(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性を犠牲にすることなく、塑性流動の方向性を規制した結合方法を提供する。【解決手段】塑性流動阻止用の突起部４０が型面に設けられた受け型３３を用い、受け型３０上にハブ２を配置した後、リング状押さえ型３５を用いてハブ２を受け型３０に対して押さえ込むことにより、突起部４０をハブ２に食い込ませて進入させる。その後、シャフト１の外周縁端部１２ｂをハブ２の内側円筒部２３に食い込ませながら押し込んで圧入する。外周縁端部１２ｂの押し込みにより、ハブ２の材料が径方向外方へ水平方向に塑性流動しようとするが、この望ましくない方向への塑性流動が突起部４０により阻止されるので、外側円筒部２１が径方向外方に変形することを防止できる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１結合面をもつ第１結合部を有する第１部材と、該第１部材よりも硬度の低い材料よりなり、第２結合面をもつ第２結合部を有する第２部材とからなり、該第１結合部を該第２結合部に食い込ませながら該第２結合部に対して該第１結合部を相対的に押し込んで圧入し、該第１結合部の押し込みにより該第２部材の材料を塑性流動させながら該第１結合面と該第２結合面とが対面した状態で両部材を一体的に塑性結合させてなる塑性結合部品の製造方法であって、
上記第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを少なくとも部分的に阻止しうる塑性流動阻止用の突起部が型面に設けられた受け型を用い、該受け型の該型面上に上記第２部材を配置する配置工程と、
押さえ型を用いて上記第２部材を上記受け型に対して押さえ込むことにより、上記突起部を該第２部材に食い込ませて該第２部材内に進入させる押さえ込み工程と、
上記第１結合部を上記第２結合部に食い込ませながら該第２結合部に対して該第１結合部を相対的に押し込んで圧入することにより、該第１結合部の押し込みにより上記第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを上記突起部で少なくとも部分的に阻止しながら、該第１結合部で圧入進行側に押し流される該第２結合部の材料の塑性流動により圧入進行側における該第２結合部の上記第２結合面に棚部を形成するとともに、上記第１結合面と該第２結合面とが対面した状態で上記第１部材と上記第２部材とを一体的に塑性結合する圧入工程とを順に実施することを特徴とする塑性結合部品の製造方法。
【請求項２】
前記突起部は鋭角先端部を有していることを特徴とする請求項１記載の塑性結合部品の製造方法。
【請求項３】
前記突起部は、略直角三角形状の断面形状をなし、前記第２部材の材料が望ましくない方向へ塑性流動する方向に対して略直交する方向に延在して、塑性流動する該第２部材の材料を受け止める垂直受け面を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の塑性結合部品の製造方法。
【請求項４】
前記突起部は、前記圧入工程で前記第２結合部に対して前記第１結合部を相対的に押し込んで圧入する際の押圧力が作用する部位に設けられており、該圧入工程では該押圧力により該突起部を前記第２部材にさらに食い込ませることを特徴とする請求項１、２又は３記載の塑性結合部品の製造方法。
【請求項５】
前記第１結合面には、圧入の進退方向に歯すじが延びる複数の歯形凸部及び歯溝凹部が予め設けられており、
前記圧入工程では、各上記歯形凸部及び各上記歯溝凹部のうちの少なくとも各該歯形凸部が前記第２結合部に食い込むように圧入することにより、上記第２結合面を各該歯形凸部及び各該歯溝凹部と対応するように塑性変形させて各該歯形凸部及び各該歯溝凹部と噛み合い係合する形成歯溝凹部及び形成歯形凸部を該第２結合面に形成することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の塑性結合部品の製造方法。
【請求項６】
前記第１結合面及び前記第２結合面のうちの一方は円周外面よりなる一方、他方は円周内面よりなり、前記突起部は円環状に延びていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の塑性結合部品の製造方法。
【請求項７】
前記圧入工程の後に、圧入後退側における前記第２結合部にかしめ加工を施して、前記棚部と共に該第１結合部を圧入進退方向に挟持可能なかしめ加工部を前記第２結合面に形成するかしめ工程を実施することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の塑性結合部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塑性結合部品の製造方法に関し、詳しくは、第１部材の第１結合部を該第１部材よりも硬度の低い第２部材よりなる第２結合部に食い込ませながら該第２結合部に対して該第１結合部を相対的に押し込んで圧入することにより両部材が一体的に塑性結合された塑性結合部品の製造方法に関する。本発明に係る塑性結合部品は、例えば、車両用オートマチック部品のドラムやハブ等をシャフトに結合したものに好適に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用オートマチック部品としてのドラムやハブは、シャフトに対して一体的に結合されている。かかるドラムやハブとシャフトとの結合には、電子ビーム溶接やレーザ溶接等が利用されている。
