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螺旋弹簧

阅读：90发布：2020-05-11

IPRDB可以提供螺旋弹簧专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种螺旋弹簧，该螺旋弹簧是线材(51)被卷绕成螺旋形而形成的。被形成为螺旋形的线材(51)的截面形状为，其在被卷绕成螺旋形时的内径侧部分包括长径为(a)、短径为(b)的半椭圆形状(51a)，其在被卷绕成螺旋形时的外径侧部分包括以具有比短径(b)还长的半径(c)的圆为外接圆(51out)并与之外接的曲线形状(51c)、曲率比外接圆(51out)的曲率还大的圆弧形状(51d)、和分别连接圆弧形状(51d)的两端和半椭圆形状(51a)的两端的直线形状。由此，能增大线材(51)的截面形状、降低剪切应力而提高螺旋弹簧的耐久性。，下面是螺旋弹簧专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种螺旋弹簧，其是线材被卷绕成螺旋形而形成的螺旋弹簧，其特征在于，线材在被卷绕成所述螺旋形时的内径侧部分的截面形状包括具有长径和短径且所述长径朝向内外径方向的实质上的半椭圆形状，线材在被卷绕成所述螺旋形时的外径侧部分的截面形状包括以具有比所述短径还长的半径的圆为外接圆并与之外接的曲线形状、曲率比所述外接圆的曲率还大的圆弧形状、和分别与所述圆弧形状以及所述半椭圆形状连接的直线形状。

2.根据权利要求1所述的螺旋弹簧，其特征在于，

所述外接圆的中心点位于比所述半椭圆形状的中心点还靠近被卷绕成所述螺旋形时的内径侧的位置。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋弹簧，其特征在于，

将连接所述内径侧部分的内径侧端和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端之间的直线上的正中，作为所述截面形状的中心，且以所述截面形状的内径侧端为0度时，所述曲线形状位于170度到190度的区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，将连接所述内径侧部分的内径侧端和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端之间的直线上的正中，作为所述截面形状的中心，且以所述截面形状的内径侧端为0度时，所述半椭圆形状被配置在0度到90度和270度到360度的区域之内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，将连接所述内径侧部分的内径侧端和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端之间的直线上的正中，作为所述截面形状的中心，且以所述截面形状的内径侧端为0度时，所述圆弧形状被配置在120度到170度和190度到240度的区域之内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述内径侧部分的内径侧端和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端之间的长度和所述短径方向的最大长度之比在1.35到1.45之间。

7.根据权利要求6所述的螺旋弹簧，其特征在于，

所述内径侧部分的内径侧端和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端之间的长度和所述短径方向的最大长度之比在1.38到1.40之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述内径侧部分的内径侧端和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端之间的长度，比所述长径和所述短径相加的长度还长。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述半椭圆形状这样表示：设所述长径为a、所述短径为b时，用(x/a)α+(y/b)α＝1来表示。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的螺旋弹簧，其特征在于，所述螺旋弹簧朝向旋转方向被配置在2个旋转体之间，并且被配置成由至少被设在一方的旋转体上的罩来限制因离心力的移动，所述外接圆的曲率比所述罩的所述旋转方向上的内接圆的曲率还小。

说明书全文

螺旋弹簧

技术领域

[0001] 该技术涉及一种螺旋弹簧，其例如被用于搭载在车辆上的变速器等的减震装置上。

背景技术

[0002] 一般来讲，在搭载在车辆等上的自动变速器(Automatic transmission)或手动式变速器(Manual transmission)中，设有边吸收由内燃机传来的振动边将旋转传递给变速机构的减震装置。一般来讲，减震装置的结构为包括驱动盘、从动盘和设在它们之间的螺旋弹簧。配设在减震装置上的螺旋弹簧可通过将一根线材卷绕成螺旋形的方法来制造。作为该线材的截面形状，一般应用单一的圆形或例如组合长径为a、短径为b的半椭圆形状和半径为b的半圆形状而成的卵形形状这样的基本形状(参照专利文献1)。

[0003] 但是有如下问题：加粗线材(即增大截面积)时虽然耐久性提高，但线材过粗时无法卷绕成能收装在减震装置的收装空间的尺寸，因此无法只是加粗线材。另外，只是为增大线材的截面积而使截面形状为矩形时，因螺旋弹簧伸缩而产生的剪切应力、扭转应力集中于角部而加剧疲劳龟裂，结果是有损于耐久性。

[0004] 另外，为了分散因螺旋弹簧收缩而导致相邻的线材之间抵接时产生的应力，有人提出在线材的截面形状中设置向内外径方向延伸的直线部分，即在线材的侧面设置平面状的抵接面以分散应力(参照专利文献2)。

[0005] 而且，由于配设在变速器等的减震装置中的螺旋弹簧在旋转中会受到离心力的作用，因此在减震装置上设有半筒状的罩，以防螺旋弹簧因离心力而飞出。但是，在旋转中，由于螺旋弹簧因离心力而推压该罩，因此，线材的外径侧部分产生源自该推压力的应力。在线材的与上述罩的接触部分，除了源自离心力的应力以外，还有因螺旋弹簧伸缩而产生的剪切力作用，因此，有可能给耐久性带来不利影响。因此，有人提出如下结构：在线材的外径侧部分设置直线部分，改变外径侧部分和内径侧部分的形状(参照专利文献3)。现有技术文献
专利文献

[0006] 专利文献1：日本发明专利申请公开公报特开平10-82440号专利文献2：日本发明专利申请公开公报特开2008-185072号
专利文献3：美国专利申请公开第2014/0057729号说明书

