JP6904080B2

JP6904080B2 - コイルドウェーブスプリング

Info

Publication number: JP6904080B2
Application number: JP2017117468A
Authority: JP
Inventors: 幸士寺島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: CN110770462B; JP2019002484A; CN110770462A; WO2018230501A1

Description

本発明は、扁平な線材を軸線方向に沿う高さの振幅で蛇行させつつ螺旋状に形成したコイルドウェーブスプリングに関する。

従来から、扁平な線材を軸線方向に沿う高さの振幅で蛇行させつつ螺旋状に形成したコイルドウェーブスプリング（単に「ウェーブスプリング」と称するものもある）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

コイルドウェーブスプリングは、例えば、自動変速機のクラッチユニットにおいて、摩擦係合要素を押圧するピストンと固定側部材に係止されたスプリングリテーナとの間に、ピストンの軸線方向に沿う変位に伴って伸縮するリターンスプリングとして配置している（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１５−０４３７２８号公報特開２０１０−２０１０４１号公報

しかしながら、このような先行技術文献に開示のコイルドウェーブスプリングにあっては、伸縮したときに接触部分が周方向にずれ、線材が頂点で接触しなくなってしまう虞がある（ねじれ）。また、軸線方向とずれて伸縮した場合には各段が径方向にずれ、線材が頂点で接触しなくなってしまう虞がある（倒れ）。さらに、このような周方向のずれや径方向のずれが発生すると、上下に位置する線材の順序が入れ替わったり絡まったりする虞がある（よじれ）。したがって、コイルドウェーブスプリングにこのようなずれが発生した場合、所期のバネ機能を十分に発揮させることができなくなる虞がある。

本開示の技術は、上述のような課題を解決するために、線材のずれを抑制し、よって所期のバネ機能を十分に発揮させることができるコイルドウェーブスプリングを提供することを目的とする。

本開示の技術は、上記目的を達成のため、螺旋状に巻かれた線材からなる複数段の巻部に軸線方向に沿う振幅で複数の谷部と複数の山部とを交互に設けたコイルドウェーブスプリングであって、線材は、金属材料により径方向に長幅な矩形状の断面形状を有し、複数の谷部と複数の山部とは、前段の各谷部と次段の各山部とが互いに接触可能に対向しているとともに、少なくとも当該対向部位における谷部及び山部の各外周縁部に軸線方向の一方側に向けて屈曲して互いに係合可能な外周屈曲部を備える、ものである。

また、谷部の外周屈曲部と山部の外周屈曲部とが外向きに同角度で傾斜しているのが好ましい。

また、少なくとも対向部位における谷部及び山部の各内周縁部に、外周屈曲部と同方向に向けて屈曲して互いに係合可能な内周屈曲部を備えるのが好ましい。

また、谷部の外周屈曲部及び内周屈曲部と山部の外周屈曲部及び内周屈曲部とが断面同形状であるのが好ましい。

本開示の技術によれば、線材のずれを抑制し、よって所期のバネ機能を十分に発揮させることができる。

第一実施形態に係るコイルドウェーブスプリングを示し、（Ａ）はコイルドウェーブスプリングの側面図、（Ｂ）はコイルドウェーブスプリングの平面図である。第一実施形態に係るコイルドウェーブスプリングを平面的に展開した状態の説明図である。第一実施形態に係るコイルドウェーブスプリングを示し、（Ａ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図、（Ｂ）は外周屈曲部のみを備える要部の拡大断面図、（Ｃ）は断面形状をＶの字状とした要部の拡大断面図、（Ｄ）は断面形状をＷの字状とした要部の拡大断面図である。一実施形態に係るコイルドウェーブスプリングにおける一つの巻部が径方向にずれた状態を示し、（Ａ）は軸線からのずれを示す説明図、（Ｂ）は傾斜部の作用を示す説明図、（Ｃ）は径方向の外周側と内周側とに平坦な部分を形成した場合の傾斜部の作用を示す説明図である。他の実施形態に係るコイルドウェーブスプリングを示し、（Ａ）はコイルドウェーブスプリングの側面図、（Ｂ）は要部の拡大側面図、（Ｃ）は係合部の配置関係を示す説明図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るコイルドウェーブスプリングについて説明する。なお、同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［第一実施形態］
図１は、第一実形態に係るに示すコイルドウェーブスプリングを示している。本実施形態のコイルドウェーブスプリング１０は、例えば、車両用のダンパーユニット、フライホイールユニット、ディファレンシャルユニット、クラッチユニット、などに配置される。

