(57)【要約】【課題】外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、遅れ破壊等の不具合を発生させることなく、塑性結合によって強度上問題なく一体部品を製造することができ、寸法精度や耐久性に優れた塑性結合部材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】カウンタシャフトは、シャフト２とギヤ３とを有し、ギヤ３の挿入穴３１の内周面３１１は歯部４を有する。歯部４は、第１締結歯４１と第２締結歯４２とのいずれかを構成している。第１締結歯４１の傾斜面４３２と第２締結歯４２の傾斜面４３２とが対面する部位には、谷部４３３の外接円４３０よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する傾斜面４３２を滑らかに繋いだ第１控え部４４１を設けてある。シャフト２の結合外面部２１にギヤ３の歯部４を食い込ませて結合外面部２１の一部を塑性流動させた塑性結合部６を形成することにより、シャフト２とギヤ３とを一体的に結合している。【選択図】図８
2007307568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた外挿部材とを有し、
該外挿部材の上記挿入穴の内周面は、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を有し、かつ、上記軸部材との係合の前に、少なくとも上記歯部の表面を硬化する硬化処理を施してあり、
上記歯部は、上記軸部材の軸線を含む軸平面となす角度がαである受圧面と、上記軸平面となす角度がβ（β＞α）である傾斜面とにより鋭角状を呈していると共に、上記受圧面を周方向における第１の方向に位置させた第１締結歯と、その反対側の第２の方向に上記受圧面を位置させた第２締結歯とを構成し、
上記第１締結歯を並べた第１領域と、上記第２締結歯を並べた第２領域とは、上記挿入穴の周方向に交互に配列されており、
上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位には、上記受圧面と上記傾斜面とにより形成された谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けてあり、
上記軸部材は、上記歯部の内接円の径よりも大きい外径の結合外面部を有しており、
該結合外面部に上記歯部を食い込ませて上記結合外面部の一部を塑性流動させた塑性結合部を形成することにより、上記軸部材と上記外挿部材とを一体的に結合していることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項２】
請求項１において、上記第１控え部は、上記結合外面部との間に間隙を設けて配置されていることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第１締結歯の上記受圧面と上記第２締結歯の上記受圧面とが対面する部位には、上記歯部の内接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記受圧面を滑らかに繋いだ第２控え部を設けてあり、
該第２控え部は、上記結合外面部に当接して配置されていることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記谷部は、滑らかな曲線状に形成されていることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記軸部材の上記結合外面部は、その外周角部に傾斜した接触面を有しており、
上記歯部は、上記結合外面部を内周側に収容可能な大径先端部を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部を有しており、
上記塑性結合部は、上記歯部の上記大径先端部内に上記結合外面部を収容すると共に上記接触面と上記位置決め傾斜部とを当接した後に、上記歯部を上記結合外面部に食い込ませて形成してあることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記軸部材は、上記結合外面部よりも外径が大きい外鍔部を有しており、
上記歯部の軸方向端面には、上記外鍔部に当接可能な先端当接面を有しており、上記塑性結合部形成状態において、上記外鍔部と上記先端当接面とが当接していることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記外挿部材の上記歯部は、表面硬さがＨｖ６００以上であることを特徴とする。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記外挿部材の上記歯部は、上記軸部材の上記結合外面部の表面硬さよりＨｖ３００以上大きいことを特徴とする塑性結合部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、上記軸部材は、下記式により示される炭素当量Ｃｅｑが０．４以上の素材よりなり、上記外挿部材との結合前又は結合後に、上記結合外面部以外の少なくとも一部に、高周波焼入処理によって表面硬化処理を施してあることを特徴とする塑性結合部材。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、（各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。）
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において、上記外挿部材の上記歯部は、上記硬化処理を施した後に、ショットピーニング処理を施してあることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項１１】
軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた外挿部材とを塑性結合してなる塑性結合部材の製造方法において、
中央に上記挿入穴を有する上記外挿部材を準備する外挿部材準備工程と、
上記挿入穴の内周面に、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を設ける歯部形成工程と、
少なくとも上記歯部の表面を硬化する外挿部材硬化処理工程と、
上記歯部の内接円の径よりも大きい外径の結合外面部を有する棒状の軸部材を準備する軸部材準備工程と、
上記軸部材を上記外挿部材の上記挿入穴に挿入すると共に、上記結合外面部に上記歯部を食い込ませて上記結合外面部の一部を塑性流動させた塑性結合部を形成することにより、上記軸部材と上記外挿部材とを一体的に結合する塑性結合工程とを有し、
上記歯部形成工程では、上記歯部は、上記軸部材の軸線を含む軸平面となす角度がαである受圧面と、上記軸平面となす角度がβ（β＞α）である傾斜面とにより鋭角状に構成すると共に、上記受圧面を周方向における第１の方向に位置させた第１締結歯と、その反対側の第２の方向に上記受圧面を位置させた第２締結歯とを形成し、
上記第１締結歯を並べた第１領域と、上記第２締結歯を並べた第２領域とを、上記挿入穴の周方向に交互に配列し、
上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位には、上記受圧面と上記傾斜面とにより形成された谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、上記塑性結合工程では、上記第１控え部は、上記結合外面部との間に間隙を設けて配置することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、上記歯部形成工程では、上記第１締結歯の上記受圧面と上記第２締結歯の上記受圧面とが対面する部位には、上記歯部の内接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記受圧面を滑らかに繋いだ第２控え部を設け、
