CN110418906B - 碟形弹簧 - Google Patents

Abstract

此碟形弹簧为嵌入旋转轴的碟形弹簧，具备：环状的主体部、以及从主体部的内周缘朝向径向内侧突出的爪部，爪部随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧延伸，且在爪部中的至少前端部形成有孔。

Description

碟形弹簧

技术领域

本发明涉及碟形弹簧。

本申请要求2017年3月8日在日本申请的特愿2017-044380号的优先权，在此引用其内容。

背景技术

在现有技术中已知下述专利文献1中所示出的碟形弹簧。该碟形弹簧具备环状的主体部。在将沿着该环状的主体部的中心轴线的方向称为轴向，将从轴向观察的俯视图中与中心轴线正交的方向称为径向，将围绕中心轴线旋转的方向称为周向时，下述专利文献1的碟形弹簧具备从主体部的内周缘向朝径向内侧突出的爪部。该爪部随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧延伸。

在该碟形弹簧中，当主体部与爪部之间作用有轴向的负载时，主体部发生弹性变形，并且爪部的前端相对于主体部沿轴向移动(行程)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第5209904号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在这种碟形弹簧中，要求负载相对于行程的特性稳定。在此，本申请的发明者发现了，当将这种碟形弹簧嵌入旋转轴，并使其旋转而使用时，负载相对于行程的特性随着旋转速度而发生变化。

本发明是鉴于上述情况而提出的，目的在于使旋转而使用碟形弹簧的负载特性稳定。

解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的一个方案的碟形弹簧为嵌入旋转轴的碟形弹簧，具备：环状的主体部；以及从所述主体部的内周缘朝向径向内侧突出的爪部，所述爪部随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧延伸，在所述爪部中的至少前端部形成有孔。

在上述方案的碟形弹簧中，爪部随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧延伸。由此，当碟形弹簧旋转时，爪部上作用有离心力，通过该离心力使得爪部被作用为，以与主体部连接的部分为基点，朝向轴向外侧立起的方式变形。并且该变形(离心力)以随着旋转速度的增大而朝向轴向的一侧强力推压与爪部的前端抵接的作用对象物的方式发挥作用。通过该推压力，使得碟形弹簧的表观负载特性发生变化。

其中，在上述方案中，在爪部中的至少前端部形成有孔。由此，能够减小爪部中的因如上所述的旋转而产生大的推压力的前端部的质量，从而能够抑制该推压力。因此，能够抑制碟形弹簧的负载特性根据旋转速度而相应变化，能够使负载特性稳定。

另外，在上述方案的碟形弹簧中，所述孔中的位于比径向中央部靠外侧的部分的开口面积可以小于位于比径向中央部靠内侧的部分的开口面积。

另外，在上述方案的碟形弹簧中，所述孔可以为从所述爪部的前端部朝向径向外侧延伸的长孔，所述长孔中的除了径向内端部以外的部分的周向上的宽度随着朝向径向外侧而逐渐变小。

在该情况下，能够减小与旋转速度相应的离心力的影响大的爪部的前端部的质量，并且增大这样的离心力的影响小的爪部的根本部的截面积而确保该根本部的强度。

另外，在上述方案的碟形弹簧中，所述长孔中的位于比径向中央部靠外侧的部分的开口面积可以小于位于比径向中央部靠内侧的部分的开口面积。

另外，在上述方案的碟形弹簧中，在相当于所述长孔的除了径向内端部以外的部分的、所述爪部延伸的延伸方向的范围内，与所述延伸方向正交的方向上的所述爪部的截面积可以随着朝向径向外侧而逐渐变大。

在此情况下，能够容易地实现如下形状：爪部的前端部的质量减小，且根本部的截面积增大。

发明效果

根据本发明的上述方案，能够使旋转而使用的碟形弹簧的负载特性稳定。

附图说明

图1是作为本发明的一个实施方式而示出的碟形弹簧的示意图，(a)为俯视图，(b)为侧视图。

图2是图1所示的安装有碟形弹簧的离合器装置的示意图。

图3是实施例2的碟形弹簧的示意图，(a)为俯视图，(b)为侧视图。

图4是对碟形弹簧的行程与负载之间的关系进行说明的曲线图。

图5是比较例的碟形弹簧的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图1～4，对本发明的碟形弹簧的一个实施方式进行说明。

