JP2009192035A - 圧縮型コイルばねのばね特性調節方法、及びばね特性調節型圧縮付勢体 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ばね特性を調節して所望のばね力（付勢力）を得ることのできるばね特性調整方法及びばね特性調節型圧縮付勢体を提供して、さらなる用途の拡大を図ることを目的とする。
【解決手段】帯状のばね鋼１１をコイル状に巻き回すとともに、ばね鋼１１の長さ方向に連続するウェーブ１２を形成し、回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触するコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与して、ばね特性を調整した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、ばね特性を調整できる圧縮型コイルばねに関する。

従来から、省スペース化、コンパクト化に富み、単純な構造で曲げ応力を主とする強力なばね力（付勢力）を備えた圧縮コイルばねであるコイルドウェーブスプリングがある。このようなコイルドウェーブスプリングは、長さ方向に連続する波型を形成した帯状のばね鋼をコイル状に巻き回して構成され、主として自動車用クラッチ部品として使用されている。そして、このコイルドウェーブスプリングは、圧縮方向に隣合う前記波型の山型頂上部と谷型頂上部とが接した状態におけるばね力（付勢力）が設計されている。

このコイルドウェーブスプリングについて、例えば、特許文献１に示すように、設計されたばね力（付勢力）をコントロールするために、前記山型頂上部と前記谷型頂上部との接触状態を保持する係止機構を備える等の工夫がされている。

実用新案登録第２５７６０２７号公報

コイルドウェーブスプリングは、機構が単純で軽量でありながらも、少ないスペースで強力なばね力（付勢力）が得られるため、様々な用途が期待されている。
しかし、特許文献１に示すように、これまでのコイルドウェーブスプリングは圧縮方向に圧縮して設計されたばね力（付勢力）を得ることにしか用いられていなかった。
この発明は、ばね特性を調節して所望のばね力（付勢力）を得ることのできるばね特性調整方法及びばね特性調節型圧縮付勢体を提供して、さらなる用途の拡大を図ることを目的とする。

この発明は帯状のばね鋼をコイル状に巻き回すとともに、前記ばね鋼の長さ方向に連続する波型を形成した圧縮型コイルばねに、回転を付与してばね特性を調節する圧縮型コイルばねのばね特性調節方法であることを特徴とする。

上記圧縮型コイルばねは、コイルドウェーブスプリングや、並列多重巻きリングであることを含む。
上記ばね特性は、コイルドウェーブスプリングや、並列多重巻きリング等の圧縮型コイルばねの押圧量とばね力（付勢力）の関係に関する特性であることを含む。
上記回転は、圧縮型コイルばねの周回方向の回転であることを含み、この回転により、圧縮型コイルばねに螺旋方向のねじりを入力することができる。

これにより、圧縮型コイルばねに回転を付与して、圧縮型コイルばねを所望のばね特性に調節することができる。したがって、例えば、使用用途に応じて、ばね特性を調節することができ、圧縮型コイルばねの利用用途を拡大することができる。

さらに、押圧途中の圧縮型コイルばねに回転を付与することで、無回転状態において線形状態を示すばね特性を非線形状態に変化させることができ、通常の圧縮型ばねでは想定のできない押圧途中からばね特性を任意に調整することができる。

この発明の態様として、回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触することができる。
上述の圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部は、コイル状に巻き回したばね鋼において、圧縮型コイルばねの圧縮方向、すなわち高さ方向に隣合う周回部分における周方向の略一致する位置に形成された凸状の波型部分の頂部と凹状の波型部分の頂部であることを含む。

これにより、回転が付与されていない無回転状態において自由高さが最も高く、回転を付与することによって自由高さが低くなる圧縮型コイルばねを構成することができる。したがって、圧縮型コイルばねに回転を付加することによって、自由高さから所定のばね高さになるまで押圧する押圧量を低減させ、所定ばね高さまで押圧した状態での付勢力を低下させることができる。
このように、所定のばね高さまで付勢した状態での付勢力を、圧縮型コイルばねに付加する回転によって調整することができる。

また、この発明の態様として、前記圧縮型コイルばねの波型部分を回転位相において半波長分ずらす回転の付与を許容することができる。
上述の波型部分を回転位相において半波長分ずらす回転とは、例えば、回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触する圧縮型コイルばねの場合、圧縮方向に隣合う凸状の波型部分同士、或いは凹状の波型部分同士が重なりあう状態まで回転位相をずらす回転であることを含む。

これにより、例えば、回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触する圧縮型コイルばねにおいて回転位相に対する半波長分の回転を付与することで、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部同士及び凹状頂部同士が接触する状態、すなわちコイル状に巻き回すとともに、長さ方向に連続する波型を形成した帯状のばね鋼が重なり合って密着する最も自由高さを低い状態にすることができる。