上記塑性結合工程では、上記第２控え部は、上記結合外面部に当接させて配置することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項において、上記歯部形成工程では、上記谷部は、滑らかな曲線状に形成することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項において、上記軸部材準備工程では、上記軸部材の上記結合外面部に、その外周角部に傾斜した接触面を設け、
上記歯部形成工程では、上記歯部に、上記結合外面部を内周側に収容可能な大径先端部を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部を設け、
上記塑性結合工程では、上記歯部の上記大径先端部内に上記結合外面部を収容すると共に上記接触面と上記位置決め傾斜部とを当接した後に、上記歯部を上記結合外面部に食い込ませて上記塑性結合部を形成することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項において、上記軸部材準備工程では、上記軸部材に、上記結合外面部よりも外径が大きい外鍔部を設け、
上記歯部形成工程では、上記歯部の軸方向端面に、上記外鍔部に当接可能な先端当接面を設け、
上記塑性結合工程では、上記外鍔部と上記先端当接面とを当接させることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか１項において、上記外挿部材硬化処理工程では、上記外挿部材の上記歯部の表面硬さをＨｖ６００以上とすることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれか１項において、上記外挿部材硬化処理工程では、上記外挿部材の上記歯部の表面硬さを、上記軸部材の上記結合外面部の表面硬さよりＨｖ３００以上大きくすることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１９】
請求項１１〜１８のいずれか１項において、上記軸部材は、下記式により示される炭素当量Ｃｅｑが０．４以上の素材よりなり、上記塑性結合工程の前又は後に、上記結合外面部以外の少なくとも一部に、高周波焼入処理によって表面硬化処理を施す軸部材表面硬化処理工程をさらに有することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、（各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。）
【請求項２０】
請求項１１〜１９のいずれか１項において、上記外挿部材硬化処理工程の後に、上記外挿部材の上記歯部に、ショットピーニング処理を施すショットピーニング処理工程をさらに有することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軸部材とその軸部材に外挿される外挿部材とを塑性結合してなる塑性結合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸部材とその軸部材に外挿される外挿部材とを結合する方法としては、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１及び２では、硬度の高いものに対して硬度の低いものを塑性変形させて食い込ませ、両者を強固に結合する、いわゆる塑性結合の方法が開示されている。
【０００３】
上記文献では、特許請求の範囲において明確な限定がなされているわけではないが、その実施例には軸部材の硬度が外挿部材よりも高い場合の例が示されているだけであり、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合の例は示されていない。しかし、通常、硬度が高くなるほど引張応力による破壊の可能性が高くなるため、軸部材の硬度が外挿部材よりも高い場合には、塑性結合するに当たって問題が生じることはないが、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合には、両者を塑性結合する際に外挿部材側に発生する引張応力に高硬度の外挿部材が耐えることができず、これによって結合後に外挿部材に遅れ破壊等の不具合が起こる可能性が非常に高くなる。したがって、構造上、外挿部材の硬度を軸部材よりも高くしなければならない部材には、この遅れ破壊の問題を解決しない限り塑性結合を用いることができない。
【０００４】
外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、上述したような塑性結合以外に両者を結合する方法としては、スプライン嵌合や圧入等による結合方法がある。しかしながら、スプライン嵌合による結合の場合には、軸部材及び外挿部材の両方に精密な加工を施す必要があり、コストの増大につながる。また、圧入による結合の場合には、軸部材と外挿部材との接触面は、その面圧によって互いの間にズレが起きるのを抑制されているだけであり、ズレが生じないような構造で強固に固定されているわけではないため、使用中に微小なズレが繰り返し生じる。その結果、フレッティング疲労が起こり、これに伴って亀裂、損傷が発生する可能性がある。一方、上記の不具合を防止するために外挿部材にボス部を付与する等で圧入部の軸方向長さを大きくすると、部材が大きくなり、軽量化が困難となると共に、生産性の低下、コストの増大となる。また、スプライン嵌合や圧入による結合は、軸部材と外挿部材とが接触面において強固に固定された塑性結合に比べると、充分な強度を得ることができない。
【０００５】
このようなことから、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、遅れ破壊等の不具合を発生させることなく、塑性結合によって強度上問題のない一体部品を製造することができる塑性結合部材及びその製造方法が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９５４７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１１１４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、遅れ破壊等の不具合を発生させることなく、塑性結合によって強度上問題のない一体部品を製造することができ、寸法精度や耐久性に優れ、さらには生産性の向上、コストの低減を図ることができる塑性結合部材及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた外挿部材とを有し、
該外挿部材の上記挿入穴の内周面は、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を有し、かつ、上記軸部材との係合の前に、少なくとも上記歯部の表面を硬化する硬化処理を施してあり、
上記歯部は、上記軸部材の軸線を含む軸平面となす角度がαである受圧面と、上記軸平面となす角度がβ（β＞α）である傾斜面とにより鋭角状を呈していると共に、上記受圧面を周方向における第１の方向に位置させた第１締結歯と、その反対側の第２の方向に上記受圧面を位置させた第２締結歯とを構成し、
上記第１締結歯を並べた第１領域と、上記第２締結歯を並べた第２領域とは、上記挿入穴の周方向に交互に配列されており、
上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位には、上記受圧面と上記傾斜面とにより形成された谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けてあり、
上記軸部材は、上記歯部の内接円の径よりも大きい外径の結合外面部を有しており、
