JP2020002967A - Spiral spring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のリクライニング装置やウインドレギュレータ、計測メータの指針等の機器に用いられる渦巻きばね装置に関する。 The present invention relates to a spiral spring device used for devices such as a reclining device of an automobile, a window regulator, and a pointer of a measurement meter.
図11は上述した機器に用いられる渦巻きばね100を示す。渦巻きばね100は内端110から外端120に向かって板材130の間隔(ピッチ)が徐々に大きくなった非接触構造に成形されて機器のケース200内に収容される。内端110はケース200に挿入された機器側の回転軸210に掛止されることにより回転側となっており、外端120はケース200に挿入された機器側の固定軸220に掛止されることにより固定側となっており、機器を動作させることにより内端110側から巻締められる。
FIG. 11 shows a
渦巻きばね100の巻締めでは、図12に示すように、外端120からほぼ3/4巻きの方向にばね全体が並進的な片寄りを起こして偏位する。このため、これと反対側の1/4巻き目部分では、他の部分に比べて板材130のピッチが密になるように偏位して局部的な板間接触が生じる。これにより異音が発生したり、トルク特性が変動する問題が生じる。
When the
これに対し特許文献1には、渦巻きばねの板間接触を防止するための構造が開示されている。この構造は、内端を回転させたことによって生じた偏位を規制する規制部材を渦巻きばねの外端から1/4巻き目部分又は3/4巻き目部分に設けるものである。具体的には、外端から1/4巻き目部分の板材の間に規制部材を挟み込んで1/4巻き目部分の内側への偏位を防止したり、外端から3/4巻き目部分の板材の外側に規制部材を配置して3/4巻き目部分の外側への偏位を防止するものである。
On the other hand,
しかしながら特許文献1の構造においては、依然としてトルク特性の向上に限界がある。図13は特許文献1の第2図に記載された外端から3/4巻き目部分に規制部材を設けたときのトルク特性を測定した特性図である。図13においては、板厚0.81mm、板幅9mm、全長600mmの板材を特許文献1の第2図に記載されるように等ピッチの非接触状態で板材を渦巻き状に巻回した場合のトルク特性であり、曲線Aが巻締め時、曲線Bが巻き戻し時のトルク変化を示す。
However, in the structure of
図13に示すように、特許文献1の構造では、回転数1.5の範囲の巻き締めによって巻締めの終端のトルクと巻き戻し当初のトルクとの間隔が大きく開いてしまい、その後に徐々に巻締め側に接近するため、渦巻きばねの復元力を十分に活用することができない。このような特許文献1の構造では、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が大きいため、トルク特性の向上に限界があると共に、巻締め巻き戻しの使用範囲を拡大することができない問題点を有している。
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、渦巻きばねのトルク特性を向上させることができると共に、使用範囲を拡大させることが可能な渦巻きばね装置を提供することを目的とする
As shown in FIG. 13, in the structure of
The present invention has been made in view of such problems, and has as its object to provide a spiral spring device capable of improving the torque characteristics of the spiral spring and expanding the range of use. To be
本発明の渦巻きばね装置は、渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばねと、前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、前記渦巻きばねの外端から3/4巻き目部分近傍の板材の外側に当接して板材を径方向内側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする。 The spiral spring device according to the present invention includes a spiral spring having a non-contact structure in which the interval between the spirally wound plate members gradually increases from the inner end to the outer end; A case for accommodating the spiral spring such that the end is on the fixed side, wherein the spiral spring is forcibly displaced radially inward by abutting against the outside of the plate near the 3/4 turn from the outer end of the spiral spring. The case is characterized in that the case is provided with a forced deflection member.
又、本発明の渦巻きばね装置は、渦巻き状に巻回された板材の間隔が内端から外端に向かって徐々に大きくなる非接触構造の渦巻きばねと、前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、前記渦巻きばねの外端から1/4巻き目部分近傍の板材の内側に当接して板材を径方向外側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする。 Further, the spiral spring device of the present invention includes a spiral spring having a non-contact structure in which the interval between the spirally wound plate members gradually increases from the inner end to the outer end; A case for accommodating the spiral spring such that the outer end is on the fixed side, and forcing the plate radially outward by contacting the inside of the plate near the quarter turn from the outer end of the spiral spring. It is characterized in that the case is provided with a forced deflection member for deflection.
