CN101501347A - 组件和组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够牢固地紧固第一部件与第二部件的技术。在第一部件上形成柱状部，在第二部件上形成孔，将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中。这里，使得与柱状部的垂直于轴的截面外接的外接圆的直径比与所述孔的垂直于轴的截面内切的内切圆的直径大。使得与所述柱状部的垂直于轴的截面内切的内切圆的直径比与所述孔的垂直于轴的截面外接的外接圆的直径小。在所述柱状部和所述孔中侧面的硬度较高的一者上，在压入时位于前方的端部上形成有锥形部，该锥形部的侧面相对于轴向倾斜。

Description

组件和组件的制造方法

技术领域

本发明涉及紧固一对部件的技术。

背景技术

在专利文献1中，公开了通过将形成有三角锯齿的柱状的嵌入部压入管中，从而将二者紧固在一起的技术。在该技术中，嵌入部的硬度比管的硬度高。当嵌入部被压入管内时，三角锯齿的峰咬入到管的内周面中，由此嵌入部与管被紧固在一起。

专利文献1：日本专利文献特开昭63-89229号公报

发明内容

在上述现有技术中，当将柱状的嵌入部压入到管中时，管侧的材料容易向压入方向退缩，从而塑性流动的管侧材料无法充分流入到三角齿与三角齿之间。因而，无法牢固地将嵌入部与管紧固到一起。

本发明用于解决上述问题，其提供能够将一对部件牢固地紧固在一起的技术。

本发明的技术能够具体体现在将第一部件与第二部件紧固在一起而成的组件的制造方法中。该制造方法包括：在第一部件上形成柱状部的工序；在第二部件上形成孔的工序；以及将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中的工序。这里，与所述柱状部的垂直于轴的截面外接的外接圆的直径比与所述孔的垂直于轴的截面内接的内接圆的直径大。此外，与所述柱状部的垂直于轴的截面内接的内接圆的直径被设定得比与所述孔的垂直于轴的截面外接的外接圆的直径小。并且，在所述柱状部和所述孔中侧面的硬度较高的一者上形成有锥形部，该锥形部的垂直于轴的截面朝着柱状部的压入方向而缩小。

在该制造方法中，当将形成于第一部件上的柱状部压入形成于第二部件上的孔中时，柱状部的侧面与孔的侧面在圆周方向的一部分范围内相干涉，并且在圆周方向的一部分范围内相分离。在柱状部的侧面与孔的侧面相干涉的范围内，主要是硬度较高的那个侧面压退硬度较低的那个侧面，并咬入到硬度较低的那个侧面内。此时，由于在柱状部与孔中侧面硬度较高的那个上形成有锥形部，因而形成硬度较低的侧面的材料几乎不向压入方向退缩，而是向圆周方向或径向塑性流动。由此，在柱状部的侧面与孔的侧面相分离的范围内，硬度较低的那个侧面向硬度较高的那个侧面浮起，而硬度较高的那个侧面则大幅咬入到硬度较低的那个侧面内。由此，牢固地将第一部件的柱状部与第二部件的孔紧固起在一起。

基于该制造方法，能够制造出将第一部件与第二部件牢固地紧固在一起而形成的组件。

在上述制造方法中，针对所述柱状部的侧面与所述孔的侧面之中硬度较高的那个，可以将与轴垂直的截面设定为多边形。此时，优选在该压入开始侧的端部上形成锥形部，使得该锥形部的垂直于轴的截面朝着柱状部的压入方向而缩小。

或者，可以在所述柱状部的侧面与所述孔的侧面中硬度较高的一者上，在圆周方向上重复形成沿轴向延伸的突起。此时，优选该突起的峰的高度在位于压入开始侧的端部处低，在位于反压入开始侧的端部处高，并且从压入开始侧的端部起到反压入开始侧的端部为止是连续的。在此，所谓突起的峰的高度连续，指的是峰的高度朝向轴直角方向不发生变化。

当采用形成突起的方式时，优选在所述轴向上延伸的突起的峰高度在轴向上均匀增加的部分和峰高度在轴向上维持恒定的部分是连续的。

由此，当制造同一规格的多个组件时，能够抑制紧固力的偏差。

优选从所述沿轴向延伸的突起的峰向圆周方向两侧延伸的两个倾斜面相对于通过轴心和峰的半径是非对称的。

当从沿轴向延伸的突起的峰向圆周方向两侧延伸的两个倾斜面相对于通过轴心和峰的半径非对称时，围绕第一部件与第二部件的紧固强度随着施加力矩的方向而不同。与在一个方向上施加力矩时的紧固强度相比，在另一个方向上施加力矩时的紧固强度更强。从而能够实现随着施加力矩的方向不同而紧固强度不同的状态。

在所述柱状部的侧面和所述孔的侧面中硬度较高的一者上，在旋转对称的多处形成有沿着通过突起的峰和谷的中间高度的圆周而部分延伸的壁。

这里，所谓旋转对称，是指在圆周方向上部分性延伸的壁等间距地形成在圆周的三处以上，当对从中心朝向部分壁的力矩进行力矩相加时出现零力矩的状态。

当壁沿着圆周在呈旋转对称的多处形成时，能够确保第一部件的柱状部与第二部件的孔之间的同轴度。

在上述制造方法中，当将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中时，优选在柱状部的侧面和孔的侧面之间夹入硬度比柱状部的侧面和孔的侧面低的部件。

在该制造方法中，所夹的部件塑性流动，填满形成于柱状部的侧面与孔的侧面之间的空隙。所夹的部件的残留应力被施加在柱状部的侧面与孔的侧面上，增加了柱状部的侧面与孔的侧面之间的紧固力。

