CN106460984B

CN106460984B - 碟形弹簧

Info

Publication number: CN106460984B
Application number: CN201580032697.3A
Authority: CN
Inventors: 寺田雄亮
Original assignee: Japan Clockwork Co ltd
Current assignee: Japan Clockwork Co ltd
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2018-12-11
Anticipated expiration: 2035-06-22
Also published as: US10060493B2; JP6538047B2; CN106460984A; WO2015194196A1; JPWO2015194196A1; US20170159739A1

Abstract

本发明提供碟形弹簧，其通过弹簧常数相对于弯曲量增大的特性而不使板厚增加就能够容易地确保所要求的负载。碟形弹簧(1)具有环形碟状的弹簧部(3)，且弹簧部(3)夹设于沿轴向相对移动而接近或远离的一对旋转部件、例如外板(7)以及活塞(9)间，碟形弹簧(1)的特征在于，弹簧部(3)具有：用于与例如外板(7)抵接的曲线剖面形状部(11)；以及直线剖面形状部(13)，其与曲线剖面形状部(11)连续且形成于弹簧部(3)的内径侧和外径侧的至少一方而与例如活塞(9)抵接，用于能够在两旋转部件间被挤压成贴紧状。

Description

碟形弹簧

技术领域

本发明涉及用于以下等情况的碟形弹簧，即，吸收汽车用自动变速器等的多片式离合器机构的离合器接合时等产生的冲击。

背景技术

以往，在汽车用自动变速器(AT)、金属带式自动变速机(CVT)等的多片式离合器机构中，一直在使用对离合器接合时产生的冲击进行吸收的碟形弹簧。

图18是表示应用了专利文献1所记载的以往的碟形弹簧200的多片式离合器机构100的结构的主要部分放大剖视图。多片式离合器机构100具备形成大致有底圆筒状的离合器鼓101，并在其内周面形成有沿轴线方向延伸的内花键103。在离合器鼓101的内部同心状地配置有离合器毂105，在离合器毂105的外周面形成有花键107。

在离合器鼓101和离合器毂105之间，交替地配置有摩擦离合器109的外板111以及内板113。外板111与离合器鼓101的内花键103卡合，内板113与离合器毂105的花键107卡合。

在摩擦离合器109的一侧配置有液压驱动器115的活塞117，在其另一侧配置有承压板119。液压驱动器115在活塞117和离合器鼓101之间具备液压室121。

在摩擦离合器109的外板111和液压驱动器115的活塞117之间，夹设有碟形弹簧200。该碟形弹簧200的外周侧与摩擦离合器109的外板111对置，内周侧与液压驱动器115的活塞117对置。

在该多片式离合器机构100中，当向液压室121供给工作油时，被液压驱动的活塞117经由碟形弹簧200而向承压板119按压摩擦离合器109的外板111以及内板113。

通过该按压，与按压力相应地接合摩擦离合器109，控制离合器鼓101和离合器毂105之间的转矩传递。

此时，碟形弹簧200由于活塞117的按压而相对于外板111弹性变形，吸收离合器接合时产生的冲击。

该碟形弹簧200的一般的负载特性为以下特性，即，如图19(A)、(B)所示，当超过一定的弯曲量时，弹簧常数相对于弯曲量减少。因此，存在以下问题，即，为了确保所要求的负载，需要增加碟形弹簧200的板厚，无法向有限的空间组装。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－75877号公报

发明内容

发明所要解决的课题

所要解决的问题点在于，为了确保所要求的负载，需要增加碟形弹簧的板厚，无法向有限空间组装。

用于解决课题的方案

为了能够通过即使相对于超过一定的弯曲量的弯曲量，弹簧常数也增大的特性而不使板厚增加就容易地确保所要求的负载，本发明为一种碟形弹簧，其具有环形碟状的弹簧部，且上述弹簧部夹设于沿轴向相对移动而接近或远离的一对旋转部件间，上述弹簧的特征在于，上述弹簧部具有：用于与上述旋转部件的一方抵接的曲线剖面形状部；以及直线剖面形状部，其与该曲线剖面形状部连续且形成于上述弹簧部的内径侧和外径侧的至少一方而与上述旋转部件的另一方抵接，用于能够在上述两旋转部件间被挤压成贴紧状。

发明的效果

本发明为上述结构，因此，当一对旋转部件沿轴向相对移动而接近时，曲线剖面形状部的向旋转部件的一方的抵接位置向内径侧或外径侧平滑地移动，即使相对于超过一定的弯曲量的弯曲量，弹簧常数也不减小而增大。因此，易于不增加碟形弹簧的板厚而确保所要求的负载。

