专利名称：弹簧的制作方法
技术领域：
本发明涉及设在第1部件与第2部件之间、抑制这些部件间的高频振动的传递的弹簧，特别涉及弹簧的形状的改良。
背景技术：
在汽车产业或精密设备产业、家电、建筑等各种领域中，要求抑制振动传递的技术。振动传递的抑制技术被用在发动机或高速旋转的马达、洗涤机的脱水槽、建筑物等中。 作为振动传递的抑制技术，将由对象物和支承部构成的系统的固有振动频率设定得与规定的振动频率带相比足够低是有效的。作为其方法，可以考虑减小支承部的弹簧常数，但在此情况下，如果减小弹簧常数，则为了支承载荷而必须将弹簧增大。所以，提出了在对象物与支承部之间使用盘簧的方法(例如专利文献1、2)。盘簧的载荷特性可以如图6所示的曲线那样设计，所以能够设定能够支承载荷并且能够将弹簧常数设定得较小的区域A。盘簧当其形状因载荷外加而变形为大致平坦状时，盘簧的内周缘部及外周缘部相对于对方部件滑动而发生摩擦。因此，在将盘簧的使用范围设定为图6的区域A的范围的情况下，在实际的载荷曲线中，发生图7 (A)所示的滞后。结果，盘簧的使用范围中的实质上的动态弹簧常数为将图7 (A)的点P与点Q连结的对角线1的斜率。在此情况下，当将使用范围的振幅减小时，如图7 (B)所示，对角线1的斜率变大，所以动态弹簧常数变大。这样，在使用盘簧的系统中，如果输入高频振动那样的微振幅的振动，则盘簧的动态弹簧常数变大，所以系统的固有振动频率增加，结果，有不能抑制高频振动的传递的问题。
发明内容
为了解决以上那样的问题，本申请人提出了图8所示的弹簧200(弹簧200还没有公开)。图8表示弹簧200的结构，图8 (A)是立体图，图8 (B)是弹簧200的右侧部分的剖视图。图8 (B)表示弹簧200设置在第1部件101与第2部件102之间的状态。弹簧200 具备在中心部形成有孔部210A的主体部210。在主体部210的内周部，设有朝向第1部件101突出的第1圆筒部211，在主体部 210的外周部，设有朝向第2部件102突出的第2圆筒部212。在主体部210与第1圆筒部 211的边界部形成有第1角部213，在主体部210与第2圆筒部212的边界部形成有第2角部214。在弹簧200中，角部213、214在载荷外加时能够对应于来自对方部件101、102的推压力弹性变形以使其角度变化，所以能够防止筒状部211、212的相对于对方部件101、102 的滑动。但是，在弹簧200中，由于圆筒部211、212的刚性比其他部位高，所以载荷外加时的主体部210的变形受到限制。因此，由于在角部213、214发生较大的应力，所以如图9所示，主体部210的接近于角部213、214的部分E通过在那里发生的弯曲力矩M而局部较大地变形，结果，如果想要在某个应力以下设计，则产生载荷有可能变小。另外，在图9中，仅图示了角部213及其附近部分E。专利文献1 特开平5 - 172171号公报专利文献2 特开2002 - 54685号公报
因而，本发明的目的是提供一种不仅能够防止载荷特性中的滞后的发生、还能够使产生载荷增大的弹簧。本发明的弹簧，是设在第1部件与第2部件之间的弹簧，其特征在于，具备主体部，具有孔部；筒状部，设在主体部的内周部及外周部上；角部，形成在主体部与筒状部的边界部上；主体部沿与来自第1部件及第2部件的推压力的方向交叉的方向延伸；筒状部具有从主体部的周部朝向第1部件及第2部件的某个部件突出而抵接在那里的抵接部；角部能够弹性变形，以使其角度对应于推压力而变化；角部的主体部侧弯曲部的切线中的至少一个相对于将主体部的内周部和外周部连结的直线具有规定的角度。