円筒形リリース プレートは、クラッチ アセンブリ、ブレーキ システム、磁気保持装置、および回転部材または静止部材間の力の伝達を係合または解除するさまざまな動力伝達機構で使用される、精密機械加工された円形またはリング形の機械部品です。 「リリース」機能とは、機械的、油圧的、空気圧的、または電磁的によって解放コマンドが適用されたときに、2 つの接触面 (通常は摩擦ディスク、磁性面、または圧力面) を分離するプレートの役割を指します。円筒形状はプレートの形状を表します。均一な断面のディスクまたはリングであり、その平坦面は厳しい公差で機械加工され、均一な接触、平行な係合、および接触領域全体にわたる一貫した力の分布を保証します。
実際的に言えば、 円筒状リリースプレート レバー機構、油圧ピストン、空気圧アクチュエータ、または電磁コイルによって加えられる軸力を、アセンブリ内の主要な摩擦面または接触面の制御された分離または係合に変換する中間インターフェイス コンポーネントとして機能します。その形状、材質、表面仕上げ、平坦度公差、および剛性の集合体として、解放力がどの程度均一に分散されるか、分離がいかに迅速かつきれいに行われるか、解放力が取り除かれたときにアセンブリがどの程度確実に再係合するかが決まります。高性能アプリケーションでは、円筒形リリース プレートの指定された平面度または平行度からのわずかな偏差でも、部分接触、不均一な摩耗、熱ホット スポット、および広範なアセンブリにおける早期コンポーネントの故障が発生する可能性があります。
円筒形のリリース プレートは、係合と係合解除を制御するために平らで剛性があり、軸方向に負荷がかかるインターフェイスが必要な場合には、広範囲の機械および電気機械システムに使用されます。幅広い用途を理解することは、性能要件の範囲を明確にするのに役立ちます。また、同じ基本的な幾何学的形状が、ユースケースに応じて非常に異なる材料や非常に異なる精度等級で指定できる理由も明確になります。
産業機械、印刷機器、コンベアドライブ、包装機械、HVAC コンプレッサーで広く使用されている電磁クラッチ システムでは、円筒形のリリース プレート (この文脈ではアーマチュア プレートまたはローター フェース プレートと呼ばれることが多い) が、通電時にクラッチ コイルによって生成される磁束によって引き付けられるコンポーネントです。精密な平坦度と表面仕上げに機械加工されているため、電磁石ローターの面に引き寄せられると、環状表面全体にわたって完全かつ均一に接触し、トルク伝達が最大化されます。コイルの通電が遮断されると、リリース プレート アセンブリに組み込まれた板バネまたはウェーブ スプリングがプレートをローター面から引き離し、磁気回路をきれいに遮断して被駆動シャフトを解放します。スプリングの戻り力は慎重に調整する必要があります。弱すぎると、リリース時にプレートがローターの面を引きずり、熱と摩耗の原因になります。強すぎると、アプリケーションに必要な応答時間に対してプレートの係合速度が遅すぎます。
自動車のトランスミッション、農業機械、産業用動力伝達装置、工作機械のスピンドルドライブに使用される乾式ディスク摩擦クラッチでは、円筒形のリリースプレートがプレッシャープレートおよびフライホイールと連携して摩擦ディスクを挟み込みます。クラッチ ペダルが踏まれると (またはレリーズ フォークが作動すると)、レリーズ ベアリングは円筒状のレリーズ プレートに (または最新の自動車クラッチのレリーズ機構として機能するダイヤフラム スプリング フィンガに直接) 軸方向の荷重を加え、摩擦ディスクのクランプ力を解放し、エンジンまたは駆動シャフトがギアボックスまたは被駆動コンポーネントから自由に回転できるようにします。レリーズ プレート接触面の平面度、平行度、表面状態は、フリクション ディスクの係合がいかにスムーズかつ完全に解除されるかに直接影響し、シフトの質、クラッチ ペダルの感触、クラッチ アセンブリの寿命が決まります。
