JPS647249B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS647249B2 JPS647249B2 JP6435083A JP6435083A JPS647249B2 JP S647249 B2 JPS647249 B2 JP S647249B2 JP 6435083 A JP6435083 A JP 6435083A JP 6435083 A JP6435083 A JP 6435083A JP S647249 B2 JPS647249 B2 JP S647249B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- helical spring
- cross
- spring
- section
- sectional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、エンジンの動弁機構における弁バネ
に用いて好適なつる巻きバネに関する。
に用いて好適なつる巻きバネに関する。
一般に、第１図に示すような円形縦断面形状を
有するつる巻きバネ１の縦断面部２における内側
部分２ａに作用する応力は、コイル中心径ｒに比
して線径W0が大きい場合、捩り力に加えて剪断
力による影響を受けて発生するため、コイル外側
部分２ｂに作用する応力に比べ過大となる。
有するつる巻きバネ１の縦断面部２における内側
部分２ａに作用する応力は、コイル中心径ｒに比
して線径W0が大きい場合、捩り力に加えて剪断
力による影響を受けて発生するため、コイル外側
部分２ｂに作用する応力に比べ過大となる。
そこで、つる巻きバネの縦断面形状を、第２図
に示すように、半円状の外周BCDを有する外側
半面と半楕円状の外周BADを有する内側半面と
を組み合わせた卵形にすることが提案されてい
る。
に示すように、半円状の外周BCDを有する外側
半面と半楕円状の外周BADを有する内側半面と
を組み合わせた卵形にすることが提案されてい
る。
このような卵形縦断面形状を有するつる巻きバ
ネにおいては、上端部外周Ｂ付近から内側部外周
Ａを経由して下端部外周Ｄ付近に至る内側表面部
の応力が均一化されるが、最外側外周Ｃ付近の表
面部における応力は、均一にならず、円形縦断面
を有するつる巻きバネの場合よりも低くなる。
ネにおいては、上端部外周Ｂ付近から内側部外周
Ａを経由して下端部外周Ｄ付近に至る内側表面部
の応力が均一化されるが、最外側外周Ｃ付近の表
面部における応力は、均一にならず、円形縦断面
を有するつる巻きバネの場合よりも低くなる。
すなわち、コイル最外側部Ｃ付近における応力
分担が少なく、コイル内側部BADの負担が大き
くなり、コイル全体の荷重負担が均等になつてい
ないという問題点がある。
分担が少なく、コイル内側部BADの負担が大き
くなり、コイル全体の荷重負担が均等になつてい
ないという問題点がある。
また、従来の卵形縦断面形状を有するつる巻き
バネによると、同一断面積の円形縦断面を有する
つる巻きバネに対して縦断面幅Ｗが大きくなり
（1.05〜1.25倍）、バネ外径（ｒ＋ｌ）が大きくな
つて、取付面積が多く必要とする。これは、この
バネを限られたスペースに配設するエンジン動弁
機構の弁バネに使用する場合に深刻な問題とな
る。
バネによると、同一断面積の円形縦断面を有する
つる巻きバネに対して縦断面幅Ｗが大きくなり
（1.05〜1.25倍）、バネ外径（ｒ＋ｌ）が大きくな
つて、取付面積が多く必要とする。これは、この
バネを限られたスペースに配設するエンジン動弁
機構の弁バネに使用する場合に深刻な問題とな
る。
また、従来の卵形縦断面形状を有するつる巻き
バネでは、内外両側面が異なる曲面であるため、
製造上の位置決めが困難であるという問題点もあ
る。
バネでは、内外両側面が異なる曲面であるため、
製造上の位置決めが困難であるという問題点もあ
る。
なお、第２図中の符中Ｇは縦断面部における重
心を示す。
心を示す。
本発明は、これらの問題点の解決をはかろうと
するもので、コイル最外側部に偏平部を設けて異
形断面形状にすることにより、取付面積の縮少を
はかりながら応力の均一化をはかり、しかも製造
が容易な、異形断面つる巻きバネを提供すること
を目的とする。
するもので、コイル最外側部に偏平部を設けて異
形断面形状にすることにより、取付面積の縮少を
はかりながら応力の均一化をはかり、しかも製造
が容易な、異形断面つる巻きバネを提供すること
を目的とする。
このため、本発明の異形断面つる巻きバネは、
その縦断面形状において、その内側半面を卵形の
縦断面形状を有するつる巻きバネと同様に形成さ
れ、その外側半面の最外側部には、このつる巻き
バネの中心軸線の方向に沿う偏平部をそなえてい
ることを特徴としている。
