JP2004183898A - 単一ロッドから作られるねじりばねまたは螺旋ばね - Google Patents

Abstract

【解決手段】各場合に少なくとも２本の他のロッド１１，２１，３１，…との線または表面接触を有し、かつ、各場合に両端でともに保持される少なくとも１つのロッド束を形成する、その長さを変化しない同一の丸いまたは多角形断面を有する複数の個々のロッド１２，２２，３２，…を含んでいる、ねじりおよび／または屈曲力用の一定断面積を備えたばね１１，２１，３１，…であって、前記ロッドが断面において丸い、六角形または二等辺三角形でありかつ前記ロッドの数が３ｎまたは３ｎ＋１であり、ｎが３より大きいかまたはそれに等しい自然数であることを特徴とするばね。
【効果】単一要素はより大きなまたは考え得る最大の実装密度にあり、複数の接触線または接触表面は個々のロッド間に形成し、ばねが、とくにトーションにより変形するときかなりの摩擦作用を結果として生じる。かくしてばねは強力な減衰を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トーションおよび／またはフレクション（トーションおよび／または屈曲）力用の、とくにエンジンおよび車両技術の分野における用途用の、均一の断面積を有するばねに関する。

シャックルばねまたは螺旋ばねに比べて、トーションバーばねはすべての用途において有利でない、使用される材料に対して極端に高いねじれ強さを有している。付与された最大緊張に関して大きなばね手段を吸収可能にするために、かなりのトーションばね長さが必要とされる。このことはしばしば取り付け比率によって、あらゆる場合に、また、トーションばねを考慮して取られるねじれ限界によって制限される。

非特許文献１には、９４ページに、付与されたモーメントでのより大きな回転角度用の層状に重ねられたトーションバーばねが知られており；それらが同一長さ、幅および高さの平らなバー束を含み、そのさい束の端部が頭部において締め付けられ、その凹所が束の断面に対応することが記載されている。特許文献１は、個々の丸いロッドが、相対的に捩られることができる頭部において互いに平行にかつ互いに或る距離において締め付けられる、トーションバーばねを開示している。記憶合金がロッドに使用され、そしてこれらはねじりにより可塑的に変形されることができかつ次の加熱により回復しかつ形を作り直すことができる。

特許文献２は、固定点と締め付けレバーとの間の個々のトーションバーから作られるトーションばねが、３本の六角ロッドまたは４本の正方形ロッドから構成される、締め付けローラに有効である、ベルト緊張装置を開示している。トーションバーは圧力によるトーションバーの屈曲を防止しかつ個々のトーションバー間の接触面上の摩擦値の変化を阻止するために案内パイプ内に配置される。

特許文献３は、その端部が共通の多角形締め付け頭部を形成する、とくに丸い４本の単一ロッドから構成されるトーションロッド束を開示している。個々のロッドは半田付けにより締め付け頭部の近傍に接続される。

特許文献４は、六角形断面を有する１群の６個の環状に配置された個々のばねが、相対的に回転可能に取り付けられる、ベアリングの端部で締め付けられる、トーションばね配置を開示している。

特開２００２−２３６０３２号公報 独国特許出願公開第３９１２９４４Ａ１号明細書 独国特許第１８５６７９５Ｕ１号明細書 米国特許第２７７８６２６号明細書 「計算および成形金属ばね」、ジーグフリート・グロス（Ｓｉｅｇｆｒｉｅｄ Ｇｒｏｓｓ）、シュプリンガー出版（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ），１９６０年

本発明の目的は、種々の用途に容易に適用されることができかつ公知のばねに比して新規なかつ広く自由に影響を及ぼし得る減衰特性を有する１束の個々のロッドから作られるばねを提案することにある。これに対する解決は、各場合に他のロッドとの線または表面接触を有しかつ各場合に少なくとも両端でともに保持される束を形成する、互いに同一の丸いまたは多角形断面を有しかつそれらの長さを変化しない複数の個々のロッドを含んでいる、トーションおよび／またはフレクション力用の一定断面積を備えたばねからなり、それによって前記ロッドが断面において丸い、六角形または二等辺三角形でありかつ前記ロッドの数が３ｎまたは３ｎ＋１であり、そのさいｎが３より大きいかまたはそれに等しい自然数であるかまたは前記ロッドが断面において八角形または正方形でありかつ前記ロッドの数が４ｎまたは４ｎ＋１であり、そのさいｎが２より大きいかまたはそれに等しい自然数である。

ここで、とくに、３ｎまたは４ｎの多数ロッドにより何本かのロッドはロッド束の中心に集中しかつ３ｎ＋１または４ｎ＋１の多数のロッドにより中心の単一のロッドがロッド束の中心に横たわることが設けられる。

