JP3507801B2 - コイルドウェーブスプリングおよびその製造方法 - Google Patents
コイルドウェーブスプリングおよびその製造方法Info
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- JP3507801B2 JP3507801B2 JP2001040889A JP2001040889A JP3507801B2 JP 3507801 B2 JP3507801 B2 JP 3507801B2 JP 2001040889 A JP2001040889 A JP 2001040889A JP 2001040889 A JP2001040889 A JP 2001040889A JP 3507801 B2 JP3507801 B2 JP 3507801B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジンの
冷却水ポンプの軸封装置や、エンジン出力の伝達媒体の
クラッチ付勢に用いられるコイルドウェーブスプリング
とその製造方法に関する。
冷却水ポンプの軸封装置や、エンジン出力の伝達媒体の
クラッチ付勢に用いられるコイルドウェーブスプリング
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンの冷却水ポンプの軸封装
置やエンジン出力の伝達媒体のクラッチ装置で、装置の
小型化に適した薄型のコイルドウェーブスプリングを用
いることが知られている。（実開平５−５４８３３号公
報、特開平１１−４４３６５号公報参照）
置やエンジン出力の伝達媒体のクラッチ装置で、装置の
小型化に適した薄型のコイルドウェーブスプリングを用
いることが知られている。（実開平５−５４８３３号公
報、特開平１１−４４３６５号公報参照）
【０００３】図７は、従来知られているコイルドウェー
ブスプリングの一例を示す図である。図中、１はコイル
ドウェーブスプリング（以下、コイルスプリングとい
う）、２は波の山部、３は波の谷部、４は山部と谷部の
接触部、５は巻始端、６は巻終端を示す。コイルスプリ
ング１は、細幅の帯状ばね線材を幅方向で螺旋状に巻回
し、巻回された線材が厚さ方向に所定のピッチで波型に
加工して、前の巻回の山部と次の巻回の谷部が重なるよ
うにして形成されている。
ブスプリングの一例を示す図である。図中、１はコイル
ドウェーブスプリング（以下、コイルスプリングとい
う）、２は波の山部、３は波の谷部、４は山部と谷部の
接触部、５は巻始端、６は巻終端を示す。コイルスプリ
ング１は、細幅の帯状ばね線材を幅方向で螺旋状に巻回
し、巻回された線材が厚さ方向に所定のピッチで波型に
加工して、前の巻回の山部と次の巻回の谷部が重なるよ
うにして形成されている。
【０００４】コイルスプリング１の各巻回の山部２は、
次の巻回の谷部３と接触部４で互いに重なるように、１
巻回の波数は、例えば、３．５／巻、４．５／巻、・・
・ｎ／巻（ｎ＝整数＋０．５）というように設定されて
いる。なお、山部２と谷部３は対称形状で、巻回面のい
ずれの面側から見るかによって、山部と谷部が入れ替わ
る相対的なものである。また、巻始端５と巻終端６も同
様に相対的なものである。
次の巻回の谷部３と接触部４で互いに重なるように、１
巻回の波数は、例えば、３．５／巻、４．５／巻、・・
・ｎ／巻（ｎ＝整数＋０．５）というように設定されて
いる。なお、山部２と谷部３は対称形状で、巻回面のい
ずれの面側から見るかによって、山部と谷部が入れ替わ
る相対的なものである。また、巻始端５と巻終端６も同
様に相対的なものである。
【０００５】図８は、図７のコイルスプリング１の第１
巻目を示す図で、図８（Ａ）は、スプリング受け面７と
の接触状態を示し、図８（Ｂ）はスプリング受け面７と
の接触位置８を示す。図８は、巻始端５および巻終端６
を、波型加工面の途中の波面でカットしたもので、その
巻始端５は、スプリング受け部７に接触する。接触位置
８は、実質上は山部２の頂部と一致し、巻始端５または
巻終端６を加えた４点となる。
巻目を示す図で、図８（Ａ）は、スプリング受け面７と
の接触状態を示し、図８（Ｂ）はスプリング受け面７と
の接触位置８を示す。図８は、巻始端５および巻終端６
を、波型加工面の途中の波面でカットしたもので、その
巻始端５は、スプリング受け部７に接触する。接触位置
８は、実質上は山部２の頂部と一致し、巻始端５または
巻終端６を加えた４点となる。
【０００６】図８（Ａ）に示すように、コイルスプリン
グ１に圧縮荷重Ｐを繰返し作用させると、負荷ごとに圧
縮応力が生じ、これに伴ってコイルスプリング１に圧縮
荷重Ｐとバランスする弾性変形が生じる。この弾性変形
は、巻始端５および巻終端６にスプリング受け面７に摺
接加圧力として伝達される。繰返しの摺接により、巻始
端５および巻終端６は摩損し、また、これによりスプリ
ング受け面７に傷を与え、スプリング１の作動不安定を
引き起こす可能性がある。また、これらの巻始端５およ
び巻終端６は、コイルスプリング同士での絡みを起こ
し、製造工程での扱いを悪くしている。
グ１に圧縮荷重Ｐを繰返し作用させると、負荷ごとに圧
縮応力が生じ、これに伴ってコイルスプリング１に圧縮
荷重Ｐとバランスする弾性変形が生じる。この弾性変形
は、巻始端５および巻終端６にスプリング受け面７に摺
接加圧力として伝達される。繰返しの摺接により、巻始
端５および巻終端６は摩損し、また、これによりスプリ
ング受け面７に傷を与え、スプリング１の作動不安定を
引き起こす可能性がある。また、これらの巻始端５およ
び巻終端６は、コイルスプリング同士での絡みを起こ
