CN102834198B - 金属部件连接结构以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够进行高强度和高精度连接的金属部件连接结构以及金属部件连接装置。在第一金属部件(11)的环状部分(14)，嵌合有第二金属部件(12)的轴状部分(17)，并在第一金属部件(11)的环状部分(14)的外周部，配置约束环(33)，通过按压环状部分(14)使其发生塑性变形，并使环状部分(14)流入到轴状部分(17)的连接槽(16)，通过机械性啮合来连接第一金属部件(11)和第二金属部件(12)。

Description

金属部件连接结构以及装置

技术领域

本发明涉及利用塑性流动连接的金属部件的连接结构以及连接装置。

背景技术

以往，为了使轴状的金属部件嵌合并固定在由金属形成的机架的环状部分上，而沿着轴状金属部件的外周缘形成一体化的支架部，并用螺栓将该支架部紧固在机架上。但是，为了形成支架部而使部件的重量以及费用增加。另外，在批量生产中因螺栓的紧固而导致生产性变差。因此，已知有一种使金属发生塑性变形并进行连接的方法(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平5－318109号公报

发明内容

但是，在利用了塑性流动连接的金属部件的连接中，为了获得较高的连接强度，就需要增大为了按压而施加的负荷，从而就存在仅限于所按压的机架侧的机械强度高的部件这一问题。

另外，在将两个部件进行连接的过程中，由于对一个部件施加较大的负荷并进行按压，因此，就无法避免在进行连接的两部件之间的相对位置的变化，并难以进行高精度的连接。

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供一种在利用塑性流动连接的金属部件的连接中，能够进行高强度和高精度连接的金属部件连接结构以及金属部件连接装置。

为了达到上述目的，本发明的金属部件连接结构的特征在于，在包括环状部分的第一金属部件的该环状部分，嵌合有包括轴状部分的第二金属部件的该轴状部分，该轴状部分在外周部具有连接槽，在第一金属部件的环状部分的外周部配置约束环，通过按压该环状部分使其发生塑性变形，并使环状部分流入到轴状部分的连接槽，通过机械性啮合来连接第一金属部件和第二金属部件。

根据这一结构，即使在环状部分的壁厚较薄的情况下，也能够用约束环从外周部对环状部分进行加强，并使环状部分塑性流动到轴状部分的连接槽，从而进行连接。另外，即使在环状部分由高硬度材料或者缺乏延展性的材料而形成的情况下，通过用约束环从外周部对环状部分进行加强，也能够约束环状部分向外周的扩展，能够使环状部分有效地塑性流动到轴状部分的连接槽，并能够实现较高的连接强度。另外，由于用约束环从外周来固定环状部分，因此即使对环状部分施加较大的负荷并进行按压，也能够防止环状部分的轴心、与轴状部分的轴心的相对位置的变化，因而能够进行高精度的连接。另外，由于通过机械性啮合进行的连接，能够确保相对于轴向的高剪切强度，并且能够确保在塑性流动连接时的因残余应力所产生的旋转方向的高强度，因此能够实现高强度的连接。

在该结构中，还可以采用如下的结构：所述第一金属部件是铝压铸制品，所述环状部分是厚度2mm以上的薄壁部分。

根据这一结构，能够使高硬度的铝压铸制品的薄壁部分发生塑性流动并进行高强度的连接而不会发生破裂。因此，由于不需要如以往那样在轴状的第二金属部件的轴状部分上一体化形成支架部，并将该支架部利用螺栓紧固在由铝压铸所形成的第一金属部件上，因此，能够实现金属部件的轻量化以及低成本化。而且，由于能够利用塑性流动连接，因此能够提高生产性。

