JP5003386B2 - コイルスプリング - Google Patents

Description

本発明は、コイルスプリングに関し、特に、その長さ方向に加えられた圧縮力に対して安定するコイルスプリングの構造に関するものである。

従来のコイルスプリングとしては、特許文献１が公知である。
図７乃至図９は従来のコイルスプリングの正面図、軸方向断面図、側面図である。
図７に示すように、コイルスプリング１０の全長はＬで、中央の線間隙間ａである有効巻き部Ａと両端の線間隙間ｂの添え巻き部Ｂから構成される。有効巻き部Ａの線間隙間ａは、一定とし、添え巻き部Ｂの線間隙間ｂは巻き端から中央に行くにつれて次第に増加させている。コイルスプリング１０の材質はバネ用オイルテンパー線で、右巻きのコイルばねである。両端の座面１６Ａ，１６Ｂは研削加工により平面加工されている。
図８はコイルスプリング１０の軸方向の断面図で、有効巻き部Ａでは、素線自体の断面積であるが、添え巻き部Ｂにおいては巻端１１が平坦に切削加工されているため素線の断面１３は、素線の断面積より小さくなっている。
図９のコイルスプリング１０を右方から見ると、添え巻き部Ｂの座面１６Ａには巻回の開始点１５があり、コイルスプリング１０は時計周りに構成されている。なお、非接触範囲１７Ａは、素線の巻き始めの１ターンで平面に接触しない箇所である。

このような構成によって、コイルスプリング１０の添え巻き部Ｂから中央の有効巻き部Ａに比較して、コイルスプリング１０の断面積の変化が有効巻き部Ａでは比較的小さいので、圧縮時に比較的断面積の小さい添え巻き部Ｂでは線間隙間が小さく、撓みが発生すると、破断撓みに達する前に隣の素線に接触し、それ以上の撓みが防止されて破断が回避されるから、コイルスプリングの機械的信頼性を向上させている。
特開２００５−１０６１３４

ところが、特許文献１の技術は、コイルスプリング１０の断面積の変化が大きい添え巻き部Ｂの破断が防止できても、所定数巻回したコイルスプリング１０を圧縮すると座屈が大きくなり、コイルスプリング１０を所定の限られた空間に収納すると、壁面にコイルスプリング１０の一部が接触し、弾性係数が変化する可能性がある。

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、座屈を少なくし垂直方向の弾性係数を正確に発揮できるコイルスプリングの提供を目的とするものである。

請求項１にかかる複数回巻回してなるコイルスプリングは、コイルスプリングの素線を１回（３６０度）巻いたときの有効巻き数を１ターンとしたとき、前記コイルスプリングを同一平面上の環状位置として表現するとき、巻き始め端部と巻き終わり端部の位置が０．２５±０．２５ターンの範囲内とし、かつ、巻き始め端部面と巻き終わり端部面の各面が平面と接触したときの非接触範囲が各略０．１〜０．３ターン以下としたものである。
ここで、１ターンは、コイルスプリングの長さ方向に直角な面として表現するとき、即ち、平面的に見て３６０度の環状であり、同一平面で巻き始め端部と巻き終わり端部の位置が０．２５±０．２５ターンの範囲内としたものである。
ここで、非接触範囲が各略０．１〜０．３ターンは、巻き始め端部の前に非接触範囲があり、また、巻き終わり端部の後に非接触範囲があるが、巻き始め端部の非接触範囲と巻き終わり端部の非接触範囲とが重なり合わないから、コイルスプリングの環状位置の角度変化によって極端な弾性係数の差異が生じないものである。

請求項１にかかるコイルスプリングは、複数回巻回してなるコイルスプリングの素線を巻回したとき、前記コイルスプリングを同一平面上の環状位置として表現すると、巻き始め端部と巻き終わり端部の位置が０．２５±０．２５ターンの範囲内とし、かつ、巻き始め端部面と巻き終わり端部面の各面が平面と接触したとき、その各非接触範囲が略０．１〜０．３ターンの範囲としたものである。
したがって、巻き始め端部の非接触範囲と巻き終わり端部の非接触範囲とは重なり合わない位置とするものであるから、コイルスプリングの長さ方向から圧縮力を加えた場合、巻き始め端部と巻き終わり端部の面に加えられたコイルスプリングの長さ方向に加える外力を両端部がバランスよく受け止め、座屈を生じ難くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図中、同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここでは重複する説明を省略する。
［実施の形態］