し、製造工程での扱いを悪くしている。
【０００７】図９は、図８の上述した点を改善したもの
で、前記の実開平５−５４８３３号公報で開示されてい
る。図９（Ａ）は、スプリング受け面７との接触状態を
示し、図９（Ｂ）はスプリング受け面７との接触位置８
を示す。この図９では、コイルスプリング１の巻始端５
および巻終端６を、次の巻回の谷部３に向かって延びる
ように屈曲させ、かつ端部が谷部３の底部に至らない傾
斜面上に位置するように形成している。この結果、巻始
端５および巻終端６は、スプリング受け面７には接触せ
ず、圧縮荷重Ｐによる摺接は生じず、摩損を防止するこ
とができる。
で、前記の実開平５−５４８３３号公報で開示されてい
る。図９（Ａ）は、スプリング受け面７との接触状態を
示し、図９（Ｂ）はスプリング受け面７との接触位置８
を示す。この図９では、コイルスプリング１の巻始端５
および巻終端６を、次の巻回の谷部３に向かって延びる
ように屈曲させ、かつ端部が谷部３の底部に至らない傾
斜面上に位置するように形成している。この結果、巻始
端５および巻終端６は、スプリング受け面７には接触せ
ず、圧縮荷重Ｐによる摺接は生じず、摩損を防止するこ
とができる。
【０００８】コイルスプリング１の山部２および谷部３
は等間隔に形成されるので、隣接する山部２間の波ピッ
チ角度θは２π／ｎとなる。山部２と谷部３間の角度
は、その１／２でπ／ｎとなる。したがって、波数ｎを
３．５とした場合、図９（Ｂ）に示すように、１巻目の
表面におけるスプリング受け面７との接触位置８（実質
は山部２の頂部と一致）は、３点の「１θ：１θ：１．
５θ」という非等間隔な配置となる。
は等間隔に形成されるので、隣接する山部２間の波ピッ
チ角度θは２π／ｎとなる。山部２と谷部３間の角度
は、その１／２でπ／ｎとなる。したがって、波数ｎを
３．５とした場合、図９（Ｂ）に示すように、１巻目の
表面におけるスプリング受け面７との接触位置８（実質
は山部２の頂部と一致）は、３点の「１θ：１θ：１．
５θ」という非等間隔な配置となる。
【０００９】図８（Ｂ）では、巻始端５および巻終端６
がスプリング受け面７との接触位置を形成して４点とす
ることができるのになる対し、図９（Ｂ）では、スプリ
ング受け面７との接触位置８が３点と少なくなる。さら
に、巻始端５および巻終端６側の接触位置間隔が１．５
θと他の側と比べて広くなるため、３つの各接触位置８
でのばね常数が異なり、荷重を受ける力がアンバランス
となる。
がスプリング受け面７との接触位置を形成して４点とす
ることができるのになる対し、図９（Ｂ）では、スプリ
ング受け面７との接触位置８が３点と少なくなる。さら
に、巻始端５および巻終端６側の接触位置間隔が１．５
θと他の側と比べて広くなるため、３つの各接触位置８
でのばね常数が異なり、荷重を受ける力がアンバランス
となる。
【００１０】図９（Ｂ）のコイルスプリング１を、図６
に示すような荷重検査装置で偏荷重を測定すると、コイ
ルスプリング１の面荷重がバランスせず、偏荷重Ｑが生
じ、スプリング特性が低下するという問題が生じる。偏
荷重Ｑも波数ｎが多ければ、実質上は問題ないが、１巻
当たりの波数が少ない最小値ともいえる３．５／巻では
影響が顕著である。
に示すような荷重検査装置で偏荷重を測定すると、コイ
ルスプリング１の面荷重がバランスせず、偏荷重Ｑが生
じ、スプリング特性が低下するという問題が生じる。偏
荷重Ｑも波数ｎが多ければ、実質上は問題ないが、１巻
当たりの波数が少ない最小値ともいえる３．５／巻では
影響が顕著である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、巻始端または巻終端の摩損
や絡みを防止するとともに、偏荷重が生じるのを抑制し
たコイルスプリングとその製造方法の提供を課題とす
る。
情に鑑みてなされたもので、巻始端または巻終端の摩損
や絡みを防止するとともに、偏荷重が生じるのを抑制し
たコイルスプリングとその製造方法の提供を課題とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のコイルドウェー
ブスプリングは、細幅の帯状ばね板線材を幅方向で螺旋
状に巻回し、巻回された線材が厚さ方向に波型に加工さ
れて前の巻回の山部と次の巻回の谷部が重ねられ、巻回
の始端および終端を次の巻回の谷部に向かって湾曲また
は平行にして、取付け面に対して摺接が生じないように
端部処理したコイルドウェーブスプリングであって、１
巻の波数をｎ（整数＋０．５）としたき、少なくともス
プリング両端の巻回分に対して、（ｎ−１．５）波分の
１波ピッチ角度α（ｒａｄ）を２π／ｎ＜α≦２π／
（ｎ−０．５）とし、１．５波分の１波ピッチ角度β
（ｒａｄ）を２π／ｎ＞β≧２π／１．５（ｎ−０．
５）とし、 ２π＝（ｎ−１．５）α＋１．５β を満足させるように形成したことを特徴とする。
ブスプリングは、細幅の帯状ばね板線材を幅方向で螺旋
状に巻回し、巻回された線材が厚さ方向に波型に加工さ
れて前の巻回の山部と次の巻回の谷部が重ねられ、巻回
の始端および終端を次の巻回の谷部に向かって湾曲また
は平行にして、取付け面に対して摺接が生じないように
端部処理したコイルドウェーブスプリングであって、１
巻の波数をｎ（整数＋０．５）としたき、少なくともス
プリング両端の巻回分に対して、（ｎ−１．５）波分の
１波ピッチ角度α（ｒａｄ）を２π／ｎ＜α≦２π／
（ｎ−０．５）とし、１．５波分の１波ピッチ角度β
（ｒａｄ）を２π／ｎ＞β≧２π／１．５（ｎ−０．
５）とし、 ２π＝（ｎ−１．５）α＋１．５β を満足させるように形成したことを特徴とする。
