JPH0744744Y2

JPH0744744Y2 - ジグザグばね

Info

Publication number: JPH0744744Y2
Application number: JP5663689U
Authority: JP
Inventors: 勉加藤
Original assignee: 加藤発条株式会社
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2004-05-17
Also published as: JPH02148743U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、予ひずみを与えて初張力を付与したジグザグ
ばねに関する。

「従来の技術」従来、例えば第３図に示すようなジグザグばねが知られ
ている。このジグザグばね11は、交互に反対方向に、か
つ、円弧状に屈曲された折り返し部12を有し、これらの
折り返し部12と折り返し部12の間が直線部13をなし、全
体としてジグザグ状に形成された線材からなっている。
ジグザグばね11は、外力を加えない状態で、隣接する折
り返し部12が互いに近接した形状をなしている。

このジグザグばね11を引っ張ると、第４図に示すよう
に、隣接する折り返し部12の間隔及び直線部13の間隔が
広がって横方向に引き伸ばされ、ばね弾性によってこの
引張力に対する応力が発生する。

第９図は、このようなジグザグばね11を超弾性を有する
形状記憶合金で形成した場合の荷重Ｐとたわみ量δとの
関係を示している。

すなわち、形状記憶合金ばねにおいては、たわみ量δが
小さい領域では、たわみ量δに比例して荷重Ｐが大きく
なっていくが、たわみ量δがある値を超えるとそれ以上
荷重Ｐは大きくならない特性を有している。このよう
に、たわみ量δが変化しても荷重Ｐが変わらない性質を
超弾性と呼んでいる。

このような超弾性は、ばねを用いた各種の機構において
極めて好都合な場合がある。例えば自動車のアクセル、
クラッチのペダルのリターンスプリングや、シートベル
トのばねなどには、この超弾性を利用することにより、
常に一定の荷重でストロークを変化させることができる
という好ましい特性を付与することができる。

「考案が解決しようとする課題」しかしながら、形状記憶合金ばねの超弾性領域は、たわ
み量δがある値を超えたところからもたらされるため、
上記のような特性を付与するためには、予めばねに所定
のたわみ量を与えておかなければならない。

このため、ばねを所定量ひき伸ばした状態で取り付ける
ことにより、予ひずみを与えて初張力を付与し、好まし
くはストロークの最初から超弾性領域の荷重が発生する
ようにしている。

しかし、上記のようにばねを取り付けるためには、ばね
が初期状態に復帰するときのストッパを設ける必要があ
るため、ばねの取り付け構造が複雑化したり、作動部材
がこれらのストッパに当たって騒音となったり、作動部
材やストッパが破損したりするという問題があった。

したがって、本考案の目的は、ばねの取り付けの際にス
トッパを設ける必要がなく、しかも初張力が付与される
ようにしたジグザグばねを提供することにある。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するため、本考案によるジグザグばね
は、ジグザグの折り返し部と折り返し部の間にそれぞれ
スペーサが装着され、これらのスペーサによってばねが
予め引き伸ばされ、初張力が付与されていることを特徴
とする。

また、本考案の好ましい態様においては、上記ジグザグ
ばねが形状記憶合金からなっている。

「作用」本考案では、スペーサによってばねが予め引き伸ばされ
た状態とされ、初張力が付与されているので、ばねの取
り付けの際に初張力を付与するためにストッパ等を設け
る必要がなく、ばねの取り付け構造を簡略化することが
でき、作動部材がこれらのストッパに当たって騒音とな
ったり、作動部材やストッパが破損したりする問題も解
決することができる。

また、このジグザグばねが形状記憶合金からなる場合に
は、スペーサによってばねを予め引き伸ばしておくこと
により、ばねのストロークが超弾性領域でなされるよう
にし、ストロークによって荷重があまり変化しない、す
なわちばね定数の小さいジグザグばねを提供することが
できる。このようなばねは、自動車のアクセル、クラッ
チのペダルのリターンスプリングや、シートベルトのば
ねなどにおいて好適なものである。

