螺旋弹簧的制作方法

本发明涉及可用于内燃机的阀簧、高压泵用弹簧等的螺旋弹簧。

背景技术

将弹簧线材成形为从轴线方向一侧向另一侧延伸的螺旋形状而成的螺旋弹簧被广泛地用作内燃机的阀簧、高压泵用弹簧等。

所述螺旋弹簧是用于在轴线方向被压缩时发挥沿着轴线方向的弹性力的部件，但是已知在压缩时，除了沿着轴线方向的弹性力之外，在与轴线方向正交的方向也产生力(横向力)。

希望尽可能防止横向力的产生。

也就是说，例如在采用所述螺旋弹簧作为往复移动的柱塞的按压部件的情况下产生横向力时，在所述柱塞与将该柱塞可往复移动地收容的导向面之间产生的摩擦力变大。

所述摩擦力的增加会招致因所述柱塞的滑动阻力而产生的磨损、摩擦热的上升，存在使采用所述柱塞的高压泵等装置产生工作问题之虞。

关于这一点，本申请的第一申请人提出了以横向力的降低为目的的螺旋弹簧(参照下述专利文献1)。

所述专利文献1所记载的螺旋弹簧被设计成在从安置高度至最大使用高度为止之间有效圈数为整数，与所述有效圈数不为整数或整数附近的螺旋弹簧相比，能够降低横向力。

所述螺旋弹簧具有位于轴线方向两端部的支承圈部和位于所述两端的支承圈部之间的中央圈部，在轴线方向上相邻的弹簧线材之间存在间隙(线间间隙)的区域成为有效圈部。

所述专利文献1公开了设计成所述有效圈部的圈数在从安置高度至最大使用高度为止之间为整数的思想，但却并未记载用于使得所述有效圈部的圈数在使用状态下不变化的具体构成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2000-205320号公报

技术实现要素：

本发明是鉴于所述以往技术而完成的，其目的在于提供一种能尽可能地防止横向力的产生的螺旋弹簧。

本发明的第1方案为了达成所述目，提供一种螺旋弹簧，该螺旋弹簧是弹簧线材成形为从轴线方向一侧向另一侧延伸的螺旋形状而成的，由在轴线方向上相邻的弹簧线材之间的线间间隙划分出的线间圈包括：第1端部区域，在轴线方向一侧，随着从自然长度状态下的线间间隙被设为零的第1基准点向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进而自然长度状态下的线间间隙变大；基准区域，位于比所述第1端部区域靠轴线方向另一侧，自然长度状态下的线间间隙被设为基准值l，l＞0；以及第2端部区域，位于比所述基准区域靠轴线方向另一侧，随着向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进而线间间隙变窄，在第2基准点，自然长度状态下的线间间隙成为零；所述第1端部区域包括从所述第1基准点向轴线方向另一侧延伸线间圈数m(0＜m＜1)的第1端部外侧部位、以及从所述第1端部外侧部位的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧延伸线间圈数n(0＜n＜1且m+n＜1)的第1端部内侧部位；在设每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角为pa的情况下，所述第1端部外侧部位的线间间隙节距角被设为pa，所述第1端部内侧部位的线间间隙节距角被设为pb(pb＞pa)。

根据本发明的第1方案的螺旋弹簧，在轴线方向一侧随着从自然长度状态下的线间间隙为零的第1基准点向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进而自然长度状态下的线间间隙变大的线间圈的第1端部区域，包括从所述第1基准点向轴线方向另一侧延伸线间圈数m(0＜m＜1)的第1端部外侧部位、以及从所述第1端部外侧部位的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧延伸线间圈数n(0＜n＜1且m+n＜1)的第1端部内侧部位。在设每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角为pa的情况下，所述第1端部外侧部位的线间间隙节距角被设为pa，所述第1端部内侧部位的线间间隙节距角被设为pb(pb＞pa)。因此，能够有效地抑制在压缩动作时，在所述第1端部区域产生线间间隙为零的问题，由此，能够尽可能地防止横向力的产生。

