JPS61105317A - コイルばね - Google Patents
コイルばねInfo
- Publication number
- JPS61105317A JPS61105317A JP22757684A JP22757684A JPS61105317A JP S61105317 A JPS61105317 A JP S61105317A JP 22757684 A JP22757684 A JP 22757684A JP 22757684 A JP22757684 A JP 22757684A JP S61105317 A JPS61105317 A JP S61105317A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- section
- cross
- coil
- parts
- respect
- 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.)
- Granted
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
本発明は、非円形断面のばね素線を螺旋形に巻回したコ
イルばねに関する。
イルばねに関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点一般に用
いられている円形断面のばね素線を螺旋形に巻回したコ
イルばねは、コイルの内周と外周の曲率の相違によって
、素線の内周に外周より大きな剪断応力が生じ、特に、
ばね指数（コイル径と素線径の比）が小さい程その傾向
が著しいことから、素線の内周と外周の応力を均等化す
ることを目的として、素線の断面を卵形とし、その先細
の部分を内周に向けて螺旋形に巻回したコイルばねが、
特公昭２７−３２６１号公報において提案されているが
、このコイルばねは、コイルの内径、取付長さ、作動荷
重、作動時に生ずる最大剪断応力及びばね定数を夫々同
一とした円形断面のばね素線を用いたコイルばねに比へ
て、素線断面のコイルの軸線方向の厚さが減少するため
密着長が１１％程度減少するものの、コイルの半径方向
の幅が増大するため重量は略同−であって、軽量化はほ
とんど期待できないことが１本題発明の発明者の行なっ
た有限要素法による解析の結果明らかになった。
いられている円形断面のばね素線を螺旋形に巻回したコ
イルばねは、コイルの内周と外周の曲率の相違によって
、素線の内周に外周より大きな剪断応力が生じ、特に、
ばね指数（コイル径と素線径の比）が小さい程その傾向
が著しいことから、素線の内周と外周の応力を均等化す
ることを目的として、素線の断面を卵形とし、その先細
の部分を内周に向けて螺旋形に巻回したコイルばねが、
特公昭２７−３２６１号公報において提案されているが
、このコイルばねは、コイルの内径、取付長さ、作動荷
重、作動時に生ずる最大剪断応力及びばね定数を夫々同
一とした円形断面のばね素線を用いたコイルばねに比へ
て、素線断面のコイルの軸線方向の厚さが減少するため
密着長が１１％程度減少するものの、コイルの半径方向
の幅が増大するため重量は略同−であって、軽量化はほ
とんど期待できないことが１本題発明の発明者の行なっ
た有限要素法による解析の結果明らかになった。
発明の目的
本発明は、上記した卵形断面のばね素線を用いたコイル
を改良し１円形断面のばね素線を用いたコイルばねに比
べて、密着長とともに重量を減少することができるコイ
ルばねを提供することを目的とするものである。
を改良し１円形断面のばね素線を用いたコイルばねに比
べて、密着長とともに重量を減少することができるコイ
ルばねを提供することを目的とするものである。
発明の成立過程
まず、本Ｍ発明の発明者は、コイルばねのばね素線の表
面に生ずる剪断応力でのその最大値τｍａＸに対する比
を有限要素法による解析を行なって求めたところ、第１
図に２点鎖線で示す卵形断面においては、同図に１点鎖
線で示す円形断面に比べて全体として等応力化されてい
るものの、αく９０″、すなわち、コイルの外周側にお
いてはτ／τｍａｘが急激に減少することが判明し、そ
の結果から、卵形断面において、発生する剪断応力が小
さいコイルの外周側の半円の部分を削り取ることにより
コイルの内周側との等応力化が達成されることに想到し
、有限要素法による解析により応力分布を計算したとこ
ろ最良の条件下では、第１図に実線で示すように、卵形
断面よりダミた応力分布が得られることが明らかになす
、これを実現するために、第２図に示すように、卵形を
元形状Ａとして、コイルの外周側となる半円の部分を対
称軸に対して対称に、かつ、元の半円に対して滑らかに
接続するように削り取ることにより凹部ａを形成し、そ
の凹部ａを次第に大きくした形状Ａ１、 Ａｘ、Ａ３、
・・・・・・Ａｎを仮想し、これらの各形状について有
限要素法により最大剪断応力を求め、その値が元形状Ａ
の最大剪断応力τｍａｘと同一になるように、凹部ａが
大きくなるのに従って相似形を保ちつつ次第に拡大させ
ることにより、前記形状Ａ、、Ａλ、Ａ３、・・・・・
・Ａｎに対応する第２図に太線で示した断面Ｂ２． Ｂ