以下に示すコイルドウェーブスプリング１０においては、例えば、変速機のクラッチユニットにおいて、摩擦係合要素を押圧するピストンと、固定側部材に係止されたスプリングリテーナとの間に配置し、リターンスプリングとして機能するものとして例示する。なお、コイルドウェーブスプリング１０は、圧縮した状態で配置するのが好ましい。

コイルドウェーブスプリング１０には、平面視において略真円形状を呈し、周方向と直交する断面形状が径方向に長幅な矩形状、すなわち、扁平な線材が用いられている。コイルドウェーブスプリング１０は、径方向と直交する軸線方向に沿う所定高さの振幅でなだらかに蛇行させつつ螺旋状に形成されたものである。コイルドウェーブスプリング１０には、径方向に沿って幅を有する断面が扁平なステンレス鋼材等の金属材料を線材として用いるのが好ましい。

コイルドウェーブスプリング１０は、図示最上位及び最下位の両端１０ａ，１０ｂを含む一巻（１周）に満たない部分を除き、複数段の巻部１１〜１４を備える。

ここで、「巻部」とは、コイルドウェーブスプリング１０の一巻分（１周分）の部分を意味する。本実施の形態では、コイルドウェーブスプリング１０の巻数は、説明の便宜上、図示最上位及び最下位の両端１０ａ，１０ｂを含む一巻に満たない部分を除き、４本（４段）の巻部１１〜１４で構成されている。

なお、巻部１１〜１４の巻数や蛇行する変位量（振幅の高さに相当）、線材Ｓの幅（径方向）や厚さ（軸線方向）、内径等の条件は、コイルドウェーブスプリング１０を使用する部位やバネ定数等の条件に応じて適宜変更することが可能である。

また、コイルドウェーブスプリング１０は、例えば、図１に示すように、軸線Ｑの延在方向が上下方向（又は鉛直方向）となるように配置（実装）されているとは限らず、左右方向（又は垂直方向）、或いは、傾斜方向で配置される場合もある。

また、各巻部１１〜１４において、図１（Ａ）に示す上下方向で隣接する状態における構成要素に対する関係性の説明においては、特定の巻部１１〜１４を対象として説明している場合を除き、図示上段側を「前段」、図示下段側を「次段」と称して説明する。したがって、以下の説明では、特定の巻部１１〜１４を説明する場合には、図１（Ａ）に示す上段側から、第１巻部１１、第２巻部１２、第３巻部１３、第４巻部１４、と称する。

さらに、最上位及び最下位に位置する両端１０ａ，１０ｂを含む一巻（１周）に満たない部分は、図示例では蛇行状態に形成して反発力の一部として寄与する構成のものを示しているが、蛇行状態に形成せずに平坦な構成としているものもある。したがって、このような平坦な構成とすることで直接的な反発力を有していない場合を考慮して詳細な説明は省略するが、巻部１１〜１４と同一の構成を有している部分に関しては、同一の構成・作用・効果を備えているものとする。

図２に示すように、第１巻部１１は、４つの第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄと４つの第１山部１Ｙａ〜１Ｙｄとを交互に備える。第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄと第１山部１Ｙａ〜１Ｙｃとは、周方向において等間隔に交互に連続（蛇行）している。なお、この蛇行に伴う振幅の数や高さ、波長λ等は、コイルドウェーブスプリング１０を使用する部位や設定するバネ定数等によって適宜変更することが可能である（以下の説明において同じ）。なお、波長λには、例えば、サインカーブやコサインカーブ等を用いることができる。

第２巻部１２は、第１巻部１１から連続して延在されており、第１巻部１１の下方（次段）に位置する。第２巻部１２は、４つの第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄと４つの第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄとを交互に備える。第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄと第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄとは、周方向において等間隔に交互に連続されている。なお、第１巻部１１の周方向次段寄り端部（図示右側端部）の第１谷部１Ｔｄと第２巻部１２の周方向前段寄り端部（図示左側端部）の第２谷部２Ｔａとは、最も下向きに突出した頂点を境として兼用している。

ここで、第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄは第１山部１Ｙａ〜１Ｙｄと対応しており、第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄは第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄと対応している。なお、「対応する」とは、図１（Ａ）に示す状態、すなわち、コイルドウェーブスプリング１０を径方向から見たときの周方向（図１（Ａ）の紙面左右方向）及び軸線方向（図１（Ａ）の紙面上下方向）を基準としている。

