(57)【要約】  ウェーブスプリング（１）は、山部（１１）および谷部（１２）が周方向に交互に連ねられて形成されている。山部（１１）および谷部（１２）のうちのいずれか一方は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、軸方向の第１の側に向けて延びている。山部（１１）および谷部（１２）のうちのいずれか他方は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、軸方向の第２の側他方側に向けて延び、または、径方向に沿って延びている。隣り合う山部（１１）と谷部（１２）との間の軸方向における間隔は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次大きくなっている。
2019167932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山部および谷部が周方向に交互に連ねられて形成されたウェーブスプリングであって、
前記ウェーブスプリングの中心軸線に直交する方向を径方向とし、前記中心軸線が延びる方向を軸方向とするとき、
前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、
前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、または、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は前記径方向に沿って延び、
隣り合う前記山部と前記谷部との間の前記軸方向における間隔は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次大きくなっている、ウェーブスプリング。
【請求項２】
前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、
前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、
前記山部の前記径方向に対する傾斜角度と、前記谷部の前記径方向に対する傾斜角度と、は互いに実質的に同等である、請求項１に記載のウェーブスプリング。
【請求項３】
前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、
前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、
前記山部と前記谷部との間に位置する中間部分の、前記径方向に対する傾斜角度は、前記山部および前記谷部から前記中間部分の周方向中央部に向かうに従い漸次小さくなっている、請求項１または２に記載のウェーブスプリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーブスプリングに関する。
本願は、２０１８年２月２８日に、日本に出願された特願２０１８−０３４６５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に示されるような、山部および谷部が周方向に交互に連ねられて形成されたウェーブスプリングが知られている。この種のウェーブスプリングは、例えばクラッチ装置等に装着され、軸方向の荷重が加えられたときに、平坦になるように軸方向に変形させられ、この荷重が解除されたときに、復元変形するようにして用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開平８−１７０６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ウェーブスプリングには、内周縁に近い部分（内周部分）と外周縁に近い部分（外周部分）とが含まれており、内周部分と外周部分とでは周長が異なっている。前記従来のウェーブスプリングでは、軸方向の荷重が加えられ、平坦になるように軸方向に変形する過程において、前記周長差に起因して、変形当初から、山部および谷部それぞれにおける内周部分が周方向に拡開変形しはじめ、この内周部分に面圧が生じていた。したがって、ウェーブスプリングが平坦になる直前になると、山部および谷部それぞれにおける内周部分に広範囲にわたって面圧が生じ、ウェーブスプリングのばね定数が高くなるという問題があった。【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ウェーブスプリングに軸方向の荷重が加えられた当初から、ウェーブスプリングが平坦になる直前まで、ばね定数が変化することを抑制できるウェーブスプリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の一態様に係るウェーブスプリングは、山部および谷部が周方向に交互に連ねられて形成されたウェーブスプリングであって、前記ウェーブスプリングの中心軸線に直交する方向を径方向とし、前記中心軸線が延びる方向を軸方向とするとき、前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、または、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は前記径方向に沿って延び、隣り合う前記山部と前記谷部との間の前記軸方向における間隔は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次大きくなっている。【０００７】