該結合外面部に上記歯部を食い込ませて上記結合外面部の一部を塑性流動させた塑性結合部を形成することにより、上記軸部材と上記外挿部材とを一体的に結合していることを特徴とする塑性結合部材にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の塑性結合部材は、上記軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた上記外挿部材とを有し、該外挿部材の上記挿入穴の内周面は、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を有する。そして、上記軸部材と上記外挿部材とは、上記軸部材の上記結合外面部に上記外挿部材の上記歯部を食い込ませ、上記結合外面部の一部を上記歯部の谷部に塑性流動（塑性変形）させた塑性結合部を形成し、いわゆる塑性結合によって一体的に結合している。
【００１０】
ここで、本発明において注目すべき点は、上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位に、上記谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部が設けてあることにある。
すなわち、上記外挿部材の硬度が上記軸部材よりも高い場合において、両者を塑性結合する際に、上記歯部における上記傾斜面が対面する部位には、最も大きな引張応力が発生する。この応力が集中する部位に、滑らかな形状の上記第１控え部を設けたのである。
【００１１】
これにより、上記傾斜面が対面する部位に発生する引張応力を分散、緩和することができると共に、上記歯部を有する上記外挿部材に発生する引張応力を低減することができる。それ故、上述した特許文献の実施例に記載されている内容とは異なり、上記外挿部材の硬度が上記軸部材よりも高い場合においても、塑性結合後における上記外挿部材の破裂、遅れ破壊、置き狂い等の不具合を抑制することができる。また、上記塑性結合部材は、上記軸部材と上記外挿部材とが塑性結合によって充分かつ強固に結合したものとなる。
【００１２】
また、上記軸部材と上記外挿部材とは、上述のとおり、塑性結合によって一体的に結合している。そのため、スプライン嵌合や圧入等によって結合した場合に比べて、互いの接触面が強固に固定された状態となり、結合力、密着性の高いものとなる。これにより、上記塑性結合部材は、使用中において上記軸部材と上記外挿部材との接触面に繰り返し起きる微小なズレ、ガタ等を抑制することができ、寸法精度のよいものとなると共に、長時間の使用においてもフレッティング疲労やこれに伴う亀裂、損傷の発生を防止することができ、耐久性が高いものとなる。
【００１３】
また、上記塑性結合部材は、上述したスプライン嵌合による結合を用いた場合のように、上記軸部材及び上記外挿部材の両方の結合部分に精密な加工を施す必要がないため、生産性の向上、コストの低減を図ることができる。また、上述した圧入による結合を用いた場合には、圧入部分の軸方向長さを長くする必要があったが、本発明の場合には、結合部分の軸方向長さを圧入に比べて短くしても充分な強度を容易に確保することができるため、部材の小型化を図ることができる。
【００１４】
また、上記塑性結合部材をカウンタシャフト等の高速回転する部品に適用した場合には、ノイズを低減することができる。これは、上記軸部材と上記外挿部材との接触面におけるズレ、ガタ等が小さいこと、塑性結合によって上記塑性結合部における上記軸部材と上記外挿部材との間に微小隙間が形成され、その微小隙間がアブソーバ（吸収材）の役割を果たすこと等の理由により、制振性が高まり、ノイズを低減することができると考えられる。
【００１５】
このように、本発明によれば、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、遅れ破壊等の不具合を発生させることなく、塑性結合によって強度上問題のない一体部品を製造することができ、寸法精度や耐久性に優れ、さらには生産性の向上、コストの低減を図ることができる塑性結合部材及びその製造方法を提供することができる。
【００１６】
第２の発明は、軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた外挿部材とを塑性結合してなる塑性結合部材の製造方法において、
中央に上記挿入穴を有する上記外挿部材を準備する外挿部材準備工程と、
上記挿入穴の内周面に、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を設ける歯部形成工程と、
少なくとも上記歯部の表面を硬化する外挿部材硬化処理工程と、
上記歯部の内接円の径よりも大きい外径の結合外面部を有する棒状の軸部材を準備する軸部材準備工程と、
上記軸部材を上記外挿部材の上記挿入穴に挿入すると共に、上記結合外面部に上記歯部を食い込ませて上記結合外面部の一部を塑性流動させた塑性結合部を形成することにより、上記軸部材と上記外挿部材とを一体的に結合する塑性結合工程とを有し、
上記歯部形成工程では、上記軸部材の軸線を含む軸平面となす角度がαである受圧面と、上記軸平面となす角度がβ（β＞α）である傾斜面とにより鋭角状に構成されていると共に、上記受圧面を周方向における第１の方向に位置させた第１締結歯と、その反対側の第２の方向に上記受圧面を位置させた第２締結歯とを形成し、
上記第１締結歯を並べた第１領域と、上記第２締結歯を並べた第２領域とは、上記挿入穴の周方向に交互に配列し、
上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位には、上記受圧面と上記傾斜面とにより形成された谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けることを特徴とする塑性結合部材の製造方法にある（請求項１１）。
【００１７】
本発明の塑性結合部材の製造方法は、外挿部材準備工程、歯部形成工程、外挿部材硬化処理工程、軸部材準備工程を順に行う。そしてその後、塑性結合工程において、上記軸部材の上記結合外面部に上記外挿部材の上記歯部を食い込ませ、上記結合外面部の一部を上記歯部の谷部に塑性流動（塑性変形）させた塑性結合部を形成し、上記軸部材と上記外挿部材とをいわゆる塑性結合によって一体的に結合する。
【００１８】
ここで、本発明において注目すべき点は、上記歯部形成工程において、上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位に、上記谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けることにある。
すなわち、上記外挿部材の硬度が上記軸部材よりも高い場合において、両者を塑性結合する際に、上記歯部における上記傾斜面が対面する部位には、最も大きな引張応力が発生する。この応力が集中する部位に、滑らかな形状の上記第１控え部を設けるのである。
【００１９】
これにより、上記傾斜面が対面する部位に発生する引張応力を分散、緩和することができると共に、上記歯部を有する上記外挿部材に発生する引張応力を低減することができる。それ故に、上記外挿部材の硬度が上記軸部材よりも高い場合においても、上記塑性結合工程後における上記外挿部材の破裂、遅れ破壊、置き狂い等の不具合を抑制することができる。また、得られる塑性結合部材は、上記軸部材と上記外挿部材とが塑性結合によって充分かつ強固に結合したものとなる。
【００２０】
また、上記軸部材と上記外挿部材とは、上述のとおり、塑性結合によって一体的に結合する。そのため、スプライン嵌合や圧入等によって結合した場合に比べて、互いの接触面を強固に固定することができ、結合力、密着性を向上させることができる。これにより、上記塑性結合部材は、上記軸部材と上記外挿部材との接触面における使用中に繰り返し起きる微小なズレ、ガタ等を抑制することができ、寸法精度を向上させることができると共に、長時間の使用においてもフレッティング疲労やこれに伴う亀裂、損傷の発生を防止することができ、耐久性を高めることができる。
【００２１】
また、上記製造方法においては、上述したスプライン嵌合による結合を用いた場合のように、上記軸部材及び上記外挿部材の両方の部材の結合部分に精密な加工を施す必要がないため、生産性の向上、コストの低減を図ることができる。また、上述した圧入による結合を用いた場合のように、圧入部分の軸方向長さを長くする必要がなく、結合部分の軸方向長さを圧入に比べて短くしても充分な強度を容易に確保することができるため、部材の小型化を図ることができる。