在该结构中，还可以在所述环状部分的外周嵌合有环状部件，所述环状部件的热膨胀系数小于所述环状部分且刚性高于所述环状部分。

根据这一结构，由于将热膨胀系数小于该环状部分的环状部件嵌合在环状部分的外周，因此，即使将该金属部件连接结构应用于例如发动机部件等那样的、在高温且振动环境下进行使用的部件的情况下，也能够抑制因高温下第一金属部件与第二金属部件的热膨胀差所导致的紧固力的下降，并且由于所述环状部件由刚性高于环状部分的部件所构成，因此环状部件从外侧保护环状部分，所以能够确保金属部件连接结构的耐久性。

在该结构中，所述连接槽包括：沿所述轴状部分的周向延伸的多条横槽；在任意一个环槽脊部上沿周向隔开间隔并沿轴向延伸的多个纵槽。

根据这一结构，由于在轴状部分的外周上，不仅形成沿周向延伸的横槽，而且形成如齿槽那样的多个纵槽，因此，即使将该金属部件连接结构应用于例如在轴状部分作用有较大的沿周向的旋转力的部件等的情况下，通过使其塑性流动到纵槽而成为周向的制动器，从而使连接强度提高。

另外，本发明的特征在于，金属部件连接装置包括模具机构、约束环以及冲压机构，所述模具机构在包括环状部分的第一金属部件的该环状部分、嵌合有包括轴状部分的第二金属部件的该轴状部分的状态下，对所述第一金属部件和所述第二金属部件进行保持，所述轴状部分在外周部具有连接槽；所述约束环被配置在所述第一金属部件的环状部分的外周部；所述冲压机构在通过所述约束环来约束所述第一金属部件的环状部分的外周部的状态下，对该环状部分进行按压，通过所述冲压机构的按压而使所述环状部分发生塑性变形，并使环状部分流入到轴状部分的连接槽，通过机械性啮合来连接所述第一金属部件和所述第二金属部件。

根据这一结构，能够防止环状部分向外周方向的扩展，例如即使在第一金属部件的环状部分是铝压铸制品的薄壁部分的情况下，也能够防止因冲压机构的按压而使环状部分破裂。进而，能够使经过塑性变形的环状部分有效地流入到连接槽。另外，由于能够通过约束环来防止环状部分以及与环状部分相嵌合的轴状部分的变动，因此能够实现高精度的连接。

在该结构中，还可以采用将所述约束环配置于所述冲压机构的结构。根据这一结构，在批量生产的制造工序中，通过使冲压机构上升，能够使约束环自动地从第一金属部件的环状部分中脱离。因此，在约束环的装卸上就不需要花费劳力，使用约束环，就能够实现环状部分与轴状部分的高精度和高强度的连接。

在该结构中，还可以在所述环状部分的外周嵌合有环状部件，所述环状部件的热膨胀系数小于环状部分且刚性高于环状部分，并在环状部件的外周部配置所述约束环。

根据这一结构，由于将热膨胀系数小于该环状部分的环状部件嵌合在环状部分的外周上，因此，即使将金属部件连接结构应用于例如发动机部件等那样的在高温且振动环境下进行使用的部件的情况下，也能够抑制因高温下第一金属部件与第二金属部件的热膨胀差所导致的紧固力的下降，并且由于所述环状部件由刚性高于环状部分的部件所构成，因此环状部件从外侧保护环状部分，所以能够确保金属部件连接结构的耐久性。

在该结构中，所述连接槽还可以包括：沿所述轴状部分的周向延伸的多条横槽；在任意一个环槽脊部上沿周向隔开间隔并沿轴向延伸的多个纵槽。

根据这一结构，由于在轴状部分的外周上，不仅形成沿周向延伸的横槽，而且形成如齿槽那样的多个纵槽，因此，即使在将金属部件连接结构应用于例如在轴状部分作用有较大的沿周向的旋转力的部件等的情况下，通过使其塑性流动到纵槽而成为周向的制动器，从而使连接强度提高。

