(57)【要約】【課題】  高耐久性を有することができる回転防止用の歯を外周に備えた皿ばねおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  歯１１の根元部に、ショットピーニング加工を行うことによってショットピーニング被加工面１２を形成する。ショットピーニング被加工面１２には、残留応力が付与され、皿ばね１をクラッチ機構の従動プレートとピストンとの間に配置した場合、高疲労強度を発揮することができる。また、歯１１の根元部のシャープエッジが除去されているので、歯１１の根元部に発生する応力集中を緩和することができる。さらに従動プレートに支持される本体１０と歯１１の外周縁部およびピストンに支持される本体１０の内周縁部のシャープエッジが除去されないので、本体１０の外周縁部における従動プレートの支持位置および本体１０の内周縁部におけるピストンの支持位置のそれぞれが所定の設計位置から半径方向にずれない。【選択図】        図１
2006258239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の皿形状をなす本体の外周部に、半径方向外側へ突出した歯を有する皿ばねにおいて、
前記歯の根元部に、ショットピーニング加工を行ったことを特徴とする皿ばね。
【請求項２】
前記皿ばねは、筒状の第１部材の内部で軸線方向に移動可能に設けられた第２部材と第３部材との間に配置され、前記歯は、前記第１部材の内周面に形成された溝に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の皿ばね。
【請求項３】
円形の皿形状をなす本体の外周部に、歯を半径方向外側へ突出するように形成し、
前記歯の根元部に、ショットピーニング加工を行うことを特徴とする皿ばねの製造方法。
【請求項４】
前記歯の根元部に行う前記ショットピーニング加工の前に、前記本体および前記歯の全体にショットピーニング加工を行うことを特徴とする請求項３に記載の皿ばねの製造方法。
【請求項５】
前記歯の根元部に行う前記ショットピーニング加工は、多段階のショットピーニング加工からなり、
後の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径を、前の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径よりも小さくすることを特徴とする請求項３または４に記載の皿ばねの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸送機械の多板式クラッチ機構のクラッチ締結時などに生じるショックの吸収のために用いられる皿ばねおよびその製造方法に係り、特にクラッチドラムに対する相対回転防止用の歯を備えた皿ばねの改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送機械の変速装置には、クラッチ機構として湿式多板式クラッチ機構が使用されている。湿式多板式クラッチ機構には、クラッチ締結時に生じるショックを吸収する皿ばねが用いられている。図４は、従来の皿ばね２００を適用した多板式クラッチ機構１００の構成を表す拡大側断面図である。多板式クラッチ機構１００は、略有底円筒状をなすクラッチドラム１０１を備え、その内周面には軸線方向に延在するスプライン溝１０１Ａが円周方向に複数形成されている。クラッチドラム１０１の内部には、それと回転軸線位置が一致する筒状のクラッチハブ１０２が設けられ、その外周面には軸線方向に延在するスプライン溝１０２Ａが円周方向に複数形成されている。
【０００３】
クラッチドラム１０１とクラッチハブ１０２との間には、クラッチドラム１０１のスプライン溝１０１Ａに嵌合する従動プレート１０３と、クラッチハブ１０２のスプライン溝１０２Ａに嵌合する駆動プレート１０４とが、軸線方向に移動可能に所定の間隔をおいて交互に配置されている。クラッチドラム１０１の底面側には、ピストン１０５が軸線方向に移動可能に設けられ、ピストン１０５とクラッチドラム１０１との間には油圧室１０６が形成されている。
【０００４】
クラッチドラム１０１の底面側の従動プレート１０３とピストン１０５の間には、中心に孔が形成された円形の皿形状をなす皿ばね２００が設けられている。皿ばね２００は、その外周縁部の表面が従動プレート１０３によって支持されるとともに、その内周縁部の裏面がピストン１０５によって支持されるように配置されている。
【０００５】