【００２２】
また、上記製造方法により得られる塑性結合部材をカウンタシャフト等の高速回転する部品に適用した場合には、ノイズを低減することができる。これは、上記軸部材と上記外挿部材との接触面におけるズレ、ガタ等が小さいこと、塑性結合によって上記塑性結合部における上記軸部材と上記外挿部材との間に微小隙間が形成され、その微小隙間がアブソーバ（吸収材）の役割を果たすこと等の理由により、制振性が高まり、ノイズを低減することができると考えられる。
【００２３】
このように、本発明の製造方法によれば、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、遅れ破壊等の不具合を発生させることなく、塑性結合によって強度上問題のない一体部品を製造することができ、寸法精度や耐久性に優れ、さらには生産性の向上、コストの低減を図ることができる塑性結合部材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
上記第１及び第２の発明においては、上記外挿部材の硬化処理としては、浸炭、浸炭窒化、高周波焼入のような表面及びその周辺部を集中して硬化させるいわゆる表面硬化処理や、部品全体をズブ焼入れ焼戻しすることにより、内部まで同時に硬化させる調質処理等を適用することができる。
【００２５】
また、上記第１の発明においては、上記第１控え部は、上記結合外面部との間に間隙を設けて配置されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記軸部材と上記外挿部材との塑性結合の際に、応力が集中する部位である上記第１控え部周辺に発生する引張応力を、上記間隙によってさらに効果的に低減することができる。
【００２６】
また、上記第１締結歯の上記受圧面と上記第２締結歯の上記受圧面とが対面する部位には、上記歯部の内接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記受圧面を滑らかに繋いだ第２控え部を設けてあり、
該第２控え部は、上記結合外面部に当接して配置されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記軸部材と上記外挿部材との同軸度のズレが抑制され、位置精度を向上させることができる。なお、ここでいう当接とは、塑性結合を行った結果として当接されているという意味であり、結合時の塑性変形を考慮して上記第２控え部の寸法を適切に調整しておくことが望ましい。
【００２７】
また、上記谷部は、滑らかな曲線状に形成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記軸部材と上記外挿部材との塑性結合の際に、上記各谷部に発生する引張応力を低減することができる。
【００２８】
また、上記軸部材の上記結合外面部は、その外周角部に傾斜した接触面を有しており、
上記歯部は、上記結合外面部を内周側に収容可能な大径先端部を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部を有しており、
上記塑性結合部は、上記歯部の上記大径先端部内に上記結合外面部を収容すると共に上記接触面と上記位置決め傾斜部とを当接した後に、上記歯部を上記結合外面部に食い込ませて形成してあることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記軸部材と上記外挿部材との同軸度のズレが抑制され、位置精度を向上させることができる。
【００２９】
また、上記軸部材は、上記結合外面部よりも外径が大きい外鍔部を有しており、
上記歯部の軸方向端面には、上記外鍔部に当接可能な先端当接面を有しており、上記塑性結合部形成状態において、上記外鍔部と上記先端当接面とが当接していることが好ましい（請求項６）。
この場合には、塑性結合後の上記軸部材と上記外挿部材とを充分に固定させることができる。これにより、両者の同軸度のズレ、両者間のガタを抑制することができる。
【００３０】
また、上記外挿部材の上記歯部は、表面硬さがＨｖ６００以上であることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記歯部の優れた強度特性によって、上記軸部材と上記外挿部材との上記塑性結合部がより安定した結合部となり、寸法精度の安定性も高くすることができる。
なお、本発明においては、上記歯部の少なくとも表面の硬さがＨｖ６００以上であればよく、内部まで深く高硬度であっても良いし、そうでなくても良い。したがって、浸炭、浸炭窒化等の表面硬化処理だけでなく、ズブ焼入れ焼戻しのような調質処理によって表面硬さをＨｖ６００以上としても良い。
【００３１】
また、上記外挿部材の上記歯部は、上記軸部材の上記結合外面部の表面硬さよりＨｖ３００以上大きいことが好ましい（請求項８）。
すなわち、硬度差が小さい場合には、塑性結合時における上記軸部材表面の塑性流動がスムーズに進まなくなり、結合後の寸法精度が低下する。したがって、硬度差をＨｖ３００以上としておくことにより、上記歯部と上記結合外面部との硬度差によって、塑性変形した上記結合外面部が上記歯部間に塑性流動し易くなり、より一層安定して、精度のよい上記塑性結合部を得ることができる。
【００３２】
また、上記軸部材は、下記式により示される炭素当量Ｃｅｑが０．４以上の素材よりなり、上記外挿部材との結合前又は結合後に、上記結合外面部以外の少なくとも一部に、高周波焼入処理によって表面硬化処理を施してあることが好ましい（請求項９）。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、（各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。）
この場合には、上記軸部材の表面硬さを高周波焼入処理によって向上させることができる。なお、上記軸部材の炭素当量Ｃｅｑが０．４未満の場合には、高周波焼入後の硬さ不足、強度不足等の不具合を生じる場合がある。
【００３３】
また、上記外挿部材の上記歯部は、上記硬化処理を施した後に、ショットピーニング処理を施してあることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、ショットピーニング処理を施すことによって、上記歯部に圧縮の残留応力を発生させることができる。そのため、上記軸部材と上記外挿部材との塑性結合の際に、上記歯部に生じる引張応力を低減し、塑性結合後に発生するおそれのある上記外挿部材の破壊（遅れ破壊を含む）を効果的に防止することができる。
【００３４】
上記第２の発明においては、上記塑性結合工程では、上記第１控え部は、上記結合外面部との間に間隙を設けて配置することが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記塑性結合工程における塑性結合の際に、応力が集中する部位である上記第１控え部周辺に発生する引張応力を、上記間隙によってさらに効果的に低減することができる。
【００３５】
また、上記歯部形成工程では、上記第１締結歯の上記受圧面と上記第２締結歯の上記受圧面とが対面する部位には、上記歯部の内接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記受圧面を滑らかに繋いだ第２控え部を設け、
上記塑性結合工程では、上記第２控え部は、上記結合外面部に当接させて配置することが好ましい（請求項１３）。
この場合には、上記軸部材と上記外挿部材との同軸度のズレが抑制され、位置精度を向上させることができる。なお、ここでいう当接とは、塑性結合を行った結果として当接された状態になるという意味であり、結合時の塑性変形を考慮して上記第２控え部の寸法を適切に調整しておくことが望ましい。
【００３６】
