JP4629601B2 - Spring device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の板バネを用いるバネ装置に関するものである。 The present invention relates to a spring device using a plurality of leaf springs.
従来、この種のバネ装置としては、例えば、スターリングサイクル機関のケーシングに設けられた振動吸収ユニット等が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この振動吸収ユニットは、複数の板バネを重ね、この重ねられた板バネにバランスウエイトをビス止め等によって固定することで構成されている。
このような複数の前記板バネを重ねて用いるバネ装置においては、前記板バネが撓んだ際に、前記腕部同士が擦れることで摩擦音が生じたり、摩耗したりする虞があった。そして、このように前記各板バネの腕部同士が擦れることで、これらの腕部がスムーズに弾性変形できないという虞もあった。このため、複数の前記板バネを重ねて用いる従来のバネ装置では、図6に示すように、外周部102と中央部103と腕部104とを有する前記各板バネ101において、前記腕部104が弾性変形する際に、前記腕部104同士が接触することを防ぐ目的で、前記外周部102及び中央部103で前記各板バネ101同士の間にワッシャ105等のスペーサを挟んでいた。しかしながら、このように前記板バネ101同士の間に前記ワッシャ105を挟むと、これらのワッシャ105の厚み分、バネ装置100の厚さが増してしまうという問題があった。(前記板バネ101の厚さをTs、前記ワッシャ105の厚さをTw、前記板バネ101の枚数をnとすると、前記バネ装置100の厚さTaはnTs+(n−1)Twとなる。(なお、ビス106及びバランスウエイト107の寸法は含まないものとする。))このような前記バネ装置100の厚さの増加は、使用する前記板バネ101の枚数が少ない場合にはさほど問題とならないが、使用する前記板バネ101の枚数が多くなるに従って無視できない厚さ増となる。また、ワッシャ105自体の単価はそれほど大きくないものの、前記板バネ101の枚数が多くなるに従って前記ワッシャ105の数も多くなり、これが組立工数の増加にも繋がってしまうので、原材料費及び組立工賃の両方で大幅な増加に繋がってしまう虞があった。
In such a spring device using a plurality of the leaf springs, there is a risk that when the leaf springs are bent, the arm portions rub against each other to generate frictional noise or wear. In addition, the arm portions of the plate springs rub against each other in this way, and there is a concern that these arm portions cannot be elastically deformed smoothly. For this reason, in the conventional spring device that uses a plurality of the leaf springs in an overlapping manner, as shown in FIG. 6, each of the
本発明は以上の問題点を解決し、多数の板バネを重ねたとしても腕部同士が接触せず、全体の厚さを薄くできると共に安価に製造できるバネ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spring device that solves the above-described problems and does not allow the arms to contact each other even when a large number of leaf springs are stacked, and that the overall thickness can be reduced and can be manufactured at low cost. .
本発明の請求項1に記載のバネ装置は、外周部と中央部とこれらを接続する複数の腕部とを有して一体に構成される板バネを複数重ねて構成されたバネ装置において、前記板バネの腕部の太さをこれらの腕部同士の間隔よりも細く形成すると共に、同形状の前記複数の板バネが、振幅方向を軸として軸回りに互いにずらした状態で重ねられて、一の前記板バネの腕部が隣接する他の板バネの腕部間に位置することで、隣接する板バネの腕部同士が干渉しないように構成されたものである。 The spring device according to claim 1 of the present invention is a spring device configured by stacking a plurality of plate springs that have an outer peripheral portion, a central portion, and a plurality of arm portions that connect them, and are integrally formed. the thickness of the arm portion of the plate spring so as to form narrower than the distance between these arms, the plurality of leaf springs having the same shape, are stacked in a state shifted from one another around the axis of the amplitude direction as an axis The arm portions of one leaf spring are located between the arm portions of other leaf springs adjacent to each other so that the arm portions of the adjacent leaf springs do not interfere with each other .
