JP2012237422A - Spring - Google Patents

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Yuko Nanbae
祐子 難波江
Takeshi Okura
健 大倉
Jun Tominaga
潤 冨永
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/32Belleville-type springs

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spring for which the use for upward movement and/or the use for downward movement can be selected appropriately, and for which the spring constant can be adjusted suitably to a low value with the selected use.SOLUTION: In a cross section in the axial direction of a body part 10, a middle part between an inner circumferential part 10A and an outer circumferential part 10B forms a protrusion with respect to a straight line connecting the inner circumferential part 10A and the outer circumferential part 10B, and that protrusion is formed with a curving shape. When a load P which moves a first flange part 11 upward is applied, the body part 10 undergoes elastic deformation and the inner circumferential part 10A of the body part 10 moves upward. When a load P which moves the first flange part 11 downward is applied, the body part 10 undergoes elastic deformation and the inner circumferential part 10A of the body part 10 moves downward. With the deformation of the spring 1, whether moving upward or moving downward, a tensile mode wherein tension is applied with respect to the radial direction of the body part 10 can be exhibited, and in this case a bending deformation can be achieved.

Description

本発明は、振動伝達の抑制に用いられるばねに係り、特に、高周波帯域での使用に好適なばねの形状の改良に関する。   The present invention relates to a spring used for suppressing vibration transmission, and more particularly to improvement of a spring shape suitable for use in a high frequency band.

自動車産業や、精密機器産業、家電、建築等の各種分野では、振動伝達を抑制する技術が要求されており、振動伝達の抑制技術では弾性部材が用いられている。たとえば自動車等の車両において路面からの車体への衝撃伝達を抑制する装置であるサスペンション装置では、緩衝器と車体との間に弾性部材が用いられている。   In various fields such as the automobile industry, precision equipment industry, home appliances, and architecture, technology for suppressing vibration transmission is required, and elastic members are used in the technology for suppressing vibration transmission. For example, in a suspension device that is a device that suppresses impact transmission from a road surface to a vehicle body in a vehicle such as an automobile, an elastic member is used between the shock absorber and the vehicle body.

具体的には、サスペンション装置は、緩衝器とサスペンションスプリングを備えている。緩衝器は、車体側に連結されるピストン部と、車輪側に連結されるとともにピストン部を摺動自在に案内するシリンダ部を有している。シリンダ部は、サスペンションアーム等を介して車輪側に連結される。ピストン部は、その上端部にロッド有し、ロッドの上端部は、車体側に連結され、ロッドの下端部に弁が固定されている。ピストン部の弁は、シリンダ部内面を摺動し、ロッドは、その周囲に設けられたロッドガイド部のシールを摺動する。ピストン部およびサスペンションスプリングの上端部は、アッパシートを介して車体側に連結される。   Specifically, the suspension device includes a shock absorber and a suspension spring. The shock absorber has a piston part connected to the vehicle body side and a cylinder part connected to the wheel side and slidably guiding the piston part. The cylinder part is connected to the wheel side via a suspension arm or the like. The piston portion has a rod at its upper end, the upper end of the rod is connected to the vehicle body side, and a valve is fixed to the lower end of the rod. The valve of the piston part slides on the inner surface of the cylinder part, and the rod slides on the seal of the rod guide part provided around the rod. The piston portion and the upper end portion of the suspension spring are connected to the vehicle body side via an upper seat.

緩衝器では、高周波帯域や微振幅領域の振動に対して追従できないため、それら振動に対して緩衝機能を実現することができない。たとえば、ロッドガイド部のシールとロッド間にスティックスリップが発生した場合、滑らかな動作を行うことができない。その結果、乗り心地が悪くなる。そこで、乗り心地の悪化防止のために、上記のように緩衝器と車体との間に弾性部材が設けられている。この場合、ピストン部のロッドからの車体上下方向(緩衝器の軸線方向)の振動は、弾性部材に対してせん断応力として作用することから、操縦安定性を確保する必要がある。   Since the shock absorber cannot follow vibrations in a high frequency band or a fine amplitude region, a shock absorbing function cannot be realized for those vibrations. For example, when stick slip occurs between the seal of the rod guide portion and the rod, smooth operation cannot be performed. As a result, the ride comfort becomes worse. Therefore, an elastic member is provided between the shock absorber and the vehicle body as described above in order to prevent the ride comfort from deteriorating. In this case, the vibration in the vertical direction of the vehicle body (axial direction of the shock absorber) from the rod of the piston part acts as a shear stress on the elastic member, so it is necessary to ensure steering stability.

これにより、弾性部材には、緩衝器の軸線方向において高周波帯域で柔らかいばね特性を示すこと(緩衝器の軸線方向の動的ばね定数が低いこと)、および、緩衝器の軸線方向以外の方向の撓みが抑制されること(剛性が高いこと)が要求されている。   As a result, the elastic member has a soft spring characteristic in the high frequency band in the axial direction of the shock absorber (the dynamic spring constant in the axial direction of the shock absorber is low), and in a direction other than the axial direction of the shock absorber. Suppression is required (high rigidity).

従来では、たとえば特許文献1に開示されているように上記弾性部材としてゴム部材が用いられていたが、ゴム部材の場合、動的ばね定数が高く、軸線垂直方向/軸線方向のばね定数比を高めるには限界があったため、上記問題を解決することができない。   Conventionally, for example, a rubber member has been used as the elastic member as disclosed in Patent Document 1, but in the case of a rubber member, the dynamic spring constant is high, and the ratio of the spring constant in the axial vertical direction / axial direction is high. The above problem cannot be solved because there is a limit to the increase.

そこで弾性部材として、動的ばね定数の低い金属ばねを用いることが考えられ、上記特性を満足することができる金属ばねには皿ばねがある(たとえば特許文献2)。皿ばねは、通常、常用荷重として所定荷重が付与された状態から上下方向に荷重が変動するような片振りでの使用形態を前提としている。皿ばねでは、高さHと板厚tとの比(=H/t)を調整することにより、常用荷重時とその上下方向の微小振幅でのばね定数を低く設定することができる。   Therefore, it is conceivable to use a metal spring having a low dynamic spring constant as the elastic member, and there is a disc spring as a metal spring that can satisfy the above characteristics (for example, Patent Document 2). The disc spring is normally premised on a usage pattern in which the load fluctuates in a vertical direction from a state where a predetermined load is applied as a normal load. In the disc spring, by adjusting the ratio of the height H to the plate thickness t (= H / t), the spring constant at the normal load and the minute amplitude in the vertical direction can be set low.

図31は、皿ばね200が第1部材111と第2部材112の間に設置されている状態を表し、(A)は動作前の状態、(B)は第1部材111が皿ばね200の突出方向と同方向に移動した時(上方移動時)の状態、(C)は第1部材111が皿ばね200の突出方向とは逆方向に移動した時(下方移動時)の状態を表す軸線方向断面図である。なお、図31では、皿ばね200の右側部分を表し、皿ばね200の突出方向は、第2部材112からみた方向である。皿ばね200は、略円錐形状をなすとともに孔部210Aを有する本体部210を備え、本体部210の内周部および外周部にはフランジ部211,212が形成されている。内周部側のフランジ部211は内周部の内側に向けて突出し、外周部側のフランジ部212は外周部の外側に向けて突出している。フランジ部211,212は、第1部材111と第2部材112に完全に固定されている。第1部材111と第2部材112の形状は、フランジ部211,212の形状に対応している。   FIG. 31 shows a state in which the disc spring 200 is installed between the first member 111 and the second member 112, (A) is a state before the operation, and (B) is a state in which the first member 111 is the disc spring 200. A state when moving in the same direction as the protruding direction (when moving upward), (C) is an axis representing a state when the first member 111 moves in the direction opposite to the protruding direction of the disc spring 200 (when moving downward). FIG. In FIG. 31, the right part of the disc spring 200 is shown, and the protruding direction of the disc spring 200 is the direction seen from the second member 112. The disc spring 200 includes a main body 210 having a substantially conical shape and having a hole 210 </ b> A. Flange portions 211 and 212 are formed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the main body portion 210. The flange portion 211 on the inner peripheral portion side protrudes toward the inner side of the inner peripheral portion, and the flange portion 212 on the outer peripheral portion side protrudes toward the outer side of the outer peripheral portion. The flange portions 211 and 212 are completely fixed to the first member 111 and the second member 112. The shapes of the first member 111 and the second member 112 correspond to the shapes of the flange portions 211 and 212.

たとえば、図31(A)に示す皿ばね200の一例(従来例)を用い、H/tを7に設定して荷重を負荷した場合、図32に示す特性が得られる。この場合、板厚tを0.6mm、外径φを131.4mm、内径φを28.8mm、外周部のフランジ部212の外径φを161.4mm、内周部211のフランジ部の内径φを13mmに設定している。なお、本願では、荷重たわみ特性は、有限要素法(FEM)により得ている。また、本願では、内側は径方向中心側方向を示し、外側は径方向中心側方向とは反対の方向を示している。本願では、内径および外径等の径寸法は板厚中心での寸法とし、荷重値を示すグラフの全てにおいて、皿ばねに負荷する荷重Pを絶対値で示している。本願では、上方移動時のたわみ量の符号は正、下方移動時のたわみ量の符号は負で示している。図32に示すように、1200N±50Nの荷重範囲で用いる場合、500N/mm以下という低ばね定数で荷重を支えることができる。   For example, when an example (conventional example) of a disc spring 200 shown in FIG. 31A is used and a load is applied with H / t set to 7, the characteristics shown in FIG. 32 are obtained. In this case, the plate thickness t is 0.6 mm, the outer diameter φ is 131.4 mm, the inner diameter φ is 28.8 mm, the outer diameter φ of the outer peripheral flange portion 212 is 161.4 mm, and the inner diameter of the flange portion of the inner peripheral portion 211. φ is set to 13 mm. In the present application, the load deflection characteristic is obtained by a finite element method (FEM). In the present application, the inner side indicates the radial center side direction, and the outer side indicates the direction opposite to the radial center side direction. In the present application, the diameter dimensions such as the inner diameter and the outer diameter are the dimensions at the center of the plate thickness, and the load P applied to the disc spring is shown as an absolute value in all the graphs showing the load values. In the present application, the sign of the deflection amount when moving upward is positive, and the sign of the deflection amount when moving downward is negative. As shown in FIG. 32, when used in a load range of 1200 N ± 50 N, the load can be supported with a low spring constant of 500 N / mm or less.

特許2662164号Patent 2662164 特公昭62−30924号公報Japanese Examined Patent Publication No. 62-30924

緩衝器に皿ばね200を設ける場合、車体による荷重はサスペンションスプリングで受けられるから、皿ばね200の初期状態は無荷重の状態である。この状態で上下方向に高荷重が加えられるから、皿ばね200は、両振りでの使用形態となる。両振りでの使用形態では、皿ばね200にフランジ部211,212を設けることは必須となる。   When the disc spring 200 is provided in the shock absorber, since the load from the vehicle body is received by the suspension spring, the initial state of the disc spring 200 is an unloaded state. In this state, since a high load is applied in the up and down direction, the disc spring 200 is used in both swings. It is essential to provide the disc springs 200 with the flange portions 211 and 212 in the usage mode in which both swings.

皿ばね200では、図31(B)に示すように、第1部材111の上方移動に伴って第1フランジ部11が上方移動した時、図の矢印で示すように、本体部210は径方向に引張が加わる引張モードとなる。これに対して、図31(C)に示すように、第1部材111の下方移動に伴って第1フランジ部211が下方移動した時、図の矢印で示すように、本体部210は径方向に圧縮が加わる圧縮モードとなる。   In the disc spring 200, as shown in FIG. 31B, when the first flange portion 11 moves upward as the first member 111 moves upward, as shown by the arrow in the figure, the main body portion 210 moves in the radial direction. It becomes the tension mode in which tension is applied to. On the other hand, as shown in FIG. 31C, when the first flange portion 211 moves downward as the first member 111 moves downward, the main body portion 210 moves in the radial direction as shown by the arrow in the figure. It becomes a compression mode in which compression is applied to.

図33は、上記従来例においてH/tを変更して得られた特性を表すグラフである。なお、この場合、H/t以外のサイズおよび相手部材は変更していない。図33に示すように、H/tを小さく設定することにより、圧縮モードでのばね定数を低く設定することができるが、上方移動時の引張モードでのばね定数は、H/tを調整しても、下方移動時の圧縮モードでのばね定数と同程度に低く設定することができず、圧縮モードでのばね定数とは顕著に異なる。そのため、皿ばね200は、上方移動用のばねとして使用することができない。   FIG. 33 is a graph showing characteristics obtained by changing H / t in the conventional example. In this case, the size and the mating member other than H / t are not changed. As shown in FIG. 33, the spring constant in the compression mode can be set low by setting H / t small, but the spring constant in the tension mode during upward movement is adjusted by adjusting H / t. However, it cannot be set as low as the spring constant in the compression mode during the downward movement, and is significantly different from the spring constant in the compression mode. Therefore, the disc spring 200 cannot be used as an upward moving spring.