このように、圧縮型コイルばねにおいて回転位相に対する半波長分の回転を付与することで、自由高さが最も高い状態と最も低い状態とを両状態となることができる。したがって、圧縮型コイルばねに回転を付与することによるばね特性の調整範囲を広げることができ、利便性の高い圧縮型コイルばねのばね特性調整方法を実現することができる。

また、この発明は、帯状のばね鋼をコイル状に巻き回すとともに、前記ばね鋼の長さ方向に連続する波型を形成した圧縮型コイルばねと、該圧縮型コイルばねに、回転を付与してばね特性を調節する回転付与手段とを備えたばね特性調節型圧縮付勢体であることを特徴とする。

これにより、回転付与手段が圧縮型コイルばねに回転を付与して、圧縮型コイルばねを所望のばね特性に調節することができる。したがって、例えば、使用用途に応じて、ばね特性を調節することができ、ばね特性調節型圧縮付勢体としての圧縮型コイルばねの利用用途を拡大することができる。

また、押圧途中の圧縮型コイルばねに回転を付与することで、無回転状態において線形状態を示すばね特性を非線形状態に変化させることができ、通常の圧縮型ばねでは想定のできない押圧途中からばね特性を任意に調整できる圧縮型コイルばねを構成することができる。

この発明の態様として、前記ばね鋼の少なくとも一方の端部に握持部を備え、
前記回転付与手段が、前記握持部を握持して前記回転を付与することができる。
これにより、前記回転付与手段は、前記圧縮型コイルばねに対して確実に回転を付与することができる。したがって、所望のばね特性に設定されたばね特性調節型圧縮付勢体を確実に実現することができる。

また、この発明の態様として、前記回転付与手段による回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触することができる。

これにより、回転が付与されていない無回転状態において自由高さが最も高く、回転を付与することによって自由高さが低くなる圧縮型コイルばねを備えたばね特性調節型圧縮付勢体を構成することができる。

したがって、回転付与手段を用いて圧縮型コイルばねに回転を付加することによって、自由高さから所定のばね高さになるまで押圧する押圧量を低減させ、所定ばね高さまで押圧した状態での付勢力を低下させることができる。
このように、所定のばね高さまで付勢した状態での付勢力を、回転によって調整することができる。

また、この発明の態様として、前記回転付与手段を、前記圧縮型コイルばねの波型部分の回転位相を半波長分までずらす回転を付与する構成とすることができる。

これにより、例えば、回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触する圧縮型コイルばねにおいて回転位相に対する半波長分の回転を付与することで、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部同士及び凹状頂部同士が接触する状態、すなわちコイル状に巻き回すとともに、長さ方向に連続する波型を形成した帯状のばね鋼が重なり合って密着する最も自由高さを低い状態にすることができる。

このように、圧縮型コイルばねにおいて回転位相に対する半波長分の回転を付与することで、無回転状態で自由高さが最も高い状態と最も低い状態とを両状態となることができる。したがって、圧縮型コイルばねに回転を付与することによるばね特性の調整範囲を広げることができ、利便性の高い圧縮型コイルばねのばね特性調整方法を実現することができる。

また、この発明は、上述したばね特性調節型圧縮付勢体を圧縮方向に押圧する押圧部と、前記回転付与手段を制御する制御部とを備えた調節型付勢装置であることを特徴とする。

これにより、前記制御部で制御され、所望のばね特性に設定されたばね特性調節型圧縮付勢体で前記押圧体を付勢することができる。したがって、所望の付勢力で押圧体を付勢する調節型付勢装置を得ることができる。

また、この発明は、上述したばね特性調節型圧縮付勢体に、入力された衝撃力を伝達する衝撃力伝達部を備えた調節型衝撃吸収装置であることを特徴とする。
これにより、衝撃力伝達部を介して入力された衝撃力を、所望のばね特性が設定されたばね特性調節型圧縮付勢体で吸収することができる。したがって、用途に応じた衝撃吸収性能を有する調節型衝撃吸収装置を構成することができる。

この発明によれば、ばね特性を調節して所望のばね力（付勢力）を得ることのできるばね特性調整方法及びばね特性調節型圧縮付勢体を提供することができる。

以下、本発明の一実施例について説明する。
コイルドウェーブスプリング１０の斜視図による説明図である図１と、回転が付与された場合のウェーブ１２の状態を説明する説明図である図２と、各状態における押圧量と付勢力との関係グラフを示す図３とともに、コイルドウェーブスプリング１０について説明する。
コイルドウェーブスプリング１０は、長さ方向に連続するウェーブ１２を形成した帯状のばね鋼１１をコイル状に巻き回して構成している。

また、ばね鋼１１の両端部分をコイルドウェーブスプリング１０の伸縮方向Ｄに折り曲げてアーム１４を形成している。なお、この伸縮方向Ｄのうち、コイルドウェーブスプリング１０を圧縮する側の方向を圧縮方向Ｄ１、コイルドウェーブスプリング１０を伸長する側の方向を伸長方向Ｄ２としている。

