(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ耐荷重及び屈曲性に優れたものとすることが可能な可撓部材を提供する。【解決手段】複数のウェーブワッシャー２３が軸方向に積層されると共に隣接間を複数の接合部２１によって接合され、ウェーブワッシャー２３の弾性変形により軸方向に対して屈曲可能な本体部１９と、ウェーブワッシャー２３のそれぞれにおいて周方向で隣接する接合部２１間に形成された易変形部２９とを備える。【選択図】  図８
2020172003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウェーブワッシャーが軸方向に積層されると共に隣接間を複数の接合部によって接合され前記ウェーブワッシャーの弾性変形により前記軸方向に対して屈曲可能な本体部と、
前記ウェーブワッシャーのそれぞれにおいて周方向で隣接する前記接合部間に形成され前記ウェーブワッシャーの他の部分よりも変形し易い易変形部とを備えた、
可撓部材。
【請求項２】
請求項１の可撓部材であって、
前記易変形部は、前記ウェーブワッシャーの径方向での寸法を相対的に小さくした部分からなる、
可撓部材。
【請求項３】
請求項２記載の可撓部材であって、
前記易変形部は、前記ウェーブワッシャーの内周に形成された前記径方向の凹部によって区画された、
可撓部材。
【請求項４】
請求項１の可撓部材であって、
前記易変形部は、前記ウェーブワッシャーの板厚を相対的に小さくした部分からなる、
可撓部材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項の可撓部材であって、
前記複数の接合部は、それぞれ前記ウェーブワッシャーの内周側から外周側に向かって伸びる線状の溶接部からなる、
可撓部材。
【請求項６】
請求項５記載の可撓部材であって、
各接合部は、前記溶接部を一対備え、
前記一対の溶接部は、前記ウェーブワッシャーの内周側から外周側に向かって漸次周方向に離間する、
可撓部材。
【請求項７】
請求項６の可撓部材であって、
前記一対の溶接部は、前記ウェーブワッシャーの内周側で相互に重なるＶ字状である、
可撓部材。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項の可撓部材であって、
前記複数のウェーブワッシャーは、それぞれ周方向に複数の山部及び該山部間の谷部を備え、隣接するウェーブワッシャーの山部と谷部とが当接し該山部と谷部との当接部分がそれぞれ前記接合部により接合された、
可撓部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等の関節機能部に供される可撓部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種分野のロボット、マニピュレーター、或はアクチュエータ等には、可撓部材を用いることで屈曲動作を可能にした関節機能部を有するものがある。このような関節機能部に用いられる可撓部材としては、特許文献１にコイルスプリングが開示されている。
【０００３】
コイルスプリングは、関節機能部の屈曲動作に対して高い自由度を確保できるものの、耐荷重及び屈曲性を確保する必要性から小型化に限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３８０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、小型化を図りつつ耐荷重及び屈曲性を確保することに限界があった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数のウェーブワッシャーが軸方向に積層されると共に隣接間を複数の接合部によって接合され前記ウェーブワッシャーの弾性変形により前記軸方向に対して屈曲可能な本体部と、前記ウェーブワッシャーのそれぞれにおいて周方向で隣接する前記接合部間に形成され前記ウェーブワッシャーの他の部分よりも変形し易い易変形部とを備えた可撓部材を最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、複数のウェーブワッシャーの変形により屈曲できるようにしたため、小型化を図りつつ耐荷重及び屈曲性に優れた可撓部材を得ることが可能となる。
