特許 7527744 圧縮ばね

(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】

(24)【登録日】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】圧縮ばね

(51)【国際特許分類】

   F16F 3/04 20060101AFI20240729BHJP

   A47K 5/12 20060101ALI20240729BHJP

   B05B 11/00 20230101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

F16F3/04 Z

A47K5/12 A

B05B11/00 101M

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021141970

(22)【出願日】2021-08-31

(65)【公開番号】P2023035267

(43)【公開日】2023-03-13

【審査請求日】2024-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000006909

【氏名又は名称】株式会社吉野工業所

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】前田 信也

(72)【発明者】

【氏名】先曽 洋一

【審査官】杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－１４４７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００９６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２１３５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０１７００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０７３１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４６－０１３６８４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－０４４５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４９２７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ ３／０４

Ａ４７Ｋ ５／１２

Ｂ０５Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線に沿う軸方向に互いに離間するとともに各々が前記軸線を中心とする環状をなす２つの台座と、前記軸線を周回する周方向に位相をずらして設けられるとともに各々が前記２つの台座を連ねる複数のばね体と、を含み、
各々の前記ばね体が、互いに前記周方向にずらして設けられる２つの根本部と、前記軸方向に沿って前記２つの台座の間に位置する領域内で前記２つの根本部を連ねるとともに、前記軸線に直交する直線に沿う径方向に見て環状をなす環状部と、を有する、圧縮ばね。

【請求項2】

各々の前記環状部が、各々が前記２つの根本部を連ねる２つの弧状部からなる、請求項１に記載の圧縮ばね。

【請求項3】

各々の前記環状部が、前記軸方向に対して傾斜する長軸を有する扁平な環状をなす、請求項１又は２に記載の圧縮ばね。

【請求項4】

各々の前記環状部が、各々の前記根本部からの分岐部の内側に切り欠き部を有する、請求項１～３の何れか１項に記載の圧縮ばね。

【請求項5】

各々の前記ばね体の各々の前記根本部が、前記圧縮ばねの圧縮前の自然状態において前記周方向に湾曲する、請求項１～４の何れか１項に記載の圧縮ばね。

【請求項6】

請求項１～５の何れか１項に記載の圧縮ばねを内蔵するとともに前記圧縮ばねを圧縮する操作とその解除によって伸縮し、その伸縮により容器の内容物を吐出させる操作部を有する、容器用吐出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は圧縮ばねに関する。

【背景技術】

【0002】

各々が環状をなす２つの台座と、周方向に位相をずらして設けられるとともに各々が線状に延びて２つの台座を連ねる複数のばね体と、を含む圧縮ばねが知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－７３１３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような従来の圧縮ばねは、圧縮時にばね体の根本部に応力が集中し易く、そのため根本部での塑性変形によるへたりが生じ易い。

【0005】

そこで本発明の目的は、へたりにくい圧縮ばねを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の圧縮ばねは、軸線に沿う軸方向に互いに離間するとともに各々が前記軸線を中心とする環状をなす２つの台座と、前記軸線を周回する周方向に位相をずらして設けられるとともに各々が前記２つの台座を連ねる複数のばね体と、を含み、各々の前記ばね体が、互いに前記周方向にずらして設けられる２つの根本部と、前記軸方向に沿って前記２つの台座の間に位置する領域内で前記２つの根本部を連ねるとともに、前記軸線に直交する直線に沿う径方向に見て環状をなす環状部と、を有する、圧縮ばねである。

【0007】

本発明の圧縮ばねは、上記構成において、各々の前記環状部が、各々が前記２つの根本部を連ねる２つの弧状部からなる、圧縮ばねであるのが好ましい。

【0008】

本発明の圧縮ばねは、上記構成において、各々の前記環状部が、前記軸方向に対して傾斜する長軸を有する扁平な環状をなす、圧縮ばねであるのが好ましい。

【0009】

本発明の圧縮ばねは、上記構成において、各々の前記環状部が、各々の前記根本部からの分岐部の内側に切り欠き部を有する、圧縮ばねであるのが好ましい。

【0010】

本発明の圧縮ばねは、上記構成において、各々の前記ばね体の各々の前記根本部が、前記圧縮ばねの圧縮前の自然状態において前記周方向に湾曲する、圧縮ばねであるのが好ましい。

