JPH0623583B2 - コイルばね - Google Patents
コイルばねInfo
- Publication number
- JPH0623583B2 JPH0623583B2 JP63051204A JP5120488A JPH0623583B2 JP H0623583 B2 JPH0623583 B2 JP H0623583B2 JP 63051204 A JP63051204 A JP 63051204A JP 5120488 A JP5120488 A JP 5120488A JP H0623583 B2 JPH0623583 B2 JP H0623583B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- stress
- spring
- constant
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、非円形状の断面をもつコイルばねに関する。
［従来の技術］ 一般にコイルばねに用いられているばね素線は断面が真
円形であり、圧縮コイルばねとして使われた場合にコイ
ル内径側の方がコイル外径側よりも剪断応力が大きくな
ることが知られている。そしてこの種のコイルばねは、
コイル内径側の最大応力点が破壊の起点になりやすいこ
とも知られている。
円形であり、圧縮コイルばねとして使われた場合にコイ
ル内径側の方がコイル外径側よりも剪断応力が大きくな
ることが知られている。そしてこの種のコイルばねは、
コイル内径側の最大応力点が破壊の起点になりやすいこ
とも知られている。
従来、上記のような応力の偏りをできるだけ少なくする
試みとして、例えば特公昭27−3261号公報や、特開昭54
−132461号公報に見られるように、ばね素線の断面形状
につき、コイル外径側部分を真円形の半円とするととも
に、コイル内径側部分を半楕円形としたものが提案され
ている。すなわちこの種のコイルばねの素線は、第１６
図に示されるように、コイル外径側の半分が半径ｂの真
円であり、コイル内径側の半分は、長径ａと短径ｂの楕
円形である。（この明細書で言う長径ａと短径ｂは、ば
ね素線の断面につきコイル軸方向（ｙ軸方向）の寸法を
Ｔ，コイル径方向（ｘ軸方向）の寸法をｗとしたとき、
ａ＝ｗ−Ｔ／２，ｂ＝Ｔ／２で表わされる寸法であ
る。） 上記のような従来の異形断面形状を座標（ｘ，ｙ）を使
って数式的に表現すると、コイル外径側の半円状部分は ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ で表わされる、コイル内径側部分は で表わされる。
試みとして、例えば特公昭27−3261号公報や、特開昭54
−132461号公報に見られるように、ばね素線の断面形状
につき、コイル外径側部分を真円形の半円とするととも
に、コイル内径側部分を半楕円形としたものが提案され
ている。すなわちこの種のコイルばねの素線は、第１６
図に示されるように、コイル外径側の半分が半径ｂの真
円であり、コイル内径側の半分は、長径ａと短径ｂの楕
円形である。（この明細書で言う長径ａと短径ｂは、ば
ね素線の断面につきコイル軸方向（ｙ軸方向）の寸法を
Ｔ，コイル径方向（ｘ軸方向）の寸法をｗとしたとき、
ａ＝ｗ−Ｔ／２，ｂ＝Ｔ／２で表わされる寸法であ
る。） 上記のような従来の異形断面形状を座標（ｘ，ｙ）を使
って数式的に表現すると、コイル外径側の半円状部分は ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ で表わされる、コイル内径側部分は で表わされる。
上記断面形状のコイルばねは、断面の周方向の応力が均
等化に近付くとともにコイル軸方向に平らな形に近付く
ため、同じ応力で使われるなら密着長が短くなり、しか
も重量の軽減化が図れるといった効果を期待できる。
等化に近付くとともにコイル軸方向に平らな形に近付く
ため、同じ応力で使われるなら密着長が短くなり、しか
も重量の軽減化が図れるといった効果を期待できる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら本発明者らの研究によると、上述した従来
の異形断面ばねであっても充分に等応力化が図れていな
いことがあり、コイル内径側が破壊の起点になることが