优选，所述第2端部区域具有从所述第2基准点向轴线方向一侧延伸线间圈数m的第2端部外侧部位、以及从所述第2端部外侧部位的轴线方向内端位置向轴线方向一侧延伸线间圈数n的第2端部内侧部位；所述第2端部外侧部位的线间间隙节距角被设为pa，所述第2端部内侧部位的线间间隙节距角被设为pb。

在一方案中，所述第1端部内侧部位和所述第2端部内侧部位中，轴线方向内端位置处的线间间隙被设为l；所述基准区域的轴线方向一侧和另一侧分别连结于所述第1端部内侧部位和所述第2端部内侧部位的轴线方向内端位置。

在其它方案中，所述第1端部内侧部位和所述第2端部内侧部位中，轴线方向内端位置处的线间间隙被设为比l大。

在此情况下，所述线间圈具有：第1转变区域，该第1转变区域位于所述第1端部内侧部位的轴线方向内端位置与所述基准区域的轴线方向一侧之间，随着从所述第1端部内侧部位的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l；以及第2转变区域，该第2转变区域位于所述第2端部内侧部位的轴线方向内端位置与所述基准区域的轴线方向另一侧之间，随着从所述第2端部内侧部位的轴线方向内端位置向轴线方向一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l。

本发明的第2方案提供一种螺旋弹簧，该螺旋弹簧是弹簧线材成形为从轴线方向一侧向另一侧延伸的螺旋形状而成的，由在轴线方向上相邻的弹簧线材之间的线间间隙划分出的线间圈包括：第1端部区域，在轴线方向一侧，随着从自然长度状态下的线间间隙被设为零的第1基准点向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进而自然长度状态下的线间间隙变大；基准区域，位于比所述第1端部区域靠轴线方向另一侧，自然长度状态下的线间间隙被设为基准值l，l＞0；以及第2端部区域，位于比所述基准区域靠轴线方向另一侧，随着向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进而线间间隙变窄，在第2基准点，自然长度状态下的线间间隙成为零；所述第1端部区域的线间圈数被设为比1圈小；所述第1端部区域从所述第1基准点向轴线方向另一侧以恒定的线间间隙节距角延伸至少到线间间隙为l的位置为止；所述第1端部区域的线间间隙节距角被设为比每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角pa大。

根据本发明的第2方案的螺旋弹簧，在轴线方向一侧随着从自然长度状态下的线间间隙为零的第1基准点向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进而自然长度状态下的线间间隙变大的线间圈的第1端部区域的线间圈数被设为比1圈小；并且，所述第1端部区域从所述第1基准点向轴线方向另一侧以恒定的线间间隙节距角延伸至少到线间间隙为l的位置为止；所述第1端部区域的线间间隙节距角被设为比每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角pa大。因此，能够有效地抑制在压缩动作时，在所述第1端部区域产生线间间隙为零的问题，由此，能够尽可能地防止横向力的产生。

优选，所述第2端部区域的线间圈数被设为比1圈小；所述第2端部区域从所述第2基准点向轴线方向一侧以恒定的线间间隙节距角延伸至少到线间间隙为l的位置为止；所述第2端部外侧部位的线间间隙节距角被设为比基准线间间隙节距角pa大。

在一方案中，所述第1端部区域和所述第2端部区域中，轴线方向内端位置处的线间间隙被设为l；所述基准区域的轴线方向一侧和另一侧分别连结于所述第1端部区域和所述第2端部区域的轴线方向内端位置。

在其它方案中，所述第1端部区域和所述第2端部区域的轴线方向内端位置处的线间间隙被设为比l大。

在此情况下，所述线间圈具有：第1转变区域，该第1转变区域位于所述第1端部区域的轴线方向内端位置与所述基准区域的轴线方向一侧之间，随着从所述第1端部区域的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l；以及第2转变区域，该第2转变区域位于所述第2端部区域的轴线方向内端位置与所述基准区域的轴线方向另一侧之间，随着从所述第2端部区域的轴线方向内端位置向轴线方向一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l。

