JPH01210607A - 開環ウェーブワッシャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ウェーブワッシャに関し、殊に■所望の断面
形状、特に多角形断面を有する細長い材料から加工され
たウェーブワッシャであって、リング状の断面形状を有
する円筒状包絡外形に沿って、上記円筒状外形の中心軸
方向に一巻き当たり少なくとも三つの山部と三つの谷部
とを有するウェーブを与えつつ少なくとも一巻き近く巻
回されていることを特徴とする開環ウェーブワッシャ、
及び■所望の断面形状、特に多角形断面を有する細長い
材料から加工されたウェーブワッシャであって、リング
状の断面形状を有する円筒状包絡外形に沿って、上記円
筒状包絡外形の中心軸方向に一巻き当たり少なくとも２
ｍ個と（２＋１）個の山部と谷部もしくは谷部と山部と
が夫々（３６０Ｘ２）／（２ｎ−１）度の等角度配置で
ウェーブを与えつつ複数回螺旋状に巻回されており、そ
れによって隣接する各巻回部の谷部と山部とが接触する
よう巻回されていることを特徴とする開環つ工−プワッ
シャに関する。

従来技術とその問題点 従来、ウェーブワッシャは板状のブランクから、リング
状の素材を打ち抜き、これをリング状の断面形状を有す
る円筒状包絡外形に沿って、上記内、　　筒状包絡外形
の中心軸方向に三つの山部と三つの谷部とが形成される
よう、ウェーブ加工して生産されていた。かかるウェー
ブワッシャは、生産の際に抜きかすがでるため、ブラン
クが無駄になるばかりでなく、打ち抜き加工と、ウェー
ブ加工とが必要であるため、生産コストがかさむ欠点が
あっｔこ。

また、ウェーブワッシャの使用態様としては、■ウェー
ブワッシャの中央の穴の中に軸を挿入し、ウェーブワッ
シャの作用面の両側に・ウェーブワッシャの作用面と同
−又はそれよりも大きい当接面をもった。相対的に可動
な２部材の間に配置されて、それら２部材間における弾
性材料として用いられる場合（以下、外嵌型使用態様と
言う）と、■同心円筒状に配置された相対的に大きい半
径を有する外側の壁（以下、大径壁と言う）と、相対的
に小さい半径を有する内側の壁（以下小径壁と言う）と
を有するリング状の凹部を有する部材と、その中に少な
くとも一部分が収納された部材との２部品間に配置され
て、それらの間における弾性材料として用いられる場合
（以下、内嵌型使用態様と言う）とがある。

外嵌型使用態様で従来のウェーブワッシャを使用する場
合には、従来のウェーブワッシャが閉環したリング状の
構造を有するため、上下に配置された２部材の一方を上
記軸から取り外した後に、上記軸にウェーブワッシャを
嵌合させなければならなかった。

また、上記■及び■の何れの使用態様においても、ウェ
ーブワッシャの装着後、つ・エーブワッシャの同作用面
に押圧力が加えられたとき、ウェーブワッシャが閉環し
ているために、ウェーブワッシャのリング形状の内径及
び外径が拡大する。従って、外嵌型使用態様においては
、ウェーブワッシャの両側に配置された２部材の一方が
、拡径したウェーブワッシャの内径よりも小さいか、拡
径したウェーブワッシャの外形よりも小さい当接面を有
する場合には、ウェーブワッシャが全く機能しないか、
その機能に支障を生ずる可能性があった。従って、かか
る場合には、軸の外径とほぼ同一の内径を有し、且つ拡
径した当該ワッシャの外径と同一か。

