JPS6069337A - 異形断面素線のコイルばね - Google Patents
異形断面素線のコイルばねInfo
- Publication number
- JPS6069337A JPS6069337A JP17640483A JP17640483A JPS6069337A JP S6069337 A JPS6069337 A JP S6069337A JP 17640483 A JP17640483 A JP 17640483A JP 17640483 A JP17640483 A JP 17640483A JP S6069337 A JPS6069337 A JP S6069337A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strand
- coil
- stress
- section
- curvature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はコイルはね、特に素線を異形断面としたコイ
ルばねに関する。
ルばねに関する。
（背景技術）
一般にコイルばねは円形断面素線を巻回して形成される
。その断面は第１図に示すようであるが、このコイルば
ねに軸荷重Ｐが作用したとき、最大ぜん断応力τｒｎａ
ｘ はコイル内周側に発生する。
。その断面は第１図に示すようであるが、このコイルば
ねに軸荷重Ｐが作用したとき、最大ぜん断応力τｒｎａ
ｘ はコイル内周側に発生する。
すなわち、第２図に示すように、円形断面を有する真直
棒にねじシが作用したとき、ねじシ中心は断面上の中心
０点にあり、＆ −ａ’画面上せん断芯力分布は図中縦
線によって陰影を付した直線のようにな）、ａ点の応力
τ１とａ′点の応力τ２は等しい。
棒にねじシが作用したとき、ねじシ中心は断面上の中心
０点にあり、＆ −ａ’画面上せん断芯力分布は図中縦
線によって陰影を付した直線のようにな）、ａ点の応力
τ１とａ′点の応力τ２は等しい。
この円形断面素線をコイルばねとし、軸荷重が作用した
ときに生ずるねじりによる応力分布は、素線がわん曲し
ている影曽で、ねじシ中心は第３図に示すようにコイル
内側のＯ′点に移動し、０′点に最も近いａ′点に最大
応力τ、が、最も遠いａ点に最小応力が我われる。図中
Ｙはコイルの中心軸である。そして、ａ −ａ’画面上
応力分布は左右の釣合いを保ったため縦線°で陰影を付
した曲線のようになシ、陰影部の面積は等しくなる。こ
のためａ′点■応力τ４はａ点の応力τ６よシ大きくな
る。勿論、応力τ、は真直棒の場合の応力τ２よシ大き
い。
ときに生ずるねじりによる応力分布は、素線がわん曲し
ている影曽で、ねじシ中心は第３図に示すようにコイル
内側のＯ′点に移動し、０′点に最も近いａ′点に最大
応力τ、が、最も遠いａ点に最小応力が我われる。図中
Ｙはコイルの中心軸である。そして、ａ −ａ’画面上
応力分布は左右の釣合いを保ったため縦線°で陰影を付
した曲線のようになシ、陰影部の面積は等しくなる。こ
のためａ′点■応力τ４はａ点の応力τ６よシ大きくな
る。勿論、応力τ、は真直棒の場合の応力τ２よシ大き
い。
とのねじシによる最大ぜん断り力τ４と輔荷以Ｐによる
直接ぜん−Ｆ応力の合成値τｍａぬ次式によ請求められ
る。
直接ぜん−Ｆ応力の合成値τｍａぬ次式によ請求められ
る。
５ＤＰＫ
πｄ３ ・・・ （１）
ここでＤはコイル中心径、Ｐは軸荷重、ｄは素線匝であ
り、Ｋはワール修正係数といわれ、次式でめられる。
り、Ｋはワール修正係数といわれ、次式でめられる。
Ｋ＝泪とユ十０．６１５
４ｃｍ４Ｃ・・・ （２）
−り
ただし Ｃ−／ｄ （ばね指数）
式（２）において第１項はねじシによる影響、第２ｇ４
は直接せん断力の影響による修正係数であるが、第１項
Ｖ）影響がはるかに大きいことは明らかであるので以下
は第１項Ｖ）りについて考慮すれば十分である。
は直接せん断力の影響による修正係数であるが、第１項
Ｖ）影響がはるかに大きいことは明らかであるので以下
は第１項Ｖ）りについて考慮すれば十分である。
コイルばねυ設計において、コイルｉＤ及び荷重Ｐが決
定され、その榮件下で峻大応カ隋ｉａＸを低減する必要
が生じたときは、式（１）から明らかなように、ワール
修正係数Ｋを小さくするが又は緊線１１ｄを大きくしな
ければならない。しかし、Ｄが決定されている場合にＫ
を小にするためには累線匝ｄ−（ｉ−小にしなければな
らず、がえって応力の増大を招く。また、素線匝ｄを大
にして応力の低減を図れば、ばねの密着高さが大となる
。
定され、その榮件下で峻大応カ隋ｉａＸを低減する必要
が生じたときは、式（１）から明らかなように、ワール
修正係数Ｋを小さくするが又は緊線１１ｄを大きくしな
ければならない。しかし、Ｄが決定されている場合にＫ
を小にするためには累線匝ｄ−（ｉ−小にしなければな
らず、がえって応力の増大を招く。また、素線匝ｄを大
にして応力の低減を図れば、ばねの密着高さが大となる
。
また、コイルはねは繰如返し負荷を受けて使われること
が多く、その際はねの使用範囲を決定するのは主として
最大応力τｍａｘ （従って上記のτ４）であるが、こ
れはτ５よシも１５〜７０％も犬きく、このτ４によっ
て使用１囲が決定されることはエネルギー効率の点から
見ても不利となる。
