JP6535131B2 - コイルばね - Google Patents

Description

本発明は、コイルばねに関する。
本願は、２０１６年３月３１日に、日本に出願された特願２０１６−０７３５１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来から、線材がコイル軸回りに巻回されてなるコイルばねが広く用いられている。
この種のコイルばねにおいては、多数のコイルばねをランダムにまとめて収容する等したときに互いに絡み合い、例えば製造効率を低減させる等のおそれがあった。
下記特許文献１に示されるコイルばねにおいては、線材をコイル軸方向に当接若しくは近接させる複数の密巻部分が形成される。これにより、密巻部分が、他のコイルばねにおけるコイル軸方向で互いに隣り合う線材同士の間のコイル軸方向の隙間（以下、線材隙間という）に進入することを抑える。

日本国実開平４−１２６０４４号公報

しかしながら、特許文献１に示されるコイルばねでは、長い線材が必要となり、重量やコストが増大する。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、重量やコストを増大させることなく、相互に絡み合うのを防ぐことができるコイルばねを提供することを目的とする。

本発明の一態様のコイルばねは、線材がコイル軸回りに巻回されてなるコイルばねであって、コイル軸方向の端部に、コイル軸方向で互いに隣り合う複数の線材全体のコイル軸方向の大きさが、前記コイルばねにおけるコイル軸方向で互いに隣り合う線材同士のコイル軸方向の隙間の最大値と同等となる対応部分が設けられ、前記対応部分と、前記対応部分に対してコイル軸方向の内側で隣り合う線材と、の間のコイル軸方向の隙間が、前記コイルばねの有効巻部における素線高さより小さく、コイル軸方向の前記端部において、コイル軸回りに沿って前記対応部分から線材の末端部側にわたる部分が、コイル軸方向の内側で隣り合う線材との間でなすコイル軸方向の隙間が、コイル軸回りに沿って前記対応部分から線材の前記末端部側に向かうに従い漸次、小さくなっている。

本発明によれば、対応部分と、対応部分に対してコイル軸方向の内側で隣り合う線材と、の間のコイル軸方向の隙間（以下、線材隙間という）が、有効巻部における素線高さより小さくなっている。したがって、一方のコイルばねの対応部分が、他方のコイルばねの線材隙間に進入しようとしても、他方のコイルばねの有効巻部における線材が、一方のコイルばねにおける対応部分、および対応部分にコイル軸方向の内側で隣り合う線材のうちの少なくとも一方に干渉することとなる。
これにより、一方のコイルばねにおける、対応部分と、対応部分に対してコイル軸方向の内側で隣り合う線材と、の間の線材隙間に、他方のコイルばねの有効巻部における線材が進入するのを防ぐことが可能になる。この結果、他方のコイルばねの有効巻部における線材が、一方のコイルばねの線材によってコイル軸方向の両側から強く挟み込まれて抜けにくくなるのを防ぐことができる。
したがって、例えば線材の長さを長くしてコイルばねに複数の密巻部分などを形成しなくても、コイルばね同士の絡み合いが発生するのを防ぐことができる。

ここで、前記コイルばねは、線材の前記末端部が、前記末端部に対してコイル軸方向の内側で隣り合う線材に重ね合わされたクローズドエンドのコイルばねであり、前記対応部分は、コイル軸方向で互いに隣り合う一対の線材により構成されてもよい。

この場合、クローズドエンドのコイルばねとなっているので、前述の作用効果が顕著に奏功される。また対応部分が、コイル軸方向で互いに隣り合う一対の線材により構成されているので、線材の長さを確実に抑えることができる。

本発明に係るコイルばねによれば、重量やコストを増大させることなく、相互に絡み合うのを防ぐことができる。

本発明に係る一実施形態のコイルばねの側面図である。 図１に示すコイルばねの模式図である。 従来のコイルばねの側面図である。

本願発明者等が鋭意検討した結果、次の知見を見出した。
図３に示される従来のコイルばね１００、２００においては、コイル軸Ｏ方向の端部に、コイル軸Ｏ方向で互いに隣り合う複数の線材全体のコイル軸Ｏ方向の大きさｈｓが、コイルばね１００、２００における線材の隙間の最大値Ｓａと同等となる対応部分１００ａ、２００ａが設けられている。なお図示の例では、コイルばね１００、２００が、有効巻部１００ｅ、２００ｂが等ピッチのクローズドエンドばねとなっている。したがって、線材隙間の最大値Ｓａは、有効巻部１００ｅ、２００ｂにおけるほぼ全域にわたって同等になっている。
一方のコイルばね１００の対応部分１００ａが、他方のコイルばね２００の線材隙間に進入する。これに伴って、他方のコイルばね２００の有効巻部２００ｂにおける線材が、一方のコイルばね１００における対応部分１００ａと、対応部分１００ａに対してコイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材１００ｂと、の間の線材隙間１００ｆに進入する。

