JP2000009164A - 皿ばねおよび皿ばね装置 - Google Patents

皿ばねおよび皿ばね装置

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JP2000009164A
JP2000009164A JP10188296A JP18829698A JP2000009164A JP 2000009164 A JP2000009164 A JP 2000009164A JP 10188296 A JP10188296 A JP 10188296A JP 18829698 A JP18829698 A JP 18829698A JP 2000009164 A JP2000009164 A JP 2000009164A
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disc spring
disc
disk
springs
hole
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JP10188296A
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English (en)
Inventor
Hideo Tamamori
秀男 玉森
Hideki Hayata
英樹 早田
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Nabco Ltd
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Nabco Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】皿ばね10の径の大きさが変わったとしても、
隣接する支持体あるいはガイド部材との接触部分におい
て、できるだけ相対的な動きが生じないようにする。 【解決手段】皿ばね10が外部からの荷重を受けて弾性
変形するとき、皿ばね10の厚さ方向の各個所におい
て、径方向に移動する大きさが異なる。その点に着目
し、皿ばね10の中途の部分(段差216o,216
i)、特に好ましくは移動量が最小のところにおいて、
皿ばね10を支持する。それによって、皿ばね10の径
方向の移動に起因するヒステリシス発生の問題を未然に
回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、皿ばねが弾性変
形するときにその径の大きさを変えることを考慮した皿
ばねの支持に関する技術であり、特に、新しい形をもつ
皿ばね、およびそうした皿ばねの複数枚を利用した皿ば
ね装置に関する。
【0002】
【発明の背景】皿ばねは、皿形で中心に孔がある機械部
品である。この皿ばねは1枚で利用されることもある
が、通常は、その複数枚を、各孔を整列させ中心軸線に
沿うように直列に並べた皿ばね群として利用される。皿
ばねは、各種の工作機械や車両等において防振や緩衝の
ために利用されるだけでなく、ばね部材として、その用
途は広い。特に、皿ばねは、他のばね部材に比べて、限
られたスペースの中で有効に必要とするばね定数を得る
ことができるため、取付けスペースの点で有利である。
【0003】
【発明の解決すべき課題】このような皿ばねは、外部か
ら荷重を受けて弾性変形するとき、必然的に径の大きさ
を変える。そのため、皿ばねは、弾性変形するごとに、
それと接触し合う隣接する部品とこすり合うことにな
る。こすり合いは、摩擦を生み、摩擦は皿ばねのヒステ
リシス(力の損失)となる。ヒステリシスは、皿ばねに
よって得る緩衝等の機能に対し、不感帯を生じることに
なる。皿ばねに隣接する部品の代表は、皿ばねあるいは
皿ばね群をはさみ込んで支持する第1および第2の支持
体である。たとえば、皿ばねを車両等の懸架装置に用い
た場合、そうした支持体の間の距離を一定に保つことが
必要であるが、ヒステリシスによる力の損失分だけ2つ
の支持体の間の距離が安定しないことになる。
【0004】また、皿ばねに接触する別の部品として、
重なり合う皿ばねの外周あるいは内周にはまり合うガイ
ド部材がある(たとえば、実開昭58−130008号
では、重なり合う一対の皿ばねの外周にはまり合うリン
グ、また、別の特開昭60−113829号では、複数
の皿ばねの内周にはまり合うピンあるいは筒をそれぞれ
示している)。弾性変形する皿ばねは、そうしたガイド
部材と接触することによって、接触に伴う摩擦を招き、
