JP3120049B2 - コイルドウェーブスプリング及びその製造方法 - Google Patents

コイルドウェーブスプリング及びその製造方法

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JP3120049B2
JP3120049B2 JP09028958A JP2895897A JP3120049B2 JP 3120049 B2 JP3120049 B2 JP 3120049B2 JP 09028958 A JP09028958 A JP 09028958A JP 2895897 A JP2895897 A JP 2895897A JP 3120049 B2 JP3120049 B2 JP 3120049B2
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実 渋谷
正義 下関
稔 澤山
聖一 犬飼
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Mitsubishi Motors Corp
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F1/328—Belleville-type springs with undulations, e.g. wavy springs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、山部と谷部とを交
互に有する線材、即ち、波形状に加工された線材を、コ
イル状に巻回してなるコイルドウェーブスプリングの改
良ならびにコイルドウェーブスプリングの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より利用されているコイルドウェー
ブスプリングの典型的なものは図５に示す如くであり、
角線状のスプリング材を重ね巻きしたものが多く用いら
れる。その波形状には、図６に示すように頂部および底
部が平坦形状部分ａとなっているものと、図７に示すよ
うに曲線形状部分ｂとなっているものとがある。図８お
よび図９はこれらが２段に重合された状態を示す。いず
れも各巻目同士、つまり上側のループ部分と下側のルー
プ部分とがほぼ全面的に接触しており、１枚のループの
様になっている。この様なコイルドウェーブスプリング
では、荷重を受けて弾性変形する際、接触部分が互いに
摩擦し合うので、単純な１枚のスプリングに比べ複雑な
荷重−変形特性を示す、例えば圧縮過程と復元過程とで
特性が大きく異なる、いわゆるヒステリシスが大きくな
る特性を示す様になる。従ってこの様なコイルドウェー
ブスプリングを各種機械に組込むに当たっては、所望の
特性を得るためのスプリング仕様の設計が極めて難しい
ものとなる問題がある。
【０００３】スプリングを１枚のループ状の板金にて形
成すれば上記の如き問題は解消されるが、この場合次の
様な問題が発生する。つまり板金をループ状に打ち抜く
ために円盤状の廃材ができることとなり、また打ち抜か
れた板金材に弾性力を付与するために焼入れ等の後加工
が必要となり、製造コストがかさむことである。コイル
ドウェーブスプリングは予め弾性力を付与された市販の
角線材を波状に変形させコイル状に巻回するだけで良い
ので、この様な１枚スプリングに比べ格段に安く製造で
きるメリットがある。また１枚のループ状スプリングで
所望の特性を得るためにはスプリング外径を大きく取ら
ねばならず、取付けスペースが大きくなるといった問題
もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した様な
問題を解決し、コイルドウェーブスプリングでありなが
ら、１枚のループ状スプリングと同じ様な荷重−変形特
性を発揮でき、設計の容易なスプリングならびにその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、波形状の線材
を仮想軸線回りに巻回して複数のループ部からなるコイ
ルドウェーブスプリングであって、前記ループ部は前記
仮想軸の一方の延出方向に位置する複数の底部と、前記
複数の底部から前記仮想軸の他方の延出方向に沿って突
出した複数の頂部と、前記頂部と底部とを繋ぐ複数の傾
斜部を有しており、前記軸線の延出方向において互いに
隣接するループ部同士が、同ループ部同士の頂部同士お
よび底部同士が互いに当接され、かつ、同ループ部同士
の傾斜部同士間に前記頂部同士及び前記底部同士によっ
て区画される所定の隙間が形成されるように重合されて
構成されていることを特徴とするものである。スプリン
グの１巻目のループ部における頂部と該１巻目のループ
部に隣接する２巻目のループ部における頂部とが当接
し、前記スプリングの同１巻目のループ部における底部
と同２巻目のループ部における底部とが当接して、頂部
と底部との間の傾斜部では巻目間に隙間が形成され相互
接触を生じない。スプリングが荷重を受けて変形する
際、上記した頂部同士と底部同士とは接触はするが摩擦
は殆ど発生せず、また上記傾斜部の巻目間には隙間が形
成されているのでここでも摩擦を生ずることがない。つ
まり互いに重合するループ部分は互いに摩擦を生ずるこ
となく弾性変形するので、本発明のコイルドウェーブス
プリングはあたかも１枚のスプリングと同様の荷重−変
形特性を、又は２枚のスプリングを単に並列的に配置し
たような特性を発揮することができる。
【０００６】また、本発明のコイルドウェーブスプリン
グは、上記１巻目のループ部における頂部又は底部と２
巻目のループ部における頂部又は底部とが平坦形状であ