【００１３】また、本発明のコイルドウェーブスプリン
グの製造方法は、細幅の帯状ばね板線材を幅方向で螺旋
状に巻回し、巻回された線材を厚さ方向に波型に加工し
て前の巻回の山部と次の巻回の谷部を重ね、巻回の始端
および終端を次の巻回の谷部に向かって湾曲または平行
にして、取付け面に対して摺接が生じないように端部処
理したコイルドウェーブスプリングの製造方法であっ
て、１巻の波数をｎ（整数＋０．５）としたき、少なく
ともスプリング両端の巻回分に対して、（ｎ−１．５）
波分の１波ピッチ角度α（ｒａｄ）を２π／ｎ＜α≦２
π／（ｎ−０．５）」とし、１．５波分の１波ピッチ角
度β（ｒａｄ）を２π／ｎ＞β≧２π／１．５（ｎ−
０．５）とし、 ２π＝（ｎ−１．５）α＋１．５β を満足させ、巻回の半径をｒとしたとき、（ｎ−１．
５）αｒと１．５βｒの波パターンを交互に繰返して波
型に加工することを特徴とする。
グの製造方法は、細幅の帯状ばね板線材を幅方向で螺旋
状に巻回し、巻回された線材を厚さ方向に波型に加工し
て前の巻回の山部と次の巻回の谷部を重ね、巻回の始端
および終端を次の巻回の谷部に向かって湾曲または平行
にして、取付け面に対して摺接が生じないように端部処
理したコイルドウェーブスプリングの製造方法であっ
て、１巻の波数をｎ（整数＋０．５）としたき、少なく
ともスプリング両端の巻回分に対して、（ｎ−１．５）
波分の１波ピッチ角度α（ｒａｄ）を２π／ｎ＜α≦２
π／（ｎ−０．５）」とし、１．５波分の１波ピッチ角
度β（ｒａｄ）を２π／ｎ＞β≧２π／１．５（ｎ−
０．５）とし、 ２π＝（ｎ−１．５）α＋１．５β を満足させ、巻回の半径をｒとしたとき、（ｎ−１．
５）αｒと１．５βｒの波パターンを交互に繰返して波
型に加工することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図により、本発明の実施の形態を
説明する。図１は、本発明による波数が３．５／巻のコ
イルスプリングの例を示し、図１（Ａ）はコイルスプリ
ング全体の側面を示し、図２（Ｂ）は巻始端部の詳細を
示し、図１（Ｃ）は１巻目の上面を示す図である。図
中、１１はコイルドウェーブスプリング（以下、コイル
スプリングという）、１２は山部、２ａおよび１２ａは
山の頂部、１３は谷部、３ａおよび１３ａは谷の底部、
１４は山部と谷部の接触部、１５は巻始端、１６は巻終
端、１７はスプリング受け面、θは等間隔の波ピッチ角
度、αは拡大された波ピッチ角度、βは縮小された波ピ
ッチ角度を示す。
説明する。図１は、本発明による波数が３．５／巻のコ
イルスプリングの例を示し、図１（Ａ）はコイルスプリ
ング全体の側面を示し、図２（Ｂ）は巻始端部の詳細を
示し、図１（Ｃ）は１巻目の上面を示す図である。図
中、１１はコイルドウェーブスプリング（以下、コイル
スプリングという）、１２は山部、２ａおよび１２ａは
山の頂部、１３は谷部、３ａおよび１３ａは谷の底部、
１４は山部と谷部の接触部、１５は巻始端、１６は巻終
端、１７はスプリング受け面、θは等間隔の波ピッチ角
度、αは拡大された波ピッチ角度、βは縮小された波ピ
ッチ角度を示す。
【００１５】コイルスプリング１１は、右ねじ方向に巻
回するものとし、説明を容易にするため図１（Ｃ）に
は、１番目の山の頂部位置を、２番目の山の頂部位置
を、３番目の山の頂部位置を、４番目の山の頂部位
置（第２巻目の１番目の山の頂部位置となる）をとし
て、山の頂部１２ａを太書きの○印で示す。また、谷の
底部１３ａは、それぞれの山の頂部１２ａ間を等分した
中間位置にあり、太書きの△印で示す。なお、細書きの
○印および△印は、等間隔の波ピッチ角度θで形成され
た場合の山の頂部２ａおよび谷の底部３ａを示す。
回するものとし、説明を容易にするため図１（Ｃ）に
は、１番目の山の頂部位置を、２番目の山の頂部位置
を、３番目の山の頂部位置を、４番目の山の頂部位
置（第２巻目の１番目の山の頂部位置となる）をとし
て、山の頂部１２ａを太書きの○印で示す。また、谷の
底部１３ａは、それぞれの山の頂部１２ａ間を等分した
中間位置にあり、太書きの△印で示す。なお、細書きの
○印および△印は、等間隔の波ピッチ角度θで形成され
た場合の山の頂部２ａおよび谷の底部３ａを示す。
【００１６】本発明によるコイルスプリング１１は、従
来の図９で説明したものと同様に、巻始端１５および巻
終端１６を、次の巻回の谷部１３に向かって延びるよう
に屈曲または平行にして、取付け面に対して摺接圧接力
が生じないように端部処理する。また、等間隔の波ピッ
チ角度θで形成される場合の山の頂部２ａおよび谷の底
部３ａは、従来の図９の位置と同じにしてある。そし
て、本発明では、コイルスプリング１１のの山の頂部
２ａと１２ａの位置を同じとした場合、との山の頂
部１２ａの位置を頂部２ａから移動角ｙだけ側に移動
させる。谷の底部１３ａも山の頂部１２ａの移動に連動
させて、底部３ａの位置から側に移動させる。
来の図９で説明したものと同様に、巻始端１５および巻
終端１６を、次の巻回の谷部１３に向かって延びるよう
に屈曲または平行にして、取付け面に対して摺接圧接力
が生じないように端部処理する。また、等間隔の波ピッ
チ角度θで形成される場合の山の頂部２ａおよび谷の底
部３ａは、従来の図９の位置と同じにしてある。そし
て、本発明では、コイルスプリング１１のの山の頂部
２ａと１２ａの位置を同じとした場合、との山の頂
部１２ａの位置を頂部２ａから移動角ｙだけ側に移動
させる。谷の底部１３ａも山の頂部１２ａの移動に連動
させて、底部３ａの位置から側に移動させる。