发明内容

[0007] 另外，为针对于螺旋弹簧伸缩时产生的剪切应力而提高耐久性，虽然可以考虑增大线材自身的截面积(厚度)，但由于在曲率变化较大处易于产生剪切应力，因此，人们希望边增大截面积边尽可能地减小曲率变化。但是，如上述专利文献3所记载，由圆弧部和直线来构成线材的内径侧部分时存在如下问题：在连接圆弧部和直线部的部分曲率变化变大而易于集中剪切应力，难以提高耐久性。

[0008] 对此，本发明的目的是提供一种螺旋弹簧，其具有不仅能增大线材的截面积而且能降低剪切应力的线材截面形状。

[0009] 为实现上述目的，本发明的实施方式中，螺旋弹簧为在线材被卷绕成螺旋形(线圈形)而形成的螺旋弹簧，其中，线材在被卷绕成所述螺旋形时的内径侧部分的截面形状包括具有长径和短径且所述长径朝向内外径方向(与内外径方向一致)的半椭圆形状，在线材被卷绕成所述螺旋形时的外径侧部分的截面形状包括以具有比所述短径还长的半径的圆为外接圆并与之外接的曲线形状、曲率比所述外接圆的曲率还大的圆弧形状、和分别与所述圆弧形状以及所述半椭圆形状连接的直线形状。

[0010] 由此，由于外径侧部分包括与具有比短径还长的半径的外接圆外接的曲线形状、曲率较大的圆弧形状、和直线形状，因此，例如与外径侧部分为半圆形状的情况相比，能增大线材的截面积。另外，由于内径侧部分为半椭圆形状并与外径侧部分的直线形状相连，因此，能使曲率变化较小而剪切应力难以集中。如此，由于截面积变大而曲率变化变小，因此，能分散剪切应力而提高螺旋弹簧的耐久性。

附图说明

[0011] 图1A是表示自动变速器的减震装置的一例的剖视图，图1B是表示局部省略自动变速器的减震装置的减震部的主视图。图2A是表示本实施方式所涉及的弧状螺旋弹簧的侧视图，图2B是表示本实施方式所涉及的弧状螺旋弹簧的主视图，图2C是表示本实施方式所涉及的弧状螺旋弹簧的螺旋轴方向向视图。
图3是表示直线状螺旋弹簧的侧视图。
图4是表示第1实施方式所涉及的螺旋弹簧的线材的截面形状的图。
图5是表示以第1实施方式所涉及的螺旋弹簧的线材的中心为原点的角度的图。
图6是表示第1实施方式所涉及的螺旋弹簧伸缩时的线材截面上的角度和最大剪切应力之间的关系的图。
图7是表示线材的截面形状的类椭圆比和弹簧常数比之间的关系的图。
图8是表示第2实施方式所涉及的螺旋弹簧的线材的截面形状的图。
图9A是表示现有基本形状的弧状螺旋弹簧的侧视图，图9B是表示现有基本形状的弧状螺旋弹簧的主视图，图9C是表示现有基本形状的弧状螺旋弹簧的螺旋轴方向向视图。
图10A是表示现有基本形状的直线状螺旋弹簧的侧视图，图10B是表示现有基本形状的直线状螺旋弹簧的线材的截面图。

具体实施方式

[0012] 〈第1实施方式〉下面根据图1至图7来说明第1实施方式。首先，根据图1来说明能适用本第1实施方式的螺旋弹簧50的自动变速器的变矩器1、和内置于前者中的减震部17的结构。

[0013] 如图1A和图1B所示，变矩器1具有壳体5，该壳体5是将后罩2和前罩3一体焊接而构成的，在该壳体5内收装有泵轮6、涡轮7和导轮(stator)8、以及锁止离合器11。泵轮6由被固定在后罩2上的多个叶片构成，另外，涡轮7由被固定在外廓板9上的多个叶片构成，导轮8由被载置在单向离合器10上的多个叶片构成。

[0014] 在前罩3的中央固接有中心部件13而且在周围部固接有块规12，上述中心部件13嵌合在未图示的发动机曲轴上而整齐排列，并且块规12经柔性板而连接在未图示的发动机曲轴上，该曲轴的旋转被传递给壳体5。泵侧凸起14固接在后罩2的后侧面上，另外涡轮侧凸起15与涡轮7的外廓板9连接。泵侧凸起14被支承在与变速箱壳体呈一体的泵壳体(未图示)上且能旋转，泵侧凸起14与上述中心部件13一同支承壳体5。上述涡轮侧凸起15经花键15a与自动变速机构的输入轴(未图示)花键结合，另外上述单向离合器10的内圈10a经导轮轴(未图示)被固定在泵壳体上。

[0015] 锁止离合器11具有离合器片16，该离合器片16被配置成能与前罩3的内壁接触和分离，上述壳体5内被该离合器片16划分为油室A、B，通过切换提供给油室A、B的油流，锁止离合器11能接合或分离。该离合器片16被涡轮侧凸起15支承且呈不漏油状，该离合器片16能旋转和沿轴向滑动，而且在该离合器片16的外径侧的发动机侧固接有摩擦件16a，油从油室A流向油室B时锁止离合器11被分离，油从油室B流向油室A时锁止离合器11被接合。

