特許 6367257 コイルばね

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367257

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】コイルばね

(51)【国際特許分類】

   F16F 1/06 20060101AFI20180723BHJP

【ＦＩ】

   F16F1/06 L

   F16F1/06 N

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-80016(P2016-80016)

(22)【出願日】2016年4月13日

(65)【公開番号】特開2017-190824(P2017-190824A)

(43)【公開日】2017年10月19日

【審査請求日】2017年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175722

【氏名又は名称】サンコール株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001597

【氏名又は名称】特許業務法人アローレインターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】岸原 竜二

(72)【発明者】

【氏名】岡村 誠士

【審査官】 熊谷 健治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０２２６０６０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２０５３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８４７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１６６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１１７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ １／００− ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ばね線材が軸線方向一方側から他方側へ延びる螺旋形状に成形されてなるコイルばねであって、
軸線方向に隣接するばね線材間の線間隙間によって画される線間巻きが、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる第１端部領域と、前記第１端部領域よりも軸線方向他方側に位置し、自然長状態での線間隙間が基準値のＬ（Ｌ＞０）とされた基準領域と、前記基準領域より軸線方向他方側に位置し、軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って線間隙間が狭くなり、第２基準点において自然長状態での線間隙間がゼロとなる第２端部領域とを含み、
前記第１端部領域は、前記第１基準点から軸線方向他方側へ線間巻き数ｍ（０＜ｍ＜１）だけ延びる第１端部外方部位と、前記第１端部外方部位の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ線間巻き数ｎ（０＜ｍ＜１且つｍ＋ｎ＜１）だけ延びる第１端部内方部位とを含み、
線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角をＰａとした場合に、前記第１端部外方部位の線間隙間ピッチ角はＰａとされ、前記第１端部内方部位の線間隙間ピッチ角はＰｂ（Ｐｂ＞Ｐａ）とされていることを特徴とするコイルばね。

【請求項2】

前記第２端部領域は、前記第２基準点から軸線方向一方側へ線間巻き数ｍだけ延びる第２端部外方部位と、前記第２端部外方部位の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ線間巻き数ｎだけ延びる第２端部内方部位とを含み、
前記第２端部外方部位の線間隙間ピッチ角はＰａとされ、前記第２端部内方部位の線間隙間ピッチ角はＰｂとされていることを特徴とする請求項１に記載のコイルばね。

【請求項3】

前記第１端部内方部位及び前記第２端部内方部位は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬとされ、
前記基準領域の軸線方向一方側及び他方側が、それぞれ、前記第１端部内方部位及び前記第２端部内方部位の軸線方向内端位置に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のコイルばね。

【請求項4】

前記第１端部内方部位及び前記第２端部内方部位は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされており、
前記線間巻きは、前記第１端部内方部位の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向一方側との間に位置し、前記第１端部内方部位の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第１移行領域と、前記第２端部内方部位の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向他方側との間に位置し、前記第２端部内方部位の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第２移行領域とを有していることを特徴とする請求項２に記載のコイルばね。

【請求項5】

ばね線材が軸線方向一方側から他方側へ延びる螺旋形状に成形されてなるコイルばねであって、
軸線方向一方側に設けられ、軸線方向一方側を向く第１座面が形成された第１座巻き部と、軸線方向他方側に設けられ、軸線方向他方側を向く第２座面が形成された第２座巻き部と、前記第１及び第２座巻き部の間の中央巻き部とを備え、
軸線方向に隣接するばね線材間の線間隙間によって画される線間巻きが、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる第１端部領域と、前記第１端部領域よりも軸線方向他方側に位置し、自然長状態での線間隙間が基準値のＬ（Ｌ＞０）とされた基準領域と、前記基準領域より軸線方向他方側に位置し、軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って線間隙間が狭くなり、第２基準点において自然長状態での線間隙間がゼロとなる第２端部領域とを含み、
前記第１端部領域は、線間巻き数が１巻きより小とされ、
前記第１端部領域は、前記第１基準点から少なくとも線間隙間がＬとなる位置まで軸線方向他方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びており、
前記第１端部領域の線間隙間ピッチ角は、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角Ｐａよりも大とされており、
前記第１座巻き部は、前記ばね線材のうち長手方向一方側の第１端部から前記第１基準点を形成する部分まで延びる第１座巻き部エッジ領域と、前記第１座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第１座巻き部移行領域とを含み、
前記第１座巻き部エッジ領域は、前記第１座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向一方側へ折り曲げられており、
前記第１座面は、前記第１座巻き部エッジ領域から前記第１座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第１座巻き部移行領域へ至るように形成されていることを特徴とするコイルばね。

