コイル部(9)は、本体コイル部(7)の拡げられたピッチと同一ピッチとしてもよい。ただし、副コイル部(9)のピッチは、本体コイル部(7)の拡げられたピッチと同一である必要はない。 At least one of the inner coil section (3) and the outer coil section (5) may be configured to include a main coil section (7) whose pitch is partially expanded in the axial direction, and one or more sub-coil sections (9) whose windings (9a) are located within the expanded pitch of the main coil section (7). In this case, the sub-coil section (9) may have the same pitch as the expanded pitch of the main coil section (7). However, the pitch of the sub-coil section (9) does not have to be the same as the expanded pitch of the main coil section (7).

内コイル部(3)及び外コイル部(5)の少なくとも一方は、部分的にピッチが軸方向に狭く形成され、外コイル部(5)の隣接巻部(15a)間への内コイル部(3)の巻部(23a)の嵌合により、狭く形成されたピッチが拡げられて初張力が付与される構成としてもよい。 At least one of the inner coil section (3) and the outer coil section (5) may be configured so that the pitch is partially narrow in the axial direction, and the narrow pitch is expanded by fitting the winding section (23a) of the inner coil section (3) between the adjacent winding sections (15a) of the outer coil section (5), thereby applying initial tension.

内コイル部(3)及び外コイル部(5)の少なくとも一方は、相対的に柔らかい材質の軟コイル部(25)と、相対的に硬い材質の硬コイル部(27)とを備えた構成としてもよい。 At least one of the inner coil section (3) and the outer coil section (5) may be configured with a soft coil section (25) made of a relatively soft material and a hard coil section (27) made of a relatively hard material.

内コイル部(3)及び外コイル部(5)の少なくとも一方は、相対的に巻部(29a)の線径が小径の小径コイル部(29)と、相対的に巻部(31a)の線径が大径の大径コイル部(31)とを備えた構成としてもよい。 At least one of the inner coil section (3) and the outer coil section (5) may be configured to include a small-diameter coil section (29) having a relatively small wire diameter of the winding section (29a) and a large-diameter coil section (31) having a relatively large wire diameter of the winding section (31a).

図1は、本発明の実施例1に係る屈曲構造体を示す断面図、図2は、屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図である。 Figure 1 is a cross-sectional view showing a bent structure according to Example 1 of the present invention, and Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the winding portion of the bent structure.

屈曲構造体1は、マニピュレーター、ロボット、アクチュエーター等の医療用や産業用等の各種の機器の関節機能部に適用されるものであり、屈曲・伸展動作によって両側に結合された機器側の部材を相対的に変位可能とする。 The bending structure 1 is applied to the joint function parts of various medical and industrial devices such as manipulators, robots, and actuators, and enables the components of the device connected to both sides to be displaced relatively by bending and extending movements.

本実施例の屈曲構造体1は、内コイル部3及び外コイル部5を備え、軸方向で部分的に剛性が変化するように構成されている。軸方向とは、屈曲構造体1の軸心に沿った方向を意味し、厳格に解する必要はなく、軸心に対して僅かに傾斜した方向も含む。 The bent structure 1 of this embodiment includes an inner coil section 3 and an outer coil section 5, and is configured so that the rigidity changes partially in the axial direction. The axial direction means the direction along the axis of the bent structure 1, and does not need to be interpreted strictly, but also includes a direction slightly tilted relative to the axis.

本実施例の屈曲構造体1では、内コイル部3及び外コイル部5の双方において、軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、部分的に曲げ剛性が変化している。 In the bending structure 1 of this embodiment, the bending rigidity is partially changed by partially changing the amount of deflection in response to an axial load in both the inner coil section 3 and the outer coil section 5.

なお、屈曲構造体1の曲げ剛性を部分的に変化させるには、内コイル部3及び外コイル部5の少なくとも一方において、軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させればよい。 To partially change the bending rigidity of the bent structure 1, it is sufficient to partially change the amount of deflection in response to an axial load in at least one of the inner coil section 3 and the outer coil section 5.

この屈曲構造体1は、全体として曲げ剛性に応じた屈曲及び伸展が可能となっており、相対的に曲げ剛性が高い部分が屈曲し難くなっている。 This bending structure 1 is capable of bending and extending according to its bending rigidity as a whole, and the parts with relatively high bending rigidity are less likely to bend.

図3(A)及び(B)は、屈曲構造体1の内コイル部3の巻部断面を示す概略断面図であり、図3(A)は本体コイル部7、図3(B)は副コイル部9である。 Figures 3(A) and (B) are schematic cross-sectional views showing the cross-section of the winding portion of the inner coil portion 3 of the bent structure 1, where Figure 3(A) shows the main coil portion 7 and Figure 3(B) shows the sub-coil portion 9.

