JPS61165035A - コイルばねおよびシール - Google Patents
コイルばねおよびシールInfo
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- JPS61165035A JPS61165035A JP60299756A JP29975685A JPS61165035A JP S61165035 A JPS61165035 A JP S61165035A JP 60299756 A JP60299756 A JP 60299756A JP 29975685 A JP29975685 A JP 29975685A JP S61165035 A JPS61165035 A JP S61165035A
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- Japan
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- coil spring
- coil
- spring
- deflection
- angle
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-
- 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
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
- F16J15/3208—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings
- F16J15/3212—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings with metal springs
-
- 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
- F16F1/045—Canted-coil springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
- Sealing Devices (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】
この発明は一般にコイルばねおよびシールに関し、より
詳細には、シール材料と組合わされたときに、協働の移
動または可動部品を含む2つの表面間に一定のシールす
る力を与えることができる、コイルばねの撓みに応答し
て、概して一定の力を動かせることのできる、傾斜した
コイルを有するコイルばねに関する。
詳細には、シール材料と組合わされたときに、協働の移
動または可動部品を含む2つの表面間に一定のシールす
る力を与えることができる、コイルばねの撓みに応答し
て、概して一定の力を動かせることのできる、傾斜した
コイルを有するコイルばねに関する。
コイルば勾は長年にわたって接触する表面間の圧力を維
持するために用いられてきた。ばねは、はとんどの弾力
のある物体と同様に、それらが撓められたときに、一般
にフックの法則にしたがって力を動かせる。
持するために用いられてきた。ばねは、はとんどの弾力
のある物体と同様に、それらが撓められたときに、一般
にフックの法則にしたがって力を動かせる。
すなわち、はとんどのばねは負荷を与えられると一般に
ばねの撓みに比例する力を生じる。
ばねの撓みに比例する力を生じる。
この特性は多くの装置において有利に用いられるかもし
れないが、ばねが2つの接触する表面間にシールする力
を動かせるべき多くの応用においては、これは深刻な不
利益を提示する。
れないが、ばねが2つの接触する表面間にシールする力
を動かせるべき多くの応用においては、これは深刻な不
利益を提示する。
たとえば、その間に運動を受ける協働する部品または組
になる部品では、組になる部品の寸法は部品の寸法の偏
心率に加えて、摩耗、温度または圧力の変化のために変
化するかもしれない。
になる部品では、組になる部品の寸法は部品の寸法の偏
心率に加えて、摩耗、温度または圧力の変化のために変
化するかもしれない。
このような協働する部品間に配置された典型的なシール
ばねはそれがその間にシールを形成するとき部品によっ
て撓められる。この撓みは結果として組になる部品間に
働く力をもたらし、これはシール材料と協働して、液体
がそこを通って通過することを防ぐ。
ばねはそれがその間にシールを形成するとき部品によっ
て撓められる。この撓みは結果として組になる部品間に
働く力をもたらし、これはシール材料と協働して、液体
がそこを通って通過することを防ぐ。
フックの法則に従えば、上述のようにこれらの協働部品
の寸法が変化すると、それらの間の距離が増加し、この
ためばねシールの撓みはそれが組になる部品間の増加す
る間隙を満すために伸びるので減少することは、認めら
れるべきである。
の寸法が変化すると、それらの間の距離が増加し、この
ためばねシールの撓みはそれが組になる部品間の増加す
る間隙を満すために伸びるので減少することは、認めら
れるべきである。
これが発生すると、これらのばねシールによって及ぼさ
れた力は減少し、このため、そこを通る液体の漏洩の可
能性を増加させる。
れた力は減少し、このため、そこを通る液体の漏洩の可
能性を増加させる。
この状態を克服するために、部品の摩耗に適用するため
に、シールばねは典型的にはシールを与えるのに必要と
される量をはるかに越えて撓められている。
に、シールばねは典型的にはシールを与えるのに必要と
される量をはるかに越えて撓められている。
これは不運にも、組になる部品間に必要とされるよりも
かなり大きな力を引起こす。
かなり大きな力を引起こす。
この発明のばねおよびシールは、許容誤差、摩耗、偏心
率、組になる部品の先細り、および温度または圧力の誘
起した部品の変化のための、部品の寸法の変化にかかわ
りなく、協働または組になる移動部品間にシールを与え
るために理想的に適した、大きなばねの撓みにわたる一
定の力を提供する利点を有する。
率、組になる部品の先細り、および温度または圧力の誘
