JP5758357B2 - コイルばね - Google Patents

Description

本発明は、コイルばねにかかり、特にクローラ走行体のトラックスプリングとして特に好適に使用されるオープンエンド型のコイルばねに関する。

油圧ショベルなどに装備されるクローラ走行体において、誘導輪を弾性支持して緩衝機能を発揮するトラックスプリングとして、全体の一部の巻き部分について、土砂等の噛み込みを防止し得る噛み込み防止部分となるように、他の巻き部分に対してばねピッチを異ならせたことを特徴とするトラックスプリングがある（特許文献１）。

上記トラックスプリングは、自由状態で端部と１巻目の部分との間に隙間のあるオープンエンド型コイルばねでもある。

特開２００６−０４４５６１号公報

しかしながら、従来のオープンエンド型コイルばねは、ばね端部と１巻目の部分との間の隙間が十分でないため、線材を巻回後、ショットピーニング処理を施したときに、ショットが当たらない箇所が生じたり、使用中にフレッティングや異音が生じたりする問題があった。

本発明は、確実なショットピーニング処理を施すことができ、使用中にフレッティングや異音が生じることもなく、また、近年の環境問題に対応し、省資源で軽量化されたオープンエンド型のコイルばねを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、コイル軸方向の荷重が加わったときにばねとして機能する有効部と、前記有効部の両端に形成された座巻部と、前記有効部と座巻部との間に形成された立上り部と、を有し、立上り部のピッチ角をθ１、有効部のピッチ角をθ２としたとき、少なくとも一方の立上り部において、
ピッチ角θ１＞ピッチ角θ２
が成立するように前記立上り部１が形成されているコイルばねであって、前記コイルばねを形成する線材の直径が２５ｍｍ〜９０ｍｍであり、前記コイルばねを形成する線材における座巻部を形成する部分の少なくとも有効部側が、線材の巻回方向に直交する方向の寸法が末端に向かって縮小するテーパ部とされ、前記テーパ部の長さは前記座巻部の長さよりも短いコイルばねに関する。

請求項１によれば、前記座巻部と、前記立上り部を含む１巻目の部分との隙間が、従来のオープンエンド型コイルばねよりも大きく取れるため、ショットピーニング処理を施したときに、ショットの当り方が不十分な箇所が生じることがない。しかも使用最大荷重時にも前記座巻部と前記立上り部との接触がないので、使用中にフレッティングや異音が生じたりすることが効果的に防止できるコイルばねが提供される。

請求項２に記載の発明は、前記テーパ部の端面における線材の幅をｗ、厚さをｔとしたとき、
１＜ｗ／ｔ≦１．６
である請求項１に記載のコイルばねに関する。

座巻部がテーパ部とされているコイルばねにおいて、端面のｗ／ｔが１以下の場合は、座巻部が不安定となり、端面のｗ／ｔが１．６を超えると座巻部の剛性が低下し、いずれの場合もコイルばねが倒れ易くなるが、請求項２のコイルばねにおいては、端面のｗ／ｔが１＜ｗ／ｔ≦１．６の関係にあるから、座巻部のコイル軸方向の剛性が高いコイルばねが提供される。

請求項３に記載のコイルばねは、前記テーパ部が０．５巻き以上０．６巻き以下とされている請求項１または２に記載のコイルばねに関する。

オープンエンド型コイルばねが倒れないためにはテーパ部の長さは０．５巻き以上必要であるが、テーパ部が立上り部まで及ぶとそこから折損する危険性があるので、テーパ部の長さは０．６巻き以下であることが好ましい。請求項３の発明においては、テーパ部の長さを０．５巻き以上０．６巻き以下としているから、倒れを防止でき、且つ軽量なコイルばねが提供される。

請求項４は、前記座巻部の少なくとも一方がピッグテール巻きとされている請求項１〜３の何れか１項に記載のコイルばねに関する。

請求項４によれば、座巻部をピッグテール巻きとすることにより、ピッグテール巻きとされた座巻部と前記座巻部に隣接する１巻き目の部分との隙間が接触しにくいコイルばねが提供される。

