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技術 異形断面形状コイルスプリング

出願人 株式会社多摩スプリング
発明者 渡邊浩太郎
出願日 2000年9月12日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 2000-275879
公開日 2002年3月27日 (19年2ヶ月経過) 公開番号 2002-089599
状態 未査定
技術分野 ばね
主要キーワード 外側断面形状 卵型形状 円弧状形状 内側断面 バナジウム鋼 中央領 異形線材 シリコンクロム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年3月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

異形断面形状コイルスプリング引張り強さ、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等の改良を改良する。

構成

異形断面形状であり、材質として高張力鋼を用い、断面形状を、上下部分がほぼ平らで、内側部分が外方に突出するほぼ円弧状であり、かつ外側部分がほぼ平らな形状、または上下部分がほぼ平らであり、かつ内側部分および外側部分が外方に突出するほぼ円弧状形状である異形断面形状コイルスプリングである。

概要

背景

コイルスプリングをその断面形状で大別すると、通常一般に用いられている円形断面形状のものと、異形断面形状のものがある。異形断面形状コイルスプリングは、円形断面形状コイルスプリングに比べて、製造技術が難しいが、限られたスペース有効ストロークが取れるため、産業機械などレイアウト条件が厳しい分野で採用されている。

円形断面形状コイルスプリングに対する改良は、材質、全体のコイル形状に関して種々行われてきたが、このような設計変更による対応も限界にきている。なお、円形断面形状コイルスプリングの材質に関しては、通常のばね鋼シリコンクロム鋼)に代えて高張力鋼(シリコンクロムバナジウム鋼クロムバナジウム鋼)を用いることが提案されている。

図3は、従来例の異形断面形状コイルスプリングを示す図である。図3において、上部図面はその平面図であり、中央図面は側面図であり、下部図面は底面図である。この従来例の異形断面形状コイルスプリングは、断面形状がほぼ長方形状(a×b)であり、等ピッチばねである。この形状のばねは金型プレスなどのばねとして用いられている。

図4は、他の従来例の異形断面形状コイルスプリングを示す図である。図4において、上部図面はその平面図であり、中央図面は側面図であり、下部図面は底面図である。この従来例の異形断面形状コイルスプリングは、断面形状が前述の従来例と同様にほぼ長方形状(a×b)であるが、ピッチが途中で変化する不等ピッチばね(ピッチ:P1、P2)である。本出願人は、特願平11−143253号にこの形状のばねを自動車サスペンションばねとして用いることを提案している。不等ピッチばねは、ばね定数が変化するため自動車用サスペンションばねとしての用途に特に適している。なお、異形断面形状コイルスプリングの特性、利点等の詳細は、前述の特願平11−143253号を参照されたい。なお、このような異形断面形状コイルスプリングの材質に高張力鋼を用いることは製造上の困難性から今までなされていなかった。

なお、異形断面形状コイルスプリングの断面形状は、前述の長方形形状のほかに、楕円形状、卵型形状内側断面曲率半径外側断面形状の曲率半径が異なる)等がある。

概要

異形断面形状コイルスプリングの引張り強さ、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等の改良を改良する。

異形断面形状であり、材質として高張力鋼を用い、断面形状を、上下部分がほぼ平らで、内側部分が外方に突出するほぼ円弧状であり、かつ外側部分がほぼ平らな形状、または上下部分がほぼ平らであり、かつ内側部分および外側部分が外方に突出するほぼ円弧状形状である異形断面形状コイルスプリングである。

目的

したがって、本発明の目的は、引張り強さ、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等を改良した異形断面コイルスプリングを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

異形断面形状であり、材質として高張力鋼を用い、断面形状を、上下部分がほぼ平らで、内側部分が外方に突出するほぼ円弧状であり、かつ外側部分がほぼ平らな形状、または上下部分がほぼ平らであり、かつ内側部分および外側部分が外方に突出するほぼ円弧状形状である異形断面形状コイルスプリング

請求項2

請求項1記載の異形断面形状コイルスプリングにおいて、前記高張力鋼は0.15%以上の添加量のVを含むシリコンクロムバナジウム鋼(Si−Cr−V鋼)またはクロムバナジウム鋼(Cr−V鋼)であることを特徴とする異形断面形状コイルスプリング。

