JP2000046084A - コイルばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピッチ角の変更部を荷重の受け座とすること
ができて、変更部に作用する圧縮応力を良好に分散する
ことができ、さらに、一方側のコイル部に対して他方側
のコイル部のばね特性を大きく変えることができるよう
にする。 【解決手段】 所定のピッチ角αで離隔して巻回される
線材の巻回の中間からピッチ角αが変更されていること
によってばね特性が異なる複数のコイル部１１，１２を
備えており、前記ピッチ角αの変更部１３の線材をこれ
と隣り合う線材と接触させることによって、前記変更部
１３の線材を荷重の受け座とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線材が複数のピッ
チ角で巻回してあり、ばね特性が異なる複数のコイル部
を備えてなるコイルばねに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用懸架装置などにおいては、図６
に示す如くばね特性が異なる２本以上のコイルばねＡ，
Ｂを直列に組み合わせて使用されている。この場合、ば
ね特性が異なる２本以上のコイルばねＡ，Ｂが別個の工
程で生産されることになるから、コストが高くなり、ま
た、自動車用懸架装置等に組み込む際の組込み工数が多
くなると云う問題がある。

【０００３】また、ばね特性が異なる２本以上のコイル
ばねを用いる代わりに、中間からピッチ角又は線径が変
更されており、ばね特性が異なる複数のコイル部を備え
てなるコイルばねが知られている。

【０００４】図３はピッチ角及びピッチが変更されてい
るコイルばねの正面図、図４は線径が変更されているコ
イルばねの正面図、図５は図３及び図４のコイルばねの
ばね特性図である。

【０００５】図３のコイルばねは、一端部から中間Ｏま
でのコイル部ａはピッチ角α及びピッチｐで巻回し、中
間Ｏから他端部までのコイル部ｂはピッチ角α１及びピ
ッチｐ１で巻回することによって、中間Ｏを境界とする
一端側及び他端側のコイル部ａ，ｂのばね特性を異なら
せている。

【０００６】図４のコイルばねは、長手方向の中間にテ
ーパー部Ｔが設けられている線材を巻回することによっ
て、テーパー部Ｔを境界とする一端側及び他端側のコイ
ル部ａ，ｂのばね特性を異ならせている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ピッチ角及
びピッチを変えたコイルばねにあっては、例えば自動車
用懸架装置などに組み込まれた状態で繰返し又は衝撃荷
重が加わる場合、二つのコイル部ａ，ｂの一方が他方の
コイル部よりも先に線間密着をおこして、一方のコイル
部のばね機能がなくなったあと、他方のコイル部が有す
るばね機能を発揮することになるのである。また、一方
のコイル部は、線間密着をおこすまでの間、ピッチ角の
変更部ｃを支点として圧縮／伸張が繰り返されることに
なるのであるが、図３に示す従来例のコイルばねは、ピ
ッチ角の変更部ｃが略へ字状に急激に曲がることにな
り、しかも、一端部から他端部に亘って離隔して巻回さ
れていてピッチ角の変更部ｃに受け座というものがない
ため、一方のコイル部がピッチ角の変更部ｃを支点とし
て圧縮／伸張されるとき、ピッチ角の変更部ｃに圧縮応
力が集中することになり、このピッチ角の変更部に金属
疲労が生ずることがあり、耐久性をより一層高めること
が要望されている。

【０００８】しかも、前記圧縮応力との関係で一方側コ
イル部のピッチ角と他方側コイル部のピッチ角との角度
差が制限されることになるため、一方側コイル部に対し
て他方側コイル部のばね特性を大きく変えることができ
ないのであり、用途が狭いのである。即ち、ピッチ角の
角度差を大きくした場合には、一方側コイル部に対して
他方側コイル部のばね特性を大きく変えることができる
のであるが、その反面、変更部ｃの曲がり角が大きくな
るため、ピッチ角の変更部ｃに圧縮応力が集中し易くて
変更部ｃに金属疲労が生じ易くなるのであり、また、ピ
ッチ角の角度差を小さくした場合には、変更部ｃの曲が
り角が小さくなるため、ピッチ角の変更部ｃに圧縮応力
が集中し難くて変更部の金属疲労をなくすることができ
るのであるが、その反面、一方側コイル部に対して他方
側コイル部のばね特性を大きく変えることができないの
である。

【０００９】尚、前記変更部での圧縮応力の集中を少な
くするには、一点で急激に曲げることなく、なだらかな
曲線となるように曲げることによって前記圧縮応力の集
中を少なくすることができるのであるが、この場合に
は、一点で急激に曲げるものに比べて加工が難しくなり
コスト高となるのであり、また、ばね特性の境界点をは
っきりさせることができないため、例えばスポーツカー
などばね特性の境界点をはっきりさせることが好ましい
分野では使用され難くなるという不具合がある。

