JPS6217436A - コイルばね - Google Patents

コイルばね

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Publication number
JPS6217436A
JPS6217436A JP15672785A JP15672785A JPS6217436A JP S6217436 A JPS6217436 A JP S6217436A JP 15672785 A JP15672785 A JP 15672785A JP 15672785 A JP15672785 A JP 15672785A JP S6217436 A JPS6217436 A JP S6217436A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
spring
coil spring
axis
wire
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
Application number
JP15672785A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadamasa Tanaka
田中 忠賢
Toshikazu Ebata
江端 俊和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horikiri Spring Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Horikiri Spring Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horikiri Spring Manufacturing Co Ltd filed Critical Horikiri Spring Manufacturing Co Ltd
Priority to JP15672785A priority Critical patent/JPS6217436A/ja
Publication of JPS6217436A publication Critical patent/JPS6217436A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs 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
    • F16F1/04Wound springs
    • F16F1/042Wound 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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、コイルばねに係り、特にばねの素線の断面形
状を楕円形とし、この楕円の短軸がコイルの中心軸と平
行になるように或いは所定角度だけ傾斜するようにコイ
ルを形成することによって、素線をコイルに巻いたとき
の湾曲による影響を最も強く受けてねじり応力が、最大
となるコイルの内側部分を補強して素線に作用するねじ
り応力の均等化を図り、また過大な荷重が加わったとき
の線間接触部と最大ねじり応力部とが一致しないように
構成し、信頼性を高めたコイルばねに関する。
従来技術 従来、コイルばね11は、第4図に示すように、該コイ
ルばねの素線12の断面形状を真円形状にしたものが一
般的に用いられている。この従来例に係るコイルばね1
1の素線12の直径をd、コイル13の平均直径をDと
し、コイルばね11に荷重Pが該コイルばねの中心軸Y
−Y方向に加わったとき、素線12に作用する応力はね
じり応力であって、コイルの平均直径部13aに作用す
るねじり応力τは次式で表わすことができる。
τ=8PD/πd3 またこのときのコイル13の内側13bに作用するねじ
り応力をτ、とし、該コイルの外側13Cに作用するね
じり応力をτ2としたとき、各々のねじり応力は次式で
表わすことができる。
τl =KI  τ τ2=に2 τ ただしに、及びに2は応力修正係数と呼ばれるものであ
って、実用に供されるコイルばねにおいて、各々の応力
修正係数は下記の範囲の数値が使用されている。
1.1<Kl  <2.1 0.4<Kg <0.9 上記の結果から、従来例に係るコイルばね11に荷重を
加えたとき、素線12に作用するねじり応力τはコイル
13の内側13bで最大で、該コイルの平均直径13a
に向うに従って減少し、該コイルの外側13cにおいて
最小の値を示すことがわかる。この特性は実際の使用例
からも明らかであって、コイル13の内側13bから亀
裂が入り、この亀裂が次第に進行してばねの疲労破壊に
至っている障害報告が多数出されている事実からも理解
することができる。このようなばねの疲労破壊を低減さ
せる対策として、素線12の直径dだけを大きくするこ
とによって、コイルの内側13bに作用するねじり応力
を減することが可能となり、これによってこの部分に亀
裂が入りにくくなり、ばねの耐久性を向上させることが
できる。
しかしこのような処置を講すると新たな問題が生ずる。
即ち、圧縮コイルばねにおいては、第5図に示すように
