CN104395663B - 接合构造体及其接合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供适合将构成接合构造体的部件之间接合起来的接合构造体及其接合方法。为此，接合构造体（1）具有轴部件（10）、和内周面嵌合于该轴部件（10）的外周面的圆筒部件（20）。圆筒部件（20）具有：第1铆接部（21），其沿着在轴部件（10）的轴向设置的轴向槽（11）进行铆接；以及第2铆接部（22），其与轴向槽（11）卡合，该第2铆接部（22）以轴向的中间部在径向上缩径的方式，沿着在轴部件（10）的周面上设置的周向槽（12）进行铆接。
Description
技术领域
本发明涉及接合构造体及其接合方法，尤其涉及在转矩传感器中使用的基于轴部件与圆筒部件的铆接接合的接合构造体及其接合方法。
背景技术
关于接合构造体的现有技术可以举出专利文献1记载的转矩传感器，该转矩传感器将圆筒部件嵌合于实心轴或者空心轴等轴部件，并对该圆筒部件进行铆接来固定于所述轴部件。
专利文献1的转矩传感器如图13所示，在输出轴103端部的大径部103A外周面上形成有沿轴向延伸的多个轴向槽111、和在周向上相连续的周向槽122。
轴向槽111跨越大径部103A的两端部之间而形成，周向槽122形成于在固定圆筒部件110时该圆筒部件110的端部所在位置的附近。
在从圆筒部件110的内周面的下端部稍微埋入的位置形成多个半球状的突起113。突起113的个数及形成位置对应于轴向槽111，突起113的高度形成为与轴向槽111的深度大致相同。
在将圆筒部件110固定于大径部103A时，使突起113嵌合于轴向槽111来进行圆筒部件110相对于输出轴103的周向的定位，然后将圆筒部件110压入使其端部接近周向槽122，在该状态下将圆筒部件110端部向内侧铆接而咬入周向槽122中。
这样，在专利文献1记载的技术中，通过将设于圆筒部件的突起嵌合在设于轴部件的槽中，来防止旋转方向的错位。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－248562号公报
发明概要
发明要解决的问题
但是，在专利文献1记载的转矩传感器中，在如下(1)～(4)的方面具有改善的余地。
(1)在预先将设于圆筒部件的突起嵌合于槽中的情况下，根据各部件的加工精度，存在产生嵌合部的间隙或突起的削掉这种问题的可能性。例如，在突起的内切直径大于槽底直径的组合中，存在沿旋转方向产生晃动的可能性。
(2)在通过塑性加工来设置突起的情况下，在突起的麓部由于回弹而产生塌边，有可能与槽肩部干涉。在这种状态下，如果将圆筒部件插入轴部件，圆筒部件的突起被削掉而产生污物，有可能成为问题的主因。
(3)在使圆筒部件的突起的顶点与槽底一致进行嵌合时，当突起与槽的接触仅在于槽底的一点的情况下，相对于旋转方向的刚性降低，对于诸如万一对圆筒部件施加外力的模式，有时将不能使旋转彻底停止。
(4)由于使突起内径与槽底进行嵌合，因而圆筒部件的装配精度有时受到突起内切直径的影响。例如，在通过塑性加工而设置的突起的内切直径与圆筒部件的同轴度不充分的情况下，有可能导致圆筒部件相对于轴部件偏心。
因此，本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供适合将构成接合构造体的部件之间接合起来的接合构造体及其接合方法。
用于解决问题的手段
用于达到上述目的的接合构造体的一个实施方式具有轴部件和圆筒部件，该圆筒部件的内周面嵌合于该轴部件的外周面，
所述圆筒部件具有：多个第1铆接部，它们沿着在所述轴部件的轴向设置的多个轴向槽进行铆接；以及第2铆接部，其与所述轴向槽卡合，该第2铆接部以轴向的中间部在径向上缩径的方式，沿着在所述轴部件的周面上设置的周向槽进行铆接。
其中，所述接合构造体也可以是，第1铆接部形成为在所述圆筒部件的内周面上作为球形的突起而突出的形状。
并且，所述接合构造体也可以是，所述突起的轴向的顶点的位置被布置在所述周向槽的侧面侧的规定的范围内。
