JP5153435B2 - 板ばね - Google Patents

Description

本発明は、円盤状の板ばねに関する。特に、板ばねのスラスト方向のばね定数を小さくする技術に関する。

特許文献１に、外リングと内リングと複数の梁を備えている円盤状の板ばねが開示されている。特許文献１の板ばねは、自動車のエンジンと車体とを連結する能動防振支持装置に用いられている。能動防振支持装置は、エンジンの振動に応じて振動し、エンジンの振動が車体に伝達されることを防止している。図８は、円盤状の板ばねが用いられている能動防振支持装置の一部を模式的に示す縦断面図である。図８に示すように、円盤状の板ばね１００は、外リングがハウジング１０２によって支持されている。板ばね１００の中心孔には、アーマチュア１０４の回転軸が貫通されて固定されている。板ばね１００は、アーマチュア１０４をハウジング１０２に対して上下動可能に支持している。能動防振支持装置のコイル１０６に通電されると、アーマチュア１０４は、コイル１０６に発生した磁力によって上方に移動する。コイル１０６への通電が停止されると、アーマチュア１０４は下方に移動する。能動防振支持装置は、アーマチュア１０４の上下動を繰り返すことによって振動し、エンジンの振動が車体に伝達されることを防止している。

特開２００１−１７６４号公報

能動防振支持装置は、配置されるスペースや重量の問題から、サイズを大きくすることが難しい。このことから、コイルの磁力をあまり強くすることができず、板ばねのスラスト方向のばね定数を小さくする必要がある。
板ばねのスラスト方向のばね定数を小さくするためには、梁の幅を小さくしたり、梁の厚みを薄くすることが考えられる。しかしながら、梁の幅を小さくしたり、梁の厚みを薄くすると、板ばねのラジアル方向の剛性も低下してしまう。この場合、アーマチユアの軸ぶれが発生し、アーマチユアがハウジング等と干渉する虞がある。

本発明は、前記した事情を鑑みてなされたものであり、円盤状の板ばねのラジアル方向の剛性の低下を抑えつつ、スラスト方向のばね定数を小さくできる技術を提供することを目的とする。

梁の幅を小さくせず、板厚を薄くせずに板ばねのスラスト方向のばね定数を小さくするには、梁の全長を長くする必要がある。本発明者らは、外リングと内リングとの間の限られた面積の中で、梁の全長を長くすることができる技術を見出した。
本明細書で開示される技術は、外形形状が円形であって、その中心に中心孔を有する円盤状の板ばねである。板ばねは、板ばねの外縁に沿って伸びるリング状の外リングと、板ばねの中心孔に沿って伸びるリング状の内リングと、内リングから外リングまで伸びており、互いに同一形状で等角度間隔に形成されている少なくとも３本の梁、を備える。各々の梁は、内リングから径方向外側に伸びる第１部分と、第１部分から少なくとも二手に分岐した分岐路を有する第２部分を有している。各々の梁の第２部分では、少なくとも二手に分岐した分岐路が、径方向に関して対称に形成されている。各々の梁の第２部分は、内リングへと連なる端から外リングへと連なる端までたどったときに、分岐路の少なくとも一部が板ばねの内リングに向かって、第１部分と平行に伸びる梁部分を有する。各々の梁は、第２部分の分岐路が合流して外リングへと伸びる第３部分を、さらに有する。各々の梁の分岐路は、隣接する他の梁の分岐路と連結する連結部を有する。
本明細書で開示される他の技術は、外形形状が円形であって、その中心に中心孔を有する円盤状の板ばねである。この板ばねは、外リングと内リングと複数の梁を備えている。外リングは、リング状であって板ばねの外縁に沿って伸びる。内リングは、リング状であって板ばねの中心孔に沿って伸びる。複数の梁のそれぞれは、内リングから外リングまで伸びる。そして、各々の梁は、内リングから径方向外側に伸びる第１部分と、第１部分から少なくとも二手に分岐した分岐路を有する第２部分を有する。
この板ばねでは、比較的に面積の小さい径方向内側の第１部分において、各々の梁は、内リングから径方向外側に伸びている。一方において、比較的に面積の大きい径方向外側の第２部分おいて、各々の梁は、少なくとも二手に分岐した分岐路を有している。比較的に面積の大きい径方向外側の第２部分では、分岐路を設けることによって、梁の全長が長くされている。この構成によれば、外リングと内リングとの間の限られた面積の中で、梁の全長を長くすることができる。これにより、板ばねのスラスト方向のばね定数を小さくすることができる。この板ばねでは、各々の梁の幅を小さくしたり、板厚を薄くする必要がない。これにより、板ばねのラジアル方向の剛性が低下されることを抑制することができる。
この板ばねでは、各々の梁は、第２部分の分岐路が合流して外リングへと伸びる第３部分を有していてもよい。

