JPH0676728U - 皿ばね - Google Patents
皿ばねInfo
- Publication number
- JPH0676728U JPH0676728U JP75094U JP75094U JPH0676728U JP H0676728 U JPH0676728 U JP H0676728U JP 75094 U JP75094 U JP 75094U JP 75094 U JP75094 U JP 75094U JP H0676728 U JPH0676728 U JP H0676728U
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- JP
- Japan
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- ripple
- spiral
- ripples
- disc spring
- pressure
- Prior art date
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- Pending
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- Diaphragms And Bellows (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力−変位曲線の勾配を大きくするととも
に、加圧開始時を直線状とする。 【構成】 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P3 は少なくとも3周廻り形成して前記中心円形
10に傾斜してなる。渦巻き波紋Pの半径方向の傾斜部
分の断面は中心円形の突出側から見て凹状となってい
る。渦巻き波紋P3 の内外には円形波紋P1 、P2 を形
成し、この波紋P1 、P2 に渦巻き波紋P3 の両端を合
流させる。渦巻き波紋P3 が長く椀状になっているた
め、剛性も低く、撓み度合いも大きい。また、この波紋
傾斜部分の断面が凹状となっているため、加圧開始時、
圧力−変位曲線は直線状となる。合流により、プレス成
形時の皺は生じにくい。
に、加圧開始時を直線状とする。 【構成】 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P3 は少なくとも3周廻り形成して前記中心円形
10に傾斜してなる。渦巻き波紋Pの半径方向の傾斜部
分の断面は中心円形の突出側から見て凹状となってい
る。渦巻き波紋P3 の内外には円形波紋P1 、P2 を形
成し、この波紋P1 、P2 に渦巻き波紋P3 の両端を合
流させる。渦巻き波紋P3 が長く椀状になっているた
め、剛性も低く、撓み度合いも大きい。また、この波紋
傾斜部分の断面が凹状となっているため、加圧開始時、
圧力−変位曲線は直線状となる。合流により、プレス成
形時の皺は生じにくい。
Description
【0001】
この考案は、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。
【0002】
ダイヤフラム用皿ばねとしては、従来、特公昭47−15275号公報等に記 載され、図9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(図2参照)。なお、図中の波紋 Pは谷部の軌跡を示す(以下、同様)。
【0003】 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。
【0004】 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。
【0005】 そこで、本考案者等は、ソ連国特許発明第241170号明細書公報等の記載 技術に基づき、特開平2−51664号等において、図8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。
【0006】 しかしながら、図4に示すように、その圧力一変位曲線(○: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。
【0007】 また、ユーザからは、もっ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。
【0008】 この要求に応えるべく、本願考案者等は、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、一 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 。
【0009】 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、中心軸の傾きが生 じない(無視できる程度しか傾かない)ことを知見した。
【0010】 さらに、ばねの剛性の低下は、実開昭58−34246号公報のごとく、その 形状を椀状とすれば得ることができる。
【0011】 本考案は、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一変位曲線を直線状とすることを課 題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するため、本考案にあっては、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、渦巻き波紋の半径方向の傾斜部分の断面を中心円形の突出側から見て 凹状とした構成としたのである。
【0013】 渦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。
【0014】 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、この両円形波 紋間に上記渦巻き波紋を形成するとともに、その渦巻き波紋の両端を前記円形波 紋にそれぞれ合流させたものとすることもできる。
【0015】 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。
【0016】
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とともに、その断面形状が中心円形に傾斜し て椀状となっているため、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り、さらに、 波紋傾斜部分の断面が凹状となっていることにより、加圧開始時、直線状となる (実施例参照)。
【0017】 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 両円形波紋に合流しているため、その効果がより増しており、この吸収分散によ り皺状歪は生じにくく、撓み作用が円滑化する。
【0018】 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。
【0019】 また、上記皿ばねをキーボードスイッチのキートップ復帰用ばねに使用すれば 、その皿ばね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。
【0020】
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:0.015mmのステンレス箔、34mmφ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。
