JP7000413B2 - ウェーブスプリング - Google Patents

Description

本発明は、ウェーブスプリングに関する。
本願は、２０１７年３月８日に日本に出願された特願２０１７－０４４３９０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

一般に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環状体を備えている。例えば下記特許文献１では、山部および谷部の高さ若しくは個数、又はウェーブスプリングの材質若しくは板厚を調整することで、このウェーブスプリングの荷重を調整することが示されている。また、環状体の内径若しくは外径を変更することによって、ウェーブスプリングの荷重を調整することも一般的に知られている。

日本国特開２００５－２８２８０７号公報

ところで、この種のウェーブスプリングは一般的に、２つの部品の間に挟まれるように配設されて、これらの部品に環状体の山部若しくは谷部が接触することで荷重を発生させる。このため、山部および谷部の高さや、ウェーブスプリングの板厚を変更すると、相手部品に挟まれた状態におけるストローク量も変化してしまう。
また、この種のウェーブスプリングは、軸に嵌め込まれたり、筒の内側に収容されたりして用いられることも多い。このため、環状体の内径若しくは外径は、相手部品との位置関係によって制限され変更することができない場合がある。
以上のことから、ウェーブスプリングは相手部品との関係で設計上の制約を受けやすいため、所望の荷重特性を得ることが困難な場合がある。

本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の設計の自由度を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、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環状体を備え、前記環状体に切欠部が形成されている。

上記態様に係るウェーブスプリングでは、環状体に切欠部が形成されている。この切欠部についての、配設される位置、数量、若しくは大きさ等の形態を変更することで、ウェーブスプリングの荷重特性を容易に調整することができる。そして、このように切欠部の形態を変更することは、ウェーブスプリングの外径若しくは内径、又は山部若しくは谷部の高さなどを変更する場合と比較して、相手部品による制約を受けにくい。従って、切欠部の形態を変更して荷重特性を調整することで、ウェーブスプリングの設計の自由度を向上させることができる。

また、上記態様に係るウェーブスプリングにおいて、前記切欠部の周方向の端部が、前記山部および前記谷部の頂部を回避した部分に位置していてもよい。

この場合、ウェーブスプリングにおいて応力が集中しやすい山部および谷部の頂部を回避した部分に、切欠部の周方向の端部が位置しているため、この端部に高い応力が作用してウェーブスプリングの強度が低下するのを抑えることができる。
また、上記態様に係るウェーブスプリングにおいて、前記切欠部は、前記環状体に周方向に間隔を空けて複数形成され、周方向で隣り合う前記切欠部同士の間の周方向における間隔は、前記切欠部の周方向における幅よりも大きくてもよい。

また、上記態様に係るウェーブスプリングにおいて、前記切欠部は、前記環状体の外周面から径方向内側に向けて窪んでいてもよい。

ウェーブスプリングでは、その外周側よりも、その内周側の方が比較的高い応力が作用する。このため、外周面に切欠部を設けることで、例えば内周面に切欠部を設けた場合と比較して、この切欠部の周辺に高い応力が作用してウェーブスプリングの強度が低下するのを抑えることができる。

また、上記態様に係るウェーブスプリングは、前記環状体の外周面から径方向外側に突出する回転規制部を有していてもよい。

この場合、回転規制部によって、ウェーブスプリングの回転を規制することができる。

本発明の上記態様によれば、ウェーブスプリングの設計の自由度を向上させることができる。

本発明に係る一実施形態として示したウェーブスプリングの概略図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線矢視断面図である。 図１に示すウェーブスプリングが装着されたクラッチ装置の概略図である。