産業用機械、巻上装置、風力タービンのピッチおよびヨー駆動装置、および精密工作機械で使用されるマルチディスク油圧ブレーキおよび空気圧ブレーキには、ディスク スタックの構造要素として円筒形リリース プレートが組み込まれています。スプリングを適用し、油圧で解放する (フェールセーフ) ブレーキでは、交互に積み重ねられた摩擦ディスクとスチール製のセパレーター プレートが強力な皿スプリングによって圧縮され、制動トルクが加えられます。油圧または空気圧がブレーキ シリンダーにかかると、ピストン面または圧力分散要素として機能する円筒形のリリース プレートがバネ力に打ち勝ち、ディスク スタックを分離し、ブレーキを解放します。ディスクスタック領域全体にわたる円筒形のリリースプレートによる力の分布の均一性は非常に重要です。不均一な分布により、一部のディスクが部分的に接触したままになる一方で、他のディスクは完全に分離され、その結果、抗力、不均一な摩耗、およびブレーキリリースの完全性の低下が発生します。
機械加工、マテリアルハンドリング、および組立自動化に使用される永久磁石チャック、電磁ワーク保持治具、および磁気カップリングデバイスは、解放可能な接触インターフェースとして円筒形のリリースプレートを使用します。永久磁石ホルダーでは、円筒形のリリース プレートは磁極面に接する軟磁性鋼のディスクです。磁気回路を反転するか、反対の電磁束を印加することによって、デバイスがホールド状態からリリース状態に切り替わると、プレートが分離され、ワークピースまたは結合されたコンポーネントが解放されます。円筒形リリース プレートの表面仕上げと平坦度は、達成される保持力 (表面が粗かったり平坦でない場合、有効磁極接触面積が減少し、保持力が低下する) とリリースの清浄度 (プレートが歪んでいたり平坦でない場合、リリース コマンド後に磁石面との残留接触が発生し、リリースの遅延や部分的なリリースが発生する可能性がある) の両方を決定します。
円筒形のリリース プレートの物理的構造は、その用途の機能的要求、つまり伝達する必要がある荷重、必要な係合の精度、動作環境、接続する嵌合コンポーネントを反映しています。基本的な形状は単純ですが (平らなディスクまたは環状リング)、その形状を維持する必要がある精度と、プレートに組み込まれる機能は非常に用途に応じて異なります。
The outer diameter (OD) of a cylindrical release plate defines the maximum contact or engagement area and must be matched to the mating component — rotor face, friction disc, or magnet pole face — within the specified dimensional tolerance.内径 (ID) は、プレートが対応する必要があるシャフトボア、ベアリングボア、または油圧ポートの直径によって決まります。厚さは、荷重下でたわむことなく、加えられた力を接触面全体に均一に分散する適切な軸方向の剛性を提供するように指定されています。プレートが薄すぎると、作動力がかかると皿状になったり反ったりして、外側または内側のエッジでより高い圧力が発生し、中央でギャップが生じる不均一な接触圧力が生じます。特定の用途に必要な厚さは、プレートの材料の剛性 (ヤング率)、直径、加えられる力の大きさと分布に基づいて計算されます。
表面の平坦度 (完全な平面からの接触面の偏差) は、円筒形リリース プレートの最も重要な仕様の 1 つです。これは、プレートの全直径にわたるマイクロメートル (µm) またはミリメートルの分数で表されます。電磁クラッチ レリーズ プレートの場合、標準的な産業用途では、環状面全体にわたる平坦度公差が 0.01 ～ 0.05 mm が一般的です。精密サーボ クラッチでは、0.005mm 未満の平面度が必要な場合があります。平行度（プレートの 2 つの平らな面が指定された公差内で互いに平行であるという要件）も同様に重要です。平行でないプレートは、噛み合うときに不均一な軸方向の力を加え、相手側のディスクまたは表面が傾いて部分的に接触するためです。平面度と平行度の両方は、要求の厳しい用途向けのリリース プレートの品質検査中に、精密座標測定機 (CMM) または光学的平面度測定システムによって検証されます。