【０００３】
しかし、電子ビーム溶接やレーザ溶接を利用して２つの部材を結合する場合、電子ビームやレーザを発生させるべく、特殊な溶接装置の使用や多大な電力消費が必要となり、コスト高となる。
【０００４】
そこで、プレス機械等の使用のみで足り、コスト面で有利な圧入及びかしめ加工を利用して２つの部材を一体的に塑性結合した塑性結合部品が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この塑性結合部品は、図１０に示されるように、外周縁端部（第１結合部）８０を有するシャフト（第１部材）８１と、このシャフト８１よりも硬度の低い材料よりなり、内側円筒部（第２結合部）８２、水平フランジ部８３及び外側円筒部８４を有するハブ（第２部材）８５とからなり、以下のように製造される。
【０００６】
まず、図１１に示されるように、受け型９０の上にハブ８５をセットするとともに、このハブ８５上に押さえ型９１をセットして、受け型９０及び押さえ型９１でハブ８５の水平フランジ部８３を挟持するとともに、押さえ型９１でハブ８５の内側円筒部８２の外周面を拘束する。なお、押さえ型９１で内側円筒部８２を拘束するのは、圧入工程時に内側円筒部８２が変形するのを防止するためである。
【０００７】
そして、ハブ８５の内側円筒部８２の内周側上端面上にシャフト８１の外周縁端部８０をセットし、外周縁端部８０をパンチ９２で上方から押し込んで下降させ、内側円筒部８２内に外周縁端部８０を圧入する。このとき、外周縁端部８０を内側円筒部８２に食い込ませながら押し込んで圧入することにより、該外周縁端部８０で圧入進行側に押し流される内側円筒部８２の材料の塑性流動により外周縁端部８０の圧入進行側における内側円筒部８２の内周面（第２結合面）に棚部８６を一体に形成する。
【０００８】
最後に、パンチ等で内側円筒部８２の内周側上端面を押圧して押し潰すことにより、外周縁端部８０の圧入後退側における内側円筒部８２の内周面にかしめ加工を施してかしめ加工部８７を形成する。
【０００９】
こうして、外周縁端部８０が内側円筒部８２に圧入されるとともに、内側円筒部８２の内周面に形成された棚部８６及びかしめ加工部８７間で外周縁端部８０が軸方向（圧入の進退方向）に挟持されることにより、シャフト８１とハブ８５とは軸方向における相対移動が確実に規制された状態で一体的に塑性結合される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１２６８３７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の塑性結合部品の製造方法では、外周縁端部８０を内側円筒部８２に食い込ませながら押し込んで圧入し、外周縁端部８０の押し込みによりハブ８５の材料を塑性流動させながらシャフト８１とハブ８５とを一体的に塑性結合させていることから、以下に示すような問題点がある。
【００１２】
すなわち、外周縁端部８０を内側円筒部８２に食い込ませながら押し込んで圧入すると、図１２に示されるように、塑性流動によってハブ８５の材料が図１２のＲ矢印方向へ流れ、この塑性流動による影響がハブ８５の外側円筒部８４にまで及ぶ。そうすると、例えば外側円筒部８４を径方向外方へ押し広げようとする力が外側円筒部８４に作用することとなり、外側円筒部８４が外側に変形してしまうおそれがある。
【００１３】
かかる塑性流動による変形は、特に、外側円筒部８４に高い精度が要求される歯形部を形成していた場合に大きな問題となる。
【００１４】
なお、このような塑性流動による変形の問題は、塑性流動により変形してしまう部分をその変形量を見込んだ形に予め成形しておくことにより、ある程度は対処可能である。しかし、この対処方法では、変形の見込み量を予め正確に把握しておくことが必要であり、また、実際の変形量が見込み量と同一になるように高精度に制御しながら圧入工程等を実施しなければならないので、生産性が犠牲になることを避けられない。
【００１５】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、生産性を犠牲にすることなく、第１結合部の押し込みにより第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することの影響を受けて、該第２部材に望ましくない変形が生じてしまうことを防止しうる塑性結合部品の製造方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の塑性結合部品の製造方法は、第１結合面をもつ第１結合部を有する第１部材と、該第１部材よりも硬度の低い材料よりなり、第２結合面をもつ第２結合部を有する第２部材とからなり、該第１結合部を該第２結合部に食い込ませながら該第２結合部に対して該第１結合部を相対的に押し込んで圧入し、該第１結合部の押し込みにより該第２部材の材料を塑性流動させながら該第１結合面と該第２結合面とが対面した状態で両部材を一体的に塑性結合