如图1(a)、(b)所示，本实施方式的碟形弹簧10具备环状的主体部2、以及多个爪部3。该碟形弹簧10有时以包围旋转轴(未图示)的方式嵌入而使用。碟形弹簧10由能够弹性变形的金属等板材例如利用冲压加工等形成，但碟形弹簧10的材质及加工方法也可以适当变更。

其中，在本实施方式中，将沿着主体部2的中心轴线O的方向称为轴向。另外，从轴向观察的俯视图中，将与中心轴线O正交的方向称为径向，将围绕中心轴线O旋转的方向称为周向。另外，有时将在轴向上隔着碟形弹簧10的两个区域中的一个区域侧称为+X侧(图1(b)的纸面右侧)，另一区域侧称为-X侧(图1(b)的纸面左侧)。

图1(a)为从轴向观察碟形弹簧10的俯视图，图1(b)为从径向观察碟形弹簧10的侧视图。

各爪部3从主体部2的内周缘向径向内侧突出。多个爪部3沿周向隔开等间隔地配置。另外，不限于此，例如，爪部3也可以以大小间隔沿周向交替设置的方式配置。各爪部3随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧(图1(b)的+X侧)延伸。在本实施方式中，各爪部3的周向的宽度在其延伸方向(后述的延伸方向P)的整个区域是相等的，但并不限于此，例如，爪部3的宽度也可以随着朝向径向内侧而增大或减小。在各爪部3的前端部(径向内侧的端部)形成有贯穿该爪部的圆形的孔3a。本实施方式的爪部3的前端部相当于爪部3的比径向中央部靠前端侧的部分。爪部3的径向中央部相当于爪部3的径向内端与径向外端之间的中央位置。孔3a沿爪部3的板厚方向(与爪部3的宽度方向及延伸方向均正交的方向)贯穿爪部3。

接下来，对安装有碟形弹簧10的离合器装置30进行说明。另外，未图示的结构由于与现有的结构相同，因而省略。

如图2所示，离合器装置30具备：壳体(离合器鼓)31、筒状的活塞34、碟形弹簧10、摩擦机构36、波形弹簧1、离合器毂37、以及弹性挡环38。碟形弹簧10作为该离合器装置30的复位弹簧而使用。

其中，壳体31以外的部件1、10、34、36～38收容于壳体31的内侧。活塞34、碟形弹簧10、摩擦机构36、离合器毂37、以及弹性挡环38与波形弹簧1同轴配置。

壳体31例如由铝合金等形成。

活塞34形成为横向的有底筒状。在活塞34的底壁部34a形成有与中心轴线O处于同轴的贯穿孔34b，在该贯穿孔34b的内侧配设有形成于壳体31的支撑突部31b。活塞34的周壁部34c的开放端部34d与摩擦机构36在轴向上对置。在活塞34的周壁部34c的内侧，沿着轴向从底壁部34a侧(-X侧)朝向开放端部34d侧(+X侧)依次配设有碟形弹簧10和弹性挡环38。

在弹性挡环38中，内周部固定于支撑突部31b的外周面，外周部从沿着轴向的开放端部34d侧(+X侧)支撑碟形弹簧10的爪部3的前端(径向内侧的端部)。即，弹性挡环38的-X侧的面在轴向上支撑碟形弹簧10的爪部3的前端。

碟形弹簧10以包围支撑突部31的方式嵌入。碟形弹簧10的主体部2的外周部与活塞34的内表面抵接。即，支撑突部31b相当于以包围支撑突部31的方式嵌入的旋转轴。

波形弹簧1具备环状体13，该环状体13以朝轴向一侧突出的山部以及朝向其相反侧突出的谷部沿周向交替相连而形成。环状体13的外周面(外周缘)配置有朝向径向外侧突出的限制突片14。波形弹簧1配设在活塞34的周壁部34c的开放端部34d与摩擦机构36之间的轴向的间隙。