根据本发明，即使在环状部分的壁厚较薄的情况下，也能够用约束环从外周部对环状部分进行加强，并使环状部分塑性流动到轴状部分的连接槽，从而进行连接。另外，即使在环状部分由高硬度材料或者缺乏延展性的材料而形成的情况下，通过用约束环从外周部对环状部分进行加强，也能够约束环状部分向外周的扩展，能够使环状部分有效地塑性流动到轴状部分的连接槽，并能够实现较高的连接强度。另外，由于用约束环从外周来固定环状部分，因此即使对环状部分施加较大的负荷并进行按压，也能够防止环状部分的轴心、与轴状部分的轴心的相对位置的变化，所以能够进行高精度的连接。

附图说明

图1A是表示第一金属部件以及第二金属部件的截面图；图1B是表示一部分第二金属部件的截面放大图。

图2是表示本实施方式所涉及的金属部件连接装置的截面图。

图3是表示降下了冲压机构的状态的截面图。

图4是第一金属部件以及第二金属部件的连接部分的放大图。

图5是表示金属部件连接装置的工序的截面图。

图6A是表示通过本实施方式进行连接的金属部件的截面图；图6B是表示一部分第二金属部件的截面放大图。

图7是表示通过本实施方式进行连接的金属部件的连接强度的图。

图8是表示冲头宽度与连接强度的关系图。

图9A～B是其他实施方式的相当于图6A～B的图，图9A是表示通过其他实施方式进行连接的金属部件的截面图；图9B是表示一部分第二金属部件的截面放大图。

图10A～C是其他实施方式的相当于图1A～B的图，图10A是表示第一金属部件以及第二金属部件的截面图；图10B是表示一部分第二金属部件的截面放大图；图10C是第二金属部件的俯视图。

附图标记的说明

11：第一金属部件

12：第二金属部件

14：环状部分

16：连接槽

16A：横槽

16B：纵槽

17：轴状部分

17A：环槽脊部

20：金属部件连接装置

23：约束环

36：冲头

91：钢环(环状部件)

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1A及图1B示出了能够应用本实施方式所涉及的金属部件连接结构的第一金属部件11以及第二金属部件12的一个例子。此外，本实施方式中的附图所示的第一金属部件11以及第二金属部件12的形状，只不过是用于说明本实施方式的一个例子，本实施方式的应用部件并不限于这些形状。

第一金属部件11是金属制的机架，其包括：主体部13和与主体部13形成为一体的环状部分14。在环状部分14上形成开口部15，环状部分14是例如厚度t为3mm、高度h1为6mm的薄壁部分。第一金属部件11是由铝合金等经过成型后的压铸制品，也是缺乏延展性的材料。

第二金属部件12由钢等钢材所形成，在本实施方式中，其全体部分都形成为轴状部分17。轴状部分17如图1B的放大图所示，沿着轴状部分17的外周面形成有多个环状的连接槽16。虽然在本实施方式中，假设第二金属部件12是钢制的具有花键孔的环状物等，但并不局限于此，还可以是由刚性较高的材料所形成的轴等。

轴状部分17的外径与设在第一金属部件11的环状部分14上的开口部15，形成了具有所希望公差的大致相同的直径。另外，以如下方式预先形成第一金属部件11和第二金属部件12：即、在将第二金属部件12的轴状部分17插入第一金属部件11的开口部15中并使第一金属部件11和第二金属部件12进行嵌合时，环状部分14与轴状部分17的轴心高度重合。

图2是表示本实施方式所涉及的金属部件连接装置20的图。金属部件连接装置20大致由冲压机构30和模具机构40构成。冲压机构30被液压缸(传动装置)的活塞51所支承，该冲压机构30整体上能沿上下进行自由升降。上部底座51A被固定在活塞51的下端部，冲头底座31被固定在上部底座51A上。