それよりも大きい外径を有する平らなワッシャと組み合
わせて用いるか、あるいはウェーブワッシャのウェーブ
の波高（山の頂上と谷の底との間の距離の１／２）を極
力小さくして、拡径寸法を小さくする必要があった。ま
た、内嵌型使用態様においては、拡径したワッシャの外
径よりもリング状の凹部の大径側の内壁が小さいリング
状の凹部に、従来の閉環ウェーブワッシャを取り付ける
場合には、拡径前のウェーブワッシャの外径とリング状
の凹部の大径側の内壁との間に隙間を生ずるので、拡径
動作に支障を来す可能性があり、まただとえ拡径できた
としても、ウェーブワッシャが拡径してその外径がリン
グ状の凹部の大径側の内壁と接触するに至った後は、も
はやウェーブワッシャとしての機能を果たさなくなる。

また、リング状の凹部の小径側の内壁が拡径していない
ウェーブワッシャの内径と同一かそれよりも小さい内径
を有するリング状の凹部に従来のウェーブワッシャを装
着した場合には、それらの拡径動作の前後において、そ
れらの間に隙間を生ずるので、ウェーブワッシャの機能
に支障を来す可能性があった。従って、かかる場合には
、リング状の凹部に適合した平らなワッシャと組み合わ
せて用いるか、あるいはウェーブワッシャのウェーブの
波高（山の頂上と谷の底との間の距離の１／２）を極力
小さくして、拡径寸法を小さくする必要があった。

更に、従来の閉環ウェーブワッシャにおいては、波高が
ウェーブワッシャの形状寸法によって制限され、従って
１枚のウェーブワッシャヤによって支持される荷重、軸
方向における変形寸法、及びばね定数におのずから限界
があった。詳述すれば、１枚のウェーブワッシャによっ
て支持される荷重　　　゛は、ウェーブワッシャを形成
する素材の選択及び断面形状寸法の選択によっである程
度調整出来るが、しかしウェーブワッシャの半径（内径
、外形）及び断面積によって制限される。１枚のウェー
ブワッシャの軸方向における利用可能な歪み寸法は、一
般に波高の１／３程度であり、この限界を著しく越える
と、疲労破壊（折損）や疲労変形（へたり）を生じ易く
なる。従ってそれらの限界から、１枚のウェーブワッシ
ャによって得られるばね定数にもおのずから限界が生ず
る。従って、従来は１枚のウェーブワッシャによって所
望の荷重限界。

変形寸法（軸方向たわみ量）、ばね定数が得られない場
合には、上述の素材の選択、ウェーブワッシャの形状寸
法の選択によって解決するか、複数枚のウェーブワッシ
ャ又は皿ばねを重ねて用いることによって解決していた
。詳述すれば、荷重限界を上げるには、ウェーブワッシ
ャ、皿ばねの面をピッタリと重ね、変形距離を増大する
には、ウェーブワッシャの場合には隣接するウェーブワ
ッシャ間に平ワツシヤを挿入し、皿ばねの場合には湾曲
面を互いに逆向きにして重ね、ばね定数を増大するには
、２枚以上の同形のウェーブワッシャ又は皿ばねをそれ
らの面をピッタリと面接触させて重ね合わせていた。

また、コイル形ばね座金（もしくは波形をもった開環ス
トップリング）もまた知られている。従来の開環ストッ
プリングにおいては、一巻き弱巻かれており、その両端
部間の距離が極めて小さかっｊ；。従ってその中心軸に
直交する２千面間で圧縮されたとき、それらの両端部が
互いに当接し、当接後の挙動は、前記の閉環ウェーブワ
ッシャと同様である。従って、閉環ウェーブワッシャと
同様の欠点を有する。

問題点を解決する手段 本発明によるウェーブワッシャは、■所望の断面形状、
特に多角形断面を有する細長い材料（以下、異形線材料
と言う）から加工されたウェーブワッシャであって、リ
ング状の断面形状を有する円筒状包絡外形に沿って、上
記円筒状外形の中心軸方向に一巻き当たり少なくとも三
つの山部と三つの谷部とを有するウェーブを与えつつ少
なくとも一巻き近く巻回されて形成されるか、■所望の
断面形状、特に多角形断面を有する細長い材料から加工
されたウェーブワッシャであって、リング状の断面形状
を有する円筒状包絡外形に沿って。

