JPS5832033Y2 - 線状ばね特性を有する異形圧縮コイルばね - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、コイルの端部にコイル径の小さな部分を巻回
成形した線形ばね特性を有する異径圧縮コイルばねに関
する。

コイルばね荷重Ｐを加えた時の応力τすなわちばね素線
の表面に生じる最大応力は、 で表わされる。

従って公知のコイルばねのうち、素線直径をコイルの軸
線方向に異ならせた複数部分からなる円筒コイルばねの
場合には、素線直径ｄの小さい部分に最大応力を生じる
から、素線直径の小さい部分の応力を基準として設計せ
ざるを得ないため重量が大となる。

一方、公知のコイルばねのうち、コイル端末取付部のス
ペースの大きさの関係などがら、ばね端末部のコイル径
を部分的に小さくしたものがある。

しかしながらこのようにばね端末部の径を小さくすると
、前記した式からも明らかなように、素線直径ｄがコイ
ル各部で同一の場合ばね端末部の応力が小さくなり、そ
の分材料利用率が悪化し重量増を招くことになる。

また、特公昭４９−１４６５１号公報に見られるように
、コイル径と素線直径がばねの中心部分で最大でありば
ね端末部に向ってコイル径と素線直径が漸減するように
して、材料利用率の向上（軽量化）を図ったものも見ら
れるが、この場合荷重が所定値を超えると荷重の増加に
伴ないばね端末部がら順次座面に接着して非線形特性と
なる。

従って、線間接着しない線形ばね特性のものを得たい場
合には、このばねでは特性が異なることがら使用できな
い。

本考案は上記事情にもとづきなされたものでその目的と
するところは、線形ばね特性を得ることを前提として、
コイル端末部にコイル径の小さな部分を有するにもかか
わらず応力の均等化が図れ重量増を招くことのない線形
ばね特性を有する異径圧縮コイルばねを提供することに
ある。

すなわち本考案の要旨とするところは、コイル軸線方向
に所定の長さ同一のコイル径で巻回形成された大径部と
、この大径部の端部に連続して巻回形成され、上記大径
部よりもコイル径が小さくかつコイル軸線方向に作用す
る荷重にもとづく応力が上記大径部とほぼ等しくなるよ
うに極断面係数を小さく形成した端末小径部とを具備し
たことを特徴とする線形ばね特性を有する異径圧縮コイ
ルばねである。

以下本考案の実施例について図面を参照して説明する。

第１図においてコイルは゛ねＡはコイル直径Ｄ１の端末
小径部１と、コイル直径Ｄ２の大径部２すなわちコイル
ばね本体部とを備え、これら端末小径部１と大径部２と
はほぼ同心をなすとともに連接部３を介して一体に連続
して巻回形成されている。

上記大径部２は、コイル軸線方向に所定の長さ同一のコ
イル径となるように巻回成形されている。

一方、端末小径部１は、図示しないコイルばね取付座の
スペース上の制約などから大径部２すなわちコイルばね
本体部よりもコイル径を小さくしたものである。

そして、コイルばねＡを構成するばね素線４は円形状断
面を有し、端末小径部１においては小さな線径ｄ１を有
するとともに大径部２においては大きな線径ｄ２を有し
、かつ連接部３においては線径ｄ３がｄｌとｄ２との間
で順次変化するように形成されている。

これら線径ｄ１およびｄ２はそれぞれコイル直径Ｄ１お
よびＤ２に関連し、また線径ｄ３は巻回曲率半径Ｒに関
連して、軸方向荷重に基づく各部１，２．３の応力がほ
ぼ相等しくなるようにそれぞれ設定されている。

換言すれば、素線４の横断面係数すなわちねじり断面係
数を素線４の巻回曲率に関連して設定することにより、
各部１，２．３における応力がほぼ均等化するように構
成されている。

上記横断面係数（ねじり断面係数）Ｚｐは、素線直径を
ｄとした場合に で表わされることが知られている。

なお、円形断面の場合の断面二次モーメン）Ｉは、 であるから、断面二次モーメントと横断面係数はいずれ
もｄのみの関数である点で類似の関係にあることがわか
る。

以上のごとく構成されたコイルばねＡは、コイルばね本
体部としての大径部２の端部に端末小径部１を有してい
るので、ばね取付スペースが狭くともこの端末小径部１
を介してコイルばねをセットすることができるものであ
る。