また、上記歯部形成工程では、上記谷部は、滑らかな曲線状に形成することが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記塑性結合工程における塑性結合の際に、上記各谷部に発生する引張応力を低減することができる。
【００３７】
また、上記軸部材準備工程では、上記軸部材の上記結合外面部に、その外周角部に傾斜した接触面を設け、
上記歯部形成工程では、上記歯部に、上記結合外面部を内周側に収容可能な大径先端部を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部を設け、
上記塑性結合工程では、上記歯部の上記大径先端部内に上記結合外面部を収容すると共に上記接触面と上記位置決め傾斜部とを当接した後に、上記歯部を上記結合外面部に食い込ませて上記塑性結合部を形成することが好ましい（請求項１５）。
この場合には、上記塑性結合工程において、上記軸部材と上記外挿部材との軸方向の位置決めを容易に行うことができる。そのため、両者の同軸度のズレが抑制され、位置精度を向上させることができる。
【００３８】
また、上記軸部材準備工程では、上記軸部材に、上記結合外面部よりも外径が大きい外鍔部を設け、
上記歯部形成工程では、上記歯部の軸方向端面に、上記外鍔部に当接可能な先端当接面を設け、
上記塑性結合工程では、上記外鍔部と上記先端当接面とを当接させることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、上記塑性結合工程後の上記軸部材と上記外挿部材とを充分に固定させることができる。これにより、両者の同軸度のズレ、両者間のガタを抑制することができる。
【００３９】
なお、上記塑性結合工程では、上記外鍔部と上記先端当接面とを当接させた後、上記軸部材と上記外挿部材との塑性結合に必要な荷重以上の荷重を軸方向に加えておくことが好ましい。これにより、得られる塑性結合部材の寸法精度を向上させることができる。
【００４０】
また、上記外挿部材硬化処理工程では、上記外挿部材の上記歯部の表面硬さをＨｖ６００以上とすることが好ましい（請求項１７）。
この場合には、上記塑性結合工程において、上記歯部の優れた強度特性によって、上記軸部材と上記外挿部材との上記塑性結合部をより安定して形成することができ、寸法精度の安定性も高くすることができる。
なお、本発明においては、上記歯部の少なくとも表面の硬さがＨｖ６００以上であればよく、内部まで深く高硬度であっても良いし、そうでなくても良い。したがって、浸炭等の表面硬化処理だけでなく、ズブ焼入れ焼戻しのような調質処理によって表面硬さをＨｖ６００以上としても良い。
【００４１】
また、上記外挿部材硬化処理工程では、上記外挿部材の上記歯部の表面硬さを、上記軸部材の上記結合外面部の表面硬さよりＨｖ３００以上大きくすることが好ましい（請求項１８）。
この場合には。上記塑性結合工程において、上記歯部と上記結合外面部との硬度差によって、塑性変形した上記結合外面部が上記歯部間に塑性流動し易くなり、より一層安定して、精度のよい上記塑性結合部を形成することができる。
【００４２】
また、上記軸部材は、下記式により示される炭素当量Ｃｅｑが０．４以上の素材よりなり、上記塑性結合工程の前又は後に、上記結合外面部以外の少なくとも一部に、高周波焼入処理によって表面硬化処理を施す軸部材表面硬化処理工程をさらに有することが好ましい（請求項１９）。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、（各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。）
この場合には、上記軸部材の表面硬さを高周波焼入処理によって向上させることができる。なお、上記軸部材の炭素当量Ｃｅｑが０．４未満の場合には、高周波焼入後の硬さ不足、強度不足等の不具合を生じる場合がある。
【００４３】
また、上記外挿部材硬化処理工程の後に、上記外挿部材の上記歯部に、ショットピーニング処理を施すショットピーニング処理工程をさらに有することが好ましい（請求項２０）。
この場合には、上記ショットピーニング処理工程を行うことによって、上記歯部に圧縮の残留応力を発生させることができる。そのため、上記塑性結合工程における塑性結合の際に、上記歯部に生じる引張応力を低減し、塑性結合後に発生するおそれのある上記外挿部材の破壊（遅れ破壊を含む）を効果的に防止することができる。
【００４４】
なお、上記塑性結合部材としては、後述するカウンタシャフトに限らず、上記軸部材と上記外挿部材とを組み合わせる部材であれば、様々な部材に適用することができる。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる塑性結合部材及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例では、本発明の塑性結合部材として、図１に示すごとく、自動車等の変速機に用いられ、シャフト２（軸部材）とそのシャフト２に外挿された複数のギヤ３（外挿部材）とを塑性結合してなるカウンタシャフト１を例に説明する。
【００４６】
図３、図６に示すごとく、ギヤ３は、シャフト２を挿入する挿入穴３１を有しており、挿入穴３１の内周面３１１には、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部４を有している。歯部４は、結合外面部２１を内周側に収容可能な大径先端部３３を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部３２を有している。また、歯部４の軸方向端面には、後述するシャフト２の外鍔部２２に当接可能な先端当接面３４を有している。また、ギヤ３の外周面３５には、螺旋状に歯筋を有すると共に外方に突出する複数のギヤ歯部３５１（図１、図３のみ図示）が形成されている。
【００４７】
また、図７〜図９に示すごとく、ギヤ３の内周面３１１に設けた各歯部４は、シャフト部２の軸線を含む軸平面２００となす角度がαである受圧面４３１と、軸平面２００となす角度がβ（β＞α）である傾斜面４３２とにより鋭角状を呈している。なお、本例では、α＝０°であり、図示を省略した。
また、歯部４は、受圧面４３１を周方向における第１の方向Ｄ１（時計回りの方向）に位置させた第１締結歯４１と、その反対側の第２の方向Ｄ２（反時計回りの方向）に受圧面４３１を位置させた第２締結歯４２とで構成されている。また、歯部４において、第１締結歯４１を並べた第１領域５１と、第２締結歯４２を並べた第２領域５２とが、挿入穴３１の周方向に交互に配列されている。
【００４８】
また、図８に示すごとく、第１締結歯４１の傾斜面４３２と第２締結歯４２の傾斜面４３２とが対面する傾斜面対面部位４６には、受圧面４３１と傾斜面４３２とにより形成された谷部４３３の外接円４３０よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する傾斜面４３２を滑らかに繋いだ第１控え部４４１を設けてある。第１控え部４４１は、結合外面部２１との間に間隙４５を設けた状態で配置されている。なお、谷部４３３は、滑らかな曲線状に形成されている。
【００４９】
一方、図９に示すごとく、第１締結歯４１の受圧面４３１と第２締結歯４２の受圧面４３１とが対面する受圧面対面部位４７には、歯部４の内接円４００よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する受圧面４３１を滑らかに繋いだ第２控え部４４２を設けてある。第２控え部４４２は、塑性流動（塑性変形）した結合外面部２１に当接した状態で配置されている。
【００５０】
また、図２、図６に示すごとく、シャフト２は、ギヤ３の歯部４の内接円４００の径よりも大きい外径の結合外面部２１と、結合外面部２１よりも外径が大きい外鍔部２２とを有している。また、結合外面部２１は、その外周角部に傾斜した接触面２１１を有している。
【００５１】
また、図６〜図９に示すごとく、シャフト２とギヤ３とは、結合外面部２１の一部を歯部４の谷部４３３に塑性流動（塑性変形）させた塑性結合部６を形成し、この塑性結合部６によって一体的に結合している。すなわち、シャフト２とギヤ３とは、いわゆる塑性結合によって結合している。