請求項3

請求項1記載の異形断面形状コイルスプリングにおいて、ばねの引張り強さは、1780MPa以上であることを特徴とする異形断面形状コイルスプリング。

請求項4

請求項3記載の異形断面形状コイルスプリングにおいて、ばねの引張り強さは、1780〜1960MPaであることを特徴とする異形断面形状コイルスプリング。

請求項5

請求項1記載の異形断面形状コイルスプリングにおいて、ばねの硬度は、HRC(ロックウエル硬さCスケール)50以上であることを特徴とする異形断面形状コイルスプリング。

請求項6

請求項5記載の異形断面形状コイルスプリングにおいて、ばねの硬度は、HRC(ロックウエル硬さCスケール)50〜55であることを特徴とする異形断面形状コイルスプリング。

請求項7

請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載の異形断面形状コイルスプリングを用いることを特徴とする自動車サスペンション用ばね

請求項8

請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載の異形断面形状コイルスプリングを用いることを特徴とする金型プレス用ばね。

技術分野

0001

本発明は、異形断面形状コイルスプリングに関する。

背景技術

0002

コイルスプリングをその断面形状で大別すると、通常一般に用いられている円形断面形状のものと、異形断面形状のものがある。異形断面形状コイルスプリングは、円形断面形状コイルスプリングに比べて、製造技術が難しいが、限られたスペース有効ストロークが取れるため、産業機械などレイアウト条件が厳しい分野で採用されている。

0003

円形断面形状コイルスプリングに対する改良は、材質、全体のコイル形状に関して種々行われてきたが、このような設計変更による対応も限界にきている。なお、円形断面形状コイルスプリングの材質に関しては、通常のばね鋼シリコンクロム鋼)に代えて高張力鋼(シリコンクロムバナジウム鋼クロムバナジウム鋼)を用いることが提案されている。

0004

図3は、従来例の異形断面形状コイルスプリングを示す図である。図3において、上部図面はその平面図であり、中央図面は側面図であり、下部図面は底面図である。この従来例の異形断面形状コイルスプリングは、断面形状がほぼ長方形状(a×b)であり、等ピッチばねである。この形状のばねは金型プレスなどのばねとして用いられている。

0005

図4は、他の従来例の異形断面形状コイルスプリングを示す図である。図4において、上部図面はその平面図であり、中央図面は側面図であり、下部図面は底面図である。この従来例の異形断面形状コイルスプリングは、断面形状が前述の従来例と同様にほぼ長方形状(a×b)であるが、ピッチが途中で変化する不等ピッチばね(ピッチ:P1、P2)である。本出願人は、特願平11−143253号にこの形状のばねを自動車サスペンションばねとして用いることを提案している。不等ピッチばねは、ばね定数が変化するため自動車用サスペンションばねとしての用途に特に適している。なお、異形断面形状コイルスプリングの特性、利点等の詳細は、前述の特願平11−143253号を参照されたい。なお、このような異形断面形状コイルスプリングの材質に高張力鋼を用いることは製造上の困難性から今までなされていなかった。

0006

なお、異形断面形状コイルスプリングの断面形状は、前述の長方形形状のほかに、楕円形状、卵型形状内側断面曲率半径外側断面形状の曲率半径が異なる)等がある。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、現状のコイルスプリングの引張り強さ、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等の改良に対する強い要請がある。

0008

したがって、本発明の目的は、引張り強さ、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等を改良した異形断面コイルスプリングを提供することにある。

0009

本発明の他の目的は、前述の異形断面コイルスプリングを自動車サスペンション用ばね、金型プレス用ばねとして用いることにある。

課題を解決するための手段

0010

前述の目的を達成するために、本発明は、異形断面形状であり、材質として高張力鋼を用い、断面形状を、上下部分がほぼ平らで、内側部分が外方に突出するほぼ円弧状であり、かつ外側部分がほぼ平らな形状、または上下部分がほぼ平らであり、かつ内側部分および外側部分が外方に突出するほぼ円弧状形状である異形断面形状コイルスプリングを採用するものである。

0011

前述の構成は、異形断面形状と材質(高張力鋼)の新規組合せにより、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等の改良を可能にしたものである。さらに、この新規な組合せを実用的に完成する際、最も適している断面形状(上下部分がほぼ平らで、内側部分が外方に突出するほぼ円弧状であり、かつ外側部分がほぼ平らな形状、または上下部分がほぼ平らであり、かつ内側部分および外側部分が外方に突出するほぼ円弧状形状である)を試行錯誤実験結果から、見出したものである。

