(57)【要約】【課題】嵌合部材の挿通孔に挿通された軸部材が肥大されて嵌合部材が軸部材に固定されてなる複合部材において嵌合部材の固定強度を高め、また、複合部材の製造効率を高める。【解決手段】複合部材１は、金属製の軸部材２と、軸部材２が挿通される挿通孔１２が設けられ、挿通孔１２に挿通された軸部材２に固定された嵌合部材３と、を備え、軸部材２は、嵌合部材３の一方の第１端面１３ａに当接した受け部１５と、挿通孔１２の内周面に密接した第１肥大部１７と、嵌合部材３の他方の第２端面１３ｂに密接した第２肥大部１８と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の軸部材と、
前記軸部材が挿通される挿通孔が設けられ、前記挿通孔に挿通された前記軸部材に固定された嵌合部材と、
を備え、
前記軸部材は、
前記嵌合部材の一方の第１端面に当接した受け部と、
該軸部材の軸方向に前記受け部に隣設されており、前記挿通孔の内周面に密接した第１肥大部と、
前記軸方向に前記第１肥大部に隣設されており、前記嵌合部材の他方の第２端面に密接した第２肥大部と、
を有する複合部材。
【請求項２】
請求項１記載の複合部材であって、
前記嵌合部材は、前記第２端面に少なくとも一つの凹部又は凸部を有し、
前記第２肥大部は前記凹部に食い込んでおり、又は前記凸部は前記第２肥大部に食い込んでいる複合部材。
【請求項３】
請求項１又は２記載の複合部材であって、
前記嵌合部材の前記挿通孔の前記第２端面側の開口部は、前記第２端面側に向かって次第に拡開するテーパ状に形成されている複合部材。
【請求項４】
金属製の軸部材を嵌合部材の挿通孔に挿通し、前記嵌合部材の一方の第１端面を前記軸部材に形成された受け部に当接させ、
前記軸部材に軸方向の圧縮負荷を印加し且つ前記挿通孔に挿通された前記軸部材の挿通部分に軸方向と交差する交番負荷を印加して前記挿通部分を肥大させることにより、前記挿通孔の内周面に密接する第１肥大部及び前記嵌合部材の他方の第２端面に密接する第２肥大部を形成して前記嵌合部材を前記軸部材に固定する複合部材の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の複合部材の製造方法であって、
前記嵌合部材の前記第２端面には、少なくとも一つの凹部又は凸部が形成されており、
前記軸部材の前記挿通部分を肥大させる際に、前記前記前記嵌合部材の前記第２端面に形成された少なくとも一つの凹部に前記第２肥大部を食い込ませ、又は前記嵌合部材の前記第２端面に形成された少なくとも一つの凸部を前記第２肥大部に食い込ませる複合部材の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の複合部材の製造方法であって、
前記嵌合部材の前記挿通孔の前記第２端面側の開口部は、前記第２端面側に向かって次第に拡開するテーパ状に形成されており、
前記軸部材の前記挿通部分を肥大させる際に、前記挿通孔内で肥大される前記挿通部分の余肉を前記第２端面側に流動させる複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合部材及び複合部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された回転体は、金属製の軸部材と、軸部材が嵌め合わされる挿通孔が設けられた嵌合部材とを備え、軸部材の嵌合部分が挿通孔内で肥大されて挿通孔の内周面に密接し、嵌合部材が軸部材に固定されている。
【０００３】
回転体が軸部材及び嵌合部材の二部材で構成されることにより、一部材で構成される場合の軸部材相当部分と嵌合部材相当部分との境界に生じる応力集中が解消される。また、軸部材と嵌合部材とで硬度の仕様が異なる場合に、軸部材及び嵌合部材それぞれの仕様に応じた焼入れを個別に行うことができ、製造コストの低減が図られる。
【０００４】
さらに、特許文献１に記載された回転体では、嵌合部材に挿通孔の内周面に予め溝が形成されており、軸部材の嵌合部分が挿通孔内で肥大される際に溝に食い込み、嵌合部材の固定強度が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された回転体では、嵌合部材の挿通孔内で肥大された軸部材の嵌合部分が挿通孔の内周面に密接することにより、嵌合部材が軸部材に固定される。しかし、軸部材の肥大は塑性変形によるものであり、軸部材の嵌合部分を全周に亘って均一に肥大させることは困難である。
【０００７】
軸部材の肥大のばらつきに起因して軸部材の嵌合部分と挿通孔の内周面との接触が局所的に不足すると、嵌合部材の固定強度が低下する虞がある。軸部材の嵌合部分と挿通孔の内周面との接触状態のばらつきを抑制するには、軸部材の挿通孔への嵌め合わせに極めて高い精度が求められ、例えば軸部材の嵌合部分の外径切削が必要となり、製造効率の低下が懸念される。