以下、本発明に係るウェーブスプリングの一実施形態を、図１を参照しながら説明する。
本実施形態のウェーブスプリング１は、図１（ａ）に示すように、中心軸線Ｏを中心とする環状体１３を備えている。ここで、本実施形態では、中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向という。また、軸方向から見た平面視において、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。
ウェーブスプリング１は 、弾性変形可能な金属等の板材から、例えばプレス加工等を用いて形成されているが、ウェーブスプリング１の材質および加工方法は適宜変更してよい。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、環状体１３は、軸方向に沿う一方側に向けて突となる山部１１、および他方側に向けて突となる谷部１２が、周方向に交互に連ねられて形成されている。すなわち、山部１１は、ウェーブスプリング１を軸方向に挟む２つの領域の一方に向けて突となり、谷部１２は、前記２つの領域の他方に向けて突となっている。ウェーブスプリング１は、環状体１３の外周面（外周縁）から、径方向外側に向けて突出する回転規制部１４を有している。回転規制部１４は、環状体１３の外周面に、周方向に等間隔を空けて複数配設されている。各回転規制部１４は、平面視において矩形状を呈し、その４つの辺のうち、２辺が略径方向に延び、残りの２辺が略周方向に延びている。回転規制部１４および環状体１３はそれぞれ、同等の厚さの板体となっている。環状体１３および回転規制部１４は一体に形成され、軸方向を向くそれぞれの表裏面は段差なく連なっている。回転規制部１４の周方向の大きさ（幅）は、径方向の全域にわたって同等になっている。
図１（ａ）は、ウェーブスプリング１を軸方向から見た平面図であり、図１（ｂ）は、ウェーブスプリング１を径方向から見た側面図である。

なお、環状体１３および回転規制部１４をそれぞれ別部材として、両者を接合する等してもよい。回転規制部１４は、板体に限らず例えばブロック体などに適宜変更してもよい。環状体１３および回転規制部１４それぞれの表裏面における境界部に段差を設けてもよい。回転規制部１４の周方向の大きさを、例えば、径方向の外側に向かうに従い漸次、小さくしてもよいし、大きくしてもよい。

次に、ウェーブスプリング１が装着されたクラッチ装置３０について説明する。なお、不図示の構成は従来と同様であるため省略している。

クラッチ装置３０は、図２に示されるように、ケース体（クラッチドラム）３１と、筒状のピストン３４と、環状のリターンスプリング３５と、摩擦機構３６と、ウェーブスプリング１と、クラッチハブ３７と、スナップリング３８と、を備えている。
これらのうち、ケース体３１以外の部材１、３４～３８は、ケース体３１の内側に収容されている。ピストン３４、リターンスプリング３５、摩擦機構３６、クラッチハブ３７、およびスナップリング３８は、ウェーブスプリング１と同軸に配設されている。

ケース体３１は、例えばアルミニウム合金などで形成されている。
ピストン３４は、横向きの有底筒状に形成されている。ピストン３４の底壁部３４ａに、中心軸線Ｏと同軸に位置する貫通孔３４ｂが形成され、この貫通孔３４ｂの内側に、ケース体３１に形成された支持突部３１ｂが配設されている。ピストン３４の周壁部３４ｃにおける開放端部３４ｄが、摩擦機構３６に対して軸方向に対向している。ピストン３４の周壁部３４ｃの内側に、リターンスプリング３５、およびスナップリング３８が、軸方向に沿って底壁部３４ａ側から開放端部３４ｄ側に向けてこの順に配設されている。
スナップリング３８のうち、内周部は支持突部３１ｂに固定され、外周部は、リターンスプリング３５の内周部を軸方向に沿う開放端部３４ｄ側から支持している。

リターンスプリング３５は、支持突部３１ｂに外嵌されている。リターンスプリング３５の外周部は、ピストン３４の内面に当接している。
ウェーブスプリング１は、ピストン３４の周壁部３４ｃにおける開放端部３４ｄと摩擦機構３６との間の軸方向の隙間に配設されている。ウェーブスプリング１の回転規制部１４は、ケース体３１の内面に形成された窪み部３１ａに係合される。これにより、ウェーブスプリング１のケース体３１に対する中心軸線Ｏ回りの回転が規制される。
以上の構成において、ピストン３４は、軸方向に沿う開放端部３４ｄ側（図２の紙面右側）に移動したときに、リターンスプリング３５およびウェーブスプリング１を押圧し弾性変形させる。このうち、リターンスプリング３５によって、ピストン３４が軸方向に復元移動させられ、ウェーブスプリング１によって、ピストン３４が摩擦機構３６に当接する際に生ずる衝撃力を緩和する。

