JPS60237235A - コイルばね - Google Patents
コイルばねInfo
- Publication number
- JPS60237235A JPS60237235A JP9352284A JP9352284A JPS60237235A JP S60237235 A JPS60237235 A JP S60237235A JP 9352284 A JP9352284 A JP 9352284A JP 9352284 A JP9352284 A JP 9352284A JP S60237235 A JPS60237235 A JP S60237235A
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- JP
- Japan
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- coil
- center line
- curvature
- spring
- small
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- Pending
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 11
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract 2
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 abstract 1
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 abstract 1
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs 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
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/06—Wound springs with turns lying in cylindrical surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の目的
産業上の利用分野
本発明は、使用状態においてコイルの中心線が自由状態
と異なる曲率に変形するコイルばねに関し、圧縮コイル
ばねと引張コイルばねの両方に適用し得るものである。
と異なる曲率に変形するコイルばねに関し、圧縮コイル
ばねと引張コイルばねの両方に適用し得るものである。
発明が解決しようとする問題点
例えば、独立懸架式の車輌懸架装置にシャシばねとして
使用されるコイルばねは、車体と車輪の相対的な上下運
動によりコントロールアームが揺動運動するのに伴って
アコーデオンのようにコイルの中心線が彎曲しつつ伸縮
するのであるが、このような場合には、コイルの周方向
において素線に生ずる剪断応力が不均一となって部分的
に過大な応力が生ずるため、コイルの中心線を真直ぐに
保って伸縮する場合に比べて素線径を太くする必要があ
って重量が増大し、車輌の軽量化に反する結果となって
いる。
使用されるコイルばねは、車体と車輪の相対的な上下運
動によりコントロールアームが揺動運動するのに伴って
アコーデオンのようにコイルの中心線が彎曲しつつ伸縮
するのであるが、このような場合には、コイルの周方向
において素線に生ずる剪断応力が不均一となって部分的
に過大な応力が生ずるため、コイルの中心線を真直ぐに
保って伸縮する場合に比べて素線径を太くする必要があ
って重量が増大し、車輌の軽量化に反する結果となって
いる。
本発明は、このように、使用状態においてコイルの中心
線が自由状態と異なる曲率に変形するコイルばねにおい
て、コイルの周方向において素線に生ずる剪断応力を均
一化し、軽量化を可能にすることを目的とするものであ
る。
線が自由状態と異なる曲率に変形するコイルばねにおい
て、コイルの周方向において素線に生ずる剪断応力を均
一化し、軽量化を可能にすることを目的とするものであ
る。
実施例
本発明を圧縮コイルばねに適用した一実施例を第１図乃
至第４図に基づいて説明すると、本実施例の圧縮コイル
ばねは、第１図及び第３図に示すように、真直ぐな中心
線Ｘ−Ｘの周りに円形断面のばね素線１を等ピッチでコ
イル形に巻回したものであるが、そのコイルの平面形状
は、第２図に示すように、互いに向き合う曲率の小さい