在上述制造方法中，优选所述第一部件的柱状部的侧面的硬度比所述第二部件的孔的侧面的硬度高，在用模具约束住第二部件的外周的状态下，将所述第一部件的柱状部压入所述第二部件的孔中。

根据该制造方法，柱状部的侧面与孔的侧面之间的接触面积增加，能够提升第一部件与第二部件之间的紧固力。

在上述制造方法中，优选所述第一部件的柱状部的侧面的硬度比所述第二部件的孔的侧面的硬度高，在用模具约束住第二部件的端面的一部分以及外周、并且所述端面的剩余部分能够塑性流动的状态下，将所述第一部件的柱状部压入所述第二部件的孔中。

当将第二部件的端面的一部分约束住并在剩余部分能够塑性流动的状态下进行压入时，能够使得第一部件与第二部件之间的紧固力稳定。

根据上述制造方法，能够制造出将第一部件与第二部件牢固地紧固在一起而成的组件。该组件由于上述制造方法的缘故而具有以下述特征。即，该组件是通过将第一部件和第二部件紧固在一起而成的组件，在第一部件上形成有柱状部，在第二部件上形成有压入所述柱状部的孔。柱状部的侧面和孔的侧面在圆周方向的一部分范围内抵接，并且在一部分范围内分离。并且，在柱状部和孔中侧面的硬度较高的一者上形成有锥形部，该锥形部的垂直于轴的截面朝向柱状部的压入方向而缩小。此外，在柱状部的侧面和孔的侧面中硬度较低的一者上形成有向柱状部的侧面与孔的侧面分离的空间塑性流动了的塑性流动部。

附图说明

图1示出了第一部件的柱状部和第二部件的孔(实施方式1)；

图2是沿图1的II-II线箭头的视图；

图3是沿图1的III-III线箭头的视图；

图4示出了将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中的情形(实施方式1)；

图5是沿图4的V-V线的截面图；

图6是表示第一部件的柱状部的变形例的图；其中(a)示出了垂直于轴的截面为三角形的柱状部，(b)示出了垂直于轴的截面为六边形的柱状部，(c)示出了垂直于轴的截面为十字形的柱状部；

图7示出了第一部件的柱状部和第二部件的孔(实施方式2)；

图8是沿图7的VIII-VIII线箭头的视图；

图9是表示将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中的情形的截面图(实施方式2)；

图10示出了第一部件的柱状部和第二部件的孔(实施方式3)；

图11是沿图10的XI-XI线箭头的视图；

图12是沿图10的XII-XII线箭头的视图；

图13示出了将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中的情形(实施方式3)；

图14是沿图13的XIV-XIV线的截面图；

图15示出了第一部件的柱状部、第二部件的孔以及插入部件(实施方式4)；

图16是表示将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中的情形的截面图(实施方式4)；

图17是柱状部件的侧视图(实施方式5)；

图18是筒状部件的立体图(实施方式5)；

图19是沿图17的XIV-XIV线箭头的视图；

图20是图19的XX部分的具体示意图；

图21是沿图19的XXI-XXI线的截面图；

图22示出了将柱状部件配置在被置于模具夹具中的筒状部件的上方的状态；

图23是沿图22的XXIII-XXIII线的截面图；

图24是表示下降的柱状部件与筒状部件相接触的状态的截面图；

图25是表示柱状部件被向筒状部件压入的中途的状态的截面图；

图26是表示柱状部件被压入到筒状部件的状态的截面图；

图27是表示筒状部件的材料进入到柱状部件的突起间的槽中的状态的截面图；

图28是模具夹具的截面图(设置了底部槽的方式)；

图29是发生了塑性流动的筒状部件的材料流入模具夹具的底部槽中的状态的截面图；

图30是不限制筒状部件的外周部向外部移动的情况下进行压入时的截面图；

图31示出了压入后筒状部件的塑性流动部分的硬度测定结果；

图32示出了压入后筒状部件的塑性流动部分的硬度测定结果；

图33示出了压入后筒状部件的塑性流动部分的硬度测定结果；

图34示出了压入后柱状部件的突起部分的硬度测定结果；

图35示出了曲轴的子部件被紧固前的状态；

图36示出了子部件通过压入而被紧固的状态的曲轴；

图37是表示电动马达的轴部和法兰部紧固前的状态的截面图；

图38是表示电动马达的轴部和法兰部通过压入而被紧固的状态的截面图；

图39是表示等速万向节的钟形壳与喇叭形部件(tuplit)被紧固前的状态的截面图；

图40是表示等速万向节的钟形壳与喇叭形部件通过压入而被紧固在一起的状态的截面图；

图41是表示轴与环形齿轮通过压入而被紧固的状态的截面图；

图42是轴和环形齿轮通过螺钉被紧固在一起的状态的截面图。

具体实施方式

(实施方式1)

下面参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。在本实施方式中，说明对图1所示的第一部件100和第二部件150进行紧固的技术。如图1所示，在第一部件100上形成有沿着轴M1延伸的柱状部102。在第二部件150上形成有沿着轴M2延伸的孔152。通过将第一部件100的柱状部102压入到第二部件150的孔152中，将第一部件100与第二部件150彼此紧固在一起。当将柱状部102压入孔152中时，将柱状部102的顶端102a侧从孔152的一端152a侧压入。

如图1、图2所示，第一部件100的柱状部102具有棱柱形状，其与轴M1垂直的截面(横截面)为正方形。在柱状部102的侧面124上形成有沿轴M1方向延伸的四个峰114。在柱状部102的顶端102a侧形成有锥形部102b。对于锥形部102b，越靠近顶端102a那侧，其横截面越发缩小，并且峰114与侧面124倾斜于轴M1。图2中的D1表示与柱状部102的横截面外接的外接圆C1的直径。图2中的D2表示与柱状部102的横截面内切的内切圆C2的直径。图2中的D3表示与柱状部102的顶端部108的横截面(即顶端面128)外接的外接圆C3的直径。

