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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023131997
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】ねじりばね体
(51)【国際特許分類】
   F16F 1/12 20060101AFI20230914BHJP
【FI】
F16F1/12 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022037068
(22)【出願日】2022-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】000004640
【氏名又は名称】日本発條株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100140718
【弁理士】
【氏名又は名称】仁内 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100211122
【弁理士】
【氏名又は名称】白石 卓也
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(72)【発明者】
【氏名】山田 佳男
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 誠
(72)【発明者】
【氏名】高橋 秀志
【テーマコード(参考)】
3J059
【Fターム(参考)】
3J059AC02
3J059BA02
3J059BB03
3J059BC01
3J059BD04
3J059CA04
(57)【要約】
【課題】ねじりばね定数を、小さいねじり変位時に高くし、かつ大きいねじり変位時に低くする。
【解決手段】第1ばね体12における第1の周端部12aは、回転トルクが入力される自由端とされ、第1ばね体における第2の周端部12bは、軸体11に連結され、第2ばね体13における第1の周端部13aは、固定部材21に固定される固定端とされ、第2ばね体における第2の周端部は、軸体に連結され、軸方向の一方側から見て、第1ばね体が、第1の周端部から第2の周端部に向かう周方向の向きと、軸方向の一方側から見て、第2ばね体が、第2の周端部から第1の周端部に向かう周方向の向きと、が同じになっており、第1ばね体を周方向にねじり変形させるのに要する、第1ばね体の第1の周端部に加える周方向の回転トルクが、第2ばね体を周方向にねじり変形させるのに要する、第1ばね体の第1の周端部に加える周方向の回転トルクより小さくなっている。
【選択図】図1A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸体と、
第1ばね体と、
前記第1ばね体より前記軸体の中心軸線回りに沿う周方向のねじりばね定数が低い第2ばね体と、
前記第1ばね体および前記第2ばね体は、金属線材、若しくは金属帯材が周方向に巻回されて形成されるとともに、前記中心軸線に沿う軸方向に直列に設けられ、
前記第1ばね体における第1の周端部は、回転トルクが入力される自由端とされ、
前記第1ばね体における第2の周端部は、前記軸体に連結され、
前記第2ばね体における第1の周端部は、固定部材に固定される固定端とされ、
前記第2ばね体における第2の周端部は、前記軸体に連結され、
軸方向の一方側から見て、前記第1ばね体が、前記第1の周端部から前記第2の周端部に向かう周方向の向きと、軸方向の一方側から見て、前記第2ばね体が、前記第2の周端部から前記第1の周端部に向かう周方向の向きと、が同じになっており、
前記第1ばね体を周方向にねじり変形させるのに要する、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルクが、
前記第2ばね体を周方向にねじり変形させるのに要する、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルクより小さくなっている、ねじりばね体。
【請求項2】
前記第1ばね体は、ねじりコイルばねとされ、前記第2ばね体は、ゼンマイばねとなっている、請求項1に記載のねじりばね体。
【請求項3】
前記軸体は、前記第1ばね体および前記第2ばね体それぞれの内側に一体に挿入され、
前記軸体の外周面と、前記第1ばね体および前記第2ばね体と、の間に隙間が設けられている、請求項1または2に記載のねじりばね体。
【請求項4】
前記第2ばね体が収容されたホルダーを備え、
前記第2ばね体は、前記ホルダーの内周面に圧接している、請求項1から3のいずれか1項に記載のねじりばね体。
【請求項5】
前記第1ばね体が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して前記軸体に圧接するときの、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルクが、