そしてこのコイルばねＡは、上述のごとく巻回曲率に応
じてばね素線の直径を設定したので、ばね両端に圧縮荷
重を加えたとき各部１，２．３に生じる応力が相互にほ
ぼ相等しくなる。

すなわち端末小径部１と大径部２がほぼ均等に圧縮され
てゆくため、端末小径部１の密着と大径部２の密着の直
前まで線形のばね特性（荷重−撓み特性）を得ることが
できる。

また、上述のように巻回曲率に応じてばね素線の直径を
設定したので、端末小径部１を有するにもかかわらず、
線径が一定なばね素線から形成された従来のコイルばね
に比し、所望のばね定数を得るための絵巻回数が少なく
てすみ、したがって重量を軽減し得るとともに、相隣る
各素線が相互に密着する全圧縮状態における軸方向長さ
を短かくすることができる。

第２図に示すコイルは゛ねＢにおいて、円錐台状の端末
小径部５と大径部２とが同心かつ一体に連接されている
。

円錐台状の端末小径部５は端末直径Ｄ１が大径部２の直
径Ｄ２より小さく、中間部における巻回曲率半径Ｒｘが
端末からの距離Ｘにほぼ比例してＤｌからＤ２に漸増し
ている。

また、ばね素線６は断面円形状をなし、端末部における
線径ｄ１が大径部２における線径ｄ２より小さく、中間
部における線径ｄｘは巻回曲率半径ＲＸに関連して設定
されている。

換言すれば、コイルばねＢは第１図に示すコイルばねＡ
における小径部１の有効巻数を少なくするとともに連接
部３における有効巻数を多くしたとほぼ同様に形成され
ている。

上記コイルばねＢにおいても上記コイルばねＡにおける
と実質的に同等に線形ばね特性と重量軽減効果が得られ
ることは改めて説明するまでもないであろう。

なお、本考案は上記実施例のみに限定されるものではな
く、たとえば１つのコイルばねに上記端末小径部１、大
径部２、連接部３、円錐台状の端末小径部５等の全部ま
たは一部を複数個設けてもよく、この場合における軸方
向の配列順序等も任意に設定することができる。

また円錐台状の端末小径部５における曲率半径Ｒｘが距
離Ｘの任意の関数であってもよい。

さらに、ばね素線４，６等の断面形状は円形のみに限ら
れることはなく、たとえば矩形状またはその他の任意形
状のものであってよく、かつ曲率半径に関連して断面の
形状、寸法を異ならしめるようにしてもよい。

本考案は前記したように、−所定の長さ同一のコイル径
で巻回形成されたコイルばね本体部としての大径部の端
部に端末小径部を一体に形成した異径圧縮コイルばねに
おいて、圧縮荷重にもとづく端末小径部の応力が大径部
とほぼ等しくなるように端末小径部の極断面係数を小さ
く形成したものである。

従って本考案によれば、ばね取付スペースなどの関係か
らコイルばね本体部に端末小径部を形成した場合であっ
ても、線形特性が得られ、また大径部と端末小径部の応
力均等化により軽量化を達成できる。

しかも本考案のばねはコイルの一部のみコイル径を異な
らせばよく、少なくとも大径部はコイル径を同しにする
ことができるがら、例えばたる形コイルばねのようにコ
イル全長にわたつてコイル径が漸次変化するようにした
非線形ばね特性をもつものに比して成形が至って容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本考案の相異なる実施例
を示す断面図である。 １・・・・・・端末小径部、２・・・・・・大径部、３
・・・・・・連接部、４゜６・・・・・・ばね素線、５
・・・・・・円錐台状の端末小径部、Ｄｉ。 Ｄ２・・・・・・コイル直径、ｄｌ、ｄ２．ｄ３．ｄｘ
・・・・・・ばね素線直径、Ｒ，Ｒｘ・・・・・・巻回
曲率半径。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コイル軸線方向に所定の長さ同一のコイル径で巻回形成
   された大径部と、この大径部の端部に連続して巻回形成
   され、上記大径部よりもコイル径が小さくかつコイル軸
   線方向に作用する荷重にもとづく応力が上記大径部とほ
   ぼ等しくなるように極断面係数を小さく形成した端末小
   径部とを具備したことを特徴とする線形ばね特性を有す
   る異径圧縮コイルばね。