(57)【要約】【課題】渦巻きばねのトルク特性を向上させることができると共に、使用範囲を拡大させることが可能な渦巻きばね装置を提供する。【解決手段】渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばね２と、渦巻きばね２の内端６が回転側、外端７が固定側となるように渦巻きばね２を収容するケース３とを備える。渦巻きばね２の外端７から３／４巻き目部分近傍の板材５の外側に当接して板材５を径方向内側へ強制偏位させる強制偏位部材４がケース３に設けられる。【選択図】図１
2020002967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばねと、
前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、
前記渦巻きばねの外端から３／４巻き目部分近傍の板材の外側に当接して板材を径方向内側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする渦巻きばね装置。
【請求項２】
渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばねと、
前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、
前記渦巻きばねの外端から１／４巻き目部分近傍の板材の内側に当接して板材を径方向外側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする渦巻きばね装置。
【請求項３】
前記強制偏位部材は、前記内端の回転による渦巻きばねの巻締め状態において、隣接する板材が相互に非接触状態を保つように強制偏位させることを特徴とする請求項１又は２記載の渦巻きばね装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のリクライニング装置やウインドレギュレータ、計測メータの指針等の機器に用いられる渦巻きばね装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は上述した機器に用いられる渦巻きばね１００を示す。渦巻きばね１００は内端１１０から外端１２０に向かって板材１３０の間隔（ピッチ）が徐々に大きくなった非接触構造に成形されて機器のケース２００内に収容される。内端１１０はケース２００に挿入された機器側の回転軸２１０に掛止されることにより回転側となっており、外端１２０はケース２００に挿入された機器側の固定軸２２０に掛止されることにより固定側となっており、機器を動作させることにより内端１１０側から巻締められる。
【０００３】
渦巻きばね１００の巻締めでは、図１２に示すように、外端１２０からほぼ３／４巻きの方向にばね全体が並進的な片寄りを起こして偏位する。このため、これと反対側の１／４巻き目部分では、他の部分に比べて板材１３０のピッチが密になるように偏位して局部的な板間接触が生じる。これにより異音が発生したり、トルク特性が変動する問題が生じる。
【０００４】
これに対し特許文献１には、渦巻きばねの板間接触を防止するための構造が開示されている。この構造は、内端を回転させたことによって生じた偏位を規制する規制部材を渦巻きばねの外端から１／４巻き目部分又は３／４巻き目部分に設けるものである。具体的には、外端から１／４巻き目部分の板材の間に規制部材を挟み込んで１／４巻き目部分の内側への偏位を防止したり、外端から３／４巻き目部分の板材の外側に規制部材を配置して３／４巻き目部分の外側への偏位を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭４９−１４５０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の構造においては、依然としてトルク特性の向上に限界がある。図１３は特許文献１の第２図に記載された外端から３／４巻き目部分に規制部材を設けたときのトルク特性を測定した特性図である。図１３においては、板厚０．８１ｍｍ、板幅９ｍｍ、全長６００ｍｍの板材を特許文献１の第２図に記載されるように等ピッチの非接触状態で板材を渦巻き状に巻回した場合のトルク特性であり、曲線Ａが巻締め時、曲線Ｂが巻き戻し時のトルク変化を示す。
【０００７】
図１３に示すように、特許文献１の構造では、回転数１．５の範囲の巻き締めによって巻締めの終端のトルクと巻き戻し当初のトルクとの間隔が大きく開いてしまい、その後に徐々に巻締め側に接近するため、渦巻きばねの復元力を十分に活用することができない。このような特許文献１の構造では、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が大きいため、トルク特性の向上に限界があると共に、巻締め巻き戻しの使用範囲を拡大することができない問題点を有している。
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、渦巻きばねのトルク特性を向上させることができると共に、使用範囲を拡大させることが可能な渦巻きばね装置を提供することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の渦巻きばね装置は、渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばねと、前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、前記渦巻きばねの外端から３／４巻き目部分近傍の板材の外側に当接して板材を径方向内側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする。
【０００９】
