JPH03199729A - 皿ばね - Google Patents
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- JPH03199729A JPH03199729A JP34183489A JP34183489A JPH03199729A JP H03199729 A JPH03199729 A JP H03199729A JP 34183489 A JP34183489 A JP 34183489A JP 34183489 A JP34183489 A JP 34183489A JP H03199729 A JPH03199729 A JP H03199729A
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- ripples
- wave pattern
- spiral wave
- disc spring
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Links
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Landscapes
- Diaphragms And Bellows (AREA)
- Springs (AREA)
- Push-Button Switches (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】
〔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皿
ばねに関し、ダイヤフラム、キーボードスイッチのキー
トップ復帰用ばねとして適した、主に鋼板、ステンレス
板、ゴム板、プラスチック板で作られる皿ばねに関する
。
ばねに関し、ダイヤフラム、キーボードスイッチのキー
トップ復帰用ばねとして適した、主に鋼板、ステンレス
板、ゴム板、プラスチック板で作られる皿ばねに関する
。
ダイヤフラム用皿ばねとしては、従来、第9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)。
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は等
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。
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ンクが生ずる他、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。
、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ンクが生ずる他、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、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じる。
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じる。
そこで、本発明者等は、特願昭63−99143号等に
おいて、第8図に示すように、素材板中心円形10の周
りに、その周方向均等分位の少なくとも2点からスター
トした渦巻き波紋Pを呈する波形断面の皿ばねDを提案
した。この提案の皿ばねDは、波形Pが渦巻き状である
ことから、周囲の剛性が均一化され、撓み作用時、応力
の片寄りがなく周方向に均等に撓む。
おいて、第8図に示すように、素材板中心円形10の周
りに、その周方向均等分位の少なくとも2点からスター
トした渦巻き波紋Pを呈する波形断面の皿ばねDを提案
した。この提案の皿ばねDは、波形Pが渦巻き状である
ことから、周囲の剛性が均一化され、撓み作用時、応力
の片寄りがなく周方向に均等に撓む。
しかしながら、第4図に示すように、その圧力−変位曲
線(○:加圧時、・:減圧時、比較例(破線)参照)は
、直線性に欠け、とくに加圧開始時がなめらかでない、
この種の皿ばねが多く使用されるダイヤフラム型センサ
ーにおいては、加圧開始時の直線性を要求されるものが
ある。
線(○:加圧時、・:減圧時、比較例(破線)参照)は
、直線性に欠け、とくに加圧開始時がなめらかでない、
この種の皿ばねが多く使用されるダイヤフラム型センサ
ーにおいては、加圧開始時の直線性を要求されるものが
ある。
また、ユーザからは、もつと微圧で大きい変位を得るも
の、すなわち、圧力−変位曲線の勾配が大きいものを要
求された。
の、すなわち、圧力−変位曲線の勾配が大きいものを要
求された。
この要求に応えるべく、本願発明者等は、圧力−変位曲
線の勾配を大きくするには、皿ばね全体の剛性を低下さ
せることにあると考えた。このため、まず、−筋の渦巻
き波紋Pの全長が長くなればなるほど、剛性が低下する
ことを知見した。
線の勾配を大きくするには、皿ばね全体の剛性を低下さ
せることにあると考えた。このため、まず、−筋の渦巻
き波紋Pの全長が長くなればなるほど、剛性が低下する
ことを知見した。
また、渦巻き波紋Pを、中心円形10の周り均等分位の
少なくとも2点からスタートさせたのは、皿ばねDの撓
み時、その中心軸が傾くのを避けるためであった。しか