させてなる塑性結合部品の製造方法であって、上記第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを少なくとも部分的に阻止しうる塑性流動阻止用の突起部が型面に設けられた受け型を用い、該受け型の該型面上に上記第２部材を配置する配置工程と、押さえ型を用いて上記第２部材を上記受け型に対して押さえ込むことにより、上記突起部を該第２部材に食い込ませて該第２部材内に進入させる押さえ込み工程と、上記第１結合部を上記第２結合部に食い込ませながら該第２結合部に対して該第１結合部を相対的に押し込んで圧入することにより、該第１結合部の押し込みにより上記第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを上記突起部で少なくとも部分的に阻止しながら、該第１結合部で圧入進行側に押し流される該第２結合部の材料の塑性流動により圧入進行側における該第２結合部の上記第２結合面に棚部を形成するとともに、上記第１結合面と該第２結合面とが対面した状態で上記第１部材と上記第２部材とを一体的に塑性結合する圧入工程とを順に実施することを特徴とするものである。
【００１７】
この塑性結合部品の製造方法では、配置工程で、第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを少なくとも部分的に阻止しうる塑性流動阻止用の突起部が型面に設けられた受け型を用い、この受け型の型面上に第２部材を配置する。そして、押さえ込み工程で、押さえ型を用いて上記第２部材を上記受け型に対して押さえ込む。これにより、受け型の型面に設けられた突起部を第２部材に食い込ませて第２部材内に進入させる。この状態を維持しつつ、圧入工程で、第１結合部を第２結合部に食い込ませながら該第２結合部に対して該第１結合部を相対的に押し込んで圧入する。この第１結合部の押し込みにより第２部材の材料が塑性流動するが、第２部材の材料が望ましくない方向にの塑性流動することが第２部材内に進入した上記突起部により少なくとも部分的に阻止される。こうして、第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを上記突起部で少なくとも部分的に阻止しながら、第２結合部に対して第１結合部を押し込むことにより、該第１結合部で圧入進行側に押し流される該第２結合部の材料の塑性流動により圧入進行側における該第２結合部の第２結合面に棚部を形成するとともに、第１結合面と第２結合面とが対面した状態で第１部材と第２部材とを一体的に塑性結合する。
【００１８】
こうして得られた塑性結合部品では、第１結合部の押し込みにより第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することが突起部で阻止された分だけ、この塑性流動の影響による第２部材の望ましくない変形が防止されている。
【００１９】
したがって、本発明の塑性結合部品の製造方法によれば、第１結合部の押し込みにより第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することの影響を受けて該第２部材に望ましくない変形が生じてしまうことを防止することが可能となる。
【００２０】
また、本発明方法によれば、塑性流動による望ましくない変形の見込み量を予め把握しておく必要がなく、また、高精度に制御しながら圧入工程等を実施する必要もないので、生産性が犠牲になることもない。
【００２１】
ここに、上記突起部の形状、大きさ、位置や数等は、第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを少なくとも部分的に阻止して第２部材の望ましくない変形を防止しうる態様であれば特に限定されず、適宜設定可能であるが、第２部材の材料の望ましくない方向への塑性流動をより効果的に阻止して第２部材の望ましくない変形をより効果的に防止等すべく、以下の態様とすることが好ましい。
【００２２】
すなわち、上記突起部は鋭角先端部を有していることが好ましい。突起部の先端が鋭角な形状であれば、突起部を第２部材に容易に食い込ませることができ、前記押さえ込み工程における押さえ込み荷重を小さくすることが可能となるからである。したがって、突起部の断面（該突起部で阻止する塑性流動の流動方向及び突起部の突出方向に沿って切断した縦断面。以下、同様）形状としては、部分円形状や部分楕円形状等とするよりも三角形状等とすることが好ましい。なお、第２部材への突起部の食い込み易さよりも突起部の耐久性（突起部先端の欠損防止）を重視する場合は、突起部の先端に丸みをもたせてもよい。また、突起部の断面形状を三角形状とする場合は、以下の理由により、略二等辺三角形状とするよりも略直角三角形状とする方が好ましい。
【００２３】
すなわち、上記突起部は、略直角三角形状の断面形状をなし、第２部材の材料が望ましくない方向へ塑性流動する方向に対して略直交する方向に延在して、塑性流動する該第２部材の材料を受け止める垂直受け面を有していることが好ましい。このように突起部の断面形状が略直角三角形状であり、しかも望ましくない方向へ塑性流動する方向に対して略直交する方向に延在して、塑性流動する第２部材の材料を受け止める垂直受け面を有していれば、第２部材の材料の塑性流動を該垂直受け面でより効果的に阻止することができる。
