JP6530677B2 - 接合部材及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の板状部材を接合して形成される接合部材及びその製造方法の技術に関する。
従来、複数の板状部材を接合して形成される接合部材及びそ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、プレス加工によって得られた複数の弧状分割レース片(板状部材)によって形成されるころ軸受用レース(接合部材)が記載されている。当該ころ軸受用レースは、複数の弧状分割レース片の端部同士を突き合わせ、当該突き合わせ部分をレーザ溶接により接合することで形成される。
またこの他に、板状部材の接合方法として、図10に示すように板状部材同士をかしめることによって接合する方法がある。具体的には、図10(a)のように、2つの板状部材(第一板状部材910及び第二板状部材920)を金型1の上に重ねて載置する。下側に配置された第一板状部材910には、当該第一板状部材910を上下に貫通するダボ穴911が形成されている。また金型1には、ダボ穴911と対向する位置に、ダボ穴911よりも径の大きい凹部1aが形成されている。
次に、第二板状部材920のうちダボ穴911に対向する部分を、パンチ2によって下方に向かって押圧する。これによって、図10(b)に示すように、第二板状部材920が下方に向かって突出するように変形する。当該変形した部分は、第一板状部材910のダボ穴911を通って、金型1の凹部1a内に広がる。このようにして第一板状部材910と第二板状部材920とが接合される。このような接合方法は、レーザ溶接に比べて、設備コストが削減し易い等の利点がある。
しかしながら、図10に示した接合方法では、かしめた部分(第二板状部材920の変形した部分)が第一板状部材910の底面よりも下方に突出してしまう。このため、当該接合方法によって製造された接合部材は、高い平面度を確保するのが困難である。
特開2008−101637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、平面度を確保し易い接合部材及びその製造方法を提供することである。
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、第一の板状部材と、前記第一の板状部材に重ね合わされた状態で、変形された一部分が前記第一の板状部材の板厚内で当該第一の板状部材と係合されている第二の板状部材と、を具備し、荷重を受けるワッシャとして用いられるものである。
請求項2においては、前記第一の板状部材は、前記第二の板状部材の前記一部分を受け入れる非貫通穴を具備するものである。
請求項3においては、前記第一の板状部材は、前記第二の板状部材と対向する部分に、当該第二の板状部材と反対側に凹むように形成された第一の凹部を有し、前記第二の板状部材は、前記第一の板状部材と対向する部分に、当該第一の板状部材と反対側に凹むように形成された第二の凹部を有するものである。
請求項においては、第一の板状部材及び第二の板状部材を準備する第一の工程と、前記第一の工程の後で、前記第一の板状部材と前記第二の板状部材とを重ね合わせる第二の工程と、前記第二の工程の後で、前記第二の板状部材の一側面を押圧することによって、当該第二の板状部材の一部分を前記第一の板状部材の板厚内で当該第一の板状部材と係合させる第三の工程と、を具備し、荷重を受けるワッシャとして用いられる接合部材を製造するものである。
請求項においては、前記第二の板状部材は、前記一側面に面し、第一の材料によって形成された第一の層、及び前記一側面と反対側の側面に面し、前記第一の材料よりも硬い第二の材料によって形成された第二の層を含む複数の層により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、ワッシャの平面度を確保し易くすることができる。
請求項2においては、平面度をより確保し易くすることができる。
請求項3においては、接合部材の板厚の均一化を図ることができる。
請求項においては、平面度を確保し易くすることができる。
請求項においては、加工精度の低下を抑制することができる。
本発明の第一実施形態に係るワッシャを示した平面図。 A−A断面図。 ワッシャの製造方法を示した図。 位置合わせ工程において、第一ワッシャ片と第二ワッシャ片とを重ね合わせる様子を示した平面図。 同じく、断面図。 接合工程において、パンチによって第二ワッシャ片を押圧する様子を示した断面図。 第二実施形態に係るワッシャを示した断面図。 第三実施形態に係るワッシャを示した平面図。 B−B断面図。 (a)従来の板状部材の接合方法を示す断面図。(b)接合された後の板状部材を示す断面図。
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。
以下では、図1及び図2を用いて、第一実施形態に係るワッシャ100の構成ついて説明する。
ワッシャ100は、回転駆動する部材(例えば、軸部材等)に設けられ、当該部材に加わる荷重を受けるものである。ワッシャ100は、平面視半円状(円弧状)に形成される。ワッシャ100は、2つ組み合わせて略円環状に配置された状態で、適宜の部材に設けられる。ワッシャ100は、主として第一ワッシャ片110、第二ワッシャ片120及び第三ワッシャ片130を具備する。
