JPH0555749B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0555749B2 JPH0555749B2 JP8912879A JP1287989A JPH0555749B2 JP H0555749 B2 JPH0555749 B2 JP H0555749B2 JP 8912879 A JP8912879 A JP 8912879A JP 1287989 A JP1287989 A JP 1287989A JP H0555749 B2 JPH0555749 B2 JP H0555749B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ripples
- diaphragm
- spiral
- ripple
- curvature
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- Expired - Lifetime
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- Diaphragms And Bellows (AREA)
- Springs (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ダイヤフラムであつて、作動時に生
ずる応力に片寄りがなく、直線的な撓み曲線を示
し、かつ、素材が金属の場合、長期使用による金
属疲労の発生時期を延ばしたダイヤフラムに関す
る。 〔従来の技術とその課題〕 ダイヤフラムは、その両側面に働く圧力差によ
つて撓むものであり、その撓みでもつて圧力の検
出を行ない、圧力の制御、圧力による操作、等の
圧力に係る機器に多用されている。 このダイヤフラムにおいて、従来では、前記撓
み作用を円滑にさせるため、第１３図に示すよう
に、その断面形状を、素材板の中心円形１の周り
に同心円状の波紋Ｐを呈する波形としている（第
２図参照）。なお、図中の波紋Ｐは谷部の軌跡を
示す（以下、同様）。 しかしながら、このものD2は、周辺固定部は
ろう付け等が施されるので剛性が大きくなり、一
方、中心部も曲率半径が小さいので剛性が大とな
る。従つて、周辺部と中心部の撓みが小さく、そ
の中間部に、撓みが集中して素材板が金属の場
合、金属疲労によつて座屈あるいはクラツクが生
ずる他、長期間の使用の内に特性、特に復元力が
変化する等の問題がある。復元力が変化すれば、
前記圧力の検出値等が変化する。 また、この波形のものD2は、波紋Ｐが同心円
ゆえに、変位する（撓む）場合、その各波紋Ｐを
撓みが乗り越える状態で、中心から周囲に変位す
る。このため、撓み曲線がその乗り越え時に急激
な立上り、立下りを示し、検出精度に問題が生じ
る。 上記ダイヤフラムD2の問題解決策として、従
来、第１２図に示すように、前記波紋Ｐを、素材
板の中心円形１の周りから渦巻き状に形成した技
術がある（実開昭54−122254号公報参照、実公昭
40−33688号公報参照）。 しかしながら、第１２図に示すものD1は、中
心円形１から渦巻き波紋Ｐがスタートした部分ａ
の剛性が大きく、その反対側部分ｂでは剛性が小
さくなる。これは、両部分ａ，ｂの波紋曲率の相
違によつて構造上生ずるもので、この剛性の相違
により、ダイヤフラムD1に圧力が加わつた場合、
撓みが周方向に均等に生じない。また、このもの
D1は、撓む場合、その渦巻き波紋Ｐに沿い、中
心から周囲に向い渦巻き状に撓みが生じて変位す
る。これらの剛性の相違、及び渦巻き状の撓みの
移行は、ダイヤフラムD1の応力の片寄りとなる。 この応力の片寄りは、ダイヤフラムD1の金属
疲労が片寄り、寿命を短くすると共に、操作端と
して用いた場合、その作動状態にも片寄りが生ず
る。すなわち、撓み曲線に問題が生じる。 一方、上記実公昭40−33688号公報記載のもの
は、中心円形１の周囲２等分位から渦巻き波紋Ｐ
を形成している。このため、中心に対し、対称位
置に同様な波紋Ｐが存することとなるため、変位
する際、その対称位置間においては応力が同一と