Ｌ、Ｂ３．・・・・・・Ｂｎを定めた。すなわち、卵形
の元形状Ａに対して凹部ａを次第に大きくすると、断面
積が次第に減少するため、等荷重が作用した場合に生ず
る最大剪断応力でｍａｘは当然増大するのであって、こ
れが一定となるように、有限要素法に基づく解析によす
相似形を保ちつつ断面積を拡大させたのである。
面に生ずる剪断応力でのその最大値τｍａＸに対する比
を有限要素法による解析を行なって求めたところ、第１
図に２点鎖線で示す卵形断面においては、同図に１点鎖
線で示す円形断面に比べて全体として等応力化されてい
るものの、αく９０″、すなわち、コイルの外周側にお
いてはτ／τｍａｘが急激に減少することが判明し、そ
の結果から、卵形断面において、発生する剪断応力が小
さいコイルの外周側の半円の部分を削り取ることにより
コイルの内周側との等応力化が達成されることに想到し
、有限要素法による解析により応力分布を計算したとこ
ろ最良の条件下では、第１図に実線で示すように、卵形
断面よりダミた応力分布が得られることが明らかになす
、これを実現するために、第２図に示すように、卵形を
元形状Ａとして、コイルの外周側となる半円の部分を対
称軸に対して対称に、かつ、元の半円に対して滑らかに
接続するように削り取ることにより凹部ａを形成し、そ
の凹部ａを次第に大きくした形状Ａ１、 Ａｘ、Ａ３、
・・・・・・Ａｎを仮想し、これらの各形状について有
限要素法により最大剪断応力を求め、その値が元形状Ａ
の最大剪断応力τｍａｘと同一になるように、凹部ａが
大きくなるのに従って相似形を保ちつつ次第に拡大させ
ることにより、前記形状Ａ、、Ａλ、Ａ３、・・・・・
・Ａｎに対応する第２図に太線で示した断面Ｂ２． Ｂ
Ｌ、Ｂ３．・・・・・・Ｂｎを定めた。すなわち、卵形
の元形状Ａに対して凹部ａを次第に大きくすると、断面
積が次第に減少するため、等荷重が作用した場合に生ず
る最大剪断応力でｍａｘは当然増大するのであって、こ
れが一定となるように、有限要素法に基づく解析によす
相似形を保ちつつ断面積を拡大させたのである。
このようにして定めた断面Ｂ１、Ｂλ、Ｂ３．・・・・
・・Ｂｎを、各断面について凹部ａを設けなかった場合
の卵形（各断面毎に大きさが異なり、夫々。
・・Ｂｎを、各断面について凹部ａを設けなかった場合
の卵形（各断面毎に大きさが異なり、夫々。
元形状Ａより大きい）を基本断面Ｂとして比較した面積
比ｒを横軸に取り、各断面Ｂ、、Ｂλ、Ｂ３、・・・・
・・Ｂｎについて夫々の基本断面已に対する断面二次極
モーメントＩＰの比を縦軸に取ってグラフに表わしたと
ころ、第３図に示すように、断面二次極モーメントＩｐ
の比は、面積比ｒの減少とともに減少することが明らか
になった。このように。
比ｒを横軸に取り、各断面Ｂ、、Ｂλ、Ｂ３、・・・・
・・Ｂｎについて夫々の基本断面已に対する断面二次極
モーメントＩＰの比を縦軸に取ってグラフに表わしたと
ころ、第３図に示すように、断面二次極モーメントＩｐ
の比は、面積比ｒの減少とともに減少することが明らか
になった。このように。
断面二次極モーメントＩＰが減少すると、ばね素線のね
じり剛性ＧＩｐ（Ｇはばね素線の横弾性係数）が減少す
るため、ばね定数を一定にするには、リード角を大きく
シ１巻き数を減少させる必要があり、このようにすると
、ばね素線の展開長（全長）が短かくなるのであるが、
既述のように、最大剪断応力を一定にするために、基本
断面Ｂに対する面積比ｒが小さくなるにつれて形状を相
似形を保って大きくしたから、重量は単純に増大または
減少するのではなく、複雑に変化するのであって。
じり剛性ＧＩｐ（Ｇはばね素線の横弾性係数）が減少す
るため、ばね定数を一定にするには、リード角を大きく
シ１巻き数を減少させる必要があり、このようにすると
、ばね素線の展開長（全長）が短かくなるのであるが、
既述のように、最大剪断応力を一定にするために、基本
断面Ｂに対する面積比ｒが小さくなるにつれて形状を相
似形を保って大きくしたから、重量は単純に増大または
減少するのではなく、複雑に変化するのであって。
これを計算により求めたところ、第４図に示すように、
卵形の元形状Ａのコイルばねに対するこれとげね定数が
同一である各断面Ｂ＋ 、 Ｂｉ、 Ｂ３、・・・・・
・Ｂｎのコイルばねの重量比は、前記した面積比ｒが０
．９６６において最小であって、０゜９３となり、面積
比ｒがこれにより大きくなっても小さくなっても重量比
は増大するのであり、面積比ｒが０．９２より大で１．
００より小さい範囲においては重量比が１より小となっ
て卵形断面に比べて軽量化が図られ、特に、面積比ｒが
０゜９４乃至０．９８の範囲においては、重量比が０．
９７以下、すなわち、卵形断面の場合に比へて重量が３
％以上低下することが判明した。
卵形の元形状Ａのコイルばねに対するこれとげね定数が
同一である各断面Ｂ＋ 、 Ｂｉ、 Ｂ３、・・・・・
・Ｂｎのコイルばねの重量比は、前記した面積比ｒが０
．９６６において最小であって、０゜９３となり、面積
比ｒがこれにより大きくなっても小さくなっても重量比
は増大するのであり、面積比ｒが０．９２より大で１．
００より小さい範囲においては重量比が１より小となっ