【００２４】
また、後述するように、前記第１結合面及び前記第２結合面のうちの一方が円周外面よりなる一方、他方が円周内面よりなる態様とする場合は、上記突起部を円環状に延びたものとすることが好ましい。円環状に延びた突起部によれば、第２部材の材料が径方向に塑性流動することを円周方向に連続して阻止することができる。
【００２５】
さらに、望ましくない方向に塑性流動する第２部材の材料を受け止める受け面と反対側の面（塑性流動する流動方向の進行側の面。以下、反対側面という。）は、傾斜がなるべく緩やかな面（傾斜角（水平面からの仰角）が１５〜３０度程度の傾斜面）とすることが好ましい。反対側面の傾斜を緩やかに（傾斜角を小さく）するほど、突起部の上記断面における断面積が増大するので、突起部の強度を向上させる上で有利となるからである。
【００２６】
上記突起部の大きさとしては、塑性流動を阻止する上では突起部を大きく（高く）するほど有利となるが、第２部材に対する突起部の食い込み量が大きくなりすぎると、この食い込み部分における第２部材の強度が低下して製品としての必要強度を確保できなくなるおそれがある。したがって、突起部の大きさ（高さ）は、突起部を食い込ませる部分における第２部材の必要強度を確保しうる範囲内で適宜設定可能であるが、第２部材の塑性流動をより効果的に阻止すべく、第２部材の必要強度を確保しうる範囲内でできるだけ大きく（高く）することが好ましい。具体的には、突起部の大きさ（高さ）は、突起部を食い込ませる部分における第２部材の厚さ（突起部が食い込む方向における厚さ）の５〜２５％程度とすることが好ましい。
【００２７】
また、上記突起部は、前記圧入工程で第２結合部に対して第１結合部を相対的に押し込んで圧入する際の押圧力が作用する部位に設けることが好ましい。こうすれば、圧入工程で、第１結合部を押し込んで圧入する際の押圧力により突起部を第２部材にさらに強固に食い込ませることが可能となる。
【００２８】
本発明の塑性結合部品の製造方法は、さらに、以下に示す好適な態様を採用することができる。
【００２９】
すなわち、好適な態様において、前記第１結合面には、圧入の進退方向に歯すじが延びる複数の歯形凸部及び歯溝凹部が予め設けられており、前記圧入工程では、各上記歯形凸部及び各上記歯溝凹部のうちの少なくとも各該歯形凸部が前記第２結合部に食い込むように圧入することにより、上記第２結合面を各該歯形凸部及び各該歯溝凹部と対応するように塑性変形させて各該歯形凸部及び各該歯溝凹部と噛み合い係合する形成歯溝凹部及び形成歯形凸部を該第２結合面に形成する。
【００３０】
この態様よれば、第１結合面に予め設けられた歯形凸部及び歯溝凹部と、圧入工程で第２結合面に形成された歯溝凹部及び形成歯形凸部とが噛み合い係合することにより、第１部材と第２部材との間で、圧入の進退方向に略直交する方向における結合強度を高めることができ、該略直交方向における第１部材及び第２部材間の相対移動を確実に規制することが可能となる。また、圧入工程で、各歯形凸部及び各歯溝凹部の双方が第２結合部に食い込むように圧入した場合は、これら歯形凸部及び歯溝凹部と形成歯溝凹部及び形成歯形凸部とを隙間無く噛み合い係合させることができるので、歯形凸部及び歯溝凹部と形成歯溝凹部及び形成歯形凸部との間において、隙間がない分だけ、気密性や液密性を向上させるのに有利となる。
【００３１】
好適な態様において、前記第１結合面及び前記第２結合面のうちの一方は円周外面よりなる一方、他方は円周内面よりなり、前記突起部は円環状に延びている。
【００３２】
この態様によれば、前述したように、円環状に延びた突起部により、第２部材の材料が径方向に塑性流動することを円周方向に連続して阻止することができる。また、この態様において、上記歯形凸部及び歯溝凹部が第１結合面に設けられるとともに、圧入工程でこの歯形凸部及び歯溝凹部と噛み合い係合する形成歯溝凹部及び形成歯形凸部が第２結合面に形成されていれば、これら歯形凸部及び歯溝凹部と形成歯溝凹部及び形成歯形凸部との噛み合い係合により、第１部材及び第２部材間における相対回転を確実に規制することが可能となる。
【００３３】
好適な態様において、前記圧入工程の後に、圧入後退側における前記第２結合部にかしめ加工を施して、前記棚部と共に該第１結合部を圧入進退方向に挟持可能なかしめ加工部を前記第２結合面に形成するかしめ工程を実施する。
【００３４】
この態様によれば、第１結合部の端面と第２結合部のかしめ加工部との当接により、圧入の進退方向であって該端面に対して該かしめ加工部が押し付けられる方向に、第１部材に対して第２部材が相対移動することを確実に規制することができる。したがって、第２結合部の棚部及びかしめ加工部間で第１結合部を圧入の進退方向に挟持することができ、第１及び第２部材間における圧縮進退方向の相対移動を確実に規制することが可能となる。
【００３５】
なお、上記第１部材及び上記第２部材の形状は特に限定されず、前述のとおり第１結合面及び第２結合面のうちの一方が円周外面よりなる一方、他方が円周内面よりなるもの、例えば第１部材及び第２部材のうちの一方が円筒部を有する一方、他方が該円筒部の内径よりも若干大きな外径をもつ外周縁端部を有する形状としてもよいし、角材、板材や長尺材等としてもよい。