如图1、图3所示，第二部件150的孔152的与轴M2垂直的截面(横截面)呈圆形。孔152的横截面沿着轴M2方向是恒定的，其直径为D6。由于孔152的横截面为圆形，因而与孔152的横截面外接的外接圆的直径以及与孔152的横截面内切的内切圆的直径都是D6。

第一部件100的柱状部102的尺寸被设定为：其横截面的外接圆直径D1比第二部件150的孔152的直径D6大，并且其横截面的内切圆直径D2比第二部件150的孔152的横截面的直径D6小。此外，在第一部件100的柱状部102的锥形部102b上，柱状部102的横截面被缩小，使得柱状部102的顶端102a的横截面(即顶端面128)的外接圆直径D3比第二部件的孔152的横截面的直径D6小。在锥形部102b上，横截面朝着柱状部102的压入方向而均匀地缩小。

第一部件100使用了硬度比第二部件150高的材料。此外，在第一部件100的柱状部102的侧面124上实施了高频淬火，其硬度被提高。由此，第一部件100的柱状部102的侧面124的硬度比第二部件150的孔152的侧面高。第一部件100和第二部件150例如可以是钢制的、铝制的、或是铜制的。第一部件100和第二部件150例如可以通过锻造而成形。也可以在第一部件100的柱状部102的侧面124或第二部件150的孔152的侧面上实施电镀或化学覆膜等成型处理。

图4、图5示出了将第一部件100的柱状部102压入第二部件150的孔152中的情形。如图4所示，在该压入工序中，在用金属模具190支撑住第二部件150的状态下，使柱状部102的轴M1与孔152的轴M2一致，使第一部件100和第二部件150沿着轴M1、M2相对接近。如先前说明的那样，柱状部102的横截面的外接圆直径D1比孔152的直径D6大，其内切圆直径D2比孔152的直径D6小。因此，如图5所示，当将柱状部102向孔152中压入时，柱状部102的侧面124的一部分(具体是指峰114的附近)与孔152的侧面抵接，并且柱状部102的侧面124的一部分从孔152的侧面分离而形成间隙180。由于柱状部102的侧面124的硬度比孔152的侧面高，因而孔152的侧面发生大的塑性变形。另外，柱状部102的侧面124也发生程度较小的塑性变形。由于在柱状部102的顶端102a侧设置有峰114与侧面124倾斜的锥形部102b，因此第二部件150的发生了塑性变形的部分不怎么向下方流动，而大多流入到柱状部102与孔152之间的间隙180内。由于加工硬化，塑性流动到该间隙180内的部分182的硬度升高。第二部件150的塑性变形部分182向间隙180内流动，并且加工硬化伴随着塑性变形，从而将第一部件100和第二部件150牢固地紧固在一起。

第一部件100的柱状部102的横截面不限于正方形。例如如图6的(a)所示，其横截面也可以是三角形，也可以如图6的(b)所示，其横截面为六边形，或者也可以如图6的(c)所示，其横截面为大致十字形的多边形。只要柱状部102的横截面的形状为其外接圆直径D1比孔152的直径D6大，并且其内切圆直径D2比孔152的直径D6小即可。无论哪种情况下，当将柱状部102压入孔152中时，柱状部102的侧面124的一部分(具体是指峰114的附近)会咬入到孔152的侧面中，并且会在柱状部102的侧面124的一部分与孔152的侧面之间形成间隙180。另外，第二部件150的塑性变形部分182流动到间隙180内，并且加工硬化伴随着塑性变形，由此第一部件100与第二部件150被牢固地紧固在一起。

(实施方式2)

下面参照附图对本发明的实施方式2进行说明。在本实施方式中，说明对图7所示的第一部件100和第二部件250进行紧固的技术。与实施方式1相比，第一部件100相同，第二部件250不同。如图7所示，在第二部件250上形成有沿轴M2延伸的孔252。通过将第一部件100的柱状部102压入第二部件250的孔252中，而将第一部件100和第二部件250彼此紧固在一起。当将柱状部102压入孔252中时，柱状部102的顶端102a侧从孔252的一端252a侧压入。

如图7、图8所示，第二部件250的孔252的与轴M2垂直的截面(横截面)呈正方形。孔252的横截面沿着轴M2方向而恒定。图8中的D6表示与孔252的横截面外接的外接圆C6的直径。图2中的D7表示与孔252的横截面内切的内切圆C7的直径。

第一部件100的柱状部102的横截面和第二部件250的孔252的横截面都是正方形，其大小也相等。因此，第一部件100的柱状部102的横截面的外接圆直径D1与第二部件250的孔252的横截面的外接圆直径D6相等，且比第二部件250的孔252的横截面的内切圆直径D7大。此外，第一部件100的柱状部102的横截面的内切圆直径D2与第二部件250的孔252的横截面的内切圆直径D7相等，且比第二部件250的孔252的横截面的外接圆直径D6小。此外，第一部件100的顶端面128的外接圆直径D3比第二部件250的孔252的内切圆直径D7小。