【０００８】
しかも、本発明では、本体部の屈曲ときに各ウェーブワッシャーの接合部間で易変形部が変形することにより、ウェーブワッシャーの接合部付近での変形を小さくして応力を緩和することができ、可撓部材の耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】可撓部材を用いたマニピュレーターを示す斜視図である（実施例１）。
【図２】図１のマニピュレーターを示す正面図である（実施例１）。
【図３】図１のマニピュレーターの断面図である（実施例１）。
【図４】図１のマニピュレーターの一部を省略し、関節機能部を主に示す斜視図である（実施例１）。
【図５】図４の関節機能部を主に示す側面図である（実施例１）。
【図６】図５のＶＩ部の拡大図である（実施例１）。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線における、関節機能部の可撓部材を示す断面図であり、（Ａ）が平常時、（Ｂ）が屈曲時を示す（実施例１）。
【図８】ウェーブワッシャーを示す斜視図である（実施例１）。
【図９】図８の要部を拡大して示す平面図である（実施例１）。
【図１０】接合部の溶接部の溶接スポットを概念的に示す平面図である（実施例１）。
【図１１】比較例に係り、ウェーブワッシャーを示す斜視図である（実施例１）。
【図１２】図１１の比較例に係るウェーブワッシャーの応力分布を示し、図１２（Ａ）はウェーブワッシャー全体の斜視図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＸＩＩ部の拡大図である（実施例１）。
【図１３】図８のウェーブワッシャーの応力分布を示し、図１３（Ａ）はウェーブワッシャー全体の斜視図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＸＩＩＩ部の拡大図である（実施例１）。
【図１４】ウェーブワッシャーを示す斜視図である（実施例２）。
【図１５】図１４の要部を拡大して示す平面図である（実施例２）。
【図１６】図１４のウェーブワッシャーの応力分布を示し、図１６（Ａ）はウェーブワッシャー全体の斜視図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＸＶＩ部の拡大図である（実施例２）。
【図１７】図１４のウェーブワッシャーの応力分布を示し、図１７（Ａ）はウェーブワッシャー全体の斜視図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＸＶＩＩ部の拡大図である（実施例２）。
【図１８】図１４のウェーブワッシャーの応力分布を示し、図１８（Ａ）はウェーブワッシャー全体の斜視図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）のＸＶＩＩＩ部の拡大図である（実施例２）。
【図１９】図１４のウェーブワッシャーの応力分布を示し、図１９（Ａ）はウェーブワッシャー全体の斜視図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のＸＩＸ部の拡大図である（実施例２）。
【図２０】実施例２の最大応力を図１２の比較例及び図１３の実施例１の最大応力と共に示すグラフである（実施例２）。
【図２１】ウェーブワッシャーの易変形部を概略的に示す側面図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
小型化を図りつつ耐荷重及び屈曲性に優れた可撓部材を得ることを可能にするという目的を、耐久性を向上しつつ実現した。
【００１１】
すなわち、可撓部材は、複数のウェーブワッシャーが軸方向に積層されると共に隣接間を複数の接合部によって接合され、ウェーブワッシャーの弾性変形により軸方向に対して屈曲可能な本体部と、ウェーブワッシャーのそれぞれにおいて周方向で隣接する接合部間に形成され、ウェーブワッシャーの他の部分よりも変形し易い易変形部とを備える。
【００１２】
易変形部は、ウェーブワッシャーの径方向での寸法を相対的に小さくした部分、又はウェーブワッシャーの板厚を相対的に小さくした部分からなる構成としてもよい。
【００１３】
複数の接合部は、それぞれウェーブワッシャーの内周側から外周側に向かって伸びる線状の溶接部としてもよい。
【００１４】