前記第2ばね体が、周方向にねじり変形しはじめるときの、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルク以上となっている、請求項1から4のいずれか1項に記載のねじりばね体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ねじりばね体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、例えば下記特許文献1に示されるような、ねじりばねが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】実開昭58-28137号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記従来のねじりばね体では、ねじりばね定数を、小さいねじり変位時に高くし、かつ大きいねじり変位時に低くすることが困難であるという問題があった。
【0005】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ねじりばね定数を、小さいねじり変位時に高くし、かつ大きいねじり変位時に低くすることができるねじりばね体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のねじりばね体は、軸体と、第1ばね体と、前記第1ばね体より前記軸体の中心軸線回りに沿う周方向のねじりばね定数が低い第2ばね体と、前記第1ばね体および前記第2ばね体は、金属線材、若しくは金属帯材が周方向に巻回されて形成されるとともに、前記中心軸線に沿う軸方向に直列に設けられ、前記第1ばね体における第1の周端部は、回転トルクが入力される自由端とされ、前記第1ばね体における第2の周端部は、前記軸体に連結され、前記第2ばね体における第1の周端部は、固定部材に固定される固定端とされ、前記第2ばね体における第2の周端部は、前記軸体に連結され、軸方向の一方側から見て、前記第1ばね体が、前記第1の周端部から前記第2の周端部に向かう周方向の向きと、軸方向の一方側から見て、前記第2ばね体が、前記第2の周端部から前記第1の周端部に向かう周方向の向きと、が同じになっており、前記第1ばね体を周方向にねじり変形させるのに要する、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルクが、前記第2ばね体を周方向にねじり変形させるのに要する、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルクより小さくなっている。
【0007】
第1ばね体における第1の周端部に、周方向のうち、第1ばね体が径方向に変形して軸体に圧接する向きの回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体が軸体に圧接し、第1ばね体の変形が規制された状態で、軸体を介して第2ばね体にその第2の周端部から加えられているねじり力により、第2ばね体がねじり変形する。これにより、第1ばね体における第1の周端部に、前述の向きに回転トルクを加える過程において、第1ばね体のねじりばね定数が発現した後に、第2ばね体のねじりばね定数が発現することとなり、第1ばね体のねじりばね定数が、第2ばね体のねじりばね定数より高くなっていることから、ねじりばね体のねじりばね定数を、小さいねじり変位時に高くし、かつ大きいねじり変位時に低くすることができる。
【0008】
前記第1ばね体は、ねじりコイルばねとされ、前記第2ばね体は、ゼンマイばねとなってもよい。
【0009】
第1ばね体が、ねじりコイルばねとされ、第2ばね体が、ゼンマイばねとなっているので、第1ばね体のねじりばね定数が、第2ばね体のねじりばね定数より高い構成を容易に得ることができる。
【0010】
前記軸体は、前記第1ばね体および前記第2ばね体それぞれの内側に一体に挿入され、前記軸体の外周面と、前記第1ばね体および前記第2ばね体と、の間に隙間が設けられてもよい。
【0011】
軸体の外周面と、第1ばね体および第2ばね体と、の間に隙間を設けた状態で、軸体が、第1ばね体および第2ばね体それぞれの内側に一体に挿入されているので、第1ばね体における第1の周端部に、軸方向の一方側から見て、第1ばね体が、第1の周端部から第2の周端部に向かう周方向の向きと、逆向きの回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体が縮径変形して軸体の外周面に巻き付いた状態で、軸体が回転し、第2ばね体が軸体の外周面に巻き付く向きにねじり変形することとなり、第1ばね体における第1の周端部に、前述の向きに回転トルクを加える過程において、第1ばね体のねじりばね定数が発現した後に、第2ばね体のねじりばね定数が発現することを確実に実現することができる。
【0012】
前記第2ばね体が収容されたホルダーを備え、前記第2ばね体は、前記ホルダーの内周面に圧接してもよい。
【0013】
第2ばね体が、ホルダーの内周面に圧接しているので、第2ばね体が縮径変形した状態でホルダー内に収容されることとなり、第2ばね体が周方向にねじり変形しはじめるときの、第1ばね体の第1の周端部に加える周方向の回転トルクを容易に調整することができる。
【0014】
