JP2008082365A - 組合せ型バネ - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に組み込んで用いる弾力が強いトーションバネを薄くする。
【解決手段】巻数が２の小径の巻線部４を有する内側トーションバネ１と、巻数が２の大径の巻線部６を有する外側トーションバネ２を１組として、組合せ型バネ３を構成する。外側トーションバネ２の巻線部６に、内側トーションバネ１の巻線部４を、同心円状に入れ子にする。このようにして、弾力の強いトーションバネを薄くできる。内側トーションバネ１の腕部５は、巻線部４と逆の方向に巻くので、内側トーションバネ１の巻数をわずかに多くできる。外側トーションバネ２の腕部７は、巻線部６と同じ方向に巻く。
【選択図】図１

Description

本発明は、組合せ型バネに関し、特に、２個のトーションバネを１組として薄型にした組合せ型バネに関する。

鋼線を巻いて輪にしたコイルバネをねじることによる弾力を利用するトーションバネ（ねじりコイルバネ）は、電子機器の機構部品を動かしたり止めたりするために、種々の形態で用いられている。例えば、携帯電話機の表示部をスライドさせるために利用されている。また、表示部を回転させる際に、縦位置と横位置で安定に保持するために用いられている。

トーションバネの弾力の強さは、線材の太さや巻線部の直径で調節する。使用時に最大にねじられる角度量によって、巻き数を調整する。線径と巻線部直径が同じ場合は、巻き数を変えても、最大許容応力とその時のモーメント（弾性）はほぼ一定である。変わるのは、ねじり角度量である。少ない巻き数では、ねじりバネ定数が大きいので、少ない角度量で最大許容応力に達する。巻き数が増えるにつれて、ねじりバネ定数が小さくなり、その角度量は増えていく。使用されるねじり角度量が大きい場合は、巻き数を増やす必要がある。そうしなければ、バネ折損等につながる。強力なトーションバネとしては、コイルの軸方向に２つのバネを繋げたダブルトーションバネがある。以下に、電子機器に用いられるトーションバネに関連する従来技術の例をいくつかあげる。

特許文献１に開示された「トーションバネ」は、磁気テープカートリッジのストローク長の大きいスライドドアに対する付勢力を自由度高く設定できると共に、スライドドアに形状的工夫を要することなく所望のドア付勢力を得ることができるバネである。図３（ａ）に示すように、スライドドアを閉位置へ付勢する付勢手段として、第１コイル部と、一対の第２コイル部と、これらのコイル部を橋絡する一対の橋絡部と、一対のアーム部とを一体に備えたトーションバネを用いる。アーム部を、その始端から突出端にかけてスライドドアの厚さ方向（コイル部の高さ方向）へ傾斜させるようにすれば、当該アーム部がスライドドアとガイド溝の側壁との間に噛み込むことが防止される。

特許文献２に開示された「携帯電子機器」は、固定ユニットに対して可動ユニットを小さな抵抗で摺動させて、両者間の摩耗を少なくした携帯電子機器である。図３（ｂ）に示すように、携帯電話機は、本体側の固定ユニットと、液晶ディスプレイ等の表示部を有して固定ユニットの一方の面に沿って相対的に摺動自在に移動する可動ユニットとから成っている。可動ユニット弾性保持手段は、固定ユニットと可動ユニットとの間に設けられたトーションスプリングを含む。このトーションスプリングの可動ユニット側の端部は、可動ユニットの長孔を貫通する係合ピンに掛け止めされている。係合ピンは、固定ユニットの摺動面に係合している。可動ユニットは、トーションスプリングの不安定中間点を越えると、保持位置に保持される。

特許文献３に開示された「携帯端末のスライド機構」は、第１の筐体と第２の筐体の所定のスライド位置から自動的に開閉動作を行えるスライド機構である。図３（ｃ）に示すように、第１の筐体と第２の筐体を上下方向に重ね合わせた状態で相対的にスライドさせる機構である。第１の筐体と第２の筐体のいずれか一方に、スライドケースが取り付けられ、他方にはスライダーが、スライドケースに対して摺動可能に取り付けられている。スライダーとスライドケースとの間に、弾性手段が設けられている。弾性手段は、スライダーを所定の摺動位置から、閉／開方向へ摺動附勢させる。弾性手段はトーションバネである。一端側をベース部材へ枢支させ、他端側をスライダーへ枢支させる。スライダーの摺動動作で巻き込み部の位置が変位する。
特開2002-304864号公報 特開2005-159633号公報 特開2005-210649号公報