ウェーブ１２は、上向きに凸な円弧形状で形成した上向ウェーブ１２ａと、該上向ウェーブ１２ａと上下対称な形状で下向きに凸な円弧形状で形成した下向ウェーブ１２ｂとを、ばね鋼１１の長さ方向において交互に配置して連続する波型形状を形成している。

また、回転が付与されていない無回転状態のコイルドウェーブスプリング１０（以下において「無回転状態」）のウェーブ１２部分の拡大図である図２（ａ）に示すように、上記無回転状態において、伸縮方向Ｄに隣り合うウェーブ１２の上向ウェーブ１２ａの頂部１３ａと、下向ウェーブ１２ｂの頂部１３ｂとが突き合わせる様な態様を構成している。

このときの自由高さを無回転自由高さＬ１とする。なお、自由高さとは、コイルドウェーブスプリング１０に圧縮方向Ｄ１の押圧力が付与されていない状態でのコイルドウェーブスプリング１０の下部から上部までの高さをいう。

このコイルドウェーブスプリング１０のアーム１４を握持してＲ方向の回転を付与することによって、回転状態のウェーブ１２部分の拡大図である図２（ｂ）に示すように、上向ウェーブ１２ａと下向ウェーブ１２ｂとが回転方向にずれることとなる。

すなわち、例えば、回転固定側（下側）の下向ウェーブ１２ｂに対して、回転側（上側）の上向ウェーブ１２ａが回転方向に移動し、それぞれの位相がずれた状態で接触することとなる。したがって、コイルドウェーブスプリング１０の自由高さは低くなる（このときの自由高さを「回転自由高さＬ２」という）。

さらに、回転を加えると、図１（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、伸縮方向Ｄに隣り合うウェーブ１２の上向ウェーブ１２ａの頂部１３ａ同士と、下向ウェーブ１２ｂの頂部１３ｂ同士とが重なり合う状態、すなわち、ばね鋼１１同士が密着する状態（以下において「フル回転状態」という）になる。

このときの自由高さをフル回転自由高さＬ３とする。なお、回転状態から押圧されてばね鋼１１同士が密着する状態やフル回転状態を「ばね鋼密着状態」とし、該ばね鋼密着状態のばね高さを密着状態高さＬ４とする。

このように、コイルドウェーブスプリング１０は付与された回転によって、自由高さＬが低くなり、ばね鋼１１同士が密着して重なり合うフル回転自由高さＬ３まで低くすることができる。ここで、コイルドウェーブスプリング１０のばね定数は、図３に示すように、ばね鋼１１が密着するばね鋼密着状態までの第１ばね定数ｋ１と、ばね鋼１１が密着したばね鋼密着状態からさらに押圧する際の第２ばね定数ｋ２となる。

したがって、圧縮方向Ｄ１の押圧力が付与されていない状態でばね鋼１１が密着したフル回転状態におけるバネ定数は第２ばね定数ｋ２のみとなり、これに対し、無回転状態や回転状態のコイルドウェーブスプリング１０は、無回転自由高さＬ１や回転自由高さＬ２からばね鋼１１が密着するばね鋼密着状態までの押圧量に対する第１ばね定数ｋ１と、ばね鋼１１が密着したばね鋼密着状態からの更なる押圧に対する第２ばね定数ｋ２とからなる２段階バネ定数で構成される。

したがって、図３に示すように、コイルドウェーブスプリング１０の下部から所望の付勢高さＬ５となる高さまで押圧して付勢力を得る場合、例えば、無回転状態のコイルドウェーブスプリング１０は、無回転自由高さＬ１から密着状態高さＬ４までの第１ばね定数ｋ１分と、密着状態高さＬ４から付勢高さＬ５までの第２ばね定数ｋ２分の付勢力を得ることができる。

これに対し、Ｒ方向の回転が付与され、自由高さが回転自由高さＬ２である回転状態のコイルドウェーブスプリング１０は、回転自由高さＬ２から密着状態高さＬ４までの第１ばね定数ｋ１分と、密着状態高さＬ４から付勢高さＬ５までの第２ばね定数ｋ２分の付勢力を得ることができる。

このように、回転自由高さＬ２である回転状態のコイルドウェーブスプリング１０を付勢高さＬ５まで押圧した場合、回転状態のコイルドウェーブスプリング１０は無回転状態のコイルドウェーブスプリング１０から押圧する場合と比べて、無回転自由高さＬ１から回転によって回転自由高さＬ２まで低くなった分の第１ばね定数ｋ１に対する付勢力が低減している。

さらに回転が付与されて、自由高さが密着状態高さＬ４と同じフル回転自由高さＬ３となるフル回転状態のコイルドウェーブスプリング１０は、密着状態高さＬ４から付勢高さＬ５までの第２ばね定数ｋ２分のみの付勢力を得ることができる。