【請求項6】

前記第２端部領域は、線間巻き数が１巻きより小とされ、
前記第２端部領域は、前記第２基準点から少なくとも線間隙間がＬとなる位置まで軸線方向一方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びており、
前記第２端部外方部位の線間隙間ピッチ角は基準線間隙間ピッチ角Ｐａより大とされていることを特徴とする請求項５に記載のコイルばね。

【請求項7】

前記第１端部領域及び前記第２端部領域は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬとされ、
前記基準領域の軸線方向一方側及び他方側が、それぞれ、前記第１端部領域及び前記第２端部領域の軸線方向内端位置に連結されていることを特徴とする請求項６に記載のコイルばね。

【請求項8】

前記第１端部領域及び前記第２端部領域は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされ、
前記線間巻きは、前記第１端部領域の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向一方側との間に位置し、前記第１端部領域の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第１移行領域と、前記第２端部領域の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向他方側との間に位置し、前記第２端部領域の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第２移行領域とを有していることを特徴とする請求項６に記載のコイルばね。

【請求項9】

前記コイルばねの軸線方向一方側に設けられ、軸線方向一方側を向く第１座面が形成された第１座巻き部と、
前記コイルばねの軸線方向他方側に設けられ、軸線方向他方側を向く第２座面が形成された第２座巻き部と、
前記第１及び第２座巻き部の間の中央巻き部とを備え、
前記第１座巻き部は、前記ばね線材のうち長手方向一方側の第１端部から前記第１基準点を形成する部分まで延びる第１座巻き部エッジ領域と、前記第１座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第１座巻き部移行領域とを含み、
前記第１座巻き部エッジ領域は、前記第１座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向一方側へ折り曲げられており、
前記第１座面は、前記第１座巻き部エッジ領域から前記第１座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第１座巻き部移行領域へ至るように形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のコイルばね。

【請求項10】

前記第２座巻き部は、前記ばね線材のうち長手方向他方側の第２端部から前記第２基準点を形成する部分まで延びる第２座巻き部エッジ領域と、前記第２座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第２座巻き部移行領域とを含み、
前記第２座巻き部エッジ領域は、前記第２座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向他方側へ折り曲げられており、
前記第２座面は、前記第２座巻き部エッジ領域から前記第２座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第２座巻き部移行領域へ至るように形成されていることを特徴とする請求項５から９の何れかに記載のコイルばね。

【請求項11】

前記第１基準点から前記第２基準点までの線間巻き数が整数倍とされていることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のコイルばね。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の弁ばねや高圧ポンプ用ばね等に利用可能なコイルばねに関する。

【背景技術】

【0002】

ばね線材を軸線方向一方側から他方側へ延びる螺旋形状に成形してなるコイルばねは、内燃機関の弁ばねや高圧ポンプ用ばね等として、広く利用されている、

【0003】

前記コイルばねは、軸線方向に圧縮された際に軸線方向に沿った弾性力を発揮することを意図した部材であるが、圧縮時に、軸線方向に沿った弾性力に加えて、軸線方向とは直交する方向にも力（横力）を発生することが知られている。

【0004】

横力の発生は可能な限り防止することが望まれる。
即ち、例えば、前記コイルばねを往復動するプランジャーの押圧部材として用いた場合に横力が生じると、前記プランジャーと当該プランジャーが往復動可能に収容される案内面との間に生じる摩擦力が大きくなる。
前記摩擦力の増加は、前記プランジャーの摺動抵抗に起因する摩耗や摩擦熱の上昇を招き、前記プランジャーが用いられる高圧ポンプ等の装置に作動不具合を生じさせる恐れがある。