し、渦巻き波紋Pが1筋でも、その周廻数が増せば、中
心輪の傾きが生じない(無視できる程度しか傾かない)
ことを知見した。
少なくとも2点からスタートさせたのは、皿ばねDの撓
み時、その中心軸が傾くのを避けるためであった。しか
し、渦巻き波紋Pが1筋でも、その周廻数が増せば、中
心輪の傾きが生じない(無視できる程度しか傾かない)
ことを知見した。
本発明は、以上の点に留意し、前記渦巻き波紋の皿ばね
の圧力−変位曲線の勾配を大きくすること、及び加圧開
始時の圧力−変位曲線を直線状とすることを課題とする
。
の圧力−変位曲線の勾配を大きくすること、及び加圧開
始時の圧力−変位曲線を直線状とすることを課題とする
。
上記課題を解決するため、本発明にあっては、上記知見
に基づき、上記渦巻き波紋を呈する波形断面の皿ばねに
おいて、その渦巻き波紋の周廻数を3回以上とし、かつ
、?lI巻き波紋の半径方向の傾きを外側凹状としたの
である。
に基づき、上記渦巻き波紋を呈する波形断面の皿ばねに
おいて、その渦巻き波紋の周廻数を3回以上とし、かつ
、?lI巻き波紋の半径方向の傾きを外側凹状としたの
である。
f4巻き波紋は一条でもよく、また複数条の場合には、
その各起点は中心円形周り均等分位とする。
その各起点は中心円形周り均等分位とする。
上記素材板中心円形の周りに隣接して同心円形波紋を形
成すると共に、この同心円形波紋と同心でかつ所定間隔
をあけて外側円形波紋を形成し、この両用形波紋間に上
記渦巻き波紋を形成したものとすることもできる。
成すると共に、この同心円形波紋と同心でかつ所定間隔
をあけて外側円形波紋を形成し、この両用形波紋間に上
記渦巻き波紋を形成したものとすることもできる。
上記渦巻き波紋の周廻数を3周以上とすると、皿ばねの
撓み時、その中心軸の傾きがなくなり、好ましくは5周
以上とする。
撓み時、その中心軸の傾きがなくなり、好ましくは5周
以上とする。
このように構成される皿ばねは、その表面に押圧力、例
えば圧縮空気圧等が加わると、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、中心軸が傾くことなく周方向に均等に撓む
、この撓み時、渦巻き波紋の全長が長くなっているため
、従来のものに比べ、剛性も低く、すなわち、撓み度合
も大きい。よって、圧力−変位曲線は、その勾配は大き
いものとなるとともに、加圧開始時、直線状となる(実
施例参照)。
えば圧縮空気圧等が加わると、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、中心軸が傾くことなく周方向に均等に撓む
、この撓み時、渦巻き波紋の全長が長くなっているため
、従来のものに比べ、剛性も低く、すなわち、撓み度合
も大きい。よって、圧力−変位曲線は、その勾配は大き
いものとなるとともに、加圧開始時、直線状となる(実
施例参照)。
また、同心円形波紋及び外側円形波紋を設ければ、波紋
のプレス酸形時、中心部に生じる盛り上り状の歪は同心
円形波紋に吸収分散され、外周囲に生じる線状の歪は外
側円形波紋に吸収分散される。この吸収分散は、渦巻き
波紋の始終端を両用形波紋に合流させれば、より効果が
増す。
のプレス酸形時、中心部に生じる盛り上り状の歪は同心
円形波紋に吸収分散され、外周囲に生じる線状の歪は外
側円形波紋に吸収分散される。この吸収分散は、渦巻き
波紋の始終端を両用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、ダイヤフラム
型圧力検出装置に使用すれば、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)を有し、高
い信頼性を得るものとなる。
型圧力検出装置に使用すれば、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)を有し、高
い信頼性を得るものとなる。
また、上記皿ばねをキーボートスインチのキートップ復
帰用ばねに使用すれば、その上記特性により押圧力が波
紋を介して全域に伝達されるため、垂直分力のみならず
、水平分力によっても撓み、円滑な撓み作用をなし、操
作性がよいものとなる。
帰用ばねに使用すれば、その上記特性により押圧力が波
紋を介して全域に伝達されるため、垂直分力のみならず
、水平分力によっても撓み、円滑な撓み作用をなし、操
作性がよいものとなる。
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.OL5mmのステン
レス箔、34車φのフープを、プレス加工して仕上がり
外径で25.4mlφとしたものである。
、使用した素材は、厚さ: 0.OL5mmのステン
レス箔、34車φのフープを、プレス加工して仕上がり
外径で25.4mlφとしたものである。
この実施例を第1図、第2図に示し、同図において、渦
巻き波紋Pのピッチd = 0.598mm、中心円形
10の径S−5,01自、波紋Pの最外径−20,2m
m、谷部及び山部の曲率r = 0.3m、波紋Pの高
さt =0.08m、外周と中心との高低差T=1.2
璽嘗、波紋P部分の曲率R=100富■とし、その曲率
Rの中心を外側とするとともに、前記中心円形10の周
囲−点から渦巻き波紋Pを12周廻余り形威した(第1
図、第2図は波が省略しである)。
巻き波紋Pのピッチd = 0.598mm、中心円形
