(57)【要約】【課題】  クラッチドラム内部の軸方向のスペースの縮小化に対応することができるのはもちろんのこと、要求されるストローク長および平坦時発生荷重を得ることができる皿ばねを提供する。【解決手段】  皿ばね１では、一面における段差１０Ｃより内周側の薄板部１０Ａの板厚Ｔ１Ａを、段差１０Ｃより外周側の厚板部１０Ｂの板厚Ｔ１Ｂよりも薄くしている。薄板部１０Ａおよび厚板部１０Ｂの板厚Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂを適宜設定することにより、所望のストローク長ＳＴａと平坦時発生荷重Ｐａを得ることができる。また、輸送機械のクラッチ機構のピストン３と従動プレート４の間に設ける場合、段差１０Ｃが形成された一面をピストン３側に配置し薄板部１０Ａをピストン３に接触させるとともに、厚板部１０Ｂを従動プレート４側に配置することにより、機構内の軸方向スペースの縮小化に対応することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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リング状の皿ばねにおいて、
円周方向に延在する段差を一面に形成し、かつ他面を平面状に形成することにより、前記一面における段差より内周側および外周側の一方の部分の板厚を、他方の部分の板厚よりも薄くし、前記一方の部分に相手部材を接触させることを特徴とする皿ばね。
【請求項２】
前記段差は２つあり、前記一方の部分は、前記２つの段差により形成された凹条であることを特徴とする請求項１に記載の皿ばね。
【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装置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に係り、特に多板式クラッチ装置の小型化に対応させるための皿ばねの改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）車やＡＴ（Automatic Transmission）車などの輸送機械のクラッチ装置は、湿式多板式クラッチ機構を備えている。湿式多板式クラッチ機構は、略有底円筒状をなすクラッチドラムを備え、クラッチドラムには、軸線方向に移動可能に設けられた底面側の従動プレートとピストンとの間に、リング状の皿ばねが設けられている（たとえば特許文献１）。皿ばねは、その内周縁部がピストンによって支持されるとともに、その外周縁部が底面側の従動プレートによって支持されるように配置されている。皿ばねは、皿形状から略平坦になるように弾性変形することによって、クラッチ機構のクラッチ締結時に生じるショックを吸収する。
【０００３】
皿ばねの荷重特性では、高さＨと板厚Ｔとの差で規定されるストローク長ＳＴ（図６参照）と、弾性変形における皿ばねの略平坦時の発生荷重（以下、平坦時発生荷重）とがクラッチ機構の設計値として要求されている。なお、皿ばねの略平坦時は、皿ばねの変位量がストローク長ＳＴに達した時に対応する。
【０００４】
平坦時発生荷重は、皿ばねの内径、外径、板厚Ｔ、および高さＨに依存するが、それらのうち皿ばねの内径および外径はクラッチドラムの内部スペースの設計値により予め決定されている。これにより、平坦時発生荷重は、板厚Ｔおよび高さＨにより調整されている。
【０００５】
ところで、近年クラッチ機構の小型化を図るためにクラッチドラム内部の軸方向のスペースの縮小化が図られている。しかしながら、皿ばねは、上記のようなショック低減機能を満足する特性が要求されることから、クラッチドラム内部の軸方向のスペースの縮小化に対応することが困難であった。そこで、クラッチドラム内部の軸方向のスペースの縮小化に対応するために、特許文献２に開示されているように、皿ばねにおけるピストンに押圧される面とその反対側の面の多段直線状に形成することにより、皿ばねの高さＨを小さくすることが考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３２９１８号公報（要約）
【特許文献２】特開平９−３２９１５５号公報（図７，８，１１〜１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の技術では、皿ばねの高さＨを小さくするために皿ばねを略コイン状に形成しているため、ストローク長ＳＴは非常に小さい。このため、皿ばねは十分なストロークを行うことができないから、略平坦時に至るまでの荷重特性が急激な変化を示してしまい、要求される平坦時発生荷重を得ることができない。特に、特許文献２の技術では、弾性変形における皿ばねの局所的高温発生抑制のために皿ばねの相手部材との接触面積を大きく設定しているため、上記問題は深刻である。
【０００８】