また、下方移動時の圧縮モードでの荷重たわみ線図では、H/tを大きく設定した場合、所定のたわみ量以上で荷重Pの絶対値の変化が単調増加から減少へと移行する。この場合、荷重たわみ線図での荷重の絶対値のピークよりも大きい荷重Pを負荷した後に荷重Pを除いても、本体部210は、元の形状に戻ることができず、変形状態のままとなる。そのため、皿ばね200は、下方移動用のばねとして使用する場合、ばね定数を低値に設定することができるが、荷重に応じてH/tを選択することが制限されるため、ばね定数を適宜調整することができない。一方、荷重Pの絶対値の変化が減少へ転じないように最大荷重を制限することによってH/tを適宜調整することが可能であるが、この場合、低ばね定数となるのは高荷重領域に限られる。   Further, in the load deflection diagram in the compression mode at the time of downward movement, when H / t is set large, the change in the absolute value of the load P shifts from a monotonous increase to a decrease at a predetermined deflection amount or more. In this case, even if the load P is removed after applying a load P larger than the peak of the absolute value of the load in the load deflection diagram, the main body 210 cannot return to its original shape and remains in a deformed state. It becomes. Therefore, when the disc spring 200 is used as a spring for downward movement, the spring constant can be set to a low value, but since the selection of H / t according to the load is limited, the spring constant is It cannot be adjusted accordingly. On the other hand, it is possible to adjust H / t appropriately by limiting the maximum load so that the change in the absolute value of the load P does not turn to decrease. In this case, the low spring constant is the high load region. Limited to.

したがって、本発明は、軸線垂直方向/軸線方向のばね定数比を高めることができるのはもちろんのこと、上方移動用および下方移動用の少なくとも一方の用途を適宜選択することができ、選択された用途でのばね定数を低値に適宜調整することができるばねを提供することを目的としている。   Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately select at least one of the upward movement and the downward movement as well as the axial constant / axial spring constant ratio can be selected. It aims at providing the spring which can adjust the spring constant in an application to a low value suitably.

本発明のばねは、内周部および外周部を有するとともに弾性変形可能な本体部と、本体部の内周部および外周部に設けられ、内周部および外周部のそれぞれの相手部材に固定されるフランジ部とを備え、本体部は、軸線方向断面において、内周部と外周部との間の中央部が内周部と外周部とを結ぶ直線に対して凸状をなし、その凸状が曲線状をなすような形状を有することを特徴とする。   The spring of the present invention has an inner peripheral part and an outer peripheral part, and is provided in a body part that can be elastically deformed, and an inner peripheral part and an outer peripheral part of the main body part, and is fixed to respective mating members of the inner peripheral part and the outer peripheral part. The main body portion has a convex shape with respect to a straight line connecting the inner peripheral portion and the outer peripheral portion at the central portion between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion in the axial cross section. Is characterized by having a curved shape.

本発明のばねでは、両振りの荷重をばねに負荷した場合、たとえば一方のフランジ部は相手部材の移動に従って上方あるいは下方に移動する。ここで本発明のばねでは、本体部が、軸線方向断面において、内周部と外周部との間の中央部が内周部と外周部とを結ぶ直線に対して凸状をなし、その凸状が曲線状をなすような形状を有する。   In the spring of the present invention, when a double swing load is applied to the spring, for example, one flange portion moves upward or downward according to the movement of the mating member. Here, in the spring of the present invention, the main body portion has a convex shape with respect to a straight line connecting the inner peripheral portion and the outer peripheral portion at the central portion between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion in the axial cross section. The shape has a curved shape.

したがって、一方のフランジ部が上方に移動したとき(上方移動時)、上記形状をなす本体部が適宜弾性変形することにより、本体部における一方のフランジ部側の周部(内周部あるいは外周部)が、一方のフランジ部の上方移動に応じて上方に移動することができる。このようなばねの変形は、本体部では径方向に引張が加わる引張モードである。また、一方のフランジ部が下方に移動したとき(下方移動時)、上記形状をなす本体部が適宜弾性変形することにより、一方のフランジ部の下方移動に応じて下方に移動することができる。このようなばねの変形では、本体部では径方向に引張が加わる引張モードである。   Therefore, when one flange portion moves upward (when moving upward), the main body portion having the above shape is appropriately elastically deformed, so that the peripheral portion (inner peripheral portion or outer peripheral portion) on the one flange portion side of the main body portion. ) Can move upward in response to the upward movement of one of the flange portions. Such deformation of the spring is a tension mode in which tension is applied in the radial direction in the main body. Moreover, when one flange part moves downward (at the time of a downward movement), the main-body part which makes the said shape can be elastically deformed suitably, and can move below according to the downward movement of one flange part. In such a spring deformation, the main body portion is in a tension mode in which tension is applied in the radial direction.

このように両振りの荷重を加えた場合、一方のフランジ部が上方に移動した時および下方に移動した時のいずれの時も、ばねは、引張モードという同様な変形モードを示すことができる。したがって、下方移動時には圧縮モードが生じないから、皿ばねの下方移動時とは異なり、荷重に応じてH/tを選択することができ、ばね定数の調整が可能となる。   In this way, when a double swinging load is applied, the spring can exhibit a similar deformation mode called a tensile mode both when the one flange portion moves upward and when it moves downward. Therefore, since the compression mode does not occur during the downward movement, H / t can be selected according to the load, and the spring constant can be adjusted unlike the downward movement of the disc spring.

ここで本発明のばねでは、上記のように曲線状の凸状をなす本体部は、内周部と外周部との間の中央部が内周部と外周部とを結ぶ直線状に沿って形成されている皿ばねとは異なり、上方移動時および下方移動時の引張モードにおいて曲げ変形をすることができる。したがって、上方移動時および下方移動時のいずれも弾性変形しやすくなり、ばね定数を低く設定することができる。この場合、ばね定数は、荷重方向や荷重の大きさに依存せずに略一定に設定することができる。さらに、同一荷重時における応力は、皿ばねの場合と同等あるいはそれ以下に設定することができるので、皿ばねの場合と同等あるいはそれ以上の疲労耐久性を有することができる。このように上方移動用および下方移動用の少なくとも一方の用途を適宜選択することができ、選択された用途でのばね定数を低値に適宜調整することができる。また、軸線垂直方向/軸線方向のばね定数比を高めることができる。   Here, in the spring of the present invention, the main body portion having the curved convex shape as described above has a central portion between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion along a straight line connecting the inner peripheral portion and the outer peripheral portion. Unlike the disc springs that are formed, bending deformation can be performed in the tension mode during upward movement and downward movement. Therefore, both the upward movement and the downward movement are easily elastically deformed, and the spring constant can be set low. In this case, the spring constant can be set substantially constant without depending on the load direction or the magnitude of the load. Furthermore, since the stress at the same load can be set equal to or less than that of the disc spring, it can have fatigue durability equal to or more than that of the disc spring. Thus, at least one of the use for upward movement and the downward movement can be appropriately selected, and the spring constant in the selected use can be appropriately adjusted to a low value. In addition, the spring constant ratio in the vertical direction / axial direction can be increased.

本発明のばねは種々の構成を用いることができる。たとえば内周部および外周部に筒状部が設けられ、筒状部は、本体部の凸状の突出方向とは逆方向に突出し、フランジ部は、筒状部を介して内周部および外周部に設けられている態様を用いることができる。   Various configurations can be used for the spring of the present invention. For example, a cylindrical part is provided in the inner peripheral part and the outer peripheral part, the cylindrical part protrudes in a direction opposite to the convex protruding direction of the main body part, and the flange part passes through the cylindrical part and the inner peripheral part and the outer peripheral part. The aspect provided in the part can be used.

上記態様では、本体部が内周部側および外周部側の筒状部を介して内周部側および外周部側の相手部材のそれぞれに固定することができるから、内周部側および外周部側の少なくとも一方の筒状部の高さを適宜設定することにより、相手部材への取付位置を調整することができる。また、一方のフランジ部が上方あるいは下方に移動した場合、本体部が弾性変形することができるのはもちろんのこと、本体部と筒状部との境界部および筒状部が弾性変形することができるから、ばね定数をさらに低く設定することができる。   In the above aspect, the main body portion can be fixed to the inner peripheral portion side and the outer peripheral portion counterpart member via the inner peripheral portion side and the outer peripheral portion side cylindrical portions, so that the inner peripheral portion side and the outer peripheral portion The attachment position to the mating member can be adjusted by appropriately setting the height of at least one cylindrical portion on the side. Moreover, when one flange part moves upward or downward, the main body part can be elastically deformed, and the boundary part between the main body part and the cylindrical part and the cylindrical part can be elastically deformed. Therefore, the spring constant can be set further lower.

本体部は種々の曲線形状を有することができる。この場合、ばねの用途に応じて最適形状を設定することができる。なお、本願では、本体部の形状の記載について、本体部の軸線方向断面において、軸線方向を縦軸として用い、径方向を横軸として用いた座標系を設定し、縦軸の正方向を軸線方向の上側方向に設定し、横軸の正方向を径方向において内終端から外終端に向かう方向に設定し、軸線方向断面における本体部の形状の勾配を本体部の凸状の輪郭線における各位置での接線の傾きとし、本体部の形状を下方に向けて凸状に設定した場合を用いている。   The main body can have various curved shapes. In this case, the optimum shape can be set according to the application of the spring. In the present application, regarding the description of the shape of the main body, in the axial cross section of the main body, a coordinate system using the axial direction as the vertical axis and the radial direction as the horizontal axis is set, and the positive direction of the vertical axis is the axis. Set to the upper direction of the direction, the positive direction of the horizontal axis is set to the direction from the inner end to the outer end in the radial direction, the gradient of the shape of the main body part in the axial cross section in each of the convex contour lines of the main body part The case where the inclination of the tangent line at the position is set and the shape of the main body is set to be convex downward is used.

たとえば本体部の内周部側の相手部材の移動方向が本体部の形状の凸状の突出方向とは逆方向に移動(上方移動)するためのばねとして本発明のばねを用いるとき、軸線方向断面における本体部の形状の勾配は内周端から外周端に向かって単調増加し、本体部の内周端の形状の勾配は負であり、その絶対値は、本体部の外周端の形状の勾配の絶対値よりも大きく、本体部の形状の勾配が0になる箇所は、内周端と外周端との中心位置よりも内周端側に位置する態様を用いることができる。この態様では、半径方向の曲げモーメントを均一とすることにより、半径方向の曲げ応力の均一化を図ることができるから、本体部に分布している応力のうち最大となる応力を低く設定することができる。したがって、図30に示すように、上方移動時のばね定数を低値に適宜調整することができる。   For example, when the spring of the present invention is used as a spring for moving (upward moving) the moving direction of the mating member on the inner peripheral side of the main body in the direction opposite to the convex protruding direction of the main body, the axial direction The gradient of the shape of the main body in the cross section monotonously increases from the inner peripheral edge toward the outer peripheral edge, the gradient of the shape of the inner peripheral edge of the main body is negative, and its absolute value is the shape of the outer peripheral edge of the main body. A location that is larger than the absolute value of the gradient and where the gradient of the shape of the main body portion is 0 can be used such that it is located closer to the inner peripheral end than the center position between the inner peripheral end and the outer peripheral end. In this embodiment, since the bending stress in the radial direction can be made uniform by making the bending moment in the radial direction uniform, the maximum stress among the stresses distributed in the main body portion should be set low. Can do. Therefore, as shown in FIG. 30, the spring constant at the time of upward movement can be appropriately adjusted to a low value.

たとえば本体部の内周部側の相手部材の移動方向が本体部の形状の凸状の突出方向に移動(下方移動)するためのばねとして本発明のばねを用いるとき、軸線方向断面における本体部の形状の勾配は、内周端から外周端に向かって減少し、内周端と外周端との中心位置よりも内周端側で増加に転じ、本体部の内周端の形状の勾配は負であり、その絶対値は、本体部の外周端の形状の勾配の絶対値よりも大きく、本体部の形状の勾配が0になる箇所は、中心位置よりも外周端側に位置する態様を用いることができる。この態様では,円周方向の曲げモーメントを均一とすることにより、円周方向の曲げ応力の均一化を図ることができるから、本体部に分布している応力のうち最大となる応力を低く設定することができる。したがって、図30に示すように、下方移動時のばね定数を低値に適宜調整することができる。   For example, when the spring of the present invention is used as a spring for moving (downward moving) the movement direction of the mating member on the inner peripheral side of the main body portion in the protruding direction of the shape of the main body portion, the main body portion in the axial cross section The gradient of the shape decreases from the inner peripheral end toward the outer peripheral end, turns to increase on the inner peripheral end side from the center position of the inner peripheral end and the outer peripheral end, and the shape gradient of the inner peripheral end of the main body portion becomes It is negative and its absolute value is larger than the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral end of the main body, and the portion where the gradient of the shape of the main body is zero is located on the outer peripheral end side from the center position. Can be used. In this mode, since the bending moment in the circumferential direction can be made uniform by making the bending moment in the circumferential direction uniform, the maximum stress among the stresses distributed in the main body is set low. can do. Therefore, as shown in FIG. 30, the spring constant during the downward movement can be appropriately adjusted to a low value.

