JP2690047B2 - Belleville spring with improved contact surface flatness - Google Patents
Belleville spring with improved contact surface flatnessInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、皿ばね、特に、内外周
縁部の接触面の平面度を向上させた皿ばねに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a disc spring, and more particularly to a disc spring in which the flatness of the contact surfaces at the inner and outer peripheral edges is improved.
【0002】[0002]
【従来の技術】典型的には、中心に円形穴のある金属円
板を円すい形に加工し、底の無い皿形の形状に形成され
た皿ばねが、各分野において使用されていることは、広
く知られているところである。また、この皿ばねの製作
方法としては、一般的には (1) 適当な金属素材を、すべて機械的に切削加工する
ことにより製作する方法 (2) 適当な冷間圧延によりなる薄板金属素材(以下、
圧延金属素材と云う)を冷間プレス成形することにより
製作する方法の2種類の方法が知られている。2. Description of the Related Art Typically, a disc spring formed by processing a metal disc having a circular hole in the center into a conical shape and forming a disc shape without a bottom is used in various fields. , Is widely known. In addition, as a manufacturing method of this disc spring, generally, (1) a method of manufacturing by mechanically cutting an appropriate metal material (2) an appropriate cold-rolled thin metal material ( Less than,
Two types of methods are known, a method of manufacturing a cold rolled metal material) by cold press forming.
【0003】本発明は、これらの製作方法の内で、主と
して、後者の圧延金属素材を冷間プレス成形することに
より製作される皿ばね特に、その自由高さHとその板厚
tとの比H/tがルート2〜2倍のルート2の間にある
ことに制限される皿ばねに関するものである。Of these manufacturing methods, the present invention mainly deals with the disc spring manufactured by cold press-forming the latter rolled metal material, particularly the ratio of its free height H to its plate thickness t. The present invention relates to a disc spring whose H / t is limited to be between the route 2 and the route 2 which is twice as large.
【0004】ところで、皿ばねを、冷間プレス成形によ
り製作する場合には、圧延金属素材自体の有する機械的
性質における異方性が、問題となる。すなわち、圧延金
属素材の圧延方向と、この圧延方向とは90゜相違する
方向(以下、「非圧延方向」と呼ぶ)との間における折
り曲げなどの塑性変形率に相違があることから生ずる問
題である。By the way, when the disc spring is manufactured by cold press forming, the anisotropy in the mechanical properties of the rolled metal material itself poses a problem. That is, there is a problem caused by the difference in the plastic deformation rate such as bending between the rolling direction of the rolled metal material and the direction different from the rolling direction by 90 ° (hereinafter referred to as “non-rolling direction”). is there.
【0005】今、この問題を、略図により定性的に説明
をすると、次のようになる。すなわち、添付図面の図6
に、皿ばね10の本体が、圧延金属素材11(その圧延
方向が矢印12により、また、非圧延方向が矢印13に
より、それぞれ、示されている)から冷間プレス成形に
より、中空切頭円すい形状を有するように製作されたも
のとして示されているが、この皿ばね10は、圧延金属
素材11の圧延方向12においては、素材11がその方
向において有する弾性により成形戻り(以下、「スプリ
ングバック」と呼ぶ)が大きく、良好な冷間プレス成形
を行うことが不可能であり、このために、中空切頭円す
い形状の頂部及び底部を形成している皿ばね10の本体
の内周縁部及び外周縁部、特に、外周縁部101の、こ
の皿ばね10が取り付けられるべき部材の座面(以下、
「座面」と呼ぶ)に対する接触面141の平面度の加工
精度が不良となる。これに対し、非圧延方向13におい
ては、素材11の弾性が小さいので、スプリングバック
は小さく、従って、外周縁部101の座面に対する接触
面142の平面度は、圧延方向の外周縁部101の接触面
141よりも下がることとなる。Now, this problem will be qualitatively explained with a schematic diagram as follows. That is, FIG. 6 of the accompanying drawings.