[0016] 在上述离合器片16和涡轮7之间设有减震部(减震装置)17。该减震部17大致具有驱动盘(旋转体)25、第1从动盘(旋转体)26、罩板(罩)27、辅助板28、第2从动盘29、在径向不同位置配置成2层的收装部C1和C2、通过被收装在这些收装部C1和C2而朝向旋转方向配置的螺旋弹簧50和螺旋弹簧60。这些螺旋弹簧50、60由弧状弹簧构成且能被收装在弧状(圆弧状)收装部C1和C2中。

[0017] 详细地讲，驱动盘25被铆钉31固接在上述离合器片16上。在驱动盘25(一方的旋转体)的外径侧通过焊接等方法而固接设有罩板27，该罩板27的突起部27a与螺旋弹簧50的一端抵接。由此，驱动盘25和罩板27在锁止离合器11接合时向螺旋弹簧50传递旋转力。另外，罩板27在剖视时形成半筒形状且构成上述收装部C1的空间。另外，罩板27的收装部C1具有以变矩器1的中心轴AX1(旋转轴)为中心的半径为D的内周面，即螺旋弹簧50与半径为D的内接圆内接。

[0018] 一方的第1从动盘26构成收装部C1的内径侧并且具有与螺旋弹簧50的另一端抵接的抵接部26a。由此，螺旋弹簧50通过罩板27被设在驱动盘25和第1从动盘26之间。

[0019] 另外，第1从动盘26在其内径侧，被铆钉32固定在辅助板28上，与辅助板28一同构成用于收装螺旋弹簧60的收装部C2。第1从动盘26利用省略了图示的突起部与螺旋弹簧60的一端抵接。

[0020] 另外，在第1从动盘26和辅助板28之间配置有第2从动盘29，该第2从动盘29能向旋转方向滑动。第2从动盘29利用省略了图示的抵接部与螺旋弹簧60的另一端抵接。由此，螺旋弹簧60被设在第1从动盘26和第2从动盘29之间。

[0021] 而且，第2从动盘29在其内径侧，被铆钉33固接在涡轮侧凸起15的凸缘部15b和上述外廓板9上，即被涡轮侧凸起15支承。因此，第1从动盘26、辅助板28、螺旋弹簧60等通过第2从动盘29被涡轮侧凸起15支承。

[0022] 而且，在本实施方式中，说明了有各铆钉31、32、33对各盘等进行固接而连接，但不限于此，也可利用焊接等连接方法。另外，在本实施方式中，说明了将罩板27固接在驱动盘25上的情况，但是也可将罩板27固接在第1从动盘26上。此时，使驱动盘25抵接螺旋弹簧50的一端，使第1从动盘26或罩板27抵接螺旋弹簧50的另一端。而且，罩板27不只是固接在驱动盘25和第1从动盘26中的一方上，例如也可将一半固接在驱动盘25上而将余下的一半固接在第1从动盘26上，即只要设在至少一方的旋转体上即可。

[0023] 由于采用以上结构，在油从壳体5内的油室A流向油室B而使锁止离合器11呈分离状态的情况下，发动机曲轴的旋转经壳体5被传递给泵轮6，而且通过在该泵轮6、涡轮7和导轮8中循环的流体的流动被传递给涡轮7，经涡轮侧凸起15被传递给自动变速机构的输入轴，由此被该自动变速机构适当变速的旋转被传递给车轮。

[0024] 通过将油的流向切换成从上述油室B流向油室A而使锁止离合器11呈接合状态的情况下，发动机曲轴的旋转从前罩3经该锁止离合器11、驱动盘25、罩板27、螺旋弹簧50、第1从动盘26和辅助板28、螺旋弹簧60、第2从动盘29被直接传递给涡轮侧凸起15。在经该锁止离合器11的机械方式动力传递中，伴随加速器的开闭、锁止离合器的接合和断开、自动变速机构的离合器或制动器的接合与断开、以及发动机的爆炸振动等的扭矩变动，能适当地被振动频率不同的螺旋弹簧50、60吸收。

[0025] 此时，螺旋弹簧50、60边反复进行伸缩边吸收振动，因此，它们分别沿收装部C1和C2的内表面滑动，尤其是由于减震部17在锁止离合器11的接合状态下随发动机旋转而旋转，因此，螺旋弹簧50、60中产生离心力并且由收装部C1和C2来限制螺旋弹簧50、60向外径侧的移动，即螺旋弹簧50、60在收装部C1和C2的外径侧的内周面滑动。尤其是以下说明的螺旋弹簧50的情况下，螺旋弹簧50因离心力而被推压到收装部C1、即被推压到罩板27上的半径为D的内周面并在该内周面滑动。而且，由于螺旋弹簧50被配置成比螺旋弹簧60还靠近外径侧，因此，会产生更大的离心力。

[0026] 接着，在说明本第1实施方式所涉及的螺旋弹簧50的结构之际，为了与现有基本形状的螺旋弹簧250进行对比，根据图9A、图9B、图9C、图10A、和图10B说明现有的螺旋弹簧250。

[0027] 如图9A、图9B、图9C所示，作为现有基本形状的螺旋弹簧250是线材251被卷绕成螺旋形而形成的，并且其螺旋中心轴AX2形成弧状并以减震部17(即变矩器1)的中心轴AX1为中心被收装在收装部C1中。因此，螺旋弹簧250的弧状外周部分，相对于收装部C1的旋转方向，因离心力与弧状内表面的内接圆C1IN接触并在伸缩时滑动。

[0028] 该螺旋弹簧250在被收装在收装部C1时，一端250a例如与罩板27的突起部27a抵接，另一端250b与第1从动盘26的抵接部26a抵接，被配置成压缩设置以产生设计所需的作用力。在此，螺旋弹簧250为实现设计所需的作用力，需要适当地设定截面惯性矩和螺旋的有效圈数之间的关系。