したがって、本発明は、クラッチドラム内部の軸方向のスペースの縮小化に対応することができるのはもちろんのこと、要求されるストローク長および平坦時発生荷重を得ることができる皿ばね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】
【０００９】
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リング状の皿ばねであって、円周方向に延在する段差を一面に形成し、かつ他面を平面状に形成することにより、一面における段差より内周側および外周側の一方の部分の板厚を、他方の部分の板厚よりも薄くし、一方の部分に相手部材を接触させることを特徴としている。
【００１０】
ここで、半径方向に均一な板厚を有する皿ばねでは、図４に示すように、内径、外径、およびストローク長ＳＴａを一定にした状態で、板厚Ｔを点ＸのＴ２から点ＹのＴ１Ａへと薄くした場合、平坦時発生荷重がＰａからＰ１Ａへと小さくなり、板厚Ｔを点ＸのＴ２から点ＺのＴ１Ｂへと厚くした場合、ＰａからＰ１Ｂへと大きくなるという関係を示す。
【００１１】
本発明の皿ばねでは、上記関係を利用することにより、一面における段差より内周側および外周側の一方の部分（以下、薄板部）および他方の部分（以下、厚板部）の板厚を適宜設定することにより、所望のストローク長と平坦時発生荷重を得ることができる。これについて、図２を参照して説明する。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、クラッチ機構のピストン３と従動プレート４の間の軸方向スペース長をＨ２からＨ１（＜Ｈ２）へとするスペースの縮小化に対応し、かつ従来の皿ばね２と同じストローク長と平坦時発生荷重を有する本発明の皿ばね１を得る場合を考える。なお、従来の皿ばね２は、半径方向に均一な板厚Ｔ２、高さＨ２、ストローク長ＳＴａ、および平坦時発生荷重Ｐａを有する。
【００１２】
本発明の皿ばね１では、スペースの縮小化に対応するために、ピストン３に接触する薄板部１０Ａのストローク長ＳＴａを確保した状態で、薄板部１０Ａの板厚Ｔ１Ａを従来の皿ばね２の板厚Ｔ２よりも小さく設定する。すると、薄板部１０Ａの単位面積あたりの平坦時発生荷重が従来の皿ばね２のものより減少するから、その減少分を相殺するために、厚板部１０Ｂの板厚Ｔ１Ｂを従来の皿ばね２の板厚Ｔ２よりも大きく設定することにより、厚板部１０Ｂの単位面積あたりの平坦時発生荷重を従来の皿ばね２のものよりも大きく設定する。これにより、本発明の皿ばね１の全体の平坦時発生荷重は、従来の皿ばね２と同じ平坦時発生荷重Ｐａに設定される。なお、上記態様では、一面に段差を形成し、薄板部をピストンに接触するように一面の内周側に形成したが、その代わりに、他面に段差を形成し、薄板部を従動プレートに接触するように他面の外周側に形成してもよいのは言うまでもないことである。
【００１３】
以上のように従来の皿ばね２のストローク長ＳＴａと平坦時荷重特性Ｐａを有する本発明の皿ばね１では、図２（Ｂ）に示すように、段差１０Ｃが形成された一面をピストン側に配置し薄板部１０Ａをピストン３に接触させるとともに、厚板部１０Ｂの他面を従動プレート４側に配置することにより、クラッチ機構１のピストン３と従動プレート４の間の軸方向スペース長の縮小化に対応することができる。
【００１４】
本発明の皿ばねでは種々の構成を用いることができる。たとえば、段差を２つ形成し、薄板部を２つの段差により形成された凹条とすることができる。この場合、相手部材を凹条の内部に接触させるように設けることにより、相手部材の皿ばねに対する半径方向への移動を抑制することができるので、相手部材の皿ばねからの離脱を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の皿ばねでは、一面における段差より内周側および外周側の一方の部分（以下、薄板部）の板厚を、他方の部分（以下、厚板部）の板厚よりも薄くしているので、薄板部および厚板部の板厚を適宜設定することにより、所望のストローク長と平坦時発生荷重を得ることができる。また、輸送機械のクラッチ機構のピストンと従動プレートの間に設ける場合、段差が形成された一面を一方の部材側に配置し薄板部を一方の部材に接触させるとともに、厚板部の他面を他方の部材側に配置することにより、機構内の軸方向スペースの縮小化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（１）皿ばねの構成
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る。図１の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線の側断面図である。なお、皿ばね１の部分拡大図は、図２（Ｂ）である。
【００１７】
