JP2013241973A

JP2013241973A - 皿ばね

Info

Publication number: JP2013241973A
Application number: JP2012114576A
Authority: JP
Inventors: Masato Wakahara; 正人若原
Original assignee: Suncall Corp
Current assignee: Suncall Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: CN104271980B; WO2013172090A1; CN104271980A; JP5819253B2

Abstract

【課題】皿ばねの弾性力の管理の容易化、耐久性の向上、低コスト化、及びコンパクト化を図る。
【解決手段】円周方向に離隔した複数箇所に設けられ、一方の部材１０が固定される複数の固定部２と、複数の固定部２の円周方向間に設けられ、他方の部材２０が当接する複数の当接部３と、固定部２と当接部３との円周方向間に設けられ、一方の部材１０及び他方の部材２０の接近離反方向と直交する方向に延在する複数の平坦部４とを備え、当接部３を一方の部材１０側に相対的に押し込んで平坦部４を湾曲させることにより弾性力を発揮する。
【選択図】図２

Description

本発明は、皿ばねに関する。

皿ばねは、短いストロークで弾性力を発揮するものであり、例えば自動二輪の遠心クラッチ等に組み込まれる。このような皿ばねの一種として、環状の金属板からなり、山部と谷部を円周方向で交互に有する波型の皿ばねが知られている（例えば、特許文献１参照）。波型の皿ばねは、互いに接近離反可能な二平面間に配され、この二平面で山部及び谷部を押し潰すように圧縮して皿ばねを略平板状に弾性変形させることにより、二平面を離反させる方向の弾性力が発揮される。

特開平９−３２８７４号公報

しかし、波型の皿ばねは、山部と谷部を円周方向で交互に有する複雑な形状をなしているため、圧縮したときの弾性力を管理することが困難である。また、波型の皿ばねを二平面で圧縮して弾性変形させる際には、皿ばねに、金属板を座屈させる方向の圧縮応力が加わるため、金属板が疲労しやすい。さらに、波型の皿ばねを圧縮して弾性変形させると、皿ばねが圧縮方向と直交する方向（円周方向及び半径方向）に変形する。このため、皿ばねを、圧縮方向と直交する方向に固定しない状態で保持する必要があり、通常、波型の皿ばねを一対のプレート部材で圧縮方向両側から挟持してユニット化することが多い。しかし、一対のプレート部材を別途設けることで、部品数増によるコスト高及び大型化を招く。

本発明の目的は、皿ばねの弾性力の管理の容易化、耐久性の向上、低コスト化、及びコンパクト化を図ることにある。

上記の目的を達成するために創案された本発明に係る皿ばねは、環状をなした金属板からなり、互いに接近離反可能な一方の部材と他方の部材との間に配される皿ばねであって、円周方向に離隔した複数箇所に設けられ、一方の部材が固定される複数の固定部と、複数の固定部の円周方向間に設けられ、他方の部材が当接する複数の当接部と、固定部と当接部との円周方向間に設けられ、一方の部材及び他方の部材の接近離反方向と直交する方向に延在する複数の平坦部とを備え、当接部を一方の部材側に相対的に押し込んで平坦部を湾曲させることにより弾性力を発揮することを特徴とする。

このように、本発明に係る皿ばねは、平坦部を湾曲させることにより弾性力を発揮するため、従来の皿ばねのように波型に湾曲した複雑な形状を変形させる場合と比べて、皿ばねの弾性力を容易に管理することができる。また、上記のように平坦部を湾曲させる場合、平坦部には圧縮応力がほとんど加わらないため、皿ばねの耐久性が高められる。さらに、平坦部の湾曲により弾性力を発揮することで、皿ばねを一方の部材に直接固定することができるため、従来の波型の皿ばねのように一対のプレート部材で挟んでユニット化する必要がなく、部品数の削減により低コスト化及びコンパクト化が図られる。

上記の当接部は、金属板を屈曲させることにより平坦部から他方の部材側へ突出して形成することが好ましい。これにより、平坦部を湾曲させたときの材料の伸びを当接部の変形（屈曲部の角度変位）により吸収できるため、平坦部に過剰に引張応力が加わることを防止できる。この場合、平坦部の湾曲に加えて、当接部の変形（屈曲部の角度変位）による弾性力も加わるため、より大きな弾性力が得られる。