円筒形のリリース プレートが配置され、用途に応じてさまざまな取り付け機能を介して駆動されます。中央ボア取り付け (シャフトまたはハブにフィットする精密な穴が開けられた中央穴) は、コンパクトなクラッチおよびブレーキ アセンブリで最も一般的な配置です。キーおよびキー溝の特徴は、プレートがトルクと軸方向の力を伝達する必要がある場合に使用されます。スプラインボアにより、プレートはトルクを伝達しながらスプラインシャフトに沿って軸方向にスライドできます。これは、ディスクスタックを外すためにリリースプレートが軸方向に移動する必要があるマルチディスククラッチおよびブレーキスタックの一般的な配置です。外径または内径のボルトパターンのフランジにより、油圧ブレーキアセンブリのハウジングまたはエンドプレートにしっかりと取り付けられます。スプリング保持機能 (リターン スプリングを取り付けるためのスロット、穴、またはタブ) は、非通電状態でリリース プレートがロータ面から離れるようにスプリング荷重をかける必要がある電磁クラッチ用途でプレート本体に機械加工されます。
円筒形リリース プレートの材料の選択は、アプリケーションの磁気、機械、熱、および耐食性の要件によって決まります。多くの用途、特に電磁クラッチや磁気保持装置では、プレート材料の磁気特性はその機械的特性と同じくらい重要であり、これら 2 つの要件は時として相反する方向に向かうため、慎重に妥協するか、複合材料やコーティングされたソリューションを使用する必要があります。
| 材質 | 磁気特性 | 機械的強度 | 耐食性 | 代表的な用途 |
| 低炭素鋼（C10、C15） | 優れた (軟磁性) | 中等度 | 低い（コーティングが必要） | 電磁クラッチアーマチュアプレート |
| 中炭素鋼(C45) | 良い | 良い–High | 低～中程度 | フリクションクラッチプレッシャープレート、ブレーキセパレータープレート |
| ステンレス鋼(304、316) | 不良（オーステナイト系、非磁性） | 良い | 素晴らしい | 非磁性リリースプレート、食品/医薬品、船舶用 |
| マルテンサイト系ステンレス鋼（420、440C） | 中等度 (magnetic) | 高（熱処理可能） | 良い | 耐食性マグネットクラッチプレート、精密機器 |
| 鋳鉄（GG25、GGG50） | 良い | 中等度 (brittle) | 中等度 | 大型ブレーキレリーズプレート、重産業機械 |
| アルミニウム合金（6061、7075） | なし（非磁性） | 中等度 | 良い (anodized) | 軽量非磁性リリース プレート、航空宇宙、ロボット工学 |
円筒状リリースプレートの基材は、コア材の特性を変えることなく耐食性、耐摩耗性、表面硬度、摩擦特性を向上させる表面コーティングで処理されることがよくあります。亜鉛めっきまたは亜鉛ニッケルめっきは、工業用途における炭素鋼リリースプレートの最も一般的な防食コーティングであり、めっき厚さの公差内で必要な表面の平坦度を維持しながら、犠牲的な防食を提供します。プレート接触面に耐食性と耐摩耗性の両方が要求される場合には、硬質クロムめっきや無電解ニッケルめっきが使用されます。黒色酸化処理は、寸法変化がなく穏やかな耐食性を提供するため、厳密な寸法公差を維持することが最も重要な精密研削リリース プレートに適しています。電磁クラッチのアーマチュア プレートの場合、クラッチのトルク容量が低下する磁気エア ギャップの大幅な増加を避けるために、接触面に適用されるコーティングは非磁性であり、十分に薄い (通常は 0.02 mm 未満) 必要があります。