図１は本発明の実施の形態におけるコイルスプリングをリニアソレノイドバルブに領した場合の断面図である。図２は本発明にかかるコイルスプリングの巻き始め端部と巻き終わり端部を異にした実施の形態の説明概念図であり、また、図３は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの巻き始め端部と巻き終わり端部とを示す両端部面の説明図である。図４は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの０．２５ターンの座屈の状態を示す説明図、図５は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの０．５ターンの座屈の状態を示す説明図、図６は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの０．７５ターンの座屈の状態を示す説明図である。

図１において、本実施の形態のコイルスプリングを使用するリニアソレノイドバルブ１００は、例えば、自動変速機の油圧回路に配設される。図示されない油圧回路のオイルポンプから吐出された油圧は、図示されないプライマリレギュレータバルブによって調圧されてライン圧になり、そのライン圧がリニアソレノイドバルブ１００に供給される。
このリニアソレノイドバルブ１００は、電流に基づいて作動し、電流に対応する油圧を図示されない摩擦係合要素のアクチュエータとして配設されている油圧サーボ機構に供給する。また、ソレノイド部１２０はソレノイド駆動部を構成し、調圧バルブ部１４０はソレノイド部１２０を駆動することによって作動させられるバルブ部を構成する。

ソレノイド部１２０は、コイルアッセンブリ１２１、コイルアッセンブリ１２１に対して進退自在に配設されたプランジャ１２２、コイルアッセンブリ１２１を包囲して配設された外側ヨーク１２３及び前記コイルアッセンブリ１２１のコイル１２４に電流を供給するためのターミナルを有している。また、コイルアッセンブリ１２１は、ボビン１２５に巻線１２６を巻装することによって形成されたコイル１２４の径方向の内方において、コイル１２４に隣接させて、コイル１２４の所定の箇所、本実施の形態においては前端（図において左端）の近傍より後方（図において右方）に延在させて配設された第２のヨーク筒状のエンド部１２７、コイル１２４の所定の箇所、本実施の形態においては前端の近傍より前方（図において左方）に配設された第１のヨークとしての環状のエンド部１２６、及びそれらのエンド部１２６、１２７間に配設された磁気抵抗部として形成された筒状の磁気遮蔽部１２８を備え、ボビン１２５とエンド部１２６、１２７及び磁気遮蔽部１２８とは、溶接、ロー付け、焼結接合、接着等によって一体的に組み付けられる。

コイルアッセンブリ１２１は、ターミナルの部分を除いて円筒状に形成され、コイルアッセンブリ１２１内（エンド部１２６、１２７及び磁気遮蔽部１２８の径方向の内方）には、軸方向において同じ径を有する中空部１２９が形成され、中空部１２９にプランジャ１２２が進退自在に、かつ、摺動自在に嵌入されている。したがって、プランジャ１２２は、中空部１２９に嵌入された状態でコイルアッセンブリ１２１によって支持されている。また、外側ヨーク１２３は、有底の筒状体からなり、筒状部及び円形の形状を有する底部を備え、深絞り、冷間鍛造等の塑性金属加工によって一体に形成されている。筒状部の前端にかしめ部が形成され、外側ヨーク１２３内にコイルアッセンブリ１２１を嵌入し、調圧バルブ部１４０をセットした後、かしめ部とスリーブ１５０の後端に形成されたフランジ部１３０とをかしめて、ソレノイド部１２０及び調圧バルブ部１４０が一体的に組み付けられている。

プランジャ１２２は、外周面が軸方向において同じ径を有し、軸方向においてコイル１２４より長く形成されている。そして、プランジャ１２２において、前端面（図において左端面）の中央に、調圧バルブ部１４０のスプール１６０の後端に形成されたプランジャ当接部１６１が当接させられ、後端面（図において右端面）には、前記底部から突出させて形成された当接部１３０が当接させられる。このように、底部に当接部１３０が形成され、かつ、当接部１３０の表面に非磁性体から成る外層が形成されるので、プランジャ１２２が外側ヨーク１２３に当接した状態において、プランジャ１２２と当接部１３０との間に磁界が生じるのを抑制できる。

