JP2002122170A

JP2002122170A - 皿ばねの配設方法および皿ばね構造

Info

Publication number: JP2002122170A
Application number: JP2000312505A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamamoto; 山本　　彰
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】皿ばねとこれが配設される被緩衝体との間、
もしくは、複数の皿ばねをその上下を逆向きにして配置
した場合における各皿ばね間に生じる応力を緩和し、皿
ばねをより安定な状態で配設することができる皿ばねの
配設方法等を提供する。【解決手段】上下が円形に開口する裁頭円錐状の皿ば
ねを被緩衝体Ａ、Ｂとの間に配設するに際し、皿ばねＤ
の前記開口と同心に上下開口径にそれぞれ近似する径の
リング体Ｒａ、Ｒｂを挟んで皿ばねＤを配置し、リング
体Ｒａ、Ｒｂの管断面が皿ばねＤに印加される荷重Ｐが
増大するにつれ被緩衝体Ａ、Ｂと皿ばねＤとの間の接触
面積を増大させる形状を呈してなることとする。

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、例えば、土木・
建築分野または機械分野において用いられる皿ばねの配
設方法および皿ばね構造に関し、とくに荷重が印加され
た際に皿ばねとこれが配設される被緩衝体との間、もし
くは、複数の皿ばねをその上下を逆向きにして配置した
場合に皿ばね同士の間に生じる応力を緩和し、皿ばねを
より安定な状態で配設するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来から広く用いられている皿ば
ねの典型的な断面形状を示す。この図に示すように、従
来の皿ばねＤはその上部周縁端部１もしくは下部周縁端
部２が鋭角な断面形状になっており、皿ばねＤは、これ
が配設される被緩衝体Ａ、Ｂとその鋭角な頂部ｅにおい
て接触していたため、皿ばねＤに鉛直方向に荷重Ｐが印
加された場合には、皿ばねＤとこれが配置される被緩衝
体Ａ、Ｂとの間に過大な応力を生じることとなる。そし
てこの過大な応力が、皿ばねの加工精度の悪さや振動等
の他の要因と相俟って、荷重印加時に位置ズレなどの問
題を引き起こす要因となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この問題を回避する方
法としては、例えば、前記鋭角頂部を水平に切り落と
し、上部周縁端部もしくは下部周縁端部をフラットな座
面に形成することが考えられる。

【０００４】しかしながら、このような座面に形成した
としても、皿ばねに荷重が印加されると、例えば、図７
に示すように座面Ｚの外周側端部２１が被緩衝体面から
浮き上がり、前記荷重は全て前記座面の内周側角部２２
が負担することとなって当該部分に過大な応力を生じ、
結局、前記鋭角頂部ｅに生じる応力の場合と同様の問題
を生じることとなる。

【０００５】また皿ばねは、耐荷重を増大させる等の目
的で、例えば図８に示すように隣り合う皿ばね同士を上
下逆向きに直列に積層して使用されることがあるが、こ
の場合、隣接する皿ばね同士が、鋭角頂部ｅ１、ｅ２、
およびｅ３、ｅ４において接触することとなるため、両
者の接触面積が非常に小さく、この場合も前述と同様の
問題を生じていた。

【０００６】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たものであり、皿ばねとこれが配設される被緩衝体との
間、もしくは、複数の皿ばねをその上下を逆向きにして
配置した場合における各皿ばね間に生じる応力を緩和
し、皿ばねをより安定な状態で配設することができる皿
ばねの配設方法および皿ばね構造を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明の請求項１に記載の発明は、上下が円形に開口する裁
頭円錐状の皿ばねの配設方法であって、被緩衝体との間
に前記開口と同心に前記開口径に近似する径のリング体
を挟んで皿ばねを配置し、前記リング体の管断面が前記
皿ばねに印加される荷重が増大するにつれ前記被緩衝体
と前記皿ばねとの間の接触面積を増大させる形状を呈し
てなることとする。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の皿ばねの配設方法であって、前記被緩
衝体の前記リング体が接する部分に、前記皿ばねを前記
被緩衝体に接触させない深さの溝部が形成され、前記リ
ング体を前記溝部に係止するようにしたこととする。

【０００９】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１または２のいずれかに記載の皿ばねの配設方法
であって、前記リング体の管断面が楕円形であることと
する。

【００１０】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
請求項１または２のいずれかに記載の皿ばねの配設方法
であって、前記管断面が円形であることとする。