各々の梁の第２部分では、少なくとも二手に分岐した分岐路が、径方向に関して対称に形成されていることが好ましい。
この構成では、板ばねがスラスト方向に変位しているときの各々の梁から内リングに付与される力が径方向と同一の方向となる。これにより、例えば、中心孔にアーマチュアの中心軸が固定されている場合に、梁から付与される力によって、中心軸に周方向の力が付与されることを防止することができる。これにより、中心軸がねじれることを防止することができる。

この板ばねでは、少なくとも３本の梁が互いに同一形状で等角度間隔に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、板ばねのラジアル方向の剛性を全周に亘って略均一にすることができる。

各々の梁の第２部分では、内リングへと連なる端から外リングへと連なる端までたどったときに、分岐路の少なくとも一部が板ばねの内リングに向かって伸びていることが好ましい。
この構成によれば、分岐路の全長を長くすることができる。これにより、梁のスラスト方向のばね定数を小さくすることができる。

この板ばねでは、各々の梁の分岐路が、隣接する他の梁の分岐路と連結する連結部を有していることが好ましい。
この構成によれば、板ばねのラジアル方向の剛性を高くすることができる。

本発明によると、ラジアル方向の剛性の低下が抑えられるとともに、スラスト方向のばね定数が小さい円盤状の板ばねを実現することが可能となる。本発明の板ばねを利用すれば、アーマチュアの応答性が高く、かつ、アーマチュアの傾きが抑えられている能動防振支持装置を実現することが可能である。

本発明の好適な実施形態を列記する。
（形態１） 各々の梁は、その内側の端部が内リングから板ばねの径方向に沿って伸びており、その外側の端部が内側の端部の延長上に伸びている。

（実施例）
本発明を具現化した実施例にかかる円盤状の板ばねを図面に基づいて説明する。以下の実施例で示される板ばねは、例えば、自動車のエンジンと車体とを連結する能動防振支持装置に用いることができる。図１は、実施例にかかる板ばね１０の平面図である。板ばね１０は、外形形状が円形である。板ばね１０は、外リング１２と内リング１４と複数の梁１６を備えている。外リング１２は、リング状であって、板ばね１０の外縁に沿って伸びて板ばね１０の外形を画定している。内リング１４は、リング状であって、外リング１２と同心上に配置されている。内リング１４は、板ばね１０の中心孔１４ａに沿って伸びている。

各々の梁１６は、第１梁部１６ａと２本の第２梁部１６ｂと２本の第３梁部１６ｃと２本の第４梁部１６ｄと２本の第５梁部１６ｅと第６梁部１６ｆで構成されている。以下の各例では、梁を内リングから外リングに向かってたどったときに、各梁部の始めに表れる端を各梁部の始端とし、最後に表れる端を各梁部の終端とする。第１梁部１６ａの始端は、内リング１４に接続されている。第１梁部１６ａは、板ばね１０の径方向に沿って外側に伸びている。第１梁部１６ａの終端では、梁１６が二手に分岐している。即ち、第１梁部１６ａが２本の第２梁部１６ｂに分岐している。第２梁部１６ｂの始端は、第１梁部１６ａの終端に接続されている。第２梁部１６ｂは、板ばね１０の周方向に沿って伸びている。第２梁部１６ｂの終端は、第３梁部１６ｃの始端に接続されている。第３梁部１６ｃは、その始端から終端まで、板ばね１０の外側から内側に向かって伸びている。第３梁部１６ｃは、第１梁部１６ａに平行に伸びている。第３梁部１６ｃの終端は、第４梁部１６ｄの始端に接続されている。第４梁部１６ｄは、板ばね１０の半径方向外側に伸びている。第４梁部１６ｄの終端は、第５梁部１６ｅの始端に接続されている。第５梁部１６ｅは、板ばね１０の周方向に沿って伸びている。