在所述各种构成中，优选，本发明的螺旋弹簧具有：第1支承圈部，该第1支承圈部设置于所述螺旋弹簧的轴线方向一侧，形成有朝向轴线方向一侧的第1支承面；第2支承圈部，该第2支承圈部设置于所述螺旋弹簧的轴线方向另一侧，形成有朝向轴线方向另一侧的第2支承面；以及所述第1和第2支承圈部之间的中央圈部。

所述第1支承圈部包括从所述弹簧线材中的长度方向一侧的第1端部延伸到形成所述第1基准点的部分的第1支承圈部边缘区域、以及从所述第1支承圈部边缘区域延伸到所述中央圈部的第1支承圈部转变区域。

所述第1支承圈部边缘区域与所述第1支承圈部转变区域相比向所述螺旋弹簧的轴线方向一侧弯曲；所述第1支承面形成为从所述第1支承圈部边缘区域跨过与所述第1支承圈部转变区域的边界而到达所述第1支承圈部转变区域。

优选，所述第2支承圈部可以包括从所述弹簧线材中的长度方向另一侧的第2端部延伸到形成所述第2基准点的部分的第2支承圈部边缘区域、以及从所述第2支承圈部边缘区域延伸到所述中央圈部的第2支承圈部转变区域。

所述第2支承圈部边缘区域与所述第2支承圈部转变区域相比向所述螺旋弹簧的轴线方向另一侧弯曲；所述第2支承面形成为从所述第2支承圈部边缘区域跨过与所述第2支承圈部转变区域的边界而到达所述第2支承圈部转变区域。

在所述各种构成中，优选，从所述第1基准点到所述第2基准点为止的线间圈数为整数倍。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的螺旋弹簧的自然长度状态下的立体图。

图2是所述实施方式1的螺旋弹簧的自然长度状态下的主视图。

图3是所述实施方式1的螺旋弹簧的自然长度状态下的侧视图。

图4是表示所述实施方式1的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

图5是所述螺旋弹簧的制造装置的示意图。

图6是表示本发明的实施方式2的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

图7是表示本发明的实施方式3的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

图8是表示本发明的实施方式4的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

图9是本发明的变形例的螺旋弹簧的局部主视图。

具体实施方式

实施方式1

以下，参照附图，对本发明的螺旋弹簧的一实施方式进行说明。

图1～图3分别示出本实施方式的螺旋弹簧1a的自然长度状态下的立体图、主视图和侧视图。

如图1～图3所示，本实施方式的螺旋弹簧1a是弹簧线材100成形为从轴线方向一侧向另一侧延伸的螺旋形状而成的，适合利用于内燃机的阀簧、高压泵用弹簧等。

所述螺旋弹簧1a，若以所述弹簧线材100的实际圈为基准，则具有：第1支承圈部10，该第1支承圈部10包括所述弹簧线材100的长度方向一侧的第1端部110，并且，形成有朝向所述螺旋弹簧1a的轴线方向一侧的第1支承面11；第2支承圈部20，该第2支承圈部20包括所述弹簧线材100的长度方向另一侧的第2端部120，并且，形成有朝向所述螺旋弹簧1a的轴线方向另一侧的第2支承面21；以及所述第1和第2支承圈部10、20之间的中央圈部30。

在所述螺旋弹簧1a中，在所述螺旋弹簧1a的轴线方向上相邻的弹簧线材100彼此之间存在线间间隙的区域作为发挥弹性力的有效圈部而起作用。

在此，对在轴线方向上相邻的弹簧线材100彼此之间的所述线间间隙进行详细说明。

所述线间间隙，在轴线方向一侧，随着从自然长度状态下的线间间隙为零的第1基准点51向轴线方向一侧呈螺旋状地前进而变宽，在所述中央圈部30，被设为根据对所述螺旋弹簧1a所要求的弹性力而设定的基准值l(l＞0，参照下述图3)，在轴线方向另一侧，随着向轴线方向一侧呈螺旋状地前进而变窄，在第2基准点52被设为零。