この場合、各接合部は、溶接部を一対備え、一対の溶接部は、ウェーブワッシャーの内周側から外周側に向かって漸次周方向に離間する構成としてもよい。
【００１５】
一対の溶接部は、ウェーブワッシャーの内周側で相互に重なるＶ字状としてもよい。
【００１６】
この場合、一対の溶接部は、開き角度が２０度であってもよい。
【００１７】
複数のウェーブワッシャーは、それぞれ周方向に複数の山部及びこれら山部間の谷部を備え、隣接するウェーブワッシャーの山部と谷部とが当接し、山部と谷部との当接部分がそれぞれ接合部により接合された構成としてもよい。
【実施例１】
【００１８】
［マニピュレーター］
図１は、本発明の実施例１に係る可撓部材を用いたマニピュレーターを示す斜視図、図２は、同正面図、図３は、同断面図である。
【００１９】
本実施例は、可撓部材１を用いた関節機能部３を有するロボット、マニピュレーター、或はアクチュエータの一例として、医療用のマニピュレーター５について説明する。
【００２０】
マニピュレーター５は、手術ロボットのロボットアーム先端を構成し、医師等によって操作されるものである。なお、マニピュレーター５は、手術ロボットに取り付けずに医師等によって直接操作される手動マニピュレーターであってもよい。また、可撓部材１を適用可能なロボット、マニピュレーター、或はアクチュエータは、マニピュレーター５に限られず、産業用ロボット等の他の分野のものであってもよい。
【００２１】
マニピュレーター５は、シャフト部７と、関節機能部３と、エンドエフェクタ９とを備えている。
【００２２】
シャフト部７は、中空筒状、例えば円筒状に形成されている。シャフト部７内には、関節機能部３を駆動するための駆動ワイヤ１１やエンドエフェクタ９を駆動するためのプッシュプルケーブル１３が通っている。シャフト部７の先端には、関節機能部３を介してエンドエフェクタ９が設けられている。
【００２３】
関節機能部３は、駆動ワイヤ１１の操作に応じ、軸方向に対して屈曲動作を行う。軸方向とは、後述する可撓部材１の軸心に沿った方向を意味し、軸心に対して厳密に平行な方向である必要はなく、軸心に対して若干傾斜した方向も含む。関節機能部３の詳細は後述する。
【００２４】
エンドエフェクタ９は、関節機能部３の可動部１７に対して取り付けられ、目的に応じた動作を行う機器である。本実施例のエンドエフェクタ９は、鉗子であり、一対の把持部９ａ，９ｂを備えている。このエンドエフェクタ９は、関節機能部３の屈曲動作に応じて所望の方向へ指向可能であり、且つ一対の把持部９ａ，９ｂがプッシュプルケーブル１３の操作に応じて開閉可能になっている。
【００２５】
なお、エンドエフェクタ９は、鉗子に限られず、例えば鋏、把持レトラクタ、針ドライバ、カメラ等とすることも可能である。
【００２６】
［関節機能部］
図４は、図１のマニピュレーター５の一部を省略し、関節機能部３を主に示す斜視図、図５は、同側面図、図６は、図５のＶＩ部の拡大図、図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線における、関節機能部３の可撓部材１を示す断面図であり、図７（Ａ）が平常時、図７（Ｂ）が屈曲時を示す。
【００２７】
図１〜図７のように、関節機能部３は、基部１５と、可動部１７と、可撓部材１とを備えている。
【００２８】
基部１５は、金属等によって円柱状に形成され、シャフト部７の先端に取り付けられている。基部１５の軸心部には、プッシュプルケーブル１３が軸方向で挿通し、その周囲には、駆動ワイヤ１１が軸方向で挿通している。
【００２９】
可動部１７は、金属等によって円柱状に形成され、エンドエフェクタ９に取り付けられている。可動部１７の軸心部は、プッシュプルケーブル１３を挿通し、プッシュプルケーブル１３の先端は、エンドエフェクタ９に結合されている。
【００３０】
この可動部１７は、可撓部材１を介して基部１５に支持され、駆動ワイヤ１１の先端部が固定されている。このため、可動部１７は、駆動ワイヤ１１の操作により基部１５に対して変位し、エンドエフェクタ９を所望の方向に指向させることを可能とする。
【００３１】
可撓部材１は、関節機能部３の屈曲動作を可能とするものであり、基部１５と可動部１７との間に介設されている。可撓部材１は、基部１５に対する可動部１７の変位に応じて屈曲する。可撓部材１には、駆動ワイヤ１１及びプッシュプルケーブル１３が軸方向で通されている。