[0029] 在此，例如线材的截面形状是直径为d的圆形的情况下，有效圈数的计算如下。即，截面惯性矩IZ为，[式1]
[式2]
有效圈数Na在横向弹性系数为G、螺旋平均直径为D、弹簧常数为k时，
[式3]
将上述算式(2)代入上述算式(3)时得到，
[式4]

[0030] 在此，如图10B所示，螺旋弹簧250的线材251的截面形状为组合了长径(长轴)为a、短径(短轴)为b的半椭圆形状251a和半径为b的半圆形状251b。因此，能详细运算线材251的截面惯性矩(由于计算复杂而省略说明)，通过将其代入算式(3)而能计算出有效圈数。

[0031] 因此，如图10A所示，在将弧状螺旋弹簧250变换为直线状的情况下的具有长度L2的直线状螺旋弹簧250B中，将从一端250a到另一端250b的圈数设计为N2。而且，弧状螺旋弹簧250是将直线状螺旋弹簧250B弯曲而形成弧状，此为主流方式，但不限于此，也可在线材251被卷绕成螺旋形的同时形成弧状螺旋弹簧250，也就是说，弧状的形成方法可以任意。因此，直线状螺旋弹簧250B也仅仅是直线状螺旋弹簧250B的一例，也可以说是将弧状螺旋弹簧250弯成弧状之前的形状。

[0032] 接着，根据图2A、图2B、图2C、图3、图4、图5、图6和图7来说明本实施方式所涉及的螺旋弹簧50。如图2A、图2B、图2C所示，螺旋弹簧50是线材51被卷绕成螺旋形而形成的，且其螺旋中心轴AX2形成为弧状并以减震部17(即变矩器1)的中心轴AX1为中心被收装在收装部C1中。即，螺旋弹簧50被形成为，弧状外周部分的半径为D，螺旋弹簧50因离心力与收装部C1的弧状内表面的内接圆C1IN接触并在伸缩时滑动。而且，线材的截面形状严格来讲，在卷绕成螺旋形之前的线材的截面形状、和通过卷绕成螺旋形而形成螺旋弹簧之后的线材的截面形状是不同的，如图4和图5所示的线材51的截面形状是将线材卷绕成螺旋形而形成螺旋弹簧50之后的截面形状。即在以下说明中所说的“线材”是指“形成螺旋弹簧之后的线材”。

[0033] 该螺旋弹簧50在被收装在收装部C1时，一端50a例如与罩板27的突起部27a抵接，另一端50b与第1从动盘26的抵接部26a抵接，被配置成压缩设置以产生设计所需的作用力。

[0034] 如图4所示，螺旋弹簧50的线材51的截面形状形成为包括呈半椭圆形状的半椭圆形状部51a、呈直线形状的直线部51b、呈圆弧形状的圆弧部51d、呈曲线形状的曲线形状部51c。本实施方式中的线材51，被卷绕成半椭圆形状部51a位于内径侧(径向内侧)而曲线形状部51c位于外径侧(径向外侧)而形成螺旋弹簧50。因此，由曲线形状部51c形成的、螺旋弹簧50的最外周部分与收装部C1的内表面的内接圆C1IN接触且滑动。

[0035] 上述半椭圆形状部51a这样构成：根据从中心点P1向内外径方向延伸的长径a、和向与该长径a垂直方向延伸的短径b，而呈由(x/a)α+(y/b)α＝1定义的半椭圆形状，并构成被卷绕成螺旋形时的内径侧部分。而且，α通常为2，但不限于此，只要能表示椭圆可以是任意值。另外，在本实施方式中，说明了半椭圆形状部51a正好是椭圆形状的一半的情况，但不限于此，也可以沿短径b的方向(平行的方向或稍微倾斜也可)在任意位置将椭圆形状进行划分而得的形状。即，本说明书中所说的“半椭圆形状”不是成整周而是指途中被划分的形状，不限定于一半，只要实质上(基本上)为半椭圆形状即可。

[0036] 另一方面，曲线形状部51c与直线部51b、圆弧部51d一同构成被卷绕成螺旋形时的外径侧部分，该曲线形状部51c呈以中心点P2为中心、半径为c的圆弧状，其中，中心点P2配置在从中心点P1向内外径方向延伸的中心线上，在本第1实施方式中，曲线形状部51c的一部分与外接于曲线形状部51c的外接圆51out一致。在本实施方式中，该外接圆51out被设计成曲率比收装部C1的内表面的内接圆C1IN的曲率还小，即半径c的长度小于半径D(参照图2B)。也就是说，优选曲线形状部51c的曲率被设定成在因离心力而推压收装部C1的内表面时，尽可能以较大面积的接触面FS与推压收装部C1的内表面接触，如果曲线形状部51c的曲率比内接圆C1IN的曲率还大，由于接触面悬起，应力都集中在接触点上，故不优选。

[0037] 另外，曲线形状部51c的中心点P2位于比半椭圆形状部51a的中心点P1(被卷绕成螺旋形时的)还靠近内径侧的位置，半径c比上述基本形状的半径b(参照图10B)还大。即半椭圆形状部51a的内径侧端(内径侧的顶点)51g和曲线形状部51c的外径侧端(外径侧的顶点、外接圆51out的外径侧端)51h之间的长度l，比基本形状中的长径a和短径b相加的长度还长。另外，由于外接圆51out的半径c、即曲线形状部51c的半径c比半椭圆形状部51a的长径a还大，因此，曲线形状部51c(外接圆51out)的曲率比半椭圆形状部51a的曲率还大。