第５梁部１６ｅは、第１梁部１６ａの延長上において、もう一方の第５梁部１６ｅと合流している。合流した２本の第５梁部１６ｅは、第６梁部１６ｆの始端に接続されている。第６梁部１６ｆは、第１梁部１６ａの延長上に沿って伸びている。第６梁部１６ｆの終端は、外リング１２に接続されている。第１梁部１６ａの終端で分岐された一方の第２梁部１６ｂと第３梁部１６ｃと第４梁部１６ｄと第５梁部１６ｅは、もう一方の第２梁部１６ｂと第３梁部１６ｃと第４梁部１６ｄと第５梁部１６ｅのそれぞれと第１梁部１６ａの中心を通る板ばね１０の径方向に関して対称となっている。即ち、梁１６は、第１梁部１６ａの中心を通る板ばね１０の径方向に関して対称となっている。
板ばね１０では、内リング１４から３本の梁１６が外リング１２に向かって伸びている。３本の梁１６は、同一の形状である。梁１６は、板ばね１０の中心に関して等角度間隔で配置されている。

板ばね１０では、各々の梁１６が第１梁部１６ａの終端で二手に分岐している。即ち、比較的面積の大きい径方向外側で梁１６が分岐されている。板ばね１０では、内リング１４と外リング１２との間の限られた面積の中で、各々の梁１６の全長を長くするように梁１６が形成されている。これにより、板ばね１０のスラスト方向のばね定数を小さくすることができる。この板ばね１０によれば、スラスト方向のばね定数を小さくするために、梁１６の幅を小さくしたり、梁１６の厚みを薄くしなくてもよい。板ばね１０のラジアル方向の剛性が低下することを抑えることができる。
また、板ばね１０では、梁１６の第３梁部１６ｃが、板ばね１０の外側から内側に向かって伸びている。この構成によれば、外リング１２と内リング１４との間の限られた面積の中で、梁１６の全長をより長くすることができる。
また、梁１６は、第１梁１６ａの中心を通る板ばね１０の径方向に関して対称となっている。この構成によれば、板ばね１０がスラスト方向に変位したときに、中心孔１４ａに固定された軸等が、梁１６からねじり方向の力を受けることを防止することができる。
また、板ばね１０では、梁１６が内リング１４から外リング１２に向かって、３本伸びている。３本の梁１６は、等角度間隔に配置されている。この構成によれば、板ばね１０のラジアル方向の剛性のバランスを取ることができる。

（実施例の変形例）
図２は、上記した板ばね１０の変形例である板ばね２０の平面図である。板ばね２０は、外リング２２と内リング２４と複数の梁２６を備えている。外リング２２は外リング１２と同一の形状であり、内リング２４は内リング１４と同一の形状である。
梁２６は、梁１６と同様に、第１梁部２６ａと２本の第２梁部２６ｂと２本の第３梁部２６ｃと２本の第４梁部２６ｄと２本の第５梁部２６ｅと第５梁部２６ｆで構成されている。第１梁部２６ａと第２梁部２６ｂと第３梁部２６ｃと第４梁部２６ｄと第５梁部２６ｅと第５梁部２６ｆのそれぞれは、第１梁部１６ａと第２梁部１６ｂと第３梁部１６ｃと第４梁部１６ｄと第５梁部１６ｅと第６梁部１６ｆのそれぞれと同じ向きに伸びている。第１梁部２６ａと第２梁部２６ｂと第３梁部２６ｃと第４梁部２６ｄと第５梁部２６ｅと第５梁部２６ｆのそれぞれの形状は、第１梁部１６ａと第２梁部１６ｂと第３梁部１６ｃ、第４梁部１６ｄと第５梁部１６ｅと第６梁部１６ｆのそれぞれの形状と同一であってもよいし、異なっていてもよい。第４梁部２６ｄは、連結部２６ｇによって、隣接する梁２６の第４梁部２６ｄと連結されている。