例えば、第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄと第１山部１Ｙａ〜１Ｙｄとが対応しているとは、第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄの谷底と第１山部１Ｙａ〜１Ｙｄの山頂とが、軸線Ｑに沿う方向において最も遠い位置にあり、かつ、周方向において最も近い位置にあることを示す。

具体的に、第２山部２Ｙａの山頂は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔａの谷底と最も離間し、第２山部２Ｙｂの山頂は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔｂの谷底と最も離間し、第２山部２Ｙｃの山頂は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔｃの谷底と最も離間し、第２山部２Ｙｄの山頂は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔｄの谷底と最も離間している。

同様に、第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄと第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄとが対応しているとは、第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄの山頂と第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄの谷底とが、軸線方向及び周方向において最も近い位置にあることを示す。なお、本実施の形態において、第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄの山頂と第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄの谷底とは、少なくともピストンとスプリングリテーナとの間に圧縮状態で配置されたときに、互いに接触状態となっている。

具体的に、第２山部２Ｙａの山頂は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔａの谷底と接触し、第２山部２Ｙｂの山頂は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔｂの谷底と接触し、第２山部２Ｙｃの山頂は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔｃの谷底と接触し、第２山部２Ｙｄの山頂は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第１谷部１Ｔｄの谷底と接触している。

なお、線材Ｓは径方向に長幅となっている。このため、「接触」している状態とは、厳密には各第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄの山頂における前段側表面の径方向に沿う稜線（以下、「山側稜線」とも称する。）が、各第１谷部１Ｔａ〜１Ｔｄの谷底における次段側表面の径方向に沿う稜線（以下、「谷川稜線」とも称する。）と、互いに一致して接触していることを意味する。ただし、誤差を含め、山側稜線と谷側稜線とが必ずしも周方向で互いに一致した状態で接触しているとは限らない。また、以下の説明においては、説明の便宜上、「山側稜線」を「山側頂点」若しくは単に「頂点」とも称し、「谷側稜線」を「谷側頂点」若しくは単に「頂点」とも称する。さらに、互いに蛇行した状態で稜線同士が接触しているため、圧縮度合いによっては、両者は線接触ではなく線材Ｓの弾性変形に伴って周方向にも長さを有する面接触となる場合もある。

第３巻部１３は、第２巻部１２から連続して延びており、第２巻部１２の下方に位置する。第３巻部１３は、４つの第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄと４つの第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄとを交互に有している。第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄと第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄとは周方向において等間隔に交互に連続している。なお、第２巻部１２の周方向次段寄り端部（図示右側端部）の第２谷部２Ｔｄと第３巻部１３の周方向前段寄り端部（図示左側端部）の第３谷部３Ｔａとは、最も下向きに突出した頂点を境として兼用している。

ここで、第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄは第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄと対応しており、第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄは第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄと対応している。

例えば、第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄと第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄとが対応しているとは、第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄの頂点と第２山部２Ｙａ〜２Ｙｄの頂点とが、軸線方向において最も遠い位置にあり、かつ、周方向において最も近い位置にあることを示す。

具体的に、第３山部３Ｙａの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔａの頂点と最も離間し、第３山部３Ｙｂの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔｂの頂点と最も離間し、第３山部３Ｙｃの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔｃの頂点と最も離間し、第３山部３Ｙｄの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔｄの頂点と最も離間している。

同様に、第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄと第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄとが対応しているとは、第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄの頂点と第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄの頂点とが、軸線方向及び周方向において最も近い位置にあることを示す。なお、本実施の形態において、第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄの頂点と第２谷部２Ｔａ〜２Ｔｄの頂点とは、少なくともピストンとスプリングリテーナとの間で圧縮状態で配置されたときに、互いに接触状態となっている。

具体的に、第３山部３Ｙａの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔａの頂点と接触し、第３山部３Ｙｂの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔｂの頂点と接触し、第３山部３Ｙｃの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔｃの頂点と接触し、第３山部３Ｙｄの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第２谷部２Ｔｄの頂点と接触している。

