JP7102622B2 - ばね組立体 - Google Patents

Description

本発明は、複数のバネを保持するばね組立体に関する。

特許文献１には、複数のコイルばねを垂直姿勢で基板に配置したスプリング組立体が開示される。このスプリング組立体の基板は、コイルばねの端部を支持するために形成されたばね受け部を有し、ばね受け部は、エンボス加工により突出された後、大径のポンチをその突出方向と逆方向に打圧することで突起の周縁を潰してコイルばねの端部を止め付ける。

実開昭６３－１０１３４２号公報

特許文献１の技術では、ばね受け部の周縁を潰す工程において、コイルばねの端部が拡径するように変形してしまい、コイルばねを基板の垂直方向に対して傾斜させる可能性がある。

本発明の目的は、ばねの座巻部を金属材料のプレートに取り付けるばね組立体において、座巻部の変形を抑える技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のばね組立体は、複数のばねと、金属材料で形成され、複数のばねの座巻部を支持するプレートと、を備える。プレートは、プレートの表面より突出し、座巻部に巻回される柱部と、柱部の端面から立設する壁部と、を有する。壁部は、径方向外向きに屈曲されて座巻部を支持する。

本発明の別の態様もまた、ばね組立体である。このばね組立体は、複数のばねと、金属材料で形成され、複数のばねの座巻部を支持するプレートと、を備える。プレートは、プレートの表面より凹み、座巻部を差し込まれる凹部と、凹部の周縁にて表面から立設する壁部と、を有する。壁部は、径方向内向きに屈曲されて座巻部を支持する。

本発明のさらに別の態様は、複数のばねと、金属材料で形成されて複数のばねの座巻部を支持するプレートと、を備えるばね組立体の製造方法である。この方法は、プレートに、プレートの表面より突出する柱部および柱部の端面から立設する壁部を形成するステップと、座巻部を柱部の周りの表面に載せるステップと、加工具を壁部の内側に当てた状態から柱部に向かって押し込んで壁部を径方向外向きに屈曲させるステップと、を含む。壁部を屈曲させるステップにおいて、少なくとも押し込み初期時には加工具を柱部に当てないように壁部を屈曲させる。

本発明によれば、ばねの座巻部を金属材料のプレートに取り付けるばね組立体において、座巻部の変形を抑える技術を提供できる。

実施例のばね組立体の部分断面図である。 ばね組立体の製造工程について説明するための図である。 ばね組立体の製造工程について説明するための図であり、図２（ｂ）に示す製造工程の続きを示す図である。 第１変形例の支持構造について説明するための図である。 図５（ａ）は、第２変形例の支持構造の断面図であり、図５（ｂ）は、第３変形例の支持構造の断面図である。 第４変形例の支持構造について説明するための図である。

図１は、実施例のばね組立体１０の部分断面図である。ばね組立体１０は、プレート２０と、プレート２０に支持される複数のばね２２とを備える。図１では、ばね組立体１０におけるばね２２の支持部分を拡大して示しており、実際には、複数のばね２２がプレート２０に並列に支持される。また、プレート２０は、ばね２２の両端を支持するように一対設けられてよい。

ばね組立体１０は、車両のトランスミッションのクラッチ機構に設けられ、ピストンの位置を戻す弾性体として機能し、管部材の外周または内周に設けられる。ばね組立体１０は、ばね２２の軸方向に伸縮可能であり、ピストンを付勢する。なお、以下の説明では、ばね２２の軸方向を単に軸方向という。

プレート２０は、金属材料で板状に形成され、複数のばね２２の座巻部２２ａを支持する。プレート２０は、円環状に形成されるが、円環状に限らず、矩形状に形成されてもよい。いずれにしても、プレート２０は複数のばね２２を支持する。

