(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央軸線を形成する互いに間隔を隔てた同一形状を有する１対の環状板と、
該環状板の間に配置され、且つ該環状板間において圧縮された状態で使用されるべく、周方向に間隔を隔てて互いに平行に配向された複数の圧縮ばねと、
前記環状板間の最大軸方向距離が前記ばねの自由高さより小さくなるように制限して前記ばねを予圧縮すべく前記環状板を連結するための、前記複数のばねとは異なる位置に設けられた相互連結手段とを有し、
該相互連結手段は、前記ばねが圧縮されたときの前記ばね組立体の全軸方向高さを減少できるように構成されていることを特徴とするばね組立体。
【請求項２】
前記相互連結手段が、前記環状板のうちの第１環状板に一体に形成された第１相互連結手段と、前記環状板のうちの第２環状板に一体に形成された第２相互連結手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のばね組立体。
【請求項３】
前記第１及び第２環状板の前記第１及び第２相互連結手段が、それぞれ、周方向に間隔を隔てた第１位置に形成されたフック手段及び周方向に間隔を隔てた第２位置に形成されたループ手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のばね組立体。
【請求項４】
前記第２環状板は、該第２環状板のフック手段が前記第１環状板のループ手段と整合し且つ係合でき且つ第２環状板のループ手段が前記第１環状板のフック手段と整合し且つ係合できるように、前記第１環状板に対して角度的にオフセットしていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のばね組立体。
【請求項５】
前記環状板の各々には、前記複数の圧縮ばねのそれぞれの端部を前記環状板に取り付けるための周方向に間隔を隔てた同数の複数のタブが形成されており、前記複数の圧縮ばねの各々が前記１対の環状板の同数対の対向タブに取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のばね組立体。
【請求項６】
前記１対の環状板の同数対の対向タブの高さを結合した高さは前記ばね組立体のばねを固着したときの高さより僅かに大きく、前記同数対の対向タブが互いに当接してばね組立体の圧縮可能性を制限することを特徴とする請求の範囲第５項に記載のばね組立体。
【請求項７】
前記相互連結手段は、ばね組立体が前記最大軸方向距離以下に圧縮されると係合解除されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のばね組立体。
【請求項８】
前記ばね組立体の最大作動距離高さが前記最大軸方向距離より小さく、ばね組立体の使用中、前記相互連結手段が常時係合解除されることを特徴とする請求の範囲第７項に記載のばね組立体。
【請求項９】
中央軸線を形成する互いに間隔を隔てた１対の環状板を有し、該環状板のうちの第１環状板には、周方向に間隔を隔てた位置に、第１相互連結手段が一体に形成され、前記環状板のうちの第２環状板には、周方向に間隔を隔てた位置に、第２相互連結手段が一体に形成され、
前記環状板の間に配置され、且つ該環状板間において圧縮された状態で使用されるべく、周方向に間隔を隔てて互いに平行に配向された複数の圧縮ばねを更に有し、
前記第１相互連結手段は、前記環状板間の最大軸方向距離が前記ばねの自由高さより小さくなるように制限して前記ばねを予圧縮するため、前記第２相互連結手段と係合するようになっており、
前記第１相互連結手段を備えた前記第１環状板の形状が、前記第２相互連結手段を備えた前記第２環状板の形状と同一であることを特徴とするばね組立体。
【請求項１０】
前記１対の環状板の各々には、前記複数の圧縮ばねのそれぞれの端部を取り付けるための周方向に間隔を隔てた同数の複数のタブが形成されていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のばね組立体。
【請求項１１】
前記タブの各々が、該タブと交差する半径方向線に対して或る角度をなして形成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のばね組立体。
【請求項１２】
前記１対の環状板の同数対の対向タブの高さを結合した高さは前記ばね組立体のばねを固着したときの高さより僅かに大きく、前記同数対の対向タブが互いに当接してばね組立体の圧縮可能性を制限することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のばね組立体。
【請求項１３】