たとえばばねを上方移動用および下方移動用の両用として用いるとき、軸線方向断面における本体部の形状の勾配は内周端から外周端に向かって単調増加し、本体部の内周部の形状の勾配は負であり、その絶対値は、本体部の外周部の形状の勾配の絶対値よりも大きく、本体部の形状の勾配が0になる箇所は、内周端と外周端との中心位置よりも外周端側に位置する態様を用いることができる。この態様では,各部位において半径方向および円周方向の曲げモーメントの絶対値のうちの大きい方の曲げモーメントを均一とすることにより、最大主応力の均一化を図ることができるから、本体部に分布している応力のうち最大となる応力を低く設定することができる。したがって、図30に示すように、上方移動時および下方移動時のいずれの時もばね定数を低値に適宜調整することができる。   For example, when the spring is used for both upward movement and downward movement, the gradient of the shape of the main body portion in the axial cross section monotonously increases from the inner peripheral end toward the outer peripheral end, and the gradient of the shape of the inner peripheral portion of the main body portion. Is negative, and its absolute value is larger than the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral portion of the main body, and the portion where the gradient of the shape of the main body is zero is from the center position between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge. Also, an aspect located on the outer peripheral end side can be used. In this aspect, since the larger bending moment of the absolute value of the bending moment in the radial direction and the circumferential direction in each part is made uniform, the maximum principal stress can be made uniform. The maximum stress among the distributed stresses can be set low. Therefore, as shown in FIG. 30, the spring constant can be appropriately adjusted to a low value at both the upward movement and the downward movement.

また、内周端と外周端との軸線方向の位置が同じである態様を用いることができる。この態様では、上方移動時あるいは下方移動時のたわみ量が大きくなった時でも、ばね定数を低く設定することができる。さらに、たとえば本体部の形状としては、円弧形状や楕円形状を用いることができる。さらに、本体部は、曲線形状の一部に直線形状が形成されていてもよい。本体部は複数の直線形状を有することができ、この場合、隣接する直線形状の境界部を湾曲形状とし、全体として略曲線形状をなすようにしてもよい。   Moreover, the aspect with the same position of the axial direction of an inner peripheral end and an outer peripheral end can be used. In this aspect, the spring constant can be set low even when the amount of deflection during upward movement or downward movement increases. Furthermore, for example, as the shape of the main body, an arc shape or an elliptical shape can be used. Further, the main body portion may have a linear shape formed in a part of the curved shape. The main body portion may have a plurality of linear shapes, and in this case, adjacent linear shape boundary portions may be curved, and may be substantially curved as a whole.

本発明のばねによれば、上方移動用および下方移動用の少なくとも一方の用途を適宜選択することができ、選択された用途でのばね定数を低値に適宜調整することができる等の効果を得ることができる。   According to the spring of the present invention, it is possible to appropriately select at least one use for upward movement and downward movement, and it is possible to appropriately adjust the spring constant in the selected use to a low value. Can be obtained.

本発明の一実施形態に係るばねの構成を表し、(A)は上面図、(B)はばねの軸線方向断面図である。The structure of the spring which concerns on one Embodiment of this invention is represented, (A) is a top view, (B) is an axial sectional view of a spring. 図1に示すばねの右側部分の動作状態を表し、(A)はばねの上方移動時の状態、(B)はばねの下方移動時の状態を表す軸線方向断面図である。1A and 1B show an operation state of the right side portion of the spring shown in FIG. 1, in which FIG. 1A is a state when the spring is moved upward, and FIG. 2B is an axial sectional view showing a state when the spring is moved downward. 本発明の一実施形態に係るばねの一例の右側部分の構成を表す軸線方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing composition of a right part of an example of a spring concerning one embodiment of the present invention. 図3に示すばねの一例(第1本発明例)において高さHと板厚tの比(=H/t)を変更して得られた荷重たわみ線図である。FIG. 4 is a load deflection diagram obtained by changing the ratio of the height H to the plate thickness t (= H / t) in the example of the spring shown in FIG. 3 (first invention example). 第1本発明例においてH/tを6.3に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。FIG. 5 is a diagram of a load, a maximum principal stress, and a spring constant with respect to a deflection amount when H / t is set to 6.3 in the first example of the present invention. 第1本発明例においてH/tを6.3に設定した場合の軸線垂直方向のたわみ量に対する荷重、および、ばね定数の線図である。FIG. 5 is a diagram of a load and a spring constant with respect to a deflection amount in a direction perpendicular to an axis when H / t is set to 6.3 in the first example of the present invention. 本発明の一実施形態に係るばねの好適例(第2本発明例)の右側部分の構成を表す軸線方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing composition of a right part of a suitable example (example of the 2nd present invention) of a spring concerning one embodiment of the present invention. 図7に示すばねの好適例(第2本発明例)および第1本発明例においてH/tを6.3に設定した場合の荷重たわみ線図である。FIG. 8 is a load deflection diagram when H / t is set to 6.3 in the preferred example (second invention example) and the first invention example of the spring shown in FIG. 7. 第2本発明例おいてH/tを6.3に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, maximum principal stress, and spring constant when H / t is set to 6.3 in the second example of the present invention. 第1本発明例おいてH/tを5.5に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。FIG. 6 is a diagram of a load, a maximum principal stress, and a spring constant with respect to a deflection amount when H / t is set to 5.5 in the first example of the present invention. 本発明の一実施形態に係るばねの本体部の好適形状を得るために用いる円板モデルを表し、(A)は斜視図、(B)は概略側面図である。The disk model used in order to obtain the suitable shape of the main-body part of the spring which concerns on one Embodiment of this invention is represented, (A) is a perspective view, (B) is a schematic side view. 図11に示す円板モデルから得られた軸線方向断面における上面側の応力分布の一例を表すグラフである。12 is a graph showing an example of stress distribution on the upper surface side in the axial cross section obtained from the disc model shown in FIG. 11. 図11に示す円板モデルから得られた軸線方向断面における下面側の応力分布の一例を表すグラフである。12 is a graph showing an example of a stress distribution on the lower surface side in an axial direction cross section obtained from the disc model shown in FIG. 11. 図12,13のグラフから得られた円板の上面側および下面側での最大主応力のうちの大きい方の最大主応力を示したグラフである。It is the graph which showed the largest largest principal stress of the largest principal stress in the upper surface side and lower surface side of the disc obtained from the graph of FIG. 図14のグラフに基づき得られた軸線方向断面における曲げモーメント分布の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the bending moment distribution in the axial direction cross section obtained based on the graph of FIG. 本実施形態に係る上方移動用ばねの本体部の形状の好適例(第3本発明例)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suitable example (3rd example of this invention) of the shape of the main-body part of the spring for an upward movement which concerns on this embodiment. 第3本発明例の本体部の形状の好適例の右側部分の構成を表す軸線方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing the composition of the right side portion of the suitable example of the shape of the main-body part of the example of the 3rd present invention. 第3本発明例の形状において第2筒状部を設けない場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, the maximum principal stress, and the spring constant when the second cylindrical portion is not provided in the shape of the third example of the present invention. 第2筒状部を有しない第3本発明例において下方に1500Nの荷重を負荷したときの最大主応力と等しい最大主応力に設定したときの第1本発明例のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。In the third example of the present invention having no second cylindrical portion, the load with respect to the deflection amount of the first example of the present invention when the maximum principal stress is set equal to the maximum principal stress when a load of 1500 N is applied downward, the maximum principal It is a diagram of stress and spring constant. 第3本発明例の変形例(図16の変形例)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification (modification of FIG. 16) of the example of 3rd this invention. 第3本発明例の変形例のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, the maximum principal stress, and the spring constant of the modification of the third example of the present invention. 本実施形態に係る下方移動用ばねの本体部の形状の好適例(第4本発明例)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suitable example (4th example of this invention) of the shape of the main-body part of the spring for a downward movement which concerns on this embodiment. 第4本発明例の本体部の形状の好適例の右側部分の構成を表す軸線方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing composition of a right part of a suitable example of a shape of a main part of the example of the 4th present invention. 第4本発明例の本体部の形状において第2筒状部を設けない場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, the maximum principal stress, and the spring constant when the second cylindrical portion is not provided in the shape of the main body portion of the fourth invention example. 第4本発明例においてH/tを9に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, maximum principal stress, and spring constant when H / t is set to 9 in the fourth example of the present invention. 本実施形態に係る上方移動用および下方移動用の両用ばねの本体部の形状の好適例(第5本発明例)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suitable example (5th example of this invention) of the shape of the main-body part of the spring for both the upward movement and downward movement which concerns on this embodiment. 第5本発明例の本体部の形状の好適例の右側部分の構成を表す軸線方向断面図である。It is an axial direction sectional view showing composition of a right part of a suitable example of shape of a main part of the example of the 5th present invention. 第5本発明例の形状において第2筒状部を設けない場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, the maximum principal stress, and the spring constant when the second cylindrical portion is not provided in the shape of the fifth example of the present invention. 本発明の一実施形態に係るばねの適用例であるサスペンション装置の概略構成を表す軸線方向断面図である。1 is an axial sectional view showing a schematic configuration of a suspension device that is an application example of a spring according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る上方移動用ばね、下方移動用ばね、および、上方移動用および下方移動用の両用ばねの荷重たわみ線図の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the load deflection | distribution diagram of the spring for an upward movement which concerns on this invention, the spring for a downward movement, and the spring for both movements for an upward movement and a downward movement. 皿ばねの右側部分の動作状態を表し、(A)は動作前の状態、(B)はばねの上方移動時の状態、(C)はばねの下方移動時の状態を表す軸線方向断面図である。The operation state of the right part of the disc spring is represented, (A) is a state before the operation, (B) is a state when the spring is moved upward, and (C) is an axial sectional view showing the state when the spring is moved downward. is there. 図31に示す皿ばねの一例(従来例)においてH/tを7に設定した場合のたわみ量に対する荷重およびばね定数の線図である。FIG. 32 is a diagram of a load and a spring constant with respect to a deflection amount when H / t is set to 7 in the example (conventional example) of the disc spring shown in FIG. 31. 従来例においてH/tを変更して得られた荷重たわみ線図である。It is a load deflection diagram obtained by changing H / t in the conventional example. 従来例においてH/tを1.5に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。It is a diagram of the load with respect to the amount of deflection, maximum principal stress, and spring constant when H / t is set to 1.5 in the conventional example.

(1)実施形態の構成
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、ばね1の構成を表し、(A)はばね1の上面図、(B)は、ばね1の軸線方向断面図である。図2は、図1に示すばね1における軸線中心よりも右側部分の動作状態を表し、(A)はばね1の上方移動時の状態、(B)はばね1の下方移動時の状態を表す軸線方向断面図である。図2の破線部は、動作前のばね1の形状を示している。
(1) Configuration of Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of the spring 1, (A) is a top view of the spring 1, and (B) is an axial sectional view of the spring 1. 2 shows the operation state of the right side of the axis center of the spring 1 shown in FIG. 1, (A) shows the state when the spring 1 is moved upward, and (B) shows the state when the spring 1 is moved downward. It is an axial direction sectional view. The broken line part of FIG. 2 has shown the shape of the spring 1 before operation | movement.

ばね1は、ばね鋼や強化材プラスチックからなる。ばね1は、たとえば図1(A)に示すように内周部10Aおよび外周部10Bを有する本体部10を備え、内周部10Aおよび外周部10Bは円形状をなしている。本体部10の内周部10Aおよび外周部10Bの形状は、円形状に限定されるものではなく、たとえば楕円形状でもよい。この場合、本体部10の外周部の形状が長手方向に延在する板状をなす場合とは異なり、省スペース化を図ることができる。本体部10、下記フランジ部11,12、および、下記筒状部13,14にスリットを形成してもよい。この態様では、軽量化を図ることができる。   The spring 1 is made of spring steel or reinforcement plastic. For example, as shown in FIG. 1A, the spring 1 includes a main body 10 having an inner peripheral portion 10A and an outer peripheral portion 10B, and the inner peripheral portion 10A and the outer peripheral portion 10B have a circular shape. The shapes of the inner peripheral portion 10A and the outer peripheral portion 10B of the main body portion 10 are not limited to circular shapes, and may be elliptical shapes, for example. In this case, unlike the case where the shape of the outer peripheral portion of the main body 10 is a plate extending in the longitudinal direction, space saving can be achieved. You may form a slit in the main-body part 10, the following flange parts 11 and 12, and the following cylindrical parts 13 and 14. FIG. In this aspect, weight reduction can be achieved.

本体部10は、たとえば第1部材111と第2部材112からの押圧力の方向に対して交差する方向に延在している。本体部10は、弾性変形可能なばね部である。本体部10は、たとえば図1(B)に示すように軸線方向断面において、内周部10Aと外周部10Bとの間の中央部が内周部10Aと外周部10Bとを結ぶ直線Sに対して凸状をなし、その凸状が曲線状をなすような形状を有する。たとえば図1,2に示す形態では、凸状の突出方向は下側方向である。本体部10は、軸線方向断面において、たとえば円弧状や楕円状をなすことができる。   The main body 10 extends, for example, in a direction that intersects the direction of the pressing force from the first member 111 and the second member 112. The main body 10 is a spring that can be elastically deformed. For example, as shown in FIG. 1B, the main body 10 has an axial cross section with respect to a straight line S connecting the inner periphery 10A and the outer periphery 10B at the center between the inner periphery 10A and the outer periphery 10B. And has a shape such that the convex shape is curved. For example, in the form shown in FIGS. 1 and 2, the protruding direction is a downward direction. The main body 10 can have, for example, an arc shape or an ellipse shape in the axial cross section.