【0011】

本発明の容器用吐出器は、前記圧縮ばねを内蔵するとともに前記圧縮ばねを圧縮する操作とその解除によって伸縮し、その伸縮により容器の内容物を吐出させる操作部を有する、容器用吐出器であるのが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、へたりにくい圧縮ばねを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態の圧縮ばねを示す側面図である。

【図2】図１に示す圧縮ばねの展開図である。

【図3】図２に示すユニット構造の一部を示す拡大図である。

【図4】（ａ）は図２に示すユニット対構造の一部を示す拡大図であり、（ｂ）は（ａ）に示す状態から圧縮した時の状態を示す拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す状態からさらに圧縮した時の状態を示す拡大図である。

【図5】図１に示す圧縮ばねを内蔵する容器用吐出器の一例を示す一部断面側面図である。

【図6】（ａ）は実施例の圧縮ばねにおける圧縮時（変位６ｍｍ）の応力分布を示す解析結果であり、（ｂ）は（ａ）に示す状態からさらに圧縮した時（変位１２ｍｍ）の応力分布を示す解析結果であり、（ｃ）は（ｂ）に示す状態からさらに圧縮した時（変位１８ｍｍ）の応力分布を示す解析結果である。

【図7】比較例の圧縮ばねについての図６に対応する解析結果である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を例示説明する。

【0015】

図１～図２に示すように、本発明の一実施形態の圧縮ばね１は、３つのユニット対構造３からなるユニット対連続構造４を有する合成樹脂製のばねである。各々のユニット対構造３は、巻き方向が異なる一対のユニット構造２からなる。各々のユニット構造２は３つのばね体５と２つの台座６を有する。なお図１～図２は、１つのユニット構造２のみについてばね体５と台座６の符号を示す。

【0016】

図１～図３に示すように、各々のユニット構造２は、軸線Ｏに沿う軸方向に互いに離間するとともに各々が軸線Ｏを中心とする環状をなす２つの台座６と、軸線Ｏを周回する周方向に位相をずらして設けられるとともに各々が２つの台座６を連ねる複数のばね体５と、を有し、各々のばね体５が、互いに周方向にずらして設けられる２つの根本部５ａと、軸方向に沿って２つの台座６の間に位置する領域（以下、台座間環状領域ともいう）内で２つの根本部５ａを連ねるとともに、軸線Ｏに直交する直線に沿う径方向に見て環状をなす環状部５ｂと、を有する構造である。なお、各々のユニット構造２に含まれるばね体５の個数は、上述したように本実施形態では３つであるが、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。以下に、各々のユニット構造２の詳細構造を説明する。

【0017】

各々の台座６は円環形平板状をなす。２つの台座６は形状及び大きさがそれぞれ互いに同一である。複数のばね体５は、形状及び大きさがそれぞれ互いに同一であり、周方向に等間隔に並ぶように配置される。また複数のばね体５は、ユニット構造２の軸方向の圧縮時に互いに干渉しないように配置される。

【0018】

図３に示すように、各々のばね体５の各々の根本部５ａは、圧縮ばね１の圧縮前の自然状態において周方向に湾曲する。より具体的には、各々の根本部５ａは台座間環状領域内で台座６から軸方向に突出し、周方向において反対側の根本部５ａが位置する側に湾曲する。なお、各々の根本部５ａは台座６から軸方向に突出する（つまり台座６と根本部５ａがなす角度が直角である）構成に限らない。圧縮ばね１の圧縮時の根本部５ａへの応力集中を抑制するためには台座６と根本部５ａがなす角度ができるだけ直角に近いのが好ましい。各々の根本部５ａを周方向に湾曲する構成とすることで、台座６と根本部５ａがなす角度を直角或いは直角により近い角度に設定することができ、もって根本部５ａへの応力集中を抑制することができる。