この際、コイルばね１００、２００におけるコイル軸Ｏ方向の端部において、コイル軸Ｏ回りに沿って対応部分１００ａ、２００ａから線材の末端部１００ｃ、２００ｃ側にわたる部分が、コイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材１００ｇ、２００ｇとの間でなす線材隙間１００ｄ、２００ｄが、コイル軸Ｏ回りに沿って対応部分１００ａ、２００ａから線材の末端部１００ｃ、２００ｃ側に向かうに従い漸次、小さくなっている。したがって、一方のコイルばね１００における線材隙間１００ｄ内に、他方のコイルばね２００における線材が深く進入しやすい。また、一旦このように進入してしまうと、他方のコイルばね２００の線材が、一方のコイルばね１００の線材によりコイル軸Ｏ方向の両側から強く挟み込まれて抜けにくくなる。このようにして、コイルばね１００、２００同士の絡み合いが発生する。

本発明に係るコイルばねは、上記知見を鑑みて作成された。以下、本発明に係るコイルばねの一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
本実施形態のコイルばね１ａ、１ｂは、線材がコイル軸Ｏ回りに複数連続して巻回されて形成されている。コイルばね１ａ、１ｂは、例えば金属材料等で形成されている。
図示の例では、コイルばね１ａ、１ｂの外径は、コイル軸Ｏ方向の全長にわたって同等になっている。有効巻部１３の線材は、その中心軸線に直交する横断面視で円形状に形成されている。有効巻部１３における線材の外径は、全長にわたって同等になっている。コイルばね１ａ、１ｂは、線材の末端部ｗ１が、末端部ｗ１に対してコイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材に当接し重ね合わされたクローズドエンドのコイルばねとなっている。線材の末端部ｗ１には、例えば研削加工が施されることにより、コイル軸Ｏ方向に直交する水平方向に延び、かつコイル軸Ｏ方向の外側を向く平坦面が形成されている。
なお、クローズドエンドに代えてオープンエンドのコイルばねを採用してもよい。また、線材の横断面視形状を、末端部ｗ１を含む全長にわたって同等にしてもよい。

コイル軸Ｏ方向で互いに隣り合う線材同士のコイル軸Ｏ方向の隙間（以下、線材隙間という）は、コイルばね１ａ、１ｂにおけるコイル軸Ｏ方向の中央部で最大となり、コイル軸Ｏ方向の外側に向かうに従い漸次小さくなっている。なお線材隙間が、コイルばね１ａ、１ｂにおけるコイル軸Ｏ方向の両端部を除く全域にわたって同等とされた等ピッチのコイルばねを採用してもよい。
図示の例では、線材のうち、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に約１８０°までの部分が、コイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材に当接して重ね合わされている。線材のうち、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に約１８０°までの部分に限って、コイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材に当接して重ね合わされ、その他の部分は、コイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材からコイル軸Ｏ方向に離間している。なお、線材のうち、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に約１８０°超えた部分までが、コイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材に当接して重ね合わされてもよい。

本実施形態では、コイルばね１ａ、１ｂにおけるコイル軸Ｏ方向の端部に、コイル軸Ｏ方向で互いに隣り合う複数の線材全体のコイル軸Ｏ方向の大きさｈｓが、コイルばね１ａ、１ｂにおける線材隙間の最大値Ｓａと同等となる対応部分１１が設けられている。図示の例では、対応部分１１は、コイル軸Ｏ方向で互いに隣り合う一対の線材により構成されている。なお対応部分１１は、コイル軸Ｏ方向で互いに隣り合う３つ以上の線材により構成されてもよい。
対応部分１１は、コイルばね１ａ、１ｂにおけるコイル軸Ｏ方向の端面の一部を含む。すなわち、対応部分１１におけるコイル軸Ｏ方向の外端縁は、線材のうち、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に３６０°離れた部分までの間、つまり末端縁ｗ２から１．０巻離れた部分までの間に位置している。

対応部分１１は、線材のうち、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に約５４０°離れた部分までの間、つまり末端縁ｗ２から約１．５巻離れた部分までの間に位置している。
図示の例では、対応部分１１は、線材のうち、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に約１８０°弱離れた部分と、末端縁ｗ２からコイル軸Ｏを中心に約５４０°弱離れた部分と、がコイル軸Ｏ方向に互いに当接し重ね合わされた部分となっている。すなわち、対応部分１１は、線材が、末端縁ｗ２から０．５巻弱離れた部分と、末端縁ｗ２から１．５巻弱離れた部分と、がコイル軸Ｏ方向に互いに当接し重ね合わされた部分となっている。