「実施例」第１図及び第２図には、本考案によるジグザグばねの一
実施例が示されている。

このジグザグばね21は、ばね本体22とスペーサ23とから
なっている。

ばね本体22は、第３図及び第４図に示した従来のジグザ
グばねと同様に構成され、交互に反対方向に、かつ、円
弧状に屈曲された折り返し部12を有し、これらの折り返
し部12と折り返し部12の間が直線部13をなしている。ば
ね本体22の材質としては、ステンレス、形状記憶合金な
どの金属や、合成樹脂など各種のものが使用できるが、
特に超弾性を有する形状記憶合金が好ましく採用され
る。

なお、ばね本体22としては、第５図に示すように、折り
返し部12及び直線部13がより近接して重なった形状のも
のを採用することもでき、それによって引き伸ばされた
ときにより強い弾性力を付与することがでできる。

スペーサ23としては、金属、合成樹脂などで形成された
各種形状のものが採用できる。ただし、第１図に示した
状態で隣接するスペーサ23と適合するような形状、例え
ば両側が平面となった形状がより好ましく採用される。
スペーサ23の一例として、第６図に示すように、全体と
して正四角柱状をなし、長手方向に沿って蟻溝24が形成
されたものを採用することができる。このスペーサ23
は、蟻溝24にばね本体22の直線部13を嵌合させることに
より、直線部13に容易に装着することができる。

このジグザグばね21は、スペーサ23の厚みによってばね
本体22の直線部13の間隔が最初からある程度広げられ、
ばね本体22に予ひずみを与えて初張力を付与している。
また、このジグザグばね21は、両端部を広げるように引
っ張ることにより、第２図に示すように、スペーサ23の
間隔が広がって伸び、これに対抗して縮めようとする応
力が発生する。

第７図及び第８図には、本考案によるジグザグばねの他
の実施例が示されている。

このジグザグばね31は、Ｕ字形のばね32とスペーサ23と
からなっている。Ｕ字形のばね32は、第８図に示すよう
に、円弧状の屈曲部33と両方の端部34、34とからなり、
両方の端部34、34が互いに閉じるように大きく曲げられ
ている。

そして、Ｕ字形のばね32の端部34、34がスペーサ23の端
面に差し込まれ、Ｕ字形のばね32がスペーサ23を介して
全体としてジグザグ形状に連結されている。すなわち、
この実施例では、Ｕ字形のばね32の端部34がスペーサ23
で連結されて、実質的に前記実施例における直線部13を
構成している。

このジグザグばね31では、スペーサ23の厚みによってＵ
字形のばね32の両方の端部34、34が最初からある程度広
げられ、それぞれのＵ字形のばね32に予ひずみを与えて
初張力を付与している。

第９図は、前述したように形状記憶合金ばねの荷重Ｐと
たわみ量δとの関係を示す図であるが、本考案のジグザ
グばねにおいて、ばね本体22又はＵ字形のばね32を形状
記憶合金で形成した場合、スペーサ23によって予ひずみ
δ′が与えられることになる。

このため、本考案のジグザグばねにおいて、ばね本体22
又はＵ字形のばね32を形状記憶合金で形成した場合、荷
重Ｐとたわみ量δとの関係は第10図に示すようになる。
すなわち、前記の予ひずみδ′により初張力P₀が付与さ
れ、主として超弾性領域で作動するばねとなる。

第11図、第12図及び第13図には、本考案のジグザグばね
をエアコンの風向切り換え用フラップに適用した例が示
されている。

第11図において、41は家屋の天井、42はエアコンを示
し、エアコン42の送風口部分には、風向を切り換えるフ
ラップ43が回転軸44によって回転自在に支持されてい
る。エアコン42で温度調節された空気は、図中矢印Ａで
示すように送風される。冷房のときは、フラップ43がほ
ぼ水平に支持され、冷風が図中矢印Ｃで示すように水平
方向に送り出される。また、暖房のときは、フラップ43
が図中破線で示すように傾いて、温度が図中矢印Ｈで示
すように斜め下方に向けて送り出される。

ここで、フラップ43の角度を自動的に切り換えるため、
本考案のジグザグばね21A、21Bが用いられている。

ジグザグばね21Aは、一端を送風口の上部に取り付けら
れ、他端をフラップ43の支軸45に取り付けられている。
支軸45は、フラップ43において回転軸44からやや離れた
後方部分に設けられている。このジグザグばね21Aは、
ばね本体22が35℃程度の変態温度を有する形状記憶合金
で形成されており、エアコン42から温風が供給されると
きに変態して収縮しようとする強い応力が作用する。