なお、図８、図９においては、結合前（塑性変形前）の結合外面部２１の外周面２１０を示してある。
【００５２】
また、シャフト部２及びギヤ３の素材としては、いずれも機械構造用鋼を用いている。
シャフト２の素材としては、炭素当量Ｃｅｑ（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。以下同様。）が０．４以上のＳ４５Ｃ（炭素鋼）を用いた。シャフト２の結合外面部２１は、表面硬さ、内部硬さ共にＨｖ２２０である。
ギヤ３の素材としては、ＳＣｒ２０（クロム鋼）を用いた。ギヤ３の歯部４は、表面硬さがＨｖ７５０（ＪＩＳ  Ｇ０５５７による有効硬化深さ０．５ｍｍ）である。
【００５３】
次に、カウンタシャフト１の製造方法について、図を用いて説明する。
本例のカウンタシャフト１の製造方法は、図４〜図６に示すごとく、少なくとも、中央に挿入穴３１を有するギヤ３を準備する外挿部材準備工程と、挿入穴３１の内周面３１１に、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部４を設ける歯部形成工程と、少なくとも歯部４の表面を硬化する外挿部材硬化処理工程と、歯部４の内接円４００の径よりも大きい外径の結合外面部２１を有する棒状のシャフト２を準備する軸部材準備工程と、シャフト２をギヤ３の挿入穴３１に挿入すると共に、結合外面部２１に歯部４を食い込ませて結合外面部２１の一部を塑性流動させた塑性結合部６を形成することにより、シャフト２とギヤ３とを一体的に結合する塑性結合工程とを有する。
以下、これを詳説する。
【００５４】
＜外挿部材準備工程＞
ギヤ３の素材として用いるＳＣｒ２０（クロム鋼）を所定長さに切断する。その後、熱間鍛造によって成形し、加熱処理（焼きならし）を行い、中央に挿入穴３１を有する円筒形状のギヤ３（図３）を準備する。
【００５５】
＜歯部形成工程＞
次に、ギヤ３の挿入穴３１の内周面３１１に、冷間鍛造又は切削加工を行い、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部４を形成する。
このとき、図７〜図９を参照のごとく、各歯部４を、受圧面４３１と傾斜面４３２とにより鋭角状に構成すると共に、第１締結歯４１と第２締結歯４２とを形成する。また、第１締結歯４１を並べた第１領域５１と、第２締結歯４２を並べた第２領域５２とを、挿入穴３１の周方向に交互に配列する。
【００５６】
また、この歯部形成工程では、図３、図４参照のごとく、歯部４に、大径先端部３３及び位置決め傾斜部３２を形成しておくと共に、歯部４の軸方向端面に、先端当接面３４を形成しておく。また、ギヤ３の外周面３５に、螺旋状に歯筋を有すると共に内方に突出するギヤ歯部３５１を形成しておく。
【００５７】
＜外挿部材硬化処理工程＞
次に、ギヤ３に対して、表面硬化処理としての浸炭処理（焼入れ、焼戻し）を行い、ギヤ３の表面を硬化する。このとき、ギヤ３の歯部４の表面硬さをＨｖ６００以上とする。本例では、歯部４の表面硬さをＨｖ７５０（硬化深さ０．５ｍｍ）とした。
【００５８】
＜ショットピーニング処理工程＞
次に、本例では、外挿部材表面硬化処理工程後、ギヤ３の歯部４にショットピーニング処理を行う。これにより、ギヤ３の歯部４に圧縮の残留応力を発生させる。
【００５９】
＜軸部材準備工程＞
次に、シャフト２の素材として用いる炭素当量Ｃｅｑが０．４以上のＳ４５Ｃ（炭素鋼）を所定長さに切断する。その後、加熱処理（焼きならし）、冷間加工（塑性加工、切削加工）を行い、ギヤ３における歯部４の内接円４００の径よりも大きい外径の結合外面部２１を有する棒状のシャフト２（図２）を準備する。このとき、シャフト２の結合外面部２１の表面硬さ、内部硬さは共にＨｖ２２０である。
なお、本工程における加熱処理（焼きならし）は、必要がなければ省略することもできる。
【００６０】
＜塑性結合工程＞
次に、シャフト２をギヤ３の挿入穴３１に挿入し、シャフト２とギヤ３とを塑性結合により一体的に結合する。以下、これについて詳しく説明する。
まず、図４に示すごとく、受け型８にギヤ３をセットし、シャフト２をギヤ３の挿入穴３１に押し込んでいく。そして、図５に示すごとく、ギヤ３の歯部４の大径先端部３３内にシャフト２の結合外面部２１を収容すると共に、シャフト２の接触面２１１とギヤ３の位置決め傾斜部３２とを当接させる。これにより、シャフト２及びギヤ３の軸方向の位置決めを行う。
【００６１】
その後、図６に示すごとく、ギヤ３の歯部４をシャフト２の結合外面部２１に食い込ませながら、すなわち結合外面部２１を歯部４の谷部４３３に塑性流動させながら、シャフト２の外鍔部２２とギヤ３の先端当接面３４とが当接するまで、シャフト２をギヤ３の挿入穴３１に押し込む。これにより、結合外面部２１の一部を歯部４の谷部４３３に塑性流動させた塑性結合部６が形成され、シャフト２とギヤ３とは、塑性結合により一体的に結合される。
【００６２】
このとき、傾斜面対面部位４６においては、第１控え部４４１と結合外面部２１との間に間隙４５を設けた状態となるようにする。一方、受圧面対面部位４７においては、第２控え部４４２が塑性変形した結合外面部２１と当接した状態となるようにする。
【００６３】
＜軸部材表面硬化処理工程＞
次に、本例では、塑性結合工程後、シャフト２の結合外面部２１以外の部分において表面硬さが必要な部分に、高周波焼入処理を行う。
なお、この軸部材表面硬化処理工程は、塑性結合工程前に行ってもよい。
【００６４】
＜仕上げ加工＞
最後に、シャフト２及びギヤ３の寸法を調整するための仕上げ加工（切削加工）を行う。
以上により、カウンタシャフト１（図１）を得る。
【００６５】
次に、本例のカウンタシャフト（塑性結合部材）１における作用効果について説明する。
本例のカウンタシャフト１は、シャフト２とシャフト２を挿入させる挿入穴３１を設けたギヤ３とを有し、ギヤ３の挿入穴３１の内周面３１１は、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部４を有する。そして、シャフト２とギヤ３とは、シャフト２の結合外面部２１にギヤ３の歯部４を食い込ませ、結合外面部２１の一部を歯部４の谷部４３３に塑性流動（塑性変形）させた塑性結合部６を形成し、いわゆる塑性結合によって一体的に結合している。
【００６６】
ここで、本例において注目すべき点は、第１締結歯４１の傾斜面４３２と第２締結歯４２の傾斜面４３２とが対面する傾斜面対面部位４６に、谷部４３３の外接円４３０よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する傾斜面４３２を滑らかに繋いだ第１控え部４４１が設けてあることにある。
すなわち、ギヤ３の硬度がシャフト２よりも高い場合において、両者を塑性結合する際に、ギヤ３における傾斜面対面部位４６には、最も大きな引張応力が発生する。この応力が集中する部位に、上述した特許文献２に記載されているような応力調整歯を形成せず、滑らかな形状の第１控え部４４１を設けたのである。
【００６７】
これにより、傾斜面対面部位４６に発生する引張応力を分散、緩和することができると共に、歯部４を有するギヤ３に発生する引張応力を低減することができる。それ故、ギヤ３の硬度がシャフト２よりも高い場合においても、ギヤ３の破裂、遅れ破壊、置き狂い等の不具合を抑制することができる。また、カウンタシャフト１は、シャフト２とギヤ３とが塑性結合によって充分かつ強固に結合したものとなる。
【００６８】
また、シャフト２とギヤ３とは、上述のとおり、塑性結合によって一体的に結合している。そのため、スプライン嵌合や圧入等によって結合した場合に比べて、塑性結合部６によって互いの接触面が強固に固定された状態となり、結合力、密着性の高いものとなる。これにより、カウンタシャフト１は、使用中においてシャフト２とギヤ３との接触面に繰り返し起きる微小なズレ、ガタ等を抑制することができ、寸法精度のよいものとなると共に、長時間の使用においてもフレッティング疲労やこれに伴う亀裂、損傷の発生を防止することができ、耐久性が高いものとなる。