前記第１及び第２相互連結手段は、前記ばねが圧縮されたときの前記ばね組立体の全軸方向高さを減少できることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のばね組立体。
【請求項１４】
前記第１及び第２相互連結手段は、前記ばね組立体が前記最大軸方向距離以下に圧縮されると係合解除されることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のばね組立体。
【請求項１５】
前記ばね組立体の最大作動距離高さが前記最大軸方向距離より小さく、ばね組立体の使用中、前記第１及び第２相互連結手段が常時係合解除されることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のばね組立体。
【請求項１６】
前記第１及び第２相互連結手段が、それぞれ、前記軸線に対して実質的に平行に且つ所定の周方向距離だけ間隔を隔てて環状板から突出した１対のフック手段と、前記軸線に対して実質的に平行に且つ前記所定の周方向距離だけ間隔を隔てて前記環状板から突出した１対のループ手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のばね組立体。
【請求項１７】
前記フック手段及びループ手段の軸方向高さが前記ばね組立体の所定の最小圧縮可能高さより小さいことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載のばね組立体。
【請求項１８】
前記第１相互連結手段が前記第２相互連結手段に引っ掛かるようになっていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のばね組立体。
【請求項１９】
前記第１相互連結手段を備えた前記第１環状板及び前記第２相互連結手段を備えた前記第２環状板の各々が、スタンピング加工された金属薄板の単一片からなることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のばね組立体。
【請求項２０】
中央軸線を形成する互いに間隔を隔てた第１及び第２環状板と、
該環状板の間に配置され、且つ該環状板間において圧縮された状態で使用されるべく、周方向に間隔を隔てて互いに平行に配向された複数の圧縮ばねとを有し、
前記第１及び第２環状板には、前記環状板間の最大軸方向距離が前記ばねの自由高さより小さくなるように制限して前記ばねを予圧縮すべく前記環状板を連結するための第１及び第２相互連結手段がそれぞれ一体に形成されており、該第１及び第２相互連結手段の各々は、前記ばねが圧縮されたときの前記ばね組立体の全軸方向高さを減少できるようにすべく、周方向に間隔を隔てた第１位置に形成されたフック手段と、周方向に間隔を隔てた第２位置に形成されたループ手段とを備えており、
前記第１相互連結手段を備えた前記第１環状板の形状が、前記第２相互連結手段を備えた前記第２環状板の形状と同一であることを特徴とするばね組立体。
【請求項２１】
前記第２環状板は、該第２環状板のフック手段が前記第１環状板のループ手段と整合し且つ係合でき且つ第２環状板のループ手段が前記第１環状板のフック手段と整合し且つ係合できるように、前記第１環状板に対して角度的にオフセットしていることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載のばね組立体。
【請求項２２】
中央軸線を形成する互いに間隔を隔てた同一形状の１対の環状板を有し、該環状板のうちの第１環状板には、周方向に間隔を隔てた位置に、第１相互連結手段が一体に形成され、前記環状板のうちの第２環状板には、周方向に間隔を隔てた位置に、第２相互連結手段が一体に形成され、
前記第１及び第２相互連結手段から周方向に間隔を隔てて前記環状板の間に配置され、且つ該環状板間において圧縮された状態で使用されるべく、周方向に間隔を隔てて互いに平行に配向された複数の圧縮ばねを更に有し、
前記第１相互連結手段は、前記環状板間の最大軸方向距離が前記ばねの自由高さより小さくなるように制限して前記ばねを予圧縮するため、前記第２相互連結手段と係合するようになっており、
前記第１及び第２相互連結手段は、前記ばねが圧縮されたときの前記ばね組立体の全軸方向高さを減少できるように構成されていることを特徴とするばね組立体。
【請求項２３】
前記１対の環状板の各々には、前記複数の圧縮ばねのそれぞれの端部を取り付けるための周方向に間隔を隔てた同数の複数のタブが形成されていることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のばね組立体。
【請求項２４】
