JP7345699B1 - 押圧ばね装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低ストロークで高荷重を出力する。【解決手段】長さ方向Ｘに延びる第１板ばね１１、および第２板ばね１２を備え、第１板ばねの長さ方向の両端部が、第２板ばねに板厚方向Ｚに積層されて接合された固着部２１とされ、第１板ばね、および第２板ばねそれぞれにおける長さ方向の中間部２３、２４同士が、板厚方向に離間した状態で対向し、板幅方向Ｙから見た、第２板ばねの表面に沿う第２板ばねの中間部の長さは、板幅方向から見た、第１板ばねの表面に沿う第１板ばねの中間部の長さより短く、第１板ばねの中間部に、板厚方向に沿う第２板ばね側の押込み荷重が加えられると、第１板ばねの固着部を介して、第２板ばねに長さ方向の引張力が加えられ、第２板ばねが第１板ばねの変形を抑止する。【選択図】図１

Description

本発明は、押圧ばね装置に関するものである。

従来から、例えば下記特許文献１に示されるように、湾曲した第１板ばねおよび第２板ばねの各頂部により、被押圧体を板厚方向に挟んで押圧する押圧ばね装置が知られている。

特許第５０４０２２８号公報

従来の押圧ばね装置では、低ストロークで高荷重を出力することが困難であった。

本発明は、低ストロークで高荷重を出力することができる押圧ばね装置を提供する。

本発明の一態様に係る押圧ばね装置は、長さ方向に延びる第１板ばね、および第２板ばねを備え、前記第１板ばねの長さ方向の両端部が、前記第２板ばねに板厚方向に積層されて接合された固着部とされ、前記第１板ばね、および前記第２板ばねそれぞれにおける長さ方向の中間部同士が、板厚方向に離間した状態で対向し、板幅方向から見た、前記第２板ばねの表面に沿う前記第２板ばねの中間部の長さは、板幅方向から見た、前記第１板ばねの表面に沿う前記第１板ばねの中間部の長さより短く、前記第１板ばねの中間部に、板厚方向に沿う前記第２板ばね側の押込み荷重が加えられると、前記第１板ばねの固着部を介して、前記第２板ばねに長さ方向の引張力が加えられ、前記第２板ばねが前記第１板ばねの変形を抑止する。

第１板ばねおよび第２板ばねを備えているので、押圧ばね装置が一対の被押圧体により板厚方向に挟まれて、第１板ばねの中間部に、板厚方向に沿う第２板ばね側の押込み荷重が加えられると、第１板ばねの固着部を介して、第２板ばねに長さ方向の引張力が加えられる。
この際、板幅方向から見た、第２板ばねの表面に沿う第２板ばねの中間部の長さが、板幅方向から見た、第１板ばねの表面に沿う第１板ばねの中間部の長さより短くなっているので、第２板ばねの材質等に依らず、第２板ばねが第１板ばねの変形を抑止することとなり、発現する押圧ばね装置のばね定数を高くすることが可能になり、低ストロークで高荷重を出力することができる。

板幅方向から見て、前記第２板ばねの中間部を板厚方向に挟む前記第１板ばねの反対側に設けられた中間部を有する第３板ばねを備え、板幅方向から見て、前記第２板ばねおよび前記第３板ばねそれぞれの中間部同士は、板厚方向に離れてもよい。

板幅方向から見て、第２板ばねの中間部を板厚方向に挟む第１板ばねの反対側に、第３板ばねの中間部が設けられ、板幅方向から見て、第２板ばねおよび第３板ばねそれぞれの中間部同士が、板厚方向に離れているので、一対の被押圧体によって、第１板ばねの中間部と、第３板ばねの中間部と、が板厚方向に挟まれることとなり、一対の被押圧体から第１板ばねおよび第３板ばねにばらつき少なく押込み荷重を加えることが可能になり、一対の被押圧体間で押圧ばね装置の姿勢を安定させること等ができる。

本発明の上記態様によれば、低ストロークで高荷重を出力することができる。

第１実施形態の押圧ばね装置の斜視図である。 図１の押圧ばね装置を板幅方向から見た図である。 図２の押圧ばね装置に板厚方向の押込み荷重を加えた状態を示す図である。 第２実施形態の押圧ばね装置の斜視図である。 図４の押圧ばね装置を板幅方向から見た図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線矢視断面図である。

以下、押圧ばね装置の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
本実施形態の押圧ばね装置１は、図１および図２に示されるように、長さ方向Ｘに延びる第１板ばね１１、および第２板ばね１２を備え、一対の被押圧体により板厚方向Ｚに挟まれて用いられる。
第１板ばね１１、および第２板ばね１２それぞれの長さ方向Ｘの両端部が、板厚方向Ｚに積層されて接合されている。
以下、第１板ばね１１の長さ方向Ｘの両端部を、第１固着部（固着部）２１といい、第２板ばね１２の長さ方向Ｘの両端部を、第２固着部（固着部）２２という。