【００６９】
また、本例のカウンタシャフト１は、スプライン嵌合による結合を用いた場合のように、シャフト２及びギヤ３の両方の結合部分に精密な加工を施す必要がないため、生産性の向上、コストの低減を図ることができる。また、圧入による結合を用いた場合のように、
シャフト２とギヤ３との結合部分を強化するために、圧入部の軸方向の長さを長くする必要がないため、部材の小型化を図ることができる。
【００７０】
また、カウンタシャフト１は、ノイズを低減することができる。これは、シャフト２とギヤ３との接触面におけるズレ、ガタ等が小さいこと、塑性結合によって塑性結合部６におけるシャフト２とギヤ３との間に微小隙間が形成され、その微小隙間がアブソーバ（吸収材）の役割を果たすこと等の理由により、制振性が高まり、ノイズを低減することができると考えられる。
【００７１】
また、本例では、第１控え部４４１は、結合外面部２１との間に間隙４５を設けて配置されている。そのため、シャフト２とギヤ３との塑性結合の際に、応力が集中する部位である第１控え部４４１周辺（傾斜面対面部位４６）に発生する引張応力を、間隙４５によってさらに効果的に低減することができる。
また、谷部４３３は、滑らかな曲線状に形成されている。そのため、シャフト２とギヤ３との塑性結合の際に、各谷部４３３に発生する引張応力を低減することができる。
【００７２】
また、ギヤ３の歯部４は、シャフト２の結合外面部２１の表面硬さよりＨｖ３００以上大きい。そのため、歯部４と結合外面部２１との硬度差によって、塑性変形した結合外面部２１が歯部４の谷部４３３に塑性流動し易くなり、より一層安定して、寸法精度のよい塑性結合部６を得ることができる。
【００７３】
また、ギヤ３の歯部４は、浸炭処理を施した後に、ショットピーニング処理を施してある。そのため、歯部４に圧縮の残留応力を発生させることができる。これにより、シャフト２とギヤ３との塑性結合の際に、歯部４に生じる引張応力を低減することができる。すなわち、ギヤ３に生じる引張応力を低減することができる。
【００７４】
このように、本例によれば、外挿部材の硬度が軸部材よりも高い場合において、遅れ破壊等の不具合を発生させることなく、塑性結合によって強度上問題のない一体部品を製造することができ、寸法精度や耐久性に優れ、さらには生産性の向上、コストの低減を図ることができる塑性結合部材及びその製造方法を提供することができる。
【００７５】
（実施例２）
本例は、本発明の塑性結合部材について、遅れ破壊の評価を行った例である。
本発明品としては、実施例１のカウンタシャフト１においてショットピーニング処理を施さなかったことのみが異なる試料Ｅ１と、実施例１のカウンタシャフト１である試料Ｅ２を準備し、遅れ破壊の評価を行った。各試料の条件は、実施例１と同様であり、シャフト２の素材がＳ４５Ｃ、表面硬さがＨｖ２２０、ギヤ３の素材がＳＣｒ２０、表面硬さがＨｖ７５０である。シャフト２には焼きならし処理、ギヤ３には浸炭処理が施されている。
【００７６】
また、比較品としては、図１０に示すごとく、上述した特許文献２に示されているような応力調整歯４９を本発明品の試料Ｅ１、Ｅ２の第１控え部４４１に相当する位置に有していることのみが本発明品と異なるカウンタシャフト１である試料Ｃ１（図１０参照）を作製し、さらにこれにショットピーニング処理を施した試料Ｃ２を準備し、同様に評価した。なお、試料Ｃ１、Ｃ２で使用した素材の条件は、試料Ｅ１、Ｅ２と同様である。
【００７７】
次に、遅れ破壊の評価について説明する。
遅れ破壊は、水素の侵入によって起きると考えられているため、大気中と大気中よりも水素が侵入しやすく、非常に厳しい条件である酸浸漬させた状態とにおいて一定時間放置し、遅れ破壊の発生の有無を調べた。なお、各試料について５個の試験体を評価した。
大気中における評価は、塑性結合が終了してから１０日間そのまま放置し、割れ発生の有無を観察することにより行った。また、酸浸漬中における評価は、塑性結合が終了した試料を室温の状態で１５％塩酸中に２４時間浸漬させ、浸漬終了後の割れ発生の有無を確認することにより行った。
【００７８】
次に、遅れ破壊の評価結果について表１に示す。
表１から知られるように、比較品である試料Ｃ１は、大気中において遅れ破壊を起こした（試験体５個中４個）。また、試料Ｃ１にショットピーニング処理工程を施した試料Ｃ２は、大気中において非破壊であったが、酸浸漬中においてすべての試験体で遅れ破壊を起こした。したがって、ショットピーニング処理によって明確な効果が得られることが確認できたものの、酸浸漬中においては、遅れ破壊を防止するまでには至らなかった。
一方、本発明品である試料Ｅ１、Ｅ２は、大気中及び酸浸漬中においても、すべての試験体で遅れ破壊は見られなかった。なお、本発明品では、ショットピーニング処理を施したことによる差異はみられなかったものの、比較品の結果より、本発明品についてもショットピーニング処理による遅れ破壊の抑制効果があると考えられる。
【００７９】
【表１】
2007307568.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１における、カウンタシャフトを示す説明図。
【図２】実施例１における、シャフトを示す説明図。
【図３】実施例１における、ギヤを示す説明図。
【図４】実施例１における、シャフト及びギヤの結合前の状態を示す説明図。
【図５】実施例１における、シャフト及びギヤの結合途中の状態を示す説明図。
【図６】実施例１における、シャフト及びギヤの結合後の状態を示す説明図。
【図７】図１のＳ−Ｓ矢視断面図。
【図８】図７のＡ部の拡大図。
【図９】図７のＢ部の拡大図。
【図１０】実施例２における、比較品の歯部の形状を示す説明図。
【符号の説明】
【００８１】
１  カウンタシャフト
２  シャフト
２１  結合外面部
３  ギヤ
３１  挿入穴
３１１  内周面
４  歯部
４１  第１締結歯
４２  第２締結歯
４３０  外接円
４３２  傾斜面
４３３  谷部
６  塑性結合部
【図１】
2007307568.tif 000004
【図２】
2007307568.tif 000005
【図３】
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【図４】
2007307568.tif 000007
【図５】
2007307568.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
2007307568.tif 000011
【図９】
2007307568.tif 000012
【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月26日(2006.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた外挿部材とを有し、
該外挿部材の上記挿入穴の内周面は、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を有し、かつ、上記軸部材との係合の前に、少なくとも上記歯部の表面を硬化する硬化処理を施してあり、
上記歯部は、上記軸部材の軸線を含む軸平面となす角度がαである受圧面と、上記軸平面となす角度がβ（β＞α）である傾斜面とにより鋭角状を呈していると共に、上記受圧面を周方向における第１の方向に位置させた第１締結歯と、その反対側の第２の方向に上記受圧面を位置させた第２締結歯とを構成し、
上記第１締結歯を並べた第１領域と、上記第２締結歯を並べた第２領域とは、上記挿入穴の周方向に交互に配列されており、
上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位には、上記受圧面と上記傾斜面とにより形成された谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けてあり、
上記軸部材は、上記歯部の内接円の径よりも大きい外径の結合外面部を有しており、