調圧バルブ部１４０は、スリーブ１５０、そのスリーブ１５０に対して進退自在に嵌入されたスプール１６０、スリーブ１５０の前端にねじ止めされ、スプール１６０がスリーブ１５０から抜け出すのを防止する抜止め用のエンドプレート１５１、エンドプレート１５１とスプール１６０の前端との間に配設され、スプール１６０をソレノイド部１２０側に向けて所定のスプリング荷重で付勢する付勢部材としてのコイルスプリング１を有している。

スプール１６０は、前端に形成され、コイルスプリング１の後端を収容する収容部１６２ａを備えた中径のランド１６２、ランド１６２の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部１６３、グルーブ部１６３の後方に隣接させて形成された大径のランド１６４、ランド１６４の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部１６５、グルーブ部１６５の後方に隣接させて形成された大径のランド１６６、ランド１６６の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部１６７、及びグルーブ部１６７の後方に隣接させて形成されたプランジャ当接部１６１を有している。

グルーブ部１６７とプランジャ当接部１６１との間に環状の溝が形成され、その溝には弾性体からなる環状の薄板としてのダイヤフラム１６８の内周縁が取り付けられ、ダイヤフラム１６８の外周縁はフランジ部１３１とエンド部１２６との間に挟持されている。ダイヤフラム１６８は、スリーブ１５０内の空間と中空部１２９とを区画し、スリーブ１５０内に発生した鉄粉等が中空部１２９に進入するのを防止する。

スリーブ１５０は、図示しないプライマリレギュレータバルブによって調整されたライン圧が入力圧として供給される入力ポートＰ１、油圧サーボと接続され、出力圧を油圧サーボに対して出力するための出力ポートＰ２、密閉されたフィードバックポートＰ３、入力圧をドレーンとするドレーンポートＰ４、スリーブ１５０とランド１６２との間隙を抜けて流れた油をドレーンとするドレーンポートＰ５、及びスリーブ１５０とランド１６６との間隙を抜けて流れた油をドレーンとするドレーンポートＰ６を備え、フィードバックポートＰ３は、図示されないバルブボディとスリーブ１５０との間に形成されたフィードバック油路を介して出力ポートＰ２と連通させられ、出力圧がフィードバック圧として供給され、ランド７４、７６の面積差に対応するフィードバック力を発生させ、そのフィードバック力でスプール１６０を後方に付勢している。

したがって、スプール１６０は、コイル１２４に電流を供給したときにプランジャ１２２に発生させられる推力、コイルスプリング１のスプリング荷重及びフィードバック力を受け、プランジャ当接部１６１をプランジャ１２２に当接させた状態で、プランジャ１２２と一体的に進退する。なお、本実施の形態においては、プランジャ当接部１６１がプランジャ１２２に当接させられるようになっているが、プランジャ１２２とスプール１６０との間に、所定の長さを有するシャフトを配設することもできる。

次に、本実施の形態で説明したリニアソレノイドバルブ１００の全体動作について説明する。
コイル１２４が非通電状態にされるプランジャ１２２の初期位置において、後端面が当接部１３０と当接させられ、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２とは遮断されている。そして、ターミナルを介してコイル１２４に電流が供給されると、磁界が生じるが、ボビン１２５及び磁気遮蔽部１２８が非磁性体で形成されているので、ボビン１２５及び磁気遮蔽部１２８を迂回し、外側ヨーク１２３からエンド部１２７、プランジャ１２２及びエンド部１２６を通って外側ヨーク１２３に戻る磁路が形成され、これに伴って、その磁路におけるエンド部１２６とプランジャ１２２のとの間に吸引力が発生する。