が多く、その際はねの使用範囲を決定するのは主として
最大応力τｍａｘ （従って上記のτ４）であるが、こ
れはτ５よシも１５〜７０％も犬きく、このτ４によっ
て使用１囲が決定されることはエネルギー効率の点から
見ても不利となる。
このような円形断面コイルはねり欠点を解消する方法の
１つとして、素線断面をだ円形にすることが４えられる
。第４図は断面円形υものと比較のために重ねてその応
力分布を示したも■である。
１つとして、素線断面をだ円形にすることが４えられる
。第４図は断面円形υものと比較のために重ねてその応
力分布を示したも■である。
断面だ円の素線の場合、最大応力はコイル中心Ｉ！ｑＩ
ＩＹ側のｂ′点でのτ−１最小応力はその対向点すでの
τ′３となる。最大応力τ−は円形コイルはねの最大応
力τ４よ如も小さくなシ、最大応力によって制限される
使用範囲は拡けることができる口しかし、だ円形コイル
はねの最小応力τ′、は円形断面コイルげねの最小応力
τ３よシ小さく、エネルギ効率という観点から与れば改
善されたことにはならない。
ＩＹ側のｂ′点でのτ−１最小応力はその対向点すでの
τ′３となる。最大応力τ−は円形コイルはねの最大応
力τ４よ如も小さくなシ、最大応力によって制限される
使用範囲は拡けることができる口しかし、だ円形コイル
はねの最小応力τ′、は円形断面コイルげねの最小応力
τ３よシ小さく、エネルギ効率という観点から与れば改
善されたことにはならない。
最大応力による吠用範囲の制限の改善を損なわず、エネ
ルギ効率を改善する方法として、第４圀に斜線の陰影で
示すＡ部分を削除することが提案された。これを第５図
に示す。
ルギ効率を改善する方法として、第４圀に斜線の陰影で
示すＡ部分を削除することが提案された。これを第５図
に示す。
こ■ような断面卵型形状の緊線を用い、曲率の大きな方
を内側にして巻回したコイルばねの場合、最大に、力τ
６はコイル中心軸側Ｏｂ’点であシ、そ■対向点ａで最
小応力τ、となる。この最大応力τ６は第４図に示すだ
円形断面コイルばねの最大応力τ−よシもわずかに犬き
くなるが、これは使用範囲を茗るしく制限するものでは
なく、むしろ最小応力τ５がだ円形断面Ｖ場合の最小応
力τｔより大きくなることによるエネルギ効率改＠の効
果０７＋が大きいものであった〇しかし、内側部分の曲
率手圧が小さいため、累−Ｍ１曲上の応力分布が不均一
であわ、また巻線作業時にその断面長軸が正確にコイル
中心軸Ｙに垂直になるように巻線するのが困難であった
。
を内側にして巻回したコイルばねの場合、最大に、力τ
６はコイル中心軸側Ｏｂ’点であシ、そ■対向点ａで最
小応力τ、となる。この最大応力τ６は第４図に示すだ
円形断面コイルばねの最大応力τ−よシもわずかに犬き
くなるが、これは使用範囲を茗るしく制限するものでは
なく、むしろ最小応力τ５がだ円形断面Ｖ場合の最小応
力τｔより大きくなることによるエネルギ効率改＠の効
果０７＋が大きいものであった〇しかし、内側部分の曲
率手圧が小さいため、累−Ｍ１曲上の応力分布が不均一
であわ、また巻線作業時にその断面長軸が正確にコイル
中心軸Ｙに垂直になるように巻線するのが困難であった
。
（発明の構成）
この発明は第６図に示すように断面卵型形状の素線を、
曲率手圧の小さい側をコイル中心軸に対し外側にくるよ
うに巻線することにより、上記の欠点を含まぬコイルば
ねを得ようとするものである。
曲率手圧の小さい側をコイル中心軸に対し外側にくるよ
うに巻線することにより、上記の欠点を含まぬコイルば
ねを得ようとするものである。
これは第４図において断面だ円形木線から斜線Ｂ部分を
削除したものに相当し、その長袖を會む面上″Ｖ応力分
イ５は第７図に示す。最大応力τ′６は第５図における
τ６とほぼ等しい大きさとなり、また最小応力τｔもほ
ぼτ、と等しい大きさとなる。
削除したものに相当し、その長袖を會む面上″Ｖ応力分
イ５は第７図に示す。最大応力τ′６は第５図における
τ６とほぼ等しい大きさとなり、また最小応力τｔもほ
ぼτ、と等しい大きさとなる。
また素線のねじシ中心０はＡ部の影響でｂ点側にあるが
、コイルはねでは累緑Ｖ湾曲ｐ影響で半円ｐ中心Ｏ′に
近づくので、円形ｗｒ面の真直棒にねじ）を与えたとき
と同様になシコイル内周側つまシ半内側の緊線周面上の
応力分布ははぼ均一となる。
、コイルはねでは累緑Ｖ湾曲ｐ影響で半円ｐ中心Ｏ′に
近づくので、円形ｗｒ面の真直棒にねじ）を与えたとき
と同様になシコイル内周側つまシ半内側の緊線周面上の
応力分布ははぼ均一となる。
（発明の効果）
上記のような異形断面素線を用いたばねと円形断面緊線
コイルばねとの比較を下衣に示す０叛中（イ）はこの発
明の異形断面コイルばね、＜０１は（イ）の素線の短匝
を直径とした円形断面素線上したもの、（→は何）と計
ｎＧ力をほぼ同一とした円形断面素線である。
コイルばねとの比較を下衣に示す０叛中（イ）はこの発
明の異形断面コイルばね、＜０１は（イ）の素線の短匝
を直径とした円形断面素線上したもの、（→は何）と計
ｎＧ力をほぼ同一とした円形断面素線である。
これから明らかなように、（イ）と（ロ）の比較からコ
イルの軸方向寸法を大きくぜずに応力を約２０％低減で
きる。また（９との比較から、応力を１ｂｊ−とじた場
合には、（ハ）の素線径ｄ＝２１．６となシ（イ）のｄ
＝１９．９と比べて密着高さが小とな）、それによって