第１板ばね１１、および第２板ばね１２それぞれにおける長さ方向Ｘの中間部２３、２４同士が、板厚方向Ｚに離間した状態で対向している。
第２板ばね１２の中間部２４は、板幅方向Ｙから見て、板厚方向Ｚに沿って第１板ばね１１の中間部２３から離れる側に向けて突の曲線状を呈するように湾曲している。
第１板ばね１１の中間部２３は、一対の第１縦壁部２５と、第１平坦部２６と、を備え、板幅方向Ｙから見て台形状を呈する。

第１縦壁部２５は、第１固着部２１から板厚方向Ｚに沿って第２固着部２２に対して離れる向きに延びている。一対の第１縦壁部２５は、長さ方向Ｘで互いに対向している。一対の第１縦壁部２５は、第１固着部２１から板厚方向Ｚに離れるに従い長さ方向Ｘで互いに近付く向きに延びている。

第１平坦部２６は、一対の第１縦壁部２５同士を長さ方向Ｘに連結している。第１平坦部２６は、表裏面が板厚方向Ｚを向く平板状に形成されている。第１平坦部２６と第１縦壁部２５との接続部分２３ａは、板幅方向Ｙから見て、長さ方向Ｘの外側に向けて突の曲線状を呈するように湾曲している。
第１平坦部２６は、板厚方向Ｚに沿う第２板ばね１２側の押込み荷重が加えられたときに、図３に示されるように、板厚方向Ｚに沿う第２板ばね１２側に向けて膨出するように弾性変形可能に形成されている。

図示の例では、板幅方向Ｙから見た、第１平坦部２６の表面に沿う第１平坦部２６の長さは、板幅方向Ｙから見た、第１縦壁部２５の表面に沿う第１縦壁部２５の長さより長くなっている。第１平坦部２６は、前述の押し込み荷重が加えられたときに、板幅方向Ｙから見てＭ字状を呈するように、長さ方向Ｘの中央部が、板厚方向Ｚに沿う第２板ばね１２側に向けて膨出するように弾性変形可能に形成されている。

第１板ばね１１の中間部２３の、第１固着部２１に対する板厚方向Ｚの突出量は、第２板ばね１２の中間部２４の、第２固着部２２に対する板厚方向Ｚの突出量より大きくなっている。
板幅方向Ｙから見た、第２板ばね１２の表面に沿う第２板ばね１２の中間部２４の長さは、板幅方向Ｙから見た、第１板ばね１１の表面に沿う第１板ばね１１の中間部２３の長さより短くなっている。

本実施形態の押圧ばね装置１は、板幅方向Ｙから見て、第２板ばね１２の中間部２４を板厚方向Ｚに挟む第１板ばね１１の中間部２３の反対側に設けられた中間部２８を有する第３板ばね１３を備えている。板幅方向Ｙから見て、第２板ばね１２および第３板ばね１３それぞれの中間部２４、２８同士は、板厚方向Ｚに離れている。

図示の例では、第１板ばね１１を板幅方向Ｙに挟む両側には、第３板ばね１３が各別に設けられている。第３板ばね１３の長さ方向Ｘの両端部は、第１板ばね１１の第１固着部２１と一体に形成されるとともに、第１固着部２１から板幅方向Ｙに張り出している。第１板ばね１１および第３板ばね１３は、全域にわたって板厚が同じ１枚の板体で形成されている。
以下、第３板ばね１３の長さ方向Ｘの両端部を張出部２７という。

第３板ばね１３の長さ方向Ｘの中間部２８は、一対の第３縦壁部３１と、第３平坦部３２と、を備えている。

一対の第３縦壁部３１は、板幅方向Ｙから見て、第３板ばね１３の張出部２７から板厚方向Ｚに沿って第１板ばね１１の中間部２３に対して離れる向きに延びている。一対の第３縦壁部３１は、張出部２７から板厚方向Ｚに離れるに従い長さ方向Ｘで互いに近付く向きに延びている。
第３平坦部３２は、一対の第３縦壁部３１同士を長さ方向Ｘに連結している。第３平坦部３２と第３縦壁部３１との接続部分２８ａは、板幅方向Ｙから見て、長さ方向Ｘの外側に向けて突の曲線状を呈するように湾曲している。第３平坦部３２は、板幅方向Ｙから見て、第２板ばね１２の中間部２４を板厚方向Ｚに挟む、第１平坦部２６の反対側に位置している。