上記態様によれば、山部および谷部のうちの少なくとも一方における外周部分（以下、外周部分という）が、前記軸方向の外側に向けて張り出している。このため、ウェーブスプリングに前記軸方向に荷重が加えられて、ウェーブスプリングが平坦になるように前記軸方向に変形する過程において、山部および谷部のうちの少なくとも一方における内周部分（以下、内周部分という）が前記軸方向に押し込まれる前に、まず、外周部分が前記軸方向に押し込まれる。したがって、ウェーブスプリングに前記軸方向の荷重が加えられた当初から、前記内周部分が前記軸方向に押し込まれる場合と比べて、ウェーブスプリングが平坦になる直前の段階での、前記内周部分における周方向の拡開変形を小さくすることが可能になり、前記内周部分に生ずる面圧を狭い範囲に留めることができる。
これにより、ウェーブスプリングが平坦になる直前になっても、山部および谷部のうちの少なくとも一方を、内周部分を含めた径方向の全域にわたって、周方向に拡開変形させやすくすることが可能になり、ウェーブスプリングが平坦になる直前に、ウェーブスプリングのばね定数が高くなるのを抑制することができる。
以上より、ウェーブスプリングに前記軸方向の荷重が加えられた当初から、ウェーブスプリングが平坦になる直前まで、ばね定数が変化することを抑制できる。【０００８】
ここで、前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、前記山部の前記径方向に対する傾斜角度と、前記谷部の前記径方向に対する傾斜角度と、は互いに実質的に同等であってもよい。【０００９】
この場合、山部および谷部の、前記径方向に対する傾斜角度が互いに実質的に同等になっているので、ウェーブスプリングを装置に装着する際に、ウェーブスプリングの前記軸方向の向きを合わせる必要がない。従って、ウェーブスプリングを装置に容易に装着することができるとともに、山部および谷部に加えられる面圧に偏りが生ずるのを抑制することができる。【００１０】
また、前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、前記山部と前記谷部との間に位置する中間部分の、前記径方向に対する傾斜角度は、前記山部および前記谷部から前記中間部分の周方向中央部に向かうに従い漸次小さくなってもよい。【００１１】
この場合、山部と谷部との間に位置する中間部分の傾斜角度が、当該中間部分の周方向中央部に向かうに従い漸次小さくなっているので、ウェーブスプリングを装置に装着する際に、ウェーブスプリングの前記軸方向の向きを合わせる必要がない。従って、ウェーブスプリングを装置に容易に装着することができるとともに、前記中間部分における山部に近い部分と谷部に近い部分とで、加えられる負荷に偏りが生ずるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の上記態様に係るウェーブスプリングによれば、ウェーブスプリングに軸方向の荷重が加えられた当初から、ウェーブスプリングが平坦になる直前まで、ばね定数が変化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のウェーブスプリングの平面図である。
【図２】図１のウェーブスプリングを展開した状態の一部を示す斜視図である。
【図３】本実施形態のウェーブスプリング、および従来例のウェーブスプリングそれぞれについて、荷重と変位との関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態の変形例のウェーブスプリングを展開した状態の一部を示す斜視図である。
【図５】本実施形態の他の変形例のウェーブスプリングを展開した状態の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、ウェーブスプリングの一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態のウェーブスプリング１は、複数の山部１１および複数の谷部１２が、周方向に交互に連ねられて形成されている。
（方向定義）
本実施形態では、ウェーブスプリング１の中心軸線を中心軸線Ｏという。中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向といい、軸方向から見ることを平面視という。平面視において、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向といい、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向という。図２に示すように、軸方向における一方側（第１の側）を＋Ｚ側といい、他方側（第２の側）を−Ｚ側という。軸方向において、ウェーブスプリング１から遠ざかる側を軸方向外側といい、ウェーブスプリング１に近づく側を軸方向内側という。
【００１５】
ウェーブスプリング１は、内周縁１ａと外周縁１ｂとを有する環状に形成されている。山部１１は、＋Ｚ側に向けて突の曲面状に形成され、谷部１２は、−Ｚ側に向けて突の曲面状に形成されている。山部１１および谷部１２は、互いに同じ大きさで同じ形状に形成されている。
なお、山部１１および谷部１２は、平面状に形成されてもよい。また、ウェーブスプリング１は、例えばクラッチ装置に装着されてもよいし、他の装置に装着されてもよい。また、山部１１および谷部１２を、互いに異なる大きさで異なる形状に形成してもよい。
【００１６】
ウェーブスプリング１が有する山部１１および谷部１２の数は互いに同じである。山部１１および谷部１２は、例えば６個ずつ形成されている。複数の山部１１は、互いに同じ大きさで同じ形状に形成され、複数の谷部１２は、互いに同じ大きさで同じ形状に形成されている。例えば、複数の山部１１の各高さは互いに同じとされ、複数の山部１１の各ピッチは互いに同じとされ、複数の谷部１２の各深さは互いに同じとされ、複数の谷部１２の各ピッチは互いに同じとなっている。