ジグザグばね21Bは、一端を送風口の下部に取り付けら
れ、他端をフラップ43の支軸45に取り付けられている。
このジグザグばね21Bは、ばね本体22が０℃程度の変態
温度を有する形状記憶合金で形成されており、バイアス
ばねとして作動する。

したがって、このフラップ43は、次のように作動する。

冷房時は、冷風によってジグザグばね21Aが変態温度以
下に保たれ、ジグザグばね21Aよりもジグザグばね21Bの
方が強いので、第12図に示すように、ジグザグばね21B
がフラップ43の後方部分を下方へ引き付ける。このと
き、ジグザグばね21Bを構成するスペーサ23が互いに接
触し、これがジグザグばね21Bの収縮を規制するストッ
パとなる。この結果、フラップ43は、ほぼ水平に支持さ
れ、冷風を水平方向に送り出す。

暖房時には、温風によってジグザグばね21Aが変態温度
以上となり、ジグザグばね21Aの方がジグザグばね21Bよ
り強くなるので、第13図に示すように、ジグザグばね21
Aがフラップ43の後方部分を上方へ引き付ける。このと
き、ジグザグばね21Aを構成するスペーサ23が互いに接
触し、これがジグザグばね21Aの収縮を規制するストッ
パとなる。この結果、フラップ43は、前方を斜め下方に
向けて支持され、温風を斜め下方に送り出す。

このように、本考案のジグザグばねを用いることによ
り、フラップ43にストッパを設ける必要がないので、取
り付け構造が簡略化され、ストッパを取り付けたとき
の、ストッパによる風切り音や、フラップの作動時にお
ける音が減少するという利点が得られる。

また、バイアスばねとしてのジグザグばね21Bは、スペ
ーサ23により予ひずみが与えられているため、ストロー
クのほぼ全般が超弾性領域となり、ばね定数が小さくな
っている。このようにばね定数の小さいバイアスばねを
用いることにより、フラップ43を作動させるジグザグば
ね21Aの作動温度幅が小さくなり、冷風と温風の切り換
えに対してフラップ43を確実に作動させることができ
る。

「考案の効果」以上説明したように、本考案のジグザグばねによれば、
ストッパを設けなくても初張力を付与することができる
ので、各種機構への取り付け構造を簡略化することがで
きる。また、形状記憶合金からなる場合には、予ひずみ
を与えてばねが超弾性領域で作用するようにできるの
で、自動車のペダルのリターンスプリング、シートベル
トばね、エアコンのフラップ作動ばねなど、各種の分野
に好適なばねを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるジグザグばねの一実施例を示す平
面図、第２図は同ジグザグばねを引き伸ばした状態を示
す平面図、第３図は従来のジグザグばねの一例を示す平
面図、第４図は同ジグザグばねを引き伸ばした状態を示
す平面図、第５図は本考案のジグザグばねに用いられる
ばね本体の他の例を示す平面図、第６図は本考案のジグ
ザグばねに用いられるスペーサの一例を示す斜視図、第
７図は本考案によるジグザグばねの他の実施例を示す平
面図、第８図は同ジグザグばねに用いられるＵ字形のば
ねを示す平面図、第９図は一般的な形状記憶合金ばねの
荷重−たわみ特性を示す図、第10図は本考案の実施例に
よるジグザグばねの荷重−たわみ特性を示す図、第11図
はエアコンの風向切り換え用フラップの取り付け態様を
示す概略図、第12図は同フラップの作動機構に本考案に
よるジグザグばねを適用した例であって冷房時の状態を
示す概略図、第13図は上記のフラップの作動機構におい
て暖房時の状態を示す概略図である。図中、12は折り返し部、13は直線部、21はジグザグば
ね、22はばね本体、23はスペーサ、31はジグザグばね、
32はＵ字形のばね、33は屈曲部、34は端部である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ジグザグの折り返し部と折り返し部の間に
それぞれスペーサが装着され、これらのスペーサによっ
てばねが予め引き伸ばされ、初張力が付与されているこ
とを特徴とするジグザグばね。
【請求項２】形状記憶合金からなる請求項１記載のジグ
ザグばね。