10の径S−5,01自、波紋Pの最外径−20,2m
m、谷部及び山部の曲率r = 0.3m、波紋Pの高
さt =0.08m、外周と中心との高低差T=1.2
璽嘗、波紋P部分の曲率R=100富■とし、その曲率
Rの中心を外側とするとともに、前記中心円形10の周
囲−点から渦巻き波紋Pを12周廻余り形威した(第1
図、第2図は波が省略しである)。
一方、比較例として、第8図に示した渦巻き波紋Pを中
心円形10の3等分位から形成し、その周廻数を1回余
りとし、かつ、曲率Rの中心を内側(波紋P部分の傾斜
を外向き凸面)としたものも製作した。このとき、dS
s、r、t、’r、R等は全て同じとした。
心円形10の3等分位から形成し、その周廻数を1回余
りとし、かつ、曲率Rの中心を内側(波紋P部分の傾斜
を外向き凸面)としたものも製作した。このとき、dS
s、r、t、’r、R等は全て同じとした。
上記実施例および比較例を第5図及び第6図に示す圧力
−変位測定装置にセットし、それぞれの圧力−変位結果
を第3図、第4図に示す0図中、実線が実施例、鎖線(
破vA)が比較例を示す。
−変位測定装置にセットし、それぞれの圧力−変位結果
を第3図、第4図に示す0図中、実線が実施例、鎖線(
破vA)が比較例を示す。
この第3図の結果から、実施例のものが比較例に比べ、
その勾配が急(大)となっていることが理解できる。す
なわち、実施例は、比較例に比べ微圧で大きい変位を得
ることができる。なお、両側において、中心軸の傾きは
生じなかった。
その勾配が急(大)となっていることが理解できる。す
なわち、実施例は、比較例に比べ微圧で大きい変位を得
ることができる。なお、両側において、中心軸の傾きは
生じなかった。
また、第4図の結果から、実施例のものは、加圧開始時
(θ〜700mAg) 、はぼ直線状の圧力−変位を示
すことがわかる。
(θ〜700mAg) 、はぼ直線状の圧力−変位を示
すことがわかる。
上記圧力−変位測定装置は、第5図に示すように、第6
図に示す測定器Aを基盤1にボルト締めし、変位杆2の
上下の動き量を周知の光センサ−3によって検出するも
のとした。測定器Aは、第5図に示すように、ケーシン
グ4内にバンキング5を介して実施例又は比較例の皿ば
ねDをセフ)し、ポート6から圧縮空気を導入し、その
導入圧で皿ばねDを撓ませて、変位杆2をばね7に抗し
て押し下げるものである0図中、8は透明アクリル板で
、これを通して皿ばねDの撓み作用を見ることができる
。
図に示す測定器Aを基盤1にボルト締めし、変位杆2の
上下の動き量を周知の光センサ−3によって検出するも
のとした。測定器Aは、第5図に示すように、ケーシン
グ4内にバンキング5を介して実施例又は比較例の皿ば
ねDをセフ)し、ポート6から圧縮空気を導入し、その
導入圧で皿ばねDを撓ませて、変位杆2をばね7に抗し
て押し下げるものである0図中、8は透明アクリル板で
、これを通して皿ばねDの撓み作用を見ることができる
。
上記実施例において、第7図に示すように、中心円形1
0の周りに隣接して同心円形波紋P+を形成するととも
に、この同心円形波紋P、と同心でかつ所定間隔をあけ
て外側円形波紋P2を形成し、両目形波紋p、 、Pg
間に渦巻き波紋P、を前記実施例と同−周廻り形威した
ものを製作したところ、同様な効果を得た。このものの
場合、内側の円形波紋P1を省略することもできる。
0の周りに隣接して同心円形波紋P+を形成するととも
に、この同心円形波紋P、と同心でかつ所定間隔をあけ
て外側円形波紋P2を形成し、両目形波紋p、 、Pg
間に渦巻き波紋P、を前記実施例と同−周廻り形威した
ものを製作したところ、同様な効果を得た。このものの
場合、内側の円形波紋P1を省略することもできる。
また、第8図のものにおいて、各渦巻き波紋Pを3周廻
り以上させたものも同様な効果を得た。
り以上させたものも同様な効果を得た。
このものにおいて、前記外側円形波紋P、を形威し、そ
の波紋P□に各渦巻き波紋Pを合流した構成とすること
もできる。
の波紋P□に各渦巻き波紋Pを合流した構成とすること
もできる。
なお、上記渦巻き波紋P、P、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(hlo
を115以下とするとよい、好ましくは1/6とする。
2図における傾斜高さhと径方向の長さlの比(hlo
を115以下とするとよい、好ましくは1/6とする。
115以上となると、プレス底形の際、現在の技術では
、その成形圧が、外向きの斜面と内向きの斜面とで大き
く異なって製造が不可能となるからである。
、その成形圧が、外向きの斜面と内向きの斜面とで大き
く異なって製造が不可能となるからである。
本発明は、以上のように構成したので、従来のものに比
べ微圧で大きい変位(撓み)を得ることができるととも
に、加圧開始時における圧力−変位曲線を直線状とする
ことができる。
べ微圧で大きい変位(撓み)を得ることができるととも
に、加圧開始時における圧力−変位曲線を直線状とする
ことができる。
また、渦巻き波紋を一条とすれば、複数条形成するのに
比べれば、その製作も容易である。
比べれば、その製作も容易である。
第1図、第7図は、本発明に係る皿ばねの各実施例の概
略正面図、第2図は第1図の実施例の断面図、第3図、
第4図は圧力−変位測定図、第5図は圧力−変位測定装
置の概略図、第6図は第5図の要部断面図、第8図、第