端末要素に保持される、互いに同一の単一要素を使用することによって、それにより単一要素はより大きなまたは考え得る最大の実装密度にあり、複数の接触線または接触表面は個々のロッド間に形成し、ばねが、とくにトーションにより、変形するとき、かなりの摩擦作用を結果として生じる。かくしてばねは強力な減衰を有する。

同一の単一要素を使用することは、また、一方で、同一の端末要素を使用するとき、長さを変化するロッドが、比率がこれを要求するかまたはこれを許容するならば、利用されることができ、かつ他方で、コンベヤとなる数のロッドを有するばねの取り付けが異なるばね率を有する交換可能な、本質的に構造上同一のばねを作るのを極めて容易にするために、それらの単一要素が広範な用途に適用されるのを可能にする。ここで、例えば、凹所を充填しかつそれをばね束に拡大しかつ固定の予め設定されたテークアップ断面を有する端末要素において、純粋なトーションロッドに置き換える、位置ホルダ要素を選択的に使用することができる。同時に、外部で使用される位置ホルダ要素は端末要素の１つの凹所にロッドをクサビ止めするのに役立つことができる。

通常、ばね本体の中央線は真っ直ぐでありかつばねの長手方向軸線と一致する。この文脈において、用語「ばね本体」は、端末部分を除いて、全体としてばねを意味しかつしたがってほとんどの場合用語「ロッド束」と同義語である。

個々のロッドは丸い断面を有することができる。したがって、それらは引き出されたワイヤの長さに切断されることができ、それにより良好な表面品質に関連して次の表面処理が省略され得る。個々のロッドは、しかしながら、また、断面において多角形であることができ、それによって個々のロッド間の表面接触が個々のロッド間の線接触に代わってなされることができる。これは要素間の摩擦に関してかつしたがって全体としてばねの減衰に関してかなりの影響を有する。また、かかるロッドは引き出されたワイヤから作られることができる。

全体としてロッド束は、それに関して、好ましくは実質上丸いかまたは実質上対称の、とくに多角形の断面を有する。

本発明によれば、新規な型のばねが提案され、このばねは多重の方法において変化されることができかつかかるばねの新規の用途を引き起こすことができる。

用途の例は内燃機関の弁ばね、走行ギヤ区域のばねまたはスタビライザおよびドアまたは車両エンジンボンネット用の閉止ばねである。

本発明の好適な実施の形態は略図に示されかつ以下で略図に関連して説明される。

図１は、表面接触により考え得る最大の実装密度において重ね合わされる、７本の個々のロッド１２から構成される、本発明によるトーションバーばね１１を示している。ばねの長手方向軸線Ａは同時にロッド１２を含んでいるばね本体またはロッドの束の幾何学的中央線である。ここで示される型のばねは好ましくはトーションバーばねとして使用され；しかしながら、また、または同時に、螺旋ばねとしてのその使用は除外されない。各形状によりばね本体表面摩擦の変化が個々のロッド１２間に発生し、その結果追加の減衰がばね鋼の内部減衰の表面摩擦の結果として発生する。

図２は、２つの端末部片２３，２４を有する、個々のロッド２２の束から組み立てられるばね２１を示している。端末部片２３，２４は、ばねロッド２２の束がその中に挿入される、凹所２５，２６としての中央開口を有している。この場合に個々のロッド２２は、例えばともにかつ端末部片２４の開口２６に溶接されることができかつ開口２５内で互いに向かってかつ端末部片２３に対して僅かに軸方向に動かされることができる。

略図ｂにおいてより明らかであるように、個々のロッド２２はこの場合に断面において六角形でありかつ開口２５は截頭三角形である。これはロッド２２の考え得る最大の実装密度を示し；ここで示される個々のロッド間のギャップは誇張されかつ明瞭化のためのみに示される。

図３は、付与された基本の形状について考え得る最大の実装密度において配置される、丸い断面のロッドからなるロッド束による断面を示している。

略図ａにおいて、１９本のロッド１２が六角形断面において配置されている。

略図ｂにおいて、１９本のロッド１２は略図ａによる配置において６本の黒く覆ったロッド１２'によって補完されかつそれにより截頭隅部を有する三角形を形成している。

略図ｃにおいて、１９本のロッド１２は略図ａによる配置において９本のロッドによって補完されるか、または略図ｂによる配置における２５本のロッドが３本の追加のロッド１２"によって補完され、その結果それらは三角形の基部面上に２８本のロッドの束を形
成する。

略図ｄにおいて、１９本のロッドは略図ａによる配置において１２本のロッド１２'''によって補完され、その結果断面においてそれらは截頭隅部を有する六角形を形成する。ここでロッドの合計数は３１本である。

