【手続補正書】
【提出日】平成17年4月6日(2005.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  皿バネの製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の弾性部を含む皿バネを準備する準備工程と、
前記弾性部の一部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程と、
を備えた皿バネの製造方法。
【請求項２】
前記残留応力付与工程は、ショットピーニング工程である、請求項１に記載の皿バネの製造方法。
【請求項３】
前記残留応力付与工程では、前記弾性部の少なくとも一方の面に圧縮残留応力を付与している、請求項１又は２に記載の皿バネの製造方法。
【請求項４】
環状の弾性部を含む皿バネを準備する準備工程と、
前記弾性部の全体に圧縮残留応力を付与する第１残留応力付与工程と、
前記弾性部の一部にさらに高い圧縮残留応力を付与する第２残留応力付与工程と、
を備えた皿バネの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、皿バネの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動車用の部品等として皿バネが用いられている。このような皿バネとして、例えば、自動車用のクラッチ装置のクラッチカバー組立体に用いられるダイアフラムスプリングがある。ダイアフラムスプリングは、クラッチカバー組立体に組み込まれて使用される円板状の部材であり、環状の弾性部と、そこから半径方向内側に延びる複数のレバー部とから構成されている。環状の弾性部は、内外周の一方がクラッチカバー側に支持され、他方がプレッシャープレートを付勢している。複数のレバー部の先端には、軸受等からなるレリーズ機構が係合している。
【０００３】
このようなダイアフラムスプリングでは、従来から弾性部の両面や片面にショットピーニング等の塑性加工を行って、疲労強度の向上を図っている。例えば、ショットピーニングで行う場合には、小さな粒子を高速度でダイアフラムスプリングの表面に打ち付け、ダイアフラムスプリングの表面層のみに塑性加工を施す。このようにショットピーニングを行うと、無数のショットで表面層はミクロ的に展延されるが、内面層からの拘束により延びることはできないから、結果的に表面層に大きい圧縮残留応力が発生し、この圧縮残留応力により、その部位の疲労強度が向上する。これにより、ダイアフラムスプリングの耐久性が向上する。
【０００４】
また、ダイアフラムスプリングはクラッチ装置のクラッチの操作感やトルク容量に影響を与えるため、従来からダイアフラムスプリングの弾性部の軸方向高さＨと板厚ｔとの比（以下、Ｈ／ｔとする）を変更して、所望の荷重−変位特性を得るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダイアフラムスプリングの弾性部のＨ／ｔを変更することだけでは、クラッチ装置の寸法の制約等から所望の荷重−変位特性を得ることが可能な寸法に設計できない場合がある。また、弾性部のＨ／ｔの変更によって、弾性部の内周部や外周部における強度不足が生じる場合もあるため、Ｈ／ｔを変更することができる範囲も制限されてしまう。このため、弾性部のＨ／ｔを変更しないで、荷重−変位特性を調節可能にする方法が望まれている。このようなニーズは、ダイアフラムスプリングだけでなく変速装置の多板クラッチに用いられるコーンスプリング等の皿バネにも当てはまるものである。
【０００６】
本発明の課題は、皿バネの荷重−変位特性を所望の特性に調節できる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の皿バネの製造方法は、環状の弾性部を含む皿バネを準備する準備工程と、弾性部の一部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程とを備えている。
通常、皿バネの弾性部の荷重−変位特性は、変位が増加するにつれて荷重が増加し、ある変位から変位の増加に対して荷重が減少し（高荷重ピーク）、さらに変位の増加に対して荷重が増加する（低荷重ピーク）ような非線形の特性を示すのが一般的である。そして、このような定性的な傾向は、従来から行われている疲労強度の増加のために弾性部の両面や片面に圧縮残留応力を付与した場合でも同様である。
【０００８】
しかし、本願発明者は、鋭意研究の結果、弾性部の一部に圧縮残留応力を付与することにより、弾性部の荷重−変位特性が変化することを発見し、この性質を利用して、弾性部のＨ／ｔを変化させることなく、所望の弾性部の荷重−変位特性を得る方法として、本願発明を完成するに至っている。これにより、皿バネの設計の自由度を増すことができる。
【０００９】
請求項２に記載の皿バネの製造方法は、請求項１において、残留応力付与工程はショットピーニング工程である。
この皿バネの製造方法では、圧縮残留応力の付与のためにショットピーニング工程を用いているため、弾性部の所定の部分に対して容易に残留応力を付与できる。
【００１０】
請求項３に記載の皿バネの製造方法は、請求項１又は２において、残留応力付与工程では弾性部の少なくとも一方の面に圧縮残留応力を付与している。