、素線12の直径d1の場合の素線12相互の間隔11
に対して素線12の直径を更に大きいd2にすれば、素
線12相互の間隔12はl+   (di  d+ )
となってn、よりも減少するため、コイルばね11に常
用荷重を超えて突発的に過大な荷重が加わったときに、
素線12が互に接触或いは衝突し、この部分から摩耗或
いは腐食が進行し、やがて疲労破壊に至るいわゆるフレ
ッティングコロ−ジョンから引き起されるばねの折損事
故が生じ易いという欠点が生ずる。
目  的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、ばねの素線
の断面形状を楕円形とし、この楕円の短軸がばねの中心
軸と平行になるようにコイルを形成することによって、
コイルの内側に集中的に作用していた最大ねじり応力の
緩和を図り、コイルばねの疲労破壊を抑えて耐久性を向
上させることである。また他の目的は、ばねの素線の断
面形状を楕円形に形成することによって、素線相互の間
隔を広く取ることを可能とし、常用荷重を超えて突発的
に過大な荷重がコイルばねに加わったときの、素線が相
互に接触或いは衝突する機会を減することである。更に
他の目的は、この楕円の短軸がばねの中心軸に対して所
定角度だけ傾斜するようにコイルを形成することによっ
て、万一素線の接触や衝突が生じたとしても素線相互の
接触部が最大ねじり応力部を避けるようにして、フレッ
ティングコロ−ジョンによる破壊の危険性を大幅に減少
させ、信頼性の高いコイルばねを提供できるようにする
ことである。
構成 要するに本発明(特定発明)は、ばねの素線の断面形状
を楕円形とし、この楕円の短軸がばねの中心軸と平行と
なるようにコイルを形成したことを特徴とするものであ
り、また本発明(第2発明)は、ばねの素線の断面形状
を楕円形とし、この楕円の短軸がばねの中心軸に対して
所定角度傾斜するようにコイルを形成し、前記ばねの素
線の線間接触部と最大ねじり応力部とが一致しないよう
に構成したことを特徴とするものである。
以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。本発
明に係るコイルばね1は、第1図に示すように、ばねの
素vA2の断面形状を楕円形とし、短軸の長さをy、長
軸の長さをXとするこの楕円の短軸がばねの中心軸Y−
Yと平行となるようにコイル3が形成されている。
また本発明(第2発明)に係るコイルばね1は、第2図
に示すように、ばねの素線2の断面形状を楕円形とし、
短軸の長さをy、長軸の長さをXとするこの楕円の短軸
がばねの中心軸Y−Yに対して所定角度θだけ、例えば
5度乃至10度の範囲で傾斜するようにコイル3が形成
されている。
第1図に示す本発明に係るコイルばね1において、コイ
ル3の平均直径をDとし、荷重Pがコイルばね1の中心
軸Y−Y方向に加わったとき、素線2に作用するねじり
応力を楕円断面の短軸部表面2aに作用するねじり応力
σ1及び長軸部表面2b又は2Cに作用するねじり応力
σ2に分けて表わせば、次式に示す通りである。
σ+=8PD/πxy” σ2=8PD/πxZ y ここで楕円の長軸の長さXが短軸の長さyよりも長いこ
とから、短軸部表面2aに作用するねじり応力σ、が長
軸部表面2b又は2Cに作用するねじり応力σ2よりも
大きくなることは上式から明らかである。また一方、コ
イルばね1のコイル3の平均直径部3aに作用するねじ
り応力はσ1に相当し、本発明に係るコイルばねlと従
来例に係るコイルばね11のばね特性が等しくなるよう
にする条件を満すためには、σ1=τの関係式が成立し
なければならない。即ち、8PD/πxy2=8PD/
πd3から以下の関係式を誘導することができる。
y=d (d/x)”” この関係式は、楕円の長軸の長さXを従来例に係るコイ
ルばね11の素線12の直径dにある倍率を乗じた値で
予め定めることによって、従来例に係るコイルばね11
と同等の特性を発揮することのできる本発明に係るコイ
ルばね1の素線2の楕円断面の短軸の長さyを決定する
際に利用できる。
一例として楕円の長軸の長さXを従来例に係るコイルば
ね11の素線12の直径dの1.5625倍に設定した
ときの楕円の短軸の長さyは以下の計算によって求める
ことができる。
x = 1.5625 dのとき、 y=d (d/1.5625d) ”” =0.8 d
以上の結果から従来例に係るコイルばね11の素線12
の直径dに対して、本発明に係るコイルばね1の素線2
は長軸を素線12の1.5625倍、短軸を素′4IA
12の0.8倍からなる楕円に形成すればよいことにな
る。
作用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作用
について説明する。第1図に示すように、本発明に係る
コイルばね1の素線2を楕円断面として、長軸を従来例
に係るコイルばね11の素線12の例えば1.5625
倍、短軸を素線12の例えば0.8倍に設定し、コイル
ばねlの中心軸Y−Y方向に荷重Pを加えたときに、楕
円断面の短軸部表面2aに作用するねじり応力σ1及び
長軸部表面2bに作用するねじり応力σ2は次の通りで
ある。
σ、  =8po/πx1.5625d x (0,8
d)”=8PD/πd3= τ σ、 =8PD/πX (1,5625d) ” X 