【０００８】
特許文献１に記載された回転体では、挿通孔の内周面に形成された溝に軸部材の嵌合部分を食い込ませて嵌合部材の固定強度が高められているが、例えば嵌合部材が鍛造にて製造される場合において挿通孔の内周面の溝の形成には切削を別に要し、やはり製造効率の低下が懸念される。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、嵌合部材の挿通孔に挿通された軸部材が肥大されて嵌合部材が軸部材に固定されてなる複合部材において嵌合部材の固定強度を高め、また、複合部材の製造効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の複合部材は、金属製の軸部材と、前記軸部材が挿通される挿通孔が設けられ、前記挿通孔に挿通された前記軸部材に固定された嵌合部材と、を備え、前記軸部材は、前記嵌合部材の一方の第１端面に当接した受け部と、該軸部材の軸方向に前記受け部に隣設されており、前記挿通孔の内周面に密接した第１肥大部と、前記軸方向に前記第１肥大部に隣設されており、前記嵌合部材の他方の第２端面に密接した第２肥大部と、を有する。
【００１１】
また、本発明の一態様の複合部材の製造方法は、金属製の軸部材を嵌合部材の挿通孔に挿通し、前記嵌合部材の一方の第１端面を前記軸部材に形成された受け部に当接させ、前記軸部材に軸方向の圧縮負荷を印加し且つ前記挿通孔に挿通された前記軸部材の挿通部分に軸方向と交差する交番負荷を印加して前記挿通部分を肥大させることにより、前記挿通孔の内周面に密接する第１肥大部及び前記嵌合部材の他方の第２端面に密接する第２肥大部を形成して前記嵌合部材を前記軸部材に固定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、嵌合部材の挿通孔に挿通された軸部材が肥大されて嵌合部材が軸部材に固定されてなる複合部材において嵌合部材の固定強度を高め、また、複合部材の製造効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、複合部材の一例の軸部材及び嵌合部材それぞれの断面図である。
【図２】図１の嵌合部材の平面図である。
【図３】図１の軸部材が肥大されて嵌合部材が軸部材に固定されてなる複合部材の断面図である。
【図４】図１の複合部材の製造装置の一例の模式図である。
【図５】図４の製造装置による軸部材の肥大加工を示す模式図である。
【図６】図１の軸部材の肥大加工の他の例を示す模式図である。
【図７】図１の軸部材の肥大加工の他の例を示す模式図である。
【図８】図１の軸部材の肥大加工の他の例を示す模式図である。
【図９】図１の軸部材の肥大加工の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための、複合部材の一例を示す。
【００１５】
複合部材１は軸部材２と嵌合部材３とを備える。複合部材１は、例えば自動車の動力伝達機構に適用されるＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）部品あり、軸部材２はプーリーシャフトであって、嵌合部材３はプーリーである。
【００１６】
軸部材２は、軸方向の一端側から延びる小径部１０と、軸方向に小径部１０に隣設された大径部１１とを有する。軸部材２は、鋼材などの塑性変形可能な金属材料からなり、例えば鍛造にて製造される。なお、軸部材２は、図示の例では中実材によって形成されているが、中空材によって形成されてもよい。
【００１７】
嵌合部材３は、円盤状の部材であり、中央に挿通孔１２を有する。嵌合部材３の一方の第１端面１３ａは略円錐状のフェイス面とされており、このフェイス面にはＣＶＴベルトが掛けられる。嵌合部材３の他方の第２端面１３ｂには、複数の凹部１４が挿通孔１２の外周縁に沿って間隔をあけて設けられている。また、挿通孔１２の第２端面１３ｂ側の開口部１６は、第２端面１３ｂ側に向かって次第に拡開するテーパ状に形成されている。嵌合部材３もまた、鋼材などの金属材料からなり、例えば鍛造にて製造される。
【００１８】
軸部材２の小径部１０が嵌合部材３の挿通孔１２に挿通され、嵌合部材３は軸部材２に組み付けられる。嵌合部材３の第１端面１３ａの内径部が軸部材２の小径部１０と大径部１１との間の段差部１５に当接し、嵌合部材３は軸部材２に対して位置決めされる。
【００１９】
図３は、軸部材２が肥大されて嵌合部材３が軸部材２に固定された状態を示す。
【００２０】