なり、片寄りは生じない。 しかし、隣接間においては応力の片寄りがあ
り、平板ダイヤフラムのごとく、その撓み曲線に
直線的なものを得ることができない。この解決手
段として、渦巻き波紋Ｐの数を増すことが考えら
れるが、増せば増すだけ製作が困難となり、コス
ト高となる。 本発明は、製作を容易にして、撓み曲線を直線
に近づけることを課題とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明にあつて
は、素材板中心円形の周りに、その周方向３等分
位の各点からスタートした３条の渦巻き波紋を呈
する波形断面としたのである。 〔作用〕 上記の如く構成する本発明に係るダイヤフラム
にあつては、渦巻き波紋が中心円形の３等分位か
らスタートしているので、前記第１２図ａ，ｂ部
分の波紋曲率が同じとなるとともに、隣接部分
（例えば第１２図において、ａに対しｃ部分）間
の波紋曲率も近づき、剛性が均一化される。 また、変位する際、その変位は、渦巻き波紋を
伝い中心から外周に向うが、波紋が３条のため、
その変位は周囲３点で行われる。すなわち、３条
の渦巻き波紋の同心円上の３点を基準とし、その
３点を撓みの移行最先端としてその最先端が波紋
に沿つて移行しながら変位する（撓む）。ここで、
力学上、同心円上３点で荷重を加えること、又は
荷重を支持することは最も均一及び安定した作用
となる。このため、この考案に係るダイヤフラム
の変位（撓み）は最も均一、安定したものとな
り、より直線に近づく。 〔実施例 １〕 第１図に示す中心円形１０の周りに三等分位か
ら互に隣接させて渦巻き波紋Ｐを形成し、第２図
に示す波の高さ：ｔ、ダイヤフラムＤの外周と中
心の高低差：Ｔ、ダイヤフラムＤの曲率：Ｒ、波
紋Ｐの谷部曲率：ｒ、同山部曲率：r′をそれぞれ
所定値とした。この各値は、ダイヤフラムＤの使
用箇所、材質等を考慮して、実験等により適宜に
選定する。中心円形１０の部分も、第２図鎖線の
ごとくわん曲させれば、波紋Ｐとの境がなめらか
となる。 上記ダイヤフラムＤの製造は、その前記諸元
（形状）に基づいて設計された金型によりプレス
成形されて打抜かれる。金型は、放電加工によつ
て基本的に制作され、調整の上使用される。 上記金型製造のための放電加工用電極の製作
は、まず、上記３等分位からスタートすることを
想定して、第３図に示す円錐台体１１の表面に渦
巻溝１２を削設した治工具Ｑを制作する。この治
工具Ｑに、同図鎖線のごとく線条体を前記溝１
２に沿つて巻付けて電極を製作する。前記治工具
Ｑ及びその溝１２の形状は、線条体のばね性を
考慮して作らねばならない。 治工具Ｑから外した渦巻線条体は高さが高く
なつているので（椀状となつているので）、押え
て所望の高さとする。次いで、第４図に示すよう
に上記の如くして得た渦巻線条体を３個組み合
わせて中心となるボス１３にろう付けし、ボス１
３には電極取付け棒１４を立設する（第５図参
照）。 上記の如くして得た電極Ｓを、第５図のごとく
放電加工機に装着し金型Ｗを制作する。金型Ｗは
雄型と雌型を必要とするが、上記放電加工により
得られる金型Ｗを２個形成し、この一方を逆に電
極として前記の放電加工をすることにより、その
加工品及び残りの前記金型Ｗにより雄、雌両型が
得られる。 上記製造手段によつて、下記表１に示す諸元
（ｔ，Ｔ等）の試作例１〜４を製作した。なお、
全てステンレス箔（フープ）を使用し、その厚
さ：0.015mm、曲率Ｒ：100mm、ダイヤフラムＤの
仕上り外径：25.4mmは各例同じである。また、試
作例１の波紋Ｐの断面は第２図ｂのごとく、他は
同図ａのごとくである。
ずる応力に片寄りがなく、直線的な撓み曲線を示
し、かつ、素材が金属の場合、長期使用による金
属疲労の発生時期を延ばしたダイヤフラムに関す
る。 〔従来の技術とその課題〕 ダイヤフラムは、その両側面に働く圧力差によ
つて撓むものであり、その撓みでもつて圧力の検
出を行ない、圧力の制御、圧力による操作、等の
圧力に係る機器に多用されている。 このダイヤフラムにおいて、従来では、前記撓
み作用を円滑にさせるため、第１３図に示すよう
に、その断面形状を、素材板の中心円形１の周り