起した部品の変化のための、部品の寸法の変化にかかわ
りなく、協働または組になる移動部品間にシールを与え
るために理想的に適した、大きなばねの撓みにわたる一
定の力を提供する利点を有する。
発明の要約
この発明に従えば、コイルばねは複数個のコイル手段を
含み、コイル手段の各々は間隔をあけた関係で互いに相
互接続されコイルば拍の中心線に前もって選択された鋭
角の角度で配置されていて、コイルばねが負荷を受ける
方向に沿ったコイルばねの撓みに応答して、中心線にほ
ぼ垂直な負荷を受ける方向に一定の力を働かせることを
引起こす。
含み、コイル手段の各々は間隔をあけた関係で互いに相
互接続されコイルば拍の中心線に前もって選択された鋭
角の角度で配置されていて、コイルばねが負荷を受ける
方向に沿ったコイルばねの撓みに応答して、中心線にほ
ぼ垂直な負荷を受ける方向に一定の力を働かせることを
引起こす。
この一定の力は負荷を受ける方向に沿ったコイルばねの
撓みの前もって選択された範囲にわたって及ぼされ、コ
イルばねの高ざの約10%から約30%であろう。
撓みの前もって選択された範囲にわたって及ぼされ、コ
イルばねの高ざの約10%から約30%であろう。
この発明に従ったコイルばねは、コイルばねの中心線に
関して傾斜されたコイル手段を含み、コイル手段の各々
は後部および前部を有し、後部は中心線と背面角をなし
、これは約1度よりも大きく、前部は中心線と前面角を
なし、これは約30度よりも小さい。
関して傾斜されたコイル手段を含み、コイル手段の各々
は後部および前部を有し、後部は中心線と背面角をなし
、これは約1度よりも大きく、前部は中心線と前面角を
なし、これは約30度よりも小さい。
コイル手段は円形の横断面を有する巻線を含んでもよく
、コイル手段そのものがコイルばねの中心線に中心を置
く楕円形の横断面を有してもよい。
、コイル手段そのものがコイルばねの中心線に中心を置
く楕円形の横断面を有してもよい。
加えて、コイルばねの端はガータ型のばねを形成するた
めに接合されてもよい。この後者の形状においては、ガ
ータ型のコイルばねの負荷を受ける方向はその中心線の
正接にほぼ垂直である。
めに接合されてもよい。この後者の形状においては、ガ
ータ型のコイルばねの負荷を受ける方向はその中心線の
正接にほぼ垂直である。
弾性またはそうでないシール材料と組合わされたとき、
組になる部品の間の間隔およびこのための、コイルばね
シールの撓みの量に影響を与える不規則性、偏心率、摩
耗または他の寸法の変化にかかわらず、一定の力が及ぼ
されることを可能にするような態様で2つの組になる部
品間にシールを作り出すために、複数個のコイル手段は
シール材料と協働して上述のように、コイルばねがシー
ル材お1に対して一定の力を及ぼすことを引起こす。
組になる部品の間の間隔およびこのための、コイルばね
シールの撓みの量に影響を与える不規則性、偏心率、摩
耗または他の寸法の変化にかかわらず、一定の力が及ぼ
されることを可能にするような態様で2つの組になる部
品間にシールを作り出すために、複数個のコイル手段は
シール材料と協働して上述のように、コイルばねがシー
ル材お1に対して一定の力を及ぼすことを引起こす。
この発明の利点と特徴は添付の図面に関連して考えられ
たときに、以下の説明から明らかになるであろう。
たときに、以下の説明から明らかになるであろう。
詳細な説明
第1図に移ると、この発明に従ったコイルばねシール1
0が示されており、これは一般に、弾性エラストマー(
elastomer )またはプラスチックなどのいか
なる適当な弾性材料からも成形または工作されるであろ
う、トロイダル形のシール材料12を含み、連続したガ
ータ型の形状に形成されたコイルばね14を備え、およ
び複数個の傾斜したコイル手段16を含み、これはコイ
ルばねが負荷を受ける方向L(第5図参照)にシール材
料に対して力を及ぼすことを引起こすためにシール材料
と作動的関係で配置されている。コイルばね14はステ
ンレス鋼、インコネル(■nconel) 、ハステロ
イ(Hastel 1ay) 、エルジロイ(E 1o
iloy)および他の多数の合金から作られてもよい。
0が示されており、これは一般に、弾性エラストマー(
elastomer )またはプラスチックなどのいか
なる適当な弾性材料からも成形または工作されるであろ
う、トロイダル形のシール材料12を含み、連続したガ
ータ型の形状に形成されたコイルばね14を備え、およ
び複数個の傾斜したコイル手段16を含み、これはコイ
ルばねが負荷を受ける方向L(第5図参照)にシール材
料に対して力を及ぼすことを引起こすためにシール材料
と作動的関係で配置されている。コイルばね14はステ
ンレス鋼、インコネル(■nconel) 、ハステロ
イ(Hastel 1ay) 、エルジロイ(E 1o
iloy)および他の多数の合金から作られてもよい。
第5図で見られるように、負荷を受ける方向りはコイル
ばねの中心線Cへの正接についてほぼ直角である。
ばねの中心線Cへの正接についてほぼ直角である。
コイルばねシール10の動作はこれ以降より詳細に議論
されるであろう。
されるであろう。
上述のように、先行技術のコイルばね(示されていない
)は、長年にわたって製造されており、このようなばね
は典型的には、第2図に示されたように、ばねの撓みに
比例する力で反応してきた。
)は、長年にわたって製造されており、このようなばね
は典型的には、第2図に示されたように、ばねの撓みに
比例する力で反応してきた。
第2図に示された力撓み曲線20はこのような先行技術
のばねの典型であって、一般に3つの部分を含む力撓み
曲線20を備え、これはすなわち、初期の力撓み領域2
2、活動力撓み領域24、および過負荷力撓み領域26
であって、活動力撓み領域は第1の点30から第2の点
32の間に伸びる。
のばねの典型であって、一般に3つの部分を含む力撓み
曲線20を備え、これはすなわち、初期の力撓み領域2
2、活動力撓み領域24、および過負荷力撓み領域26
であって、活動力撓み領域は第1の点30から第2の点
32の間に伸びる。
先行技術のばねは一般にフックの法則の原理に従う。す
なわち、第2図に示されたように、先行技術のばねの力
/撓み曲線20は3つの部分すなわち領域22.24.
