JP7680066B2 - コイルばねの保持構造およびコイルばねの保持方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルばねの保持構造およびコイルばねの保持方法に関するものである。

従来、付勢するための付勢部材として、コイルばねが多用されている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載のコイルばねは、２つの部材間に、挟み込まれた状態で配置されている。これにより、コイルばねは、２つの部材間に圧縮状態で保持されている。

コイルばねを、これを挟持する挟持部材に対して固定すること等も提案されている。この場合、コイルばねは、挟持部材に対して接着や溶接により固定される。

特開２０１６－１７４４３８号公報

コイルばねの保持を２つの部材間に挟み込むようにして行う場合には、コイルばね及び２つの部材の各々を位置決めしつつ配置する作業や、コイルばねが圧縮されるように２つの部材に圧力を加える作業などが必要になる。そのため、この場合には、コイルばねの保持にかかる作業が繁雑なものになってしまう。

また、コイルばねの保持を２つの部材への接着や溶接を通じて行う場合においても、接着や溶接にかかる作業が必要になる分だけ、コイルばねの保持にかかる作業が煩雑なものになる。

上記課題を解決するための装置の各態様を記載する。
［態様１］コイルばねを保持部材により保持する保持構造であって、前記コイルばねは、軸線方向の端部を構成する変径部と、同変径部以外の部分を構成するベース部とからなり、前記変径部は、弾性変形していない自由状態において、前記コイルばねの延設端に向かうに連れてコイル径が一方向に徐々に変化する形状であって、且つ、前記ベース部の周面から前記コイルばねの径方向に突出する形状をなし、前記保持部材は、前記コイルばねを保持する側の面に複数の凸部が設けられてなり、前記コイルばねが前記保持部材によって保持される保持状態では、前記複数の凸部の各々の周面が前記コイルばねの周面に押し付けられるとともに、前記複数の凸部のうちの少なくとも一つによって前記変径部が押し退けられる態様で、前記変径部が前記コイルばねの径方向に弾性変形している、コイルばねの保持構造。

上記構成によれば、保持状態においては、弾性変形している変径部の復元力により、コイルばねの周面が複数の凸部の周面に押し付けられた状態にすることができる。そして、この押し付け力により、コイルばねを複数の凸部、すなわち保持部材に保持させることができる。したがって、コイルばねを接着や溶接によって保持部材に接合したりすることなく、複数の凸部を利用して、それら凸部により定められる位置にコイルばねを容易に固定および保持することができる。

［態様２］前記保持部材における前記複数の凸部の配置、および、前記コイルばねにおける前記保持部材の側の部分である被保持部分の形状は、前記変径部が前記自由状態のままで前記複数の凸部の周面と前記被保持部分の周面とが対向する位置関係になるように、前記複数の凸部と前記コイルばねとを組み合わせることが可能になる態様で定められている、［態様１］に記載のコイルばねの保持構造。

上記構成によれば、コイルばねを保持部材に保持する際には、先ず、コイルばねの変径部を自由状態に保ったままで、保持部材の複数の凸部を避けながら、コイルばねを保持部材に組み合わせることができる。このようにして、コイルばねを保持部材に組み合わせる作業を簡単に、且つスムーズに行うことができる。その後、コイルばねを軸線周りに回転させることで、複数の凸部のうちの少なくとも一つによって変径部を押し退けるようにして、変径部を弾性変形させることができる。したがって上記構成によれば、コイルばねを自由状態のままで保持部材に組み合わせた後に回転させるといった簡単な作業で、コイルばねを保持部材に固定および保持することができる。

［態様３］前記複数の凸部は、同一円上において１８０度未満の間隔で並ぶように設けられた３つの凸部により構成される、［態様１］または［態様２］に記載のコイルばねの保持構造。

上記構成によれば、保持部材に設けられた３つの凸部による３点支持によって、コイルばねを安定保持することができる。
［態様４］前記凸部は、前記軸線方向において延びる円柱状をなす、［態様１］～［態様３］のいずれか一つに記載のコイルばねの保持構造。

上記構成によれば、凸部の周面とコイルばねの周面とを共に円弧状にすることができるため、凸部の周面およびコイルばねの周面との接触部分に局所的に大きな力が作用し難い構造にすることができる。