前記タブの各々が、該タブと交差する半径方向線に対して或る角度をなして形成されていることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載のばね組立体。
【請求項２５】
前記１対の環状板の同数対の対向タブの高さを結合した高さは前記ばね組立体のばねを固着したときの高さより僅かに大きく、前記同数対の対向タブが互いに当接してばね組立体の圧縮可能性を制限することを特徴とする請求の範囲第２４項に記載のばね組立体。
【請求項２６】
前記第１及び第２相互連結手段が、それぞれ、前記軸線に対して実質的に平行に且つ所定の周方向距離だけ間隔を隔てて環状板から突出した１対のフック手段と、前記軸線に対して実質的に平行に且つ前記所定の周方向距離だけ間隔を隔てて前記環状板から突出した１対のループ手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載のばね組立体。
【請求項２７】
前記フック手段及びループ手段の軸方向高さが前記ばね組立体の所定の最小圧縮可能高さより小さいことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載のばね組立体。
【請求項２８】
前記第１相互連結手段を備えた前記第１環状板及び前記第２相互連結手段を備えた前記第２環状板の各々が、スタンピング加工された単一の金属薄板片からなることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のばね組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
発明の背景及び要約
本発明はばね組立体に関し、より詳しくは、車両の自動変速機に使用するばね組立体に関する。
【背景技術】
車両用自動変速機は、しばしば、変速機の種々のギヤの係合を制御するクラッチ板組立体に対し、一般にダイキャストピストン部材を介して、押圧力を加えるための複数のばね組立体を有している。一般に、これらのばね組立体は、互いに周方向に間隔を隔てて平行に配向された多数の圧縮ばねが取り付けられた環状板を有している。別の構成として、ばね組立体が、圧縮ばねの反対側の自由端に固定される第２環状板を備えたものがある。上記形式のばね組立体は、米国特許第３，７８２，７０８号に開示されている。
４個、５個及び６個もの前進ギヤを備えた自動変速機の出現は、これらの変速機をより小さな全体積内にパッケージする必要性から、自動車製造業者の間では、ばね組立体の軸方向長さを縮小すると同時に、ばね強度（spring  rate）を増大させることなくばね組立体の軸方向力を増大させることが要望されている。円滑なシフトの達成を助けるため、ばね組立体のばね強度はできる限り小さく維持することが望まれている。
同じばね強度を維持しながら大きな力を得るという目的を達成するには、長い圧縮ばねの使用を必要とする。しかしながら、長い圧縮ばねの使用は、結果として得られるばね組立体の軸方向長さを対応して増大させることにもなる。また、一般にばね組立体は、自動変速機の組立て中に圧縮及び解放されるため、ばね組立体の大きな作動距離が変速機のシールに損傷をもたらすことがある。
したがって本発明の主目的は、軸方向長さが短く、大きな軸方向力が得られ、且つ慣用的なばね組立体と同じばね強度を維持する改良されたばね組立体を提供することにある。また、信頼性及びコスト有効性のある方法でこれらの基準を満たすことができるばね組立体を提供することも本発明の目的である。
概していえば、本発明は、２つの環状板の回りで周方向に間隔を隔てた位置で相互連結される２つの環状板の間で予圧縮される長い圧縮ばねを設けることにより上記目的を達成する。この構成により、長い圧縮ばねを使用するにも係わらず、全ばね組立体の軸方向長さが制御される。また、２つの環状板の間の相互連結手段は、ばね組立体の圧縮可能性を制限しないように、これにより、はねが圧縮されると全ばね組立体の軸方向長さが縮小されるように構成されている。換言すれは、本発明による全ばね組立体は、相互連結手段を備えていない慣用的なばね組立体と同程度に圧縮可能である。しかしながら、慣用的なばね組立体とは異なり、本発明の相互連結手段は、ばねが完全な自由状態長さになることを防止し、これにより、ばね組立体のパッケージングサイズを抑制する。本発明の好ましい実施例では、相互連結手段は、ばね組立体の軸方向長さを変速機の通常の作動中のばね組立体の最大作動距離高さより僅かに大きい高さに制限し、これにより、通常の作動中に相互連結手段が非負荷状態に維持され、したがって信頼性が改善されるように設計されている。