前記第1ばね体が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して前記軸体に圧接するときの、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルクが、前記第2ばね体が、周方向にねじり変形しはじめるときの、前記第1ばね体の前記第1の周端部に加える周方向の回転トルク以上となってもよい。
【0015】
第1ばね体が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して軸体に圧接するときの、第1ばね体の第1の周端部に加える周方向の回転トルクが、第2ばね体が、周方向にねじり変形しはじめるときの、第1ばね体の第1の周端部に加える周方向の回転トルク以上となっているので、第1ばね体における第1の周端部に、前述の向きに回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体における第1の周端部の周方向の変位が規制されることなく、ねじりばね体のねじりばね定数を円滑に切替えることができる。
【発明の効果】
【0016】
この発明によれば、ねじりばね定数を、小さいねじり変位時に高くし、かつ大きいねじり変位時に低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1A】一実施形態のねじりばね体の径方向から見た側面図である。
図1B図1Aの1B-1B線矢視断面図である。
図1C図1Aの1C-1C線矢視断面図である。
図2図1Bにおいて、第1ばね体が軸体に圧接した状態を示す図である。
図3A図1Aにおいて、第1ばね体が軸体に圧接し、第2ばね体がねじり変形しはじめた状態を示す側面図である。
図3B図3Aの3B-3B線矢視断面図である。
図3C図3Aの3C-3C線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、ねじりばね体の一実施形態を、図1A図1Cを参照しながら説明する。
ねじりばね体1は、軸体11と、第1ばね体12と、第2ばね体13と、ホルダー14と、を備えている。なお、ねじりばね体1は、ホルダー14を備えなくてもよい。ねじりばね体1は、例えばドアクローザ等に適用されてもよい。
【0019】
第1ばね体12および第2ばね体13は、金属線材、若しくは金属帯材が、軸体11の中心軸線O回りに沿う周方向に巻回されて形成されている。第1ばね体12の周方向のねじりばね定数が、第2ばね体13の周方向のねじりばね定数より高くなっている。
【0020】
第1ばね体12は、ねじりコイルばねとされ、第2ばね体13は、ゼンマイばねとなっている。
なお、第1ばね体12および第2ばね体13の双方を、ねじりコイルばね、若しくはゼンマイばねとしてもよいし、第1ばね体12および第2ばね体13として、他のばねを採用してもよい。
【0021】
第1ばね体12は、金属線材が、前記中心軸線Oを中心に螺旋状に巻回されて形成されている。前記中心軸線Oに沿う軸方向で互いに隣り合う金属線材は互いに当接している。
第2ばね体13は、金属帯材が軸方向の位置を変えず前記中心軸線Oを中心に巻回されて形成されている。図1Cに示されるように、軸方向から見て中心軸線Oに交差する径方向で互いに隣り合う金属帯材の少なくとも一部は、互いに径方向に離れている。
【0022】
第1ばね体12および第2ばね体13は、図1Aに示されるように、軸方向に直列に設けられている。
第1ばね体12における第1の周端部12aは、回転トルクが入力される自由端とされ、第1ばね体12における第2の周端部12bは、軸体11に連結されている。図1Cに示されるように、第2ばね体13における第1の周端部13aは、固定部材21に固定される固定端とされ、第2ばね体13における第2の周端部13bは、軸体11に連結されている。
【0023】
図1Aに示されるように、軸方向の一方側から他方側に向けて、第1ばね体12の第1の周端部12a、第1ばね体12の第2の周端部12b、および第2ばね体13がこの順に位置している。軸体11は、第1ばね体12および第2ばね体13それぞれの内側に一体に挿入されている。
【0024】
第1ばね体12の第1の周端部12aは、図1Bに示されるように、軸方向から見て軸体11の外周面の接線方向に真直ぐ延びている。第1ばね体12の第2の周端部12bは、軸体11の外周面に形成された第1装着孔11aに嵌合されている。第1装着孔11aは、軸体11の軸方向の一方側の端面から軸方向の他方側に向けて延びるとともに、軸体11を径方向に貫いている。軸方向から見て、第1の周端部12aが、軸体11の外周面から離れる径方向の向きと、第2の周端部12bが、軸体11の外周面から第1装着孔11aに進入している径方向の向きと、が互いに逆向きになっている。第1の周端部12aは、第1ばね体12の軸方向の一方側の端部に位置し、第2の周端部12bは、第1ばね体12の軸方向の他方側の端部に位置している。
【0025】
第2ばね体13は、ホルダー14内に収容されている。ホルダー14は筒状に形成され、中心軸線Oと同軸に配設されている。ホルダー14の外周面には、径方向の外側に向けて突出し、固定部材21に固定される被固定突部14aが設けられている。軸方向から見て、被固定突部14aが、ホルダー14の外周面から突出する向きと、第1の周端部12aが、軸体11の外周面から離れる径方向の向きと、が同じになっている。
【0026】