このようにして、コイルドウェーブスプリング１０に回転を付与することによって、同じ付勢高さまで押圧した場合でも得ることのできる付勢力が異なるコイルドウェーブスプリング１０、すなわち、付与した回転によってばね特性を静的に調整することができるコイルドウェーブスプリング１０を構成することができる。
したがって、圧縮方向に圧縮して設計されたばね力（付勢力）以外の調整されたばね特性による所望のばね力（付勢力）を得ることができる。

次に、このコイルドウェーブスプリング１０のばね特性を動的に調整する調整方法について、押圧途中から回転を付与した場合のたわみと付勢力との関係グラフを示す図４とともに説明する。

図４における無回転押圧領域に示すように、たわみが所定量になるまで押圧することによりコイルドウェーブスプリング１０の付勢力は上述の第１ばね定数ｋ１に比例して増加する。

このまま押圧すると図４における一点鎖線で示すように線形増加するが、ここでコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与することにより、図４における回転押圧領域の実線で示すように、コイルドウェーブスプリング１０の付勢力は非線形増加する。

これは、コイルドウェーブスプリング１０に付与した回転によってウェーブ１２の位相がずれた状態で接触することによる吸い込み効果によって、たわみの増加と付勢力の増加との関係が上記状態となる。したがって、コイルドウェーブスプリング１０に付与する回転量と押圧量との調整により、例えば、回転押圧領域における付勢力を増加させず、押圧力を一定にしたままたわみを増加させたり、図４における二点鎖線で示すような非線形変化となる任意のばね特性を実現することができる。

さらに、コイルドウェーブスプリング１０に回転を付与したり、押圧することで上述のばね鋼密着状態になると、それまで回転押圧領域において示す非線形増加していたコイルドウェーブスプリング１０の付勢力は、図４における第二無回転押圧領域に示すように、上述の第２ばね定数ｋ２による線形増加となる。
このように、押圧途中にコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与することにより、ばね特性を動的に調整することができる。

次に、ばね特性調節型圧縮付勢体１の斜視図を示す図５と、ばね特性調節型圧縮付勢体１の側面図を示す図６とともに、このようなコイルドウェーブスプリング１０を用いたばね特性調節型圧縮付勢体１について説明する。
ばね特性調節型圧縮付勢体１は、上記コイルドウェーブスプリング１０と、該コイルドウェーブスプリング１０に回転を付与する回転機構２０とで構成している。

回転機構２０は、コイルドウェーブスプリング１０の下端に備えたリングギア２１と、リングギア２１を回転する回転モータ２２と、回転モータ２２に電気的に接続され回転モータ２２の回転を制御する制御装置（図示省略）とで構成している。

リングギア２１は、コイルドウェーブスプリング１０より径の大きな平面視円形の薄板状であり、コイルドウェーブスプリング１０より径外方の上面に放射状のギア溝２１ａを形成している。なお、ギア溝２１ａは回転モータ２２の回転ギア２２ａと噛合している。

また、リングギア２１には、コイルドウェーブスプリング１０の底面側のアーム１４の挿入を許容する挿入部２１ｂを備えるとともに、リングギア２１の底面側には、回転が固定された台座部３０との回転摩擦を低減するためのボール２３を備えている。

なお、コイルドウェーブスプリング１０の上端側のアーム１４は、伸縮方向Ｄにスライドするが、回転が固定された回転固定部３１の挿通孔３１ａに挿通され、回転が固定されている。

上記構成により、ばね特性調節型圧縮付勢体１は、伸縮方向Ｄにスライド可能な回転固定部３１を介して圧縮方向Ｄ１に向かってコイルドウェーブスプリング１０が押圧されると、ばね鋼１１をコイル状に巻き回して構成されたコイルドウェーブスプリング１０は、押圧量に応じたばね定数およびそれに対応する付勢力によって回転固定部３１を伸長方向Ｄ２に付勢することができる。

そして、ばね特性調節型圧縮付勢体１は、回転機構２０でコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与することによって、コイルドウェーブスプリング１０のばね特性を調整することができる。

詳しくは、制御装置によって回転制御された回転モータ２２を回転させることにより、下端のアーム１４を挿入部２１ｂに挿入することによってコイルドウェーブスプリング１０の下端を相対回転不可能な状態、すなわち挿入部２１ｂでアーム１４を握持したリングギア２１がコイルドウェーブスプリング１０の下端とともに回転する。

したがって、回転固定部３１に固定されて上端が回転しないコイルドウェーブスプリング１０の下端はリングギア２１とともに回転し、コイルドウェーブスプリング１０には平面方向の回転Ｒが付与される。この回転により、コイル状に巻き回されたばね鋼１１の全体に回転力が付与される。