また、好ましい実施例における環状板には、圧縮ばねを環状板に取り付けるための特殊構造をもつ直立タブが形成されている。より詳しくは、タブは、所定の高さに形成され、且つ圧縮ばねが完全に圧縮されようとするときに各圧縮ばねの両端部を支持する２つの環状板の対向タブが互いに当接し、これにより圧縮ばねの過大応力すなわち歪み又は相互連結手段の歪みを防止するように配向されている。
また、環状板に一体に形成された相互連結手段は、２つの環状板の形状が同一であり、したがってコストを節約するため同一工具で製造できるように設計するのが好ましい。
本発明の他の目的及び長所は、添付図面を参照して述べる本発明の好ましい実施例についての以下の詳細な説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるばね組立体の斜視図である。
第２図は、第１図に示すばね組立体の平面図である。
第３図は、第２図の３−３線に沿うばね組立体の断面図である。
第４図は、第３図に示すばね組立体が完全に圧縮された状態にあるところを示す断面図である。
第５図は、相互連結手段の拡大平面図である。
第６図は、相互連結手段の拡大側面図である。
第７図は、明瞭化のためばねを取り外したところを示す支持タブの拡大詳細図である。
第８図は、支持タブの拡大断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図面には、本発明のばね組立体１０の好ましい実施例が示されている。ばね組立体１０は対向する１対の環状板１２、１４を有し、該環状板１２、１４は、低炭素鋼のような鍛造金属薄板から作るのが好ましい。各環状板１２、１４の外周部には一体直立フランジ１５が形成されており、環状フランジを強化し且つ剛性を付与している。各環状板１２、１４には、その周方向に間隔を隔てた位置において、複数の一体直立タブすなわちガイドピン１８がスタンピングにより形成されている。第２図に最も良く示すように、タブ１８は、各タブ１８と交差する半径方向線に対して或る角度をなして形成されている。形成されるこの角度は約４５°が好ましいけれども、約２０〜７０°の間の任意の角度にすることができる。このように構成する目的については後述する。
２つの環状板１２、１４の間でタブすなわちガイドピン１８上には、ガイドピン１８と同数の複数の圧縮ばね１６が取り付けられる。圧縮ばね１６の内径はガイドピン１８の幅とほぼ等しく、圧縮ばね１６はガイドピン１８に圧力嵌めされるのが好ましい。好ましい実施例では、圧縮ばね１６の自由高さは、完成したはね組立体１０の組立てられた高さすなわち「ロック高さ（“locked height”」（第３図の″Ｘ″）より実質的に大きい。換言すれば、第１図及び第３図に示すような、本発明による完成したばね組立体１０のばね１６は圧縮された状態にある。
ばねを予圧縮状態に保持する手段２０は、上方の環状板１２と下方の環状板１４とを相互連結する手段である。より詳しくは、上方の環状板１２の１、ヨ方向に間隔を隔てた所定位置には、フック２２及びループ２４が一体に形成されており、これらのフッ．ク２２及びループ２４は、下方の環状板１４の周方向に間隔を隔てた対応する位置において一体に形成された相互補完ループ２４及びフック２２と係合するようになっている。更に詳しくは、第２図に示すように、上方の環状板１２のほぼ３時及び６時の位置にはＪ形フック部材２２、２２′が形成され、且つほぼ９時及び１２時の位置にはＵ形ループ部材２４′、２４が形成されている。図示の好ましい実施例では、２つのフック部材２２、２２′の間及び２つのループ部材２４、２４′の間には、周方向に間隔を隔てた５つのガイドピン１８（したがって５つの圧縮ばね１６）が設けられ、フック部材２２とループ部材２４との間及びフック部材２２′とループ部材２４′との間には、周方向に間隔を隔てた６つのガイドピン１８（したがって６つの圧縮ばね１６）が設けられている。このため、フック部材２２、２２′及びループ部材２４、２４′は、周方向に正確に９０。の間隔を隔てて配置されてはいない。しかしながら、この関係は本発明にとって重要なことではない。
本発明の好ましい実施例にとって重要なことは、２つのループ部材２４、２４′の間の周方向間隔が２つのフック部材２２、２２′の間の周方向間隔に等しく、且つ互いに隣接するフック部材２２とループ部材２４との間の周方向間隔が互いに隣接するフック部材２２′とループ部材２４′との間の周方向間隔に等しいという事実である。このように構成すると、上方の環状板１２と下方の環状板１４とを同一形状にでき、したがって同一工具で製造できる。より詳しくは、上記のように同一形状をもつ２つの環状板を作り、一方の環状板を反転し且つ他方の環状板に対して１８０。回転することにより、一方の環状板１２のフック２２、２２′と他方の環状板１４のループ２４、２４′とが整合すること（及びこの逆も同様であること）は理解されよう。したがって、ガイドピン１８上に圧縮ばね１６を適正に配置し、両環状板１２、１４の間のばね１６を圧縮し且つ一方の環状板からのフック部材２２、２２′を他方の環状板からのループ２４′、２４に係合させることにより、上方の環状板１２が下方の環状板１４に連結される。相互連結手段２０をこのようにして係合させると、完成したばね組立体１０は、第１図に示す組立てられた状態すなわち「ロック高さ」状態になる。