内コイル部3は、図2及び図3のように、本体コイル部7と、副コイル部9とを備えている。 As shown in Figures 2 and 3, the inner coil section 3 comprises a main coil section 7 and a sub-coil section 9.

本体コイル部7は、金属や樹脂等の弾性を有する不等ピッチコイルばねであり、軸方向の一側が小ピッチ部11、同他側が大ピッチ部13となっている。 The main coil section 7 is an elastic unequal pitch coil spring made of metal, resin, etc., with a small pitch section 11 on one side in the axial direction and a large pitch section 13 on the other side.

小ピッチ部11は、相対的に小さい一定のピッチを有し、大ピッチ部13は、相対的に大きい一定のピッチを有する。従って、本体コイル部7は、第ピッチ部13において、部分的にピッチが軸方向に拡げられた構成となっている。なお、ピッチは、本体コイル部7の隣接する巻部7a間の軸方向の隙間である。 The small pitch section 11 has a relatively small, constant pitch, and the large pitch section 13 has a relatively large, constant pitch. Therefore, the main coil section 7 has a configuration in which the pitch is partially expanded in the axial direction in the pitch section 13. The pitch is the axial gap between adjacent windings 7a of the main coil section 7.

本体コイル部7は、巻部7aの断面形状が円形であり、線径が一定となっている。なお、本体コイル部7の材質、巻部7aの断面形状や線径等は、適宜のものを採用すればよい。 The main coil section 7 has a circular cross-sectional shape of the winding section 7a and a constant wire diameter. The material of the main coil section 7, the cross-sectional shape and wire diameter of the winding section 7a, etc. may be any appropriate material.

本体コイル部7の中心径は、小ピッチ部11及び大ピッチ部13で一定になっている。ただし、本体コイル部7の中心径は、軸方向で変化させることも可能である。 The central diameter of the main coil portion 7 is constant in the small pitch portion 11 and the large pitch portion 13. However, the central diameter of the main coil portion 7 can be changed in the axial direction.

副コイル部9は、金属や樹脂等の弾性を有するコイルばねである。副コイル部9は、本体コイル部7の拡げられたピッチ、つまり大ピッチ部13と同一ピッチとなっている。副コイル部9の中心径は、本体コイル部7と同一である。 The secondary coil section 9 is a coil spring having elasticity, such as metal or resin. The secondary coil section 9 has the same pitch as the expanded pitch of the main coil section 7, i.e., the large pitch section 13. The central diameter of the secondary coil section 9 is the same as that of the main coil section 7.

この副コイル部9は、巻部9aが本体コイル部7の大ピッチ部13のピッチ内に位置している。副コイル部9の巻部9aの位置は、本体コイル部7の隣接巻部7a間の中間である。 The secondary coil section 9 has a winding portion 9a located within the pitch of the large pitch portion 13 of the main coil section 7. The position of the winding portion 9a of the secondary coil section 9 is midway between adjacent winding portions 7a of the main coil section 7.

これにより、内コイル部3の他側である副コイル部9と大ピッチ部13との組み合わせ部分は、小ピッチ部11と同一のピッチを有する。すなわち、内コイル部3は、全体として一定のピッチを有する。 As a result, the combined portion of the sub-coil section 9 and the large pitch section 13 on the other side of the inner coil section 3 has the same pitch as the small pitch section 11. In other words, the inner coil section 3 has a constant pitch overall.

また、内コイル部3は、副コイル部9及び大ピッチ部13のピッチがそれぞれ拡がっていることにより、軸方向の一側よりも軸方向の他側での荷重に対する撓み量が小さくなっている。これにより、内コイル部3は、曲げ剛性が向上している。 In addition, because the pitch of the sub-coil section 9 and the large pitch section 13 of the inner coil section 3 are both wider, the amount of deflection due to a load is smaller on the other axial side than on one axial side. This improves the bending rigidity of the inner coil section 3.

なお、副コイル部9と大ピッチ部13との組み合わせは、小ピッチ部11と同一のピッチを有する必要はないので、小ピッチ部11よりも小さいピッチであってもよい。 The combination of the sub-coil section 9 and the large pitch section 13 does not need to have the same pitch as the small pitch section 11, so it may have a smaller pitch than the small pitch section 11.