【００１７】波数３．５／巻、等間隔の波ピッチ角度θ
＝２π／ｎ＝２π／３．５（ｒａｄ）とすると、従来技
術で説明したように、巻表面の−−−に至る山
の頂部２ａの配置は、（１θ：１θ：１．５θ）とな
る。これに対し、本発明では、−間および−間
の波ピッチ角度αは、（θ＋ｙ）と拡大され、−間
の全波ピッチ角度（１．５β）は、（１．５θ−２ｙ）
と狭められる。これにより、表面での頂部１２ａの配置
は、 （θ＋ｙ）：（θ＋ｙ）：（１．５θ−２ｙ） となり、等間隔に近づけることができる。例えば、移動
角ｙ＝θ・１／１０とすると、表面での頂部１２ａの配
置は、（１．１θ：１．１θ：１．３θ）となり、偏荷
重の度合いを改善することができる。
＝２π／ｎ＝２π／３．５（ｒａｄ）とすると、従来技
術で説明したように、巻表面の−−−に至る山
の頂部２ａの配置は、（１θ：１θ：１．５θ）とな
る。これに対し、本発明では、−間および−間
の波ピッチ角度αは、（θ＋ｙ）と拡大され、−間
の全波ピッチ角度（１．５β）は、（１．５θ−２ｙ）
と狭められる。これにより、表面での頂部１２ａの配置
は、 （θ＋ｙ）：（θ＋ｙ）：（１．５θ−２ｙ） となり、等間隔に近づけることができる。例えば、移動
角ｙ＝θ・１／１０とすると、表面での頂部１２ａの配
置は、（１．１θ：１．１θ：１．３θ）となり、偏荷
重の度合いを改善することができる。
【００１８】なお、山の頂部および谷の底部の等間隔位
置からの移動は、コイルスプリング１１の少なくともス
プリング受け面１７と接する両端面の巻回部分（それぞ
れの端面側から見て１巻目）で形成されていればよい。
コイルスプリング１１が複数の巻回で形成されている場
合、偏荷重が生じるのは、スプリング受け面１７と接す
る巻回部分であり、中間の巻回部分は偏荷重が順次緩和
されるからである。しかし、製造上の理由から全ての巻
回部分を同じ波パターンで形成してもよい。
置からの移動は、コイルスプリング１１の少なくともス
プリング受け面１７と接する両端面の巻回部分（それぞ
れの端面側から見て１巻目）で形成されていればよい。
コイルスプリング１１が複数の巻回で形成されている場
合、偏荷重が生じるのは、スプリング受け面１７と接す
る巻回部分であり、中間の巻回部分は偏荷重が順次緩和
されるからである。しかし、製造上の理由から全ての巻
回部分を同じ波パターンで形成してもよい。
【００１９】さらに、これらの関係について、図２によ
り詳述する。図２（Ａ）はコイルスプリング１１（波数
ｎ：３．５／巻）の第１巻目を示し、図２（Ｂ）はその
第２巻目を示す図である。なお、図１（Ｃ）で説明した
のと同様に、本発明による山の頂部１２ａは太書きの○
印、谷の底部１３ａを太書きの△印で示し、等間隔の波
ピッチθで配置した山の頂部２ａは細書きの○印、谷の
底部３ａを細書きの△印で示し、詳細説明を省略する。
基点Ｘは説明の便宜上設定したもので巻始端１５に相当
するが、この基点Ｘからπ角だけずらした位置Ｘ´に
の山の頂部２ａおよび１２ａがあるものとする。
り詳述する。図２（Ａ）はコイルスプリング１１（波数
ｎ：３．５／巻）の第１巻目を示し、図２（Ｂ）はその
第２巻目を示す図である。なお、図１（Ｃ）で説明した
のと同様に、本発明による山の頂部１２ａは太書きの○
印、谷の底部１３ａを太書きの△印で示し、等間隔の波
ピッチθで配置した山の頂部２ａは細書きの○印、谷の
底部３ａを細書きの△印で示し、詳細説明を省略する。
基点Ｘは説明の便宜上設定したもので巻始端１５に相当
するが、この基点Ｘからπ角だけずらした位置Ｘ´に
の山の頂部２ａおよび１２ａがあるものとする。
【００２０】図２（Ａ）では、の位置から反時計方向
のの位置と時計方向のの位置は、基点Ｘ−Ｘ´に対
して対称の位置関係となる。本発明では、上述したよう
に等間隔の波ピッチ角度θで設定した山の頂部２ａを、
およびでは、移動角ｙだけ基点Ｘ側に移動させて、
新たに山の頂部１２ａとし、拡大された波ピッチ角度α
と縮小された波ピッチ角度βを設定する。これと連動し
て、−間の中間位置および−間の中間位置にあ
る谷の底部３ａも同様に、基点Ｘ側に移動させる。
のの位置と時計方向のの位置は、基点Ｘ−Ｘ´に対
して対称の位置関係となる。本発明では、上述したよう
に等間隔の波ピッチ角度θで設定した山の頂部２ａを、
およびでは、移動角ｙだけ基点Ｘ側に移動させて、
新たに山の頂部１２ａとし、拡大された波ピッチ角度α
と縮小された波ピッチ角度βを設定する。これと連動し
て、−間の中間位置および−間の中間位置にあ
る谷の底部３ａも同様に、基点Ｘ側に移動させる。
【００２１】谷の底部３ａから１３ａへの移動角ｚは、
山の頂部の移動角ｙの１／２として、−間および
−間で均等に割振ってよいが、この移動角ｚは、１／
２ｙ以上としてもよい。山の底部１３ａの移動角ｚを多
目にすることにより、偏荷重の生じる基点Ｘ側に荷重モ
ーメントを移すことになり、移動角ｙにより偏荷重の不
足を補完することができる。ただし、この場合、２巻目
の山の頂部１２ａの移動角ｚ´もこれに連動させること
となる。
山の頂部の移動角ｙの１／２として、−間および
−間で均等に割振ってよいが、この移動角ｚは、１／
２ｙ以上としてもよい。山の底部１３ａの移動角ｚを多
目にすることにより、偏荷重の生じる基点Ｘ側に荷重モ
ーメントを移すことになり、移動角ｙにより偏荷重の不
足を補完することができる。ただし、この場合、２巻目
の山の頂部１２ａの移動角ｚ´もこれに連動させること
となる。
【００２２】基点Ｘ側の−間の角度は、全波ピッチ
角度（１．５θ）から移動角２ｙ分だけ狭くなる。新た
なとの山の頂部１２ａ間の角度を３等分し、全波ピ