[0038] 这样，使曲线形状部51c的半径c比上述基本形状的半径b(参照图10B)还大，且为了增大线材51的截面积，由2个直线状的直线部51b分别与半椭圆形状部51a的两端以及与曲线形状部51c的两端相连，其中，半椭圆形状部51a的两端是指，半椭圆形状部51a在经过中心点P1且和内外径方向垂直的方向上的2个端部，直线部51b通过圆弧部51d而与曲线形状部51c的两端相连。该直线部51b沿内外径方向延伸，详细地讲，直线部51b的位于半椭圆形状部51a侧的部分形成为，与连接中心点P1、P2的、线材51的截面形状的中心线平行。另外，直线部51b的位于曲线形状部51c侧的部分通过圆弧部51d与弯成曲线状的曲线形状部51c平滑且连续地相连，即形成使角部为角R(倒圆角)的不产生应力集中的形状。该圆弧部
51d的曲率比曲线形状部51c(外接圆51out)的曲率还大(半径小)。而且，在本实施方式中，说明了直线部51b被配置成与内外径方向平行的情况，但也可配置成相对于内外径方向倾斜。

[0039] 在此，按照图5并根据角度来说明半椭圆形状部51a、直线部51b、曲线形状部51c、圆弧部51d的位置关系。图5所示的中心P3，是半椭圆形状部51a的内径侧端(内径侧的顶点)51g和曲线形状部51c的外径侧端(外径侧的顶点、外接圆51out的外径侧端)51h之间的长度l的直线状的正中，当然也是线材51在短径b方向上的宽度方向的正中，换言之，是外接于线材51的外接矩形的中心。

[0040] 这样以中心P3为线材51的截面形状的中心且以内径侧端51g为0度时，半椭圆形状部51a被配置在0度到90度和270度到360度的区域之内，在本实施方式中，位于约0度到75度和约285度到360度的区域。

[0041] 另外，以中心P3为线材51的截面形状的中心且以内径侧端51g为0度时，在本实施方式中，直线部51b位于约75度到135度和约225度到285度的区域。而且，由于直线部51b的长度是可根据详情后述的类椭圆比的设定而变更的部分，因此，直线部51b的位置不限定于这些角度。

[0042] 另外，以中心P3为线材51的截面形状的中心且以内径侧端51g为0度时，曲线形状部51c具有至少横跨170度到190度的区域而存在的长度，在本实施方式中，位于约145度到215度的区域。曲线形状部51c所处的角度在如上所述般变更直线部51b的长度时会发生改变，但至少横跨170度到190度的区域而存在，因此，即使线材51倾斜(倾倒)，只要倾角不足
10度，就能防止接触面积大幅减小的情况发生。对于线材51的倾角(倾倒)，详情后述。

[0043] 另外，以中心P3为线材51的截面形状的中心且以内径侧端51g为0度时，圆弧部51d虽因上述直线部51b的长度不同而不同，但是优选被配置在120度到170度和190度到240度的区域之内。在本实施方式中，圆弧部51d位于约135度到145度和约215度到225度的区域。

[0044] 接着，根据图6来说明以上说明的线材51的截面形状中的角度和最大剪切应力之间的模拟(仿真)结果。螺旋弹簧整体形成弧状，施加载荷而使其收缩时，约90％的剪切应力集中于内径侧(0度～100度)，尤其在内径侧端(0度)处产生最大的剪切应力。但是如图6所示，可知向本实施方式所涉及的螺旋弹簧50施加载荷而使其收缩时，在相当于半椭圆形状部51a一部分的0度到90度区域，尤其是内径侧端(0度)处未集中最大剪切应力，剪切应力被分散在内径侧部分中的0度到90度的区域而被平均化。

[0045] 另外，可知直线部51b所处的75度到135度、和圆弧部51d所处的135度到145度，最大剪切应力低于内径侧部分，外径侧部分的曲线形状部51c所处的145度到180度的最大剪切应力高于圆弧部51d但比内径侧部分小。

[0046] 这样在本实施方式的螺旋弹簧50中，可知最大剪切应力被分散而不会集中于特定部分，能提高耐久性。

[0047] 接着说明螺旋的有效圈数。如以上说明那样，通过增大曲线形状部51c的圆弧，并利用与中心线平行的直线部51b使该曲线形状部51c与半椭圆形状部51a相连，能增大线材51的截面形状的截面积。在此，为实现设计所需的作用力，螺旋弹簧50需要适当地设定截面惯性矩和螺旋的有效圈数之间的关系。

[0048] 在此，例如线材的截面形状是垂直的边的长度为h和长度为b的四边形的情况下，有效圈数的计算如下。即，截面惯性矩IZ为，[式5]
在b＝h＝d而近似时为，
[式6]
[式7]
另外，将上述算式(7)代入上述有效圈数的算式(3)时得到，
[式8]
比较截面形状是半径为d的圆形情况下的算式(4)和截面形状是一边长度为d的四边形情况下的算式(8)时，可知其比为8/π和3/2，四边形的较大。

