JP4504703B2

JP4504703B2 - 波形ばね

Info

Publication number: JP4504703B2
Application number: JP2004056410A
Authority: JP
Inventors: 一郎流石; 好一北村; 山田　　明
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-03-01
Also published as: JP2005248983A; WO2005083292A1

Description

この発明は、例えば変速機の多板クラッチ装置等に使用される波形ばねに関する。

波形ばねには、周方向に開口部が無い円環状（Ｏ型）の波形ばねと、周方向の一部に開口部が有るＣ型の波形ばねとの２つのタイプがある。
Ｏ型の波形ばねは、プレスによる打ち抜き加工によって製造され、周方向に山部と谷部が交互に形成されている。（例えば下記特許文献１の図２参照）
これに対しＣ型の波形ばねは、帯材あるいは棒材を円環状に成形することによって得られるため、Ｏ型の波形ばねと比較して材料歩留まりが高い。すなわちＣ型の波形ばねは材料が無駄にならず、低コストで製造できる。このため、最近ではＣ型の波形ばねが多く使われるようになってきている。（例えば下記特許文献２の図４，図６参照）
実公昭４４−２２００４号公報特開平７−２４８０３５号公報

Ｃ型波形ばねは、例えば自動車の変速機において、多板クラッチの締結クッション用として使用されている。この種の波形ばねは、エンジンの回転に伴って回転する部材に取付けられるため高速で回転することがある。自由状態のＣ型波形ばねは、高回転になると、遠心力によって径方向に広がるとともに、後述する原因により、前記開口部が回転軸方向に浮き上がる現象を生じることがあった。

波形ばねは、例えば変速機内で高回転する部材の保持溝等に収容され、径方向の位置が規制されている。このため、Ｃ型の波形ばねが径方向に広がろうとする動きに関しては、保持溝の内面等によって変位を拘束することができ、特に問題は生じない。しかし、前記開口部が浮き上がる現象を拘束することができないため、高回転時に前記開口部が浮き上がると、波形ばねの一部が保持溝からはみ出す懸念があった。

前記開口部が回転軸方向に浮き上がる原因を追求したところ次のようなことが判った。図８は従来のＣ型波形ばね１を展開して側面方向から見た図であるが、理解しやすいように山部２と谷部３の高さを誇張して描いている。この波形ばね１が高回転すると、回転軸方向の重心位置Ｇにおいて、対称軸Ｙを境に、互いに逆向きの遠心力Ｆが生じる。

ここで山部２の先端２ａが対称軸Ｙ上に位置していると、前記遠心力Ｆが作用したときに、山部２の先端２ａを支点とするモーメントＭ（Ｍ＝Ｆ×Δｈ）により、波形ばね１が２点鎖線で示すように広がる方向に変形する。この変形量は、Ｃ型波形ばね１の開口部４付近において最大となる。このことにより開口部４がδ分だけ浮き上がり、保持溝からはみ出す原因となる。

従ってこの発明の目的は、Ｃ型の波形ばねが回転する際に生じる回転軸方向の変形を抑制できる波形ばねを提供することにある。

本発明の波形ばねは、周方向に複数の山部と谷部が交互に形成され、周方向の一部に開口部を有し、回転軸を中心に回転する部材に設けられて前記回転軸を中心に回転するＣ型の波形ばねであって、前記開口部に対して前記周方向の反対側の位置に、互いに隣り合う山部どうしまたは谷部どうしをつなぐ接続部が形成され、前記波形ばねを側面方向から見て、前記接続部が前記波形ばねの前記山部の先端と谷部の先端との高さ方向の中間に位置しかつ前記接続部が前記回転軸方向の重心位置付近に形成されていることを特徴とするものである。

本発明の好ましい形態では、前記各山部と各谷部が、それぞれ、前記開口部と前記接続部を結ぶ線分に対して対称位置に形成されている。
前記接続部は、例えば、互いに隣り合う山部間または谷部間に形成された直線形状の接続部、あるいは、互いに隣り合う谷部間に形成された山形状の接続部である。本発明の好ましい形態では、前記接続部が、実質的に前記回転軸方向の重心上に形成されている。

本発明によれば、Ｃ型の波形ばねが回転する際に波形ばねの一部に生じる回転軸方向の変位を抑制することができ、波形ばねの一部が所定位置からはみ出る等の不具合を防止することができる。

以下に本発明の第１の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１と図２に示すように本実施形態のＣ型波形ばね１０は、帯状のばね材料（例えば、ばね鋼）を円環状に成形し、焼入れおよび焼戻し等の熱処理を施したものである。波形ばね１０の材料として、断面が四角形あるいは円形のワイヤ状のばね材料を用いてもよい。この波形ばね１０には、周方向に複数の山部１１と谷部１２が交互に形成されている。波形ばね１０の周方向の一部に、開口部１３と、後述する接続部１４が形成されている。

この波形ばね１０は、図３に示されるように、例えば自動変速機等に内蔵される回転部材２０の保持溝２１に収容されるようになっている。回転部材２０はエンジンの回転に伴って、回転軸Ｘを中心に矢印Ｒで示す方向に回転する。

