JPH10184751A - 2段ピッチ圧縮コイルばね - Google Patents
2段ピッチ圧縮コイルばねInfo
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- JPH10184751A JPH10184751A JP35085696A JP35085696A JPH10184751A JP H10184751 A JPH10184751 A JP H10184751A JP 35085696 A JP35085696 A JP 35085696A JP 35085696 A JP35085696 A JP 35085696A JP H10184751 A JPH10184751 A JP H10184751A
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- coil spring
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Abstract
ることなく、従って、コイルばねの質量を小さくし、密
着高さを小さくすると共に、動的平均応力を低減させ、
最大応力振幅を低減させる。 【解決手段】 密巻部及び粗巻部を有する圧縮コイルば
ねのたわみ対負荷曲線に於いて、取り付け点から、該取
り付け点と最大圧縮点との間のたわみ量の範囲の80%
〜120%の区間内に設定された屈折点に於いて、密巻
部の素線が密着し、かつ密巻部の有効巻数が0.5〜
2.0であるようにする。
Description
関し、特に内燃機関の弁ばねや燃料噴射ポンプに於ける
弁ばねなど、予圧縮荷重が与えられた取り付け点と最大
圧縮点との間で繰り返し変形する用途に用いられる圧縮
コイルばねに関する。
期荷重を有する状態で取り付けられ、最大開弁時に於い
て、ばねが最大たわみ状態となり、取り付け点と最大圧
縮点との間で高速で繰り返し変形することになる。しか
るに高速エンジンに於いては、弁ばねの共振によるサー
ジングが問題となり、それを回避することが必要とな
る。即ち、弁ばねの共振によるサージングは、通常エン
ジンバルブの開閉に伴って弁ばねに加わる静的荷重に加
えて、動的荷重を加えることから、弁ばねに加わる最大
荷重を増大させ、弁ばねの折損、或いは永久変形の原因
となる。その対策としては、ばねのコイルピッチを不等
とし、ばねの動作範囲内に於いて、ばね定数を変化させ
ることにより、共振現象を回避する方法が種々提案され
ている。
(従来技術1)には、密巻部及び粗巻部からなる2つの
等ピッチ部分を有する圧縮コイルばねを、取り付け点付
近で密巻部(ダンパ部)が密着して、ばね定数が変化す
るように取り付ける方法が開示されている。これによれ
ば、粗巻部のみが作動範囲で有効巻き部となり比較的慣
性質量は小さくなり、固有振動数が高くなるが、最大圧
縮点付近では有効巻き数が変化しないため、共振防止効
果が必ずしも十分でないと云う問題がある。
2)には、中央部のピッチを大とし、両端部を同一小ピ
ッチとした上下対称形状としたコイルばねを用い、しか
も固有振動数の変化する位置を全たわみ範囲の60〜8
0パーセントとすることが提案されている。これによれ
ば、全たわみ範囲の中間部分でばね定数が変化するよう
にしているが、やはり、取り付け点から最大圧縮点の範
囲内の大きな部分で全コイルの略全てが有効巻きとして
作用しており、質量が大きく、ばね定数が小さいため、
やはり固有振動数が低い領域が多く、比較的共振防止効
果が小さい。
から一義的に定まるばね定数に対して、ばねの有効巻数
を増して、荷重特性に変化を持たせるものである。従っ
て、必要な有効巻数の増加が避けられず、重量の増加、
密着高さの増大等の問題があった。
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、ばねに必要な有効
巻数を増大させることなく、サージングを効果的に抑制
し得るような圧縮コイルばねを提供することにある。
果が高く、しかも小型、軽量であって、所要のばね荷重
を発生し得るエンジンのバルブばねとして適する圧縮コ
イルばねを提供することにある。
縮コイルばねに於いて、耐久性を向上させることにあ
る。
明によれば密巻部と粗巻部とを有し、所定の予圧縮荷重
を与えられた状態の取り付け点と、最大圧縮点との間で
繰り返し変形する2段ピッチ圧縮コイルばねであって、
ばねのたわみ対負荷曲線に於いて、前記取り付け点か
ら、該取り付け点と前記最大圧縮点との間のたわみ量の
範囲の80%〜120%の区間内に設定された屈折点に
於いて前記密巻部の素線が密着し、かつ前記密巻部の有