その結果、上述の図２（ｂ）に示すように、上向ウェーブ１２ａと下向ウェーブ１２ｂとが回転方向によって、それぞれの位相がずれた状態で接触することとなり、上記無回転状態においては突き合せた状態で接触していた頂部１３ａ，１３ｂは回転方向にずれたことによって、他方のウェーブ１２の傾斜辺部分に接触することとなる。

このように、コイルドウェーブスプリング１０に回転機構２０が回転を付与することによって、図２（ａ）に示す上記無回転状態と比較して、コイルドウェーブスプリング１０の自由高さＬを低くすることができる。

よって、コイルドウェーブスプリング１０に回転を付与することによって、同じ付勢高さまで押圧した場合でも得ることのできる付勢力が異なるコイルドウェーブスプリング１０、すなわち、付与した回転によってばね特性を調整することができるコイルドウェーブスプリング１０を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１を構成することができる。
したがって、圧縮方向に圧縮して設計されたばね力（付勢力）以外の調整されたばね特性による所望のばね力（付勢力）を得ることができる。

このように、ばね特性調節型圧縮付勢体１は、回転機構２０によってコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与することで、所望のばね特性に調整されたコイルドウェーブスプリング１０を有するばね特性調節型圧縮付勢体１を構成することができる。

また、上述の説明においては回転機構２０でコイルドウェーブスプリング１０に対して静的に回転を付与したが、押圧途中でコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与し、図４に示すような線形状態のばね特性の後に非線形状態のばね特性が続くようなばね特性に調整可能なばね特性調節型圧縮付勢体１を構成してもよい。これにより、通常の圧縮型ばねを備えた圧縮付勢体では想定できないような利用可能性が向上する。

なお、上述のばね特性調節型圧縮付勢体１は、ばね鋼１１の両端部分をコイルドウェーブスプリング１０の伸縮方向Ｄに折り曲げてアーム１４を形成し、挿入部２１ｂや挿通孔３１ａに挿通して回転を固定しているが、別の形態ばね特性調節型圧縮付勢体１の斜視図である図７に示すように、ばね鋼１１の両端部分を接線方向に伸ばしてアーム１４’を形成するとともに、該アーム１４’を固定する固定凸部２１ｂ’，３１ａ’をリングギア２１や回転固定部３１に備えて構成してもよい。この場合、上記アーム１４と同様に確実にリングギア２１や回転固定部３１に対して回転を固定することができる。また、ばね鋼１１の両端部分を接線方向に伸ばしたアーム１４’の先端を伸縮方向Ｄに折り曲げて構成してもよい。

次に、異なる構成の回転機構２０’を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１’の斜視図を示す図８と、ばね特性調節型圧縮付勢体１’の側面図による説明図を示す図９とともにばね特性調節型圧縮付勢体１’について説明する。

ばね特性調節型圧縮付勢体１’は、ばね特性調節型圧縮付勢体１と同様の上記コイルドウェーブスプリング１０と、該コイルドウェーブスプリング１０に回転を付与する回転機構２０’とで構成している。

なお、コイルドウェーブスプリング１０は下端側のアーム１４が図示省略する回転固定部に挿入固定され、コイルドウェーブスプリング１０の下端は前記回転固定部に対して回転が固定されている。

回転機構２０’は、コイルドウェーブスプリング１０の上端に押圧軸２５と、該押圧軸２５の伸縮方向Ｄへのスライドが可能な挿通を許容するガイド管２６とで構成している。
押圧軸２５は、ガイド管２６より２倍程度の高さを有する円筒形状であり、高さ方向中央付近に、径方向に突出する係止ピン２５ａを両側に備えている。

ガイド管２６は、平面視内側に押圧軸２５の挿通を許容する円筒形の挿通開口２６ａを備え、挿通開口２６ａの内周面の対向箇所には、係止ピン２５ａ，２５ａのそれぞれの係着を許容する制御溝２７，２７を形成している。

制御溝２７は、上部から鉛直方向の第１鉛直溝部２７ａと、該第１鉛直溝部２７ａの下端から連続する螺旋状の螺旋溝２７ｂと、該螺旋溝２７ｂの下端から連続する鉛直方向の第２鉛直溝部２７ｃとで構成している。

なお、螺旋溝２７ｂに沿う係止ピン２５ａによる押圧軸２５の回転によって回転が付与されるコイルドウェーブスプリング１０が、係止ピン２５ａが第２鉛直溝部２７ｃに達した際に上記フル回転状態になるよう、螺旋溝２７ｂの回転量が設定されている。

このように構成した回転機構２０’を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１’の作動について、図９とともに説明すると、まず、図９（ａ）に示すように、第１鉛直溝部２７ａに係止した係止ピン２５ａによって、押圧軸２５はそのまま圧縮方向Ｄ１にコイルドウェーブスプリング１０を押圧する。このときのコイルドウェーブスプリング１０におけるたわみと付勢力の関係は図４の無回転押圧領域に示す線形状態となる。