図4(A)~(C)は、図2の屈曲構造体の外コイル部の巻部断面を示す概略断面図であり、図4(A)は本体コイル部、図4(B)及び(C)は副コイル部である。 Figures 4 (A) to (C) are schematic cross-sectional views showing the cross-section of the winding portion of the outer coil part of the bent structure of Figure 2, with Figure 4 (A) showing the main coil part and Figures 4 (B) and (C) showing the sub-coil part.

外コイル部5は、図2及び図4のように、本体コイル部15と、副コイル部17、19とを備えている。 As shown in Figures 2 and 4, the outer coil section 5 comprises a main coil section 15 and sub-coil sections 17 and 19.

本体コイル部15は、金属や樹脂等の弾性を有するコイルばねである。本体コイル部15は、内コイル部3の小ピッチ部11と同一のピッチを有し、巻部15aの断面形状が円形であり、線径が一定となっている。なお、本体コイル部15の材質、巻部15aの断面形状や線径等は、適宜のものを採用すればよい。 The main coil portion 15 is a coil spring having elasticity, such as metal or resin. The main coil portion 15 has the same pitch as the small pitch portion 11 of the inner coil portion 3, and the cross-sectional shape of the winding portion 15a is circular and the wire diameter is constant. The material of the main coil portion 15, the cross-sectional shape and wire diameter of the winding portion 15a, etc. may be appropriately selected.

本体コイル部15は、中心径が内コイル部3よりも大きく形成されており、内コイル部3の小ピッチ部11の外側に螺合されている。これにより、本体コイル部15の巻部15aが、内コイル部3の小ピッチ部11の巻部7a間に嵌合する。 The main coil section 15 is formed with a center diameter larger than that of the inner coil section 3, and is screwed onto the outside of the small pitch section 11 of the inner coil section 3. This allows the winding section 15a of the main coil section 15 to fit between the winding sections 7a of the small pitch section 11 of the inner coil section 3.

副コイル部17、19は、金属や樹脂等の弾性を有するコイルばねである。副コイル部17、19は、内コイル部3の本体コイル部7の大ピッチ部13と同一ピッチとなっている。副コイル部17、19の中心径は、外コイル部5の本体コイル部15と同一である。 The secondary coil sections 17 and 19 are elastic coil springs made of metal, resin, or the like. The secondary coil sections 17 and 19 have the same pitch as the large pitch section 13 of the main coil section 7 of the inner coil section 3. The central diameter of the secondary coil sections 17 and 19 is the same as that of the main coil section 15 of the outer coil section 5.

これら副コイル部17、19は、内コイル部3の他側である大ピッチ部13と副コイル部9との組み合わせ部分の外側に螺合されている。これら副コイル部17、19の巻部17a、19aは、それぞれ内コイル部3の巻部7a、9a間に嵌合している。 These secondary coil sections 17, 19 are screwed to the outside of the combination of the large pitch section 13 and secondary coil section 9, which is the other side of the inner coil section 3. The windings 17a, 19a of these secondary coil sections 17, 19 are fitted between the windings 7a, 9a of the inner coil section 3, respectively.

副コイル部17、19は、それらの組合せによって本体コイル部15と同一のピッチを有する。従って、外コイル部5は、全体として一定のピッチを有する。 The sub-coil sections 17 and 19, when combined, have the same pitch as the main coil section 15. Therefore, the outer coil section 5 has a constant pitch overall.

また、外コイル部5は、副コイル部17、19の2条で形成されることにより、軸方向の一側よりも軸方向の他側での荷重に対する撓み量が小さくなっている。これにより、外コイル部5の副コイル部17、19に相当する箇所は、本体コイル部15に相当する箇所に対して曲げ剛性が向上している。 In addition, because the outer coil section 5 is formed of two strands of secondary coil sections 17 and 19, the amount of deflection due to a load is smaller on the other axial side than on one axial side. As a result, the bending rigidity of the areas of the outer coil section 5 that correspond to the secondary coil sections 17 and 19 is improved compared to the areas that correspond to the main coil section 15.

なお、副コイル部17、19は、本体コイル部15と同一のピッチを有する必要はないので、本体コイル部15よりも小さいピッチであってもよい。 Note that the sub-coil sections 17 and 19 do not need to have the same pitch as the main coil section 15, and may have a smaller pitch than the main coil section 15.

また、外コイル部5と内コイル部3の構成は逆にしてもよい。内コイル部3及び外コイル部5の少なくとも一方において、軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させればよいので、外コイル部5又は内コイル部3を軸方向の一側から他側まで連続する等ピッチのコイルばね等によって構成してもよい。 The configuration of the outer coil section 5 and the inner coil section 3 may be reversed. Since it is only necessary to partially change the amount of deflection in response to an axial load in at least one of the inner coil section 3 and the outer coil section 5, the outer coil section 5 or the inner coil section 3 may be configured with a coil spring of equal pitch that continues from one side in the axial direction to the other side.