しかし、従来のトーションバネには、次のような問題がある。トーションバネの弾力を強くするために太い線材を使ったり、ねじり角度量を増やすために巻き数を増やしたりすると、トーションバネが厚くなり、薄型の電子機器に組み込むことができない。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、電子機器に組み込んで用いる弾力の強いトーションバネを薄くすることである。

上記の課題を解決するために、本発明では、コイルバネをねじることによる弾力を利用する第１トーションバネと第２トーションバネとを組み合わせて１つのバネとして用いる組合せ型バネの第１トーションバネに、径の大きい第１巻線部と、第１巻線部の一端から延びた第１腕部と、第１巻線部の他端から延びた第２腕部とを備え、第２トーションバネに、径の小さい第２巻線部と、第２巻線部の一端から延びた第３腕部と、第２巻線部の他端から延びた第４腕部とを備え、第１巻線部の中に第２巻線部を入れて重ね、第１腕部と第３腕部とを重ねて第１取付部とし、第２腕部と第４腕部とを重ねて第２取付部とする構成とした。第１腕部と第２腕部と第３腕部と第４腕部の端部は、円形に形成してある。第１腕部と第２腕部の端部の巻方向は、第１巻線部の巻方向と同じであり、第３腕部と第４腕部の端部の巻方向は、第２巻線部の巻方向と逆である。

上記のように構成したことにより、電子機器に組み込んで用いる弾力の強いトーションバネを薄くできる。バネが１個の場合では、弾性を強くするために線材を太くすると厚みが増すが、バネを２個にすることで弾性を強くでき、厚くなることも防げる。巻き数を増やすことなくねじり角度量を増やせるので、大幅な薄型化が可能となる。バネを２個使うことによって、それぞれのバネの線径が小さくても、バネが１個の場合と同等以上の弾性が得られる。線径が小さくなるとバネ定数が小さくなるので、巻き数を増やさなくてもねじり角度量を増やすことができる。また、一方のトーションバネの腕部の端部の巻方向を巻線部と逆にすることで、巻き数を若干増やすことができ、腕部間の干渉も防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１と図２を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、２つのトーションバネを組み合わせた薄くて強い組合せ型バネである。

図１は、本発明の実施例における組合せ型バネの平面図と側面図である。図１（ａ）は、径の小さい巻線部を有する内側トーションバネを示す図である。図１（ｂ）は、径の大きい巻線部を有する外側トーションバネを示す図である。図１（ｃ）は、２つのトーションバネを重ねた組合せ型バネの平面図である。図２は、組合せ型バネの組立手順を示す図である。

図１と図２において、内側トーションバネ１は、径の小さい巻線部を有するトーションバネである。外側トーションバネ２は、径の大きい巻線部を有するトーションバネである。組合せ型バネ３は、内側トーションバネと外側トーションバネを組み合わせたバネである。巻線部４は、内側トーションバネの小径の巻線部である。腕部５は、内側トーションバネの逆巻の腕部である。巻線部６は、外側トーションバネの大径の巻線部である。腕部７は、外側トーションバネの順巻の腕部である。取付部８は、２つの腕部を重ねて取付部とした部分である。腕部の端部は、円形に形成してあるが、必ずしも円形にする必要はなく、Ｊ字状などの形状にしてもよい。