第４巻部１４は、第３巻部１３から連続して延びており、第３巻部１３の下方に位置する。第４巻部１４は、４つの第４谷部４Ｔａ〜４Ｔｄと４つの第４山部４Ｙａ〜４Ｙｄとを交互に有している。第４谷部４Ｔａ〜４Ｔｄと第４山部４Ｙａ〜４Ｙｄとは周方向において等間隔に交互に連続している。なお、第３巻部１３の周方向次段寄り端部（図示右側端部）の第３谷部３Ｔｄと第４巻部１４の周方向前段寄り端部（図示左側端部）の第４谷部４Ｔａとは、最も下向きに突出した頂点を境として兼用している。

ここで、第４谷部４Ｔａ〜４Ｔｄは第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄと対応しており、第４山部４Ｙａ〜４Ｙｄは第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄと対応している。

例えば、第４谷部４Ｔａ〜４Ｔｄと第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄとが対応しているとは、第４谷部４Ｔａ〜４Ｔｄの頂点と第３山部３Ｙａ〜３Ｙｄの頂点とが、軸線方向において最も遠い位置にあり、かつ、周方向において最も近い位置にあることを示す。

具体的に、第４山部４Ｙａの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔａの頂点と最も離間し、第４山部４Ｙｂの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔｂの頂点と最も離間し、第４山部４Ｙｃの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔｃの頂点と最も離間し、第４山部４Ｙｄの頂点は軸線方向における距離が最も遠く及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔｄの頂点と最も離間している。

同様に、第４山部４Ｙａ〜４Ｙｄと第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄとが対応しているとは、第４山部４Ｙａ〜４Ｙｄの頂点と第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄの頂点とが、軸線方向及び周方向において最も近い位置にあることを示す。なお、本実施の形態において、第４山部４Ｙａ〜４Ｙｄの頂点と第３谷部３Ｔａ〜３Ｔｄの頂点とは、少なくともピストンとスプリングリテーナとの間に圧縮状態で配置されたときに、互いに接触状態となっている。

具体的に、第４山部４Ｙａの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔａの頂点と接触し、第４山部４Ｙｂの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔｂの頂点と接触し、第４山部４Ｙｃの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔｃの頂点と接触し、第４山部４Ｙｄの頂点は軸線方向及び周方向における距離が最も近い第３谷部３Ｔｄの頂点と接触している。

このように、各段の第１巻部１１〜第４巻部１４は、最上段及び最下段を除いて前段と次段とで挟まれた状態で交互に対応、すなわち、各山部が前段の谷部と対応し、各谷部が次段の山部と対応している。なお、この対応関係は、上記巻数が４本の場合に限らず、巻部の数が２本以上の巻数を有していれば、巻数に関係なく同一の状態で対応する。

ところで、このようなコイルドウェーブスプリング１０は、伸縮時に、各接触部分における周方向のずれ（ねじれ）、各段における径方向のずれ（倒れ）、線材Ｓの順序の入れ替わりや絡まり（よじれ）、が発生してしまう虞がある。

そこで、各段の第１巻部１１〜第４巻部１４の各振幅の頂点同士が最も接近（接触）している対向部位には、軸線方向の一方側に向けて屈曲して互いに係合可能な外周屈曲部２０を設けている。なお、図１（Ｂ）に示すように、外周屈曲部２０は、コイルドウェーブスプリング１０の全長にわたって形成されている。また、以下の説明において、特定の部位を除く谷部及び山部の説明では、「谷部Ｔ」及び「山部Ｙ」若しくは「谷山ＴＹ」と略称する。

以下、図３（Ａ）〜（Ｂ）に基づいて、本実施形態の外周屈曲部２０の詳細構成について説明する。

図３（Ａ）に示すように、外周屈曲部２０は、互いに接触可能に対向する対向部位に関して、谷部Ｔの外周縁部に外向きに傾斜する谷側外周屈曲部２１と、山部Ｙの外周縁部に外向きに傾斜する山側外周屈曲部２２と、を備える。なお、「外向きに」とは、図３（Ｂ）に示すように、谷側外周屈曲部２１と内周縁部側の平坦部分とでなす内角θが鈍角であることを意味する。

ここで、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とは外向きに同角度で傾斜している。すなわち、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とは、その対向する面が略密着している。

これにより、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２との接触部分においてガタの発生を抑制することができる。具体的には、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とが非接触状態から軸線方向への圧縮変位によって接触状態となったときなど、傾斜角度の相違等に伴う傾斜面の滑りによって径方向に線材Ｓがずれることを抑制することができる。また、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とが接触状態のときに、径方向のずれを効率よく抑制することができる。