て卵形断面に比べて軽量化が図られ、特に、面積比ｒが
０゜９４乃至０．９８の範囲においては、重量比が０．
９７以下、すなわち、卵形断面の場合に比へて重量が３
％以上低下することが判明した。
発明の構成及び効果
すなわち、本発明のコイルばねは、半円と楕円をその短
軸で２分した半楕円とを共通の接線を有するように接続
した卵形を基本断面とし、該基本断面の対称軸の両側の
前記半円の部分に、該半円に対して凹んだ凹部を前記対
称軸に対して互いに対称をなすように形成することによ
り前記基本断面に対する面積比が０．９２より大で１．
００より小とした形状の断面を有するばね素線を、前記
半楕円を内周側に向けて螺旋形に巻回したことを要旨と
するものであって、コイル径、取付は長さ、作動荷重、
作動時に生ずる最大剪断応力及びばね定数を夫々同一と
した場合において、卵形断面のばね素線を用いたコイル
ばねに比べて、その重量を減少し得る効果を奏する。
軸で２分した半楕円とを共通の接線を有するように接続
した卵形を基本断面とし、該基本断面の対称軸の両側の
前記半円の部分に、該半円に対して凹んだ凹部を前記対
称軸に対して互いに対称をなすように形成することによ
り前記基本断面に対する面積比が０．９２より大で１．
００より小とした形状の断面を有するばね素線を、前記
半楕円を内周側に向けて螺旋形に巻回したことを要旨と
するものであって、コイル径、取付は長さ、作動荷重、
作動時に生ずる最大剪断応力及びばね定数を夫々同一と
した場合において、卵形断面のばね素線を用いたコイル
ばねに比べて、その重量を減少し得る効果を奏する。
実施例
第５図の（１）に示す円形断面及び同図の（ＩＩ）に示
す卵形断面のばね素線を用いたコイルばねを比較例とし
、これらと、コイル内径、取付は長さ、作動荷重１作動
時に生ずる最大剪断応力及びばね定数を夫々同一とした
同図の（ｌ［Ｉ）に示す断面形状の本発明の一実施例の
コイルばねの諸元は次表の通りであって、密着長は円形
断面に比べて１４％、卵形断面に比べて４％夫々減少し
、また、重量は円形断面及び卵形断面に比べて夫々７％
減少している。
す卵形断面のばね素線を用いたコイルばねを比較例とし
、これらと、コイル内径、取付は長さ、作動荷重１作動
時に生ずる最大剪断応力及びばね定数を夫々同一とした
同図の（ｌ［Ｉ）に示す断面形状の本発明の一実施例の
コイルばねの諸元は次表の通りであって、密着長は円形
断面に比べて１４％、卵形断面に比べて４％夫々減少し
、また、重量は円形断面及び卵形断面に比べて夫々７％
減少している。
第１図は、円形断面及び卵形断面のばね素線を用いたコ
イルばねと本発明の一実施例のコイルばねの素線断面の
外周に生ずる剪断応力の最大剪断応力に対する比の分布
を示すグラフ、第２図は。 凹部ａを次第に増大させた場合のばね素線の断面形状の
変化を示す拡大図、第３図はその変化に対応するばねの
基本断面を有するばねに対する断面二次極モーメントの
比の変化を示すグラフ、第４図はその変化に対応するば
ねの基本断面を有するばねに対する重量比の変化を示す
グラフ、第５図は、本発明の一実施例のコイルばねを、
円形断面及び卵形断面のコイルばねと対比して示す拡大
断面図である。 Ｂ：基本断面 Ｂ５、Ｂ２．Ｂ３．・・・・・・Ｂｎ：
ばね素線の断面 ａ：凹部
イルばねと本発明の一実施例のコイルばねの素線断面の
外周に生ずる剪断応力の最大剪断応力に対する比の分布
を示すグラフ、第２図は。 凹部ａを次第に増大させた場合のばね素線の断面形状の
変化を示す拡大図、第３図はその変化に対応するばねの
基本断面を有するばねに対する断面二次極モーメントの
比の変化を示すグラフ、第４図はその変化に対応するば
ねの基本断面を有するばねに対する重量比の変化を示す
グラフ、第５図は、本発明の一実施例のコイルばねを、
円形断面及び卵形断面のコイルばねと対比して示す拡大
断面図である。 Ｂ：基本断面 Ｂ５、Ｂ２．Ｂ３．・・・・・・Ｂｎ：
ばね素線の断面 ａ：凹部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半円と楕円をその短軸で２分した半楕円とを共通の
接線を有するように接続した卵形を基本断面とし、該基
本断面の対称軸の両側の前記半円の部分に、該半円に対
して凹んだ凹部を前記対称軸に対して互いに対称をなす
ように形成することにより、前記基本断面に対する面積
比が０．９２より大で１．００より小とした形状の断面
を有するばね素線を、前記半楕円を内周側に向けて螺旋
形に巻回したことを特徴とするコイルばね ２ 前記面積比が０．９４乃至０．９８の範囲内である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコイルば
ね
