(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材の端部を第２部材の一表面に当接させた状態で両部材を一体的に結合するかしめ結合方法であって、
上記端部を上記第２部材に食い込ませながら上記一表面の一端から押し込んで圧入し、該端部で押し流される該第２部材の材料流動により該端部の圧入進行側における該一表面に、該一表面から所定の長さ及び厚さで突出する棚部を形成する圧入工程と、
上記端部の圧入後退側における上記一表面にかしめ加工を施してかしめ加工部を形成するかしめ加工工程とを順に実施し、
上記一表面に当接された上記端部を該一表面にそれぞれ形成された上記棚部及び上記かしめ加工部間で上記圧入の進退方向に挟持することを特徴とするかしめ結合方法。
【請求項２】
前記第２部材は円筒部を有するとともに前記第１部材は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し、該第２部材の前記一表面に相当する該円筒部の内周面に当接された該第１部材の前記端部に相当する該円周端縁部を、該内周面にそれぞれ形成された前記棚部及び前記かしめ加工部間で前記圧入の進退方向に挟持することを特徴とする請求項１記載のかしめ結合方法。
【請求項３】
前記圧入工程及び前記かしめ加工工程は、前記円筒部の外周面を型内周面で拘束しながら行うことを特徴とする請求項２記載のかしめ結合方法。
【請求項４】
前記第１部材の前記端部の端面には、谷部及び山部がそれぞれ前記圧入の進退方向に延在する凹凸係合部が予め設けられており、前記圧入工程により、前記第２部材の前記一表面に該凹凸係合部と係合する凹凸被係合部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のかしめ結合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１部材の端部を第２部材の一表面に当接させた状態でかしめ締結することにより、両部材を一体的に結合するかしめ結合方法に関する。本発明のかしめ結合方法は、例えば車両用オートマチック部品のドラムやハブをシャフトにかしめ締結する場合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】
一方、特開昭６２−１３８２５号公報や特開昭６２−１３８２６号公報には、ギア部とドラム部とをかしめ締結により一体的に結合したドラム付きクラッチギアが開示されている。
【０００４】
特開昭６２−１３８２５号公報に開示されたドラム付きクラッチギアは、図８に示すように、平歯又はヘリカル歯よりなる歯部８０ａが外周面に設けられるとともに軸方向に延びる所定深さで環状の結合溝８１が一端側の厚肉部８２端面に設けられた略円筒状のギア部８０と、噛合い凹凸部８３ａが一端開口縁に設けられるとともに該結合溝８１と嵌合可能な結合用円筒部８４が他端に設けられたドラム部８３とからなる。
【０００５】
そして、ギア部８０の結合溝８１内にドラム部８３の結合用円筒部８４を圧入した後、厚肉部８２の内周側端縁８２ａを結合用円筒部８４の傾斜内周縁８４ａにプレス等によりかしめるか、又はレーザ溶接することにより、ギア部８０とドラム部８３とが一体的に結合されている。なお、ギア部８０側の結合溝８１及びドラム部８３側の結合用円筒部８４の少なくとも一方の周面にセレーション部８５が設けられており、これによりねじりトルクに対する結合強度を向上させている。
【０００６】
また、特開昭６２−１３８２６号公報に開示されたドラム付きクラッチギアは、図９に示すように、平歯又はヘリカル歯よりなる歯部９０ａが外周面に設けられるとともに外周側の結合面９１ａ及び内周側の位置決めリング部９１ｂが一端側の厚肉部９２端面に設けられた略円筒状のギア部９０と、噛合い凹凸部９３ａが一端開口縁に設けられるとともに該位置決めリング部９１ｂと嵌合可能な嵌合穴９４ａ及び該結合面９１ａと当接する当接面９４ｂを有する結合用フランジ部９４が他端に設けられたドラム部９３とからなる。また、ギア部９０の結合面９１ａ及びドラム部９３の当接面９４ｂには互いに係合可能なセレーション部がそれぞれ設けられている。
【０００７】
そして、ギア部９０の位置決めリング部９１ｂとドラム部９３の嵌合穴９４ａとを嵌合するとともにセレーション部を係合させつつギア部９０の結合面９１ａとドラム部９３の当接面９４ｂとを当接した後、位置決めリング部９１ｂの先端をプレス等によりかしめるか、又は位置決めリング９１ｂとこれに嵌合する結合用フランジ部９４とをレーザ溶接することにより、ギア部９０とドラム部９３とが一体的に結合されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、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。
【０００９】