以上説明したように本発明によれば、確実なショットピーニング処理を施すことができ、また使用中にフレッティングや異音が生じることがなく、省資源で軽量化されたオープンエンド型のコイルばねが提供される。

図１は、実施形態１に係るコイルばねの構成を示す側面図である。 図２は、実施形態１に係るコイルばねにおいて片側の座巻部をピッグテール巻きとした上で立上り部を形成した例について構成を示す側面図である。 図３は、実施形態１のコイルばねを形成する線材のテーパ部の構成を示す側面図および端面図である。 図４は、実施形態１に係るコイルばねの端面図である。 図５は、実施形態１に係るコイルばねをコイル軸に沿って圧縮したところを示す側面図である。 図６は、従来のオープンエンド型のコイルばねの構成を示す側面図である。 図７は、図６に示すコイルばねをコイル軸に圧縮したところを示す側面図である。 図８は、図６のコイルばねを形成する線材のテーパ部の構成を示す側面図および端面図である。 図９は、図６のコイルばねの端面図である。

１．実施形態１
本発明に係るコイルばねの一例について以下に説明する。
実施形態１に係るコイルばね１は、オープンエンド型のコイルばねであって、線材Ｗをコイル状に巻回して形成されたコイルばねであって、図１に示すように、コイル軸方向に荷重を加えたときにばねとして機能する有効部１１と、有効部１１の両端において線材Ｗをピッチ角０で円環状に巻回して形成された座巻部１２と、座巻部１２から有効部１１に向かって線材が立ち上がる立上り部１３とを有する。

立上り部１３は、図１に示すように両方の座巻部１２に設けられていてもよく、また、図２に示すように一方の座巻部１２にのみ設けられていてもよい。

立上り部１３と有効部１１とは、図１および図２に示すように、立上り部１３のピッチ角をθ１、有効部１１のピッチ角をθ２とするとピッチ角θ１＞ピッチ角θ２の関係が成り立つように形成されている。

線材Ｗにおいて座巻部１２とされる部分であるテーパ部１４は、図３および図４に示すようにコイル軸方向に沿った寸法が端面１５に向かって縮小するテーパ状とされている。そして、テーパ部１４の端面１５においては、線材Ｗの幅ｗと厚さｔとの比ｗ／ｔは、１＜ｗ／ｔ≦１．６の範囲になるようにテーパ加工されている。

テーパ部１４は、０．５巻き以上０．６巻き以下に相当する長さとされている。

図４にコイルばね１の端面を示すように、座巻部１２もまた０．５巻き以上０．６巻き以下とされ、座巻部１２に立上り部１３を加えても１巻き以下とされている。但し、テーパ部１４が座巻部１２を越えて立上り部１３まで及ぶとそこから折損する危険性があるので、テーパ部１４の長さは座巻部１２の長さよりも短くされ、テーパ部１４が立上り部１３まで及ばないようにされている。

線材Ｗの太さは、コイルばね１の用途に応じて適宜決定できる。例えばトラックスプリングのような建設機械用のコイルばねであれば、線材Ｗの直径は２５ｍｍ〜９０ｍｍ程度が好ましい。

実施形態１のコイルばね１にコイル軸方向の荷重を加えて圧縮したところを図５に示す。一方、立上り部１３のピッチ角θ１が有効部１１のピッチ角θ２よりも小さい従来型のオープンエンド型のコイルばね１００を図６に、コイルばね１００にコイル軸方向の荷重を加えて圧縮したところを図７に示す。

図５に示すように、実施形態１のコイルばね１においては、有効部１１が実質的に互いに接触する状態まで圧縮した状態においても、座巻部１２と立上り部１３との間には隙間が存在する。これに対してコイルばね１００においては、図７に示すように、有効部１１が十分に圧縮しきらないうちに座巻部１２と立上り部１３とが接触する。