ッチ角度（１．５β）とする。この結果、基点Ｘとの
中間位置の谷の底部３ａは基点Ｘ側の移動角ｙの１／３
移動し、また基点Ｘとの中間にあるの山の頂部１２
ａ（第２巻目の第１山部となる）も、基点Ｘ側に移動角
ｙの１／３移動する。すなわち、基点Ｘ側の山の頂部１
２ａと谷の底部１３ａは、等間隔の波ピッチ角度（０．
５θ）から波ピッチ角度（０．５β＝θ・１／２−ｙ・
２／３）に縮小されることとなる。
角度（１．５θ）から移動角２ｙ分だけ狭くなる。新た
なとの山の頂部１２ａ間の角度を３等分し、全波ピ
ッチ角度（１．５β）とする。この結果、基点Ｘとの
中間位置の谷の底部３ａは基点Ｘ側の移動角ｙの１／３
移動し、また基点Ｘとの中間にあるの山の頂部１２
ａ（第２巻目の第１山部となる）も、基点Ｘ側に移動角
ｙの１／３移動する。すなわち、基点Ｘ側の山の頂部１
２ａと谷の底部１３ａは、等間隔の波ピッチ角度（０．
５θ）から波ピッチ角度（０．５β＝θ・１／２−ｙ・
２／３）に縮小されることとなる。
【００２３】第２巻目の図２（Ｂ）では、の山の頂部
１２ａが第１番目の位置となる。第１巻目のの山の頂
部１２ａとなる位置に、第２巻目の谷の底部１３ａが一
致するように重なり、の山の頂部位置には、−間
の谷の底部３ａおよび１３ａが一致する。第２巻目の山
の頂部位置となる、、は、第１巻目の谷の底部３
ａおよび１３ａと一致する。第２巻目では、第１巻目の
移動角ｙの移動量は、山の頂部２ａと１２ａが谷の底部
３ａと１３ａに置き換わるだけで、基点Ｘからの相対位
置関係は、全く同じになる。
１２ａが第１番目の位置となる。第１巻目のの山の頂
部１２ａとなる位置に、第２巻目の谷の底部１３ａが一
致するように重なり、の山の頂部位置には、−間
の谷の底部３ａおよび１３ａが一致する。第２巻目の山
の頂部位置となる、、は、第１巻目の谷の底部３
ａおよび１３ａと一致する。第２巻目では、第１巻目の
移動角ｙの移動量は、山の頂部２ａと１２ａが谷の底部
３ａと１３ａに置き換わるだけで、基点Ｘからの相対位
置関係は、全く同じになる。
【００２４】したがって、第２巻目では、−間およ
び−間の谷の底部３ａを、基点Ｘ側にそれぞれ移動
角ｙだけ移動させ、新たに谷の底部１３ａとし、拡大さ
れた波ピッチ角度αと縮小された波ピッチ角度βを設定
する。これと連動して、との山の頂部２ａも同様に
基点Ｘ側に移動させて谷の底部１３ａと山の頂部１２ａ
の間隔を均等にする。との山の頂部２ａから１２ａ
への移動量は、谷の底部の移動角ｙの１／２となる。な
お、第３巻目（図示せず）では、８番目のの山の頂部
がに一致し、９番目のの山の頂部がに一致して、
図２（Ａ）のパターンと同じになる。
び−間の谷の底部３ａを、基点Ｘ側にそれぞれ移動
角ｙだけ移動させ、新たに谷の底部１３ａとし、拡大さ
れた波ピッチ角度αと縮小された波ピッチ角度βを設定
する。これと連動して、との山の頂部２ａも同様に
基点Ｘ側に移動させて谷の底部１３ａと山の頂部１２ａ
の間隔を均等にする。との山の頂部２ａから１２ａ
への移動量は、谷の底部の移動角ｙの１／２となる。な
お、第３巻目（図示せず）では、８番目のの山の頂部
がに一致し、９番目のの山の頂部がに一致して、
図２（Ａ）のパターンと同じになる。
【００２５】図３は、波数ｎを４．５／巻とした場合の
例を示す。なお、図３では、基点Ｘからπ角ずらせたＸ
´に−間の谷の底部３ａおよび１３ａ一致させて示
し、説明を簡略にするために他の谷の底部は単に位置示
すだけにしてある。基点Ｘ−Ｘ´に対して、−およ
び−は対称の位置関係となる。また、の山の頂部
２ａおよび１２ａは、第２巻目の１番目の山の頂部とな
る。
例を示す。なお、図３では、基点Ｘからπ角ずらせたＸ
´に−間の谷の底部３ａおよび１３ａ一致させて示
し、説明を簡略にするために他の谷の底部は単に位置示
すだけにしてある。基点Ｘ−Ｘ´に対して、−およ
び−は対称の位置関係となる。また、の山の頂部
２ａおよび１２ａは、第２巻目の１番目の山の頂部とな
る。
【００２６】この図３の場合も、図１（Ｃ）および図２
で説明したのと同様に考えることができる。等角度の波
ピッチ角度θ＝２π／ｎ＝２π／４．５（ｒａｄ）とす
ると、コイルスプリング表面での−−−−に
至る山の頂部２ａの配置は、（１θ：１θ：１θ：１．
５θ）となる。したがって、との山の頂部２ａ間
は、他の部分の１．５倍の角度間隔があり、偏荷重を生
じる。
で説明したのと同様に考えることができる。等角度の波
ピッチ角度θ＝２π／ｎ＝２π／４．５（ｒａｄ）とす
ると、コイルスプリング表面での−−−−に
至る山の頂部２ａの配置は、（１θ：１θ：１θ：１．
５θ）となる。したがって、との山の頂部２ａ間
は、他の部分の１．５倍の角度間隔があり、偏荷重を生
じる。
【００２７】これに対し、本発明では、との山の頂
部２ａを基点Ｘ側にｙ・１／２移動させて新たな頂部１
２ａとして、−間の波ピッチ角度αを「θ＋ｙ」と
拡大する。これに連動させて、との山の頂部２ａを
基点Ｘ側にｙ・３／２づつ移動させて新たな頂部１２ａ
として、−間および−間の角度αも同様に「θ
＋ｙ」と拡大する。
部２ａを基点Ｘ側にｙ・１／２移動させて新たな頂部１
２ａとして、−間の波ピッチ角度αを「θ＋ｙ」と
拡大する。これに連動させて、との山の頂部２ａを
基点Ｘ側にｙ・３／２づつ移動させて新たな頂部１２ａ
として、−間および−間の角度αも同様に「θ
＋ｙ」と拡大する。
【００２８】−間、−間および−間の波ピ
ッチ角度αは、「θ＋ｙ」と拡大された結果、−間
の全波ピッチ角度（１．５β）は、「１．５θ−３ｙ」
と縮小される。これにより、表面での頂部１２ａの配置
