JP2006336735A - バネ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルバネの端部に特別な加工を施すことなく、駆動側の回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達することができるバネ組立体を提供する。
【解決手段】バネ組立体１が、両端部を接線方向に伸張させた伸張部３を有するコイルバネ２と、コイルバネのコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐと平行に形成された取付面８と、取付面８に対してコイルバネ２の螺旋角度αと同じ角度で傾斜し、伸張部３を挿入する挿入穴９とを有する固定具７とを備え、固定具７を、挿入穴９に伸張部３を挿入し、取付面８をコイル中心線ＣＬ方向の外側で、コイル中心線ＣＬに直交する平面に平行としてコイルバネ２に固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ等の回転型アクチュエータの回転軸の軸端部に取付けて相手部品に動力を伝達するときの衝撃等を緩和するために用いるバネ組立体に関する。

従来のコイルバネは、コイルバネの両端部に、円弧面で切取った係合凹部を形成し、この係合凹部を、円弧面の凸部をコイルの半径方向に所定の間隔を開けて対向配置した係止部に挿入して取付け、これを捩りバネとして用いている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−３３２３７９号公報（第２頁段落０００８−段落０００９、第１図、第３図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、係止部の円弧面の凸部に円弧面の係合凹部を挿入してコイルバネを取付けているため、凸部と係合凹部との間には挿入のための隙間が存在し、捩りバネとして用いる場合に回転トルクが負荷されると係止点がコイルの巻き方向にずれてしまい、駆動側の回転軸の回転角が相手部品に正確に伝達されないという問題がある。

このことは、コイルバネを巻込む方向および巻戻す方向の両方向に回転トルクが負荷される場合に回転角にヒステリシスを生じさせることになり、相手部品の回転角を正確に制御することが困難になる。
また、コイルバネの両端部に円弧面からなる係合凹部を形成しているため、バネの素線の一部に狭小部が形成され、この狭小部がコイルバネの最弱部となって応力が集中し、回転トルクが繰り返し負荷された場合に破損する虞があり、コイルバネの信頼性が低下するるという問題がある。

更に、コイルバネの端部に円弧面の係合凹部の加工を施すことが難しく、コイルバネを精密に取付けることが困難になるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、コイルバネの端部に特別な加工を施すことなく、駆動側の回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、バネ組立体が、両端部を接線方向に伸張させた伸張部を有するコイルバネと、該コイルバネのコイル中心線に直交する平面と平行に形成された取付面と、該取付面に対して前記コイルバネの螺旋角度と同じ角度で傾斜し、前記伸張部を挿入する挿入穴とを有する固定具とを備え、前記固定具を、前記挿入穴に前記伸張部を挿入し、前記取付面を前記コイル中心線方向の外側で、前記コイル中心線に直交する平面に平行として前記コイルバネに固定したことを特徴とする。

また、バネ組立体が、両端部を接線方向に伸張させた伸張部を有するコイルバネと、前記伸張部を挿入する挿入穴を有する球状体と、該球状体の球面を包み込む球状凹面を有するソケット部と、該ソケット部の外周面に設けた取付部とを有する固定具とを備え、前記固定具を、前記取付部を前記コイルバネのコイル中心線方向の外側にして前記コイルバネに固定したことを特徴とする。

このように、本発明は、コイルバネの両端部を接線方向に伸張させた伸張部を、コイルバネのコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐと平行に形成された取付面に対してコイルバネの螺旋角度αと同じ角度で傾斜した固定具の挿入穴に挿入して固定具をコイルバネに固定するので、固定具の取付面をコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐと平行にした状態で容易にコイルバネに固定することができ、コイル中心線ＣＬを回転軸の回転中心に一致させて回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達することができると共に、コイルバネの端部を接線方向に伸張させるだけで特殊な加工を施すことなくコイルバネを容易に製作することができるという効果が得られる。

また、ソケット部に回動可能に支持された球状体の挿入穴にコイルバネの伸張部を挿入して固定するので、固定具の挿入穴の方向をコイルバネの螺旋角度αに自動的に一致させて取付板をコイル中心線ＣＬと直交する状態で容易に取付けることができ、コイル中心線ＣＬを回転軸の回転中心に一致させて回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達することができると共に、コイルバネの端部を接線方向に伸張させるだけで特殊な加工を施すことなくコイルバネを容易に製作することができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるバネ組立体の実施例について説明する。