あった。その原因を追及するに当って応力分布の状況等
を子細に検討したところ、上述した従来の異形断面形状
ばねでは、ばね指数Ｄ／ｗ（Ｄ：コイル中心径，ｗ：素
線横寸法）や偏平率Ｔ／ｗ（Ｔ：素線縦寸法，ｗ：素線
横寸法）によっては、第１６図に矢印で示す応力分布の
ように、コイル内径側の一部（特に長径ａとのなす角度
が±30゜付近）に応力の高い箇所τmax が存在してお
り、応力分布がかなりいびつになっていることが判っ
た。また特開昭60-121333 号公報に記載されているよう
に、応力の均等化を図るために半楕円部分の形状を変え
たものも提案されているが、このような異形断面を形成
しても完全な応力均等化は実現できておらず、コイルば
ねの軽量化や密着長の削減を図る上で、更なる改良の余
地があった。
の異形断面ばねであっても充分に等応力化が図れていな
いことがあり、コイル内径側が破壊の起点になることが
あった。その原因を追及するに当って応力分布の状況等
を子細に検討したところ、上述した従来の異形断面形状
ばねでは、ばね指数Ｄ／ｗ（Ｄ：コイル中心径，ｗ：素
線横寸法）や偏平率Ｔ／ｗ（Ｔ：素線縦寸法，ｗ：素線
横寸法）によっては、第１６図に矢印で示す応力分布の
ように、コイル内径側の一部（特に長径ａとのなす角度
が±30゜付近）に応力の高い箇所τmax が存在してお
り、応力分布がかなりいびつになっていることが判っ
た。また特開昭60-121333 号公報に記載されているよう
に、応力の均等化を図るために半楕円部分の形状を変え
たものも提案されているが、このような異形断面を形成
しても完全な応力均等化は実現できておらず、コイルば
ねの軽量化や密着長の削減を図る上で、更なる改良の余
地があった。
本発明はこうした背景のもとになされたものであり、本
発明の目的は、ばね素線に局部的に応力の高い箇所が生
じることが抑制して、密着長と重量の低減化を更に図る
ことができるようなコイルばねを提供することにある。
発明の目的は、ばね素線に局部的に応力の高い箇所が生
じることが抑制して、密着長と重量の低減化を更に図る
ことができるようなコイルばねを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本発明におけるばね素線の断面
形状は、コイル外径側部分を ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ で表わされる半円形状とし、かつコイル内径側部分は、
長径をａ，短径をｂとしたとき で表わされる形状とし、かつαの値を2.2 〜2.3 の範囲
としたものである。
形状は、コイル外径側部分を ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ で表わされる半円形状とし、かつコイル内径側部分は、
長径をａ，短径をｂとしたとき で表わされる形状とし、かつαの値を2.2 〜2.3 の範囲
としたものである。
［作用］ 上記断面形状のばね素線を用いたコイルばねにおいて
は、従来の異形断面ばねの場合に応力が高くなりがちで
あったコイル内径側部分の特に長径ａとのなす角度が±
３０゜付近の箇所の肉厚が補われることによりこの部位
の応力が高くなることが抑制される。その結果、従来の
異形断面ばねに比べて応力が更に均等化するとともに、
コイルばねの密着長を短くする上で、また重量の軽減化
を図る上でも好ましい結果が得られた。
は、従来の異形断面ばねの場合に応力が高くなりがちで
あったコイル内径側部分の特に長径ａとのなす角度が±
３０゜付近の箇所の肉厚が補われることによりこの部位
の応力が高くなることが抑制される。その結果、従来の
異形断面ばねに比べて応力が更に均等化するとともに、
コイルばねの密着長を短くする上で、また重量の軽減化
を図る上でも好ましい結果が得られた。
［実施例］ 以下に本発明の実施例につき第１図ないし第１５図を参
照して説明する。図示されたコイルばね１に使われるば
ね素線２の断面形状は、ｘ，ｙ座標を用いて数式的に表
わすと、コイル外径側に位置する部分（第１図中のＧ・
Ｈ・Ｉを通る部分）が ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ …(1) で表わされる半径ｂの半円である。
照して説明する。図示されたコイルばね１に使われるば
ね素線２の断面形状は、ｘ，ｙ座標を用いて数式的に表