その縦断面形状において、その内側半面を卵形の
縦断面形状を有するつる巻きバネと同様に形成さ
れ、その外側半面の最外側部には、このつる巻き
バネの中心軸線の方向に沿う偏平部をそなえてい
ることを特徴としている。
以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第３ａ図は本発明による異形断面つる巻
きバネの一部を拡大して示す縦断面図、第３ｂ図
は第３ａ図に示すバネの外側半面の形状を順次変
えた場合の縦断面図、第３ｃ図は第３ｂ図に示す
本発明の各バネの応力特性を従来の場合と比較し
て示すグラフであり、第４図は本発明のバネの変
形例の一部を拡大して示す縦断面図、第５図は本
発明のバネの他の変形例の一部を拡大して示す縦
断面図、第６図は従来の卵形縦断面形状を有する
つる巻きバネの部分縦断面状態と本発明における
実施例の部分縦断面状態とを比較して示す模式図
である。
すると、第３ａ図は本発明による異形断面つる巻
きバネの一部を拡大して示す縦断面図、第３ｂ図
は第３ａ図に示すバネの外側半面の形状を順次変
えた場合の縦断面図、第３ｃ図は第３ｂ図に示す
本発明の各バネの応力特性を従来の場合と比較し
て示すグラフであり、第４図は本発明のバネの変
形例の一部を拡大して示す縦断面図、第５図は本
発明のバネの他の変形例の一部を拡大して示す縦
断面図、第６図は従来の卵形縦断面形状を有する
つる巻きバネの部分縦断面状態と本発明における
実施例の部分縦断面状態とを比較して示す模式図
である。
第３ａ図に示すように、本発明のつる巻きバネ
は、その縦断面形状を次のような形状に設定され
ている。すなわち、その内側半面の外周BADが、
従来の卵形縦断面形状を有するつる巻きバネと同
様、長さｄのAOを長軸の半部とし、長さ2tのBD
を短軸とする半楕円状に形成されている。
は、その縦断面形状を次のような形状に設定され
ている。すなわち、その内側半面の外周BADが、
従来の卵形縦断面形状を有するつる巻きバネと同
様、長さｄのAOを長軸の半部とし、長さ2tのBD
を短軸とする半楕円状に形成されている。
なお、長さｄおよびｔは、ｄ／ｔ＝1.2〜1.6を
満たすように設定される。
満たすように設定される。
また、外側半面における斜線部BE1B1′，
DF1D1′の外周はそれぞれ長さａのE1B1′，
F1D1′を長軸の半部とし、長さｄのBB1′，DD1′を
短軸の半部とする楕円の1/4の形状を有している。
DF1D1′の外周はそれぞれ長さａのE1B1′，
F1D1′を長軸の半部とし、長さｄのBB1′，DD1′を
短軸の半部とする楕円の1/4の形状を有している。
ところで、長さａはａ＝0.8t〜0.95t、長さｂは
ｂ＝0.3t〜0.75tを満たすように設定される。
ｂ＝0.3t〜0.75tを満たすように設定される。
そして、最外側部の外周E1C1F1には、長さｃ
＝ｔ−ｂの直線で構成される偏平部P1が、この
つる巻きバネの中心軸線の方向に沿うように設け
られている。すなわちこの偏平部P1を立体的に
見ると、つる巻きバネの外側包絡面が、底面の半
径ｒ＋l′の円筒面として、構成されるようになつ
ている。
＝ｔ−ｂの直線で構成される偏平部P1が、この
つる巻きバネの中心軸線の方向に沿うように設け
られている。すなわちこの偏平部P1を立体的に
見ると、つる巻きバネの外側包絡面が、底面の半
径ｒ＋l′の円筒面として、構成されるようになつ
ている。
なお、第３ａ図中の符号Ｇは縦断面部における
重心を示し、長さｄ，ｔ，ａ，ｂの条件は、重心
Ｇのまわりの断面１次モーメントのバランスおよ
び重心Ｇを通る軸まわりの断面２次モーメントの
バランスがとれるように設定されている。
重心を示し、長さｄ，ｔ，ａ，ｂの条件は、重心
Ｇのまわりの断面１次モーメントのバランスおよ
び重心Ｇを通る軸まわりの断面２次モーメントの
バランスがとれるように設定されている。
本発明の異形断面つる巻きバネは上述のごとく
構成されているので、その圧縮または伸張時に
は、その縦断面部における最外側外周E1C1F1付
近の表面部における応力分担が従来の卵形縦断面
形状を有するつる巻きバネよりも高まり、これに
より縦断面外周ABE1C1F1DAの表面部にほぼ均
一な応力を発生する。
構成されているので、その圧縮または伸張時に
は、その縦断面部における最外側外周E1C1F1付
近の表面部における応力分担が従来の卵形縦断面
形状を有するつる巻きバネよりも高まり、これに
より縦断面外周ABE1C1F1DAの表面部にほぼ均
一な応力を発生する。
第３ｂ図は第３ａ図に示すバネの外側半面の形
状を変えた場合の縦断面形状を表わしており、
M1，M2，M3はそれぞれ外側半面の厚さOC1を、
第２図に示すCOに対して、90％、85％、80％に
設定している。そして、第３ｃ図に示す応力特性
のごとく、第２図に示す形状の異形状面つる巻き