O,8d = 8PD/19531πd=0.51τ この結果に基いて、本発明に係るコイルばね1のコイル
3の平均直径部3asコイル3の内側3b、コイル3の
外側3cの各部分及び従来例に係るコイルばね11の該
各部分に作用するねじり応力を計算し、比較列挙したも
のが第1表である。
第1表 第1表の結果で明らかなように、従来例に係るコイルば
ね11の場合にはコイルの内側13bに最大ねじり応力
が作用しているが、本発明に係るコイルばね1ではコイ
ル3の内側3bに作用するねじり応力が緩和されて、応
力修正係数によっては、むしろコイル3の平均直径部3
aの方がコイルの内側3bよりもねじり応力は大きくな
る場合もあって、素線2の各部に作用する応力を均等化
し得ることがわかる。
また第3図に余すように、同一のばね特性を有する本発
明に係るコイルばね1と従来例に係るコイルばね11に
おいて、コイルばね11の素線12の相互の間隔をlと
したとき、コイルばね1の場合の素線2の相互の間隔は
!+0.2dとなって、従来例よりも素線の間隔を広く
確保することができる。この結果、本発明に係るコイル
ばね1は従来例に係るコイルばね11に比べて、常用荷
重を超える過大な荷重が作用したときの素線が互いに接
触或いは衝突する機会を減することができる。
また本発明に係るコイルばね1においては、素線2が万
一、互いに接触したときの接触部が第1表に示したコイ
ルの平均直径部3aに相当し、応力修正係数によっては
コイル3の平均直径部3aが最大ねじり応力部に相当す
るので、第2図に示すように、素線2の楕円断面の短軸
をばねの中心軸Y−Yに対して所定角度θだけ、例えば
5度乃至10度の範囲で傾斜させたので、接触部と最大
ねじり応力部が一致しないようにし、コイルばね1の信
頼性を向上させることができる。
効果 本発明は、上記のように構成され、作用するものである
から、ばねの素線の断面形状を楕円形とし、この楕円の
短軸がばねの中心軸と平行になるようにコイルを形成し
たので、コイルの内側に集中的に作用していた最大ねじ
り応力が緩和されて、コイルばねの疲労破壊を抑えて耐
久性を向上させることができる効果が得られる。またば
ねの素線の断面形状を楕円形に形成したので、素線相互
の間隔を広く取ることが可能となり、常用荷重を超えて
突発的に過大な荷重がコイルばねに加わった場合にも、
素線が相互に接触或いは衝突する機会を減することがで
きる効果がある。また第2発明においては、この楕円の
短軸がばねの中心軸に対して所定角度だけ傾斜するよう
にコイルを形成したので、万一素線の接触や衝突が生じ
たとしても素線相互の接触部が最大ねじり応力部を避け
ているため、フレッティングコロ−ジョンによる破壊の
危険性が大幅に減少し、信頼性の高いコイルばねを提供
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例に係り、第1図は楕
円の短軸がばねの中心軸と平行となるようにコイルを形
成したコイルばねの部分縦断面正面図、第2図は楕円の
短軸がばねの中心軸に対して所定角度傾斜するようにコ
イルを形成したコイルばねの部分縦断面図、第3図は本
発明の実施例及び従来例における素線間の間隔を比較し
た部分縦断面図、第4図は従来例に係るコイルばねの部
分縦断面正面図、第5図は従来例における素線間の間隔
を比較した素線の縦断面図である。 lはコイルばね、2は素線、3はコイル、Y−Yはコイ
ルばねの中心軸、θは所定角度である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ばねの素線の断面形状を楕円形とし、この楕円の短
    軸がばねの中心軸と平行となるようにコイルを形成した
    ことを特徴とするコイルばね。 2 ばねの素線の断面形状を楕円形とし、この楕円の短
    軸がばねの中心軸に対して所定角度傾斜するようにコイ
    ルを形成し、前記ばねの素線の線間接触部と最大ねじり
    応力部とが一致しないように構成したことを特徴とする
    コイルばね。 3 前記短軸の傾斜角度は、5度乃至10度の範囲に設
    定されていることを特徴とする特許請求の範囲第2項に
    記載のコイルばね。
JP15672785A 1985-07-15 1985-07-15 コイルばね Pending JPS6217436A (ja)

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JP15672785A JPS6217436A (ja) 1985-07-15 1985-07-15 コイルばね

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ID=15634008

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4923183A (en) * 1987-10-20 1990-05-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Non-circular cross-section coil spring
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