嵌合部材３の挿通孔１２に挿通された軸部材２の小径部（挿通部分）１０が肥大され、挿通孔１２の内周面に密接した第１肥大部１７と、嵌合部材３の第２端面１３ｂに密接した第２肥大部１８とが軸部材２に形成されている。小径部１０は、軸部材２に軸方向の圧縮負荷が印加され且つ小径部１０に軸方向と交差する交番負荷が印加されることにより肥大される。
【００２１】
軸部材２の第１肥大部１７が挿通孔１２の内周面に密接し、さらに、嵌合部材３の第１端面１３ａに当接した段差部（受け部）１５と嵌合部材３の第２端面１３ｂに密接した第２肥大部１８と間で嵌合部材３は軸方向に挟持され、嵌合部材３は軸部材２に固定されている。
【００２２】
ＣＶＴ部品である軸部材２及び嵌合部材３には、一般に焼入等の熱処理がそれぞれ施されるが、ＣＶＴベルトが掛けられる嵌合部材３には、例えば炉加熱によって浸炭焼入が予め施され、軸部材２には、嵌合部材３が固定された後に、例えば高周波誘導加熱によって浸炭処理を含まない通常の焼入が施される。このように、軸部材２及び嵌合部材３の二部材で構成される複合部材１においては、軸部材２及び嵌合部材３それぞれの仕様に応じた焼入れを個別に行うことができ、製造コストの低減が図られる。
【００２３】
また、軸部材２の第１肥大部１７と挿通孔１２の内周面との密接に加え、嵌合部材３が軸部材２の段差部１５と第２肥大部１８との間で軸方向に挟持されることにより、嵌合部材３の固定強度が高まる。これにより、軸部材２の第１肥大部１７と嵌合部材３の挿通孔１２の内周面との接触状態に多少のばらつきがあっても嵌合部材３の固定強度を確保することができる。そして、嵌合部材３が軸部材２の段差部１５と第２肥大部１８との間で軸方向に挟持されることによって嵌合部材３の固定強度が確保されるので、小径部１０の挿通孔１２への嵌め合わせに要求される精度を、例えば鍛造にて得られる小径部１０の外径精度に引き下げることができ、製造効率を高めることができる。
【００２４】
さらに、第２肥大部１８が形成される過程の軸部材２の材料の流動により、第２肥大部１８が嵌合部材３の第２端面１３ｂの凹部１４に食い込み、嵌合部材３の固定強度が一層高められる。そして、凹部１４は、嵌合部材３が鍛造にて製造される場合に鍛造の一環で嵌合部材３の第２端面１３ｂに形成することができ、製造効率を高めることができる。好ましくは、凹部１４は、嵌合部材３の挿通孔１２の内周面から径方向に延びて形成される。これにより、第２肥大部１８が形成される過程で外径側に向けて流動される軸部材２の材料が凹部１４に入り込み易くなる。
【００２５】
なお、複数の凹部１４に替えて複数の凸部を嵌合部材３の第２端面１３ｂに形成するようにしてもよい。この場合に、嵌合部材３の第２端面１３ｂの凸部が軸部材２の第２肥大部１８に食い込み、第２肥大部１８が凹部１４に食い込む場合と同様に、嵌合部材３の固定強度を高められる。
【００２６】
図４は、複合部材１の製造装置の一例を示す。
【００２７】
製造装置２０は、基準線Ａ上に配置される一対のホルダ２１，２２と、軸方向の圧縮負荷を軸部材２に印加する圧縮負荷発生部２３と、軸部材２の軸方向に交差する交番負荷を軸部材２に印加する交番負荷発生部２４とを備える。
【００２８】
ホルダ２１は軸部材２の大径部１１側の端部を保持し、ホルダ２２は軸部材２の小径部１０側の端部を保持する。ホルダ２２の底面には保持突起２５が設けられ、ホルダ２２に保持される軸部材２の小径部１０側の端部には、保持突起２５と嵌合する嵌合凹部２６が設けられている。保持突起２５と嵌合凹部２６との嵌合によって軸部材２の小径部１０側の端部はホルダ２２に保持され、ホルダ２２の内周面と小径部１０の外周面との間には隙間があけられている。
【００２９】
嵌合部材３の挿通孔１２に軸部材２の小径部１０が挿通された状態で、軸部材２は、ホルダ２１，２２によって軸方向に挟持され、基準線Ａ上に配置される。また、嵌合部材３の第１端面１３ａの内径部が軸部材２の段差部１５に当接して嵌合部材３が軸部材２に対して位置決めされた状態で、嵌合部材３は、軸部材２の大径部１１側の端部を保持するホルダ２１によって大径部１１と同軸に基準線Ａ上に保持される。
【００３０】
圧縮負荷発生部２３は、軸部材２の大径部１１側の端部を保持するホルダ２１を基準線Ａに沿って並進移動させ、ホルダ２１，２２を介して軸方向の圧縮負荷を軸部材２に印加する。
【００３１】
交番負荷発生部２４は、軸部材２の小径部１０側の端部を保持するホルダ２２の回転軸が基準線Ａに斜交するようにホルダ２２を傾斜させて小径部１０を曲げる。そして、交番負荷発生部２４は、傾斜されたホルダ２２の上記回転軸まわりにホルダ２２を回転させ、軸部材２の軸方向と交差する方向の交番負荷を小径部１０に印加する。
【００３２】
図５は、製造装置２０による軸部材２の肥大加工を示す。
【００３３】