上記円筒状包絡外形の中心軸方向に一巻き当たり少なく
とも２ｍ個と（２ｍ＋１）個の山部と谷部もしくは谷部
と山部（但し、ｍは１以上の整数）とが夫ｋ　（３６０
Ｘ２）／　（２ｎ−１）度の等角度配置で（但し、ｎは
３以上の整数）ウェーブを与えつつ少なくとも複数回に
わたり螺旋状に巻回されており、且つ隣接する各巻回部
の谷部と山部とが接触するよう巻回されている。

作　　　　用 本願発明の開環ウェーブワッシャは、開環構造となって
いるので、外嵌型使用態様において、２部材の一方を軸
から取り外すことなしに、開環部分をリング面に対して
交差する方向に押し開いて軸に装着することができる。

またウェーブワッシャの内作用面に押圧力が与えられた
とき、開環した一対の端部は円周方向に互いに近付く方
向（無負荷状態において巻き端が離隔している場合）、
または巻き数が増大する方向（無負荷状態において巻き
端が重なり合っている場合）に移動するので、ウェーブ
ワッシャの内径及び外径は殆ど拡大せず、従ってまた、
平らなワッシャと組み合わせて用いる必要がない。

また、本発明の開環ウェーブワッシャは、所望の断面形
状、特に多角形断面を有する細長い材料を塑性変形加工
して開環したリング状又は螺旋状に巻回すると共に、ウ
ェーブ加工をも同時に行えるので、ブランクの無駄がな
く、シかも一行程で加工が行えるため、極めて生産効率
が良く、従って低コストで生産できる。

更に、素材の断面形状を適切に選択し、且つ製品の円筒
状包絡外形の中心軸を通る平面で切断したときの素材の
断面形状の配向を適切に配置することにより、閉環ウェ
ーブワッシャの作用面を線接触させることができ、作動
を円滑にさせると共に、摩擦熱の発生をも最小化するこ
とが出来る。

リング状の円筒状包絡外径にそってウェーブを与えつつ
複数回螺旋状に巻かれた場合には、荷重による変形距離
を平ワツシヤを介在させることなしに増大することがで
きる。これにより、同一の軸方向たわみ量を得るために
必要な素材量を節減することができ、従って軽量化でき
る。

更に、巻き数に関係無く、開環ウェーブワッシャの両端
の少なくとも一方に中心軸と直行する平面に沿って平ら
に巻かれた一巻きの巻回部を設けることによって、ウェ
ーブワッシャをその作用軸に配向して装着することがで
き、また両端部における作用面にばね力を均等に分散さ
せることができる。

実　　施　　例 第１図は、本願発明の一実施例による開環つ工−ブワッ
シャ１０の斜視図である。

ウェーブワッシャ１０は、所望の断面形状（第１図の実
施例では、矩形状の断面）を有する細長い材料から加工
され、リング状の断面形状を有する円筒状包絡外形に沿
って、上記円筒状外形の中心軸方向に一巻き当たり少な
くとも四つの山部ｌｌと四つの谷部１２とを有するウェ
ーブを与えつつ少なくとも一巻き近く巻回されているも
のとして示されている。

山部１］と谷部１２とは、放射方向に等角度に配置され
ていることが望ましく、それによってつ工−ブワッシャ
の作用面に接触して配置される２部材間に均等な弾発力
を与えることができる。山部１］と、谷部１２とは３個
以上とするのが望ましい。

かくて、本願のウェーブワッシャＩＯは、一対の巻き端
１３．１４とをもっている。第１図のウェーブワッシャ
ＩＯにおいては、一対の巻き端１３゜１４が互いに重な
り合っているものとして示されている。

本願の開環ウェーブワッシャｌＯは、ポスト状の装着部
位に、開環部分を中心軸方°向に押し開いて装着するこ
とができ、従来の閉環ウェーブワッシャに比して極めて
簡単に装着することができる。