摩擦機構３６は、ピストン３４の開放端部３４ｄに、軸方向に沿うピストン３４の外側から対向して配設されている。摩擦機構３６は、環状の従動プレート４０と、従動プレート４０より内径および外径が小さい環状の摩擦プレート３９と、が軸方向に交互に配設されて構成されている。従動プレート４０および摩擦プレート３９は、中心軸線Ｏと同軸に配設されている。従動プレート４０の外周面には、径方向の外側に向けて突出する外規制突片４０ａが形成されている。摩擦プレート３９の内周面には、径方向の内側に向けて突出する内規制突片３９ａが形成されている。

従動プレート４０の外規制突片４０ａは、ケース体３１の窪み部３１ａに係合されている。
窪み部３１ａは、軸方向に延びるとともに、径方向の内側に向けて開口した溝状に形成されている。窪み部３１ａは、軸方向から見て矩形状を呈し、その４つの辺のうちの２辺は略径方向に延びている。窪み部３１ａを画成する３つの内面３１ｃ、３１ｄは、軸方向に真っ直ぐ延びている。窪み部３１ａを画成する内面３１ｃ、３１ｄのうち、周方向で互いに対向する一対の対向面３１ｃが、回転規制部１４の周端面（周方向の一対の端面）に、周方向で対向している。内面３１ｄは径方向内方に対向している。

クラッチハブ３７は、摩擦機構３６における径方向の内側に配設されている。クラッチハブ３７の外周面には、摩擦プレート３９の内規制突片３９ａが係合する係合凹部３７ａが形成されている。

ところで、上記したように、ウェーブスプリング１は、ケース体３１内に収容され、ピストン３４と摩擦機構３６との間の隙間に配設されている。このため、ウェーブスプリング１の形状若しくは大きさを変更する場合には、ウェーブスプリング１の周辺の部材に干渉したり、周辺の部材との隙間が過剰に大きくなったりしないように配慮する必要がある。従って、ウェーブスプリング１の荷重特性を調整するため、例えば環状体１３の内径若しくは外径を変更しようとしても、相手部品との関係でこのような変更ができない場合がある。また、例えば山部１１および谷部１２の高さや、ウェーブスプリング１の板厚を変更すると、ピストン３４と摩擦機構３６との間に挟まれた状態におけるウェーブスプリング１のストローク量も変化してしまう。このため、山部１１および谷部１２の高さや、ウェーブスプリング１の板厚の変更もできない場合がある。このように、ウェーブスプリング１は相手部品との関係で設計上の制約を受けやすく、所望の荷重特性を得ることが困難な場合がある。

そこで本実施形態のウェーブスプリング１では、図１（ａ）に示すように、環状体１３に、切欠部１３ａが形成されている。切欠部１３ａは、環状体１３の外周面から径方向内側に向けて窪んでいる。切欠部１３ａの径方向の深さは、環状体１３の径方向における幅の半分以下となっている。切欠部１３ａの周方向における幅は、回転規制部１４の周方向における幅よりも大きい。切欠部１３ａは、環状体１３の外周面に、周方向に等間隔を空けて複数形成されている。周方向で隣り合う切欠部１３ａ同士の間の周方向における間隔は、切欠部１３ａの周方向における幅よりも大きい。各切欠部１３ａは、周方向において、隣り合う回転規制部１４同士の間に位置している。図示の例では、各切欠部１３ａは、環状体１３の山部１１における頂部から、周方向の両側に向けて延びている。すなわち、各切欠部１３ａの周方向における端部の間に、環状体１３の山部１１における頂部が位置している。ここで、各切欠部１３ａの周方向における端部は、山部１１の頂部と谷部１２の頂部との間に位置している。これにより、各切欠部１３ａの周方向の端部は、環状体１３のうち、山部１１および谷部１２の頂部を回避した部分に位置している。また、切欠部１３ａの周方向における中央部は、環状体１３の山部１１の頂部と周方向に同等の位置に配置されている。切欠部１３ａを含めた環状体１３の形状は、平面視において、中心軸線Ｏを中心として点対称となっている。