また、本発明の請求項2に記載のバネ装置は、請求項1において、前記板バネの複数の腕部を等角度間隔で設けると共に、前記板バネの外周部に複数の貫通孔を等角度間隔で設け、前記貫通孔の数と前記腕部の数を違えたものである。 A spring device according to a second aspect of the present invention is the spring device according to the first aspect, wherein a plurality of arm portions of the leaf spring are provided at equiangular intervals, and a plurality of through holes are equiangularly provided on the outer peripheral portion of the leaf spring. Provided at intervals, the number of the through holes and the number of the arm portions are different.
また、本発明の請求項3に記載のバネ装置は、請求項2において、前記貫通孔の数を前記腕部の数の偶数倍としたものである。
The spring device according to
更に、本発明の請求項4に記載のバネ装置は、請求項2乃至3において、前記板バネの外周部に切欠部を等角度間隔で複数形成し、この切欠部の数を前記板バネの腕部の数と違えると共に、前記貫通孔の数を前記切欠部の数の倍数としたものである。 Furthermore, a spring device according to a fourth aspect of the present invention is the spring device according to the second to third aspects, wherein a plurality of notches are formed at equal angular intervals on the outer peripheral portion of the leaf spring, and the number of the notches is determined by the number of the leaf springs. The number of the through holes is a multiple of the number of the cutout portions, as well as the number of the arm portions.
本発明の請求項1に記載のバネ装置は、以上のように構成することにより、前記板バネの腕部が撓んだ際に、隣接する板バネの腕部間で撓むことになるので、ワッシャ等のスペーサを用いなくても、前記板バネの腕部が隣接する前記板バネの腕部と接しないようにすることができる。また、隣接しない他の前記板バネの腕部に対しては、隣接する前記板バネがスペーサの役割を果たすことで、前記板バネの腕部が他の前記板バネの腕部と接しないようにすることができる。 Since the spring device according to claim 1 of the present invention is configured as described above, when the arm portion of the leaf spring is bent, it is bent between the arm portions of adjacent leaf springs. Even without using a spacer such as a washer, the arm portion of the leaf spring can be prevented from coming into contact with the adjacent arm portion of the leaf spring. Further, with respect to the arm portion of the other of said plate spring which are not adjacent, next contacting the plate spring that serves as a spacer, so that the arm portion of the plate spring does not contact with the arm portion of the other of said plate spring Can be.
また、本発明の請求項2に記載のバネ装置は、以上のように構成することにより、前記板バネの貫通孔と隣接する前記板バネの異なる貫通孔を合わせて重ねることで、隣接する前記板バネ同士の腕部の位置をずらすことができるばかりでなく、前記貫通孔を用いて複数の前記板バネ同士の位置関係を固定することができる。
Moreover, the spring device according to
また、本発明の請求項3に記載のバネ装置は、以上のように構成することにより、板バネの腕部を、隣接する板バネの腕部同士の丁度中央に配することができる。
Moreover, the spring device according to
更に、本発明の請求項4に記載のバネ装置は、以上のように構成することにより、前記切欠部をガイドして前記板バネの切欠部を他の前記板バネの他の切欠部と合わせて重ねることで、隣接する前記板バネ同士の腕部の位置をずらすことができるばかりでなく、前記貫通孔の数が前記切欠部の数の倍数であることで、前記板バネの貫通孔と他の前記板バネの貫通孔の位置を合わせることができる。