【００３２】
かかる可撓部材１は、本体部１９の両端部がそれぞれ基部１５及び可動部１７に固定されている。なお、この固定は、後述する接合部２１や他の固着手段によって行うことが可能である。
【００３３】
本体部１９は、複数のウェーブワッシャー２３を軸方向で積層すると共に軸方向で隣接するウェーブワッシャー２３の相互間を接合することによって形成されている。この本体部１９は、ウェーブワッシャー２３の弾性変形により屈曲可能となっている。
【００３４】
［ウェーブワッシャー］
図８は、ウェーブワッシャー２３を示す斜視図、図９は、図８の要部を拡大して示す平面図、図１０は、接合部２１の溶接部２５の溶接スポット２７を概念的に示す平面図である。
【００３５】
図４〜図８のように、各ウェーブワッシャー２３は、金属等によって閉環状に形成された板材である。本実施例のウェーブワッシャー２３は、ステンレスからなる円環状の板材であり、内外周２３ｅ，２３ｆ間の径方向の幅及び板厚が一定となっている。
【００３６】
各ウェーブワッシャー２３は、周方向に複数の山部２３ａを有し、隣接する山部２３ａ間に谷部２３ｂを有する。本実施例のウェーブワッシャー２３は、径方向に対向する二つの山部２３ａを有し、山部２３ａ間に径方向に対向する二つの谷部２３ｂを有する。従って、本実施例では、山部２３ａと谷部２３ｂとが周方向において９０度毎に交互に設けられている。
【００３７】
山部２３ａ及び谷部２３ｂは、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅから外周２３ｆにわたる領域が軸方向で逆向きの円弧状に湾曲して形成されている。軸方向で隣接するウェーブワッシャー２３間では、一方のウェーブワッシャー２３の山部２３ａが他方のウェーブワッシャーの谷部２３ｂに当接している。これら山部２３ａ及び谷部２３ｂの伸縮により、各ウェーブワッシャー２３は、軸方向での弾性的な伸縮による変形が可能となっている。
【００３８】
相互に当接する山部２３ａ及び谷部２３ｂは、両者の当接部分が接合部２１によって接合されている。これにより、可撓部材１の本体部１９は、積層状態が保持されている。
【００３９】
接合部２１は、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ側から外周２３ｆ側に向かって伸びる線状の溶接部２５からなる。本実施例の溶接部２５は、ウェーブワッシャー２３の中心から放射方向である径方向に延びる第１線Ｌ１上に、連続した線状に形成されている。なお、接合部２１の内周側及び外周側の端部は、それぞれウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ及び外周２３ｆに対して径方向の隙間を有して配置されている。
【００４０】
この溶接部２５は、スポット溶接によって形成され、溶接スポット２７の中心が第１線Ｌ１上に位置するように形成されている。隣接する溶接スポット２７は、平面視において相互に重なるか或いは接触し、溶接部２５を連続した線状としている。本実施例では、隣接する溶接スポット２７が重なっている。
【００４１】
なお、溶接部２５は、ウェーブワッシャー２３の内外周２３ｅ，２３ｆの変形量の差に応じて適宜設定することが可能である。例えば、溶接部２５は、隣接する溶接スポット２７を離間させることで破線状としてもよい。
【００４２】
各ウェーブワッシャー２３において、山部２３ａと谷部２３ｂとの間は、傾斜部２３ｃによって連続している。傾斜部２３ｃは、周方向に傾斜し、且つ内周２３ｅと外周２３ｆとの間で僅かにねじれた形状となっている。
【００４３】
傾斜部２３ｃには、駆動ワイヤ１１を通す通し部としての挿通孔２３ｄが設けられている。挿通孔２３ｄは、本体部１９の周方向に複数設けられている。本実施例では、駆動ワイヤ１１が周方向に９０度毎に４本設けられていることから、これに応じて挿通孔２３ｄも周方向に９０度毎に４つ設けられている。
【００４４】
軸方向に隣接するウェーブワッシャー２３の傾斜部２３ｃ間では、挿通孔２３ｄが軸方向に連通し、これら連通する挿通孔２３ｄにより駆動ワイヤ１１を挿通する。この挿通により、可撓部材１は、駆動ワイヤ１１を通し部として軸方向に通すと共に所定位置に保持するガイドとして機能する。
【００４５】
