(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のばね材をコイル状に巻き回して、その軸心方向で対向することとなる下側の山部と上側の谷部とを、ばねの自由状態において、外周縁側又は内周縁側の一方においてのみ点接触させ、他方においては間隔を有するように、下側の山部では他方に向かう程下側へと、上側の谷部では他方に向かう程上側へと、帯状のばね材を傾けて、波状に湾曲させたことを特徴とするウエーブコイルばね。
【請求項２】
全ての接触点が外周縁側であることを特徴とする請求項１記載のウエーブコイルばね。
【請求項３】
全ての接触点が内周縁側であることを特徴とする請求項１記載のウエーブコイルばね。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重−撓み線図において屈曲点を有するウエーブコイルばねに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウエーブコイルばねは、例えば、自動車の自動変速機のクラッチスプリングとして、或いは、各種機器類における緩衝用のスプリングとして広く一般に使用されているが、このウエーブコイルばねにおいては、両座巻部から圧縮力が加えられた際に、山部と谷部とが密着する方向に撓むことでその作動が得られる。
【０００３】
ところで、上記のような用途に使用されるウエーブコイルばねは、圧縮力が加えられた初期段階においては、波高さの製造上のバラツキ等から、ばね定数が小さく、又、圧縮の進行によりウエーブコイルばねが密着に近い状態になったときには、ばね定数が大きくなるばね特性となり、その中間領域では、略直線状のばね特性となるのが、一般的である。
しかし、使用状況によっては、中間領域でばね特性を直線状とせず、屈曲点のあるものが必要とされるケースも多い。
【０００４】
そこで、例えば、実用新案登録第２５８６１１２号公報に示す如く、一部の山部の高さ及び周方向の長さを、残余の山部の高さ及び周方向の長さよりも大きく設定することにより、圧縮力が加えられた際に、初期段階では高さ及び周方向の長さが大きい山部のみが撓み、また、圧縮が進行すると、大きな山部と残余の山部とが共に撓むよう構成して、荷重−撓み線図に屈曲点を有するばね特性を持たせた改良型のウエーブコイルばねが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ウエーブコイルばねは、コイリングマシンにより、帯状のばね材に波状に湾曲する山部と谷部とを交互に付与しながらコイル状に巻き回すことで製造されるものであるが、上記改良型のウエーブコイルばねのように、一部の山部の高さ及び周方向の長さを変える構成の下では、山部の高さを変える際に、山部の周方向の長さを変えた部分が、残余の山部の周方向位置と一致しないことから、接触点が定まらず、ばね特性の予測が難しいという欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、斯かる従来の改良型ウエーブコイルばねが抱える課題を有効に解決するために開発されたもので、請求項１記載の発明は、帯状のばね材をコイル状に巻き回して、その軸心方向で対向することとなる下側の山部と上側の谷部とを、ばねの自由状態において、外周縁側又は内周縁側の一方においてのみ点接触させ、他方においては間隔を有するように、下側の山部では他方に向かう程下側へと、上側の谷部では他方に向かう程上側へと、帯状のばね材を傾けて、波状に湾曲させる構成を採用した。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１を前提として、全ての接触点が外周縁側である構成を採用した。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１を前提として、全ての接触点が内周縁側である構成を採用した。
【０００９】
依って、請求項１記載の発明にあっては、自由状態において、軸心方向で対向することとなる山部と谷部とが、その外周縁側又は内周縁側の一方においてのみ点接触している関係で、圧縮過程では、荷重−撓み線図に所定の屈曲点と荷重を有するばね特性が得られることとなる。
【００１０】
請求項２記載の発明にあっては、特に、初期段階においては、ばね定数を小さくできることで屈曲程度を大きくすることが可能となり、又、屈曲程度が大きいと、ばね高さによって固有振動数が大きく変化することとなるので、ばねの共振を抑制する性能が高く、共振しにくいウエーブコイルばねを提供することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明にあっては、特に、製造後の検査工程において、線間ピッチの状況を計測したり目視したりすることが必要となるが、接触点が全て内周縁側にあるので、外周縁側から内周縁側に至るまで目線が行き届き、検査が容易となる。
【００１２】