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22757684A JPS61105317A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | コイルばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22757684A JPS61105317A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | コイルばね |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13161492A Division JPH05172169A (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | コイルばね |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61105317A true JPS61105317A (ja) | 1986-05-23 |
| JPH0456175B2 JPH0456175B2 (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=16863077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22757684A Granted JPS61105317A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | コイルばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61105317A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63106919U (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-11 | ||
| JPH01108430A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Honda Motor Co Ltd | 非円形断面圧縮コイルばね |
| JPH05172169A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-07-09 | Chuo Spring Co Ltd | コイルばね |
| FR2697602A1 (fr) * | 1992-11-05 | 1994-05-06 | Duchemin Michel | Ressort hélicoïdal, son procédé de fabrication et fil utilisé pour sa fabrication. |
| DE102008050358A1 (de) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | Alcomex Veren B.V. | Torsionsfeder |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2998242A (en) * | 1959-05-18 | 1961-08-29 | John G Schwarzbeck | Stress equalized coil spring |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP22757684A patent/JPS61105317A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2998242A (en) * | 1959-05-18 | 1961-08-29 | John G Schwarzbeck | Stress equalized coil spring |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63106919U (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-11 | ||
| JPH01108430A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Honda Motor Co Ltd | 非円形断面圧縮コイルばね |
| JPH05172169A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-07-09 | Chuo Spring Co Ltd | コイルばね |
| 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 |
| DE102008050358A1 (de) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | Alcomex Veren B.V. | Torsionsfeder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0456175B2 (ja) | 1992-09-07 |
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