かかる外コイル部5が全体として内コイル部3の外側に螺合していることにより、簡単な構造で軸方向の一部の曲げ剛性を変化させることができる。 The outer coil section 5 is screwed to the outside of the inner coil section 3 as a whole, making it possible to change the bending rigidity in part of the axial direction with a simple structure.

また、外コイル部5と内コイル部3との螺合により、外コイル部5の一側の巻部15a間及び他側の巻部17a、19a間に内コイル部3の対応する巻部7a又は9aが嵌合している。 In addition, by screwing the outer coil section 5 and the inner coil section 3 together, the corresponding windings 7a and 9a of the inner coil section 3 are fitted between the windings 15a on one side of the outer coil section 5 and between the windings 17a and 19a on the other side.

この構造により、屈曲構造体1は、軸方向の圧縮に耐え得るものとなっている。また、屈曲構造体1は、屈曲時において、屈曲の内側で外コイル部5の隣接する巻部15a、17a、及び19a間の隙間が小さくなり、屈曲の外側で外コイル部5の隣接する巻部15a、17a、及び19a間の隙間が大きくなる。従って、屈曲時の外コイル部5の軸心における長さが直状時と比較して変化しないようになっている。 This structure allows the bent structure 1 to withstand axial compression. In addition, when the bent structure 1 is bent, the gaps between adjacent windings 15a, 17a, and 19a of the outer coil portion 5 on the inside of the bend become smaller, and the gaps between adjacent windings 15a, 17a, and 19a of the outer coil portion 5 on the outside of the bend become larger. Therefore, the length of the outer coil portion 5 at its axis when bent does not change compared to when it is straight.

このため、屈曲構造体1は、その内周側にプッシュプルケーブル等の可撓部材を軸方向で移動可能にガイドするように用いる場合、可撓部材の経路長を一定に保つことができる。 For this reason, when the bending structure 1 is used to guide a flexible member such as a push-pull cable on its inner circumference so that it can move in the axial direction, the path length of the flexible member can be kept constant.

また、本実施例の屈曲構造体1は、軸方向の一側の曲げ剛性が相対的に低く、軸方向の他側の曲げ剛性が相対的に高いので、例えば内視鏡に適用するような場合に挿入性を高めることができる。 In addition, the bending structure 1 of this embodiment has a relatively low bending stiffness on one side in the axial direction and a relatively high bending stiffness on the other side in the axial direction, which can improve insertability when applied to an endoscope, for example.

なお、本実施例では、屈曲構造体1の一部分である他側の剛性を向上させたのみであるが、軸方向の複数個所において剛性を向上させてもよい。 In this embodiment, the rigidity of only one part of the bending structure 1, that is, the other side, is improved, but the rigidity may be improved at multiple points in the axial direction.

図5は、本発明の実施例2に係る屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図、図6は、屈曲構造体の内コイル部の巻部断面を示す概略断面図、図7は、屈曲構造体の外コイル部の巻部断面を示す概略断面図である。なお、実施例2では、基本構成が実施例1と共通するため、対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the winding portion of a bent structure according to Example 2 of the present invention, Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the winding portion of the inner coil portion of the bent structure, and Figure 7 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the winding portion of the outer coil portion of the bent structure. Note that in Example 2, the basic configuration is the same as in Example 1, so the same reference numerals are used for corresponding configurations and duplicated explanations are omitted.

実施例2では、内コイル部3のピッチが部分的に狭く形成されたものである。すなわち、内コイル部3は、軸方向の一側の一側コイル部21と軸方向の他側の他側コイル部23とを備えたコイルばねで構成したものである。外コイル部5は、軸方向の一側から他側にわたって等ピッチのコイルばねからなる。その他は、実施例1と同一である。 In Example 2, the pitch of the inner coil portion 3 is formed to be narrow in some parts. That is, the inner coil portion 3 is composed of a coil spring having a one-side coil portion 21 on one side in the axial direction and an other-side coil portion 23 on the other side in the axial direction. The outer coil portion 5 is composed of a coil spring with an equal pitch from one side to the other side in the axial direction. The rest is the same as Example 1.