り、互いに重合する頂部又は底部の平坦形状部分の長さ
が互いに相違していることを特徴としている。より具体
的には、上側のループ部分の頂部において上記平坦部分
を長く、底部において短く形成し、下側ループ部分の頂
部において平坦部分を短く、底部において長く形成す
る。こうすることにより上記した隙間を容易に形成で
き、該隙間の大きさは上記各平坦部分の長さを適宜調整
することにより設定できる。更に本発明のスプリングを
その全長にわたって同一の荷重−変形特性として前記し
た本発明の目的を効果的に達成するため、上側ループ部
分と下側ループ部分とは互いに上下対称の形状とするこ
とが好ましい。即ち、上側ループ部分の頂部平坦部分長
さと下側ループ部分の底部平坦部分長さとを互いに等し
く、また上側ループ部分の底部平坦部分長さと下側ルー
プ部分の頂部平坦部分長さとを互いに等しく、それぞれ
設定するのが良い。
【０００７】さらに本発明の別の態様では、上記ループ
部における頂部又は底部が曲線形状であり、互いに重合
する頂部又は底部の曲線形状部分の曲率が互いに相違し
ていることを特徴としている。より具体的には、上側の
ループ部分の頂部において曲率半径を大きくすなわち曲
率を小さく、底部において曲率半径を小さくすなわち曲
率を大きく形成し、下側ループ部分の頂部において曲率
半径を小さくすなわち曲率を大きく、底部において曲率
半径を大きくすなわち曲率を小さく形成する。こうする
ことにより隙間を容易に形成でき、該隙間の大きさは上
記各曲率の大きさを適宜調整することにより設定でき
る。また、本発明のスプリングをその全長にわたって同
一の荷重−変形特性とするためには、上側ループ部分と
下側ループ部分とは互いに上下対称の形状とすることが
好ましい。
【０００８】本発明のコイルドウェーブスプリングで
は、互いに隣接する頂部と底部との間に形成された隙間
が、前記スプリングの弾性変形の略全過程を通して維持
されるものであることを特徴としている。こうすること
により、本発明スプリングを、特定の変形過程のみでな
く略全過程において１枚のスプリングと同様の荷重−変
形特性とすることができる。この様なスプリングを構成
するためには上記隙間を比較的大きくとり、スプリング
が荷重により大きく変形しても、当該隙間が確実に保持
されるように配慮する必要がある。なお、この隙間の大
きさは前述したように頂部と底部との形状により適宜設
定可能である。即ち、平坦形状の長い部分と短い部分と
の長さの差を大きくとることにより、または、曲率半径
の小さい部分と大きい部分との曲率の差を大きくとるこ
とにより、それぞれ隙間を大きく設定することができ
る。
【０００９】さらに本発明は、前述したコイルドウェー
ブスプリングの製造方法を提供する。本発明のコイルド
ウェーブスプリングの製造方法は、線材を複数の頂部と
底部、および、前記頂部と底部とを繋ぐ傾斜部とを有す
る波形状に加工する工程と、前記線材を仮想軸線を中心
として所定半径を有するコイル状に曲げ加工する工程
と、前記線材が２重コイルとなるように切断する工程と
を含んでおり、前記複数の頂部、底部、および傾斜部
は、前記軸線方向において重合する頂部同士および底部
同士が互いに当接し、かつ、前記軸線方向において互い
に重合する傾斜部間には所定の隙間が形成されるように
加工される。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、具体的な実施例をもって本
発明の形態を説明する。本発明に係るコイルドウェーブ
スプリングは、予めスプリング特性を付与された長尺の
角線材料を、傾斜部を挾んで頂部と底部とを交互に有す
る波形状に加工すると同時に所定半径のコイル状に曲げ
加工し、その後これが２重コイルとなるように切断する
ことによって得られる。図１および図３は頂部と底部と
を平坦形状とした第１実施例、図２および図４は曲線形
状とした第２実施例を示している。
【００１１】図１および図３に示される第１実施例にお
いて、上側に位置する巻目即ちループ部分については、
頂部の平坦部分長さｃを長く、底部の平坦部分長さｄを
短く設定する。また次の下側に位置するループ部分につ
いては、上側ループ部分とは逆に頂部の平坦部分長さを
短く、底部の平坦部分長さを長く設定し、両ループ部分
を頂部同士、底部同士が対応して当接するよう重合させ
図３の如く巻回する。同図において上側ループ部分１の
頂部の平坦部分と下側ループ部分２の底部の平坦部分と
は同じ長さｃを有し、上側ループ部分１の底部の平坦部
分と下側ループ部分２の頂部の平坦部分とは同じ長さｄ
を有し、両ループ部分の傾斜部分間には隙間３が形成さ
れる。この図１および図３の態様において、例えばｃ＝
５ｍｍ、ｄ＝１ｍｍ、波形状の１ピッチ即ち波長は２０
ｍｍ、２巻分の全体高さは３．４０ｍｍとしてあり、こ
のときの隙間３の間隔は０．４ｍｍである。この形状の
本発明によるスプリングＡと、同一外形寸法を有する前
述した従来のスプリングＢとの荷重−たわみ特性を試験
したところ、図１０に示す結果が得られた。例えば荷重
１５００Ｎの近傍におけるスプリング特性は、圧縮過程
と復元過程との差が上記Ａの場合は約１９０Ｎ、Ｂの場
合は約３１０Ｎで、ＡがＢよりも約４０％の減少が見ら
れた。
【００１２】次いで第２実施例について説明する。図２
および図４において、上側に位置するループ部分につい
ては、頂部の曲線部分の曲率ｅを小さく、底部の曲線部
分の曲率ｆを大きく設定する。また、次の下側に位置す
るループ部分については、上側ループ部分とは逆に頂部
の曲線部分の曲率を大きく、底部の曲線部分の曲率を小
さく設定し、両ループ部分を頂部同士、底部同士が対応