另外，直线剖面形状部能够在两旋转部件间被挤压成贴紧状，因此弹簧部的负载特性稳定。

附图说明

图1(A)是碟形弹簧的主视图，图1(B)是图1(A)的IB－IB线向视剖视图。(实施例1)

图2是弹簧部的剖视图。(实施例1)

图3是碟形弹簧的负载特性图。(实施例1)

图4是表示曲线剖面形状部的曲率中心位置的弹簧部的剖视图。(实施例1)

图5是表示因曲线剖面形状部的曲率中心位置的不同而引起的碟形弹簧的负载特性的不同的负载特性图。(实施例1)

图6是表示曲线剖面形状部的曲率半径的弹簧部的剖视图。(实施例1)

图7是表示因曲线剖面形状部的曲率半径的不同而引起的碟形弹簧的负载特性的不同的负载特性图。(实施例1)

图8是表示弹簧部的各部位的位置关系的剖视图。(实施例1)

图9是将曲线剖面形状部以多个曲率形成的弹簧部的剖视图。(实施例2)

图10是碟形弹簧的负载特性图。(实施例2)

图11是在内外径侧具备爪的弹簧部的剖视图。(实施例3)

图12是在内外径侧具备爪的弹簧部的剖视图。(实施例3)

图13(A)是在内径侧具备柄的碟形弹簧的主视图，图13(B)是图13(A)的XIIIB－XIIIB线向视剖视图。(实施例3)

图14(A)是在外径侧具备爪的碟形弹簧的主视图，图14(B)是图14(A)的XIVB－XIVB线向视剖视图。(实施例3)

图15是弹簧部的剖视图。(实施例4)

图16是表示与图15的弹簧部的外径侧的径向长度相应的负载的变动的图表。(实施例4)

图17是表示与图15的弹簧部的外径侧的径向长度的变化相应的由负载和行程的关系而决定的负载特性的变动的图表。(实施例4)

图18是表示碟形弹簧的安装的多片式离合器机构的主要部分剖视图。(现有例)

图19(A)、图19(B)是碟形弹簧的负载特性图。(现有例)

具体实施方式

即使相对于超过一定的弯曲量的弯曲量，弹簧常数也增大，根据该特性，能够不增加碟形弹簧的板厚而容易地确保所要求的负载，为此，通过弹簧部具有曲线剖面形状部和直线剖面形状部来实现，其中，曲线剖面形状部用于与旋转部件的一方抵接，直线剖面形状部与该曲线剖面形状部连续、形成于弹簧部的内径侧和外径侧的至少一方而与旋转部件的另一方抵接，且用于能够在两旋转部件间被挤压成贴紧状。

实施例1

[碟形弹簧的构造]

图1(A)是碟形弹簧的主视图，图1(B)是图1(A)的IB－IB线向视剖视图，图2是弹簧部的剖视图，图3是碟形弹簧的负载特性图。

如图1、图2所示，碟形弹簧1具有环形碟状的弹簧部3。在弹簧部3的内径内具备孔5。该碟形弹簧1的弹簧部3夹设在沿轴向相对移动地接近或远离的一对旋转部件间而使用。

例如与图18一样，碟形弹簧1组装于汽车用自动变速器(AT)、金属带式自动变速机(CVT)等的多片式离合器机构，摩擦离合器的外板7是一对旋转部件的一方，另一方是液压驱动器的活塞9。

在该情况下，能够通过活塞9对外板7的按压而呈贴紧状地挤压碟形弹簧1的内径侧。此外，外板7以及活塞9省略图示。

此外，碟形弹簧1的组装没有特别地限定，也可以将摩擦离合器的承压板和离合器鼓侧的挡块作为一对旋转部件而在两者间组装。

在该情况下，碟形弹簧1的外径侧能够被两旋转部件挤压成贴紧状。另外，也能够去掉内径侧的后述的直线剖面形状部。

弹簧部3以均匀的板厚而形成，且具有曲线剖面形状部11和直线剖面形状部13。

弹簧部3通过冲压而形成，曲线剖面形状部11用于与作为旋转部件的一方的外板7等抵接。本实施例中，在自由状态下，曲线剖面形状部11的中央部为切点，与外板7抵接。

曲线剖面形状部11的曲率半径R、中心角θ(未图示)只要满足后述的式子就能够任意地设定。曲线剖面形状部11的曲率中心位于经过曲线剖面形状部11相对于外板7的切点且与外板7的旋转轴芯平行的直线上。