本体部10の内周部10Aは、たとえば径方向の内側に向かって突出する第1フランジ部11を有している。本体部10の外周部10Bは、たとえば径方向の外側に向かって突出する第2フランジ部12を有している。たとえば本体部10の内周端10Aと外周端10Bの高さ方向の位置が同じである。第1フランジ部11は、ねじ手段等を用いることにより第1部材111に固定され、第2フランジ部12は、ねじ手段等を用いることにより第2部材112に固定されている。第1フランジ部11の内周部には、たとえばねじ手段を設けるための孔部11Aが形成されている。なお、ねじ手段以外の手段(たとえば溶接)を用いる場合、孔部11Aは設けなくてもよい。フランジ部11,12の突出方向および形状は、図1に示されるものに限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、相手部材や干渉物等に応じて適宜設定することができる。   The inner peripheral portion 10A of the main body portion 10 has a first flange portion 11 that protrudes inward in the radial direction, for example. The outer peripheral part 10B of the main-body part 10 has the 2nd flange part 12 which protrudes toward the outer side of radial direction, for example. For example, the positions in the height direction of the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B of the main body 10 are the same. The first flange portion 11 is fixed to the first member 111 by using screw means or the like, and the second flange portion 12 is fixed to the second member 112 by using screw means or the like. For example, a hole 11 </ b> A for providing screw means is formed in the inner peripheral portion of the first flange portion 11. In addition, when using means other than the screw means (for example, welding), the hole 11A may not be provided. The protruding directions and shapes of the flange portions 11 and 12 are not limited to those shown in FIG. 1 and can be variously modified, and can be set as appropriate according to the mating member and the interference.

ばね1は、プレス成形により各部位を折り曲げて形成することができる。また、各部位を溶接して形成することができる。   The spring 1 can be formed by bending each part by press molding. Moreover, each part can be formed by welding.

(2)実施形態の動作
ばね1の動作について、図面を参照して説明する。ばね1の本体部10は、図1に示すように軸線方向断面において、内周部10Aと外周部10Bとの間の中央部が内周部10Aと外周部10Bとを結ぶ直線Sに対して突出する凸状をなし、その凸状が曲線状をなすような形状を有するから、ばね1は、上方移動時および下方移動時、次のような変形モードを示す。
(2) Operation | movement of embodiment Operation | movement of the spring 1 is demonstrated with reference to drawings. As shown in FIG. 1, the main body portion 10 of the spring 1 has an axial cross section with respect to a straight line S where the central portion between the inner peripheral portion 10A and the outer peripheral portion 10B connects the inner peripheral portion 10A and the outer peripheral portion 10B. Since the protrusion has a protruding shape and the protrusion has a curved shape, the spring 1 exhibits the following deformation modes when moving upward and downward.

たとえば図2(A)に示すように第1フランジ部11を上方移動させるような荷重Pが加わると、上記形状をなす本体部10が適宜弾性変形することにより、本体部10の内周部10Aは、第1フランジ部11の上方移動に伴って、本体部10の外周部10Bに対して上方に移動することができる。このようなばね1の変形は、図の矢印で示すように、本体部10では径方向に引張が加わる引張モードである。   For example, as shown in FIG. 2A, when a load P that moves the first flange portion 11 upward is applied, the main body portion 10 having the above shape is appropriately elastically deformed, whereby the inner peripheral portion 10A of the main body portion 10 is obtained. Can move upward relative to the outer peripheral portion 10 </ b> B of the main body portion 10 as the first flange portion 11 moves upward. Such deformation of the spring 1 is a tensile mode in which tension is applied in the radial direction in the main body 10 as indicated by arrows in the figure.

一方、図2(B)に示すように第1フランジ部11を下方移動させるような荷重Pが加わると、上記形状をなす本体部10が適宜弾性変形することにより、本体部10の内周部10Aは、第1フランジ部11の下方移動に伴って、本体部10の外周部10Bに対して下方に移動することができる。このようなばね1の変形は、図の矢印で示すように、本体部10では径方向に引張が加わる引張モードである。   On the other hand, as shown in FIG. 2 (B), when a load P that causes the first flange portion 11 to move downward is applied, the main body portion 10 having the above shape is appropriately elastically deformed, whereby the inner peripheral portion of the main body portion 10. 10A can move downward relative to the outer peripheral portion 10B of the main body portion 10 as the first flange portion 11 moves downward. Such deformation of the spring 1 is a tensile mode in which tension is applied in the radial direction in the main body 10 as indicated by arrows in the figure.

このように両振りの荷重を加えた場合、第1フランジ部11の上方移動時および下方移動時のいずれの時も、ばね1は引張モードという同様な変形モードを示すことができる。また、上記のように曲線状の凸状をなす本体部10は、内周部と外周部との間の中央部が内周部と外周部とを結ぶ直線に沿って形成されている皿ばねとは異なり、上方移動時および下方移動時の引張モードにおいて曲げ変形をすることができる。このようなばね1は、たとえば次のような特性を得ることができる。   In this way, when the swinging load is applied, the spring 1 can exhibit a similar deformation mode called the tension mode when the first flange portion 11 is moved upward or downward. In addition, the body portion 10 having a curved convex shape as described above has a disc spring in which the central portion between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion is formed along a straight line connecting the inner peripheral portion and the outer peripheral portion. Unlike the above, bending deformation can be performed in the tensile mode during upward movement and downward movement. Such a spring 1 can obtain the following characteristics, for example.

図3は、本発明の一実施形態に係るばね1の一例の右側部分の構成を表す軸線方向断面図である。図3に示すばね1の一例では、本体部10が軸線方向断面において一定の曲率を有する円弧形状をなしている。円弧形状の高さHは、内周端10Aと外周端10Bとを結ぶ直線の中心位置から円弧までの距離である。図4は、図3に示すばね1の一例(第1本発明例)において高さHと板厚tの比(=H/t)を変更して得られた荷重たわみ線図である。なお、第1本発明例および第2本発明例について、本体部およびフランジ部の内外径、板厚、ならびに、相手部材は、皿ばねの上記一例(従来例)と同じである。   FIG. 3 is an axial sectional view showing the configuration of the right side portion of an example of the spring 1 according to the embodiment of the present invention. In the example of the spring 1 shown in FIG. 3, the main body 10 has an arc shape having a constant curvature in the axial cross section. The height H of the arc shape is a distance from the center position of a straight line connecting the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B to the arc. FIG. 4 is a load deflection diagram obtained by changing the ratio (= H / t) of the height H to the plate thickness t in the example (first invention example) of the spring 1 shown in FIG. In addition, about the 1st example of this invention and the 2nd example of this invention, the inner and outer diameter of a main-body part and a flange part, plate | board thickness, and the other party member are the same as the said example (conventional example) of a disc spring.

第1本発明例は、図4に示すように、H/tを変更することにより、ばね定数を変化させることができる。また、この場合、上方移動時と下方移動時とでは、皿ばねとは異なり、荷重の絶対値とたわみ量との関係がともに略線形特性を示す。   In the first example of the present invention, the spring constant can be changed by changing H / t as shown in FIG. Further, in this case, the relationship between the absolute value of the load and the amount of deflection is substantially linear in the upward movement and the downward movement, unlike the disc spring.

図5は、第1本発明例においてH/tを6.3に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。図34は、従来例においてH/tを1.5に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。なお、この場合、第1本発明例のばねと従来例との本体部およびフランジ部の内外径、板厚、ならびに、相手部材は上記のように同じである。   FIG. 5 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection amount when H / t is set to 6.3 in the first example of the present invention. FIG. 34 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection amount when H / t is set to 1.5 in the conventional example. In this case, the inner and outer diameters, plate thicknesses, and mating members of the main body portion and the flange portion of the first invention example and the conventional example are the same as described above.

従来例では、図33に示すように、圧縮側の荷重特性は、H/tが約1.5を超えた場合、所定のたわみ量以上で荷重Pの絶対値の変化が単調増加から減少へと移行する。この場合、荷重Pの絶対値のピークよりも大きい荷重Pを負荷した後に荷重を除いても、本体部210は変形した状態のままであって、元の形状に戻らない。このため、従来例では、高荷重を負荷することができ、かつばね定数を低く設定することができるH/tの上限値は、約1.5である。この場合、従来では、図34に示すように、ばね定数を500N/mm以下に設定できるのは、下方移動側250N〜下方移動側100N程度の荷重範囲のみであり、それ以外の範囲ではばね定数が高い。   In the conventional example, as shown in FIG. 33, the load characteristic on the compression side shows that when H / t exceeds about 1.5, the change in the absolute value of the load P is monotonously increased to decreased when the predetermined deflection amount is exceeded. And migrate. In this case, even if the load is removed after applying a load P larger than the peak of the absolute value of the load P, the main body 210 remains in a deformed state and does not return to its original shape. For this reason, in the conventional example, the upper limit value of H / t at which a high load can be applied and the spring constant can be set low is about 1.5. In this case, conventionally, as shown in FIG. 34, the spring constant can be set to 500 N / mm or less only in the load range of about the downward movement side 250N to the downward movement side 100N, and in the other ranges, the spring constant is set. Is expensive.

これに対して、第1本発明例では、図5に示すように、ばね定数は、荷重方向および荷重の大きさに依存せずに略一定となり、いかなる荷重においても、ばね定数を500N/mm程度の低いばね定数に設定することができる。この場合、第1本発明例では、高荷重を負荷することができ、かつばね定数を低く設定することができるH/tが約1.5に限定されていた皿ばね200とは異なり、H/tの範囲を広く設定することができる。さらに、同一荷重時における最大主応力は従来例のものよりも低く、疲労耐久性は、従来例のものよりも同等あるいはそれ以上となる。   On the other hand, in the first example of the present invention, as shown in FIG. 5, the spring constant becomes substantially constant regardless of the load direction and the load magnitude, and the spring constant is 500 N / mm at any load. A low spring constant can be set. In this case, in the first example of the present invention, unlike the disc spring 200 in which H / t capable of applying a high load and setting a low spring constant is limited to about 1.5, The range of / t can be set wide. Furthermore, the maximum principal stress at the same load is lower than that of the conventional example, and the fatigue durability is equal to or higher than that of the conventional example.

図6は、第1本発明例においてH/tを6.3に設定した場合の軸線垂直方向のたわみ量に対する荷重およびばね定数の線図である。図5,6から判るように、第1本発明例では、軸線垂直方向のばね定数は、軸線方向のばね定数の40倍以上の高い値に設定することができる。したがって、第1本発明例では、ゴム部材とは異なり、軸線垂直方向/軸線方向のばね定数比を高めることができる。   FIG. 6 is a diagram of the load and the spring constant with respect to the deflection amount in the direction perpendicular to the axis when H / t is set to 6.3 in the first example of the present invention. As can be seen from FIGS. 5 and 6, in the first example of the present invention, the spring constant in the axis vertical direction can be set to a value that is 40 times or more higher than the spring constant in the axis direction. Therefore, in the first invention example, unlike the rubber member, the spring constant ratio in the axial vertical direction / axial direction can be increased.

以上のように本実施形態では、たとえば高荷重の両振りでの使用形態において、高さHと板厚tとの比(=H/t)を調整することにより、ばね定数を低く設定することができる。特に、本体部10の内周端10Aと外周端10Bの高さ方向の位置が同じであるから、上方移動時あるいは下方移動時のたわみ量が大きくなった時でも、ばね定数を低く設定することができる。また、ゴム部材とは異なり、軸線垂直方向/軸線方向のばね定数比を高めることができる。   As described above, in the present embodiment, for example, in a usage pattern in which a heavy load is swung, the spring constant is set low by adjusting the ratio of the height H to the plate thickness t (= H / t). Can do. In particular, since the position in the height direction of the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B of the main body 10 is the same, the spring constant should be set low even when the amount of deflection during upward movement or downward movement increases. Can do. Further, unlike the rubber member, the spring constant ratio in the axis vertical direction / axis direction can be increased.

(3)実施形態の好適例
(3−1)筒状部を設ける例
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば図7に示すように、本体部10の内周部10Aおよび外周部10Bに第1筒状部13および第2筒状部14を設けることができる。この場合、筒状部13,14は、本体部10の凸状の突出方向とは逆方向(図7では上側方向)に突出することができる。たとえば第1フランジ部11は、第1筒状部13を介して本体部10の内周部10Aに設けることができる。たとえば第2フランジ部12は、第2筒状部14を介して本体部10の外周部10Bに設けることができる。たとえば筒状部13,14は、その高さGが同一に設定された円筒部である。この場合、たとえば本体部10の内周端10Aと外周端10Bの高さ方向の位置が同じであるから、フランジ部11,12の本体側端部11C,12D(筒状部13,14の上端同士)の高さ方向の位置が等しく設定されている。
(3) Preferred example of embodiment (3-1) Example of providing a cylindrical portion The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, as shown in FIG. 7, the first cylindrical portion 13 and the second cylindrical portion 14 can be provided on the inner peripheral portion 10 </ b> A and the outer peripheral portion 10 </ b> B of the main body portion 10. In this case, the cylindrical portions 13 and 14 can protrude in a direction opposite to the protruding protruding direction of the main body portion 10 (upward direction in FIG. 7). For example, the first flange portion 11 can be provided on the inner peripheral portion 10 </ b> A of the main body portion 10 via the first tubular portion 13. For example, the second flange portion 12 can be provided on the outer peripheral portion 10 </ b> B of the main body portion 10 via the second tubular portion 14. For example, the cylindrical portions 13 and 14 are cylindrical portions having the same height G. In this case, for example, since the position in the height direction of the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B of the main body portion 10 is the same, the main body side end portions 11C and 12D of the flange portions 11 and 12 (the upper ends of the cylindrical portions 13 and 14). The positions in the height direction of each other are set equal.