発明を実施するための最良の形態

0012

次に本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。

0013

(実施例)図1は、本発明の異形断面形状コイルスプリングの好ましい断面形状を示す断面図であり、図2は、本発明の異形断面形状コイルスプリングの他の好ましい断面形状を示す断面図である。

0014

図1には、本発明の異形断面形状コイルスプリングの断面が示されている。断面は、横寸法がaであり、縦寸法がbである。上下部分は、平らであり、コイル軸側(即ち、内側)では、曲率半径R1の円弧状であり、外側部分の中央領域は平らであるが、上下部分との接点領域でR2の曲率半径で丸められている。内側部分を円弧状に形成すること、またR2を設けることにより、応力集中を回避し、重量を軽減している。なお、横縦の寸法の比a:bは1:0.25〜4.0であることが好ましい。また、上下部分および外側部分の平らな部分は完全に平らである必要はなく、実質的に平らであればよい(多少凹状、凸状等であってもよい)。

0015

図2には、本発明の他の異形断面形状コイルスプリングの断面が示されている。断面は、横寸法がaであり、縦寸法がbである。上下部分は、平らであり、内側部分および外側部分は、曲率半径R1の円弧状である。内側部分および外側部分を円弧状に形成することにより、応力集中を回避し、重量を軽減している。なお、横縦の寸法の比a:bは1:0.25〜4.0であることが好ましい。また、上下部分の平らな部分は完全に平らである必要はなく、実質的に平らであればよい(多少凹状、凸状等であってもよい)。さらに、内側部分および外側部分の同一の曲率半径R1である必要はない。

0016

次に、材質について説明すると、本発明の異形断面形状コイルスプリングは、その材質として、高張力鋼を用いる。高張力鋼としては、シリコンクロムバナジウム鋼(Si−Cr−V鋼)またはクロムバナジウム鋼(Cr−V鋼)が好ましい。Vの添加量は、従来のばね鋼に対して、0.15%以上のVを添加したものである。

0017

前述の異形断面を用い、材質として高張力鋼を用い所定のばね製造工程を経て、ばねの引張り強さは、1780MPa以上(1780〜1960MPaの間が最適)となる。一方、従来例のばね鋼を用いた場合には、1780MPaである(通常、1510〜1670MPa)である。また、本発明のばねの硬度は、HRC(ロックウエル硬さCスケール)50以上(50〜55の間が最適)であるが、従来例のばねの硬度は、HRC50未満(通常46〜48)である。

0018

本発明のばね(異形断面形状コイルスプリング)は、従来例のばねに対して約2割の重量の軽減および2割の体積軽減となる。また、本発明と従来例のばねを同一の重量で形成した場合、従来例のばねは繰り返しの荷重に約100万回の寿命があるが、本発明のばねの場合には、約1000万回の寿命であり、約10倍の寿命がある。

0019

次に、本発明のばね用異形線材の製造方法としては、ダイス引き抜き加工またはロール圧延法のいずれを用いてもよい。

0020

本発明のばねは、自動車サスペンション用または金型プレス用ばねの用途に特に適している。自動車サスペンション用としては、図3に示した等ピッチまたは図4に示した不等ピッチばねが用いられ、金型プレス用としては図3に示した等ピッチばねが用いられる。

発明の効果

0021

以上説明したように、本発明は、異形断面形状と材質(高張力鋼)の組合せおよび特定の断面形状を採用することにより、従来例のばねと比べて、引張り強さ、ばね硬度、軽量化、コンパクト化、寿命等を改良した異形断面コイルスプリングが得られる。

図面の簡単な説明

0022

図1図1は、本発明の異形断面形状コイルスプリングの断面形状を示す断面図である。
図2図2は、本発明の異形断面形状コイルスプリングの他の断面形状を示す断面図である。
図3図3は、従来例の異形断面形状コイルスプリングの全体形状を示す図である。
図4図4は、従来例の異形断面形状コイルスプリングの全体形状を示す図である。

--

0023

R1、R2円弧の曲率半径
P1、P2 ピッチ

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