わすと、コイル外径側に位置する部分（第１図中のＧ・
Ｈ・Ｉを通る部分）が ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ …(1) で表わされる半径ｂの半円である。
一方、コイル内径側に位置する部分（第１図中のＧ・Ｊ
・Ｉを通る部分）は、 で表わされる非円形状としてある。
・Ｉを通る部分）は、 で表わされる非円形状としてある。
第２図は、ばね指数Ｄ／Ｗが５で偏平率Ｔ／ｗすなわち
２ｂ／（ａ＋ｂ）が0.8 のコイルばねにおいて、上記
(2)式におけるαの値を2.0 から2.5 まで変化させた時
のコイル密着長Ｈs と重量Ｗt の変化を示したものであ
る。なお、ばね定数ｋとコイル外径は一定である。(2)
式において、α＝２の時には従来の異形断面ばね（第１
６図）のコイル内径側部分と同じ楕円形状になる。
２ｂ／（ａ＋ｂ）が0.8 のコイルばねにおいて、上記
(2)式におけるαの値を2.0 から2.5 まで変化させた時
のコイル密着長Ｈs と重量Ｗt の変化を示したものであ
る。なお、ばね定数ｋとコイル外径は一定である。(2)
式において、α＝２の時には従来の異形断面ばね（第１
６図）のコイル内径側部分と同じ楕円形状になる。
第２図から知れるように、応力一定の場合には、α＝2.
2 付近の時に重量Ｗt が最小となり、α＝2.3 付近では
密着長Ｈs が最小となる。これらの曲線Ｗt とＨs は、
αの値が2.1 から2.4 の範囲にある時に曲線の傾きの変
化が比較的緩やかである。αが上記範囲に収まっていれ
ば従来の異形断面ばね（α＝２のもの）に比べて密着長
Ｈs と重量Ｗt をいずれも２％以上をいずれも２％以上
小さくすることができ、特にαが2.2 ないし2.3 の時に
は、Ｈs とＷt を４％ないし５％近くも減少させること
ができる。
2 付近の時に重量Ｗt が最小となり、α＝2.3 付近では
密着長Ｈs が最小となる。これらの曲線Ｗt とＨs は、
αの値が2.1 から2.4 の範囲にある時に曲線の傾きの変
化が比較的緩やかである。αが上記範囲に収まっていれ
ば従来の異形断面ばね（α＝２のもの）に比べて密着長
Ｈs と重量Ｗt をいずれも２％以上をいずれも２％以上
小さくすることができ、特にαが2.2 ないし2.3 の時に
は、Ｈs とＷt を４％ないし５％近くも減少させること
ができる。
第３図から第８図までは、ばね指数Ｄ／ｗが３，５，７
の３種類のコイルばねにつき、それぞればね定数ｋとコ
イル外径を一定につき、かつ密着長Ｈs を一定にした場
合と応力τ／ｐを一定にした場合とに別けて、αの値を
変えた時の重量Ｗt ，密着長Ｈs ，応力、τ／ｐの変化
を調べた結果である。
の３種類のコイルばねにつき、それぞればね定数ｋとコ
イル外径を一定につき、かつ密着長Ｈs を一定にした場
合と応力τ／ｐを一定にした場合とに別けて、αの値を
変えた時の重量Ｗt ，密着長Ｈs ，応力、τ／ｐの変化
を調べた結果である。
更に第９図ないし第１４図は、ばね指数Ｄ／ｗが３，
５，７の３種類のコイルばねにつき、偏平率Ｔ／ｗすな
わち２ｂ／（ａ＋ｂ）の値を変えた時の重量Ｗt と密着
長Ｈs および応力τ／ｐの変化を調べた結果である。
５，７の３種類のコイルばねにつき、偏平率Ｔ／ｗすな
わち２ｂ／（ａ＋ｂ）の値を変えた時の重量Ｗt と密着
長Ｈs および応力τ／ｐの変化を調べた結果である。
第３図ないし第８図の各図に示されるように、密着長Ｈ
s を一定にした場合と応力τ／ｐを一定にした場合との
双方において、αの値が2.2 付近および2.3 付近の時に
それぞれτ／ｐとＷt およびＨs が最小となっている。
そしてαが2.2 〜2.3 の範囲にあれば、ばね指数（Ｄ／
ｗ）にかかわらず密着長Ｈｓと重量Ｗｔがいずれも極小
となるのでαがこの範囲に入っていれば本発明の所期の
目的を果すことができるものである。特にαが2.2 また
は2.3 の時には、α＝２のものと比べてＷt とＨs を２
％ないし５％近くも減少させることができている。
s を一定にした場合と応力τ／ｐを一定にした場合との
双方において、αの値が2.2 付近および2.3 付近の時に
それぞれτ／ｐとＷt およびＨs が最小となっている。
そしてαが2.2 〜2.3 の範囲にあれば、ばね指数（Ｄ／
ｗ）にかかわらず密着長Ｈｓと重量Ｗｔがいずれも極小
