JP2006258239A - Belleville spring and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、輸送機械の多板式クラッチ機構のクラッチ締結時などに生じるショックの吸収のために用いられる皿ばねおよびその製造方法に係り、特にクラッチドラムに対する相対回転防止用の歯を備えた皿ばねの改良技術に関する。 The present invention relates to a disc spring used for absorbing a shock generated when a clutch of a multi-plate clutch mechanism of a transport machine is engaged, and a manufacturing method thereof, and more particularly, a disc spring having teeth for preventing relative rotation with respect to a clutch drum. Relates to improved technology.
輸送機械の変速装置には、クラッチ機構として湿式多板式クラッチ機構が使用されている。湿式多板式クラッチ機構には、クラッチ締結時に生じるショックを吸収する皿ばねが用いられている。図4は、従来の皿ばね200を適用した多板式クラッチ機構100の構成を表す拡大側断面図である。多板式クラッチ機構100は、略有底円筒状をなすクラッチドラム101を備え、その内周面には軸線方向に延在するスプライン溝101Aが円周方向に複数形成されている。クラッチドラム101の内部には、それと回転軸線位置が一致する筒状のクラッチハブ102が設けられ、その外周面には軸線方向に延在するスプライン溝102Aが円周方向に複数形成されている。
A wet multi-plate clutch mechanism is used as a clutch mechanism in a transmission of a transport machine. The wet multi-plate clutch mechanism uses a disc spring that absorbs shock generated when the clutch is engaged. FIG. 4 is an enlarged side sectional view showing a configuration of a
クラッチドラム101とクラッチハブ102との間には、クラッチドラム101のスプライン溝101Aに嵌合する従動プレート103と、クラッチハブ102のスプライン溝102Aに嵌合する駆動プレート104とが、軸線方向に移動可能に所定の間隔をおいて交互に配置されている。クラッチドラム101の底面側には、ピストン105が軸線方向に移動可能に設けられ、ピストン105とクラッチドラム101との間には油圧室106が形成されている。
Between the
クラッチドラム101の底面側の従動プレート103とピストン105の間には、中心に孔が形成された円形の皿形状をなす皿ばね200が設けられている。皿ばね200は、その外周縁部の表面が従動プレート103によって支持されるとともに、その内周縁部の裏面がピストン105によって支持されるように配置されている。
Between the driven
上記のような多板式クラッチ機構100では、油圧室106に作動油を供給すると、油圧により駆動されたピストン105が、皿ばね200を介してクラッチドラム101の底面側の従動プレート103を押圧する。すると、底面側の従動プレート103がクラッチドラム101の開口側に移動して、互いに対向する従動プレート103および駆動プレート104の摩擦面が係合し、クラッチ締結が行われる。このとき、皿ばね200は、皿形状から略平たくなるように弾性変形することによって、クラッチ締結時に生じるショックを吸収する。
In the
ところで、上記皿ばね200は、円形状をなしているため、クラッチ機構100の回転動作時にクラッチドラム101に対して相対回転しやすい。このため、クラッチドラム101の内壁への皿ばね200の衝突が頻繁に起こり、その結果、クラッチドラム101の内壁に傷が生じるという問題があった。
Incidentally, since the
そこで、上記のような問題を解決するために、図5に示すように、中心に孔310Aが形成された円形の皿形状をなす本体310の外周部に、複数の歯311を形成した皿ばね300が提案されている(たとえば特許文献1)。皿ばね300では、その歯311がクラッチドラム101の内周面のスプライン溝101Aと嵌合するように、本体310がクラッチドラム101の内部に設置されるので、上記のような皿ばね300の相対回転を防止することができる。
Therefore, in order to solve the above problem, as shown in FIG. 5, a disc spring in which a plurality of
しかしながら、上記皿ばね300では、クラッチ締結時における弾性変形の際、歯311の根元部に応力集中が発生するため、皿ばね300の耐久性が大きく低下するという問題があった。
However, the
そこで、歯311の根元部における発生応力を小さくするために、歯311の根元部の円弧部311Aの曲率半径を大きくすることが考えられる。
Therefore, in order to reduce the generated stress at the root portion of the
ところが、この場合、歯311の根元部の円弧部311Aが、円周方向に拡がるようにして半径方向外側に突出するため、クラッチドラム101のスプライン溝101Aの形状がシャープである場合、そのシャープエッジと円弧部311Aとが衝突しやすい。このため、歯311によるスプライン溝101Aの摩耗が大きくなる。また、歯311の側面部の直線部311Bの長さが小さくなるため、歯311のスプライン溝101Aとの嵌合面積が小さくなる。その結果、歯311とスプライン溝101Aとの接触面圧が増大し、歯311によるスプライン溝101Aの摩耗が大きくなる。
However, in this case, since the
一方、皿ばね300の耐久性を向上させるために、皿ばね300の全体に多段階のショットピーニング加工を行うことによって皿ばね300に残留応力を付与することにより疲労強度を大きくすることが考えられる(たとえば特許文献2)。
On the other hand, in order to improve the durability of the
ところが、この場合、皿ばね300の全体に多段階のショットピーニング加工を行うため、従動プレート103に支持される本体310と歯311の外周縁部およびピストン105に支持される本体310の内周縁部のシャープエッジの除去量が多くなり、その外周縁部および内周縁部の端面曲率が大きくなる。このため、歯311のスプライン溝101Aとの嵌合面積が小さくなるから、歯311とスプライン溝101Aとの接触面圧が増大する。その結果、歯311によるスプライン溝101Aの摩耗が大きくなるため、多板式クラッチ機構100の耐久性が大きく低下する。さらに、本体310の外周縁部における従動プレート103の支持位置および本体310の内周縁部におけるピストン105の支持位置のそれぞれが所定の設計位置から半径方向にずれるため、荷重特性が変化し所望の特性が得られないという不具合が生じる。特に、近年の自動車の保証走行距離の増大に対応するために、皿ばね300には高耐久性が要求されているから、上記のような問題は深刻である。
However, in this case, since multistage shot peening is performed on the
したがって、本発明は、歯によるスプライン溝の摩耗を低減することができるのはもちろんのこと、歯の根元部への負荷応力を低減することができる皿ばねおよびその製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a disc spring and a method for manufacturing the same that can reduce the load stress on the root of the tooth as well as the wear of the spline groove due to the tooth. It is said.