円弧部分ａと曲率の大きい円弧部分すとを曲線ｃ、ｃで
滑らかに接続した卵形をなす。
至第４図に基づいて説明すると、本実施例の圧縮コイル
ばねは、第１図及び第３図に示すように、真直ぐな中心
線Ｘ−Ｘの周りに円形断面のばね素線１を等ピッチでコ
イル形に巻回したものであるが、そのコイルの平面形状
は、第２図に示すように、互いに向き合う曲率の小さい
円弧部分ａと曲率の大きい円弧部分すとを曲線ｃ、ｃで
滑らかに接続した卵形をなす。
この圧縮コイルばねを、第４図に示すように、コイルの
中心線Ｘ−Ｘが彎曲するように圧縮して使用する場合に
、コイルの曲率の小さい円弧部分ａを中心線Ｘ−Ｘ方向
の撓み量の小さい側、すなわち、彎曲の外側に配するこ
とにより、コイルの周方向においてばね素線１に生ずる
剪断応力が均一化されるのである。
中心線Ｘ−Ｘが彎曲するように圧縮して使用する場合に
、コイルの曲率の小さい円弧部分ａを中心線Ｘ−Ｘ方向
の撓み量の小さい側、すなわち、彎曲の外側に配するこ
とにより、コイルの周方向においてばね素線１に生ずる
剪断応力が均一化されるのである。
その理由を第３図及び第４図に基づいて説明する。
第４図に示すようにコイルの中心線Ｘ−Ｘが彎曲して圧
縮される場合における彎曲の内側、すなわち、圧縮量が
最大となる側におけるばね素線１上の位置をＢ１、Ｂｚ
、Ｂ３、Ｂ今とし、彎曲の外側、すなわち、ばね素線１
上において圧縮量が最小となる側におけるばね素線１上
の位置をＡ１、ＡＩ、Ａ３、Ａ４とすると、この圧縮コ
イルばねは等ピッチで巻回されているがら、第３図に示
す自由状態においては、 ｌＡＩ ＢｚＡ２＝／Ａ２．Ｂ３ Ａ３＝／Ａ３Ｂ４Ａ
４＝／Ｂ＋ Ａｔ Ｂｚ＝／ＢｚＡｚＢ３＝／Ｂ５Ａ３
８４−：ｃｔであるが、第４図に示す圧縮状態において
は、／ＡＩＢｚＡｚ＝／ＡｚＢ３Ａ３ ＝／Ａ３Ｂ４Ａ
４ ＝βｌＢ＋ ＡＩＢｚ＝ｌＢλＡｚ Ｂ３ ＝ ｌ
Ｂ３ Ａ３ Ｂ＋ ＝γとすると、 α〉β〉γ となるのであって、ばね素線１上の位ｆ［Ａｔ、ＡＩ、
Ａ３、Ａ十における捩り角度α−γが位置Ｂ＋、Ｂｚ、
Ｂ３、Ｂ４における捩り角度α−βより大となり。
縮される場合における彎曲の内側、すなわち、圧縮量が
最大となる側におけるばね素線１上の位置をＢ１、Ｂｚ
、Ｂ３、Ｂ今とし、彎曲の外側、すなわち、ばね素線１
上において圧縮量が最小となる側におけるばね素線１上
の位置をＡ１、ＡＩ、Ａ３、Ａ４とすると、この圧縮コ
イルばねは等ピッチで巻回されているがら、第３図に示
す自由状態においては、 ｌＡＩ ＢｚＡ２＝／Ａ２．Ｂ３ Ａ３＝／Ａ３Ｂ４Ａ
４＝／Ｂ＋ Ａｔ Ｂｚ＝／ＢｚＡｚＢ３＝／Ｂ５Ａ３
８４−：ｃｔであるが、第４図に示す圧縮状態において
は、／ＡＩＢｚＡｚ＝／ＡｚＢ３Ａ３ ＝／Ａ３Ｂ４Ａ
４ ＝βｌＢ＋ ＡＩＢｚ＝ｌＢλＡｚ Ｂ３ ＝ ｌ
Ｂ３ Ａ３ Ｂ＋ ＝γとすると、 α〉β〉γ となるのであって、ばね素線１上の位ｆ［Ａｔ、ＡＩ、
Ａ３、Ａ十における捩り角度α−γが位置Ｂ＋、Ｂｚ、
Ｂ３、Ｂ４における捩り角度α−βより大となり。
この捩り変形によって生ずる平均剪断応力は位置ＡＩ、
Ａ２、Ａ３、Ａｔの方が位置Ｂ１．Ｂ２、Ｂ３、Ｂ＋よ
り大となる。 ところで、円形断面のばね素線を円形に
巻回したコイルばねを、そのコイルの中心線を真直ぐに
保って伸縮させた場合にばね素線は単位長さ当り一定角
度ずつ捩り変形を生ずるのであるが、コイルの内周の弧
は外周の弧よす短かいため、コイルの内周が外周より剪
断ひずみが大きく、これに伴って生ずる剪断応力もコイ
ルの内周の方が外周より大となるのであり、しかも、こ
の傾向は、ばね指数、すなわち、コイル径りと素線径ｄ
の比Ｄ／ｄが小さくなるのに伴って著しくなるのであっ
て、ばね素線の内周に生ずる最大剪断応力のその断面の
平均剪断応力に対する比、すなわち、応力修正係数にと
ばね指数Ｄ／ｄとの関係は第７図のグラフに示す通りで
あり、例えば、ばね指数Ｄ／ｄが１２．０の場合はコイ
ルの内側に生ずる最大剪断応力はその断面の平均剪断応
力の約１．１倍であるのに対し、ばね指数Ｄ／ｄが４．
０の場合は約１．４倍となるのである。
Ａ２、Ａ３、Ａｔの方が位置Ｂ１．Ｂ２、Ｂ３、Ｂ＋よ
り大となる。 ところで、円形断面のばね素線を円形に
巻回したコイルばねを、そのコイルの中心線を真直ぐに
保って伸縮させた場合にばね素線は単位長さ当り一定角
度ずつ捩り変形を生ずるのであるが、コイルの内周の弧
は外周の弧よす短かいため、コイルの内周が外周より剪
断ひずみが大きく、これに伴って生ずる剪断応力もコイ
ルの内周の方が外周より大となるのであり、しかも、こ