は、 （θ＋ｙ）：（θ＋ｙ）：（θ＋ｙ）：（１．５θ−３
ｙ） となり、等間隔に近づけることができる。例えば、移動
角ｙ＝θ・１／１０とすると、表面での頂部１２ａの配
置は、（１．１θ：１．１θ：１．１θ：１．２θ）と
なり、偏荷重の度合いを改善することができる。
ッチ角度αは、「θ＋ｙ」と拡大された結果、−間
の全波ピッチ角度（１．５β）は、「１．５θ−３ｙ」
と縮小される。これにより、表面での頂部１２ａの配置
は、 （θ＋ｙ）：（θ＋ｙ）：（θ＋ｙ）：（１．５θ−３
ｙ） となり、等間隔に近づけることができる。例えば、移動
角ｙ＝θ・１／１０とすると、表面での頂部１２ａの配
置は、（１．１θ：１．１θ：１．１θ：１．２θ）と
なり、偏荷重の度合いを改善することができる。
【００２９】以上の関係を整理すると、以下の一般式が
成り立つ。 等間隔の波ピッチ角度 ：θ＝２π／ｎ（ｒａｄ） ・・・・・・（１） 拡大される波ピッチ角度：α＝θ＋ｙ ・・・・・・（２） 縮小される波ピッチ角度：β＝θ−ｙ（ｎ−１．５）／１．５ ・・・・（３） （ 参考：１．５β＝１．５θ−（ｎ−１．５）ｙ ） 但し、ｎ：波数／巻（整数＋０．５）、ｙ：１波ピッチ
分の移動角とする。
成り立つ。 等間隔の波ピッチ角度 ：θ＝２π／ｎ（ｒａｄ） ・・・・・・（１） 拡大される波ピッチ角度：α＝θ＋ｙ ・・・・・・（２） 縮小される波ピッチ角度：β＝θ−ｙ（ｎ−１．５）／１．５ ・・・・（３） （ 参考：１．５β＝１．５θ−（ｎ−１．５）ｙ ） 但し、ｎ：波数／巻（整数＋０．５）、ｙ：１波ピッチ
分の移動角とする。
【００３０】縮小される全波ピッチ角度（１．５β）
は、拡大される波ピッチ角度αより小さくする必要がな
い。したがって、次の式が生じる。 α≦１．５β ・・・・・・（４） （２）および（３）式より、 θ＋ｙ≦１．５θ−ｙ（ｎ−１．５） ｙ≦θ・０．５／（ｎ−０．５） （１）式より、次の式が成り立つ。 ｙ（ｒａｄ）≦π／ｎ（ｎ−０．５）・・・・・・（５） また、（１）〜（３），（５）式およびθ＜α，β＞θ
であることから、以下の結果が得られる。 ２π／ｎ＜α（ｒａｄ）≦２π／（ｎ−０．５） ・・・・・・（６） ２π／ｎ＞β（ｒａｄ）≧２π／１．５（ｎ−０．５）・・・・・・（７）
は、拡大される波ピッチ角度αより小さくする必要がな
い。したがって、次の式が生じる。 α≦１．５β ・・・・・・（４） （２）および（３）式より、 θ＋ｙ≦１．５θ−ｙ（ｎ−１．５） ｙ≦θ・０．５／（ｎ−０．５） （１）式より、次の式が成り立つ。 ｙ（ｒａｄ）≦π／ｎ（ｎ−０．５）・・・・・・（５） また、（１）〜（３），（５）式およびθ＜α，β＞θ
であることから、以下の結果が得られる。 ２π／ｎ＜α（ｒａｄ）≦２π／（ｎ−０．５） ・・・・・・（６） ２π／ｎ＞β（ｒａｄ）≧２π／１．５（ｎ−０．５）・・・・・・（７）
【００３１】したがって、移動角ｙは、波数ｎの関数と
なり波数が少なければ移動角を大きくし、波数が多けれ
ば小さくてよいといえる。この関係をグラフに示すと、
図５のようになり、曲線の下側が移動角ｙの範囲という
ことになる。移動角ｙの下限としては、ゼロでない限り
偏荷重は改善されるが、製造効率上の問題もあり、ｙ≧
０．０３５π（ｒａｄ）に設定するのが望ましい。
なり波数が少なければ移動角を大きくし、波数が多けれ
ば小さくてよいといえる。この関係をグラフに示すと、
図５のようになり、曲線の下側が移動角ｙの範囲という
ことになる。移動角ｙの下限としては、ゼロでない限り
偏荷重は改善されるが、製造効率上の問題もあり、ｙ≧
０．０３５π（ｒａｄ）に設定するのが望ましい。
【００３２】図４は、図２に示す波数ｎを３．５とした
本発明によるコイルスプリング１１を帯状に延ばした図
である。帯状に延ばした場合、波ピッチ角度αまたはβ
で示す間隔は、コイルスプリング１１の巻回半径をｒと
すると、実際はｒαおよびｒβの長さとなるが、図およ
び説明を簡略にするために、半径ｒの記載を省略してあ
る。また、と間およびと間の谷の底部１３ａを
１／２ｙを超えてΔｚだけ矢印方向に移動させてもよ
い。この場合、２巻目のとの山の頂部もΔｚだけ矢
印方向に移動させる。
本発明によるコイルスプリング１１を帯状に延ばした図
である。帯状に延ばした場合、波ピッチ角度αまたはβ
で示す間隔は、コイルスプリング１１の巻回半径をｒと
すると、実際はｒαおよびｒβの長さとなるが、図およ
び説明を簡略にするために、半径ｒの記載を省略してあ
る。また、と間およびと間の谷の底部１３ａを
１／２ｙを超えてΔｚだけ矢印方向に移動させてもよ
い。この場合、２巻目のとの山の頂部もΔｚだけ矢
印方向に移動させる。
【００３３】図４から明らかなように波のパターンは、
２α→１．５β→２α→１．５βの繰返しで、１．５β
のところで、山の頂部１２ａと谷の底部１３ａが入れ替
わる。図３に示す波数ｎを４．５とした場合も、図には
示していないが同様に考えることができ、３α→１．５
β→３α→１．５βの繰返しで、１．５βのところで、
山の頂部１２ａと谷の底部１３ａが入れ替わる。
２α→１．５β→２α→１．５βの繰返しで、１．５β
のところで、山の頂部１２ａと谷の底部１３ａが入れ替
わる。図３に示す波数ｎを４．５とした場合も、図には
示していないが同様に考えることができ、３α→１．５
β→３α→１．５βの繰返しで、１．５βのところで、
山の頂部１２ａと谷の底部１３ａが入れ替わる。
【００３４】これを一般的なパターンに置き換えると、
（ｎ−１．５）αと１．５βの繰返しパターンで形成す
ることができる。加工を施す帯状ばね板線材の長手方向