也就是说，如图2和图3所示，由所述线间间隙形成的螺旋形状(以下，称为线间圈)具有：第1端部区域61，在轴线方向一侧，随着从自然长度状态下的线间间隙为零的所述第1基准点51向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进，自然长度状态下的线间间隙变大；基准区域65，位于比所述第1端部区域61靠轴线方向另一侧，自然长度状态下的线间间隙被设为基准值l；以及第2端部区域62，该第2端部区域62位于比所述基准区域65靠轴线方向另一侧，随着向轴线方向另一侧沿着螺旋形状在周向前进，线间间隙变窄，在所述第2基准点52，自然长度状态下的线间间隙成为零。

图4示出了表示所述螺旋弹簧1a中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

如图4所示，在本实施方式的所述螺旋弹簧1a中，所述第1端部区域61的线间圈数小于1。

详细地说，所述第1端部区域61具有从所述第1基准点51向轴线方向另一侧延伸线间圈数m(0＜m＜1)的第1端部外侧部位61a、以及从所述第1端部外侧部位61a的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧延伸线间圈数n(0＜n＜1且m+n＜1)的第1端部内侧部位61b。

如图4所示，在设每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角为pa的情况下，所述第1端部外侧部位61a的线间间隙节距角为基准线间间隙节距角pa，所述第1端部内侧部位61b的线间间隙节距角为pb(pb＞pa)。

通过具有该构成，能够有效地防止在所述螺旋弹簧1a从自然长度状态进行压缩动作之际，在所述第1端部区域61产生线间间隙为零，能够有效地抑制压缩动作时的横向力的产生。

也就是说，在所述螺旋弹簧1a中，设置于轴线方向一侧的所述第1端部区域61具有与每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角pa相比线间间隙节距角大的区域。

因此，能够有效地防止在所述螺旋弹簧1a的压缩动作中，在轴线方向一侧产生有效圈数的变化，由此，能够有效地抑制压缩动作时的横向力产生。

在本实施方式的所述螺旋弹簧1a中，所述第2端部区域62具有实质上与所述第1端部区域61相同的构成。

详细地说，如图4所示，所述第2端部区域62具有从所述第2基准点52向轴线方向一侧延伸线间圈数m的第2端部外侧部位62a、以及从所述第2端部外侧部位62a的轴线方向内端位置向轴线方向一侧延伸线间圈数n的第2端部内侧部位62b。

并且，所述第2端部外侧部位62a的线间间隙节距角为基准线间间隙节距角pa，所述第2端部内侧部位62b的线间间隙节距角为比基准线间间隙节距角pa大的pb。

通过具有该构成，能够有效地防止在所述螺旋弹簧1a从自然长度状态进行压缩动作之际，在所述第2端部区域62产生线间间隙为零，能够有效地抑制压缩动作时的横向力的产生。

所述螺旋弹簧1a通过例如图5所示的制造装置200来制造。

如图5所示，所述制造装置200具有：供给弹簧线材100的供给辊210；引导由所述供给辊210输送的弹簧线材100的引导部件215；第1和第2盘卷工具220(1)、220(2)，该第1和第2盘卷工具220(1)、220(2)设置于以由所述引导部件215引导的状态由所述供给辊210输送的弹簧线材100的输送方向下游侧，将直线状的弹簧线材100成形为螺旋状的螺旋弹簧1a；引导由所述第1和第2盘卷工具220(1)、220(2)成形为螺旋状的螺旋弹簧1a的芯棒部件225；调整所述螺旋弹簧1a的节距的节距工具230；以及与所述芯棒225协作来切断弹簧线材100的切断工具235。