上記のような多板式クラッチ機構１００では、油圧室１０６に作動油を供給すると、油圧により駆動されたピストン１０５が、皿ばね２００を介してクラッチドラム１０１の底面側の従動プレート１０３を押圧する。すると、底面側の従動プレート１０３がクラッチドラム１０１の開口側に移動して、互いに対向する従動プレート１０３および駆動プレート１０４の摩擦面が係合し、クラッチ締結が行われる。このとき、皿ばね２００は、皿形状から略平たくなるように弾性変形することによって、クラッチ締結時に生じるショックを吸収する。
【０００６】
ところで、上記皿ばね２００は、円形状をなしているため、クラッチ機構１００の回転動作時にクラッチドラム１０１に対して相対回転しやすい。このため、クラッチドラム１０１の内壁への皿ばね２００の衝突が頻繁に起こり、その結果、クラッチドラム１０１の内壁に傷が生じるという問題があった。
【０００７】
そこで、上記のような問題を解決するために、図５に示すように、中心に孔３１０Ａが形成された円形の皿形状をなす本体３１０の外周部に、複数の歯３１１を形成した皿ばね３００が提案されている（たとえば特許文献１）。皿ばね３００では、その歯３１１がクラッチドラム１０１の内周面のスプライン溝１０１Ａと嵌合するように、本体３１０がクラッチドラム１０１の内部に設置されるので、上記のような皿ばね３００の相対回転を防止することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９５８６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記皿ばね３００では、クラッチ締結時における弾性変形の際、歯３１１の根元部に応力集中が発生するため、皿ばね３００の耐久性が大きく低下するという問題があった。
【００１０】
そこで、歯３１１の根元部における発生応力を小さくするために、歯３１１の根元部の円弧部３１１Ａの曲率半径を大きくすることが考えられる。
【００１１】
ところが、この場合、歯３１１の根元部の円弧部３１１Ａが、円周方向に拡がるようにして半径方向外側に突出するため、クラッチドラム１０１のスプライン溝１０１Ａの形状がシャープである場合、そのシャープエッジと円弧部３１１Ａとが衝突しやすい。このため、歯３１１によるスプライン溝１０１Ａの摩耗が大きくなる。また、歯３１１の側面部の直線部３１１Ｂの長さが小さくなるため、歯３１１のスプライン溝１０１Ａとの嵌合面積が小さくなる。その結果、歯３１１とスプライン溝１０１Ａとの接触面圧が増大し、歯３１１によるスプライン溝１０１Ａの摩耗が大きくなる。
【００１２】
一方、皿ばね３００の耐久性を向上させるために、皿ばね３００の全体に多段階のショットピーニング加工を行うことによって皿ばね３００に残留応力を付与することにより疲労強度を大きくすることが考えられる（たとえば特許文献２）。
【００１３】
ところが、この場合、皿ばね３００の全体に多段階のショットピーニング加工を行うため、従動プレート１０３に支持される本体３１０と歯３１１の外周縁部およびピストン１０５に支持される本体３１０の内周縁部のシャープエッジの除去量が多くなり、その外周縁部および内周縁部の端面曲率が大きくなる。このため、歯３１１のスプライン溝１０１Ａとの嵌合面積が小さくなるから、歯３１１とスプライン溝１０１Ａとの接触面圧が増大する。その結果、歯３１１によるスプライン溝１０１Ａの摩耗が大きくなるため、多板式クラッチ機構１００の耐久性が大きく低下する。さらに、本体３１０の外周縁部における従動プレート１０３の支持位置および本体３１０の内周縁部におけるピストン１０５の支持位置のそれぞれが所定の設計位置から半径方向にずれるため、荷重特性が変化し所望の特性が得られないという不具合が生じる。特に、近年の自動車の保証走行距離の増大に対応するために、皿ばね３００には高耐久性が要求されているから、上記のような問題は深刻である。
【００１４】
【特許文献２】特開２０００−２７９１５号
【００１５】
したがって、本発明は、歯によるスプライン溝の摩耗を低減することができるのはもちろんのこと、歯の根元部への負荷応力を低減することができる皿ばねおよびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の皿ばねは、円形の皿形状をなす本体の外周部に、半径方向外側へ突出した歯を有する皿ばねであって、歯の根元部に、ショットピーニング加工を行ったことを特徴としている。
【００１７】
本発明の皿ばねでは、歯の根元部へショットピーニング加工を行うので、歯の根元部のシャープエッジのみを除去することができ、かつ高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばねの耐久性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の皿ばねは種々の機構に配置することができる。たとえば、本発明の皿ばねは、筒状の第１部材の内部で軸線方向に移動可能に設けられた第２部材と第３部材との間に配置することができる。この場合、歯を、第１部材の内周面に形成された溝に嵌合することができる。