【0019】

各々のばね体５の２つの根本部５ａは、互いに展開図において環状部５ｂの中心に関して回転対称となる形状及び大きさを有する。

【0020】

各々の環状部５ｂは、各々が２つの根本部５ａを連ねるとともに展開図において円弧状をなす２つの弧状部５ｃからなる。２つの弧状部５ｃは互いに反対向きに湾曲し、環状部５ｂの中心に関して回転対称となる形状及び大きさを有する。なお、各々の弧状部５ｃが円弧状以外の弧状をなす構成としてもよい。

【0021】

各々の環状部５ｂは、展開図において軸方向に対して傾斜する長軸を有する扁平な環状をなす。２つの弧状部５ｃは互いに長軸に関して対称となる形状及び大きさを有する。

【0022】

各々の環状部５ｂは、各々の根本部５ａからの分岐部の内側に切り欠き部５ｄを有する。つまり、各々の環状部５ｂの内周縁部における２つの弧状部５ｃが連なる２箇所（内周縁部と長軸の交点）にそれぞれ切り欠き部５ｄが設けられる。各々の切り欠き部５ｄは展開図においてＵ字形状をなす。２つの切り欠き部５ｄは、互いに環状部５ｂの中心に関して回転対称となる形状及び大きさを有する。

【0023】

各々の環状部５ｂは、圧縮ばねの自然状態において２つの台座６から離間する。つまり、各々の弧状部５ｃは、圧縮ばねの自然状態において、対向する台座６に対して軸方向に所定の間隔を形成する。

【0024】

各々のばね体５は、軸方向に圧縮されると、図４（ａ）～（ｃ）に示すように環状部５ｂの長軸が軸方向に垂直な方向に近づく方向に環状部５ｂが倒れ込むように弾性変形する。各々のばね体５は、軸方向に圧縮されるとまず、図４（ｂ）に示すように環状部５ｂが倒れ込み、２つの台座６に当接する。各々のばね体５は、さらに軸方向に圧縮されると、図４（ｃ）に示すように環状部５ｂが２つの台座６に挟み込まれて軸方向に潰れるように弾性変形する。

【0025】

本実施形態によれば、各々のばね体５が２つの根本部５ａだけでなく環状部５ｂ（２つの弧状部５ｃ）においても荷重を負担することができるので、根本部５ａへの応力集中を抑制することができる。したがって、根本部５ａでの塑性変形によるへたり（自然状態での圧縮ばね１の軸方向長さの減少）を生じにくくすることができる。特に、圧縮時における環状部５ｂが２つの台座６に当接した後の段階では、２つの台座６からの圧縮荷重を環状部５ｂで直接受けることができるので、環状部５ｂでの荷重の負担率を高め、根本部５ａへの応力集中を効果的に抑制することができる。

【0026】

また本実施形態によれば、各々のばね体５において２つの根本部５ａが互いに対称であり、２つの弧状部５ｃが互いに対称であるので、圧縮時の荷重をより分散させ、もって根本部５ａへの応力集中をより抑制することができる。

【0027】

図１～図２に示すように、各々のユニット対構造３は、複数のばね体５の巻き方向が異なる他は同一の構造である一対のユニット構造２からなるとともに、一対のユニット構造２が互いに軸方向に隣接して一体に連なる構造である。なお、「巻き方向が異なる」とは、軸方向の一方側に向けて見たときに、一方のユニット構造２では各々のばね体５が右巻き（つまり手前側の根本部５ａよりも右側に奥側の根本部５ａが位置する）であり、他方のユニット構造２では各々のばね体５が左巻き（つまり手前側の根本部５ａよりも左側に奥側の根本部５ａが位置する）であることを意味する。