本発明の皿ばねは、円形の皿形状をなす本体の外周部に、半径方向外側へ突出した歯を有する皿ばねであって、歯の根元部に、ショットピーニング加工を行ったことを特徴としている。 The disc spring of the present invention is a disc spring having teeth projecting radially outward on the outer peripheral portion of a circular dish-shaped main body, and is characterized in that shot peening is performed on the root portion of the tooth. Yes.
本発明の皿ばねでは、歯の根元部へショットピーニング加工を行うので、歯の根元部のシャープエッジのみを除去することができ、かつ高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばねの耐久性を向上させることができる。 In the disc spring of the present invention, since shot peening is performed on the root of the tooth, only the sharp edge of the root of the tooth can be removed, and the root of the tooth that is in a high stress state can be efficiently removed. Since a high residual stress can be applied, the durability of the disc spring can be improved.
本発明の皿ばねは種々の機構に配置することができる。たとえば、本発明の皿ばねは、筒状の第1部材の内部で軸線方向に移動可能に設けられた第2部材と第3部材との間に配置することができる。この場合、歯を、第1部材の内周面に形成された溝に嵌合することができる。 The disc spring of the present invention can be arranged in various mechanisms. For example, the disc spring of this invention can be arrange | positioned between the 2nd member provided so that the movement to the axial direction was possible inside the cylindrical 1st member, and the 3rd member. In this case, the teeth can be fitted into a groove formed on the inner peripheral surface of the first member.
上記態様では、本発明の皿ばねを輸送機械のクラッチ機構の従動プレートとピストンとの間に配置した場合、上記のように高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、高疲労強度を発揮することができる。また、歯の根元部のシャープエッジのみが除去されるので、歯の根元部に発生する応力集中を緩和することができる。さらに、従動プレートに支持される本体と歯の外周縁部およびピストンに支持される本体の内周縁部のシャープエッジが除去されないので、多板式クラッチ機構では、本体の外周縁部における従動プレートの支持位置および本体の内周縁部におけるピストンの支持位置が所定の設計位置から半径方向にずれない。その結果、荷重特性を向上させることができる。 In the above aspect, when the disc spring of the present invention is disposed between the driven plate of the clutch mechanism of the transport machine and the piston, the high residual stress is efficiently applied to the root portion of the tooth that is in a high stress state as described above. Therefore, high fatigue strength can be exhibited. Further, since only the sharp edge at the root of the tooth is removed, stress concentration generated at the root of the tooth can be reduced. Furthermore, since the sharp edges of the outer peripheral edge of the main body and teeth supported by the driven plate and the inner peripheral edge of the main body supported by the piston are not removed, the multi-plate clutch mechanism supports the driven plate at the outer peripheral edge of the main body. The position and the support position of the piston at the inner peripheral edge of the main body do not deviate from the predetermined design position in the radial direction. As a result, load characteristics can be improved.
さらに、歯の根元部の曲率半径を大きくする必要がないので、クラッチドラムのスプライン溝の形状がシャープである場合でも、そのシャープエッジと歯の根元部の衝突を防止することができる。加えて、歯の側面部の直線部が長いので、歯のスプライン溝との嵌合面積が大きくなり、歯とスプライン溝との接触面圧を小さくすることができる。これにより、歯によるスプライン溝の摩耗を低減することができる。加えて、歯の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、本体の平面度を向上させることができる。これにより、所望の特性の多板式クラッチ機構を得ることができる。 Furthermore, since it is not necessary to increase the radius of curvature of the root of the tooth, even when the shape of the spline groove of the clutch drum is sharp, it is possible to prevent the sharp edge from colliding with the root of the tooth. In addition, since the linear portion of the side surface portion of the tooth is long, the fitting area with the tooth spline groove is increased, and the contact surface pressure between the tooth and the spline groove can be reduced. Thereby, abrasion of the spline groove due to teeth can be reduced. In addition, since the shot peening process is performed only on the root portion of the tooth, the flatness of the main body can be improved. Thereby, a multi-plate clutch mechanism having desired characteristics can be obtained.
