JP2971548B2 - シート用引張コイルばね - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車用シートのばねアセンブリに使われ
る引張コイルばねに関する。

［従来の技術］ 引張コイルばねは、コイル部と、このコイル部の端に
設けられたフックとを有し、フックに軸荷重が負荷され
るようになっている。フックの形状は種々知られてい
る。例えばコイル部の巻端の１巻分を立上げた丸フック
や、半巻分を立上げた半丸フックなどが知られており、
フックの中心すなわち荷重点がコイル中心軸上に位置し
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の引張コイルばねのようにフックの荷重点がコイ
ル中心軸上にある場合、フックに軸荷重Ｐが負荷された
時の曲げ応力とねじり応力に大きな差が生じる。計算上
は、下記応力計算式に示されるように、最大曲げ応力σ
_max（kg/mm²）と最大ねじり応力τ_max（kg/mm²）との比
率が2:1である。

σ_max＝（32RP/πd³）k₁ τ_max＝（16RP/πd³）k₂ R:フックの半径 d:線径 P:荷重 また、従来の引張コイルばねの実耐久テスト結果によ
れば、第５図および第６図のSN線図に示されるように、
曲げ応力とねじり応力が約6:4の関係にあり、ねじり応
力の方に余裕が認められる。

従って本発明の目的は、フックを有する引張コイルば
ねの曲げ応力を下げてねじり応力との差を少なくするこ
とにより、耐久性の向上および軽量化を図るようにした
引張コイルばねを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明のシート用
引張コイルばねのフックは、コイル部の巻端からコイル
中心軸に沿う方向に立上がる立上げ部と、この立上げ部
からコイル中心軸に向かって円弧をなすように曲げられ
た半円形の湾曲部とを有し、上記湾曲部の巻き中心をコ
イル中心軸と上記立上げ部との間の偏心した位置に設
け、その偏心量をコイル中心軸から立上げ部までの距離
の半分よりも小さくし、かつ、上記フックの先端をコイ
ル中心軸の下側に位置させるとともに、フックの先端と
コイル部との間に隙間を形成したものである。

［作用］ 本発明の引張コイルばねにおいて、フックの湾曲部の
巻き中心からコイル中心軸までの偏心量をΔとすると、
フックに軸荷重が負荷された時の最大曲げ応力σ_{Δ max}
と最大ねじり応力τ_{Δ max}の大きさは、次式，で表
される。

σ_{Δ max}＝｛32（Ｒ−Δ）P/πd³｝k₁ … τ_{Δ max}＝｛16（Ｒ＋Δ）P/πd³｝k₂ … k₁,k₂は応力集中係数であり、 k₁＝（Ｒ−Δ）／（Ｒ−Δ−d/2） k₂＝（4C−１）／（4C−４）＋0.615/C Ｃ＝2R/d 本発明の引張コイルばねは、従来の引張コイルばねに
比べて最大曲げ応力σ_{Δ max}が減少し、最大ねじり応力
τ_{Δ max}との差が減少することにより、耐久性の向上を
図る上で有効である。そしてコイル部上面とフック上面
の高さがほぼ揃い、しかもフックの先端がコイル中心軸
よりも下側に位置するため、着座時にコイル部やフック
が異物として感じられることがなく、しかも曲げ応力と
ねじり応力を最大許容応力内でバランスさせることがで
き、軽量化が図れる。

［実施例］ 以下にこの発明の一実施例について、第１図ないし第
４図を参照して説明する。

図示例の引張コイルばね１は、冷間引抜き鋼線からな
る素線２をコイリングしたものであり、初張力を与えた
状態で密着巻されているコイル部３と、このコイル部３
の両端に設けられたフック４とを備えて構成されてい
る。素線２の線径の一例はφ3mm程度である。

フック４は、コイル中心軸Ｏ−Ｏに沿う方向に立上が
る立上げ部５と、この立上げ部５に連なる半円状の湾曲
部６とからなる。湾曲部６の巻き中心Ｃは、コイル中心
軸Ｏ−Ｏと立上げ部５との間、すなわちコイル中心軸Ｏ
−θからΔだけ立上げ部５側に偏心した位置にある。こ
の偏心量Δは、コイル中心軸Ｏ−Ｏから立上げ部５まで
の距離Ｌの半分弱である。