上記態様では、本体部10が内周部側および外周部側の筒状部13,14を介して内周部側および外周部側の相手部材のそれぞれに固定することができるから、内周部側および外周部側の少なくとも一方の筒状部の高さを適宜設定することにより、相手部材への取付位置を調整することができる。また、上記態様は、次のような特性を得ることができる。   In the above aspect, the main body 10 can be fixed to the inner member and the counterpart member on the outer peripheral part via the cylindrical parts 13 and 14 on the inner peripheral part side and the outer peripheral part side. The attachment position to the mating member can be adjusted by appropriately setting the height of at least one cylindrical portion on the side and the outer peripheral side. Moreover, the said aspect can acquire the following characteristics.

図8は、図7に示すばねの変形例(第2本発明例)および第1本発明例においてH/tを6.3に設定した場合の荷重たわみ線図である。第2本発明例は、第1本発明例と同じ内外径および板厚を有し、H/tも上記値と同じに設定されている。   FIG. 8 is a load deflection diagram when H / t is set to 6.3 in the modified example of the spring shown in FIG. 7 (second example of the present invention) and the first example of the present invention. The second example of the present invention has the same inner and outer diameters and plate thicknesses as the first example of the present invention, and H / t is also set to the same value as above.

図8から判るように、筒状部を有する第2本発明例は、筒状部を有しない第1本発明例よりも荷重Pの絶対値が低く、ばね定数が低い。 なお、筒状部を有する第2本発明例について、筒状部の上端部が本体部からの離間距離が長くなると、筒状部のうち本体部から離間している部分はほとんど変形しないから、筒状部の高さHを高くしても効果はほぼ変化しない。たとえば高さHが10mmの場合と高さHが10mmの場合と高さHが20mmの場合との荷重たわみ特性は略同等となる。   As can be seen from FIG. 8, the second example of the present invention having a cylindrical part has a lower absolute value of the load P and a lower spring constant than the first example of the present invention having no cylindrical part. In addition, about the 2nd example of the present invention which has a cylindrical part, when the separation distance from a main-body part becomes long, the part spaced apart from a main-body part among cylindrical parts will hardly change. Even if the height H of the cylindrical portion is increased, the effect is not substantially changed. For example, the load deflection characteristics when the height H is 10 mm, when the height H is 10 mm, and when the height H is 20 mm are substantially the same.

図9は、第2本発明例おいてH/tを6.3に設定した場合の荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。図5、9から判るように、筒状部を有する第2本発明例は、筒状部を有しなくて、かつH/t(=6.3)が同じである第1本発明例と比較すると、ばね定数は低くなる。しかしながら、この場合、第2本発明例は、荷重値に対応する最大主応力が高く、疲労耐久性が異なるため、両者の性能を比較することができない。   FIG. 9 is a diagram of the load, maximum principal stress, and spring constant when H / t is set to 6.3 in the second example of the present invention. As can be seen from FIGS. 5 and 9, the second example of the present invention having a cylindrical part is the same as the first example of the present invention having no cylindrical part and the same H / t (= 6.3). In comparison, the spring constant is low. However, in this case, since the maximum principal stress corresponding to the load value is high and the fatigue durability is different, the second invention example cannot compare the performances of the two.

図10は、第1本発明例おいてH/tを5.5に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。筒状部を有しない第1本発明例のH/tを5.5に設定し、荷重値に対応する最大主応力を第2本発明例のものと同じに設定すると、図9,10から判るように、筒状部を有する第2本発明例は、筒状部を有しない第1本発明例よりもばね定数を低くすることができる。このように筒状部を有する第2本発明例では、疲労耐久性が同等の第1本発明例よりもばね定数を低く設定することができる。   FIG. 10 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection amount when H / t is set to 5.5 in the first example of the present invention. When H / t of the first example of the present invention having no cylindrical portion is set to 5.5 and the maximum principal stress corresponding to the load value is set to be the same as that of the second example of the present invention, from FIGS. As can be seen, the second example of the present invention having a cylindrical part can have a lower spring constant than the first example of the present invention having no cylindrical part. Thus, in the 2nd example of the present invention which has a cylindrical part, a spring constant can be set up lower than the 1st example of the present invention with the equivalent fatigue endurance.

(3−2)本体部の好適形状
(A)本体部の好適形状の取得手法例
(A−1)勾配の決定手法
本実施形態では、本体部10の形状を適宜設定することにより上方移動用および下方移動用の少なくとも一方の用途を適宜選択することができ、この場合、高さHと板厚tとの比(=H/t)を調整することにより、ばね定数を低値に適宜調整することができる。
(3-2) Preferred shape of main body (A) Example of acquisition method of preferred shape of main body (A-1) Determination method of gradient In this embodiment, the shape of main body 10 is appropriately set for upward movement. And at least one of the applications for the downward movement can be selected as appropriate. In this case, the spring constant is appropriately adjusted to a low value by adjusting the ratio of the height H to the thickness t (= H / t). can do.

たとえば本体部10の曲線形状の最適形状は、たとえば軸対称曲げを受ける円板モデルを用いて取得した曲げモーメント分布を利用することにより決定することができる。具体的には、円板モデルを用いて半径方向の位置rに対する曲げモーメントの分布M(r)を取得し、その分布を打ち消すような形状を選択する。この場合、本体部の形状を軸対称形状に設定して、中心軸からの半径方向の位置rに応じて高さhを設定することにより本体部の形状を表現する場合、その勾配dh/drの絶対値|dh/dr|が曲げモーメントMの絶対値|M|に比例するように高さh(r)を得る。このように得られた高さh(r)を利用することにより、本体部10の形状を得ることができる。   For example, the optimal curved shape of the main body 10 can be determined by using a bending moment distribution obtained using, for example, a disk model that undergoes axisymmetric bending. Specifically, the distribution M (r) of the bending moment with respect to the position r in the radial direction is acquired using a disc model, and a shape that cancels the distribution is selected. In this case, when the shape of the main body is expressed by setting the shape of the main body to an axisymmetric shape and setting the height h according to the position r in the radial direction from the central axis, the gradient dh / dr The height h (r) is obtained so that the absolute value of | dh / dr | is proportional to the absolute value | M | of the bending moment M. By using the height h (r) thus obtained, the shape of the main body 10 can be obtained.

曲げモーメントは、図11(A),11(B)に示すように円板300(内径Din、外径Dout)を用いることにより得ることができる。円板300では、内径Dinより内側部分300Aは剛体とし、内側部分300Aの中心位置(円板300の中心位置(軸中心位置))に荷重Pとしてせん断荷重を加える。円板300は、内周部および外周部にフランジ部(図示略)を有し、内周部側のフランジ部への荷重負荷を再現するための条件に近似する支持条件を用い、その支持条件では、円板300の外周部が変位しないように完全固定され、円板300の内周部では、そこにせん断力を加える方向以外は完全固定される。このような円板300に、その中心位置に原点を有する極座標系(r、θ、z) を設定する。円板300は荷重Pの負荷により曲げられ、その内部に応力が生じる。以下のように曲げモーメントの各成分を求めることにより、曲げ応力の各成分を得る。 The bending moment can be obtained by using a disc 300 (inner diameter D in , outer diameter D out ) as shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B). In disc 300, the inner portion 300A than the inner diameter D in is a rigid body, adding shear load as the load P to the center position of the inner portion 300A (the central position of the disc 300 (the axial center position)). The disc 300 has flange portions (not shown) on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, and uses support conditions that approximate the conditions for reproducing the load applied to the flange portion on the inner peripheral portion side. Then, the outer peripheral portion of the disc 300 is completely fixed so as not to be displaced, and the inner peripheral portion of the disc 300 is completely fixed except in a direction in which a shearing force is applied thereto. A polar coordinate system (r, θ, z) having an origin at the center position is set on such a disc 300. The disc 300 is bent by the load P, and stress is generated inside. Each component of the bending stress is obtained by obtaining each component of the bending moment as follows.

弾性学の円板曲げ理論および2次元弾性論を用いることにより円板300でのたわみ角φは、数1の数式で表される。円板300の支持条件を数1の式に代入した数3,4の数式から立てた連立方程式を解くことにより、C,Cは数5,6の数式で表される。 By using the disc bending theory of elasticity and the two-dimensional elasticity theory, the deflection angle φ in the disc 300 is expressed by the following mathematical formula 1. C 1 and C 2 are expressed by the mathematical expressions 5 and 6 by solving the simultaneous equations established from the mathematical expressions 3 and 4 in which the support conditions of the disc 300 are substituted into the mathematical expression 1 .

Figure 2012237422
なお、rは円板300の原点からの距離、Pは荷重値、Dは、円板の曲げ剛性であって数2の数式で表される。
Figure 2012237422
In addition, r is the distance from the origin of the disc 300, P is the load value, D is the bending rigidity of the disc, and is expressed by the mathematical formula 2.

Figure 2012237422
なお、Eはヤング率、νはポアソン比である。
Figure 2012237422
E is Young's modulus and ν is Poisson's ratio.

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

2次元弾性論を用いることにより、数7の数式で表される半径方向の曲げモーメントMおよび数8の数式で表される円周方向の曲げモーメントMθが得られる。数7,8の数式のなかのdφ/drは、数1の数式を微分することによって数9の数式で与えられる。上方移動用のばねの形状を決定するために必要な半径方向の曲げモーメント分布は、数7の数式により得られる。下方移動用のばねの形状を決定するために必要な円周方向の曲げモーメント分布は、数8の数式により得られる。勾配は、その大きさがそのような分布を有する曲げモーメントの大きさに比例するように決定される。なお、曲げモーメントは荷重P、円板の曲げ剛性の逆数1/Dに比例することから、勾配の分布は、荷重Pおよび板厚tによらず、内径Dinおよび外径Doutにより決定される。 By using the 2-dimensional elastic theory, the bending of the radial represented by the number 7 in the formulas moment M r and number 8 bending moment M theta circumferential represented by formula is obtained. Dφ / dr in the mathematical expressions 7 and 8 is given by the mathematical expression 9 by differentiating the mathematical expression 1. The radial bending moment distribution necessary for determining the shape of the spring for upward movement is obtained by the equation (7). The bending moment distribution in the circumferential direction necessary for determining the shape of the spring for downward movement can be obtained by the mathematical formula (8). The gradient is determined such that its magnitude is proportional to the magnitude of the bending moment having such a distribution. Since the bending moment is proportional to the load P and the reciprocal 1 / D of the bending rigidity of the disc, the gradient distribution is determined by the inner diameter D in and the outer diameter D out regardless of the load P and the plate thickness t. The

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

上方移動用および下方移動用の両用のばねの形状を決定するために必要な最大主応力σmaxの考えに基づくモーメントの分布の算出について説明する。数7の数式で表される半径方向の曲げモーメントMおよび数8の数式で表される円周方向の曲げモーメントMθを用いると、円板300の上面側および下面側の応力成分σ(上面)、σθ(上面)、σ(下面)、σθ(下面)は、数10〜13の数式で与えられる。応力成分σは半径方向の曲げモーメントMに比例し、応力成分σθは円周方向の曲げモーメントMθに比例していることが判る。 The calculation of the moment distribution based on the idea of the maximum principal stress σmax necessary for determining the shape of the spring for both upward movement and downward movement will be described. With a circumferential bending moment M theta represented by formula radial bending moment M r and number 8, represented by the number 7 of the formula, the stress component of the top and bottom surfaces of the disc 300 sigma r (Upper surface), σ θ (upper surface), σ r (lower surface), and σ θ (lower surface) are given by mathematical expressions of several tens to thirteen. It can be seen that the stress component σ r is proportional to the bending moment M r in the radial direction, and the stress component σ θ is proportional to the bending moment M θ in the circumferential direction.

Figure 2012237422
なお、Aは板厚tによって決定されるパラメータ(=6/t)である。
Figure 2012237422
A is a parameter (= 6 / t 2 ) determined by the plate thickness t.

Figure 2012237422
なお、Aは、数10の数式と同じパラメータである。
Figure 2012237422
Note that A is the same parameter as the mathematical expression of Formula 10.

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

上記のように円板300にせん断荷重を加えた場合、軸線方向断面での任意の最大主応力σmaxは、数14の数式で表され、疲労強度パラメータとして用いられる。応力成分τrθは軸対称問題のために0であるから、最大主応力σmaxは数15の数式で表される。 When a shear load is applied to the disc 300 as described above, the arbitrary maximum principal stress σmax in the axial section is expressed by the mathematical formula 14 and used as a fatigue strength parameter. Since stress component tau R.theta 0 for axisymmetric, the maximum principal stress σmax is represented by equation number 15.