その摩擦も皿ばねのヒステリシスとなる。
【0005】この発明は、皿ばねが弾性変形するときに
その径の大きさを変える場合でも、前記したようなヒス
テリシスをできるだけ抑えることを目的とする。さらに
具体的には、皿ばねの径の大きさが変わったとしても、
隣接する支持体あるいはガイド部材との接触部分におい
て、できるだけ相対的な動きが生じないようにすること
を目的とする。
【0006】
【発明の着眼点および課題を解決するための手段】この
発明では、皿ばねが外部からの荷重を受けて弾性変形す
るとき、皿ばねの厚さ方向の各個所において、径方向に
移動する大きさが異なることに着目した。これを、図1
を参照しながら説明しよう。図1のa図は、断面形状が
長方形状のリング型の本体12と、本体12の内周の中
心孔14とを含む一般の皿ばね10の全体図を示し、b
図は、本体12の部分を拡大した図であり、実線が変形
前の初期状態、鎖線が最大たわみを受けた状態をそれぞ
れ示す。皿ばね10の本体12は、中心部分Oを基準に
して弾性変形すると考えることができ、弾性変形するに
伴って、上部のc点および下部のd点の部分は、たとえ
ば1mmほど径方向に移動するが、中途の部分fの径方
向の移動量は小さい。したがって、中途の部分、特に好
ましくは移動量が最小のところにおいて、皿ばねを支持
することによって、径方向の移動に起因するヒステリシ
ス発生の問題を未然に回避することができる。それが、
この発明の基本的な考え方である。
【0007】そこで、この考え方は、第1に、皿ばねの
外周側面あるいは内周側面の厚さ方向中途の部分に段差
があり、その段差が、皿ばねを支持し、その皿ばねに対
し外部から荷重を加えるための支持部分となる、という
皿ばねの発明となる。
【0008】また、多くの場合には、複数枚の皿ばね
を、中心の孔を整列させ中心軸線に沿うように直列に並
べた形態で用いる。皿ばねの枚数自体は、必要とするば
ね定数に応じて適当な数に設定することができる。中心
軸線上、両端部に位置する各皿ばねを同様に支持するた
めには、偶数枚が望ましいが、奇数枚にすることもでき
る。前記の考え方は、複数枚の皿ばねを含む皿ばね装置
の発明をも生む。その発明は、皿ばね群の支持の仕方に
特徴がある。その特徴は、基本的に次のA、BおよびC
にまとめることができる。 A 皿ばね群の互いに隣り合う第1および第2の皿ばね
は、中心軸線上、表裏の面が互いに反対であり、その表
裏の面の一部が、中心の孔に近い内側の部分あるいは孔
から離れた外側の部分で互いに接触する。 B 皿ばね群が弾性変形するとき、皿ばねの外周あるい
は中心の孔の内周の少なくとも一方をガイドすることに
よって、皿ばねの径方向の位置ずれを防ぐ。 C 皿ばね群の両端部に位置する各皿ばねは、その外周
側面あるいは内周側面の厚さ方向中途の部分であり、そ
れら両端部に位置する各皿ばねが荷重を受けて弾性変形
するとき、径方向に移動する度合が小さい部分におい
て、第1あるいは第2の各支持体に支持される。
【0009】ここで、皿ばね群の両端部に位置する皿ば
ねと、それを支持する支持体との関係については、中心
の孔に近い内側の部分をそれぞれ支持するようにするの
が好ましい。皿ばねの径方向の内側の部分で支持すれ
ば、径方向の外側の部分で支持する場合に比べて皿ばね
の破損が少なくなるからである。皿ばねを径方向の外側
で支持した場合、皿ばねの支持部分には弾性変形に伴う
径方向の移動によって、径方向に延びるキズが発生する
おそれがある。その点は、径方向の内側の部分で支持す
る場合も同様である。しかし、径方向の外側の部分で支
持する場合には、弾性変形時、皿ばねの周方向に引っ張
り応力を生じる。この引っ張り応力は、前記の径方向に
延びるキズに対して直交し、そのキズを拡げるように作
用し、皿ばねの破損を招きやすい。それに対し、皿ばね
の径方向の内側には、周方向の圧縮応力が生じるので、
キズを拡げる作用がないのである。
【0010】さらに、この発明の考え方は、皿ばねの径
方向の位置ずれを防ぐガイド手段の特徴として示すこと
ができる。すなわち、前記のCに代えて次のDを特徴と
することができる。 D 皿ばねの内外周の少なくとも一方をガイドするため
の手段は、互いに隣り合う第1および第2の両皿ばねの
外周側面あるいは内周側面にはまり合うガイドリングを
含み、そのガイドリングと第1および第2の両皿ばねと
の各接触部は、皿ばねが前記荷重を受けて弾性変形する
とき、径方向に移動する度合が小さい部分に位置する。
【0011】なお、ガイドリングを皿ばねに支持する方
