(57)【要約】【課題】端面に剪断不良が発生しにくい環状部材を提供することを課題とする。【解決手段】環状部材１は、環状の第一端面２００と、環状の第二端面２１０と、第一端面２００と第二端面２１０とを連結し、第一端面２００に屈曲して連なる環状の第一連結部２２０と、第二端面２１０に屈曲して連なる環状の第二連結部２２１と、を有する環状面２２と、を有する環状壁２を有する。第一端面２００は第一剪断部２００ａを有する。第二連結部２２１は第二剪断部２２１ａを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の第一端面と、
環状の第二端面と、
該第一端面と該第二端面とを連結し、該第一端面に屈曲して連なる環状の第一連結部と、該第二端面に屈曲して連なる環状の第二連結部と、を有する環状面と、
を有する環状壁を有し、
該第一端面は第一剪断部を有し、該第二連結部は第二剪断部を有する環状部材。
【請求項２】
前記環状壁は、筒状の環状立壁であり、
前記第一連結部は前記環状面の軸方向一端に、前記第二連結部は該環状面の軸方向他端に、各々配置されている請求項１に記載の環状部材。
【請求項３】
前記環状壁は、平らな環状の環状平壁であり、
前記第一連結部は前記環状面の径方向一端に、前記第二連結部は該環状面の径方向他端に、各々配置されている請求項１に記載の環状部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、皿ばね、ワッシャなどの環状部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、皿ばねは、まず、板材を真円状に打ち抜くことにより環状体を作製し、次に、当該環状体に傾斜を付与することにより、製造される。この場合、環状体の径方向内側部分と、径方向外側部分（板材における、環状体打ち抜き後の残りの部分）と、にスクラップが発生してしまう。このため、当該製造方法によると、歩留まりが低くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５６０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この点、特許文献１、２には、上記環状体の径方向内側部分のスクラップから、小径の真円状の皿ばねを形成する製造方法が開示されている。当該製造方法によると、一枚の板材から、大径の皿ばねと、小径の皿ばねと、を製造することができる。このため、歩留まりを高くすることができる。
【０００５】
しかしながら、当該製造方法によると、皿ばねの軸方向両端面に、剪断部が形成されてしまう。このため、皿ばねの軸方向両端面に、剪断不良が発生しやすい。本発明の環状部材は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、端面に剪断不良が発生しにくい環状部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するため、本発明の環状部材は、環状の第一端面と、環状の第二端面と、該第一端面と該第二端面とを連結し、該第一端面に屈曲して連なる環状の第一連結部と、該第二端面に屈曲して連なる環状の第二連結部と、を有する環状面と、を有する環状壁を有し、該第一端面は第一剪断部を有し、該第二連結部は第二剪断部を有することを特徴とする。
【０００７】
従来の皿ばねの場合、軸方向両端面に剪断部が形成されていた。これに対して、本発明の環状部材によると、第一端面および第二端面のうち第一端面だけに、第一剪断部が形成される。このため、第二端面に剪断不良（例えば、だれ、破断面、かえり、クラック、タングなど）が発生するおそれが小さくなる。
【０００８】
また、本発明の環状部材は、例えば、壁凸設工程と剪断工程とを有する製造方法により、製造される。壁凸設工程においては、板材に環状壁を凸設する。剪断工程においては、凸設した環状壁を、板材から切り離す。
【０００９】
ここで、剪断工程において環状壁を切り離す際の剪断方向は、環状壁の軸方向、つまり板材の表裏方向（厚さ方向）である。このため、第一連結部および第二連結部のうち第二連結部だけに、切り離し跡である第二剪断部が形成される。
【００１０】
上記製造方法によると、剪断工程の後で、環状壁を径方向に変形させやすい。すなわち、環状壁は、板材から分離されている。このため、環状壁は、径方向両側から拘束されていない。したがって、環状壁を径方向に変形させやすい。よって、壁凸設工程において凸設される環状壁の形状、配置の自由度が高くなる。