となるのでαがこの範囲に入っていれば本発明の所期の
目的を果すことができるものである。特にαが2.2 また
は2.3 の時には、α＝２のものと比べてＷt とＨs を２
％ないし５％近くも減少させることができている。
また、第９図ないし第１４図に示されるように、偏平率
Ｔ／ｗが0.80を中心として0.75ないし0.85付近の時に重
量Ｗt が最小となり、かつ応力τ／ｐと密着長Ｈs につ
いてもＴ／ｗが上記範囲にあればＴ／ｗ＝１のもの（円
形断面のばね素線）に比べて明らかに減少効果が認めら
れる。断面形状に関してＴ／ｗとαとは別の要件である
が、上記のようにＴ／ｗが0.8 を中心として0.75から0.
86の範囲に収まっている場合にはαにかかわりなくＷt
とＨs およびτ／ｐを減少させる上で好ましい結果が得
られるから、αの範囲を2.2 〜2.3 にしたことによる効
果を更に高める上で、偏平率Ｔ／ｗを上記範囲（0.75〜
0.85）とすることは有効である。
Ｔ／ｗが0.80を中心として0.75ないし0.85付近の時に重
量Ｗt が最小となり、かつ応力τ／ｐと密着長Ｈs につ
いてもＴ／ｗが上記範囲にあればＴ／ｗ＝１のもの（円
形断面のばね素線）に比べて明らかに減少効果が認めら
れる。断面形状に関してＴ／ｗとαとは別の要件である
が、上記のようにＴ／ｗが0.8 を中心として0.75から0.
86の範囲に収まっている場合にはαにかかわりなくＷt
とＨs およびτ／ｐを減少させる上で好ましい結果が得
られるから、αの範囲を2.2 〜2.3 にしたことによる効
果を更に高める上で、偏平率Ｔ／ｗを上記範囲（0.75〜
0.85）とすることは有効である。
［発明の効果］ 上述したように本発明によれば、従来の異形断面ばねに
比べて密着長と重量の低減化等を図る上で更に効果のあ
るコイルばねが得られる。
比べて密着長と重量の低減化等を図る上で更に効果のあ
るコイルばねが得られる。
第１図は本発明の一実施例を示すコイルばねの素線の断
面図、第２図は第１図に示されたばね素線のα値を変え
た場合の密着長の重量の変化を示す図、第３図はＤ／ｗ
が３で密着長が一定の場合のαと応力の関係を示す図、
第４図はＤ／ｗが３で応力が一定の場合のαと密着長お
よび重量の関係を示す図、第５図はＤ／ｗが５で密着長
が一定の場合のαと応力の関係を示す図、第６図はＤ／
ｗが５で応力が一定の場合のαと密着長および重量の関
係を示す図、第７図はＤ／ｗが７で密着長が一定の場合
のαと応力の関係を示す図、第８図はＤ／ｗが７で応力
が一定の場合のαと密着長および重量の関係を示す図、
第９図はＤ／ｗが３で密着長が一定の場合の偏平率と応
力の関係を示す図、第１０図はＤ／ｗが３で応力が一定
の場合の偏平率と密着長および重量の関係を示す図、第
１１図はＤ／ｗが５で密着長が一定の場合の偏平率と応
力の関係を示す図、第１２図はＤ／ｗが５で応力が一定
の場合の偏平率と密着長および重量の関係を示す図、第
１３図はＤ／ｗが７で密着長が一定の場合の偏平率と応
力の関係を示す図、第１４図はＤ／ｗが７で応力が一定
の場合の偏平率と密着長および重量の関係を示す図、第
１５図は第１図に示された断面をもつコイルばねの縦断
側面図、第１６図は従来の異形断面コイルばねの応力分
布を示す図である。 １……コイルばね、２……ばね素線。
面図、第２図は第１図に示されたばね素線のα値を変え
た場合の密着長の重量の変化を示す図、第３図はＤ／ｗ
が３で密着長が一定の場合のαと応力の関係を示す図、
第４図はＤ／ｗが３で応力が一定の場合のαと密着長お
よび重量の関係を示す図、第５図はＤ／ｗが５で密着長
が一定の場合のαと応力の関係を示す図、第６図はＤ／
ｗが５で応力が一定の場合のαと密着長および重量の関
係を示す図、第７図はＤ／ｗが７で密着長が一定の場合
のαと応力の関係を示す図、第８図はＤ／ｗが７で応力
が一定の場合のαと密着長および重量の関係を示す図、
第９図はＤ／ｗが３で密着長が一定の場合の偏平率と応
力の関係を示す図、第１０図はＤ／ｗが３で応力が一定
の場合の偏平率と密着長および重量の関係を示す図、第
１１図はＤ／ｗが５で密着長が一定の場合の偏平率と応
力の関係を示す図、第１２図はＤ／ｗが５で応力が一定
の場合の偏平率と密着長および重量の関係を示す図、第
１３図はＤ／ｗが７で密着長が一定の場合の偏平率と応