The body of the disc spring 10 is a hollow truncated cone from a rolled metal blank 11 (the rolling direction of which is indicated by arrow 12 and the non-rolling direction of which is indicated by arrow 13) by cold press forming. Although shown as being manufactured to have a shape, this disc spring 10 is formed back in the rolling direction 12 of the rolled metal material 11 due to the elasticity of the material 11 in that direction (hereinafter, "spring back"). It is impossible to perform a good cold press forming, and for this reason, the inner peripheral edge of the body of the disc spring 10 forming the top and bottom of the hollow truncated cone shape and outer peripheral edge, in particular, the outer peripheral edge portion 10 1, the bearing surface of the member to the disk spring 10 is attached (hereinafter,
The processing accuracy of the flatness of the contact surface 14 1 with respect to the “seat surface”) becomes poor. On the other hand, in the non-rolling direction 13, since the elasticity of the material 11 is small, the spring back is small, and therefore the flatness of the contact surface 14 2 with respect to the bearing surface of the outer peripheral edge portion 10 1 is the outer peripheral edge portion in the rolling direction. so that the fall than 10 1 of the contact surface 14 1.
【0006】この結果、金属圧延素材11から冷間プレ
ス成形することにより製作された皿ばね10は、その外
周縁部101における接触面141,142にひずみが生
ずることが分かるが、このひずみは、その内周縁部10
2においても、同様に生ずるものである。このように、
冷間プレス成形により製作される従来の皿ばね10にお
いては、その内外周縁部102,101の接触面に、精度
の高い平面度を得ることが困難であり、一般的には、図
6にも示すように、全体として鞍状のうねり14,1
4′(以下、「発生ひずみ」と呼ぶ)の発生が不可避で
あるという問題点がある。なお、このような発生ひずみ
14,14′は、皿ばね10を、それが取り付けられる
べき部材の座面に正確に位置決めすることを困難とさせ
るものである。As a result, it can be seen that the disc spring 10 manufactured by cold press forming from the metal rolling material 11 is distorted in the contact surfaces 14 1 and 14 2 at the outer peripheral edge portion 10 1 . The strain is the inner peripheral edge 10
In the case of 2 , the same occurs. in this way,
In the conventional disc spring 10 manufactured by cold press molding, it is difficult to obtain highly accurate flatness on the contact surfaces of the inner and outer peripheral edge portions 10 2 and 10 1 , and in general, as shown in FIG. As shown in, saddle-shaped undulations 14 and 1 as a whole
There is a problem that 4 '(hereinafter referred to as "generated strain") is unavoidable. The generated strains 14 and 14 'make it difficult to accurately position the disc spring 10 on the seat surface of the member to which it is attached.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、圧
延金属素材を冷間プレス成形することにより皿ばねを製
作しても、その内外周縁部に精度の高い平面度が得られ
る皿ばねを提供することを、その解決すべき課題とする
ものである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides a disc spring that is capable of obtaining highly accurate flatness at its inner and outer peripheral edges even if the disc spring is manufactured by cold press forming a rolled metal material. Providing is a problem to be solved.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明においては、この
課題を解決するために、中心に円形の穴を明けられた円
板状素材を円すい形状に成形することにより中空切頭円
すい状の本体が冷間圧延金属素材を冷間プレス成形して
成る皿ばねにおいて、本体の底部を形成している外周縁
部に形成されある幅を有すると共に前記本体に対して9
0゜に近く曲折した環状の外周縁折り曲げ部(3)と、前
記本体(2)の頂部を形成している内周縁部に形成されあ
る幅を有する環状の内周縁折り曲げ部とを有し、前記外
周縁折り曲げ部(3)及び内周縁折り曲げ部は、各座面(6,
7)に対して平面度を有して接触するようにした構成であ
る。According to the present invention, in order to solve this problem, a hollow truncated conical body is formed by forming a disc-shaped material having a circular hole at the center into a conical shape. In a disc spring formed by cold press-forming a cold-rolled metal material, having a width formed at an outer peripheral edge portion forming a bottom portion of the main body,
An annular outer peripheral edge bent part (3) bent near 0 °, and an annular inner peripheral edge bent part having a width formed on the inner peripheral edge part forming the top of the main body (2), The outer peripheral edge bent portion (3) and the inner peripheral edge bent portion have respective seat surfaces (6,
It has a flatness and comes into contact with 7).