[0049] 即可知，线材的截面积变大时，需要增多有效圈数Na，即由于线材的截面积变大时弹簧变硬，因此，需要增大圈数而设定设计所需的作用力。

[0050] 在此，根据图7对类椭圆比和弹簧常数比之间的关系，说明利用了有限元法的模拟结果。这里所说的类椭圆比，是线材51的截面形状中的内外径方向上的长度和宽度方向上的长度(短径b方向上的最大长度)之比，具体为内径侧端51g和外径侧端51h之间的长度l除以短径b的2倍长度而得的值。另外，弹簧常数比是以线材的截面形状为椭圆形状且类椭圆比为1.25时的弹簧常数为100％，以其为基准而计算出的值。

[0051] 如图7所示，可知即使是线材的截面形状为椭圆形状的情况下，使类椭圆比约为1.38、即向内外径方向延长时，有助于实现低刚性化。而且可知，与线材的截面形状为椭圆形状的情况相比，在本实施方式所涉及的线材51的截面形状中，有助于进一步实现低刚性化。

[0052] 在本线材51的截面形状中，延长直线部51b而设定类椭圆比的情况下，类椭圆比在1.35到1.45之间时弹簧常数比约为90％，能实现低刚性化。这里所说的增大类椭圆比，虽为线材的截面形状朝向内外径变长，但在卷绕线材而制造螺旋时，存在沿内外径变细长时容易倾倒(倾斜)的问题。因此可知，考虑到制造时的情况，优选类椭圆比在1.38到1.40之间。

[0053] 这样提高类椭圆比(例如像1.25到1.40)，即为截面积变大。由于截面积变大时产生于各部分的剪切应力变小，因此，由于能使线径(线材的直径)变细并增大圈数，因此，有助于实现低刚性化。

[0054] 考虑到上述那样的圈数的运算方法、类椭圆比，如图3所示，在将弧状螺旋弹簧50变换为直线状的情况下的具有长度L1的直线状螺旋弹簧50B中，将从一端50a到另一端50b的圈数设计成比上述基本形状的螺旋弹簧250中的圈数N2还多的N1。而且，与上述基本形状的螺旋弹簧250相同，弧状螺旋弹簧50是将直线状螺旋弹簧50B弯曲而形成弧状，此为主流方式，但不限于此，也可在线材51被卷绕成螺旋形的同时形成弧状螺旋弹簧50，也就是说，弧状的形成方法可以任意。因此，直线状螺旋弹簧50B仅仅是作为直线状螺旋弹簧50B的一例，也可以说是将弧状螺旋弹簧50弯成弧状之前的形状。

[0055] 采用以上说明那样的第1实施方式所涉及的螺旋弹簧50，由于外径侧部分包括与具有比短径b还长的半径c的外接圆外接的曲线形状的曲线形状部51c、曲率大的圆弧形状的圆弧部51d、和直线形状的直线部51b，因此，与例如外径侧部分以短径b为半径的作为半圆形状的基本形状相比，能增大线材51的截面积。另外，由于内径侧部分为半椭圆形状的半椭圆形状部51a并与外径侧部分的直线部51b相连，因此，能使曲率变化较小、剪切应力难以集中。如此，由于截面积变大而曲率变化变小，因此，能分散剪切应力而提高螺旋弹簧50的耐久性。

[0056] 另外，由于线材51的截面形状中包括直线状的直线部51b，该直线部51b沿内外径方向延伸且用于分别连接内径侧部分的半椭圆形状部51a和外径侧部分的圆弧部51d，因此，能分散因螺旋弹簧50收缩而相邻的线材51之间接触时产生的应力。

[0057] 而且，由于曲线形状部51c包括与直线部51b相连且曲率比外接圆51out的曲率还小的圆弧部51d，因此，能平滑地连接直线部51b和曲线形状部51c以防止应力出现集中。

[0058] 另外，由于外接圆51out的中心点P2位于比半椭圆形状部51a的中心点P1还靠近被卷绕成螺旋形时的内径侧的位置，因此，能增大曲线形状部51c的外接圆51out的曲率，由此能分散接触罩板27时因离心力而产生的应力。

[0059] 另外，将连接内径侧端51g和外径侧端51h的直线上的正中作为线材51的中心P3而以线材51的内径侧端51g为0度时，由于曲线形状部51c位于(存在于)170度到190度的区域，因此，即使线材51倾斜成不足10度，也能防止罩板27和线材51之间的接触面积大幅减小的情况发生。

[0060] 而且，将连接内径侧端51g和外径侧端51h的直线上的正中作为线材51的中心P3而以线材51的内径侧端51g为0度时，由于半椭圆形状部51a被配置在0度到90度和270度到360度的区域之内，因此，能分散产生于内径侧部分的剪切应力，能提高螺旋弹簧的耐久性。

[0061] 而且，将连接内径侧端51g和外径侧端51h的直线上的正中作为线材51的中心P3而以线材51的内径侧端51g为0度时，优选圆弧部51d被配置在120度到170度和190度到240度的区域之内。

[0062] 另外，由于内径侧端51g和外径侧端51h之间的长度l和短径b方向的最大长度之比在1.35到1.45之间，因此，既能增大线材51的截面积又能使线径变细，由此能增多有效圈数而有助于实现螺旋弹簧50的低刚性化。

[0063] 另外优选，内径侧端51g和外径侧端51h之间的长度l和短径b方向的最大长度之比在1.38到1.40之间时，有助于防止制造时线材51产生倾倒。

[0064] 另外，由于内径侧部分的内径侧端51g和与外径侧部分外接的外接圆51out的外径侧端51h之间的长度l，比长径a和短径b相加的长度还长，即与基本形状的线材251的截面积相比，能增大本螺旋弹簧50的线材51的截面积，由此能分散应力集中而能提高螺旋弹簧50的耐久性。