なお、図1に示すように、ワッシャ100は、中央に配置された第二ワッシャ片120の左右に第一ワッシャ片110及び第三ワッシャ片130が接合されることで形成される。またワッシャ100は左右対称に形成される。よって以下では説明簡略化のため、ワッシャ100のうち主に左半部の構成(すなわち、第一ワッシャ片110及び第二ワッシャ片120)について説明する。
また以下では、「周方向」及び「径方向」とは、それぞれワッシャ100の平面視における周方向及び径方向を意味するものとする。
第一ワッシャ片110は、ワッシャ100の左部を形成するものである。第一ワッシャ片110は、その板面を上下方向に向けた板状に形成される。第一ワッシャ片110は、適宜の金属材料によって形成される。第一ワッシャ片110は、平面視において中心角が略70度の円弧状に形成される。第一ワッシャ片110は、周方向に亘って、径方向幅が略一定となるように形成される。第一ワッシャ片110は、主として第一凹部111及び非貫通穴112を具備する。
第一凹部111は、第一ワッシャ片110の上面を下方に向かって凹ませるようにして形成される。第一凹部111は、第一ワッシャ片110の右端部に形成される。具体的には、第一凹部111は、第一ワッシャ片110の右端から、左方に向かって中心角が略15度の範囲に亘るように形成される。第一凹部111の板厚(上下方向厚さ)は、その他の部分の板厚の略半分になるように形成される。
非貫通穴112は、第一凹部111に形成される。非貫通穴112は、第一凹部111の上面から下方に向かって所定の深さになるように形成される。具体的には、非貫通穴112は、第一凹部111の板厚の略半分の深さになるように形成される。これによって、非貫通穴112は、第一凹部111(第一ワッシャ片110)の底面(下面)まで到達しないように、すなわち第一凹部111を貫通しないように形成される。非貫通穴112は、平面視において円形断面を有するように形成される。非貫通穴112は、下方に向かって拡径する略円錐台状に形成される。非貫通穴112は、第一凹部111において、径方向に沿って2つ並べて形成される。
第二ワッシャ片120は、ワッシャ100の左右中央部を形成するものである。第二ワッシャ片120は、その板面を上下方向に向けた板状に形成される。第二ワッシャ片120の板厚は、第一ワッシャ片110の板厚と略同一となるように形成される。第二ワッシャ片120は、適宜の金属材料によって形成される。第二ワッシャ片120は、平面視において中心角が略70度、かつ第一ワッシャ片110と同一半径の円弧状に形成される。第二ワッシャ片120は、周方向に亘って、径方向幅が略一定(第一ワッシャ片110と同一)となるように形成される。第二ワッシャ片120は、主として第二凹部121及び突出部122を具備する。
なお、第二ワッシャ片120は左右対称に形成される。よって以下では説明簡略化のため、第二ワッシャ片120の左半部についてのみ説明する。
第二凹部121は、第二ワッシャ片120の底面を上方に向かって凹ませるようにして形成される。第二凹部121は、第二ワッシャ片120の左端部に形成される。具体的には、第二凹部121は、第二ワッシャ片120の左端から、右方に向かって中心角が略15度の範囲に亘るように形成される。これによって、第二凹部121の形状は、平面視において第一ワッシャ片110の第一凹部111の形状と略同一となる。第二凹部121の板厚(上下方向厚さ)は、その他の部分の板厚の略半分になるように形成される。
第二凹部121の底面は、第一凹部111の上面と当接するように配置される。これによって第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120は、平面視において連続する円弧状となるように配置される。また第一凹部111と第二凹部121を重ねた際の板厚は、第一ワッシャ片110(又は第二ワッシャ片120)のその他の部分の板厚と略同一となる。このため、第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120の上面は、面一となるように(同一平面上に位置するように)配置される。同様に、第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120の底面も、面一となるように配置される。
突出部122は、第二凹部121に形成される。突出部122は、第二凹部121の底面から下方に向かって所定の長さだけ突出するように形成される。突出部122は、第一ワッシャ片110の非貫通穴112と対向する位置に2つ形成される。これによって、突出部122は非貫通穴112内に位置することになる。突出部122は、非貫通穴112と略同一形状、すなわち下方に向かって拡径する略円錐台状に形成される。これによって、突出部122と非貫通穴112とが係合し、ひいては第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120とが接合される。