に同心円状の波紋Ｐを呈する波形としている（第
２図参照）。なお、図中の波紋Ｐは谷部の軌跡を
示す（以下、同様）。 しかしながら、このものD2は、周辺固定部は
ろう付け等が施されるので剛性が大きくなり、一
方、中心部も曲率半径が小さいので剛性が大とな
る。従つて、周辺部と中心部の撓みが小さく、そ
の中間部に、撓みが集中して素材板が金属の場
合、金属疲労によつて座屈あるいはクラツクが生
ずる他、長期間の使用の内に特性、特に復元力が
変化する等の問題がある。復元力が変化すれば、
前記圧力の検出値等が変化する。 また、この波形のものD2は、波紋Ｐが同心円
ゆえに、変位する（撓む）場合、その各波紋Ｐを
撓みが乗り越える状態で、中心から周囲に変位す
る。このため、撓み曲線がその乗り越え時に急激
な立上り、立下りを示し、検出精度に問題が生じ
る。 上記ダイヤフラムD2の問題解決策として、従
来、第１２図に示すように、前記波紋Ｐを、素材
板の中心円形１の周りから渦巻き状に形成した技
術がある（実開昭54−122254号公報参照、実公昭
40−33688号公報参照）。 しかしながら、第１２図に示すものD1は、中
心円形１から渦巻き波紋Ｐがスタートした部分ａ
の剛性が大きく、その反対側部分ｂでは剛性が小
さくなる。これは、両部分ａ，ｂの波紋曲率の相
違によつて構造上生ずるもので、この剛性の相違
により、ダイヤフラムD1に圧力が加わつた場合、
撓みが周方向に均等に生じない。また、このもの
D1は、撓む場合、その渦巻き波紋Ｐに沿い、中
心から周囲に向い渦巻き状に撓みが生じて変位す
る。これらの剛性の相違、及び渦巻き状の撓みの
移行は、ダイヤフラムD1の応力の片寄りとなる。 この応力の片寄りは、ダイヤフラムD1の金属
疲労が片寄り、寿命を短くすると共に、操作端と
して用いた場合、その作動状態にも片寄りが生ず
る。すなわち、撓み曲線に問題が生じる。 一方、上記実公昭40−33688号公報記載のもの
は、中心円形１の周囲２等分位から渦巻き波紋Ｐ
を形成している。このため、中心に対し、対称位
置に同様な波紋Ｐが存することとなるため、変位
する際、その対称位置間においては応力が同一と
なり、片寄りは生じない。 しかし、隣接間においては応力の片寄りがあ
り、平板ダイヤフラムのごとく、その撓み曲線に
直線的なものを得ることができない。この解決手
段として、渦巻き波紋Ｐの数を増すことが考えら
れるが、増せば増すだけ製作が困難となり、コス
ト高となる。 本発明は、製作を容易にして、撓み曲線を直線
に近づけることを課題とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明にあつて
は、素材板中心円形の周りに、その周方向３等分
位の各点からスタートした３条の渦巻き波紋を呈
する波形断面としたのである。 〔作用〕 上記の如く構成する本発明に係るダイヤフラム
にあつては、渦巻き波紋が中心円形の３等分位か
らスタートしているので、前記第１２図ａ，ｂ部
分の波紋曲率が同じとなるとともに、隣接部分
（例えば第１２図において、ａに対しｃ部分）間
の波紋曲率も近づき、剛性が均一化される。 また、変位する際、その変位は、渦巻き波紋を
伝い中心から外周に向うが、波紋が３条のため、
その変位は周囲３点で行われる。すなわち、３条
の渦巻き波紋の同心円上の３点を基準とし、その
３点を撓みの移行最先端としてその最先端が波紋
に沿つて移行しながら変位する（撓む）。ここで、
力学上、同心円上３点で荷重を加えること、又は
荷重を支持することは最も均一及び安定した作用
となる。このため、この考案に係るダイヤフラム
の変位（撓み）は最も均一、安定したものとな
り、より直線に近づく。 〔実施例 １〕 第１図に示す中心円形１０の周りに三等分位か
ら互に隣接させて渦巻き波紋Ｐを形成し、第２図
に示す波の高さ：ｔ、ダイヤフラムＤの外周と中
心の高低差：Ｔ、ダイヤフラムＤの曲率：Ｒ、波
紋Ｐの谷部曲率：ｒ、同山部曲率：r′をそれぞれ
所定値とした。この各値は、ダイヤフラムＤの使
用箇所、材質等を考慮して、実験等により適宜に
選定する。中心円形１０の部分も、第２図鎖線の
