JPH0314930A - 皿ばね - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、周囲全域に亘って均一な撓みをなし得る原
ばねに関する。

〔従来の技術及びその課題〕

ダイヤフラム用皿ばねとしては、従来、第ＩＯ図に示す
ように、その断面形状を、素材板の中心円形１０の周り
に同心円状の波紋Ｐを呈する波形としたものがある（第
２図参照）。なお、図中の波紋Ｐは谷部の軌跡を示す（
以下、同様）。

しかしながら、このものＤは、周辺固定部はろう付け等
が施されるので剛性が大きくなり、一方、中心部も曲率
半径が小さいので剛性が大となる。

従って、周辺部と中心部の撓みが小さく、その中間部に
、撓みが集中して素材板が金属の場合、金属疲労によっ
て座屈あるいはクラックが生ずる他、長期間の使用の内
に特性、特に復元力が変化する等の問題がある． また、波紋Ｐは各谷部又は各山部が同一レヘル、すなわ
ち中心円形に向って傾斜していないフラノト状となって
いるため、撓み度合（変位）も小さく、押圧力に対する
変位曲線が急勾配となる。

さらに、撓み（変形）作用において、中心円形１０に加
えられた押圧力が皿ばね全域に伝わらず、まず、最も内
側の波紋Ｐまで伝わってその間で撓み、その撓みがある
程度になると、その波紋Ｐを越えてつぎの波紋Ｐに至る
といった段階的な変形の伝播がなされる．このため、撓
みが波紋Ｐを越えるときに、変位曲線に乱れが生しる．
そこで、この発明は、撓み時の応力及び作動方向の片寄
りがなく、周方向に均等に撓み、かつ、大きな変位を得
られる皿ばね及びダイヤフラムを提供することを課題と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記課題を解決するため、皿ばねを、その
素材板中心円形周りに、その周り任意点から渦巻き波紋
を呈する波形断面とし、その渦巻き波紋は前記中心円形
に向って傾斜して成る構成としたのである． このように構威される皿ばねは、その表面任意の点に押
圧力が加われば、その押圧力による撓みが、渦巻き波紋
を介して全域に伝達され、発生する応力に片寄りがなく
、周方向に均等に撓む。この撓みは波紋の傾斜によって
助長される。すなわち大きく変位する。

上記渦巻き波紋の傾斜度、すなわち、第２図における傾
斜高さｈと径方向の長さｌの比（ｈ＃）は１／５以下と
するとよい。好ましくは１／６とする．１／５以上とな
ると、プレス成形の際、現在の技術では、その威形圧が
、外向きの斜面と内向きの斜面とで大きく異なって製漬
が不可能となるからである。

また、同心円形波紋及び外側円形波紋を設ければ、波紋
のプレス成形時、中心部に生しる盛り上り状の歪は同心
円形波紋に吸収分散され、外周囲に生じる皺状の歪は外
側円形波紋に吸収分散される。この吸収分散は、渦巻き
波紋の始終端を両円形波紋に合流させれば、より効果が
増す。

したがって、上記皿ばねをダイヤフラムに使用すれば、
皿ばねが上記特性を有するため、長期に亘って一定の特
性（復元力）を有する。

〔実施例１〕 この実施例は、皿ばねをダイヤフラムとしたものであり
、使用した素材は、厚さ：　０．０１５ｍｓのステンレ
ス箔、３４ｔｍφのフープを、プレス加工して仕上がり
外径で２５．４ｍｍφとしたものである．この素材箔で
もって製作したのが、第１図、第２図に示す実施例であ
り、同図において、各波紋Ｐ１、Ｐ！、Ｐ３の幅ｄ（谷
と谷の間、合流部は除く）は１．８ｎ、中心円形波紋Ｐ
．の谷径５．９關φ、外側波紋Ｐ２の内側各径を１６．
７ｍｍφとし、第２図に示す渦巻き波紋Ｐ，の谷部曲率
ｒは１．５ｍｍ、山部曲率ｒ′は１．０ｍｍとして、前
記中心円形波紋Ｐ１の三等分位から互に隣接させて渦巻
き波紋Ｐ，を形成し、波の高さｔは０．３關、ダイヤフ
ラムＤの外周と中心との高低差Ｔは１．５ｍ，ダイヤフ
ラムＤの曲率Ｒは１００　ｍｍとし、その曲率中心は内
側、すなわち傾斜は外向き凸面とした。

尚、渦巻き波紋Ｐ，は、中心円形波紋Ｐｌの等分位から
スタートし、一回転余りで終了させているが、好ましく
は３周回以上させることが好ましく、また、一点のみか
らスタートして３周回以上させたものとすることができ
る．各部寸法もこれに限るものではなく、ダイヤフラム
Ｄの使用箇所、材質等を考慮して、実験等により適宜に
選定する。