［態様５］［態様１］～［態様４］のいずれか一つに記載のコイルばねの保持構造に適用され、前記コイルばねを前記保持部材により保持するコイルばねの保持方法であって、前記複数の凸部の周面と、前記コイルばねにおける前記保持部材の側の部分である被保持部分の周面と、が対向する位置関係になるように前記コイルばねを前記保持部材に組み合わせる組み合わせ工程と、前記組み合わせ工程の後に、前記複数の凸部のうちの少なくとも一つによって前記変径部が押し退けられるようになる回転方向で、前記コイルばねと前記保持部材とを当該コイルばねの軸線周りにおいて相対回転させる回転工程と、を備えるコイルばねの保持方法。

上記保持方法によれば、コイルばねを保持部材に組み合わせた後に回転させることで、複数の凸部のうちの少なくとも一つによって変径部を押し退けるようにして、同変径部を弾性変形させることができる。こうして弾性変形させた変径部の復元力により、コイルばねの周面が複数の凸部の周面に押し付けられた状態になる。この押し付け力により、コイルばねを複数の凸部、すなわち保持部材に保持させることができる。上記保持方法によれば、コイルばねを保持部材に組み合わせた後に回転させるといった簡単な作業で、コイルばねを保持部材に固定および保持することができる。

本発明によれば、保持部材における予め定められた位置にコイルばねを容易に保持することができる。

一実施形態のコイルばねの保持構造を示す斜視図である。 同実施形態の保持部材の平面図である。 同保持部材の図２における３－３線に沿った断面図である。 同実施形態のコイルばねの平面図である。 同コイルばねの側面図である。 コイルばねと保持部材とを組み合わせた状態を示す平面図である。 回転途中のコイルばねおよび保持部材を示す平面図である。 コイルばねが保持部材によって保持される保持状態を示す平面図である。 変更例のコイルばねの保持構造を示す平面図である。 同変更例のコイルばねと保持部材とを組み合わせた状態を示す平面図である。

以下、コイルばねの保持構造およびコイルばねの保持方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかる保持構造では、コイルばね１０が保持部材２０により保持される。

＜保持部材＞
図１～図３に示すように、保持部材２０は、平板状をなす基部２１と、３つの凸部２２とを有する。

３つの凸部２２は、基部２１におけるコイルばね１０（図１）を保持する側の面２１１に突設される。３つの凸部２２は、中心を点Ｃ１（図２）とする同一円上において１２０度間隔で並ぶように設けられる。各凸部２２は、コイルばね１０の軸線Ｌ１の延びる方向（以下、軸線Ｌ１方向という。）において延びる円柱状をなす。

＜コイルばね＞
図１に示すように、コイルばね１０は、延伸方向において波打つ波板状のばね線材（本実施形態では、鋼材）が右巻きで螺旋状に巻かれた形状をなす、いわゆるコイルドウェーブスプリングである。このコイルばね１０は、ばねとして作用する部分である有効巻部１０１と、軸線Ｌ１方向における一方の端部に設けられた座巻部１０２とにより構成される。

コイルばね１０は、ベース部１３と変径部１４とからなる。
＜ベース部＞
図４および図５に示すように、ベース部１３は、軸線Ｌ１方向において、同一のコイル径で延びる。ベース部１３は、コイルばね１０における上記変径部１４以外の部分を構成する。詳しくは、ベース部１３は、有効巻部１０１（図１参照）の全体と座巻部１０２の一部（具体的には、有効巻部１０１側の部分）とにより構成される。

＜変径部＞
変径部１４は、上記座巻部１０２（図１参照）における延設端１５側の部分を構成する。変径部１４は、弾性変形していない自由状態において、延設端１５に向かうに連れてコイル径が一方向（本実施形態では、コイル径が小さくなる方向）に徐々に変化する形状をなす。この変径部１４は、ベース部１３の内周面からコイルばね１０の径方向内側に突出する形状をなす。

ここで以下では、図４に示すように、ベース部１３の内周面に接する円の直径を「コイル内径Ｒ１」とする。また、軸線Ｌ１を中心とする円であって、且つ変径部１４の基端部分１６の内周面に接する円を描いた場合における同円の直径を「基端径Ｒ２」とする。さらに、軸線Ｌ１を中心とする円であって、且つ変径部１４の延設端１５の内周面に接する円を描いた場合における同円の直径を「先端径Ｒ３」とする。また、図２に示すように、３つの凸部２２を囲むように延びる円であって、且つ３つの凸部２２の外周面に接する円を描いた場合における同円の直径を「凸部径Ｒ４」とする。