【００１１】また、本発明の請求項５に記載の発明は、
上下が円形に開口する裁頭円錐状の複数枚の皿ばねを、
その隣り合う皿ばね同士の上下を逆向きに積層する皿ば
ねの配設方法であって、隣接する皿ばね間にこれらの対
面している開口の径に近似する径のリング体を前記開口
と同心に挟み込み、前記リング体の管断面が前記皿ばね
に印加される荷重が増大するにつれ両皿ばねとの間の接
触面積を増大させる形状を呈してなることとする。

【００１２】さらに、本発明の請求項６に記載の発明
は、上下が円形に開口する裁頭円錐状の皿ばねの構造で
あって、その上部もしくは下部周縁端部が、皿ばねの内
外周側面に近い部分ほど曲率が小さくなる断面形状に形
成されてなることとする。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜実施例１＞図１にこの実施例の
概略構成を示す。被緩衝体Ａと被緩衝体Ｂの間には、こ
れらの間に伝達される衝撃を緩和することを目的として
皿ばねＤが配設されている。ここで被緩衝体ＡおよびＢ
は、例えば、この構成を土木・建築分野に適用する場合
には基礎上に敷設される平板等であり、機械分野に適用
する場合にはボルトなどの締結具や機械部品等である。
皿ばねＤは、平面状の鋼板からの打ち抜き加工等によっ
て製造されたものであり、上下が円形に開口する裁頭円
錐状を呈し、その上部周縁端部１、もしくは、下部周縁
端部２が鋭角な断面形状となっている。

【００１４】被緩衝体Ａと皿ばねＤとの間には、その内
径が皿ばねＤの上部開口３の径よりもやや大きな径のリ
ング体Ｒａが、上部開口３と同心に皿ばねの外周側側面
５に接するように介挿されている。一方、被緩衝体Ｂと
皿ばねＤとの間には、その内径が皿ばねの下部開口７の
径よりもやや小さな径のリング体Ｒｂが、上部開口３と
同心に皿ばねＤの内周側側面９に接するように介挿され
ている。また、リング体Ｒａ、Ｒｂの管断面は円形であ
り、その径は皿ばねＤを被緩衝体Ａ、Ｂに接触させない
程度の値に設定されている。

【００１５】つぎに、以上の構成からなる系の動作につ
いて説明する。被緩衝体Ａ、Ｂが相対的に変位して皿ば
ねＤに鉛直方向の荷重Ｐが印加されると、リング体Ｒａ
は被緩衝体Ａと皿ばねＤに、リング体Ｒｂは皿ばねＤと
被緩衝体Ｂによりそれぞれ挾圧されて扁平に弾性変形
し、リング体Ｒａと被緩衝体Ａとの間の接触面積、およ
びリング体Ｒｂと被緩衝体Ｂとの間の接触面積がそれぞ
れ増大する。一方、荷重Ｐによりリング体Ｒａと皿ばね
Ｄ、およびリング体Ｒｂと皿ばねＤの間の接触面積も増
大する。すなわち、荷重Ｐが増大した場合には、被緩衝
体Ａとリング体Ｒａ、リング体Ｒａと皿ばねＤ、皿ばね
Ｄとリング体Ｒｂ、リング体Ｒｂと被緩衝体Ｂの全ての
接触部位において接触面積が増大し、この系のいずれの
接触部位においても過大な応力を生じることは無い。

【００１６】ところで、皿ばねＤは耐荷重を増大させる
等の目的で同形同大の皿ばねＤをそれぞれの上下方向を
一致させて複数枚積層して用いられる場合も多いが、こ
の場合には、最上段の皿ばねＤと被緩衝体Ａの間にリン
グ体Ｒａを、一方、最下段の皿ばねＤと被緩衝体Ｂとの
間にリング体Ｒｂを配置するようにすれば、前記と同様
の効果を得ることができる。

【００１７】また、被緩衝体ＡもしくはＢのリング体Ｒ
ａもしくはＲｂが接触する部分に、リング体Ｒａの形状
に合わせた皿ばねＤを、被緩衝体Ａ、Ｂに接触させない
深さの溝部を形成し、これにリング体Ｒａ、Ｒｂが係止
されるようにすれば、リング体Ｒａと被緩衝体Ａ、リン
グ体Ｒｂと被緩衝体Ｂとの各接触部分の横ズレ等を防ぐ
ことができる。

【００１８】＜実施例２＞皿ばねは複数枚の皿ばねをそ
の隣り合う皿ばね同士の上下を逆向きに直列に積層して
用いられることがある。図２は同形同大の２枚の皿ばね
Ｄ１、Ｄ２をこのように配置した様子を示している。こ
こで皿ばねＤ１、Ｄ２は、実施例１に示したものと同等
のものである。隣接する皿ばねＤ１、Ｄ２の間には、こ
れらの対面する開口径よりもやや小さな径のリング体Ｒ
ａが、皿ばねＤ１、Ｄ２のそれぞれ内周側側面１３、１
４に接するように下部開口１１、１２と同心に挟持され
ている。なお、リング体Ｒａの管断面は円形であり、そ
の径は皿ばねＤ１、Ｄ２を接触させない程度の値よりも
大きな値に設定されている。