第一部件100的柱状部102的侧面124的硬度比第二部件250的孔252的侧面高。

图9示出了将第一部件100的柱状部102压入第二部件250的孔252内的情形。如先前说明的那样，第一部件100的柱状部102的横截面的外接圆直径D1比第二部件250的孔252的横截面的内切圆直径D7大，第一部件100的柱状部102的横截面的内切圆直径D2比第二部件250的孔252的横截面的外接圆直径D6小。因此，当将柱状部102压入孔252中时，将二者在轴的环绕方向上保持45度的相位差而压入，由此柱状部102的侧面124的一部分(具体是指峰114的附近)与孔252的侧面相抵接，并且柱状部102的侧面124的一部分从孔252的侧面分离而形成间隙280。由于柱状部102的侧面124的硬度比孔252的侧面高，因而柱状部102的峰114咬入到孔252的侧面，孔252的侧面发生大的塑性变形。另外，柱状部102的侧面124也发生程度较小的塑性变形。由于在柱状部102的顶端102a侧设置有峰114或侧面124倾斜的锥形部102b，因此第二部件250的发生了塑性变形的部分不怎么向下方流动，而大多流入到柱状部102和孔252之间的间隙280内。由于加工硬化，塑性流动到该间隙280中的部分282的硬度升高。第二部件250的塑性变形部分282向间隙280内流动，并且加工硬化伴随着塑性变形，从而将第一部件100和第二部件250牢固地紧固在一起。

第一部件100的柱状部102的横截面不限于正方形。同样，第二部件250的孔252的横截面也不限于正方形。柱状部102的横截面与孔252的横截面分别可以是三角形、四边形、五边形……中的某一个。柱状部102的横截面与孔252的横截面可以形状与尺寸彼此相同，也可以形状彼此相同而尺寸彼此不同，也可以是形状与尺寸彼此都不同。在任一种情况下，只要使柱状部102的横截面的外接圆直径D1比孔252的横截面的内切圆直径D7大，使柱状部102的横截面的内切圆直径D2比孔252的横截面的外接圆直径D6小即可。由此，可以将柱状部102压入孔152中，使得柱状部102的侧面124的一部分与孔252的侧面抵接，并且柱状部102的侧面124的一部分从孔252的侧面分离而形成间隙280。

(实施方式3)

下面参照附图对本发明的实施方式3进行说明。在本实施方式中，说明对图10所示的第一部件300与第二部件350进行紧固的技术。如图10所示，在第一部件300上形成有沿轴M1延伸的柱状部302。在第二部件350上形成有沿轴M2延伸的孔352。通过将第一部件300的柱状部302压入第二部件350的孔352中，将第一部件300与第二部件350彼此紧固在一起。当将柱状部302压入孔352中时，将柱状部302的顶端302a侧从孔352的一端352a侧压入。

如图10、图11所示，第一部件300的柱状部302具有圆柱形状，其与轴M1垂直的截面(横截面)为圆形。柱状部302的横截面沿着轴M1方向恒定，其直径为D1。由于柱状部302的横截面为圆形，因而与柱状部302的横截面外接的外接圆的直径以及与柱状部302的横截面内切的内切圆的直径都为D1。

如图10、图12所示，第二部件350的孔352的与轴M2垂直的截面(横截面)为正方形。在孔352的一端352a侧形成有锥形部352b。对于锥形部352b，越靠近一端352a那侧，其横截面越发扩大，孔352的侧面倾斜于轴M2。图12中的D6表示与孔352的横截面外接的外接圆C6的直径。图12中的D7表示与孔352的横截面内切的内切圆C7的直径。图12中的D8表示与孔352的一端352a的横截面内切的内切圆C8的直径。

第一部件300的柱状部302的直径D1比第二部件350的孔352的内切圆直径D7大，比第二部件350的孔352的外接圆直径D6小。此外，在孔352的锥形部352a处，孔352的横截面扩大，使得孔352的一端352a的内切圆直径D8比第一部件300的柱状部302的直径D1大。换句话说，在孔352的锥形部352a处，孔352的横截面朝着柱状部302的压入方向而缩小。

第一部件300的柱状部302的侧面324的硬度比第二部件350的孔352的侧面低。

图13、图14示出了将第一部件300的柱状部302压入到第二部件350的孔352中的情形。如图13所示，在该压入工序中，在用金属模具390支撑住第二部件350的状态下，使柱状部302的轴M1与孔352的轴M2一致，使第一部件300和第二部件350沿着轴M1、M2而相对接近。如先前说明的那样，柱状部302的直径D1比孔352的内切圆直径D7大，比孔352的外接圆直径D6小。因此，如图14所示，当将柱状部302压入孔352中时，柱状部302的侧面324的一部分与孔352的侧面相抵接，并且柱状部302的侧面324的一部分从孔352的侧面分离而形成间隙380。由于柱状部302的侧面324的硬度比孔352的侧面低，因而柱状部302的侧面324发生大的塑性变形。另外，孔352的侧面也发生程度较小的塑性变形。由于在孔352的一端352a侧设置了侧面倾斜的锥形部352b，因此第一部件300的发生了塑性变形的部分不怎么向上方流动，而大多流入到柱状部302与孔352之间的间隙380内。由于加工硬化，塑性流动到该间隙380中的部分382的硬度升高。第一部件300的塑性变形部分382向间隙380内流动，并且加工硬化伴随着塑性变形，从而将第一部件300和第二部件350牢固地紧固起来。

第二部件350的孔352的横截面不限于正方形。第二部件350的孔352的横截面可以是三角形、四边形、五边形中的某一个。无论在哪种情况下，只要使孔352的横截面为如下形状即可，即：其外接圆直径D6比柱状部302的直径D1大，并且其内切圆直径D2比柱状部302的直径D1小。由此，能够将柱状部302压入孔352中，使得柱状部302的侧面324的一部分与孔352的侧面发生干涉，并且在柱状部302的侧面324的一部分上与孔352的侧面之间形成间隙380。

(实施方式4)