なお、山部１１および谷部１２の数は互いに異なってもよい。複数の山部１１を互いに異なる大きさで異なる形状に形成し、複数の谷部１２を互いに異なる大きさで異なる形状に形成してもよい。
【００１７】
山部１１および谷部１２は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、軸方向に互いに離間している。換言すると、隣り合う山部１１と谷部１２との間の軸方向における間隔は、径方向の内側から外側に向かうに従い、漸次大きくなっている。図示の例では、山部１１は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次＋Ｚ側に向けて延び、谷部１２は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次−Ｚ側に向けて延びている。山部１１および谷部１２は、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、軸方向外側に向けて延びている。なお、山部１１または谷部１２は、径方向に沿って延びてもよい。すなわち、後述の傾斜角度θ１、θ２のうち、一方は０°であってもよい。
【００１８】
図２に示すように、本明細書では、径方向に対する山部１１の傾斜角度をθ１と表す。また、径方向に対する谷部１２の傾斜角度をθ２と表す。各傾斜角度θ１、θ２は、互いに実質的に同等になっている。傾斜角度θ１、θ２は、図２において、二点鎖線と細線とがなす角度として示している。図２の細線は、山部１１若しくは谷部１２の頂部の表面に沿った直線であり、二点鎖線は径方向に延びる直線である。
前記各傾斜角度θ１、θ２は、例えば０°より大きく１°以下となっている。すなわち、０°＜θ１≒θ２＜１°であってもよい。
【００１９】
本明細書では、山部１１と谷部１２との間に位置する部分を中間部分１３という。中間部分１３は、山部１１側および谷部１２側から周方向の中央部に向かうに従い漸次、径方向に対する傾斜角度が小さくなっている。図示の例では、中間部分１３における周方向の中央部は、径方向に沿って延びている。
ウェーブスプリング１の板厚は、例えば約０．４ｍｍ〜３．０ｍｍとなっている。ウェーブスプリング１の外径は、例えば約２０ｍｍ〜３００ｍｍとなっている。ウェーブスプリング１の内径は、例えば約１０ｍｍ〜２９０ｍｍとなっている。ウェーブスプリング１の幅は、例えば約１ｍｍ〜１００ｍｍとなっている。ウェーブスプリング１の軸方向の大きさは、例えば約０．５ｍｍ〜２０ｍｍとなっている。本実施形態では、ウェーブスプリング１の外径は約１２０ｍｍ、内径は約１００ｍｍ、軸方向の大きさは約２．０ｍｍ、板厚は約１．０ｍｍとなっている。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態によるウェーブスプリング１によれば、山部１１および谷部１２それぞれにおける外周部分が、このウェーブスプリング１における軸方向の外側に張り出している。このため、ウェーブスプリング１に軸方向に荷重が加えられて、ウェーブスプリング１が平坦になるように軸方向に変形する過程において、山部１１および谷部１２それぞれにおける内周部分が軸方向に押し込まれる前に、まず、外周部分が軸方向に押し込まれる。したがって、ウェーブスプリング１に軸方向の荷重が加えられた当初から、前記内周部分が軸方向に押し込まれる場合と比べて、ウェーブスプリング１が平坦になる直前の段階での、前記内周部分における周方向の拡開変形を小さくすることが可能になり、前記内周部分に生ずる面圧を狭い範囲に留めることができる。
【００２１】
これにより、ウェーブスプリング１が平坦になる直前になっても、山部１１および谷部１２を、内周部分を含めた径方向の全域にわたって、周方向に拡開変形させやすくすることが可能になり、ウェーブスプリング１が平坦になる直前に、ウェーブスプリング１のばね定数が高くなるのを抑制することができる。
以上より、ウェーブスプリング１に軸方向の荷重が加えられた当初から、ウェーブスプリング１が平坦になる直前まで、ばね定数の変化を抑制して、ばね定数を同等に維持することができる。
【００２２】
また、山部１１および谷部１２の、径方向に対する傾斜角度θ１、θ２が互いに実質的に同等になっている。このため、ウェーブスプリング１を装置に装着する際に、ウェーブスプリング１の軸方向の向きを合わせる必要がなく、ウェーブスプリング１を装置に容易に装着することができるとともに、山部１１および谷部１２に加えられる面圧に偏りが生ずるのを抑制することができる。
【００２３】
また、山部１１と谷部１２との間に位置する中間部分１３の傾斜角度が、山部１１および谷部１２から中間部分１３の周方向中央部に向かうに従い漸次小さくなっている。この構成により、ウェーブスプリング１を装置に装着する際に、ウェーブスプリング１の軸方向の向きを合わせる必要がなく、ウェーブスプリング１を装置に容易に装着することができる。さらに、中間部分１３における山部１１に近い部分と谷部１２に近い部分とで加えられる負荷に偏りが生ずるのを抑制することができる。
【００２４】
次に、以上説明した作用効果の検証試験について説明する。
【００２５】
実施例として、前述したウェーブスプリング１を採用し、従来例として、山部および谷部が周方向に交互に連ねられて形成され、山部および谷部が径方向に沿って延びるウェーブスプリングを採用した。そして、それぞれのウェーブスプリングを、平坦になる直前まで軸方向に押圧したときの荷重および変位、並びに、ウェーブスプリングに生ずる面圧を数値解析により算出した。