以上のように、歯の根元部へショットピーニング加工を施すことによって、本体部の内外周縁部および歯の外周縁部の端面曲率を大きくすることなく、高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばねの耐久性を向上させることができる。特に、下記のように多段階のショットピーニング加工を行うとその効果は顕著となる。したがって、本発明の皿ばねが配置される多板式クラッチ機構の耐久性を向上させることができるので、自動車の保証走行距離の増大に対応することができる。 As described above, by applying shot peening to the root of the tooth, without increasing the end surface curvature of the inner and outer peripheral edge of the main body and the outer peripheral edge of the tooth, the root of the tooth that becomes a high stress state Thus, the high residual stress can be efficiently applied, so that the durability of the disc spring can be improved. In particular, when multi-stage shot peening is performed as described below, the effect becomes remarkable. Therefore, since the durability of the multi-plate clutch mechanism in which the disc spring of the present invention is arranged can be improved, it is possible to cope with an increase in the guaranteed traveling distance of the automobile.
本発明の皿ばねの製造方法は、円形の皿形状をなす本体の外周部に、歯を半径方向外側へ突出するように形成し、歯の根元部に、ショットピーニング加工を行うことを特徴としている。 The disc spring manufacturing method of the present invention is characterized in that teeth are formed on the outer periphery of a circular dish-shaped main body so as to protrude radially outward, and shot peening is performed on the root of the teeth. Yes.
本発明の皿ばねの製造方法では、歯の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、所望の残留応力を得るのに必要な加工時間を短縮することができる。また、本発明の皿ばねの製造方法で得られる皿ばねは、上記皿ばねと同様な作用・効果を得ることができる。 In the disc spring manufacturing method of the present invention, since shot peening is performed only on the root of the tooth, the processing time required to obtain the desired residual stress can be shortened. Moreover, the disc spring obtained by the manufacturing method of the disc spring of this invention can obtain the effect | action and effect similar to the said disc spring.
ここで、上記の皿ばねの製造方法には種々の形態を用いることができる。たとえば、歯の根元部に行うショットピーニング加工の前に、本体および歯の全体にショットピーニング加工を行うことができる。このような態様では、歯の根元部に加えて、皿ばね全体に残留応力を付与することができる。なお、この場合、本体および歯の全体にショットピーニング加工を1段階のみ行うので、その全体にショットピーニング加工を多段階行う場合と比較して、本体の外周縁部と本体の内周縁部のシャープエッジの除去を抑制することができる。 Here, a various form can be used for the manufacturing method of said disc spring. For example, the shot peening can be performed on the entire body and teeth before the shot peening performed on the root of the tooth. In such an aspect, in addition to the root portion of the tooth, residual stress can be applied to the entire disc spring. In this case, since only one stage of shot peening is performed on the entire body and teeth, the outer peripheral edge of the body and the inner peripheral edge of the body are sharper than when multiple stages of shot peening are performed. Edge removal can be suppressed.
歯の根元部に行うショットピーニング加工は、多段階のショットピーニング加工からなることができる。この場合、後の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径を、前の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径よりも小さくすることができる。このような態様では、歯の根元部の表面粗さの改善による切欠感受性の低減を図ることができ、かつ歯の根元部における表面近傍の残留応力をさらに高く付与することができる。 The shot peening process performed on the root of the tooth can be a multi-stage shot peening process. In this case, the diameter of the shot used in the later stage shot peening process can be made smaller than the diameter of the shot used in the previous stage shot peening process. In such an embodiment, notch sensitivity can be reduced by improving the surface roughness of the root of the tooth, and the residual stress in the vicinity of the surface at the root of the tooth can be further increased.
本発明の皿ばねは、筒状の第1部材の内部で軸線方向に移動可能に設けられた第2部材と第3部材との間に配置される皿ばねであって、円形の皿形状をなす本体の外周部に、第1部材の内周面に形成された溝に嵌合する歯を半径方向外側へ突出するように形成し、歯の根元部に、ショットピーニング加工によってショットピーニング被加工面を形成したことを特徴としている。 The disc spring of the present invention is a disc spring disposed between the second member and the third member provided to be movable in the axial direction inside the cylindrical first member, and has a circular disc shape. The teeth that fit into the grooves formed on the inner peripheral surface of the first member are formed on the outer peripheral portion of the main body so as to protrude radially outward, and the shot peening process is performed on the root portion of the teeth by shot peening. It is characterized by forming a surface.
本発明の皿ばねまたはその製造方法によれば、歯の根元部へショットピーニング加工を施すことによって、本体部の内外周縁部および歯の外周縁部の端面曲率を大きくすることなく、高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばねの耐久性を向上させることができる等の効果が得られる。 According to the disc spring of the present invention or the manufacturing method thereof, by applying shot peening to the root portion of the tooth, it is possible to achieve a high stress state without increasing the end surface curvature of the inner and outer peripheral edge portions of the main body portion and the outer peripheral edge portion of the tooth. Since the high residual stress can be efficiently applied to the root portion of the tooth, the effect of improving the durability of the disc spring can be obtained.