さらに、押圧軸２５を圧縮方向Ｄ１に押圧すると、螺旋溝２７ｂによって押圧軸２５は回転しながら圧縮方向Ｄ１にコイルドウェーブスプリング１０を押圧することとなる。このときのコイルドウェーブスプリング１０におけるたわみと付勢力の関係は図４の回転押圧領域に示す非線形状態となる。

そのままさらに押圧して、係止ピン２５ａが第２鉛直溝部２７ｃに達すると、コイルドウェーブスプリング１０はフル回転状態となり、押圧軸２５はフル回転状態のコイルドウェーブスプリング１０を圧縮方向Ｄ１に押圧することとなる。このときのコイルドウェーブスプリング１０におけるたわみと付勢力の関係は図４の第二押圧領域に示す線形状態となる。

このようにして、回転機構２０’を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１’は、ガイド管２６に備えた制御溝２７によって、コイルドウェーブスプリング１０を押圧する押圧軸２５の回転を制御することができる。したがって、例えば、図４に示すような、所定の線形状態の後に非線形状態が続くようなばね特性を有するばね特性調節型圧縮付勢体１’を構成することができる。

よって、例えば、初動時に線形状態にある付勢力を利用し、所定以上のたわみが生じる継続動作時に付勢力の増加を抑制するといった利用方法を設定することができる。
なお、螺旋溝２７ｂの螺旋形状に応じて、非線形領域におけるばね特性を調整することができる。

次に、上述のように構成されたばね特性調節型圧縮付勢体のうちばね特性調節型圧縮付勢体１を用いたコントローラ１００について、図１０とともに説明する。なお、図１０（ａ）はコントローラ１００の斜視図を示し、図１０（ｂ）は押圧ボタン１０２付近の拡大縦断面図を示している。

このコントローラ１００は、接続コード１１０によって接続されたテレビゲーム機等のコントローラであり、横長の直方体に形成され、表面に、方向キー１０１と、２つの押圧ボタン１０２とを備えている。なお、押圧ボタン１０２は、筐体１００ａに対して押圧方向に摺動可能であるとともに、押圧面１０２ａの内側に通電部１０２ｂを備えている。

コントローラ１００の内部の高さ方向中央付近に、表面に電気配線が印刷された基板１０４が配設され、該基板１０４上で押圧ボタン１０２との間に上記ばね特性調節型圧縮付勢体１が装備されている。したがって、上述のばね特性調節型圧縮付勢体１の説明における台座部３０が基板１０４に該当し、回転固定部３１が押圧ボタン１０２に該当することとなり、ばね特性調節型圧縮付勢体１は押圧ボタン１０２を筐体１００ａ側に付勢している。
さらに詳しくは、ばね特性調節型圧縮付勢体１は予め所定高さまで縮められて設置されており、この縮められたことによる付勢力で押圧ボタン１０２を筐体１００ａ側に付勢している。

また、基板１０４上の通電部１０２ｂに対応する箇所に通電部１０４ａを備えている。これにより、利用者によって押圧ボタン１０２が押圧されて通電部１０２ｂと通電部１０４ａとが接触することで、コントローラ１００はテレビゲーム機本体に押圧ボタン１０２の押圧信号を送信することができる。

さらに、このコントローラ１００は、テレビゲーム機本体からの制御によってばね特性調節型圧縮付勢体１の回転機構２０を回転させる。これにより、押圧ボタン１０２を付勢するばね特性調節型圧縮付勢体１の自由高さＬを調節することができるため、テレビゲーム機のアプリケーションに応じた、さらにはアプリケーションにおけるゲーム状況に応じたばね特性調節型圧縮付勢体１のばね特性に調整することができる。

したがって、例えば、緊迫感のあるゲーム状況の際には、自由高さＬを低くしたり、高くしたりするように回転機構２０を回転制御することによって、利用者の押圧ボタン１０２の押圧に要する押圧力を高めたり、弱めたりすることができ、ゲームの臨場感を利用者に体験させることができる。

また、ばね特性調節型圧縮付勢体１を利用した別の実施形態であるマットレス２００について、マットレス２００の内部の斜視図を示す図１１とともに説明する。なお、図１１においてばね特性調節型圧縮付勢体１で構成されたマットレス２００の構成の理解を容易にするために、ばね特性調節型圧縮付勢体１における回転機構２０の図示を省略している。

このマットレス２００は、上述したばね特性調節型圧縮付勢体１を行列配置し、その外側を枠線２０１で固定して偏平直方体形状に形成し、その外側を布体カバー２０２で囲繞して構成している。

マットレス２００に配設したばね特性調節型圧縮付勢体１のコイルドウェーブスプリング１０の上端が回転固定されており、各ばね特性調節型圧縮付勢体１における回転機構２０の回転モータ２２はそれぞれが図示省略する制御装置で制御されている。