プレート２０は、柱部２４、壁部２６および窪み部２８によって形成されるばね支持構造３２を複数有する。柱部２４は、プレート２０の表面３０より突出して円柱状に形成される。壁部２６は、柱部２４の上端面の周縁から立設し、円筒状に形成された後、径方向外向きに屈曲するよう加工されている。柱部２４は、壁部２６よりも剛性が高くなるように設けられているので、壁部２６の屈曲加工時に変形しづらく、ばね２２の座巻部２２ａの拡径を抑える。また、壁部２６が形成されても壁部２６の内側のプレート２０が貫通していないため、ばね組立体１０の剛性を確保することができる。壁部２６は、先端に向かって板厚が薄くなるように形成されてよく、先端に向かって板厚が均一になるように形成されてもよい。

窪み部２８は、柱部２４および壁部２６の裏側に形成され、柱部２４の底に位置する。窪み部２８は、円柱状の窪み空間を形成している。窪み部２８の軸方向高さは、プレート２０の板厚より小さく、窪み部２８の直径は、柱部２４の直径より大きい。窪み部２８は、柱部２４および壁部２６を表面３０側に突出させる際の半抜き加工によって形成される。柱部２４は、プレート２０の本体の土台部分３４に支えられる。

ばね２２は、コイルばねであって、複数並んで支持構造３２に支持される。ばね２２の座巻部２２ａのコイル径は、座巻部２２ａ以外のコイル径より小さくなるように形成される。座巻部２２ａは、柱部２４を巻回するよう柱部２４の径方向外側に位置し、径方向外向きに屈曲した壁部２６により柱部２４の外周から抜けないように支持される。

図２は、ばね組立体１０の製造工程について説明するための図である。平板状のプレート２０にプレス加工によって、図２（ａ）に示す柱部２４、壁部２６および窪み部２８が形成されている。半抜き加工の手法によりプレート２０の裏側からプレスすることで、窪み部２８が形成されるとともに、柱部２４および壁部２６が表面３０より突出するように形成される。ここで、窪み部２８の軸方向高さｈ１をプレート２０の板厚Ｔより小さくすることで、土台部分３４を確保できる。なお、窪み部２８の軸方向高さｈ１は、プレート２０の板厚Ｔの１／３以上で１／２以下に設定されてよい。

壁部２６の軸方向高さｈ２は、ばね２２の線径ｄにもとづいて設定され、例えば０．５ｄから１．５ｄの範囲で設定される。また、柱部２４の軸方向高さｈ３は、ばね２２の線径ｄにもとづいて設定され、例えば０．２ｄから１．０ｄの範囲に設定される。これにより、壁部２６により座巻部２２ａを抜け止めしつつ、柱部２４により座巻部２２ａの拡径を抑えることができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、ばね２２が柱部２４および壁部２６を外挿され、座巻部２２ａが柱部２４の周りのプレート２０の表面３０に載せられ、柱部２４の外周を巻回するように設けられる。柱部２４の外径と座巻部２２ａの内径は略同一であってよい。

ばね２２が壁部２６に外挿された後、円柱状の加工具３６により壁部２６が屈曲される。加工具３６の先端部は、テーパ状の押圧面３６ａを有する。加工具３６は、モータ等の駆動源によって軸方向に進退する。加工具３６は、加工台に載置された状態のプレート２０に対してプレート２０に向かうように進行し、ばね２２の内側に挿入され、押圧面３６ａは、屈曲前の壁部２６の内周縁に当接する。

図３は、ばね組立体１０の製造工程について説明するための図であり、図２（ｂ）に示す製造工程の続きを示す。図３では加工具３６を用いて壁部２６を径方向外向きに屈曲させる工程を示し、図２（ｂ）に示したばね２２を配置した後の工程を示す。

加工具３６は、柱部２４に向かって押し込まれ、押圧面３６ａは、壁部２６を径方向外向きに屈曲させる。加工具３６は、予め設定された距離だけ進行する。

これにより、壁部２６が座巻部２２ａの抜け止めとなるようばね２２を支持する。壁部２６を屈曲させる工程では、柱部２４は壁部２６より剛性が高くなるように設けられているので変形しづらいため、柱部２４と径方向に重なる位置に配置された座巻部２２ａが拡径することを抑えることができる。また、柱部２４を設けたことで、座巻部２２ａが壁部２６による取り付けによって部分的に拡径する力を受けることが抑えられ、ばね２２が倒れた状態で取り付けられることを抑えることができる。柱部２４の高さを調整することで、壁部２６の高さを変化させて座巻部２２ａの締結強度や壁部２６の剛性などを変更することも可能である。