(1)実施形態の構成
(1−1)皿ばね
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る皿ばね1の構成を表す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のI−II線の側断面図、(C)は(A)の部分拡大図である。
(1) Configuration of Embodiment (1-1) Disc Spring Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are views showing a configuration of a
皿ばね1は、円形の皿形状をなす本体10を備え、本体10の中心部に円形状の孔10Aが形成されている。本体10の外周部には、略矩形状をなすとともに半径方向外側に突出する複数(たとえば6個)の歯11が円周方向に等間隔に形成されている。歯11は、たとえば下記クラッチ機構100に適用された場合、クラッチドラム101に対する皿ばね1の相対回転を防止する機能を有している。なお、本発明が適用される歯は、図1に示される歯11に限定されるものではなく、種々の形状の歯に適用することができるのは言うまでもない。たとえば、本体10の外周面に対して折れ曲がらずに、本体10の外周面に沿って延在する形状の歯に適用することができる。また、歯11の数を6にしたが、これに限定されるものではなく、その数は任意に設定できる。さらに、複数の歯の間隔は、互いに等しくなくてもよく、任意に設定できる。
The
歯11の根元部には、ショットピーニング被加工面12が形成されている。ショットピーニング被加工面12には、ショットピーニング加工によって残留応力が付与され、かつそこのシャープエッジが除去されている。ショットピーニング加工は、プレス加工によって孔10Aおよび歯11を有する円形の皿形状の皿ばね1を成形した後に、たとえば図2に示すショットピーニング装置20を用いて行われる。図2は、ショットピーニング装置20を用いて、図1の歯11の根元部にショットピーニング被加工面12を形成する様子を表す概略斜視図である。
A
ショットピーニング装置20は、エアノズル式のショットピーニング装置である。ショットピーニング装置20は、被加工物である皿ばね1に向かって、所定のタイミングでショット22を局所的に投射するノズル21を備えている。ショット22は、ショット供給部から供給され、高圧空気供給部からの高圧空気流によって高速で投射される。皿ばね1は、所定の速度で回転する回転盤、あるいは、所定の送り角度で送られる回転盤に取り付けられている。
The
ショットピーニング装置20では、所定の速度で回転する皿ばね1の歯11の根元部に向かって、所定のタイミングでノズル21からショット22を局所的に高速投射することにより、皿ばね1の歯11の根元部に上記ショットピーニング被加工面12が形成される。
In the
(1−2)クラッチ機構
上記の皿ばね1は、図3に示すようなクラッチ機構100に適用することができる。図3は、クラッチ機構100の構成を表しており、(A)は拡大側断面図、(B)は分解図である。なお、図3(B)では、クラッチハブ102の図示は省略している。
(1-2) Clutch Mechanism The
クラッチ機構100は、たとえば自動車のAT車に使用される湿式多板式クラッチである。クラッチ機構100は略有底円筒状をなすクラッチドラム101(第1部材)を備え、その内周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝101A(溝)が円周方向に等間隔に形成されている。クラッチドラム101の内部には、それと回転軸線位置が一致する筒状のクラッチハブ102が設けられ、その外周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝102Aが円周方向に等間隔に形成されている。
The
クラッチドラム101とクラッチハブ102との間には、それぞれの中心に円形状の孔が形成された円板状の従動プレート103(第2部材)と駆動プレート104とが所定の間隔をおいて交互に配置されている。従動プレート103には、外周縁に複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、これら歯がスプライン溝101Aに嵌合している。これにより、従動プレート103はクラッチドラム101に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。駆動プレート104には、内周縁に複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、これら歯がスプライン溝102Aに嵌合している。これにより、駆動プレート104はクラッチハブ102に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。
Between the
クラッチドラム101の底面側には、軸線方向に移動可能にピストン105(第3部材)が配置されている。クラッチドラム101とピストン105との間には、作動油が供給される油圧室106が形成されている。ピストン105は、油圧室106に供給される作動油によって軸線方向に駆動される。ピストン105の開口側表面には、そこに印加される圧力によって伸縮するリターンスプリング107の一端部が固定されている。リターンスプリング107の他端部は、クラッチドラム101に設けられたスプリングリテーナ108に固定されている。リターンスプリング107は、ピストン105をクラッチドラム101の底面側へ付勢している。
A piston 105 (third member) is disposed on the bottom surface side of the
クラッチドラム101の底面側の従動プレート103とピストン105との間には、上記皿ばね1が配置されている。この場合、皿ばね1は、歯11がスプライン溝101Aに嵌合し、かつ本体10の外周縁部の表面が従動プレート103によって支持されるとともに、本体10の内周縁部の裏面がピストン105によって支持されるように配置されている。これにより、皿ばね1はクラッチドラム101に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。
The
クラッチドラム101の開口側には、従動プレート103および駆動プレート104が軸線方向へ所定量以上移動するのを規制するためのプレート109が配置されている。プレート109には、外周縁に複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、これら歯がスプライン溝101Aに嵌合している。これにより、プレート109はクラッチドラム101に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。プレート109の開口側表面には、それの外部への離脱防止のためのスナップリング110が配置されている。スナップリング110は、クラッチドラム101の開口側端部に形成されたリング溝に係止している。
On the opening side of the
(2)実施形態の動作
次に、皿ばね1が適用されたクラッチ機構100の動作について、主に図3(A)を参照して説明する。
(2) Operation of Embodiment Next, the operation of the
油圧室106に作動油を供給すると、油圧により駆動されたピストン105がリターンスプリング107の付勢力に抗して軸線方向の開口側に移動し、皿ばね1を介して、クラッチドラム101の底面側の従動プレート103を押圧する。すると、交互に配置されている従動プレート103および駆動プレート104とプレート109は、軸線方向の開口側に移動する。このような移動によって、プレート109がスナップリング110に押接されると、互いに対向する従動プレート103および駆動プレート104の摩擦面が係合してクラッチ締結が行われる。これにより、クラッチドラム101とクラッチハブ102との間のトルク伝達が可能となる。
