双方向からバネで可動物を挟んだ時の動きについて

質問

とても軽いレバーがあるとします。支点から伸びたレバーの先端（力点）を手などで押さえた時、レバーは押さえた方向へ動き、押さえる力をなくすと弱い力でレバーが元の位置に戻ってくる「弱いバネ」が仕込まれているとします。

これを「押さえた時の重さも重く、その上戻ってくるレバーの速さもじわーっと戻ってくる」ようにする方法を探しています。勿論手軽に工作できるような仕組みで。

手で押さえる方向と逆方向に力が加わるバネを強くしたり数を増やしたり（元々仕込まれている弱いバネを強くするなど）すると押すときの力が必要になり重くなるのは分かりますが、手を離した時に戻ってくるレバーの速さも速くなってしまいます。

ここで、「両側（押す方向と押される方向）から挟むようにバネを仕込んだらどんな動きになる？」という疑問が浮かびました。仮に双方のバネの力が同じだとすると、
「打ち消しあって、あたかもバネが付いていないような重さになる」
ような気もしますし、
「互いに力をぶつけ合っているので、押すときも戻るときもゆっくり」
のような気もします。

実際に試してみるのが手っ取り早いのですが、何分仕掛けを作るのが大変なので、予め知識として把握しておきたいと思っています。

蛇足ですが……理想はオイルダンパーです。

回答No.2

asciiz · ベストアンサー

「(伸ばしても縮めても)元の長さに戻ろうとする」のがバネの働きで、
「衝撃を吸収する(動きをゆっくりにする)」のがダンパーの働きです。

例えば、車のサスペンションは、まさにバネとダンパーの組み合わせで、車体を一定の高さに保つという役割をします。

＞「両側（押す方向と押される方向）から挟むようにバネを仕込んだらどんな動きになる？」

これをしておくと、レバーを片方向に傾けたとき、
・縮んだ側は元の長さに伸びようとする
・伸びた側は元の長さに縮もうとする
という力が働くので、どちらに傾けても、レバーを中央に戻す、と言う動きになります。

ただしその動作速度は問題です。
バネが強いほど、ものすごい速さで戻ろうとしてしまいます。
片方に傾けて手を離すと、ビョンビョンと中央付近でしばらく往復したのちに、止まるでしょう。

なので、動作速度を抑制するためにダンパーをつければ、ゆっくり動いて力が打ち消し合う中央付近で止まる、ということにできそうですが…。
この時、バネが弱すぎると、完全な中央に戻る前に止まってしまうでしょう。
ダンパーを動かす抵抗力に、バネの力が負けてしまうと。

なので、バネの強さはある程度強くし、あらかじめテンションをかけておく(両方ある程度引っ張っておく)必要があると思います。
後はダンパーですが…。
レバーに簡単につくようなものがあるかどうか…?

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また、「レバーを中央に戻す」と言う仕組みを作るのに、バネを対向させるのはあまりうまくないかもしれません。
複数のバネを等しく調整するのが難しいからです。
そこは機械的なからくりで、「バネ1つ(あるいは同方向)で元の位置に戻す」と言う仕組みを作ると良い気がします。
例えば、レバーを上からバネで引けば、どちらに傾けても中央に戻ろうとします。
それにダンパーを組み合わせるとか…。

逆に、実際にホームセンターにある部品でどんなのならレバーにつけられるか、と言う方から考えた方がいいかもしれませんね…。

お礼

やはりダンパーが鍵を握ることになりそうですね……
汎用性のあるダンパーは手軽に手に入らなさそうなので、困ったものです。

回答No.3

ddtddtddt

銭湯や温泉にある蛇口ボタンを思い出しました(^^)。

　ボタンをガツンと押すと、蛇口からお湯がジャ～～って出ます。そしてボタンは徐々に戻り、一定時間後に栓が閉じる・・・。

　ネットで調べたら、機構が載ってるんじゃないですか？

お礼

そういえば何気なく使っているあの蛇口ボタンの構造も面白そうですね。

回答No.1

chachaboxx

バネにもいろいろありますので、バネ特性を取り寄せてエクセルなどでグラフ(見える)化して合成してみるのが宜しいかと。

原点位置での圧縮(伸長)率の違いでも特性が変化しますし、バネ取り付け部の動線を単純な円弧曲線ではなく、余弦や二次曲線になるようにするのも面白いかもしれません。

それらと、レバー軸部に一定のラジアル抵抗を与えるようなプレートワッシャー(多板クラッチ)を加えてみるのもありかと。

お礼

面白そうな提案、ありがとうございます。ただ、当方「小中学校程度の知識に毛の生えたような工夫」程度の引き出ししかないので、それらの提案はかなり敷居が高いようです笑

バネは押しバネ（ホームセンターで売っているごく普通の）を想定していましたが、確かに同じ押しバネでも巻き数、線径、自由長、外径……色々ありますものね。
「全く同じ押しバネ」であっても、レバーを両側から挟んだときのレバーの動き方というのは様々なのでしょうか？