[0065] 而且，由于在外径侧部分中的与外接圆51out外接的曲线形状处，构成为外接圆51out的曲率比罩板27的内接圆C1IN的曲率小，因此，，与外径侧部分为半圆形状的情况相比，能增大罩板27和线材51之间的接触面积，而且，与在外径侧部分具有直线部分的情况相比，虽然线材51相对于罩板27倾斜，也能防止接触面积大幅减小的情况发生。因此，总体来讲有助于分散因离心力而产生的应力，能提高螺旋弹簧的耐久性。

[0066] 〈第2实施方式〉接着根据图8来说明对上述第1实施方式进行了部分变更的第2实施方式。而且，在本第
2实施方式的说明中，对与第1实施方式相同的部分标注相同标记进行说明并省略其说明。

[0067] 与第1实施方式相比，第2实施方式变更了螺旋弹簧50的线材的截面形状。详细地讲，如图8所示，线材151的截面形状同样由半椭圆形状部151a、直线部151b、圆弧部151d、和曲线形状部151c形成。其中的半椭圆形状部151a、直线部151b、和圆弧部151d的形状同于第1实施方式。

[0068] 本第2实施方式中的曲线形状部151c的形状为，在2处与以中心点P2为圆心而半径为c的外接圆151out外接，其中该中心点P2被配置在从中心点P1向内外径方向延伸的中心线上，换言之，与第1实施方式的曲线形状部51c相比，由通过中心线上的部分凹成凹状的形状构成。和第1实施方式相同，与曲线形状部151c外接的外接圆151out也被设计成曲率与收装部C1的内表面的内接圆C1IN的曲率相同或更小，即半径c的长度在半径D(参照图2B)的长度以下。曲线形状部151c形成为，在因离心力而推压收装部C1的内表面时，用2处接触面FS1、FS2进行接触，如像第1实施方式那样的圆弧状曲线形状部51且半径c远小于半径D的情况下，用1点接触收装部C1的内表面并且因曲率不同而接触面积变小，但是在本第2实施方式中，由于用2处接触面FS1、FS2进行接触，这一点就能分散因离心力而产生的应力。

[0069] 本第2实施方式中的线材151中，曲线形状部151c的中心点P2也位于比半椭圆形状部151a的中心点P1(被卷绕成螺旋形时的)还靠近内径侧的位置，半径c比上述基本形状的半径b(参照图10B)还大。即半椭圆形状部151a的内径侧端(内径侧的顶点)151g和外接圆151out的外径侧端(外径侧的顶点)151h之间的长度l，比基本形状中的长径a和短径b相加的长度还长。因此，与基本形状的线材251的截面积相比，线材151的截面积更大。

[0070] 而且，由于除此之外的结构、作用、和效果与第1实施方式的相同，因此，省略其说明。

[0071] (上述实施方式的汇总)如以上说明那样，本实施方式涉及一种螺旋弹簧(50)，其是线材(51、151)被卷绕成螺旋形而形成的螺旋弹簧(50)，线材(51)在被卷绕成所述螺旋形时的内径侧部分的截面形状包括具有长径(a)和短径(b)且所述长径(a)朝向内外径方向(与内外径方向一致)的实质上的半椭圆形状(51a、151a)，线材(51)在被卷绕成所述螺旋形时的外径侧部分的截面形状包括以具有比所述短径(b)还长的半径(c)的圆为外接圆并与之外接的曲线形状、曲率比所述外接圆的曲率还大的圆弧形状、和分别与所述圆弧形状以及所述半椭圆形状连接的直线形状。

[0072] 由此，由于外径侧部分包括与具有比短径(b)还长的半径(c)的外接圆(51out、151out)外接的曲线形状(51c)、曲率较大的圆弧形状(51d)、和直线形状(51b)，因此，例如与外径侧部分为以短径(b)为半径的半圆形状的情况相比，能增大线材(51)的截面积。另外，由于内径侧部分为半椭圆形状(51a)并与外径侧部分的直线形状(51b)相连，因此，能使曲率变化较小而剪切应力难以集中。如此，由于截面积变大而曲率变化变小，因此，能分散剪切应力而提高螺旋弹簧(50)的耐久性。

[0073] 另外，在本螺旋弹簧(50)中，所述外接圆(51out、151out)的中心点(P2)位于比所述半椭圆形状(51a、151a)的中心点(P1)还靠近被卷绕成所述螺旋形时的内径侧的位置。

[0074] 由此，能增大曲线形状(51c、151c)的外接圆(51out、151out)的曲率，由此能分散接触罩(27)时因离心力而产生的应力。

[0075] 另外，在本螺旋弹簧(50)中，将连接所述内径侧部分的内径侧端(51g、151g)和与所述外径侧部分外接的外接圆(51out、151out)的外径侧端(51h、151h)之间的直线上的正中，作为所述截面形状的中心(P3)，且以所述截面形状的内径侧端(51g、151g)为0度时，所述曲线形状(51c、151c)位于170度到190度的区域。

[0076] 由此，例如即使线材倾斜成不足10度，也能防止罩和线材的接触面积大幅减小的情况发生。

[0077] 而且，在本螺旋弹簧(50)中，将连接所述内径侧部分的内径侧端(51g、151g)和与所述外径侧部分外接的外接圆(51out、151out)的外径侧端(51h、151h)之间的直线上的正中，作为所述截面形状的中心(P3)，且以所述截面形状的内径侧端(51g、151g)为0度时，所述半椭圆形状(51a、151a)被配置在0度到90度和270度到360度的区域内。