又、本発明の渦巻きばね装置は、渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばねと、前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、前記渦巻きばねの外端から１／４巻き目部分近傍の板材の内側に当接して板材を径方向外側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記強制偏位部材は、前記内端の回転による渦巻きばねの巻締め状態において、隣接する板材が相互に非接触状態を保つように強制偏位させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、強制偏位部材が３／４巻き目部分近傍に外側から当接して板材を径方向内側に強制偏位させるため、又は強制偏位部材が１／４巻き目部分近傍に内側から当接して板材を径方向外側に強制偏位させるため、渦巻きばねのトルク特性を向上させることができると共に、使用範囲を拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の渦巻きばね装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の強制偏位部材の作用を示す正面図である。
【図３】第１実施形態のトルク特性を示す特性図である。
【図４】本発明の第２実施形態の渦巻きばね装置を示す正面図である。
【図５】第２実施形態の強制偏位部材の作用を示す正面図である。
【図６】第２実施形態のトルク特性を示す特性図である。
【図７】本発明の第３実施形態の渦巻きばね装置を示す正面図である。
【図８】第３実施形態の強制偏位部材の作用を示す正面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の渦巻きばね装置を示す正面図である。
【図１０】第４実施形態の強制偏位部材の作用を示す正面図である。
【図１１】従来の非接触構造の渦巻きばねを示す正面図である。
【図１２】従来の渦巻きばねの動作を示す正面図である。
【図１３】特許文献１記載の渦巻きばねのトルク特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００１４】
［第１実施形態］
図１〜図３は本発明の第１実施形態の渦巻きばね装置１を示す。図１及び図２に示すように、渦巻きばね装置１は、渦巻きばね２と、ケース３と、強制偏位部材４とを備えている。
【００１５】
渦巻きばね２は、板材５を渦巻き状に巻回することにより形成される。本発明の渦巻きばね２は内端６から外端７に向かって板材５の間隔が徐々に大きくなるように渦巻き状に巻回されており、渦巻きの内外で隣接する板材５は非接触状態となっている。かかる渦巻き状の巻回は、例えば対数螺旋に沿って行うことができる。
【００１６】
ケース３は、自動車のリクライニング装置やウインドレギュレータ、計測メータ等の機器に取り付けられる。ケース３は円環状に形成されており、その中心部分には、機器からの回転軸（ヒンジ軸）８が挿入される一方、ケース２の外周部分には、機器からの掛止ピン９が挿入されている。図示例において、回転軸８及び掛止ピン９は径方向の同一線上に位置している。
【００１７】
渦巻きばね２は内端６が回転軸８に掛止されることにより内端６が回転側、外端７が掛止ピン９に掛止されることにより外端７が固定側となった状態でケース３の内部に収容される。回転軸８が一方向（時計方向）に回転することにより渦巻きばね２が巻締められる一方、渦巻きばね２の巻き戻しでは回転軸８が逆方向（反時計方向）に回転する。
【００１８】
強制偏位部材４は、ケース３に設けられており、ケース３の内部で板材５に当接して板材５を強制偏位させるように作用する。この実施形態において、強制偏位部材４は軸体状に形成されている。軸体状の強制偏位部材４は渦巻きばね２の外端７から３／４巻き目部分に位置するようにケース３に設けられている。強制偏位部材４はこの３／４巻き目部分で板材５に外側から当接して板材５を径方向内側に強制偏位させる。
かかる強制偏位部材４による強制偏位は、内端６（回転軸８）の回転によって渦巻きばね２を巻締めたときにおいても、内端６の所定数の回転（例えば、回転数１．５）では隣接する板材５が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
【００１９】
図２は強制偏位部材４の作用を示し、点線が強制偏位部材４を設けない場合の渦巻きばね２ａの状態、実線が強制偏位部材４を設けた場合の渦巻きばね２の状態である。強制偏位部材４が板材５の３／４巻き目部分に外側から当接することにより板材５の全体が点線状態から径方向内側に偏位して実線状態の渦巻きばね２となる。これにより渦巻きばね２の全体が１／４巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
【００２０】
このような強制偏位部材４を設けた構造で回転軸８が時計方向に回転して渦巻きばね２を巻締めると、渦巻きばね２は強制偏位部材４によって当初から強制偏位しているため、３／４巻き目の方向に片寄ることがない。このため反対側の１／４巻き目部分での板材５のピッチが密になることを抑制することができ、板材５の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
ここで、渦巻ばね２は内端６から外端７に向かって板材５の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端６の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
【００２１】
図３は、図１に示す渦巻きばね装置１のトルク特性を示す。図３においては、図１３と同様に板厚０．８１ｍｍ、板幅９ｍｍ、全長６００ｍｍの板材５を用いている。曲線Ｃは巻締めによる内端６の回転の回転数によって変化したトルクをプロットした特性、曲線Ｄは巻き戻しによって変化したトルクをプロットした特性である。