在以上的结构中，活塞34向沿着轴向的开放端部34d侧(+X侧)移动时，推压碟形弹簧10和波形弹簧1而使其弹性变形。其中，通过碟形弹簧10使活塞34向轴向的-X侧复原移动，通过波形弹簧1缓和活塞34与摩擦机构36抵接时所产生的冲击力。

此时，碟形弹簧10以从爪部3的前端至主体部2的外周侧为止的、轴向的长度L(参照图1(b))伸缩的方式发生弹性变形。

摩擦机构36从沿着轴向的活塞34的外侧与活塞34的开放端部34d对置而配置。摩擦机构36以环状的从动板40和环状摩擦板39沿轴向交替配置的方式构成，其中，环状摩擦板39的内径和外径小于从动板40的内径和外径。从动板40和摩擦板39与中心轴线O同轴配置。从动板40的外周面上形成有朝向径向外侧突出的外限制突片40a。摩擦板39的内周面上形成有朝向径向内侧突出的内限制突片39a。

从动板40的外限制突片40a以及波形弹簧1的限制突片14与形成于壳体31的内表面的凹部31a卡合。

凹部31a沿轴向延伸，且形成为朝向径向内侧开口的槽状。凹部31a从轴向观察为矩形，且其四个边中的两个边沿大致径向延伸。限定凹部31a的三个内表面31c、31d沿轴向笔直延伸。限定凹部31a的内表面31c、31d中的在周向上相互对置的一对对置面31c在周向上与限制突片14的周端面(周向的一对端面)对置，内表面31d与径向内方对置。

离合器毂37配设在摩擦机构36的径向内侧。在离合器毂37的外周面形成有与摩擦板39的内限制突片39a卡合的卡合凹部37a。

(作用)

然而，在这种离合器装置30中存在碟形弹簧10围绕中心轴线O旋转的情况。其中，碟形弹簧10的爪部3如上所述，随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧(+X侧)延伸。由此，当碟形弹簧10围绕中心轴线O旋转时，爪部3上作用有离心力，通过该离心力使得爪部3被作用为，以与主体部2连接的部分(以下简称为根本部)为基点，朝向轴向外侧立起的方式变形。并且该变形(离心力)作为将与爪部3抵接的弹性挡环38朝向轴向的一侧(+X侧)推压的推压力F(参照图1(b))而发挥作用。因此，由主体部2和爪部3的弹性变形产生的弹性复原力和该推压力F的合力作用在弹性挡环38和活塞34上，由此碟形弹簧10的表观负载特性发生变化。

而且，由于该推压力起因于离心力，因此随着碟形弹簧10的旋转速度的增大，推压力F也增大。即，随着碟形弹簧10围绕中心轴线O旋转的旋转速度的增大，碟形弹簧10的表观负载也增大，可能导致碟形弹簧10的负载特性不稳定。

因此，如上所述，本实施方式的碟形弹簧10中，在爪部3的前端部形成有孔3a。由此，能够减小爪部3中的如上所述的因旋转而产生大的推压力F的前端部的质量，从而能够将该推压力F抑制得较小。因此，能够抑制碟形弹簧的负载特性根据旋转速度而相应变化，能够使负载特性稳定。

而且，由于该孔3a形成在爪部3的前端，因此爪部3的根本部的截面积不会减少，能够确保该根本部的强度。

(负载特性的探讨)

接下来，使用图4，对旋转的有无、爪部3的孔3a的有无、以及孔3a的形状对碟形弹簧10的负载特性的影响进行探讨的结果进行说明。在本探讨中，使用图1、图3、以及图5所示的三种碟形弹簧，并依次称为实施例1、实施例2、以及比较例。上述三种碟形弹簧的主体部2和爪部3的厚度和外形等基本的参数是相同的，仅孔3a的形态不同。