另外，本申请中所述的截面形状是指与筒状部的轴线方向平行方向的截面形状(侧截面形状)，以下表述为截面形状。在本发明的弹簧中，设定为，使得在从对方部件(第1部件及第2部件)受到的载荷是压缩载荷的情况下，角部的主体部侧的切线相对于将主体部的内周部和外周部连结的直线位于顺时针方向侧。在本发明的弹簧中，由于在载荷外加时角部能够弹性变形，所以通过适当设定筒状部的角部与对方部件之间的距离，能够在载荷外加时防止筒状部的接近于对方部件的部位的变形。因而，能够防止筒状部的相对于对方部件的滑动，所以在筒状部与对方部件之间不发生摩擦，结果，在弹簧的载荷特性中不发生滞后。这里，在本发明的弹簧中，角部的主体部侧的切线中的至少一个相对于将主体部的内周部和外周部连结的直线具有规定的角度。由此，在本发明的弹簧中，角部的载荷的垂直成分(相对于角部的主体部侧的切线的垂直方向的成分)比将主体部的内周部和外周部以直线状连接的比较例的弹簧的垂直成分(相对于将主体部的内周部和外周部连结的直线的垂直方向的成分)小。因而，能够减小在角部发生的弯曲力矩，所以能够抑制主体部的接近于角部的部分的局部变形，结果，即使在以某个应力以下设计的情况下，也能够实现产生载荷的增大。本发明的弹簧可以采用各种结构。例如，主体部的截面可以具有各种形状。例如， 主体部的截面可以具有至少一个S字形状。在该形态中，能够更好地得到上述效果。此外、 主体部的截面也可以包括直线形状。根据本发明的弹簧，不仅能够防止载荷特性中的滞后的发生，还能够减小在角部发生的应力，所以能够抑制主体部的接近于角部的部分的局部变形，结果，即使在以某个应力以下设计的情况下，也能够实现产生载荷的增大。
图1表示有关本发明的一实施方式的弹簧的结构，图1 (A)是立体图，图1 (B)是弹簧的右侧部分的侧剖视图。图2表示图1的弹簧的右侧部分的动作状态，图2 (A)是弹簧的动作前(虚线)和动作时(实线)的侧剖视图，图2 (B)是弹簧的动作时的第1角部及第2角部的放大侧剖视图。图3是用来说明图2(B)的第1角部处的在载荷外加时作用的载荷的各成分的图。图4是对本发明例及比较例的弹簧表示在第1角部发生的应力及载荷的模拟结果的曲线图。图5表示有关本发明的一实施方式的弹簧的变形例的结构，是弹簧的变形例的右侧部分的侧剖视图。图6是表示盘簧的载荷特性的曲线图。图7是表示发生滞后的实际的盘簧的载荷特性的曲线图，图7 (A)是使用范围的振幅为规定的大小的情况的曲线图，图7 (B)是使用范围的振幅比图7 (A)的情况小的情况的曲线图。图8表示比较例的弹簧的结构，图8 (A)是立体图，图8 (B)是比较例的弹簧的右侧部分的侧剖视图。图9是表示在比较例的弹簧中通过弯曲力矩发生的局部的变形状态的部分的侧剖视图。附图标记说明
1弹簧，10主体部，IOA孔部，11第1圆筒部(筒状部)，12第2圆筒部(筒状部)，13 第1角部(角部)，14第2角部(角部)，101第1部件，102第2部件，U、V切线，H直线，θ ”
θ2角度。
具体实施例方式(1)实施方式的结构
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1表示有关本发明的一实施方式的弹簧1的结构，图1 (A)是立体图，图1 (B)是弹簧1的右侧部分的剖视图。图1 (B)表示弹簧1设置在第1部件101与第2部件102之间的状态。在图1 (B)中，附图标记H表示将主体部10的内周部与外周部连结的直线，附图标记U表示第1角部13的主体部10侧的切线，附图标记V表示第2角部14的主体部10侧的切线。