したがって、実施形態１のコイルばね１においては、座巻部１２が立上り部１３に接触することによるフレッティングや異音の発生が防止されるのに対し、コイルばね１００においては、有効部１１が荷重で圧縮される度毎に座巻部１２が立上り部１３に接触してフレッティングや異音が発生する。

また、実施形態１のコイルばね１においては、座巻部１２と、立上り部１３を含む１巻目の部分との隙間が、従来のオープンエンド型のコイルばね１００よりも大きく取れるので、顧客の要求するばね高さに対するコイル巻数を少なくすることができ、軽量化される。

更に、製造時には確実なショットピーニング投射および塗装がなされ、使用時には接触面圧が低減され、また塗膜の損傷が防止されるから、腐食折損リスクが大幅に低減される。

加えて、実施形態１のコイルばね１においては、図３に示すように線材Ｗの端面１５の幅ｗと厚さｔとの比が１より大きく１．６以下であってテーパ部の長さを０．５巻き以上０．６巻き以下としているが、従来型のオープンエンド型のコイルばね１００においては、図８に示すようにｗ／ｔが１．６を超えており、図９に示すようにテーパ部の長さは０．６巻を超えている。したがって、実施形態１のコイルばね１においては、従来型のオープンエンド型のコイルばね１００とは異なり、座巻部１２のコイル軸方向の剛性が高いため、座巻部１２が変形しにくい。したがって安定したばね特性が得られる。

１ コイルばね
１１ 有効部
１２ 座巻部
１３ 立上がり部
１４ 端部
１５ 端面

Claims (5)

1. コイル軸方向の荷重が加わったときにばねとして機能する有効部と、前記有効部の両端に形成された座巻部と、前記有効部と座巻部との間に形成された立上り部と、を有し、
   立上り部のピッチ角をθ１、有効部のピッチ角をθ２としたとき、少なくとも一方の立上り部において、
   ピッチ角θ１＞ピッチ角θ２
   が成立するように前記立上り部が形成されているコイルばねであって、
   前記コイルばねを形成する線材の直径は、２５ｍｍ〜９０ｍｍであり、
   前記コイルばねを形成する線材における座巻部を形成する部分の少なくとも有効部側が、線材の巻回方向に直交する方向の寸法が末端に向かって縮小するテーパ部とされ、
   前記テーパ部は、長さが前記座巻部の長さよりも短いとともに、前記有効部が実質的に互いに接触する状態まで圧縮しても座巻部と立上り部との間に隙間が生じるように形成されている
   コイルばね。
2. コイル軸方向の荷重が加わったときにばねとして機能する有効部と、前記有効部の両端に形成された座巻部と、前記有効部と座巻部との間に形成された立上り部と、を有し、
   立上り部のピッチ角をθ１、有効部のピッチ角をθ２としたとき、少なくとも一方の立上り部において、
   ピッチ角θ１＞ピッチ角θ２
   が成立するように前記立上り部が形成されているコイルばねであって、
   前記コイルばねを形成する線材の直径は、２５ｍｍ〜９０ｍｍであり、
   前記コイルばねを形成する線材における座巻部を形成する部分の少なくとも有効部側が、線材の巻回方向に直交する方向の寸法が末端に向かって縮小するテーパ部とされ、
   前記テーパ部の長さは前記座巻部の長さよりも短く、０．５巻き以上０．６巻き以下とされている
   コイルばね。
3. 前記テーパ部の端面における線材の幅をｗ、厚さをｔとしたとき、
   １＜ｗ／ｔ≦１．６
   である請求項１又は２に記載のコイルばね。
4. 前記テーパ部は０．５巻き以上０．６巻き以下とされている請求項１に記載のコイルばね。
5. 前記座巻部の少なくとも一方はピッグテール巻きとされている請求項１〜４の何れか１項に記載のコイルばね。

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