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

任意の半径rにて半径方向の曲げモーメントMおよび円周方向の曲げモーメントMθのうちの大きい方の曲げモーメントをMmaxとした場合、Mmaxは数16の数式で表される。Mmaxを用いることにより、最大主応力σmaxは数17の数式で表される。この場合、円板300の上面側と下面側では最大主応力σmaxが異なる。たとえば、荷重Pが正のとき、上面側の最大主応力σmaxは図12に示す分布を有し、下面側の最大主応力σmaxは図13に示す分布を有する。 When the larger bending moment of any at the radius r of the radial bending moment M r and circumferential bending moment M theta and Mmax, Mmax is expressed by equation number 16. By using Mmax, the maximum principal stress σmax is expressed by the following mathematical formula (17). In this case, the maximum principal stress σmax is different between the upper surface side and the lower surface side of the disc 300. For example, when the load P is positive, the maximum principal stress σmax on the upper surface side has a distribution shown in FIG. 12, and the maximum principal stress σmax on the lower surface side has a distribution shown in FIG.

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
なお、Aは、数10の数式と同じパラメータである。
Figure 2012237422
Note that A is the same parameter as the mathematical expression of Formula 10.

上面側および下面側の最大主応力σmaxのうちの大きい方の最大主応力σmax’は数18の数式で表される。σmax’は、図12,13に示すグラフから図14に示すように得られる。σmax’に対応する曲げモーメント分布Mmax’は、数19の数式に示すように半径方向および円周方向の曲げモーメントの絶対値のうちの大きい方のモーメントを採用することにより得られる。Mmax’は、図15に示すように得られる。曲げモーメント分布Mmax’に着目し、勾配は、その大きさが上記分布を有する曲げモーメントMmax’の絶対値に比例するように決定される。なお、曲げモーメント分布Mmax’は|M|および|Mθ|で表現されることから、勾配の分布は、MおよびMθと同様、荷重Pおよび板厚tによらず、内径Dinおよび外径Doutにより決定される。 The larger maximum principal stress σmax ′ of the maximum principal stresses σmax on the upper surface side and the lower surface side is expressed by Equation (18). σmax ′ is obtained from the graphs shown in FIGS. 12 and 13 as shown in FIG. The bending moment distribution Mmax ′ corresponding to σmax ′ is obtained by adopting the larger moment of the absolute values of the bending moments in the radial direction and the circumferential direction as shown in the mathematical expression (19). Mmax ′ is obtained as shown in FIG. Focusing on the bending moment distribution Mmax ′, the gradient is determined such that the magnitude thereof is proportional to the absolute value of the bending moment Mmax ′ having the above distribution. Since the bending moment distribution Mmax ′ is expressed by | M r | and | M θ |, the gradient distribution is the inner diameter D in , regardless of the load P and the plate thickness t, as in the case of M r and M θ. And the outer diameter Dout .

Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

(A−2)高さの決定手法
ばねの本体部の形状はたとえば下方に向けて凸状に設定されているから、勾配の正負が本体部の内終端から外終端へ向かう途中で1回変化するように符号が決定される。この場合、勾配が0となる位置で正負が変化すると、曲線は連続的に変化するから、勾配の正負は、上方移動用のばねあるいは下方移動用のばねとして用いる場合には、数20の数式を満たす位置r(=r’)で変化させ、上方移動用および下方移動用の両用のばねとして用いる場合には、勾配は常に0より大きいから、勾配の大きさが最も小さな位置となる数21の数式を満たす位置r(=r’)で変化させる。
(A-2) Method for determining height Since the shape of the main body of the spring is set to a convex shape, for example, downward, the slope changes once during the course from the inner end to the outer end of the main body. Thus, the sign is determined. In this case, when the sign changes at a position where the gradient becomes 0, the curve continuously changes. Therefore, when the slope is used as a spring for upward movement or a spring for downward movement, the mathematical formula 20 When the position is changed at a position r (= r ′) that satisfies the above and is used as a spring for both upward movement and downward movement, the gradient is always larger than 0, and therefore the number 21 at which the gradient is the smallest position is given. The position is changed at a position r (= r ′) satisfying the mathematical formula.

Figure 2012237422
なお、Mは、上方移動用のばねの場合にはM、下方移動用のばねの場合にはMθである。
Figure 2012237422
Note that M is M r in the case of a spring for upward movement, and M θ in the case of a spring for downward movement.

Figure 2012237422
Figure 2012237422

以上のように曲げモーメントM(上方移動用のばねの場合にはM、下方移動用のばねの場合にはMθ、上方移動用および下方移動用の両用のばねの場合にはMmax’)に基づき勾配を求めて本体部の形状を得る場合、勾配とモーメントの関係は数22の数式で表される。一方、高さ位置hは、勾配を積分することにより得られ、数23の数式で表される。数22および数23の数式から高さ位置hが得られ、高さ位置hは、数24の数式で示すように、任意の軸線方向断面上の位置rで表される。本体部の形状の設計時、比例定数αを調整することにより、h(r)を調整することができる(すなわち、高さHを調整することができる)。したがって、 H/tを適宜調整することができるから、ばねの仕様に応じてばね定数を調整することができる。なお、本体部の好適形状の取得で用いられる高さHは、たとえば本体部10の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、h(r)のうちの最小値hminの絶対値|hmin|であり、hminは、数25の数式で表される。 As described above, the bending moment M (M r in the case of an upward movement spring, M θ in the case of a downward movement spring, Mmax ′ in the case of both upward and downward movement springs) When the gradient is obtained on the basis of the shape to obtain the shape of the main body, the relationship between the gradient and the moment is expressed by the mathematical formula of Formula 22. On the other hand, the height position h is obtained by integrating the gradient, and is expressed by Equation 23. The height position h is obtained from the mathematical formulas of Formula 22 and Formula 23, and the height position h is represented by a position r on an arbitrary axial cross section as shown by the mathematical formula of Formula 24. At the time of designing the shape of the main body, h (r) can be adjusted (ie, the height H can be adjusted) by adjusting the proportionality constant α. Therefore, since H / t can be adjusted as appropriate, the spring constant can be adjusted according to the specifications of the spring. Note that the height H used for obtaining a suitable shape of the main body is, for example, the absolute value of the minimum value hmin of h (r) | hmin when the shape of the main body 10 is set to be convex downward. |, And hmin is expressed by the mathematical formula 25.

Figure 2012237422
なお、αは、0より大きな任意の比例定数である。
Figure 2012237422
Α is an arbitrary proportional constant larger than 0.

Figure 2012237422
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Figure 2012237422
Figure 2012237422

Figure 2012237422
Figure 2012237422

なお、本体部の形状を得るために、曲げモーメント分布Mmax’の代わりにその変形例であるモーメント分布Mmax”を用いてもよい。Mmax’は常に0より大きいため、r=r’のときのMmax’は、rの全域において与えられる。そこで、数26の数式で表されるモーメントMmax”について説明する。Mmax”はr=r’となる位置の勾配が0となるから、モーメント分布Mmax”のモーメントの大きさに勾配の大きさを比例させることにより本体部を得、その本体部では、その曲線形状が連続的に変化する。   In order to obtain the shape of the main body portion, a moment distribution Mmax ″ which is a modified example thereof may be used instead of the bending moment distribution Mmax ′. Since Mmax ′ is always larger than 0, when r = r ′. Mmax ′ is given in the entire range of r. The moment Mmax ”expressed by the mathematical formula 26 will be described. Since the gradient at the position where r = r ′ is 0, the main body is obtained by making the gradient proportional to the magnitude of the moment of the moment distribution Mmax ″. Changes continuously.

Figure 2012237422
Figure 2012237422

(B)本体部の好適形状例
本体部の好適形状例について、たとえば本体部およびフランジ部の内外径、板厚、ならびに、相手部材は、皿ばねの上記一例(従来例)と同じである場合、軸対称曲げを受ける円板モデルを用いて得られる曲げモーメントM(上方移動用のばねの場合にはM、下方移動用のばねの場合にはMθ、上方移動用および下方移動用の両用のばねの場合にはMmax’)の分布は、図15に示すように得られる。勾配の大きさが、図15に示す分布を有する曲げモーメントMの大きさに比例するように作成した曲線を利用することにより、本体部10の曲線形状の最適形状を得ることができる。
(B) Preferred shape example of main body portion With respect to a preferred shape example of the main body portion, for example, the inner and outer diameters, plate thicknesses, and mating members of the main body portion and the flange portion are the same as the above example (conventional example) of the disc spring. , Bending moment M obtained using a disk model subjected to axisymmetric bending (M r for a spring for upward movement, M θ for a spring for downward movement, and for upward and downward movement In the case of a dual-purpose spring, the distribution of Mmax ′) is obtained as shown in FIG. By using a curve created so that the magnitude of the gradient is proportional to the magnitude of the bending moment M having the distribution shown in FIG. 15, the optimum curved shape of the main body 10 can be obtained.

上方移動用のばね、下方移動用のばね、および、上方移動用および下方移動用の両用のばねを用いる場合の本体部の好適形状例について説明する。なお、本願では、符号Cは、本体部10の内周端10Aと外周端10Bとの中心位置を示し、符号Qは、本体部10の形状の勾配の正負が変化する箇所を示し、符号Lは、本体部10の形状の内周端10Aの勾配のデータを示し、符号Mは、本体部の形状の外周端10Bの勾配のデータを示している。なお、以下の本体部の好適形状例では、たとえば本体部10の外周部10Bに第2筒状部14を設けることにより、本体部10の内周端10A(第1フランジ部11の本体側端部11C)と第2フランジ部12の本体側端部12Dの高さ方向の位置を等しく設定している。   An example of a preferred shape of the main body when using a spring for upward movement, a spring for downward movement, and a spring for both upward and downward movement will be described. In the present application, the symbol C indicates the center position between the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B of the main body portion 10, the reference symbol Q indicates a location where the sign of the shape of the main body portion 10 changes, and the reference symbol L Indicates data on the gradient of the inner peripheral end 10A of the shape of the main body 10, and symbol M indicates data on the gradient of the outer peripheral end 10B of the shape of the main body. In the following preferred shape examples of the main body portion, for example, by providing the second cylindrical portion 14 on the outer peripheral portion 10B of the main body portion 10, the inner peripheral end 10A of the main body portion 10 (the main body side end of the first flange portion 11). The position in the height direction of the main body side end portion 12D of the second flange portion 12 is set equal.

(B―1)上方移動用のばねを用いる場合
図16は、得られた本体部10の形状の好適例(第3本発明例)を示すグラフである。図16は、勾配の大きさが、図15に示す分布を有する半径方向の曲げモーメントMの大きさの大きさに比例するように勾配分布を決めたときの高さ分布である。図16に示す例では、H/tを6.3に設定し、H/t以外のサイズおよび相手部材は、皿ばねの上記一例(従来例)と同じである。
(B-1) When Using Spring for Moving Up FIG. 16 is a graph showing a preferred example (third invention example) of the shape of the main body 10 obtained. 16, the magnitude of the gradient, the height distribution when decided gradient distribution in proportion to the magnitude of the magnitude of the radial bending moment M r with a distribution shown in FIG. 15. In the example shown in FIG. 16, H / t is set to 6.3, and the size and the mating member other than H / t are the same as the above example (conventional example) of the disc spring.

本体部10の軸線方向断面の形状について、たとえば図16,17に示すように本体部10の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、軸線方向断面における本体部10の形状の勾配は内周端10Aから外周端10Bに向かって単調増加し、本体部10の内周端10Aの形状の勾配は負であり、その絶対値は、本体部10の外周端10Bの形状の勾配の絶対値よりも大きく、本体部10の形状の勾配の正負が変化する位置Qは中心位置Cよりも内周端10A側に位置する。なお、このような本体部10の特徴は、板厚、外径、内径を変更しても同様である。   With respect to the shape of the cross section in the axial direction of the main body 10, for example, as shown in FIGS. 16 and 17, when the shape of the main body 10 is convex downward, the gradient of the shape of the main body 10 in the cross section in the axial direction is It increases monotonously from the peripheral end 10A toward the outer peripheral end 10B, the gradient of the shape of the inner peripheral end 10A of the main body 10 is negative, and its absolute value is the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral end 10B of the main body 10 The position Q at which the sign of the gradient of the shape of the main body 10 changes is located closer to the inner peripheral end 10A than the center position C. The characteristics of the main body 10 are the same even when the plate thickness, outer diameter, and inner diameter are changed.

第3本発明例では、半径方向の曲げモーメントMを均一とすることにより、応力成分σの均一化を図ることができるから、本体部に分布している応力のうち最大となる応力を低く設定することができる。したがって、上方移動時のばね定数を低値に適宜調整することができる。 In the third invention example, by a radial bending moment M r uniformly, since it is possible to achieve uniform stress component sigma r, the maximum and becomes the stress of the stress is distributed in the body portion Can be set low. Therefore, the spring constant during the upward movement can be appropriately adjusted to a low value.

図18は、第3本発明例の形状において第2筒状部を設けない場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。第3本発明例では、図18に示すようにたとえば引張方向の荷重Pが1500Nのときのたわみ量は4.2mmであり、0〜1500Nの範囲での平均ばね定数に換算すると約360N/mmである。第1本発明例では、図4に示すようにH/tを調整しても、たわみ量を大きく設定することができないため、ばね定数は高いが、第3本発明例では上記のようにばね定数を低く設定することができる。   FIG. 18 is a diagram of a load, a maximum principal stress, and a spring constant with respect to a deflection amount when the second cylindrical portion is not provided in the shape of the third example of the present invention. In the third example of the present invention, as shown in FIG. 18, for example, the amount of deflection when the load P in the tensile direction is 1500 N is 4.2 mm, and when converted to an average spring constant in the range of 0 to 1500 N, it is about 360 N / mm. It is. In the first example of the present invention, even if H / t is adjusted as shown in FIG. 4, the amount of deflection cannot be set large, so the spring constant is high. The constant can be set low.