挿通孔２３ｄの形状は、ほぼ円形であり、駆動ワイヤ１１の径よりも大きくなっている。この径の差は、傾斜部２３ｃの傾斜及び変位を許容する。なお、挿通孔２３ｄの形状は、円形に限られるものではなく、矩形等の他の形状としても良い。
【００４６】
なお、ウェーブワッシャー２３の形状や材質等は、可撓部材１に要求される特性等に応じて適宜変更することが可能である。山部２３ａ及び谷部２３ｂの数や曲率半径、傾斜部２３ｃの傾斜角度等も、可撓部材１に要求される特性等に応じて適宜変更することが可能である。
【００４７】
かかる本実施例のウェーブワッシャー２３は、易変形部２９を有している。なお、図９では、理解容易のために易変形部２９を二重斜線で示す。
【００４８】
易変形部２９は、各ウェーブワッシャー２３において、周方向で隣接する接合部２１間に形成され、可撓部材１の本体部１９の屈曲時にウェーブワッシャー２３の他の部分と比較して変形し易い構成となっている。
【００４９】
従って、各ウェーブワッシャー２３では、可撓部材１の本体部１９の屈曲時に接合部２１間で易変形部２９が変形することにより、接合部２１付近での変形を小さくして応力を緩和することができるようになっている。
【００５０】
本実施例の易変形部２９は、ウェーブワッシャー２３の径方向での寸法を相対的に小さくした部分からなる。具体的には、易変形部２９は、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅに形成された径方向の凹部２９ａにより、ウェーブワッシャー２３の径方向での寸法が相対的に小さく設定されている。かかる易変形部２９は、ウェーブワッシャー２３の断面二次モーメントを部分的に小さくし、他の部分よりも変形し易いものとなる。
【００５１】
かかる易変形部２９は、挿通孔２３ｄの周方向の両側に配置されている。なお、挿通孔２３ｄを有さない場合は、周方向で隣接する接合部２１間にわたる単一の易変形部を形成してもよい。
【００５２】
凹部２９ａは、挿通孔２３ｄの両側の易変形部２９に対応し、各接合部２１に対して一対設けられている。各凹部２９ａは、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅから外周２３ｆ側に向けた切欠状に形成されている。
【００５３】
なお、凹部２９ａの内面２９ａａの形状は、易変形部２９の断面二次モーメントを小さくできれば、他の形状を採用することが可能である。
【００５４】
［関節機能部の屈曲動作］
関節機能部３では、医師がマニピュレーター５を操作する際、何れか一つの駆動ワイヤ１１を引くことにより可撓部材１が屈曲する。この関節機能部３は、いくつかの駆動ワイヤ１１を組み合わせて引くことにより、３６０度全方位に屈曲することが可能となる。
【００５５】
少なくとも何れか一つの駆動ワイヤ１１を引いて屈曲する際、可撓部材１は、図７（Ｂ）のように、中立軸に対する屈曲内側部分で山部２３ａ及び谷部２３ｂが圧縮されると共に屈曲外側部分で山部２３ａ及び谷部２３ｂが伸張される。
【００５６】
このように変形することで、操作された駆動ワイヤ１１を挿通している傾斜部２３ｃ相互間が近接し、可撓部材１が全体として屈曲することになる。これにより、屈曲角度と荷重との荷重特性の線形性が高い屈曲動作を実現する。
【００５７】
かかる屈曲時のウェーブワッシャー２３の変形では、周方向で隣接する接合部２１間で易変形部２９を積極的に変形させることができ、接合部２１付近での変形量を低減し、接合部２１付近に作用する応力を低減することができる。
【００５８】
［応力分布］
図１１は、比較例に係り、接合部２１Ａを有するウェーブワッシャー２３Ａを示す斜視図である。図１２は、比較例に係るウェーブワッシャー２３Ａの応力分布を示し、図１２（Ａ）はウェーブワッシャー２３Ａ全体の斜視図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＸＩＩ部の拡大図である。図１３は、実施例１に係るウェーブワッシャー２３の応力分布を示し、図１３（Ａ）はウェーブワッシャー２３全体の斜視図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＸＩＩＩ部の拡大図である。
【００５９】
比較例の可撓部材（図示せず）に用いられるウェーブワッシャー２３Ａと実施例１の可撓部材１に用いられるウェーブワッシャー２３とで９０度屈曲時の応力分布を比較した。
【００６０】