ごとくわん曲させれば、波紋Ｐとの境がなめらか
となる。 上記ダイヤフラムＤの製造は、その前記諸元
（形状）に基づいて設計された金型によりプレス
成形されて打抜かれる。金型は、放電加工によつ
て基本的に制作され、調整の上使用される。 上記金型製造のための放電加工用電極の製作
は、まず、上記３等分位からスタートすることを
想定して、第３図に示す円錐台体１１の表面に渦
巻溝１２を削設した治工具Ｑを制作する。この治
工具Ｑに、同図鎖線のごとく線条体を前記溝１
２に沿つて巻付けて電極を製作する。前記治工具
Ｑ及びその溝１２の形状は、線条体のばね性を
考慮して作らねばならない。 治工具Ｑから外した渦巻線条体は高さが高く
なつているので（椀状となつているので）、押え
て所望の高さとする。次いで、第４図に示すよう
に上記の如くして得た渦巻線条体を３個組み合
わせて中心となるボス１３にろう付けし、ボス１
３には電極取付け棒１４を立設する（第５図参
照）。 上記の如くして得た電極Ｓを、第５図のごとく
放電加工機に装着し金型Ｗを制作する。金型Ｗは
雄型と雌型を必要とするが、上記放電加工により
得られる金型Ｗを２個形成し、この一方を逆に電
極として前記の放電加工をすることにより、その
加工品及び残りの前記金型Ｗにより雄、雌両型が
得られる。 上記製造手段によつて、下記表１に示す諸元
（ｔ，Ｔ等）の試作例１〜４を製作した。なお、
全てステンレス箔（フープ）を使用し、その厚
さ：0.015mm、曲率Ｒ：100mm、ダイヤフラムＤの
仕上り外径：25.4mmは各例同じである。また、試
作例１の波紋Ｐの断面は第２図ｂのごとく、他は
同図ａのごとくである。
この実施例は、第９図に示すように、中心円形
１０の周りに、隣接して同心円形波紋P1を形成
するとともに、外側にも円形波紋P2を形成し、
両波紋P1，P2間に、中心円形波紋P1の周囲３等
分位からの渦巻き波紋P3を形成し、その波紋P3
の始終端を両波紋P1，P2に合流させたものであ
る。 このダイヤフラムＤも、前記実施例と同様に、
まず治工具Ｑにより、波紋P3に応じた線条体3
を製作し、波紋P1，P2用線条体1，2は、治工
具平面上に円形溝を削設し、この溝に、円環板状
線条体，2を嵌め込みプレスすることにより
作る。 次いで、第１１図に示すように上記の如くして
得た線条体1，2，3を組み合わせて中心と
なるボス１３にろう付けするとともに相互間をろ
う付けし、ボス１３には電極取付け棒１４を立設
する（第５図参照）。図中、一点鎖線は線条体
１，2，3の谷部の軌跡（一部）を示す。 上記の如くした得た電極Ｓを、前記と同様にし
て放電加工機に装着し金型Ｗを製作し、この金型
Ｗによるプレス加工でもつて、第９図、第１０図
に示した実施例を得た。 このプレス成形の際、内外側に円形波紋P1，
P2を形成し、両波紋P1，P2に渦巻き波紋P3の両
端が合流しているため、渦巻き波紋P3の成形に
よる歪が円形波紋P1，P2内に吸収されて皺は生
じなかつた。 この実施例も、素材を、厚さ：0.015mmのステ
ンレス箔、仕上り外径：25.4mm、曲率Ｒ：100mm
とし、第９図、第１０図において、各波紋P1，
P2，P3（総称：Ｐ）の幅ｄ（谷と谷の間、合流間
は除く）、同心円形波紋P1の谷径：ｑ、外側波紋
Ｐの内側谷径q′、渦巻き波紋P3の谷部曲率ｒ、山
部曲率r′、波の高さｔ、高低差Ｔを下記表２に示
す値とした試作例５，６を製作し、第６図のごと
く、フランジ２より支持して、実際に装着したと
ころ、周方向に均等に撓み、応力の偏りもなかつ
た。
１０の周りに、隣接して同心円形波紋P1を形成
するとともに、外側にも円形波紋P2を形成し、
両波紋P1，P2間に、中心円形波紋P1の周囲３等
分位からの渦巻き波紋P3を形成し、その波紋P3
の始終端を両波紋P1，P2に合流させたものであ
る。 このダイヤフラムＤも、前記実施例と同様に、
まず治工具Ｑにより、波紋P3に応じた線条体3
を製作し、波紋P1，P2用線条体1，2は、治工
具平面上に円形溝を削設し、この溝に、円環板状
線条体，2を嵌め込みプレスすることにより
作る。 次いで、第１１図に示すように上記の如くして
得た線条体1，2，3を組み合わせて中心と