以上のように、本発明の皿ばねによれば、皿ばねの弾性力の管理の容易化、耐久性の向上、低コスト化、及びコンパクト化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る皿ばねの平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線における上記皿ばねの部分断面図であり、（ａ）は皿ばねに負荷が加わっていない状態、（ｂ）は皿ばねを圧縮した状態を示す。図１の皿ばねのうち、ＩＩＩで示す円周方向領域を表す図であり、（ａ）は斜め上方から見た斜視図、（ｂ）は斜め下方からみた斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る皿ばね１は、図１に示すように環状をなした金属板からなり、例えば自動二輪の遠心クラッチに組み込まれる。皿ばね１を形成する金属板の材質としては、例えば鉄系金属、具体的には工具鋼（ＳＫ材）やステンレス鋼（ＳＵＳ材）を使用することができる。皿ばね１は、図２（ａ）に示すように、互いに接近離反可能な一方の部材１０と他方の部材２０との間に配される。本実施形態では、一方の部材１０が固定側とされ、他方の部材２０が、一方の部材１０に対して接近離反可能な可動側とされる。尚、以下では、説明の便宜上、一方の部材１０と他方の部材２０との接近離反方向、すなわち環状の皿ばね１の中心軸方向（図２の上下方向）を「上下方向」と言い、一方の部材１０側を下方、他方の部材２０側を上方とするが、これは皿ばね１の使用態様を限定する趣旨ではない。

皿ばね１は、円周方向に離隔した複数箇所に設けられ、一方の部材１０が固定される複数の固定部２と、複数の固定部２の円周方向間に設けられ、他方の部材２０が当接する複数の当接部３と、固定部２と当接部３との円周方向間に設けられ、上下方向と直交する方向に延在する複数の平坦部４とを有する。

固定部２は、例えば、円周方向等間隔の複数箇所（図示例では３箇所）に設けられる。図示例の固定部２は、平坦部４を延長した金属板で構成される。具体的には、隣り合う平坦部４を連続し、且つ、外径に膨出した金属板で固定部２が構成され、この固定部２にボルト穴２ａが設けられる。本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、ボルト穴２ａの周囲に厚肉部２ｂが設けられる。図示例の厚肉部２ｂは、固定部２の一方の面（図示例では下面）のみに設けられる。また、図示例の厚肉部２ｂは、ボルト穴２ａの全周に設けられる。このボルト穴２ａにボルト１１を挿通することで、皿ばね１の固定部２が一方の部材１０に固定される（図２参照）。

当接部３は、例えば、隣り合う固定部２の円周方向中央部に設けられる。本実施形態では、当接部３が平坦部４よりも上方に配される。具体的には、図２に示すように、金属板を略Ｃ形状に屈曲させて平坦部４から上方に突出させることにより、当接部３が形成される。当接部３の円周方向両端には連続部３ａが設けられ、この連続部３ａが平坦部４と接続している。尚、本実施形態では、当接部３と他方の部材２０とは固定されていないが、これらをボルト等で固定してもよい。また、図２では、平坦部４に対する当接部３の突出量Ｈを誇張して示している。

平坦部４は、固定部２と当接部３との円周方向間に設けられ、図示例では６箇所に設けられる（図１参照）。これらの平坦部４は、上下方向と直交する同一平面上に設けられる。図示例では、隣り合う平坦部４とこれらの間に設けられた固定部２とが、連続した平坦な金属板で構成される。この平坦な金属板のうち、固定部２（一方の部材１０と当接する部分）を除く円周方向領域が平坦部４となる。平坦部４の下方には、平坦部４の湾曲、特に、当接部３側の端部の下降を許容するための空間Ｐが設けられる（図２参照）。