図１は実施例１のバネ組立体を示す斜視図、図２は実施例１のコイルバネを示す正面図、図３は実施例１のコイルバネを示す上面図、図４は実施例１の固定具を示す斜視図、図５は実施例１の固定具を示す下面図、図６はバネ組立体の取付状態を示す説明図、図７は図６のＡ部拡大図である。
図１において、１はバネ組立体である。

２はバネ組立体１のコイルバネであり、バネ鋼等の鋼線を素線として図３に示すように比較的密なピッチＰでコイル状に形成されたバネ部材であって、その両端部には図２に示すようにコイルバネ１のコイル平均径Ｄｍの接線方向に伸張する伸張部３が形成されている。
５はバネ組立体１を取付ける取付板であり、鋼鈑等で製作され、図示しない回転軸に取付けられる板状部材である。

図４、図５において、７はバネ組立体１の固定具であり、合金鋼等の金属材料や樹脂材料で製作された矩形断面を有する柱状部材であって、コイルバネ２への固定時に図３に示すコイルバネ２のコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐに平行な面となる取付面８が形成されている。
９は固定具７に形成された挿入穴であり、取付面８に対して図３に示すコイルバネ２の自由状態における螺旋角度αと同じ角度で傾斜した固定具７を長手方向に貫通する穴であって、コイルバネ２の伸張部３が挿入される。

ここに、螺旋角度αは、α＝ｔａｎ^−１（Ｐ／πＤｍ）で定義される角度である。
１０は傾斜面であり、固定具７の取付面８の反対側に形成された挿入穴９と同様の傾斜角を有する斜面である。
１２は固定具７に形成されたスリットであり、取付面８と傾斜面１０の間の挿入穴９に沿った一方の側面と挿入穴９との間を、挿入穴９の軸方向に全長に渡って切断して形成される。

１３は固定具７に複数形成された取付穴であり、取付面８とスリット１２との間を取付面８の鉛直方向に貫通する貫通穴である。
１４は固定具７に形成された取付ネジ穴であり、スリット１２と傾斜面１０との間をそれぞれの取付穴１３と同軸に貫通するネジ穴である。
図６、図７において、１５は止めネジであり、取付穴１３に挿入され、取付ネジ穴１４に螺合する十字穴付皿小ネジ等であって、固定具７にスリット１２により形成された隙間を狭める方向に締付ける機能、この締付けにより固定具７を取付板５に取付ける機能を有している。

上記の構成の作用について、本実施例のコイルバネ２を捩りバネとして用いた場合を例に説明する。
本実施例のバネ組立体１を組立てる場合は、図６に示すように固定具７の挿入穴９にコイルバネ２の両端部の伸張部３をそれぞれ挿入し、固定具７の取付面８をコイル中心線ＣＬの方向の外側でコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐに平行にして取付板５を宛がい、止めネジ１５を取付板５側から取付穴１３に挿入し、取付ネジ部１４に螺合させて締め付け、コイルバネ２に固定具７を固定する。

このとき、固定具７の挿入穴９はコイルバネ２の螺旋角度αと同じ角度で傾斜しているので、固定具７の取付面８をコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐと平行にした状態で容易にコイルバネ２に固定することができる。
また、傾斜面１０が挿入穴９と同様に傾斜しているので、コイルバネ２のピッチＰが密な場合においても、隣の素線と干渉することはない。

更に、取付板５は平面Ｖｐと平行な取付面８に取付けられるので、コイル中心線ＣＬと直交する状態で取付けられ、コイル中心線ＣＬを容易に図示しない回転軸の回転中心に一致させることができ、回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達することができる。
また、回転軸によりコイルバネ２を巻込む方向および巻戻す方向の両方向に回転トルクが負荷されたとしても、本実施例のバネ組立体１はコイルバネ２の両端部の伸張部３が固定具７に固定されているので、回転角にヒステリシスを生じることはなく、相手部品の回転角を正確に制御することができる。

更に、コイルバネ２の端部は、接線方向に伸張させるだけであるので、曲げ加工や切削加工等の特殊な加工を要せず、コイルバネ２を容易に製作することができると共に、狭小部が存在しないので回転トルクが繰り返し負荷された場合においてもコイルバネが破損することはない。
以上説明したように、本実施例では、コイルバネの両端部を接線方向に伸張させた伸張部を、コイルバネのコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐと平行に形成された取付面に対してコイルバネの螺旋角度αと同じ角度で傾斜した固定具の挿入穴に挿入して固定具をコイルバネに固定するようにしたことによって、固定具の取付面をコイル中心線ＣＬに直交する平面Ｖｐと平行にした状態で容易にコイルバネに固定することができ、コイル中心線ＣＬを回転軸の回転中心に一致させて回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達することができると共に、コイルバネの端部を接線方向に伸張させるだけで特殊な加工を施すことなくコイルバネを容易に製作することができる。