なるボス１３にろう付けするとともに相互間をろ
う付けし、ボス１３には電極取付け棒１４を立設
する（第５図参照）。図中、一点鎖線は線条体
１，2，3の谷部の軌跡（一部）を示す。 上記の如くした得た電極Ｓを、前記と同様にし
て放電加工機に装着し金型Ｗを製作し、この金型
Ｗによるプレス加工でもつて、第９図、第１０図
に示した実施例を得た。 このプレス成形の際、内外側に円形波紋P1，
P2を形成し、両波紋P1，P2に渦巻き波紋P3の両
端が合流しているため、渦巻き波紋P3の成形に
よる歪が円形波紋P1，P2内に吸収されて皺は生
じなかつた。 この実施例も、素材を、厚さ：0.015mmのステ
ンレス箔、仕上り外径：25.4mm、曲率Ｒ：100mm
とし、第９図、第１０図において、各波紋P1，
P2，P3（総称：Ｐ）の幅ｄ（谷と谷の間、合流間
は除く）、同心円形波紋P1の谷径：ｑ、外側波紋
Ｐの内側谷径q′、渦巻き波紋P3の谷部曲率ｒ、山
部曲率r′、波の高さｔ、高低差Ｔを下記表２に示
す値とした試作例５，６を製作し、第６図のごと
く、フランジ２より支持して、実際に装着したと
ころ、周方向に均等に撓み、応力の偏りもなかつ
た。
本発明は、以上のように構成し、ダイヤフラム
全域の剛性の均一化及び変位の均一・安定化を図
つたので、撓み曲線が、より直線的となる。この
ため、検出器に使用すれば精度の高いものとな
る。また、耐久性も向上する。さらに、渦巻き波
紋が３条のため、製作も比較的容易である。
全域の剛性の均一化及び変位の均一・安定化を図
つたので、撓み曲線が、より直線的となる。この
ため、検出器に使用すれば精度の高いものとな
る。また、耐久性も向上する。さらに、渦巻き波
紋が３条のため、製作も比較的容易である。
第１図は本発明に係るダイヤフラムの一実施例
の正面図、第２図ａ，ｂは同断面図、第３図乃至
第５図は同実施例の製作説明図、第６図は同実施
例の使用状態斜視図、第７図ａ，ｂは第６図の取
付説明図、第８図は圧力変位側定図、第９図は他
の実施例の正面図、第１０図は同断面図、第１１
図は同実施例の製作説明図、第１２図、第１３図
は従来例の説明図である。 D1，D2，Ｄ……ダイヤフラム、Ｐ，P1，P2，
P3……波紋、Ｑ……治工具、Ｒ……ダイヤフラ
ム曲率、ｒ……谷部曲率、r′……山部曲率、Ｓ…
…電極、Ｗ……金型、……渦巻線条体、１，１
０……中心円形。
の正面図、第２図ａ，ｂは同断面図、第３図乃至
第５図は同実施例の製作説明図、第６図は同実施
例の使用状態斜視図、第７図ａ，ｂは第６図の取
付説明図、第８図は圧力変位側定図、第９図は他
の実施例の正面図、第１０図は同断面図、第１１
図は同実施例の製作説明図、第１２図、第１３図
は従来例の説明図である。 D1，D2，Ｄ……ダイヤフラム、Ｐ，P1，P2，
P3……波紋、Ｑ……治工具、Ｒ……ダイヤフラ
ム曲率、ｒ……谷部曲率、r′……山部曲率、Ｓ…
…電極、Ｗ……金型、……渦巻線条体、１，１
０……中心円形。
Claims (1)
- １ 素材板中心円形の周りに、その周方向３等分
位の各点からスタートした３条の渦巻き波紋を呈
する波形断面のダイヤフラム。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/460,053 US5140733A (en) | 1988-05-25 | 1989-05-23 | Method of fixing flange to peripheral edge of a disc spring |
| PCT/JP1989/000512 WO1989011601A1 (fr) | 1988-05-25 | 1989-05-23 | Ressort a disque conique |
| KR1019900700140A KR940009220B1 (ko) | 1988-05-25 | 1989-05-23 | 접시 스프링 |
| EP89905777A EP0396755B1 (en) | 1988-05-25 | 1989-05-23 | Coned disk spring |