Furthermore, the spring device according to
以下、本発明の実施形態について、図1乃至図5に基づいて説明する。1はスターリング冷凍機である。このスターリング冷凍機1は、スターリング冷凍機本体2と、このスターリング冷凍機本体2に取り付けられた取付部3と、この取付部3に取り付けられたバネ装置としての振動吸収ユニット4とを有して構成されている。そして、前記振動吸収ユニット4は、複数の板バネ5と、これらの板バネ5に対してビス6等によって固定されたバランスウエイト7とで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. Reference numeral 1 denotes a Stirling refrigerator. This Stirling refrigerator 1 has a Stirling refrigerator
前記板バネ5は、略円形に形成された外周部8と、この外周部8と同心に設けられた中央部9と、これら外周部8と中央部9とを接続する複数(本実施形態では3本)の腕部10とを有して一体に構成されている。なお、複数の前記腕部10は等角度間隔(本実施形態では120度間隔)で設けられていると共に、渦巻き状に形成されている。また、前記腕部10自体の太さXは、前記腕部10同士の間隔Yよりも細くなるように形成されている。そして、前記外周部8には、複数(本実施形態では6個所)の貫通孔11が等角度間隔(本実施形態では60度間隔)で形成されており、この貫通孔11を用いて前記板バネ5とバランスウエイト7を前記ビス6等によって螺子止めすることができるようになっている。また、前記外周部8には、複数(本実施形態では2個所)の切欠部12が等角度間隔(本実施形態では180度間隔)で形成されている。そして、前記中央部9には、中央貫通孔13と、この中央貫通孔13を囲むように複数(本実施形態では6個所)の貫通孔14が等角度間隔(本実施形態では60度間隔)で形成されている。そして、前記板バネ5は、前記貫通孔14を用いて図示しないビス等によって前記取付部3に螺子止めすることができるようになっている。
The
なお、前記板バネ5は、前記振動吸収ユニット4だけでなく、前記スターリング冷凍機本体2の内部で使用することができるように形成されている。例えば、前記板バネ5には前記切欠部12が形成されているが、この切欠部12は、前記スターリング冷凍機本体2内において、図示しない配線を通すために用いられる。また、前記板バネ5には前記中央貫通孔13が形成されているが、この前記中央貫通孔13は、前記スターリング冷凍機本体2内において、図示しないディスプレイサーロッドを通すために用いられる。
The
そして、図3に示すように、前記板バネ5の一方の切欠部12A及び他方の切欠部12Bが、それぞれ隣り合う前記板バネ5の他方の切欠部12B及び一方の切欠部12Aと重なるように、複数の前記板バネ5は、これらの板バネ5の中央を通る軸Z回りに180度ずつずらして重ねられる。なお、この際、前記複数の板バネ5同士の間には、ワッシャ等のスペーサは設けられない。従って、バネ装置としての前記振動吸収ユニット4の厚さTaは、前記ビス6とバランスウエイト7の寸法を除けば、前記板バネ5の厚さをTs、前記板バネ5の枚数をnとすると、nTsとなり、従来の構造に比べてワッシャn−1枚分((n−1)Tw)薄くすることができる。また、複数の前記板バネ5を、従来の構造のように、間にワッシャを挟んで積層すると、前記板バネ5の場合、前記貫通孔11が前記板バネ5一枚当たり6個所形成されているので、必要なワッシャの枚数は6(n−1)枚となってしまい、前記板バネ5の枚数が増えると、原材料費及び組立工賃が増加してしまうばかりでなく、前記中央部9においては、一般的な形状のワッシャを使用することができず、特殊な形状のスペーサ或いは特殊な径のワッシャを用いる必要があるので、ここでも原材料費及び組立工賃が増加してしまう虞がある。しかしながら、本発明のバネ装置としての振動吸収ユニット4では、このようなワッシャ或いは特殊なスペーサを用いる必要がないので、ワッシャ或いは特殊なスペーサを用いる場合の原材料費及び組立工賃が不要となり、従来の構造に比べて大幅なコストダウンが可能となる。
Then, as shown in FIG. 3, one
また、このように複数の前記板バネ5を重ねる際、前記切欠部12に対応する図示しないガイドを用いて前記板バネ5を重ねてゆけば、前記板バネ5同士の位置合わせを簡単に行うことができる。そして、このように前記板バネ5を重ねた場合、前記貫通孔11が60度間隔で6個所、即ち180度間隔で2個所形成された前記切欠部12の倍数形成されているため、前記板バネ5同士が軸Z回りに180度ずつずれていたとしても、貫通孔11A,11B,11C,11D,11E,11Fが、それぞれ隣り合う前記板バネ5の貫通孔11D,11E,11F,11A,11B,11Cと重なることになる。同様に、貫通孔14A,14B,14C,14D,14E,14Fも、それぞれ隣り合う前記板バネ5の貫通孔14D,14E,14F,14A,14B,14Cと重なることになる。従って、前記板バネ5を軸Z回りに180度ずつずらして重ねたとしても、前記貫通孔11,14でビス止めが可能となる。
Further, when the plurality of
