(57)【要約】      （修正有）【課題】締結部材と被締結部材に加える加工力を最小限に抑えつつ、所望の締結強度が得えられ、あるいは従来よりも大きな締結強度が得られるかしめ方法、及びフランジ付軸を提供する。【解決手段】締結部材１０３の小径軸部１０３ｂを、プレス部材３０１を用いて圧縮加工（かしめ加工）を施すことにより塑性加工させることによって、小径軸部１０３ｂのストレート形状２０２部分に応力集中を発生させ、被締結材１０２の通孔１０２ａ周部における塑性変形を促進させる。これによって、締結部材１０３の小径軸部１０３ｂにおける被締結部材１０２への塑性流動が促進され、締結部材１０３と被締結部材１０２の締結強度を格段に高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径軸部と、前記大径軸部の径よりも小さい小径軸部で構成される軸における前記小径軸部を、板材に形成された通孔に挿入して、前記軸を前記板材に締結するかしめ方法において、
前記小径軸部における軸方向に対して垂直な方向の側面に突出部を突設し、前記締結後において前記小径軸部の軸方向の長さが前記通孔の深さより小さくなるように、前記小径軸部の上部あるいは前記通孔の周部を軸方向に圧縮して、前記突出部と前記通孔の内壁とを圧接させ、前記板材と前記軸とを締結することを特徴とするかしめ方法。
【請求項２】
前記小径軸部における軸方向に対して垂直な方向の側面に、複数の突起部を突設することを特徴とする請求項１記載のかしめ方法。
【請求項３】
前記大径軸部における前記小径軸部が設けられた端面に、軸方向に前記板材と嵌合する突部を設けることを特徴とする請求項１または２記載のかしめ方法。
【請求項４】
大径軸部と、前記大径軸部の径よりも小さい小径軸部で構成される軸における前記小径軸部を、フランジ部となる板材に形成された通孔に挿入した状態にてかしめ固定されたフランジ付軸において、
前記かしめ固定として、請求項１〜３いずれか１項記載のかしめ方法によるかしめ固定を用いたことを特徴とするフランジ付軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の塑性加工による締結を行うかしめ技術に係り、特に、かしめ方法およびフランジ付軸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のかしめ方法としては、所望の締結強度を得るために締結部材を塑性変形させて締結する被締結材側の通孔に対してアンダーカット形状を構成しているものがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図５は前記特許文献１に記載された従来のかしめ方法を説明するための断面図である。
【０００４】
図５において、先端が四角形状をしたかしめ矢１０１を用いて、被締結部材１０２の通孔１０２ａに締結部材１０３の頭部１０３ａに対してかしめ加工をしていた。すなわち、締結部材１０３の頭部１０３ａが四方向に拡がり、かつ被締結部材１０２の通孔１０２ａが変形し、締結部材１０３と被締結部材１０２の嵌合部がアンダーカット形状部１０４を形成することにより、締結強度を保つ構造にしていた。
【特許文献１】特開平２−１２７９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の構成では、締結部材１０３を圧縮加工して塑性変形させることによって、締結部材１０３と被締結部材１０２の嵌合部においてアンダーカット形状１０４を形成している。そのため、高い締結強度を得ようとすると、締結部材１０３に大きな加工力を加えて塑性変形させると同時に、被締結部材１０２の通孔１０２ａを塑性変形する必要がある。
【０００６】
しかしながら、近年、部品が微細化・高精度化し、部品が小さいために、大きな変形をさせることができずに、所望の締結強度が得られない場合があり、また高精度化の要求に応じて精度を確保するために、締結部材１０３および被締結部材１０２に大きな加工力を加えて、大きく塑性変形させることができずに、所望の締結強度が得られないという課題を有していた。
【０００７】
例えば、高精度化・高回転化・静音化などに伴って、近年、急速にＨＤＤ（ハードディスク・ドライブ）用のスピンドルモータに採用されてきている流体軸受を構成しているフランジとシャフトとの締結部は、かしめ加工をしようとしても高精度を確保することができない。
【０００８】
