JPH105916A - コイルばね及びその製造法 - Google Patents

コイルばね及びその製造法

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JPH105916A
JPH105916A JP18419596A JP18419596A JPH105916A JP H105916 A JPH105916 A JP H105916A JP 18419596 A JP18419596 A JP 18419596A JP 18419596 A JP18419596 A JP 18419596A JP H105916 A JPH105916 A JP H105916A
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JP
Japan
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coil spring
memory alloy
shape memory
alloy tube
coil
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JP18419596A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Kato
勉 加藤
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Piolax Inc
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Piolax Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 断面が真円に近く、弾性変形作動量を大きく
とっても、潰れや割れが発生しにくい形状記憶合金チュ
ーブからなるコイルばね及びその製造法を提供する。 【解決手段】 形状記憶合金チューブ11の外周にコイ
ルばね12を装着し、その状態で形状記憶合金チューブ
11をコイル状に成形してコイルばね10を得る。形状
記憶合金チューブの直径をDmm、肉厚をTmmとしたと
き、20≧D/T≧5である形状記憶合金チューブを用
いることが好ましい。また、形状記憶合金チューブ11
の直径をDmm、コイルばね12の内径をD0 mmとしたと
き、0.8D≧D0 >1.0Dであり、更に形状記憶合
金チューブ11の直径をDmm、コイルばね12の線径を
dmmとしたとき、0.25D>d>0.1Dとされたコ
イルばね12を用いることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金チュ
ーブを利用したコイルばね及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平7−317650号には、形状記
憶合金チューブ内に発熱抵抗体とサーモスタットを配し
てなるアクチュエータ、並びに形状記憶合金チューブ内
に流体を流し、流体の温度によって変形させるようにし
たアクチュエータが開示されている。更に、その実施例
として、形状記憶合金チューブをコイル状に成形し、こ
のコイルとバイアスばねとを組合せ、形状記憶合金チュ
ーブの内部に発熱抵抗体とサーモスタットを配し、発熱
抵抗体に通電加熱することによって、動作させるように
したアクチュエータが開示されている。
【0003】上記の技術においては、形状記憶合金チュ
ーブの内部に、発熱抵抗体やサーモスタットを挿入した
り、あるいは流体を流したりすることにより、形状記憶
合金チューブの熱応答性が良好となるという利点が得ら
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形状記
憶合金チューブをコイル状に曲げ成形しようとすると、
チューブが潰れて割れてしまうことが多く、形状記憶合
金チューブからなるコイルばねの製造は困難であるとい
う問題点があった。
【0005】また、形状記憶合金チューブの内部に潰れ
防止用の芯線等を挿入してコイル成形することも考えら
れるが、得られたコイルの断面は真円ではなく楕円形状
となるため、コイルの変形量を大きくとると、潰れや割
れが発生しやすいという問題点があった。
【0006】したがって、本発明の一つの目的は、断面
が真円に近く、変形量を大きくとっても、潰れや割れが
発生しにくい形状記憶合金チューブからなるコイルばね
を提供することにある。
【0007】また、本発明のもう一つの目的は、形状記
憶合金チューブを潰れたり割れたりすることなくコイル
