JP5697277B2 - ばね組立体 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、自動車の自動変速機のクラッチ機構における多板クラッチピストンの戻しばね手段などとして使用されるばね組立体に関する。

特許文献１は、従来のこの種のばね組立体（スプリング組立体）を開示している。同文献１に開示されたばね組立体は、具体的には図示しないが、２枚のスプリングリテーナ（Ｒ１、Ｒ２）が合成樹脂材で形成されている。各スプリングリテーナ（Ｒ１、Ｒ２）には、取付け部（２）が突出して形成してあり、この取付け部（２）にコイルばね（１）を嵌め込んだ後に、取付け部（２）を熱かしめして基部にくびれ（３）を形成することで、コイルばね（１）の抜け止めとしている。
なお、括弧内の符号は、特許文献１に記載された符号である。

このような構成の従来技術にあっては、上述したとおり、スプリングリテーナ（Ｒ１、Ｒ２）の取付け部（２）に嵌め込んだコイルばね（１）の抜けを防止するために、取付け部（２）を熱かしめする作業工程が必要となり、作業工数の増加に伴う作業の煩雑化やサイクルタイムの遅延が問題となる。さらに、取付け部（２９）を加熱し押し潰すための機器（かしめ装置）が必要となるので、設備コストが高価格化する問題もあった。

特開平５−１２６１８９号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、熱かしめの作業を必要とすることなく、樹脂製基板に形成した支持凸部や支持凹部にコイルばねの座巻部を嵌め込むだけで、コイルばねの抜けを抑制することができるばね組立体の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、樹脂製基板にコイルばねの座巻部が固定されたばね組立体であって、
前記樹脂製基板に、前記コイルばねの座巻部が嵌め込まれる支持凸部を有し、
当該支持凸部は、先端部が前記コイルばねの座巻部による径方向内向きのばね力に抗して撓まない剛性を有しており、基端から前記先端部に至るまでの領域に、前記コイルばねの座巻部による径方向内向きのばね力によって弾性的に撓む弾性撓み領域を形成した構成としてある。

上述した構成の本発明によれば、コイルばねの座巻部を支持凸部に嵌め込むと、まず支持突部の先端部では、剛性が高いため、コイルばねの座巻部が押し拡げられた状態で進んでいく。そして、コイルばねの座巻部が支持凸部の弾性撓み領域に到達すると、コイルばねの座巻部から受ける径方向内向きのばね力によって、当該領域が弾性的に撓んで同方向へ縮径してくびれた状態となる。これにより、コイルばねの座巻部に引き抜き力が作用しても、支持凸部の先端部がストッパとなって抜けが抑制される。
よって、本発明によれば、熱かしめの作業を必要とすることなく、樹脂製基板に形成した支持凸部や支持凹部にコイルばねの座巻部を嵌め込むだけで、コイルばねの抜けを抑制することができる。

図１は、本発明に係るばね組立体を、自動車の自動変速機のクラッチ機構における多板クラッチピストンの戻しばね構造に適用したときの概要を示す分解斜視図である。 図２Ａは、発明の第１実施形態に係るばね組立体の全体構造を示す底面図である。図２Ｂは、同じくＡ−Ａ線断面図である。 図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係るばね組立体における支持凸部の構成と作用を説明するための要部拡大断面図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の第２実施形態に係るばね組立体における支持凹部の構成と作用を説明するための要部拡大断面図である。 図５は、本発明に係る第１実施形態の変形例を示す斜視図である。 図６は、本発明に係る第１実施形態の応用例を示す正面断面図である。 図７は、本発明に係る第２実施形態の応用例を示す正面断面図である。

１：樹脂製基板、２：コイルばね、２ａ：座巻部、２ｂ：中間巻部、３：第２のコイルばね、
１０：支持凸部、１１：先端部、１２：基端から先端部に至るまでの領域、１３：溝、１４：弾性撓み領域、
３０：支持凹部、３１：開口縁部、３２：底部から開口縁部に至るまでの領域、３３：弾性撓み領域、３４：突起
４０：周壁、４１：スリット、４２：弾性撓み領域、４３：支持壁

以下、本発明に係るばね組立体を、自動車の自動変速機のクラッチ機構における多板クラッチピストンの戻しばね構造に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係るばね組立体の用途がこれに限定されるものではないことは勿論である。

図１は、本発明に係るばね組立体を、自動車の自動変速機のクラッチ機構における多板クラッチピストンの戻しばね構造に適用したときの概要を示す分解斜視図である。
自動車の自動変速機のクラッチ機構における多板クラッチピストンの戻しばね構造に適用されるばね組立体は、円環状をした一対の樹脂製基板１と、複数本のコイルばね２とを部品として、各コイルばね２の両端にある座巻部が、それぞれ各樹脂製基板１に一定の間隔を保って固定された構造となっている。

