JPS628445Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はサージングを防止するための弁用コ
イルばねに関するものである。

従来自動車エンジン用弁ばね（第１図に１例と
してオーバーヘツドバルブ型エンジンの弁に用い
たコイルばねを示す。）のように高速で用いられ
るコイルばねのサージングを防止するため、第２
図に示すように、密巻部と粗巻部とを有し、
該密巻部と粗巻部とではピツチは異るが密巻
部及び粗巻部においては等ピツチにしたコイ
ルばね甲（以下２段等ピツチばねと仮称する。）
が提供されている。

然しこのコイルばね甲がサージング防止効果を
奏するためには、取付上厳守しなければならない
条件即ち取付状態では上記密巻部の素線ｄが密
着し、揚程状態では上記粗巻部のみがばねとし
て作用するように取付けなければならず、この取
付状態が適正に維持された場合に初めてサージ波
が加わると、サージ波の1/2周期ごとに密着部
の素線ｄが密着、離反を繰り返し、従つて有効巻
数が変化することにより固有振動数を変化させ、
ばねへの強制振動数とばねの固有振動数とが一致
する時生じるサージングなる共振現象を防止で
き、或は密着部素線ｄが互いに衝突することによ
つてサージング波のエネルギーを失わせ、サージ
ング波を減衰させることができる。

ところが上述の取付状態に取付けることはなか
なか困難で、取付箇処の高さのばらつき、コイル
ばねの製造上のばらつき、コイルばねの疲労変形
等によりコイルばねが設計のねらい通りに取付け
られず、密着部が密着せずに隙間が開いたり、
或は圧縮し過ぎて密着部が過度に圧接され、サ
ージング波が伝つた場合、密着部が所期の密着、
離反を行わず、延いてはこのようなコイルばねを
取付けてもサージングを防止できないと云う欠点
があつた。この考案は叙上の欠点を除去できたサ
ージング防止用コイルばねを提供するのをその目
的とする。

第３図に示す１実施例に基づきその構成を説明
すると、このサージングを防止するための弁用コ
イルばね乙は、不等ピツチである密巻部と等ピ
ツチである粗巻部とを有し、その粗巻部が取
付点より最大揚程時までの間の荷重特性を主とし
て受持たせるようにしたものである。

この実施例は叙上のような構成を有し、今２段
等ピツチばね（甲）、２段不等ピツチばね（乙）
（本考案のもの）、通常の不等ピツチばね（丙）と
比較しつつ乙の作用を説明すると、第４図は甲，
乙，丙の形状を示す「素線間間隙ｃ、巻数ｎ線
図」であるが、甲は密巻部の間隙一定であるので
水平線c₀をなし、乙は次第に増しているので仰角
をもつた傾斜線c₁であり、甲，乙は粗巻部は何
れも等ピツチなので水平であり、丙は密巻部も粗
巻部もなく間隙ｃは漸増するのでc₂のような曲線
となる。なおｅは一部等ピツチの部分のあるもの
を示し、第４図中ｆは座巻に近い部分を示す。

この様なばねを夫々圧縮高さＨを変化させ、
夫々の固有振動数ｆを測定すると、第５図に示す
ｆ−Ｈ線図を得、図中甲，乙におけるａ点は密巻
部が接着を開始する点であり、ｂ点は密巻部が完
全に接着を終る点であるが、一般に鋼製コイルば
ねの固有振動数ｆは、 ｆ＝定数×素線の径 ／（有効巻数×コイルの平均直径） なる関係があるので、不等ピツチコイルばね丙が
圧縮されると、ピツチの小さな部分から巻線は密
着を始め、荷重が増すにつれ次第に有効巻数が減
少するので、固有振動数は次第に大きくなつて行
くことは第５図丙に示す通りである。

ところで乙においては、ａ点で密巻部が接着を
開始しても密巻部は不等ピツチであるので一斉に
間隙は密着せず、密着が漸時進み有効巻数が減少
するにつれ除々に固有振動数が増し、ｂ点に至つ
て密巻部は完全に密着し、以後は粗巻部の有効巻
数に関聯した固有振動数となる。

これに反し、甲においては密巻部は等ピツチで
あるので、密巻部の素線の密着は各間隙において
略一斉に行われる。従つて第４図に示すように、
乙においてはａ，ｂ間の横軸上の長さが長いの
に、甲においては短い。

この事は、サージング防止効果が期待できるの
は取付点がab間にある場合（つまり密巻部が密
着離反し固有振動数が急激に変化する範囲）であ
るから、甲は短いab間に正確に取付点を設定し
なければならないが、乙は比較的長いab間に取
付点を設定すればよいと云うことである。

なお、前述のごとく不等ピツチコイルばね丙は
固有振動数が圧縮高さとともに増加し第５図丙で
も分るように、取付点と最大揚程時とでは固有振
動数に差があるからサージングを生じにくくする
ことができるが、丙は甲乙に比し、取付点附近で
固有振動数の急激な変化を狙つたものではなく、
又素線を互に衝突させて揚程時に減衰効果を狙つ
たものでもないためサージング防止効果は非常に
小さい。即ち甲，乙は取付点附近で固有振動数が
急激に変化するためサージング効果は大きい。

この考案は叙上のような構成作用を有するか
ら、エンジンの弁ばね等サージング防止用ばねに
用いる時、密巻部を或る程度接着して取付ける
ような場合、取付高さに多少ばらつきがあり、使
用中にコイルばねの疲労変形等があつてもサージ
ング防止作用を充分奏せるように取付けるのにそ
れ程細心の注意、正確さを要求されない効果を有
する。のみならず、第４図丙に示す不等ピツチか
ら次第に等ピツチになるものに比し、第４図乙に
示すこの考案のものは、第４図の線間間隙−巻数
線図の面積はスプリングの「タワミ」の量を表す
ので、この考案の密巻部の所の面積Ｐと同じ大き
さの面積Ｐを第４図丙中に取ると明かなように、
この考案のように密巻部に不等ピツチを取つたも
のの方が、不等ピツチより自然と等ピツチに移行
して行くものより同一タワミに対して巻数の変化
が大きく、従つて固有振動数の変化も大きいと云
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバーヘツドバルブ型自動車エンジ
ンの弁部の縦断面図、第２図は２段等ピツチコイ
ルばねの正面図、第３図はこの考案にかゝるサー
ジングを防止するための弁用コイルばね（２段不
等ピツチコイルばね）の正面図、第４図は２段等
ピツチコイルばね、この考案品、不等ピツチコイ
ルばねのｃ−ｎ線図、第５図は同じく３種類のコ
イルばねのｆ−Ｈ線図を夫々示し、は密巻部、
は粗巻部を夫々示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 不等ピツチである密巻部と等ピツチである粗
   巻部とを有し、その粗巻部が取付点より最大
   揚程時までの間の荷重特性を主として受持たせる
   ことを特徴とするサージングを防止するための弁
   用コイルばね。