【００３６】
また、第２結合部の第２結合面に一体に形成される上記棚部の大きさは、第１結合部と第２結合部との重なり幅（圧入代）や第２結合部により第２結合面が押し込まれる長さ（圧入長さ）によって適宜設定可能であり、圧入進退方向（プレス方向）における結合力を適切に確保しうるように該棚部の大きさを設定することができる。具体的には、該棚部は、第２結合面からの突出長さ（第１端面と当接して重なる部分の長さ）１．０〜３．０ｍｍ程度となり、圧入進退方向（プレス方向）における厚さが０．２〜０．６ｍｍ程度となるような大きさとすることが好ましい。
【００３７】
同様に、上記かしめ加工部の大きさも、圧入進退方向（プレス方向）における結合力を適切に確保しうるように設定することができる。具体的には、該かしめ加工部は、第２結合面からの突出長さ（第２端面と当接して重なる部分の長さ）０．８〜１．２ｍｍ程度となり、圧入進退方向（プレス方向）における厚さが０．５〜１．５ｍｍ程度となるような大きさとすることが好ましい。
【００３８】
また、第１結合部の第１結合面に歯形凸部及び歯溝凹部を予め設けておく場合、この歯形凸部及び歯溝凹部は、例えばプレス加工、切削加工、放電加工、レーザー切断加工や研磨加工により形成することができる。この際、歯形凸部の歯丈の高いものとしておくことにより、第１部材が第２部材が圧入進退方向に対して略直行する方向に相対移動することをより確実に規制することが可能となる。具体的には、この歯形凸部の全歯丈は０．９〜１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３９】
さらに、第１部材の硬度は、ビッカース硬さで、４５０Ｈｖ以上とする一方、第２部材の硬度は８０〜１５０Ｈｖ程度とし、かつ、第１部材の硬度を第２部材の硬度の３倍以上とすることが好ましい。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００４１】
この実施形態は、自動車用オートマチック部品としてのシャフト及びハブよりなる塑性結合部品に本発明を適用したものである。
【００４２】
（第１実施形態）
シャフト１とハブ２とが一体的に塑性結合された、シャフト１及びハブ２よりなる２部材の塑性結合部品を図１に示す。図２はこの塑性結合部品の結合状態を示す部分断面図であり、図３は図１のＡ矢視部分平面図、図４は図１のＢ矢視部分底面図である。
【００４３】
シャフト１は、軸直角断面形状が円形のパイプ状（中空軸状）をなし、軸部１１と、軸部１１の一端から遠心方向に水平に階段状に延出して、内周側の第１水平部１２ａ及び外周側の第２水平部としての外周縁端部１２ｂをもつ鍔部１２とを一体に有している。このシャフト１は本発明に係る第１部材を構成し、また、シャフト１の外周縁端部１２ｂは本発明に係る第１結合部を構成する。そして、シャフト１の外周縁端部１２ｂの外周端面（円周外面）１２ｃが本発明に係る第１結合面を構成する。
【００４４】
ハブ２は、外側円筒部２１と、この外側円筒部２１の下端から求心方向に一体に略水平に延出する水平フランジ部２２と、この水平フランジ部２２の求心側端縁から垂直に上方に向かって一体に延出する内側円筒部２３とから構成されている。そして、外側円筒部２１の外周面には、転造等により予め成形された歯形部２１ａが設けられている。なお、この歯形部２１ａは±０．０９レベルの高精度が要求されるものである。このハブ２は本発明に係る第２部材を構成し、また、ハブ２の内側円筒部２３は本発明に係る第２結合部を構成する。そして、ハブ２の内側円筒部２３の内周面（円周内面）２３ａが本発明に係る第２結合面を構成する。なお、外側円筒部２１及び内側円筒部２３は同軸をなし、外側円筒部２１の方が内側円筒部２３よりも軸方向長さが長くされている。
【００４５】
これらのシャフト１及びハブ２は、後述する製造方法で説明するように、外周縁端部１２ｂを内側円筒部２３に食い込ませながら該内側円筒部２３に対して該外周縁端部１２ｂを軸方向に相対的に押し込んで圧入することにより外周端面１２ｃと内周面２３ａとが対面した状態で一体的に塑性結合されている。
【００４６】
また、図２に示されるように、シャフト１の外周縁端部１２ｂの下側（圧入の進退方向（シャフト１及びハブ２の軸方向）における圧入進行側）における内側円筒部２３の内周面２３ａには、該外周縁端部１２ｂの下端面（第１端面）１２ｄに当接された棚部２４が後述する圧入工程時に一体に形成されるとともに、外周縁端部１２ｂの上側（圧入の進退方向における圧入後退側）における内側円筒部２３の内周面２３ａには、外周端面１２ｃと直交する上端面（第２端面）１２ｅに当接されたかしめ加工部２５が後述するかしめ加工工程時に一体に形成されており、該棚部２４及び該かしめ加工部２５間で該外周縁端部１２ｂが圧入の進退方向に挟持されている。
【００４７】
上記棚部２４及びかしめ加工部２５は円環状に連続して延びている（図３及び図４参照）。また、棚部２４は、後述する圧入工程で、外周縁端部１２ｂの後述する歯形凸部１４で内側円筒部２３の材料が圧入進行側へ押し流されることにより該歯形凸部１４の圧入進行側に形成された複数の肉厚棚部２４ａと、後述する歯溝凹部１５で内側円筒部２３の材料が圧入進行側へ押し流されることにより該歯溝凹部１５の圧入進行側に形成され、肉厚棚部２４よりも肉厚の薄い（高さの低い）複数の肉薄棚部２４ｂとから構成されている。これら肉厚棚部２４ａ及び肉薄棚部２４ｂは周方向に交互に配設されている。