【００１９】この系において、皿ばねＤ１、Ｄ２に鉛直
方向の荷重Ｐが印加されると、リング体Ｒａは皿ばねＤ
１、Ｄ２により挾圧されて扁平に弾性変形し、これによ
りリング体Ｒａと皿ばねＤ１、リング体Ｒａと皿ばねＤ
２との間の接触面積が増大する。そのためリング体Ｒａ
と皿ばねＤ１との間、リング体Ｒａと皿ばねＤ２と間の
いずれの接触部分においても応力が緩和されることにな
る。

【００２０】なお、この実施例では積層する皿ばねが２
枚の場合について説明したが、３枚以上の皿ばねを直列
に積層する場合にも適用することができる。また、積層
した皿ばねを被緩衝物等となる被緩衝体間に配設する場
合には、最上段および最下段の皿ばねと被緩衝体との間
に、実施例１のようにしてリング体Ｒａ、Ｒｂを介挿す
ることで、積層された皿ばね全体とこれらが介挿される
被緩衝体とによって構成される系全体の各接触部位にお
いて生じる応力を緩和することができる。

【００２１】＜実施例３＞この実施例は、前述の実施例
１および２のようにリング体を用いるのではなく、皿ば
ね自体の形状を工夫することで前述の課題を解決しよう
とするものである。図３はそのような形状に加工された
皿ばねＤを被緩衝体Ａに配設した様子を示しており、皿
ばねＤは、前記実施例１に示したものと同じ構造の皿ば
ねをベースとし、その下部周縁端部２を、皿ばねの内外
周側面５、９に近い部分ほど曲率が小さくなる凸条の断
面形状に形成してある。

【００２２】ここで皿ばねＤに所定の荷重Ｐが印加され
ると、皿ばねＤの下部周縁端部２は弾性変形し、下部周
縁端部２と被緩衝体Ａとの間の接触面積が増大する。従
って皿ばねＤと被緩衝体Ａの接触部分に生じる応力が緩
和されることとなる。そしてこの皿ばねＤは、下部周縁
端部２が前記の断面形状を呈していることで、皿ばねＤ
と被緩衝体Ａとの間に生じる応力をより確実に緩和する
ことができる。すなわち、荷重Ｐの変化に対する下部周
縁端部２の変形量は、皿ばねＤに印加される荷重Ｐの増
大につれ減少していくが、下部周縁端部２の断面形状は
前記のように皿ばねの内外周側面５、９に近い部分ほど
その曲率が小さくなるように形成されているため、荷重
Ｐが増大するほど前記変形量に対する接触面積の増分は
大きくなり、荷重Ｐの広い変化域に対し確実に応力を緩
和することが可能となる。

【００２３】なお、以上では皿ばねの下部周縁端部２の
形状を加工した場合について説明したが、これと同じ形
状を上部周縁端部２についても適用することができる。

【００２４】＜その他＞ところで、前述の実施例１およ
び２では、リング体としてその管断面が円形のものを用
いているが、リング体の管部分の断面形状はとくにこの
形状に限定されるわけではなく、皿ばねに加わる荷重が
増大するにつれ被緩衝体と皿ばねとの間の接触面積を増
大させる形状であるならば、楕円等の他の形状であって
もよい。図４は実施例１のリング体Ｒａ、Ｒｂとしてそ
の断面形状が楕円であるものを用いた場合である。また
図５は、実施例２のリング体Ｒａとして、その断面形状
が楕円であるものを用いた場合である。なお、図４、図
５いずれの場合においても、荷重Ｐが増大するほど前記
変形量に対する接触面積の増分が大きくなるように、楕
円の長軸が水平方向に一致するような断面形状としてい
る。

【００２５】さらに、リング体の断面形状はその材質や
大きさ等を考慮して実験や計算等に基づいてより適切な
ものを追求することで、系に印加される荷重の変化域の
全体にわたってより確実に応力を緩和させるようにする
ことができる。