状に成形できるようにしたコイルばねの製造法を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のような構成からなる。すなわち、本
発明の第1は、形状記憶合金チューブの外周にコイルば
ねが装着され、前記形状記憶合金チューブ自体もコイル
状に成形されていることを特徴とするコイルばねであ
る。
【0009】本発明の第2は、前記形状記憶合金チュー
ブの外径をDmm、肉厚をTmmとしたとき、20≧D/T
≧5とされたコイルばねである。
【0010】本発明の第3は、前記形状記憶合金チュー
ブの外径をDmm、前記コイルばねの線径をdmmとしたと
き、0.25D>d>0.1Dとされたコイルばねであ
る。
【0011】本発明の第4は、前記コイルばねが、その
内径をD0 mmとし、前記形状記憶合金チューブの外径を
Dmmとしたとき、自由状態において0.8D≧D0
1.0Dとされ、前記形状記憶合金チューブの外周に弾
性押圧状態で装着されているコイルばねである。
【0012】本発明の第5は、形状記憶合金チューブの
外周にコイルばねを装着し、その状態で形状記憶合金チ
ューブをコイル状に成形することを特徴とするコイルば
ねの製造法である。
【0013】本発明の第1によれば、コイルばねを外周
に有することにより、チューブ断面がほぼ真円に保たれ
るので、コイルの弾性変形作動量を大きくとっても、チ
ューブの潰れや割れが生じることない。
【0014】本発明の第2によれば、チューブの潰れや
割れを防止しつつ、チューブ内径を比較的大きくとるこ
とができる。なお、D/Tが20よりも大きい場合に
は、肉厚が薄くなりすぎて、外周にコイルばねを巻いて
も、チューブの潰れや割れを防止することが困難とな
る。また、D/Tが5より小さい場合は、チューブ内径
が小さくなってしまい、内部に流体を通したりすること
が困難になる。
【0015】本発明の第3によれば、コイルばねの線径
を特定範囲としたことにより、形状記憶合金チューブの
潰れや割れ防止作用を確保しつつ、形状記憶合金チュー
ブの弾性変形作動等をコイルばねによって妨げないよう
にすることができる。なお、コイルばねの線径dが0.
25Dよりも太いと、形状記憶合金チューブをコイル成
形しにくくなり、かつ、形状記憶合金チューブからなる
コイルの弾性変形作動を妨げる可能性がある。更に、コ
イルばねの線径dが0.1Dよりも細いと、形状記憶合
金チューブの潰れや割れを効果的に防止しにくくなる。
【0016】本発明の第4によれば、コイルばねが、形
状記憶合金チューブの外周に弾性押圧状態でできるだけ
密接するようにし、それによって形状記憶合金チューブ
の潰れ変形を防止させることができる。D0 が0.8D
よりも小さい場合は、コイルばねを形状記憶合金チュー
ブの外周に装着するのが困難となり、D0 が1.0D以
上の場合は、形状記憶合金チューブがコイルばねから弾
性押圧力を与えられなくなるので、弾性変形作動量を大
きくしたときの潰れ変形を効果的に防止できなくなる。
【0017】本発明の第5によれば、形状記憶合金チュ
ーブの外周にコイルばねを装着して、形状記憶合金チュ
ーブをコイル成形することにより、形状記憶合金チュー
ブの潰れや割れを防止して歩留りを向上することがで
き、また、得られたコイルばねのチューブ断面をほぼ真
円にして、コイルばねの変形量を大きくとっても潰れや
割れを生じにくくすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図3には、本発明によるコイルば
ねの製造法の一実施例が示されている。図3(a)は、
形状記憶合金チューブ11を示す。その材質は、例えば
Ti−Ni合金、Ti−Ni−Cu合金等の公知のもの
が使用できる。形状記憶合金チューブ11の外径Dmm
と、肉厚Tmmとの間には、前述した理由から20≧D/
T≧5の関係があることが好ましい。また、外径Dmm
は、0.5≧D≧5とされることが好ましい。外径が上
記よりも小さいと、内部に流体等を流すことが困難とな
り、上記よりも大きいと、コイル成形することが困難と
なる。
【0019】また、同図(b)は、上記形状記憶合金チ
ューブ11の外周に装着されるコイルばね12を示す。
このコイルばね12としては、図に示すような密着コイ
ルばねが好ましいが、本発明の効果が損なわれない範囲
で、多少ピッチの開いたコイルばねであってもよい。そ
の材質は、例えばSUS304などのステンレス、ピア
ノ線などのばね鋼材が好ましく用いられる。コイルばね
12の線径dmmは、前述した理由から、前記形状記憶合
金チューブの外径Dmmに対して、0.25D>d>0.