壁部２６を屈曲させる工程において、少なくとも押し込み初期時には加工具３６を柱部２４の上端面２４ａに当てないようにして壁部２６を屈曲させる。加工具３６の押し込み距離は、柱部２４の上端面２４ａに最終的に当たる距離であってよいが、柱部２４を直接押圧しないように設定されることが好ましく、上端面２４ａにゼロ距離に近接した位置まで押し込むように設定されてよい。また、加工具３６が、押し込みによって柱部２４の上端面２４ａに当たらないように設定されてもよい。これにより、壁部２６を屈曲させる工程で、柱部２４が変形しづらくできる。なお、壁部２６を屈曲させる工程は、複数の支持構造３２に対して複数の加工具３６を用いて同時に実行されてよく、複数の支持構造３２に対して１つずつ実行されてよい。

図４は、第１変形例の支持構造１３２について説明するための図である。図４（ａ）は支持構造１３２の斜視図であり、図４（ｂ）は支持構造１３２の斜視断面図である。図４（ａ）に示す支持構造１３２は、図２（ａ）に示す支持構造３２と比べて、柱部２４および窪み部２８の形状が同じであるが、壁部１２６の形状が異なる。

壁部１２６は、柱部２４の周縁に沿って複数形成され、周方向に離れて配置される。壁部１２６は、図２（ａ）に示す円筒状の壁部２６にスリットを設けた形状であり、全体としては略円筒状に形成される。このように、壁部１２６が周方向に分離されることで、壁部１２６を屈曲しやすくできる。

図５（ａ）は、第２変形例の支持構造２３２の断面図であり、図５（ｂ）は、第３変形例の支持構造３３２の断面図である。図５（ａ）に示す支持構造２３２は、図２（ａ）に示す支持構造３２と比べて、柱部２２４および窪み部２２８の形状が異なり、図５（ｂ）に示す支持構造３３２は、壁部３２６の厚さと窪み部３２８の形状が異なる。

図５（ａ）に示す柱部２２４は、柱部２２４は表面２２４ａと裏面が中央に向かって凹むように形成される。なお、柱部２２４の裏面は窪み部２２８の上面である。窪み部２２８は、略円錐状に形成される。中央を薄くした分だけ、半抜き加工で突出させる柱部２２４および壁部２６を高くすることができ、プレート２０の表面３０からの柱部２２４および壁部２６の軸方向高さを、プレート２０の板厚より大きくすることが可能となる。

図５（ｂ）に示す窪み部３２８は、上面が中央に向かって突出するように形成され、中央より周縁側が凹むように形成されている。窪み部３２８の直径は、壁部３２６の外径より小さく、壁部３２６の内径より大きい。窪み部３２８は、プレート２０の板厚と同程度まで窪んで形成される。壁部３２６は、図２（ａ）に示す壁部２６より厚肉に形成される。

図６は、第４変形例の支持構造４３２について説明するための図である。図６（ａ）は壁部４２６を屈曲させる前の状態を示し、図６（ｂ）は壁部４２６を屈曲させた状態を示す。図６（ｂ）に示す支持構造４３２は、図１に示す支持構造３２と比べて、ばね４２２を径方向外側から支持する点で異なる。

支持構造４３２は、壁部４２６と凹部３８とにより構成される。壁部４２６は、凹部３８の周縁にてプレート２０の表面３０から立設するように形成される。凹部３８は、壁部４２６の内側に形成され、プレート２０の表面３０より凹んで形成される。壁部４２６は、表面３０より突出した部分であり、凹部３８は、表面３０より凹んだ部分であり、壁部４２６および凹部３８により円柱状の凹み空間が形成される。