冲头底座31对支架38、39进行支承，支架39对第一气弹簧71的上端部进行支承。第一气弹簧71以自由伸缩的方式保持按压部件71A，在按压部件71A的周围，配置有圆筒状的冲头36。圆筒状的冲头36的上端部抵接于冲头按压部件37，冲头按压部件37由冲头定位支架35进行保持，冲头定位支架35被固定在冲头底座31上。在圆筒状的冲头36的外周部，配置有约束环33，在工件压板32的内周部一体化形成约束环33。约束环33的高度h(参照图4)至少高于第一金属部件11的环状部分14的高度h1(参照图1A)。在工件压板32的大致对角线上形成四个孔32A(在图2中仅图示了一个)，在这些孔32A中，嵌合有利用带凸肩的连杆悬挂于冲头底座31上的高刚性的导柱34。导柱34的下端通过螺栓与导向凸缘32B相连接。另外，工件压板32通过螺栓与向上伸展的四个第二气弹簧34A(仅图示了一个)相连接，第二气弹簧34A的上端面抵接于冲头定位支架35。

将模具机构40构成为，其包括：下部底座41A；固定在下部底座41A上的模具底座41；固定在模具底座41上的模具支架42；上下可自由活动地被模具支架42保持的外模具43；以及固定保持在模具支架42上的内模具44；芯骨45；能够将外模具43向上方施力的顶出销(顶出夹具)46。

接着，参照图2至图5，对金属部件连接装置20的一系列动作、以及第一金属部件11与第二金属部件12的塑性流动连接的工序进行说明。

所述塑性流动连接的研究不断进展，以提高例如轴与圆盘成为一体的、在机械零部件上大量使用的淬火制品等高强度部件的制造效率，并降低设备投资，一般而言，分别制造具有连接用凹部的轴状部件、与具有供轴状部件插入的孔的圆盘，将轴状部件插入到圆盘，对圆盘的孔的周边部进行加压，并使圆盘发生塑性变形，以使其流动到轴状部件的凹部，从而在两个部件之间获得机械性啮合而连接起来。本实施方式中举例表示的铝压铸部件，作为轻量化和复杂形状的功能件、结构件是不可欠缺的，并且为了耐磨损、高耐久化而必须与铁系部件进行连接，但因其缺乏塑性变形能力，因此，为了实现塑性流动连接而需要施加较高的结合压力，并需要研究对策，以便在缺乏延展性的铝压铸材料上不会因较高的结合压力而产生龟裂。

特别是在本实施方式中所示的、如金属制的机架的环状部分等的薄壁部件中，虽然很难保持较高的结合压力，但通过用约束环33从薄壁的环状部分14的外周进行加强，并约束环状部分14因结合压力而向外周方向扩展，由此，能够防止在环状部分14上发生龟裂，并且还能够使经过塑性变形的环状部分14流动到在轴状部分17上所形成的连接槽16中。

首先，将冲压机构30设置成已上升到上限值为止的状态。其次，如图2所示，在模具机构40之上，设置有第一金属部件11以及第二金属部件12，并驱动传动装置的活塞51，使冲压机构30开始下降。

当冲压机构30下降时，如图2所示，按压部件71A的下面就抵接在第二金属部件12的上面。在该状态下，并且，当冲压机构30继续下降时，则第一气弹簧71收缩，通过第一气弹簧71的密封压力，并经由按压部件71A而对第二金属部件12施加例如3000kg的负荷。由此，通过按压部件71A从上方将第二金属部件12挤压在内模具44上。

在按压部件71A已压紧第二金属部件12的状态下，当冲压机构30继续下降时，如图3所示，冲压机构30下降，约束环33沿着第一金属部件11的环状部分14进行外嵌，约束环33的下面就抵接在第一金属部件11的上面。此时，如图4所示，冲头36就成为冲头36的前端部抵接在环状部分14的上面这一状态。在该状态下，如图3所示，当冲压机构30继续下降时，连接在工件压板32上的第二气弹簧34A会收缩，工件压板32通过第二气弹簧34A的密封压力，将第一金属部件11从上方压紧在外模具43上，并且被四个第二气弹簧34A分别施加例如为170kg(合计680kg)的负荷。