| AT89905777T ATE93594T1 (de) | 1989-01-20 | 1989-05-23 | Feder mit konischer platte. |
| DE1989608697 DE68908697T2 (de) | 1989-01-20 | 1989-05-23 | Feder mit konischer platte. |
| ES9000156A ES2023302A6 (es) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Resorte conico laminar. |
| PT9290990A PT92909B (pt) | 1989-01-20 | 1990-01-19 | Mola discoidal de forma conica e processo para a sua utilizacao em meios detectores de pressao |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9914388 | 1988-04-21 | ||
| JP63-99143 | 1988-05-25 | ||
| JP63-129392 | 1988-05-25 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183882A Division JPH05187548A (ja) | 1988-04-21 | 1992-07-10 | ダイヤフラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251664A JPH0251664A (ja) | 1990-02-21 |
| JPH0555749B2 true JPH0555749B2 (ja) | 1993-08-17 |
Family
ID=14239479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1287989A Granted JPH0251664A (ja) | 1988-04-21 | 1989-01-20 | ダイヤフラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0251664A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450758U (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-28 | ||
| JPH0490761U (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-07 | ||
| KR100946726B1 (ko) * | 2008-05-28 | 2010-03-12 | 한국기계연구원 | 디스크벨로우즈가 내장된 저소음형 전자식 팽창밸브 |
| JP5066028B2 (ja) * | 2008-07-25 | 2012-11-07 | 本田技研工業株式会社 | 車両用防振ゴム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4033688Y1 (ja) * | 1963-09-23 | 1965-11-25 | ||
| JPS54122254U (ja) * | 1978-02-16 | 1979-08-27 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1287989A patent/JPH0251664A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251664A (ja) | 1990-02-21 |
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|---|---|---|
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