対応部分１１と、対応部分１１に対してコイル軸Ｏ方向の内側（コイル軸Ｏ方向の中央部側）で隣り合う線材１２と、の間の線材隙間（以下、直下隙間という）Ｓｂは、コイルばね１ａ、１ｂの有効巻部１３における素線高さｈより小さくなっている。
なお素線高さｈは、線材のコイル軸Ｏ方向の大きさとなっている。すなわち、素線高さｈは、リード角をθとしたときに、有効巻部１３における線材の直径ｄをｃｏｓθで除して得られる。
ここで図示の例では、前述したように、線材隙間が、コイルばね１ａ、１ｂにおけるコイル軸Ｏ方向の中央部で最大となり、コイル軸Ｏ方向の外側に向かうに従い漸次小さくなっている。したがって、リード角は有効巻部１３において一定ではなく、素線高さｈも一定になっていない。直下隙間Ｓｂは、有効巻部１３における素線高さｈの最小値より小さくなっている。

直下隙間Ｓｂは、有効巻部１３における線材の直径ｄより小さくなっている。なお直下隙間Ｓｂを、有効巻部１３における線材の直径ｄの大きさ以上としてもよい。
コイルばね１ａ、１ｂにおけるコイル軸Ｏ方向の端部において、コイル軸Ｏ回りに沿って対応部分１１から線材の末端部ｗ１側にわたる部分が、コイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材１４との間でなす線材隙間（以下、端部隙間という）Ｓｃが、コイル軸Ｏ回りに沿って対応部分１１から線材の末端部ｗ１側に向かうに従い漸次、小さくなっている。

以上説明したように、本実施形態によるコイルばね１ａ、１ｂによれば、直下隙間Ｓｂが、有効巻部１３における素線高さｈより小さくなっている。したがって、一方のコイルばね１ａの対応部分１１が、他方のコイルばね１ｂの線材隙間に進入しようとしても、他方のコイルばね１ｂの有効巻部１３における線材が、一方のコイルばね１ａにおける対応部分１１、および対応部分１１にコイル軸Ｏ方向の内側で隣り合う線材１２のうちの少なくとも一方に干渉することとなる。
これにより、他方のコイルばね１ｂの有効巻部１３における線材が、一方のコイルばね１ａにおける直下隙間Ｓｂを通して端部隙間Ｓｃ内に深く進入してしまうのを防ぐことが可能になる。この結果、他方のコイルばね１ｂの有効巻部１３における線材が、一方のコイルばね１ａの線材うち、端部隙間Ｓｃを画成する部分によってコイル軸Ｏ方向の両側から強く挟み込まれて抜けにくくなるのを防ぐことができる。したがって、例えば線材の長さを長くしてコイルばねに複数の密巻部分などを形成しなくても、コイルばね同士の絡み合いが発生するのを防ぐことができる。

また本実施形態では、コイルばね１ａ、１ｂが、クローズドエンドのコイルばねとなっているので、前述の作用効果が顕著に奏功される。また対応部分１１が、コイル軸Ｏ方向で互いに隣り合う一対の線材により構成されているので、線材の長さを確実に抑えることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば前記実施形態では、対応部分１１として、コイル軸Ｏ方向で隣り合う線材同士が互いに当接した構成を示した。しかしながら、対応部分として、コイル軸Ｏ方向で隣り合う線材がコイル軸Ｏ方向に互いに離間した構成を採用してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係るコイルばねによれば、重量やコストを増大させることなく、相互に絡み合うのを防ぐことができる。

１ａ、１ｂ コイルばね
１１ 対応部分
１３ 有効巻部
ｈ 素線高さ
Ｏ コイル軸
Ｓａ 最大値
Ｓｂ 直下隙間（隙間）
Ｓｃ 端部隙間（隙間）
ｗ１ 末端部

Claims (2)

1. 線材がコイル軸回りに巻回されてなるコイルばねであって、
   コイル軸方向の端部に、コイル軸方向で互いに隣り合う複数の線材全体のコイル軸方向の大きさが、前記コイルばねにおけるコイル軸方向で互いに隣り合う線材同士のコイル軸方向の隙間の最大値と同等となる対応部分が設けられ、
   前記対応部分と、前記対応部分に対してコイル軸方向の内側で隣り合う線材と、の間のコイル軸方向の隙間が、前記コイルばねの有効巻部における素線高さより小さく、
   コイル軸方向の前記端部において、コイル軸回りに沿って前記対応部分から線材の末端部側にわたる部分が、コイル軸方向の内側で隣り合う線材との間でなすコイル軸方向の隙間が、コイル軸回りに沿って前記対応部分から線材の前記末端部側に向かうに従い漸次、小さくなっているコイルばね。
2. 前記コイルばねは、線材の前記末端部が、前記末端部に対してコイル軸方向の内側で隣り合う線材に重ね合わされたクローズドエンドのコイルばねであり、
   前記対応部分は、コイル軸方向で互いに隣り合う一対の線材により構成されている請求項１に記載のコイルばね。

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