図６（ａ）では、プレート２０に壁部４２６および凹部３８を形成したあとにばね４２２の座巻部４２２ａを凹部３８に差し込んだ状態を示す。座巻部４２２ａのコイル径は、ばね４２２の座巻部４２２ａ以外の部分のコイル径より大きい。これにより、座巻部４２２ａの隣の２巻目の部分が壁部４２６に干渉することを抑えることができる。

座巻部４２２ａを凹部３８に差し込んだあと、図６（ｂ）に示すように壁部４２６が、径方向内向きに屈曲され、座巻部４２２ａを支持する。壁部４２６を屈曲させた際に、プレート２０の表面３０より凹んだ凹部３８が変形しづらいため、座巻部４２２ａの縮径が抑えられ、ばね４２２が倒れることを抑えられる。

本発明は上述の各実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施例も本発明の範囲に含まれうる。

実施例では、ばね２２の座巻部２２ａが、座巻部２２ａ以外のコイル径より小さく形成される態様を示したが、この態様に限られず、ばね２２のコイル径は全て均一に形成されてもよい。

また、第４変形例に示す支持構造４３２では、ばね４２２が一枚のプレート２０に取り付けられる例を示したが、この態様に限られない。例えば、ばね４２２の両端が２枚のプレート２０にそれぞれ取り付けられ、ばね４２２が２枚のプレート２０挟まれた状態でばね組立体が形成されてもよい。

本発明は、複数のバネを保持するばね組立体そのばね組立体の製造方法に関する。

１０ ばね組立体、 ２０ プレート、 ２２ ばね、 ２２ａ 座巻部、 ２４ 柱部、 ２４ａ 上端面、 ２６ 壁部、 ２８ 窪み部、 ３０ 表面、 ３２ 支持構造、 ３４ 土台部分、 ３６ 加工具、 ３６ａ 押圧面、 ３８ 凹部。

Claims (3)

1. 複数のばねと、
   金属材料で形成され、複数の前記ばねの座巻部を支持するプレートと、を備え、
   前記プレートは、
   前記プレートの表面より突出し、前記座巻部に巻回される柱部と、
   前記柱部の端面から立設する壁部と、
   前記プレートの裏面に形成され、前記柱部の底に位置する窪み部と、を有し、
   前記壁部は、径方向外向きに屈曲されて前記座巻部を支持し、
   前記窪み部の軸方向長さは、前記プレートの板厚より小さく、
   前記柱部の軸方向高さは、前記ばねの線径以下に設定され、
   前記壁部の軸方向高さは、前記柱部の軸方向高さ以上に設定されることを特徴とするばね組立体。
2. 複数のばねと、
   金属材料で形成され、複数の前記ばねの座巻部を支持するプレートと、を備え、
   前記プレートは、
   前記プレートの表面より凹み、前記座巻部を差し込まれる凹部と、
   前記凹部の周縁にて前記表面から立設する壁部と、を有し、
   前記壁部は、径方向内向きに屈曲されて前記座巻部を支持し、
   前記凹部の軸方向高さは、前記ばねの線径以下に設定され、
   前記壁部の軸方向高さは、前記凹部の軸方向高さ以上に設定されることを特徴とするばね組立体。
3. 複数のばねと、
   金属材料で形成され、複数の前記ばねの座巻部を支持するプレートと、を備え、
   前記プレートは、
   前記プレートの表面より突出し、前記座巻部に巻回される柱部と、
   前記柱部の端面から立設する壁部と、
   前記プレートの裏面に形成され、前記柱部の底に位置する窪み部と、を有し、
   前記壁部は、径方向外向きに屈曲されて前記座巻部を支持し、
   前記窪み部の軸方向長さは、前記プレートの板厚より小さく、
   前記柱部および前記窪み部は、円柱状に形成され、
   前記柱部の直径は、前記窪み部の直径より小さいことを特徴とするばね組立体。

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