【００４８】
また、シャフト１の外周縁端部１２ｂの外周端面１２ｃには、軸方向（圧入進退方向）と平行に歯すじが延びる複数の歯形凸部１４及び歯溝凹部１５が予め設けられている。そして、ハブ２の内側円筒部２３の内周面２３ａには、軸方向と平行に歯すじが延びる形成歯溝凹部２８及び形成歯形凸部２９が後述する圧入工程時に一体に形成され、シャフト１の歯形凸部１４及び歯溝凹部１５とハブ２の形成歯溝凹部２８及び形成歯形凸部２９とが隙間無く噛み合い係合している（図３参照）。シャフト１の外周縁端部１２ｂに予め設けられた歯形凸部１４及び歯溝凹部１５は、後述するようにプレス加工によるもので、歯形凸部１４の歯丈は高トルクに対応すべく１．２ｍｍとされている。
【００４９】
そして、上記シャフト１はビッカース硬さがＨｖ８００程度であるＳＣＭ４２０Ｈ（浸炭処理されたクロムモリブデン鋼）よりなり、上記ハブ２はビッカース硬さがＨｖ１００程度であるＳＰＨＤ（熱間圧延鋼板）よりなる。また、上記棚部２４は、内側円筒部２３の内周面２３ａから求心方向に突出して外周縁端部１２ｂと径方向に重なる部分の長さが２．０ｍｍであり、軸方向における厚さが厚肉棚部２４ａの部分で約１．０ｍｍ、薄肉棚部２４ｂの部分で約０．５ｍｍである。さらに、上記かしめ加工部２５は、内側円筒部２３の内周面２３ａから求心方向に突出して外周縁端部１２ｂと径方向に重なる部分の長さが１．０ｍｍであり、軸方向における厚さが１．０ｍｍである。
【００５０】
また、シャフト１とハブ２とを結合する前の状態において、シャフト１の外周縁端部１２ｂの歯形凸部１４における外径及び歯溝凹部１５における外径は、いずれもハブ２の内側円筒部２３の内周面２３ａの内径よりも大きく設定されている。
【００５１】
なお、ハブ２の内側円筒部２３側の水平フランジ部２２の下端面２２ａには、後述する押さえ込み工程で後述する突起部４０が食い込むことにより形成された円環状に連続して延びる溝状痕２２ｂが凹設されている。この溝状痕２２ｂは後述する突起部４０の断面形状に対応した内面形状を有している。
【００５２】
上記構成を有するシャフト１及びハブ２よりなる２部材の塑性結合部品は、以下に示すように塑性結合したものである。
【００５３】
＜準備工程＞
まず、パイプ状素材からプレス加工等により軸部１１の一端に鍔部１２を一体に有するシャフト１を所定形状に成形した。
【００５４】
また、板状素材からプレス加工等により外側円筒部２１、水平フランジ部２２及び内側円筒部２３を一体に有するハブ２を所定形状に成形した。
【００５５】
そして、転造加工することにより、外側円筒部２１の外周面に歯形部２１ａを成形した。
【００５６】
＜セレーション成形工程＞
図５に示されるように、ダイス穴３１ａの内周面にセレーションとしての歯形凸部１４及び歯溝凹部１５を成形するための歯成形部３１ｂが下方部に形成された第１ダイス３１を準備した。なお、第１ダイス３１のダイス穴３１ａの内径は、外周縁端部１２ｂの外周端面１２ｃの外径と略同一とされている。
【００５７】
そして、シャフト１を第１ダイス３１のダイス穴３１ａ内にセットしてから、このシャフト１の軸部１１の孔内に嵌合される中央凸部３２ａと、鍔部１２の外周縁端部１２ｂの上端面１２ｅに当接される環状当接面３２ｂとを有する第１パンチ３２でシャフト１をダイス穴３１ａ内の下方に押し込んで、第１ダイス３１の歯成形部３１ｂで外周縁端部１２ｂの外周端面１２ｃに歯形凸部１４及び歯溝凹部１５を成形した。
【００５８】
＜配置工程＞
次に、中心孔３３ａを有する受け型３３と、この中心孔３３ａ内に昇降可能に配設され、ダイス穴３４ａ及び段状部３４ｂを有する環状の分割ダイス３４とを準備した（図６参照）。この受け型３３の内周側の上面３３ａには、図７に示されるように、円環状に連続して延びる突起部４０が一体に設けられている。なお、分割ダイス３４のダイス穴３４ａの内径は、軸部１１の外径と略同一とされている。
【００５９】
この突起部４０は、後述する圧入工程で、ハブ２の材料が望ましくない方向（外側円筒部２１を径方向外方に変形させるように塑性流動する方向であって、ハブ２の材料が内側円筒部２３側から水平フランジ部２２を経て外側円筒部２１側へ塑性流動する水平方向。以下、同様）に塑性流動することを阻止するためのものである。
【００６０】
上記突起部４０は、鋭角先端部４１を有する略直角三角形状の断面形状をなし、ハブ２の材料が望ましくない方向に塑性流動する方向に対して略直交する方向に延在して、塑性流動するハブ２の材料を受け止める垂直受け面４２と、傾斜が緩やかな傾斜面（傾斜角：３０度程度）４３とを有している。
【００６１】
また、上記突起部４０は、後述する圧入工程で、内側円筒部２３に対して外周縁端部１２ｂを相対的に押し込んで圧入する際の押圧力が作用する部位に設けられている。具体的には、受け型３３の内周側の上面３３ａであって、この受け型３３に対してハブ２を所定位置にセットした状態で、ハブ２の内側円筒部２３の外周面に略対応する位置に突起部４０の垂直受け面４２が位置するように（内側円筒部２３の外周面と突起部の垂直受け面４２とが略同一の円周面上に位置するように）、突起部４０が設けられている。