26を通して一般に比例関係を表わす。
なわち、第2図に示されたように、先行技術のばねの力
/撓み曲線20は3つの部分すなわち領域22.24.
26を通して一般に比例関係を表わす。
先行技術のばねは通常、曲線の活動領域24内の点36
で、初期に負荷を与えられる、または撓められることが
第2図から見られる。撓みの量のいかなる変化も、結果
として、撓みの変化に比例する、先行技術のばねによっ
て及ぼされる力の変化をもたらす。
で、初期に負荷を与えられる、または撓められることが
第2図から見られる。撓みの量のいかなる変化も、結果
として、撓みの変化に比例する、先行技術のばねによっ
て及ぼされる力の変化をもたらす。
上述のように、またこれ以降説明されるように、コイル
ばねおよびコイルばねシールの特定の応用においては、
従来のコイルばねの力/撓み関係は重要な不利益となる
かもしれない。
ばねおよびコイルばねシールの特定の応用においては、
従来のコイルばねの力/撓み関係は重要な不利益となる
かもしれない。
比較すると、この発明に従って作られたコイルばね14
について第3図に例示された力/撓み曲線38もまた3
つの部分によって説明されるだろう。
について第3図に例示された力/撓み曲線38もまた3
つの部分によって説明されるだろう。
すなわち、曲線38は初期の領域40、活動領域42F
3よび過負衝頭1ii!44からなる。
3よび過負衝頭1ii!44からなる。
力/撓み曲線38の初期の部分40においては一般に転
移点46までは直線である。この点で、約10%から約
30%の撓みの間でばねの撓みに応答したばねによって
及ぼされる力は、過負荷点48までの活動領域における
ばねの撓みの酎にかかわらず一定であり、過負荷点の後
ばねの撓みに応答して力の重要な増加が起こる。
移点46までは直線である。この点で、約10%から約
30%の撓みの間でばねの撓みに応答したばねによって
及ぼされる力は、過負荷点48までの活動領域における
ばねの撓みの酎にかかわらず一定であり、過負荷点の後
ばねの撓みに応答して力の重要な増加が起こる。
コイルはね14はまた、第3図の点線52によって示さ
れる直線部分52が、ある環境のもとで所望されるかも
しれない、力とばねの撓みの間の漸次的な割合を示すよ
うに建造されてもよい。
れる直線部分52が、ある環境のもとで所望されるかも
しれない、力とばねの撓みの間の漸次的な割合を示すよ
うに建造されてもよい。
実際、特定のばねの有用性を決定するために、率または
平坦カフアクタ(Nat f’orce factor
:FFF)が用いられてもよいことが発見されており
、FFFは次のように規定される; ばねが第3図の活動領域42によって示される一定の力
を示すときには、FFFは○である。
平坦カフアクタ(Nat f’orce factor
:FFF)が用いられてもよいことが発見されており
、FFFは次のように規定される; ばねが第3図の活動領域42によって示される一定の力
を示すときには、FFFは○である。
約0.3までのFFFを有するばねは第3図で点線52
によって表示されたように有用であり得ることが発見さ
れている。
によって表示されたように有用であり得ることが発見さ
れている。
動作に際しては、この発明に従ったコイルばね14は第
3図の曲線38の活動領域42内の点56によって示さ
れるように、最初に特定のばね撓みで負荷される。
3図の曲線38の活動領域42内の点56によって示さ
れるように、最初に特定のばね撓みで負荷される。
これ以降説明される例において起こるかもしれないばね
の撓みの変化が、ばねに及ぼされる力に影響を与えない
ことが曲線38から明らかである。
の撓みの変化が、ばねに及ぼされる力に影響を与えない
ことが曲線38から明らかである。
シールする力が一定であるため、たとえば、摩耗、偏心
率、温度および圧力の変化によって引起こされる組にな
る部品の寸法の変化にかかわりなく、組になる部品(第
3図では示されていない〉間にポジティブなシールが確
立される。
率、温度および圧力の変化によって引起こされる組にな
る部品の寸法の変化にかかわりなく、組になる部品(第
3図では示されていない〉間にポジティブなシールが確
立される。
第4図に移ると、コイルばね14の一部が示されており
、特に、後部60および前部62を有するコイル手段1
6の各々が示されていて、ここで後部60は中心線Cに
ついて背面角Bに配置されており、前部62は中心iC
について前面角Fに配置されている。
、特に、後部60および前部62を有するコイル手段1
6の各々が示されていて、ここで後部60は中心線Cに
ついて背面角Bに配置されており、前部62は中心iC
について前面角Fに配置されている。
負荷を受ける方向りでばねの一貫した撓みを可能にする
ため、背面角Bが1度より大きく25度よりも小さく、
かつ前面角Fが30度よりも少ないとき、第3図に示さ
れたような特徴的な力/撓み曲線が確立され得ることが
発見されている。
ため、背面角Bが1度より大きく25度よりも小さく、
かつ前面角Fが30度よりも少ないとき、第3図に示さ
れたような特徴的な力/撓み曲線が確立され得ることが