前記強制偏位部材は、前記内端の回転による渦巻きばねの巻締め状態において、隣接する板材が相互に非接触状態を保つように強制偏位させることを特徴とする。 The forcibly displaced member is forcibly displaced such that adjacent plate members are kept in a non-contact state with each other when the spiral spring is tightened by the rotation of the inner end.
本発明によれば、強制偏位部材が3/4巻き目部分近傍に外側から当接して板材を径方向内側に強制偏位させるため、又は強制偏位部材が1/4巻き目部分近傍に内側から当接して板材を径方向外側に強制偏位させるため、渦巻きばねのトルク特性を向上させることができると共に、使用範囲を拡大させることができる。 According to the present invention, the forcibly displacing member is brought into contact with the vicinity of the 3/4 turn portion from the outside to forcibly displace the plate material inward in the radial direction, or the forcibly displaced member is disposed near the 1/4 turn portion. Since the plate member is forcedly displaced radially outward by contacting from the inside, the torque characteristics of the spiral spring can be improved, and the range of use can be expanded.
以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。 Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to the illustrated embodiments. In each embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals and correspond to each other.
[第1実施形態]
図1〜図3は本発明の第1実施形態の渦巻きばね装置1を示す。図1及び図2に示すように、渦巻きばね装置1は、渦巻きばね2と、ケース3と、強制偏位部材4とを備えている。
[First Embodiment]
1 to 3 show a
渦巻きばね2は、板材5を渦巻き状に巻回することにより形成される。本発明の渦巻きばね2は内端6から外端7に向かって板材5の間隔が徐々に大きくなるように渦巻き状に巻回されており、渦巻きの内外で隣接する板材5は非接触状態となっている。かかる渦巻き状の巻回は、例えば対数螺旋に沿って行うことができる。
The
ケース3は、自動車のリクライニング装置やウインドレギュレータ、計測メータ等の機器に取り付けられる。ケース3は円環状に形成されており、その中心部分には、機器からの回転軸(ヒンジ軸)8が挿入される一方、ケース2の外周部分には、機器からの掛止ピン9が挿入されている。図示例において、回転軸8及び掛止ピン9は径方向の同一線上に位置している。
The
渦巻きばね2は内端6が回転軸8に掛止されることにより内端6が回転側、外端7が掛止ピン9に掛止されることにより外端7が固定側となった状態でケース3の内部に収容される。回転軸8が一方向(時計方向)に回転することにより渦巻きばね2が巻締められる一方、渦巻きばね2の巻き戻しでは回転軸8が逆方向(反時計方向)に回転する。
The
強制偏位部材4は、ケース3に設けられており、ケース3の内部で板材5に当接して板材5を強制偏位させるように作用する。この実施形態において、強制偏位部材4は軸体状に形成されている。軸体状の強制偏位部材4は渦巻きばね2の外端7から3/4巻き目部分に位置するようにケース3に設けられている。強制偏位部材4はこの3/4巻き目部分で板材5に外側から当接して板材5を径方向内側に強制偏位させる。
かかる強制偏位部材4による強制偏位は、内端6(回転軸8)の回転によって渦巻きばね2を巻締めたときにおいても、内端6の所定数の回転(例えば、回転数1.5)では隣接する板材5が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
The forced
Such forced displacement by the forced
図2は強制偏位部材4の作用を示し、点線が強制偏位部材4を設けない場合の渦巻きばね2aの状態、実線が強制偏位部材4を設けた場合の渦巻きばね2の状態である。強制偏位部材4が板材5の3/4巻き目部分に外側から当接することにより板材5の全体が点線状態から径方向内側に偏位して実線状態の渦巻きばね2となる。これにより渦巻きばね2の全体が1/4巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
FIG. 2 shows the operation of the forced
このような強制偏位部材4を設けた構造で回転軸8が時計方向に回転して渦巻きばね2を巻締めると、渦巻きばね2は強制偏位部材4によって当初から強制偏位しているため、3/4巻き目の方向に片寄ることがない。このため反対側の1/4巻き目部分での板材5のピッチが密になることを抑制することができ、板材5の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