此外，曲线剖面形状部11也能够由双曲线、椭圆曲线、其他的曲线构成。

直线剖面形状部13与曲线剖面形状部11连续而形成于上述弹簧部3的内径侧以及外径侧，且具有内径侧直线剖面形状部13a以及外径侧直线剖面形状部13b。在图2中，为了明确，内径侧直线剖面形状部13a用一对粗线来表示范围。此外，直线剖面形状部13也能够形成于内径侧或外径侧的一方。在该情况下，以到达没有形成直线剖面形状部13的外径侧或内径侧的方式形成曲线剖面形状部11。

内径侧直线剖面形状部13a与作为旋转部件的另一方的活塞9抵接，并且能够在作为两旋转部件的外板7以及活塞9间呈贴紧状地挤压。在该挤压下，曲线剖面形状部11在外板7以及活塞9间没有被挤压。因此，能够将内径侧直线剖面形状部13a在外板7以及活塞9间可靠地挤压成贴紧状，能够正确地得到负载特性。

内径侧直线剖面形状部13a以及外径侧直线剖面形状部13b与曲线剖面形状部11以没有台阶或角部的方式连续且平滑地延续。具体来说，内径侧直线剖面形状部13a以及外径侧直线剖面形状部13b沿曲线剖面形状部11的各端部的曲线切线方向延伸设置。

此外，在本实施例中，也能够以形成与外板7平行的角度的方式形成外径侧直线剖面形状部13b。

[负载特性]

而且，在与图18一样地组装了碟形弹簧1的多片式离合器机构中，当向液压室供给工作油时，被液压驱动的活塞9开始按压碟形弹簧1的内径侧直线剖面形状部13a的内径侧缘部，随着按压力的增大，内径侧直线剖面形状部13a向贴紧外板7的方向位移。

通过该位移，曲线剖面形状部11相对于外板7的切点逐渐向内径侧移动而提高弹簧常数。

因此，活塞9的按压力经由碟形弹簧1的曲线剖面形状部11而传递至摩擦离合器的外板7，外板7以及未图示的内板相对于承压板被按压。

通过该按压，与按压力相应地接合摩擦离合器，控制离合器鼓和离合器毂之间的转矩传递。

此时，碟形弹簧1一边如上所述地使曲线剖面形状部11相对于外板7的切点逐渐向内径侧移动，一边进行弹性变形，一边如上所述地使弹簧常数增大，一边吸收离合器接合时产生的冲击。

如图3所示，该碟形弹簧1的负载特性为，即使超过一定的弯曲量，相对于弯曲量，弹簧常数也增大，负载也增大。因此，碟形弹簧1即使不增大板厚也能够容易地确保所要求的负载。

即，不会无法向有限的空间组装碟形弹簧1，而能够容易地进行。

图4是表示曲线剖面形状部的曲率中心位置的弹簧部的剖视图，图5是表示因曲线剖面形状部的曲率中心位置的不同而引起的碟形弹簧的负载特性的不同的负载特性图。

在图4中，曲线剖面形状部11相对于外板7的切点的位置相对于旋转部件的旋转中心，能够指定为曲线中心的位置(R中心的位置)通过使该R中心的位置变化，从而初始的力点变化，因此能够控制负载的大小。R中心的位置的界限为在内径侧或外径侧未设置直线剖面形状部13的位置。

图5为碟形弹簧1根据该R中心的位置的变化的负载特性。当变小时，负载相对于行程的上扬变大，能够使弹簧常数相对于弯曲量的增大变得更大。

图6是表示曲线剖面形状部的曲率半径的弹簧部的剖视图，图7是表示因曲线剖面形状部的曲率半径的不同而引起的碟形弹簧的负载特性的不同的负载特性图。

在图6中，通过使曲线剖面形状部11的曲率半径R的大小变化而初始的着力点变化，因此能够控制负载的大小。R的大小的上限值为在内径侧或外径侧未设置直线剖面形状部13的大小。

图7是碟形弹簧1根据该曲率半径R的变化的负载特性。当R变大时，负载相对于行程的上扬变大，能够使弹簧常数相对于弯曲量的增大变得更大。

图8是表示弹簧部的各部位的位置关系的剖视图。

如上所述，弹簧部3的形态为，具有曲线剖面形状部11，且在内径侧或外径侧存在直线剖面形状部13。对于该限制，能够如下规定。

在直线剖面形状部13形成于弹簧部3的内径侧，且将曲线剖面形状部11的曲率半径设为R、将曲线剖面形状部11的内径侧中心角设为θ1、将曲线剖面形状部11的曲率中心的径向位置设为将弹簧部3的内径设为将内径侧直线剖面形状部13a相对于外板7的外倾角度设为α时，上述弹簧部3满足：