1Dとされていることが好ましい。また、コイルばね1
2の内径D0 mmは、前述した理由から、前記形状記憶合
金チューブの外径Dmmに対して、好ましくは0.8D≧
0 >1.0Dとされる。
【0020】但し、本発明のコイルばねの製造中におけ
る潰れや割れを防止するためには、コイリングの際の発
生応力をチューブ材料破壊強度以下に抑えればよいの
で、繰り返し変形を考慮した耐久性を向上させるための
上記0.8〜1.0Dよりも広い、0.8D≧D0
1.2Dの範囲でも十分な効果がある。
【0021】同図(c)は、形状記憶合金チューブ11
の外周にコイルばね12を装着した状態を示す。この操
作は、例えば形状記憶合金チューブ11をコイルばね1
2の内周にねじりながら挿入することによって行われ
る。
【0022】こうして形状記憶合金チューブ11の外周
にコイルばね12を装着した後、形状記憶合金チューブ
11をその状態で曲げ加工してコイル状に成形する。曲
げ加工は、例えば、コイルばね12付きの形状記憶合金
チューブ11を所定の太さの芯金に巻付けたりすること
によって行うことができる。このとき、形状記憶合金チ
ューブ11の周壁のコイル内周側には圧縮応力、コイル
外周側には引張り応力がかかり、潰れたり割れたりしや
すいが、チューブ外周のコイルばね12によって形状記
憶合金チューブ11の変形が阻止され、断面の真円形状
が保持される。
【0023】また、上記芯金に巻付けた状態で、形状記
憶合金チューブを所望の形状に保持させ、形状記憶処理
を行うこともできる。形状記憶処理は、例えば350〜
550℃で30分〜1時間くらい拘束状態で熱処理する
ことにより行うことができる。
【0024】なお、上記のようにしてコイル成形した
後、形状記憶合金チューブ11の外周に装着されたコイ
ルばね12は、形状記憶合金チューブ11に装着したま
まコイルばねとして用いることもでき、あるいは、コイ
ルばね12を取り外して、コイル状の形状記憶合金チュ
ーブ11のみをコイルばねとして用いることもできる。
コイルばね12を、形状記憶合金チューブ11に装着し
たままコイルばねとする場合には、コイルばね12にバ
イアスばねの作用をもたらすこともできる。
【0025】図1、2には、上記のような方法で得られ
た本発明のコイルばねの一実施例が示されている。この
コイルばね10は、前記のように形状記憶合金チューブ
11の外周にコイルばね12が装着され、形状記憶合金
チューブ11自体が更にコイル状に成形されている。な
お、コイルばね10の両端部10a、10bは、直線状
にかつ平行に伸びており、コイルばね10の中間部10
cがコイル状をなしている。直線状に伸びた両端部10
a、10cは、形状記憶合金チューブ11の内部に作動
流体等を導入したり、あるいはヒータ線等を導入しやす
くしている。
【0026】図4、5には、上記コイルばね10を利用
したアクチュエータの一例として流体制御弁が示されて
いる。なお、コイルばね10は、伸長した形状に記憶処
理されているものとする。
【0027】この流体制御弁20は、内部に水等の流体
が流れる管21を有する。管21には、管21内の流体
の一部を分岐させ、再び管21に戻す分岐路22が設け
られている。この分岐路22は、管21内の流体の一部
を分岐させる取出し管22aと、分岐させた流体を管2
1に戻す返送管22bと、それらの間に配置された前記
コイルばね10とで構成されている。すなわち、取出し
管22aは、コイルばね10の形状記憶合金チューブ1
1の一端に接続され、返送管22bは、コイルばね10
の形状記憶合金チューブ11の他端に接続されていて、
分岐路22を通る流体が形状記憶合金チューブ11内を
通過するようになっている。
【0028】コイルばね10は、フレーム23に挿通支
持されたスライド棒24の一端に装着されている。すな
わち、スライド棒24の中間にフランジ25が形成さ
れ、コイルばね10は、フレーム23の一側部23a
と、フランジ25との間に挟まれて配置されている。ま
た、スライド棒24の他端には、フランジ25と、フレ
ーム23の他側部23bとに挟まれて、バイアスばね2
6が装着されている。
【0029】管21の内部には、隔壁28、29が形成
され、それらの中間に流体の通路となる開口30が形成
されている。そして、スライド棒24の下端に形成され