下面参照附图对本发明的实施方式4进行说明。在本实施方式中，说明对图15所示的第一部件100和第二部件150进行紧固的技术。与实施方式1相比，第一部件100和第二部件150分别相同，但在夹装了插入部件400这点上不同。插入部件400是具有内孔402的环形部件。插入部件400可以由金属制成也可以由非金属制成。插入部件400优选硬度比第一部件100和第二部件150低。

图16示出了将第一部件100的柱状部102压入到第二部件250的孔252中的情形。如图16所示，柱状部102的侧面124的一部分(具体是指峰114附近)咬入孔252的侧面中，并且柱状部102的侧面124的一部分从孔252的侧面分离。并且，变形的插入部件400填充柱状部102的侧面124和孔252的侧面之间的间隙。由此，将第一部件100和第二部件150牢固地紧固在一起。

(实施方式5)

首先记载后述的实施方式5的主要特征。

(特征1)在柱状部12的下端侧形成有沿轴18的方向延伸并且在圆周方向上重复的突起16的组。在突起16上设置有高度恒定部位19和高度变化部20(参照图21)，高度恒定部位19的峰高度为固定的高度，而高度变化部19的峰高度朝向上方均匀地变化。

(特征2)在柱状部件12上形成有在轴向和圆周方向上延伸的一对第一抵接面25。一个第一抵接面25与另一个第一抵接面25夹着柱状部件12的轴18而配置在对称的位置上。另外，在柱状部件12上形成有在轴向和圆周方向上延伸并且相位与第一抵接面25错开90度的一对第二抵接面26。

(特征3)柱状部件12由硬度比筒状部件14高的材料制造。

(特征4)柱状部件被置于模具夹具的圆形凹部中。

(特征5)当紧固柱状部件12和筒状部件14时，使柱状部件12向筒状部件14下降。由于在柱状部件12上设置有突起16的高度变化部20和锥形面41，因此筒状部件14的发生了塑性变形的部分不怎么向下方流动，而是一边流动一边进入到突起16与突起16之间的槽17内。筒状部件14和柱状部件12的突起16发生塑性变形，从而在双方的变形部分上发生加工硬化。筒状部件14的塑性变形部分充分进入到柱状部件12的槽17内、以及加工硬化伴随着塑性变形，从而将柱状部件12和筒状部件14牢固地紧固在一起。

参照附图对本发明的实施方式5进行说明。在本实施方式中，通过压入而将图17所示的柱状部件12和图18所示的筒状部件14紧固在一起。在以下的说明中，图17的上下分别对应于柱状部件12和筒状部件4的上下。

如图17、图19所示，柱状部件12的下端侧上形成有在轴18的方向上延伸并且在圆周方向上重复的突起16的组(形成了锯齿)。如图19明确所示，在突起16与突起16之间形成有槽17。如图21所示，在突起16上设置有峰高度恒定的部位19(以下称为“高度恒定部19”)和峰高度朝向上方均匀增加(变化)的部分20(以下称为“高度变化部20”)。在高度变化部20的上端部22、即高度变化部20与高度恒定部19连续的部位上施加了R(倒角)。

在突起16的下方设置有锥形的部分41(以下有时称为“锥形面41”)，其横截面为圆形，并且半径朝向上方均匀地增加。突起16的高度变化部20通过在其末端29使高度变为零而与锥形面41连续。锥形面41与形成在顶端的顶端面24连续。对于柱状部件12，在锥形面41和突起的高度变化部20上，横截面朝向柱状部件12的压入方向而均匀地缩小。

尽管突起16的高度变化部20和锥形面41的侧面形状在图21中为直线形，但并不限于此。例如，高度变化部20和锥形面41的侧面形状也可以是曲面状。突起16的高度变化部20的上端部22只要能够平滑地与高度恒定部19连续即可，不一定非得是R状。

如图20所示，突起16的一个侧面27与直径方向一致。突起16的另一个侧面28倾斜于一个侧面27。

如图19所示，柱状部件12上形成有在该轴18的方向上延伸的一对第一抵接面(壁)25。一个第一抵接面25与另一个第一抵接面25夹着柱状部件12的轴18而配置在对称的位置上。当假设以柱状部件12的轴18为中心的圆柱时，第一抵接面25的面与该圆柱的外周面一致。另外，在柱状部件12上，形成有与第一抵接面25形状相同并且被同样地配置的第二抵接面26。第一抵接面25与第二抵接面26的相位错开90度。

与柱状部件12的垂直于轴18的截面外接的外接圆的直径D1(以下简称为外径D1)的尺寸被设定成比筒状部件14的内径D6(参照图18)大。柱状部件12的顶端面24的直径D3的尺寸被设定为比筒状部件14的内径D6小。与柱状部件12的垂直于轴18的截面内切的内切圆的直径、即包含柱状部件12的槽17的各底面23的圆的直径(以下称为“底面直径D2”)的尺寸被设定为比筒状部件14的内径D6大。另外，底面直径D2的尺寸也可以设定成比筒状部件14的内径D6小。

柱状部件12是锻造件，由硬度比筒状部件14高的材料制成。也可以在柱状部件12的突起16与突起16的根端部分实施诸如高频淬火等，使得突起16及其根端部分的硬度比筒状部件14高。柱状部件12和筒状部件例如可以是钢制的、或铝制的、或者铜制的。

如图22、图23所示，作为对柱状部件12和筒状部件14进行紧固的准备，将筒状部件14置于模具夹具(金属模具)30的圆形凹部39中。筒状部件14的上表面33配置得比模具夹具30的上表面34低。筒状部件14以其外周面31与模具夹具30的内周面32之间几乎没有间隙的状态而被置于模具夹具30中。模具夹具30被固定在支撑台(省略了图示)上。