弹簧1例如是在从对方部件(第 1部件101、第2部件102)接受的载荷是压缩载荷的情况下使用的弹簧。弹簧1具备例如在中心部形成有孔部IOA的主体部10。主体部10例如沿相对于来自第1部件101及第2部件102的推压力的方向交叉的方向延伸，具有作为盘簧的功能。孔部IOA例如呈圆形状。在主体部10的内周部，设有朝向第1部件101突出的第 1圆筒部11 (筒状部)。第1圆筒部11的上端部是抵接在第1部件101上的抵接部。在主体部10的外周部，设有朝向第2部件102突出的第2圆筒部12 (筒状部)。第2圆筒部12 的下端部是抵接在第2部件102上的抵接部。在主体部10与第1圆筒部11的边界部形成有第1角部13，在主体部10与第2圆筒部12的边界部形成有第2角部14。第1角部13及第2角部14能够对应于来自第1部件101及第2部件102的推压力而弹性变形、以使其角度(图2的角度α、β )变化。第1 角部13及第2角部14能够通过各种方法形成。第1角部13及第2角部14例如可以将主体部10与第1圆筒部11的边界部及主体部10与第2圆筒部12的边界部弯折而形成。此外，例如可以通过主体部10与第1圆筒部11的焊接及主体部10与第2圆筒部12的焊接而形成。主体部10的截面呈例如具有第1角部13侧弯曲部及第2角部14侧弯曲部的S 字状。在此情况下，主体部10的形状设定为，使其满足如下的条件。如图1 (B)所示，第1 角部13的主体部10侧弯曲部的切线U相对于将主体部10的内周部与外周部连结的直线 H具有规定的角度Q1，相对于直线H位于顺时针方向侧。第2角部14的主体部10侧弯曲部的切线V相对于将主体部10的内周部与外周部连结的直线H具有规定的角度θ 2，相对于直线H位于顺时针方向侧。另外，在第1角部13的主体部10侧及第2角部14的主体部 10侧，除了 S字形状的弯曲部以外，还形成有具有板厚的1 2倍左右的大小的制造上需要的弯曲部(图示略)。对于载荷外加时的圆筒部11、12的功能，主要参照图2进行说明。图2表示弹簧 1的动作状态，图2 (A)是弹簧1的动作前(虚线)和动作时(实线)的剖视图，图2 (B)是弹簧1的动作时的第1角部13及第2角部14的放大剖视图。另外，在图2中，与图1 (B)同样仅图示了弹簧1的右侧部分。如由图2 (A)的虚线所示，对配置在第1部件101与第2部件102之间的弹簧1， 从第1部件101施加下侧方向的载荷。于是，如由图2 (B)的实线所示，弹簧1挠曲而第1 部件101向下方移动。图中的附图标记d表示弹簧1的挠曲的大小。主体部10沿与来自第1部件101的推压力的方向交叉的方向延伸，在弹簧1的上侧，第1圆筒部11从主体部10的内周部朝向第1部件101突出而抵接在那里。形成在这样的主体部10与第1圆筒部11的边界部上的第1角部13在载荷外加时能够对应于来自第1部件101的推压力而弹性变形，以使角度α变化。在此情况下，第1角部13是形成在处于上述那样的位置关系的主体部10与第1圆筒部11的边界部上的部位，所以这样的第 1角部13在载荷外加时能够一边使角度α变化一边向主体部10的内周部的内侧(图的左侧)移动。这样，在载荷外加时，第1角部13能够弹性变形，所以通过适当设定第1圆筒部11 的长度、以使第1圆筒部11在载荷外加时具有第1部件101侧的不变形部分(图2 (B)中的比点S靠上侧)，能够防止第1圆筒部11的第1部件101侧部分的变形。另一方面，在弹簧1的下侧，第2圆筒部11从主体部10的内周部朝向第2部件 102突出而抵接在那里。