JP2018140397A - ワッシャの製造方法及びワッシャ - Google Patents

Abstract

【課題】容易に平面度を向上させることができるワッシャの製造方法及びワッシャを提供する。【解決手段】凸状部２３１が形成された上面２３０を有する下型２００を準備する金型準備工程と、板状の素材を準備する素材準備工程と、前記素材からワッシャ３００の外形を得る打抜工程と、ブランク材１００の下面１３０と下型２００の上面２３０とを互いに押し付け合うことで、ブランク材１００に凸状部２３１に対応する溝部３３１を形成する押付工程と、を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワッシャの製造方法及びワッシャの技術に関する。

従来、ワッシャの製造方法の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、軸のスラスト方向の力を受けるスラストワッシャが記載されている。このようなスラストワッシャの製造工程においては、必要な平面度を確保するために、研磨加工を施すことがある。

しかしながら、研磨加工によって平面度を確保するためには、予め材料の板厚を厚く設定する必要があったり、研磨に多くの時間を必要とするという問題があった。

特開平７−７１４４７号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、容易に平面度を向上させることができるワッシャの製造方法及びワッシャを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、凸状部が形成された平面を有する金型を準備する金型準備工程と、板状の素材を準備する素材準備工程と、前記素材からワッシャの外形を得る外形取得工程と、前記素材の板面と前記金型の前記平面とを互いに押し付け合うことで、前記素材に前記凸状部に対応する凹状部を形成する押付工程と、を具備するものである。

請求項２においては、前記押付工程において、前記凹状部は、前記素材の両側の板面に形成されるものである。

請求項３においては、前記押付工程において、前記凹状部は、放射状に配置された複数の溝部を含むように形成され、前記複数の溝部のそれぞれは、前記ワッシャの内側から外側にかけて円弧状に延びるように形成されるものである。

請求項４においては、前記外形取得工程において、前記ワッシャの外形は円環状又は部分円環状に形成され、前記押付工程において、前記複数の溝部は、前記ワッシャの全周に亘って、且つ、前記ワッシャの径方向において互いに重複しないように形成されるものである。

請求項５においては、前記凸状部の高さは、前記素材の厚さの０．５％以上１５％未満であるものである。

請求項６においては、円環板状又は部分円環状のワッシャであって、放射状に配置された複数の溝部を具備し、前記複数の溝部のそれぞれは、前記ワッシャの内周面側から外周面側にかけて円弧状に延びるように形成されており、前記複数の溝部は、前記ワッシャの全周に亘って、且つ、前記ワッシャの径方向において互いに重複しないように形成されているものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、容易に平面度を向上させることができる。

請求項２においては、両側の板面の平面度を向上させることができる。

請求項３においては、平面度を向上させることができる。

請求項４においては、ワッシャの全周に亘って平面度を向上させることができる。

請求項５においては、平面度を向上させることができる。

請求項６においては、ワッシャの全周に亘って平面度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るワッシャの製造方法のフローチャート。 （ａ）打抜工程で得られたブランク材の底面図。（ｂ）そのＡ−Ａ断面図。 （ａ）押付工程で用いる金型（下型）の平面図。（ｂ）そのＣ−Ｃ断面拡大図。 （ａ）本発明の一実施形態に係るワッシャの底面図。（ｂ）そのＤ−Ｄ断面拡大図。 溝部による応力の方向を示すワッシャの底面図。 本発明の別例に係るワッシャの底面図。 本発明の別例に係るワッシャの底面図。 本発明の別例に係るワッシャの底面図。 本発明の別例に係るワッシャの底面図。 本発明の別例に係るワッシャの底面図。 本発明の別例に係るワッシャの底面図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ、矢印Ｂ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。

まず、図１から図５を参照して、ワッシャ３００を製造する方法について説明する。

本発明の一実施形態に係る製造方法は、ワッシャ３００を製造する方法である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係るワッシャ３００の製造方法は、金型準備工程、素材準備工程、打抜工程及び押付工程を具備する。

まず、金型準備工程が行われる（ステップＳ１１）。金型準備工程においては、後述する押付工程で使用される金型（下型２００及び上型（不図示））、及び後述する打ち抜き工程で使用される金型（不図示）が準備される。下型２００の構成については後述する。

次に、素材準備工程が行われる（ステップＳ１２）。素材準備工程においては、板状の素材が準備される。前記素材は、金属材料（鋼板）によって形成される。

次に、打抜工程が行われる（ステップＳ１３）。打抜工程においては、素材準備工程において準備された素材をプレス加工によって円環状（製造するワッシャ３００の外形状）に打ち抜くことにより、ブランク材１００が得られる。