ここで、渦巻ばね2は内端6から外端7に向かって板材5の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端6の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
When the
Here, since the
図3は、図1に示す渦巻きばね装置1のトルク特性を示す。図3においては、図13と同様に板厚0.81mm、板幅9mm、全長600mmの板材5を用いている。曲線Cは巻締めによる内端6の回転の回転数によって変化したトルクをプロットした特性、曲線Dは巻き戻しによって変化したトルクをプロットした特性である。
図3に示すように、内端6の回転数1.5の範囲内で、巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線Cと巻き戻しの曲線Dとが接近している。従って、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さいため、トルク特性を大幅に向上させることができると共に、回転軸8の回転数を増大させることができ、巻締め巻き戻しなどの使用範囲を拡大させることができる。
FIG. 3 shows torque characteristics of the
As shown in FIG. 3, within the range of the rotation speed 1.5 of the
なお、図1においては、強制変位部材4が3/4巻き目部分に当接しているが、3/4巻き目部分を含んだ3/4巻き目部分近傍に当接するものであれば良い。
In FIG. 1, the
[第2実施形態]
図4〜図6は、本発明の第2実施形態の渦巻きばね装置1Aを示す。
この実施形態においても、渦巻きばね2は板材5が渦巻き状に巻回されると共に、内側から外側に向かって板材5の間隔が徐々に大きくなって相互に非接触状態となっている。ケース3には機器からの回転軸8が挿入されると共に、機器からの掛止ピン9が挿入されている。回転軸8には内端6が掛止され、掛止ピン9には外端7が掛止された状態で渦巻きばね2がケース2内に収容される。ケース3には、強制偏位部材4が設けられる。
[Second embodiment]
4 to 6 show a spiral spring device 1A according to a second embodiment of the present invention.
Also in this embodiment, in the
図4及び図5に示すように、この実施形態の強制偏位部材4は半円弧状のフィン形状に形成されてケース3内に設けられている。強制偏位部材4は外周面12がケース3の内面に接触し、その内周面11が渦巻きばね2の板材5に臨んでいる。この強制偏位部材4の内周面11は、渦巻きばね2の3/4巻き目部分を含んだ領域、すなわち3/4巻き目部分近傍で板材5の外側に当接しており、これにより板材5を径方向内側に強制偏位させている。
この実施形態では、強制偏位部材4が半円弧状のフィン形状に形成されているため、渦巻ばね2の板材5との当接長さを長くすることができる。このため、強制偏位を安定して行なうことができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the forced
In this embodiment, since the forced
図5は強制偏位部材4の作用を示す。図5の点線で示す強制偏位前の渦巻きばね2aに対して、強制偏位部材4が板材5の3/4巻き目部分を含んだ領域に外側から当接することにより板材5の全体が径方向内側に偏位して実線状態の渦巻きばね2となる。これにより渦巻きばね2の全体が1/4巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
この場合において、強制偏位部材4による強制偏位は、所定回転数の内端6の回転によって渦巻きばね2を巻締めたときにおいても、隣接する板材5が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
FIG. 5 shows the operation of the forced
In this case, the forced deflection by the forced
このように強制偏位部材4が3/4巻き目部分を含む領域を強制偏位させた状態で回転軸8が時計方向に回転して渦巻きばね2を巻締めると、渦巻きばね2は強制偏位部材4によって当初から強制偏位しているため、3/4巻き目の方向に片寄ることがなく、反対側の1/4巻き目部分での板材5のピッチが密になることを抑制することができ、板材5の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
又、渦巻ばね2は内端6から外端7に向かって板材5の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端6の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
When the
Further, since the
図6は、この実施形態の渦巻きばね装置1Aのトルク特性を示す。この実施形態においても、板厚0.81mm、板幅9mm、全長600mmの板材5を用いている。曲線Eは巻締めによる内端8の回転の回転数によって変化したトルクをプロットした特性、曲線Fは巻き戻しによって変化したトルクをプロットした特性である。
図6に示すように、内端6の回転数1.5の範囲では、巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとが接近してこれらの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線Eと巻き戻しの曲線Fとが接近している。従って、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さいため、トルク特性を大幅に向上させることができると共に、回転軸8の回転数を増大させることができ、巻締め巻き戻しなどの使用範囲を拡大させることができる。