并且，所述接合构造体也可以是，第1铆接部的内切直径被设定成大于所述轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径。
并且，所述接合构造体也可以是，所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
并且，接合构造体的接合方法的一个实施方式包括以下工序：
临时第1铆接部形成工序，在圆筒部件的内周面上形成多个突起，以便与设于轴部件的多个轴向槽卡合；
以使所述轴部件的外周面与所述圆筒部件的内周面抵接、而且使在所述轴部件设置的多个轴向槽以及在所述轴部件的周面上设置的周向槽与所述圆筒部件的内周面的突起卡合的方式，使所述轴部件和所述圆筒部件嵌合；以及
铆接部形成工序，将所述临时第1铆接部的突起的轴向的顶点的位置布置在所述周向槽的侧面侧的规定的范围内，并沿着在所述轴部件的周面上设置的周向槽使所述圆筒部件沿径向缩径，由此同时形成第1铆接部和第2铆接部，该第2铆接部与该第1铆接部连接并沿着所述周向槽被铆接。
并且，接合构造体的接合方法的另一个实施方式包括以下工序：
临时第1铆接部形成工序，在圆筒部件的内周面上形成多个突起，以便与设于轴部件的多个轴向槽卡合；
以使所述轴部件的外周面与所述圆筒部件的内周面抵接、而且使在所述轴部件设置的多个轴向槽与所述圆筒部件的内周面的突起卡合的方式，使所述轴部件和所述圆筒部件嵌合；
第1铆接部形成工序，使所述临时第1铆接部沿着所述轴部件的轴向槽变形来形成第1铆接部；以及
第2铆接部形成工序，使所述圆筒部件的轴向的中间部沿径向缩径来形成第2铆接部，该第2铆接部与第1铆接部连接，并沿着在所述轴部件的周面上设置的周向槽被铆接。
其中，所述接合构造体的接合方法也可以是，使第1铆接部形成为在所述圆筒部件的内周面上作为球形的突起而突出的形状。
并且，所述接合构造体的接合方法也可以是，第1铆接部的内切直径被设定成大于所述轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径。
并且，所述接合构造体的接合方法也可以是，所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
发明效果
根据本发明，能够提供适合将构成接合构造体的部件之间接合起来的接合构造体及其接合方法。
附图说明
图1是表示接合构造体的一个实施方式的结构的立体图。
图2是表示接合构造体的一个实施方式的结构的局部剖视图。
图3是表示接合构造体的一个实施方式的结构的主要部分的局部剖视图。
图4是表示接合构造体的一个实施方式的圆筒部件的结构的局部剖视图。
图5是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第1铆接部形成工序前的状态的局部剖视图。
图6是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第1铆接部形成工序中的主要部分的局部剖视图，(a)表示第1铆接部形成工序前，(b)表示第1铆接部形成工序后。
图7是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第2铆接部形成工序的状态的立体图，(a)表示第2铆接部形成工序前，(b)表示第2铆接部形成工序后。
图8是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第2铆接部形成工序后的状态的主要部分的局部剖视图。
图9是表示接合构造体及其接合方法的另一个实施方式的周向槽的构造的剖视图。
图10是表示接合构造体及其接合方法的另一个实施方式的第2铆接部形成工序的状态的立体图，(a)表示第2铆接部形成工序前，(b)表示第2铆接部形成工序后。
图11是接合构造体及其接合方法的另一个实施方式的圆筒部件的照片，(a)～(c)是表示随着缩径铆接的进行从正上方观察突起的圆筒外径的照片，(d)是表示缩径铆接完成后圆筒部件的内径侧的突起的状态的照片。