【0009】[0009]
【作用】このように、本発明による皿ばねにおいては、
その外周縁部、又は、それと共に内周縁部の剛性が、折
り曲げ部の存在により高められることにより、これに圧
縮荷重を加えた場合に、皿ばねの本体は、この折り曲げ
部において、変形に対する拘束を受け、その結果、その
座面に対する平面度は、良好とされることが出来る。こ
れに対し、このような折り曲げ部を有していない従来の
皿ばねにおいては、元来、その本体の内外周縁部に拘束
部分が無いのであるから、本体に圧縮荷重を加えた場合
に、内周縁部の内径及び外周縁部の外径に変形を受け、
座面との間に良好な接触を保持することは出来ない。As described above, in the disc spring according to the present invention,
The rigidity of the outer peripheral edge portion, or the inner peripheral edge portion together with it, is increased by the presence of the bent portion, so that when a compressive load is applied to the outer peripheral edge portion, the body of the disc spring restrains deformation at this bent portion. As a result, the flatness with respect to the seat surface can be made good. On the other hand, in a conventional disc spring that does not have such a bent portion, since there is originally no restraint portion on the inner and outer peripheral edges of the main body, when a compressive load is applied to the main body, The inner diameter of the peripheral part and the outer diameter of the outer peripheral part are deformed,
It is not possible to maintain good contact with the seating surface.
【0010】また、本発明による皿ばねにおいては、そ
れに圧縮荷重が加えられた場合に、その内外周縁部は動
きを制限されるので、このような拘束部を有していない
従来の皿ばねに比べ、同じたわみ量を与えても、荷重値
は高めとなる性質のものとなる。Further, in the Belleville spring according to the present invention, when a compressive load is applied to the Belleville spring, the movements of the inner and outer peripheral edges thereof are restricted. In comparison, even if the same amount of deflection is given, the load value becomes higher.
【0011】更に、このことは皿ばねの計算式の面から
考察すると、次のようになる。 (1) 従来の皿ばねにおいては、内周縁部から外周縁部
までのすべての本体部分が、ばねの力の発生部材として
使用することが前提とされている。すなわち、内外周縁
部材には共に、余剰の付加部分が無いものとしてある。
また、その計算式においては、図7に示すように、圧縮
荷重Pを求めるものとした場合に、内周縁部の内径r、
外周縁部の外径R、高さH及び板厚さtを、それぞれ、
与えて計算されるものである。 (2) これに対して、本発明による皿ばねにおいては、
内周縁部の内径rから外周縁部の外径Rまでを板厚tの
素材によって構成し、それ以外に、内外周縁部の箇所
に、折り曲げ部による余剰部が設けられているので、従
来の皿ばねの計算式は、当然、そのままには適用するこ
とは出来ない。このように、本発明による皿ばねに対し
ては、従来の計算式は適用されることが出来ないが、そ
の荷重値と、たわみ量との間の関係は、当該の皿ばねを
数個(例えば、2,3個)試作し、その特性の平均値を
採ることにより、十分に得られることが出来るものであ
る。Further, this will be as follows in consideration of the calculation formula of the disc spring. (1) In the conventional disc spring, it is premised that all the main body parts from the inner peripheral edge portion to the outer peripheral edge portion are used as a spring force generating member. That is, both the inner and outer peripheral edge members have no surplus additional portion.