【0028】

各々のユニット対構造３は、軸方向中央を通るとともに軸線Ｏに垂直な平面について面対称な構造である。しかし、ユニット対構造３は、面対称な構造に限らない。つまり、各々のユニット対構造３において、一方のユニット構造２の向きを、他方のユニット構造２の向きから独立して、軸線Ｏの周りに変更することができる。

【0029】

各々のユニット対構造３は、図１に太線矢印で示すような軸方向の圧縮荷重を付与された時に、ユニット対構造３の軸方向中央に位置する台座６が、図１に白抜き矢印で示すように周方向に回転し、それにより、複数のばね体５を径方向の代わりに周方向に広げさせることができる。したがって、本実施形態によれば、圧縮ばね１の圧縮時の径方向の広がりを抑制することができる。なお、各々のユニット対構造３は、軸方向中央を通るとともに軸線Ｏに垂直な平面について面対称な構造でなくても、このような効果を生じることができる。

【0030】

ユニット対連続構造４は、複数のユニット対構造３からなるとともに、複数のユニット対構造３が軸方向に並んで一体に連なる構造である。したがって、本実施形態によれば、ユニット対構造３の複数分の大きな伸縮ストローク量を確保することができる。なお、ユニット対連続構造４に含まれるユニット対構造３の個数は、上述したように本実施形態では３つであるが、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。

【0031】

図５に示すように、圧縮ばね１は、容器１１の内容物を吐出可能な容器用吐出器１０などで使用することができる。容器用吐出器１０は、圧縮ばね１を内蔵するとともに圧縮ばね１を軸方向（上述のとおり、軸線Ｏに沿う方向）に圧縮する操作（以下、圧縮操作ともいう）とその解除によって伸縮し、その伸縮により容器１１の内容物を吐出させる操作部１２を有する。

【0032】

容器用吐出器１０は、操作部１２が押し下げヘッド１３を含む一般的な公知の押し下げヘッド式のポンプである。なお、容器用吐出器１０は押し下げヘッド式のポンプに限らない。

【0033】

容器用吐出器１０は、圧縮ばね１を含む全ての構成部品が合成樹脂製である。したがって、容器用吐出器１０は分別することなくそのままリサイクル品として廃棄することができる優れたリサイクル性を有する。

【0034】

操作部１２は、圧縮ばね１を内蔵するとともに圧縮操作とその解除によって軸方向に伸縮する伸縮構造１２ａを有する。伸縮構造１２ａは、押し下げヘッド１３と、押し下げヘッド１３に一体に連結される軸線Ｏを中心とする筒状をなすステム１４と、装着キャップ１５と、装着キャップ１５により容器１１に固定されるステム抜け止め部材１６と、からなる。押し下げヘッド１３は、ステム１４よりも径方向外側に設けられるとともに軸線Ｏを中心とする円筒状をなす周壁１３ａを有する。装着キャップ１５は、ステム１４よりも径方向外側に設けられるとともに周壁１３ａを軸方向に案内可能な、軸線Ｏを中心とする円筒状をなす案内壁１５ａを有する。

【0035】

圧縮ばね１は、ステム１４と、周壁１３ａ及び案内壁１５ａと、で囲まれる環状空間Ｓ内に配置される。圧縮ばね１は、押し下げヘッド１３の下面と、ステム抜け止め部材１６の上面と、によって軸方向に挟まれて保持される。

【0036】

本実施形態によれば、へたりにくい圧縮ばね１により、耐久性に優れた容器用吐出器１０を実現することができる。また本実施形態によれば、圧縮時に径方向に広がりにくい圧縮ばね１により、容器用吐出器１０の小型化を容易に実現することができる。