【００６２】
さらに、上記突起部４０の大きさ（受け型３３の上面３３ｂから突起部４０の鋭角先端部４１までの高さ）は、突起部４０を食い込ませる水平フランジ部２２の板厚の２０％程度とされている。
【００６３】
この配置工程では、受け型３３の上面３３ｂ上の所定位置にハブ２をセットした。
【００６４】
＜押さえ込み工程＞
そして、リング状押さえ型３５を用いてハブ２の水平フランジ部２２を受け型３３の上面３３ｂに対して所定荷重で押さえ込んだ（図６参照）。これにより、受け型３３の突起部４０をハブ２の水平フランジ部２２に食い込ませて水平フランジ部２２内に進入させた。このとき、突起部４０は鋭角先端部４０を有していることから、比較的小さな押さえ込み荷重でも突起部４０を容易に水平フランジ部４０内に食い込ませることができた。なお、このときの押さえ込み荷重は、突起部４０の全体が水平フランジ部２２内にほぼ完全に食い込むように設定した。
【００６５】
こうして、受け型３３及びリング状押さえ型３５でハブ２の水平フランジ部２２を挟持するとともに、リング状押さえ型３５の内周面３５ａでハブ２の内側円筒部２３の外周面を拘束した。なお、リング状押さえ型３５で内側円筒部２３を拘束するのは、圧入工程時及び後述するかしめ工程時における内側円筒部２３の変形を防止するためである。
【００６６】
＜圧入工程＞
そして、上記押さえ込み工程の状態を維持しつつ、図６に示されるように、分割ダイス３４のダイス穴３４ａ内にシャフト１の軸部１１をセットした。このとき、前述したように、シャフト１の外周縁端部１２ｂの歯形凸部１４における外径及び歯溝凹部１５における外径は、いずれもハブ２の内側円筒部２３の内周面２３ａの内径よりも大きく設定されていることから、シャフト１の外周縁端部１２ｂは内側円筒部２３の内周側上端面上に置かれるとともに、歯形凸部１４及び歯溝凹部１５はいずれも内側円筒部２３上に位置している。
【００６７】
そして、シャフト１を軸方向に第２パンチ３６で上方から押し込んで下降させ、シャフト１の第１水平部１２ａの下端面を分割ダイス３４の段状部３４ｂに当接させて圧入工程を終了した（図８の状態）。なお、圧入工程終了時には、シャフト１の鍔部１２のうち内周側の第１水平部１２ａのみが分割ダイス３４の段状部３４ｂに当接し、外周側の第２水平部たる外周縁端部１２ｂの下端面１２ｄと分割ダイス３４の上面との間に設けられた逃げ凹部内に前記棚部２４が形成される。こうして、ハブ２の内側円筒部２３内にシャフト１の外周縁端部１２ｂを押し込んでシャフト１とハブ２とを塑性結合した。
【００６８】
ここに、前記突起部４０は、内側円筒部２３に対して外周縁端部１２ｂを押し込んで圧入する際の押圧力が作用する部位に設けられていることから、この圧入工程では、この第周縁端部１２ｂを押し込んで圧入する際の押圧力により突起部４０が水平フランジ部２２内にさらに強固に食い込み、突起部４０の全体が水平フランジ部２２内にほぼ完全に食い込んだ。
【００６９】
また、この圧入工程では、シャフト１の外周縁端部１２ｂの歯形凸部１４及び歯溝凹部１５の双方が内側円筒部２３の内周面２３ａに食い込みながら、内側円筒部２３に対して外周縁端部１２ｂが軸方向に押し込まれるので、内側円筒部２３の材料が歯形凸部１４及び歯溝凹部１５で圧入進行側に押し流されて塑性流動した。これにより、歯形凸部１４及び歯溝凹部１５と互いに隙間無く噛み合う形成歯溝凹部２８及び形成歯形凸部２９を内側円筒部２３の内周面２３ａに形成する一方、各歯形凸部１４の圧入進行側における内側円筒部２３の内周面２３ａに肉厚棚部２４ａを形成するとともに、各歯溝凹部１５の圧入進行側における内側円筒部２３の内周面２３ａに肉薄棚部２４ｂを形成した。
【００７０】
さらに、この圧入工程では、外周縁端部１２ｂの押し込みにより、ハブ２の内側円筒部２３の材料が上述のとおり圧入進行側（軸方向であって、図７の下方側でＰ矢印方向）に塑性流動した後、ハブ２の材料が内側円筒部２３側から水平フランジ部２２を経て外側円筒部２１側へ水平方向に塑性流動しようとするが、この望ましくない方向（径方向外方であって、図７の右側から左側でＱ矢印方向）への塑性流動が水平フランジ部２２内に進入した円環状の上記突起部４０により円周方向に連続して部分的に阻止された。このとき、突起部４０は垂直受け面４２を有していることから、ハブ２の材料が垂直受け面４２に沿って滑るように塑性流動することがなく、より確実に塑性流動を阻止することができた。これにより、ハブ２の材料が突起部４０より外周側へ塑性流動することはほとんどなかった。
【００７１】
＜かしめ加工工程＞
最後に、図８に示される状態から上記第２パンチ３６を上昇させた後、図９に示されるように、第１分割ダイス３４の段状部３４ｂでシャフト１の第１水平部１２ａを支えるとともに上記リング状押さえ型３５でハブ２の水平フランジ部２２を押さえかつ内側円筒部２３を拘束しながら、かしめ加工部２５を成形するための環状凸部３９ａを下面の外周端部に有する第３パンチ３９で、内側円筒部２３の内周側上端面を押圧して押し潰した。これにより、シャフト１の外周縁端部１２ｂの圧入後退側における内側円筒部２３の内周面２３ａにかしめ加工を施してかしめ加工部２５を形成した。
【００７２】