の傾向は、ばね指数、すなわち、コイル径りと素線径ｄ
の比Ｄ／ｄが小さくなるのに伴って著しくなるのであっ
て、ばね素線の内周に生ずる最大剪断応力のその断面の
平均剪断応力に対する比、すなわち、応力修正係数にと
ばね指数Ｄ／ｄとの関係は第７図のグラフに示す通りで
あり、例えば、ばね指数Ｄ／ｄが１２．０の場合はコイ
ルの内側に生ずる最大剪断応力はその断面の平均剪断応
力の約１．１倍であるのに対し、ばね指数Ｄ／ｄが４．
０の場合は約１．４倍となるのである。
しかるに、本実施例の圧縮コイルばねは、第２図に示す
ように、互いに向き合う曲率の小さい円弧部分ａと曲率
の大きい円弧部分すとを曲線Ｃ１Ｃで滑らかに接続した
平面形状をなすから、コイルの中心線Ｘ−Ｘを真直ぐに
保って伸縮させると、曲率のｌＪ）さい円弧部分ａでは
ばね指数Ｄ／ｄが大きくなって応力修正係数にが小さく
１曲率の太きい円弧部分すではＤ／ｄが小さくなってに
が大と ゛なるのであり、このため、コイルの内周に生
ずる最大剪断応力は曲率の小さい円弧部分ａの方が曲率
の大きい円弧部分すより小となるのである。
ように、互いに向き合う曲率の小さい円弧部分ａと曲率
の大きい円弧部分すとを曲線Ｃ１Ｃで滑らかに接続した
平面形状をなすから、コイルの中心線Ｘ−Ｘを真直ぐに
保って伸縮させると、曲率のｌＪ）さい円弧部分ａでは
ばね指数Ｄ／ｄが大きくなって応力修正係数にが小さく
１曲率の太きい円弧部分すではＤ／ｄが小さくなってに
が大と ゛なるのであり、このため、コイルの内周に生
ずる最大剪断応力は曲率の小さい円弧部分ａの方が曲率
の大きい円弧部分すより小となるのである。
したがって、先に説明したように、本実施例の圧縮コイ
ルばねをその中心線を彎曲させるように圧縮した場合に
、コイルの中心線Ｘ−Ｘ方向の撓み量の小さい彎曲の外
側の位置Ａ１、Ａ２、Ａ３、ＡＩ）に生ずる平均剪断応
力の方が撓み量の大きい彎曲の内側の位置Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３、Ｂ＋に生ずる平均剪断応力より大きいことを考え
合わせると、コイルの中心線Ｘ−Ｘを真直ぐに保って伸
縮する場合の応力修正係数にが小さくなる曲率の小さい
円弧部分ａを、中心線を彎曲させるように圧縮した場合
に生ずる平均剪断応力が大きくなる撓み量の小さい彎曲
の外側の位置Ａ＋、Ａｚ、Ａ３、Ａｔの側に配し、逆に
、応力修正係数、Ｘが大きくなる曲率の大きい円弧部分
すを、平均剪断応力がＡ）さくなる位置Ｂ＋、 Ｂｚ−
Ｂｓ、Ｂ＋側に配すると、コイルの周方向におけるばね
素線１の各断面に生ずる最大剪断応力が均一化されてそ
の最大値が低く抑えられるのである。
ルばねをその中心線を彎曲させるように圧縮した場合に
、コイルの中心線Ｘ−Ｘ方向の撓み量の小さい彎曲の外
側の位置Ａ１、Ａ２、Ａ３、ＡＩ）に生ずる平均剪断応
力の方が撓み量の大きい彎曲の内側の位置Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３、Ｂ＋に生ずる平均剪断応力より大きいことを考え
合わせると、コイルの中心線Ｘ−Ｘを真直ぐに保って伸
縮する場合の応力修正係数にが小さくなる曲率の小さい
円弧部分ａを、中心線を彎曲させるように圧縮した場合
に生ずる平均剪断応力が大きくなる撓み量の小さい彎曲
の外側の位置Ａ＋、Ａｚ、Ａ３、Ａｔの側に配し、逆に
、応力修正係数、Ｘが大きくなる曲率の大きい円弧部分
すを、平均剪断応力がＡ）さくなる位置Ｂ＋、 Ｂｚ−
Ｂｓ、Ｂ＋側に配すると、コイルの周方向におけるばね
素線１の各断面に生ずる最大剪断応力が均一化されてそ
の最大値が低く抑えられるのである。
次に、本発明を引張コイルばねに適用した実施例を第５
図及び第６図に基づいて説明すると、本実施例のコイル
ばねも、第２図に示すように、互いに向き合う曲率の小
さい円弧部分ａと曲率の大きい円弧部分すとを曲線ｃ、
ｃで滑らかに接続した卵形に円形断面のばね素線１を等
ピッチで巻回したものであって、自由状態においては、
第５図に示すように、コイルの中心線Ｘ−Ｘが真直をな
しており、この引張コイルばねを、第６図に示すように
、・中心線Ｘ−Ｘが彎曲するように引張して使用する場
合に、コイルの曲率の小さい円弧部分ａを中心線Ｘ−Ｘ
方向の撓み量の小さい側、すなわち、彎曲の内側に配す
ると、第５図及び第６図において。
図及び第６図に基づいて説明すると、本実施例のコイル
ばねも、第２図に示すように、互いに向き合う曲率の小
さい円弧部分ａと曲率の大きい円弧部分すとを曲線ｃ、
ｃで滑らかに接続した卵形に円形断面のばね素線１を等