在已经压紧了按压部件71A以及工件压板32的状态下，当冲压机构30进一步继续下降时，如图5所示，经由冲头按压部件37而在冲头36上施加了预先设定的负荷，如图4所示，通过施加在冲头36上的负荷，而对第一金属部件11的环状部分14施加按压力。

环状部分14通过由该冲头36施加的按压而发生塑性变形，环状部分14流入到形成在第二金属部件12上的连接槽16中(塑性流动连接)。当对冲头36施加的负荷达到预先设定的负荷时，冲压机构30就停止下降，并在预先设定的时间内，在施加了负荷的状态下来挤压冲头36。此时，如图5所示，仅按冲头36的行程d(相当于工件压板32与导向凸缘32B之间的间隙)来压缩第二气弹簧34A，工件压板32沿着导柱34被顶回到上方，从而成为仅按冲头36的行程d而自导向凸缘32B浮起的状态。

当第一金属部件11与第二金属部件12的塑性流动连接完成(对环状部分14的按压已经过了预先设定的时间)时，对按压部件71A以及工件压板32施加负荷(例如对按压部件71A施加3000kg，以及对工件压板32施加680kg)，在将第一金属部件11以及第二金属部件12相对于模具机构40进行挤压的状态下，随着冲压机构30的上升而冲头36也上升，从环状部分14与轴状部分17的连接部分中拔出冲头36。另外，随着冲头36的上升，被顶回的第二气弹簧34A仅按冲头36的上升量进行伸展，在解除了冲头36与环状部分14之间的接触的同时，工件压板32被固定在导向凸缘32B的位置上。由此，在按压部件71A上，施加例如为3000kg的负荷，将第一金属部件11以及第二金属部件12相对于模具机构40进行压紧，在该状态下，工件压板32随着冲压机构30的上升，也与冲头36一起开始上升，约束环33会从环状部分14中脱离。

冲压机构30继续上升，随着冲压机构30的上升，按压部件71A会从模具机构40中脱离。当冲压机构30上升到金属部件连接装置20的上限值为止时，设在模具机构40上的顶出销46会被顶起。由此，外模具43沿着内模具44的外周面而滑动到上方，并顶起第一金属部件11，因此，第一金属部件11以及与第一金属部件11连接的第二金属部件12，会从模具机构40中脱离。

可是，如图4所示，将冲头36设置为，在其前端与环状部分14抵接时，其内周与环状部分14的内周进行对准。

在这里，根据实验可以证明：冲头36的冲头宽度t2大于等于1.5mm，就能够获得所希望的连接强度。

图8表示实验结果。在冲头宽度t2为1mm时，即使连接时的压力是任意的压力，连接强度也都较低，在冲头宽度t2为1.5mm、2mm、3mm时，即使是任意的压力，连接强度也都较高。因此，优选为，环状部分14的厚度t1比冲头宽度t2更厚，即形成大约2mm以上。优选为，在冲头36的前端部形成带角度的楔形，在考虑到冲头36的拔出容易程度的同时，可以使材料流动到连接槽16中的流动量增加。

图6A及图6B是表示用金属部件连接装置20进行制造的金属部件10的截面图。如图6B所示，由冲头36进行按压并经过塑性变形的环状部分14，流动到连接槽16并填充了连接槽16。其结果为，环状部分14与轴状部分17进行机械性啮合，第一金属部件11与第二金属部件12相连接。

在因冲头36的按压所导致的残余应力的作用下，连接槽16与环状部分14的接合面，就成为高摩擦状态得以维持的状态。因此，在环状部分14和轴状部分17之间，可以确保相对于轴向的高剪切强度，并且可以确保因残余应力所产生的旋转方向的强度。因而，能够利用环状部分14的塑性流动实现高强度连接。另外，还可以采用如下结构：即削除一部分凸部，所述凸部设置在沿着轴状部分17的外周面排列而成的多个环状的连接槽16、16之间，并使经过塑性变形的环状部分14流动到那里，从而抑制轴状部分17相对于环状部分14进行旋转，并进一步提高金属部件10的旋转方向的连接强度。