図３に示すように、内端６の回転数１．５の範囲内で、巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線Ｃと巻き戻しの曲線Ｄとが接近している。従って、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さいため、トルク特性を大幅に向上させることができると共に、回転軸８の回転数を増大させることができ、巻締め巻き戻しなどの使用範囲を拡大させることができる。
【００２２】
なお、図１においては、強制変位部材４が３／４巻き目部分に当接しているが、３／４巻き目部分を含んだ３／４巻き目部分近傍に当接するものであれば良い。
【００２３】
［第２実施形態］
図４〜図６は、本発明の第２実施形態の渦巻きばね装置１Ａを示す。
この実施形態においても、渦巻きばね２は板材５が渦巻き状に巻回されると共に、内側から外側に向かって板材５の間隔が徐々に大きくなって相互に非接触状態となっている。ケース３には機器からの回転軸８が挿入されると共に、機器からの掛止ピン９が挿入されている。回転軸８には内端６が掛止され、掛止ピン９には外端７が掛止された状態で渦巻きばね２がケース２内に収容される。ケース３には、強制偏位部材４が設けられる。
【００２４】
図４及び図５に示すように、この実施形態の強制偏位部材４は半円弧状のフィン形状に形成されてケース３内に設けられている。強制偏位部材４は外周面１２がケース３の内面に接触し、その内周面１１が渦巻きばね２の板材５に臨んでいる。この強制偏位部材４の内周面１１は、渦巻きばね２の３／４巻き目部分を含んだ領域、すなわち３／４巻き目部分近傍で板材５の外側に当接しており、これにより板材５を径方向内側に強制偏位させている。
この実施形態では、強制偏位部材４が半円弧状のフィン形状に形成されているため、渦巻ばね２の板材５との当接長さを長くすることができる。このため、強制偏位を安定して行なうことができる。
【００２５】
図５は強制偏位部材４の作用を示す。図５の点線で示す強制偏位前の渦巻きばね２ａに対して、強制偏位部材４が板材５の３／４巻き目部分を含んだ領域に外側から当接することにより板材５の全体が径方向内側に偏位して実線状態の渦巻きばね２となる。これにより渦巻きばね２の全体が１／４巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
この場合において、強制偏位部材４による強制偏位は、所定回転数の内端６の回転によって渦巻きばね２を巻締めたときにおいても、隣接する板材５が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
【００２６】
このように強制偏位部材４が３／４巻き目部分を含む領域を強制偏位させた状態で回転軸８が時計方向に回転して渦巻きばね２を巻締めると、渦巻きばね２は強制偏位部材４によって当初から強制偏位しているため、３／４巻き目の方向に片寄ることがなく、反対側の１／４巻き目部分での板材５のピッチが密になることを抑制することができ、板材５の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
又、渦巻ばね２は内端６から外端７に向かって板材５の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端６の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
【００２７】
図６は、この実施形態の渦巻きばね装置１Ａのトルク特性を示す。この実施形態においても、板厚０．８１ｍｍ、板幅９ｍｍ、全長６００ｍｍの板材５を用いている。曲線Ｅは巻締めによる内端８の回転の回転数によって変化したトルクをプロットした特性、曲線Ｆは巻き戻しによって変化したトルクをプロットした特性である。
図６に示すように、内端６の回転数１．５の範囲では、巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとが接近してこれらの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線Ｅと巻き戻しの曲線Ｆとが接近している。従って、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さいため、トルク特性を大幅に向上させることができると共に、回転軸８の回転数を増大させることができ、巻締め巻き戻しなどの使用範囲を拡大させることができる。
【００２８】
［第３実施形態］
図７及び図８は、本発明の第３実施形態の渦巻きばね装置１Ｂを示す。
図７に示すように、この実施形態においても、渦巻きばね２は板材５が渦巻き状に巻回されると共に、内側から外側に向かって板材５の間隔が徐々に大きくなって相互に非接触状態となっている。ケース３には機器からの回転軸８が挿入されると共に、機器からの掛止ピン９が挿入されている。回転軸８には内端６が掛止され、掛止ピン９には外端７が掛止された状態で渦巻きばね２がケース２内に収容される。ケース３には、強制偏位部材４が設けられる。
【００２９】
この実施形態の強制偏位部材４は、小径のピン状に形成されており、渦巻きばね２の外端７から１／４巻き目部分に位置するようにケース３に設けられている。ピン状の強制偏位部材４はこの１／４巻き目部分で板材５に内側から当接して板材５を径方向外側に強制偏位させる。
かかる強制偏位部材４による強制偏位は、内端６の回転によって渦巻きばね２を巻締めたときにおいても、内端６の所定数の回転では、隣接する板材５が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
【００３０】