この皿バネの製造方法では、圧縮残留応力を付与しない場合に比べて、高荷重ピークと低荷重ピークとの差が変化し、例えば、クラッチ装置に用いられるダイアフラムスプリングに適用した場合には、広い変位範囲においてクラッチの断接操作が可能になるため、クラッチ装置を構成するクラッチディスクの摩耗代を大きく取ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の皿バネの製造方法は、環状の弾性部を含む皿バネを準備する準備工程と、弾性部の全体に圧縮残留応力を付与する第１残留応力付与工程と、弾性部の一部にさらに高い圧縮残留応力を付与する第２残留応力付与工程とを備えている。
この皿バネの製造方法では、第１残留応力付与工程において、弾性部全体に圧縮残留応力を付与して耐久性を向上させるとともに、第２残留応力付与工程において、弾性部の一部にさらに高い圧縮残留応力を付与するため、弾性部の荷重−変位特性を変化させることが可能である。これにより、皿バネの設計の自由度を増すことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（１）クラッチ装置の構成
図１に示すクラッチ装置１は、フライホイール２から変速機（図示せず）にエンジンのトルクを伝達及び遮断するための装置である。ここで、Ｏ−Ｏは、クラッチ装置１の回転軸線である。
【００１３】
フライホイール２は、円板状の部材であり、内周部が複数のボルト２１によってクランクシャフト（図示せず）の先端に固定されている。また、フライホイール２の外周部には、軸方向において変速機側（図１の紙面右側）を向く環状かつ平坦な摩擦面２ａが形成されている。
クラッチ装置１は、主に、クラッチディスク組立体６と、クラッチカバー組立体７と、レリーズ機構（図示せず）とから構成されている。
【００１４】
クラッチディスク組立体６は、外周側に配置された摩擦フェーシング等からなる摩擦連結部６１と、摩擦連結部６１に固定されたクラッチプレート、リテーニングプレート及びコイルスプリング等からなるダンパー機構６２と、ダンパー機構６２に連結されたハブフランジ６３とを備えている。摩擦連結部６１は、フライホイール２の摩擦面２ａに対応して配置されている。ハブフランジ６３の内周部は、伝達軸（図示せず）にスプライン係合し、一体回転するようになっている。
【００１５】
クラッチカバー組立体７は、フライホイール２に装着され、フライホイール２に対してクラッチディスク組立体６の摩擦連結部６１を押圧及び押圧解除するための機構である。クラッチカバー組立体７は、主に、クラッチカバー７１とプレッシャープレート７２とダイアフラムスプリング７３と、クラッチカバー７１の内周側から折り曲げられたタブ７１ａに支持されるとともにダイアフラムスプリング７３を支持する２本のワイヤーリング７５とから構成されている。クラッチカバー７１は皿状であり中心に大径の孔が形成されている。クラッチカバー７１の外周端は、複数のボルト７４によりフライホイール２の外周端に固定されている。プレッシャープレート７２は、クラッチカバー７１内に配置された環状の部材であり、クラッチディスク組立体６の摩擦連結部６１をフライホイール２の摩擦面２ａとの間に挟持するための部材である。
【００１６】
ダイアフラムスプリング７３は、図２からも明らかなように、環状の弾性部７３ａと、弾性部７３ａから半径方向内側に延びる複数のレバー部７３ｂとから構成されている。隣接するレバー部７３ｂの間にはスリット７３ｃが形成されており、さらにスリット７３ｃの基端部には小判孔７３ｄが形成されている。図１のクラッチカバー７１のタブ７１ａは、いくつかの小判孔７３ｄを貫通し、さらに半径方向外側に折り曲げられている。２本のワイヤリング７５は、弾性部７３ａの内周部８３を軸方向に挟んでいる。弾性部７３ａの外周部８２はプレッシャープレート７２に当接している。ダイアフラムスプリング７３のレバー部７３ｂの先端すなわち中心孔７３ｅ周辺には、図示しないレリーズ機構が係合している。
【００１７】
（２）ダイアフラムスプリングの製造方法
ダイアフラムスプリング７３の製造工程について説明する。まず、鋼のプレート材から、内外径を打ち抜いて円板状のプレート部材を得る。次に、スリット７３ｃ及び小判孔７３ｄと中心孔７３ｅを打ち抜く。
次に、平板状のダイアフラムスプリング７３に皿押しを施して、ダイアフラムスプリング７３を、図８に示す如く、円錐状に成形し、熱処理の後に、ショットピーニングを行う。このショットピーニングは、自由状態で扁平な円錐形を保つダイアフラムスプリング７３のいずれかの面に対して施される。
【００１８】
さらに、ショットピーニングは、ダイアフラムスプリング７３の全面に対して施すのではなく、図２から図７に示すように、弾性部７３ａにおいて、その一部のみに施される。ショットピーニングする位置は、弾性部７３ａの内周側、外周側又は中間部でもよく、円環状でも部分的でもよい（各図のハッチング部分を参照）。
【００１９】
より具体的には、ショットピーニングによって圧縮残留応力が付与される面の面積は、弾性部７３ａの５％から９５％の範囲に設定することが望ましい。また、ショットピーニングによって圧縮残留応力が付与される面の板厚方向の深さは、弾性部７３ａの板厚ｔの２０％以内の範囲に設定することが望ましい。さらに、付与される圧縮残留応力の大きさは、２００ＭＰａから１５００ＭＰａの範囲に設定することが望ましい。尚、部分的に圧縮残留応力を付与する方法は、ショットピーニング以外の方法でもよいが、部分的に圧縮残留応力を与えるためには、本実施形態のようなショットピーニングによる方法が適していると考えられる。