R×tanθ1＜(A－D1)/cosα

此外，内径侧中心角θ1是指曲线剖面形状部11的中心角被连接曲线剖面形状部11相对于外板7的切点和曲线剖面形状部11的曲率中心的半径R分割的情况下的内径侧的角度。

在直线剖面形状部13形成于弹簧部3的外径侧，且将曲线剖面形状部11的曲率半径设为R、将曲线剖面形状部11的外径侧中心角设为θ2、将曲线剖面形状部11的曲率中心的径向位置设为将弹簧部3的外径设为将外径侧直线剖面形状部13b相对于外板7的外倾角度设为β时，上述弹簧部3满足：

R×tanθ2＜(D2－A)/cosβ

此外，外径侧中心角θ2是指如上所述地分割曲线剖面形状部11的中心角的情况下的外径侧的角。

这样一来，易于不使碟形弹簧1的板厚增加而通过曲线剖面形状部11来与变形相应地提高弹簧常数，容易地确保所要求的负载。

另外，由于无需使碟形弹簧1的板厚增加，因此不会无法向多片离合器机构等的有限的空间组装。

而且，直线剖面形状部13能够在作为两旋转部件间的外板7以及活塞9间呈贴紧状地挤压，因此，弹簧部3的负载特性稳定，并且能够可靠地进行摩擦离合器的接合控制。

实施例2

图9、图10涉及本发明的实施例2，图9是将曲线剖面形状部以多个曲率形成的弹簧部的剖视图，图10是碟形弹簧的负载特性图。

在图9中，就本实施例的碟形弹簧1A的弹簧部3A而言，以多个曲率半径R1、R2形成曲线剖面形状部，使第一、第二曲线剖面形状部11Aa、11Ab相互平滑地连续。与实施例1相同，第一曲线剖面形状部11Aa与外径侧直线剖面形状部13Ab平滑地连续，第二曲线剖面形状部11Ab与内径侧直线剖面形状部13Aa平滑地连续。

图10是碟形弹簧1A根据该曲率半径R的变化的负载特性。使R2的工作范围与R1的工作范围连续，能够使弹簧常数相对于弯曲量的增大变得更大。

此外，构造的变形以及作用效果与实施例1一样。

实施例3

图11～图14涉及本发明的实施例3，图11、图12是在内外径侧具备爪的弹簧部的剖视图，图13(A)是在内径侧具备柄的碟形弹簧的主视图，图13(B)是图13(A)的XIIIB－XIIIB线向视剖视图，图14(A)是在外径侧具备爪的碟形弹簧的主视图，图14(B)是图14(A)的XIVB－XIVB线向视剖视图。

该实施例3在弹簧部的内径侧和外径侧的至少一方作为卡合用凸部而具备爪或柄。

图11的碟形弹簧1B的弹簧部3B作为爪而具备内径爪3Ba以及外径爪3Bb。与实施例1一样，碟形弹簧1B具备曲线剖面形状部11B、内径侧直线剖面形状部13Ba、外径侧直线剖面形状部13Bb。

图12的碟形弹簧1C的弹簧部3C作为爪而具备内径爪3Ca以及外径爪3Cb。内径爪3Ca以及外径爪3Cb相对于弹簧部3C相互向反方向弯折。与实施例1一样，碟形弹簧1C具备曲线剖面形状部11C、内径侧直线剖面形状部13Ca、外径侧直线剖面形状部13Cb。

图13的碟形弹簧1D的弹簧部3D作为柄而具备内径柄3Da。与实施例1一样，碟形弹簧1D具备曲线剖面形状部11D、内径侧直线剖面形状部13Da、外径侧直线剖面形状部13Db。

图14的碟形弹簧1E的弹簧部3E作为爪而具备外径爪3Eb。与实施例1一样，碟形弹簧1E具备曲线剖面形状部11E、内径侧直线剖面形状部13Ea、外径侧直线剖面形状部13Eb。

实施例4

图15～图17涉及本发明的实施例4，图15是弹簧部的剖视图，图16是表示与图15的弹簧部的外径侧的径向长度相应的负载的变动的图表，图17是表示与图15的弹簧部的外径侧的径向长度相应的由负载和行程的关系而决定的负载特性的变动的图表。

实施例4的碟形弹簧1F以实施例1的构造为基础，对作为弹簧部3F的外径侧部分的外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L(＝D2－A)，基于与该径向长度L相应的负载变动特性而设定。