また、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とは、１つの巻部１１〜１４において、周方向の４カ所に配置している。したがって、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とは、蛇行状態が一定であることから、軸線Ｑを中心に略９０°間隔で配置されていることとなる。

これにより、径方向で対向する一方の谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２との係合状態によって、谷部Ｔの線材Ｓが径方向外側にずれようとしても、そのずれを山側外周屈曲部２２で抑制することができる。また、この際に山側外周屈曲部２２に加わる荷重は、径方向で対向する他方の谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２との係合状態によって、山部Ｙの線材Ｓが径方向内側にずれようとしても、そのずれを谷側外周屈曲部２１で抑制することができる。

なお、コイルドウェーブスプリング１０が圧縮しようとする際の軸線Ｑに沿う方向の荷重は、この軸線Ｑと直交する平坦な部分で平面的に受けることができる。

ここで、コイルドウェーブスプリング１０は、例えば、トランスミッション等に実装する際に、圧縮状態とすることで所望の付勢力を与えるものである。したがって、その成形時には、前段の谷部Ｔと次段の山部Ｙとは、互いの頂点が非接触な状態であってもよい。

ただし、コイルドウェーブスプリング１０を実装した際には、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とが適正に接触状態となっているのが望ましいため、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とが外向きに同角度で傾斜しているのが望ましく、断面形状が略同じであるのがより望ましい。

このような基本構成において、本実施の形態に係るコイルドウェーブスプリング１０は、線材Ｓのずれを抑制し、よって所期のバネ機能を十分に発揮させるため、螺旋状に巻かれた線材Ｓからなる複数段の巻部１１〜１４に軸線方向に沿う振幅で複数の谷部Ｔと複数の山部Ｙとを交互に設けたコイルドウェーブスプリング１０であって、線材Ｓは、金属材料により径方向に長幅な矩形状の断面形状を有し、複数の谷部Ｔと複数の山部Ｙとは、前段の各谷部Ｔと次段の各山部Ｙとが互いに接触可能に対向しているとともに、少なくとも当該対向部位における谷部Ｔ及び山部Ｙの各外周縁部に軸線方向の一方側に向けて屈曲して互いに係合可能な外周屈曲部２０を備える、ものである。

次に、本実施の形態に係るコイルドウェーブスプリング１０の作用を説明する。上記の構成において、コイルドウェーブスプリング１０は、軸線Ｑに沿う方向、特に、圧縮する方向の荷重を受けると、その荷重に応じて付勢に抗して圧縮される。

ここで、各谷部Ｔ及び各山部Ｙは、その頂点の接触部分が互いに逆方向に突出する円弧状であるため、互いの接触範囲が狭く、例えば、線材Ｓが径方向にずれようとする作用が働く場合がある。

しかしながら、互いに接触可能な対向部位における谷部Ｔ及び山部Ｙの各外周縁部には軸線方向の一方側に向けて屈曲して互いに係合可能な外周屈曲部２０を設けている。

この外周屈曲部２０は、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とで外向きに同角度で傾斜している。

したがって、これら谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とが係合状態にあることによって、線材Ｓの径方向へのずれを抑制することができる。

このように、本実施の形態に係るコイルドウェーブスプリング１０は、螺旋状に巻かれた線材Ｓからなる複数段の巻部１１〜１４に軸線方向に沿う振幅で複数の谷部Ｔと複数の山部Ｙとを交互に設けたコイルドウェーブスプリング１０であって、複数の谷部Ｔと複数の山部Ｙとは、前段の各谷部Ｔと次段の各山部Ｙとが互いに接触可能に対向しているとともに、少なくとも当該対向部位における谷部Ｔ及び山部Ｙに軸線方向の一方側に向けて突出して互いに係合可能な外周屈曲部２０を備えることにより、線材Ｓのずれを抑制し、よって所期のバネ機能を十分に発揮させることができる。

また、本実施の形態に係る外周屈曲部２０は、谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とが外向きに同角度で傾斜していることにより、互いの接触状態を密着状態とすることができるとともに、例えば、各谷山ＴＹの接触部位を同時にパンチ加工するなどの簡素な加工工程によって両者間のみで谷側外周屈曲部２１と山側外周屈曲部２２とによる係合状態を容易に確保することができる。