留意すべき重要なことは、本発明の相互連結手段２０は、いかなる場合でも全ばね組立体１０の圧縮可能高さが妨げられない（すなわち制限されない）形状になっていることである。特に第５図及び第６図に示すように、ループ部材２４には、フック部材２２の幅より大きい中央開口３２が形成されている。また、フック部材２２のステム部分は、フック部材２４の平面からオフセットしており且つ該平面に対して平行に配向されている（第６図）。したがって、ばね組立体１０の高さが圧縮されると、フック部材２２は対応する各ループ部材２４の中央開口３２内に自由に突入できる（各ループ部材２４の横方向部分と、対応するフック部材２２のステム部分とが並んでいるからである）。
また、フック部材２２、２２′及びループ部材２４、２４′の両者の高さは、ばね組立体１０の最小圧縮可能高さ″Ｙ″（第４図）より小さい。したがって、いかなる状態下でも、フック部材又はループ部材が上下の環状板１２、１４を超えて突出することはできない。
少しの間第１図及び第２図に戻って説明するけれども、フック部材２２、２２′の位置を定める環状板１２の半径方向内方の縁部に沿う凹部２８の幅は、ループ部材２４、２４′の位置を定める凹部３０の幅に等しいことに留意されたい。したがって、ループ部材２４の全幅は凹部２８の幅に等しいことが理解されよう。このため、ばね組立体１０が完全に圧縮されるとき（第４図）、ループ部材２４の横方向部分が凹部２８に隣接する対向環状板と接触しないようにするため、ループ部材２４の角部２６が面取りされ（第５図）、凹部２８の側縁部とループ部材２４との間に間隙が形成されるようにしている。
ここで、第７図及び第８図を参照し、環状板１２、１４のタブすなわちガイドピン１８がオフセット角に形成されていることを想起されたい。同一形状をもつ２つの環状板を互いに逆向きにひつくり返すと、２つの環状板１２、１４の対向するガイドピン１８は、第７図に示すように、交差パターンを形成する。本発明の好ましい実施例では、ガイドピン１８の高さは、ばね組立体iOの圧縮可能性を制限するためのストッパ機構として機能するように選択される。換言すれば、対向するガイドピン１８が交差するように配向されているため、２つの環状板１２、１４が一緒に圧縮されるとき、ガイドピンが互いに当接し、これによりばね組立体１０が更に圧縮されることが制限される。ガイドピン１８の高さは、ばね組立体１０の最小圧縮可能高さ″Ｙ″（第４図）が、ばね組立体１０のばねを固着したときの高さ（spring solid height）より僅かに大きくなるように選択するのが好ましい。
また、第４図に示す最小圧縮可能高さ″Ｙ″において、フック部材２２又はループ部材２４のいずれもが上下の環状板１２、１４の外面を超えて突出しないことにも留意されたい。かくして、本発明の相互連結手段２０は、いかなる場合でも、ばね組立体１０の圧縮可能性を制限することがない（すなわち圧縮可能性に影響を与えない）ことが理解されよう。
上記のように、好ましい実施例で説明したばね組立体１０は車両用自動変速機に使用することを意図したものである。この用途では、変速機の通常の作動中のばね組立体１０のロック高さ（“Ｘ”がばね組立体の最大作動距離高さより僅かに大きくなるように、相互連結手段２０を構成するのが好ましい。このように構成すると、変速機の作動中、相互連結手段が非負荷状態に維持され、これによりばね組立体１０の信頼性が大幅に改善される。
最後に、本発明の好ましい実施例はスタンピング加工された金属薄板から作られる環状板１２、１４を使用しているけれども、特定用途の条件にしたがって、種々の高強度プラスチック材料から環状板を首尾よく射出成形できることを理解されたい。もちろん、プラスチック材料の使用は、選択されるプラスチックの種々の材料特性に適合するようにフック部材及びループ部材の設計を変更することを必要とする。しかしながら、このような変更は、当業者の技量内に含まれるものと考えられる。
上記説明は本発明の好ましい実施例を構成するけれども、本発明は、請求の範囲に記載の適正な範囲すなわち真正な意味から逸脱することなく種々の変更が可能であることを理解されたい。
【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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