こうして得られた塑性結合部品では、シャフト１とハブ２とは、シャフト１の外周縁端部１２ｂがハブ２の内側円筒部２３に圧入されるとともに、該外周縁端部１２ｂが内側円筒部２３の内周面２３ａに形成された棚部２４及びかしめ加工部２５間で軸方向に挟持されることにより、軸方向における相対移動が確実に規制されている。また、シャフト１とハブ２とは、外周縁端部１２ｂが内側円筒部２３に圧入されるとともに、外周縁端部１２の歯形凸部１４及び歯溝凹部１５と内側円筒部２３の形成歯溝凹部２８及び形成歯形凸部２９とが噛み合い係合されることにより、相対回転も確実に規制されている。したがって、このシャフト１及びハブ２よりなる塑性結合部品は、軸方向及び回転方向の荷重に十分耐えうるものとなる。
【００７３】
また、外周縁端部１２の歯形凸部１４及び歯溝凹部１５と内側円筒部２３の形成歯溝凹部２８及び形成歯形凸部２９とが隙間無く噛み合い係合していることから、歯形凸部１４及び歯溝凹部１５と形成歯溝凹部２８及び形成歯形凸部２９との間において、隙間がない分だけ、気密性や液密性を向上させるのに有利となる。
【００７４】
そして前述したように、圧入工程時に、外周縁端部１２ｂの押し込みによりハブ２の材料が望ましくない方向に塑性流動することを上記突起部４０により阻止しながら圧入していることから、ハブ２の材料の望ましくない方向への塑性流動が突起部４０の垂直受け面４２で阻止された分だけ、この塑性流動の影響によるハブ２の望ましくない変形、すなわち外側円筒部２１が径方向外方に広がってしまうという変形の発生を防止することができた。
【００７５】
したがって、この塑性結合方法によれば、外側円筒部２１の歯形部２１ａの精度低下を防止することができた。
【００７６】
また、塑性流動による望ましくない変形の見込み量を予め把握しておく必要がなく、また、高精度に制御しながら圧入工程等を実施する必要もないので、生産性が犠牲になることもない。
【００７７】
（その他の実施形態）
なお、上述の実施形態では、突起部４０を受け型３３に一体に設ける例について説明したが、上記突起部４０を受け型３３に別体として設けてもよい。
【００７８】
また、受け型３３の上面３３ａに上記突起部４０を設けるとともに（又は設ける代わりに）、リング状押さえ型３５の下面に上記突起部４０を一体に又は別体に設けることもできる。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の塑性結合部品の製造方法によれば、第１結合部の押し込みにより第２部材の材料が望ましくない方向に塑性流動することを突起部で阻止しながら圧入工程を実施することから、生産性を犠牲にすることなく、塑性流動の影響を受けて第２部材に望ましくない変形が生じてしまうことを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係り、シャフトとハブとを結合した状態を示す断面図である。
【図２】上記実施形態に係り、シャフトとハブとの結合構造を示す部分断面図である。
【図３】上記実施形態に係り、歯形凸部等の形状を示す図１のＡ矢視部分平面図である。
【図４】上記実施形態に係り、棚部等の形状を示す図１のＢ矢視部分底面図である。
【図５】上記実施形態に係り、セレーション成形工程を説明する要部断面図である。
【図６】上記実施形態に係り、圧入工程を説明する図であり、圧入する前の状態を示す断面図である。
【図７】上記実施形態に係り、圧入工程を説明する図であり、圧入途中の状態を示す部分拡大断面図である。
【図８】上記実施形態に係り、圧入工程を説明する図であり、圧入した後の状態を示す断面図である。
【図９】上記実施形態に係り、かしめ加工工程を説明する断面図である。
【図１０】従来例に係り、シャフトとハブとを結合した状態を示す断面図である。
【図１１】上記従来例に係る塑性結合部品の製造方法を説明する断面図である。
【図１２】上記従来例に係る塑性結合部品の製造方法を説明する図であり、圧入途中の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…シャフト（第１部材）        ２…ハブ（第２部材）
１２ｂ…外周縁端部（第１結合部）
１２ｃ…外周端面（第１結合面）      ３…内側円筒部（第２結合部）
２３ａ…内周面（第２結合面）      ２４…棚部
２５…かしめ加工部              ３３…受け型
３５…リング状押さえ型          ４０…突起部
４１…鋭角先端部                ４２…垂直受け面
【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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【図６】
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【図７】
2004268131.tif 000009
【図８】
2004268131.tif 000010
【図９】
2004268131.tif 000011
【図１０】
2004268131.tif 000012
【図１１】
2004268131.tif 000013
【図１２】
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