図19は、第1本発明例のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。この場合、第1本発明例において荷重値に対応する最大主応力を、筒状部を有しない第3本発明例(図18に示す例)のものと同じに設定している。本体部10が円弧形状をなす第1本発明例では、図19に示すようにたとえば下方移動するように1500Nの荷重を負荷したときのたわみ量は3.1mmであり、下方移動における0〜1500Nの範囲での平均ばね定数に換算すると約480N/mmである。したがって、第3本発明例は、第1本発明例よりもばね定数を低く設定することができる。このように第3本発明例では、疲労耐久性が同等の第1本発明例よりもばね定数を低く設定することができる。   FIG. 19 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection amount of the first example of the present invention. In this case, the maximum principal stress corresponding to the load value in the first example of the present invention is set to be the same as that of the third example of the present invention (example shown in FIG. 18) having no cylindrical portion. In the first example of the present invention in which the main body 10 has an arc shape, as shown in FIG. 19, for example, the deflection amount when a load of 1500 N is applied so as to move downward is 3.1 mm, and 0 to 1500 N in downward movement. It is about 480 N / mm when converted to an average spring constant in the range of. Therefore, the third invention example can set the spring constant lower than that of the first invention example. Thus, in the third invention example, the spring constant can be set lower than in the first invention example having the same fatigue durability.

(B―2)下方移動用のばねを用いる場合
図22は、得られた本体部10の形状の好適例(第4本発明例)を示すグラフである。図22は、勾配の大きさが図15に示す分布を有する円周方向の曲げモーメントMθの大きさに比例するように勾配分布を決めたときの高さ分布である。図22に示す例では、H/tを6.3に設定し、H/t以外のサイズおよび相手部材は、皿ばねの上記一例(従来例)と同じである。
(B-2) When Using Spring for Moving Down FIG. 22 is a graph showing a preferred example (fourth example of the present invention) of the shape of the main body 10 obtained. Figure 22 is a height distribution when the magnitude of the gradient gave the gradient distribution in proportion to the magnitude of the circumferential direction of the bending moment M theta having a distribution shown in FIG. 15. In the example shown in FIG. 22, H / t is set to 6.3, and the size and mating member other than H / t are the same as the above-described example (conventional example) of the disc spring.

本体部10の軸線方向断面の形状について、たとえば図22,23に示すように本体部10の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、軸線方向断面における本体部10の形状の勾配は、内周端10Aから外周端10Bに向かって減少し、中心位置Cよりも内周端10A側で増加に転じ、本体部10の内周端10Aの形状の勾配は負であり、その絶対値は、本体部10の外周端10Bの形状の勾配の絶対値よりも大きく、本体部10の形状の勾配の正負が変化する位置Qは、中心位置Cよりも外周端10B側に位置する。なお、このような本体部10の特徴は、板厚、外径、内径を変更しても同様である。   Regarding the shape of the axial section of the main body 10, for example, when the shape of the main body 10 is set to be convex downward as shown in FIGS. 22 and 23, the gradient of the shape of the main body 10 in the axial section is The inner circumferential end 10A decreases from the inner circumferential end 10B toward the outer circumferential end 10B, starts to increase on the inner circumferential end 10A side with respect to the center position C, the gradient of the shape of the inner circumferential end 10A of the main body 10 is negative, and its absolute value is The position Q, which is larger than the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral end 10B of the main body portion 10 and changes in the positive / negative of the gradient of the shape of the main body portion 10, is located closer to the outer peripheral end 10B than the center position C. The characteristics of the main body 10 are the same even when the plate thickness, outer diameter, and inner diameter are changed.

第3本発明例では、円周方向の曲げモーメントMθを均一とすることにより、応力成分σθの均一化を図ることができるから、本体部に分布している応力のうち最大となる応力を低く設定することができる。したがって、下方移動時のばね定数を低値に適宜調整することができる。 Stress in the third invention example, by setting the circumferential bending moment M theta uniform, consisting of can be made uniform stress component sigma theta, the largest among the stress is distributed in the body portion Can be set low. Therefore, the spring constant during the downward movement can be appropriately adjusted to a low value.

図24は、第4本発明例の形状において第2筒状部を設けない場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、およびばね定数の線図である。第4本発明例では、図24に示すようにたとえば下方移動時の荷重Pが1000Nのときのたわみ量は―5mmであり、下方移動における0〜1000Nの範囲での平均ばね定数に換算すると約200N/mmである。第1本発明例では、図4に示すようにH/tを調整しても、たわみ量を大きく設定することができないため、ばね定数が高いが、第4本発明例では上記のようにばね定数を低く設定することができる。   FIG. 24 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection amount when the second cylindrical portion is not provided in the shape of the fourth example of the present invention. In the fourth example of the present invention, as shown in FIG. 24, for example, the amount of deflection when the load P during downward movement is 1000 N is -5 mm, and when converted to the average spring constant in the range of 0 to 1000 N during downward movement, 200 N / mm. In the first example of the present invention, even if H / t is adjusted as shown in FIG. 4, the amount of deflection cannot be set large, so the spring constant is high. The constant can be set low.

図25は、第4本発明例においてH/tを9に設定した場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。第4本発明例では、図25に示すようにたとえば圧縮方向の荷重Pが1500Nのときのたわみ量は、―4.81mmである。本体部10が円弧形状をなす第1本発明例では、図19に示すようにたとえば圧縮方向の荷重Pが1500Nのときのたわみ量は―3.5mmであり、最大主応力は高くなっている。したがって、第4本発明例は、第1本発明例よりも、最大主応力が低くて、かつ平均ばね定数を低く設定することができる。このように第4本発明例では、疲労耐久性が同等の第1本発明例よりも下方移動時のばね定数を低く設定することができる。   FIG. 25 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection when H / t is set to 9 in the fourth example of the present invention. In the fourth example of the present invention, as shown in FIG. 25, for example, the amount of deflection when the load P in the compression direction is 1500 N is −4.81 mm. In the first example of the present invention in which the main body 10 has an arc shape, as shown in FIG. 19, for example, when the load P in the compression direction is 1500 N, the deflection amount is −3.5 mm, and the maximum principal stress is high. . Accordingly, the fourth example of the present invention has a lower maximum principal stress and a lower average spring constant than the first example of the present invention. Thus, in the fourth example of the present invention, the spring constant during the downward movement can be set lower than in the first example of the present invention having the same fatigue durability.

(B―3)上方移動用および下方移動用の両用のばねを用いる場合
図26は、得られた本体部10の形状の好適例(第5本発明例)を示すグラフである。図26は、勾配の大きさが、図15に示す分布において半径方向の曲げモーメントの大きさ|M|および円周方向の曲げモーメントの大きさ|Mθ|のうちの大きい方の値であるモーメントMmax’に比例するように勾配分布を決めたときの高さ分布である。図26に示す例では、H/tを6.3に設定し、H/t以外のサイズおよび相手部材は、皿ばねの上記一例(従来例)と同じである。
(B-3) When using springs for both upward movement and downward movement FIG. 26 is a graph showing a preferred example (fifth example of the present invention) of the shape of the main body 10 obtained. In FIG. 26, the gradient magnitude is a larger value of the radial bending moment magnitude | M r | and the circumferential bending moment magnitude | M θ | in the distribution shown in FIG. This is the height distribution when the gradient distribution is determined so as to be proportional to a certain moment Mmax ′. In the example shown in FIG. 26, H / t is set to 6.3, and the size and mating member other than H / t are the same as the above example (conventional example) of the disc spring.

本体部10の軸線方向断面の形状について,たとえば図26,27に示すように本体部10の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、軸線方向断面における本体部10の形状の勾配は内周端10Aから外周端10Bに向かって単調増加し、本体部10の内周端10Aの形状の勾配は負であり、その絶対値は、本体部10の外周端10Bの形状の勾配の絶対値よりも大きく、本体部10の形状の勾配が0になる位置Qは、中心位置Cよりも外周端10B側に位置する。なお、このような本体部10の特徴は、板厚、外径、内径を変更しても同様である。   As for the shape of the cross section in the axial direction of the main body 10, for example, as shown in FIGS. 26 and 27, when the shape of the main body 10 is set downward and convex, the gradient of the shape of the main body 10 in the cross section in the axial direction is It increases monotonously from the peripheral end 10A toward the outer peripheral end 10B, the gradient of the shape of the inner peripheral end 10A of the main body 10 is negative, and its absolute value is the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral end 10B of the main body 10 The position Q at which the gradient of the shape of the main body 10 becomes 0 is located on the outer peripheral end 10B side with respect to the center position C. The characteristics of the main body 10 are the same even when the plate thickness, outer diameter, and inner diameter are changed.

第5本発明例では、半径方向の曲げモーメントの大きさ|M|および円周方向の曲げモーメントの大きさ|Mθ|のうちの大きい方の値であるモーメントMmax’を均一とすることにより、最大主応力σmaxの均一化を図ることができるから、本体部に分布している応力のうち最大となる応力を低く設定することができる。したがって、上方移動時および下方移動時のばね定数を低値に適宜調整することができる。 In the fifth example of the present invention, the moment Mmax ′ which is the larger one of the magnitude of the bending moment | M r | in the radial direction and the magnitude of the bending moment | M θ | in the circumferential direction is made uniform. Thus, the maximum principal stress σmax can be made uniform, so that the maximum stress among the stresses distributed in the main body can be set low. Therefore, the spring constant during upward movement and downward movement can be appropriately adjusted to a low value.

図28は、第5本発明例の形状において第2筒状部を設けない場合のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。第5本発明例では、図28に示すようにたとえば上方移動時の荷重Pが1500Nのとき、図19に示すように、本体部10が円弧形状をなす第1本発明例と同一の最大主応力とたわみ量を示す。第5本発明例は、図28に示すようにたとえば下方移動時の荷重Pが1500Nのとき、図19に示す第1本発明例よりも最大主応力が低くて、かつ平均ばね定数を低く設定することができる。このように第5本発明例では、上方移動時および下方移動時のいずれの時も、疲労耐久性が同等あるいはそれ以下の第1本発明例よりもばね定数を低く設定することができる。   FIG. 28 is a diagram of a load, a maximum principal stress, and a spring constant with respect to a deflection amount when the second cylindrical portion is not provided in the shape of the fifth example of the present invention. In the fifth example of the present invention, as shown in FIG. 28, when the load P during upward movement is 1500 N, for example, as shown in FIG. Indicates stress and deflection. In the fifth example of the present invention, as shown in FIG. 28, for example, when the load P during downward movement is 1500 N, the maximum principal stress is lower than that of the first example of the present invention shown in FIG. can do. As described above, in the fifth example of the present invention, the spring constant can be set lower than that of the first example of the present invention having the same or less fatigue durability at both the upward movement and the downward movement.

なお、本体部の好適形状の設定では、勾配と曲げモーメントの関係を示す数22の数式の比例定数αを、軸線方向断面の径方向の位置毎に変更してもよい。たとえば上記実施形態では、上方移動用のばね、下方移動用のばね、および、上方移動用および下方移動用の両用のばねを用いる場合の本体部10の好適形状例について、本体部10の形状を下方に向けて凸状に設定したとき、いずれの例でも、本体部10の内周端10Aは、外周端10Bよりも上方に位置するが、たとえば内周端10Aと外周端10Bの高さ方向の位置が等しくなるように、径方向の所定位置を境にして比例定数αを変更して調整してもよい。   In setting the preferred shape of the main body, the proportionality constant α in the mathematical formula 22 indicating the relationship between the gradient and the bending moment may be changed for each radial position of the axial cross section. For example, in the above-described embodiment, the shape of the main body 10 is set as an example of a preferable shape of the main body 10 when using a spring for upward movement, a spring for downward movement, and a spring for both upward movement and downward movement. In any example, the inner peripheral end 10A of the main body 10 is positioned higher than the outer peripheral end 10B when set in a convex shape downward. For example, the height direction of the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B May be adjusted by changing the proportionality constant α with a predetermined position in the radial direction as a boundary.

比例定数αを一定にしている図18,24,28に示す第3本発明例、第4本発明例、および、第5本発明例のたわみ量に対するばね定数の線図では、いずれの例でも、上方移動時のたわみ量が増すに従い、ばね定数が高くなる。このように本体部10の内周端10Aが外周端10Bよりも上方に位置する形状では、軸線方向断面の本体部10の外周端10B近傍の略円弧形状の長さが短いため、図2(A)で示す上方移動時にたわみ量が大きくなると、本体部10が変形しにくくなる虞がある。そのため、上方移動時のたわみ量が大きくなるに従って、ばね定数も高くなる虞がある。   18, 24, and 28 in which the constant of proportionality α is constant, the diagrams of the spring constant with respect to the deflection amount of the third example of the present invention, the fourth example of the present invention, and the fifth example of the present invention are all examples. As the amount of deflection during upward movement increases, the spring constant increases. In the shape in which the inner peripheral end 10A of the main body portion 10 is positioned above the outer peripheral end 10B in this way, the length of the substantially arc shape in the vicinity of the outer peripheral end 10B of the main body portion 10 in the axial cross section is short. If the amount of deflection increases during the upward movement shown in A), the main body 10 may be difficult to deform. Therefore, the spring constant may increase as the amount of deflection during upward movement increases.

