JPH0643377U

JPH0643377U - 非線形の荷重特性を具えた波形ばね

Info

Publication number: JPH0643377U
Application number: JP8107592U
Authority: JP
Inventors: 雅昭石田
Original assignee: Suncall Corp
Current assignee: Suncall Corp
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-07
Anticipated expiration: 2007-11-25
Also published as: JP2580648Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】波形ばね（10Ａ）やウェーブリング（10Ｂ）
の荷重特性を複数段階に亘って変化させる。【構成】偏平横断面を有するばね鋼をコイル状に複数
回巻回してなる波形ばね（10Ａ）や、上記ばね鋼の単層
リングからなるウェーブリング（10Ｂ）において、上記
コイル状巻層または単層リングの巻層毎に、高さの異な
る複数の波形部分Ｐ₁、Ｐ₂を交互配置状態で形成し、こ
れらの波形部分Ｐ₁、Ｐ₂の当接開始時期をずらせること
によって、荷重特性が複数段階に亘って変化するばね構
体を形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は非線形の荷重特性を具えた波形ばねに関するものであり、詳しくは、機械装置や計測器などの精密機器の振動伝達防止部材として使用されている波形ばねの荷重特性を２段階以上に亘って変化させる非線形の荷重負荷特性を具えた波形ばねに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２を参照しながら波形ばね（１）の使用例を説明する。計測器などの精密機器（２）へのプレス機などの機械装置（３）からの振動が伝達されるのを防止するため、図２（Ａ）に示すように脚座（４）内には、偏平横断面を有するばね鋼をコイル状に巻回して製作された波形ばね（１）が組込まれている。レベリングボルト（５）を締込み圧縮荷重Ｐを付加すると、ハウジング（６）内に取付けられている波形ばね（１）がベアリングブロック（７）を介して圧縮変形し、ばね弾性を利用した防振構体として機能することによって、計測器（２）や機械装置（３）への振動の伝達を防止する。

【０００３】一般に図２（Ａ）に示す波形ばね（１）は、偏平横断面を有するばね鋼をコイル状に巻回して製作された皿ばねやリング状に形成した単層構造のウェーブリング（図示省略）がハウジング（６）内に組込まれている。

【０００４】上記波形ばね（１）またはウェーブリングは、従来図２（Ｂ）に示すように、コイル状またはリング状に巻回された巻層毎に高さＨの等しい２個以上の波形部（１Ａ）を形成し、この波形部（１Ａ）を上下の巻層の対応する位置に設けられた波形部（１Ａ）または計測器（２）や機械装置（３）の座面などの隣接する部材に同時に当接させるばね構体として製作されていた。複数個の波形部（１Ａ）が対向する巻層上の波形部（１Ａ）や機械装置（３）などの座面に最初から当接状態に維持されていることによって、レベルングボルト（５）を締込み圧縮荷重Ｐを付加したとき、波形ばね（１）またはウェーブリングには図２（Ｃ）に示すような右上がりで直線的に増大するたわみＳが発生する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

振動伝達防止用の脚座（４）として図２に示す波形ばね（１）またはウェーブリングを使用した場合、波形部（１Ａ）が最初から圧縮荷重Ｐの作用点として機能しているため、圧縮荷重Ｐの負荷開始点〔図２（Ｃ）に示すグラフの原点Ｏ〕から締付け終了点Ｆ迄、圧縮荷重ＰとたわみＳとの間には勾配の緩やかな直線関係が維持される。このため、圧縮荷重Ｐが増加する割に波形ばね（１）のたわみＳ、即ち、弾性変形量が小さく、急速に荷重増加域が形成されないことにより防振機能が不足し、結果的に、計測器（２）や機械装置（３）に振動が伝達され、故障や破損などが発生する。