図1Cに示されるように、第2ばね体13の第1の周端部13aは、ホルダー14に形成された径方向に貫く貫通孔14bに挿入されて係止されている。第1の周端部13aは、ホルダー14を介して固定部材21に固定される。第1の周端部13aは、中心軸線Oを径方向に挟む、ホルダー14の被固定突部14aの反対側に設けられている。第1の周端部13aは、径方向の外側に折り曲げられ、かつ周方向のうち、第1の周端部13aから第2の周端部13bに向かう向きに折り返されたフック状に形成されている。
第2ばね体13の第2の周端部13bは、軸体11の外周面に形成された第2装着孔11bに嵌合されている。第2装着孔11bは、軸体11の軸方向の他方側の端面から軸方向の一方側に向けて延びるとともに、軸体11を径方向に貫いている。
【0027】
軸方向から見て、第1の周端部13aが、ホルダー14を貫く向きは、第2の周端部13bが、軸体11の外周面から第2装着孔11bに進入している向きに対して直交する向きとなっている。第1の周端部13aは、第2ばね体13の径方向の外端部に位置し、第2の周端部13bは、第2ばね体13の径方向の内端部に位置している。
【0028】
第2ばね体13は、周方向に丸められて縮径変形した状態で、ホルダー14の内側に挿入される。第2ばね体13は、ホルダー14の内側で拡径する向きに復元変形することで、ホルダー14の内周面に圧接している。
軸体11の外周面と、第1ばね体12および第2ばね体13と、の間には、径方向の隙間x1、x2が設けられている。軸体11の外周面と、第1ばね体12と、の間の径方向の隙間x1は、軸体11の外周面と、第2ばね体13と、の間の径方向の隙間x2の最大値より狭くなっている。
【0029】
図1Bに示されるように、軸方向の一方側から見て、第1ばね体12が、第1の周端部12aから第2の周端部12bに向かう周方向の向きと、図1Cに示されるように、軸方向の一方側から見て、第2ばね体13が、第2の周端部13bから第1の周端部13aに向かう周方向の向きと、が同じになっている。図示の例では、軸方向の一方側から見たそれぞれの周方向の向きが、時計回りとなっている。
【0030】
第1ばね体12を周方向にねじり変形させるのに要する、第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルクが、第2ばね体13を周方向にねじり変形させるのに要する、第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルクより小さくなっている。
第2ばね体13を周方向にねじり変形させるのに要する前記回転トルクは、第2ばね体13が、ホルダー14の内側に挿入され復元変形した状態で、第2ばね体13に依然として付与されている前述した縮径変形量(初期荷重)を変えることで調整することができる。
【0031】
以上より、図2および図3Bに矢印で示されるように、第1ばね体12の第1の周端部12aに、軸方向の一方側から見て、中心軸線Oを中心に反時計回りの回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体12が、軸体11の外周面に巻き付いて圧接し、第1ばね体12のねじり変形が規制された後に、軸体11を介して第2ばね体13に、その第2の周端部13bから、図3Cに矢印で示されるように、軸方向の一方側から見て、中心軸線Oを中心に反時計回りのねじり力が加えられ、第2ばね体13が軸体11の外周面に巻き付く向きにねじり変形する。
【0032】
この過程において、第1ばね体12が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して軸体11に圧接するときと、第2ばね体13が、周方向にねじり変形しはじめるときと、で第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルクが互いに同じになっている。これにより、第1ばね体12の第1の周端部12aに、軸方向の一方側から見て、中心軸線Oを中心に反時計回りの回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体12のねじり変形が規制されるのと同時に、第2ばね体13が、軸体11の外周面に巻き付く向きにねじり変形しはじめる。
【0033】
以上説明したように、本実施形態によるねじりばね体1によれば、第1ばね体12における第1の周端部12aに、周方向のうち、第1ばね体12が径方向に変形して軸体11に圧接する向きの回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体12が軸体11に圧接し、第1ばね体12の変形が規制された状態で、軸体11を介して第2ばね体13にその第2の周端部13bから加えられているねじり力により、第2ばね体13が軸体11に圧接する向きにねじり変形する。
【0034】
これにより、第1ばね体12における第1の周端部12aに、前述の向きに回転トルクを加える過程において、第1ばね体12のねじりばね定数が発現した後に、第2ばね体13のねじりばね定数が発現することとなり、第1ばね体12のねじりばね定数が、第2ばね体13のねじりばね定数より高くなっていることから、ねじりばね体1のねじりばね定数を、小さいねじり変位時に高くし、かつ大きいねじり変位時に低くすることができる。
【0035】