図２に示すブランク材１００は、円環板状に形成される。ブランク材１００は、内周面１１０、外周面１２０、下面１３０及び上面１４０を具備する。

内周面１１０は、ブランク材１００の内周側の面である。外周面１２０は、ブランク材１００の外周側の面である。内周面１１０及び外周面１２０の径は、所望するワッシャ３００の径に形成される。

下面１３０は、ブランク材１００の一方側の板面であって、後述する押付工程において下型２００に載置される（下型２００と対向する）面である。下面１３０は、面を下方へ向けた平面状に形成される。

上面１４０は、ブランク材１００の他方側の板面である。上面１４０は、面を上方へ向けた平面状に形成される。

次に、押付工程が行われる（ステップＳ１４）。押付工程においては、まず、打抜工程において得られたブランク材１００を下型２００に載置する。

図３に示す下型２００は、軸線を上下方向へ向けた略円筒状に形成される。下型２００は、内周面２１０、外周面２２０及び上面２３０を具備する。

内周面２１０は、下型２００の内周側の面である。内周面２１０の径は、ブランク材１００の内径と略同じとなるように形成される。

外周面２２０は、下型２００の外周側の面である。外周面２２０の径は、ブランク材１００の外径（図３（ａ）において二点鎖線で示す部分）よりやや大きくなるように形成される。

上面２３０は、ブランク材１００が配置される（ブランク材１００と対向する）面である。上面２３０は、面を上方へ向けた平面状に形成される。上面２３０には、凸状部２３１が形成される。

凸状部２３１は、上面２３０から上方に突出する部分である。凸状部２３１の高さｈ（図３（ｂ）参照）は、ブランク材１００の厚さｔ（図２（ｂ）参照）の０．５％以上１５％未満の値となるように形成され、特にブランク材１００の厚さｔの１０％程度が望ましい。凸状部２３１は、上面２３０に複数（本実施形態においては３つ）形成される。

３つの凸状部２３１は、平面視（図３（ａ）参照）において、概ね放射状に配置される。なお、凸状部２３１についての以下の説明においては、特に断りのない限り、平面視における形状（配置）を示している。凸状部２３１は、内周面２１０側から外周面２２０側にかけて円弧状に延びるように形成される。

より詳細には、凸状部２３１は、内周面２１０側の端部において、概ね内周面２１０の接線方向に延びるように形成される。そして、凸状部２３１は、内周面２１０側から外周面２２０側に向かうにつれて時計回り方向に円弧状に屈曲するように形成される。そして、凸状部２３１は、ブランク材１００が配置される範囲（図３（ａ）において二点鎖線で示す範囲）において、外周面２２０側の端部が、内周面２１０側の端部から１２０°だけ時計回り方向にずれた位置となるように形成される。３つの凸状部２３１は、周方向において等間隔に（１２０°間隔に）設けられる。凸状部２３１の幅ｗは、任意の値とされる。凸状部２３１は、一定の幅で円弧状に延びるように形成される。

このように構成された下型２００に、下型２００の上面２３０とブランク材１００の下面１３０とが対向するようにして、ブランク材１００が載置される。このとき、ブランク材１００の円中心が下型２００の軸線と一致するように配置される。

ブランク材１００を下型２００に載置した後、上方から上型（不図示）を下型２００に近接させることで、当該上型と下型２００との間にブランク材１００が挟み込まれる。これにより、ブランク材１００の下面１３０と、下型２００の上面２３０とが互いに押し付け合うこととなる。このとき、下型２００の凸状部２３１によってブランク材１００の下面１３０が圧縮される。これにより、ブランク材１００の下面１３０に溝部３３１が形成される。

溝部３３１は、ブランク材１００の下面１３０が凹むように形成される。溝部３３１は、下型２００の凸状部２３１と対応する位置に形成される。

３つの溝部３３１は、底面視（図４（ａ）参照）において、概ね放射状に配置される。なお、溝部３３１についての以下の説明においては、特に断りのない限り、底面視における形状を示している。溝部３３１は、内周面２１０側から外周面２２０側にかけて円弧状に延びるように形成される。

より詳細には、溝部３３１は、内周面２１０側の端部において概ね内周面２１０の接線方向に延びるように形成される。そして、溝部３３１は、内周面２１０側から外周面２２０側に向かうにつれて反時計回り方向に円弧状に屈曲するように形成される。そして、溝部３３１は、外周面２２０側の端部が、内周面２１０側の端部から１２０°だけ反時計回り方向にずれた位置となるように形成される。３つの溝部３３１は、周方向において等間隔に（１２０°間隔に）設けられる。