〔第１実施形態〕
図２Ａ、図２Ｂは本発明の第１実施形態に係るばね組立体の全体構造を示す図であり、図３Ａ〜図３Ｃは同ばね組立体の要部を拡大して示す図である。
本実施形態のばね組立体では、樹脂製基板１に複数の支持凸部１０を形成してある。これら複数の支持凸部１０は、コイルばね２の座巻部２ａを嵌め込み固定するためのもので、樹脂製基板１の表面に、円周上に一定の間隔をおいて、突き出して形成されている。

支持凸部１０は、外周面が円周面状に形成されており、当該外周面にコイルばね２の座巻部２ａを先端から軸方向に嵌め込んで嵌合固定する構成となっている。
図３Ａ〜図３Ｃに拡大して示すように、支持凸部１０の先端部（領域）１１は、中実となっており、コイルばね２が嵌め込まれる際に、コイルばね２の座巻部２ａによる径方向内向きのばね力に抗して撓まない剛性を有している。

一方、支持凸部１０の基端から先端部１１に至るまでの領域１２は、樹脂製基板１の裏面側から軸方向に延びる溝１３の存在によって中空となっている。そして、その領域１２内に弾性撓み領域１４が形成してある。この弾性撓み領域１４は、周壁を薄肉に形成して、コイルばね２が嵌め込まれる際に、コイルばね２の座巻部２ａによる径方向内向きのばね力によって弾性的に撓むような構造となっている。このように、支持凸部１０の弾性撓み領域１４を中空形状にしてその周壁を薄肉とするだけの簡単な構造で、当該領域１４を形成することができる。この弾性撓み領域１４は、支持凸部１０の基端から先端部１１に至るまでの領域１２における全部又は一部のいずれであってもよい。

コイルばね２は、両端の各一巻目である座巻部２ａが、その他の中間巻部２ｂよりも縮径してある。この座巻部２ａの内径は、支持凸部１０の外径よりも小さくなっており、支持凸部１０の先端部１１に対して弾性的に拡開して嵌め込まれる。一方、コイルばね２の中間巻部２ｂの内径は、支持凸部１０の外径よりも大きくし、この中間巻部２ｂと支持凸部１０との間に隙間が形成されるようにしてある。これにより、中間巻部２ｂのばね特性が支持凸部１０により影響を受けることがなくなり、安定したばね特性を保持することができる。

次に、図３Ａ〜図３Ｃを参照して、本実施形態に係るばね組立体の作用を説明する。
図３Ａに示すように、樹脂製基板１に形成した支持凸部１０の先端部１１に対して、コイルばね２の座巻部２ａを対向して配置し、支持凸部１０の軸方向に向かってコイルばね２を嵌め込んでいく。そうすると、図３Ｂに示すように、コイルばね２の座巻部２ａが、支持凸部１０の先端部１１に当接し、弾性的に拡開しながら嵌め込まれていく。支持凸部１０の先端部１１は、コイルばね２の座巻部２ａから径方向内向きのばね力を受けても撓まない剛性を有している。

コイルばね２をさらに嵌め込んでいくと、図３Ｃに示すように、座巻部２ａが支持凸部１０の弾性撓み領域１４に到達する。弾性撓み領域１４は、コイルばね２の座巻部２ａから径方向内向きのばね力を受けると、当該ばね力によって弾性的に撓んで、同方向へ縮径してくびれた状態となる。これにより、コイルばね２の座巻部２ａに引き抜き力が作用しても、支持凸部１０の先端部１１がストッパとなって抜けが抑制される。
なお、支持凸部１０における弾性撓み領域１４の撓み量（縮径量）が僅かで、肉眼ではくびれが認識できないこともある。

支持凸部１０を含む樹脂製基板１は、表面および裏面のいずれにも横方向への凹凸を無くし、縦方向に開閉する金型のみで樹脂成形できる形状としてある。これにより、横方向に開閉するスライダ金型が不要となるため、金型コストが格段に安価となるばかりか、作業性も向上する。
比較対象として、特開２００９−６８５９０号公報に開示されたスプリングユニットでは、装着係止突部の外周面に凹凸があり、これを樹脂成形する場合は、縦方向に開閉する主金型と横方向へ開閉するスライダ金型を組み合わせる必要がある。