【0005】

この点に関し、本願の筆頭出願人は、横力の低減を目的としたコイルばねを提案している（下記特許文献１参照）。

【0006】

前記特許文献１に記載のコイルばねは、セット高さから最大使用高さまでの間で有効巻数が整数となるように設計されたものであり、前記有効巻数が整数又は整数近傍とはされていないコイルばねに比して、横力を低減することができる。

【0007】

ところで、前記コイルばねは、軸線方向両端部に位置する座巻き部と、前記両端の座巻き部の間に位置する中央巻き部とを有しており、軸線方向に隣接するばね線材の間に隙間（線間隙間）が存在する領域が有効巻き部となる。

【0008】

前記特許文献１は、前記有効巻き部の巻数がセット高さから最大使用高さまでの間で整数となるように設計するという思想を開示するものではあるが、使用状態下において前記有効巻き部の巻数が変化しないようにするための具体的構成については記載されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０００−２０５３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、横力の発生を可及的に防止し得るコイルばねの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１態様は、前記目的を達成するために、ばね線材が軸線方向一方側から他方側へ延びる螺旋形状に成形されてなるコイルばねであって、軸線方向に隣接するばね線材間の線間隙間によって画される線間巻きが、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる第１端部領域と、前記第１端部領域よりも軸線方向他方側に位置し、自然長状態での線間隙間が基準値のＬ（Ｌ＞０）とされた基準領域と、前記基準領域より軸線方向他方側に位置し、軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って線間隙間が狭くなり、第２基準点において自然長状態での線間隙間がゼロとなる第２端部領域とを含み、前記第１端部領域は、前記第１基準点から軸線方向他方側へ線間巻き数ｍ（０＜ｍ＜１）だけ延びる第１端部外方部位と、前記第１端部外方部位の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ線間巻き数ｎ（０＜ｍ＜１且つｍ＋ｎ＜１）だけ延びる第１端部内方部位とを含み、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角をＰａとした場合に、前記第１端部外方部位の線間隙間ピッチ角はＰａとされ、前記第１端部内方部位の線間隙間ピッチ角はＰｂ（Ｐｂ＞Ｐａ）とされているコイルばねを提供する。

【0012】

好ましくは、前記第２端部領域は、前記第２基準点から軸線方向一方側へ線間巻き数ｍだけ延びる第２端部外方部位と、前記第２端部外方部位の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ線間巻き数ｎだけ延びる第２端部内方部位とを含むものとされ、前記第２端部外方部位の線間隙間ピッチ角はＰａとされ、前記第２端部内方部位の線間隙間ピッチ角はＰｂとされる。

【0013】

一形態においては、前記第１端部内方部位及び前記第２端部内方部位は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬとされ、前記基準領域の軸線方向一方側及び他方側が、それぞれ、前記第１端部内方部位及び前記第２端部内方部位の軸線方向内端位置に連結される。

【0014】

他形態においては、前記第１端部内方部位及び前記第２端部内方部位は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされる。
この場合、前記線間巻きは、前記第１端部内方部位の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向一方側との間に位置し、前記第１端部内方部位の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第１移行領域と、前記第２端部内方部位の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向他方側との間に位置し、前記第２端部内方部位の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第２移行領域とを有するものとされる。

【0015】

本発明の第２態様は、ばね線材が軸線方向一方側から他方側へ延びる螺旋形状に成形されてなるコイルばねであって、軸線方向一方側に設けられ、軸線方向一方側を向く第１座面が形成された第１座巻き部と、軸線方向他方側に設けられ、軸線方向他方側を向く第２座面が形成された第２座巻き部と、前記第１及び第２座巻き部の間の中央巻き部とを備え、軸線方向に隣接するばね線材間の線間隙間によって画される線間巻きが、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる第１端部領域と、前記第１端部領域よりも軸線方向他方側に位置し、自然長状態での線間隙間が基準値のＬ（Ｌ＞０）とされた基準領域と、前記基準領域より軸線方向他方側に位置し、軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って線間隙間が狭くなり、第２基準点において自然長状態での線間隙間がゼロとなる第２端部領域とを含み、前記第１端部領域は、線間巻き数が１巻きより小とされ、前記第１端部領域は、前記第１基準点から少なくとも線間隙間がＬとなる位置まで軸線方向他方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びており、前記第１端部領域の線間隙間ピッチ角は、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角Ｐａよりも大とされており、前記第１座巻き部は、前記ばね線材のうち長手方向一方側の第１端部から前記第１基準点を形成する部分まで延びる第１座巻き部エッジ領域と、前記第１座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第１座巻き部移行領域とを含み、前記第１座巻き部エッジ領域は、前記第１座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向一方側へ折り曲げられており、前記第１座面は、前記第１座巻き部エッジ領域から前記第１座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第１座巻き部移行領域へ至るように形成されているコイルばねを提供する。