た弁体27が、この開口30を開閉するようになってい
る。
【0030】すなわち、管21内を流れる流体の温度が
低いとき(形状記憶合金の変態温度以下のとき)には、
バイアスばね26の付勢力が勝ってスライド棒24が上
方に押し上げられ、弁体27が開口30から離れるた
め、流体は開口30を通過して管21内を流れることが
できる。
【0031】ところが、管21内を流れる流体の温度が
高いとき(形状記憶合金の変態温度以上のとき)には、
形状記憶合金チューブ11からなるコイルが形状復帰し
て伸長し、スライド棒24を下方に押し下げ、弁体27
によって開口30を閉塞するため、流体は開口30を通
過できなくなり、管21内の流れを止めることができ
る。なお、弁体27を流量制御弁として、管21内の流
体の流量を絞るようにすることもできる。
【0032】この流体制御弁20によれば、流体が形状
記憶合金チューブ11内を直接流れるので、流体の温度
変化が形状記憶合金チューブ11に迅速かつ正確に伝達
され、形状記憶合金チューブ11からなるコイルの作動
を迅速かつ確実に行わせることができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形状記憶合金チューブの外周にコイルばねを装着して、
形状記憶合金チューブをコイル成形することにより、形
状記憶合金チューブの潰れや割れを防止することがで
き、また、得られたコイルばねのチューブ断面をほぼ真
円にして、コイルばねの弾性変形作動量を大きくとって
も潰れや割れを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるコイルばねの一実施例を示す一部
切り欠き端面図である。
【図2】同コイルばねの側面図である。
【図3】本発明によるコイルばねの製造法の一実施例を
示す説明図である。
【図4】本発明によるコイルばねを利用したアクチュエ
ータの一例である流体制御弁を示す概略側断面図であ
る。
【図5】同流体制御弁の要部を示す側面図である。
【符号の説明】
10 コイルばね 11 形状記憶合金チューブ 12 コイルばね

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 形状記憶合金チューブの外周にコイルば
    ねが装着され、前記形状記憶合金チューブ自体もコイル
    状に成形されていることを特徴とするコイルばね。
  2. 【請求項2】 前記形状記憶合金チューブの外径をDm
    m、肉厚をTmmとしたとき、20≧D/T≧5とされた
    請求項1記載のコイルばね。
  3. 【請求項3】 前記形状記憶合金チューブの外径をDm
    m、前記コイルばねの線径をdmmとしたとき、0.25
    D>d>0.1Dとされた請求項1又は2記載のコイル
    ばね。
  4. 【請求項4】 前記コイルばねは、その内径をD0 mmと
    し、前記形状記憶合金チューブの外径をDmmとしたと
    き、自由状態において0.8D≧D0 >1.0Dとさ
    れ、前記形状記憶合金チューブの外周に弾性押圧状態で
    装着されている請求項1〜3のいずれか1つに記載のコ
    イルばね。
  5. 【請求項5】 形状記憶合金チューブの外周にコイルば
    ねを装着し、その状態で形状記憶合金チューブをコイル
    状に成形することを特徴とするコイルばねの製造法。
JP18419596A 1996-06-25 1996-06-25 コイルばね及びその製造法 Pending JPH105916A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007268573A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Murata Hatsujo Kk アーク状コイルスプリングの製造方法
KR102498713B1 (ko) * 2022-05-26 2023-02-10 강종민 스프링과 지그의 회전 결합 장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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