【００１１】
板材における環状壁の形状、配置の自由度が高いと、板材における環状壁の占有面積を広くすることができる。すなわち、一枚の板材から、多数の環状部材を製造することができる。したがって、歩留まりが向上する。また、環状部材の製造コストを削減することができる。また、環状壁の軸方向長さ、軸方向に対する傾斜を調整することにより、環状部材の寸法を自由に調整することができる。
【００１２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記環状壁は、筒状の環状立壁であり、前記第一連結部は前記環状面の軸方向一端に、前記第二連結部は該環状面の軸方向他端に、各々配置されている構成とする方がよい。本構成によると、環状立壁の軸方向両端面（第一端面、第二端面）のうち、第二端面に剪断不良が発生するおそれが小さくなる。
【００１３】
（３）好ましくは、上記（１）の構成において、前記環状壁は、平らな環状の環状平壁であり、前記第一連結部は前記環状面の径方向一端に、前記第二連結部は該環状面の径方向他端に、各々配置されている構成とする方がよい。本構成によると、環状平壁の径方向両端面（第一端面、第二端面）のうち、第二端面に剪断不良が発生するおそれが小さくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、端面に剪断不良が発生しにくい環状部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明の環状部材の一実施形態である皿ばねの上面図である。（ｂ）は同皿ばねの軸方向断面図である。
【図２】同皿ばねの製造方法の剪断工程の模式図である。
【図３】（ａ）は同皿ばねの製造方法の拡張工程前の環状立壁の斜視図である。（ｂ）は同製造方法の拡張工程後傾斜付け工程前の環状立壁の斜視図である。（ｃ）は同製造方法の傾斜付け工程後の環状立壁の斜視図である。
【図４】図３（ａ）の円ＩＶ内の拡大上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の環状部材を、皿ばねとして具現化した実施の形態について説明する。
【００１７】
［皿ばね］
まず、本実施形態の製造方法により製造される皿ばねについて説明する。図１（ａ）に、本実施形態の皿ばねの上面図を示す。図１（ｂ）に、同皿ばねの軸方向（上下方向）断面図を示す。図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、皿ばね１は、短軸のテーパ円筒状を呈している。皿ばね１は、傾斜環状立壁２を備えている。傾斜環状立壁２は、本発明の「環状立壁」の概念に含まれる。
【００１８】
傾斜環状立壁２は、テーパ円筒状を呈している。傾斜環状立壁２は、小径開口部２０と、大径開口部２１と、環状面２２と、を備えている。小径開口部２０は、傾斜環状立壁２の上端に配置されている。小径開口部２０は、真円形状を呈している。傾斜環状立壁２の上端は、本発明の「軸方向一端」に相当する。小径開口部２０は、環状の第一端面２００を備えている。図１（ａ）に点線ハッチングで、図１（ｂ）に太線で、各々示すように、第一端面２００には、環状の第一剪断部２００ａが配置されている。第一剪断部２００ａには、剪断面が形成されている。剪断面に剪断跡が観察される場合、剪断跡の延在方向は、第一端面２００の径方向である。つまり、剪断跡は、放射状に延在している。
【００１９】
大径開口部２１は、傾斜環状立壁２の下端に配置されている。大径開口部２１は、真円形状を呈している。傾斜環状立壁２の下端は、本発明の「軸方向他端」に相当する。大径開口部２１は、環状の第二端面２１０を備えている。
【００２０】
環状面２２は、傾斜環状立壁２の外周面である。環状面２２の上端には、環状の第一連結部２２０が配置されている。環状面２２の下端には、環状の第二連結部２２１が配置されている。図１（ａ）に点線ハッチングで、図１（ｂ）に太線で、各々示すように、第二連結部２２１には、環状の第二剪断部２２１ａが配置されている。第二剪断部２２１ａには、剪断面が形成されている。剪断面に剪断跡が観察される場合、剪断跡の延在方向は、環状面２２の軸方向（上下方向）である。詳しくは、図１（ｂ）に示すように、上下方向に対して、角度θだけ傾斜する方向である。
【００２１】
大径開口部２１は、小径開口部２０よりも、大径である。小径開口部２０と大径開口部２１との径差に応じて、傾斜環状立壁２には、軸方向（上下方向）に対して、角度θの傾斜が付与されている。
【００２２】