【０００６】このような問題を解決するため、振動伝達防止用の脚座として金属製皿ばねの代りに防振ゴムを使用することも提案されているが、防振ゴム製の脚座は、耐油性、耐熱性および経時的な劣化に問題があるため適用できない場合が多い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題の解決手段として本考案は、偏平横断面を有するばね鋼をコイル状に複数回巻回してなる波形ばねにおいて、上記コイル状巻層毎に高さの異なる複数種の波形部分を形成し、隣接する波形部分の対向する山と谷の当接開始時期に差を設けることによって、荷重特性が複数段階に亘って変化するように構成されていることを特徴とする非線形の荷重特性を具えた波形ばねおよび偏平横断面を有するばね鋼の単層リングからなる波形ばねにおいて、上記リングに、高さの異なる２種類以上の波形部分を形成し、これらの波形部分と締着部材の当接開始時期に差を設けることによって、荷重特性が複数段階に亘って変化するように構成されていることを特徴とする非線形の荷重特性を具えた波形ばねを提供するものである。

【０００８】

【作用】

複数のコイル状巻層を具えた波形ばねあるいはウェーブリングに高さの異なる複数種の波形部分を形成し、これらの波形部分を所定の時間差で対向する巻層あるいは機器の締着部材に順次当接させることによって、荷重特性が複数段階に亘って変化するばね構体を形成する。

【０００９】

【実施例】

図１（Ａ）に示す波形ばね（10Ａ）および図１（Ｂ）に示すウェーブリング（ 10Ｂ）を参照しながら本考案の二つの具体例を説明する。尚、以下の記述において、波形ばね（10Ａ）およびウェーブリング（10Ｂ）は、偏平横断面を有するばね鋼をコイル状に巻回するかあるいは、単層構造のリング部材に成形されており、成形手段に関しては図２に示す従来品と同一であるので、説明を省略する。

【００１０】図１（Ａ）に示す波形ばね（10Ａ）は、コイル状巻層の巻層毎に小さな高さＨ ₁ を有する第１の波形部と、大きな高さＨ₂を有する第２の波形部とを交互に配設することによって、非線形の荷重特性を具えたばね構体に形成されている。

【００１１】また、図１（Ｂ）に示すウェーブリング（10Ｂ）は、リングの本体に、小さな高さＨ₁を有する第１の波形部と、大きな高さＨ₂を有する第２の波形部とを所定の間隔で交互に配設することによって、非線形の荷重特性を具えたばね構体に形成されている。

【００１２】上記波形ばね（10Ａ）およびウェーブリング（10Ｂ）は、図１（Ａ）に円で囲んだ部分Ｐ₂に表示するように、圧縮荷重Ｐが付加される以前の段階では、大きな波形高さＨ₂を有する部分の山を対向する巻層上の大きな波形高さＨ₂を有する部分の谷、あるいは締着対象部材である計測器（２）の座面に密着させると共に、円で囲んだ部分Ｐ₁に表示するように、圧縮荷重Ｐが付加される以前の段階では、小さな波形高さＨ₁を有する部分の山を対向する巻層上の小さな波形高さＨ₁ を有する部分の谷、あるいは締着対象部材である計測器（２）の座面から離間させている。圧縮荷重Ｐの増大に伴って波形ばね（10Ａ）およびウェーブリング（ 10Ｂ）は高さ減少方向に弾性変形し、最初、離間状態に保持されていた小さな波形高さＨ₁を有する部分の山を対向する巻層上の小さな波形高さＨ₁を有する部分の谷、あるいは締着対象部材である計測器（２）の座面に密着させる。この後、図１（Ｃ）に示すように、圧縮荷重Ｐの増加と共に締付け中間点Ｆ₁から急激な立上がりで波形ばね（10Ａ）およびウェーブリング（10Ｂ）の圧縮変形量、即ち、たわみＳが増大する。締付け終了点Ｆ₂迄レベリングボルト（５）を締込むことによって、波形ばね（10Ａ）あるいはウェーブリング（10Ｂ）には、所定の最終締付け荷重Ｐ_fが発生する。