本実施形態のウェーブスプリング１においては、切欠部１３ａについて、配設される位置、数量、若しくは大きさ等の形態を変更可能である。このため、ウェーブスプリング１の荷重特性を容易に調整することができる。そして、このように切欠部１３ａの形態を変更することは、ウェーブスプリング１の外径若しくは内径、又は山部１１若しくは谷部１２の高さなどを変更する場合と比較して、相手部品による制約を受けにくい。従って、切欠部１３ａの形態を変更して荷重特性を調整することで、ウェーブスプリング１の設計の自由度を向上させることができる。

また、ウェーブスプリング１が弾性変形すると、山部１１および谷部１２の頂部に応力が集中しやすい。そこで、本実施形態では、切欠部１３ａの周方向の端部を、山部１１および谷部１２の頂部を回避した部分に位置させている。これにより、切欠部１３ａの周方向の端部に高い応力が作用して、ウェーブスプリング１の強度が低下するのを抑えることができる。一例では、切欠部１３ａの周方向の端部は、平面視において山部１１および谷部１２の頂部から、中心軸線Ｏ周りの角度がθ以上離れた位置（図１（ａ）の斜線部Ｓの範囲外）にあればよい。なお、上記角度θは、ウェーブスプリング１が有する山部１１および谷部１２の数をＮとすると、θ＝Ｎ／２により定義される。図１（ａ）の例では山部１１および谷部１２の数Ｎ＝４であるため、θ＝２°となる。

さらに、ウェーブスプリング１が弾性変形すると、その外周側よりも、内周側に比較的高い応力が作用する。そこで、本実施形態では、環状体１３の外周面から径方向内側に窪むように切欠部１３ａを設けている。これにより、例えば環状体１３の内周面に切欠部１３ａを設けた場合と比較して、この切欠部１３ａの周辺に高い応力が作用してウェーブスプリング１の強度が低下するのを抑えることができる。

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。

例えば前記実施形態では、環状体１３の外周側に回転規制部１４が設けられていたが、これに限られない。例えば、環状体１３の内周面から径方向内側に向けて突出する回転規制部によって、ウェーブスプリング１の回転を規制してもよい。
また、切欠部１３ａは、環状体１３の内周側に配設されていてもよい。この場合、切欠部１３ａは、環状体１３の内周面から径方向外側に向けて窪んでいてもよい。
また、回転規制部１４は、環状体１３の外周面若しくは内周面に、周方向に不均一な間隔を空けて複数配設されていてもよい。

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。

１ ウェーブスプリング
１１ 山部
１２ 谷部
１３ 環状体
１３ａ 切欠部
１４ 回転規制部
Ｏ 中心軸線

Claims (3)

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環状体を備え、
   前記環状体に切欠部が形成され、
   前記切欠部の周方向の端部が、前記山部および前記谷部の頂部を回避した部分に位置し、
   前記環状体の外周面から径方向外側に突出する回転規制部を有し、
   前記切欠部は、前記頂部から周方向の両側に向けて延び、
   前記切欠部の周方向の端部は、この頂部と、この頂部に対して周方向で隣り合う他の頂部と、の間に位置している、ウェーブスプリング。
2. 前記切欠部は、前記環状体に周方向に間隔を空けて複数形成され、
   周方向で隣り合う前記切欠部同士の間の周方向における間隔は、前記切欠部の周方向における幅よりも大きい、請求項１に記載のウェーブスプリング。
3. 前記切欠部は、前記環状体の外周面から径方向内側に向けて窪んでいる、請求項１または２に記載のウェーブスプリング。

Images