【００１９】
上記態様では、本発明の皿ばねを輸送機械のクラッチ機構の従動プレートとピストンとの間に配置した場合、上記のように高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、高疲労強度を発揮することができる。また、歯の根元部のシャープエッジのみが除去されるので、歯の根元部に発生する応力集中を緩和することができる。さらに、従動プレートに支持される本体と歯の外周縁部およびピストンに支持される本体の内周縁部のシャープエッジが除去されないので、多板式クラッチ機構では、本体の外周縁部における従動プレートの支持位置および本体の内周縁部におけるピストンの支持位置が所定の設計位置から半径方向にずれない。その結果、荷重特性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、歯の根元部の曲率半径を大きくする必要がないので、クラッチドラムのスプライン溝の形状がシャープである場合でも、そのシャープエッジと歯の根元部の衝突を防止することができる。加えて、歯の側面部の直線部が長いので、歯のスプライン溝との嵌合面積が大きくなり、歯とスプライン溝との接触面圧を小さくすることができる。これにより、歯によるスプライン溝の摩耗を低減することができる。加えて、歯の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、本体の平面度を向上させることができる。これにより、所望の特性の多板式クラッチ機構を得ることができる。
【００２１】
以上のように、歯の根元部へショットピーニング加工を施すことによって、本体部の内外周縁部および歯の外周縁部の端面曲率を大きくすることなく、高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばねの耐久性を向上させることができる。特に、下記のように多段階のショットピーニング加工を行うとその効果は顕著となる。したがって、本発明の皿ばねが配置される多板式クラッチ機構の耐久性を向上させることができるので、自動車の保証走行距離の増大に対応することができる。
【００２２】
本発明の皿ばねの製造方法は、円形の皿形状をなす本体の外周部に、歯を半径方向外側へ突出するように形成し、歯の根元部に、ショットピーニング加工を行うことを特徴としている。
【００２３】
本発明の皿ばねの製造方法では、歯の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、所望の残留応力を得るのに必要な加工時間を短縮することができる。また、本発明の皿ばねの製造方法で得られる皿ばねは、上記皿ばねと同様な作用・効果を得ることができる。
【００２４】
ここで、上記の皿ばねの製造方法には種々の形態を用いることができる。たとえば、歯の根元部に行うショットピーニング加工の前に、本体および歯の全体にショットピーニング加工を行うことができる。このような態様では、歯の根元部に加えて、皿ばね全体に残留応力を付与することができる。なお、この場合、本体および歯の全体にショットピーニング加工を１段階のみ行うので、その全体にショットピーニング加工を多段階行う場合と比較して、本体の外周縁部と本体の内周縁部のシャープエッジの除去を抑制することができる。
【００２５】
歯の根元部に行うショットピーニング加工は、多段階のショットピーニング加工からなることができる。この場合、後の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径を、前の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径よりも小さくすることができる。このような態様では、歯の根元部の表面粗さの改善による切欠感受性の低減を図ることができ、かつ歯の根元部における表面近傍の残留応力をさらに高く付与することができる。
【００２６】
本発明の皿ばねは、筒状の第１部材の内部で軸線方向に移動可能に設けられた第２部材と第３部材との間に配置される皿ばねであって、円形の皿形状をなす本体の外周部に、第１部材の内周面に形成された溝に嵌合する歯を半径方向外側へ突出するように形成し、歯の根元部に、ショットピーニング加工によってショットピーニング被加工面を形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の皿ばねまたはその製造方法によれば、歯の根元部へショットピーニング加工を施すことによって、本体部の内外周縁部および歯の外周縁部の端面曲率を大きくすることなく、高応力状態となる歯の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばねの耐久性を向上させることができる等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（１）実施形態の構成