またウェーブワッシャを、ポスト状の装着部位又は断面
がＵ字状をもったリング状の溝内に装着した後、ウェー
ブワッシャの作用面に対する負荷が変化するとき、従来
の閉環ウェーブワッシャにおいてはリング形状の内径及
び外径が拡大、縮小するが、本発明による開環ウェーブ
ワッシャにおいては、一対の巻き端１３．１４の重なり
がリング形状の円周方向に互いに移動して、重なり部分
の長さが増減するような運動をするので、内径及び外径
は殆ど拡大、縮小することがない。

開環部分の一対の巻き端１３．１４は、第１図に示す如
く、リング形状の円周方向に互いに重ね合わされても良
く、あるいは、一巻き弱巻回して、一対の巻き端１３．
１４を互いに離隔させても良い。巻き端を離隔させる場
合には、負荷が与えられて、巻き端の間隔がなくなると
き、それらの断端面が互いに当接せずに、互いに重なり
合うように、巻き端の傾斜面を軸方向において逆向きに
しておくのが望ましい。それによって、巻き端間の間隔
がゼロになった後、更に負荷による変形が生ずる場合に
、巻き端が互いに衝突することなく、重なり合って円周
方向に移動することができる。

開環部分の一対の端部が互いに重なりあっている場合に
は、ウェーブワッシャが完全に押し潰されたとき、重な
り合っている部分は、２倍の厚さとなる。これが問題と
なる場合には、それらの重なり合う部分の厚さを１／２
の厚さとするか、あるいは一巻き半巻回して、開環部分
の一対の端部１３．１４を、リング形状の直径の両端に
位置するように配置しても良い。これらの場合には、ウ
ェーブワッシャに当接する対向部品面に平均した弾発力
を与えない場合が生ずる。この場合には、ウェーブの山
部と谷部との数及び／又は角度配置を修正すること、厚
さを薄くされた巻き端１３．１４に弾発力を強化する付
加的な山部又は谷部を形成すること、あるいはリング形
状の円周に沿って厚さを変えた部分を複数箇所設けるこ
となどにより、弾発力が均一となるよう調整することが
できる。

開環部分は、山部と谷部との間に設けるのが望ましい。

第２図は、所望の断面形状（第２図の実施例では、矩形
状の断面）を有する細長い材料から加工されたウェーブ
ワッシャ２０であって、リング状の断面形状を有する円
筒状包絡外形に沿って、上記円筒状包絡外形の中心軸方
向に一巻き当たり四つの山部２１と三つの谷部２２とを
有するウェーブ（一般的には、２ｍ個と（２ｍ＋１）個
の山部と谷部もしくは谷部と山部を有するウェーブ）を
与えつつ１３回（一般的には、複数回）にわたり螺旋状
に巻回されており、且つ隣接する各巻回部の山部２１と
谷部２３とが接触するよう巻回されており、且つ最初と
最後の一巻き２５．２６が、上記中心軸と直交する平面
に沿って平らに巻かれているものとして示されている。

この実施例による開環ウェーブワッシャの基本動作は、
第１図の実施例と同様である。

この実施例では、隣接する各巻回部における山部と谷部
とが、無負荷状態で接触しており、負荷が与えられて９
巻き端が円周方向に、且つ巻き数を増加する方向に移動
するとき、接触していた山部と谷部とはウェーブワッシ
ャの軸方向長さを縮小させるよう互いの傾斜面を接触さ
せる。従って、変形時のウェーブワッシャの挙動に抵抗
が少ないので、良好なばね特性が得られることが判った
。

しかも、そのばね定数は極めて大きく超強力ばねに匹敵
することが判った。従来の超強力ばねにおいては、良質
のばね鋼の断面積の大きい素材を用いてコイルばねを形
成し、両端部を研磨して座りを良くする必要があったが
、本願発明の上述の実施例においては、薄いばね鋼をウ
ェーブを与えながら巻回し、単に両端を平らに一巻きす
るだけで良い。従って遥かに加工費が安く済む。