【0016】

好ましくは、前記第２端部領域は、線間巻き数が１巻きより小とされ、前記第２端部領域は、前記第２基準点から少なくとも線間隙間がＬとなる位置まで軸線方向一方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びており、前記第２端部外方部位の線間隙間ピッチ角は基準線間隙間ピッチ角Ｐａより大とされる。

【0017】

一形態においては、前記第１端部領域及び前記第２端部領域は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬとされ、前記基準領域の軸線方向一方側及び他方側が、それぞれ、前記第１端部領域及び前記第２端部領域の軸線方向内端位置に連結される。

【0018】

他形態においては、前記第１端部領域及び前記第２端部領域は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされる。
この場合、前記線間巻きは、前記第１端部領域の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向一方側との間に位置し、前記第１端部領域の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第１移行領域と、前記第２端部領域の軸線方向内端位置と前記基準領域の軸線方向他方側との間に位置し、前記第２端部領域の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第２移行領域とを有するものとされる。

【0019】

好ましくは、本発明の第１態様に係るコイルばねは、前記コイルばねの軸線方向一方側に設けられ、軸線方向一方側を向く第１座面が形成された第１座巻き部と、前記コイルばねの軸線方向他方側に設けられ、軸線方向他方側を向く第２座面が形成された第２座巻き部と、前記第１及び第２座巻き部の間の中央巻き部とを備える。
前記第１座巻き部は、前記ばね線材のうち長手方向一方側の第１端部から前記第１基準点を形成する部分まで延びる第１座巻き部エッジ領域と、前記第１座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第１座巻き部移行領域とを含み得る。
前記第１座巻き部エッジ領域は、前記第１座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向一方側へ折り曲げられており、前記第１座面は、前記第１座巻き部エッジ領域から前記第１座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第１座巻き部移行領域へ至るように形成される。

【0020】

好ましくは、前記第２座巻き部は、前記ばね線材のうち長手方向他方側の第２端部から前記第２基準点を形成する部分まで延びる第２座巻き部エッジ領域と、前記第２座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第２座巻き部移行領域とを含み得る。
前記第２座巻き部エッジ領域は、前記第２座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向他方側へ折り曲げられており、前記第２座面は、前記第２座巻き部エッジ領域から前記第２座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第２座巻き部移行領域へ至るように形成される。

【0021】

前記種々の構成において、好ましくは、前記第１基準点から前記第２基準点までの線間巻き数は整数倍とされる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の第１態様に係るコイルばねによれば、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる、線間巻きの第１端部領域が、前記第１基準点から軸線方向他方側へ線間巻き数ｍ（０＜ｍ＜１）だけ延びる第１端部外方部位と、前記第１端部外方部位の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ線間巻き数ｎ（０＜ｍ＜１且つｍ＋ｎ＜１）だけ延びる第１端部内方部位とを含むものとされ、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角をＰａとした場合に、前記第１端部外方部位の線間隙間ピッチ角がＰａとされ、前記第１端部内方部位の線間隙間ピッチ角がＰｂ（Ｐｂ＞Ｐａ）とされているので、圧縮動作時において前記第１端部領域に線間隙間ゼロが発生することを有効に抑えることができ、これにより、横力の発生を可及的に防止することができる。

【0023】

本発明の第２態様に係るコイルばねによれば、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる、線間巻きの第１端部領域の線間巻き数が１巻きより小とされ、且つ、前記第１端部領域が前記第１基準点から少なくとも線間隙間がＬとなる位置まで軸線方向他方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びるものとされ、前記第１端部領域の線間隙間ピッチ角が、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角Ｐａよりも大とされているので、圧縮動作時において前記第１端部領域に線間隙間ゼロが発生することを有効に抑えることができ、これにより、横力の発生を可及的に防止することができる。