図８は強制偏位部材４の作用を示し、点線が強制偏位部材４を設けない場合の渦巻きばね２ａの状態、実線が強制偏位部材４を設けた場合の渦巻きばね２の状態である。強制偏位部材４が板材５の１／４巻き目部分に内側から当接することにより板材５の全体が点線状態から径方向外側に偏位して実線状態の渦巻きばね２となる。これにより渦巻きばね２の全体が１／４巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
【００３１】
このような強制偏位部材４を設けた構造で回転軸８が時計方向に回転して渦巻きばね２を巻締めると、渦巻きばね２の１／４巻き目部分が当初から外側に強制偏位しているため、３／４巻き目の方向に片寄ることがなく、１／４巻き目部分では、板材５のピッチが密になることを抑制でき、板材５の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
【００３２】
この実施形態においても、渦巻ばね２は内端６から外端７に向かって板材５の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端６の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
又、渦巻きばね装置１Ｂのトルク特性では、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、内端６の所定の回転数の範囲内で巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとが接近してこれらの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線と巻き戻しの曲線とが接近するため、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さくなり、トルク特性を大幅に向上させることができ、巻締め巻き戻しなどの使用範囲を拡大させることができる。
【００３３】
なお、強制変位部材４は１／４巻き目部分に当接しているが、１／４巻き目部分を含んだ１／４巻き目部分近傍に当接するものであれば良い。
【００３４】
［第４実施形態］
図９及び図１０は、本発明の第４実施形態の渦巻きばね装置１Ｃを示す。
この実施形態においても、渦巻きばね２は板材５が渦巻き状に巻回されると共に、内側から外側に向かって板材５の間隔が徐々に大きくなって相互に非接触状態となっている。ケース３には機器からの回転軸８が挿入されると共に、機器からの掛止ピン９が挿入されている。回転軸８には内端６が掛止され、掛止ピン９には外端７が掛止された状態で渦巻きばね２がケース２内に収容される。ケース３には、強制偏位部材４が設けられる。
【００３５】
強制偏位部材４は薄い円弧状のフィン形状に形成されてケース３内に設けられている。強制偏位部材４はその外周面１４が渦巻きばね２の１／４巻き目部分を含んだ領域、すなわち１／４巻き目部分近傍で板材５の内側に当接しており、これにより板材５を径方向外側に強制偏位させている。このように強制偏位部材４がフィン形状に形成されることにより、板材５との当接長さを長くすることができるため、強制偏位を安定して行なうことができる。
【００３６】
図１０は強制偏位部材４の作用を示す。図１０の点線で示す強制偏位前の渦巻きばね２ａに対して、強制偏位部材４が板材５の１／４巻き目部分を含んだ領域に内側から当接することにより板材５の全体が径方向外側に偏位して実線状態の渦巻きばね２となる。これにより渦巻きばね２の全体が１／４巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
この場合においても、強制偏位部材４による強制偏位は、内端６の所定数の回転によって渦巻きばね２を巻締めたときにおいても、隣接する板材５が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
【００３７】
このような強制偏位部材４を設けた構造で回転軸８が時計方向に回転して渦巻きばね２を巻締めると、渦巻きばね２の１／４巻き目部分が当初から外側に強制偏位しているため、３／４巻き目の方向に片寄ることがなく、１／４巻き目部分では、板材５のピッチが密になることを抑制でき、板材５の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
【００３８】
この実施形態においても、渦巻ばね２は内端６から外端７に向かって板材５の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端６の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
又、渦巻きばね装置１Ｃのトルク特性では、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、内端６の所定の回転数の範囲内での巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとが接近してこれらの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線と巻き戻しの曲線とが接近するため、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さくなり、トルク特性を大幅に向上させることができ、巻締め巻き戻しの使用範囲を拡大させることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…渦巻きばね装置、２…渦巻きばね、３…ケース、４…強制偏位部材、５…板材、６…内端、７…外端、８…回転軸、９…掛止ピン
【図１】
2020002967.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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