一方、かしめ締結を利用して２つの部材を結合する場合は、プレス機械等の使用のみで足りるため、接合に要するコストの面では有利となる。しかし、前記公報の技術にみられるように、両部材の結合位置を定める特殊形状の位置決め部を予め両部材に設けておく必要があり、結合構造が複雑となり、部材の加工コストが大きくなる。
【００１０】
具体的には、特開平６２−１３８２５号公報のドラム付きクラッチギアでは、ギア部８０とドラム部８３との軸方向における結合位置を定めるべく、所定深さの結合溝８１及び所定長さの結合用円筒部８４を予め設けておく必要がある。また、特開平６２−１３８２６−号公報のドラム付きクラッチギアでは、ギア部９０とドラム部９３との軸方向における結合位置を定めるべく、結合面９１ａをギア部９０に予め設けておく必要がある。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、圧入及びかしめ加工を利用して２つの部材をかしめ結合する方法において、圧入の進退方向における結合位置を定めるための位置決め部を予め設けることを不要として、結合構造の簡素化により部材の加工コストを低減させるのに有利となるかしめ結合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。
【００１２】
【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かしめ結合方法は、第１部材の端部を第２部材の一表面に当接させた状態で両部材を一体的に結合するかしめ結合方法であって、
上記端部を上記第２部材に食い込ませながら上記一表面の一端から押し込んで圧入し、該端部で押し流される該第２部材の材料流動により該端部の圧入進行側における該一表面に、該一表面から所定の長さ及び厚さで突出する棚部を形成する圧入工程と、
上記端部の圧入後退側における上記一表面にかしめ加工を施してかしめ加工部を形成するかしめ加工工程とを順に実施し、
上記一表面に当接された上記端部を該一表面にそれぞれ形成された上記棚部及び上記かしめ加工部間で上記圧入の進退方向に挟持することを特徴とするものである。
【００１３】
好適な態様において、前記第２部材は円筒部を有するとともに前記第１部材は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し、該第２部材の前記一表面に相当する該円筒部の内周面に当接された該第１部材の前記端部に相当する該円周端縁部を、該内周面にそれぞれ形成された前記棚部及び前記かしめ加工部間で前記圧入の進退方向に挟持する。
好適な態様において、前記圧入工程及び前記かしめ加工工程は、前記円筒部の外周面を型内周面で拘束しながら行う。
【００１４】
好適な態様において、前記第１部材の前記端部の端面には、谷部及び山部がそれぞれ前記圧入の進退方向に延在する凹凸係合部が予め設けられており、前記圧入工程により、前記第２部材の前記一表面に該凹凸係合部と係合する凹凸被係合部が形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のかしめ結合方法は、第１部材の端部を第２部材の一表面に当接させた状態で両部材を一体的に結合するもので、圧入工程と、これの後に実施するかしめ加工工程とからなる。
【００１６】
上記圧入工程では、上記第１部材の端部を上記第２部材に食い込ませながら該第２部材の一表面の一端から押し込んで圧入し、該端部で押し流される該第２部材の材料流動により該端部の圧入進行側における該一表面に、該一表面から所定の長さ及び厚さで突出する棚部を形成する。
【００１７】
上記かしめ加工工程では、上記第１部材の端部の圧入後退側における上記第２部材の一表面にかしめ加工を施してかしめ加工部を形成する。
【００１８】
こうして圧入工程により第２部材の一表面に形成された棚部と、圧入工程後のかしめ加工工程により該一表面に形成されたかしめ加工部との間で、該一表面に当接する第１部材の端部を圧入の進退方向に挟持することにより、この圧入の進退方向における両部材間の位置決め精度や結合強度を確保することができる。
【００１９】
そして、本発明のかしめ結合方法では、上記棚部が圧入工程時に形成されることから、位置決め精度や結合強度を確保するための位置決め部や結合部（前述した従来例における結合溝８１、結合用円筒部８４、結合面９１ａやこれらに設けられたセレーション部）等を予め設けておく必要がなく、しかも結合構造も簡素となる。したがって、部材の加工コストを低減させることが可能となる。
【００２０】
上記第１部材及び上記第２部材の形状は特に限定されない。例えば、角材、板材や長尺材等とすることができる。
【００２１】
好適には、第２部材は円筒部を有するとともに、第１部材は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することができる。こうすることで、第２部材の前記一表面に相当する該円筒部の内周面に当接された第１部材の前記端部に相当する該円周端縁部を、該内周面にそれぞれ形成された前記棚部及び前記かしめ加工部間で前記圧入の進退方向に挟持することができる。したがって、第２部材の円筒部に対して第１部材の外周縁端部を一体的に結合させることができ、両部材間の軸方向（圧入の進退方向）における相対移動を上記棚部及びかしめ加工部で確実に規制することが可能となる。