皿ばね１は、図１（Ａ），（Ｂ）、図２（Ｂ）に示すように、リング状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１１が形成されている。本体１０の一面には、円周方向に延在する段差１０Ｃが形成され、本体１０の他面は平面状に形成されている。これにより、本体１０における段差１０Ａより内周側に薄板部１０Ａが形成され、段差１０Ｃより外周側に厚板部１Ｂが形成され、薄板部１０Ａの板厚Ｔ１Ａは厚板部１０Ｂの板厚Ｔ１Ｂよりも薄い。本実施形態では、皿ばね１のストローク長ＳＴａおよび平坦時発生荷重Ｐａは、半径方向に均一な板厚Ｔ２（Ｔ１Ａ＜Ｔ２＜Ｔ１Ｂ）を有するとともに高さＨ２（＞Ｈ１）を有する従来の皿ばね２と等しい。
【００１８】
なお、本発明が適用される皿ばねは、図１（Ａ），（Ｂ）、図２（Ｂ）に示される皿ばね１に限定されるものではなく、種々の構成を用いることができる。たとえば、本発明の薄板部の形状はピストンの形状に対応するように任意に設定することができる。たとえば、図３に示す皿ばね２００のように、薄板部２１０Ａは、円周方向に延在する２つの段差２１０Ｃ１，２１０Ｃ２から形成された凹条２１０Ｄとすることができる。厚板部２１０Ｂ１，２１０Ｂ２は、凹条２１０Ｄの両側に形成される。薄板部２１０Ａは薄板部１０Ｂと同じ厚さＴ１Ａ、厚板部２１０Ｂは薄板部１０Ｂと同じ厚さＴ１Ｂを有している。皿ばね２００では、ピストン３を凹条２１０Ｄの内部に接触させるように設けることにより、ピストン３の皿ばね２００に対する半径方向への移動を抑制することができるので、ピストン３の皿ばね２００からの離脱を防止することができる。
【００１９】
また、一面に段差１０Ｃを形成し、薄板部１０Ａの内周縁部をピストン３に接触するように薄板部１０Ａを一面の内周側に形成する代わりに、他面に段差１０Ｃを形成し、薄板部１０Ａの外周縁部を従動プレートに接触するように薄板部を他面の外周側に形成することができる。以上のような変形例では、 薄板部および厚板部の板厚を適宜設計することにより高さＨ１，ストローク長ＳＴａ，平坦時発生荷重Ｐａを得ることができるのは言うまでもないことである。
【００２０】
（２）皿ばねの製造方法
次に、皿ばね１の製造方法について説明する。まず、プレス加工によって、板厚Ｔ１Ｂの板材からリング形状のブランクを打ち抜く。続いて、リング形状のブランクに焼入れを行いながら、皿形状への曲げ成形および段差１０Ｃの形成を行い、一面の内周側に板厚Ｔ１Ａを有する薄板部１０Ａ、一面の外周側に板厚Ｔ１Ｂを有する厚板部１０Ｂを形成する。次いで、焼戻しを行うことにより、上記のような構成を有する皿ばね１が得られる。
【００２１】
なお、本発明が適用される皿ばねの製造方法は、上記製造方法に限定されるものではなく、種々の方法を用いることができる。たとえば、まず、複数の工程を行うことが可能な単一金型（いわゆる順送型の金型）を用い、プレス加工によって、板厚Ｔ１Ｂの板材からリング状のブランクを打ち抜くとともに、そのリング状のブランクに段差１０Ｃの形成を行うことにより、一面の内周側に板厚Ｔ１Ａを有する薄板部１０Ａ、一面の外周側に板厚Ｔ１Ｂを有する厚板部１０Ｂを形成する。次いで、常温でブランクを皿形状に曲げ成形を行い、皿形状のブランクに焼入れ・焼戻しを行うことにより皿ばね１が得られる。
【００２２】
（３）クラッチ機構の構成
上記の皿ばね１は、図５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２は、クラッチ機構１００の構成を表す拡大側断面図である。なお、下記ピストン１０５，従動プレート１０３は、図２（Ａ），（Ｂ）のピストン３，従動プレート４に対応している。
【００２３】
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を備えている。クラッチドラム１０１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。 
【００２４】
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、軸線方向に移動可能にピストン１０５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の開口側表面には、そこに負荷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。 
【００２５】
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。皿ばね１では、段差１０Ｃが形成された一面をピストン１０５側に配置し薄板部１０Ａの内周縁部をピストン１０５に支持させるとともに、他面を従動プレート１０３側に配置し、厚板部１０Ｂの外周縁部を従動プレート１０３に支持させる。これにより、皿ばね１は軸線方向に移動可能となっている。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を支持するためのリテーニングプレート１０９が配置されている。リテーニングプレート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。