本実施形態では、図２または図４に示すように、保持部材２０における３つの凸部２２の配置、および、コイルばね１０の各部の形状が、以下の［構成Ａ］～［構成Ｃ］を満たすように定められている。

［構成Ａ］コイル内径Ｒ１と基端径Ｒ２とが略等しい（Ｒ１＝Ｒ２）。
［構成Ｂ］先端径Ｒ３は基端径Ｒ２よりも小さい（Ｒ３＜Ｒ２）。
［構成Ｃ］凸部径Ｒ４は、先端径Ｒ３よりも大きく、且つ、コイル内径Ｒ１よりも小さい（Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ１）。

図６は、各部が弾性変形していない自由状態のコイルばね１０を保持部材２０に組み合わせた状態の一例を示している。図６に示すように、変径部１４が弾性変形していない自由状態のままで、３つの凸部２２の外周面とコイルばね１０の被保持部分１０３（図５参照）の内周面とが対向する位置関係になるように、３つの凸部２２とコイルばね１０とを組み合わせ可能になっている。本実施形態では、こうした構成が実現されるように、保持部材２０における３つの凸部２２の配置、および、コイルばね１０における保持部材２０の側の部分である被保持部分１０３の形状が定められている。なお、図５に示すように、上記被保持部分１０３は、変径部１４とベース部１３における変径部１４側の部分とを含む。

以下、本実施形態のコイルばね１０を保持部材２０に保持させる手順について説明する。
＜組み合わせ工程＞
コイルばね１０を保持部材２０に保持させる際には、先ず、組み合わせ工程が実行される。

組み合わせ工程では、３つの凸部２２の外周面とコイルばね１０の被保持部分１０３の内周面とが対向する位置関係になるように、コイルばね１０が保持部材２０に組み合わせられる。具体的には、先ず、コイルばね１０と保持部材２０の３つの凸部２２との位置関係が図６に示す位置関係になるように、コイルばね１０と保持部材２０との位置合わせが行われる。その後、コイルばね１０を保持部材２０の側に押し込むことで、同コイルばね１０が保持部材２０に組み合わされる。

本実施形態によれば、こうした作業を通じて、コイルばね１０の変径部１４を自由状態に保ったままで、保持部材２０の３つの凸部２２を避けながら、コイルばね１０を保持部材２０に組み合わせることができる。これにより、コイルばね１０を保持部材２０に組み合わせる作業を簡単に、且つスムーズに行うことができる。

＜回転工程＞
組み合わせ工程の後には、回転工程が実行される。
回転工程では、３つの凸部２２のうちの少なくとも一つによって変径部１４が押し退けられるようになる回転方向（図６中に矢印Ａで示す方向）で、コイルばね１０と保持部材２０とが軸線Ｌ１周りにおいて相対回転される。

具体的には、図６～図８に示すように、右巻きのコイルばね１０が保持部材２０に対して反時計回りに回転される。そして、変径部１４の延設端１５に凸部２２が到達する前の位置（図８に示す位置）で、コイルばね１０の回転が停止される。

この回転工程では、コイルばね１０の回転に伴い、図７中および図８中に矢印Ｂで示すように、変径部１４の内周面の形状にならって同変径部１４が凸部２２に押し退けられることで、変径部１４が徐々に径方向外側に弾性変形するようになる。このとき、弾性変形している変径部１４の復元力により、コイルばね１０の内周面を３つの凸部２２の外周面に押し付ける力を発生させるとともに、この押し付け力を徐々に大きくすることができる。そして、変径部１４の延設端１５に凸部２２が到達する前の位置でコイルばね１０の回転を停止させることにより、上記押し付け力が適度に大きい状態のままになる。本実施形態では、この押し付け力により、コイルばね１０が３つの凸部２２、すなわち保持部材２０に保持されるようになる。

本実施形態によれば、コイルばね１０を接着や溶接によって保持部材２０に接合したりすることなく、３つの凸部２２を利用して、それら凸部２２により定められる位置にコイルばね１０を容易に固定および保持することができる。しかも、コイルばね１０を保持部材２０に保持させる保持構造を、コイルばね１０を自由状態のままで保持部材２０に組み合わせた後に回転させるといった簡単な作業を通じて実現することができる。