発見されている。
これはコイル手段が第4b図に示されたような楕円形の
横断面68または第4C図に示されたような円形の横断
面70を有する巻線66を含むときに起こり得るのであ
って、前面角および背面角8、Fが小さくなればなるほ
ど、横断面はより円形になる。
横断面68または第4C図に示されたような円形の横断
面70を有する巻線66を含むときに起こり得るのであ
って、前面角および背面角8、Fが小さくなればなるほ
ど、横断面はより円形になる。
この発明に従ったばねは、負荷の要求および過度の実験
なしに決定されるであろう、ばねの設置のl〔めの大き
さと間隔の要求に依存して、寸法が大いに変化してもよ
いことは、認められるべきである。
なしに決定されるであろう、ばねの設置のl〔めの大き
さと間隔の要求に依存して、寸法が大いに変化してもよ
いことは、認められるべきである。
たとえば、第3図に図示されたように、点54における
負荷点は20グラムの力から10ポンドの力までのどこ
にあってもよく、ばねの高さ74は約0.025インチ
から約1インチまで変化しでもよい。
負荷点は20グラムの力から10ポンドの力までのどこ
にあってもよく、ばねの高さ74は約0.025インチ
から約1インチまで変化しでもよい。
ワイヤ66は所望される特定の負荷および撓み特性に依
存して、66aに示される円形の横断面、66bに示さ
れる楕円形の横断面、66Cに示される長円形横断面ま
たは66d、l:?よび66eにそれぞれ示される長四
角形または正方形の横断面などの多数の横断面であって
もよい。
存して、66aに示される円形の横断面、66bに示さ
れる楕円形の横断面、66Cに示される長円形横断面ま
たは66d、l:?よび66eにそれぞれ示される長四
角形または正方形の横断面などの多数の横断面であって
もよい。
円形の横断面のワイヤのための典型的なワイヤの直径は
約0.003から0.080インチであり、コイル間隔
78は通常選択されたワイV直径の約70%である。
約0.003から0.080インチであり、コイル間隔
78は通常選択されたワイV直径の約70%である。
コイルの間隔78が大きくなるにつれ、コイルの撓みも
大きくなり、第3図に示される曲線38の有用な部分4
2も広くなることは認められるべきである。
大きくなり、第3図に示される曲線38の有用な部分4
2も広くなることは認められるべきである。
コイル間隔が広くなるにつれて、負荷を受ける方向りに
沿って、かつ予め定められた、所望の負荷要求に従った
、ばね14によって及ぼされる力が均一でなくなること
もまた認められるべきである。このためコイル間隔は一
部には特定の状態のために所望の負荷および負荷分布に
基づいて決定される。
沿って、かつ予め定められた、所望の負荷要求に従った
、ばね14によって及ぼされる力が均一でなくなること
もまた認められるべきである。このためコイル間隔は一
部には特定の状態のために所望の負荷および負荷分布に
基づいて決定される。
コイルばね14が第1図および第5図に図示されたガー
タ型の形状であるときには、有することをさらに別のパ
ラメータが、第3図の42に図示されたばねの使用可能
な一定の力の部分に影響を与える。
タ型の形状であるときには、有することをさらに別のパ
ラメータが、第3図の42に図示されたばねの使用可能
な一定の力の部分に影響を与える。
このパラメータはコイルの高さ74に対するコイルばね
14の内直径80の率であって、コイルの高さ74はコ
イル14が負荷されない状態にあるとき測定される(第
4a図および第5図を参照)。
14の内直径80の率であって、コイルの高さ74はコ
イル14が負荷されない状態にあるとき測定される(第
4a図および第5図を参照)。
この率が約15の値よりも小さいとき、第3図において
点46および48の間の42で図示されたばねの一定の
力の領域の広さは減少し始め、曲げ率が減少するにつれ
て減少し続けることが発見されている。このため、負荷
されないコイルの高ざ74に対する内直径80の率は約
15の値よりも大きいことが好ましい。
点46および48の間の42で図示されたばねの一定の
力の領域の広さは減少し始め、曲げ率が減少するにつれ
て減少し続けることが発見されている。このため、負荷
されないコイルの高ざ74に対する内直径80の率は約
15の値よりも大きいことが好ましい。
第5図において、ばね14は負荷された位置で示されて
いる。内直径80で、点84によって示されるように、
コイル16が相互に触れるとき、ばね14の活8範囲は
第3図に図示される上方の点48に達し、ここで付加的
なばねの撓みに応答しlζ、ばねによって及ぼされる力
の量は迅速に増加する。
いる。内直径80で、点84によって示されるように、
コイル16が相互に触れるとき、ばね14の活8範囲は
第3図に図示される上方の点48に達し、ここで付加的
なばねの撓みに応答しlζ、ばねによって及ぼされる力
の量は迅速に増加する。
この発明に従って作られたばねの形状の数は、コイルば
ね14の力/撓み曲線38に影響を与えるパラメータの
範囲によって、上述されたように、極端な量で変化し得