【００１０】また、巻回の中間から線径を変えたコイル
ばねにあっては、線材のテーパー加工及び線径を小径と
する加工が特別に必要であるため、テーパー部を設けて
いないものに比べてコスト高になるという問題がある。

【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ばね特性を変えるためのピッチ角の変更部を、
その線材が隣り合う線材と接触する構成とすることによ
り、前記変更部を荷重の受け座とすることができて、一
方のコイル部が線間密着をおこすまでの間前記変更部の
受け座で荷重を受止めて一方のコイル部を圧縮させるこ
とができるから、ピッチ角の変更部に作用する圧縮応力
を変更部の接触する線材へ良好に分散することができ、
さらに、一方側コイル部に対して他方側コイル部のばね
特性を大きく変えることができるコイルばねを構成する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るコイルばね
は、線材が複数のピッチ角で巻回してあり、ばね特性が
異なる複数のコイル部を備えてなるコイルばねにおい
て、前記ピッチ角の変更部は、その線材がこれと隣り合
う線材と接触していることを特徴とする。

【００１３】本発明にあっては、ピッチ角の変更部の線
材がこれと隣り合う線材と接触しているから、前記変更
部を荷重の受け座とすることができて、一方のコイル部
が線間密着をおこすまでの間前記変更部の受け座で荷重
を受止めて一方のコイル部を圧縮させることができ、ピ
ッチ角の変更部に作用する圧縮応力を変更部の接触する
線材へ逃がして良好に分散させることができる。従っ
て、ピッチ角の変更部に金属疲労が生ずることをなくす
ることができて、耐久性を高めることができる。さら
に、ピッチ角の変更部を荷重の受け座とすることができ
るから、一方側コイル部のピッチ角と他方側コイル部の
ピッチ角との角度差を大きくすることができ、一方側コ
イル部に対して他方側コイル部のばね特性を大きく変え
ることができる。従って、コイル部のばね特性が異なる
コイルばねの用途を広くすることができる。また、耐久
性を高めることができて角度差を大きくすることができ
るコイルばねのばね特性の境界点をはっきりさせること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るコイル
ばねの正面図である。

【００１５】図１に示したコイルばねは、ピアノ線，鋼
線，りん青銅線等の断面円形の線材が所定のピッチ角で
離隔して巻回されている円筒タイプのものであって、一
端部から中間Ｏまでの第１のコイル部１１はピッチ角α
及びピッチｐで巻回し、中間Ｏから他端部までの第２の
コイル部１２はピッチ角α１及びピッチｐ１で巻回する
ことにより、中間Ｏを境界とする第１及び第２のコイル
部１１，１２のばね特性を異ならせており、さらに、中
間のピッチ角αの変更部１３、即ち、第１のコイル部１
１のピッチ角αから第２のコイル部１２のピッチ角α１
への変更部１３は、その線材を第２のコイル部１２の隣
り合う線材と所定の巻回域に亘って密着状に接触させて
いる。

【００１６】第１のコイル部１１は、例えば軸長方向長
さを200 mm、ばねレート(k1)を 5.0kgf/ mm 、密着荷重
を 300kgとして、 300kgの荷重が付与されるまでの間、
荷重5kgかかる都度 1mm圧縮されるばね特性（図２の１
１ａ）としてあり、また、第２のコイル部１２は、例え
ば軸長方向長さを 100mm、ばねレート(k2)を 3.0kgf/m
m、密着荷重を 100kgとして、 100kgの荷重が付与され
るまでの間、荷重が３kgかかる都度１mm圧縮されるばね
特性（図２の１２ａ）としてある。

【００１７】図２はコイルばねのばね特性図である。こ
のように第１及び第２のコイル部１１，１２を有するコ
イルばねにあっては、第１及び第２のコイル部１１，１
２のばね特性が合成された新たなばね特性を発生するこ
とになる。従って、この合成されたばね特性のコイルば
ねに軸長方向へ荷重を付与することにより、第２のコイ
ル部１２が第１のコイル部１１よりも先に線間密着をお
こして、第２のコイル部１２のばね機能がなくなるた
め、それ以後は第１のコイル部１１が有する本来のばね
特性１１ａを発揮することになる。

【００１８】因に第１及び第２のコイル部１１，１２の
ばね特性が合成された新たなばね特性ｋは、第１及び第
２のコイル部１１，１２のばねレート(k1)，(k2)の逆数
の和の逆数であるため、