【0024】

さらに、本発明の第２態様に係るコイルばねにおいては、軸線方向一方側を向く第１座面が形成された第１座巻き部と、軸線方向他方側を向く第２座面が形成された第２座巻き部と、前記第１及び第２座巻き部の間の中央巻き部とを備え、前記第１座巻き部は、ばね線材のうち長手方向一方側の第１端部から前記第１基準点を形成する部分まで延びる第１座巻き部エッジ領域と、前記第１座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部まで延びる第１座巻き部移行領域とを含むものとされ、前記第１座巻き部エッジ領域は、前記第１座巻き部移行領域に比して、前記コイルばねの軸線方向一方側へ折り曲げられており、前記第１座面は、前記第１座巻き部エッジ領域から前記第１座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第１座巻き部移行領域へ至るように形成されているので、前記第１座面の研磨量を十分に確保して当該第１座面の平坦性を担保しつつ、前記第１座巻き部の厚さを確保することができ、圧縮動作時の横力発生を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係るコイルばねの自然長状態での斜視図である。

【図2】図２は、前記実施の形態１に係るコイルばねの自然長状態での正面図である。

【図3】図３は、前記実施の形態１に係るコイルばねの自然長状態での側面図である。

【図4】図３は、前記実施の形態１に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を示すグラフである。

【図5】図５は、前記コイルばねの製造装置の模式図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態２に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を示すグラフである。

【図7】図７は、本発明の実施の形態３に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を示すグラフである。

【図8】図８は、本発明の実施の形態４に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を示すグラフである。

【図9】図９は、本発明の変形例に係るコイルばねの部分正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

実施の形態１
以下、本発明に係るコイルばねの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１〜図３に、それぞれ、本実施の形態に係るコイルばね１Ａの自然長状態での斜視図、正面図及び側面図を示す。

【0027】

図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るコイルばね１Ａは、ばね線材１００が軸線方向一方側から他方側へ延びる螺旋形状に成形されてなるものであり、内燃機関の弁ばねや高圧ポンプ用ばね等に好適に利用される。

【0028】

前記コイルばね１Ａは、前記ばね線材１００の実巻きを基準とすると、前記ばね線材１００の長手方向一方側の第１端部１１０を含み、且つ、前記コイルばね１Ａの軸線方向一方側を向く第１座面１１が形成された第１座巻き部１０と、前記ばね線材１００の長手方向他方側の第２端部１２０を含み、且つ、前記コイルばね１Ａの軸線方向他方側を向く第２座面２１が形成された第２座巻き部２０と、前記第１及び第２座巻き部１０、２０の間の中央巻き部３０とを有している。

【0029】

前記コイルばね１Ａにおいては、前記コイルばね１Ａの軸線方向に隣接するばね線材１００同士の間に線間隙間が存在する領域が、弾性力を発揮する有効巻き部として作用する。

【0030】

ここで、軸線方向に隣接するばね線材１００同士の間の前記線間隙間について詳述する。
前記線間隙間は、軸線方向一方側においては自然長状態での線間隙間がゼロとされた第１基準点５１から軸線方向一方側へ螺旋状に進むに従って広がり、前記中央巻き部３０においては前記コイルばね１Ａに求められる弾性力に応じて設定される基準値Ｌ（Ｌ＞０、下記図３参照）とされ、軸線方向他方側においては軸線方向一方側へ螺旋状に進むに従って狭まって第２基準点５２においてゼロとされている。

【0031】

即ち、図２及び図３に示すように、前記線間隙間によって形成される螺旋形状（以下、線間巻きと言う）は、軸線方向一方側において自然長状態での線間隙間がゼロとされた前記第１基準点５１から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って自然長状態での線間隙間が大きくなる第１端部領域６１と、前記第１端部領域６１よりも軸線方向他方側に位置し、自然長状態での線間隙間が基準値のＬとされた基準領域６５と、前記基準領域６５より軸線方向他方側に位置し、軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って周方向に進むに従って線間隙間が狭くなり、前記第２基準点５２において自然長状態での線間隙間がゼロとなる第２端部領域６２とを有している。