円筒状の剥離板は、要求される寸法精度、表面仕上げ、数量、材質により製造ルートが決まります。各製造プロセスでは、達成可能な公差、表面特性、生産経済性のさまざまな組み合わせが生成され、これらのトレードオフを理解することは、エンジニアや調達チームが十分な情報に基づいて製造か購入か、プロセス選択を決定するのに役立ちます。
CNC 旋削は、円筒状のリリース プレートを製造するための主要な機械加工プロセスです。 OD、ID、厚さ、表面プロファイル、およびボアの特徴はすべて CNC 旋盤での旋削加工で製造され、通常、OD と ID の公差は連続生産で IT6 ～ IT7 グレード (±0.01 ～ 0.02mm) まで達成可能です。接触面の平面度0.01mm以下、表面粗さRa0.4μm以下が要求される高精度用途では、旋削加工後に平面研削加工やラッピング加工を施し、必要な面品質を実現します。表面研削により、旋削加工された表面から残留機械加工応力が除去され、電磁クラッチおよび精密メカニカルクラッチレリーズプレートに要求される高い平坦度と表面仕上げが得られます。ラッピング（研磨剤を使用してプレートを精密な平らな面にこすりつける）は、精密機器やサーボ クラッチの用途で発生する最も厳しい平坦度要件 (0.005 mm 未満) に使用されます。
より単純な円筒形のリリース プレート、特に小型電磁クラッチ用の薄いアーマチュア ディスクや多ディスク クラッチ スタック用のセパレータ プレートを大量生産する場合、スタンピングとファイン ブランキングは機械加工に代わる費用対効果の高い方法です。ファイン ブランキングでは、CNC 旋削加工の何倍もの生産速度で、非常にきれいでバリのないエッジ、良好な寸法一貫性、および多くの標準クラッチ用途に適した平坦度を備えた部品が製造されます。ブランキング後の研削またはコイニング操作により、打ち抜き状態が用途要件に対して不十分な場合に、平坦度および表面仕上げを改善できます。ファインブランキングリリースプレートは、年間数千個から数百万個の量で生産される自動車用クラッチコンポーネント、小型産業用クラッチアセンブリ、および電磁クラッチアーマチュアで一般的です。
粉末冶金 (PM) 焼結は、一体化された油溝、自己潤滑のための多孔性、耐摩耗性のための埋め込まれた硬質相粒子などの複雑な内部特徴を備えた円筒形リリース プレートの製造に使用されます。これらの特徴は、機械加工では実現が困難または高価です。焼結リリース プレートは、最終部品の形状に厳密に一致する金型に金属粉末を押し込み、その後焼結 (融点以下に加熱) して粒子を結合することによって製造されます。結果として得られる部品は、寸法精度を向上させるためにサイズ調整 (再プレス) でき、必要な平坦度と仕上げを達成するために重要な表面を機械加工できます。焼結鋼リリース プレートは、オートマチック トランスミッションの湿式多板クラッチおよびブレーキ システムに使用されます。プレートの多孔性により、トランスミッション液が接触領域に浸透し、冷却が向上し、摩擦界面の潤滑が制御されます。
円筒形のリリース プレートを調達または指定する場合、使用中に正しく機能するコンポーネントを受け取るためには、完全かつ明確な技術仕様をサプライヤーに伝達することが不可欠です。不完全な仕様は、寸法の不適合、間違った材料グレード、不適切な表面仕上げ、または組み立て中または耐用年数の初期段階でのみ発見される機能の欠落につながり、解決に多大な費用がかかる結果となります。円筒形リリース プレートを購入する場合は、次の仕様を明示的に定義する必要があります。
円筒形のリリース プレートに特有の故障モードを理解することは、メンテナンス エンジニアやシステム設計者がコンポーネントの早期故障の根本原因を特定し、耐用年数を延ばすための設計や運用の変更を実装するのに役立ちます。ほとんどのリリース プレートの故障は、少数の根本原因の 1 つに遡ることができ、一度特定されれば対処するのは簡単です。