に対しては、コイルスプリング１１の巻回半径をｒとす
ると、（ｎ−１．５）αｒと１．５βｒの繰返しで、こ
れに基づいて波型加工を行なえばよい。
（ｎ−１．５）αと１．５βの繰返しパターンで形成す
ることができる。加工を施す帯状ばね板線材の長手方向
に対しては、コイルスプリング１１の巻回半径をｒとす
ると、（ｎ−１．５）αｒと１．５βｒの繰返しで、こ
れに基づいて波型加工を行なえばよい。
【００３５】次に、図１に戻って、本発明の具体例につ
いて説明する。コイルスプリング１１の線材には、板厚
０．２８ｍｍの幅１．７ｍｍのステンレス等のばね材か
らなる長尺線材を用いた。コイルスプリング１１は、外
径ｄを２２．６ｍｍ、スプリングの自由長ｅを４．９〜
５．２ｍｍ、巻数を４、波数／巻を３．５、移動角ｙを
８°とした。また、巻始端１５および巻終端１６は谷の
底部から１波の１／８〜２／８の長さで切断し、次の巻
目の山の傾斜面に沿うように屈曲させ、端部処理を行な
った。
いて説明する。コイルスプリング１１の線材には、板厚
０．２８ｍｍの幅１．７ｍｍのステンレス等のばね材か
らなる長尺線材を用いた。コイルスプリング１１は、外
径ｄを２２．６ｍｍ、スプリングの自由長ｅを４．９〜
５．２ｍｍ、巻数を４、波数／巻を３．５、移動角ｙを
８°とした。また、巻始端１５および巻終端１６は谷の
底部から１波の１／８〜２／８の長さで切断し、次の巻
目の山の傾斜面に沿うように屈曲させ、端部処理を行な
った。
【００３６】波付け加工には、ウェーブツールの駆動制
御を従来の油圧サーボ制御やカム方式に代えて、電気サ
ーボモータ制御を用いた。本発明では、コイルスプリン
グの波の山部と谷部のピッチが等間隔でないため、電気
サーボモータ制御を用いることにより、精細でかつ高速
な加工を可能とした。
御を従来の油圧サーボ制御やカム方式に代えて、電気サ
ーボモータ制御を用いた。本発明では、コイルスプリン
グの波の山部と谷部のピッチが等間隔でないため、電気
サーボモータ制御を用いることにより、精細でかつ高速
な加工を可能とした。
【００３７】上述した本発明により作成されたコイルス
プリングを、図７に示す測定方法で偏荷重Ｑを測定した
結果、０°．５３′〜１°．２４′の範囲で、実用上問
題のないスプリング特性を得ることができた。これに対
し、従来の同じ寸法のコイルスプリングでは、偏荷重Ｑ
は１°３０′〜１°５０′であり、本発明により偏荷重
を改善することができた。
プリングを、図７に示す測定方法で偏荷重Ｑを測定した
結果、０°．５３′〜１°．２４′の範囲で、実用上問
題のないスプリング特性を得ることができた。これに対
し、従来の同じ寸法のコイルスプリングでは、偏荷重Ｑ
は１°３０′〜１°５０′であり、本発明により偏荷重
を改善することができた。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、コイルドウェーブスプリングの巻始端および
巻終端の摩損処理を行なうことにより生じるスプリング
受け面とのアンバランスな接触位置を修正できる。これ
により、コイルドウェーブスプリングの偏荷重を小さく
してスプリング特性の低下を防止することができる。
によれば、コイルドウェーブスプリングの巻始端および
巻終端の摩損処理を行なうことにより生じるスプリング
受け面とのアンバランスな接触位置を修正できる。これ
により、コイルドウェーブスプリングの偏荷重を小さく
してスプリング特性の低下を防止することができる。
【図１】本発明による波数が３．５／巻のコイルスプリ
ングの概略を示す図である。
ングの概略を示す図である。
【図２】本発明による波数が３．５／巻のコイルスプリ
ングの詳細を示す図である。
ングの詳細を示す図である。
【図３】本発明による波数が４．５／巻のコイルスプリ
ングの詳細を示す図である。
ングの詳細を示す図である。
【図４】本発明によるコイルスプリングを帯状に延ばし
た図である。
た図である。
【図５】本発明による移動角と波数との相関関係を示す
図である。
図である。
【図６】コイルスプリングの偏荷重の測定方法を示す図
である。
である。
【図７】従来のコイルスプリングの一例を示す図であ
る。
る。
【図８】従来のコイルスプリングの１巻目を示す図であ
る。
る。
【図９】従来のコイルスプリングの他の例の１巻目を示
す図である。
す図である。
１１…コイルドウェーブスプリング（コイルスプリン
グ）、１２…山部、２ａ，１２ａ…山の頂部、１３…谷
部、３ａ，１３ａ…谷の底部、１４…山部と谷部の接触
部、１５…巻始端、１６…巻終端、１７…スプリング受
け面、θ…等間隔の波ピッチ角度、α…拡大される波ピ
ッチ角度、β…縮小される波ピッチ角度、ｙ…移動角。
グ）、１２…山部、２ａ，１２ａ…山の頂部、１３…谷
部、３ａ，１３ａ…谷の底部、１４…山部と谷部の接触
部、１５…巻始端、１６…巻終端、１７…スプリング受
け面、θ…等間隔の波ピッチ角度、α…拡大される波ピ
ッチ角度、β…縮小される波ピッチ角度、ｙ…移動角。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16F 1/06
B21F 35/00
B21D 11/07
B21D 13/00
B21D 53/00
Claims (5)
- 【請求項１】 細幅の帯状ばね板線材を幅方向で螺旋状
に巻回し、巻回された線材が厚さ方向に波型に加工され
て前の巻回の山部と次の巻回の谷部が重ねられ、巻回の
始端および終端を次の巻回の谷部に向かって湾曲または
平行にして、取付け面に対して摺接が生じないように端
部処理したコイルドウェーブスプリングであって、 １巻の波数をｎ＝（整数＋０．５）としたき、少なくと