〔第２実施形態〕
図４Ａ〜図４Ｃは本発明の第２実施形態に係るばね組立体の要部を拡大して示す図である。
本実施形態のばね組立体では、樹脂製基板１に複数の支持凹部３０を形成してある。これら複数の支持凹部３０は、コイルばね２の座巻部２ａを嵌め込み固定するためのもので、樹脂製基板１の表面に、円周上に一定の間隔をおいて形成されている。

支持凹部３０は、内周面が円周面状に形成されており、当該内周面にコイルばね２の座巻部２ａを先端から軸方向に嵌め込んで嵌合固定する構成となっている。
図４Ａ〜図４Ｃに拡大して示すように、支持凹部３０の開口縁部３１は、樹脂製基板１における基部１ａに囲まれているため、コイルばね２が嵌め込まれる際に、コイルばね２の座巻部２ａによる径方向外向きのばね力に抗して撓まない剛性を有している。

一方、支持凹部３０の底部から開口縁部３１に至るまでの領域３２は、樹脂製基板１の裏面側に延出する円筒壁で形成してある。そして、その領域３２内に弾性撓み領域３３が形成してある。この弾性撓み領域３３は、円筒壁を薄肉に形成して、コイルばね２が嵌め込まれる際に、コイルばね２の座巻部２ａによる径方向外向きのばね力によって弾性的に撓むような構造となっている。このように、支持凹部３０の弾性撓み領域３３を薄肉の円筒壁により形成するだけの簡単な構造で、当該領域を形成することができる。この弾性撓み領域３３は、支持凹部３０の底部から開口縁部３１に至るまでの領域３２における全部又は一部のいずれであってもよい。

コイルばね２は、両端の各一巻目である座巻部２ａが、その他の中間巻部２ｂよりも拡径してある。この座巻部２ａの外径は、支持凹部３０の内径よりも大きくなっており、支持凹部３０の開口縁部３１に対して弾性的に縮径して嵌め込まれる。一方、コイルばね２の中間巻部２ｂの外径は、支持凹部３０の内径よりも小さくし、この中間巻部２ｂと支持凹部３０との間に隙間が形成されるようにしてある。これにより、中間巻部２ｂのばね特性が支持凹部３０により影響を受けることがなくなり、安定したばね特性を保持することができる。

次に、図４Ａ〜図４Ｃを参照して、本実施形態に係るばね組立体の作用を説明する。
図４Ａに示すように、樹脂製基板１に形成した支持凹部３０の開口縁部３１に対して、コイルばね２の座巻部２ａを対向して配置し、支持凹部３０の軸方向に向かってコイルばね２を嵌め込んでいく。そうすると、図４Ｂに示すように、コイルばね２の座巻部２ａが、支持凹部３０の開口縁部３１に当接し、弾性的に縮径しながら嵌め込まれていく。支持凹部３０の開口縁部３１は、コイルばね２の座巻部２ａから径方向外向きのばね力を受けても撓まない剛性を有している。

コイルばね２をさらに嵌め込んでいくと、図４Ｃに示すように、座巻部２ａが支持凹部３０の弾性撓み領域３３に到達する。弾性撓み領域３３は、コイルばね２の座巻部２ａから径方向外向きのばね力を受けると、当該ばね力によって弾性的に撓んで、同方向へ拡径して膨らんだ状態となる。これにより、コイルばね２の座巻部２ａに引き抜き力が作用しても、支持凹部３０の開口縁部３１がストッパとなって抜けが抑制される。
なお、支持凹部３０における弾性撓み領域３３の撓み量（縮径量）が僅かで、肉眼では膨らみが認識できないこともある。

本実施形態でも、支持凹部３０を含む樹脂製基板１は、表面および裏面のいずれにも横方向への凹凸を無くし、縦方向に開閉する金型のみで樹脂成形できる形状としてある。これにより、横方向に開閉するスライダ金型が不要となるため、金型コストが格段に安価となるばかりか、作業性も向上する。

〔その他の実施形態〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形又は応用が可能である。
例えば、上述した第１実施形態の変形例として、図５に示すように、支持凸部１０の内部を中空とし、かつ周壁４０に軸方向のスリット４１を複数本形成することで、当該周壁４０に弾性撓み領域４２を形成し、同領域４２をコイルばね２の座巻部２ａによる径方向内向きのばね力によって弾性的に撓む構造とすることもできる。

同様に、図では示さないが、上述した第１実施形態の変形例として、支持凹部３０の円筒壁に軸方向のスリットを複数本形成することで、当該円筒壁に弾性撓み領域を形成し、同領域をコイルばね２の座巻部２ａによる径方向外向きのばね力によって弾性的に撓む構造とすることもできる。