図１（ａ）に示すように、内側トーションバネ１は、鋼線を２回巻いて巻線部４を形成し、両端の腕部５を逆巻にする。腕部５を順巻にしてもよいが、逆巻にすると、内側トーションバネ１は、巻数をわずかであるが多くすることができる。図１（ｂ）に示すように、外側トーションバネ２は、鋼線を２回巻いて巻線部６を形成し、両端の腕部７を順巻にする。図１（ｃ）に示すように、内側トーションバネ１の巻線部４は、外側トーションバネ２の巻線部６の輪の中に収まる大きさである。内側トーションバネ１の腕部５の巻方向を逆にすることで、巻線部４の巻き数を若干だが増やせる。内側トーションバネ１は、巻線部４の直径が小さくなり、必要な弾力を満たすための応力条件が厳しいので、少しでも巻き数を増やす必要がある。また、巻方向を逆にすることで、外側トーションバネ２の腕部７との距離を離せる。腕部同士が干渉すると不要な抵抗が発生し、繰り返し動作によるバネ折損を助長してしまうが、腕部間の距離をあけることで、それを防ぐ効果がある。

次に、図２を参照しながら、組合せ型バネの組立手順を説明する。図２（ａ）に示すように、内側トーションバネ１と外側トーションバネ２を用意する。図２（ｂ）に示すように、内側トーションバネ１の巻線部４を、外側トーションバネ２の巻線部６の中に入れる。図２（ｃ）に示すように、内側トーションバネ１を、外側トーションバネ２に重ねる。図２（ｄ）に示すように、内側トーションバネ１の腕部５と外側トーションバネ２の腕部７を重ねることで、組立てが完了する。

このようにして、２つのトーションバネを組み合わせるので、強い弾力を得ることができる。さらに、２つのトーションバネを同心円状に入れ子にするので、厚さを薄くできる。例えば、線径が0.5mmφで３巻のバネを１個使うと、厚さは2.0mmとなる。線径が0.4mmφで２巻のバネを２個使うと、同じ弾力で厚さは1.2mmとなり、0.8mmの薄型化ができる。２つのトーションバネを組み合わせる例を説明したが、３つ以上のトーションバネを組み合わせても、同様な効果を得ることができる。

上記のように、本発明の実施例では、２つのトーションバネを組み合わせる構成としたので、強いバネを薄くできる。

本発明のトーションバネは、薄型携帯機器の位置保持用バネとして最適である。

本発明の実施例における組合せ型バネの平面図と側面図である。 本発明の実施例における組合せ型バネの組立手順を示す図である。 従来のトーションバネの使用形態を示す概念図である。

符号の説明

１ 内側トーションバネ
２ 外側トーションバネ
３ 組合せ型バネ
４ 巻線部（小径）
５ 腕部（逆巻）
６ 巻線部（大径）
７ 腕部（順巻）
８ 取付部

Claims (5)

1. コイルバネをねじることによる弾力を利用する第１トーションバネと第２トーションバネとを組み合わせて１つのバネとして用いる組合せ型バネであって、前記第１トーションバネは、径の大きい第１巻線部と、前記第１巻線部の一端から延びた第１腕部と、前記第１巻線部の他端から延びた第２腕部とを備え、前記第２トーションバネは、径の小さい第２巻線部と、前記第２巻線部の一端から延びた第３腕部と、前記第２巻線部の他端から延びた第４腕部とを備え、前記第１巻線部の中に前記第２巻線部を入れて重ね、前記第１腕部と前記第３腕部とを重ねて第１取付部とし、前記第２腕部と前記第４腕部とを重ねて第２取付部とすることを特徴とする組合せ型バネ。
2. 前記第１腕部と前記第２腕部と前記第３腕部と前記第４腕部の端部が、円形に形成してあることを特徴とする請求項１記載の組合せ型バネ。
3. 前記第１腕部と前記第２腕部の端部の巻方向は、前記第１巻線部の巻方向と同じであり、前記第３腕部と前記第４腕部の端部の巻方向は、前記第２巻線部の巻方向と逆であることを特徴とする請求項２記載の組合せ型バネ。
4. 前記第１腕部と前記第２腕部と前記第３腕部と前記第４腕部の端部巻方向が巻線部の巻方向と全て同じであることを特徴とする請求項２記載の組合せ型バネ。
5. 前記第１トーションバネまたは前記第２トーションバネと同様な形状であって巻線部の径がさらに小さいトーションバネを加えて、３個以上のトーションバネの組合せとしたことを特徴とする請求項１記載の組合せ型バネ。

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