＜作用効果＞
本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られる。
（１）コイルばね１０は、変径部１４とベース部１３とからなる。変径部１４は、弾性変形していない自由状態において、コイルばね１０の延設端１５に向かうに連れてコイル径が一方向に徐々に変化する形状であって、且つ、ベース部１３の内周面からコイルばね１０の径方向内側に突出する形状をなす。保持部材２０における上記コイルばね１０を保持する側の面２１１には３つの凸部２２が設けられる。保持状態（図８に示す状態）では、３つの凸部２２の各々の外周面がコイルばね１０の内周面に押し付けられるとともに、凸部２２によって変径部１４が押し退けられる態様で、同変径部１４がコイルばね１０の径方向外側に弾性変形している。本実施形態によれば、コイルばね１０を接着や溶接によって保持部材２０に接合したりすることなく、３つの凸部２２を利用して、それら凸部２２により定められる位置にコイルばね１０を容易に固定および保持することができる。

（２）本実施形態では、変径部１４が自由状態のままで、３つの凸部２２の外周面と被保持部分１０３の内周面とが対向する位置関係になるように３つの凸部２２とコイルばね１０とを組み合わせることが可能になっている。これにより、コイルばね１０を保持部材２０に組み合わせる作業を簡単に、且つスムーズに行うことができる。

（３）３つの凸部２２は、同一円上において１２０度間隔で並ぶように設けられる。したがって、保持部材２０に設けられた３つの凸部２２による３点支持によって、コイルばね１０を安定保持することができる。

（４）凸部２２は、軸線Ｌ１方向において延びる円柱状をなす。これにより、凸部２２の外周面とコイルばね１０の内周面とを共に円弧状にすることができるため、凸部２２の外周面およびコイルばね１０の内周面との接触部分に局所的に大きな力が作用し難い構造にすることができる。

（５）組み合わせ工程および回転工程を通じて、コイルばね１０が保持部材２０に保持される。そのため、コイルばね１０を保持部材２０に組み合わせた後に回転させるといった簡単な作業で、コイルばね１０を保持部材２０に固定および保持することができる。

＜変形例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・組み合わせ工程において、変径部１４を弾性変形させた状態で、３つの凸部２２の外周面と被保持部分１０３の内周面とが対向する位置関係になるように、３つの凸部２２とコイルばね１０とを組み合わせるようにしてもよい。こうした作業が可能になる範囲で、保持部材２０における３つの凸部２２の配置、および、コイルばね１０の被保持部分１０３の形状は、任意に変更することができる。

この場合、組み合わせ工程においては、変径部１４を弾性変形させる必要があるものの、同変径部１４を小さい力で弾性変形させることでコイルばね１０を保持部材２０に組み合わせることができる。しかも、その後の回転工程において、コイルばね１０を保持部材２０に対して回転させることで、変径部１４の弾性変形量を大きくして、コイルばね１０の内周面を３つの凸部２２の外周面に押し付ける押し付け力を適度に大きくすることができる。

・３つの凸部２２の間隔は、１２０度間隔にすることに限らず、任意に変更することができる。３つの凸部２２を、同一円上において１８０度未満の間隔で並ぶように設けるようにすればよい。

・凸部２２の形状としては、楕円柱状や、半円柱状、角柱状を採用するなど、任意の形状を採用することができる。
・保持部材２０に、３つの凸部２２を設けることに限らず、２つの凸部２２を設けたり、４つ以上の凸部２２を設けたりしてもよい。

・基部２１におけるコイルばね１０を保持する側の面２１１の形状は、平面状にすることに限らず、湾曲面状にする等、任意に変更することができる。
・図９および図１０に一例を示すように、コイルばね３０の外周面を複数の凸部４２の外周面に押し付けることによって、コイルばね３０を保持部材２０により保持する保持構造を採用することができる。

この場合には、変径部３４は、弾性変形していない自由状態において、コイルばね３０の延設端３５に向かうに連れてコイル径が徐々に大きくなる形状をなす。変径部３４は、ベース部３３の外周面からコイルばね３０の径方向外方に突出する形状をなす。３つの凸部４２は、コイルばね３０の周囲を囲むように配置される。

上記構成によれば、保持状態においては、弾性変形している変径部３４の復元力により、コイルばね３０の外周面が複数の凸部４２の外周面に押し付けられた状態にすることができる。そして、この押し付け力により、コイルばね３０を複数の凸部４２、すなわち保持部材４０に保持させることができる。したがって、コイルばね３０を接着や溶接によって保持部材４０に接合したりすることなく、複数の凸部４２を利用して、それら凸部４２により定められる位置にコイルばね３０を容易に固定および保持することができる。