図４は、付与された基部形状について考え得る最大の実装密度において配置される、断面において六角形のロッドのロッド束による断面を示している。

略図ａには１９本のロッド２２が六角形断面において配置されている。

略図ｂにおいて１９本のロッド２２は略図ａによる配置において６本の黒く覆ったロッド２２'によって補完されかつ截頭隅部を有する三角形を形成している。

略図ｃにおいて、１９本のロッド２２は略図ａによる配置において９本のロッドによって補完されるか、または略図ｂによる配置における２５本のロッドが３本の追加のロッド２２"によって補完され、その結果それらは三角形の基部面上に２８本のロッドの束を形
成する。

略図ｄにおいて、１９本のロッドは略図ａによる配置において１２本のロッド２２'''によって補完され、その結果断面においてそれらは截頭隅部を有する六角形を形成する。ロッドの合計数は３１本である。

図５には種々の他の断面が他の形状のロッド断面を有するばねによって示され、すなわち、他の形状のロッド断面は、
ａ）断面において正方形の９本のロッド８２からなる正方形の配置で、
ｂ）断面において丸い９本のロッド１２からなる正方形の配置で、
ｃ）三角形断面を有する６本のロッド９２からなる六角形の配置で、
ｄ）三角形断面を有する１３本のロッド９２からなる截頭先端部を有する三角形の配置で、
ｅ）八角形断面を有する１６本のロッド１０２からなる正方形の配置で、
ｆ）略図ｅによる八角形断面を有する１６本のロッド１０２からなる配置で、それにより９個の中実体１０３が使用され、それらはロッド１０２と同一のまたはそれと異なる材料、とくにロッド１０２の自由な非隣接面上に任意に加硫され得る減衰物質を含んでもよい。これは減衰を増大する。

以下に本発明の実施の形態を要約して列挙する。

＜１＞ 各場合に少なくとも２本の他のロッド（１１，２１，３１，…）との線または表面接触を有し、かつ、各場合に両端でともに保持される少なくとも１つのロッド束を形成する、その長さを変化しない同一の丸いまたは多角形断面を有する複数の個々のロッド（１２，２２，３２，…）を含んでいる、ねじりおよび／または屈曲力用の一定断面積を備えたばね（１１，２１，３１，…）であって、前記ロッドが断面において丸い、六角形または二等辺三角形でありかつ前記ロッドの数が３ｎまたは３ｎ＋１であり、ｎが３より大きいかまたはそれに等しい自然数であるばね。

＜２＞ 各場合に少なくとも２本の他のロッド（１１，２１，３１，…）との線または表面接触を有しかつ各場合に両端でともに保持される少なくとも１つのロッド束を形成する、その長さを変化しない同一の丸いまたは多角形断面を有する複数の個々のロッド（１２，２２，３２，…）を含んでいる、ねじりおよび／または屈曲力用の一定断面積を備えたばね（１１，２１，３１，…）であって、前記ロッドが断面において八角形または正方形でありかつ前記ロッドの数が４ｎまたは４ｎ＋１であり、ｎが２より大きいかまたはそれに等しい自然数であるばね。

＜３＞ 何本かのロッドが前記ロッド束の中心において３ｎまたは４ｎの多数のロッドに収束する上記＜１＞または＜２＞に記載のばね。

＜４＞ 中心の単一のロッドが、ロッドの数が３ｎ＋１または４ｎ＋１であるとき前記ロッド束の中心に横たわる上記＜１＞または＜２＞に記載のばね。

＜５＞ 前記ロッド束が断面において実質上丸いことである上記＜１＞ないし＜４＞のいずれか１つに記載のばね。

＜６＞ 前記ロッド束が断面において実質上中心対称、とくに多角形である上記＜１＞ないし＜４＞のいずれか１つに記載のばね。

＜７＞ 前記ロッドの数が１９，２５，２８または３１であり、そしてこれらが断面においてとくに丸いまたは多角形である上記＜１＞ないし＜６＞のいずれか１つに記載のばね。

＜８＞ 前記ロッドの数が９または１６であり、そしてこれらが断面においてとくに正方形または八角形である上記＜１＞ないし＜６＞のいずれか１つに記載のばね。

＜９＞ 前記ロッド（１２，２２，３２，…）の表面が研磨されまたは低摩擦コーティングを備えている上記＜１＞ないし＜８＞のいずれか１つに記載のばね。

＜１０＞ ロッド束の前記ロッドがマトリクス体に鋳造され、このマトリクス体はその中での互いに対して個々のロッドの運動を許容する上記＜１＞ないし＜９＞のいずれか１つに記載のばね。