バネについての応力特性S0に対して、M1，M2，
M3それぞれの場合にS1，S2，S3となつている。
状を変えた場合の縦断面形状を表わしており、
M1，M2，M3はそれぞれ外側半面の厚さOC1を、
第２図に示すCOに対して、90％、85％、80％に
設定している。そして、第３ｃ図に示す応力特性
のごとく、第２図に示す形状の異形状面つる巻き
バネについての応力特性S0に対して、M1，M2，
M3それぞれの場合にS1，S2，S3となつている。
すなわち、最外周部の応力がS1〜S3の場合には
S0と比較して大きくなつており、しかも他の部分
（BA間）に発生している最大応力よりは低いた
めに従来余裕があり過ぎた最外周部の応力分担を
余裕範囲内で高めることができ、応力集中を良く
分散する結果となつている。
S0と比較して大きくなつており、しかも他の部分
（BA間）に発生している最大応力よりは低いた
めに従来余裕があり過ぎた最外周部の応力分担を
余裕範囲内で高めることができ、応力集中を良く
分散する結果となつている。
したがつて、縦断面全体における荷重負担が周
方向に均等化されて、同一断面積を有する円形縦
断面つる巻きバネより約10〜15％増の耐荷重性能
が得られる。さらに卵形縦断面形状を有するつる
巻きバネと比べても、十分な耐荷重性能が得られ
る。
方向に均等化されて、同一断面積を有する円形縦
断面つる巻きバネより約10〜15％増の耐荷重性能
が得られる。さらに卵形縦断面形状を有するつる
巻きバネと比べても、十分な耐荷重性能が得られ
る。
また、第６図に示すように、同一断面積で同一
重心位置Ｇを縦断面を有するつる巻きバネを考え
た場合に、本発明の縦断面部における最外側面外
周C1が、卵形縦断面形状を有するつる巻きバネ
における最外側面外周Ｃより内側に位置するよう
になり、コイル外径（ｒ＋l′）が従来の（ｒ＋
ｌ）より小さくなつて、これにより取付スペース
を縮少することができ、バネを取付ける設計の自
由度が大幅に増すようになる。このことは、本つ
る巻きバネを、エンジン動弁機構の弁バネに使用
する場合、極めて有効であることを示唆してい
る。
重心位置Ｇを縦断面を有するつる巻きバネを考え
た場合に、本発明の縦断面部における最外側面外
周C1が、卵形縦断面形状を有するつる巻きバネ
における最外側面外周Ｃより内側に位置するよう
になり、コイル外径（ｒ＋l′）が従来の（ｒ＋
ｌ）より小さくなつて、これにより取付スペース
を縮少することができ、バネを取付ける設計の自
由度が大幅に増すようになる。このことは、本つ
る巻きバネを、エンジン動弁機構の弁バネに使用
する場合、極めて有効であることを示唆してい
る。
そして、本発明の異形断面つる巻きバネを製作
する際には、縦断面部の直線部E1C1F1に相当す
る偏平部P1がガイドにして、確実に位置決めを
行なうことができ、これにより精度の高いつる巻
きバネを容易に製作できるのである。加えて、つ
る巻きバネの線間干渉時における当り面積を広く
できる利点もある。
する際には、縦断面部の直線部E1C1F1に相当す
る偏平部P1がガイドにして、確実に位置決めを
行なうことができ、これにより精度の高いつる巻
きバネを容易に製作できるのである。加えて、つ
る巻きバネの線間干渉時における当り面積を広く
できる利点もある。
次に本発明の異形断面つる巻きバネの変形例に
ついて説明すると、第４，５図に示すようになつ
ており、いずれもその縦断面部における外側半面
の形状を変形したものである。
ついて説明すると、第４，５図に示すようになつ
ており、いずれもその縦断面部における外側半面
の形状を変形したものである。
すなわち、第４図に示す変形例では、縦断面部
における外周B2BADD2が、AC2′を長軸とし、
BDを短軸とする楕円の一部をなしており、B2E2
間およびD2F2間の外周がB2′，D2′を中心とする
半径ｒの円弧で構成されるとともに、E2C2F2間
に直線で構成された最外周を有する偏平部P2が
設けられていて、第３ａ図に示す異形縦断面形状
を有するものとほぼ同様の機能を有するようにな
つている。
における外周B2BADD2が、AC2′を長軸とし、
BDを短軸とする楕円の一部をなしており、B2E2
間およびD2F2間の外周がB2′，D2′を中心とする
半径ｒの円弧で構成されるとともに、E2C2F2間
に直線で構成された最外周を有する偏平部P2が
設けられていて、第３ａ図に示す異形縦断面形状
を有するものとほぼ同様の機能を有するようにな
つている。
なお、本変形例における縦断面幅AC2は第３ａ
図における縦断面幅AC1と同一長である。
図における縦断面幅AC1と同一長である。
また、第５図に示す変形例では、縦断面部にお
ける内側半面の外周BADが、第３ａ図における
外周BADと同様に構成されており、BB3間およ
びDD3間の外周が直線、B3E3間およびD3F3間の