また、第２図の如く、複数回螺旋状にウェーブを与えて
巻かれた場合には、複数の従来の閉環ウェーブワッシャ
を平ワツシヤを介在させて重ね合わせｔ；場合と同様な
効果を有する。しかも、従来の閉環ウェーブワッシャの
場合には平ワツシヤを介在させる必要があったが、本願
発明゛の場合には平ワツシヤを介在させる必要がないの
で、巻き軸方向の寸法が短くて良い。換言すれば、短い
軸方向長さで、大きな軸方向たわみ量が得られる。更に
従来の閉環ウェーブワッシャを平ワツシヤと組み合わせ
て用いる場合には、組み立て分解の際に煩わしいが、本
願発明によるウェーブワッシャは一体になっているので
、組み立て分解が容易である。

更に、第２図の実施例の如く、複数回螺旋状にウェーブ
を与えて巻かれた場合には、巻き軸と直交する方向に隣
接する巻回部が移動することができ、そのような性質を
利用することもできる。この場合、同様な開環ウェーブ
ワッシャを複数個併置して利用することができる。

しかも、本発明によるウェーブワッシャのばね特性は、
巻き半径、ウェーブの波高、一巻きあたりのウェーブの
数、素材の断面寸法形状、無負荷状態において隣接する
巻回部の山部との接触位置関係、等を変更することによ
って、様々に調整できる。

以上に本願発明の二つの実施例について詳述したが、本
願発明は、様々な変形が可能である。

例えば、第１図に示した実施例において、第２図に示し
た実施例における、最初と最後の一巻きと同様に、一対
の巻き端を延長して、中心軸と直交する平面に沿って平
らに一巻き巻かれることができる。

第２図に示した実施例において、両端の一巻きを、中心
軸と直交する平面に沿って平らに巻かずにおくこともで
きる。

また第２図の実施例では、隣接する巻回部における山部
と谷部とを接触させるのではなしに、山部と山部を、及
び谷部と谷部とを接触させても良く、それらの間で、位
相をずらせて接触させても良い。

また、第１図及び第２図の実施例では、断面が矩形状の
薄い板をウェーブを与えつつリング状または螺旋状に巻
回するものとして説明したが、その断面形状は真円また
は真円に内接する多角形であっても良く、長円または長
円に内接する多角形であっても良い。また、長円若しく
°は長円に内接する多角形とした場合において、その長
軸を巻き軸と平行に配置して巻かれても良く、巻き軸と
直行する平面に平行に配置して巻かれても良い。更に不
規則な断面形状の線材を用いて隣接する巻回部が１本又
は複数本の線接触部をもつようにすることもできる。

隣接する巻回部における当接部分が面接触しない場合に
は、中心軸と交差する方向への負荷に対する安定性が低
下する傾向があるので、そのようなウェーブワッシャは
内嵌型使用態様に適しており、一般には素材の断面形状
と、配向とを、隣接する巻回部は面接触するようにする
のが望ましい。

しかし、隣接する巻回部間の接触、若しくは作用面とそ
れに当接される部材の接触面とが、線接触するように断
面形状と、その配向とを与えた場合には、作動時の摩擦
抵抗、摩擦熱の発生を減少させることができる。

更にウェーブをもった巻回部と、ウェーブをむだない平
らな巻回部を交互に複数段設けることもできる。この場
合において、ウェー゛ブをもった複数の巻回部における
山部と谷部の数は、同一である必要が無い。山部と谷部
との数を変更した場合には、段階的なばね特性をもった
ばねが得られる。

また、複数の巻回部を有する上述の総ての実施例におい
て、山部と谷部の波高は必ずしも同一である必要は無い
。複数の巻回部における波高を徐々に変更し、あるいは
段階的に変更することにより、所望のばれ特性をもった
ウェーブワッシヤカζ得られる。

本願によれば所望の断面形状を有する板材、線材を、断
面がリング形状である円筒状包絡外形に沿って、塑性変
形によって、上記円筒状外形の中心軸方向にウェーブを
与えつつリング状態または螺旋状に一工程で連続的に巻
回することができる。