所述第1和第2盘卷工具220(1)、220(2)能在以成形的螺旋弹簧1a的中心为基准的径向上进行位置调整，根据径向位置的改变来改变螺旋弹簧1a的弹簧圈直径。

所述节距工具230能在以螺旋弹簧1a的中心为基准的径向进行位置调整，根据径向位置的改变来改变螺旋弹簧1a的节距。

所述切断工具235能在以螺旋弹簧1a的中心为基准的径向上往复运动，能在与所述芯棒225的接合面226协作地切断所述弹簧线材100的切断位置与从所述芯棒225离开的退避位置之间移动。

如图4所示，在本实施方式中，所述第1端部内侧部位61b和所述第2端部内侧部位62b中，轴线方向内端位置处的线间间隙被设为l，所述基准区域65的轴线方向一侧和另一侧分别直接连结于所述第1端部内侧部位61b和所述第2端部内侧部位62b的轴线方向内端位置。

根据该构成，能够实现所述节距工具230的位置控制的容易化。

实施方式2

以下，参照附图，对本发明的螺旋弹簧的其它实施方式进行说明。

图6示出了表示本实施方式的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

此外，图中，对与所述实施方式1中相同的部件赋予相同的标号，并适当省略其说明。

本实施方式的螺旋弹簧主要在所述第1端部内侧部位61b和所述第2端部内侧部位62b的轴线方向内端位置处的线间间隙比l大这一方面，与所述实施方式1的螺旋弹簧1a不同。

相伴于所述第1端部内侧部位61b和所述第2端部内侧部位62b的轴线方向内端位置处的线间间隙比l大，在本实施方式的螺旋弹簧中，所述线间圈具有：第1转变区域63(1)，该第1转变区域63(1)位于所述第1端部内侧部位61b的轴线方向内端位置与所述基准区域65的轴线方向一侧之间，随着从所述第1端部内侧部位61b的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l；以及第2转变区域63(2)，该第2转变区域63(2)位于所述第2端部内侧部位62b的轴线方向内端位置与所述基准区域65的轴线方向另一侧之间，随着从所述第2端部内侧部位62b的轴线方向内端位置向轴线方向一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l。

根据该构成的所述螺旋弹簧，与实施方式1相比，能够更有效地防止在压缩动作时，在所述第1和第2端部区域61、62产生线间间隙为零，能够更有效地抑制压缩动作时的横向力的产生。

实施方式3

以下，参照附图，对本发明的螺旋弹簧的其它实施方式进行说明。

图7示出了表示本实施方式的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

此外，图中，对与所述实施方式1和2中相同的部件赋予相同的标号，并适当省略其说明。

本实施方式的螺旋弹簧主要在以下两个方面与所述实施方式1和2的螺旋弹簧不同：所述第1端部区域61从线间间隙为零的所述第1基准点51向轴线方向另一侧以恒定的线间间隙节距角延伸至少到线间间隙成为l为止；以及所述第2端部区域62从线间间隙为零的所述第2基准点52向轴线方向一侧以恒定的线间间隙节距角延伸至少到线间间隙成为l为止。

如图7所示，所述第1端部区域61和所述第2端部区域62的线间间隙节距角被设为比每1圈线间圈的线间间隙的位移量为l的基准线间间隙节距角pa大。

在该构成的所述螺旋弹簧中也同样地，能够有效地防止在压缩动作时，在所述第1和第2端部区域61、62产生线间间隙为零，能够有效地抑制压缩动作时的横向力的产生。

在本实施方式中，如图7所示，所述第1端部区域61和所述第2端部区域62中，轴线方向内端位置处的线间间隙被设为l，所述基准区域65的轴线方向一侧和另一侧分别直接连结于所述第1端部区域61和所述第2端部区域62的轴线方向内端位置。

