JPH076537U

JPH076537U - ウエーブコイルスプリング

Info

Publication number: JPH076537U
Application number: JP3595193U
Authority: JP
Inventors: 信彦井上
Original assignee: 加藤発条株式会社
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-31
Anticipated expiration: 2008-06-30
Also published as: JP2602017Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】弾性を有する帯状薄板１１を順次波形部を連続
して形成しながら厚み方向に沿って螺旋状に巻回してな
り、隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷を互いに重
ね合わせたウエーブコイルスプリングにおいて、理論予
測に対して誤差の少ない漸増形の非線形な荷重−変位特
性を得る。【構成】前記隣接する波形部の山あるいは谷の高さをそ
れぞれ異ならせて、前記隣接する波形部の山と山あるい
は谷と谷の間に隙間１２を形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車の自動変速機におけるクラッチ等に使用されるウエーブコイルスプリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば自動車の自動変速機（いわゆる、ＡＴ）における多板クラッチを駆動する油圧ピストンのリターン用バネとしては、従来のコイルバネに比べ密着高さが低いウエーブコイルスプリングが使用されるようになってきている。このウエーブコイルスプリングとしては、実開平２−７８８２０号公報に開示されたように、隣接する波形部の山と谷を互に対向させたものもあるが、用途により、隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷を互いに重ね合わせたものも使用される。

【０００３】そして、この種のウエーブコイルスプリングは、従来図３に示すように、弾性を有する帯状薄板１を、順次波形部を連続して形成しながら、なんら隙間を積極的に形成しないで厚み方向に重ね合せながら螺旋状に巻回（図３の場合には２巻）したものであった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のウエーブコイルスプリングでは、理論上荷重−変位特性が線形なものしか得られないとともに、この特性の理論予測と実際との誤差が大きく、このウエーブコイルスプリングを使用する機器の設計等において問題となることがあった。

【０００５】すなわち、通常の理論計算では、この種のウエーブコイルスプリングのばね定数は、巻数に比例した一定値と計算され、その特性は例えば図４の一点鎖線又は二点鎖線に示すような線形となる。ところが、実際のウエーブコイルスプリングの特性は、例えば図４に示すように、漸増形の非線形となることがあるため、特に変位の大きな範囲で理論値に対する誤差が大きく生じることがあったのである。

【０００６】したがって、例えばこのウエーブコイルスプリング１を押し縮めるのに要する力（自動車のＡＴであればピストンの押圧力）を計算値よりも余裕を持って設定する等の余分な設計上の配慮が必要となっていたとともに、耐久性能等の予測が不正確となり強度等において大きな安全率を設定せざるを得ない等の問題があった。また、用途によって非線形な特性が必要となっても、実際の特性が必ず漸増形の非線形になるとは限らないので、このような特性を積極的に利用することも困難であった。

【０００７】なお、上記のような非線形性の発生の原因の究明あるいはその理論的な予測を行なうことは、極めて難しく実用上不可能に近い。

【０００８】本考案は、このような従来の事情に着目してなされたもので、理論的にも実際上も安定した漸増形の非線形特性となり、かつその理論値と実測値との誤差が少ないウエーブコイルスプリングを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するための本考案の要旨とするところは、弾性を有する帯状薄板（１１）を順次波形部を連続して形成しながら厚み方向に沿って螺旋状に巻回してなり、隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷を互いに重ね合わせたウエーブコイルスプリングにおいて、前記隣接する波形部の山あるいは谷の高さをそれぞれ異ならせて、前記隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷の間に隙間を形成したことを特徴とするウエーブコイルスプリング。

【００１０】

【作用】

本考案のウエーブコイルスプリングであると、荷重が加わって変位が増加する過程において、隣接する波形部の例えば山と山の間に形成された隙間がなくなって全体が密着するまでは、この隙間が形成されていない谷と谷においてのみ隣接する波形部が接触した状態であるので、理論上においても実際上においても帯状薄板（１１）を重ね合わせた効果が確実に生じないで、この範囲での荷重−変位特性は、帯状薄板（１１）を一巻きして構成したウエーブスプリングの線形な特性（ばね定数はＫ₁ ）と略等しくなる。

【００１１】ところが、隙間が形成されていた部分が密着した時点以降は、やはり理論上においても実際上においても帯状薄板（１１）を重ね合わせた効果が確実に生じることになり、当該ウエーブコイルスプリングの巻数（Ｎ）に応じた線形な特性（ばね定数はＫ₂ ＝Ｎ・Ｋ₁ ）となる。

【００１２】すなわち、本考案のウエーブコイルスプリングの荷重−変位特性は、全体として途中で折れ曲がった非線形なものとなり、この特性は理論的にも通常の計算で誤差少なく予測できる。

【００１３】

【実施例】

以下、図１に基づき本考案の一実施例を説明する。図１は、本実施例のウエーブコイルスプリングを示す斜視図である。このウエーブコイルスプリングは、弾性を有する帯状薄板１１を順次波形部を連続して形成しながら厚み方向に沿って螺旋状に巻回してなり、隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷を互いに重ね合わせたもので、隣接する波形部の山の高さをそれぞれ異ならせて、前記隣接する波形部の山と山の間に隙間１２をそれぞれ形成したものである。なお、本実施例のウエーブコイルスプリングは、４山で２巻のものであるので、この隙間１２は４箇所に存在しており、符号１３で示す４か所の谷の頂点においては隣接する波形部が接触している。