另外，使用按压部件71A以及约束环33，来约束第一金属部件11和第二金属部件12，不用对第二金属部件12施加负荷，就能够将第一金属部件11与第二金属部件12进行连接。

在第一金属部件11的环状部分14上施加负荷并进行按压时，由于约束环33会束缚环状部分14向外周方向的扩展，并用模具机构40的芯骨45来固定轴状部分17的轴芯，因而环状部分14发生塑性变形而环状部分14以及轴状部分17的轴心不会偏移。因此，第一金属部件11与第二金属部件12的相对位置在按压前后不会变化，能够实现第一金属部件11与第二金属部件12的高精度连接(同轴度在φ0.02以下)。

另外，通过预先形成高刚性的第二金属部件12的轴状部分17，在环状部分14发生塑性变形并流入到连接槽16时，能够防止因第二金属部件12的变形所导致的第一金属部件11与第二金属部件12的相对位置的变化。

环状部分14成为如下的状态：即在环状部分14发生塑性变形后与冲头36抵接的部分上，形成了如图6B所示的凹部14a。在金属部件10的性质上，当希望不形成凹部14a的情况下，还可以预先在环状部分14上形成挤压余量，以该挤压余量抵接冲头36并施加负荷，从而按压环状部分14。

图7是表示当使用冲头宽度t2为2mm的冲头36，将具有深度为0.5mm、宽度为1mm的两个连接槽16的轴状部分17，与外径为26mm、内径为20mm、厚度t1为3mm的铝压铸制的第一金属部件11的环状部分14进行连接时，施加在冲头36上的压力与连接强度的关系图。

在本实施方式中，如图7所示，连接强度与施加在冲头36上的压力成比例地上升。另外，已证明了在对冲头36施加1.5Gpa的压力时，能够达到大约为23kN的轴向的连接强度，且能够在不会使环状部分14破裂的情况下，利用塑性流动连接将轴状部分17连接在薄壁的铝压铸制的环状部分14上。

根据本实施方式，在第一金属部件11的环状部分14上，嵌合了第二金属部件12的具有连接槽16的轴状部分17，并在第一金属部件11的环状部分14的外周部配置有约束环33，按压环状部分14使其发生塑性变形，由此使环状部分14流入到轴状部分17的连接槽16中，并通过机械性啮合能够将第一金属部件11和第二金属部件12连接起来。因此，能够以环状部分14与轴状部分17的相对位置不会变化的方式来按压环状部分14，能够实现高精度的连接。另外，由于束缚了环状部分14向外周方向的扩展，因此能够按压环状部分14并使其有效地流入到连接槽16中，从而能够实现较高的连接强度。

另外，由于使环状部分14发生塑性变形并使其流入到连接槽16，通过机械性啮合来连接第一金属部件11和第二金属部件12，因此，与以往那样例如使第二金属部件12与支架形成为一体、并用螺栓紧固在第一金属部件11上的情况相比，能够实现部件的轻量化以及低成本化，并且能够减少生产工序中的劳力。另外，由于第一金属部件11和第二金属部件12通过机械性啮合进行连接，因此能够确保相对于轴向的高剪切强度，并且还能够确保在塑性流动连接时的因残余应力所产生的旋转方向的高强度，并能够实现高强度的连接。

另外，根据本实施方式，由于第一金属部件11是铝压铸制品，环状部分14是厚度2mm以上的薄壁部分，因此，能够在以往的难以采用塑性变形进行连接的铝压铸制品的薄壁部分上，连接高刚性的轴状部件。

