JPH01224541A - コイルばね - Google Patents

コイルばね

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JPH01224541A
JPH01224541A JP5120488A JP5120488A JPH01224541A JP H01224541 A JPH01224541 A JP H01224541A JP 5120488 A JP5120488 A JP 5120488A JP 5120488 A JP5120488 A JP 5120488A JP H01224541 A JPH01224541 A JP H01224541A
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JP
Japan
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coil
stress
diameter side
spring
expressed
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JP5120488A
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JPH0623583B2 (ja
Inventor
Akihiro Honda
本多 明廣
Ichiro Sasuga
一郎 流石
Noritoshi Takamura
典利 高村
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NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明は、非円形状の断面をもつコイルばねに関する。
[従来の技術] 一般にコイルばねに用いられているばね素線は断面が真
円形であり、圧縮コイルばねとして使われた場合にコイ
ル内径側の方がコイル外径側よりも剪断応力が大きくな
ることが知られている。そしてこの種のコイルばねは、
コイル内径側の最大応力点が破壊の起点になりやすいこ
とも知られている。
従来、上記のような応力の偏りをできるだけ少なくする
試みとして、例えば特公昭27−3281号公報や、特
開昭54−132461号公報に見られるように、ばね
索線の断面形状につき、コイル外径側部分を真円形の半
円とするとともに、コイル内径側部分を半楕円形とした
ものが提案されている。すなわちこの種のコイルばねの
素線は、第16図に示されるように、コイル外径側の半
分が半径すの真円であり、コイル内径側の半分は、長径
aと短径すの楕円形である。(この明細書で言う長径、
aと 短径すは、ばね素線の断面につきコイル軸方向(
y軸方向)の寸法をT、コイル径方向(X軸方向)の寸
法をWとしたとき、a −w −T / 2 、  b
 = T / 2  で表わされる寸法である。) 上記のような従来の異形断面形状を座標(x。
y)を使って数式的に表現すると、コイル外径側の半円
状部分は x2+y2mb2 で表わされ、コイル内径側部分は y つ (−) 2+ (−y)−−1 で表わされる。
上記断面形状のコイルばねは、断面の周方向の応力が均
等化に近付くとともにコイル軸方向に平らな形に近付く
ため、同じ応力で使われるなら密着長が短くなり、しか
も重量の軽減化が図れるといった効果を期待できる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら本発明者らの研究によると、上述した従来
の異形断面ばねであっても充分に等応力化が図れていな
いことがあり、コイル内径側か破壊の起点になることが
あった。その原因を追及するに当って応力分布の状況等
を子細に検討したところ、上述した従来の異形断面形状
ばねでは、ばね、指数D/w(D:コイル中心径、W:
素線横寸法)や偏平率T/w (T :素線縦寸法、W
:素線横寸法)によっては、第16図に矢印で示す応力
分布のように、コイル内径側の一部(特に長径aとのな
す角度が±30°付近)に応力の高い箇所τl1aXが
存在しており、応力分布がかなりいびつになっているこ
とが判った。
本発明はこうした背景のもとになされたものであり、本
発明の目的は、ばね索線に局部的に応力の高い箇所が生
じることを抑制して、密着長と重量の低減化を更に図る
ことができるようなコイルばねを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を果たすために本発明におけるばね素線の断面
形状は、コイル外径側部分を X2+y2−b2 で表わされる半円形状とし、かつコイル内径側部分は、
長径をa、短径をbとしたとき (−)’+(−i)’−1 で表わされる形状とし、かつαの値を2.1ないし2.
4の範囲としたものである。
[作用コ 上記断面形状のばね素線を用いたコイルばねにおいては
、従来の異形断面ばねの場合に応力が高くなりがちであ
ったコイル内径側部分の特に長径aとのなす角度が±3
0°付近の箇所の肉厚が補われることによりこの部位の
応力が高くなることが抑制される。その結果、従来の異
形断面ばねに比べて応力が更に均等化するとともに、コ
イルばねの密着長を短くする上で、また重量の軽減化を
図る上でも好ましい結果が得られた。
[実施例] 以下に本発明の実施例につき第1図ないし第15図を参
照して説明する。図示されたコイルばね1に使われるば
ね素線2の断面形状は、x+Y座標を用いて数式的に表
わすと、コイル外径側に位置する部分(第1図中のG−
H−Iを通る部分)が x2  +y2  =b2          、、、
  (1)で表わされる半径すの半円である。
一方、コイル内径側に位置する部分(第1図中のGψJ
−Iを通る部分)は、 で表わされる非円形状としである。
第2図は、ばね指数D/Wが5で偏平率T / wすな
わち2b/(a+b)が0.8のコイルばねにおいて、
上記(2)式におけるαの値を2.0から2.5まで変
化させた時のコイル密着長Hsと重量Wtの変化を示し
たものである。なお、ばね定数にとコイル外径は一定で
ある。(2)式において、α−2の時には従来の異形断