外周が、B3′，D3′を中心とする半径ｒの円弧で構
成されるとともに、E3C3F3間に直線で構成され
た外周を有する偏平部P3が設けられていて、第
３ａ図に示す異形縦断面形状を有するものとほぼ
同様の機能を有するようになつている。
ける内側半面の外周BADが、第３ａ図における
外周BADと同様に構成されており、BB3間およ
びDD3間の外周が直線、B3E3間およびD3F3間の
外周が、B3′，D3′を中心とする半径ｒの円弧で構
成されるとともに、E3C3F3間に直線で構成され
た外周を有する偏平部P3が設けられていて、第
３ａ図に示す異形縦断面形状を有するものとほぼ
同様の機能を有するようになつている。
なお、この第５図に示す変形例の縦断面幅AC3
は、第３図における縦断面幅AC1と同一長であ
る。
は、第３図における縦断面幅AC1と同一長であ
る。
上述のごとく、各変形例の場合も、その圧縮ま
たは伸張時の外周ABB2E2C2F2D2DA，
ABB3E3C3F3D3DA付近の表面部における応力分
布がほぼ均一化されるとともに、前述の実施例と
同様の作用効果が得られる。
たは伸張時の外周ABB2E2C2F2D2DA，
ABB3E3C3F3D3DA付近の表面部における応力分
布がほぼ均一化されるとともに、前述の実施例と
同様の作用効果が得られる。
以上詳述したように、本発明の異形断面つる巻
きバネによれば、その縦断面形状において、その
内側半面を卵形の縦断面形状を有するつる巻きバ
ネと同様に形成され、その外側半面の最外側部に
は、このつる巻きバネの中心軸線の方向に沿う偏
平部をそなえるという簡素な構成で、その縦断面
部の全周に亘る応力分布を均一化することがで
き、これにより荷重負担が均等になつて、小型で
強度の高いつる巻きバネが得られる利点がある。
きバネによれば、その縦断面形状において、その
内側半面を卵形の縦断面形状を有するつる巻きバ
ネと同様に形成され、その外側半面の最外側部に
は、このつる巻きバネの中心軸線の方向に沿う偏
平部をそなえるという簡素な構成で、その縦断面
部の全周に亘る応力分布を均一化することがで
き、これにより荷重負担が均等になつて、小型で
強度の高いつる巻きバネが得られる利点がある。
そして、従来の卵形縦断面形状を有するつる巻
きバネに比べ、バネ外径が小さくなり、取付面積
の節約が可能となるほか、バネ外周の偏平部を製
作の際にガイド部として使用することができるの
で、容易に精度の高いバネが得られる利点もあ
る。
きバネに比べ、バネ外径が小さくなり、取付面積
の節約が可能となるほか、バネ外周の偏平部を製
作の際にガイド部として使用することができるの
で、容易に精度の高いバネが得られる利点もあ
る。
第１図は従来の円形縦断面形状を有するつる巻
きバネの側面図であり、第２図は従来の卵形縦断
面形状を有するつる巻きバネの一部を拡大して示
す縦断面図であり、第３〜５図は本発明の実施例
としての異形断面つる巻きバネを示すもので、第
３ａ図は本発明による異形断面つる巻きバネの一
部を拡大して示す縦断面図、第３ｂ図は第３ａ図
に示すバネの外側半面の形状を順次変えた場合の
縦断面図、第３ｃ図は第３ｂ図に示す本発明の各
バネの応力特性を従来の場合と比較して示すグラ
フ、第４図は本発明のバネの変形例の一部を拡大
して示す縦断面図、第５図は本発明のバネの他の
変形例の一部を拡大して示す縦断面図であり、第
６図は従来の卵形縦断面形状を有するつる巻きバ
ネの部分縦断面状態と本発明における実施例の部
分縦断面状態を比較して示す模式図である。 P1，P2，P3……偏平部、Ｇ……重心、ｒ……
半径、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｔ，ｒ，ｌ，l′，Ｗ，W0
……長さ。
きバネの側面図であり、第２図は従来の卵形縦断
面形状を有するつる巻きバネの一部を拡大して示
す縦断面図であり、第３〜５図は本発明の実施例
としての異形断面つる巻きバネを示すもので、第
３ａ図は本発明による異形断面つる巻きバネの一
部を拡大して示す縦断面図、第３ｂ図は第３ａ図
に示すバネの外側半面の形状を順次変えた場合の
縦断面図、第３ｃ図は第３ｂ図に示す本発明の各
バネの応力特性を従来の場合と比較して示すグラ
フ、第４図は本発明のバネの変形例の一部を拡大
して示す縦断面図、第５図は本発明のバネの他の
変形例の一部を拡大して示す縦断面図であり、第
６図は従来の卵形縦断面形状を有するつる巻きバ
ネの部分縦断面状態と本発明における実施例の部
分縦断面状態を比較して示す模式図である。 P1，P2，P3……偏平部、Ｇ……重心、ｒ……
半径、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｔ，ｒ，ｌ，l′，Ｗ，W0
……長さ。
Claims (1)