【0032】

図４に、前記コイルばね１Ａにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を表すグラフを示す。

【0033】

図４に示すように、本実施の形態に係る前記コイルばね１Ａにおいては、前記第１端部領域６１は、線間巻き数が１未満とされている。

【0034】

詳しくは、前記第１端部領域６１は、前記第１基準点５１から軸線方向他方側へ線間巻き数ｍ（０＜ｍ＜１）だけ延びる第１端部外方部位６１ａと、前記第１端部外方部位６１ａの軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ線間巻き数ｎ（０＜ｎ＜１且つｍ＋ｎ＜１）だけ延びる第１端部内方部位６１ｂとを有している。

【0035】

図４に示すように、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角をＰａとした場合に、前記第１端部外方部位６１ａの線間隙間ピッチ角は基準線間隙間ピッチ角Ｐａとされ、前記第１端部内方部位６１ｂの線間隙間ピッチ角はＰｂ（ｂ＞ａ）とされている。

【0036】

かかる構成を備えることにより、前記コイルばね１Ａが自然長状態から圧縮動作される際に、前記第１端部領域６１に線間隙間ゼロが生じることを有効に防止でき、圧縮動作時の横力の発生を有効に抑えることができる。

【0037】

即ち、前記コイルばね１Ａにおいては、軸線方向一方側に設けられる前記第１端部領域６１は、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角Ｐａよりも線間隙間ピッチ角が大きい領域を有している。
従って、前記コイルばね１Ａの圧縮動作に、軸線方向一方側において有効巻き数の変化が生じることを有効に防止することができ、これにより、圧縮動作時の横力発生を有効に抑えることができる。

【0038】

本実施の形態に係る前記コイルばね１Ａにおいては、前記第２端部領域６２は、前記第１端部領域６１と実質的に同一構成を有している。

【0039】

詳しくは、図４に示すように、前記第２端部領域６２は、前記第１基準点５２から軸線方向一方側へ線間巻き数ｍだけ延びる第２端部外方部位６２ａと、前記第２端部外方部位６２ａの軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ線間巻き数ｎだけ延びる第２端部内方部位６２ｂとを有している。

【0040】

そして、前記第２端部外方部位６２ａの線間隙間ピッチ角は基準線間隙間ピッチ角Ｐａとされ、前記第２端部内方部位６２ｂの線間隙間ピッチ角は基準線間隙間ピッチ角Ｐａよりも大きいＰｂとされている。

【0041】

かかる構成を備えることにより、前記コイルばね１Ａが自然長状態から圧縮動作される際に、前記第２端部領域６２に線間隙間ゼロが生じることを有効に防止でき、圧縮動作時の横力の発生を有効に抑えることができる。

【0042】

前記コイルばね１Ａは、例えば、図５に示す製造装置２００によって製造される。
図５に示すように、前記製造装置２００は、ばね線材１００を供給する供給ローラ２１０と、前記供給ローラ２１０によって搬送されるばね線材１００をガイドするガイド部材２１５と、前記ガイド部材２１５によってガイドされた状態で前記供給ローラ２１０によって搬送されるばね線材１００の搬送方向下流側に設けられ、直線状のばね線材１００を螺旋状のコイルばね１Ａに成形する第１及び第２コイリングツール２２０（１）、２２０（２）と、前記第１及び第２コイリングツール２２０（１）、２２０（２）によって螺旋状に成形されたコイルばね１Ａをガイドする芯金部材２２５と、前記コイルばね１Ａのピッチを調整するピッチツール２３０と、前記芯金２２５と共働してばね線材１００を切断する切断ツール２３５とを有している。

【0043】

前記第１及び第２コイリングツール２２０（１）、２２０（２）は、成形されるコイルばね１Ａの中心を基準とした径方向に関し位置調整可能とされており、径方向位置の変更に応じてコイルばね１Ａのコイル径を変更する。

【0044】

前記ピッチツール２３０は、コイルばね１Ａの中心を基準とした径方向に関し位置調整可能とされており、径方向位置の変更に応じてコイルばね１Ａのピッチを変更する。

【0045】

前記切断ツール２３５は、コイルばね１Ａの中心を基準とした径方向に関し往復動可能とされており、前記芯金２２５の係合面２２６と共働して前記ばね線材１００を切断する切断位置と前記芯金２２５から離間された退避位置との間で移動可能とされている。