効巻数が0.5〜2.0であることを特徴とする2段ピ
ッチ圧縮コイルばねを提供することにより達成される。
巻数を増大させることなく、従って、コイルばねの質量
を小さくし、密着高さを小さくすることができ、かつ十
分なサージング防止効果を得ることができるため、動的
平均応力を低減させ、最大応力振幅を低減させ、しかも
ばねを小型化することができる。
け、固定端とすることにより、粗巻部からなる動端の有
効質量を抑制することができ、圧縮コイルばねの動特性
を改善することができる。密巻部或いは粗巻部を、両端
に対称に振り分けることにより、圧縮コイルばねを左右
或いは上下逆に組み付ける虞れを解消することができ
る。
イル端部を有するものとすることにより、素線の端末と
の擦れ合いによるフレッティングを回避し、圧縮コイル
ばねの耐久性を向上することができる。
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
たわみ対ばね荷重の関係を、等ピッチばね、或いは従来
技術1及び2に於ける関係と対比して示す。即ち、等ピ
ッチばねの場合には、取り付け点よりもたわみ量の小さ
い領域から、最大圧縮点を超える領域にかけて、全体的
にたわみ対ばね荷重の関係が線形である。従来技術1の
圧縮コイルばねでは、ばね定数が、取り付け点よりもた
わみ量の小さい領域では第1の値のを有し、取り付け点
近傍を超えた領域では第1の値よりも大きい第2の値を
有する。これら2つの領域のそれぞれに於いては、ばね
特性は線形である。従来技術2の圧縮コイルばねでは、
取り付け点から、取り付け点と最大圧縮点との間のたわ
み量の範囲の内で、60%〜80%の範囲内に設定され
た屈折点までは、ばね定数が第1の値を有し、それを超
えるたわみ量の領域では、ばね定数は、第1の値よりも
大きい第2の値を有する。やはり、これら2つの領域の
それぞれに於いては、ばね特性は線形である。
性に対し、本発明に基づく圧縮コイルばねでは、取り付
け点から、取り付け点と最大圧縮点との間のたわみ量の
範囲の内で、80%〜120%のたわみ量の領域内に設
定された屈折点までは、ばね定数が第1の値を有し、そ
れを超えるたわみ量の領域では、ばね定数は、第1の値
よりも大きい第2の値を有する。図2は、本発明に基づ
く圧縮コイルばねのばね特性を詳しく示す。
ルばねの3つの実施例が示されている。図3A及び4A
に示された実施例では、中間部を粗巻部とし、ばねの両
端に密巻部を対称に備えている。図3B及び4Bに示さ
れた実施例では、一端部に密巻部を設け、それ以外の部
分が粗巻部からなるようにしている。図3C及び4Cに
示された実施例では、中間部を密巻部とし、ばねの両端
に粗巻部を対称に備えている。
変化させた場合の、屈折点の位置と、回転限界内での最
大振幅についての応力振幅増加率との関係を示す。
増加率の変化を、屈折位置を種々変更した場合について
示し、図6は、応力振幅増加率が最大となったエンジン
回転数6,700rpmに於ける、屈折位置と応力振幅
増加率との関係を示す。
させた場合の、応力振幅増加率及び回転限界を、屈折位
置を100%とした場合に於いて、従来技術と対比して
示す。
と最大圧縮点との間のたわみ量の範囲の内で、80%〜
120%のたわみ量の領域内に設定された屈折点まで
は、ばね定数が第1の値を有し、それを超えるたわみ量
の領域では、ばね定数は、第1の値よりも大きい第2の
値を有するものとすると、応力振幅増加率を効果的に抑
制することができる。また、ばねの共振特性が変化させ
る上で効果的な密巻部(ダンパー部)の巻数を0.5〜
2.0の範囲とすると、等ピッチばねに対して、ばねの
巻数をそれ程増大させることなく、従って、ばねの質量
を増大させることなく、密着高さを増大させることな
く、高い動的応力抑制効果を得ることができる。密巻部
を対称に両側に配置した場合には、それぞれ0.25〜
1.0の巻数を有するものとすると良い。表3は、本発
明に基づく圧縮コイルばねの諸元を、従来技術のものと
を比較している。
ばねは、総巻数(4.75)が、従来の2段ピッチコイ
ルばねに比較して小さく、等ピッチばねと同等であるに
もかかわらず、静的応力に対する動的応力の比を小さく
し、より高速運転が可能となっている。総巻数が小さい
ことは、圧縮コイルばねの総重量が小さくなり、密着高
さが低くなることを意味する。
領域にばね定数の屈折点を設け、その点を境としてばね
の共振特性が変化するようにしたことから、ばねの静的
たわみに重合する動的たわみ即ち応力を好適に抑制する
ことができ、弁ばねに加わる最大荷重を抑制し、弁ばね
の折損、或いは永久変形を効果的に防止することができ
る。