第1ばね体12が、ねじりコイルばねとされ、第2ばね体13が、ゼンマイばねとなっているので、第1ばね体12のねじりばね定数が、第2ばね体13のねじりばね定数より高い構成を容易に得ることができる。
【0036】
軸体11の外周面と、第1ばね体12および第2ばね体13と、の間に隙間x1、x2を設けた状態で、軸体11が、第1ばね体12および第2ばね体13それぞれの内側に一体に挿入されているので、第1ばね体12における第1の周端部12aに、軸方向の一方側から見て、第1ばね体12が、第1の周端部12aから第2の周端部12bに向かう周方向の向きと、逆向きの回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体12が縮径変形して軸体11の外周面に巻き付いた状態で、軸体11が回転し、第2ばね体13が軸体11の外周面に巻き付く向きにねじり変形することとなり、第1ばね体12における第1の周端部12aに、前述の向きに回転トルクを加える過程において、第1ばね体12のねじりばね定数が発現した後に、第2ばね体13のねじりばね定数が発現することを確実に実現することができる。
【0037】
第2ばね体13が、ホルダー14の内周面に圧接しているので、第2ばね体13が縮径変形した状態でホルダー14内に収容されることとなり、第2ばね体13が周方向にねじり変形しはじめるときの、第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルクを容易に調整することができる。
【0038】
第1ばね体12が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して軸体11に圧接するときの、第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルクが、第2ばね体13が、周方向にねじり変形しはじめるときの、第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルク以上となっているので、第1ばね体12における第1の周端部12aに、前述の向きに回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体12における第1の周端部12aの周方向の変位が規制されることなく、ねじりばね体1のねじりばね定数を円滑に切替えることができる。
【0039】
例えば、ねじりばね体1をドアクローザに適用した場合、開け初めの負荷を小さく抑え、ドアの開閉ストロークを短く抑えつつ、開いた状態のドアを閉める力を大きくすることができる。さらに、開いた状態の角度が変化しても、閉める力の変化を小さくできる。
【0040】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【0041】
例えば、軸体を筒状に形成し、軸体の内側に第1ばね体および第2ばね体を挿入し、軸体の内周面と、第1ばね体と、の間に径方向の隙間を設け、かつ軸体の内周面に第2ばね体を圧接させ、第1ばね体における第1の周端部に、軸方向の一方側から見て、第1ばね体が、第1の周端部から第2の周端部に向かう周方向の向きの回転トルクを加える過程において、第1ばね体が拡径変形して軸体の内周面に圧接し、第1ばね体の変形が規制された状態で、軸体が回転し、第2ばね体が軸体の内周面に対して離れる(圧接が緩む)向きにねじり変形する構成を採用してもよい。
この構成においても、第1ばね体における第1の周端部に、前述の向きに回転トルクを加える過程において、第1ばね体のねじりばね定数が発現した後に、第2ばね体のねじりばね定数が発現する。
【0042】
第1ばね体12が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して軸体11に圧接するときと、第2ばね体13が、周方向にねじり変形しはじめるときと、で第1ばね体12の第1の周端部12aに加える周方向の回転トルクを互いに異ならせてもよい。
すなわち、第1ばね体12が、周方向にねじり変形しつつ径方向に変形して軸体11に圧接するときの前記回転トルクを、第2ばね体13が、周方向にねじり変形しはじめるときの前記回転トルクより大きくしてもよいし、小さくしてもよい。
前者の前記回転トルクが、後者の前記回転トルクより大きい場合、第1ばね体12の第1の周端部12aに、前述の回転トルクを加えて増大させる過程において、第1ばね体12における第1の周端部12aの周方向の変位が規制されることなく、第1ばね体12のねじりばね定数と、第1ばね体12および第2ばね体13それぞれのねじりばね定数より低いばね定数と、第2ばね体13のねじりばね定数と、がこの順に発現する。
【0043】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した実施形態、および変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0044】
1 ねじりばね体
11 軸体
12 第1ばね体
12a 第1ばね体の第1の周端部
12b 第1ばね体の第2の周端部
13 第2ばね体
13a 第2ばね体の第1の周端部
13b 第2ばね体の第2の周端部
14 ホルダー
21 固定部材
O 中心軸線
図1A
図1B
図1C
図2
図3A
図3B
図3C