そして、コイル１２４がプランジャ１２２を所定の吸引力で吸引し、プランジャ１２２に推力を発生させる結果、推力はスプール１６０に伝達され、調圧バルブ部１４０が作動させられ、スプール１６０を前進（図において左方向に移動）させる。この場合、プランジャ１２２のストロークに対応させて、スプール１６０がコイルスプリング１によるスプリング荷重及びフィードバック力に抗してプランジャ１２２と一体に前進させられ、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間に隙間が形成され、入力ポートＰ１を介して供給された油が、その隙間を介してスリーブ１５０とグルーブ部１６５との間の空間に進入し、その後、出力ポートＰ２から出力される。
このようにして、コイル１２４に流れる電流によって、プランジャ１２２がスプリング２００によって付勢されているスプール１６０が移動し、入力ポートＰ１乃至入力ポートＰ６を開閉する。

本発明者らは、図１のリニアソレノイドバルブで使用されるコイルスプリング１の座屈の発生要因として、巻き始め端部と巻き終わり端部との関係に着目した。
図２において、コイルスプリング１は、１回（３６０度）巻いたとき、即ち、有効巻き数を１ターンとしたとき、素線をｎ＝３回（ターン）巻回し、更に、０．２５ターン付加したものである。コイルスプリング１は、全体でｎ＝３．２５ターンとなる。
なお、本発明を実施する場合、素線の有効巻回回数ｎには影響ないが、図２では説明の都合上３回としたものである。また、本実施の形態では、素線の材質はバネ用オイルテンパー線を使用したが、本発明を実施する場合には、線材の材質に作用されるものではない。

図２（ａ）はコイルスプリング１を同一平面上の環状位置で表現するとき、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの位置が略０．２５ターンとし、かつ、巻き始め端部面ＳＦが平面と接触したときの非接触範囲ＳＮ、巻き終わり端部面ＥＦが平面と接触したときの非接触範囲ＥＮが各々略０．２５ターンとしたものである。コイルスプリング１は、全体で３．２５ターンとしたものである。

図３（ａ）はコイルスプリング１を分解して図示したもので、図示の巻き始め端部Ｓの中心Ｏは、巻き終わり端部Ｅの中心Ｏ´に一致するものである。即ち、図示では巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅがずれているが、それは説明のための処理であり、実際は同軸の螺旋となる。したがって、縦軸であるＹ軸は、両者共通するＹ軸となる。−Ｘ軸方向（正確には負の所定の値であるが、単に軸方向で表現する）から＋Ｙ軸方向、＋Ｙ軸方向から＋Ｘ軸方向の９０度は、各１／４＝０．２５ターンを示すもので、−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向、＋Ｙ軸方向から−Ｙ軸方向の１８０度は、各１／２＝０．５ターンを示すものである。

図２（ａ）及び図３（ａ）において、＋Ｘ軸及び＋Ｙ軸方向のうち、−Ｘ軸方向にコイルスプリング１の巻き始め端部Ｓが存在し、＋Ｙ軸に巻き終わり端部Ｅがある。−Ｘ軸に巻き始め端部Ｓがあるということは、巻き始め端部面ＳＦを切削加工し、平面としたとき、通常、巻き始め端部Ｓの厚みによって相違するが、略０．１〜０．３ターンが非接触範囲ＳＮとなる。なお、図示は、理解のし易さから、非接触範囲ＳＮを１／４＝０．２５ターンとし、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の領域が非接触となるものである。

また、＋Ｙ軸に巻き終わり端部Ｅがあるということは、巻き終わり端部面ＥＦを切削加工し、平面としたとき、巻き始め端部Ｓと同様、略１／４＝０．２５ターンが非接触範囲ＥＮとなり、＋Ｙ軸から＋Ｘ軸の間の領域が非接触となる。

即ち、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、巻き始め端部面ＳＦにおいては、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＳＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。巻き終わり端部面ＥＦにおいては、＋Ｙ軸から＋Ｘ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＥＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。このとき、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮは、コイルスプリング１の直径方向の位置関係になる。即ち、コイルスプリング１の中心Ｏ（Ｏ´）に対して対称の位置にある。
このように巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮを形成したコイルスプリング１を、図４（ａ）に示すように、透明円筒管２０に収容して圧縮をすると、殆ど座屈が生じなかった。