ることが認められ得る。
ね14の力/撓み曲線38に影響を与えるパラメータの
範囲によって、上述されたように、極端な量で変化し得
ることが認められ得る。
しかしながら、特定の例として、コイルばね14のため
の特定のばね力対撓みの曲線90が第6図に示されてお
り、これは以下に述べるパラメータを有し、かつ点92
および94の間で概して平坦な力対撓み7曲線を図示し
ており、ここでコイルばねの撓みが負荷を受ける方向り
に沿ってコイルの高さの約4%から約38%に増加する
につれて、ばねによって及ぼされる力は最大で約15%
増加する。第6図の力/撓み曲線を上述の上に説明され
たFFFによって分析すると: 力を加えられた撓み曲線9oによって表示された、ばね
の典型的な初期の負荷点は点96の付近であり、これは
1インチあたり約300グラムである。
の特定のばね力対撓みの曲線90が第6図に示されてお
り、これは以下に述べるパラメータを有し、かつ点92
および94の間で概して平坦な力対撓み7曲線を図示し
ており、ここでコイルばねの撓みが負荷を受ける方向り
に沿ってコイルの高さの約4%から約38%に増加する
につれて、ばねによって及ぼされる力は最大で約15%
増加する。第6図の力/撓み曲線を上述の上に説明され
たFFFによって分析すると: 力を加えられた撓み曲線9oによって表示された、ばね
の典型的な初期の負荷点は点96の付近であり、これは
1インチあたり約300グラムである。
曲線90によって表示されたばねは302ステンレス鋼
によって作られたものであり、1インチあたり約47コ
イルを有し、かつ円形のワイヤ直径は、006インチで
ある。自由コイル高さ74は約0.053インチであり
、自由コイル幅100(第4b図を参照)は0.568
インチである。
によって作られたものであり、1インチあたり約47コ
イルを有し、かつ円形のワイヤ直径は、006インチで
ある。自由コイル高さ74は約0.053インチであり
、自由コイル幅100(第4b図を参照)は0.568
インチである。
特定のコイルの例14は約4度の背面角B、約21度の
前面角F、および約0.008インチのコイル間隔76
で作られている。
前面角F、および約0.008インチのコイル間隔76
で作られている。
この発明に従ったこれに変わる実施例が第7図に直線型
のコイルばね104として示されており、これは間隔を
あけた関係で互いに相互接続されIζ複数個のコイル手
段106を有し、中心線C1について前もって選択され
た鋭角に配置されており、第3図に図示されたように、
前もって選択された撓みの・範囲にわたって中心線C1
にほぼ垂直な負荷を受ける方向L1にコイルばね104
が力を及ぼすことを引起こす。
のコイルばね104として示されており、これは間隔を
あけた関係で互いに相互接続されIζ複数個のコイル手
段106を有し、中心線C1について前もって選択され
た鋭角に配置されており、第3図に図示されたように、
前もって選択された撓みの・範囲にわたって中心線C1
にほぼ垂直な負荷を受ける方向L1にコイルばね104
が力を及ぼすことを引起こす。
この直線のばね104の実施例は、オーブンのドアの加
熱によって歪みを被ったり、または物理的な酷使によっ
てきらんと合わなくなっているような、オーブンのドア
などのシールで遭遇されるであろう、2つの平坦でない
および/または平行でない表面108.110(第7図
参照)の間に均一な力を与えるために有用である。
熱によって歪みを被ったり、または物理的な酷使によっ
てきらんと合わなくなっているような、オーブンのドア
などのシールで遭遇されるであろう、2つの平坦でない
および/または平行でない表面108.110(第7図
参照)の間に均一な力を与えるために有用である。
第8図ではコイルばねシール14は回転軸114とハウ
ジング116の間にシールを提供するための応用で示さ
れている。軸114の運動は矢印118によって示され
るように回転的であるか、または矢印120によって図
示されるように並進的である。
ジング116の間にシールを提供するための応用で示さ
れている。軸114の運動は矢印118によって示され
るように回転的であるか、または矢印120によって図
示されるように並進的である。
矢印120によって図示されたように、軸114が動か
されると、軸114の直径のわずかな変化およびその偏
心率のために軸114とハウジング116の間の距離は
124変化することもあり、このためコイルばねシール
10内のコイルばね14の撓みを変化させることは第8
図から容易に明らかであろう。加えて、軸の加熱および
軸の摩耗もまた、この距離に影響を与える。
されると、軸114の直径のわずかな変化およびその偏
心率のために軸114とハウジング116の間の距離は
124変化することもあり、このためコイルばねシール
10内のコイルばね14の撓みを変化させることは第8
図から容易に明らかであろう。加えて、軸の加熱および
軸の摩耗もまた、この距離に影響を与える。
しかしながらこのコイルばねシール10はこの発明に従
って作られており、第3図に図示された力/撓み曲線を