それは、製品の特性上、シャフトの材質が硬いために締結部材であるシャフトを大きく塑性変形させることが困難であり、また大きな加工荷重が必要となり、加工後に求められる精度を確保することができず、さらに流体軸受は、フランジ面に突起を設けることができず、シャフトの嵌合部をフランジ面より飛び出させることができないことから、締結部材であるシャフトを塑性変形させて所望の締結強度を得ることができないからである。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、締結部材と被締結部材に加える加工力を最小限に抑えつつ、所望の締結強度が得られ、または従来よりも大きな締結強度が得られるかしめ方法、およびフランジ付軸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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明に係るかしめ方法は、大径軸部と、前記大径軸部の径よりも小さい小径軸部で構成される軸における前記小径軸部を、板材に形成された通孔に挿入して、前記軸を前記板材に締結するかしめ方法において、前記小径軸部における軸方向に対して垂直な方向の側面に突出部を突設し、前記締結後において前記小径軸部の軸方向の長さが前記通孔の深さより小さくなるように、前記小径軸部の上部あるいは前記通孔の周部を軸方向に圧縮して、前記突出部と前記通孔の内壁とを圧接させ、前記板材と前記軸とを締結することを特徴とする。
【００１１】
また、前記小径軸部における軸方向に対して垂直な方向の側面に、複数の突起部を突設することを特徴とする。
【００１２】
また、前記大径軸部における前記小径軸部が設けられた端面に、軸方向に前記板材と嵌合する突部を設けることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係るフランジ付軸は、大径軸部と、前記大径軸部の径よりも小さい小径軸部で構成される軸における前記小径軸部を、フランジ部となる板材に形成された通孔に挿入した状態にてかしめ固定されたフランジ付軸において、前記かしめ固定として、本発明に係る前記かしめ方法によるかしめ固定を用いたことを特徴とする。
【００１４】
前記かしめ方法およびフランジ付軸によって、加工力を抑制しても、嵌合部である小径軸部および通孔周部に局部的な塑性流動を促進することができ、高精度を確保しつつ高い締結強度が得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、加工力を抑制しても、局部的な塑性流動を促進することにより、高精度を確保しつつ高い締結強度が得られる。また、同じ加工力であれば、格段に高い締結強度を得ることができ、従来に比して強度的に優れたかしめ方法およびフランジ付軸を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるかしめ方法およびフランジ付軸を説明するための断面図である。なお、実施の形態１の説明において、図５にて説明した構成要素と同じものについては同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００１８】
図１に示す実施の形態１において、板状の被締結部材１０２と軸状の締結部材１０３とを組み合わせた状態で、締結部材１０３に対するプレス加工などによって、かしめ加工を行う。本実施の形態におけるかしめ加工は、大径軸部１０３ａを主体とし、かつ、該大径軸部１０３よりも小径の小径軸部１０３ｂが端部に形成された締結部材１０３における前記小径軸部１０３ｂを、被締結部材１０２の通孔１０２ａに挿入し、小径軸部１０３ｂを塑性変形させて通孔１０２ａの周部に圧接させることにより、被締結部材１０２と締結部材１０３との締結力を得る。小径軸部１０３ｂの先端が通孔１０２ａに入り込むように、小径軸部１０３ｂの高さを通孔１０２ａの深さよりも低くしている。
【００１９】
締結部材１０３における小径軸部１０３ｂは、その先端側面が、ストレート形状２０２または突起形状を有し、ストレート形状または突起形状に続いて下方に向って窄まるようなテーパ形状２０３を有する突出部形状となっている。ストレート形状２０２または突起形状の長さ（高さ）Ｘは、被締結部材１０２の厚みｔに対して下式（数１）となるように設定する。
（数１）
１ｔ／１０≦Ｘ≦２ｔ／５
また、突起形状に続くテーパ形状２０３の角度θは９０°≧θ≧３０°に設定する。
【００２０】
例えば、被締結部材１０２の厚みｔが０.５ｍｍ、通孔１０２ａの直径３ｍｍの場合には、ストレート形状２０２の長さＸは０.１ｍｍ〜０.２ｍｍ程度であるようにしている。締結部材１０３の小径軸部１０３ｂの断面形状は、丸形状あるいは四角形状など、どのような形状であってもよい。
【００２１】
前記構成の実施の形態１において、締結部材１０３の小径軸部１０３ｂを、該小径軸部１０３ｂと略同径のプレス部材３０１などを用いて圧縮加工（かしめ加工）を施すことによって塑性加工させることにより、小径軸部１０３ｂのストレート形状２０２部分に応力集中が発生し、被締結材１０２の通孔１０２ａ周部における塑性変形が促進される。これによって締結部材１０３の小径軸部１０３ｂにおける被締結部材１０２への塑性流動が促進され、締結強度を格段に高めることができる。
【００２２】
図２は実施の形態１におけるかしめ加工後の締結部分を示す断面図である。締結部材１０３の小径軸部１０３ｂのストレート形状２０２が被締結部材１０２へ食い込むようになっている。そのため、締結部材１０３の小径軸部１０３ｂに対する加工力が小さい場合であっても、ストレート形状２０２部分に応力集中が発生し、局部的に塑性変形を起こすことができ、所望の締結強度を得ることができる。