[0078] 由此，能分散产生于内径侧部分的剪切应力，能提高螺旋弹簧的耐久性。

[0079] 而且，在本螺旋弹簧(50)中，将连接所述内径侧部分的内径侧端(51g、151g)和与所述外径侧部分外接的外接圆(51out、151out)的外径侧端(51h、151h)之间的直线上的正中，作为所述截面形状的中心(P3)，且以所述截面形状的内径侧端(51g、151g)为0度时，所述圆弧部(51d、151d)被配置在120度到170度和190度到240度的区域内。

[0080] 另外，在本螺旋弹簧(50)中，所述内径侧部分的内径侧端(51g、151g)和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端(51h、151h)之间的长度和所述短径(b)方向的最大长度之比在1.35到1.45之间。

[0081] 由此，既能增大线材(51、151)的截面积又能使线径变细，由此能增多有效圈数而有助于实现螺旋弹簧(50)的低刚性化。

[0082] 另外优选，在本螺旋弹簧(50)中，所述内径侧部分的内径侧端(51g、151g)和与所述外径侧部分外接的外接圆的外径侧端(51h、151h)之间的长度和所述短径(b)方向的最大长度之比在1.38到1.40之间。

[0083] 由此，有助于防止制造时线材(51、151)产生倾倒。

[0084] 而且，在本螺旋弹簧(50)中，所述内径侧部分的内径侧端(51g、151g)和与所述外径侧部分外接的外接圆(51out、151out)的外径侧端(51h、151h)之间的长度(l)，比所述长径(a)和所述短径(b)相加的长度还长。

[0085] 由此，即与基本形状的线材的截面积相比，能增大本螺旋弹簧(50)的线材(51、151)的截面积，由此能分散应力集中而能提高螺旋弹簧(50)的耐久性。

[0086] 另外，在本螺旋弹簧(50)中，所述半椭圆形状这样表示：设所述长径为a、所述短径为b时，用(x/a)α+(y/b)α＝1来表示。

[0087] 另外，本螺旋弹簧(50)朝向旋转方向被配置在2个旋转体(25、26)之间，并且被配置成由至少被设在一方的旋转体(25)上的罩(27)来限制因离心力的移动，所述外接圆(51out、151out)的曲率比所述罩(27)的所述旋转方向上的内接圆(C1IN)的曲率还小。

[0088] 由此，与外径侧部分为半圆形状的情况相比，能增大罩(27)和线材(51)之间的接触面积，而且，与在外径侧部分具有直线部分的情况相比，即使线材(51)相对于罩(27)倾斜，也能防止接触面积大幅减小的情况发生。因此，总体来讲有助于分散因离心力而产生的应力，能提高螺旋弹簧的耐久性。

[0089] (其他实施方式的可能性)而且，在以上说明的第1和第2实施方式中，说明了在线材51、151的截面形状中设置与中心线平行延伸的直线部51b、151b，但也可去掉直线部51b、151b而采用直接连接半椭圆形状部51a、151a和曲线形状部51c、151c的形状，而且，也可使直线部51b、151b形成圆弧状或其他曲线状。即只要线材51、151的内外径方向的长度被设定成能被卷绕成螺旋形、且截面积变得比基本形状还大、并且与罩接触的曲线形状部51c、151c的外接圆51out、151out的曲率变大，这样的截面形状即可。

[0090] 另外，在本实施方式中，说明了将本螺旋弹簧提供给配置在自动变速器的变矩器上的减震装置的情况，但是当然不限于此，只要是变速器的离合器所用的复位弹簧、发动机的阀簧、悬挂系统、气门弹簧等螺旋弹簧，当然也适用于它们。工业实用性

[0091] 本螺旋弹簧能用于搭载在轿车、货车等车辆上的自动变速器或者混合驱动装置等车用传动装置中，尤其适用于要求提高耐久性的装置。附图标记说明
25，旋转体(驱动盘)；26，旋转体(第1从动盘)；27，罩(罩板)；50，螺旋弹簧；51，线材；
51a，半椭圆形状(半椭圆形状部)；51b，直线形状(直线部)；51c，曲线形状(曲线形状部)；
51d，圆弧形状(圆弧部)；51g，内径侧端；51h，外径侧端；51out，外接圆；151，线材,151a，半椭圆形状(半椭圆形状部)；151b，直线形状(直线部)；151c，曲线形状(曲线形状部)；151d，圆弧形状(圆弧部)；151g，内径侧端；151h，外径侧端；151out，外接圆；a，长径；b，短径；c，半径；l，长度；C1IN，内接圆；D，半径；P1，中心点；P2，中心点；P3，中心点。

标题	发布/更新时间	阅读量
螺旋弹簧-专利编号CN105443632B	2020-05-13	380
螺旋弹簧-专利编号CN109073020A	2020-05-11	155
螺旋弹簧-专利编号CN108779823A	2020-05-11	947
螺旋弹簧-专利编号CN101617140B	2020-05-12	1010
螺旋弹簧-专利编号CN109073018A	2020-05-13	609
螺旋弹簧-专利编号CN101184934A	2020-05-13	1082
螺旋弹簧-专利编号CN108779823B	2020-05-11	291
螺旋弹簧-专利编号CN104455135A	2020-05-12	730
螺旋弹簧-专利编号CN102472345B	2020-05-12	470
螺旋弹簧-专利编号CN106461007A	2020-05-11	90

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