比較例の可撓部材は、ウェーブワッシャー２３Ａを実施例１と同様に積層して隣接間を接合したものであり、ウェーブワッシャー２３Ａの内周２３Ａｅの形状以外は実施例１と同一に構成されている。
【００６１】
すなわち、比較例では、ウェーブワッシャー２３Ａの内周２３Ａｅが円形形状となっており、実施例１のような易変形部２９を有していない。
【００６２】
かかる比較例のウェーブワッシャー２３Ａでは、接合部２１間での変形が少なく、接合部２１付近で変形が大きくなっており、且つ内外周２３Ａｅ，２３Ａｆの変形量に差が生じている。
【００６３】
その結果、比較例では、接合部２１Ａに沿った領域において内周２３Ａｅ側に局所的に応力が高い部分が存在していることが分かる。このときの最大応力は、１１８６ＭＰａであった。なお、図１２では、色が濃いほど応力が高いことを示す（図１３も同じ。）。
【００６４】
これに対し、実施例１のウェーブワッシャー２３では、周方向で隣接する接合部２１間で易変形部２９が積極的に変形することで、接合部２１付近での変形量を低減することができている。
【００６５】
この結果、実施例１では、応力が作用している領域が比較例よりも接合部２１間の中央部側へ向けて周方向に広がっており、接合部２１に沿った領域に作用する応力を低減することができていることが分かる。このときの最大応力は、９１１ＭＰａであった。
【００６６】
［実施例１の効果］
以上説明したように、本実施例の可撓部材１は、複数のウェーブワッシャー２３が軸方向に積層されると共に隣接間を複数の接合部２１によって接合され、ウェーブワッシャー２３の弾性変形により軸方向に対して屈曲可能な本体部１９と、ウェーブワッシャー２３のそれぞれにおいて周方向で隣接する接合部２１間に形成された易変形部２９とを備えている。
【００６７】
従って、本実施例では、屈曲角度と荷重との荷重特性の線形性を高くすることができ、小型化を図りつつ耐荷重及び屈曲性に優れた可撓部材を得ることが可能となる。
【００６８】
しかも、本実施例では、本体部１９の屈曲時に各ウェーブワッシャー２３の接合部２１間で易変形部２９が積極的に変形することで、ウェーブワッシャー２３の接合部２１付近での変形を小さくして応力を緩和することができ、可撓部材１の耐久性を向上できる。
【００６９】
また、易変形部２９は、ウェーブワッシャー２３の径方向での寸法が相対的に小さい部分からなる。従って、ウェーブワッシャー２３の平面形状の設定により、容易且つ確実に易変形部２９を実現できる。
【００７０】
特に、本実施例では、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅに設けられた径方向の凹部２９ａによって易変形部２９が設定されるので、内周２３ｅの設定により容易且つ確実に易変形部２９を実現できる。
【００７１】
複数の接合部２１は、それぞれウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ側から外周２３ｆ側に向かって伸びる線状の溶接部２５からなる。
【００７２】
このため、本実施例では、接合部２１の形状を簡素化して、可撓部材１の製造を容易に行わせることができる。
【００７３】
また、本実施例では、本体部１９の山部２３ａ及び谷部２３ｂの伸縮により、屈曲動作を確実に行わせることができる。
【００７４】
さらに、本実施例では、当接する山部２３ａ及び谷部２３ｂ間が接合されていることにより、ねじり剛性において優れた可撓部材１を得ることができる。
【００７５】
また、本実施例では、複数のウェーブワッシャー２３が駆動ワイヤ１１を挿通する挿通孔２３ｄを有するので、本体部１９を駆動ワイヤ１１のガイドとして利用することができ、駆動ワイヤ１１を適切な位置に保持し、より安定且つ正確な屈曲動作を行わせることができる。
【実施例２】
【００７６】
図１４は、本発明の実施例２に係り、ウェーブワッシャーを示す斜視図である。図１５は、図１４の要部を拡大して示す平面図である。なお、実施例２では、実施例１と対応する構成に同符号を用いて重複した説明を省略する。
【００７７】
本実施例は、接合部２１の形状を変更したものである。その他は、実施例１と同一である。
【００７８】