Further, in the calculation formula, as shown in FIG. 7, when the compressive load P is determined, the inner diameter r of the inner peripheral edge portion,
The outer diameter R, the height H, and the plate thickness t of the outer peripheral portion are
It is given and calculated. (2) On the other hand, in the disc spring according to the present invention,
Since the inner diameter r of the inner peripheral edge portion to the outer diameter R of the outer peripheral edge portion is made of a material having a plate thickness t, and in addition to that, a surplus portion due to a bent portion is provided at the location of the inner and outer peripheral edge portions. Naturally, the disc spring calculation formula cannot be applied as it is. As described above, the conventional formula cannot be applied to the disc spring according to the present invention, but the relation between the load value and the amount of deflection is such that several disc springs ( For example, it is possible to obtain a sufficient quantity by making a prototype and taking the average value of the characteristics.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明を、その実施例を示す添付図面
に基づいて、詳細に説明する。まず、図1及び図2に
は、本発明の1実施例が示されているが、本発明による
皿ばね1の、中空切頭円すい形状を有する本体2の外周
縁部21には、それに沿って、ある値Bを有する外周縁
折り曲げ部3が本体2と一体に環状に形成されており、
この外周縁折り曲げ部3の折り角部分は、一平面4の上
に横たわり、座面に対して良好な平面度を有している。
なお、この皿ばね1の素材としては周知の冷間圧延素材
を用い、冷間プレス成形したものである。この場合、外
周縁折り曲げ部3の幅Bは広い方が良く、また、外周縁
折り曲げ部3の内表面と、平面4との間の各度αは、大
きい程良く、更に、外周縁折り曲げ部3の外表面と、本
体2の外表面との間の各度βは、90゜に近い方が有利
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings showing the embodiments thereof. First, FIG. 1 and FIG. 2, are shown one embodiment of the present invention, the disc spring 1 according to the present invention, the outer peripheral edge 2 1 of the main body 2 having a hollow truncated cone shape, it An outer peripheral edge bent portion 3 having a certain value B is formed integrally with the main body 2 in an annular shape,
The fold angle portion of the outer peripheral edge bent portion 3 lies on the one plane 4 and has good flatness with respect to the seat surface.
A well-known cold-rolled material is used as the material of the disc spring 1, and is cold-press molded. In this case, it is preferable that the width B of the outer peripheral edge bent portion 3 is wide, and that the degree α between the inner surface of the outer peripheral edge bent portion 3 and the flat surface 4 is large, the further the outer peripheral edge bent portion 3 is. The degrees β between the outer surface of 3 and the outer surface of the body 2 are advantageously close to 90 °.
【0013】また、図1に示すように、本体2の内周縁
部22にも、外周縁部21に形成された外周縁折り曲げ部
3と同様な内周縁折り曲げ部5が、本体1と一体に設け
られているが、それ自体並びにその本体2に対する関係
などの詳細については、外周縁部21に設けられた外周
縁折り曲げ部3のそれらに準ずるので、その詳細な説明
は省略する。次に、図3には、図1及び2に示す皿ばね
1と一般的に同様な輪郭を有するが、それよりも高いが
低い皿ばね1に圧縮荷重Pを加え、これをたわませた場
合が示されているが、図3から分かるように、外周縁部
21及び内周縁部22が、それと一体に形成された各折り
曲げ部5,3の存在により、皿ばね1を組み込まれた部
材の各座面6及び7と、全面積に渡って良好に平面度を
維持して接触している。なお、この実施例においては、
図2に示す折り曲げ角度αが小さいので、外周縁折り曲
げ部3の幅Bを広く取ることにより、必要とする平面度
が得られることも、図3に現されている。Further, as shown in FIG. 1, an inner peripheral edge bent portion 5 similar to the outer peripheral edge bent portion 3 formed on the outer peripheral edge portion 2 1 is also formed on the inner peripheral edge portion 2 2 of the main body 1 and the main body 1. Although are integrally provided, for more information, including itself and relationship to its body 2, than equivalent to those of the outer peripheral edge bent portion 3 provided on an outer peripheral edge portion 2 1, detailed description thereof will be omitted. Next, in FIG. 3, a compressive load P is applied to a Belleville spring 1 having a contour generally similar to that of the Belleville spring 1 shown in FIGS. As shown in FIG. 3, the outer peripheral edge portion 2 1 and the inner peripheral edge portion 2 2 have the disc spring 1 incorporated therein due to the presence of the respective bent portions 5 and 3 formed integrally therewith. Is in contact with each seat surface 6 and 7 of the member while maintaining good flatness over the entire area. In this example,
Since the bending angle α shown in FIG. 2 is small, it is also shown in FIG. 3 that the required flatness can be obtained by increasing the width B of the outer peripheral edge bending portion 3.