このとき、圧入工程及びかしめ加工工程は、前記円筒部の外周面を型内周面で拘束しながら行うことが好ましい。これにより、圧入工程及びかしめ加工工程における円筒部の変形を防止することができる。
【００２２】
また、本発明のかしめ結合方法において、圧入の進退方向における結合強度のみならず、圧入の進退方向に直交する方向における結合強度をも高めるべく、前記第１部材の前記端部の端面に、谷部及び山部がそれぞれ前記圧入の進退方向に延在する凹凸係合部を予め設けておくことが好ましい。こうすることで、前記圧入工程により、該凹凸係合部と対応して係合された凹凸被係合部を前記第２部材の前記一表面に形成することができる。
【００２３】
すなわち、第１部材の端面に予め設けられた凹凸係合部を第２部材に食い込ませながら一表面の一端から押し込んで圧入することにより、該凹凸係合部のうち山部が第２部材に食い込むことにより該一表面に谷部が形成されるとともに該凹凸係合部の谷部に相当する部分に山部が形成されることから、第１部材の該凹凸係合部に対応する凹凸被係合部を第２部材の一表面に形成することができる。このとき、第１部材の端部の圧入進行側における第２部材の一表面に形成される前記棚部は、第１部材の凹凸係合部のうち山部で押し流された第２部材の材料流動により形成されることから、凹凸係合部の山部に相当する部分に形成されることになる。
【００２４】
このように、第１部材の端部の端面に凹凸係合部を予め設けておくことにより、圧入工程時に、該凹凸係合部と対応して係合された凹凸被係合部を前記棚部とともに第２部材の一表面に形成することができる。したがって、第１部材の凹凸係合部及び第２部材の凹凸被係合部間の凹凸係合により、圧入の進退方向に直交する方向における結合強度を高めることができ、該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。このとき、上述したように第２部材が円筒部を有するとともに第１部材が該円筒部の内径よりも若干大きな外径を有する外周縁端部を有するものであれば、両部材間の軸方向（圧入の進退方向）における相対移動を上記棚部及びかしめ加工部で確実に規制するとともに、両部材間の相対回転を上記凹凸係合部及び凹凸被係合部で確実に規制することが可能となる。
【００２５】
また、第１部材の端部に予め設けておく凹凸係合部は、プレス又は切削加工により山部（歯丈）の高いものとしておくことにより、両部材間の相対回転をより確実に規制することが可能となる。具体的には、この凹凸係合部における山部（歯丈）の高さは、０．９〜１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２６】
ここに、本発明のかしめ結合方法では、第１部材の硬度を第２部材の硬度よりも高いものとする。第１部材の硬度が第２部材の硬度よりも低いと、前記圧入工程時に、第２部材の一表面に前記棚部及ぶ前記凹凸被係合部を形成することができないからである。具体的には、ビッカース硬さで、第１部材の硬度を４５０Ｈｖ程度以上とするとともに第２部材の硬度を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倍以上高くすることが好ましい。
【００２７】
また、前記棚部の大きさは、圧入代（第１部材の端部と第２部材の一表面の一端との重なり幅）及び圧入長（圧入により第１部材が押し込まれる長さ）によって適宜設定可能であり、該棚部とかしめ加工部とで第１部材の端部を挟持することにより、圧入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部材の一表面から突出して第１部材の端部と重なる部分の長さが１．０〜３．０ｍｍ程度となり、圧入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できる。
【００２８】
前記かしめ加工部の大きさも、上記棚部と該かしめ加工部とで第１部材の端部を挟持することにより、圧入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部材の一表面から突出して第１部材の端部と重なる部分の長さが０．８〜１．２ｍｍ程度となり、圧入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できる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
本実施例は、自動車用オートマチック部品としてのハブ及びシャフトの結合に本発明を適用したものであり、図１に結合後の状態を示すように、シャフト１とハブ２とが一体的に結合されている。