本実施例の接合部２１は、一対の線状の溶接部２５ａ，２５ｂからなっている。これら一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ側から外周２３ｆ側に向かって漸次周方向に離間している。これにより、接合部２１は、可撓部材１の本体部１９が屈曲する際に、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ及び外周２３ｆ間の変形量に差が生じることを抑制する。
【００７９】
本実施例において、一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、それぞれ連続した直線状に形成され、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ側で相互に重なるＶ字状となっている。
【００８０】
これら一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、一方の溶接部２５ａがウェーブワッシャー２３の中心から放射方向である径方向に延びる第１線Ｌ１に対して交差する方向に延びる第２線Ｌ２上に形成され、他方の溶接部２５ｂが第２線Ｌ２に対して交差する方向に延びる第３線Ｌ３上に形成されている。
【００８１】
本実施例では、第２線Ｌ２及び第３線Ｌ３が第１線Ｌ１を中心に対称であり、第２線Ｌ２及び第３線Ｌ３間の角度θが１５度〜３０度となっている。溶接部２５ａ，２５ｂは、それぞれ溶接スポット２７の中心が第２線Ｌ２及び第３線Ｌ３上に位置するように直線状に形成され、開き角度が第２線Ｌ２及び第３線Ｌ３とでなす角度θと一致する１５度〜３０度、特に２０度となっている。
【００８２】
かかる構成により、本実施例では、可撓部材１が屈曲する際、可撓部材１の各ウェーブワッシャー２３の内外周２３ｅ，２３ｆの変形量に差が生じることを接合部２１によって抑制される。
【００８３】
具体的には、接合部２１の一対の溶接部２５ａ，２５ｂが内周２３ｅ側から外周２３ｆ側に向かって漸次周方向に離間していることにより、ウェーブワッシャー２３の外周２３ｆは、溶接部２５ａ，２５ｂ間に対応する部分で変形が抑制される。
【００８４】
一方で、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅは、溶接部２５ａ，２５ｂ間が近接し、本実施例では重なっていることにより、外周２３ｆのような変形の抑制はない。
【００８５】
従って、各ウェーブワッシャー２３では、内外周２３ｅ，２３ｆの変形量が調整され、ウェーブワッシャー２３の内外周２３ｅ，２３ｆの変形量に差が生じることを抑制される。
【００８６】
これにより、接合部２１周辺に作用する応力の偏りを抑制され、可撓部材１の耐久性を向上される。
【００８７】
なお、溶接部２５ａ，２５ｂの形状は、ウェーブワッシャー２３の内外周２３ｅ，２３ｆの変形量の差に応じて適宜の形状とすることが可能である。例えば、溶接部２５ａ，２５ｂは、直線状に限られず、曲線等としてもよい。また、溶接部２５ａ，２５ｂの開き角度や長さも、ウェーブワッシャー２３の内外周２３ｅ，２３ｆの変形量の差に応じて変更可能である。
【００８８】
また、本実施例の接合部２１は、平面視においてウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ及び外周２３ｆに対して隙間を有しているが、内周２３ｅから外周２３ｆにまで至る形状とすることも可能である。
【００８９】
さらに、溶接部２５ａ，２５ｂは、内周２３ｅ側で重ならない形状としてもよい。
【００９０】
また、溶接部２５ａ，２５ｂの一方のみの形状を変更してもよい。
【００９１】
図１６〜図１９は、図１３と同様、実施例２に係るウェーブワッシャー２３の応力分布を示す。図１６は、接合部２１の溶接部２５ａ，２５ｂ間の開き角度が１５度、図１７は２０度、図１８は２５度、図１９は３０度をそれぞれ示している。図２０は、図１６〜図１９の実施例２の最大応力を図１２の比較例及び図１３の実施例１の最大応力と共に示すグラフである。
【００９２】
上記実施例１で説明したとおり、図１２の比較例の可撓部材は、屈曲時に内外周２３Ａｅ，２３Ａｆの変形量に差が生じており、接合部２１Ａに沿った領域において最大１１８６ＭＰａの応力が局所的に高い部分が存在している。
【００９３】
これに対し、実施例１では、上記実施例１で説明したとおり、接合部２１に沿った領域に作用する応力を最大９１１ＭＰａにまで低減することができている。