また、マットレス２００に行列配置されたばね特性調節型圧縮付勢体１は予め所定高さまで縮められて設置されており、この縮められたことによる付勢力でマットレス２００の上面を上向きに付勢している。

これにより、マットレス２００を構成するばね特性調節型圧縮付勢体１を所望の自由高さＬに設定することができる。したがって、例えば、マットレス２００の上面に横たわる利用者の体型に合わせ、体の部位に応じたばね特性を設定することができ、マットレス２００を利用する利用者の満足度を向上することができる。

なお、上述の説明においては、ばね特性調節型圧縮付勢体１を装備したマットレス２００について説明したが、ソファーのクッションスプリングとしてばね特性調節型圧縮付勢体１を装着する構成であってもよい。これにより、座る人の体重に応じたばね特性を設定することで、いずれの体重の利用者が座っても同様の座り心地を実現することができる。

このように、制御部で回転モータ２２の回転を制御された回転機構２０を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１は、所望の付勢力を得るために、回転機構２０によってコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与して所望の自由高さＬを設定することができる。
したがって、例えば、使用状況は異なる場合であっても同様の使用感を得ることができたり、臨場感を得るための押圧力をコントロールすることができる。

なお、上記ばね特性調節型圧縮付勢体１においては、コイルドウェーブスプリング１０に対して回転機構２０が制御装置に制御されて回転を付与していたが、利用者が直接コイルドウェーブスプリング１０に回転を付与して所望の自由高さＬに調節する構成であってもよい。この場合について、ラジオコントロールカー３００の斜視図を示す図１２と、ラジオコントロールカー３００のショックアブソーバ３１０について説明する説明図を示す図１３とともに説明する。

ラジオコントロールカー３００は、４輪独立懸架方式のバギータイプのラジオコントロールカーであり、各車輪３０１を支持するサスペンションにはそれぞれショックアブソーバ３１０が装備されており、ラジオコントロールカー３００の走行時の衝撃を吸収する構成である。

ショックアブソーバ３１０は、ショックアブソーバ３１０の断面図である図１３（ａ）と、ショックアブソーバ３１０の側面図である図１３（ｂ）に示すように、内部にオイルが充填されたオイルダンパ３１３と、オイルダンパ３１３の一端に固定された上部取付治具３１１と、オイルダンパ３１３の他端に固定された下部取付治具３１２と、上部取付治具３１１と下部取付治具３１２との間で、調節リング３１４を介して装着されたコイルドウェーブスプリング１０とで構成されている。

なお、上部取付治具３１１は車体側に固定され、下部取付治具３１２は車輪側に固定されており、車輪３０１を介して入力された衝撃は下部取付治具３１２によってショックアブソーバ３１０に伝達される。

コイルドウェーブスプリング１０の下端は、下部取付治具３１２に回転固定され、コイルドウェーブスプリング１０の上端は調節リング３１４に回転固定されている。
また、上部取付治具３１１と下部取付治具３１２との間で、調節リング３１４を介して装着されたばね特性調節型圧縮付勢体１は予め所定高さまで縮められて設置されており、この縮められたことによる付勢力で上部取付治具３１１と下部取付治具３１２を上下外向きに付勢している。

調節リング３１４は、上部取付治具３１１の外径よりわずかに大きな内径を有するリング形状で形成され、上端の周縁部に、等間隔に配置された嵌合凸部３１４ａを備えている。そして、上部取付治具３１１の外周に回転可能に装着された調節リング３１４は、上部取付治具３１１の外周に、周方向に等間隔で同様の凹形状で形成された嵌合溝部３１１ａに嵌合凸部３１４ａを嵌合させて、上部取付治具３１１に対して回転が固定されている。

利用者は、このように構成したショックアブソーバ３１０を、ラジオコントロールカー３００を走行させる路面状況に応じて、ショックアブソーバ３１０、すなわちコイルドウェーブスプリング１０を所望の自由高さＬに設定することができる。

詳しくは、利用者は、ショックアブソーバ３１０の調節リング３１４を一旦、圧縮方向Ｄ１にスライドさせて、嵌合溝部３１１ａと嵌合凸部３１４ａとの嵌合を解除する。そして、所望のばね特性を得るために調節リング３１４を回転させてコイルドウェーブスプリング１０に回転を付与し、この状態で、調節リング３１４を伸長方向Ｄ２にスライドさせ、嵌合溝部３１１ａと嵌合凸部３１４ａとを嵌合させて固定する。

これにより、利用者は、ショックアブソーバ３１０のコイルドウェーブスプリング１０に容易に回転を付与できるとともに、回転を付与した状態で調節リング３１４を固定することができる。したがって、所望のばね特性に設定されたショックアブソーバ３１０を利用してラジオコントロールカー３００を走行させることができる。すなわち、所望の衝撃吸収性能を有するショックアブソーバ３１０を備えたラジオコントロールカー３００を得ることができる。