【0014】本発明の他の実施例として、図4には、図
1及び2に示された皿ばね1の本体2の、外周縁部に形
成された外周縁折り曲げ部3の外周縁部を、更にほぼ直
角に折り曲げ、追加の折り曲げ部8を形成した例を示す
ものである。これにより、外周縁部21の曲げ剛性を一
層高めることが出来る。As another embodiment of the present invention, FIG. 4 shows the outer peripheral edge portion of the outer peripheral edge bent portion 3 formed on the outer peripheral edge portion of the body 2 of the disc spring 1 shown in FIGS. Further, it shows an example in which an additional bent portion 8 is formed by further bending at a substantially right angle. Thereby, the bending rigidity of the outer peripheral edge portion 2 1 can be further enhanced.
【0015】ここで、本発明により本体の内外周縁部に
折り曲げ部を形成された皿ばねが、内外周縁部において
良好な平面度を有している理由を、図5に基づいて、他
の観点から説明すると、次のようになる。図5(a)に
示すように、平板の状態よりも、同図(b)に示すよう
に、折り曲げられた板状態とした方が、曲がりにくいと
言うことは、周知の事実である。これは、後者の方が、
一般的には、断面二次モーメントが高いことによるもの
である。従来の皿ばねにおいては、本体は、内外周縁部
の切断部から直ちに傾斜しており、曲げ力に対して弱い
構造となっているが、これは図5(a)に示す平板の状
態と同一である。これに対し、本発明においては、内外
周縁部を図5(b)に示すような形状とすることによ
り、曲げ力に対する強度、又は、剛性を持たせ、これに
より同周縁部の平面度を良好とすることが出来るもので
ある。Here, the reason why the disc spring having the bent portions formed on the inner and outer peripheral edge portions of the main body according to the present invention has a good flatness at the inner and outer peripheral edge portions is described with reference to FIG. The explanation is as follows. As shown in FIG. 5A, it is a well-known fact that the bent plate state is more difficult to bend than the flat plate state as shown in FIG. 5B. This is because the latter is
Generally, this is because the second moment of area is high. In the conventional disc spring, the main body is inclined immediately from the cut portion of the inner and outer peripheral edges and has a structure weak against bending force. This is the same as the flat plate state shown in FIG. 5 (a). Is. On the other hand, in the present invention, the inner and outer peripheral edge portions are shaped as shown in FIG. 5 (b) to have strength or rigidity with respect to bending force, and thereby the flatness of the peripheral edge portion is improved. Can be.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明によると、皿ばねの本体の外周縁
部に、又は、これに加えて内周縁部にも折り曲げ部を一
体に設けることにより、内外周縁部の曲げ剛性を高くす
ることが出来、これにより、その素材である冷間圧延金
属板を冷間プレス成形する際に、素材の有する異方性に
基づく曲げ加工性の差を抑制し、内外周縁部に高精度の
平面度を有している皿ばねを得ることが出来るものであ
る。また、本発明による皿ばねは、その内外周縁部に高
精度の平面度を有しているので、この皿ばねを協同する
部材の座面に、正確に位置決めすることが出来、従っ
て、皿ばねに所望の機能を発揮させることが可能とな
る。According to the present invention, the bending rigidity of the inner and outer peripheral edge portions is increased by integrally forming a bent portion on the outer peripheral edge portion of the body of the disc spring, or additionally on the inner peripheral edge portion. This makes it possible to suppress the difference in bending workability due to the anisotropy of the material when cold-press forming the cold-rolled metal sheet that is the material, and to achieve highly accurate flatness on the inner and outer peripheral edges. It is possible to obtain a disc spring having Further, since the disc spring according to the present invention has highly accurate flatness at the inner and outer peripheral edges thereof, the disc spring can be accurately positioned on the seating surface of the cooperating member, and thus the disc spring It is possible to exert the desired function.