因此，由于无需如以往那样，在将例如由钢材而形成的环等固定于金属制机架的薄壁的环状部分时，将环与环支架形成为一体并用螺栓等拧紧在机架上，因此，能够实现部件的小型化以及大幅度的轻量化。进而通过采用塑性流动连接，即使在大量生产中，也能够提高生产性。另外，根据本实施方式，由于在第一金属部件11的环状部分14上，嵌合了第二金属部件12的轴状部分17，并在环状部分14的外周部配置了约束环33，因此，能够防止环状部分14向外周方向的扩展，并能够防止因冲压机构30的按压而使环状部分14破裂，进而，能够使经过塑性变形的环状部分14有效地流入到连接槽16。由于用约束环33来防止环状部分14以及与环状部分14相嵌合的轴状部分17之间的变动，因此能够实现高精度的连接。

另外，根据本实施方式，由于将约束环33配置于冲压机构30，因此在第一金属部件11与第二金属部件12的塑性流动变形的连接完成之后，通过使冲压机构30上升，能够使约束环33从第一金属部件11的环状部分14中脱离。由此，在批量生产的制造工序中，可自动地进行约束环33的装卸，在约束环33的装卸上不需要花费劳力，使用约束环33，就能够实现高精度以及高强度的环状部分14与轴状部分17的连接，因此即使在批量生产的制造工序中，也能够实现稳定的连接部件的生产性。

接着，说明其他实施方式。

例如，如发动机部件等那样的在高温且振动环境下进行使用的部件，因高温下的热膨胀差，而导致外侧的第一金属部件11与内侧的第二金属部件12的紧固力下降，并发现了在局部旋转方向的耐久强度下降。这是由于第一金属部件11的环状部分14是薄壁，因此，因旋转方向的输入负荷，而使环状部分14扩展到外侧，流入到连接槽16的材料未被剪切，并跨越了连接槽16。

在本实施方式中，为了使材料不会跨越连接槽16，而将连接槽16的深度设为，例如比通常的0.1mm左右还深0.1mm左右，形成通常的两倍即0.2mm左右。

另外，如图9A、图9B所示，在所述环状部分14的外周侧上，嵌合有至少热膨胀系数小于环状部分14、且刚性高于环状部分14的材料所制造的例如钢环(环状部件)91。

当采用这一金属部件连接结构时，在如图2、图3、图5等所示的金属部件连接装置20中，在钢环91的外周部配置有所述约束环33。此外，在图9A～B中，对与图6A～B相同的部分标注同一标记进行表示，并省略其说明。

根据该实施方式，由于在所述环状部分14的外周，嵌合有至少热膨胀系数小于环状部分14的材料制造的例如钢环91，因此，即使将该金属部件连接结构应用于例如发动机部件等那样的、在高温且振动环境下进行使用的部件的情况下，也能够抑制高温下第一金属部件11与第二金属部件12因热膨胀差所导致的紧固力的下降。此时，若钢环91与第二金属部件12的热膨胀系数大致相等，则最佳。另外，由于钢环91由刚性高于环状部分14的材料所构成，因此钢环91从外侧保护环状部分14，因而能够阻止在紧固时的环状部分14向外侧的扩展，能够确保金属部件连接结构的耐久性。另外，由于钢环91具有高弹性系数、高强度，因此即使在常温下也能够提高紧固力。

此外，在根据该实施方式的金属部件连接结构的物品中，钢环91嵌合于环状部分14的外周而被原样保留下来。

图10A～图10C表示其他的实施方式。此外，在图10A～C中，对与图1A及图1B相同的部分标注同一标记进行表示，并省略其说明。

该实施方式的结构如下：在第二金属部件12的轴状部分17的外周部上形成有连接槽16，该连接槽16包括：沿轴状部分17的周向延伸的多条横槽16A；在横槽16A的上下的环槽脊部17A上沿周向隔开间隔、并沿轴向延伸的多个纵槽16B。

根据这一结构，由于在轴状部分17的外周上，不仅形成沿周向延伸的横槽16A，而且还形成如齿槽那样的多个纵槽16B，因此，即使将金属部件连接结构应用于例如在轴状部分17作用有较大的沿周向的旋转力的部件等的情况下，也通过塑性流动到纵槽16B，从而使塑性流动至纵槽16B的部分作为周向的制动器而发挥功能，可使连接强度提高。虽然该纵槽16B形成在横槽16A的上下的环槽脊部17A上，但并不局限于此，不言而喻，只要形成在任意一个的环槽脊部17A上即可。