そこでたとえば図20に示す第3本発明例の変形例では、半径方向の曲げモーメントMに対する勾配の比例定数が、勾配の正負の変化位置Qよりも内周側と外周側とにおいて異なるように設定することにより、内周端10Aと外周端10Bの高さを等しく設定することができる。図21は、第3本発明例の変形例(図16の変形例、第6本発明例)のたわみ量に対する荷重、最大主応力、および、ばね定数の線図である。図18,21から判るように、第6本発明例では、第3本発明例よりも上方移動のたわみ量が大きいときのばね定数を低くすることができる。このように第6本発明例では、内周端10Aと外周端10Bの高さ方向の位置を等しく設定することにより、上方移動時のたわみ量が大きくなった時でも、ばね定数を低くすることができる。 Therefore, in the modification of the third invention example example shown in FIG. 20, the proportional constant gradient with respect to the radial direction of the bending moment, M r, differently in the inner peripheral side and outer peripheral side of the positive and negative changes in position Q of the gradient By setting, the heights of the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B can be set equal. FIG. 21 is a diagram of the load, the maximum principal stress, and the spring constant with respect to the deflection amount of the modified example of the third example of the present invention (the modified example of FIG. 16 and the sixth example of the present invention). As can be seen from FIGS. 18 and 21, in the sixth example of the present invention, the spring constant when the deflection amount of the upward movement is larger than in the third example of the present invention can be lowered. As described above, in the sixth example of the present invention, the spring constant can be lowered even when the deflection amount during the upward movement is increased by setting the positions in the height direction of the inner peripheral end 10A and the outer peripheral end 10B to be equal. Can do.

(4)実施形態の適用例
ばね1は、たとえば図29に示すサスペンション装置50に適用することができる。サスペンション装置50は、たとえば緩衝器60、サスペンションスプリング70、および、ばね1を備えている。ばね1は、たとえばサスペンション装置50のアッパシートとしての機能を兼ねている。
(4) Application Example of Embodiment The spring 1 can be applied to the suspension device 50 shown in FIG. 29, for example. The suspension device 50 includes, for example, a shock absorber 60, a suspension spring 70, and the spring 1. The spring 1 also functions as an upper seat of the suspension device 50, for example.

緩衝器60は、ピストン部61およびシリンダ部62を備えている。ピストン部61の下端部の弁(図示略)がシリンダ部62内面を摺動する。ピストン部61のロッドは、その周囲に設けられたロッドガイド部(図示略)のシールを摺動する。シリンダ部62の外周部には、サスペンションスプリング70の車輪側端部を受けるフランジ部63が形成されている。シリンダ部62には、作動油等が封入され、作動油等が摺動時の弁を通過して抵抗が発生することにより緩衝機能が実現される。サスペンションスプリング70は、フランジ部63とばね1との間に設けられ、たとえばコイルスプリングである。   The shock absorber 60 includes a piston part 61 and a cylinder part 62. A valve (not shown) at the lower end of the piston part 61 slides on the inner surface of the cylinder part 62. The rod of the piston part 61 slides on a seal of a rod guide part (not shown) provided around the piston part 61. A flange portion 63 that receives the wheel side end portion of the suspension spring 70 is formed on the outer peripheral portion of the cylinder portion 62. The cylinder part 62 is filled with hydraulic oil or the like, and the buffering function is realized by the hydraulic oil or the like passing through the valve during sliding and generating resistance. The suspension spring 70 is provided between the flange portion 63 and the spring 1 and is, for example, a coil spring.

ばね1では、第1フランジ部11が、孔部11Aに設けられたねじ手段等の固定部材71により固定されるとともに、第2フランジ部12が、ねじ手段等の固定部材72により車体120に固定される。ばね1としては、要求される特性に応じて、上方移動用、下方移動用、あるいは、上方移動用および下方移動用の両用のばねを用いることができる。   In the spring 1, the first flange portion 11 is fixed by a fixing member 71 such as screw means provided in the hole portion 11A, and the second flange portion 12 is fixed to the vehicle body 120 by a fixing member 72 such as screw means. Is done. As the spring 1, depending on the required characteristics, it is possible to use a spring for upward movement, downward movement, or both upward and downward movement springs.

車両の車輪側からの荷重が緩衝器60を通じて車体に入力される場合、その荷重が高周波帯域や微振幅領域の振動である時、緩衝器60がそのような振動に対して追従できない虞がある。この場合、軸線方向のばね定数が低く設定されているばね1が、図2(A),(B)に示すように変形することにより、高周波帯域や微振幅領域の振動を吸収することができる。したがって、緩衝器60でスティックスリップが発生した場合でも、ばね1は荷重変動を抑制することができるから、乗り心地が良好となる。   When a load from the wheel side of the vehicle is input to the vehicle body through the shock absorber 60, the shock absorber 60 may not be able to follow such vibration when the load is vibration in a high frequency band or a fine amplitude region. . In this case, the spring 1 having a low axial spring constant can be deformed as shown in FIGS. 2A and 2B to absorb vibrations in the high frequency band and the fine amplitude region. . Therefore, even when stick-slip occurs in the shock absorber 60, the spring 1 can suppress load fluctuations, so that the ride comfort is improved.

また、ばね1では、本体部10が皿ばね部として機能するから、緩衝器60の軸線方向以外の方向の剛性を高くすることができる。したがって、緩衝器60の軸線方向の振動がばね1に対してせん断応力として作用した場合でも、ばね1は軸線方向以外の方向に撓まない。その結果、操縦安定性を確保することができる。   Moreover, in the spring 1, since the main-body part 10 functions as a disk spring part, the rigidity of directions other than the axial direction of the buffer 60 can be made high. Therefore, even when the vibration in the axial direction of the shock absorber 60 acts as a shear stress on the spring 1, the spring 1 does not bend in directions other than the axial direction. As a result, steering stability can be ensured.

1…ばね、10…本体部、10A…内周部,内周端、10B…外周部,外周端、11…第1フランジ部(フランジ部)、12…第2フランジ部(フランジ部)、13…第1筒状部(筒状部)、14…第2筒状部(筒状部)、111…第1部材(相手部材)、112…第2部材(相手部材)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spring, 10 ... Main-body part, 10A ... Inner peripheral part, inner peripheral end, 10B ... Outer peripheral part, outer peripheral end, 11 ... 1st flange part (flange part), 12 ... 2nd flange part (flange part), 13 ... 1st cylindrical part (cylindrical part), 14 ... 2nd cylindrical part (cylindrical part), 111 ... 1st member (mating member), 112 ... 2nd member (mating member)

Claims (6)

内周部および外周部を有するとともに弾性変形可能な本体部と、
前記本体部の内周部および外周部に設けられ、前記内周部および前記外周部のそれぞれの相手部材に固定されるフランジ部とを備え、
前記本体部は、軸線方向断面において、前記内周部と前記外周部との間の中央部が前記内周部と前記外周部とを結ぶ直線に対して凸状をなし、その凸状が曲線状をなすような形状を有することを特徴とするばね。
A body portion having an inner peripheral portion and an outer peripheral portion and capable of elastic deformation;
A flange portion provided on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the main body portion, and fixed to each mating member of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion;
In the cross section in the axial direction, the central portion between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion has a convex shape with respect to a straight line connecting the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, and the convex shape is a curve. A spring having a shape that forms a shape.
前記内周部および前記外周部に筒状部が設けられ、
前記筒状部は、前記本体部の前記凸状の突出方向とは逆方向に突出し、
前記フランジ部は、前記筒状部を介して前記本体部の前記内周部および前記外周部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のばね。
A cylindrical part is provided in the inner peripheral part and the outer peripheral part,
The cylindrical portion protrudes in a direction opposite to the protruding direction of the main body portion,
The spring according to claim 1, wherein the flange portion is provided on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the main body portion via the cylindrical portion.
前記本体部の軸線方向断面において、軸線方向を縦軸として用い、径方向を横軸として用いた座標系を設定し、縦軸の正方向を軸線方向の上側方向に設定し、横軸の正方向を径方向において前記内終端から前記外終端に向かう方向に設定し、前記軸線方向断面における前記本体部の形状の勾配を前記本体部の凸状の輪郭線における各位置での接線の傾きとし、前記本体部の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、
前記本体部の形状の前記勾配は前記内周端から前記外周端に向かって単調増加し、前記本体部の前記内周端の形状の前記勾配は負であり、その絶対値は、前記本体部の前記外周端の形状の前記勾配の絶対値よりも大きく、前記本体部の形状の前記勾配の正負が変化する箇所は、前記内周端と前記外周端との中心位置よりも内周端側に位置することを特徴とする請求項1または2に記載のばね。
In the axial section of the main body, a coordinate system is set using the axial direction as the vertical axis and the radial direction as the horizontal axis, the positive direction of the vertical axis is set as the upper direction of the axial direction, and the positive axis of the horizontal axis is set. The direction is set to a direction from the inner end to the outer end in the radial direction, and the gradient of the shape of the main body in the axial cross section is defined as the tangential slope at each position in the convex contour of the main body. When the shape of the main body is set downward and convex,
The gradient of the shape of the main body portion monotonously increases from the inner peripheral end toward the outer peripheral end, the gradient of the shape of the inner peripheral end of the main body portion is negative, and the absolute value thereof is the main body portion. The location of the shape of the outer peripheral end is larger than the absolute value of the gradient, and the position where the slope of the shape of the main body portion changes is the inner peripheral end side from the center position of the inner peripheral end and the outer peripheral end. The spring according to claim 1, wherein the spring is located at
前記本体部の軸線方向断面において、軸線方向を縦軸として用い、径方向を横軸として用いた座標系を設定し、縦軸の正方向を軸線方向の上側方向に設定し、横軸の正方向を径方向において前記内終端から前記外終端に向かう方向に設定し、前記軸線方向断面における前記本体部の形状の勾配を前記本体部の凸状の輪郭線における各位置での接線の傾きとし、前記本体部の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、
前記本体部の形状の前記勾配は、前記内周端から前記外周端に向かって減少し、前記内周端と前記外周端との中心位置よりも内周端側で増加に転じ、前記本体部の前記内周端の形状の前記勾配は負であり、その絶対値は、前記本体部の前記外周端の形状の前記勾配の絶対値よりも大きく、前記本体部の形状の勾配の正負が変化する箇所は、前記中心位置よりも前記外周端側に位置することを特徴とする請求項1または2に記載のばね。
In the axial section of the main body, a coordinate system is set using the axial direction as the vertical axis and the radial direction as the horizontal axis, the positive direction of the vertical axis is set as the upper direction of the axial direction, and the positive axis of the horizontal axis is set. The direction is set to a direction from the inner end to the outer end in the radial direction, and the gradient of the shape of the main body in the axial cross section is defined as the tangential slope at each position in the convex contour of the main body. When the shape of the main body is set downward and convex,
The gradient of the shape of the main body portion decreases from the inner peripheral end toward the outer peripheral end, and turns to increase on the inner peripheral end side with respect to the center position between the inner peripheral end and the outer peripheral end. The gradient of the shape of the inner peripheral end of the main body portion is negative, the absolute value thereof is larger than the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral end of the main body portion, and the positive / negative of the gradient of the shape of the main body portion changes. 3. The spring according to claim 1, wherein the place to be located is located closer to the outer peripheral end than the center position. 4.
前記本体部の軸線方向断面において、軸線方向を縦軸として用い、径方向を横軸として用いた座標系を設定し、縦軸の正方向を軸線方向の上側方向に設定し、横軸の正方向を径方向において前記内終端から前記外終端に向かう方向に設定し、前記軸線方向断面における前記本体部の形状の勾配を前記本体部の凸状の輪郭線における各位置での接線の傾きとし、前記本体部の形状を下方に向けて凸状に設定した場合、
前記本体部の形状の前記勾配は、前記内周端から前記外周端に向かって単調増加し、前記本体部の前記内周端の形状の勾配は負であり、その絶対値は、前記本体部の前記外周端の形状の勾配の絶対値よりも大きく、前記本体部の形状の勾配の正負が変化する箇所は、前記内周端と前記外周端との中心位置よりも外周端側に位置することを特徴とする請求項1または2に記載のばね。
In the axial section of the main body, a coordinate system is set using the axial direction as the vertical axis and the radial direction as the horizontal axis, the positive direction of the vertical axis is set as the upper direction of the axial direction, and the positive axis of the horizontal axis is set. The direction is set to a direction from the inner end to the outer end in the radial direction, and the gradient of the shape of the main body in the axial cross section is defined as the tangential slope at each position in the convex contour of the main body. When the shape of the main body is set downward and convex,
The gradient of the shape of the main body portion monotonously increases from the inner peripheral end toward the outer peripheral end, the gradient of the shape of the inner peripheral end of the main body portion is negative, and the absolute value thereof is the main body portion. The location where the slope of the shape of the main body portion changes more than the absolute value of the gradient of the shape of the outer peripheral end of the main body is located closer to the outer peripheral end than the center position of the inner peripheral end and the outer peripheral end. The spring according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記内周端と前記外周端との前記軸線方向の位置が同じであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のばね。   The spring according to any one of claims 1 to 5, wherein the axial end positions of the inner peripheral end and the outer peripheral end are the same.
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