法としては、凹部にはめ合わせる方法、あるいは、固定
用の爪部を利用する方法などいくつかの方法を適用する
ことができる。
【0012】
【実施例】図2は、皿ばね装置の全体を明らかにするた
めの断面構造図である。皿ばね装置100は、複数枚
(ここでは、4枚)の皿ばね210を含む皿ばね群20
0と、その皿ばね群200に荷重を加える第1および第
2の支持体31,32と、皿ばね群200の内周をガイ
ドするガイド手段50とを備える。皿ばね群200の4
枚の皿ばね210は、すべて同一の形状である。皿ばね
210は、図3に示すように、リング型の本体212
と、本体212の内周の中心孔214とを含み、その点
は一般の皿ばねと同様である。しかし、皿ばね210に
は、外周側面および内周側面の厚さ方向中途の部分に段
差216o,216iがある。内周側の段差216i
は、支持体31,32の端部を受け入れる部分となる。
また、外周側の段差216oは、隣り合う皿ばね210
同志が相俟ってガイドリング510を受け入れるための
凹部60を区画する。
【0013】4枚の皿ばね210は、中心の孔214を
整列させ中心軸線に沿うように直列に並んでいる。互い
に隣り合う皿ばね210は、それぞれ表裏が逆になって
いる。そこで、互いに隣り合う皿ばね210同志は、孔
214から離れた外側の部分、あるいは孔214に近い
内側の部分で、それぞれ接触している。
【0014】第1および第2の支持体31,32は、皿
ばね群200の両端部に位置する皿ばね210を支持し
つつ、皿ばね群200に外部からの荷重を加える部材で
ある。第1の支持体31は、図2の中で下方に示す部材
であり、リング形のばね受け押さえ311と、ばね受け
押さえ311の一面に載ったばね受け313とからな
る。また、第2の支持体32は、図2の中で上方に位置
し、リング形のばね受け押さえ322と、ばね受け押さ
え322にはまり合って結合したばね受け324とから
なる。それらの第1の支持体31の各部品の内周および
第2の支持体32のばね受け324の内周とにわたっ
て、ガイドスリーブ520が配置されている。ガイドス
リーブ520は、内側スリーブ530と、内側スリーブ
530の外周にはまり合ったブッシュ540とからな
る。ガイドスリーブ520と第2の支持体32のばね受
け押さえ322との間のスペースは、皿ばね群200の
各皿ばね210が弾性変形するときの逃げの空間であ
る。
【0015】さて、第1および第2の支持体31,32
に接触する内側の段差216iは、すでに述べたよう
に、弾性変形に伴う径方向の移動量が小さい部分に位置
する。加わる荷重に耐えることを考慮し、内側の段差2
16iについては、厚さ方向のほぼ中央の部分に配置し
てある。一方、外側の段差216oは、それほど大きな
荷重が加わるわけではないので、径方向の移動量が最小
になる部分、つまり、厚さ方向の中央よりも少し一方向
に寄った部分に配置してある。外側の段差216oをも
つ皿ばね210は、隣り合う2枚が相俟って、それら皿
ばね210の外周の部分にリング状の凹部60を区画す
る。凹部60は、ガイドリング510を受け入れる空間
となる。したがって、たとえば皿ばね210、ガイドリ
ング510、皿ばね210…という順序で皿ばね群20
0を組み立てることによって、皿ばね群200の中にガ
イドリング510を容易に組み付けることができる。ガ
イドリング510を含む皿ばね群200は、ガイドリン
グ510自体が各皿ばね210の径方向の位置ずれを防
ぎ、しかもまた、そのガイドリング510による作用を
ガイドスリーブ520が補助し、皿ばね210の径方向
の位置ずれをさらに有効に防ぐことができる。なお、ガ
イドリング510自体は、アルミニュームあるいはプラ
スチック等によって構成することができる。
【0016】また、ガイドリングの変形として、図4に
示すように、リング本体510bの周方向の一部に爪部
510nを設けたもの510’を適用することができ
る。この変形のガイドリング510’では、そうした爪
部510nによって皿ばね210側に取り付けることが
できるため、皿ばね群200を組み立てた後でガイドリ
ング510’を取り付けることができる。この場合、爪
部510nを、皿ばね210’の面取り部210cにカ
シメることによって、ガイドリング510’を皿ばね2
10’の径方向の移動が小さいところで皿ばね210’
に接触させる。
【0017】図5は、この発明による皿ばね装置による
たわみ−荷重の特性図であり、図6は、一般の皿ばね装
置の同様の特性図である。たとえば、従来のものが7.