【0046】

図４に示すように、本実施の形態においては、前記第１端部内方部位６１ｂ及び前記第２端部内方部位６２ｂは、軸線方向内端位置における線間隙間がＬとされており、前記基準領域６５の軸線方向一方側及び他方側が、それぞれ、前記第１端部内方部位６１ｂ及び前記第２端部内方部位６２ｂの軸線方向内端位置に直接連結されている。
かかる構成によれば、前記ピッチツール２３０の位置制御の容易化を図ることができる。

【0047】

実施の形態２
以下、本発明に係るコイルばねの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図６に、本実施の形態に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を表すグラフを示す。
なお、図中、前記実施の形態１におけると同一部材には同一符号を付して、その説明を適宜省略する。

【0048】

本実施の形態に係るコイルばねは、主として、前記第１端部内方部位６１ｂ及び前記第２端部内方部位６２ｂの軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされている点において、前記実施の形態１に係るコイルばね１Ａと相違している。

【0049】

前記第１端部内方部位６１ｂ及び前記第２端部内方部位６２ｂの軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされていることに伴い、本実施の形態に係るコイルばねにおいては、前記線間巻きは、前記第１端部内方部位６１ｂの軸線方向内端位置と前記基準領域６５の軸線方向一方側との間に位置し、前記第１端部内方部位６１ｂの軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第１移行領域６３（１）と、前記第２端部内方部位６２ｂの軸線方向内端位置と前記基準領域６５の軸線方向他方側との間に位置し、前記第２端部内方部位６２ｂの軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第２移行領域６３（２）とを有している。

【0050】

斯かる構成の前記コイルばねによれば、実施の形態１に比して、圧縮動作時に、前記第１及び第２端部領域６１、６２に線間隙間ゼロが生じることをより有効に防止でき、圧縮動作時の横力の発生をより有効に抑えることができる。

【0051】

実施の形態３
以下、本発明に係るコイルばねのさらに他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図７に、本実施の形態に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を表すグラフを示す。
なお、図中、前記実施の形態１及び２におけると同一部材には同一符号を付して、その説明を適宜省略する。

【0052】

本実施の形態に係るコイルばねは、主として、前記第１端部領域６１が線間隙間ゼロの前記第１基準点５１から少なくとも線間隙間がＬとなるまで軸線方向他方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びている点、及び、前記第２端部領域６２が線間隙間ゼロの前記第２基準点５２から少なくとも線間隙間がＬとなるまで軸線方向一方側へ一定の線間隙間ピッチ角で延びている点において、前記実施の形態１及び２に係るコイルばねと相違している。

【0053】

図７に示すように、前記第１端部領域６１及び前記第２端部領域６２の線間隙間ピッチ角は、線間巻き１巻き当たりの線間隙間の変位量がＬとなる基準線間隙間ピッチ角Ｐａよりも大とされている。

【0054】

斯かる構成の前記コイルばねにおいても、圧縮動作時に、前記第１及び第２端部領域６１、６２に線間隙間ゼロが生じることを有効に防止でき、圧縮動作時の横力の発生を有効に抑えることができる。

【0055】

本実施の形態においては、図７に示すように、前記第１端部領域６１及び前記第２端部領域６２は、軸線方向内端位置における線間隙間がＬとされており、前記基準領域６５の軸線方向一方側及び他方側が、それぞれ、前記第１端部領域６１及び前記第２端部領域６２の軸線方向内端位置に直接連結されている。
かかる構成によれば、前記ピッチツール２３０の位置制御の容易化を図ることができる。

【0056】

実施の形態４
以下、本発明に係るコイルばねのさらに他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図８に、本実施の形態に係るコイルばねにおける、線間巻き数と線間隙間との関係を表すグラフを示す。
なお、図中、前記実施の形態１〜３におけると同一部材には同一符号を付して、その説明を適宜省略する。

【0057】

本実施の形態に係るコイルばねは、主として、前記第１端部領域６１及び前記第２端部領域６２の軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされている点において、前記実施の形態３に係るコイルばねと相違している。