【００２６】
その結果、図３に示されるように、実施例では、従来例と比べて、ウェーブスプリング１が平坦になる直前に、ウェーブスプリング１のばね定数が高くなることが抑えられ、ウェーブスプリング１に軸方向の荷重が加えられた当初から、ウェーブスプリング１が平坦になる直前まで、ばね定数を同等に維持できることが確認された。
【００２７】
また、ウェーブスプリングに軸方向の荷重を加え、ウェーブスプリングが平坦になるように軸方向に変形する過程において、従来例では、ウェーブスプリングに軸方向の荷重を加えた当初から、ウェーブスプリングの内周部分に面圧が生じ、その後、面圧の生ずる範囲が徐々に拡大したことが確認された。実施例では、ウェーブスプリング１が平坦になるように軸方向に変形する過程において、当初は、ウェーブスプリング１の外周部分に面圧が生じた。しかしながら、変形の進行に伴い、この面圧が徐々に低減する一方、ウェーブスプリング１の内周部分に面圧が生じはじめ、その後の変形の進行に伴い、内周部分の面圧の範囲が拡大したことが確認された。
そして、ウェーブスプリングが平坦になる直前において、面圧が発生する領域の面積が、実施例では従来例の約６５％であり、実施例では、面圧の生ずる領域を狭い範囲に留めることができることが確認された。
【００２８】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００２９】
例えば前記実施形態に代えて、図４に示されるように、山部１１が、径方向に沿って延び（すなわちθ１＝０°）、谷部１２が、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、軸方向の−Ｚ側に向けて延びるウェーブスプリング２を採用してもよい。また、図５に示されるように、山部１１が、径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、軸方向の＋Ｚ側に向けて延び、谷部１２が、径方向に沿って延びる（すなわちθ２＝０°）ウェーブスプリング３を採用してもよい。
また、山部１１および谷部１２の、径方向に対する各傾斜角度θ１、θ２を互いに異ならせてもよい。
【００３０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３  ウェーブスプリング
１１  山部
１２  谷部
１３  中間部分
Ｏ  中心軸線
θ１、θ２  傾斜角度
【図１】
2019167932.tif 000003
【図２】
2019167932.tif 000004
【図３】
2019167932.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月18日(2019.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
山部および谷部が周方向に交互に連ねられて形成されたウェーブスプリングであって、
前記ウェーブスプリングの中心軸線に直交する方向を径方向とし、前記中心軸線が延びる方向を軸方向とするとき、
前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、径方向に対する傾斜角度が０°より大きく１°以下となるように、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、
前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、径方向に対する傾斜角度が０°より大きく１°以下となるように、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、または、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は前記径方向に沿って延び、
隣り合う前記山部と前記谷部との間の前記軸方向における間隔は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次大きくなっている、ウェーブスプリング。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の一態様に係るウェーブスプリングは、山部および谷部が周方向に交互に連ねられて形成されたウェーブスプリングであって、前記ウェーブスプリングの中心軸線に直交する方向を径方向とし、前記中心軸線が延びる方向を軸方向とするとき、前記山部および前記谷部のうちのいずれか一方は、径方向に対する傾斜角度が０°より大きく１°以下となるように、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第１の側に向けて延び、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は、径方向に対する傾斜角度が０°より大きく１°以下となるように、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次、前記軸方向の第２の側に向けて延び、または、前記山部および前記谷部のうちのいずれか他方は前記径方向に沿って延び、隣り合う前記山部と前記谷部との間の前記軸方向における間隔は、前記径方向の内側から外側に向かうに従い漸次大きくなっている。
【国際調査報告】
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2019167932.tif 000009
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