本実施例の引張コイルばね１のフック４に軸荷重Ｐが
負荷された場合、第１図に示されるように、最大曲げ応
力σ_{Δ max}が立上げ部５の根元付近に生じるとともに、
最大ねじり応力τ_{Δ max}がコイル部３の巻端の１巻目に
生じる。σ_{Δ max}とτ_{Δ max}の大きさは、前述した応力計
算式，で表わされる。こうして曲げ応力とねじり応
力の最適化が図れることにより、従来の引張コイルばね
に比べて耐久性が向上するとともに、軽量化が図れる。

上記引張コイルばね１は、一例として第３図に示され
るような自動車用シートのフレーム・ばねアセンブリ10
に利用される。このフレーム・ばねアセンブリ10は、平
面視において矩形状に形成されたシートフレーム11と、
このフレーム11に複数の引張コイルばね１によって吊持
されたコンターマット12を備えて構成されている。フレ
ーム11は、左右一対の側枠部15,16を備えており、側枠
部15,16に設けられた孔等の係止部20に、引張コイルば
ね１のフック４がその先端側を下に向けた状態で係止さ
れている。

コンターマット12は、枠線21と横張りワイヤ22などか
らなる平面状のフレックスばねである。ワイヤ22の両端
部はそれぞれ左右の枠線21に係止されている。また、枠
線21の適宜箇所に引張コイルばね１のフック４がその先
端側を下に向けた姿勢で係止されている。これら引張コ
イルばね１によって、コンターマット12がフレーム11に
弾性的に支持される。コンターマット12に加わる上下方
向の荷重は、引張コイルばね１のコイル部３を伸ばす方
向に作用する。

引張コイルばね１は、フック４の荷重点がコイル中心
軸Ｏ−Ｏから前述したΔ分だけ偏心しているから、座面
の上方に突出する量が従来の引張コイルばねに比べて少
なく、着座時にコイル部３やフック４が異物として感じ
られることがなくなる。そして本実施例の引張コイルば
ね１は、従来の引張コイルばねに比べて曲げ応力が下が
るとともに、曲げ応力とねじり応力との差が少なくなる
ため、従来品と同じ仕様（材質，線径，コイル径，巻
数，初張力等）であれば、耐久性が向上する。

［発明の効果］ 本発明によれば、コンターマットを懸架するシート用
引張コイルばねの耐久性を向上させることができるとと
もに、軽量化が図れる。また、フックの荷重点がずれて
いてコイル部上面とフック上面の高さがほぼ揃い、しか
もフックの先端がコイル中心軸よりも下側に位置するた
め、例えばコンターマット等の平面状の他部品と併用し
て使用する場合、コイル部等が突出せず、異物感をなく
すことができる。しかも本発明のフックは曲率半径が小
さくなり過ぎることがないので、フックが折損する原因
となるような応力集中の発生が回避され、かつ、フック
の先端とコイル部との間に隙間が十分に開口するため、
フックをシートフレームの係止部の孔などに挿入する作
業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す引張コイルばねの端部
の側面図、第２図は第１図に示された引張コイルばねの
正面図、第３図は第１図に示された引張コイルばねを使
用したばねアセンブリの平面図、第４図は第３図中のIV
−IV線に沿う断面図、第５図は従来の引張コイルばねに
おける曲げ応力と繰返し数との関係を示すSN線図、第６
図は従来の引張コイルばねにおけるねじり応力と繰返し
数との関係を示すSN線図である。 １……引張コイルばね、３……コイル部、４……フッ
ク、５……立上げ部、６……湾曲部、11……シートフレ
ーム。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイル部（３）と、このコイル部（３）の
   両端にそれぞれ設けられかつシートフレームに係止され
   るフック（４）とを有する引張コイルばねにおいて、 上記フック（４）は、上記コイル部（３）の巻端からコ
   イル中心軸（０）に沿う方向に立上がる立上げ部（５）
   と、この立上げ部（５）からコイル中心軸（０）に向か
   って円弧をなすように曲げられた半円形の湾曲部（６）
   とを有し、 上記湾曲部（６）の巻き中心（Ｃ）をコイル中心軸
   （０）と上記立上げ部（５）との間の偏心した位置に設
   け、その偏心量（Δ）をコイル中心軸（０）から立上げ
   部（５）までの距離（Ｌ）の半分よりも小さくし、か
   つ、 上記フック（４）の先端（4a）をコイル中心軸（０）の
   下側に位置させるとともに、フック（４）の先端（4a）
   と上記コイル部（３）との間に隙間（Ｓ）を形成したこ
   とを特徴とするシート用引張コイルばね。