力の関係を示す図、第１４図はＤ／ｗが７で応力が一定
の場合の偏平率と密着長および重量の関係を示す図、第
１５図は第１図に示された断面をもつコイルばねの縦断
側面図、第１６図は従来の異形断面コイルばねの応力分
布を示す図である。 １……コイルばね、２……ばね素線。
Claims (1)
- 【請求項１】コイル状に巻かれるばね素線の断面形状に
つき、コイル外径側部分を ｘ２＋ｙ２＝ｂ２ で表わされる半円形状とし、かつコイル内径側部分は長
径をａ，短径をｂとしたとき で表わされる非円形状とし、かつ上記αの値を、 2.2〜
2.3 の範囲としたことを特徴とするコイルばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051204A JPH0623583B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | コイルばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051204A JPH0623583B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | コイルばね |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224541A JPH01224541A (ja) | 1989-09-07 |
| JPH0623583B2 true JPH0623583B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=12880366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63051204A Expired - Lifetime JPH0623583B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | コイルばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623583B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008090748A1 (ja) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Valeo Embrayages | コイルばね |
| KR102536737B1 (ko) * | 2022-07-07 | 2023-06-15 | 주식회사 영흥 | 차량 서스펜션용 이형단면 코일스프링 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5827637B2 (ja) * | 2013-02-25 | 2015-12-02 | 日本発條株式会社 | コイルばね |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121333A (ja) * | 1983-12-01 | 1985-06-28 | Murata Hatsujo Kk | コイルばね |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP63051204A patent/JPH0623583B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008090748A1 (ja) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Valeo Embrayages | コイルばね |
| KR102536737B1 (ko) * | 2022-07-07 | 2023-06-15 | 주식회사 영흥 | 차량 서스펜션용 이형단면 코일스프링 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01224541A (ja) | 1989-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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