【0021】 この実施例を図1、図2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=5.0mm、波紋Pの最外径=20.2mm、谷 部及び山部の曲率r=0.3mm、波紋Pの高さt=0.08mm、外周と中心との 高低差T=1.2mm、波紋P部分の曲率R=100mmとし、その曲率Rの中心は 中心円形10が突出した面側として、波紋Pの半径方向の傾斜部分の断面を中心 円形10の突出側から見て凹状にするとともに、前記中心円形10の周囲一点か ら渦巻き波紋Pを12周廻余り形成した(図1、図2は波が省略してある)。
【0022】 一方、比較例として、図8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の中心を中心円形が突出し た面の反対側として、波紋Pの半径方向の傾斜部分の断面を中心円形の突出側か ら見て凸状としたものを製作した。このとき、d、s、r、t、T、R等は全て 同じとした。
【0023】 上記実施例および比較例を図5及び図6に示す圧力−変位測定装置にセットし 、それぞれの圧力−変位結果を図3、図4に示す。図中、実線が実施例、鎖線( 破線)が比較例を示し、図3は、図4と同様に、横軸方向は圧力(mmg)、縦軸 方向は変位(mm)を表す。
【0024】 この図3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、両例において、中心軸の傾きは生じなかった。
【0025】 また、図4の結果から、実施例のものは、加圧開始時(0〜700mmAg)、 ほぼ直線状の圧力一変位を示すことがわかる。
【0026】 上記圧力−変位測定装置は、図5に示すように、図6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ー3によって検出す るものとした。測定器Aは、第6図に示すように、ケーシング4内にパッキング 5を介して実施例又は比較例の皿ばねDをセットし、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。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。
【0027】 上記実施例において、図7に示すように、中心円形10の周りに隣接して同心 円形波紋P1 を形成するとともに、この同心円形波紋P1 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、両円形波紋P1 、P2 間に渦巻き波紋P3 を前記実施例と同一周廻り形成するとともに、その渦巻き波紋P3 の両端を円形 波紋P1 、P2 に合流させ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。
【0028】 また、図8に示す、中心円形10の周りにその周方向3等分位から渦巻き波紋 Pをスタートさせて形成し、かつ、その波紋Pを3周廻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P2 を形成し、その波紋P2 に各渦巻き波紋Pの端を合流した構成とすることもできる。
【0029】 なお、上記渦巻き波紋P、P3 の傾斜度、すなわち、図2における傾斜高さh と径方向の長さlの比(h/l)を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。
【0030】
本考案は、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一変位曲線を直線 状とすることができる。
【0031】 また、内外の円形波紋を形成し、この両円形波紋に渦巻き波紋の両端をそれぞ れ合流させれば、その波紋をプレス成形する際、皺状歪が生じにくく撓み作用が 円滑化する。
【提出日】平成6年3月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【0023】 上記実施例および比較例を図5及び図6に示す圧力−変位測定装置にセットし 、それぞれの圧力−変位結果を図3、図4に示す。図中、実線が実施例、鎖線( 破線)が比較例を示し、図3は、図4と同様に、横軸方向は圧力(mmH 2O )、縦 軸方向は変位(mm)を表す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【0025】 また、図4の結果から、実施例のものは、加圧開始時(0〜700mmH 2O )、 ほぼ直線状の圧力一変位を示すことがわかる。
【図1】一実施例の概略正面図
【図2】同実施例の断面図
【図3】圧力−変位測定図
【図4】圧力−変位測定図
【図5】圧力−変位測定装置の概略図
【図6】図5の要部断面図
【図7】他の実施例の概略正面図
【図8】従来例の概略正面図
【図9】従来例の概略正面図
10 中心円形 P、P3 渦巻き波紋 P1 、P2 円形波紋 A 圧力−変位測定器 D 皿ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 渡辺 照夫 東大阪市岩田町2丁目3番1号 タツタ電 線株式会社内 (72)考案者 大西 喜八 東大阪市岩田町2丁目3番1号 タツタ電 線株式会社内
Claims (2)
- 【請求項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、 上記渦巻き波紋Pを少なくとも3周廻り形成し、かつ渦
巻き波紋Pの半径方向の傾斜部分の断面を中心円形の突
出側から見て凹状としたことを特徴とする皿ばね。 - 【請求項2】 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P1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、両円形
波紋P1 、P2 間に、上記渦巻き波紋P3 を形成すると
ともに、その渦巻き波紋P3 の両端を、前記円形波紋P
1 、P2 にそれぞれ合流させたことを特徴とする皿ば
ね。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP75094U JPH0676728U (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 皿ばね |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP75094U JPH0676728U (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 皿ばね |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0676728U true JPH0676728U (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=11482382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP75094U Pending JPH0676728U (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 皿ばね |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0676728U (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-02-18 JP JP75094U patent/JPH0676728U/ja active Pending
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