When hydraulic oil is supplied to the
このとき、皿ばね1は、皿形状から略平たくなるように弾性変形することにより、クラッチ締結時に生じるショックを吸収する。この場合、皿ばね1の弾性変形時に歯11の根元部に発生する応力集中はショットピーニング被加工面12によって緩和される。また、歯11の根元部とスプライン溝101Aとの衝突が防止される。
At this time, the
次に、油圧室106への作動油の供給を停止すると、ピストン105がリターンスプリング107の付勢力によって、クラッチドラム101の底面側に押し戻される。すると、従動プレート103および駆動プレート104の摩擦面の係合が解除されてクラッチ締結が解除されるとともに、皿ばね1の形状が元の状態に戻る。
Next, when the supply of hydraulic oil to the
上記実施形態では、歯11の根元部へショットピーニング加工を行っているので、歯11の根元部のシャープエッジのみを除去することができ、かつ高応力状態となる歯11の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばね1の耐久性を向上させることができる。
In the above embodiment, since shot peening is performed on the root portion of the
特に、皿ばね1を輸送機械のクラッチ機構100の従動プレート103とピストン105との間に配置した場合、上記のように高応力状態となる歯11の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、高疲労強度を発揮することができる。また、歯11の根元部のシャープエッジのみが除去されるので、歯11の根元部に発生する応力集中を緩和することができる。また、従動プレート103に支持される本体10と歯11の外周縁部およびピストン105に支持される本体10の内周縁部のシャープエッジが除去されないので、クラッチ機構100では、本体10の外周縁部における従動プレート103の支持位置および本体10の内周縁部におけるピストン105の支持位置のそれぞれが所定の設計位置から半径方向にずれない。その結果、荷重特性を向上させることができる。
In particular, when the
また、歯11の根元部の曲率半径を大きくする必要がないので、クラッチドラム101のスプライン溝101Aの形状がシャープである場合でも、そのシャープエッジと歯11の根元部の衝突を防止することができる。加えて、歯11の側面部の直線部が長いので、歯11のスプライン溝101Aとの嵌合面積が大きくなり、歯11とスプライン溝101Aとの接触面圧を小さくすることができる。これにより、歯11によるスプライン溝101Aの摩耗を低減することができる。加えて、歯11の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、本体10の平面度を向上させることができる。これにより、所望の特性のクラッチ機構100を得ることができる。
Further, since it is not necessary to increase the radius of curvature of the root portion of the
以上のように、歯11の根元部へショットピーニング加工を施すことによって、本体部10の内外周縁部および歯11の外周縁部の端面曲率を大きくすることなく、高応力状態となる歯11の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばね1の耐久性を向上させることができる。したがって、本実施形態の皿ばね1が配置される多板式クラッチ機構100の耐久性を向上させることができるので、自動車の保証走行距離の増大に対応することができる。さらに、歯11の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、所望の残留応力を得るのに必要な加工時間を短縮することができる。
As described above, by performing shot peening on the root portion of the
(3)変形例
以上、上記実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、歯11の根元部に行うショットピーニング加工の前に、本体10および歯11の全体にショットピーニング加工を行うことができる。本体10および歯11の全体に行うショットピーニング加工では、上記エアーノズル式のショットピーニング装置20あるいはインペラ式のショットピーニング装置を用いて連続式あるいはタンブラ式の処理装置で処理を行うことができる。エアーノズル式のショットピーニング装置を用いる場合、皿ばね1の片面あるいは両面にショットピーニング加工を行う。タンブラー式の処理装置を用いる場合、多数の皿ばね1を装置内部に入れてショットピーニング加工をまとめて行う。
(3) Modifications While the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the shot peening process can be performed on the
上記態様では、歯11の根元部に加えて、皿ばね1の全体に残留応力を付与することができる。なお、この場合、本体10および歯11の全体にショットピーニング加工を1段階のみ行うので、その全体にショットピーニング加工を多段階行う場合と比較して、本体10の外周縁部および内周縁部のシャープエッジの除去を抑制することができる。
In the above aspect, in addition to the root portion of the
また、たとえば歯11の根元部に行うショットピーニング加工は、多段階のショットピーニング加工からなることができる。この場合、後の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径を、前の段階でのショットピーニング加工で用いるショットの径よりも小さくすることができる。このような態様では、歯11の根元部の表面粗さの改善による切欠感受性の低減を図ることができ、かつ歯11の根元部における表面近傍の残留応力をさらに高く付与することができる。
For example, the shot peening process performed on the root portion of the
さらに、上記実施形態では、自動車のAT車に使用される湿式多板式クラッチに本発明の皿ばね1を適用したが、これに限定されるものではない。たとえば、本発明の皿ばね1は、建設機械や自動二輪などの輸送機械の多板式クラッチ機構に適用することができる。
Furthermore, in the said embodiment, although the
以下、具体的な実施例を参照して本発明の一実施形態をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
(A)皿ばねの平面度について
[実施例1、比較例1]
本発明の実施例1として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、板厚が1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mmである皿ばねのそれぞれに対して、歯の根元部にショットピーニング加工を行った。実施例1のショットピーニング加工は、呼び径40μmのスチールビーズを用い、1つの歯の根元部に対して投射圧力を0.4MPaとして5秒間、計8枚の歯の根元部に行った。実施例1の皿ばねの平面度を調べた結果を図6に示す。実施例1のデータは■でプロットしたものである。比較例1として、エアーノズル式のショットピーニング装置を用いて、板厚が1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mmである皿ばねのそれぞれに対して、本体と歯の両面の全体にショットピーニング加工を行った。比較例1のショットピーニング加工は、呼び径0.45mmのカットワイヤを用い、投射を30分間行った。比較例1の皿ばねの平面度を調べた結果を図6に示す。比較例1のデータは●でプロットしたものである。