如图22所示，柱状部件12在由升降机构(省略了图示)支撑的状态下被配置在置于模具夹具30中的筒状部件14的上方。当对柱状部件12和筒状部件14进行紧固时，使柱状部件12下降。如已经说明的那样，顶端面24的直径D3的尺寸被设定为比筒状部件14的内径D6小。因而，如图24所示，当柱状部件12下降时，柱状部件12的锥形面41与筒状部件14的内周上缘36接触。此外，槽17的底面直径D2的尺寸被设定为比筒状部件14的内径D6大。因而，当柱状部件12下降从而锥形面41与筒状部件30的内周上缘36接触时，在水平方向的位置关系上，筒状部件14的内周面35被配置得比槽17的底面23靠内侧(轴侧)。

图25示出了柱状部件25进一步下降的状态。柱状部件12的突起16的峰高度在下方比上方低，并且柱状部件12的硬度比筒状部件14的硬度高，因此使突起16咬入筒状部件14中，而一边使筒状部件14发生大量的塑性变形一边下降。此时，突起16也发生程度比筒状部件14小的塑性变形。由于在柱状部件12上设置有侧面形状倾斜的高度变化部20和锥形面41，因此筒状部件14的发生了塑性变形的部分不怎么向下方流动，而是一边向槽17内流动一边进入(流入)。由于筒状部件14多少会向下方流动，因此在筒状部件14上形成塑性变形为凸状的部分70(在以下说明的图中，省略了塑性变形为凸状的该部分70)。

图26示出了柱状部件12到达最下方位置后停止了的状态。柱状部件12的突起16使筒状部件14发生塑性变形，由于筒状部件14被置于模具夹具30中而无法向外侧变形，因而筒状部件14的上表面33比变形前更高。此外，筒状部件14的内周面35也比变形前更靠近内侧。如图27所示，筒状部件14的塑性变形部分充分地进入到柱状部件12的槽17内。此外，由于筒状部件14的突起16所咬入的部分附近和柱状部件12的突起16发生塑性变形，因而在双方的变形部分上会发生加工硬化。因而，塑性变形部分的硬度升高。因此，筒状部件14的塑性变形部分充分进入到柱状部件12的槽17内、以及加工硬化伴随着塑性变形，从而将柱状部件12和筒状部件14牢固地紧固在一起。

与此相对，如果不在柱状部件12上设置高度变化部20和锥形面41，则与设置了的时候相比，筒状部件14的内周部分会被向正下方大量推回。因而筒状部件14的塑性变形部分进入到槽17内的量变少。当然，即使不设置锥形面41，由于筒状部件14的塑性变形部分进入到了槽17内，柱状部件12与筒状部件14也被可靠地紧固在一起。

如前所述，突起16的一个侧面27与直径方向一致，突起16的另一个侧面28倾斜于一个侧面27。因此，柱状部件12与筒状部件14的环绕轴的紧固强度会根据力矩的作用方向的不同而产生大小差异。例如，在图27中，当固定筒状部件14时，与在柱状部件12上施加逆时针方向的力矩相比，在柱状部件12上施加顺时针方向的力矩能够获得更大的紧固强度。这是因为：由于突起16的另一个侧面28相对于直径方向是倾斜的，因而当在柱状部件12上施加逆时针方向的力矩时，在柱状部件12与筒状部件14之间容易产生滑动。

如前所述，柱状部件12下降从而该锥形面41与筒状部件14的内周上缘36接触时，筒状部件14的内周面35与槽17的底面23相比被配置于内侧。设定柱状部件12的顶端面24的直径D3和底面23的底面直径D2，使得即便筒状部件12的内径D6发生偏差也能够保证这种关系。因此，即使筒状部件12的内径D6发生偏差，当柱状部件12与筒状部件14的内周上缘36接触时，在水平方向的位置关系上，在筒状部件14的内周面35与槽17的底面23之间不会产生间隙。如果在筒状部件14的内周面35和槽17的底面23之间不产生间隙，则当柱状部件12进一步下降而筒状部件14发生变形时，塑性变形部分充分进入到槽17内。

柱状部件12的一个第一抵接面25与另一个第一抵接面25之间的距离、以及一个第二抵接面26与另一个第二抵接面26之间的距离被设定为：即使筒状部件14的内径D6发生偏差，它们也会比内径D6稍大。因而，当柱状部件12下降从而突起16咬入筒状部件14中时，第一抵接面25与第二抵接面26同筒状部件14的内周面35发生面彼此间的抵接。由于第一抵接面和第二抵接面在面彼此间进行抵接，因此不会像突起16那样咬入筒状部件14。因此，柱状部件12和筒状部件14通过内周面35与第一抵接面25和第二抵接面26的彼此向导，而高精度地保持轴与轴相一致。

如上所述，在突起16的高度变化部20的上端部22上施加了R。因而，当柱状部件12通过下降而从突起16的高度变化部20与筒状部件14相接触的状态，在此基础上再转移到突起16的高度恒定部19也与筒状部件14相接触的状态时，避免了使柱状部件12下降的力急剧降低。因此，容易控制柱状部件12的下降速度。也可一检测使柱状部件12下降的力的变化，兵根据该变化来推测柱状部件12的下降位置。如此，与仅仅根据柱状部件12的移动距离进行压入控制相比，能够进行准确的紧固。

一对第一抵接面25和一对第二抵接面26指甲你的相位差不限于90度。即使它们之间的相位偏差是90度以外的角度，所述抵接面25、26也能够使柱状部件12的轴与筒状部件14的轴高精度地保持一致。第一抵接面25、第二抵接面26这样面也可以设置五处以上。通过配置多个抵接面，并使得该配置确保压入时作用在抵接面上的力的力矩之和为零，则能够使得柱状部件12的轴与筒状部件14的轴高精度地一致。