又、使用素材としてはステンレス箔の他、リン青銅、ベ
リリウム銅等の銅合金箔、ゴム、プラスヂックス等公知
のものを使用することができる。

上記ダイヤフラムＤの製造は、その前記諸元（形状）に
基づいて設計された金型によりプレス戒形されて打抜か
れる。金型は、放電加工によって基本的に制作され、調
整の上使用される。このプレス成形の際、内外側に円形
波紋Ｐ＋、Ｐｚを形成し、両波紋ＰＩ，Ｐｔに渦巻状波
紋Ｐ，の両端が合流しているため、渦巻状波紋Ｐ３の成
形による歪が円形波紋Ｐ１、Ｐ２内に吸収されて皺は生
じなかった。

上記金型製造のための放電加工用電極Ｓの製作は、例え
ば、三次元数値制１■可能なフライス盤にダイヤフラム
Ｄの諸元を人力し、そのエンドミルにより、電極素材板
の表面に第３図に示ず波紋ＰＰｇ　、Ｐ＊を呈する凹凸
を形成して製作する。

このようにして得た電極Ｓに、第４図のごとく、ボス１
３を介して電極取付け捧１４を立設し、その電極Ｓを放
電加工機に装着し金型Ｗを制作する。

金型Ｗは謹型と雌型を必要とするが、上記放電加工によ
り得られる金型Ｗを２個形成し、この一方を逆に電極と
して前記の放電加工をすることにより、その加工品及び
残りの前記金型Ｗにより雄、雌両型が得られる． 〔実施例２〕 この実施例は、第５図、第６図に示すように、前記実施
例１において、内外側の同心円形波紋Ｐ１、Ｐ２を形成
せず、中心円形１０の周りに三等分位から互に隣接させ
て渦巻き波紋Ｐを形成したものである。

この実施例に基づき、前記実施例１で示した上記製造手
段によって、下記表１に示す諸元（ｔ、Ｔ等〉の試作例
１〜４を製作した．なお、全てステンレス箔（フープ）
を使用し、その厚さ：　０．０１５　ｍｍ、曲率Ｒ：１
００曽１、ダイヤフラムＤの仕上り外径：２５．４ｍ−
は各例同しである。また、試作例ｌの波紋Ｐの断面は第
７図のごとく、他は第６図のごとくである。

なお、波紋Ｐの巻回数は波紋Ｐの幅（谷間隔ｄ）によっ
て決定されるが、試作例１、２は１回半、３、４は２回
であった． 表　　　１ ＢＡ＝光輝軟化材、”／．Ｈ：４分の１軟化材、このよ
うにして、製作したダイヤフラムＤを、第８図のごとく
、円環状フランジ２で支持し、それによる圧力変位測定
結果を第９図に示す．第９図から、試作例３、４は、立
上りが大きい点（２００　〜５００ｔｌＨｚＯ　）があ
り、その個所でデジタル出力（ＯＮ−ＯＦＦ）を得るよ
うにするとよいことがわかる。いずれにしろ、各例とも
、目的に応して、十分使用し得るものである。

なお、この実施例においても、前記実施例１における外
側円形波紋Ｐ２を形成し、その波紋Ｐ２に渦巻き波紋Ｐ
を合流した構或とすることもできる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上のように構成したので、押圧力に応し
て円清に大きくかつ周囲均等に撓み、このため、ダイヤ
フラム、圧力検出装置等に採用すれば、長期に亘って一
定の特性を有し、高い信頼性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る皿ばねの一実施例の概略正面
図、第２図は同実施例の断面図、第３図、第４図は同実
施例の制作説明図、第５図は他の実施例の概略正面図、
第６図は同実施例の断面図、第７図はさらに他の実施例
の部分断面図、第８図（ａｌは使用状態の斜視図、第８
図山）は同図（ａｌの断面図、第９図は圧力変位測定図
、第１０図は従来の皿ばねの概略正面図である。 １０・・・・・・中心円形、 Ｄ・・・・・・皿ばね（ダイヤフラム）、Ｐ，Ｐ，・・
・・・・渦巻き波紋、Ｐ１・・・・・・内側円形波紋、
Ｐｔ・・・・・・外側円形波紋．

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）素材板中心円形１０の周りに、その周り任意の点
   から、渦巻き波紋Ｐを呈する波形断面とし、その渦巻き
   波紋Ｐは前記中心円形１０に向って傾斜してなる皿ばね
   。
2. （２）上記渦巻き波紋Ｐの傾斜高さｈと径方向の長さｌ
   の比ｈ／ｌを１／５以下としたことを特徴とする請求項
   （１）記載の皿ばね。
3. （３）請求項（１）又は（２）に記載の皿ばねＤにおい
   て、上記素材板中心円形１０の周りに隣接して同心円形
   波紋Ｐ＿１を形成すると共に、この同心円形波紋Ｐ＿１
   と同心でかつ所定間隔をあけて外側円形波紋Ｐ＿２を形
   成し、両円形波紋Ｐ＿１、Ｐ＿２間に、上記渦巻き波紋
   Ｐ＿３を形成したことを特徴とする皿ばね。
4. （４）請求項（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の
   皿ばねＤを使用したことを特徴とするダイヤフラム。