面ばね(第16図)のコイル内径側部分と同じ楕円形状
になる。
第2図から知れるように、応カ一定の場合には、α−2
,2付近の時に重量Wtが最小となり、α−2,3付近
では密着長Hsが最小となる。これらの曲線WtとHs
は、αの値が2.1から2.4の範囲にある時に曲線の
傾きの変化が比較的緩やかである。αが上記範囲に収ま
っていれば従来の異形断面ばね(α■2のもの)に比べ
て密着具Hsと重量Wtをいずれも2%以上小さくする
ことができ、特にαが2.2ないし2.3の時には、H
8とWtを4%ないし5%近くも減少させることができ
る。
第3図から第8図までは、ばね指数D / wが3.5
.7の3種類のコイルばねにつき、それぞればね定数に
とコイル外径を一定とし、かつ密着具Hsを一定にした
場合と応力τ/pを一定にした場合とに別けて、αの値
を変えた時の重JiWt。
密着長Hs、応力τ/pの変化を調べた結果である。
更に第9図ないし第14図は、ばね指数D / wが3
.5.7の3種類のコイルばねにつき、偏平率T / 
wすなわち2b/Ca十b)の値を変えた時の重量Wt
と密着具Hsおよび応力τ/pの変化を調べた結果であ
る。
第3図ないし第8図の各図に示されるように、密着具H
sを一定にした場合と応力τ/pを一定にした場合との
双方において、αの値が2.2付近および2.3付近の
時にそれぞれτ/pとWtおよびHsが最小となってい
る。そしてαが2.1ないし2.4の範囲にあれば、従
来品(α−2のもの)と比較してτ/pとWtおよびH
sの低減効果が明らかに認められ、しかもαが2.1〜
2.4の範囲はτ/pとWtおよびHsを示す各曲線の
傾きの変化が比較的緩やかであることなどから、αがこ
の範囲に入っていれば本発明の所期の目的を果すことが
できるものである。特にαが2,2または2.3の時に
は、α−2のものと比べてWtとHsを2%ないし5%
近くも減少させることができている。
また、第9図ないし第14図に示されるように、偏平率
T / wが0.80を中心として0.75ないし0.
85付近の時に重ff1Wtが最小となり、かつ応力τ
/pと密着具HsについてもT / wが上記範囲にあ
ればT / w −1のもの(円形断面のばね素線)に
比べて明らかに減少効果が認められる。断面形状に関し
てT / wとαとは別の要件であるが、上記のように
T / wが0.8を中心として0.75から0.85
の範囲に収まっている場合にはαにかかわりな(Wtと
Hsおよびτ/pを減少させる上で好ましい結果が得ら
れるから、αの範囲を2.1〜2.4にしたことによる
効果を更に高める上で、偏平率T / wを上記範囲(
0,75〜0.85)とすることは有効である。
[発明の効果] 上述したように本発明によれば、従来の異形断面ばねに
比べて密着具と重量の低減化等を図る上で更に効果のあ
るコイルばねが得られる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示すコイルばねの素線の断
面図、第2図は第1図に示されたばね素線のα値を変え
た場合の密着具と重量の変化を示す図、第3図はD /
 wが3で密着具が一定の場合のαと応力の関係を示す
図、第4図はD / wが3で応力が一定の場合のαと
密着具およびfr量の関係を示す図、第5図はD / 
wが5で密着具が一定の場合のαと応力の関係を示す図
、第6図はD/Wが5で応力が一定の場合のαと密着具
および重量の関係を示す図、第7図はD / wが7で
密着具が一定の場合のαと応力の関係を示す図、第8図
はD / wが7で応力が一定の場合のαと密着具およ
び重量の関係を示す図、第9図はD/wが3で密着具が
一定の場合の偏平率と応力の関係を示す図、第10図は
D / wが3で応力が一定の場合の偏平率と密着具お
よび重量の関係を示す図、第11図はD / wが5で
密着具が一定の場合の偏平率と応力の関係を示す図、第
12図はD / wが5で応力が一定の場合の偏平率と
密着具および重量の関係を示す図、第13図はD / 
wが7で密着具が一定の場合の偏゛平率と応力の関係を
示す図、第14図はD / wが7で応力が一定の場合
の偏平率と密着具および重量の関係を示す図、第15図
は第1図に示された断面をもつコイルばねの縦断側面図
、第16図は従来の異形断面コイルばねの応力分布を示
す図である。 1・・・コイルばね、2・・・ばね素線。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 D/w=3 f1長Hsニ一定 αのイ■【 第 3 屈 D/W=3 第4図 Hs(富者長、a=2y>吟A1とTi)wt(il量
、α=2の吟t1乙する)D/W−5 第5図 第6図 D/w−7 αのイ直 第7図 第8図 D/W=3 1g、1長Hsニ一定 イJ13F−1≦ (T /w ) T=2b、  W=a十す 第9図 D/w=3 イ鳥平牢 (”/w) T =2b、 W= a+b 第10図 D/w=5 イ鳥号し牢    (T/w) 第11図 O/w=5 第 12  図 D/w=7 4鳥’P−?    (T/W) 413  図 D/w=7 第14図 415図 ■ 第16図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 コイル状に巻かれるばね素線の断面形状につき、コイル
    外径側部分を x^2+y^2=b^2 で表わされる半円形状とし、かつコイル内径側部分は長
    径をa、短径をbとしたとき (x/a)^α+(y/b)^α=1 で表わされる非円形状とし、かつ上記αの値を2.1な
    いし2.4の範囲としたことを特徴とするコイルばね。
JP63051204A 1988-03-04 1988-03-04 コイルばね Expired - Lifetime JPH0623583B2 (ja)

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JPH0623583B2 JPH0623583B2 (ja) 1994-03-30

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