内コイル部3の一側コイル部21は、等ピッチのコイルばねからなり、外コイル部5と同一ピッチとなっている。他側コイル部23は、密着コイルばねからなり、軸方向で隣接する巻部23aが相互に密着している。つまり、他側コイル部23は、ピッチが狭く形成されている。一側コイル部21と他側コイル部23とは、一体に連続している。 The coil portion 21 on one side of the inner coil portion 3 is made of a coil spring with an equal pitch, and has the same pitch as the outer coil portion 5. The coil portion 23 on the other side is made of a tightly packed coil spring, and adjacent windings 23a in the axial direction are in close contact with each other. In other words, the coil portion 23 on the other side is formed with a narrow pitch. The coil portion 21 on one side and the coil portion 23 on the other side are continuous and integral.

なお、他側コイル部23は、一側コイル部21よりもピッチが狭ければ、密着コイルばねでなくてもよい。また、一側コイル部21のピッチは、外コイル部5のピッチよりも小さくしてもよい。逆に、外コイル部5のピッチを内コイル部3の一側コイル部21のピッチより小さくしてもよい。また、外コイル部5と内コイル部3の構成は逆にしてもよい。また、軸方向複数個所においてピッチを狭くしてもよい。 The other side coil section 23 does not have to be a tight coil spring as long as the pitch is narrower than that of the one side coil section 21. The pitch of the one side coil section 21 may be smaller than that of the outer coil section 5. Conversely, the pitch of the outer coil section 5 may be smaller than the pitch of the one side coil section 21 of the inner coil section 3. The configurations of the outer coil section 5 and the inner coil section 3 may be reversed. The pitch may also be narrowed at multiple points in the axial direction.

この屈曲構造体1では、内コイル部3と外コイル部5とが螺合し、外コイル部5の巻部15a間へ内コイル部3の巻部23aが嵌合することにより、内コイル部3の他側コイル部23の巻部23a間の狭く形成されたピッチが拡げられる。これにより、外コイル部5の巻部15a間に内コイル部3の巻部23aが付勢により相対的に高い摩擦力をもって密着する。 In this bent structure 1, the inner coil section 3 and the outer coil section 5 are screwed together, and the winding section 23a of the inner coil section 3 is fitted between the winding sections 15a of the outer coil section 5, widening the narrow pitch between the winding sections 23a of the other coil section 23 of the inner coil section 3. As a result, the winding sections 23a of the inner coil section 3 are forced into intimate contact with the winding sections 15a of the outer coil section 5 with a relatively high frictional force.

この結果、屈曲構造体1の他側は、初張力が付与され、曲げ剛性が向上する。従って、本実施例でも、簡単な構造で軸方向の一部の曲げ剛性を変化させることができる。 As a result, the other side of the bending structure 1 is given an initial tension, improving the bending rigidity. Therefore, even in this embodiment, it is possible to change the bending rigidity of part of the axial direction with a simple structure.

なお、実施例1の構造でも、実施例2のように、内コイル部3等のピッチを小さくしてもよいことは上記のとおりである。 As mentioned above, even in the structure of Example 1, the pitch of the inner coil portion 3, etc. may be made smaller as in Example 2.

図8は、本発明の実施例3に係る屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図、図9(A)及び(B)は、屈曲構造体の内コイル部の巻部断面を示す概略断面図であり、図9(A)は軟コイル部、図9(B)は硬コイル部である。なお、実施例3では、基本構成が実施例1と共通するため、対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。 Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the winding portion of a bent structure according to Example 3 of the present invention, and Figures 9(A) and (B) are schematic cross-sectional views showing a cross section of the winding portion of the inner coil portion of the bent structure, where Figure 9(A) shows the soft coil portion and Figure 9(B) shows the hard coil portion. Note that in Example 3, the basic configuration is the same as in Example 1, so the corresponding configurations are given the same reference numerals and duplicated explanations are omitted.

実施例3では、内コイル部3を軸方向の一側の軟コイル部25と軸方向の他側の硬コイル部27とを備えたコイルばねで構成したものである。 In the third embodiment, the inner coil portion 3 is constructed as a coil spring having a soft coil portion 25 on one axial side and a hard coil portion 27 on the other axial side.

軟コイル部25及び硬コイル部27は、等ピッチのコイルばねであるが、材質が異なる。すなわち、軟コイル部25は、相対的に柔らかい材質からなり、硬コイル部27は、相対的に硬い材質からなる。 The soft coil portion 25 and the hard coil portion 27 are coil springs with equal pitch, but are made of different materials. That is, the soft coil portion 25 is made of a relatively soft material, and the hard coil portion 27 is made of a relatively hard material.

この材質の違いにより、硬コイル部27は、軟コイル部25よりも軸方向の荷重に対する撓み量が小さい。 Due to this difference in material, the hard coil section 27 deflects less in response to an axial load than the soft coil section 25.