【００２６】また、前記の実施例において、皿ばねの形
状、寸法、材質等は以上の実施例で説明したものに限ら
れず、例えば、特開平２０００−１９３００１号公報等
に開示されているようなコンクリート製の皿ばね等にも
適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】被緩衝体等となる被緩衝体との間に、そ
の上端もしくは下端開口と同心に開口径に近似する径の
リング体を挟んで皿ばねを配置し、前記リング体の管断
面が皿ばねに印加される荷重が増大するにつれ前記被緩
衝体と皿ばねとの間の接触面積を増大させる形状とした
ため、皿ばねに荷重が印加されるとリング体が弾性変形
してリング体と被緩衝体面との間の接触面積が増大し、
これによりリング体と被緩衝体との間に生じる応力を緩
和することができ、皿ばねを安定した状態で配設するこ
とが可能となり、位置ズレなどの問題を生じることが無
く、皿ばねによる被緩衝体面の損傷も防ぐことができ
る。

【００２８】また、リング体が被緩衝体と接する部分に
前記皿ばねを前記被緩衝体に接触させない深さの溝部を
形成し、これにリング体を係止するようにすれば、リン
グ体と被緩衝体との接触部分の間の横ズレを防ぐことが
できる。

【００２９】また、リング体としてその管断面が円形も
しくは楕円形のものを採用することとすれば、既存のリ
ング体をそのまま本発明の実施に用いることができる。

【００３０】また、皿ばね同士の上下を逆向きに直列に
積層する場合において、隣接する皿ばね間にこれらの対
面している開口の径に近似する径のリング体を前記開口
と同心に挟み込み、前記リング体の管断面を前記皿ばね
に印加される荷重が増大するにつれ両皿ばねとの間の接
触面積が増大する形状としたため、皿ばねに荷重が加わ
るとリング体が弾性変形してリング体と被緩衝体面との
間の接触面積が増大し、これにより皿ばね同士の間に生
じる応力が緩和され、皿ばねを安定した状態で積層配置
することができる。

【００３１】さらに、皿ばねを、その上部もしくは下部
周縁端部が皿ばねの内外周側面に近い部分ほど曲率が小
さくなる断面形状に形成することで、皿ばねに印加され
る荷重が増大するほど前記周縁端部の弾性変形による変
形量に対する接触面積の増分が大きくなり、前記荷重の
広い変化域に対して確実に応力を緩和することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による皿ばねの配設方法
を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例による皿ばねの配設方法
を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例による皿ばねの構造およ
び配設方法を示す図である。

【図４】本発明の第１実施例による皿ばねの配設方法に
おいて、リング体としてその断面形状が楕円であるもの
を用いた場合を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例による皿ばねの配設方法に
おいて、リング体としてその断面形状が楕円であるもの
を用いた場合を示す図である。

【図６】従来の皿ばねの配設方法を示す図である。

【図７】従来の皿ばねの配設方法における下部周縁端部
近傍の拡大断面図を示す図である。

【図８】従来における皿ばねを直列に積層して用いる場
合の皿ばねの配設方法を示す図である。

【符号の説明】

１上部周縁端部２下部周縁端部Ａ被緩衝体Ｂ被緩衝体Ｄ皿ばねＲａリング体Ｒｂリング体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下が円形に開口する裁頭円錐状の皿ば
ねの配設方法であって、被緩衝体との間に前記開口と同
心に前記開口径に近似する径のリング体を挟んで皿ばね
を配置し、前記リング体の管断面が前記皿ばねに印加さ
れる荷重が増大するにつれ前記被緩衝体と前記皿ばねと
の間の接触面積を増大させる形状を呈してなることを特
徴とする皿ばねの配設方法。
【請求項２】前記被緩衝体の前記リング体が接する部
分に、前記皿ばねを前記被緩衝体に接触させない深さの
溝部が形成され、前記リング体を前記溝部に係止するよ
うにしたことを特徴とする請求項１に記載の皿ばねの配
設方法。
【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載の皿
ばねの配設方法であって、前記リング体の管断面が楕円
形であることを特徴とする。
【請求項４】請求項１または２のいずれかに記載の皿
ばねの配設方法であって、前記管断面が円形であること
を特徴とする。
【請求項５】上下が円形に開口する裁頭円錐状の複数
枚の皿ばねを、その隣り合う皿ばね同士の上下を逆向き
に積層する皿ばねの配設方法であって、隣接する皿ばね
間にこれらの対面している開口の径に近似する径のリン
グ体を前記開口と同心に挟み込み、前記リング体の管断
面が前記皿ばねに印加される荷重が増大するにつれ両皿
ばねとの間の接触面積を増大させる形状を呈してなるこ
とを特徴とする皿ばねの配設方法。
【請求項６】上下が円形に開口する裁頭円錐状の皿ば
ねの構造であって、その上部もしくは下部周縁端部が、
皿ばねの内外周側面に近い部分ほど曲率が小さくなる断
面形状に形成されてなることを特徴とする皿ばね構造。