板ばね２０は、板ばね１０と同様の効果を得ることができる。
また、板ばね２０では、第４梁部２６ｄは、連結部２６ｇによって隣接する梁２６の第４梁部２６ｄと連結されている。この構成によれば、板ばね２０のラジアル方向の剛性を高くすることができる。また、この構成によれば、板ばね２０がスラスト方向に高速に振動された場合に、第２梁部２６ｂと第３梁部２６ｃと第４梁部２６ｄと第５梁部２６ｅが共振することを抑制することができる。

（第１参考例）
図３は、第１参考例にかかる板ばね３０の平面図である。板ばね３０は、外形形状が円形である。板ばね３０は、外リング３２と内リング３４と複数の梁３６を備えている。外リング３２は、リング状であって、板ばね３０の外縁に沿って伸びて板ばね３０の外形を画定している。内リング３４は、リング状であって、外リング３２と同心上に配置されている。内リング３４は、板ばね３０の中心孔３４ａに沿って伸びている。

梁３６は、第１梁部３６ａと２本の第２梁部３６ｂと２本の第３梁部３６ｃと２本の第４梁部３６ｄと２本の第５梁部３６ｅで構成されている。第１梁部３６ａの始端は、内リング３４と連結している。第１梁部３６ａは、板ばね３０の径方向に沿って外側に伸びている。第１梁部３６ａの終端では、梁３６が二手に分岐している。即ち、第１梁部３６ａが２本の第２梁部３６ｂに分岐している。第２梁部３６ｂの始端は、第１梁部３６ａの終端に接続されている。第２梁部３６ｂは、板ばね３０の内側から外側に向かって伸びている。第２梁部３６ｂの終端は、第３梁部３６ｃの始端に接続されている。第３梁部３６ｃは、周方向に沿って伸びている。第３梁部３６ｃの終端は、第４梁部３６ｄの始端に接続されている。第４梁部３６ｄは、その始端から終端に向かって、板ばね３０の外側から内側に向かって伸びている。第４梁部３６ｄの終端は、第５梁部３６ｅの始端に接続されている。第５梁部３６ｅは、その始端から終端に向かって、湾曲しながら板ばね３０の内側から外側に向かって伸びている。第５梁部３６ｅの終端は、外リング３２に接続されている。第１梁部３６ａの終端で分岐された一方の第２梁部３６ｂと第３梁部３６ｃと第４梁部３６ｄと第５梁部３６ｅは、もう一方の第２梁部３６ｂと第３梁部３６ｃと第４梁部３６ｄと第５梁部３６ｅとそれぞれ第１梁部３６ａの中心軸に関して対称となっている。梁３６は、第１梁部３６ａの中心を通る板ばね３０の径方向に関して対称となっている。

（第１参考例の変形例）
図４は、上記した板ばね３０の変形例である板ばね４０の平面図である。板ばね４０は、外リング４２と内リング４４と複数の梁４６を備えている。外リング４２は外リング３２と同一であり、内リング４４は内リング３４と同一である。
梁４６は、梁３６と同様に、第１梁部４６ａと２本の第２梁部４６ｂと２本の第３梁部４６ｃと２本の第４梁部４６ｄと２本の第５梁部４６ｅで構成されている。第１梁部４６ａと第２梁部４６ｂと第３梁部４６ｃと第４梁部４６ｄと第５梁部４６ｅのそれぞれは、第１梁部３６ａと第２梁部３６ｂと第３梁部３６ｃと第４梁部３６ｄと第５梁部３６ｅのそれぞれと同じ向きに伸びている。
上記した板ばね３０，４０では、板ばね１０と同様の効果を得ることができる。