このように、様々な用途で用いられるコイルドウェーブスプリング１０を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１であるが、例えば、ばね鋼１１が降伏する程度までコイルドウェーブスプリング１０が圧縮方向Ｄ１に圧縮された場合であっても、コイルドウェーブスプリング１０に回転Ｒを付与することによって、コイルドウェーブスプリング１０の自由高さＬが調節され、ばね鋼１１の降伏を回避することができる。したがって、本発明により、安全で、耐久性のあるコイルドウェーブスプリング１０を備えたばね特性調節型圧縮付勢体１を構成することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の波型部分は、ウェーブ１２に対応し、
以下同様に、
圧縮型コイルばねは、コイルドウェーブスプリング１０に対応し、
ばね特性は、第１ばね定数ｋ１及び第２ばね定数ｋ２とその押圧量に応じた付勢力に対応し、
回転付与手段は、回転機構２０，２０’に対応し、
握持部は、アーム１４，１４’に対応し、
凸状頂部は、上向ウェーブ１２ａの頂部１３ａに対応し、
凹状頂部は、下向ウェーブ１２ｂの頂部１３ｂに対応し、
押圧部は、押圧ボタン１０２に対応し、
制御部は、制御装置に対応し、
調節型付勢装置は、コントローラ１００、又はマットレス２００に対応し、
衝撃力伝達部は、下部取付治具３１２に対応し、
調節型衝撃吸収装置は、ショックアブソーバ３１０に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

コイルドウェーブスプリングの斜視図による説明図。 回転が付与された場合のウェーブの状態を説明する説明図。 各状態における押圧量と付勢力との関係グラフ。 押圧途中から回転を付与した場合のたわみと付勢力との関係グラフ。 ばね特性調節型圧縮付勢体の斜視図。 ばね特性調節型圧縮付勢体の側面図。 別の実施形態のばね特性調節型圧縮付勢体の斜視図。 異なる構成の回転機構を備えたばね特性調節型圧縮付勢体の斜視図 異なる構成の回転機構を備えたばね特性調節型圧縮付勢体の側面図による説明図。 コントローラの説明図。 マットレスの内部の斜視図。 ラジオコントロールカーの斜視図。 ショックアブソーバについての説明図。

符号の説明

１，１’…ばね特性調節型圧縮付勢体
１０…コイルドウェーブスプリング
１１…ばね鋼
１２…ウェーブ
１２ａ…上向ウェーブ
１２ｂ…下向ウェーブ
１３ａ，１３ｂ…頂部
１４，１４’…アーム
２０，２０’…回転機構
１００…コントローラ
１０２…押圧ボタン
２００…マットレス
３１０…ショックアブソーバ
３１２…下部取付治具

Claims (9)

1. 帯状のばね鋼をコイル状に巻き回すとともに、前記ばね鋼の長さ方向に連続する波型を形成した圧縮型コイルばねに、回転を付与してばね特性を調節する
   圧縮型コイルばねのばね特性調節方法。
2. 回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触する
   請求項１に記載の圧縮型コイルばねのばね特性調節方法。
3. 前記圧縮型コイルばねの波型部分を回転位相において半波長分ずらす回転の付与を許容する
   請求項１又は２に記載の圧縮型コイルばねのばね特性調節方法。
4. 帯状のばね鋼をコイル状に巻き回すとともに、前記ばね鋼の長さ方向に連続する波型を形成した圧縮型コイルばねと、
   該圧縮型コイルばねに、回転を付与してばね特性を調節する回転付与手段とを備えた
   ばね特性調節型圧縮付勢体。
5. 前記ばね鋼の少なくとも一方の端部に握持部を備え、
   前記回転付与手段が、前記握持部を握持して前記回転を付与する
   請求項４に記載のばね特性調節型圧縮付勢体。
6. 前記回転付与手段による回転が付与されていない状態において、圧縮方向に隣合う波型部分の凸状頂部と凹状頂部とが接触する
   請求項４又は５に記載のばね特性調節型圧縮付勢体。
7. 前記回転付与手段を、
   前記圧縮型コイルばねの波型部分を回転位相において半波長分ずらす回転を付与する構成とした
   請求項４，５又は６に記載のばね特性調節型圧縮付勢体。
8. 請求項４から７のうちいずれかに記載のばね特性調節型圧縮付勢体を圧縮方向に押圧する押圧部と、
   前記回転付与手段を制御する制御部とを備えた
   調節型付勢装置。
9. 請求項４から７のうちいずれかに記載のばね特性調節型圧縮付勢体に、入力された衝撃力を伝達する衝撃力伝達部を備えた
   調節型衝撃吸収装置。

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