(A) Flatness of the disc spring [Example 1, Comparative Example 1]
As Example 1 of the present invention, each of plate springs having plate thicknesses of 1.0 mm, 1.2 mm, 1.5 mm, 1.8 mm, 2.0 mm, and 2.5 mm using an air nozzle type shot peening apparatus, respectively. On the other hand, shot peening was performed on the root of the teeth. The shot peening process of Example 1 was performed on the root part of a total of 8 teeth using steel beads having a nominal diameter of 40 μm and a projection pressure of 0.4 MPa with respect to the root part of one tooth for 5 seconds. The result of examining the flatness of the disc spring of Example 1 is shown in FIG. The data of Example 1 is plotted with ■. As Comparative Example 1, using an air nozzle type shot peening apparatus, each plate spring having a plate thickness of 1.0 mm, 1.2 mm, 1.5 mm, 1.8 mm, 2.0 mm, and 2.5 mm was used. Then, shot peening was performed on the entire body and both sides of the teeth. In the shot peening process of Comparative Example 1, a cut wire having a nominal diameter of 0.45 mm was used and projection was performed for 30 minutes. The result of examining the flatness of the disc spring of Comparative Example 1 is shown in FIG. The data of Comparative Example 1 is plotted with ●.
図6から判るように、実施例1では、比較例1と比較して、歯の根元部のみにショットピーニング加工を行ったので、良い平面度が得られることを確認することができた。したがって、実施例1では、皿ばねが所望の特性を得ることができるので、皿ばねおよび皿ばねが適用されるクラッチ機構の特性を安定させることができ、これにより高寿命化を図ることができることが判った。 As can be seen from FIG. 6, in Example 1, compared to Comparative Example 1, shot peening was performed only on the root portion of the teeth, so it was confirmed that good flatness was obtained. Therefore, in the first embodiment, since the disc spring can obtain desired characteristics, the disc spring and the characteristics of the clutch mechanism to which the disc spring is applied can be stabilized, and thereby a longer life can be achieved. I understood.
(B)皿ばねの歯の側面部および根元部の端面曲率について
[実施例2、比較例2]
本発明の実施例2として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、図7に示される歯の根元部の一方のシャープエッジであるB部にショットピーニング加工を0sec、3sec、5sec、10sec、20sec、30sec行った皿ばねのそれぞれについて、図7に示される歯の側面部のシャープエッジであるA部、歯の根元部のシャープエッジであるB部、歯の側面部のA部と反対側のシャープエッジであるC部の端面曲率を調べた。その結果を図8に示す。実施例2のA部のデータは◆でプロットしたもの、実施例2のB部のデータは■でプロットしたもの、実施例2のC部のデータは▲でプロットしたものである。実施例2のショットピーニング加工では、呼び径40μmのスチールビーズを用い、1つの歯の根元部に対して投射圧力を0.4MPaとして5秒間、計8枚の歯に行った。
(B) About the end surface curvature of the side part and root part of the tooth | gear of a disc spring [Example 2, comparative example 2]
As Example 2 of the present invention, using an air nozzle type shot peening apparatus, shot peening processing is performed for 0 sec, 3 sec, 5 sec, 10 sec, 20 sec on part B which is one sharp edge of the root of the tooth shown in FIG. For each of the disc springs for 30 seconds, the A portion which is the sharp edge of the tooth side surface shown in FIG. 7, the B portion which is the sharp edge of the tooth root portion, and the A portion of the side surface portion of the tooth opposite to the A portion. The end face curvature of the C part which is a sharp edge was examined. The result is shown in FIG. The data of part A of Example 2 is plotted with ♦, the data of part B of Example 2 is plotted with ■, and the data of part C of Example 2 is plotted with ▲. In the shot peening process of Example 2, steel beads having a nominal diameter of 40 μm were used, and the projection pressure was set to 0.4 MPa on the root portion of one tooth for 5 seconds for a total of 8 teeth.