［第二実施形態］
次に、図３（Ｃ）に基づいて、第二実施形態に係るコイルドウェーブスプリングの詳細について説明する。第二実施形態は、第一実施形態において、外周屈曲部２０に加え、内周屈曲部３０を設けて断面略Ｖの字状としたものである。

内周屈曲部３０は、図３（Ｃ）に示すように、互いに接触可能に対向する対向部位に関して、谷部Ｔの内周縁部に外向きに傾斜する谷側内周屈曲部３１と、山部Ｙの内周縁部に外向きに傾斜する山側内周屈曲部３２と、を備える。なお、「外向きに」とは、谷側外周屈曲部２１と谷側内周屈曲部３１とでなす内角θが鈍角であることを意味する。

ここで、谷側内周屈曲部３１と山側内周屈曲部３２とは外向きに同角度で傾斜している。すなわち、谷側外周屈曲部２１及び谷側内周屈曲部３１と山側外周屈曲部２２及び山側内周屈曲部３２とが断面同形状となっており、その対向する面が略密着している。

これにより、谷側外周屈曲部２１及び谷側内周屈曲部３１と山側外周屈曲部２２及び山側内周屈曲部３２との接触部分においてガタの発生を抑制することができる。具体的には、谷側外周屈曲部２１及び谷側内周屈曲部３１と山側外周屈曲部２２及び山側内周屈曲部３２とが非接触状態から軸線方向への圧縮変位によって接触状態となったときなど、傾斜角度の相違等に伴う傾斜面の滑りによって径方向に線材Ｓがずれることを抑制することができる。また、谷側外周屈曲部２１及び谷側内周屈曲部３１と山側外周屈曲部２２及び山側内周屈曲部３２とが接触状態のときに、径方向のずれを効率よく抑制することができる。

この際、外周屈曲部２０のみを形成した場合に比べて、波長が長く、例えば、周方向３カ所で前段の谷部Ｔと次段の山部Ｙとが接触している構成においても、効率よく径方向のずれを抑制することができる。また、線材Ｓの全長にわたって外周屈曲部２０と内周屈曲部３０とを形成していることから、前段の谷部Ｔと次段の山部Ｙとの接触部分における周方向の接触長さも確保することができ、接触部分を円弧状とすることができることと相俟って、線材Ｓの周方向のずれを抑制することも可能となる。

このような構成においても、上記実施の形態と同様に、周方向及び径方向のずれを抑制することができる。

［第三実施形態］
次に、図３（Ｄ）に基づいて、第三実施形態に係るコイルドウェーブスプリングの詳細について説明する。第三実施形態は、第二実施形態において、外周縁部の外周屈曲部２０及び内周縁部の内周屈曲部３０に加え、その間に断面略Ｖの字状の中間屈曲部４０を形成し、その全体の断面形状を略Ｗの字状としたものである。

この場合においても、谷部Ｔの谷側屈曲部４１と山部Ｙの山側屈曲部４２とは、同角度・同形状に屈曲しており、全体としても同角度・同形状で屈曲している。これにより、より一層径方向に対する線材Ｓのずれに加え、周方向に線材Ｓのずれも抑制することが可能となる。

（比較例）
ところで、本実施の形態では、少なくとも対向部位における谷部Ｔ及び山部Ｙの各外周縁部に軸線方向の一方側に向けて屈曲して互いに係合可能な外周屈曲部２０を備える構成としている。

ここで、例えば、図４（Ａ）に示すように、軸線Ｑを基準として、第１巻部１１が第２巻部１２に対して径方向にずれ離Ｗａだけずれようとしていると仮定する。

この際、図４（Ａ）に示すように、外周屈曲部２０の谷側外周屈曲部２１及び山側外周屈曲部２２は、線材Ｓの径方向の全幅Ｗにおける平坦部分の幅Ｗ１に対して略同じかそれよりもやや幅狭な屈曲幅Ｗ２を確保することができる。

これにより、ずれ幅Ｗａが幅Ｗ１に近い屈曲幅Ｗ２よりも狭い限りにおいて、ずれを抑制（修正）することができるため、抑制幅を広く確保することができる。

これに対し、例えば、図４（Ｃ）に示すように、径方向の外周縁部と内周縁部とに平坦部分を設け、中央部分のみ略Ｖの字状に屈曲させた構成とした場合、全幅Ｗに対して半幅の範囲内に屈曲幅Ｗ３の屈曲部分と平坦幅Ｗ４の平坦部分とが存在することとなる。