該結合外面部に上記歯部を食い込ませて上記結合外面部の一部を塑性流動させた塑性結合部を形成することにより、上記軸部材と上記外挿部材とを一体的に結合していることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項２】
請求項１において、上記第１控え部は、上記結合外面部との間に間隙を設けて配置されていることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第１締結歯の上記受圧面と上記第２締結歯の上記受圧面とが対面する部位には、上記歯部の内接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記受圧面を滑らかに繋いだ第２控え部を設けてあり、
該第２控え部は、上記結合外面部に当接して配置されていることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記谷部は、滑らかな曲線状に形成されていることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記軸部材の上記結合外面部は、その外周角部に傾斜した接触面を有しており、
上記歯部は、上記結合外面部を内周側に収容可能な大径先端部を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部を有しており、
上記塑性結合部は、上記歯部の上記大径先端部内に上記結合外面部を収容すると共に上記接触面と上記位置決め傾斜部とを当接した後に、上記歯部を上記結合外面部に食い込ませて形成してあることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記軸部材は、上記結合外面部よりも外径が大きい外鍔部を有しており、
上記歯部の軸方向端面には、上記外鍔部に当接可能な先端当接面を有しており、上記塑性結合部形成状態において、上記外鍔部と上記先端当接面とが当接していることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記外挿部材の上記歯部は、表面硬さがＨｖ６００以上であることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記外挿部材の上記歯部は、上記軸部材の上記結合外面部の表面硬さよりＨｖ３００以上大きいことを特徴とする塑性結合部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、上記軸部材は、下記式により示される炭素当量Ｃｅｑが０．４以上の素材よりなり、上記外挿部材との結合前又は結合後に、上記結合外面部以外の少なくとも一部に、高周波焼入処理によって表面硬化処理を施してあることを特徴とする塑性結合部材。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、（各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。）
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において、上記外挿部材の上記歯部は、上記硬化処理を施した後に、ショットピーニング処理を施してあることを特徴とする塑性結合部材。
【請求項１１】
軸部材と該軸部材を挿入させる挿入穴を設けた外挿部材とを塑性結合してなる塑性結合部材の製造方法において、
中央に上記挿入穴を有する上記外挿部材を準備する外挿部材準備工程と、
上記挿入穴の内周面に、軸方向に歯筋を有すると共に内方に突出する複数の歯部を設ける歯部形成工程と、
少なくとも上記歯部の表面を硬化する外挿部材硬化処理工程と、
上記歯部の内接円の径よりも大きい外径の結合外面部を有する棒状の軸部材を準備する軸部材準備工程と、
上記軸部材を上記外挿部材の上記挿入穴に挿入すると共に、上記結合外面部に上記歯部を食い込ませて上記結合外面部の一部を塑性流動させた塑性結合部を形成することにより、上記軸部材と上記外挿部材とを一体的に結合する塑性結合工程とを有し、
上記歯部形成工程では、上記歯部は、上記軸部材の軸線を含む軸平面となす角度がαである受圧面と、上記軸平面となす角度がβ（β＞α）である傾斜面とにより鋭角状に構成すると共に、上記受圧面を周方向における第１の方向に位置させた第１締結歯と、その反対側の第２の方向に上記受圧面を位置させた第２締結歯とを形成し、
上記第１締結歯を並べた第１領域と、上記第２締結歯を並べた第２領域とを、上記挿入穴の周方向に交互に配列し、
上記第１締結歯の上記傾斜面と上記第２締結歯の上記傾斜面とが対面する部位には、上記受圧面と上記傾斜面とにより形成された谷部の外接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記傾斜面を滑らかに繋いだ第１控え部を設けることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、上記塑性結合工程では、上記第１控え部は、上記結合外面部との間に間隙を設けて配置することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、上記歯部形成工程では、上記第１締結歯の上記受圧面と上記第２締結歯の上記受圧面とが対面する部位には、上記歯部の内接円よりも内側に出ないように外方に位置し、対面する上記受圧面を滑らかに繋いだ第２控え部を設け、
上記塑性結合工程では、上記第２控え部は、上記結合外面部に当接させて配置することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項において、上記歯部形成工程では、上記谷部は、滑らかな曲線状に形成することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項において、上記軸部材準備工程では、上記軸部材の上記結合外面部に、その外周角部に傾斜した接触面を設け、
上記歯部形成工程では、上記歯部に、上記結合外面部を内周側に収容可能な大径先端部を有すると共に、その後端側に徐々に縮径する位置決め傾斜部を設け、
上記塑性結合工程では、上記歯部の上記大径先端部内に上記結合外面部を収容すると共に上記接触面と上記位置決め傾斜部とを当接した後に、上記歯部を上記結合外面部に食い込ませて上記塑性結合部を形成することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項において、上記軸部材準備工程では、上記軸部材に、上記結合外面部よりも外径が大きい外鍔部を設け、
上記歯部形成工程では、上記歯部の軸方向端面に、上記外鍔部に当接可能な先端当接面を設け、
上記塑性結合工程では、上記外鍔部と上記先端当接面とを当接させることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか１項において、上記外挿部材硬化処理工程では、上記外挿部材の上記歯部の表面硬さをＨｖ６００以上とすることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれか１項において、上記外挿部材硬化処理工程では、上記外挿部材の上記歯部の表面硬さを、上記軸部材の上記結合外面部の表面硬さよりＨｖ３００以上大きくすることを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
【請求項１９】
請求項１１〜１８のいずれか１項において、上記軸部材は、下記式により示される炭素当量Ｃｅｑが０．４以上の素材よりなり、上記塑性結合工程の前又は後に、上記結合外面部以外の少なくとも一部に、高周波焼入処理によって表面硬化処理を施す軸部材表面硬化処理工程をさらに有することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４、（各元素記号はそれぞれの質量％を意味する。）
【請求項２０】
請求項１１〜１９のいずれか１項において、上記外挿部材硬化処理工程の後に、上記外挿部材の上記歯部に、ショットピーニング処理を施すショットピーニング処理工程をさらに有することを特徴とする塑性結合部材の製造方法。