在此情况下，具有与第1角部13同样的功能的第2角部14在载荷外加带来的弹性变形时，能够对应于来自第2部件102的推压力、一边使角度β变化、一边向主体部10的外周部的外部侧(图的右侧)移动。这样，在载荷外加时，第2角部14能够弹性变形，所以通过适当设定第2圆筒部12 的长度、以使第2圆筒部12在载荷外加时具有第2部件102侧的不变形部分(图2 (B)中的比点T靠下侧)，能够防止第2圆筒部12的第2部件102侧部分的变形。如以上那样，弹簧1由于在圆筒部11、12上具有不变形部分，所以能够防止弹簧1 与对方部件的滑动。结果，在弹簧1的载荷特性中，不发生在盘簧中成为问题的滞后。(2)实施方式的动作
对于具有以上那样的结构的弹簧1的角部13、14的载荷外加时的变形状态，主要参照图3进行说明。图3是用来说明图2 (B)的第1角部13处的在载荷外加时作用的载荷的各成分的图。另外，载荷外加时的第2角部14的变形状态与第1角部13的状态是同样的，所以其说明省略。附图标记P是从第1部件101通过第1圆筒部11施加的载荷。附图标记ΡΤ1是对本发明例的弹簧施加的载荷的垂直成分(相对于切线U垂直的载荷成分)，附图标记I3ki是对本发明例的弹簧施加的载荷的平行成分(相对于切线U平行的载荷成分)。本发明例的弹簧是具有第1角部13的主体部10侧弯曲部的切线U相对于将主体部10的内周部与外周部连结的直线H成规定的角度θ工的截面形状的本实施方式的主体部10的弹簧。比较例的弹簧是具备具有与将主体部10的内周部和外周部连结的直线H同样的截面形状的主体部的弹簧(图8的弹簧200)，除了主体部的形状以外，具有与本发明例的弹簧同样的结构。附图标记Pjo是对比较例的弹簧施加的载荷的垂直成分(相对于直线H垂直的载荷成分)，附图标记Pkci是对比较例的弹簧施加的载荷的平行成分(相对于直线H平行的载荷成分)。在载荷P的外加时，在本发明例的弹簧中，如以上那样，载荷P的垂直成分为Pti，在比较例的弹簧中，如以上那样，载荷P的垂直成分为P,这里，本发明例的弹簧中，第1角部13的主体部10侧的切线U相对于将主体部10的内周部和外周部连结的直线H具有规定的角度θ1 5由此，在本发明例的弹簧中，第1角部13的载荷的垂直成分Pti比主体部的内周部和外周部以直线状连接的比较例的弹簧的垂直成分Pjtl小。因而，能够减小在第1角部13在逆时针方向上发生的弯曲力矩，所以能够减小在那里发生的应力。结果，能够抑制主体部10的接近于第1角部13的部分的局部变形，所以能够实现产生载荷的增大。图4是对本发明例及比较例(以往例)的弹簧表示在第1角部发生的应力及载荷的模拟结果的曲线图。在模拟中，对于本发明例及比较例的弹簧都将弹簧的板厚设定为 0. 4mm、将第1圆筒部的内径设定为13mm、将第2圆筒部的内径设定为50mm、将本发明例的弹簧的主体部的弯曲部的弯曲半径设定为40mm。另外，在将弹簧的板厚设定为0. 4mm的情况下，在第1角部13的主体部10侧及第2角部14的主体部10侧，形成具有板厚的1 2 倍左右的大小(0. 4 0. 8mm)的制造上需要的弯曲部。由图4可知，在本发明例的弹簧中，与比较例的弹簧相比，确认了能够减小在角部发生的应力、并且能够实现产生载荷的增大。如以上那样，在本实施方式的弹簧1中，不仅能够防止载荷特性中的滞后的发生， 而且能够减小在角部13、14处发生的应力，所以能够抑制主体部10的接近于角部13、14 的部分的局部变形，结果，即使在以某个应力以下设计的情况下，也能够实现产生载荷的增大。(3)变形例