比較例2として、エアーノズル式のショットピーニング装置を用いて、歯の本体および歯の片面にショットピーニング加工を0min、5min、10min、15min、25min、30min行った皿ばねのそれぞれについて、実施例2と同様に、図7に示される歯の側面部のシャープエッジであるA部、歯の根元部のシャープエッジであるB部、歯の側面部のA部の反対側のシャープエッジであるC部の端面曲率を調べた。その結果を図9に示す。比較例2のA部のデータは◆でプロットしたもの、比較例2のB部のデータは■でプロットしたものである。なお、比較例2のショットピーニング加工は、呼び径0.45mmのカットワイヤを用い、投射を20分間行った。なお、実施例2および比較例2において、ショットピーニング加工を行った面は、多板式クラッチ機構に適用したときに引張り応力が発生する面である。 As Comparative Example 2, each of the disc springs in which shot peening was performed for 0 min, 5 min, 10 min, 15 min, 25 min, and 30 min on the tooth body and one side of the tooth using an air nozzle type shot peening apparatus was performed in Example 2. As shown in FIG. 7, the A portion that is the sharp edge of the tooth side surface portion shown in FIG. 7, the B portion that is the sharp edge of the tooth root portion, and the C portion that is the sharp edge opposite to the A portion of the tooth side surface portion. The end face curvature of was examined. The result is shown in FIG. The data of part A of Comparative Example 2 is plotted with ◆, and the data of Part B of Comparative Example 2 is plotted with ▪. In the shot peening process of Comparative Example 2, a cut wire having a nominal diameter of 0.45 mm was used and projection was performed for 20 minutes. In Example 2 and Comparative Example 2, the surface subjected to shot peening is a surface where tensile stress is generated when applied to a multi-plate clutch mechanism.
図8および図9から判るように、実施例2では、比較例2と比較すると、短い加工時間で歯の根元部のB部は大きな端面曲率を有することを確認することができた。また、実施例2では、比較例2と比較すると、歯の根元部のB部にのみショットピーニング加工を行ったので、歯の根元部のB部に隣接する歯の側面部のA部の端面曲率が小さいことを確認することができた。また、比較例2では、歯の側面部のA部にのみ端面曲率を有するように歯および本体の片面の全体にショットピーニング加工を行った場合、その反対側のC部も同程度の端面曲率を有することを確認することができた。これに対して、実施例2では、歯の根元部の片面のB部にのみにショットピーニング加工を行ったので、その反対側のC部の端面曲率は0.02〜0.06に保たれることを確認することができた。これにより、ショットピーニング加工を施さなかった歯の側面部のC部にはショットピーニング加工の影響が及ばないことを確認することができた。したがって、実施例2では、歯の根元部の引張り応力発生側の面のみにショットピーニング加工を行うことにより、皿ばねの製造効率を向上させることができることが判った。また、実施例2では、歯の側面部の形状を保持することができるので、皿ばねが適用されるクラッチ機構は高寿命を確保することができることが判った。 As can be seen from FIG. 8 and FIG. 9, in Example 2, it was confirmed that the B portion of the root portion of the tooth had a large end face curvature in a short processing time as compared with Comparative Example 2. Moreover, in Example 2, compared with Comparative Example 2, since shot peening was performed only on the B portion of the root of the tooth, the end surface of the A portion of the side surface of the tooth adjacent to the B portion of the root of the tooth It was confirmed that the curvature was small. Further, in Comparative Example 2, when shot peening is performed on the entire surface of one side of the tooth and the main body so that only the A portion of the side surface portion of the tooth has an end surface curvature, the opposite end portion curvature of the C portion on the opposite side is also given. It was confirmed that the On the other hand, in Example 2, since shot peening was performed only on the B part on one side of the root part of the tooth, the end face curvature of the C part on the opposite side was kept at 0.02 to 0.06. I was able to confirm. Thus, it was confirmed that the influence of the shot peening process was not exerted on the C part of the side surface part of the tooth that was not subjected to the shot peening process. Therefore, in Example 2, it turned out that the manufacturing efficiency of a disc spring can be improved by performing shot peening process only to the surface by the side of the tensile stress generation of the root part of a tooth. Moreover, in Example 2, since the shape of the tooth | gear side part can be hold | maintained, it turned out that the clutch mechanism to which a disc spring is applied can ensure long life.
(C)歯の根元部の円弧部の表面残留応力付与効率について
[実施例3、比較例3]
本発明の実施例3として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、歯の根元部にショットピーニング加工を0sec、1sec、3sec、5sec、7sec、10sec、15sec、20sec、30sec行った皿ばねのそれぞれについて、歯の根元部の円弧部の表面残留応力を調べた。その結果を図10に示す。なお、実施例3のショットピーニング加工では、呼び径40μmのスチールビーズを用い、1つの歯の根元部に対して投射圧力を0.4MPaとして5秒間、計8枚の歯の根元部に行った。比較例3として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、歯の根元部にショットピーニング加工を0min、5min、10min、15min、25min、30min行った皿ばねのそれぞれについて、歯の根元部の円弧部の表面残留応力を調べた。その結果を図11に示す。なお、比較例3のショットピーニング加工では、呼び径0.45mmのカットワイヤを用い、投射を20分間行った。
(C) About surface residual stress imparting efficiency of arc portion of tooth root [Example 3, Comparative Example 3]
As Example 3 of the present invention, using an air nozzle type shot peening device, each of the disc springs subjected to shot peening at the root of the tooth for 0 sec, 1 sec, 3 sec, 5 sec, 7 sec, 10 sec, 15 sec, 20 sec, 30 sec The surface residual stress of the arc at the root of the tooth was examined. The result is shown in FIG. In the shot peening process of Example 3, steel beads having a nominal diameter of 40 μm were used, and the projection pressure was set to 0.4 MPa with respect to the root portion of one tooth for 5 seconds for a total of 8 tooth root portions. . As Comparative Example 3, using an air nozzle type shot peening apparatus, the arc root portion of the tooth root for each of the disc springs subjected to shot peening at the tooth root for 0 min, 5 min, 10 min, 15 min, 25 min, 30 min The surface residual stress of was investigated. The result is shown in FIG. In the shot peening process of Comparative Example 3, a cut wire having a nominal diameter of 0.45 mm was used and projection was performed for 20 minutes.