上記構成において、コイルばね３０を保持部材４０に保持させる際には、図１０に示すようにコイルばね３０を保持部材４０に組み合わせた後に、図９に示すようにコイルばね３０を保持部材４０に対して軸線Ｌ２周りに回転させるようにすればよい。これにより、凸部４２によって押し退けるようにして変径部３４を弾性変形させることができるため、同変径部３４の復元力により、コイルばね３０の外周面が複数の凸部４２の外周面に押し付けられた状態になる。そして、この押し付け力により、コイルばね３０を複数の凸部４２、すなわち保持部材４０に保持させることができる。

この場合には、図９に示すように、変径部３４が弾性変形していない自由状態のままで、複数の凸部４２の外周面とコイルばね３０の外周面とが対向する位置関係になるように複数の凸部４２とコイルばね３０とを組み合わせ可能になっていることが好ましい。

こうした構成によれば、コイルばね３０を自由状態のままで保持部材４０に組み合わせた後に回転させるといった簡単な作業で、コイルばね３０を保持部材４０に固定および保持することができる。

・上記実施形態にかかるコイルばねの保持構造およびコイルばねの保持方法は、右巻きのコイルばねに適用することに限らず、左巻きのコイルばねにも適用することができる。この場合、回転工程においては、左巻きのコイルばねを保持部材に対して時計回りに回転させるようにすればよい。

・上記実施形態にかかるコイルばねの保持構造およびコイルばねの保持方法は、コイルドウェーブスプリングからなるコイルばねに適用することに限らず、ばね線材が単純な螺旋状に巻かれた形状をなすコイルばねにも適用することができる。

・上記実施形態にかかるコイルばねの保持構造およびコイルばねの保持方法は、硬鋼線や、ピアノ線、ステンレス鋼線などの金属材料からなるコイルばねに適用することの他、樹脂材料からなるコイルばねにも適用することができる。

１０…コイルばね
１０１…有効巻部
１０２…座巻部
１０３…被保持部分
１３…ベース部
１４…変径部
１５…延設端
１６…基端部分
２０…保持部材
２１…基部
２１１…面
２２…凸部
３０…コイルばね
３３…ベース部
３４…変径部
３５…延設端
４０…保持部材
４２…凸部

Claims (4)

1. コイルばねを保持部材により保持する保持構造であって、
   前記コイルばねは、軸線方向の端部を構成する変径部と、同変径部以外の部分を構成するベース部とからなり、
   前記変径部は、弾性変形していない自由状態において、前記コイルばねの延設端に向かうに連れてコイル径が一方向に徐々に変化する形状であって、且つ、前記ベース部の周面から前記コイルばねの径方向に突出する形状をなし、
   前記保持部材は、前記コイルばねを保持する側の面に複数の凸部が設けられてなり、
   前記コイルばね及び前記保持部材の相対位置は、第１位置と、同第１位置から前記コイルばねを軸線周りに回転させた位置である第２位置と、を含み、
   前記第１位置では、前記コイルばねを前記複数の凸部を避けながら前記保持部材の側に押し込むことで、前記コイルばねが前記自由状態のままで前記複数の凸部に組み合わされた状態になり、
   前記第２位置では、前記複数の凸部の各々の周面が前記コイルばねの周面に押し付けられた状態になるとともに、前記複数の凸部のうちの少なくとも一つによって押し退けられる態様で前記変径部が前記径方向に弾性変形した状態になる、
   コイルばねの保持構造。
2. 前記複数の凸部は、同一円上において１８０度未満の間隔で並ぶように設けられた３つの凸部により構成される、
   請求項１に記載のコイルばねの保持構造。
3. 前記凸部は、前記軸線方向において延びる円柱状をなす、
   請求項１または２に記載のコイルばねの保持構造。
4. 請求項１または２に記載のコイルばねの保持構造に適用され、前記コイルばねを前記保持部材により保持するコイルばねの保持方法であって、
   前記コイルばねを前記複数の凸部を避けながら前記保持部材の側に押し込んで、前記コイルばねを前記自由状態のままで前記複数の凸部に組み合わせる組み合わせ工程と、
   前記組み合わせ工程の後に、前記複数の凸部のうちの少なくとも一つによって前記変径部が押し退けられるようになる回転方向で、前記コイルばねと前記保持部材とを当該コイルばねの軸線周りにおいて相対回転させる回転工程と、を備える、
   コイルばねの保持方法。

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