図５（Ａ）に示すように、ホルダ２１が圧縮負荷発生部２３（図４参照）によって基準線Ａに沿って並進移動され、ホルダ２１，２２によって挟持された軸部材２に軸方向の圧縮負荷が印加される。また、ホルダ２２が交番負荷発生部２４（図４参照）によって基準線Ａに対して傾斜され、回転駆動される。ホルダ２２の傾斜角度は、軸部材２の曲げが弾性限度の変形内に収まる角度とされ、典型的には２°〜３°程度である。
【００３４】
図５（Ｂ）に示すように、ホルダ２１，２２に挟持された軸部材２の小径部１０は、基準線Ａ上で嵌合部材３から軸部材２の軸方向に僅かに外れた曲げ中心Ｏを中心に曲げられ、軸部材２の軸線まわりに回転される。回転に伴い、曲げられた軸部材２の小径部１０には、曲げ方向における内側と外側とで軸部材２の軸方向と交差する方向に交番負荷が加えられる。小径部１０の曲げ方向における内側が塑性流動によって膨出し、軸部材２の軸線まわりの回転に伴い、塑性流動による膨出が全周に亘って成長し、小径部１０が肥大する。
【００３５】
図５（Ｃ）に示すように、小径部１０の肥大により、嵌合部材３の挿通孔１２の内側に、嵌合部材３の挿通孔１２の内周面に密接する第１肥大部１７が形成される。また、嵌合部材３の挿通孔１２の外側においても、ホルダ２２の内周面と小径部１０の外周面との間にあけられた隙間を埋め、またホルダ２２の端面と嵌合部材３の第２端面１３ｂとの間の隙間を埋めるよう小径部１０が肥大し、嵌合部材３の第２端面１３ｂに密接する第２肥大部１８が形成される。挿通孔１２の端面１３ｂ側の開口部１６（図１参照）がテーパ状に形成されていることにより、挿通孔１２の内側で肥大される小径部１０の余肉が第２端面１３ｂ側に流動され、第２肥大部１８の形成が促進される。
【００３６】
図５（Ｄ）に示すように、第１肥大部１７及び第２肥大部１８が形成された後、軸部材２の圧縮が停止され、そして、基準線Ａに対して傾斜されたホルダ２２が再び基準線Ａに沿って配置されて軸部材２が曲げ戻される。以上の手順により軸部材２の肥大加工が完了し、軸部材２の回転が停止される。
【００３７】
そして、嵌合部材３が軸部材２に固定されてなる複合部材１がホルダ２１，２２から取り外される。
【００３８】
なお、軸部材２の肥大加工は図５に示した例に限られるものではない。図６から図９は、軸部材２の肥大加工の他の例をそれぞれ示す。
【００３９】
図６に示す軸部材２の肥大加工は、軸部材２の小径部１０の曲げ及び軸線まわりの回転によって交番負荷を加える点では図５に示した肥大加工と共通するが、ホルダ２２の基準線Ａに対する傾動に替えて、基準線Ａと交差する方向にホルダ２２をスライドさせることにより、軸部材２の小径部１０を曲げるようにしたものである。
【００４０】
図７に示す軸部材２の肥大加工は、軸部材２の大径部１１側の端部を保持するホルダ２１にて軸部材２の端部を回転不能に拘束状態にて保持し、軸部材２の小径部１０側の端部を保持するホルダ２２にて軸部材２の端部を回転可能に非拘束状態にて保持し、ホルダ２２に保持された端部を基準線Ａまわりに旋回させることにより、軸部材２を曲げ、且つ軸部材２の小径部１０に交番負荷を加えるようにしたものである。
【００４１】
図８に示す軸部材２の肥大加工は、軸部材２の小径部１０側の端部を保持するホルダ２２を、基準線Ａを跨ぐように往復回転させることにより、軸部材２の小径部１０に交番負荷を加えるようにしたものである。
【００４２】
図９に示す軸部材２の肥大加工は、振動発生器ＯＳＣから軸部材２に曲げ又は捻り振動を与えることにより、軸部材２の小径部１０に交番負荷を加えるようにしたものである。
【００４３】
以上、軸部材２がプーリーシャフトであって、嵌合部材３がプーリーであるものとして説明したが、嵌合部材３は例えばギヤなどであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１     複合部材
２     軸部材
３     嵌合部材
１０   小径部（挿通部分）
１１   大径部
１２   挿通孔
１３ａ 第１端面
１３ｂ 第２端面
１４   凹部
１５   段差部（受け部）
１６   開口部
１７   第１肥大部
１８   第２肥大部
【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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【図６】
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【図７】
2017077580.tif 000009
【図８】
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【図９】
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