如图16所示，就负载变动特性而言，负载随着外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L的增加而呈非线形(曲线状)逐渐增加。此外，在图16中，对比了使具有不同的径向长度L的碟形弹簧1F弯曲指定的行程的状态下的负载。

该负载变动特性的负载的增加基于当外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L增加时，弹簧部3F的刚性提高。另外，负载的增加依赖于外径侧直线剖面形状部13Fb的体积增加，因此相对于外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L的增加而呈非线形。

当基于该图16的负载变动特性而设定外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L时，由负载和行程的关系而决定的负载特性如图17的两点划线所示地根据长度设定而变动。

即，作为负载特性的变动，当如图16所示地指定的行程下的负载增减时，与之相应地，在图17的负载特性中，对应的行程下的负载(例如点P)增减。

就负载特性而言，负载根据该负载(例如点P)的变动，相对于行程的上扬而整体进行变动。具体来说，若外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L变大，则负载相对于行程的上扬变大，能够使弹簧常数相对于行程(弯曲量)的增大变得更大。相反，若径向长度L变小，则负载相对于行程的上扬变小。

因此，在本实施例的碟形弹簧1F中，通过设定外径侧直线剖面形状部13Fb的径向长度L，从而能够控制负载特性。而且，在本实施例的碟形弹簧1F中，能够使负载根据与径向长度L的增减而呈非线形地增减，因此，即使在增大径向长度L而使弹簧常数的增大变得更大的情况下，也能够抑制径向长度L意外地变大，不会无法向有限的空间组装。

此外，本实施例的构造的变形以及作用效果与实施例1相同。

符号的说明

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F—碟形弹簧，3、3A、3B、3C、3D、3E、3F—弹簧部，3Ba、3Ca、3Ca—内径爪(凸部)，3Bb、3Cb、3Cb、3Eb—外径爪(凸部)，3Da—内径柄(凸部)，11、11B、11C、11D、11E—曲线剖面形状部，11Aa—第一曲线剖面形状部(曲线剖面形状部)，11Ab—第二曲线剖面形状部(曲线剖面形状部)，13—直线剖面形状部，13a、13Aa、13Ba、13Ca、13Da、13Ea、13Fa—内径侧直线剖面形状部，13b、13Ab、13Bb、13Cb、13Db、13Eb、13Fb—外径侧直线剖面形状部，R、R1、R2—曲率半径，θ—曲线剖面形状部的中心角，—曲线剖面形状部的曲率中心的径向位置，—弹簧部的内径，α、β—外倾角度。

Claims

1.一种碟形弹簧，其具有环形碟状的弹簧部，且上述弹簧部夹设于沿轴向相对移动而接近或远离的一对旋转部件间，

上述碟形弹簧的特征在于，

上述弹簧部具有：用于与上述旋转部件的一方抵接的曲线剖面形状部；以及直线剖面形状部，其与该曲线剖面形状部连续且形成于上述弹簧部的内径侧和外径侧的至少一方而与上述旋转部件的另一方抵接，用于能够在两个上述旋转部件间被挤压成贴紧状，

上述直线剖面形状部沿上述曲线剖面形状部的端部的曲线切线方向延伸设置。

2.根据权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，

上述弹簧部以多个曲率半径形成上述曲线剖面形状部。

3.根据权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，

在上述直线剖面形状部形成于上述弹簧部的内径侧，且将上述曲线剖面形状部的曲率半径设为R、将上述曲线剖面形状部的内径侧中心角设为θ1、将上述曲线剖面形状部的曲率中心的径向位置设为将上述弹簧部的内径设为将上述内径侧的直线剖面形状部相对于上述旋转部件的一方的外倾角度设为α时，

上述弹簧部满足：

R×tanθ1＜(A－D1)/cosα。

4.根据权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，

在上述直线剖面形状部形成于上述弹簧部的外径侧，且将上述曲线剖面形状部的曲率半径设为R、将上述曲线剖面形状部的外径侧中心角设为θ2、将上述曲线剖面形状部的曲率中心的径向位置设为将上述弹簧部的外径设为将上述外径侧的直线剖面形状部相对于上述旋转部件的一方的外倾角度设为β时，

上述弹簧部满足：

R×tanθ2＜(D2－A)/cosβ。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的碟形弹簧，其特征在于，

上述碟形弹簧在上述弹簧部的内径侧和外径侧的至少一方具备卡合用凸部。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的碟形弹簧，其特征在于，

上述弹簧部的外径侧部分的径向长度，是基于上述弹簧部的负载随着该部分的径向长度的增加而呈非线形地逐渐增加的负载变动特性而设定。