以上基于一个实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不局限于此。关于施加在冲头36上的负荷大小、冲头36相对于环状部分14的行程以及按压时间、连接槽16的个数以及槽的深度、其他的细部的结构，可以根据第一金属部件11的环状部分14以及第二金属部件12的轴状部分17的结构而进行任意变更。

Claims (8)

1.一种金属部件连接装置，其特征在于，

所述金属部件连接装置包括模具机构、约束环和冲压机构，

所述模具机构在包括环状部分的第一金属部件的所述环状部分嵌合有包括轴状部分的第二金属部件的所述轴状部分的状态下，对所述第一金属部件和所述第二金属部件进行保持，所述轴状部分在外周部具有连接槽；

所述约束环被配置在所述第一金属部件的环状部分的外周部；

所述冲压机构在通过所述约束环来约束所述第一金属部件的环状部分的外周部的状态下，对所述环状部分进行按压，

所述冲压机构具有工件压板、按压部件、及与所述工件压板分体的冲头，

所述模具机构具有相对于所述工件压板而沿轴向压紧所述第一金属部件的外模具，并且具有相对于所述按压部件而沿轴向压紧所述第二金属部件的内模具，

在所述外模具及所述内模具上，将轴状部分嵌合到第一金属部件的环状部分并使环状部分和轴状部分的轴心重合地设置有所述第一金属部件及所述第二金属部件，

所述冲压机构构成为自由升降，在所述按压部件的周围配置有所述冲头，所述约束环被支承在所述冲压机构并配置在所述冲头的外周部，当所述冲压机构下降时，所述按压部件在所述冲头的内侧与所述第二金属部件抵接，所述约束环外嵌在所述环状部分的外周部上，所述冲头与所述环状部分抵接，

通过按压部件将所述第二金属部件沿轴向挤压在内模具上，通过工件压板将所述第一金属部件沿轴向挤压在外模具上，由此确定所述第一金属部件和所述第二金属部件在轴向的相对的位置，在该状态下，通过所述约束环约束所述第一金属部件的环状部分的外周部的外周扩展，通过所述冲头的按压而使受到约束的所述环状部分发生塑性变形，并使环状部分流入到轴状部分的连接槽，通过机械性啮合来连接所述第一金属部件和所述第二金属部件。

2.如权利要求1所述的金属部件连接装置，其特征在于，

所述轴状部分的外径形成为与所述环状部分的开口部相同直径。

3.如权利要求1或2所述的金属部件连接装置，其特征在于，

在所述环状部分的外周嵌合有环状部件，所述环状部件的热膨胀系数小于所述环状部分且刚性高于所述环状部分，并在环状部件的外周部配置所述约束环。

4.如权利要求1或2所述的金属部件连接装置，其特征在于，

所述连接槽包括：沿所述轴状部分的周向延伸的多条横槽；在任意一个环槽脊部上沿周向隔开间隔并沿轴向延伸的多个纵槽。

5.如权利要求3所述的金属部件连接装置，其特征在于，

所述连接槽包括：沿所述轴状部分的周向延伸的多条横槽；在任意一个环槽脊部上沿周向隔开间隔并沿轴向延伸的多个纵槽。

6.如权利要求1或2所述的金属部件连接装置，其特征在于，

所述第一金属部件是铝压铸制品，所述环状部分是厚度2mm以上的薄壁部分。

7.如权利要求3所述的金属部件连接装置，其特征在于，

所述第一金属部件是铝压铸制品，所述环状部分是厚度2mm以上的薄壁部分。

8.如权利要求4所述的金属部件连接装置，其特征在于，

所述第一金属部件是铝压铸制品，所述环状部分是厚度2mm以上的薄壁部分。