また、このように前記板バネ5を重ねた場合、腕部10A,10B,10Cが、それぞれ隣り合う前記板バネ5の腕部10B−10C間の中央、10C−10A間の中央、10A−10B間の中央に位置することになる。従って、このように重ねられた複数の前記板バネ5は、図4に示すように、軸Z方向から見て、60度間隔で腕部10が配されることになる。そして、この際、前記板バネ5は、隣接する前記板バネ5に対してスペーサの役割を果たすことになる。即ち、図3における中央の前記板バネ5が上下の前記板バネ5に対してスペーサの役割を果たすことで、これらの板バネ5が撓む際に、上下の前記板バネ5同士の腕部10が接触することを防止することができる。同様に、上下の前記板バネ5も、それらの更に上下隣の前記板バネ5と中央の板バネ5に対してスペーサの役割を果たすことになる。また、前述したように、前記腕部10A,10B,10Cが、それぞれ隣り合う板バネ5の前記腕部10B−10C間の中央、10C−10A間の中央、10A−10B間の中央に位置することで、前記板バネ5の腕部10と隣接する前記板バネ5の腕部10との間隔を充分に確保することができるので、前記腕部10同士の接触を確実に防ぐことができる。
Further, when the
なお、前記腕部10の数A、前記ビス孔11の数B、前記切欠部12の数C、前記ビス孔14の数Dの条件は、AとCが異なる数であり、また、B及びDがCと等しいか又はその倍数である。そして、Aが奇数であり、Cが偶数であり、B及びDがAの偶数倍になることがより好ましい。本実施形態の場合、Aは3であり、Cは2であり、B及びDはそれぞれAの偶数倍で且つCの倍数の6である。
The conditions of the number A of the
以上のように本発明は、外周部8と中央部9とこれらを接続する複数の腕部10とを有して一体に構成される同形状の板バネ5を複数重ねてバネ装置としての振動吸収ユニット4を構成し、前記板バネ5の腕部10の太さXをこれらの腕部10同士の間隔Yよりも細く形成すると共に、複数の前記板バネ5を、隣接する前記板バネ5の腕部10同士が干渉しないように、振幅方向となる軸Z回りに互いにずらして重ねることで、前記板バネ5の腕部10が撓んだ際に、隣接する前記板バネ5の腕部10間で撓むことになるので、スペーサを用いることなく前記板バネ5の腕部10が隣接する前記板バネ5の腕部10と接しないようにすることができるばかりでなく、隣接しない他の前記板バネ5の腕部10に対しては、隣接する前記板バネ5がスペーサの役割を果たして前記板バネ5の腕部10が他の前記板バネ5の腕部10と接しないようにすることができるものである。
As described above, according to the present invention, vibration as a spring device is obtained by stacking a plurality of identically shaped
また、本発明は、前記板バネ5の複数の腕部10を120度の等角度間隔で設けると共に、前記板バネ5の外周部8に複数の貫通孔11を60度の等角度間隔で設けたことで、前記板バネ5の貫通孔11と隣接する前記板バネ5の異なる貫通孔11を合わせて重ねることで、隣接する前記板バネ5同士の腕部10の位置をずらすことができるばかりでなく、前記貫通孔11を用いて複数の前記板バネ5同士の位置関係をビス止め等で固定することができるものである。また、前記貫通孔11の数を前記腕部10の数の2倍としたことで、前記板バネ5の腕部10が、隣接する前記板バネ5の腕部10同士の間の丁度中央に配されるので、前記板バネ5の腕部10と隣接する前記板バネ5の腕部10との間隔を充分に確保して、前記腕部10同士の接触を確実に防ぐことができるものである。
In the present invention, the plurality of
更に、前記板バネ5の外周部8に切欠部12を180度の等角度間隔で2個所形成したことで、前記切欠部12をガイドして前記板バネ5の切欠部12を他の前記板バネ5の他の切欠部12と合わせることで、簡単に隣接する前記板バネ5同士の腕部10の位置をずらして重ねることができるばかりでなく、前記貫通孔11の数が前記切欠部12の数の倍数であることで、前記板バネ5の貫通孔11と他の前記板バネ5の貫通孔11の位置を合わせることができるものである。
Further, two
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図6は本発明の他の実施形態を示すものである。この実施形態の板バネ21は、略円形に形成された外周部22と、この外周部22と同心に設けられた中央部23と、これら外周部22と中央部23とを接続する3本の腕部24とを有して一体に構成されている。なお、複数の前記腕部24は120度間隔で設けられていると共に、渦巻き状に形成されている。また、前記腕部24自体の太さXは、前記腕部24同士の間隔Yよりも細くなるように形成されている。そして、前記外周部22には、貫通孔25が60度間隔で6個所形成されており、この貫通孔25を用いて前記板バネ21とバランスウエイト7をビス6等によって螺子止めすることができるようになっている。また、前記中央部23には、中央貫通孔26と、この中央貫通孔26を囲むように貫通孔27が60度間隔で6個所形成されている。そして、前記板バネ21は、前記貫通孔27を用いて図示しないビス等によって取付部3に螺子止めすることができるようになっている。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The
なお、本実施形態の板バネ21は、上記実施形態の板バネ5と異なり、切欠部が形成されていない。この場合、複数の板バネ21同士の位置合わせは、前記貫通孔25を用いて行われることになる。そしてこの場合、前記板バネ21は、隣り合う前記板バネ21に対して軸Z回りに60度ずつ又は180度ずつずらして重ねられることになる。