して当接するよう重合させ図４の如く巻回する。同図に
おいて上側ループ部分１の頂部の曲線部分と下側ループ
部分２の底部の曲線部分とは同じ曲率ｅを有し、上側ル
ープ部分１の底部の曲線部分と下側ループ部分２の頂部
の曲線部分とは同じ曲率ｆを有し、両ループ部分の傾斜
部分間には隙間３が形成される。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば従
来のコイルドウェーブスプリングが有する前記問題点を
有効に解決でき、コンパクトで特性の良いスプリングを
得ることができる。従って本発明に係るスプリングは、
特に自動車用オートマチックトランスミッションのクラ
ッチ装置のリターンスプリング等に適用するとき、その
有効性を充分に発揮できて有用である。
【００１４】本発明のコイルドウェーブスプリングによ
れば、互いに重合するループ部分が互いに摩擦を生ずる
ことなく弾性変形するので、あたかも１枚のスプリング
と同様の荷重−変形特性を、又は２枚のスプリングを単
に並列的に配置したような特性を発揮することができ、
従ってスプリングの設計が容易となる。また、スプリン
グの隙間を容易に形成できるので有用である。
【００１５】さらに、本発明によれば、コイルドウェー
ブスプリングをより一層設計容易なものとすることがで
き、各種機械への適用の巾を大きく広げることができる
利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るスプリングの波形の展開
図を示す。
【図２】他の実施例のスプリングの波形の展開図を示
す。
【図３】図１の波形を用いたスプリングの重合状態を示
す展開図である。
【図４】図２の波形を用いたスプリングの重合状態を示
す展開図である。
【図５】従来のコイルドウェーブスプリングを示す斜視
図である。
【図６】従来のコイルドウェーブスプリングの波形を示
す展開図である。
【図７】従来の他のコイルドウェーブスプリングの波形
を示す展開図である。
【図８】図６の波形を用いたスプリングの重合状態を示
す展開図である。
【図９】図７の波形を用いたスプリングの重合状態を示
す展開図である。
【図１０】本発明に係るスプリングと従来のスプリング
との荷重−たわみ特性を示す図である。
【符号の説明】
１：コイルドウェーブスプリングの１巻目 ２：コイルドウェーブスプリングの２巻目 ３：隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤山 稔 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 犬飼 聖一 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−280912（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−84037（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−43137（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−433377（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−6537（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16F 1/00 - 6/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波形状の線材を仮想軸回りに巻回して複
    数のループ部からなるコイルドウェーブスプリングであ
    って、前記ループ部は前記仮想軸の一方の延出方向に位
    置する複数の底部と、前記複数の底部から前記仮想軸の
    他方の延出方向に沿って突出した複数の頂部と、前記頂
    部と底部とを繋ぐ複数の傾斜部とを有しており、前記軸
    線の延出方向において互いに隣接するループ部同士が、
    同ループ部同士の頂部同士および底部同士が互いに当接
    され、かつ、同ループ部同士の傾斜部同士間に前記頂部
    同士及び前記底部同士によって区画される所定の隙間が
    形成されるように重合されて構成されることを特徴とす
    るコイルドウェーブスプリング。
  2. 【請求項２】 前記スプリングの１巻目のループ部にお
    ける頂部と該１巻目のループ部に隣接する２巻目のルー
    プ部における頂部とが当接し、前記スプリングの同１巻
    目のループ部における底部と同２巻目のループ部におけ
    る底部とが当接していることを特徴とする請求項１に記
    載のコイルドウェーブスプリング。
  3. 【請求項３】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想軸
    に平行な断面において、前記１巻目のループ部における
    頂部と２巻目のループ部における頂部とが互いに長さの
    異なる平坦形状を有していることを特徴とする請求項２
    に記載のコイルドウェーブスプリング。
  4. 【請求項４】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想軸
    に平行な断面において、前記１巻目のループ部における
    底部と２巻目のループ部における底部とが互いに長さの
    異なる平坦形状を有していることを特徴とする請求項２
    に記載のコイルドウェーブスプリング。