表わすので、これらの寸法の変化はコイルばねシールに
よってハウジング116と軸114の間に及ぼされる力
を目に見えるほどには変えず、それによってその間の安
全なシールを維持する。
って作られており、第3図に図示された力/撓み曲線を
表わすので、これらの寸法の変化はコイルばねシールに
よってハウジング116と軸114の間に及ぼされる力
を目に見えるほどには変えず、それによってその間の安
全なシールを維持する。
第9図ではコイルばねシール126によって表わされる
この発明のさらに別な実施例が示されており、これは一
般にトロイダル形の形状を有するシール材料128から
なり、軟質プラスチックまたは硬質プラスチックまたは
金属、および第1図および第8図で図示されたコイル1
4と同様の建造の複数個のコイル130からなっていて
もよい。
この発明のさらに別な実施例が示されており、これは一
般にトロイダル形の形状を有するシール材料128から
なり、軟質プラスチックまたは硬質プラスチックまたは
金属、および第1図および第8図で図示されたコイル1
4と同様の建造の複数個のコイル130からなっていて
もよい。
加えて、コイルばねシール126はまたコイル支持物1
32を含み、これはコイルばねシール126に増加した
負荷能力を与えるためにばね材料から形成されてもよい
。すなわち、支持物132はそれ自身のばね負荷を与え
るような態様と材料で作られてもよく、しかし支持物1
32とコイルば勾130の組合わせは第3図に示される
ように、力を加えられたばね撓み特性を結果としてもた
らし、しかし増加した力を備える。軸114とハウジン
グ116の間のシールする能力に関する同じ特徴は、第
8図でコイルばね14に関して議論されたように、コイ
ルばねシール126によって与えられる。
32を含み、これはコイルばねシール126に増加した
負荷能力を与えるためにばね材料から形成されてもよい
。すなわち、支持物132はそれ自身のばね負荷を与え
るような態様と材料で作られてもよく、しかし支持物1
32とコイルば勾130の組合わせは第3図に示される
ように、力を加えられたばね撓み特性を結果としてもた
らし、しかし増加した力を備える。軸114とハウジン
グ116の間のシールする能力に関する同じ特徴は、第
8図でコイルばね14に関して議論されたように、コイ
ルばねシール126によって与えられる。
第10図はこの発明に従ったコイルばね134の別の応
用を示し、これは一般にトロイダル形の形状を有し、ロ
ッド136とハウジング138を有して、押し−引き機
構において有用である。
用を示し、これは一般にトロイダル形の形状を有し、ロ
ッド136とハウジング138を有して、押し−引き機
構において有用である。
ばね134は第3図で表示された力/撓み特性を表わし
、軸が矢印142の方向に動かされると負荷を受ける方
向140に対して同じカを与える。
、軸が矢印142の方向に動かされると負荷を受ける方
向140に対して同じカを与える。
ばね134はハウジング138内の溝146内に据えら
れており、また軸136内の溝148内にも入れ子にな
っている。
れており、また軸136内の溝148内にも入れ子にな
っている。
動作に際しては、機構(示されていない)を動作するた
めに軸が矢印142の方向に沿って動かされると、軸1
36とハウジング138の間の負荷線140に沿ってほ
とんど一定の力が及ぼされる。
めに軸が矢印142の方向に沿って動かされると、軸1
36とハウジング138の間の負荷線140に沿ってほ
とんど一定の力が及ぼされる。
この発明に従ったコイルばね154のさらに別の応用が
第11図に示されており、ここでコイルばね154は表
面160および162の間にシールを与えるために、L
字形のシール材料156と作動的関係で用いられている
。
第11図に示されており、ここでコイルばね154は表
面160および162の間にシールを与えるために、L
字形のシール材料156と作動的関係で用いられている
。
表面160.162は特定の応用に依存して平坦かある
いは丸いかいずれであっても、ばね154は、表面16
0の許容誤差、表面160.162の先細り、また同様
に表面160および162の間の距1111t166に
影響を及ぼす温度、圧力、摩耗を含む他のパラメータす
べてにおける変化のためのばねの撓みの変化にかかわら
ず、上で議論された一定の力を与えることが認められる
べきである。
いは丸いかいずれであっても、ばね154は、表面16
0の許容誤差、表面160.162の先細り、また同様
に表面160および162の間の距1111t166に
影響を及ぼす温度、圧力、摩耗を含む他のパラメータす
べてにおける変化のためのばねの撓みの変化にかかわら
ず、上で議論された一定の力を与えることが認められる
べきである。
この発明に従ったコイルばねおよびシールの待定の配置
が、この発明が有利に利用されるような態様を図示する
目的で上に説明されたが、この発明はそれに限定される
のでないことは認められるべきである。したがって、当
業者に起こるであろうすべての修正、変更、または同等
の配置は添付の特許請求の範囲で規定される発明の範囲