第３板ばね１３の中間部２８は、板幅方向Ｙから見て、第１板ばね１１の中間部２３と逆向きの台形状を呈する。第３板ばね１３および第１板ばね１１それぞれの中間部２８、２３は、板幅方向Ｙから見て、第１固着部２１および張出部２７における板厚方向Ｚの中央部を通り、かつ長さ方向Ｘに延びる直線に対して対称形状を呈する。第３板ばね１３における第３縦壁部３１および第３平坦部３２の各寸法はそれぞれ、第１板ばね１１における第１縦壁部２５および第１平坦部２６の各寸法と、板幅を含めて全て同じになっている。

以上説明したように、本実施形態による押圧ばね装置１によれば、第１板ばね１１および第２板ばね１２を備えているので、押圧ばね装置１が一対の被押圧体により板厚方向Ｚに挟まれて、第１板ばね１１の第１平坦部２６に、板厚方向Ｚに沿う第２板ばね１２側の押込み荷重が加えられると、第１板ばね１１における第１縦壁部２５および第１固着部２１を介して、第２板ばね１２に長さ方向Ｘの引張力が加えられる。
この際、板幅方向Ｙから見た、第２板ばね１２の表面に沿う第２板ばね１２の中間部２４の長さが、板幅方向Ｙから見た、第１板ばね１１の表面に沿う第１板ばね１１の中間部２３の長さより短くなっているので、第２板ばね１２の材質等に依らず、第２板ばね１２が第１板ばね１１の変形を抑止することとなり、発現する押圧ばね装置１のばね定数を高くすることが可能になり、低ストロークで高荷重を出力することができる。

第１板ばね１１の第１平坦部２６に加えられる押込み荷重が増大し、第２板ばね１２の長さ方向Ｘの変形が規制されると、図３に示されるように、第１平坦部２６が、板厚方向Ｚに沿う第２板ばね１２側に向けて膨出するように弾性変形することとなり、発現する押圧ばね装置１のばね定数を低減することができる。したがって、加えられた板厚方向Ｘの押込み荷重が増大する過程において、発現するばね定数を、小さい変位時に高くし、かつ大きい変位時に低くすることができる。

板幅方向Ｙから見た、第１平坦部２６の表面に沿う第１平坦部２６の長さが、板幅方向Ｙから見た、第１縦壁部２５の表面に沿う第１縦壁部２５の長さより長いので、第１平坦部２６に加えられる押込み荷重が増大する過程において、第２板ばね１２の長さ方向Ｘの変形が規制されたときに、第１平坦部２６を、板厚方向Ｚに沿う第２板ばね１２側に向けて膨出するように変形させやすくすることができる。

板幅方向Ｙから見て、第２板ばね１２の中間部２４を板厚方向Ｚに挟む第１板ばね１１の中間部２３の反対側に、第３板ばね１３の中間部２８が設けられ、板幅方向Ｙから見て、第２板ばね１２および第３板ばね１３それぞれの中間部２４、２８同士が、板厚方向Ｙに離れているので、一対の被押圧体によって、第１板ばね１１の第１平坦部２６と、第３板ばね１３の中間部２８と、が板厚方向Ｚに挟まれることとなり、一対の被押圧体から第１板ばね１１および第３板ばね１３にばらつき少なく押込み荷重を加えることが可能になり、一対の被押圧体間で押圧ばね装置１の姿勢を安定させること等ができる。

張出部２７、一対の第３縦壁部３１、および第３平坦部３２を有する第３板ばね１３を備えているので、一対の被押圧体によって、第１板ばね１１の第１平坦部２６と、第３板ばね１３の第３平坦部３２と、が板厚方向Ｚに挟まれることとなり、一対の被押圧体から第１板ばね１１および第３板ばね１３にばらつき少なく押込み荷重を加えることが可能になり、一対の被押圧体間で押圧ばね装置１の姿勢を安定させること等ができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る押圧ばね装置２を、図４～図６を参照しながら説明する。
なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

本実施形態の押圧ばね装置２では、第２板ばね１２の中間部２４が、表裏面が板厚方向Ｚを向く平板状に形成されている。第２板ばね１２において、第２固着部２２は、中間部２４よりも板幅方向Ｙの両側に張り出しており、一対の第３板ばね１３の張出部２７に積層されて接合されている。第１板ばね１１の板幅が、第３板ばね１３の板幅より広くなっている。第２板ばね１２の板幅が、後述する第４板ばね１４の板幅より広くなっている。第２板ばね１２および第４板ばね１４それぞれの板幅は、第３板ばね１３および第１板ばね１１それぞれの板厚方向Ｚの変形を妨げない大きさとなっている。