具体而言，在图1所示的实施例1的碟形弹簧10中，在爪部3的前端部形成有圆形的孔3a。

在图3(a)、(b)所示的实施例2的碟形弹簧10A中，在爪部3上形成有从该爪部3的前端部朝向径向外侧延伸的长孔3b。长孔3b从爪部3的前端部延伸到根本部。在长孔3b的径向内侧的端部形成有朝向径向内侧突出的曲面。将包括朝向该径向内侧突出的曲面(例如圆弧)的长孔3b的部分称为径向内端部。在该实施例2中，长孔3b的所述径向内端部的径向长度比除了所述径向内端部以外的部分的径向长度小。另外，长孔3b的径向外侧的端部形成有朝向径向外侧突出的曲面。长孔3b的径向内侧的端部(径向内端部)的曲率半径与实施例1中的孔3a的半径相等。该长孔3b的除了径向内端部以外的部分的周向的宽度随着朝向径向外侧而逐渐变小。由此，在与爪部3延伸的延伸方向P(参照图3(b))正交的截面图中，与长孔3b的除了径向内端部以外的部分在周向上邻接的爪部3的截面积随着朝向径向外侧而逐渐增大。换而言之，在相当于长孔3b的除了径向内端部以外的部分的、爪部3延伸的延伸方向P的范围内，与延伸方向P正交的方向的爪部3的截面积随着朝向径向外侧而逐渐增大。另外，爪部3中的位于比径向中央部靠外侧的部分的质量比位于比径向中央部靠内侧的部分的质量大。另外，延伸方向P是指在从与中心轴线O正交的方向观察的侧视图中，爪部3从根本部朝向前端部延伸的方向。

图3(a)为从轴向观察碟形弹簧10A的俯视图，图3(b)为从径向观察碟形弹簧10A的侧视图。

图3(a)所示的虚拟线C为经过长孔3b的径向中央的、以中心轴线O为中心的圆弧。若将长孔3b中的比虚拟线C靠径向外侧的部分的开口面积设为S1，将比虚拟线C靠径向内侧的部分的开口面积设为S2，则S1<S2。即，长孔3b中的位于比径向中央部靠外侧的部分的开口面积S1比位于比径向中央部靠内侧的部分的开口面积S2小。

在图5所示的比较例的碟形弹簧100中，爪部3未形成有孔。图5为从轴向观察碟形弹簧100的俯视图。

其中，图4所示的曲线图中的“无旋转”为图5所示的比较例的使碟形弹簧100不围绕中心轴心O旋转而使用的情况的数据。另外，图4所示的曲线图中的“比较例”、“实施例1”以及“实施例2”为使比较例以及实施例1～2的各碟形弹簧围绕中心轴线O以5000rpm进行旋转的情况的数据。

图4所示的横轴表示碟形弹簧的行程量。其中，行程量为以无负载时为基准的、碟形弹簧的轴向上的长度L的压缩变形量。即，在碟形弹簧未在轴向上压缩变形的情况下，行程量为0。图4所示的纵轴表示碟形弹簧的轴向的表观负载。该外观负载为主体部2的弹性复原力和上述推压力F的合计值。

其中，图4中的“无旋转”和“比较例”的曲线均为关于比较例的碟形弹簧100的数据，条件的不同点为是否使碟形弹簧100旋转。即，“比较例”的曲线与“无旋转”的曲线之间的差表示的是因使碟形弹簧100旋转而产生的碟形弹簧100的表观负载的增加量。即，意味着负载值从“无旋转”的数据偏离得越大，因使碟形弹簧100旋转而产生的推压力F作用得越大。

从图4可以明显看出，实施例1～2的曲线均比“比较例”的曲线更靠近“无旋转”的曲线。即，实施例1～2的曲线与“无旋转”的曲线之间的各个差均比“比较例”的曲线与“无旋转”的曲线之间的差小。这是因为在实施例1～2中，爪部3上形成有孔3a或者长孔3b，使得爪部3变轻，从而作用于该爪部3的离心力降低，推压力F减小。如此，通过在爪部3上形成孔3或者长孔3b，能够在使碟形弹簧围绕中心轴线O旋转时抑制负载特性的不稳定。