の中にあるものと考えられるべきである。
が、この発明が有利に利用されるような態様を図示する
目的で上に説明されたが、この発明はそれに限定される
のでないことは認められるべきである。したがって、当
業者に起こるであろうすべての修正、変更、または同等
の配置は添付の特許請求の範囲で規定される発明の範囲
の中にあるものと考えられるべきである。
第1図はこの発明に従ったコイルばねシールの透視図で
あって、複数個のコイル手段を示すために部分的に破断
されている。 第2図はフックの法則に従ったばねの弾性を一般に示す
、典型的な先行技術のば勾の、力対ばねの撓みの図であ
る。 第3図はこの発明に従って建造されたばねの力対撓みの
図であって、この発明のコイルばねが大きなばね撓み範
囲にわたって概して一定の力を及ぼすことを示す。 第4a図はこの発明のコイル手段の拡大された側面図で
ある。 第4b図は中心線に沿って見られた第4a図に示された
ばねの端面図であって、一般に、コイル手段が傾斜され
たときの楕円形の形状を示す。 第4C図は中心線に沿って見られた第4a図に示された
ばねの端面図であって、一般にコイル手段が第4b図で
示されたよりも傾斜されていないときの、より円形の形
状を示す。 第4d図はこの発明において利用されてもよい様々なワ
イヤの形式の一連の横断面図である。 第5図はこの発明に従った連続したガータ型のコイルば
ねの一部の横断面であって、圧縮下のばねを示す。 第6図はこの発明に従って作られたコイルばねの特定の
例のための力対撓みの図である。 第7図はこの発明に従った直線のコイルばねの特定の例
の図解であって、平行でない2つの表面間に均等の力を
加えるための位置にあるばねを示す。 第8図はこの発明に従ったコイルばねシールの図解であ
って、軸とハウジングの間に適用されたシールを示す。 第9図は弾性材料およびU字形の円形支持物と組合わさ
れた第5図に示されたガータ型ばねを示す図解である。 第10図は押し−引き機構内で利用された、この発明に
従ったガータ型コイルばねシールの図解である。 第11図は2つの表面間にシールを与えるためのシール
材料と組合わされた、この発明に従ったコイルばねの図
解である。 図において、10はコイルばねシール、12はシール材
料、14はコイルばね、16はコイル手段、74はコイ
ルの高さ、Bは背面角、Fは前面角、Cは中心線、Lは
負荷を受ける方向である。
あって、複数個のコイル手段を示すために部分的に破断
されている。 第2図はフックの法則に従ったばねの弾性を一般に示す
、典型的な先行技術のば勾の、力対ばねの撓みの図であ
る。 第3図はこの発明に従って建造されたばねの力対撓みの
図であって、この発明のコイルばねが大きなばね撓み範
囲にわたって概して一定の力を及ぼすことを示す。 第4a図はこの発明のコイル手段の拡大された側面図で
ある。 第4b図は中心線に沿って見られた第4a図に示された
ばねの端面図であって、一般に、コイル手段が傾斜され
たときの楕円形の形状を示す。 第4C図は中心線に沿って見られた第4a図に示された
ばねの端面図であって、一般にコイル手段が第4b図で
示されたよりも傾斜されていないときの、より円形の形
状を示す。 第4d図はこの発明において利用されてもよい様々なワ
イヤの形式の一連の横断面図である。 第5図はこの発明に従った連続したガータ型のコイルば
ねの一部の横断面であって、圧縮下のばねを示す。 第6図はこの発明に従って作られたコイルばねの特定の
例のための力対撓みの図である。 第7図はこの発明に従った直線のコイルばねの特定の例
の図解であって、平行でない2つの表面間に均等の力を
加えるための位置にあるばねを示す。 第8図はこの発明に従ったコイルばねシールの図解であ
って、軸とハウジングの間に適用されたシールを示す。 第9図は弾性材料およびU字形の円形支持物と組合わさ
れた第5図に示されたガータ型ばねを示す図解である。 第10図は押し−引き機構内で利用された、この発明に
従ったガータ型コイルばねシールの図解である。 第11図は2つの表面間にシールを与えるためのシール
材料と組合わされた、この発明に従ったコイルばねの図
解である。 図において、10はコイルばねシール、12はシール材
料、14はコイルばね、16はコイル手段、74はコイ
ルの高さ、Bは背面角、Fは前面角、Cは中心線、Lは
負荷を受ける方向である。
Claims (12)
- (1) 複数個のコイルを有し、各コイルが間隔をあけ
た関係で互いに相互接続されているコイルばねにおいて
、 各コイルがコイルの中心線について前もつて選択された
鋭角に配置されており、コイルばねがコイルばねの中心
線にほぼ垂直な負荷を受ける方向に、概して一定の力を
及ぼすことを引起こし、前記力が負荷を受ける方向に沿
ったコイルばねの前もつて選択された撓みの範囲にわた
って概して一定であることを特徴とする、コイルばね。 - (2) 前もって選択された撓みの範囲がコイルばねの
高さの約10%から約30%であることをさらに特徴と
する、特許請求の範囲第1項に記載のコイルばね。 - (3) 複数個のコイルがコイルばねの負荷を受ける方