【００３１】
シャフト１は、軸直角断面形状が円形のパイプ状をなし、一端から遠心方向に水平に延出する鍔部１１を一体に有している。このシャフト１は、請求項１乃至４に記載された発明に係る第１部材を構成し、鍔部１１の外周縁端部１１ａが請求項１乃至４に記載された発明に係る端部又は外周縁端部を構成する。なお、鍔部１１の下面には、ハブ２の後述する内側円筒部２３の内周面に棚部２４を成形するための環状の逃げ凹部１１ｂが形成されている（図２参照）。
【００３２】
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。このハブ２は、請求項１乃至４に記載された発明に係る第２部材を構成し、内側円筒部２３が請求項２に記載された発明に係る円筒部を構成するとともに該内側円筒部２３の内周面が請求項１乃至４に記載された発明に係る一表面を構成する。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。
【００３３】
ここに、上記シャフト１の鍔部１１の外周縁端部１１ａは、ハブ２の内側円筒部２３の内径よりも若干大きな外径を有し、シャフト１の外周縁端部１１ａがハブ２の内側円筒部２３に圧入されている。
【００３４】
また、図２に示すように、シャフト１の外周縁端部１１ａの下側（後述する圧入進行側）における内側円筒部２３の内周面には棚部２４が後述する圧入工程時に形成されるとともに、該外周縁端部１１ａの上側（後述する圧入後退側）における内側円筒部２３の該内周面にはかしめ加工部２５が後述するかしめ加工工程時に形成されており、該棚部２４及び該かしめ加工部２５間で該外周縁端部１１ａが軸方向に挟持されている。
【００３５】
さらに、シャフト１の外周縁端部１１ａの外周端面には、谷部及び山部がそれぞれ軸方向（後述する圧入工程における圧入の進退方向）に延在するセレーション部としての凹凸係合部１２が予め設けられており、また、ハブ２の内側円筒部２３の内周面には、山部及び谷部がそれぞれ軸方向に延在し、上記シャフト１の凹凸係合部１２と対応して係合された凹凸被係合部２６が形成されている（図６参照）。シャフト１の外周縁端部１１ａに予め設けられた凹凸係合部１２は、後述するようにプレス加工によるもので、凹凸係合部１２における山部（歯丈）の高さは高トルクに対応すべく１．２ｍｍとされている。
【００３６】
なお、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の内周面から突出して外周縁端部１１ａと重なる部分の長さが２．０ｍｍであり、軸方向における厚さが０．４ｍｍである。さらに、上記かしめ加工部２５は、内側円筒部２３の内周面から突出して外周縁端部１１ａと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。
【００３７】
以下、本実施例におけるかしめ結合方法を説明する。
【００３８】
（セレーション成形工程）
まず、パイプ状素材からプレス加工等により一端に鍔部１１を有するシャフト１を所定形状に成形した後、図３に示すようにシャフト１をダイス３１のダイス穴３１ａ内にセットした。このダイス３１のダイス穴３１ａの内周面にはセレーションとしての凹凸係合部１２を成形するための歯部３１ｂが下方部に形成されている。なお、ダイス３１のダイス穴３１ａの内径は、シャフト１の外周縁端部１１ａの外径と略同一とされている。
【００３９】
そして、シャフト１の孔内に嵌合される中央凸部３２ａと、シャフト１の鍔部１１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内に押し込んで、ダイス３１の歯部３１ｂで外周縁端部１１ａの外周端面に凹凸係合部１２を成形した。
【００４０】
（圧入工程）
次に、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後、図４に示すように、中心孔３３ａを有する下型３３上にハブ２をセットするとともに、このハブ２上にリング型３４をセットした。これにより、下型３３及びリング型３４でハブ２の水平フランジ部２２を挟持するとともに、リング型３４の内周面でハブ２の内側円筒部２３の外周面を拘束した。なお、リング型３４で内側円筒部２３を拘束するのは、圧入工程時及びかしめ加工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。
【００４１】
そして、下型３３の中心孔３３ａ内にシャフト１をセットした。このとき、ハブ２の内側円筒部２３はシャフト１の外周縁端部１１ａの外径よりも小さな内径となるように予め切削加工されていることから、シャフト１の外周縁端部１１ａは内側円筒部２３の内周側上端面上に置かれる（図４の状態）。
【００４２】
そして、第２パンチ３５でシャフト１を上方から押し込んで、ハブ２の内側円筒部２３内にシャフト１の外周縁端部１１ａを圧入した。なお、第２パンチ３５は、パンチ部における外径が内側円筒部２３の内径よりも若干小さくされており、圧入工程終了時には、第２パンチ３５のパンチ部が内側円筒部２３内に挿入する。