9図は従来例のそれぞれ概略正面図である。 10・・・・・・中心円形、 P、P、 、pg・
・・・・・円形波紋、 A・・・・・・圧力−変位測定器、 D・・・・・・皿ばね。 P、・・・・・・渦巻き波紋、
略正面図、第2図は第1図の実施例の断面図、第3図、
第4図は圧力−変位測定図、第5図は圧力−変位測定装
置の概略図、第6図は第5図の要部断面図、第8図、第
9図は従来例のそれぞれ概略正面図である。 10・・・・・・中心円形、 P、P、 、pg・
・・・・・円形波紋、 A・・・・・・圧力−変位測定器、 D・・・・・・皿ばね。 P、・・・・・・渦巻き波紋、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (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に傾斜してなる皿ばねにおいて
、前記渦巻き波紋Pを少なくとも3周廻り形成し、かつ
渦巻き波紋Pの半径方向の傾きを外側凹状としたことを
特徴とする皿ばね。 (2)請求項(1)に記載の皿ばねDにおいて、上記渦
巻き波紋Pを一条として成ることを特徴とする皿ばね。 (3)請求項(1)に記載の皿ばねDにおいて、上記渦
巻き波紋Pを複数条とし、その各渦巻き波紋Pの起点を
上記中心円形10の周り均等分位としたことを特徴とす
る皿ばね。(4)請求項(1)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。 (5)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)乃至(4)のいずれかに記載の皿ばね。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34183489A JPH03199729A (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 皿ばね |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34183489A JPH03199729A (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 皿ばね |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03199729A true JPH03199729A (ja) | 1991-08-30 |
Family
ID=18349114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34183489A Pending JPH03199729A (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 皿ばね |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03199729A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011018503A1 (en) | 2009-08-12 | 2011-02-17 | Vilis Ivars Lietuvietis | Direct injection injector for internal combustion engine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU241170A1 (ru) * | А. П. Германов, Ю. Е. Захаров , В. Г. Янов | Гофрированная мембрана | ||
JPS63225706A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-20 | Fuji Tool & Die Co Ltd | ダイヤフラムアクチユエ−タ |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP34183489A patent/JPH03199729A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU241170A1 (ru) * | А. П. Германов, Ю. Е. Захаров , В. Г. Янов | Гофрированная мембрана | ||
JPS63225706A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-20 | Fuji Tool & Die Co Ltd | ダイヤフラムアクチユエ−タ |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011018503A1 (en) | 2009-08-12 | 2011-02-17 | Vilis Ivars Lietuvietis | Direct injection injector for internal combustion engine |
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