图12是表示接合构造体及其接合方法的另一个实施方式的突起的止转效果的曲线图，是纵轴表示对轴部件与圆筒部件的接合部施加负荷时的转矩、横轴表示轴部件与圆筒部件的相对角度的曲线图。
图13是表示过去的接合构造体的结构的立体图。
图14是表示过去的接合构造体的结构的主要部分的局部剖视图。
图15是表示过去的接合构造体的结构的主要部分的局部剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的接合构造体及其接合方法的实施方式。
(接合构造体)
图1是表示本发明的接合构造体的一个实施方式的结构的立体图。并且，图2是表示本发明的接合构造体的一个实施方式的结构的局部剖视图。并且，图3是表示本发明的接合构造体的一个实施方式的结构的主要部分的局部剖视图。并且，图4是表示本发明的接合构造体的一个实施方式的圆筒部件的结构的局部剖视图。另外，图4是在图1及图2中去除轴部件得到的图。
如图1～4所示，本实施方式的接合构造体具有轴部件10和圆筒部件20，该圆筒部件20的内周面嵌合于该轴部件10的外周面。
在轴部件10的周面上沿着轴向设有多个轴向槽11。并且，在轴部件10沿着其周面整周设有周向槽12。
圆筒部件20具有：多个第1铆接部21，它们沿着多个轴向槽11进行铆接；以及第2铆接部22，其与轴向槽11卡合，该第2铆接部22以轴向的中间部在径向上缩径的方式，沿着轴部件10的周向槽12进行铆接。在本实施方式中，第2铆接部22沿着圆筒部件20的周面整周设置。
即，第1铆接部21设在轴向槽11与周向槽12的交点上，在该第1铆接部21上形成有将圆筒部件20缩径得到的第2铆接部22。具体地讲，如图4所示，从圆筒部件20的内周面向内侧突出形成的突起(下面有时简称为突起)通过铆接而变形，并被转印了轴向槽11的侧面形状。
并且，优选第1铆接部21如图4所示形成为在圆筒部件20的内周面上作为球形的突起而突出的形状。
并且，优选第1铆接部21的内切直径被设定成大于轴向槽11的沿着周向的截面中的底部的直径。
(接合构造体的接合方法)
下面，说明图1～4所示的接合构造体的接合方法。
图5是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第1铆接部形成工序前的状态的局部剖视图。并且，图6是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第1铆接部形成工序中的主要部分的局部剖视图，(a)表示第1铆接部形成工序前，(b)表示第1铆接部形成工序后。
并且，图7是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第2铆接部形成工序的状态的立体图，(a)表示第2铆接部形成工序前，(b)表示第2铆接部形成工序后。并且，图8是表示接合构造体的接合方法的一个实施方式的第2铆接部形成工序后的状态的主要部分的局部剖视图。
本实施方式的接合构造体的接合方法包括：临时第1铆接部形成工序，在圆筒部件20形成临时第1铆接部21A(参照图5)；第1铆接部形成工序以及第2铆接部形成工序，它们在使轴部件10的外周面与圆筒部件20的内周面抵接、而且使临时第1铆接部21A卡合于轴向槽11并使轴部件10和圆筒部件20进行嵌合之后进行。
<临时第1铆接部形成工序>
临时第1铆接部形成工序是在圆筒部件20的内周面上形成多个突起以便与设于轴部件10的多个轴向槽11卡合的工序。另外，临时第1铆接部21A是在圆筒部件20的外周面上设有第1铆接部21的位置预先设置的、且在圆筒部件20的内周面上突出的突起。即，圆筒部件20使临时第1铆接部21A的突起卡合于轴向槽11并嵌合于轴部件10(参照图5)。
<第1铆接部形成工序>
另外，第1铆接部形成工序是如图6(a)、(b)所示的如下工序：在将通过所述临时第1铆接部形成工序在圆筒部件20设置的临时第1铆接部21A对准在通过后述的第2铆接部形成工序而形成的第2铆接部的预定形成位置的状态下，进一步对临时第1铆接部21A进行铆接而形成第1铆接部21。