ピッチで巻回したものであって、自由状態においては、
第５図に示すように、コイルの中心線Ｘ−Ｘが真直をな
しており、この引張コイルばねを、第６図に示すように
、・中心線Ｘ−Ｘが彎曲するように引張して使用する場
合に、コイルの曲率の小さい円弧部分ａを中心線Ｘ−Ｘ
方向の撓み量の小さい側、すなわち、彎曲の内側に配す
ると、第５図及び第６図において。
α′くβ′〈γ′
となって、彎曲の内側の位置において捩り変形が最大と
なり、ばね素線１に生ずる平均剪断応力も最大となるの
であるが、この位置にはコイルの曲率の小さい円弧部分
ａが配されていて、ばね指数Ｄ／ｄが大きいため、応力
修正係数にが小さくなるのに対し、彎曲の外側の位置に
おいては捩り変形が最小で平均剪断応力も最小であるが
、ばね指数Ｄ／ｄが小さく応力修正係数にが大となるの
であって、コイルの周方向におけるばね素線１の各断面
に生ずる最大剪断応力が均一化されるのである。
なり、ばね素線１に生ずる平均剪断応力も最大となるの
であるが、この位置にはコイルの曲率の小さい円弧部分
ａが配されていて、ばね指数Ｄ／ｄが大きいため、応力
修正係数にが小さくなるのに対し、彎曲の外側の位置に
おいては捩り変形が最小で平均剪断応力も最小であるが
、ばね指数Ｄ／ｄが小さく応力修正係数にが大となるの
であって、コイルの周方向におけるばね素線１の各断面
に生ずる最大剪断応力が均一化されるのである。
なお、本発明は、自由状態においてコイルの中心線が彎
曲して成形されているコイルばねを、その中心線の曲率
が変化するように圧縮または引張して使用する場合にも
適用し得るのであって、このような場合にも、コイルの
中心線方向の撓み量の小さい側の平均剪断応力が最大と
なるのであり、この位置に応力修正係数にが小さくなる
曲率の小さい円弧部分を配することにより等応力化を図
ることができるのである。
曲して成形されているコイルばねを、その中心線の曲率
が変化するように圧縮または引張して使用する場合にも
適用し得るのであって、このような場合にも、コイルの
中心線方向の撓み量の小さい側の平均剪断応力が最大と
なるのであり、この位置に応力修正係数にが小さくなる
曲率の小さい円弧部分を配することにより等応力化を図
ることができるのである。
発明の構成及び効果
上記実施例によって具体的に説明したように、本発明の
コイルばねは、使用状態においてコイルの中心線が自由
状態と異なる曲率に変形するコイルばねであって１円形
断面のばね素線を、互いに向き合う曲率の小さい円弧部
分と曲率の大きい円弧部分とを滑らかに接続した形状に
巻回してなり。
コイルばねは、使用状態においてコイルの中心線が自由
状態と異なる曲率に変形するコイルばねであって１円形
断面のばね素線を、互いに向き合う曲率の小さい円弧部
分と曲率の大きい円弧部分とを滑らかに接続した形状に
巻回してなり。
曲率の小さい円弧部分をコイルの中心線方向の撓み量の
小さい側に配置して使用することを要旨とするものであ
って、平均剪断応力が大きくなる撓み量の小さい側に応
力修正係数が小さくなる曲率の小さい円弧部分を配置し
て使用するようにしたから、コイルの周方向の各断面に
おいてばね素線の内周に生ずる最大剪断応力を均一化す
ることができ、ばね素線の径を小さくして素材の節減及
び軽量化を達成し得る効果を奏する。
小さい側に配置して使用することを要旨とするものであ
って、平均剪断応力が大きくなる撓み量の小さい側に応
力修正係数が小さくなる曲率の小さい円弧部分を配置し
て使用するようにしたから、コイルの周方向の各断面に
おいてばね素線の内周に生ずる最大剪断応力を均一化す
ることができ、ばね素線の径を小さくして素材の節減及
び軽量化を達成し得る効果を奏する。
第１図は本発明を圧縮コイルばねに適用した実施例の部
分斜視図、第２図はその平面図、第３図はその自由状態
の縦断面図、第４図は使用状態の縦断面図、第５図は本
発明を引張コイルばねに適用した実施例の自由状態の部
分縦断面図、第６図はその使用状態の部分縦断面図、第
７図はばね指数と応力修正係数の関係を示すグラフであ
る。 １：ばね素線 ａ：曲率の小さい円弧部分 ｂ：曲率の
大きい円弧部分 出願人 中央発條株式会社 代理人 弁理士 野 口 宏 粟１回 寡２回 ／ 第３回 惰４回 寡６図
分斜視図、第２図はその平面図、第３図はその自由状態
の縦断面図、第４図は使用状態の縦断面図、第５図は本
発明を引張コイルばねに適用した実施例の自由状態の部
分縦断面図、第６図はその使用状態の部分縦断面図、第
７図はばね指数と応力修正係数の関係を示すグラフであ
る。 １：ばね素線 ａ：曲率の小さい円弧部分 ｂ：曲率の