［皿ばねの製造方法］
次に、本実施形態の皿ばねの製造方法について説明する。本実施形態の皿ばねの製造方法は、壁凸設工程と、剪断工程と、拡張工程と、傾斜付け工程と、を有している。
【００２３】
｛壁凸設工程｝
本工程においては、まず、板材に長円状のスリットを穿設する。この際、スリットの内周面に剪断部が形成される。次に、スリットの周囲をしごくことにより、スリットの周囲を、板材から突出させる。すなわち、板材に環状立壁を凸設する。
【００２４】
｛剪断工程｝
図２に、本実施形態の皿ばねの製造方法の剪断工程の模式図を示す。図２に示すように、本工程においては、板材９から環状立壁９１を切り離す。なお、剪断方向は、上下方向（環状立壁９１の軸方向。板材９の表裏方向（厚さ方向））である。
【００２５】
切り離された環状立壁９１は、円筒状を呈している。環状立壁９１の径方向断面は、長円状を呈している。環状立壁９１は、二つの開口部９１０、９１１を備えている。図２に太線で示すように、下側の開口部９１０の端面９１０ａには、環状の剪断部９１０ｂが形成されている。当該剪断部９１０ｂは、壁凸設工程においてスリットを穿設した際に、形成されたものである。剪断部９１０ｂは、図１（ａ）、（ｂ）に示す第一剪断部２００ａに相当する。
【００２６】
一方、図２に太線で示すように、環状立壁９１の環状面（外周面）９１２のうち、上側の開口部９１１の端面９１１ａに連なる部分、つまり連結部９１２ａには、環状の剪断部９１２ｂが形成されている。剪断部９１２ｂは、図１（ａ）、（ｂ）に示す第二剪断部２２１ａに相当する。
【００２７】
｛拡張工程｝
図３（ａ）に、本実施形態の皿ばねの製造方法の拡張工程前の環状立壁の斜視図を示す。図３（ｂ）に、同製造方法の拡張工程後傾斜付け工程前の環状立壁の斜視図を示す。図３（ｃ）に、同製造方法の傾斜付け工程後の環状立壁の斜視図を示す。なお、図２と図３とでは、環状立壁９１を上下反転させている。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、開口部９１０、９１１は、各々、開口部９１０、９１１の図心を通過し左右方向に延びる長軸Ｘと、開口部９１０、９１１の図心を通過し前後方向に延びる短軸Ｙと、を有する長円形状を呈している。
【００２９】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、本工程においては、短軸Ｙを延ばすように、前後方向から環状立壁９１を引っ張る。そして、開口部９１０、９１１が上下方向（軸方向）から見て真円状になるように、環状立壁９１を変形させる。この際、環状立壁９１の長軸方向一端Ｘ１および長軸方向他端Ｘ２には、引張応力が発生する。
【００３０】
図４に、図３（ａ）の円ＩＶ内の拡大上面図を示す。図４に示すように、長軸方向一端Ｘ１には、曲率が小さくなる方向に（曲げが緩くなる方向に）、周方向に引張応力ｆ１が発生する。
【００３１】
｛傾斜付け工程｝
図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、本工程においては、環状立壁９１に、下方から上方に向かって尖るテーパ形状を付与する。すなわち、環状立壁９１に、傾斜を付与する。その後、仕上げ工程（例えば、開口部９１０、９１１のバリ取り加工、面取り加工、熱処理など）を経て、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す皿ばね１が完成する。
【００３２】
［作用効果］
次に、本実施形態の皿ばねの作用効果について説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態の皿ばね１によると、第一端面２００および第二端面２１０のうち第一端面２００だけに、第一剪断部２００ａが形成される。このため、第二端面２１０に剪断不良（例えば、だれ、破断面、かえり、クラック、タングなど）が発生するおそれが小さくなる。
【００３３】
また、相手側部材（皿ばね１が配置されている部材）に対する、皿ばね１の接触部は、第二端面２１０の環状の内周縁Ａである。内周縁Ａには、剪断部が形成されない。このため、皿ばね１使用時において、相手側部材に対する摩耗により、皿ばね１の特性が低下する（例えば荷重特性が変化する）のを抑制することができる。
【００３４】