外コイル部5は、軸方向の一側から他側にわたって等ピッチのコイルばねからなる。その他は、実施例1と同一である。 The outer coil portion 5 is made of a coil spring with an equal pitch from one side to the other in the axial direction. The rest is the same as in Example 1.

従って、本実施例でも、内コイル部3と外コイル部5とが螺合することにより、簡単な構造で軸方向の一部の曲げ剛性を変化させることができる。 Therefore, in this embodiment, by screwing together the inner coil portion 3 and the outer coil portion 5, it is possible to change the bending rigidity in part of the axial direction with a simple structure.

なお、軟コイル部25を軸方向の他側に設け、硬コイル部27を軸方向の一側に設けてもよい。また、外コイル部5と内コイル部3の構成は逆にしてもよい。また、外コイル部5と内コイル部3の双方に、軟コイル部及び硬コイル部を設けてもよい。さらに、軸方向複数個所に軟コイル部及び硬コイル部の一方又は双方を設けてもよい。 The soft coil section 25 may be provided on the other axial side, and the hard coil section 27 may be provided on one axial side. The configurations of the outer coil section 5 and the inner coil section 3 may be reversed. A soft coil section and a hard coil section may be provided on both the outer coil section 5 and the inner coil section 3. Furthermore, one or both of the soft coil section and the hard coil section may be provided at multiple locations in the axial direction.

また、実施例1において、実施例3と同様に、副コイル部9、17、19等を硬コイル部としてもよい。また、実施例2においても、他側コイル部23を硬コイル部として、一側コイル部21に溶接等によって結合することも可能である。 In addition, in Example 1, the secondary coil portions 9, 17, 19, etc. may be hard coil portions, as in Example 3. Also, in Example 2, the other side coil portion 23 may be a hard coil portion and may be joined to the one side coil portion 21 by welding or the like.

図10は、本発明の実施例4に係る屈曲構造体の巻部断面を示す概略断面図、図11(A)及び(B)は、屈曲構造体の内コイル部の巻部断面を示す概略断面図であり、図11(A)は小径コイル部、図11(B)は大径コイル部である。なお、実施例4では、基本構成が実施例1と共通するため、対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。 Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the winding portion of a bent structure according to Example 4 of the present invention, and Figures 11(A) and (B) are schematic cross-sectional views showing cross sections of the winding portion of the inner coil portion of the bent structure, where Figure 11(A) shows the small diameter coil portion and Figure 11(B) shows the large diameter coil portion. Note that in Example 4, the basic configuration is the same as in Example 1, so the corresponding configurations are given the same reference numerals and duplicated explanations are omitted.

実施例4では、内コイル部3を軸方向の一側の小径コイル部29と軸方向の他側の大径コイル部31とを備えたコイルばねで構成したものである。 In Example 4, the inner coil section 3 is constructed as a coil spring having a small diameter coil section 29 on one axial side and a large diameter coil section 31 on the other axial side.

小径コイル部29及び大径コイル部31は、等ピッチのコイルばねであるが、巻部29a、31aの線径が異なる。すなわち、小径コイル部29は、相対的に巻部29aの線径が小径であり、大径コイル部31は、相対的に巻部31aの線径が大径である。 The small diameter coil section 29 and the large diameter coil section 31 are coil springs with equal pitch, but the wire diameters of the windings 29a, 31a are different. That is, the small diameter coil section 29 has a relatively small wire diameter in the winding 29a, and the large diameter coil section 31 has a relatively large wire diameter in the winding 31a.

この線径の違いにより、大径コイル部31は、小径コイル部29よりも軸方向の荷重に対する撓み量が小さい。外コイル部5は、軸方向の一側から他側にわたって等ピッチのコイルばねからなる。その他は、実施例1と同一である。 Due to this difference in wire diameter, the large diameter coil section 31 deflects less in response to an axial load than the small diameter coil section 29. The outer coil section 5 is made of a coil spring with an equal pitch from one side to the other in the axial direction. The rest is the same as in Example 1.

従って、本実施例でも、内コイル部3と外コイル部5とが螺合することにより、簡単な構造で軸方向の一部の曲げ剛性を変化させることができる。 Therefore, in this embodiment, by screwing together the inner coil portion 3 and the outer coil portion 5, it is possible to change the bending rigidity in part of the axial direction with a simple structure.