この波形ばね１０は、開口部１３に対して周方向の反対側の位置に、互いに隣り合う谷部１２どうしをつなぐ接続部１４が形成されている。図４は、本実施形態の波形ばね１０を展開し、側面方向から見た模式図であるが、理解しやすいように山部１１と谷部１２の高さを誇張して描いている。

接続部１４は直線形状をなし、波形ばね１０の回転軸方向Ｙ´の重心位置Ｇ上に形成されている。この接続部１４は重心位置Ｇ上に位置していることが望ましいが、製造上の誤差等によって接続部１４が重心位置Ｇから多少ずれていてもよい。要するに、実質的に重心位置Ｇ付近に接続部１４が形成されていればよい。

この波形ばね１０は、前記開口部１３と接続部１４とを結ぶ線分Ｚ（図１に示す）に関し、各山部１１が対称位置に形成されている。各谷部１２も対称位置に形成されている。本実施形態の波形ばね１０は、山部１１と谷部１２の数がいずれも偶数であり、対称軸としての線分Ｚ上に、開口部１３と接続部１４が形成されているものである。すなわち開口部１３と接続部１４とが、波形ばね１０の周方向に１８０°反対側に位置している。

このように構成された波形ばね１０によれば、回転部材２０に取付けられた状態で高回転したとき、図４に示すように回転軸方向Ｙ´の重心位置Ｇにおいて、接続部１４を境に互いに逆向きの遠心力Ｆが働くことになる。しかし接続部１４が重心位置Ｇ付近に形成されているため、逆向きの遠心力Ｆが重心位置Ｇ付近で相殺されることになり、従来のＣ型波形ばね（図８に示す）に見られるような遠心力Ｆによるモーメントは生じない。

図８に示す従来のＣ型波形ばね１と、本実施形態の波形ばね１０を、それぞれ７５００ｒｐｍで回転させたときに生じる変位について解析したところ、従来の波形ばね１では、開口部４付近に最大約０．１３ｍｍの変位δが生じた。これに対し本実施形態の波形ばね１０は、開口部１３以外の箇所において変位が最大となったが、変位量は０．００３ｍｍときわめて小さな値であった。

接続部１４は、例えば図５に示す第２の実施形態のように、互いに隣り合う山部１１間に形成された直線状の接続部１４であってもよい。この接続部１４は回転軸方向の重心位置Ｇ付近に形成されている。また、図６に示す第３の実施形態のように、互いに隣り合う谷部１２間に、山形の接続部１４ａが形成されていてもよい。この場合、接続部１４ａの頂部が回転軸方向の重心位置Ｇに形成されているとよい。

図７に示す第４の実施形態の接続部１４ｂは、その両側に位置する山部１１の高さよりも低い山形状をなしている。この接続部１４ｂは、回転軸方向の重心位置Ｇに対して、山部１１側に高さＨ分だけ突出している。

以上説明したように本発明に係るＣ型波形ばねの接続部は、開口部に対して周方向の反対側に位置し、互いに隣り合う山部間または谷部間において、山部または谷部よりも高さが低くなるように、回転軸方向の重心位置付近に形成されていればよい。

なお本発明を実施するに当たって、前記実施形態以外にも、山部や谷部の形状や数、接続部の形状等をはじめとして、本発明の構成要素を、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態の波形ばねの平面図。図１に示された波形ばねの側面図。図１に示された波形ばねを回転部材の保持溝に収容した状態の側面図。図１に示された波形ばねを展開して側面方向から見た図。本発明の第２の実施形態の波形ばねを展開して側面方向から見た図。本発明の第３の実施形態の波形ばねを展開して側面方向から見た図。本発明の第４の実施形態の波形ばねを展開して側面方向から見た図。従来の波形ばねを展開して側面方向から見た図。

符号の説明

１０…波形ばね
１１…山部
１２…谷部
１３…開口部
１４…接続部
２０…回転する部材
Ｇ …回転軸方向の重心位置
Ｘ …回転軸
Ｙ´…回転軸方向

Claims

周方向に複数の山部と谷部が交互に形成され、周方向の一部に開口部を有し、回転軸を中心に回転する部材に設けられて前記回転軸を中心に回転するＣ型の波形ばねであって、
前記開口部に対して前記周方向の反対側の位置に、互いに隣り合う山部どうしまたは谷部どうしをつなぐ接続部が形成され、
前記波形ばねを側面方向から見て、前記接続部が前記波形ばねの前記山部の先端と谷部の先端との高さ方向の中間に位置しかつ前記接続部が前記回転軸方向の重心位置付近に形成されていることを特徴とする波形ばね。
前記各山部と各谷部が、それぞれ、前記開口部と前記接続部を結ぶ線分に対して対称位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波形ばね。
前記接続部が、互いに隣り合う山部間または谷部間に形成された直線形状の接続部であることを特徴とする請求項１または２に記載の波形ばね。
前記接続部が、実質的に前記回転軸方向の重心上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の波形ばね。
前記接続部が、互いに隣り合う谷部間に形成された山形の接続部であることを特徴とする請求項１または２に記載の波形ばね。