接触面の進行性の摩耗は、プレートの厚さの減少、表面の粗さ、そして最終的には傷や溝の形成として現れますが、特に嵌合面が硬かったり、摩耗性が高かったり、粒子で汚染されていた場合に、繰り返しの係合と解放のサイクルによって発生します。電磁クラッチでは、アーマチュア プレートの接触面がローター面に対して摩耗し、摩耗粉による金属粒子によるエア ギャップの汚染により、表面の劣化を促進する摩耗環境が形成されます。摩耗によりアーマチュアとローター間の作動エアギャップが増加し、滑りが始まるまでクラッチのトルク容量が徐々に減少します。軽減策には、適切な接触面の硬さを指定すること、クラッチ環境の潤滑または空気の質が確実に維持されることを確認すること、使用中に測定された摩耗率に基づいて検査と交換のスケジュールを確立することが含まれます。
繰り返しの係合サイクル中の加熱と冷却の繰り返しによる熱歪みにより、円筒形のリリース プレートが歪む可能性があり、元の平面度が失われ、皿状、円錐状、または鞍状の接触面が形成されます。これは、接続頻度が高い、プレートの熱質量が不十分、またはクラッチまたはブレーキ アセンブリの冷却が不十分なアプリケーションで最も一般的です。反ったリリース プレートは合わせ面と部分的に接触し、高い点で高い局所的な接触圧力、急速な局所的な摩耗、および歪みをさらに加速する熱ホット スポットを生成します。防止するには、デューティサイクルに対する適切なプレートの厚さと材料の熱伝導率、用途に応じた係合周波数制限の正しい仕様、およびプレートの定常状態の動作温度を制限するためのアセンブリの熱管理 (エアフロー、オイル冷却、またはヒートシンクの準備) が必要です。
湿気の多い、化学的に攻撃的な環境、または屋外の環境では、炭素鋼製の円筒形リリース プレートの腐食により、表面の孔食や酸化層の蓄積が引き起こされ、接触面の品質が低下し、電磁用途での接触抵抗が増加します。また、腐食生成物がリリース ギャップを埋めると、プレートが嵌合面に焼き付く原因となる可能性があります。予防には、環境に適した防食コーティングを指定し（穏やかな環境には亜鉛めっき、中程度の環境には亜鉛ニッケルまたは無電解ニッケル、厳しい環境にはステンレス鋼またはアルミニウム）、定期的な検査を通じてコーティングの完全性を維持し、リリースプレートがその材料およびコーティングシステムと互換性のある環境内で動作することを保証する必要があります。電磁クラッチの用途では、アーマチュア面に錆が発生すると、通電を切った後にプレートがローター面に固着する可能性があります。これは残留磁気固着と呼ばれる故障モードで、エアギャップを埋める腐食によって悪化します。
円筒状リリースプレートが非常に高いサイクル数にさらされる用途（高速印刷機械、繊維機器、または 1 時間に何千回も断続するサーボ駆動クラッチなど）では、疲労亀裂がボアエッジ、キー溝コーナー、スプリング保持穴、または機械加工されたスロット特徴などの応力集中点で発生する可能性があります。疲労亀裂は通常、応力集中部からプレート外周に向かって放射状に広がり、最終的にプレートがセクターに破壊されます。予防策には、すべての内部コーナーで十分なフィレット半径を設定すること、プレート形状の鋭いノッチを回避すること、適用される応力サイクルに対して適切な疲労強度を持つ材料を指定すること、計算された疲労寿命に達する前に計画的に交換するリリース プレートの有限耐用年数 (サイクル単位) を確立することが含まれます。
新しい設計または交換部品として円筒形リリース プレートを選択するには、機械的、磁気的、熱的、環境的要件に同時に対処する体系的なアプローチが必要です。次のフレームワークは、エンジニアと調達スペシャリストのための実践的な段階的な選考プロセスを提供します。
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