FIG. 6 shows the torque characteristics of the spiral spring device 1A of this embodiment. Also in this embodiment, a
As shown in FIG. 6, in the range of the number of rotations 1.5 of the
[第3実施形態]
図7及び図8は、本発明の第3実施形態の渦巻きばね装置1Bを示す。
図7に示すように、この実施形態においても、渦巻きばね2は板材5が渦巻き状に巻回されると共に、内側から外側に向かって板材5の間隔が徐々に大きくなって相互に非接触状態となっている。ケース3には機器からの回転軸8が挿入されると共に、機器からの掛止ピン9が挿入されている。回転軸8には内端6が掛止され、掛止ピン9には外端7が掛止された状態で渦巻きばね2がケース2内に収容される。ケース3には、強制偏位部材4が設けられる。
[Third embodiment]
7 and 8 show a spiral spring device 1B according to a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, also in this embodiment, the
この実施形態の強制偏位部材4は、小径のピン状に形成されており、渦巻きばね2の外端7から1/4巻き目部分に位置するようにケース3に設けられている。ピン状の強制偏位部材4はこの1/4巻き目部分で板材5に内側から当接して板材5を径方向外側に強制偏位させる。
かかる強制偏位部材4による強制偏位は、内端6の回転によって渦巻きばね2を巻締めたときにおいても、内端6の所定数の回転では、隣接する板材5が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
The forced
The forced displacement by the forced
図8は強制偏位部材4の作用を示し、点線が強制偏位部材4を設けない場合の渦巻きばね2aの状態、実線が強制偏位部材4を設けた場合の渦巻きばね2の状態である。強制偏位部材4が板材5の1/4巻き目部分に内側から当接することにより板材5の全体が点線状態から径方向外側に偏位して実線状態の渦巻きばね2となる。これにより渦巻きばね2の全体が1/4巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
FIG. 8 shows the operation of the forced
このような強制偏位部材4を設けた構造で回転軸8が時計方向に回転して渦巻きばね2を巻締めると、渦巻きばね2の1/4巻き目部分が当初から外側に強制偏位しているため、3/4巻き目の方向に片寄ることがなく、1/4巻き目部分では、板材5のピッチが密になることを抑制でき、板材5の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
When the
この実施形態においても、渦巻ばね2は内端6から外端7に向かって板材5の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端6の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
又、渦巻きばね装置1Bのトルク特性では、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、内端6の所定の回転数の範囲内で巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとが接近してこれらの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線と巻き戻しの曲線とが接近するため、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さくなり、トルク特性を大幅に向上させることができ、巻締め巻き戻しなどの使用範囲を拡大させることができる。
Also in this embodiment, since the
In the torque characteristics of the spiral spring device 1B, as in the first and second embodiments, the torque at the end of the tightening and the torque at the beginning of the rewinding within the range of the predetermined number of rotations of the
なお、強制変位部材4は1/4巻き目部分に当接しているが、1/4巻き目部分を含んだ1/4巻き目部分近傍に当接するものであれば良い。
Although the
[第4実施形態]
図9及び図10は、本発明の第4実施形態の渦巻きばね装置1Cを示す。
この実施形態においても、渦巻きばね2は板材5が渦巻き状に巻回されると共に、内側から外側に向かって板材5の間隔が徐々に大きくなって相互に非接触状態となっている。ケース3には機器からの回転軸8が挿入されると共に、機器からの掛止ピン9が挿入されている。回転軸8には内端6が掛止され、掛止ピン9には外端7が掛止された状態で渦巻きばね2がケース2内に収容される。ケース3には、強制偏位部材4が設けられる。
[Fourth embodiment]
9 and 10 show a spiral spring device 1C according to a fourth embodiment of the present invention.