本実施の形態の巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと、巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮは、略０．２５ターンで実施したが、略０．２５ターンを略０．１まで減少させても、また、０．３５ターンの範囲内であっても、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、非接触範囲ＳＮと非接触範囲ＥＮが、コイルスプリング１の直径方向の位置関係になる。即ち、コイルスプリング１の中心Ｏ（Ｏ´）に対して対称の位置を維持する。
このように巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮを形成したコイルスプリング１は、図４に示すように、透明円筒管２０に収容して圧縮しても、殆ど座屈が生じなかった。なお、図４（ａ）はコイルスプリング１及び透明円筒管２０の正面図、図４（ｂ）はコイルスプリング１の側面図である。

次に、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すコイルスプリング３は、−Ｘ軸に巻き始め端部Ｓがあり、−Ｙ軸に巻き終わり端部Ｅがある。−Ｘ軸に巻き始め端部Ｓがあるということは、巻き始め端部面ＳＦを切削加工し、平面としたとき、巻き始め端部Ｓから巻き終わり端部Ｅまでは略０．７５ターンとなる。また、−Ｙ軸に巻き終わり端部Ｅがあるということは、巻き終わり端部面ＥＦを切削加工し、平面としたとき、巻き始め端部Ｓと同様、略０．２５ターンが非接触範囲ＥＮとなり、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の領域が非接触となる。

即ち、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、巻き始め端部面ＳＦにおいては、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＳＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。巻き終わり端部面ＥＦにおいても、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＥＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。

このとき、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮは、コイルスプリング３の同一方向の位置になる。即ち、コイルスプリング３の中心から特定方向に０．２５ターン、即ち、９０度の範囲が非接触範囲ＥＮ及び非接触範囲ＳＮとな利、両者が重なる。

このように巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮを形成したコイルスプリング３を、透明円筒管２０に収容して圧縮すると、図６に示すように座屈が生じた。これは、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮが、同一方向の−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の０．２５ターンで重なり合い、そこには圧縮力が加わらない。それに対して、微視的にコイルスプリング３を同一平面上の環状位置としてみると、非接触範囲ＳＮと非接触範囲ＥＮに隣接する箇所の弾性係数は小さいが、徐々にＸ軸方向、Ｙ軸方向に行くに従って弾性係数が大きくなり、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮの中央位置、即ち、巻き始め端部Ｓから０．３７５ターンの位置が最も弾性係数が強くなる。巻き始め端部Ｓから０．３７５ターンの位置の弾性係数に対して、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮは弾性係数が最も弱くなる。

ここで、巻き始め端部面ＳＦと巻き終わり端部面ＥＦに均一に圧縮力を加えて圧縮すると、弾性係数が弱い箇所の変位が大きくなり、弾性係数の強い箇所の変位が小さくなり、結果、図６に示すような変位の少ない方側に膨らむという座屈が生じる。
当然ながら、このように巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮを同一場所に形成したコイルスプリング３は、図６に示すように、透明円筒管２０に収容して圧縮をすると、大きな座屈の発生が確認された。

図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すコイルスプリング２は、巻き始め端部面ＳＦにおいては、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＳＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。巻き終わり端部面ＥＦにおいては、＋Ｘ軸から−Ｙ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＥＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。−Ｙ軸側の−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向の１／２＝０．５ターンは、微視的にコイルスプリング２を同一平面上の環状位置で表現するとき、＋Ｙ軸側の−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向の０．５ターンに比較して弾性係数は小さいが、−Ｙから中心Ｏ側に近づくに従って徐々に弾性係数が大きくなる。また、Ｙ軸側の−Ｘ軸方向からＸ軸方向の０．５ターンに比較して弾性係数が小さいものの、図２（ｃ）及び図３（ｃ）のように、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮが重なり合い、最も弾性係数が小さくなるものでないから、座屈が生じ難い。
したがって、このように巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅを０．５ターンだけ離した場合には、コイルスプリング２は透明円筒管２０に収容して圧縮しても大きな座屈の発生は確認されなかった。