【図1】本発明の1実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す実施例の一部拡大縦断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged vertical sectional view of the embodiment shown in FIG.
【図3】図1,2に示す実施例のものに圧縮荷重を加え
た場合に、その内外周縁部が、座面に全面に渡って接触
する状態を示す説明的一部縦断面図である。FIG. 3 is an explanatory partial vertical cross-sectional view showing a state in which inner and outer peripheral edge portions of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are in full contact with a seat surface when a compressive load is applied. .
【図4】図1,2に示す実施例のものの外周縁部に形成
された折り曲げ部の外周縁部に、追加の折り曲げ部を形
成した実施例を示す一部拡大縦断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged vertical sectional view showing an embodiment in which an additional bent portion is formed on the outer peripheral edge portion of the bent portion formed on the outer peripheral edge portion of the embodiment shown in FIGS.
【図5】断面形状の相違により断面二次モーメントに相
違のあることを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing that the second moment of area is different due to the difference in sectional shape.
【図6】従来の皿ばねの例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional disc spring.
【図7】その計算式の基本変数を示す一部拡大縦断面図
である。FIG. 7 is a partially enlarged vertical sectional view showing basic variables of the calculation formula.
1 本発明による皿ばね 2 本体 3 外周縁折り曲げ部 5 内周縁折り曲げ部 8 追加の折り曲げ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disc spring according to the present invention 2 Main body 3 Outer peripheral edge bent portion 5 Inner peripheral edge bent portion 8 Additional bent portion
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−34247(JP,A) 実開 昭63−28934(JP,U) 実公 昭46−9607(JP,Y1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-58-34247 (JP, A) Actual development 63-28934 (JP, U) Actual public 46-9607 (JP, Y1)
Claims (2)
を円すい形状に成形することにより中空切頭円すい状の
本体(2)が冷間圧延金属素材を冷間プレス成形して成る
皿ばねにおいて、前記本体(2)の底部を形成している外
周縁部(21)に形成されある幅を有すると共に前記本体
(2)に対して90゜に近く曲折した環状の外周縁折り曲
げ部(3)と、前記本体(2)の頂部を形成している内周縁部
(22)に形成されある幅を有する環状の内周縁折り曲げ部
(5)とを有し、前記外周縁折り曲げ部(3)及び内周縁折り
曲げ部(5)は、各座面(6,7)に対して平面度を有して接触
するように構成したことを特徴とする接触面の平面度を
向上させた皿ばね。1. A hollow truncated conical body (2) is formed by cold press forming a cold rolled metal material by forming a disk-shaped material having a circular hole at the center into a cone shape. In the disc spring, the main body (2) has a width formed on the outer peripheral edge portion (2 1 ) forming the bottom portion of the main body (2) and
(2) An annular outer peripheral edge bent portion (3) bent near 90 ° with respect to (2), and an inner peripheral edge portion forming the top of the main body (2)
(2 2 ) A ring-shaped inner peripheral edge bent portion having a width
(5), and the outer peripheral edge bent portion (3) and the inner peripheral edge bent portion (5) are configured to contact each seat surface (6, 7) with flatness. Belleville spring with improved flatness of the contact surface.
角に折り曲げた追加の折り曲げ部(8)が設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の接触面の平面度を向上
させた皿ばね。2. The flatness of the contact surface according to claim 1, wherein the outer peripheral edge bent portion (3) is provided with an additional bent portion (8) bent substantially at a right angle. Let the disc spring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3341072A JP2690047B2 (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Belleville spring with improved contact surface flatness |
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JP3341072A JP2690047B2 (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Belleville spring with improved contact surface flatness |
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JPH05172171A JPH05172171A (en) | 1993-07-09 |
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ID=18342992
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JP3341072A Expired - Lifetime JP2690047B2 (en) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | Belleville spring with improved contact surface flatness |
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JP (1) | JP2690047B2 (en) |
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