また、図２に示すように、環状立壁９１は、壁凸設工程において、スリットの周囲を板材９から突出させることにより、形成されている。このため、端面９１１ａの環状の内周縁ａは、曲面状（丸面取状）を呈している。ここで、図２に示す端面９１１ａの内周縁ａは、図１（ｂ）に示すように、皿ばね１の第二端面２１０の内周縁Ａに対応している。したがって、皿ばね１の接触部である内周縁Ａも、内周縁ａ同様に、曲面状（丸面取状）を呈している。この点においても、皿ばね１使用時において、相手側部材に対する摩耗により、皿ばね１の特性が低下するのを抑制することができる。
【００３５】
また、図２に示すように、本実施形態の皿ばね１の製造方法は、剪断工程を有している。剪断工程において環状立壁９１を切り離す際の剪断方向は、環状立壁９１の軸方向、つまり板材９の表裏方向（厚さ方向）である。このため、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、第一連結部２２０および第二連結部２２１のうち第二連結部２２１だけに、切り離し跡である第二剪断部２２１ａが形成される。
【００３６】
また、図３（ａ）に示すように、本実施形態の皿ばね１の製造方法によると、拡張工程前において、開口部９１０、９１１が、上下方向から見て、長円形状を呈している。このため、開口部９１０、９１１が、上下方向から見て、真円形状を呈している場合と比較して、板材９における環状立壁９１の配置の自由度を高くすることができる。例えば、板材が長方形状（帯状）である場合、開口部９１０、９１１の長軸Ｘの方向と、板材の短手方向と、を一致させることができる。また、開口部９１０、９１１の長軸Ｘの方向と、板材の長手方向と、を一致させることができる。このため、板材９における環状立壁９１の占有面積を広くすることができる。言い換えると、板材９からのスクラップの発生量を減らすことができる。したがって、一枚の板材９から、多数の皿ばね１を製造することができる。よって、歩留まりが向上する。また、皿ばね１の製造コストを削減することができる。また、環状立壁９１の上下方向長さ、上下方向に対する傾斜を調整することにより、皿ばね１の寸法を自由に調整することができる。
【００３７】
また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、拡張工程においては、環状立壁９１を、開口部９１０、９１１の径方向のうち、短軸Ｙ方向に拡張している。このため、環状立壁９１を拡張しない場合と比較して（図１（ａ）、図１（ｂ）に示す皿ばね１の小径開口部２０、大径開口部２１の寸法に準じて、板材９に環状立壁９１の取得スペースを確保する場合と比較して）、歩留まりが向上する。また、皿ばね１の製造コストを削減することができる。また、環状立壁９１の拡張量を調整することにより、皿ばね１の寸法を自由に調整することができる。
【００３８】
また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、環状立壁９１は、径方向外側から何等拘束されていない。このため、環状立壁９１を拡張させやすい。
【００３９】
また、図３（ａ）に示すように、環状立壁９１の径方向長さｔ２は、図１（ｂ）に示す皿ばね１の傾斜環状立壁２の径方向長さｔ１に、略一致している。すなわち、環状立壁９１の壁厚は、薄い。このため、図４に示す径方向内端Ｘ１ａの伸張量と、径方向外端Ｘ１ｂの伸張量と、の較差が小さい。したがって、硬質のばね鋼製であるにもかかわらず、言い換えると材料自体の伸びが少ないばね鋼製であるにもかかわらず、環状立壁９１を変形させることができる。
【００４０】
また、本実施形態によると、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、拡張工程における環状立壁９１の拡張方向は、短軸Ｙが伸張する方向（一軸方向）である。拡張工程前後において、長軸Ｘの長さはほとんど変わらない。このため、環状立壁９１の拡張作業が簡単になる。また、簡単に真円形状の皿ばね１を製造することができる。
【００４１】
また、本実施形態によると、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、拡張工程の後に、傾斜付け工程を行っている。このため、図１（ｂ）に示すように、製造目的物である皿ばね１の傾斜の角度θを、精度よく設定することができる。
【００４２】
［その他］
以上、本発明の環状部材の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００４３】