【００１３】波形ばね（10Ａ）またはウェーブリング（10Ｂ）の形成素材として用いられるばね鋼の弾性係数をＥ、板幅をｂ、板厚をｔ、リングまたはコイル巻層毎の波形部分の山数をＮ、コイル巻層数をＺ、コイルまたはリングの中心径をＤ、コイル形状の修正係数をＫとすると、波形ばね（10Ａ）またはウェーブリング（10Ｂ）のばね常数ｋは、下記に示すようになる。

【００１４】ｋ＝Ｅｂｔ³Ｎ⁴／ＫＺＤ³

【００１５】上記式から、波形ばね（10Ａ）またはウェーブリング（10Ｂ）のばね常数ｋが、リングまたはコイル１層当たりの波形部分の山数Ｎの関数として表示されることが理解される。

【００１６】本考案者は上記の事実に着目し、波形ばね（10Ａ）あるいはウェーブリング（ 10Ｂ）の設計に際し、圧縮荷重Ｐが負荷される以前の波形部の山数Ｎに対して、圧縮荷重Ｐが一定の大きさＰ_mに増大した後、当接し始める波形部の山数Ｎが２倍以上となるように波形部の高さを２段階以上に亘って変化させ、波形部分Ｐ₁ 、Ｐ₂の当接開始時期に差を設けることによって、荷重特性が２段階以上に亘って変化するばね構体を製作している。仮に、圧縮荷重Ｐが付加される以前の波形部の山数Ｎに対して、圧縮荷重Ｐが一定の大きさＰ_mに増大した後当接し始める波形部の山数が２Ｎであれば、小さな波形高さＨ₁を有する部分が対向部位に密着した後の圧縮荷重Ｐは、同一の波形高さＨを有する波形部（１Ａ）を具えた従来型の波形ばねまたはウェーブリング（１）に比較して16倍になる。

【００１７】

【考案の効果】

本考案によれば、波形ばね（10Ａ）またはウェーブリング（10Ｂ）の締付け力を利用して計測器（２）や機械装置（３）を所定の取付け位置に固定するとき、波形ばね（10Ａ）またはウェーブリング（10Ｂ）の荷重特性をその使用範囲内で多段階的に変化させることが可能になる。締付け途上で急速に締付けトルクを増大させることが可能であるため、共振ならびに振動の伝達防止に好適な非線形の荷重特性を具えたばね構体が形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本考案に係る波形ばねの正面図（Ｂ）はウェーブリングの正面図（Ｃ）は本考案に係る波形ばねまたはウェーブリングの
圧縮荷重−たわみ線図

【図２】（Ａ）は従来型の波形ばねを組込んだ脚座の部
分破断正面図（Ｂ）は波形ばねの従来例を示す正面図（Ｃ）は従来型波形ばねまたはウェーブリングの圧縮荷
重−たわみ線図

【符号の説明図】

10Ａ波形ばね 10ＢウェーブリングＨ₁ 小さな波形高さＨ₂ 大きな波形高さＰ₁ 小さな波形高さを具えた第１の波形部分Ｐ₂ 大きな波形高さを具えた第２の波形部分

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】偏平横断面を有するばね鋼をコイル状に
複数回巻回してなる波形ばねにおいて、上記コイル状巻
層毎に高さの異なる複数種の波形部分を形成し、隣接す
る波形部分の対向する山と谷の当接開始時期に差を設け
ることによって、荷重特性が複数段階に亘って変化する
ように構成されていることを特徴とする非線形の荷重特
性を具えた波形ばね。
【請求項２】偏平横断面を有するばね鋼の単層リング
からなる波形ばねにおいて、上記リングに、高さの異な
る２種類以上の波形部分を形成し、これらの波形部分と
締着部材の当接開始時期に差を設けることによって、荷
重特性が複数段階に亘って変化するように構成されてい
ることを特徴とする非線形の荷重特性を具えた波形ば
ね。