図２（ｄ）及び図３（ｄ）に示すコイルスプリング４は、巻き始め端部面ＳＦにおいては、−Ｙ軸から−Ｘ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＳＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。巻き終わり端部面ＥＦにおいては、−Ｘ軸からＹ軸の間の０．２５ターンが非接触範囲ＥＮとなり、他の０．７５ターンの略Ｃ字状の面が接触範囲となる。Ｘ軸側の−Ｙ軸方向からＹ軸方向の１／２＝０．５ターンは、微視的にコイルスプリング４を同一平面上の環状位置としてみると、Ｘ軸側の−Ｙ軸方向からＹ軸方向の０．５ターンに比較して弾性係数は小さいが、＋軸から中心Ｏ側に近づくに従って−Ｙ軸方向から＋Ｙ軸方向に徐々に弾性係数が大きくなる。また、＋Ｘ軸側の−Ｙ軸方向から＋Ｙ軸方向の０．５ターンに比較して弾性係数が小さいものの、図２（ｃ）及び図３（ｃ）のように、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮが重なり合い、最も弾性係数が小さくなるものでないから、座屈が生じ難い。
したがって、このように巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅを０．５ターンだけ離した場合には、コイルスプリング４は透明円筒管２０に収容して圧縮しても大きな座屈の発生は確認されなかった。

このように、図２（ｂ），（ｄ）及び図３（ｂ），（ｄ）に示すコイルスプリング２，４は、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの位置が、０．５ターンの位置にある。微視的にコイルスプリング２，４を同一平面上の環状位置としてみると、巻き始め端部Ｓから右回り方向に弾性係数が大きくなり、巻き終わり端部Ｅから左回り方向に弾性係数が大きくなる。ところが、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの位置が殆ど同一箇所になっているからコイルスプリング２，４を同一平面上の環状位置としてみると、最も弾性係数が小さいところでも、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮが重なり合い、最も弾性係数が小さくなるものでないから、座屈が生じ難い。

本実施の形態の巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮは、略０．２５ターンで実施したが、略０．２５ターンを構造及び切削加工の限界である略０．１まで減少させた場合、即ち、図２（ｂ），（ｄ）及び図３（ｂ），（ｄ）に示すように、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅを０．１ターンだけ離した場合には、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮが小さくなり、重なり合い範囲が増加するものであるから、弾性係数が大きくなり、座屈が生じ難くなる。したがって、このようにコイルスプリング２は透明円筒管２０に収容して圧縮しても殆ど座屈の発生は確認されなかった。
しかし、略０．２５ターンを略０．３５を超えてまで大きくすると、図２（ｂ），（ｄ）及び図３（ｂ），（ｄ）に示すように、巻き始め端部面ＳＦの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部面ＥＦの非接触範囲ＥＮの非接触として重なり合う範囲が略０．１５ターンとなり、弾性係数の変化が大きくなり、若干の座屈が生じる可能性が出てきた。切削加工によっては、座屈の発生するものと、座屈が発生しないものが生じた。

このように、上記実施の形態のコイルスプリングは、複数回巻回してなるコイルスプリング１，２，３において、コイルスプリング１，２，３の素線の巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの位置が、コイルスプリング１，２，３を同一平面上の環状位置としてみるとき、０．２５±０．１ターンの範囲内とし、巻き始め端部面ＳＦと巻き終わり端部面ＥＦの各面が平面と接触したとき、その各非接触範囲ＳＮと非接触範囲ＥＮとの非接触の範囲が略０．１〜０．３ターンの範囲内とした構造とすることができる。
したがって、巻き始め端部Ｓの非接触範囲ＳＮと巻き終わり端部Ｅの非接触範囲ＥＮとは対向する直径方向位置とするものであるから、コイルスプリング１，２，３の長さ方向から圧縮力を加えても、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの面に加えられたコイルスプリング１，２，３の長さ方向に対する垂直方向のベクトル力が相殺され、座屈を生じ難くすることができる。

また、上記実施の形態のコイルスプリングは、複数回巻回してなるコイルスプリング１，２，３において、コイルスプリング１，２，３の素線の巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの位置が、コイルスプリング１，２，３を同一平面上の環状位置としてみると、０．２５±０．２５ターンの範囲内とし、巻き始め端部面と巻き終わり端部面の各面が平面と接触したとき、その各非接触範囲ＳＮと非接触範囲ＥＮからなる非接触の範囲が略０．１〜０．３ターンの範囲内の構造とすることができる。
したがって、巻き始め端部Ｓの巻き始め端部面ＳＦと巻き終わり端部Ｅの非接触範囲ＥＮとは対向する直径方向位置とするものであるから、コイルスプリング１，２，３の長さ方向から圧縮力を加えても、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの面に加えられたコイルスプリング１，２，３の長さ方向に対する垂直方向のベクトル力が相殺され、座屈を生じ難くすることができる。

巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの各々が平面と接触したときの各非接触範囲ＳＮと非接触範囲ＥＮからなる非接触の範囲の位置は、コイルスプリング１，２，３，４を同一平面上の環状位置としてみると、コイルスプリング１，２，３，４の中心を通る略直線位置に設定したものである。
したがって、コイルスプリング１，２，３，４の長さ方向から圧縮力を加えた場合、巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの面に加えられたコイルスプリング１，２，３の長さ方向に加える外力を両端部がバランスよく受け止めるから、座屈を生じ難くすることができる。

このように、上記実施の形態の複数回巻回してなるコイルスプリング１，２，３は、複数回巻回したものであればよい。また、従来例で説明したコイルスプリング１，２，３の添え巻き部Ｂが中央の有効巻き部Ａに比較して、ピッチが小さいものにも適用できる。そして、コイルスプリング１，２，３を巻回する素線の断面は、略円形、略楕円形、略長方形、略正方形とすることもできる。

以上の実施の形態では、リニアソレノイドバルブ１００の例で説明したが、本発明を実施する場合には、リニアソレノイドバルブ１００に限定されるものではなく、図１０に示すように構成すればよい。
図１０は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの発明対応概念図である。
図示では、ランド１６２とエンドプレート１５１で挟持されているが、部材を特定することなく、２部材間で挟持され、複数回巻回してなるコイルスプリング１，２，３において、コイルスプリング１，２，３の素線の巻き始め端部Ｓと巻き終わり端部Ｅの位置が、コイルスプリング１，２，３を同一平面上の環状位置としてみるとき、０．２５±０．１ターンの範囲内とし、巻き始め端部面ＳＦと巻き終わり端部面ＥＦの各面が平面と接触したとき、その各非接触範囲ＳＮと非接触範囲ＥＮとの非接触の範囲が略０．１〜０．３ターンの範囲内とした構造とするものであり、特性が経年変化しないことからバルブに使用することが望ましいが、他の構成部品としても使用できる。

図１は図１は本発明の実施の形態におけるコイルスプリングをリニアソレノイドバルブに用いた断面図である。 図２は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの巻き始め端部と巻き終わり端部を異にした実施の形態の説明概念図である。 図３は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの巻き始め端部と巻き終わり端部とを示す両端部面の説明図である。 図４は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの０．２５ターンの座屈の状態を示す説明図である。 図５は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの０．５ターンの座屈の状態を示す説明図である。 図６は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの０．７５ターンの座屈の状態を示す説明図である。 図７は従来のコイルスプリングの正面図である。 図８は従来のコイルスプリングの軸方向断面図である。 図９は従来のコイルスプリングの側面図である。 図１０は本発明の実施の形態にかかるコイルスプリングの発明対応概念図である。

符号の説明

１，２，３，４ コイルスプリング
Ｓ 巻き始め端部
Ｅ 巻き終わり端部
ＳＦ 巻き始め端部面
ＥＦ 巻き終わり端部面
ＳＮ 非接触範囲（巻き始め端部面）
ＥＮ 非接触範囲（巻き終わり端部面）

Claims (1)

1. 複数回巻回してなるコイルスプリングにおいて、
   前記コイルスプリングの素線を１回（３６０度）巻いたときの有効巻き数を１ターンとするとき、
   前記コイルスプリングの素線の巻き始め端部と巻き終わり端部の位置が、前記コイルスプリングを同一平面上の環状位置で表現するとき、０．２５±０．２５ターンの範囲内とし、かつ、前記巻き始め端部面と前記巻き終わり端部面の各面が平面と接触したとき、前記各巻き始め端部面と巻き終わり端部面の非接触範囲が略０．１〜０．３ターンの範囲内としたことを特徴とするコイルスプリング。
   

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