＜１１＞ 前記ロッド（２２）が一定断面の締め付け（２３，２４）において前記ばね（２１）の両端で保持される上記＜１＞ないし＜１０＞のいずれか１つに記載のばね。

＜１２＞ ダイロッド（１２，２２，３２，…）が一端で互いに軸方向に固定、とくにともに溶接され、そして他端で相対的に軸方向に動かされ得る上記＜１＞ないし＜１１＞のいずれか１つに記載のばね。

＜１３＞ 前記ロッド（２２）が前記締め付け（２３，２４）の内側の両端で互いに向かって動かされ得る上記＜１＞ないし＜１２＞のいずれか１つに記載のばね。

＜１４＞ 前記ロッドが引き抜き加工されたワイヤから断片に切断される上記＜１＞ないし＜１３＞のいずれか１つに記載のばね。

平行なロッドを有する本発明によるばねを示す図である。 端末の要素を有する図１によるばねを示し、 ａ）は斜視図、 ｂ）は拡大詳細図である。 断面において丸いロッドの束からなる種々のばね断面を、 ａ）は六角形配置の断面、 ｂ）は截頭三角形配置の断面、 ｃ）三角形配置の断面、 ｄ）截頭六角形配置の断面において示す図である。 六角形のロッドの束を有する種々のばね断面を、 ａ）は六角形配置の断面、 ｂ）は截頭三角形配置の断面、 ｃ）三角形配置の断面、 ｄ）截頭六角形配置の断面において示す図である。 ロッド束の種々のばね断面を、 ａ）は正方形断面を有するロッドからなる断面において正方形の配置 ｂ）は丸い断面を有するロッドからなる断面において正方形の配置 ｃ）は断面において三角形のロッドからなる断面において六角形の配置 ｄ）は断面において三角形のロッドからなる断面において截頭三角形の配置 ｅ）は断面において八角形のロッドからなる断面において正方形の配置 ｆ）中間要素を有する断面において八角形のロッドからなる断面において正方形の配置において示す図である。

Claims (14)

1. 各場合に少なくとも２本の他のロッド（１１，２１，３１，…）との線または表面接触を有し、かつ、各場合に両端でともに保持される少なくとも１つのロッド束を形成する、その長さを変化しない同一の丸いまたは多角形断面を有する複数の個々のロッド（１２，２２，３２，…）を含んでいる、ねじりおよび／または屈曲力用の一定断面積を備えたばね（１１，２１，３１，…）であって、前記ロッドが断面において丸い、六角形または二等辺三角形でありかつ前記ロッドの数が３ｎまたは３ｎ＋１であり、ｎが３より大きいかまたはそれに等しい自然数であることを特徴とするばね。
2. 各場合に少なくとも２本の他のロッド（１１，２１，３１，…）との線または表面接触を有しかつ各場合に両端でともに保持される少なくとも１つのロッド束を形成する、その長さを変化しない同一の丸いまたは多角形断面を有する複数の個々のロッド（１２，２２，３２，…）を含んでいる、ねじりおよび／または屈曲力用の一定断面積を備えたばね（１１，２１，３１，…）であって、前記ロッドが断面において八角形または正方形でありかつ前記ロッドの数が４ｎまたは４ｎ＋１であり、ｎが２より大きいかまたはそれに等しい自然数であることを特徴とするばね。
3. 何本かのロッドが前記ロッド束の中心において３ｎまたは４ｎの多数のロッドに収束することを特徴とする請求項１または２に記載のばね。
4. 中心の単一のロッドが、ロッドの数が３ｎ＋１または４ｎ＋１であるとき前記ロッド束の中心に横たわることを特徴とする請求項１または２に記載のばね。
5. 前記ロッド束が断面において実質上丸いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のばね。
6. 前記ロッド束が断面において実質上中心対称、とくに多角形であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のばね。
7. 前記ロッドの数が１９，２５，２８または３１であり、そしてこれらが断面においてとくに丸いまたは多角形であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のばね。
8. 前記ロッドの数が９または１６であり、そしてこれらが断面においてとくに正方形または八角形であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のばね。
9. 前記ロッド（１２，２２，３２，…）の表面が研磨されまたは低摩擦コーティングを備えていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のばね。
10. ロッド束の前記ロッドがマトリクス体に鋳造され、このマトリクス体はその中での互いに対して個々のロッドの運動を許容することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のばね。
11. 前記ロッド（２２）が一定断面の締め付け（２３，２４）において前記ばね（２１）の両端で保持されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のばね。
12. ダイロッド（１２，２２，３２，…）が一端で互いに軸方向に固定、とくにともに溶接され、そして他端で相対的に軸方向に動かされ得ることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のばね。
13. 前記ロッド（２２）が前記締め付け（２３，２４）の内側の両端で互いに向かって動かされ得ることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のばね。
14. 前記ロッドが引き抜き加工されたワイヤから断片に切断されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のばね。

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