（第２参考例）
上記した板ばね１０，２０，３０，４０では、内リングから伸びる梁が３本である。しかしながら、内リングから伸びる梁は、３本以外であってもよい。図５に示すように、板ばね５０は、外形形状が円形である。板ばね５０は、外リング５２と内リング５４と複数の梁５６を備えている。外リング５２は、リング状であって、板ばね５０の外縁に沿って伸びて板ばね５０の外形を画定している。内リング５４は、リング状であって、外リング５２と同心上に配置されている。内リング５４は、板ばね５０の中心孔５４ａに沿って伸びている。
梁５６は、内リング５４から外リング５２に向かって４本伸びている。４本の梁５６は、等角度間隔に配置されている。梁５６は、第１梁部５６ａの他端で二手に分岐している。分岐した梁５６は、板ばね５０の内側から外側に向かって伸びてから、板ばね５０の外側から内側に向かって伸び、そして、板ばね５０の内側から外側に向かって伸びて外リング５２と接続されている。

（第２参考例の変形例）
図６は、上記した板ばね５０の変形例である板ばね６０の平面図である。板ばね６０は、外リング６２と内リング６４と４本の梁６６を備えている。外リング６２は外リング５２と同一であり、内リング６４は内リング５４と同一である。
梁６６は、梁５６と同様に、内リング６４から外リング５２に向かって４本伸びている。それぞれの梁６６は、梁５６と同様の形状を有している。即ち、第１梁部６６ａの他端で二手に分岐し、その後、板ばね６０の内側から外側、外側から内側、内側から外側に向かって伸び、外リング６２に接続されている。
上記した板ばね５０，６０では、板ばね１０と同様の効果を得ることができる。

（第３参考例）
図７は、第３参考例にかかる板ばね７０の平面図である。板ばね７０は、外形形状が円形である。板ばね７０は、外リング７２と内リング７４と複数の梁７６を備えている。外リング７２は、リング状であって、板ばね７０の外縁に沿って伸びて板ばね７０の外形を画定している。内リング７４は、リング状であって、外リング７２と同心上に配置されている。内リング７４は、板ばね７０の中心孔７４ａに沿って伸びている。
板ばね７０では、内リング７４から４本の第１梁部７６ａが外リング７２に向かって伸びている、４本の第１梁部７６ａは、分岐と合流を繰り返しながら内リング７４から外リング７２に伸びている。
各々の梁７６は、第１梁部７６ａの中心を通る板ばね７０の径方向に関して対称となっている。
上記した板ばね７０では、板ばね１０と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

実施例にかかる板ばねの平面図。 実施例の変形例にかかる板ばねの平面図。 第１参考例にかかる板ばねの平面図。 第１参考例の変形例にかかる板ばねの平面図。 第２参考例にかかる板ばねの平面図。 第２参考例の変形例にかかる板ばねの平面図。 第３参考例にかかる板ばねの平面図。 能動防振支持装置の一部を模式的に示す縦断面図。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０：板ばね
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２：外リング
１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４：内リング
１６，２６，３６，４６，５６，６６，７６：梁

Claims (1)

1. 外形形状が円形であって、その中心に中心孔を有する円盤状の板ばねであって、
   板ばねの外縁に沿って伸びるリング状の外リングと、
   板ばねの中心孔に沿って伸びるリング状の内リングと、
   内リングから外リングまで伸びており、互いに同一形状で等角度間隔に形成されている少なくとも３本の梁、
   を備えており、
   各々の梁は、内リングから径方向外側に伸びる第１部分と、第１部分から少なくとも二手に分岐した分岐路を有する第２部分を有しており、
   各々の梁の第２部分では、少なくとも二手に分岐した分岐路が、径方向に関して対称に形成されており、
   各々の梁の第２部分は、内リングへと連なる端から外リングへと連なる端までたどったときに、分岐路の少なくとも一部が板ばねの内リングに向かって、第１部分と平行に伸びる梁部分を有し、
   各々の梁は、第２部分の分岐路が合流して外リングへと伸びる第３部分を、さらに有し、
   各々の梁の分岐路は、隣接する他の梁の分岐路と連結する連結部を有する板ばね。

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