もスプリング両端の巻回分に対して、（ｎ−１．５）波
分の１波ピッチ角度α（ｒａｄ）を２π／ｎ＜α≦２π
／（ｎ−０．５）とし、 １．５波分の１波ピッチ角度β（ｒａｄ）を２π／ｎ＞
β≧２π／１．５（ｎ−０．５）とし、 ２π＝（ｎ−１．５）α＋１．５β を満足させるように形成したことを特徴とするコイルド
ウェーブスプリング。 - 【請求項２】 等間隔の１波ピッチ角度をθ＝２π／ｎ
（ｒａｄ）とし、移動角をｙ（ｒａｄ）としたとき、前
記波ピッチ角度α（ｒａｄ）は、θ＋ｙであり、前記波
ピッチ角度β（ｒａｄ）は、θ−ｙ（ｎ−１．５）／
１．５であり、前記移動角ｙは、π／ｎ（ｎ−０．５）
以下であることを特徴とする請求項１に記載にコイルド
ウェーブスプリング。 - 【請求項３】 前記巻回の波数をｎが、３．５または
４．５または５．５であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のコイルドウェーブスプリング。 - 【請求項４】 細幅の帯状ばね板線材を幅方向で螺旋状
に巻回し、巻回された線材を厚さ方向に波型に加工して
前の巻回の山部と次の巻回の谷部を重ね、巻回の始端お
よび終端を次の巻回の谷部に向かって湾曲または平行に
して、取付け面に対して摺接が生じないように端部処理
したコイルドウェーブスプリングの製造方法であって、 １巻の波数をｎ＝（整数＋０．５）とし、少なくともス
プリング両端の巻回分に対して、（ｎ−１．５）波分の
１波ピッチ角度α（ｒａｄ）を２π／ｎ＜α≦２π／
（ｎ−０．５）とし、 １．５波分の１波ピッチ角度β（ｒａｄ）を２π／ｎ＞
β≧２π／１．５（ｎ−０．５）とし、 ２π＝（ｎ−１．５）α＋１．５β を満足させ、巻回の半径をｒとしたとき、（ｎ−１．
５）αｒと１．５βｒの波パターンを交互に繰返して波
型に加工す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。 - 【請求項５】 前記波型の加工に電気サーボモータ制御
を用いることを特徴とする請求項４に記載のコイルドウ
ェーブスプリングの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040889A JP3507801B2 (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | コイルドウェーブスプリングおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040889A JP3507801B2 (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | コイルドウェーブスプリングおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002242969A JP2002242969A (ja) | 2002-08-28 |
| JP3507801B2 true JP3507801B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=18903403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001040889A Expired - Fee Related JP3507801B2 (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | コイルドウェーブスプリングおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102009011388B3 (de) * | 2009-03-03 | 2010-08-05 | Harting Electronics Gmbh & Co. Kg | Steckverbinder für Lichtwellenleiter |
| AU2010230180B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-11-13 | Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh | Medical device having a mechanism with a spring and use of a wave spring or wave washer within a medical device |
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| US11867247B2 (en) * | 2021-09-13 | 2024-01-09 | Rotor Clip Company, Inc. | Multiple variable turn wave springs, methods of pre-loading components with said springs, and methods of manufacturing said springs |
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2001
- 2001-02-16 JP JP2001040889A patent/JP3507801B2/ja not_active Expired - Fee Related
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