【0037】

本発明は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0038】

したがって、前述した実施形態の圧縮ばね１は、例えば以下に述べるような種々の変更が可能である。

【0039】

前述した実施形態の圧縮ばね１は、軸線Ｏに沿う軸方向に互いに離間するとともに各々が軸線Ｏを中心とする環状をなす２つの台座６と、軸線Ｏを周回する周方向に位相をずらして設けられるとともに各々が２つの台座６を連ねる複数のばね体５と、を含み、各々のばね体５が、互いに周方向にずらして設けられる２つの根本部５ａと、軸方向に沿って２つの台座６の間に位置する領域内で２つの根本部５ａを連ねるとともに、軸線Ｏに直交する直線に沿う径方向に見て環状をなす環状部５ｂと、を有する、圧縮ばね１である限り、種々変更可能である。

【0040】

例えば、台座６は円環形以外の環状をなしてもよい。また、圧縮ばね１はユニット対連続構造４を有する構成に限らず、例えば、１つのユニット対構造３を有する構成であってもよい。圧縮ばね１は少なくとも１つのユニット対構造３を有する構成に限らず、例えば、１つのユニット構造２を有する構成であってもよい。各々の環状部５ｂは２つの弧状部５ｃからなる構成に限らず、扁平な環状をなす構成に限らず、切り欠き部５ｄを有する構成に限らない。各々のばね体５の各々の根本部５ａは周方向に湾曲する構成に限らない。

【0041】

なお、前述した実施形態の圧縮ばね１は、上記構成において、各々の環状部５ｂが、各々が２つの根本部５ａを連ねる２つの弧状部５ｃからなる、圧縮ばね１であるのが好ましい。

【0042】

前述した実施形態の圧縮ばね１は、上記構成において、各々の環状部５ｂが、軸方向に対して傾斜する長軸を有する扁平な環状をなす、圧縮ばね１であるのが好ましい。

【0043】

前述した実施形態の圧縮ばね１は、上記構成において、各々の環状部５ｂが、各々の根本部５ａからの分岐部の内側に切り欠き部５ｄを有する、圧縮ばね１であるのが好ましい。

【0044】

前述した実施形態の圧縮ばね１は、上記構成において、各々のばね体５の各々の根本部５ａが、圧縮ばね１の圧縮前の自然状態において周方向に湾曲する、圧縮ばね１であるのが好ましい。

【0045】

また、前述した実施形態の容器用吐出器１０は、圧縮ばね１を有する容器用吐出器１０である限り、種々変更可能である。

【0046】

しかし、前述した実施形態の容器用吐出器１０は、圧縮ばね１を圧縮する操作とその解除によって容器１１の内容物を吐出させる操作部１２を有する、容器用吐出器１０であるのが好ましい。

【0047】

また、前述した実施形態の容器用吐出器１０は、圧縮ばね１を内蔵するとともに圧縮ばね１を圧縮する操作とその解除によって伸縮し、その伸縮により容器１１の内容物を吐出させる操作部１２を有する、容器用吐出器１０であるのがより好ましい。

【実施例】

【0048】

本発明の実施例として、図１に示す圧縮ばねについて、圧縮時の応力分布をコンピュータシミュレーションによって解析した。その結果を図６（ａ）～（ｃ）に示す。また比較例として、環状部の代わりに線状部を設けた圧縮ばねについても解析を行った。その結果を図７（ａ）～（ｃ）に示す。この解析により、実施例と比較例のいずれにおいてもばね体の根本部の湾曲内側部に応力が集中することが確認された。

【0049】

また、上記解析で得られた根本部の湾曲内側部での応力値を表１に示す。環状部を有する実施例は、特に大きく圧縮した時に根本部への応力集中を著しく抑制できることが分かる。

【表1】

【符号の説明】

【0050】

１ 圧縮ばね
２ ユニット構造
３ ユニット対構造
４ ユニット対連続構造
５ ばね体
５ａ 根本部
５ｂ 環状部
５ｃ 弧状部
５ｄ 切り欠き部
６ 台座
１０ 容器用吐出器
１１ 容器
１２ 操作部
１２ａ 伸縮構造
１３ 押し下げヘッド
１３ａ 周壁
１４ ステム
１５ 装着キャップ
１５ａ 案内壁
１６ ステム抜け止め部材
Ｏ 軸線
Ｓ 環状空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】