Also in this embodiment, in the
強制偏位部材4は薄い円弧状のフィン形状に形成されてケース3内に設けられている。強制偏位部材4はその外周面14が渦巻きばね2の1/4巻き目部分を含んだ領域、すなわち1/4巻き目部分近傍で板材5の内側に当接しており、これにより板材5を径方向外側に強制偏位させている。このように強制偏位部材4がフィン形状に形成されることにより、板材5との当接長さを長くすることができるため、強制偏位を安定して行なうことができる。
The forced
図10は強制偏位部材4の作用を示す。図10の点線で示す強制偏位前の渦巻きばね2aに対して、強制偏位部材4が板材5の1/4巻き目部分を含んだ領域に内側から当接することにより板材5の全体が径方向外側に偏位して実線状態の渦巻きばね2となる。これにより渦巻きばね2の全体が1/4巻き目部分の方向に偏位した状態となる。
この場合においても、強制偏位部材4による強制偏位は、内端6の所定数の回転によって渦巻きばね2を巻締めたときにおいても、隣接する板材5が相互に非接触状態を保つように強制偏位量が調整される。
FIG. 10 shows the operation of the forced
Also in this case, the forced displacement by the forced
このような強制偏位部材4を設けた構造で回転軸8が時計方向に回転して渦巻きばね2を巻締めると、渦巻きばね2の1/4巻き目部分が当初から外側に強制偏位しているため、3/4巻き目の方向に片寄ることがなく、1/4巻き目部分では、板材5のピッチが密になることを抑制でき、板材5の板間接触を防止することができる。これにより板間接触に起因した異音の発生及びトルク特性の変動を防止することができる。
When the
この実施形態においても、渦巻ばね2は内端6から外端7に向かって板材5の間隔が大きくなるように巻回されているため、内端6の所定回転数の範囲内における板間接触をさらに確実に防止することができる。
又、渦巻きばね装置1Cのトルク特性では、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、内端6の所定の回転数の範囲内での巻締めの終端のトルクと巻き戻しの当初のトルクとが接近してこれらの間隔が開くことがないと共に、巻締めの曲線と巻き戻しの曲線とが接近するため、巻締め時と巻き戻し時のトルク変化の差が小さくなり、トルク特性を大幅に向上させることができ、巻締め巻き戻しの使用範囲を拡大させることができる。
Also in this embodiment, since the
Further, in the torque characteristics of the spiral spring device 1C, as in the first embodiment and the second embodiment, the torque at the end of the tightening and the initial torque at the rewinding within a predetermined rotation speed of the
1、1A、1B、1C…渦巻きばね装置、2…渦巻きばね、3…ケース、4…強制偏位部材、5…板材、6…内端、7…外端、8…回転軸、9…掛止ピン 1, 1A, 1B, 1C: spiral spring device, 2: spiral spring, 3: case, 4: forced displacement member, 5: plate material, 6: inner end, 7: outer end, 8: rotary shaft, 9: hook Stop pin
Claims (3)
前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、
前記渦巻きばねの外端から3/4巻き目部分近傍の板材の外側に当接して板材を径方向内側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする渦巻きばね装置。 A spiral spring having a non-contact structure in which the interval between the spirally wound plate members gradually increases from the inner end to the outer end;
A case accommodating the spiral spring such that the inner end of the spiral spring is on the rotation side and the outer end is on the fixed side,
A spiral member, wherein the case is provided with a forcible deflection member which abuts on the outside of the plate material in the vicinity of the 3/4 turn from the outer end of the spiral spring to forcibly deviate the plate material inward in the radial direction. Spring device.
前記渦巻きばねの内端が回転側、外端が固定側となるように前記渦巻きばねを収容するケースとを備え、
前記渦巻きばねの外端から1/4巻き目部分近傍の板材の内側に当接して板材を径方向外側へ強制偏位させる強制偏位部材が前記ケースに設けられていることを特徴とする渦巻きばね装置。 A spiral spring having a non-contact structure in which the interval between the spirally wound plate members gradually increases from the inner end to the outer end;
A case accommodating the spiral spring such that the inner end of the spiral spring is on the rotation side and the outer end is on the fixed side,
A spiral member, wherein a forced displacement member is provided in the case to abut the inside of the plate material in the vicinity of the quarter turn from the outer end of the spiral spring to forcibly deviate the plate material radially outward. Spring device.
3. The forced displacement member according to claim 1, wherein the forced displacement member performs a forced displacement such that adjacent plate members maintain a non-contact state with each other when the spiral spring is tightened by rotation of the inner end. Spiral spring device.
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220201 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220726 |