皿ばね１の全周に対する平坦部４の割合は、４０％以上、望ましくは５０％以上、さらに望ましくは６０％以上であることが好ましい。平坦部４の割合が少なすぎると、十分な弾性力が得られない恐れがあるためである。一方、皿ばね１の全周に対する平坦部４の割合が多すぎると、当接部３の割合が少なくなって、当接部３と他方の部材２０との当接状態が不安定となるため、皿ばね１の全周に対する平坦部４の割合は９０％以下、望ましくは８０％以下であることが好ましい。

他方の部材２０が下降して一方の部材１０に接近すると、図２（ｂ）に示すように、他方の部材２０により皿ばね１の当接部３が下方に押し込まれ、平坦部４が弾性的に湾曲する。この平坦部４の湾曲により弾性力が発揮され、他方の部材２０が一方の部材１０から離反する方向（図１の上方）に付勢される。これと同時に、当接部３に設けられた屈曲部の角度が弾性的に変位する。この屈曲部の角度変位によって、他方の部材２０を上向きに付勢する皿ばね１の弾性力が高められる。図示例では、弾性変形前の屈曲部の角度θ１，θ２よりも弾性変形後の屈曲部の角度θ１’，θ２’が若干大きくなり、弾性変形により当接部３（連続部３ａを含む）の円周方向寸法が拡大している。このように、当接部３の円周方向寸法を拡大しながら平坦部４を湾曲させることで、平坦部４に過剰な引張応力が加わることを回避し、平坦部４をスムーズに湾曲させることができる。

このように、皿ばね１に平坦部４を設け、この平坦部４を湾曲させることで、平坦部４がいわゆる片持ち梁のような状態で湾曲するため、平坦部４の湾曲による弾性力を比較的容易に計算することができ、皿ばね１の弾性力の管理が容易化される。具体的には、皿ばね１に負荷が加わっていない状態（図２（ａ）の状態）において、平坦部４に対する当接部３の突出量Ｈを管理することで、所定の力が加わったときの皿ばね１の弾性力（すなわち弾性係数）を所望の値に設定することができる。また、上記のように平坦部４を湾曲させる場合、平坦部４には圧縮応力がほとんど加わらないため、皿ばね１の耐久性が高められる。さらに、上記のように平坦部４の湾曲により弾性力を発揮することで、皿ばね１を他部材（本実施形態では一方の部材１０）に直接固定することが可能となる。これにより、従来の波型の皿ばねのように一対のプレート部材で挟む必要がなくなり、部品数が削減されて低コスト化及びコンパクト化が図られる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、一方の部材１０を固定側とし、他方の部材２０を可動側とした場合を示したが、これに限らず、一方の部材１０を可動側、他方の部材２０を固定側としてもよい。あるいは、一方の部材１０及び他方の部材２０を共に上下動可能としてもよい。

また、上記の実施形態では、皿ばね１を自動二輪の遠心クラッチに組み込む場合を示したが、これ以外でも、小さいストロークで弾性力を発揮する必要がある用途であれば、本発明を好適に適用できる。ただし、皿ばね１の平坦部４の湾曲を許容する空間Ｐを確保する必要がある。

また、上記の実施形態では、隣り合う固定部２の円周方向中央の一箇所に当接部３を設けた場合を示したが、これに限らず、隣り合う固定部２の円周方向間に複数の突出部を設けてもよい。

１皿ばね
２固定部
３当接部
４平坦部
１０一方の部材
２０他方の部材

Claims

環状をなした金属板からなり、互いに接近離反可能な一方の部材と他方の部材との間に配される皿ばねであって、
円周方向に離隔した複数箇所に設けられ、前記一方の部材が固定される複数の固定部と、前記複数の固定部の円周方向間に設けられ、前記他方の部材が当接する複数の当接部と、前記固定部と前記当接部との円周方向間に設けられ、前記一方の部材及び他方の部材の接近離反方向と直交する方向に延在する複数の平坦部とを備え、
前記当接部を前記一方の部材側に相対的に押し込んで前記平坦部を湾曲させることにより弾性力を発揮することを特徴とする皿ばね。
前記当接部が、前記金属板を屈曲させることにより前記平坦部から前記他方の部材側へ突出して形成された請求項１記載の皿ばね。