なお、小径コイル部29を軸方向の他側に設け、大径コイル部31を軸方向の一側に設けてもよい。また、外コイル部5と内コイル部3の構成は逆にしてもよい。また、外コイル部5と内コイル部3の双方に、小径コイル部及び大径コイル部を設けてもよい。さらに、軸方向複数個所に小径コイル部及び大径コイル部の一方又は双方を設けてもよい。 The small diameter coil section 29 may be provided on the other axial side, and the large diameter coil section 31 may be provided on one axial side. The configurations of the outer coil section 5 and the inner coil section 3 may be reversed. A small diameter coil section and a large diameter coil section may be provided on both the outer coil section 5 and the inner coil section 3. Furthermore, one or both of the small diameter coil section and the large diameter coil section may be provided at multiple axial locations.

また、実施例1において、実施例3と同様に、副コイル部9、17、19等を大径コイル部としてもよい。また、実施例2において、他側コイル部23を硬コイル部として、一側コイル部21に溶接等によって結合することも可能である。さらに、実施例3において、硬コイル部27をさらに大径コイル部としてもよい。 In addition, in Example 1, the sub-coil sections 9, 17, 19, etc. may be large-diameter coil sections, as in Example 3. In addition, in Example 2, the other-side coil section 23 may be a hard coil section and connected to the one-side coil section 21 by welding or the like. Furthermore, in Example 3, the hard coil section 27 may be an even larger-diameter coil section.

その他、実施例1~4の構造を適宜組み合わせて、屈曲構造体1の剛性を軸方向で変化させることが可能である。 In addition, the structures of Examples 1 to 4 can be appropriately combined to change the rigidity of the bending structure 1 in the axial direction.

1 屈曲構造体
3 内コイル部
5 外コイル部
7 本体コイル部(内コイル部)
7a、9a 巻部
9 副コイル部(内コイル部)
11 小ピッチ部
13 大ピッチ部
15 本体コイル部
15a、17a、19a巻部
17、19 副コイル部(外コイル部)
25 軟コイル部
27 硬コイル部
29 小径コイル部
31 大径コイル部
1 Bent structure 3 Inner coil section 5 Outer coil section 7 Main coil section (inner coil section)
7a, 9a Winding portion 9 Sub-coil portion (inner coil portion)
11 small pitch portion 13 large pitch portion 15 main body coil portion 15a, 17a, 19a winding portion 17, 19 auxiliary coil portion (outer coil portion)
25 Soft coil section 27 Hard coil section 29 Small diameter coil section 31 Large diameter coil section

Claims (10)