第三ワッシャ片130は、前述の如く第一ワッシャ片110と左右対称となるように形成される。また第三ワッシャ片130は、第一ワッシャ片110と同様の構成によって第二ワッシャ片120と接合される。このため、第三ワッシャ片130については詳細な説明を省略する。
以下では、図3から図6までを用いて、上述の如く構成されたワッシャ100の製造方法について説明する。
なお、ワッシャ100を製造する際に、第二ワッシャ片120と第三ワッシャ片130とを接合する方法は、第二ワッシャ片120と第一ワッシャ片110とを接合する方法と同様である。よって以下では説明簡略化のため、第二ワッシャ片120と第一ワッシャ片110とを接合する方法についてのみ説明する。
図3に示すように、ワッシャ100は、主として準備工程S1、位置合わせ工程S2及び接合工程S3を経て製造される。
準備工程S1は、第一ワッシャ片110及び第二ワッシャ片120を準備する工程である。図4に示すように、準備工程S1において準備される第一ワッシャ片110には、予め第一凹部111及び非貫通穴112が形成される。また準備工程S1において準備される第二ワッシャ片120には、予め第二凹部121が形成される。なおこの時点では、第二ワッシャ片120に突出部122は形成されていない。
準備工程S1が行われた後、位置合わせ工程S2が行われる。
位置合わせ工程S2は、準備工程S1において準備された第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120とを重ね合わせる工程である。具体的には、図4及び図5に示すように、平らな上面を有する金型1の上に、第一ワッシャ片110及び第二ワッシャ片120が順に載置される。この際、第一ワッシャ片110の第一凹部111と、第二ワッシャ片120の第二凹部121とが当接(平面視において重複)するように配置される。
位置合わせ工程S2が行われた後、接合工程S3が行われる。
接合工程S3は、位置合わせ工程S2において位置が合わせられた第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120とを互いに接合する工程である。具体的には、図6に示すように、円柱状のパンチ2を第二ワッシャ片120の上面に押し当てることによって、第二ワッシャ片120(より詳細には、非貫通穴112と対向する部分)を下方に向かって押圧する。当該パンチ2の外径は、非貫通穴112の上端の内径よりも小さく形成されている。
パンチ2によって第二ワッシャ片120を押圧すると、当該押圧した部分が下方に向かって突出するように変形する。当該突出した部分は、第一ワッシャ片110の非貫通穴112内に充満するように変形する。パンチ2は、第二ワッシャ片120(第一ワッシャ片110)の板厚の約60%程度の深さまで押し込まれる。このようにして第二ワッシャ片120に突出部122が形成され、第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120とがかしめられ、接合される。
上記説明では省略したが、第三ワッシャ片130についても、第一ワッシャ片110と同様にして第二ワッシャ片120と接合される。このようにして、平面視半円状のワッシャ100が製造される。
このようにしてワッシャ100を製造する際、パンチ2によって変形させた第二ワッシャ片120(突出部122)は、第一ワッシャ片110の板厚内(非貫通穴112内)で当該第一ワッシャ片110と係合することになる。したがって、当該突出部122が第一ワッシャ片110及び第二ワッシャ片120の底面よりも下方に突出することがなく、ワッシャ100の平面度が確保し易くなる。
以上の如く、本実施形態に係るワッシャ100(接合部材)は、第一ワッシャ片110(第一の板状部材)と、第一ワッシャ片110に重ね合わされた状態で、変形された突出部122(一部分)が第一ワッシャ片110の板厚内で当該第一ワッシャ片110と係合されている第二ワッシャ片120(第二の板状部材)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、平面度を確保し易くすることができる。すなわち、突出部122が第二ワッシャ片120から突出することがないため、ワッシャ100の平面度が確保し易い。また、平面度を向上させるための追加工も不要になるため、製造コストの削減を図ることができる。
また、第一ワッシャ片110は、第二ワッシャ片120の突出部122を受け入れる非貫通穴112を具備するものである。
このように構成することにより、平面度をより確保し易くすることができる。すなわち、予め形成された非貫通穴112内で突出部122を係合させることで、ワッシャ100の平面度に与える影響(平面度の低下)を抑制することができる。
特に本実施形態の如く、非貫通穴112を下方(第二ワッシャ片120と対向する側と反対側)に向かって拡径するように、すなわち非貫通穴112の断面積が増加するように形成することで、突出部122を確実に係合させることができる。
また、第一ワッシャ片110は、第二ワッシャ片120と対向する部分に、当該第二ワッシャ片120と反対側に凹むように形成された第一凹部111(第一の凹部)を有し、第二ワッシャ片120は、第一ワッシャ片110と対向する部分に、当該第一ワッシャ片110と反対側に凹むように形成された第二凹部121(第二の凹部)を有するものである。