  5. 【請求項５】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想軸
    に平行な断面において、前記１巻目のループ部における
    頂部と２巻目のループ部における頂部とが互いに長さの
    異なる平坦形状を有しており、かつ、前記１巻目のルー
    プ部における底部と２巻目のループ部における底部とが
    互いに長さの異なる平坦形状を有していることを特徴と
    する請求項２に記載のコイルドウェーブスプリング。
  6. 【請求項６】 前記１巻目のループ部の頂部における平
    坦形状部分の長さと、前記２巻目のループ部の底部にお
    ける平坦形状部分の長さとが等しく設定されるととも
    に、前記１巻目のループ部の底部における平坦形状部分
    の長さと、前記２巻目のループ部の頂部における平坦形
    状部分の長さとが等しく設定されたことを特徴とする請
    求項５に記載のコイルドウェーブスプリング。
  7. 【請求項７】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想軸
    に平行な断面において、前記１巻目のループ部における
    頂部と２巻目のループ部における頂部とが互いに曲率の
    異なる曲線形状を有していることを特徴とする請求項２
    に記載のコイルドウェーブスプリング。
  8. 【請求項８】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想軸
    に平行な断面において、前記１巻目のループ部における
    底部と２巻目のループ部における底部とが互いに曲率の
    異なる曲線形状を有していることを特徴とする請求項２
    に記載のコイルドウェーブスプリング。
  9. 【請求項９】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想軸
    に平行な断面において、前記１巻目のループ部における
    頂部と２巻目のループ部における頂部とが互いに曲率の
    異なる曲線形状を有しており、かつ、前記１巻目のルー
    プ部における底部と２巻目のループ部における底部とが
    互いに曲率の異なる曲線形状を有していることを特徴と
    する請求項２に記載のコイルドウェーブスプリング。
  10. 【請求項１０】 前記１巻目のループ部の頂部における
    曲線形状部分の曲率と、前記２巻目のループ部の底部に
    おける曲線形状部分の曲率とが等しく設定されるととも
    に、前記１巻目のループ部の底部における曲線形状部分
    の曲率と、前記２巻目のループ部の頂部における曲線形
    状部分の曲率とが等しく設定されたことを特徴とする請
    求項９に記載のコイルドウェーブスプリング。
  11. 【請求項１１】 前記隙間は、前記スプリングの弾性変
    形の略全過程を通して維持されるものであることを特徴
    とする請求項１に記載のコイルドウェーブスプリング。
  12. 【請求項１２】 線材を複数の頂部と底部、および、前
    記頂部と底部とを繋ぐ傾斜部とを有する波形状に加工す
    る工程と、前記線材を仮想軸線を中心として所定半径を
    有するループ部からなるコイル状に曲げ加工する工程
    と、前記線材が複数の前記ループ部を前記軸線方向にお
    いて互いに隣接させて２重コイルとなるように切断する
    工程とを含み、前記複数の頂部、底部、および傾斜部
    は、前記軸線方向において互いに隣設するループ部同士
    の頂部同士および底部同士が互いに当接し、かつ、同ル
    ープ同士の傾斜部同士間に前記頂部同士及び前記底部同
    士によって区画される所定の隙間が形成されるように加
    工されることを特徴とするコイルドウェーブスプリング
    の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想
    軸に平行な断面において、前記ループ部の前記頂部が平
    坦形状を有するように形成されることを特徴とする請求
    項１、２に記載のコイルドウェーブスプリングの製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想
    軸に平行な断面において、前記ループ部の前記底部が平
    坦形状を有するように形成されることを特徴とする請求
    項１、２に記載のコイルドウェーブスプリングの製造方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想
    軸に平行な断面において、前記ループ部の前記頂部が曲
    線形状を有するように形成されることを特徴とする請求
    項１、２に記載のコイルドウェーブスプリングの製造方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記軸線の延出方向に沿い、前記仮想
    軸に平行な断面において、前記ループ部の前記底部が曲
    線形状を有するように形成されることを特徴とする請求
    項１、２に記載のコイルドウェーブスプリングの製造方
    法。
JP09028958A 1996-03-12 1997-02-13 コイルドウェーブスプリング及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3120049B2 (ja)

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