内コイル部及び外コイル部を備え、
前記外コイル部の隣接巻部間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合している全体曲げ剛性に応じ屈曲及び伸展能であり、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、前記曲げ剛性を前記軸方向で部分的に変化させた、
屈曲構造体。
An inner coil portion and an outer coil portion are provided,
The entire coil in which adjacent windings of the outer coil are fitted to corresponding windings of the inner coil can be bent and stretched according to its bending rigidity,
The bending rigidity is partially changed in the axial direction by partially changing the amount of deflection of at least one of the inner coil portion and the outer coil portion against the load in the axial direction.
bending structure.
内コイル部及び外コイル部を備え、
前記外コイル部の隣接巻部間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合し全体として曲げ剛性に応じた屈曲及び伸展が可能であり、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、前記曲げ剛性を前記軸方向で部分的に変化させた屈曲構造体であって、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、部分的にピッチが前記軸方向に拡げられた本体コイル部と、前記本体コイル部の前記拡げられたピッチ内に巻部が位置する一又は複数の副コイル部とを備えた、
屈曲構造体。
An inner coil portion and an outer coil portion are provided,
The coil is capable of bending and extending in accordance with its bending rigidity as a whole, with the coil being fitted between adjacent coils of the inner coil, and the coil being fitted between adjacent coils of the outer coil,
A bent structure in which the bending rigidity is partially changed in the axial direction by partially changing a deflection amount of at least one of the inner coil portion and the outer coil portion against an axial load ,
At least one of the inner coil section and the outer coil section includes a main coil section whose pitch is partially expanded in the axial direction, and one or more sub-coil sections whose windings are located within the expanded pitch of the main coil section.
bending structure.
請求項2記載の屈曲構造体であって、
前記副コイル部は、前記本体コイル部の前記拡げられたピッチと同一ピッチである、
屈曲構造体。
3. The bent structure according to claim 2,
The sub-coil portion has the same pitch as the expanded pitch of the main coil portion.
bending structure.
内コイル部及び外コイル部を備え、
前記外コイル部の隣接巻部間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合し全体として曲げ剛性に応じた屈曲及び伸展が可能であり、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、前記曲げ剛性を前記軸方向で部分的に変化させた屈曲構造体であって、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、部分的にピッチが前記軸方向に狭く形成され、前記外コイル部の隣接巻部間への前記内コイル部の巻部の嵌合により前記狭く形成されたピッチが拡げられて初張力が付与される、
屈曲構造体。
An inner coil portion and an outer coil portion are provided,
The coil is capable of bending and extending in accordance with its bending rigidity as a whole, with the coil being fitted between adjacent coils of the inner coil, and the coil being fitted between adjacent coils of the outer coil,
A bent structure in which the bending rigidity is partially changed in the axial direction by partially changing a deflection amount of at least one of the inner coil portion and the outer coil portion against an axial load ,
At least one of the inner coil portion and the outer coil portion is formed so that the pitch is partially narrow in the axial direction, and the narrow pitch is expanded by fitting a winding portion of the inner coil portion between adjacent winding portions of the outer coil portion, thereby applying an initial tension.
bending structure.
内コイル部及び外コイル部を備え、
前記外コイル部の隣接巻部間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合し全体として曲げ剛性に応じた屈曲及び伸展が可能であり、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、前記曲げ剛性を前記軸方向で部分的に変化させた屈曲構造体であって、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、相対的に柔らかい材質の軟コイル部と、相対的に硬い材質の硬コイル部とを備えた、
屈曲構造体。
An inner coil portion and an outer coil portion are provided,
The coil is capable of bending and extending in accordance with its bending rigidity as a whole, with the coil being fitted between adjacent coils of the inner coil, and the coil being fitted between adjacent coils of the outer coil,
A bent structure in which the bending rigidity is partially changed in the axial direction by partially changing a deflection amount of at least one of the inner coil portion and the outer coil portion against an axial load ,
At least one of the inner coil portion and the outer coil portion includes a soft coil portion made of a relatively soft material and a hard coil portion made of a relatively hard material.
bending structure.
内コイル部及び外コイル部を備え、
前記外コイル部の隣接巻部間に前記内コイル部の対応する巻部が嵌合し全体として曲げ剛性に応じた屈曲及び伸展が可能であり、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方の軸方向の荷重に対する撓み量を部分的に変化させることにより、前記曲げ剛性を前記軸方向で部分的に変化させた屈曲構造体であって、
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、相対的に前記巻部の線径が小径の小径コイル部と、相対的に前記巻部の線径が大径の大径コイル部とを備えた、
屈曲構造体。
An inner coil portion and an outer coil portion are provided,
The coil is capable of bending and extending in accordance with its bending rigidity as a whole, with the coil being fitted between adjacent coils of the inner coil, and the coil being fitted between adjacent coils of the outer coil,
A bent structure in which the bending rigidity is partially changed in the axial direction by partially changing a deflection amount of at least one of the inner coil portion and the outer coil portion against an axial load ,
At least one of the inner coil portion and the outer coil portion includes a small diameter coil portion having a relatively small wire diameter of the winding portion and a large diameter coil portion having a relatively large wire diameter of the winding portion.
bending structure.
請求項4~6の何れか一項に記載の屈曲構造体であって、The bent structure according to any one of claims 4 to 6,
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、部分的にピッチが前記軸方向に拡げられた本体コイル部と、前記本体コイル部の前記拡げられたピッチ内に巻部が位置する一又は複数の副コイル部とを備えた、At least one of the inner coil section and the outer coil section includes a main coil section whose pitch is partially expanded in the axial direction, and one or more sub-coil sections whose windings are located within the expanded pitch of the main coil section.
屈曲構造体。 bending structure.
請求項7記載の屈曲構造体であって、The bent structure according to claim 7,
前記副コイル部は、前記本体コイル部の前記拡げられたピッチと同一ピッチである、The sub-coil portion has the same pitch as the expanded pitch of the main coil portion.
屈曲構造体。 bending structure.
請求項4記載の屈曲構造体であって、The bent structure according to claim 4,
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、相対的に柔らかい材質の軟コイル部と、相対的に硬い材質の硬コイル部とを備えた、At least one of the inner coil portion and the outer coil portion includes a soft coil portion made of a relatively soft material and a hard coil portion made of a relatively hard material.
屈曲構造体。 bending structure.
請求項4又は5記載の屈曲構造体であって、The bent structure according to claim 4 or 5,
前記内コイル部及び前記外コイル部の少なくとも一方は、相対的に前記巻部の線径が小径の小径コイル部と、相対的に前記巻部の線径が大径の大径コイル部とを備えた、At least one of the inner coil portion and the outer coil portion includes a small diameter coil portion having a relatively small wire diameter of the winding portion and a large diameter coil portion having a relatively large wire diameter of the winding portion.
屈曲構造体。 bending structure.
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