このように構成することにより、ワッシャ100の板厚の均一化を図ることができる。
特に本実施形態の如く、第一凹部111と第二凹部121を重ねた際の板厚が、第一ワッシャ片110(又は第二ワッシャ片120)のその他の部分の板厚と略同一となるように形成することにより、ワッシャ100の上面及び底面を面一に形成することができる。
また、本実施形態に係る接合部材は、荷重を受けるワッシャ100として用いられるものである。
このように構成することにより、ワッシャ100の平面度を確保し易くすることができる。
また、本実施形態に係るワッシャ100の製造方法は、第一ワッシャ片110及び第二ワッシャ片120を準備する準備工程S1(第一の工程)と、準備工程S1の後で、第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120とを重ね合わせる位置合わせ工程S2(第二の工程)と、位置合わせ工程S2の後で、第二ワッシャ片120の上面(一側面)を押圧することによって、当該第二ワッシャ片120の突出部122(一部分)を第一ワッシャ片110の板厚内で当該第一ワッシャ片110と係合させる接合工程S3(第三の工程)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、平面度を確保し易くすることができる。
なお、ワッシャ100は、本発明に係る接合部材の実施の一形態である。
また、第一ワッシャ片110は、本発明に係る第一の板状部材の実施の一形態である。
また、突出部122は、本発明に係る一部分の実施の一形態である。
また、第二ワッシャ片120は、本発明に係る第二の板状部材の実施の一形態である。
また、第一凹部111は、本発明に係る第一の凹部の実施の一形態である。
また、第二凹部121は、本発明に係る第二の凹部の実施の一形態である。
また、準備工程S1は、本発明に係る第一の工程の実施の一形態である。
また、位置合わせ工程S2は、本発明に係る第二の工程の実施の一形態である。
また、接合工程S3は、本発明に係る第三の工程の実施の一形態である。
以上、本発明の第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、ワッシャ100は3つの板状部材(第一ワッシャ片110、第二ワッシャ片120及び第三ワッシャ片130)により形成するものとしたが、2つ又は4つ以上の板状部材により形成することも可能である。
また、非貫通穴112の形状は本実施形態のもの(円錐台状)に限るものではなく、任意の形状に形成することが可能である。
また、第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片120とは、2つの突出部122によってかしめられる(接合される)ものとしたが、1つ又は3つ以上の突出部122によって接合する構成としてもよい。
また、ワッシャ100は金属材料によって形成されるものとしたが、その他種々の材料によって形成することも可能である。
また、第一凹部111及び第二凹部121の板厚は、それぞれ第一ワッシャ片110及び第二ワッシャ片120の板厚の略半分になるように、すなわち略同一の板厚となるように形成するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、いずれか一方の板厚が他方よりも厚くなるように形成することも可能である。例えば、非貫通穴112が形成される第一凹部111の板厚を厚く形成することで、当該非貫通穴112を形成し易くすることができる。また、第一凹部111の板厚を厚くするのに伴って、第二凹部121の板厚を薄くすることで、当該第二凹部121を変形し易くすることができる。
また、本実施形態においては、接合部材の一例として荷重を受けるためのワッシャ100を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、板状部材同士を接合して形成される種々の接合部材に適用することが可能である。
以下では、本発明の他の実施形態について説明する。なお以下では、第一実施形態に係るワッシャ100と異なる構成についてのみ説明し、第一実施形態に係るワッシャ100と同様の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
まず、図7を用いて、第二実施形態に係るワッシャ200について説明する。
第二実施形態に係るワッシャ200が第一実施形態に係るワッシャ100と異なる点は、第一ワッシャ片210及び第二ワッシャ片220がバイメタルにより形成されている点である。以下、具体的に説明する。
第一ワッシャ片210は、裏金213及び合金層214により形成される。
裏金213は、第一ワッシャ片210のうち底面側を形成する部分である。裏金213は所定の厚さを有する板状に形成される。裏金213は、後述する合金層214に比べて硬い(例えば、ビッカース硬さが高い)金属材料により形成される。
合金層214は、第一ワッシャ片210のうち上面側を形成する部分である。合金層214は、裏金213に比べて柔らかいものの、摩擦特性(耐摩耗性、低摩擦性)に優れた金属材料により形成される。当該合金層214を、回転駆動する部材(軸部材等)と摺動させる。