5KNのヒステリシスを示すのに対し、この発明のもの
では、ヒステリシスを1.5KN程度の大きさに抑える
ことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の基本的な考え方を説明するための図
であり、aが皿ばねの全体図、bがaにおけるP部分の
拡大図である。
【図2】この発明の一実施例である皿ばね装置の全体的
な断面図である。
【図3】図2に示す皿ばねの一つを示す断面図であり、
aが全体図、bがaにおけるP部分の拡大図である。
【図4】ガイドリングの変形例を示す部分図である。
【図5】この発明の皿ばね装置によるたわみ−荷重の特
性図の一例である。
【図6】一般の皿ばね装置によるたわみ−荷重の特性図
の一例である。
【符号の説明】
100 皿ばね装置 200 皿ばね群 210 皿ばね 216i 内側の段差 216o 外側の段差 31 第1の支持体 32 第2の支持体 510,510’ ガイドリング 60 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J048 BC05 3J059 AA01 AC05 AD03 BA23 BB03 BC02 BD01 CA07 CB11 CC01 DA02 EA11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 皿形で中心に孔がある皿ばねであり、そ
    の皿ばねの外周側面あるいは内周側面の厚さ方向中途の
    部分に段差があり、その段差が、前記皿ばねを支持し、
    その皿ばねに対し外部から荷重を加えるための支持部分
    となることを特徴とする皿ばね。
  2. 【請求項2】 皿形で中心に孔がある皿ばねの複数枚
    を、前記孔を整列させ中心軸線に沿うように直列に並べ
    た皿ばね群と、前記中心軸線上、皿ばね群の両端部に位
    置する皿ばねの各端をそれぞれ支持する第1および第2
    の支持体とを備え、それら第1および第2の支持体の間
    に加わる荷重を前記皿ばね群の弾性変形を利用して支持
    する皿ばね装置において、前記皿ばね群の皿ばねを次の
    A、BおよびCの条件の下で支持することを特徴とする
    皿ばね装置。 A 前記皿ばね群の互いに隣り合う第1および第2の皿
    ばねは、前記中心軸線上、表裏の面が互いに反対であ
    り、その表裏の面の一部が、前記孔に近い内側の部分あ
    るいは前記孔から離れた外側の部分で互いに接触する。 B 前記皿ばね群が弾性変形するとき、前記皿ばねの外
    周あるいは前記孔の内周の少なくとも一方をガイドする
    ことによって、前記皿ばねの径方向の位置ずれを防ぐ。 C 前記皿ばね群の両端部に位置する各皿ばねは、その
    外周側面あるいは内周側面の厚さ方向中途の部分であ
    り、それら両端部に位置する各皿ばねが荷重を受けて弾
    性変形するとき、径方向に移動する度合が小さい部分に
    おいて、前記第1あるいは第2の各支持体に支持され
    る。
  3. 【請求項3】 皿形で中心に孔がある皿ばねの複数枚
    を、前記孔を整列させ中心軸線に沿うように直列に並べ
    た皿ばね群と、前記中心軸線上、皿ばね群の両端部に位
    置する皿ばねの各端をそれぞれ支持する第1および第2
    の支持体とを備え、それら第1および第2の支持体の間
    に加わる荷重を前記皿ばね群の弾性変形を利用して支持
    する皿ばね装置において、前記皿ばね群の皿ばねを次の
    A、BおよびDの条件の下で支持することを特徴とする
    皿ばね装置。 A 前記皿ばね群の互いに隣り合う第1および第2の皿
    ばねは、前記中心軸線上、表裏の面が互いに反対であ
    り、その表裏の面の一部が、前記孔に近い内側の部分あ
    るいは前記孔から離れた外側の部分で互いに接触する。 B 前記皿ばね群が弾性変形するとき、前記皿ばねの外
    周あるいは前記孔の内周の少なくとも一方をガイドする
    ことによって、前記皿ばねの径方向の位置ずれを防ぐ。 D 前記ガイドするための手段は、前記互いに隣り合う
    第1および第2の両皿ばねの外周側面あるいは内周側面
    にはまり合うガイドリングを含み、そのガイドリングと
    第1および第2の両皿ばねとの各接触部は、皿ばねが前
    記荷重を受けて弾性変形するとき、径方向に移動する度
    合が小さい部分に位置する。
  4. 【請求項4】 前記第1および第2の支持体は、前記皿
    ばねの前記孔に近い内側の部分をそれぞれ支持する、請
    求項2あるいは3の皿ばね装置。
  5. 【請求項5】 前記互いに隣り合う第1および第2の両
    皿ばねの外周側面あるいは内周側面には、両皿ばねが相
    俟って前記ガイドリングを受け入れるための凹部があ
    り、前記ガイドリングは、その凹部の中に入り込んで両
    皿ばねに支持されている、請求項3の皿ばね装置。
  6. 【請求項6】 前記ガイドリングは、互いに隣り合う第
    1および第2の両皿ばねに自らを固定するための爪部を
    備える、請求項3の皿ばね装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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