立壁凸設工程における環状立壁９１の凸設方法は特に限定しない。例えば、ベンディング工程を実行してもよい。ベンディング工程においては、金型（上側のパンチと下側のダイ）を用いて、スリットの周囲を湾曲させる。すなわち、パンチを用いて、ダイ上面の凹部に、板材を押し付けることにより、スリットの周囲を湾曲させる。このため、凹部の形状に応じた傾斜を有する環状立壁９１を形成することができる。また、拡張工程後の傾斜付け工程が不要になる。
【００４４】
また、立壁凸設工程を、絞り工程と、頂部分離工程と、により構成してもよい。すなわち、まず、絞り加工により板材に有底凸部を凸設し、次に有底凸部の頂部（底部）を除去することにより、開口部９１０を有する環状立壁９１を凸設してもよい。
【００４５】
立壁凸設工程における金型は、複数の工程を同時に行う順送型でも、複数の工程を独立して行う独立型でもよい。また、立壁凸設工程における加工回数は特に限定しない。複数種類のパンチを用いて、段階的に加工を行ってもよい。また、環状立壁９１つまり環状部材は、周方向に連なった無端環状でも、周方向に連なっていない有端環状でもよい。
【００４６】
拡張工程における環状立壁９１の拡張方向は特に限定しない。複数軸方向に拡張してもよい。例えば、短軸Ｙ方向に拡張しながら、長軸Ｘ方向にも拡張してもよい。また、拡張量は、周方向に亘って、均一でも、不均一でもよい。すなわち、環状立壁９１は、製造目的物である環状部材の形状に近づくように、拡張すればよい。また、拡張方法は特に限定しない。径方向内側から環状立壁９１を押し広げてもよい。径方向外側から環状立壁９１を引っ張ってもよい。
【００４７】
皿ばね１（つまり板材９）の材質は特に限定しない。例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＰ６（シリコンマンガン鋼）、ＳＵＰ７（シリコンマンガン鋼）、ＳＵＰ９（マンガンクロム鋼）、ＳＵＰ９Ａ（マンガンクロム鋼）、ＳＵＰ１０（クロムバナジウム鋼）、ＳＵＰ１１Ａ（マンガンクロムボロン鋼）、ＳＵＰ１２（シリコンクロム鋼）、ＳＵＰ１３（クロムモリブデン鋼）などのばね鋼、ステンレス鋼などを用いることができる。また、溶鋼１００質量％に対してカーボンを０．４７質量％以上含むような高カーボン含有鋼であっても、上記実施形態の製造方法によると、環状立壁９１を径方向に拡張することができる。
【００４８】
上記実施形態においては、本発明の環状部材をテーパ円筒状の皿ばね１として具現化した。しかしながら、本発明の環状部材を、環状立壁が軸方向に直線状に延在する直管部材、環状立壁が軸方向に波線状に延在する波管部材、平ワッシャ、シム、ウェーブワッシャなどとして、具現化してもよい。また、環状部材の小径開口部２０、大径開口部２１が、長円形、楕円形、多角形（三角形、四角形、五角形、六角形など）などの形状を呈していてもよい。
【００４９】
環状部材が平ワッシャの場合は、図１（ｂ）の角度θを、９０°にすればよい。また、この角度θは、傾斜付け工程で環状立壁９１に付与すればよい。この場合、環状立壁９１は、平らな環状平壁になる。環状平壁の径方向両端面のうち、一方に第一端面が、他方に第二端面が、各々配置される。また、環状平壁の表裏両面のうち一面に、環状面が配置される。また、第二剪断部の剪断方向は、径方向である。
【００５０】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、上記実施形態においては、小径開口部２０側に第一剪断部２００ａを、大径開口部２１側に第二剪断部２２１ａを、各々配置した。しかしながら、小径開口部２０側に第二剪断部２２１ａを、大径開口部２１側に第一剪断部２００ａを、各々配置してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１：皿ばね（環状部材）。
２：傾斜環状立壁（環状立壁）、２０：小径開口部、２００：第一端面、２００ａ：第一剪断部、２１：大径開口部、２１０：第二端面、２２：環状面、２２０：第一連結部、２２１：第二連結部、２２１ａ：第二剪断部。
９：板材、９１：環状立壁、９１０：開口部、９１０ａ：端面、９１０ｂ：剪断部、９１１：開口部、９１１ａ：端面、９１２：環状面、９１２ａ：連結部、９１２ｂ：剪断部。
Ａ：内周縁、θ：角度、Ｘ：長軸、Ｘ１：長軸方向一端、Ｘ１ａ：径方向内端、Ｘ１ｂ：径方向外端、Ｘ２：長軸方向他端、Ｙ：短軸、ａ：内周縁、ｆ１：引張応力、ｔ１：径方向長さ、ｔ２：径方向長さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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