如图28所示，也可以在模具夹具30的底部37的外周部附近形成在圆周方向上走一圈的底部槽38。形成这样的底部槽38后，如图29所示，筒状部件14的塑性变形部分的一部分流动进入底部槽38。可以通过设定底部槽38的深度、宽度、截面形状、位置，来调整塑性变形的量和塑性变形范围。如果能够调整塑性变形的量和塑性变形范围，则能够设定硬度和加工硬化的范围，使得紧固力稳定。这种模具夹具30也可以利用在先前说明的实施方式1至4中。

如图30所示，也可以不使用模具夹具30来紧固柱状部件12和筒状部件14。此时，预先在支撑台40上定位筒状部件14。即使不使用模具夹具30，当筒状部件14的壁厚(外周面31与内周面35之间的距离)较大时、或者筒状部件14的硬度比柱状部件12的硬度小很多时，也能够使筒状部件14的塑性变形部分充分进入到柱状部件12的槽17中。

柱状部件12不限于圆柱形，也可以是棱柱形。筒状部件14也可以不是圆筒形。例如，筒状部件14的内周面也可以是多边形。

发明人在各种条件下对筒状部件14和柱状部件12进行紧固，并测定了它们的硬度。下面对其结果进行说明。

图31的上半部分示出了筒状部件14的塑性变形部分进入到柱状部件12的槽17中的截面图。柱状部件12以虚线表示，筒状部件14以实线表示。筒状部件14进入到了槽17深度上的大约2/3之中。紧固条件是“δ/h＝0.5”，侧视高度变化部20与锥形面41时的倾斜角度(相对于轴18方向的角度)为30度。这里，“δ”是从柱状部件12的外径D1扣除筒状部件14的内径D6后的值的1/2。即，其是在紧固前的状态下使柱状部件12与筒状部件14在轴向上重合时，突起16与筒状部件14相重复部分在直径方向上的距离。“h”是突起16的峰的高度(槽17的深度)。因此，“δ/h”越大，则柱状部件12与筒状部件14的压入范围越大。筒状部件12的硬度测定是针对(a)～(f)这六列，按照各列的各点(以菱形表示)而进行的。

图31的下半部分将硬度测定结果汇总在了图表中。图表的横轴对应的是以预定位置为基准而沿(a)～(f)各列的距离。纵轴对应的是所测定的硬度(维氏硬度Hv)。图表中的(m)表示筒状部件14的材料硬度(压入前的硬度)。由图表明显地可知，紧固后(a)列～(f)列的硬度全部都提高了。作为整体趋势，表现出了进入到槽17内越深的部分硬度更高的趋势。

图32示出了当以紧固条件为“δ/h＝0.25”、倾斜角度为30度进行了紧固时的硬度测量结果。如图32的上半部分所示，筒状部件14的塑性变形部分仅进入到柱状部件12的槽17中很浅。可以认为这是因为：如果“δ/h”为0.25，则比较小。即使如此，如从图32的下半部分明显地可知那样，也产生了加工硬化从而硬度升高了。

图33示出了当以紧固条件为“δ/h＝0.75”、倾斜角度为30度进行了紧固时的硬度测量结果。如图33的上半部分所示，筒状部件14深深地进入到了槽17中。(a)列～(f)列的硬度全部升高。由于筒状部件14进入槽17中很深、硬度变高，因而在本紧固条件下进行了紧固时，柱状部件12和筒状部件14的绕轴的紧固强度最大。

图34是将紧固条件为“δ/h＝0.5”、倾斜角度为30度时(与图31相同的条件)紧固后的突起16的硬度汇总而成的图表。图表的横轴对应于从突起16的顶面起朝向柱状部件12的轴18的方向的距离。图表的纵轴对应于测定出的硬度(维氏硬度Hv)。图表中的实线表示测出的硬度，虚线表示柱状部件14的材料硬度。突起16的硬度在距离大约2mm之前大致维持恒定，距离进一步增大则急剧降低到材料硬度。

上述实施方式1至5中说明的紧固技术能够适用于对各种部件进行紧固。

图35示出了具有子部件43～48的曲轴42。在子部件43上形成有凹部50。在子部件44～47上分别形成有凹部50以及具有多个突起的锯齿部51。在子部件48上形成有锯齿部51。图36示出了将锯齿部51压入凹部50中来紧固子部件43～48，形成了曲轴42的状态。

以往，曲轴是一体制成的。此时，图36所示的间隙52被进行了热锻造加工。对于间隙52进行锻造的模具的宽度，即便要做得很薄也是有限度的。因而，无法减小曲轴的轴向长度。而根据本发明的紧固技术，由于紧固子部件43～48来制成曲轴42，因此不需要对间隙52进行热锻造加工。因此，与以往相比能够减小曲轴42的轴向长度。

此外，对于V型发动机的曲轴，当一体制成时需要扭弯工序。而根据本发明的紧固技术，由于在紧固时能够调整凹部与锯齿部的绕轴的位置关系，因此能够省去扭弯工序。

也可以使子部件44～48进一步由多个子部件44～48的子部件构成，将本发明的技术适用在它们的紧固中。

图37示出了电动马达的曲轴部53与法兰部54。在曲轴部53上形成有锯齿部55。图38示出了根据本发明的紧固技术将曲轴部53与法兰部54紧固在一起的状态。

图39示出了等速万向节的钟形壳56和喇叭形部件57。在钟形壳56的内周面上形成有锯齿部58。钟形壳56的锯齿部随着其端部72朝向开口而内径逐渐扩大。喇叭形部件57的一端部74逐渐缩小。如图40所示，钟形壳56和喇叭形部件57通过本发明的紧固技术而被紧固在一起。