（１−１）皿ばね
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る皿ばね１の構成を表す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−II線の側断面図、（Ｃ）は（Ａ）の部分拡大図である。
【００２９】
皿ばね１は、円形の皿形状をなす本体１０を備え、本体１０の中心部に円形状の孔１０Ａが形成されている。本体１０の外周部には、略矩形状をなすとともに半径方向外側に突出する複数（たとえば６個）の歯１１が円周方向に等間隔に形成されている。歯１１は、たとえば下記クラッチ機構１００に適用された場合、クラッチドラム１０１に対する皿ばね１の相対回転を防止する機能を有している。なお、本発明が適用される歯は、図１に示される歯１１に限定されるものではなく、種々の形状の歯に適用することができるのは言うまでもない。たとえば、本体１０の外周面に対して折れ曲がらずに、本体１０の外周面に沿って延在する形状の歯に適用することができる。また、歯１１の数を６にしたが、これに限定されるものではなく、その数は任意に設定できる。さらに、複数の歯の間隔は、互いに等しくなくてもよく、任意に設定できる。
【００３０】
歯１１の根元部には、ショットピーニング被加工面１２が形成されている。ショットピーニング被加工面１２には、ショットピーニング加工によって残留応力が付与され、かつそこのシャープエッジが除去されている。ショットピーニング加工は、プレス加工によって孔１０Ａおよび歯１１を有する円形の皿形状の皿ばね１を成形した後に、たとえば図２に示すショットピーニング装置２０を用いて行われる。図２は、ショットピーニング装置２０を用いて、図１の歯１１の根元部にショットピーニング被加工面１２を形成する様子を表す概略斜視図である。
【００３１】
ショットピーニング装置２０は、エアノズル式のショットピーニング装置である。ショットピーニング装置２０は、被加工物である皿ばね１に向かって、所定のタイミングでショット２２を局所的に投射するノズル２１を備えている。ショット２２は、ショット供給部から供給され、高圧空気供給部からの高圧空気流によって高速で投射される。皿ばね１は、所定の速度で回転する回転盤、あるいは、所定の送り角度で送られる回転盤に取り付けられている。
【００３２】
ショットピーニング装置２０では、所定の速度で回転する皿ばね１の歯１１の根元部に向かって、所定のタイミングでノズル２１からショット２２を局所的に高速投射することにより、皿ばね１の歯１１の根元部に上記ショットピーニング被加工面１２が形成される。
【００３３】
（１−２）クラッチ機構
上記の皿ばね１は、図３に示すようなクラッチ機構１００に適用することができる。図３は、クラッチ機構１００の構成を表しており、（Ａ）は拡大側断面図、（Ｂ）は分解図である。なお、図３（Ｂ）では、クラッチハブ１０２の図示は省略している。
【００３４】
クラッチ機構１００は、たとえば自動車のＡＴ車に使用される湿式多板式クラッチである。クラッチ機構１００は略有底円筒状をなすクラッチドラム１０１（第１部材）を備え、その内周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝１０１Ａ（溝）が円周方向に等間隔に形成されている。クラッチドラム１０１の内部には、それと回転軸線位置が一致する筒状のクラッチハブ１０２が設けられ、その外周面には、軸線方向に延在する複数のスプライン溝１０２Ａが円周方向に等間隔に形成されている。
【００３５】
クラッチドラム１０１とクラッチハブ１０２との間には、それぞれの中心に円形状の孔が形成された円板状の従動プレート１０３（第２部材）と駆動プレート１０４とが所定の間隔をおいて交互に配置されている。従動プレート１０３には、外周縁に複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、これら歯がスプライン溝１０１Ａに嵌合している。これにより、従動プレート１０３はクラッチドラム１０１に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。駆動プレート１０４には、内周縁に複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、これら歯がスプライン溝１０２Ａに嵌合している。これにより、駆動プレート１０４はクラッチハブ１０２に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。