【００１４】上記ウエーブコイルスプリングであると、荷重が加わって変位が増加する過程において、隣接する波形部の山と山の間に形成された隙間１２がなくなって全体が密着するまでは、この隙間１２が形成されていない谷の頂点１３においてのみ隣接する波形部が接触した状態であるので、理論上においても実際上においても帯状薄板１１を重ね合わせた効果が確実に生じないで、この範囲での荷重−変位特性は、帯状薄板１１を一巻きして構成したウエーブスプリングの線形な特性（ばね定数はＫ₁ ）と略等しくなる。

【００１５】ところが、隙間１２が形成されていた部分が密着した時点以降は、やはり理論上においても実際上においても帯状薄板１１を重ね合わせた効果が確実に生じることになり、当該ウエーブコイルスプリングの巻数（Ｎ＝２）に応じた線形な特性（すなわち、ばね定数はＫ₂ ＝２・Ｋ₁ ）となる。

【００１６】すなわち、上記ウエーブコイルスプリングの荷重−変位特性は、全体として図２に実線で示す如く途中で折れ曲がった非線形なものとなり、この特性は理論的にも通常の計算で誤差少なく予測できる。

【００１７】なお、本実施例のように隣接する波形部を部分的に接触させる構成であると、製作誤差あるいは使用時におけるねじり方向の外力によりこの接触位置にずれが生じ、このために特性が理論予測に対してばらつくのではないかとの恐れが考えられるが、このような不具合は起こらない。なぜなら、互いに凹と凸の形状にある波形部の波頂点において接触させる構成であるため、たとえ製作誤差等により接触位置に多少のずれが生じても、当該ウエーブコイルスプリングを押し縮めようとする力の一部がこの波形部の傾斜に沿う方向に働いて接触位置を波頂点に戻すように作用するので、結局正規の荷重が加わったときには、この接触位置のずれが少なくとも理論予測が成り立たなくなる程には生じていない状態となるのである。

【００１８】したがって、上記ウエーブコイルスプリングを、例えば自動車のＡＴにおけるクラッチのリターン用として使用すれば、ピストンの押圧力やクラッチの作動ストローク等を設計する上での安全率等を小さくすることができるとともに、またこのリターンスプリングの耐久予測等も正確になるため、ひいてはＡＴの性能あるいは信頼性の向上等に貢献できる。また、積極的に漸増形の非線形なばね特性が要求される機器の部品として信頼性高く所定の性能を発揮することができる。

【００１９】なお、本考案は上記実施例に限られず各種の態様が有り得る。例えば、巻数Ｎは２に限られず、さらに複数回巻いたものに本発明を適用しても同様の効果を奏することができる。すなわち、この場合も山あるいは谷のいずれかにおいて隣接する波形部間に隙間を形成するようにすれば、この隙間がなくなった時点からばね定数がＫ₁ からＫ₂ （＝Ｎ・Ｋ₁ ）に変化するという非線形の特性が得られる。

【００２０】また、本考案における隙間は、波形部の波頂点が一つおきに接触するように形成すればよく、この意味において山ではなく谷の部分に形成されていてもよいが、「山」と「谷」は結局ウエーブコイルスプリングの上下を逆にすれば入れ替わる関係にあるので、実質的な相違はない。

【００２１】

【考案の効果】

本考案にかかるウエーブコイルスプリングは、波形部に形成した隙間がなくなるまでは、帯状薄板を一巻して構成したウエーブスプリングと同等な線形特性（ばね定数はＫ₁ ）を示し、変位がその範囲を越えると、その巻数Ｎに応じた線形特性（ばね定数はＫ₂ ＝Ｎ・Ｋ₁ ）になるといった具合に、全体として荷重−変位特性が理論予想に対して誤差の少ない漸増形の非線形なものとなる。

【００２２】したがって、このウエーブコイルスプリングを、例えば自動車のＡＴにおけるクラッチのリターン用として使用すれば、リターンスプリングの設計性能を信頼性高く発揮して、ひいてはＡＴの性能あるいは信頼性の向上等に貢献できる。また、積極的に漸増形の非線形なばね特性が要求される機器の部品として信頼性高く所定の性能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるウエーブコイルスプリ
ングを示す斜視図である。

【図２】本考案の一実施例であるウエーブコイルスプリ
ングの荷重−変位特性を示す図である。

【図３】従来のウエーブコイルスプリングを示す斜視図
である。

【図４】従来のウエーブコイルスプリングの荷重−変位
特性を示す図である。

【符号の説明】

１１…帯状薄板１２…隙間

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】弾性を有する帯状薄板を順次波形部を連続
して形成しながら厚み方向に沿って螺旋状に巻回してな
り、隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷を互いに重
ね合わせたウエーブコイルスプリングにおいて、前記隣接する波形部の山あるいは谷の高さをそれぞれ異
ならせて、前記隣接する波形部の山と山あるいは谷と谷
の間に隙間を形成したことを特徴とするウエーブコイル
スプリング。