向に関して傾斜され、各コイルが後部および前部を有し
、後部は負荷を受ける方向に背面角で配置されており、
かつ前部は負荷を受ける方向に前面角で配置されていて
、前記前面角が前記背面角よりも大きいことをさらに特
徴とする、特許請求の範囲第1項に記載のコイルばね。 - (4) 背面角が約1度よりも大きく約25度よりも小
さく、かつ前面角が約30度よりも小さいことをさらに
特徴とする、特許請求の範囲第3項に記載のコイルばね
。 - (5) コイルは楕円形の横断面を有するワイヤから巻
かれ、かつコイルがコイルばねの中心線に中心づけられ
た楕円形の横断面を有することをさらに特徴とする、特
許請求の範囲第4項に記載のコイルばね。 - (6) コイルばねの端が接合されてガータ型のばねを
形成し、かつ負荷を受ける方向がコイルばねの中心線の
正接にほぼ垂直であることをさらに特徴とする、特許請
求の範囲第5項に記載のコイルばね。 - (7) 間隔をあけた関係で互いに相互接続された複数
個のコイルおよびシール材料を有するコイルばねシール
において、 コイルがシール材料と作動的関係にあつて、コイルばね
が負荷を受ける方向に沿ったコイルばねの撓みに応答し
てコイルばねの中心線にほぼ垂直な負荷を受ける方向に
、シール材料に対して力を及ぼすことを引起こし、各コ
イルはコイルばねの中心線について前もつて選択された
鋭角に配置されており、コイルばねによって及ぼされる
力は負荷を受ける方向に沿つたコイルばねの撓みの前も
つて選択された範囲にわたって概して一定であることを
特徴とする、コイルばねシール。 - (8) 撓みの前もつて選択された範囲がコイルばねの
高さの約10%から約30%であることをさらに特徴と
する、特許請求の範囲第7項に記載のコイルばねシール
。 - (9) 複数個のコイルがコイルばねの負荷を受ける方
向に関して傾斜されており、各コイルが後部と前部を有
し、後部は負荷を受ける方向に背面角で配置され、かつ
前部は負荷を受ける方向に前面角で配置されていて、前
記前面角が前記背面角よりも大きいことをさらに待徴と
する、特許請求の範囲第7項に記載のコイルばねシール
。 - (10) 背面角が約1度よりも大きく約25度よりも
小さく、かつ前面角が約30度よりも小さいことをさら
に特徴とする、特許請求の範囲第9項に記載のコイルば
ねシール。 - (11) コイルが楕円形の横断面を有するワイヤから
巻かれ、かつコイルがコイルばねの中心線に中心づけら
れた楕円形の横断面を有することをさらに特徴とする、
特許請求の範囲第10項に記載のコイルばねシール。 - (12) コイルばねの端が接合されてガータ型のばね
を形成し、かつ負荷を受ける方向がコイルばねの中心線
の正接にほぼ垂直であることをさらに特徴とする、特許
請求の範囲第11項に記載のコイルばねシール。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/689,451 US4655462A (en) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | Canted coiled spring and seal |
US689451 | 1996-08-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61165035A true JPS61165035A (ja) | 1986-07-25 |
JPH07111213B2 JPH07111213B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=24768527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60299756A Expired - Lifetime JPH07111213B2 (ja) | 1985-01-07 | 1985-12-26 | コイルばね |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4655462A (ja) |
JP (1) | JPH07111213B2 (ja) |
DE (1) | DE3539608C2 (ja) |
GB (1) | GB2169378B (ja) |
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JP2016507711A (ja) * | 2013-01-25 | 2016-03-10 | バル・シール・エンジニアリング・インコーポレイテッドBal Seal Engineering,Inc. | 複合コイル形態を有するコイルバネ、コイルバネを用いるアセンブリ及び関連方法 |
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JPH0515619Y2 (ja) * | 1987-03-13 | 1993-04-23 | ||
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