JP5100377B2 - コイルばね - Google Patents
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Description
図1は、本発明実施例1に係るコイルばねであるバルブ・スプリングの側面図、図2は、同平面図、図3は、自由状態での巻端部及び素線の一巻目の拡大断面図、図4は、荷重作用時の巻端部及び素線の一巻目の拡大断面図である。
(ショット・ピーニング性)
図5は、ショット・ピーニングによる1.05巻目の先端側線間の残留応力を示すグラフであり、横軸は、口開き量(間隙t)mm、縦軸は、巻端部11及び一巻目13間の線間部の表面残留応力MPaである。図5において、○は、巻端部11を、一巻目13に対しコイル状の拡径方向、縮径方向の何れへもずらしていない場合、■は、巻端部11を一巻目13に対し0.20mm拡径方向へずらした場合、▲は、巻端部11を一巻目13に対し0.25mm縮径方向へずらした場合の結果である。
(耐捻れ応力性)
図6は、本実施例の断面が円形のいわゆる丸線ばねの円周応力分布を示すグラフであり、横軸は、内径からの角度deg、縦軸は、内径端との応力比である。内径端は、図3においてA点であり、角度0°となり、外径端は、同B点であり、角度180°となる。応力比は、内径端を1として比較した場合の値である。
図7は、巻端部である0.15巻目の発生曲げ応力を示すグラフであり、横軸は、先端拡径量mm、縦軸は、発生応力MPaを示している。図7の横軸では、3.0mmが拡径側、−2.0mmが縮径側となっている。
(先端厚)
図8は、コイルばねの先端厚さ(巻端部先端の厚さ)と発生曲げ応力との関係のグラフであり、横軸は、先端厚さmm、縦軸は、曲げ応力MPaを示している。図9は、コイルばね先端厚さと最大接触応力(ヘルツ応力)MPaとの関係のグラフであり、横軸が、先端厚さmm、縦軸が、ヘルツ応力MPaを示している。対象となるバルブ・スプリング1の線径は、4.1mmとした。
(動的耐久性)
図10(a),(b)は、動的耐久性の試験結果であり、図10(a)は、剪断応力に対する耐久試験の結果を示す図表、図10(b)は、エンジン高回転耐久試験の結果を示す図表である。コイルばねは、線形d=4.1mm、線形d及びコイル径Dの比D/d=6.2、巻数5.75巻を使用した。
本実施例のバルブ・スプリング1は、可動部側7となる巻端部11を、素線3の一巻目13に対しコイル状の拡径方向へずらし荷重が付加されない自由状態で前記巻端部11及び素線3の一巻目13間に間隙tを形成するため、巻端部11及び素線3の一巻目13間にもショット・ピーニングを施すことが可能となる。
図12,図13は、本発明の実施例2に係り、図12は、バルブ・スプリングの側面図、図13は、同平面図である。なお、基本的な構成は、実施例1の図1,図2の構成と同様であり、同一又は対応する構成部分には、同符号又は同符号にAを付して説明する。
本実施例のバルブ・スプリング1Aは、可動部側7となる巻端部11を、素線3の一巻目13に対しコイル状の縮径方向へずらし、荷重が付加されない自由状態で前記巻端部11A及び素線3の一巻目13間に間隙t(図3参照)を形成しているため、巻端部11A及び素線3の一巻目13間にもショット・ピーニングを施すことが可能となる。
[その他]
本発明のコイルばねは、クラッチ・スプリングなど他の動的荷重を受ける構造にも適用することができる。
3 素線
7 可動部側
9 先端
11,11A 巻端部
13 一巻目
Claims (5)
- 素線をコイル状に巻回形成して可動部と固定部との間に介設されるコイルばねにおいて、
前記可動部側となる巻端部を、前記素線の一巻目に対しコイル状の拡径方向又は縮径方向へずらすことで、荷重が付加されない自由状態で前記巻端部の断面中心及び素線の一巻目の断面中心を結ぶ線上において前記巻端部及び素線の外周との接触点間に間隙を形成すると共に、前記間隙間で接触離反を繰り返す前記巻端部と前記素線の一巻目との前記接触点をコイル状の外径方向又は内径方向へ移行させた、
ことを特徴とするコイルばね。 - 請求項1記載のコイルばねであって、
前記間隙は、前記コイル状の軸方向間で0.1mm以上である
ことを特徴とするコイルばね。 - 請求項1又は2記載のコイルばねであって、
前記ずらしの寸法は、前記素線の線径の1/2以下である
ことを特徴とするコイルばね。 - 請求項1〜3の何れかに記載のコイルばねであって、
前記巻端部の先端厚み寸法を、前記素線径の1/7〜1/2の範囲とした
ことを特徴とするコイルばね。 - 請求項1〜4の何れかに記載のコイルばねであって、
前記可動部は、内燃機関の動弁装置のスプリング・リテーナであり、
前記固定部は、シリンダ・ヘッドの取付座である
ことを特徴とするコイルばね。
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