- １ つる巻きバネの縦断面形状において、その内
側半面を卵形の縦断面形状を有するつる巻きバネ
と同様に形成され、その外側半面の最外側部に
は、このつる巻きバネの中心軸線の方向に沿う偏
平部をそなえていることを特徴とする、異形断面
つる巻きバネ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6435083A JPS59190528A (ja) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | 異形断面つる巻きバネ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6435083A JPS59190528A (ja) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | 異形断面つる巻きバネ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59190528A JPS59190528A (ja) | 1984-10-29 |
| JPS647249B2 true JPS647249B2 (ja) | 1989-02-08 |
Family
ID=13255701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6435083A Granted JPS59190528A (ja) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | 異形断面つる巻きバネ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59190528A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4923183A (en) * | 1987-10-20 | 1990-05-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Non-circular cross-section coil spring |
| FR2678035B1 (fr) * | 1991-06-20 | 1995-04-14 | Valeo | Ressort a boudin, notamment pour amortisseur de torsion. |
| KR20020019737A (ko) * | 2000-09-06 | 2002-03-13 | 전재문 | 코일스프링 및 그 제조방법 |
| DE10221313B4 (de) * | 2002-05-14 | 2013-12-05 | Federntechnik Knörzer GmbH | Zugfeder |
| CN102016344B (zh) * | 2008-05-07 | 2012-09-05 | 株式会社东乡制作所 | 异形截面螺旋弹簧 |
| DE102012207381A1 (de) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Drehmomentübertragungseinrichtung |
| JP5981958B2 (ja) * | 2014-05-28 | 2016-08-31 | 三菱製鋼株式会社 | 懸架コイルばね及びストラット型懸架装置 |
| KR20230022980A (ko) | 2020-06-12 | 2023-02-16 | 엔브이 베카에르트 에스에이 | 자동차의 도어 또는 테일게이트를 개폐하기 위한 액추에이터용 비원형 단면을 갖는 헬리컬 압축 스프링 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2020678A1 (de) * | 1970-04-28 | 1971-11-25 | Daimler Benz Ag | Schrauben-Druckfeder |
-
1983
- 1983-04-12 JP JP6435083A patent/JPS59190528A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59190528A (ja) | 1984-10-29 |
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| JPS647249B2 (ja) | ||
| US3033622A (en) | Bushing | |
| JP2778735B2 (ja) | コイルばね装置 | |
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