図６は上述した第１実施形態の応用例であり、支持凸部１０の高さを延ばして、コイルばね２の中間巻部２ｂに対する座屈防止用の支持壁４３を形成した構成となっている。
支持壁４３とコイルばね２の中間巻部２ｂとの間には僅かながら隙間を設けてばね特性への影響を無くすことが好ましい。そして、コイルばね２が横方向に撓んだとき、支持壁４３に当接して座屈が防止される。
弾性撓み領域１４の強度が不足するときは、同領域１４がコイルばね２のばね力によって弾性的に撓み可能な範囲で、中空部内周面に軸方向のリブを設ける等して補強してもよい。

図７は、上述した第２実施形態の応用例であり、支持凹部３０に座巻部２ａが固定されたコイルばね２の内側に、直径の小さな第２のコイルばね３を挿入配置して、樹脂製基板１に対するばね付勢力を高めた構成となっている。また、樹脂製基板１における支持凹部３０の内底面中央部には、第２のコイルばね３を位置決めする突起３４が形成してある。第２のコイルばね３は、両端部を突起３４に遊嵌してセンタリングされる。

Claims (6)

1. 樹脂製基板にコイルばねの座巻部が固定されたばね組立体であって、
   前記樹脂製基板に、前記コイルばねの座巻部が嵌め込まれる支持凸部を有し、
   当該支持凸部は、先端部が前記コイルばねの座巻部による径方向内向きのばね力に抗して撓まない剛性を有しており、基端から前記先端部に至るまでの領域に、前記コイルばねの座巻部による径方向内向きのばね力により弾性的に撓む弾性撓み領域を形成しており、
   さらに、当該支持凸部は、前記コイルばね嵌め込み前は、表面及び裏面のいずれにも径方向への凹凸がなく、前記コイルばねの座巻部が当該支持凸部の弾性撓み領域に到達すると、前記コイルばねの座巻部から受ける径方向内向きのばね力によって、当該領域が弾性的に撓んで同方向へ縮径してくびれた状態となるように構成されており、
   前記コイルばねは、座巻部が中間巻部よりも縮径してあり、且つ座巻部の内径は前記支持凸部の先端部の外径より小さく、中間巻部の内径は前記支持凸部の先端部の外径より大きく形成してあり、前記支持凸部の先端部に対して弾性的に拡開して嵌め込まれる構造となっているばね組立体。
2. 支持凸部は、少なくとも前記弾性撓み領域の内部が中空となっており、且つ当該領域の周壁は薄肉に形成することで、前記コイルばねの座巻部による径方向内向きのばね力により弾性的に撓む構造としてある請求項１のばね組立体。
3. 前記支持凸部は、少なくとも前記弾性撓み領域の内部が中空となっており、且つ当該領域の周壁に軸方向のスリットを複数本形成することで、前記コイルばねの座巻部による径方向内向きのばね力により弾性的に撓む構造としてある請求項１のばね組立体。
4. 樹脂製基板にコイルばねの座巻部が固定されたばね組立体であって、
   前記樹脂製基板に、前記コイルばねの座巻部が嵌め込まれる支持凹部を有し、
   当該支持凹部は、開口縁部が前記コイルばねの座巻部による径方向外向きのばね力に抗して撓まない剛性を有しており、底部から前記開口縁部に至るまでの領域に、前記コイルばねの座巻部による径方向外向きのばね力により弾性的に撓む弾性撓み領域を形成しており、
   さらに、当該支持凹部は、前記コイルばね嵌め込み前は、表面及び裏面のいずれにも径方向への凹凸がなく、前記コイルばねの座巻部が当該支持凹部の弾性撓み領域に到達すると、前記コイルばねの座巻部から受ける径方向外向きのばね力によって、当該領域が弾性的に撓んで同方向へ拡径して膨らんだ状態となるように構成されており、
   前記コイルばねは、座巻部が中間巻部よりも拡径してあり、且つ座巻部の外径は前記支持凹部の内径より大きく、中間巻部の外径は前記支持凹部の内径より小さく形成してあり、前記支持凹部の開口縁部に対して弾性的に縮径して嵌め込まれる構造となっているばね組立体。
5. 支持凹部は、少なくとも前記弾性撓み領域を薄肉の円筒壁により形成することで、前記コイルばねの座巻部による径方向外向きのばね力により弾性的に撓む構造としてある請求項４のばね組立体。
6. 前記支持凹部は、少なくとも前記弾性撓み領域が円筒壁で形成されており、且つ当該円筒壁に軸方向のスリットを複数本形成することで、前記コイルばねの座巻部による径方向外向きのばね力により弾性的に撓む構造としてある請求項４のばね組立体。

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