根据该构成，能够实现所述节距工具230的位置控制的容易化。

实施方式4

以下，参照附图，对本发明的螺旋弹簧的其它实施方式进行说明。

图8示出了表示本实施方式的螺旋弹簧中的线间圈数和线间间隙的关系的图表。

此外，图中，对与所述实施方式1～3中相同的部件赋予相同的标号，并适当省略其说明。

本实施方式的螺旋弹簧主要在所述第1端部区域61和所述第2端部区域62的轴线方向内端位置处的线间间隙比l大这一方面，与所述实施方式3的螺旋弹簧不同。

相伴于所述第1端部区域61和所述第2端部区域62的轴线方向内端位置处的线间间隙比l大，在本实施方式的螺旋弹簧中，所述线间圈具有：第1转变区域64(1)，该第1转变区域64(1)位于所述第1端部区域61的轴线方向内端位置与所述基准区域65的轴线方向一侧之间，随着从所述第1端部区域61的轴线方向内端位置向轴线方向另一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l；以及第2转变区域64(2)，该第2转变区域64(2)位于所述第2端部区域62的轴线方向内端位置与所述基准区域65的轴线方向另一侧之间，随着从所述第2端部区域62的轴线方向内端位置向轴线方向一侧沿着螺旋形状前进，线间距离变小而达到基准值l。

根据该构成的所述螺旋弹簧，与所述实施方式3相比，能够更有效地防止在压缩动作时，在所述第1和第2端部区域61、62产生线间间隙为零，能够更有效地抑制压缩动作时的横向力的产生。

在所述各实施方式中，优选，所述螺旋弹簧构成为，从所述第1基准点51到所述第2基准点52为止的线间圈数为整数倍。

也就是说，构成为所述第1基准点51和所述第2基准点52在周向上位于相同位置。

根据该构成，能够更有效地防止压缩动作时的横向力产生。

另外，在所述各实施方式中，优选，所述第1支承圈部10中位于比所述第1基准点51靠端部侧的区域向轴线方向一侧弯曲。

图9示出了所述第1支承圈部10中位于比所述第1基准点51靠端部侧的区域向轴线方向一侧弯曲了的变形例1b的局部主视图。

如图9所示，在所述变形例1b中，所述第1支承圈部10包括：从所述弹簧线材100中的长度方向一侧的第1端部110延伸到形成所述第1基准点51的部分的第1支承圈部边缘区域111；以及从所述第1支承圈部边缘区域111延伸到所述中央圈部30的第1支承圈部转变区域112。

并且，所述第1支承圈部边缘区域111与所述第1支承圈部转变区域112相比向所述螺旋弹簧1b的轴线方向一侧弯曲，所述第1支承面11形成为从所述第1支承圈部边缘区域111跨过与所述第1支承圈部转变区域112的边界而到达第1支承圈部转变区域112。

根据该构成的所述变形例1b，既能充分确保所述第1支承面11的研磨量以保证所述第1支承面11的平坦性，又能加厚所述第1支承圈部10，能进一步减少压缩动作时的横向力产生。

当然，所述第2支承圈部20也能够适用同样的构成。

也就是说，可以是，所述第2支承圈部20包括：从所述弹簧线材100中的长度方向另一侧的第2端部120延伸到形成所述第2基准点52的部分的第2支承圈部边缘区域(未图示)；以及从所述第2支承圈部边缘区域延伸到所述中央圈部30的第2支承圈部转变区域(未图示)；所述第2支承圈部边缘区域与所述第2支承圈部转变区域相比向所述螺旋弹簧1的轴线方向另一侧弯曲，所述第2支承面21形成为从所述第2支承圈部边缘区域跨过与所述第2支承圈部转变区域的边界而到达第2支承圈部转变区域。

标号说明

1a、1b螺旋弹簧

10第1支承圈部

11第1支承面

20第2支承圈部

21第2支承面

30中央圈部

51第1基准点

52第2基准点

61第1端部区域

61a第1端部外侧部位

61b第1端部内侧部位

62第2端部区域

62a第2端部外侧部位

62b第2端部内侧部位

63(1)、64(1)第1转变区域

63(2)、64(2)第2转变区域

65基准区域

100弹簧线材

110弹簧线材的第1端部

111第1支承圈部边缘区域

112第1支承圈部转变区域