大きい円弧部分 出願人 中央発條株式会社 代理人 弁理士 野 口 宏 粟１回 寡２回 ／ 第３回 惰４回 寡６図
Claims (1)
- 使用状態においてコイルの中心線が自由状態と異なる曲
率に変形するコイルばねであって、円形断面のばね素線
を、互いに向き合う曲率の小さい円弧部分と曲率の大き
い円弧部分とを滑らかに接続した形状に巻回してなり、
曲率の小さい円弧部分を前記中心線方向の撓み量の小さ
い側に配置して使用することを特徴とするコイルばね
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352284A JPS60237235A (ja) | 1984-05-10 | 1984-05-10 | コイルばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352284A JPS60237235A (ja) | 1984-05-10 | 1984-05-10 | コイルばね |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60237235A true JPS60237235A (ja) | 1985-11-26 |
Family
ID=14084652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9352284A Pending JPS60237235A (ja) | 1984-05-10 | 1984-05-10 | コイルばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60237235A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2742830A1 (fr) * | 1995-12-21 | 1997-06-27 | Ace Engineering | Ressort helicoidal notamment pour suspension de vehicules automobiles |
| EP1120580A3 (en) * | 2000-01-28 | 2003-11-19 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Curved helical compression spring |
| DE202013002175U1 (de) | 2013-03-07 | 2013-03-15 | Audi Ag | Schraubenfeder |
| EP3127727A4 (en) * | 2014-05-28 | 2017-04-19 | Mitsubishi Steel MFG. CO., LTD. | Suspension coil spring |
-
1984
- 1984-05-10 JP JP9352284A patent/JPS60237235A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2742830A1 (fr) * | 1995-12-21 | 1997-06-27 | Ace Engineering | Ressort helicoidal notamment pour suspension de vehicules automobiles |
| EP1120580A3 (en) * | 2000-01-28 | 2003-11-19 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Curved helical compression spring |
| DE202013002175U1 (de) | 2013-03-07 | 2013-03-15 | Audi Ag | Schraubenfeder |
| EP3127727A4 (en) * | 2014-05-28 | 2017-04-19 | Mitsubishi Steel MFG. CO., LTD. | Suspension coil spring |
| US10300756B2 (en) | 2014-05-28 | 2019-05-28 | Mitsubishi Steel Mfg. Co., Ltd. | Suspension coil spring |
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