したがって、当然ながら、屈曲部分の屈曲幅Ｗ３は、本実施の形態における谷側外周屈曲部２１及び山側外周屈曲部２２の屈曲幅Ｗ２よりも幅狭とならざるを得ないため、上述したずれ幅Ｗａが同じであった場合、Ｖの字の頂点部分が平坦部分に差し掛かってしまい、ずれを補正することができないという問題が生じてしまう。

このように、屈曲幅Ｗ２を幅広に確保するためには、外周縁部を含むように外周屈曲部２０を形成することにより、径方向のずれに対する抑制効果を広く確保することができる。

（コイルドウェーブスプリングの応用例）
図５は、上記実施の形態に係るコイルドウェーブスプリング５０を位相値αだけ短くした波長λ−αとすることで接触部分の位相をずらした例を示す。なお、図５において、上記実施の形態と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

すなわち、上記実施の形態では、コイルドウェーブスプリング１０の各頂点が軸線Ｑに沿って接触している場合で説明したが、図５に示すように、角度βで接触部分の位相をずらしたコイルドウェーブスプリング５０に対して適用することも可能である。

すなわち、図５に示したコイルドウェーブスプリング５０は、図１に示したコイルドウェーブスプリング１０と同じ内径及び同じ段数で形成しているが、図５（Ａ）に示すように、上記実施の形態で示した波長λよりも短い波長λ−αで螺旋状とすることによって、図５（Ｂ）に示すように、頂点位置を位相値αだけずらすことによって接触部分（頂点）の位相をずらしたものである。

このような場合、図５（Ｃ）に示すように、例えば、第１巻部１１の第１谷部１Ｔａの頂点位置と第２巻部１２の第２山部２Ｙａの頂点位置とが位相値αだけずれているため、その中間位置Ｐを接触部分とし、外周屈曲部２０を中間位置Ｐを含む位相値αの範囲内に形成することによって、上記と同様の作用・効果を得ることができる。

（その他の応用例・変形例）
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

例えば、上記実施の形態では、外周屈曲部２０，内周屈曲部３０、中間屈曲部４０、を線材Ｓの全長にわたって形成したものを開示したが、前段の谷部Ｔと次段の山部Ｙとの接触部分付近にのみ形成してもよい。

なお、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」「一致」「沿う」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」「実質的に一致」「実質的に沿う」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。

１０コイルドウェーブスプリング
１１第１巻部（巻部）
１２第２巻部（巻部）
１３第３巻部（巻部）
１４第４巻部（巻部）
２０外周屈曲部
２１谷側外周屈曲部
２２山側外周屈曲部
３０内周屈曲部
３１谷側内周屈曲部
３２山側内周屈曲部
４０中間屈曲部
４１谷側中間屈曲部
４２山側中間屈曲部
Ｓ線材
Ｑ軸線
Ｔ谷部
Ｙ山部

Claims

螺旋状に巻かれた線材からなる複数段の巻部に軸線方向に沿う振幅で複数の谷部と複数の山部とを交互に設けたコイルドウェーブスプリングであって、
前記線材は、金属材料により径方向に長幅な矩形状の断面形状を有し、
前記複数の谷部と前記複数の山部とは、前段の各谷部と次段の各山部とが互いに接触可能に対向して対向部位をなすとともに、前段の前記対向部位の前記山部の頂点位置と次段の前記対向部位の前記谷部の頂点位置とが所定の位相値だけ周方向にずらされており、少なくとも前記対向部位における前記谷部及び前記山部の各外周縁部に軸線方向の一方側に向けて屈曲して互いに係合可能な外周屈曲部を備える、
ことを特徴とするコイルドウェーブスプリング。
前記谷部の前記外周屈曲部と前記山部の前記外周屈曲部とが外向きに同角度で傾斜している、
請求項１に記載のコイルドウェーブスプリング。
少なくとも前記対向部位における前記谷部及び前記山部の各内周縁部に、前記外周屈曲部と同方向に向けて屈曲して互いに係合可能な内周屈曲部を備える、
請求項１又は請求項２に記載のコイルドウェーブスプリング。
前記谷部の前記外周屈曲部及び前記内周屈曲部と前記山部の前記外周屈曲部及び前記内周屈曲部とが断面同形状である、
請求項３に記載のコイルドウェーブスプリング。