長さ方向Ｘの両端部が、第３板ばね１３の張出部２７に積層されて接合された第４板ばね１４が設けられている。
以下、第４板ばね１４の長さ方向Ｘの両端部を、第４固着部２９という。

第４板ばね１４、および第３板ばね１３それぞれにおける長さ方向Ｘの中間部３３、２８同士が、板厚方向Ｚに離間した状態で対向している。第４板ばね１４は、２つ設けられ、一対の第３板ばね１３に各別に設けられている。第４板ばね１４は、長さ方向Ｘの全長にわたって、表裏面が板厚方向Ｚを向く平板状に形成されている。板幅方向Ｙから見て、第４板ばね１４を挟む板厚方向Ｚの両側に、第１板ばね１１の中間部２３および第３板ばね１３の中間部２８が各別に位置している。２つの第４板ばね１４における第４固着部２９同士が板幅方向Ｙに連結されており、この連結部分が、第１板ばね１１の第１固着部２１に積層されて接合されている。板幅方向Ｙから見た、第４板ばね１４の表面に沿う第４板ばね１４の中間部３３の長さが、板幅方向Ｙから見た、第３板ばね１３の表面に沿う第３板ばね１３の中間部２８の長さより短くなっている。

以上説明したように、本実施形態による押圧ばね装置２によれば、第１実施形態の押圧ばね装置１が有する前述した作用効果に加え、第４板ばね１４が設けられているので、第３板ばね１３の第３平坦部３２に、板厚方向Ｚに沿う第１板ばね１１側の押込み荷重が加えられたときに、第４板ばね１４に長さ方向Ｘの引張力が加えられ、第４板ばね１４が第３板ばね１３の変形を抑止することとなり、発現する押圧ばね装置２のばね定数を確実に高くすることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、第２板ばね１２および第４板ばね１４の各中間部２４、３３は、板幅方向Ｙから見て、板厚方向Ｚに沿って第１板ばね１１の中間部２３に向けて突の曲線状を呈するように湾曲してもよいし、板幅方向Ｙから見て、波形状を呈するように長さ方向Ｘに延びてもよい。
第４板ばね１４の中間部３３は、板幅方向Ｙから見て、板厚方向Ｚに沿って第１板ばね１１の中間部２３から離れる側に向けて突の曲線状を呈するように湾曲してもよい。
第３板ばね１３および第４板ばね１４を設けなくてもよい。

第２固着部（固着部）２２は、第２板ばね１２のうち、長さ方向Ｘの両端部以外の部分に設けてもよい。
第２板ばね１２および第３板ばね１３を、板幅方向Ｙの同じ位置に位置させて、第２板ばね１２および第３板ばね１３それぞれの中間部２４、２８同士を、板厚方向Ｚで互いに対向させてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した実施形態、および変形例を適宜組み合わせてもよい。

１、２ 押圧ばね装置
１１ 第１板ばね
１２ 第２板ばね
１３ 第３板ばね
２１ 第１固着部（固着部）
２２ 第２固着部（固着部）
２３ 第１板ばねの中間部
２４ 第２板ばねの中間部
２５ 第１縦壁部
２６ 第１平坦部
２７ 張出部
２８ 第３板ばねの中間部
３１ 第３縦壁部
３２ 第３平坦部
Ｘ 長さ方向
Ｙ 板幅方向
Ｚ 板厚方向

Claims (2)

1. 長さ方向に延びる第１板ばね、および第２板ばねを備え、
   前記第１板ばねの長さ方向の両端部が、前記第２板ばねに板厚方向に積層されて接合された固着部とされ、
   前記第１板ばね、および前記第２板ばねそれぞれにおける長さ方向の中間部同士が、板厚方向に離間した状態で対向し、
   板幅方向から見た、前記第２板ばねの表面に沿う前記第２板ばねの中間部の長さは、板幅方向から見た、前記第１板ばねの表面に沿う前記第１板ばねの中間部の長さより短く、
   前記第１板ばねの中間部に、板厚方向に沿う前記第２板ばね側の押込み荷重が加えられると、前記第１板ばねの固着部を介して、前記第２板ばねに長さ方向の引張力が加えられ、前記第２板ばねが前記第１板ばねの変形を抑止する、押圧ばね装置。
2. 板幅方向から見て、前記第２板ばねの中間部を板厚方向に挟む前記第１板ばねの反対側に設けられた中間部を有する第３板ばねを備え、
   板幅方向から見て、前記第２板ばねおよび前記第３板ばねそれぞれの中間部同士は、板厚方向に離れている、請求項１に記載の押圧ばね装置。

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