の2つの変形実施例が示されている。 これらの実施例
は、図3A及び4Aに示されたものと同様であるが、圧
縮コイルばねの一端(図7A)或いは両端が(図7B)
オープンエンドとされており、これにより、与えられた
ばねの高さについての有効巻数を最大化することがで
き、圧縮コイルばねの動的特性を改善することができ、
素線端部との擦れ合いによるフレッティングを回避する
ことができ、圧縮コイルばねの耐久性を高めることがで
きる。オープンエンド座巻の線間には、ショットピーニ
ングを行うことができる。また、オープンエンド座巻部
分は、密巻部でも粗巻部でも適用することができる。こ
のようにすれば、座巻部が減り、その分密巻長が小さく
なる。或いは、それだけ有効巻数を増やせる。
ばねの最大圧縮点近傍に於ける共振によるプラス側応力
増加を効果的に減少させることができ、弁ばねに加わる
最大荷重を抑制し、ばねの永久変形や折損を防止し、し
かも圧縮コイルばねを小型、軽量化することができる。
対ばね荷重の関係を、従来技術に基づく圧縮コイルばね
と対比して示すグラフである。
対ばね荷重の関係を詳しく示すグラフである。
イルばねの3種の実施態様を示す立面図である。
B及び3Cに示された圧縮コイルばねのピッチ分布を示
すグラフである。
を、屈折位置を種々変更した場合について示すグラフで
ある。
フである。
ばねの図3Aの実施例に対する2種の変形実施例を示す
立面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 密巻部と粗巻部とを有し、所定の予圧
縮荷重を与えられた状態の取り付け点と、最大圧縮点と
の間で繰り返し変形する2段ピッチ圧縮コイルばねであ
って、 ばねのたわみ対負荷曲線に於いて、前記取り付け点か
ら、該取り付け点と前記最大圧縮点との間のたわみ量の
範囲の80%〜120%の区間内に設定された屈折点に
於いて前記密巻部の素線が密着し、かつ前記密巻部の有
効巻数が0.5〜2.0であることを特徴とする2段ピ
ッチ圧縮コイルばね。 - 【請求項2】 前記密巻部が、両端に対称に振り分け
られていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮コイ
ルばね。 - 【請求項3】 前記粗巻部が、両端に対称に振り分け
られていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮コイ
ルばね。 - 【請求項4】 前記密巻部が、両端のいずれか一方に
設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮
コイルばね。 - 【請求項5】 前記密巻部が、オープンエンドをなす
コイル端部を有することを特徴とする請求項2若しくは
3に記載の圧縮コイルばね。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35085696A JPH10184751A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 2段ピッチ圧縮コイルばね |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35085696A JPH10184751A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 2段ピッチ圧縮コイルばね |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10184751A true JPH10184751A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18413360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35085696A Pending JPH10184751A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 2段ピッチ圧縮コイルばね |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10184751A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 1996-12-27 JP JP35085696A patent/JPH10184751A/ja active Pending
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