在此，说明临时第1铆接部从圆筒部件的内周面突出的突起的内切直径、与轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径的关系。图14是表示将圆筒部件铆接于轴部件时的嵌合状态的主要部分剖视图，该轴部件具有沿着周向的截面形状为单一圆弧的轴向槽。
在图14所示的方式下，所述突起与轴向槽的接触仅在于所述突起的顶点(槽底)，在旋转方向上不具有刚性，因而不足以发挥作为止转部的作用。这不限于轴向槽的截面形状为单一圆弧的情况，适合于在所述突起的顶点进行嵌合的所有情况。
另外，图15是表示将临时第1铆接部从圆筒部件的内周面突出的突起部分的内切直径、和轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径设为大致相同时的嵌合状态的主要部分剖视图。
在图15所示的方式下，虽然得到了旋转方向的刚性，但是由于装配时的相位偏移等，轴向槽的肩部损害所述突起的可能性增大。
并且，如果通过塑性加工在圆筒部件20设置所述突起，将存在由于回弹而在所述突起的麓部产生塌边的可能性。为了避免这种情况，需要在轴向槽的肩部设置避让部，但导致轴向槽与所述突起的嵌合深度变浅。
因此，在本实施方式中，在圆筒部件20预先设置的临时第1铆接部21A从圆筒部件20的内周面突出的突起的内切直径被设定成大于轴部件10的轴向槽11的沿着周向的截面中的底部的直径。即，在图6(a)的状态下(第1铆接部形成工序前)，在圆筒部件20预先设置的临时第1铆接部21A从圆筒部件20的内周面突出的突起与轴向槽之间具有间隙。因此，在装配工序中，轴向槽11不会削掉临时第1铆接部21A的突起。并且，由于该突起和轴部件10不接触，因而装配精度不会受到所述突起的加工精度的影响。
然后，随着在第1铆接部形成工序中对临时第1铆接部21A的铆接的进行，如图6(b)所示，从圆筒部件20的内周面突出的突起朝向轴向槽11而变形，所述突起与轴向槽11抵接。另外，即使是在第1铆接部形成工序后，第1铆接部21从圆筒部件20的内周面突出的突起的内切直径也大于轴向槽11的沿着周向的截面中的底部的直径，这点是不会变的。
根据这种结构，能够与所述突起和轴向槽11的尺寸关系无关地且稳定地保证止转功能。
<第2铆接部形成工序>
第2铆接部形成工序是如图7(a)、(b)所示的如下工序：使用模具30使嵌合于轴部件10的圆筒部件20的轴向的中间部在径向上缩径，并沿着轴部件10的周向槽12进行铆接而形成第2铆接部22。另外，在该第2铆接部形成工序中，第2铆接部22形成为与第1铆接部连接。
模具30是使多个分割体31在周向组合而形成圆环形状的部件，该分割体31的内周面形成为能够与圆筒部件20的外径抵接的形状的大致扇形。分割体31例如是如图7(a)、(b)所示将圆环形状的模具30分割为六部分的形状。另外，图7(a)、(b)省略了一个分割体31的图示。
各分割体31在内周面具有凸部31a，该凸部31a用于将圆筒部件20压入周向槽12中而形成第2铆接部22。
在第2铆接部形成工序中，首先如图7(a)所示，对于第1铆接部形成工序后的圆筒部件20，以在外周面侧包围圆筒部件20的方式设置模具30。
然后，如图7(b)所示，在同步地将各分割体31a朝向模具30的轴线压入的装置(未图示)中同步地压入各分割体31a。其结果是，使圆筒部件20在径向上缩径而形成第2铆接部22，该第2铆接部22与第1铆接部21连接并沿着周向槽12被铆接。
在此，在第2铆接部形成工序中，如图8所示，优选将第2铆接部22的从圆筒部件20的内周面突出的突起的轴向的顶点的位置O1设定在偏离周向槽12的最下点的位置O2的位置。因为如果所述突起的轴向的顶点的位置O1位于周向槽12的最下点的位置O2的位置，则轴向槽11与所述突起的卡合量减小，将难以得到期望的刚性。另一方面，如果所述突起与周向槽12的偏置量过大，则基于铆接的所述突起的变形不够，所述突起不能发挥作为止转部的作用。