、約８俤の軸方向寸法の減少を可能とする。これｈスペ
ースの制約条件の厳しいエンジンの弁はねクラッチのト
ーションスプリング等に用いて大きな効果を秦する。
イルの軸方向寸法を大きくぜずに応力を約２０％低減で
きる。また（９との比較から、応力を１ｂｊ−とじた場
合には、（ハ）の素線径ｄ＝２１．６となシ（イ）のｄ
＝１９．９と比べて密着高さが小とな）、それによって
、約８俤の軸方向寸法の減少を可能とする。これｈスペ
ースの制約条件の厳しいエンジンの弁はねクラッチのト
ーションスプリング等に用いて大きな効果を秦する。
また、曲率半径の小さい側をコイル中心軸に対して外向
きに巻いた場合には、内向きに巻いた場合に比して緊線
局面上の応力分布が均等になシ、エネルギ効率が向上す
る。その上、巻線時の長軸の倒れを少なくすることが出
来る効果もある。
きに巻いた場合には、内向きに巻いた場合に比して緊線
局面上の応力分布が均等になシ、エネルギ効率が向上す
る。その上、巻線時の長軸の倒れを少なくすることが出
来る効果もある。
なお、上記実施例は、コイル中心軸側が半円外側が半だ
円の形状を有するものについて説明したが、鶴８図のよ
うに中心軸側が曲率半径の大きい円、外側か手圧の小き
い円であシ、両回
円の形状を有するものについて説明したが、鶴８図のよ
うに中心軸側が曲率半径の大きい円、外側か手圧の小き
い円であシ、両回
第１図は円杉累騙によるコイルはねの断面図、第２図は
丸棒のねじルによる応力分布図、第３図はコイルばねと
した場合の応力分布図、第４図はだ円素線コイルの素線
の応力分布図、第５図は公知Ｖ）卵型素勝コイルの応力
分布図、第６図ねこの発明のコイルばねの断面図、第７
図はそυ素線の応力分布図、第８図、第９図はこの発明
のコイルはねの素線の別の実施例の断面図である。 特許出願人 村田発條株式会社 出願人代理人 弁理士 佐 藤 文 男（（億か１名） 第 １ 図 ↓ 第２図 第５図 ］ 第７図 第８図 第 ９ 図
丸棒のねじルによる応力分布図、第３図はコイルばねと
した場合の応力分布図、第４図はだ円素線コイルの素線
の応力分布図、第５図は公知Ｖ）卵型素勝コイルの応力
分布図、第６図ねこの発明のコイルばねの断面図、第７
図はそυ素線の応力分布図、第８図、第９図はこの発明
のコイルはねの素線の別の実施例の断面図である。 特許出願人 村田発條株式会社 出願人代理人 弁理士 佐 藤 文 男（（億か１名） 第 １ 図 ↓ 第２図 第５図 ］ 第７図 第８図 第 ９ 図
Claims (1)
- コイル緊線はその断面長軸の両端において興なる曲率半
径を有し、その曲率半径の大な不側がコイル中心１ＩＩ
０１１ｊに、曲率半径の小なる側が外側に々るように上
記素線を巻線して形成されたことを特徴とする異形断面
素線のコイルばね
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17640483A JPS6069337A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 異形断面素線のコイルばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17640483A JPS6069337A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 異形断面素線のコイルばね |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6069337A true JPS6069337A (ja) | 1985-04-20 |
Family
ID=16013079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17640483A Pending JPS6069337A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 異形断面素線のコイルばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6069337A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62251537A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-02 | Tougou Seisakusho:Kk | コイルばね |
| JPH01104887U (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-14 | ||
| JPH01320330A (ja) * | 1988-06-21 | 1989-12-26 | Murata Hatsujo Kk | ダンパ用コイルスプリング |
| US4923183A (en) * | 1987-10-20 | 1990-05-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Non-circular cross-section coil spring |