単に連続して螺旋状に巻ながら、所望の巻き数毎に切断
しても良く、所望の巻き数まいては切断しても良い。こ
の際、両端部に平らな一巻きを形成する場合には、連接
部に平らな二巻を形成し、その平らな二巻きの中間で切
断しても良い。

また、本願の開環ウェーブワッシャヤを形状記憶合金で
形成することにより、形状記憶合金の作動温度において
、強力且つ軸方向移動距離が必要な用途に利用できる。

しかも、従来の強力ばねを形状記憶合金で形成した場合
に比して、軽量且つ廉価に製造できる。

以上に本願発明の若干の実施例とその変形について説明
したが、本願発明はその技術思想を逸脱する事なく、更
に様々な変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の一実施例による開環ワ・ンシャの
斜視図、 第２図は、２巻きの開環ワッシャの斜視図である。 符号の説明 １０．２０：ウェーブワッシャ、１］．２１：山部、１
２，２２：谷部、１３．１４：巻き端、２５．２６：平
らな一巻き、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］所望の断面形状を有する細長い材料から加工され
   たウェーブワッシャであって、リング状の断面形状を有
   する円筒状包絡外形に沿って、上記円筒状外形の中心軸
   方向に一巻き当たり少なくとも三つの山部と三つの谷部
   とを有するウェーブを与えつつ少なくとも一巻き近く巻
   回されていること、を特徴とする開環ウェーブワッシャ
   。 ［２］実用新案登録請求の範囲第１項記載のウェーブワ
   ッシャにおいて、上記材料がウェーブを与えつつ一巻き
   弱巻回されて、巻き端が互いに離隔していること、を特
   徴とする開環ウェーブワッシャ。 ［３］特許請求の範囲第１項記載のウェーブワッシャに
   おいて、上記材料がウェーブを与えつつ一巻き強巻回さ
   れており、その一対の巻き端が少なくとも部分的に重な
   り合っていること、を特徴とする開環ウェーブワッシャ
   。 ［４］特許請求の範囲第３項記載のウェーブワッシャに
   おいて、上記ウェーブワッシャの一対の巻き端の少なく
   とも一方が、上記円筒状包絡外形に沿って、且つ上記中
   心軸と直交する平面に沿って１回近く平らに巻回されて
   いること、を特徴とする開環ウェーブワッシャ。 ［５］所望の断面形状を有する細長い材料から加工され
   たウェーブワッシャであって、リング状の断面形状を有
   する円筒状包絡外形に沿って、上記円筒状包絡外形の中
   心軸方向に一巻き当たり少なくとも２ｍ個と（２ｍ＋１
   ）個の山部と谷部もしくは谷部と山部（但し、ｍは１以
   上の整数）とが夫々（３６０×２）／（２ｎ−１）度の
   等角度配置で（但し、ｎは３以上の整数）ウェーブを与
   えつつ少なくとも複数回にわたり螺旋状に巻回されてお
   り、且つ隣接する各巻回部の谷部と山部とが接触するよ
   う巻回されていること、を特徴とする開環ウェーブワッ
   シャ。 ［６］特許請求の範囲第５項記載のウェーブワッシャに
   おいて、上記ウェーブワッシャの両端の一巻きの少なく
   とも一方が、上記中心軸と直交する平面に沿って平らに
   巻かれていることを特徴とする開環ウェーブワッシャ。 ［７］所望の断面形状を有する細長い材料から加工され
   たウェーブワッシャであって、リング状の断面形状を有
   する円筒状包絡外形に沿って、上記円筒状包絡外形の中
   心軸方向に一巻き当たり少なくとも３個の山部と谷部と
   を有する複数の巻回部が平らに一巻き巻かれた巻回部を
   介して交互に配置されていること、を特徴とする開環ウ
   ェーブワッシャ。 ［８］特許請求の範囲第１項〜第７項のうち何れか１項
   記載のウェーブワッシャにおいて、ウェーブワッシャが
   形状記憶合金で形成されていることを特徴とする開環ウ
   ェーブワッシャ。