【0058】

前記第１端部領域６１及び前記第２端部領域６２の軸線方向内端位置における線間隙間がＬより大とされていることに伴い、本実施の形態に係るコイルばねにおいては、前記線間巻きは、前記第１端部領域６１の軸線方向内端位置と前記基準領域６５の軸線方向一方側との間に位置し、前記第１端部領域６１の軸線方向内端位置から軸線方向他方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第１移行領域６４（１）と、前記第２端部領域６２の軸線方向内端位置と前記基準領域６５の軸線方向他方側との間に位置し、前記第２端部領域６２の軸線方向内端位置から軸線方向一方側へ螺旋形状に沿って進むに従って線間距離が小さくなって基準値のＬに到達する第２移行領域６４（２）とを有している。

【0059】

斯かる構成の前記コイルばねによれば、前記実施の形態３に比して圧縮動作時に、前記第１及び第２端部領域６１、６２に線間隙間ゼロが生じることをより有効に防止でき、圧縮動作時の横力の発生をより有効に抑えることができる。

【0060】

前記各実施の形態において、好ましくは、前記コイルばねは、前記第１基準点５１から前記第２基準点５２までの線間巻き数が整数倍となるように構成される。
即ち、前記第１基準点５１及び前記第２基準点５２が周方向に関し同一位置に位置するように構成される。
かかる構成によれば、圧縮動作時の横力発生をより有効に防止することができる。

【0061】

また、前記各実施の形態において、好ましくは、前記第１座巻き部１０のうち前記第１基準点５１より端部側に位置する領域を軸線方向一方側へ折り曲げることができる。

【0062】

図９に、前記第１座巻き部１０のうち前記第１基準点５１より端部側に位置する領域を軸線方向一方側へ折り曲げた変形例１Ｂの部分正面図を示す。

【0063】

図９に示すように、前記変形例１Ｂにおいては、前記第１座巻き部１０は、前記ばね線材１００のうち長手方向一方側の第１端部１１０から前記第１基準点５１を形成する部分まで延びる第１座巻き部エッジ領域１１１と、前記第１座巻き部エッジ領域１１１から前記中央巻き部３０まで延びる第１座巻き部移行領域１１２とを含んでいる。

【0064】

そして、前記第１座巻き部エッジ領域１１１は、前記第１座巻き部移行領域１１２に比して、前記コイルばね１Ｂの軸線方向一方側へ折り曲げられており、前記第１座面１１は、前記第１座巻き部エッジ領域１１１から前記第１座巻き部移行領域１１２との境界を跨いで前記第１座巻き部移行領域１１２へ至るように形成されている。

【0065】

斯かる構成の前記変形例１Ｂによれば、前記第１座面１１の研磨量を十分に確保して前記第１座面１１の平坦性を担保しつつ、前記第１座巻き部１０を厚くすることができ、圧縮動作時の横力発生をさらに減少させることができる。

【0066】

当然ながら、前記第２座巻き部２０にも同様の構成を適用することができる。
即ち、前記第２座巻き部２０が、前記ばね線材１００のうち長手方向他方側の第２端部１２０から前記第２基準点５２を形成する部分まで延びる第２座巻き部エッジ領域（図示せず）と、前記第２座巻き部エッジ領域から前記中央巻き部３０まで延びる第２座巻き部移行領域（図示せず）とを含むものとし、前記第２座巻き部エッジ領域を、前記第２座巻き部移行領域に比して、前記コイルばね１の軸線方向他方側へ折り曲げ、前記第２座面２１を、前記第２座巻き部エッジ領域から前記第２座巻き部移行領域との境界を跨いで前記第２座巻き部移行領域へ至るように形成することができる。

【符号の説明】

【0067】

１Ａ、１Ｂ コイルばね
１０ 第１座巻き部
１１ 第１座面
２０ 第２座巻き部
２１ 第２座面
３０ 中央巻き部
５１ 第１基準点
５２ 第２基準点
６１ 第１端部領域
６１ａ 第１端部外方部位
６１ｂ 第１端部内方部位
６２ 第２端部領域
６２ａ 第２端部外方部位
６２ｂ 第２端部内方部位
６３（１）、６４（１） 第１移行領域
６３（２）、６４（２） 第２移行領域
６５ 基準領域
１００ ばね線材
１１０ ばね線材の第１端部
１１１ 第１座巻き部エッジ領域
１１２ 第１座巻き部移行領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】