根据以上情况，优选将所述突起的轴向的顶点的位置O1布置在周向槽12的侧面侧的规定范围内。
另外，在图8中，不仅将所述突起设为“第2铆接部22的突起”，而且也布置为临时第1铆接部21A的突起，并沿着周向槽12使圆筒部件20在径向上缩径，由此能够同时形成第1铆接部21、以及与该第1铆接部21连接并沿着周向槽12被铆接的第2铆接部22。将同时进行该第1铆接部形成工序和第2铆接部形成工序的工序设为铆接部形成工序。
(另一个实施方式)
图9是表示接合构造体及其接合方法的另一个实施方式的周向槽的构造的剖视图。并且，图10是表示接合构造体及其接合方法的另一个实施方式的第2铆接部形成工序的状态的立体图，(a)表示第2铆接部形成工序前，(b)表示第2铆接部形成工序后。另外，在本实施方式的说明中，省略有关与前述的实施方式重复的结构的说明。
如图9、图10所示，在本实施方式中，将轴部件10的轴向槽11的沿着周向的截面形状形成为浴盆形状。通过形成这种形状，所述突起与轴向槽11的两侧面接触，能够得到旋转方向的刚性。另外，如图9、图10所示，在本实施方式中，在轴向槽11的底部设置平面部，使其两侧以60°升起。
并且，轴向槽11的开口宽度被设计成比所述突起的麓部的宽度宽，并被设定成在装配时使轴向槽11的肩部和所述突起不干涉的尺寸关系。
并且，优选轴向槽11是通过冷锻加工而加工成的，轴部件10是通过对冷锻加工品实施切削加工而成形的。此时，轴向槽11的侧面如果朝向轴部件10的外径呈直线状升起，则在外周面的切削时产生毛刺，有可能与所述突起接触。为了避免这种情况，优选将轴向槽11的两侧面形成为在轴部件10的外周面的附近向外侧敞开的形状。
在此，图11表示图9、10所示的本实施方式的圆筒部件20的照片。图11(a)～(c)是表示从圆筒部件20的外径侧的正上方观察突起的照片，是表示按照图11(a)、(b)、(c)所示进行缩径铆接的状态的照片。并且，图11(d)是表示缩径铆接完成后突起在圆筒部件20的内径侧的状态的照片。在该照片中，能够确认到轴向槽11的侧面形状被转印在突起的两侧面上。如这些图11(a)～(d)所示可知，通过使突起和轴向槽11的侧面接触，能够在旋转方向上没有晃动地进行接合。
另外，图12是表示突起的止转效果的曲线图，是纵轴表示对轴部件10与圆筒部件20的接合部施加负荷时的转矩、横轴表示轴部件10与圆筒部件20的相对角度的曲线图。另外，各曲线图的两端的转矩上升表示突起与轴向槽11的侧面抵接使得转矩上升的点。另外，图12(a)～(c)是图11(a)～(c)所示各个状态的测定结果，是表示缩径铆接的进行与旋转方向的晃动的关系的图。如图12(a)～(c)所示能够确认到，在缩径铆接进行时，突起与轴向槽11的侧面抵接，由此旋转方向的晃动减小。
如以上说明的那样，根据本发明的一个实施方式，在圆筒部件20形成的第1铆接部随着第2铆接部形成工序中的圆筒部件20的铆接而变形，以便被压入轴向槽11中，其结果是能够发挥作为止转部的作用。
并且，在本实施方式的构造中，在装配时所述突起和轴向槽11是完全的间隙关系，因而不需要担心如前面所述的所述突起的削掉、和对装配精度的影响。并且，通过将所述第1铆接部设在轴向槽11和周向槽12的交点上，随着对圆筒部件20进行缩径铆接，所述突起朝向轴向槽11而变形，因而在铆接后(第2铆接部形成工序后)，所述突起与轴向槽11的间隙消失，能够发挥作为止转部的作用。
因此，能够提供适合将构成接合构造体的轴部件和圆筒部件接合起来的接合构造体及其接合方法。
以上对接合构造体及其接合方法进行了说明，但本发明的接合构造体及其接合方法不限于上述实施方式，只要不脱离本发明的宗旨，则能够进行各种变形。例如，关于轴向槽及周向槽的形状和数量、以及第1铆接部和第2铆接部的形状和数量这样具体的条件，能够在发挥本发明的作用的范围内进行变更。
标号说明
1接合构造体；10轴部件；11轴向槽；12周向槽；20圆筒部件；21第1铆接部(球状突起)；22第2铆接部。