In addition, the leaf |
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、板バネの腕部の間隔が充分であれば、前記板バネの腕部が隣接する前記板バネの腕部間の中央に配されなくても良い。(例えば、前記腕部を180度間隔で形成し、複数の板バネを60度ずつずらして重ねるようにしても良い。)また、上記実施形態では、前記複数の板バネ同士をビスによって固定したが、これ以外の固定手段によって複数の前記板バネ同士が固定されるようにしても良い。 In addition, this invention is not limited to the above embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of invention. For example, if the distance between the arm portions of the leaf springs is sufficient, the arm portions of the leaf springs may not be arranged at the center between the adjacent arm portions of the leaf springs. (For example, the arm portions may be formed at intervals of 180 degrees, and the plurality of leaf springs may be shifted and overlapped by 60 degrees.) In the embodiment, the plurality of leaf springs are fixed with screws. However, the plurality of leaf springs may be fixed by other fixing means.
上記バネ装置は、スターリング冷凍機の振動吸収ユニットの他に、スターリング冷凍機自体の内部構造として使用しても良い。また、板バネを用いるスターリング冷凍機以外の機器に使用しても良い。 The spring device may be used as an internal structure of the Stirling refrigerator itself in addition to the vibration absorbing unit of the Stirling refrigerator. Moreover, you may use for apparatuses other than the Stirling refrigerator using a leaf | plate spring.
4 振動吸収ユニット(バネ装置)
5,21 板バネ
8,22 外周部
9,23 中央部
10,10A,10B,10C,24 腕部
11,11A,11B,11C,11D,11E,11F,25 貫通孔
12 切欠部
12A 一方の切欠部
12B 他方の切欠部
X 腕部10自体の太さ
Y 腕部10同士の間隔
Z 軸
4 Vibration absorption unit (spring device)
5, 21 Leaf springs 8, 22 Outer peripheral part 9, 23
Claims (4)
前記板バネの腕部の太さをこれらの腕部同士の間隔よりも細く形成すると共に、
同形状の前記複数の板バネが、振幅方向を軸として軸回りに互いにずらした状態で重ねられて、一の前記板バネの腕部が隣接する他の板バネの腕部間に位置することで、隣接する板バネの腕部同士が干渉しないように構成されたことを特徴とするバネ装置。 In a spring device configured by stacking a plurality of leaf springs that are integrally formed having an outer peripheral portion and a central portion and a plurality of arm portions that connect them,
While forming the thickness of the arm portion of the leaf spring narrower than the interval between these arm portions ,
The plurality of leaf springs having the same shape are stacked in a state of being shifted from each other around the axis with the amplitude direction as an axis, and the arm portion of one leaf spring is positioned between the arm portions of other leaf springs adjacent to each other. The spring device is configured so that the arm portions of the adjacent leaf springs do not interfere with each other .
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