【００３６】
クラッチドラム１０１の底面側には、軸線方向に移動可能にピストン１０５（第３部材）が配置されている。クラッチドラム１０１とピストン１０５との間には、作動油が供給される油圧室１０６が形成されている。ピストン１０５は、油圧室１０６に供給される作動油によって軸線方向に駆動される。ピストン１０５の開口側表面には、そこに印加される圧力によって伸縮するリターンスプリング１０７の一端部が固定されている。リターンスプリング１０７の他端部は、クラッチドラム１０１に設けられたスプリングリテーナ１０８に固定されている。リターンスプリング１０７は、ピストン１０５をクラッチドラム１０１の底面側へ付勢している。
【００３７】
クラッチドラム１０１の底面側の従動プレート１０３とピストン１０５との間には、上記皿ばね１が配置されている。この場合、皿ばね１は、歯１１がスプライン溝１０１Ａに嵌合し、かつ本体１０の外周縁部の表面が従動プレート１０３によって支持されるとともに、本体１０の内周縁部の裏面がピストン１０５によって支持されるように配置されている。これにより、皿ばね１はクラッチドラム１０１に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。
【００３８】
クラッチドラム１０１の開口側には、従動プレート１０３および駆動プレート１０４が軸線方向へ所定量以上移動するのを規制するためのプレート１０９が配置されている。プレート１０９には、外周縁に複数の歯が円周方向に等間隔に形成され、これら歯がスプライン溝１０１Ａに嵌合している。これにより、プレート１０９はクラッチドラム１０１に対して相対回転できないが軸線方向に移動可能となっている。プレート１０９の開口側表面には、それの外部への離脱防止のためのスナップリング１１０が配置されている。スナップリング１１０は、クラッチドラム１０１の開口側端部に形成されたリング溝に係止している。
【００３９】
（２）実施形態の動作
次に、皿ばね１が適用されたクラッチ機構１００の動作について、主に図３（Ａ）を参照して説明する。
【００４０】
油圧室１０６に作動油を供給すると、油圧により駆動されたピストン１０５がリターンスプリング１０７の付勢力に抗して軸線方向の開口側に移動し、皿ばね１を介して、クラッチドラム１０１の底面側の従動プレート１０３を押圧する。すると、交互に配置されている従動プレート１０３および駆動プレート１０４とプレート１０９は、軸線方向の開口側に移動する。このような移動によって、プレート１０９がスナップリング１１０に押接されると、互いに対向する従動プレート１０３および駆動プレート１０４の摩擦面が係合してクラッチ締結が行われる。これにより、クラッチドラム１０１とクラッチハブ１０２との間のトルク伝達が可能となる。
【００４１】
このとき、皿ばね１は、皿形状から略平たくなるように弾性変形することにより、クラッチ締結時に生じるショックを吸収する。この場合、皿ばね１の弾性変形時に歯１１の根元部に発生する応力集中はショットピーニング被加工面１２によって緩和される。また、歯１１の根元部とスプライン溝１０１Ａとの衝突が防止される。
【００４２】
次に、油圧室１０６への作動油の供給を停止すると、ピストン１０５がリターンスプリング１０７の付勢力によって、クラッチドラム１０１の底面側に押し戻される。すると、従動プレート１０３および駆動プレート１０４の摩擦面の係合が解除されてクラッチ締結が解除されるとともに、皿ばね１の形状が元の状態に戻る。
【００４３】
上記実施形態では、歯１１の根元部へショットピーニング加工を行っているので、歯１１の根元部のシャープエッジのみを除去することができ、かつ高応力状態となる歯１１の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばね１の耐久性を向上させることができる。
【００４４】
特に、皿ばね１を輸送機械のクラッチ機構１００の従動プレート１０３とピストン１０５との間に配置した場合、上記のように高応力状態となる歯１１の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、高疲労強度を発揮することができる。また、歯１１の根元部のシャープエッジのみが除去されるので、歯１１の根元部に発生する応力集中を緩和することができる。また、従動プレート１０３に支持される本体１０と歯１１の外周縁部およびピストン１０５に支持される本体１０の内周縁部のシャープエッジが除去されないので、クラッチ機構１００では、本体１０の外周縁部における従動プレート１０３の支持位置および本体１０の内周縁部におけるピストン１０５の支持位置のそれぞれが所定の設計位置から半径方向にずれない。その結果、荷重特性を向上させることができる。