このように第一ワッシャ片210は、異なる材料によって形成された裏金213と合金層214が2層に重ねられたバイメタルによって形成されている。
また、第二ワッシャ片220も、第一ワッシャ片210と同様に、裏金223及び合金層224により形成される。
このように構成された第一ワッシャ片210及び第二ワッシャ片220において、上方、すなわち第二ワッシャ片220の合金層224側から当該第二ワッシャ片220にパンチ2が押し当てられ、第一ワッシャ片210と第二ワッシャ片220とが接合される。このように、裏金213及び裏金223に比べて柔らかい合金層224側からパンチ2を押し当てることにより、加工精度の低下を抑制することができる。
以上の如く、本実施形態に係るワッシャ200の第二ワッシャ片220(第二の板状部材)は、上面(一側面)に面し、第一の材料によって形成された合金層224(第一の層)、及び前記一側面と反対側の底面(側面)に面し、前記第一の材料よりも硬い第二の材料によって形成された裏金223(第二の層)を含む複数の層により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、加工精度の低下を抑制することができる。すなわち、比較的柔らかい側面を押圧することで、加工精度の低下を抑制することができる。
なお、第二実施形態に係るワッシャ200においては、第一ワッシャ片210及び第二ワッシャ片220を2層のバイメタルによって形成するものとしたが、3層以上のバイメタルによって形成することも可能である。
また、必ずしも裏金223と反対側(合金層224側)からパンチ2を押し当てる必要はなく、裏金223側から押し当てて第一ワッシャ片210と第二ワッシャ片220とを接合することも可能である。
次に、図8及び図9を用いて、第三実施形態に係るワッシャ300について説明する。
第三実施形態に係るワッシャ300が第一実施形態に係るワッシャ100と異なる点は、第二ワッシャ片320に溝部323が形成されている点である。以下、具体的に説明する。
溝部323は、第二ワッシャ片320の上面に形成される凹部である。溝部323は、平面視において第二ワッシャ片320に形成された第二凹部121と重複する位置に形成される。より詳細には、溝部323は、平面視において第一ワッシャ片110の非貫通穴112(第二ワッシャ片320の突出部122)と重複する位置に形成される。溝部323は、第二ワッシャ片320の径方向内側から外側に亘って延びるように形成される。
当該溝部323は、例えばワッシャ300に潤滑油が供給される場合に、当該潤滑油を案内することができる。また、ワッシャ300が設けられた部材に加わる荷重は、溝部323以外の部分(溝部323に対して一段高くなった面)で受けることになる。
このように構成された第二ワッシャ片320において、上方から溝部323にパンチ2が押し当てられ、第一ワッシャ片110と第二ワッシャ片320とが接合される。このように、周囲よりも窪んだ溝部323に加工を施すことで、当該加工によって溝部323の平面度に影響(平面度の低下)が生じたとしても、荷重を受ける面(溝部323に対して一段高くなった面)の平面度に影響が生じるのを防止することができる。
100 ワッシャ
110 第一ワッシャ片
111 第一凹部
112 非貫通穴
120 第二ワッシャ片
121 第二凹部
122 突出部
130 第三ワッシャ片

Claims (5)

  1. 第一の板状部材と、
    前記第一の板状部材に重ね合わされた状態で、変形された一部分が前記第一の板状部材の板厚内で当該第一の板状部材と係合されている第二の板状部材と、
    を具備し、
    荷重を受けるワッシャとして用いられる、
    接合部材。
  2. 前記第一の板状部材は、
    前記第二の板状部材の前記一部分を受け入れる非貫通穴を具備する、
    請求項1に記載の接合部材。
  3. 前記第一の板状部材は、
    前記第二の板状部材と対向する部分に、当該第二の板状部材と反対側に凹むように形成された第一の凹部を有し、
    前記第二の板状部材は、
    前記第一の板状部材と対向する部分に、当該第一の板状部材と反対側に凹むように形成された第二の凹部を有する、
    請求項1又は請求項2に記載の接合部材。
  4. 第一の板状部材及び第二の板状部材を準備する第一の工程と、
    前記第一の工程の後で、前記第一の板状部材と前記第二の板状部材とを重ね合わせる第二の工程と、
    前記第二の工程の後で、前記第二の板状部材の一側面を押圧することによって、当該第二の板状部材の一部分を前記第一の板状部材の板厚内で当該第一の板状部材と係合させる第三の工程と、
    を具備し、
    荷重を受けるワッシャとして用いられる接合部材を製造する、
    接合部材の製造方法。
  5. 前記第二の板状部材は、
    前記一側面に面し、第一の材料によって形成された第一の層、及び前記一側面と反対側の側面に面し、前記第一の材料よりも硬い第二の材料によって形成された第二の層を含む複数の層により形成されている、
    請求項4に記載の接合部材の製造方法。
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