このように形成されることにより、３つの溝部３３１がワッシャ３００（ブランク材１００）の全周に亘って配置されることとなる。つまり、ワッシャ３００（ブランク材１００）のいずれの径方向においても、溝部３３１が存在するように形成される。そして、３つの溝部３３１は、ワッシャ３００（ブランク材１００）のいずれの径方向においても、互いに重複しないように形成される。

以上のように、金型準備工程、素材準備工程、打抜工程及び押付工程を経て、ワッシャ３００を得ることができる。

ここで、打抜工程で得られるブランク材１００には、元の素材（鋼板）を製造する際の圧延による引張応力や、打抜工程の際の圧縮応力が残留している。この残留応力の大きさや向きはブランク材１００内の箇所によって異なる。このため、当該残留応力によってブランク材１００に歪み（反り）が生じることがあり、これにより十分な平面度を確保できていないことがある。

そこで、本実施形態に係る製造方法においては、押付工程において、下型２００の凸状部２３１をブランク材１００に押し付けて、当該ブランク材１００に溝部３３１を形成している。溝部３３１が形成されることにより、ブランク材１００の歪みを矯正することができる。

具体的には、溝部３３１が形成されることにより、ブランク材１００の板面に、溝部３３１の径方向外側及び径方向内側の応力（図５に示す矢印方向の力）が発生する。この溝部３３１の形成によって生じる応力によって、歪みの原因となる残留応力を相殺する（応力の向きを変える）ことができる。したがって、ブランク材１００の歪みを矯正することができ、ひいてはワッシャ３００の平面度を向上させることができる。

また、３つの溝部３３１がブランク材１００の全周に亘って配置されることにより、ワッシャ３００の全面に亘って平面度を向上させることができる。また、３つの溝部３３１がブランク材１００のいずれの径方向においても互いに重複しないように形成されることにより、溝部３３１の径方向外側の応力と径方向内側の応力とがぶつかり合うのを防ぐことができる。したがって、応力を逃がし易くすることができる。

また、押付工程は、打抜工程と共にプレス加工の工程内で行うことができるため、別途平面度を向上させるための工程（研磨等）を行う場合と比べて、工程を簡素化することができる。

また、本実施形態に係るワッシャ３００は、エンジン、トランスミッション、デファレンシャルギヤ装置などの軸方向の力を受けるスラストワッシャとして使用することができる。この場合、溝部３３１が、潤滑油の油溜まりや潤滑油の案内の役割を果たすことができる。これにより、焼付防止を図ることができる。

以上の如く、本実施形態に係るワッシャ３００の製造方法は、凸状部２３１が形成された上面２３０（平面）を有する下型２００（金型）を準備する金型準備工程と、板状の素材を準備する素材準備工程と、前記素材からワッシャ３００の外形を得る打抜工程（外形取得工程）と、ブランク材１００（前記素材）の下面１３０（板面）と前記下型２００の前記上面２３０とを互いに押し付け合うことで、前記素材に前記凸状部２３１に対応する溝部３３１（凹状部）を形成する押付工程と、を具備するものである。
このように構成することにより、容易に平面度を向上させることができる。

また、前記押付工程において、前記溝部３３１は、放射状に配置された複数の溝部３３１を含むように形成され、前記複数の溝部３３１のそれぞれは、前記ワッシャ３００の内側から外側にかけて円弧状に延びるように形成されるものである。
このように構成することにより、平面度を向上させることができる。

また、前記打抜工程において、前記ワッシャ３００の外形は円環状又は部分円環状に形成され、前記押付工程において、前記複数の溝部３３１は、前記ワッシャ３００の全周に亘って、且つ、前記ワッシャ３００の径方向において互いに重複しないように形成されるものである。
このように構成することにより、ワッシャ３００の全周に亘って平面度を向上させることができる。

また、前記凸状部２３１の高さｈは、前記素材の厚さｔの０．５％以上１５％未満であるものである。
このように構成することにより、平面度を向上させることができる。

また、本実施形態に係るワッシャ３００は、円環板状のワッシャ３００であって、放射状に配置された複数の溝部３３１を具備し、前記複数の溝部３３１のそれぞれは、前記ワッシャ３００の内周面２１０側から外周面２２０側にかけて円弧状に延びるように形成されており、前記複数の溝部３３１は、前記ワッシャ３００の全周に亘って、且つ、前記ワッシャ３００の径方向において互いに重複しないように形成されているものである。
このように構成することにより、ワッシャ３００の全周に亘って平面度を向上させることができる。