【００４５】
また、歯１１の根元部の曲率半径を大きくする必要がないので、クラッチドラム１０１のスプライン溝１０１Ａの形状がシャープである場合でも、そのシャープエッジと歯１１の根元部の衝突を防止することができる。加えて、歯１１の側面部の直線部が長いので、歯１１のスプライン溝１０１Ａとの嵌合面積が大きくなり、歯１１とスプライン溝１０１Ａとの接触面圧を小さくすることができる。これにより、歯１１によるスプライン溝１０１Ａの摩耗を低減することができる。加えて、歯１１の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、本体１０の平面度を向上させることができる。これにより、所望の特性のクラッチ機構１００を得ることができる。
【００４６】
以上のように、歯１１の根元部へショットピーニング加工を施すことによって、本体部１０の内外周縁部および歯１１の外周縁部の端面曲率を大きくすることなく、高応力状態となる歯１１の根元部に対して効率的に高残留応力を付与することができるので、皿ばね１の耐久性を向上させることができる。したがって、本実施形態の皿ばね１が配置される多板式クラッチ機構１００の耐久性を向上させることができるので、自動車の保証走行距離の増大に対応することができる。さらに、歯１１の根元部のみにショットピーニング加工を行うので、所望の残留応力を得るのに必要な加工時間を短縮することができる。
【００４７】
（３）変形例
以上、上記実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、歯１１の根元部に行うショットピーニング加工の前に、本体１０および歯１１の全体にショットピーニング加工を行うことができる。本体１０および歯１１の全体に行うショットピーニング加工では、上記エアーノズル式のショットピーニング装置２０あるいはインペラ式のショットピーニング装置を用いて連続式あるいはタンブラ式の処理装置で処理を行うことができる。エアーノズル式のショットピーニング装置を用いる場合、皿ばね１の片面あるいは両面にショットピーニング加工を行う。タンブラー式の処理装置を用いる場合、多数の皿ばね１を装置内部に入れてショットピーニング加工をまとめて行う。
【００４８】
上記態様では、歯１１の根元部に加えて、皿ばね１の全体に残留応力を付与することができる。なお、この場合、本体１０および歯１１の全体にショットピーニング加工を１段階のみ行うので、その全体にショットピーニング加工を多段階行う場合と比較して、本体１０の外周縁部および内周縁部のシャープエッジの除去を抑制することができる。
【００４９】
また、たとえば歯１１の根元部に行うショットピーニング加工は、多段階のショットピーニング加工からなることができる。この場合、後の段階のショットピーニング加工で用いるショットの径を、前の段階でのショットピーニング加工で用いるショットの径よりも小さくすることができる。このような態様では、歯１１の根元部の表面粗さの改善による切欠感受性の低減を図ることができ、かつ歯１１の根元部における表面近傍の残留応力をさらに高く付与することができる。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、自動車のＡＴ車に使用される湿式多板式クラッチに本発明の皿ばね１を適用したが、これに限定されるものではない。たとえば、本発明の皿ばね１は、建設機械や自動二輪などの輸送機械の多板式クラッチ機構に適用することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、具体的な実施例を参照して本発明の一実施形態をさらに詳細に説明する。
【００５２】
（Ａ）皿ばねの平面度について
［実施例１、比較例１］
本発明の実施例１として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、板厚が１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍである皿ばねのそれぞれに対して、歯の根元部にショットピーニング加工を行った。実施例１のショットピーニング加工は、呼び径４０μｍのスチールビーズを用い、１つの歯の根元部に対して投射圧力を０．４ＭＰａとして５秒間、計８枚の歯の根元部に行った。実施例１の皿ばねの平面度を調べた結果を図６に示す。実施例１のデータは■でプロットしたものである。比較例１として、エアーノズル式のショットピーニング装置を用いて、板厚が１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍである皿ばねのそれぞれに対して、本体と歯の両面の全体にショットピーニング加工を行った。比較例１のショットピーニング加工は、呼び径０．４５ｍｍのカットワイヤを用い、投射を３０分間行った。比較例１の皿ばねの平面度を調べた結果を図６に示す。比較例１のデータは●でプロットしたものである。