【００２０】
このようなショットピーニングを施すことで、図９に示すように、ダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａの荷重−変位特性は、ショットピーニングを施さない場合に比べて、高負荷ピークと低負荷ピークとの差が変化し、高負荷ピーク付近の平坦部の領域が広くなるように変更される。すなわち、従来のダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａの変位範囲Ｌよりも広い変位範囲Ｌ1でダイアフラムスプリング７３を使用することができる。これにより、クラッチ装置１の断接操作のストロークを大きくすることができるため、クラッチディスク組立体６を構成するクラッチプレートの摩耗代を大きくすることが可能である。
【００２１】
（３）圧縮残留応力付与の実験例
以下に、ダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａの一部に圧縮残留応力っ付与した場合の荷重−変位特性の変化について、図９を用いて説明する。
まず、従来から行われている弾性部７３ａの凹面８０の全面に圧縮残留応力を付与した場合では、ショットピーニングを施さない場合に比べて荷重の大きさは異なるが、荷重−変位特性の定性的な傾向は同じであり、図９に示すような高負荷ピーク付近の平坦部が広くなるような傾向は見られない。このため、従来は、ショットピーニングにより圧縮残留応力を付与しても、弾性部７３ａの耐久性の向上は可能であるが、荷重−変位特性の変更は困難であると思われていた。
【００２２】
しかし、上記のように、いずれかの面の一部のみにショットピーニングを施した場合には、高負荷ピークと低負荷ピークとの差が変化し、ショットピーニングを施さない場合の変位範囲よりも広い変位範囲を得られることがわかった。
上記のような実験結果を考察した結果、本願発明者は、ダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａに部分的に圧縮残留応力を付与することによって、ダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａの荷重−変位特性を調節できることを見いだすに至った。
【００２３】
このようなダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａの荷重−変位特性の調節を行う方法によって、上記のような高負荷ピーク付近の平坦部の領域を広くする効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
1)
例えば、クラッチ装置１の設置スペースの関係でダイアフラムスプリング７３の設置スペースが制限される場合において、ダイアフラムスプリング７３の弾性部７３ａの軸方向高さＨと板厚ｔとの比（以下、Ｈ／ｔとする）を変更する必要が生じる場合があるが、このような場合でも、弾性部７３ａに対して部分的に圧縮残留応力を付与することで、Ｈ／ｔの変更による弾性部７３ａの荷重−変位特性の変化を相殺して、弾性部７３ａの荷重−変位特性を保つことができる。
【００２４】
2)
また、弾性部７３ａの荷重−変位特性の変更とともに、圧縮残留応力の付与による耐久性の向上の効果も同時に得ることができるため、ダイアフラムスプリング７３の材料グレードを低下させることができる。
このように、ダイアフラムスプリング７３の設計の自由度を増すことが可能である。
【００２５】
（４）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
1)前記実施形態では、ダイアフラムスプリングに本発明の皿バネの製造方法を適用したが、変速装置の多板クラッチに用いられるコーンスプリング等の皿バネにも適用可能である。
【００２６】
2)前記実施形態では、弾性部の一部にのみ圧縮残留応力を付与したが、耐久性を向上させるために弾性部の全体に圧縮残留応力を付与し（第２残留応力付与工程）、さらに弾性部の一部に高い残留応力を付与して（第１残留応力付与工程）、皿バネを製造してもよい。この場合においても、弾性部の一部が他の部分よりも相対的に高い圧縮残留応力が付与されているため、前記実施形態と同様に、荷重−変位特性を変更することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、皿バネの荷重−変位特性を所望の特性に調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の皿バネの製造方法によって製造されたダイアフラムスプリングを採用したクラッチ装置の縦概略断面図。
【図２】
ダイアフラムスプリングの部分平面図。
【図３】
ダイアフラムスプリングの部分平面図。
【図４】
ダイアフラムスプリングの部分平面図。
【図５】
ダイアフラムスプリングの部分平面図。
【図６】
ダイアフラムスプリングの部分平面図。
【図７】
ダイアフラムスプリングの部分平面図。
【図８】
ダイアフラムスプリングの部分断面図。
【図９】
ダイアフラムスプリングの荷重−変位特性を示す図。
【符号の説明】
７３  ダイアフラムスプリング（皿バネ）
７３ａ  弾性部