另外，实施例2的曲线比实施例1的曲线靠近“无旋转”的曲线。即，实施例2的曲线与“无旋转”的曲线之间的差比实施例1的曲线与“无旋转”的曲线之间的差小。

这是因为实施例2的长孔3b比实施例1的孔3a的开口面积大，因此爪部3的质量更小。

另外，如实施例2那样，通过使与延伸方向P正交的截面中的爪部3的截面积随着朝向径向外侧而逐渐变大，能够减小根据旋转速度而产生较大的推压力F的爪部3的前端部的质量，并且增大这样的推压力F产生较小的爪部3的根本部的截面积而确保该根本部的强度。

省略详细数值的图示，在探讨结果的一例中，在行程量为2mm时，能够将由比较例的碟形弹簧100产生的推压力F在实施例1的碟形弹簧10中减少约34％，在实施例2的碟形弹簧10A中减少约56％。

另外，本发明的技术范围并不限于所述实施方式，在不脱离本发明的主旨范围内可以进行各种变化。

例如，在上述实施方式中，针对用于离合器装置30的碟形弹簧10(10A)进行了说明，但该碟形弹簧10(10A)也可以用于其他装置。

另外，所述实施例1～2中所示出的主体部2、爪部3、以及孔3a或者长孔3b的形状为一个例子，可以适当地进行变更。例如，对从主体部2突出的爪部3的数量、周向的宽度、或者延伸方向P上的长度等都可以适当地进行变更。

另外，所述实施例1～2中所示出的孔3a和长孔3b的形态为一个例子，可以适当地进行变更。例如，也可以通过在爪部3的前端部形成多个细孔来减少该前端部的质量。或者，还可以将这样的多个细孔形成于爪部3的整个区域，关于该细孔的配置密度，爪部3中的比径向中央部靠前端侧的部分的配置密度大于比径向中央部靠根本侧的部分的配置密度。即，只要爪部3中的至少前端部形成有孔即可。

另外，长孔3b的开口形状可以是多边形、矩形、或者梯形等。另外，长孔3b的径向内端部的周向宽度可以随着朝向径向内侧而逐渐减小，也可以随着朝向径向内侧而逐渐增大。长孔3b中也可以不设置包括朝向径向内侧突出的曲面的所述径向内端部。

另外，所述实施例1～2中所示出的爪部3的外形为一个例子，可以适当地进行变更。例如，也可以采用具备梯形、倒梯形、或锤子形等外形的爪部3。

此外，能够在不脱离本发明主旨的范围内，将上述实施方式的构成要素替换为公知的构成要素，而且也可以将上述实施方式或变形例适当地进行组合。

附图标记说明

2 主体部

3 爪部

3a 孔

3b 长孔

10、10A 碟形弹簧

O 中心轴线

Claims (3)

1.一种碟形弹簧，其特征在于，所述碟形弹簧嵌入旋转轴，且旋转而使用，并具备：

环状的主体部；以及

从所述主体部的内周缘朝向径向内侧突出的爪部，

所述爪部随着朝向径向内侧而逐渐朝向轴向的一侧延伸，

在所述爪部中的至少前端部形成有孔，

所述孔未到达根本部，所述根本部为所述爪部中的与所述主体部的连接部分，

所述孔为从所述爪部的所述前端部朝向径向外侧延伸的长孔，所述长孔中的位于比虚拟线靠径向外侧的外侧部分的开口面积小于位于比所述虚拟线靠径向内侧的内侧部分的开口面积，其中，所述虚拟线为经过所述长孔的径向中央的、以所述主体部的中心轴线为中心的圆弧。

2.根据权利要求1所述的碟形弹簧，其特征在于，

所述长孔中的除了径向内端部以外的部分的周向上的宽度随着朝向径向外侧而逐渐变小。

3.根据权利要求1或2所述的碟形弹簧，其特征在于，

在相当于所述长孔的除了径向内端部以外的部分的、所述爪部延伸的延伸方向的范围内，与所述延伸方向正交的方向上的所述爪部的截面积随着朝向径向外侧而逐渐变大。

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