尚、請求項１記載の発明の下で、接触点が外周縁側と内周縁側とで交番するように構成すれば、全体として円筒状を呈するばねの座巻部が、圧縮されていく過程で、外周縁側に傾いていったり、逆に、内周縁側に傾いていくような現象を回避して、平行状態を保持して作動することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する好適な実施の形態に基づいて詳述すれば、該実施の形態に係るウエーブコイルばねも、図１に示す如く、帯状のばね材１をコイル状に巻き回して、該各巻回部毎にその軸心方向に対して波状に湾曲する複数の山部２と谷部３とを交互に設け、軸心方向で対向することとなる山部２と谷部３とを接触させるものである。尚、この対向する山部２と谷部３とは、巻回部毎で位置をずらして接触できるように形成されている。
【００１４】
そして、本実施の形態にあっては、斯かる構成を前提として、上記軸心方向で対向する山部２と谷部３とを接触させるに際して、図２のＡに示す如く、各部２・３の外周縁２ａ・３ａ側のみを接触させるか、或いは、同図のＢに示す如く、逆に、各部２・３の内周縁２ｂ・３ｂ側のみを接触させて、今までのように、山部２と谷部３とを線接触させずに、いずれにしても、その自由状態においては、全ての山部２と谷部３とを点接触させることを特徴とするものである。尚、ここからは、便宜上、各部２・３の外周縁２ａ・３ａ側のみを点接触させたものとして説明する。
【００１５】
依って、斯かる構成のウエーブコイルばねにあっては、その両座巻部に圧縮力が加えられると、軸心方向に圧縮されることとなるが、図３に示す如く、最初は、両座巻部が平坦面でなかったり、製造上のバラツキにより非接触部があったりするため、Ａ区間においては、小さなばね定数となる。次いで、Ｂ区間においては、山部２の外周縁２ａ側と谷部３の外周縁３ａ側とが点接触した状態を維持したまま撓むこととなるので、線接触状態より小さなばね定数が可能となる。
【００１６】
そして、Ｂ区間での撓み量は、図２のＡの内周縁２ｂ・３ｂの距離Ｌ１・Ｌ２により予測され、Ｌ１＝Ｌ２とすれば、Ｂ区間の撓み量≒Ｌ１×有効巻数となるので、ばね特性の予測が容易である。又、この区間の荷重増分についても、１／２波長の曲がり梁のねじり変形として扱うことで、予測可能となる。
【００１７】
更に、圧縮が進むと、今度は、Ｃ区間においては、各部２・３の外周縁２ａ・３ａ側同士の接触に加えて、山部２の内周縁２ｂ側と谷部３の内周縁３ｂ側も接触して、山部２と谷部３とは線接触した状態のまま撓み、通常のウエーブコイルばねの直線域のばね定数となる。その後のＤ区間においては、山部２と谷部３が撓みきって、ウエーブコイルばね全体が接触を開始するので、これにより、各区間毎に屈曲点Ｔを有する非線形のばね特性が得られることとなる。
【００１８】
又、この場合において、特に、全ての接触点が外周縁２ａ・３ａ側にあることは、初期段階においては、ばね定数を小さくできることで屈曲程度を大きくすることが可能となり、且つ、屈曲程度が大きいと、ばね高さによって固有振動数が大きく変化することとなるので、ばねの共振を抑制する性能が高く、共振しにくいウエーブコイルばねを提供することが可能となる。
【００１９】
逆に、全ての接触点が内周縁２ｂ・３ｂ側にあるものについては、上記と同様な非線形のばね特性が得られることは言うまでもないが、今度は、製造後の検査工程において、線間ピッチの状況を計測したり目視したりすることが必要となっても、接触点が内周縁２ｂ・３ｂ側にあるので、外周縁側から内周縁側に至るまで目線が行き届き、検査が容易となる利点がある。これが外周縁２ａ・３ａ側にあると、内周縁２ｂ・３ｂ側へは目線が届かないので、ノギスなどの計測器具さえも挿入することが困難となる。
【００２０】
又、上記とは異なり、図４に示す如く、接触点が外周縁２ａ・３ａ側と内周縁２ｂ・３ｂ側とで交番するように構成すれば、全体として円筒状を呈するばねの座巻部が、圧縮されていく過程で、外周縁側に傾いていったり、逆に、内周縁側に傾いていくような現象を回避して、平行状態を保持して作動することが可能となる。尚、この場合には、外内外内と一つ交代でなくとも、外外内内外外のような交番でも良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上の如く、本発明は、上記構成の採用により、自由状態において、軸心方向で対向することとなる山部と谷部とが、その外周縁側又は内周縁側の一方においてのみ点接触している関係で、圧縮過程で、荷重−撓み線図に所定の屈曲点と荷重を有するばね特性が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウエーブコイルばねを示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は山部と谷部が外周縁側のみで点接触している状態を示す説明図、（Ｂ）は山部と谷部が内周縁側のみで点接触している状態を示す説明図である。
【図３】本発明のウエーブコイルばねのばね特性を示した線図である。
【図４】接触点を内外で交番させた他例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    板状のばね材
２    山部
２ａ  山部の外周縁
２ｂ  山部の内周縁
３    谷部
３ａ  谷部の外周縁
３ｂ  谷部の内周縁
Ｔ    屈曲点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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