| EP0377934A2 (en) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Sanko Senzai Kogyo Kabushiki Kaisha | Coil spring |
| JPH04126043U (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-17 | 三菱自動車工業株式会社 | コイルばね |
| FR2678035A1 (fr) * | 1991-06-20 | 1992-12-24 | Valeo | Ressort a boudin, notamment pour amortisseur de torsion. |
| FR2697602A1 (fr) * | 1992-11-05 | 1994-05-06 | Duchemin Michel | Ressort hélicoïdal, son procédé de fabrication et fil utilisé pour sa fabrication. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54132461A (en) * | 1978-04-06 | 1979-10-15 | Nhk Spring Co Ltd | Production of coil spring |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP17640483A patent/JPS6069337A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54132461A (en) * | 1978-04-06 | 1979-10-15 | Nhk Spring Co Ltd | Production of coil spring |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62251537A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-02 | Tougou Seisakusho:Kk | コイルばね |
| JPH0583774B2 (ja) * | 1986-04-24 | 1993-11-29 | Togo Seisakusho Kk | |
| US4923183A (en) * | 1987-10-20 | 1990-05-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Non-circular cross-section coil spring |
| JPH01104887U (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-14 | ||
| JPH01320330A (ja) * | 1988-06-21 | 1989-12-26 | Murata Hatsujo Kk | ダンパ用コイルスプリング |
| EP0377934A2 (en) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Sanko Senzai Kogyo Kabushiki Kaisha | Coil spring |
| JPH04126043U (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-17 | 三菱自動車工業株式会社 | コイルばね |
| FR2678035A1 (fr) * | 1991-06-20 | 1992-12-24 | Valeo | Ressort a boudin, notamment pour amortisseur de torsion. |
| GB2257232A (en) * | 1991-06-20 | 1993-01-06 | Valeo | A coil spring |
| US5259599A (en) * | 1991-06-20 | 1993-11-09 | Valeo | Coil spring, in particular for a torsion damper |
| GB2257232B (en) * | 1991-06-20 | 1995-06-14 | Valeo | A coil spring,in particular for a torsion damper |
| FR2697602A1 (fr) * | 1992-11-05 | 1994-05-06 | Duchemin Michel | Ressort hélicoïdal, son procédé de fabrication et fil utilisé pour sa fabrication. |
| EP0596810A1 (fr) * | 1992-11-05 | 1994-05-11 | Allevard | Ressort hélicoidal son procédé de fabrication et fil utilisé pour sa fabrication |
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