【００４３】
これにより、シャフト１の外周縁端部１１ａが内側円筒部２３に食い込みながら該内側円筒部２３の内周面の上端から押し込まれて圧入されるため、図５に示すように、該外周縁端部１１ａで押し流される内側円筒部２３の材料流動により該外周円端部１１ａの圧入進行側（図５の矢印Ｐ側）における該内側円筒部２３の内周面に棚部２４が形成された。なお、圧入工程終了時には、シャフト１の鍔部１１の下面は下型３３の上面に当接しており、この下面に形成された逃げ凹部１１ｂ内に棚部２４が形成される。
【００４４】
また、外周縁端部１１ａの外周端面にはセレーション部としての凹凸係合部１２が予め形成されていることから、この凹凸係合部１２が内側円筒部２３に食い込みながら該内側円筒部２３の内周面の上端から押し込まれて圧入されるため、図６に示すように、シャフト１の凹凸係合部１２に対応して係合された凹凸被係合部２６が該内側円筒部２３の内周面に形成された。
【００４５】
（かしめ加工工程）
最後に、図７に示すように、かしめ加工部２５を成形するための環状凸部３６ａを下面の外周端部に有する第３パンチ３６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１１ａの圧入後退側における内側円筒部２３の内周面にかしめ加工を施してかしめ加工部２５を形成した。
【００４６】
こうして、シャフト１とハブ２とは、シャフト１の外周縁端部１１ａ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１１ａが内側円筒部２３の内周面に形成された棚部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、シャフト１の外周縁端部１１ａがハブ２の内側円筒部２３に圧入されるとともに、外周縁端部１１ａの凹凸係合部１２と内側円筒部２３の凹凸被係合部２６とが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の結合は、軸方向及び回転方向の荷重に十分耐えうるものとなる。
【００４７】
また、本実施例のかしめ結合方法では、ハブ２に対してシャフト１を圧入すると同時に、両者間の軸方向における位置決め精度及び結合強度を確保するための棚部２４と、両者間の回転方向における結合強度を確保するための凹凸被係合部２６とを成形することができるため、位置決め精度や結合強度を確保するための位置決め部や結合部等を予め設けておく必要がなく、しかも結合構造も簡素となる。したがって、部材の加工コストを低減させることが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のかしめ結合方法は、圧入及びかしめ加工を利用して２つの部材をかしめ結合する際に、圧入の進退方向における結合位置を定めるための位置決め部を予め設けることが不要となり、しかも結合構造も簡素となるため、部材の加工コストを低減させるのに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施例に係り、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２】  本実施例に係り、シャフトとハブとの結合構造を示す要部断面図である。
【図３】  本実施例のかしめ結合方法に係り、セレーション加工する様子を示す断面図である。
【図４】  本実施例のかしめ結合方法に係り、圧入工程を説明する断面図である。
【図５】  上記圧入工程により、棚部が成形された後の状態を示す要部断面図である。
【図６】  上記圧入工程により、凹凸被係合部が形成された後の状態を示す要部平面図である。
【図７】  本実施例のかしめ結合方法に係り、かしめ加工工程を説明する断面図である。
【図８】  従来例に係り、２つの部材の結合構造を示す断面図である。
【図９】  その他の従来例に係り、２つの部材の結合構造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）
１１ａ…外周縁端部（端部）        １２…凹凸係合部
２３…内側円筒部（円筒部）      ２４…棚部
２５…かしめ加工部              ２６…凹凸被係合部
【図１】
0003897225.tif 000002
【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】
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【図８】
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【図９】
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