なお、本実施形態に係る下型２００は、本発明に係る金型の一形態である。
また、本実施形態に係る上面２３０は、本発明に係る平面の一形態である。
また、本実施形態に係る溝部３３１は、本発明に係る凹状部の一形態である。
また、本実施形態に係る打抜工程は、本発明に係る外形取得工程の一形態である。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、打抜工程の後に押付工程を行うものとしたが、押付工程の後に打抜工程を行うものであってもよく、打抜工程と押付工程とを同時に行うものであってもよい。

また、本実施形態においては、素材を打ち抜くことによりブランク材１００を得るものとしたが、ブランク材１００を得る方法は、これに限定されるものではなく、任意の方法とすることができる。

また、下型２００の凸状部２３１及びワッシャ３００の溝部３３１の形状は特に限定されるものではなく、任意の形状とすることができ、例えば直線状であってもよい。

また、本実施形態の打抜工程においては、素材（鋼板）は円環状に打ち抜かれるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば半円環状等の部分円環状に打ち抜かれるものであってもよい。

また、本実施形態においては、溝部３３１は１２０°間隔で３つ形成されるものとしたが、溝部３３１の数はこれに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、９０°間隔で４つ形成されるものであってもよい。また、図７に示すように、７２°間隔で５つ形成されるものであってもよい。図８に示すように、６０°間隔で６つ形成されるものであってもよい。また、複数の溝部３３１は、必ずしも全周に亘って形成されるものでなくてもよい。

また、本実施形態の押付工程においては、溝部３３１はワッシャ３００（ブランク材１００）の片側の板面（下面１３０）に形成されるものとしたが、ワッシャ３００の両面に形成されるものであってもよい。例えば、図９に示すように、底面視において、ワッシャ３００の上面に形成された溝部３３１が、ワッシャ３００の下面１３０に形成された溝部３３１に対して、６０°だけ時計回り方向にずれた位置となるように形成されるものであってもよい。また、図１０に示すように、底面視において、ワッシャ３００の上面に形成された溝部３３１が、ワッシャ３００の下面１３０に形成された溝部３３１に対して、左右対称となるように形成されるものであってもよい。また、図１１に示すように、図１０に示す例と比較したときに、底面視において、ワッシャ３００の上面に形成された溝部３３１が、６０°だけ時計回り方向にずれた位置となるように形成されるものであってもよい。

このように構成することにより、ワッシャ３００の両側の板面の平面度を向上させることができる。この場合、押付工程において、下型２００と同様に上型にも凸状部を形成して、下型２００と当該上型とでブランク材１００を挟み込むことにより、ワッシャ３００の両側の板面に溝部３３１を同時に形成することができる。或いはブランク材１００の下面１３０に溝部３３１を形成した後、ブランク材１００の上面に溝部３３１を形成するようにしてもよい。

以上の如く、本実施形態の別例に係るワッシャ３００の製造方法においては、前記押付工程において、前記溝部３３１は、前記素材の両側の板面に形成されるものである。
このように構成することにより、両側の板面の平面度を向上させることができる。

１３０ 下面
２００ 下型
２３０ 上面
２３１ 凸状部
３００ ワッシャ
３３１ 溝部

Claims (6)

1. 凸状部が形成された平面を有する金型を準備する金型準備工程と、
   板状の素材を準備する素材準備工程と、
   前記素材からワッシャの外形を得る外形取得工程と、
   前記素材の板面と前記金型の前記平面とを互いに押し付け合うことで、前記素材に前記凸状部に対応する凹状部を形成する押付工程と、
   を具備するワッシャの製造方法。
2. 前記押付工程において、
   前記凹状部は、前記素材の両側の板面に形成される、
   請求項１に記載のワッシャの製造方法。
3. 前記押付工程において、
   前記凹状部は、放射状に配置された複数の溝部を含むように形成され、
   前記複数の溝部のそれぞれは、前記ワッシャの内側から外側にかけて円弧状に延びるように形成される、
   請求項１又は請求項２に記載のワッシャの製造方法。
4. 前記外形取得工程において、
   前記ワッシャの外形は円環状又は部分円環状に形成され、
   前記押付工程において、
   前記複数の溝部は、前記ワッシャの全周に亘って、且つ、前記ワッシャの径方向において互いに重複しないように形成される、
   請求項３に記載のワッシャの製造方法。
5. 前記凸状部の高さは、
   前記素材の厚さの０．５％以上１５％未満である、
   請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のワッシャの製造方法。
6. 円環板状又は部分円環状のワッシャであって、
   放射状に配置された複数の溝部を具備し、
   前記複数の溝部のそれぞれは、
   前記ワッシャの内周面側から外周面側にかけて円弧状に延びるように形成されており、
   前記複数の溝部は、
   前記ワッシャの全周に亘って、且つ、前記ワッシャの径方向において互いに重複しないように形成されている、
   ワッシャ。

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