如以上那样，举出上述实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。另外，在以下的变形例中，对于与上述实施方式同样的构成单元赋予相同的附图标记，省略其说明。在上述实施方式中，设为本发明的主体部呈S字形状，但并不限定于此。在本发明的主体部的截面中，只要是角部13、14的主体部10侧的切线U、V相对于将主体部10的内周部和外周部连结的直线H具有规定的角度那样的形状就可以。具体而言，主体部10可以呈各种曲面形状，也可以包含多个S字形状。此外、主体部10的截面不仅是曲线，也可以包括直线形状，进而，也可以如图5所示的主体部20那样由多个直线形状构成。在此情况下，角度θ工是第1角部13的主体部20侧直线部、与将主体部20的内周部和外周部连结的直线H所成的角度，角度θ 2是第2角部14的主体部20侧直线部、与将主体部20的内周部和外周部连结的直线H所成的角度。在上述实施方式中，作为本发明的筒状部而使用第1、第2圆筒部11、12，但并不限定于此，筒状部可以采用各种结构。例如，在弹簧的挠曲较小的情况下，可以仅使用第1、第 2圆筒部11、12的某一个。此外，筒状部的形状并不限定于上述实施方式所示的圆筒状，可以采用圆锥状等各种形状。此外，在此情况下，其截面并不限定于直线状，也可以是大致S 字状等曲线状。在本发明的弹簧的主体部及筒状部上，可以为了轻量化而形成缝隙。除此以外，在第1圆筒部101及第2圆筒部102抵接的第1部件101及第2部件102上，可以形成将第 1圆筒部101及第2圆筒部102固定在那里的止动件。本发明的弹簧能够用在连结机构等各种机构、或防振装置等各种装置中。此外，本发明的弹簧的角部的主体部侧弯曲部也可以形成在角部13、14的某一个上。当然可以将以上那样的各种变形例适当组合。
权利要求
1.一种弹簧，是设在第1部件与第2部件之间的弹簧，其特征在于， 具备主体部，具有孔部；筒状部，设在上述主体部的内周部及外周部上； 角部，形成在上述主体部与上述筒状部的边界部上；上述主体部沿与来自上述第1部件及上述第2部件的推压力的方向交叉的方向延伸； 上述筒状部具有从上述主体部的上述周部朝向上述第1部件及上述第2部件的某个部件突出而抵接在那里的抵接部；上述角部能够弹性变形，以使其角度对应于上述推压力而变化； 上述角部的上述主体部侧的切线中的至少一个相对于将上述主体部的上述内周部和上述外周部连结的直线具有规定的角度。
2.如权利要求1所述的弹簧，其特征在于，上述主体部的截面具有至少一个S字形状。
3.如权利要求1或2所述的弹簧，其特征在于，上述主体部的截面包括直线形状。
4.如权利要求1 3中任一项所述的弹簧，其特征在于，上述角部的上述主体部侧的切线相对于将上述主体部的上述内周部和上述外周部连结的直线位于顺时针方向侧。
全文摘要
在弹簧(1)的主体部(10)中，第1角部(13)的主体部(10)侧的切线(U)相对于将主体部(10)的内周部和外周部连结的直线(H)具有规定的角度(θ1)。由此，在弹簧(1)中，第1角部(13)的载荷的垂直成分比将主体部的内周部和外周部以直线状连接的比较例的弹簧的垂直成分小。因而，能够减小在第1角部(13)在逆时针方向发生的弯曲力矩，所以能够减小在那里发生的应力。结果，能够抑制主体部(10)的接近于第1角部(13)的部分的局部变形。这样的效果在第2角部(14)中也同样能够得到。结果，不仅能够防止载荷特性中的滞后的发生，还能够使产生载荷增大。
文档编号F16F1/32GK102265056SQ20098015196
公开日2011年11月30日 申请日期2009年12月10日 优先权日2008年12月22日
发明者伊藤秀雅, 田岛典拓 申请人:日本发条株式会社