なお、本実施例においては、挿入穴に挿入したコイルバネの伸張部を止めネジにより締付けて固定具に固定するとして説明したが、挿入穴に伸張部を挿入し、取付面を平面Ｖｐに平行とした状態で、接着剤またはロウ付け等により接合して固定するようにしても同様の効果を得ることができる。

図８は実施例２の固定具を示す斜視図、図９は実施例２の固定具を示す断面図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図８、図９において、２１は固定具である。
２２は固定具２１の球状体であり、合金鋼等の金属材料や樹脂材料で製作され、球の両側を等分に平行に切取った平面２２ａと、この平面２２ａの鉛直方向で球の中心を通る中心線を有し、球状体２２の平面２２ａ間を貫通する挿入穴９とが形成されている。

２３は固定具２１のソケット部であり、合金鋼等の金属材料や樹脂材料で製作され、球状体２２の球面２２ｂを包み込む球状凹面２３ａが形成され、この球状凹面２３ａに球状体２２の球面２２ｂが嵌合して球状体２２が回動可能に支持される。これにより固定具２１にいわゆるボールジョイントが形成される。
２５は、固定具２１の取付部であり、ソケット部２３の外周面に一体に形成された円柱部材であって、その軸芯はソケット部２３の球状凹面２３ａの中心線ＣＫに直交する方向に形成され、端部には取付ネジ穴１４が形成されており、取付板５に設けられた嵌合穴５ａに取付部２５の外周面を嵌合させて止めネジ１５により取付けられる。

本実施例のバネ組立体１は、コイルバネ２の伸張部３を球状体２２の挿入穴９に挿入した後に取付部２５をコイル中心線方向ＣＬの外側にして接着剤またはロウ付け等により接合してコイルバネに固定して組立てられる。
このように、ソケット部に回動可能に支持された球状体の挿入穴にコイルバネの伸張部を挿入して固定するようにすれば、固定具の挿入穴の方向をコイルバネの螺旋角度αに自動的に一致させて取付板をコイル中心線ＣＬと直交する状態で容易に取付けることができ、コイル中心線ＣＬを回転軸の回転中心に一致させて回転軸の回転角を相手部品に正確に伝達することができると共に、コイルバネの端部を接線方向に伸張させるだけで特殊な加工を施すことなくコイルバネを容易に製作することができる。

なお、上記各実施例においては、固定具と取付板は別に製作するとして説明したが、これらを一体に形成するようにしても、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。

実施例１のバネ組立体を示す斜視図 実施例１のコイルバネを示す正面図 実施例１のコイルバネを示す上面図 実施例１の固定具を示す斜視図 実施例１の固定具を示す下面図 実施例１のバネ組立体の取付状態を示す説明図 図６のＡ部拡大図 実施例２の固定具を示す斜視図 実施例２の固定具を示す断面図

符号の説明

１ バネ組立体
２ コイルバネ
３ 伸張部
５ 取付板
５ａ 嵌合穴
７、２１ 固定具
８ 挿入穴
９ 取付面
１０ 傾斜面
１２ スリット
１３ 取付穴
１４ 取付ネジ穴
１５ 止めネジ
２２ 球状体
２２ａ 平面
２２ｂ 球面
２３ ソケット部
２３ａ 球状凹面
２５ 取付部

Claims (3)

1. 両端部を接線方向に伸張させた伸張部を有するコイルバネと、
   該コイルバネのコイル中心線に直交する平面と平行に形成された取付面と、該取付面に対して前記コイルバネの螺旋角度と同じ角度で傾斜し、前記伸張部を挿入する挿入穴とを有する固定具とを備え、
   前記固定具を、前記挿入穴に前記伸張部を挿入し、前記取付面を前記コイル中心線方向の外側で、前記コイル中心線に直交する平面に平行として前記コイルバネに固定したことを特徴とするバネ組立体。
2. 両端部を接線方向に伸張させた伸張部を有するコイルバネと、
   前記伸張部を挿入する挿入穴を有する球状体と、該球状体の球面を包み込む球状凹面を有するソケット部と、該ソケット部の外周面に設けた取付部とを有する固定具とを備え、
   前記固定具を、前記取付部を前記コイルバネのコイル中心線方向の外側にして前記コイルバネに固定したことを特徴とするバネ組立体。
3. 請求項１または請求項２において、
   コイルバネが、捩りバネであることを特徴とするバネ組立体。