【００５３】
図６から判るように、実施例１では、比較例１と比較して、歯の根元部のみにショットピーニング加工を行ったので、良い平面度が得られることを確認することができた。したがって、実施例１では、皿ばねが所望の特性を得ることができるので、皿ばねおよび皿ばねが適用されるクラッチ機構の特性を安定させることができ、これにより高寿命化を図ることができることが判った。
【００５４】
（Ｂ）皿ばねの歯の側面部および根元部の端面曲率について
［実施例２、比較例２］
本発明の実施例２として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、図７に示される歯の根元部の一方のシャープエッジであるＢ部にショットピーニング加工を０sec、３sec、５sec、１０sec、２０sec、３０sec行った皿ばねのそれぞれについて、図７に示される歯の側面部のシャープエッジであるＡ部、歯の根元部のシャープエッジであるＢ部、歯の側面部のＡ部と反対側のシャープエッジであるＣ部の端面曲率を調べた。その結果を図８に示す。実施例２のＡ部のデータは◆でプロットしたもの、実施例２のＢ部のデータは■でプロットしたもの、実施例２のＣ部のデータは▲でプロットしたものである。実施例２のショットピーニング加工では、呼び径４０μｍのスチールビーズを用い、１つの歯の根元部に対して投射圧力を０．４ＭＰａとして５秒間、計８枚の歯に行った。
【００５５】
比較例２として、エアーノズル式のショットピーニング装置を用いて、歯の本体および歯の片面にショットピーニング加工を０min、５min、１０min、１５min、２５min、３０min行った皿ばねのそれぞれについて、実施例２と同様に、図７に示される歯の側面部のシャープエッジであるＡ部、歯の根元部のシャープエッジであるＢ部、歯の側面部のＡ部の反対側のシャープエッジであるＣ部の端面曲率を調べた。その結果を図９に示す。比較例２のＡ部のデータは◆でプロットしたもの、比較例２のＢ部のデータは■でプロットしたものである。なお、比較例２のショットピーニング加工は、呼び径０．４５ｍｍのカットワイヤを用い、投射を２０分間行った。なお、実施例２および比較例２において、ショットピーニング加工を行った面は、多板式クラッチ機構に適用したときに引張り応力が発生する面である。
【００５６】
図８および図９から判るように、実施例２では、比較例２と比較すると、短い加工時間で歯の根元部のＢ部は大きな端面曲率を有することを確認することができた。また、実施例２では、比較例２と比較すると、歯の根元部のＢ部にのみショットピーニング加工を行ったので、歯の根元部のＢ部に隣接する歯の側面部のＡ部の端面曲率が小さいことを確認することができた。また、比較例２では、歯の側面部のＡ部にのみ端面曲率を有するように歯および本体の片面の全体にショットピーニング加工を行った場合、その反対側のＣ部も同程度の端面曲率を有することを確認することができた。これに対して、実施例２では、歯の根元部の片面のＢ部にのみにショットピーニング加工を行ったので、その反対側のＣ部の端面曲率は０．０２〜０．０６に保たれることを確認することができた。これにより、ショットピーニング加工を施さなかった歯の側面部のＣ部にはショットピーニング加工の影響が及ばないことを確認することができた。したがって、実施例２では、歯の根元部の引張り応力発生側の面のみにショットピーニング加工を行うことにより、皿ばねの製造効率を向上させることができることが判った。また、実施例２では、歯の側面部の形状を保持することができるので、皿ばねが適用されるクラッチ機構は高寿命を確保することができることが判った。
【００５７】
（Ｃ）歯の根元部の円弧部の表面残留応力付与効率について
［実施例３、比較例３］
本発明の実施例３として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、歯の根元部にショットピーニング加工を０sec、１sec、３sec、５sec、７sec、１０sec、１５sec、２０sec、３０sec行った皿ばねのそれぞれについて、歯の根元部の円弧部の表面残留応力を調べた。その結果を図１０に示す。なお、実施例３のショットピーニング加工では、呼び径４０μｍのスチールビーズを用い、１つの歯の根元部に対して投射圧力を０．４ＭＰａとして５秒間、計８枚の歯の根元部に行った。比較例３として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、歯の根元部にショットピーニング加工を０min、５min、１０min、１５min、２５min、３０min行った皿ばねのそれぞれについて、歯の根元部の円弧部の表面残留応力を調べた。その結果を図１１に示す。なお、比較例３のショットピーニング加工では、呼び径０．４５ｍｍのカットワイヤを用い、投射を２０分間行った。