図10および図11から判るように、所望の残留応力を得るには、比較例3では1バッチ処理で1枚につき20分以上の長い加工時間が必要であるが、実施例3では1枚につき5sec程度と加工時間が短くなることを確認することができた。 As can be seen from FIGS. 10 and 11, in order to obtain a desired residual stress, in Comparative Example 3, a long processing time of 20 minutes or more per sheet is required in one batch process. It was confirmed that the processing time was shortened to about 5 seconds.
(D)歯の根元部の表面残留応力分布について
[実施例4、比較例4]
本発明の実施例4として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、皿ばねの本体および歯の片面の全体に1段目のショットピーニング加工を行い、次いで、歯の根元部の片面のみに2段目のショットピーニング加工を行い、歯の根元部の残留応力分布を調べた。その結果を図12に示す。実施例4のデータは■でプロットしたものである。なお、実施例4のショットピーニング加工では、1段目の全体のショットピーニング加工において、呼び径0.45mmのカットワイヤを用い、投射を20分間行い、2段目の局部のショットピーニング加工において、呼び径40μmのスチールビーズを用い、1つの歯の根元部に対して投射圧力を0.4MPaとして5秒間、計8枚の歯の根元部に行った。比較例4として、エアーノズル式のショットピーニング装置を用いて、皿ばねの本体および歯の片面の全体にショットピーニング加工を行い、歯の根元部の残留応力分布を調べた。その結果を図13に示す。比較例4のデータは●でプロットしたものである。なお、比較例4のショットピーニング加工では、呼び径0.45mmのカットワイヤを用い、投射を20分間行った。
(D) Surface residual stress distribution at root of tooth [Example 4, Comparative Example 4]
As Example 4 of the present invention, an air nozzle type shot peening apparatus is used to perform the first-stage shot peening process on the entire body of the disc spring and one side of the tooth, and then 2 only on one side of the root of the tooth. Step shot peening was performed to investigate the residual stress distribution at the root of the tooth. The result is shown in FIG. The data of Example 4 is plotted with ■. In the shot peening process of Example 4, using a cut wire having a nominal diameter of 0.45 mm in the entire first stage shot peening process, projection is performed for 20 minutes, and in the second stage local shot peening process, Using steel beads with a nominal diameter of 40 μm, a projection pressure of 0.4 MPa was applied to the root of one tooth for 5 seconds, and a total of 8 tooth roots were applied. As Comparative Example 4, shot peening was performed on the whole body of the disc spring and one side of the tooth using an air nozzle type shot peening apparatus, and the residual stress distribution at the root of the tooth was examined. The result is shown in FIG. The data of Comparative Example 4 is plotted with ●. In the shot peening process of Comparative Example 4, a cut wire having a nominal diameter of 0.45 mm was used and projection was performed for 20 minutes.
図12から判るように、実施例4では、歯の根元部の片面のみに2段目のショットピーニング加工を行ったので、比較例4と比較すると、歯の根元部で最も高い負荷応力となる表面部に対して残留応力が高く付与されることを確認することができた。したがって、実施例4では、比較例4と比較すると、皿ばねの耐久性を向上させることができることが判った。 As can be seen from FIG. 12, in Example 4, since the second-stage shot peening process was performed only on one side of the root of the tooth, compared with Comparative Example 4, the highest load stress was obtained at the root of the tooth. It was confirmed that a high residual stress was applied to the surface portion. Therefore, in Example 4, it turned out that durability of a disk spring can be improved compared with the comparative example 4. FIG.
1…皿ばね、10…本体、11…歯、12…ショットピーニング被加工面、101…クラッチドラム(第1部材)、101A…スプライン溝(溝)、103…従動プレート(第2部材)、105…ピストン(第3部材)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記歯の根元部に、ショットピーニング加工を行ったことを特徴とする皿ばね。 In a disc spring having teeth projecting outward in the radial direction on the outer peripheral portion of a circular dish-shaped main body,
A disc spring characterized by performing shot peening on the root of the tooth.
前記歯の根元部に、ショットピーニング加工を行うことを特徴とする皿ばねの製造方法。 On the outer periphery of the circular dish-shaped body, teeth are formed so as to protrude outward in the radial direction,
A method of manufacturing a disc spring, comprising performing shot peening on the root of the tooth.
後の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径を、前の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径よりも小さくすることを特徴とする請求項3または4に記載の皿ばねの製造方法。 The shot peening process performed on the root portion of the teeth consists of a multi-stage shot peening process,
5. The method for manufacturing a disc spring according to claim 3, wherein a diameter of a shot used in a later stage shot peening process is smaller than a diameter of a shot used in a previous stage shot peening process.
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