【００９４】
さらに、本実施例では、屈曲時に内外周２３ｅ，２３ｆの変形量の差が抑制されていることにより、接合部２１に沿った領域において内周２３ｅ側から外周２３ｆ側にわたって応力の均一化が図られている。
【００９５】
結果として、本実施例では、溶接部２５ａ，２５ｂ間の開き角度が１５度、２０度、２５度、３０度において、それぞれ最大応力が７５１ＭＰａ、７４６ＭＰａ、７７０ＭＰａ、８２７ＭＰａにまで低減された。
【００９６】
従って、本実施例では、溶接部２５ａ，２５ｂの開き角度を、１５度〜３０度、特に２０度に設定するのが好ましいことが分かる。
【００９７】
以上説明したように、本実施例の可撓部材１は、複数の接合部２１が、それぞれウェーブワッシャー２３の内周２３ｅから外周２３ｆに向かって漸次周方向に離間する一対の線状の溶接部２５ａ，２５ｂからなる。
【００９８】
従って、本実施例では、一対の溶接部２５ａ，２５ｂによりウェーブワッシャー２３が変形する際の内外周２３ｅ，２３ｆの変形量に差が生じることを抑制し、接合部２１周辺に作用する応力の偏りを抑制できる。結果として、本実施例では、より確実に接合部２１周辺に作用する最大応力を低減させ、可撓部材１の耐久性を向上することができる。
【００９９】
一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、一方の溶接部２５ａがウェーブワッシャー２３の中心から径方向に延びる第１線Ｌ１に対して交差する方向に延びる第２線Ｌ２上に形成され、他方の溶接部２５ｂが第２線Ｌ２に対して交差する方向に延びる第３線Ｌ３上に形成されている。
【０１００】
このため、本実施例では、溶接部２５ａ，２５ｂの少なくとも一方を確実に第１線Ｌ１に対して交差させることができ、接合部２１周辺に作用する応力の偏りを確実に抑制することができる。
【０１０１】
また、一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、それぞれ連続した線状に形成されたため、溶接部２５ａ，２５ｂに沿って応力を均一化することができる。
【０１０２】
また、一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅ側で相互に重なるＶ字状であるため、ウェーブワッシャー２３の内周２３ｅで不用意に変形量が抑制されることがない。このため、一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、ウェーブワッシャー２３の外周２３ｆの変形量の調整を少なくすることができる。
【０１０３】
一対の溶接部２５ａ，２５ｂは、開き角度が２０度であるため、より確実に応力の偏りを抑制でき、より確実に最大応力を低減できる。
【０１０４】
その他、本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例３】
【０１０５】
図２１は、本発明の実施例３に係り、ウェーブワッシャーの易変形部を概略的に示す側面図である。なお、実施例３では、実施例１と対応する構成に同符号を用いて重複した説明を省略する。
【０１０６】
本実施例では、易変形部２９をウェーブワッシャー２３の板厚が相対的に小さくなった部分からなっている。その他は、実施例１と同一であるが、実施例２と同一にしてもよい。
【０１０７】
この易変形部２９では、接合部２１側から離反するにつれて漸次ウェーブワッシャー２３の板厚が小さくなっている。これにより、易変形部２９の下面２９ｂは、弧状になっている。なお、接合部２１よりも易変形部２９の板厚が小さくなっていれば、弧状に限らなくても良い。例えば凹状なども考えられる。
【０１０８】
かかる実施例３においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１  可撓部材
１９  本体部
２１  接合部
２３  ウェーブワッシャー
２３ａ  山部
２３ｂ  谷部
２３ｅ  内周
２３ｆ  外周
２５、２５ａ、２５ｂ  溶接部
２９  易変形部
２９ａ  凹部
Ｌ１  第１線
Ｌ２  第２線
Ｌ３  第３線
【図１】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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