Claims (13)
1.一种接合构造体，其特征在于，
所述接合构造体具有轴部件和圆筒部件，所述圆筒部件的内周面嵌合于该轴部件的外周面，
所述圆筒部件具有：多个第1铆接部，它们沿着在所述轴部件的轴向设置的多个轴向槽进行铆接；以及第2铆接部，其与所述轴向槽卡合，该第2铆接部以轴向的中间部在径向上缩径的方式，沿着在所述轴部件的周面上设置的周向槽进行铆接，
第1铆接部形成为在所述圆筒部件的内周面上作为球形的突起而突出的形状。
2.根据权利要求1所述的接合构造体，其特征在于，
所述突起的轴向的顶点的位置被布置在所述周向槽的侧面侧的规定的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的接合构造体，其特征在于，
第1铆接部的内切直径被设定成大于所述轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径。
4.根据权利要求1或2所述的接合构造体，其特征在于，
所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
5.根据权利要求3所述的接合构造体，其特征在于，
所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
6.一种接合构造体的接合方法，其特征在于，该接合方法包括以下工序：
临时第1铆接部形成工序，在圆筒部件的内周面上形成多个突起，以便与设于轴部件的多个轴向槽卡合；
以使所述轴部件的外周面与所述圆筒部件的内周面抵接、而且使在所述轴部件设置的多个轴向槽以及在所述轴部件的周面上设置的周向槽与所述圆筒部件的内周面的突起卡合的方式，使所述轴部件和所述圆筒部件嵌合；以及
铆接部形成工序，将所述临时第1铆接部的突起的轴向的顶点的位置布置在所述周向槽的侧面侧的规定的范围内，并沿着在所述轴部件的周面上设置的周向槽使所述圆筒部件沿径向缩径，由此同时形成第1铆接部和第2铆接部，该第2铆接部与该第1铆接部连接并沿着所述周向槽被铆接。
7.一种接合构造体的接合方法，其特征在于，该接合方法包括以下工序：
临时第1铆接部形成工序，在圆筒部件的内周面上形成多个突起，以便与设于轴部件的多个轴向槽卡合；
以使所述轴部件的外周面与所述圆筒部件的内周面抵接、而且使在所述轴部件设置的多个轴向槽与所述圆筒部件的内周面的突起卡合的方式，使所述轴部件和所述圆筒部件嵌合；
第1铆接部形成工序，使所述临时第1铆接部沿着所述轴部件的轴向槽变形来形成第1铆接部；以及
第2铆接部形成工序，使所述圆筒部件的轴向的中间部沿径向缩径来形成第2铆接部，该第2铆接部与第1铆接部连接，并沿着在所述轴部件的周面上设置的周向槽被铆接。
8.根据权利要求6或7所述的接合构造体的接合方法，其特征在于，
在铆接部形成工序或者第1铆接部形成工序中，使第1铆接部形成为在所述圆筒部件的内周面上作为球形的突起而突出的形状。
9.根据权利要求6或7所述的接合构造体的接合方法，其特征在于，
第1铆接部的内切直径被设定成大于所述轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径。
10.根据权利要求8所述的接合构造体的接合方法，其特征在于，
第1铆接部的内切直径被设定成大于所述轴向槽的沿着周向的截面中的底部的直径。
11.根据权利要求6或7所述的接合构造体的接合方法，其特征在于，
所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
12.根据权利要求8所述的接合构造体的接合方法，其特征在于，
所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
13.根据权利要求9所述的接合构造体的接合方法，其特征在于，
所述周向槽的沿着轴向的截面形状为浴盆形状。
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