【００１９】１／ｋ１＝（１／ｋ１）＋（１／ｋ２）
ｋ＝１／ｋ

【００２０】の数式により算出することができる。従っ
て、k1＝ 5.0kgf/mm，k2＝ 3.0kgf/mmである場合のばね
特性ｋは、

【００２１】 （１／５）＋（１／３）＝８／１５≠０．５３

【００２２】となる。従って、第２のコイル部１２の密
着荷重は 100kgであるため、未荷重から荷重が 100kgま
での間は合成された約 0.5kgがばね特性として作用する
ことになり、荷重が約 0.5kgかかる都度第２のコイル部
１２が1mm圧縮されることになる。そして、荷重が 100k
gを越えて 300kgになるまでの間は第１のコイル部１１
のばね特性となり、第１のコイル部１１が圧縮される。

【００２３】以上の如く構成されたコイルばねは、第１
のコイル部１１のピッチ角αから第２のコイル部１２の
ピッチ角α１へ変更する変更部１３の線材を、第２のコ
イル部１２の隣り合う線材と所定の巻回域に亘って接触
させて、変更部１３の線材が第２のコイル部１２の受け
座の機能を果たすようにしているため、例えば自動車用
懸架装置などに組み込まれた状態で繰返し又は衝撃荷重
が加わる場合、前記変更部１３を荷重の受け座とするこ
とができて、ピッチ角の変更部１３に作用する圧縮応力
を変更部１３の接触する線材へ逃がして良好に分散させ
ることができる。従って、ピッチ角の変更部１３の金属
疲労をなくすることができて、耐久性を高めることがで
きる。

【００２４】しかも、ピッチ角の変更部１３を荷重の受
け座とすることができるから、第１のコイル部１１のピ
ッチ角αと第２のコイル部１２のピッチ角α１との角度
差を大きくすることができ、即ち、ピッチ角α，α１の
角度差を大きくして第１及び第２のコイル部１１，１２
のばね特性に大きな変化を与えることができるから、コ
イルばねの用途を広くすることができる。また、耐久性
を高めることができて、ピッチ角の角度差を大きくする
ことができるコイルばねのばね特性の境界点を図２に示
す如くはっきりさせることができる。また、以上の如く
ピッチ角の変更部１３の線材を隣り合う線材と接触させ
ることによって、変更部１３の線材が第２のコイル部１
２の受け座の機能を果たして、第２のコイル部１２が線
間密着をおこしたあと、第１のコイル部１１が圧縮され
ることになるため、中間のピッチ角を変えるに過ぎない
従来例に比べてコイルばねの設計を容易に行うことがで
きる。

【００２５】尚、以上の実施の形態では、ばね特性が異
なる二つのコイル部を備えたコイルばねについて説明し
たが、その他、二つ以上のピッチ角で巻回してあり、ば
ね特性が異なる三つ以上のコイル部を備えた構成として
もよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ピッ
チ角の変更部の線材がこれと隣り合う線材と接触してい
るから、前記変更部を荷重の受け座とすることができ
て、この変更部の受け座で荷重を受止めて一方のコイル
部を圧縮させることができ、ピッチ角の変更部に作用す
る圧縮応力を変更部の接触する線材へ逃がして良好に分
散させることができる。従って、ピッチ角の変更部に金
属疲労が生ずることをなくすることができて、耐久性を
高めることができる。

【００２７】さらに、ピッチ角の変更部を荷重の受け座
とすることができるから、一方側コイル部のピッチ角と
他方側コイル部のピッチ角との角度差を大きくすること
ができ、一方側コイル部に対して他方側コイル部のばね
特性を大きく変えることができる。従って、コイル部の
ばね特性が異なるコイルばねの用途を広くすることがで
きる。また、耐久性を高めることができて角度差を大き
くすることができるコイルばねのばね特性の境界点をは
っきりさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコイルばねの正面図である。

【図２】本発明に係るコイルばねのばね特性図である。

【図３】従来例を示すコイルばねの正面図である。

【図４】別の従来例を示すコイルばねの正面図である。

【図５】図４の従来例のコイルばねのばね特性図であ
る。

【図６】別の従来例を示すコイルばねの正面図である。

【符号の説明】

１１ コイル部 １２ コイル部 １３ 変更部 α，α１ ピッチ角 ｐ，ｐ１ ピッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材が複数のピッチ角で巻回してあり、
   ばね特性が異なる複数のコイル部を備えてなるコイルば
   ねにおいて、前記ピッチ角の変更部は、その線材がこれ
   と隣り合う線材と接触していることを特徴とするコイル
   ばね。