图41是示出了轴60和环形齿轮61通过本发明的紧固技术而被紧固在一起的状态。轴60的外周部上形成有锯齿部62。与此相对，如果不采用本发明的紧固技术，则如图42所示必须用螺钉65来紧固轴63和环形齿轮61，从而增加了部件数量。

除了上述以外，本发明的紧固技术也适于采用在例如下述部件彼此的紧固中。

(1)后车轴的轴与法兰之间的紧固(以往是一体成形)。能够使得制造设备小型化。

(2)发动机歧管与法兰之间的紧固(以往是焊接)。能够提高结合可靠性。

(3)转向结构部件彼此间的紧固(以往是由花键进行的轻压入紧固)。提高了紧固强度。

(4)推进轴的万向节叉与轴的紧固、或者传动构成部件彼此间的紧固(以往是通过电子束焊接而结合的)。能够降低成本，并且提高了紧固强度。

(5)轴部件、和带有底及法兰形状的部件的紧固(例如，车辆的后轴)。

还可以在筒状部件的内侧形成突起，并从该突起的峰高度低的那侧压入，从而使得柱状部件塑性变形，能够将筒状部件与柱状部件紧固在一起。

根据本发明的紧固技术，由于从突起的峰高度低的那侧压入，因此能有效地进行塑性变形。

以上对本发明的具体例子进行了详细说明，但这些仅仅是例示，而不是对保护范围的限定。权利要求书中记载的技术包括以上例示的具体例子的各种变形、变更。

此外，本说明书或附图中说明的技术要素单独使用或者进行各种组合都能发挥出技术效果，并不仅限于申请时提交的权利要求所记载的组合。此外，本说明书或附图中例示的技术能够同时实现多个目的，只要能够实现其中一个目的，其自身就具有技术效果。

Claims (11)

1.一种组件的制造方法，所述组件通过将第一部件和第二部件紧固在一起而成，所述组件的制造方法的特征在于，包括：

在第一部件上形成柱状部的工序；

在第二部件上形成孔的工序；

将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中的工序；

其中，与所述柱状部的垂直于轴的截面外接的外接圆的直径比与所述孔的垂直于轴的截面内切的内切圆的直径大，

与所述柱状部的垂直于轴的截面内切的内切圆的直径比与所述孔的垂直于轴的截面外接的外接圆的直径小，

在所述柱状部和所述孔中侧面的硬度较高的一者侧面上形成有锥形部，该锥形部的垂直于轴的截面朝着柱状部的压入方向而缩小。

2.如权利要求1所述的组件的制造方法，其特征在于，

所述柱状部与所述孔中侧面的硬度较高的一者的垂直于轴的截面为多边形，并且在其压入开始侧的端部上形成有所述锥形部。

3.如权利要求1所述的组件的制造方法，其特征在于，

在所述柱状部与所述孔中侧面的硬度较高的一者的侧面上，在圆周方向上重复形成沿轴向伸出的突起，

该突起的峰的高度在位于压入开始侧的端部上较低，在位于反压入开始侧的端部上较高，并且从压入开始侧的端部起到反压入开始侧的端部为止是连续的。

4.如权利要求3所述的组件的制造方法，其特征在于，

对于所述沿轴向伸出的突起，峰高度在轴向上均匀增加的部分和峰高度在轴向上维持恒定的部分是连续的。

5.如权利要求3或4所述的组件的制造方法，其特征在于，

从所述沿轴向伸出的突起的峰向圆周方向两侧伸出的两个倾斜面相对于通过轴心和峰的半径是非对称的。

6.如权利要求3至5中任一项所述的组件的制造方法，其特征在于，

在所述柱状部的侧面和所述孔的侧面中硬度较高的一者上，在旋转对称的多处形成有沿着通过突起的峰和谷的中间高度的圆周而部分伸出的壁。

7.如权利要求1至6中任一项所述的组件的制造方法，其特征在于，

将第一部件的柱状部压入第二部件的孔中时，在柱状部的侧面和孔的侧面之间夹入硬度比柱状部的侧面和孔的侧面低的部件。

8.如权利要求1至7中任一项所述的组件的制造方法，其特征在于，

所述第一部件的柱状部的侧面的硬度比所述第二部件的孔的侧面的硬度高，

在用金属模具约束住第二部件的外周的状态下，将所述第一部件的柱状部压入所述第二部件的孔中。

9.如权利要求1至7中任一项所述的组件的制造方法，其特征在于，

所述第一部件的侧面的硬度比所述第二部件的孔的侧面的硬度高，

在用金属模具约束住第二部件的端面的一部分以及外周、并且所述端面的剩余部分能够塑性流动的状态下，将所述第一部件的柱状部压入所述第二部件的孔中。

10.一种组件，该组件通过将第一部件和第二部件紧固而成，其特在在于，

所述组件由上述权利要求1至9中任一项所述的组件的制造方法来制造，

在所述柱状部的侧面和所述孔的侧面中硬度较低的一者上形成有塑性流动部，该塑性流动部朝向所述柱状部的侧面与所述孔的侧面分离的空间塑性流动。

11.一种组件，通过将第一部件和第二部件紧固而成，其特征在于，

在第一部件上形成柱状部，

在第二部件上形成压入所述柱状部的孔，

所述柱状部的侧面和所述孔的侧面在圆周方向的一部分范围内抵接，并且在一部分范围内分离，

在柱状部和孔中侧面的硬度较高的一者的侧面上形成有锥形部，该锥形部的垂直于轴的截面朝向柱状部的压入方向而缩小，

在所述柱状部的侧面和所述孔的侧面中硬度较低的一者上形成有向所述柱状部的侧面与所述孔的侧面分离的空间塑性流动了的塑性流动部。

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