【００２３】
通常のかしめ加工における締結力のメカニズムは、塑性変形後の被締結部材１０２と締結部材１０３との弾性変形量の違いによる残留応力によって生み出されている。しかし、本実施の形態では、この従来のメカニズムに加えて、ストレート形状２０２部分が被締結部材１０２へ食い込む形になっていることから、被締結部材１０２への引っ掛かりの効果が生まれ、この引っ掛かり力が付加されて締結力となっているため、締結強度を格段に高めることができる。
【００２４】
なお、実施の形態１では締結部材１０３の小径軸部１０３ｂを塑性変形させる例を説明したが、被締結部材１０２を圧縮加工などで塑性加工させてもよい。
【００２５】
さらに、図１，図２に示すように、テーバ形状２０３を設けることにより突出部を形成するのでなく、段付形状で凸部を構成してもよい。
【００２６】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるかしめ方法およびフランジ付軸を説明するための加工後の断面図である。以下の説明において、図１および図５にて説明した構成要素と同じものについては同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００２７】
実施の形態２では、締結部材１０３の小径軸部１０３ｂを、複数（図３では２つを例示している）のストレート形状２０２または突起形状と、これに続くテーパ形状２０３とから構成している。
【００２８】
なお、実施の形態２において、小径軸部１０３ｂにテーバ形状で凸部を形成せずに、段付形状で凸部を形成する構成してもよい。
【００２９】
実施の形態２によれば、実施の形態１よりも、さらに応力集中させる部分が増えるために締結強度をさらに高めることができる。
【００３０】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１および２とは逆に、被締結部材１０２をプレス加工などにより塑性変形させてかしめ加工を行う。
【００３１】
すなわち、材質によっては、締結部材１０２の嵌合部２０１を圧縮加工させてかしめ加工する場合に比べて、大きな締結強度が得られないため、所望の締結強度を得ることができない場合もある。実施の形態３は、この課題を解決するものである。
【００３２】
図４は図３は本発明の実施の形態２におけるかしめ方法およびフランジ付軸を説明するための加工後の断面図である。
【００３３】
図４において、締結部材１０３に、被締結部材１０２との組み合わせ面４０１に小径軸部１０３ｂの方向に突出する突部４０２を設けている。突部４０２は組み合わせ面４０１における小径軸部１０３ｂ側の内側に配設している。
【００３４】
突部４０２の直径Ｄ１は、小径軸部１０３ｂの直径をｄとしたとき、下式（数２）となるように設定する。
（数２）
（Ｄ＋ｄ）／４＋ｄ／２≦Ｄ１≦（Ｄ＋ｄ）／４＋Ｄ／２
また、突部４０２の高さＨは、被締結部材１０２の厚みｔに対してｔ／３≧Ｈ≧ｔ／２５となるように設定する。
【００３５】
実施の形態３において、被締結部材１０２の通孔１０２ａより大径のプレス部材３０２を用いて、被締結部材１０２に対して圧縮力を加えてかしめ加工をする際に、突起４０２に応力集中が発生し、中央方向への材料流動が促進され、締結強度を格段に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、加工力を抑制しても局部的な塑性流動を促進することにより、高精度を確保しつつ高い締結強度が得られる利点を有し、ＨＤＤ用スピンドルモータなどに使用される流体軸受けのシャフトとフランジの締結加工などの用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるかしめ方法およびフランジ付軸を説明するための断面図
【図２】実施の形態１におけるかしめ加工後の締結部分を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるかしめ方法およびフランジ付軸を説明するための加工後の断面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるかしめ方法およびフランジ付軸を説明するための加工後の断面図
【図５】従来のかしめ方法を説明するための断面図
【符号の説明】
【００３８】
１０２  被締結部材
１０２ａ  通孔
１０３  締結部材
１０３ａ  大径軸部
１０３ｂ  小径軸部
２０２  ストレート形状
２０３  テーパ形状
３０１，３０２  プレス部材
４０１  組み合わせ面
４０２  突部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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