【００５８】
図１０および図１１から判るように、所望の残留応力を得るには、比較例３では１バッチ処理で１枚につき２０分以上の長い加工時間が必要であるが、実施例３では１枚につき５sec程度と加工時間が短くなることを確認することができた。
【００５９】
（Ｄ）歯の根元部の表面残留応力分布について
［実施例４、比較例４］
本発明の実施例４として、エアノズル式のショットピーニング装置を用いて、皿ばねの本体および歯の片面の全体に１段目のショットピーニング加工を行い、次いで、歯の根元部の片面のみに２段目のショットピーニング加工を行い、歯の根元部の残留応力分布を調べた。その結果を図１２に示す。実施例４のデータは■でプロットしたものである。なお、実施例４のショットピーニング加工では、１段目の全体のショットピーニング加工において、呼び径０．４５ｍｍのカットワイヤを用い、投射を２０分間行い、２段目の局部のショットピーニング加工において、呼び径４０μｍのスチールビーズを用い、１つの歯の根元部に対して投射圧力を０．４ＭＰａとして５秒間、計８枚の歯の根元部に行った。比較例４として、エアーノズル式のショットピーニング装置を用いて、皿ばねの本体および歯の片面の全体にショットピーニング加工を行い、歯の根元部の残留応力分布を調べた。その結果を図１３に示す。比較例４のデータは●でプロットしたものである。なお、比較例４のショットピーニング加工では、呼び径０．４５ｍｍのカットワイヤを用い、投射を２０分間行った。
【００６０】
図１２から判るように、実施例４では、歯の根元部の片面のみに２段目のショットピーニング加工を行ったので、比較例４と比較すると、歯の根元部で最も高い負荷応力となる表面部に対して残留応力が高く付与されることを確認することができた。したがって、実施例４では、比較例４と比較すると、皿ばねの耐久性を向上させることができることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係る皿ばねの構成を表す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−II線の側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の部分拡大図である。
【図２】図１の歯の根元部にショットピーニング被加工面を形成している様子を表す概略斜視図である。
【図３】図１の皿ばねがを適用したクラッチ機構の構成を表す図であり、（Ａ）は拡大側断面図、（Ｂ）は分解図である。
【図４】従来の皿ばねを適用した多板式クラッチ機構の構成を表す側断面図である。
【図５】従来の他の皿ばねの構成を表す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のI−II線の側断面図、（Ｃ）は（Ａ）の部分拡大図である。
【図６】本発明の実施例１と比較例１の皿ばねの平面度の板厚依存性を表すグラフである。
【図７】本発明の実施例２の歯の側面部と根元部のシャープエッジの端面曲率のショットピーニング加工時間依存性を表すグラフである。
【図８】比較例２の歯の側面部と根元部のシャープエッジの端面曲率のショットピーニング加工時間依存性を表すグラフである。
【図９】図７および図８を説明するための皿ばねの歯の概略構成を表す斜視図である。
【図１０】本発明の実施例３の歯の根元部における円弧部の表面残留応力のショットピーニング加工時間依存性を表すグラフである。
【図１１】比較例３の歯の根元部における円弧部の表面残留応力のショットピーニング加工時間依存性を表すグラフである。
【図１２】本発明の実施例４と比較例４の歯の根元部の残留応力分布を表すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１…皿ばね、１０…本体、１１…歯、１２…ショットピーニング被加工面、１０１…クラッチドラム（第１部材）、１０１Ａ…スプライン溝（溝）、１０３…従動プレート（第２部材）、１０５…ピストン（第３部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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