【００２６】
（４）クラッチ機構の動作 
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、おもに図５を参照して説明する。 
【００２７】
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とリテーニングプレート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、リテーニングプレート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。このとき、皿ばね１は、皿形状から略平坦に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。このときの皿ばね１の平坦時発生荷重はＰａである。
【００２８】
次に、油圧室１０６の作動油を排出すると、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。 
【００２９】
本実施形態の皿ばね１では、一面における段差１０Ｃより内周側の薄板部１０Ａの板厚Ｔ１Ａを、段差１０Ｃより外周側の厚板部１０Ｂの板厚Ｔ１Ｂよりも薄くしているので、薄板部１０Ａおよび厚板部１０Ｂの板厚Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂを適宜設定することにより、所望のストローク長ＳＴａと平坦時発生荷重Ｐａを得ることができる。また、輸送機械のクラッチ機構１００のピストン１０５と従動プレート１０３の間に設ける場合、段差が形成された一面をピストン１０５側に配置し薄板部１０Ａをピストン１０３に接触させるとともに、厚板部１０Ｂを従動プレート１０３側に配置することにより、機構内の軸方向スペースの縮小化に対応することができる。
【００３０】
（５）変形例
以上のように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、皿ばね１の外周部に、半径方向外側へ突出する歯を複数形成してもよい。皿ばね１の歯は、クラッチ機構１００におけるクラッチドラム１０１のスプライン溝１０１Ａに嵌合し、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する。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、本発明を自動車のＣＶＴ車の多板式クラッチ装置に適用したが、これに限定されるものではない。たとえば、本発明を、自動車のＡＴ車や、建設機械、自動二輪などの輸送機械の多板式クラッチ装置に適用することができる。また、上記実施形態では、クラッチ機構１００における皿ばね１の発生荷重として、それらが略平坦になるときの平坦時発生荷重を用いるようにしたが、これに限定されるものではなく、それらが略平坦になる前の所望のストローク長ＳＴのときの発生荷重を用いることができるのは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る皿ばねの構成を表し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線の側断面図である。
【図２】各種皿ばねが設けられたクラッチ機構を表し、（Ａ）は従来の皿ばねが設けられたクラッチ機構を表す部分断面図、（Ｂ）は本発明の皿ばねが設けられたクラッチ機構を表す部分断面図、（Ｃ）は本発明の皿ばねと従来の皿ばねとを比較するための部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る皿ばねの変形例設けられたクラッチ機構の部分断面図である。
【図４】半径方向に均一な板厚を有する各種皿ばねのストローク長ＳＴと平坦時発生荷重Ｐの関係図である。
【図５】図１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６】皿ばねの構成を表し、ストローク長ＳＴ、板厚Ｔ、および高さＨの関係を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…皿ばね、１０Ａ，２１０Ａ…薄板部、１０Ｂ，２１０Ｂ１，２１０Ｂ２…厚板部、１０Ｃ、２１０Ｃ１，２１０Ｃ２…段差、１００…クラッチ機構、１０１…クラッチドラム（第１部材）、４，１０３…従動プレート（第２部材）、３，１０５…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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