DE69918121T2

DE69918121T2 - Inertiales pressverbindungsverfahren

Info

Publication number: DE69918121T2
Application number: DE69918121T
Authority: DE
Inventors: Hideo Toyota-shi MORI; Shigemi Toyota-shi SHIOYA; Kouki Toyota-shi ENDOH; Masaki Toyota-shi NAKAOKA; Hiroyuki Toyota-shi TAKEUCHI; Michiya Toyota-shi INUI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2019-04-03
Also published as: US6460242B1; EP1097780B1; JP2000033525A; CN1100643C; DE69918121D1; KR20010042853A; EP1097780A4; WO1999054084A1; JP3287316B2; EP1097780A1; KR100418102B1; CN1298333A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Kunst des Ineinanderpressens zweier Elemente, und insbesondere die Kunst der Übertragung kinetischer Energie auf wenigstens eines von zwei Elementen in einer Richtung, in der sich die zwei Elemente einander nähern, wodurch die zwei Elemente ineinander gepresst werden.
Stand der Technik
Die oben genannte Ineinander- oder Einpresskunst ist die Kunst, die Trägheit von wenigstens einem von zwei Elementen auszunutzen und die zwei Elemente durch deren Zusammenprall ineinander zu pressen, und ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer Nr. 9-66421 offenbart, die den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 15 bildet.
Offenbarung der Erfindung
Allgemein erfordert die Kunst des Trägheits-Einpressens bzw. Trägheits-Ineinanderpressens die Kunst der Stabilisierung einer relativen Position bzw. Relativposition zweier Elemente zu einem Zeitpunkt, zu dem der Einpress-Vorgang der zwei Elemente beendet ist (im Folgenden einfach als Einpress-Endposition bezeichnet). Um dieses Erfordernis zu erfüllen, schlugen die Erfinder dieser Erfindung vor, in der Trägheits-Einpresskunst die Einpress-Endposition zweier Elemente als den Punkt zu definieren, bei dem die zwei Elemente gegeneinander stoßen.
Wenn jedoch bei der oben beschriebenen Kunst wenigstens eines der zwei Elemente unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente eine restliche kinetische Energie besitzt, prallen die zwei Elemente voneinander zurück, so dass eine tatsächliche Einpress-Endposition der zwei Elemente von einer normalen Position abweicht.
Die vorliegende Erfindung ist vor dem oben aufgezeigten Hintergrund entwickelt worden, und es ist ein Ziel der Erfindung, ein Trägheits-Einpress-Verfahren bereitzustellen, das die Einpress-Endposition der zwei Elemente ausreichend stabilisieren kann.
Das oben genannte Ziel wird gemäß der Ansprüche 1 und 15 der vorliegenden Erfindung erreicht.
Anspruch 1 stellt ein Trägheits-Einpress-Verfahren bereit, bei dem wenigstens eines von zwei Elementen in eine Richtung in eine Trägheitsbewegung versetzt wird, in der sich die zwei Elemente einander nähern, und bei dem die zwei Elemente durch Ausnutzen der kinetischen Energie des Elements, das eine Trägheitsbewegung ausführt, ineinander gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Gegeneinander-Stoßen der beiden Elemente bewirkt wird, um eine Relativposition der beiden Elemente zu einem Zeitpunkt festzulegen, zu dem der Einpress-Vorgang beendet ist, und dass unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen bewirkt wird, dass sich zumindest eines der zwei Elemente plastisch verformt und dadurch eine verbleibende kinetische Energie des einen Elements absorbiert bzw. aufgenommen wird.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird die verbleibende kinetische Energie des einen Elements (auf das die kinetische Energie übertragen wurde) zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente von wenigstens einem der zwei Elemente in plastische Verformungsenergie umgewandelt. Daher weicht bei dem vorliegenden Verfahren eine tatsächliche Einpress-Endposition bzw. Ineinanderpress-Endposition der zwei Elemente nicht stark von ei ner normalen Position ab, selbst wenn wenigstens eines der zwei Elemente unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente eine verbleibende kinetische Energie besitzt.
Jedes der zwei Elemente kann aus einem einzigen Teil oder aus einer aus einer Mehrzahl von Teilen bestehenden Gruppe bzw. Einheit bestehen. Im letzteren Fall kann die Mehrzahl von Teilen ein solches Teil enthalten, das ausschließlich dann verwendet wird, wenn der Einpress-Vorgang ausgeführt wird. Das letztere Teil kann ein Dämpfungselement sein, das sich unmittelbar, nachdem eines der zwei Elemente, zu dem das Dämpfungselement gehört, gegen das andere Element stößt, plastisch verformt und auf diese Weise die kinetische Energie (d.h. überschüssige kinetische Energie) absorbiert, die unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen verbleibt. Daher wird gemäß Anspruch 15 ein Trägheits-Einpress-Verfahren bereitgestellt, bei dem wenigstens eines von zwei Elementen in eine Trägheitsbewegung in eine Richtung versetzt wird, in der sich die zwei Elemente einander nähern, und bei dem die zwei Elemente ineinander gepresst werden, wobei die kinetische Energie des Elements, das eine Trägheitsbewegung ausführt, ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente über ein Dämpfungselement bewirkt wird, um eine Relativposition der zwei Elemente zu einem Zeitpunkt zu definieren, zu dem der Einpress-Vorgang beendet ist, und dass unmittelbar nach dem das Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente über das Dämpfungselement zu bewirken, dass sich das Dämpfungselement plastisch verformt und somit eine verbleibende kinetische Energie des einen Elements absorbiert wird.
Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das eine Element, das sich plastisch verformt, kann einen Stoßabschnitt, der gegen das andere Element stößt, und einen Übermaßabschnitt, der mit dem anderen Element eine Übermaßpassverbindung bildet, umfassen, wobei der Stoßabschnitt stärker plastisch verformbar ist als der Übermaßabschnitt.
Bei diesem Verfahren trägt der Stoßabschnitt zur Absorption der kinetischen Energie bei, die unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen verbleibt, so dass die Einpress-Endposition der zwei Elemente stabilisiert wird. Da der Übermaßabschnitt darüber hinaus einen Verankerungseffekt liefert, indem er mechanisch mit dem anderen Element in Eingriff ist, sind die zwei Elemente stärker miteinander verbunden.
Ein weiteres zusätzliches Merkmal kann es sein, den Stoßabschnitt des einen Elements, das sich plastisch verformt, bereitzustellen, der eine Vickers-Härte Hv besitzt, die kleiner als die des Übermaßabschnitts ist.
Allgemein besitzt die Härte eines Materials eine positive Korrelation mit der Fließgrenze. Genauer gesagt, die Fließgrenze nimmt mit abnehmender Härte ab. Mit abnehmender Fließgrenze eines Materials ist es immer wahrscheinlicher, dass sich das Material plastisch verformt und somit eine externe Energie in plastische Verformungsenergie umwandelt. Daher absorbiert ein Material geringerer Härte eher eine externe Energie. Darüber hinaus weist die Härte eines Materials eine positive Korrelation mit dem Rückprallkoeffizienten auf: Genauer gesagt, mit abnehmender Härte nimmt der Rückprallkoeffizient ab. Mit abnehmendem Rückprallkoeffizient eines Materials verringert sich der Betrag des Rückpralls von dem Material beim Stoßen gegen ein weiteres Element. Mittlerweile gibt es verschiedene Härtemessverfahren, eines davon ist als Vickers-Verfahren bekannt.
Die zwei Elemente können jeweilige Stoßabschnitte enthalten, die gegeneinander stoßen, wobei wenigstens einer der Stoßabschnitte eine Form aufweist, die dessen Material erlaubt, zu fließen und sich plastisch zu verformen.
Bei dem vorliegenden Verfahren gewährleistet der Formfaktor von wenigstens einem der zwei Stoßabschnitte die plastische Verformung, die zur wirkungsvollen Absorption der überschüssigen Energie unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen führt.
Es kann bewirkt werden, dass die zwei Elemente an einer Anschlagoberfläche gegeneinander stoßen, die bezüglich einer Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Richtung ist, um eine Relativposition der zwei Elemente zu dem Zeitpunkt zu definieren, zu dem der Einpress-Vorgang beendet ist.
In dem Fall, in dem die Einpress-Endposition der zwei Elemente dadurch definiert ist, dass bewirkt wird, dass die zwei Elemente an einer zu der Richtung, in der sich die zwei Elemente einander nähern, senkrechten Anschlagoberfläche gegeneinander stoßen, wirkt eine Rückprallkraft, deren Größe gleich der der überschüssigen Kraft ist, die unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen von einem Element auf das andere Element wirkt, von dem anderen Element auf das eine Element in einer zu der Richtung, in der die überschüssige Kraft wirkt, entgegengesetzten Richtung. Demgegenüber wirkt in dem Fall, in dem die Einpress-Endposition der zwei Elemente dadurch definiert ist, dass bewirkt wird, dass die zwei Elemente an einer Anschlagoberfläche gegeneinander stoßen, die gegenüber einer Ebene geneigt ist, die zu der Richtung senkrecht ist, in der sich die zwei Elemente einander nähern, eine Rückprallkraft, deren Betrag kleiner als der der überschüssigen Kraft ist, die unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen von einem Element auf das andere Element wirkt. Somit ist unter der Bedingung, dass die überschüssige Kraft in den beiden Fällen gleich ist, die Rückprallkraft, die in dem letzteren Fall unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen durch das eine Element von dem anderen Element aufgenommen wird kleiner als diejenige, die in dem ersteren Fall durch das eine Element aufgenommen wird, so dass die Distanz, um die das eine Element in dem letzteren Fall von dem anderen Element mit der überschüssigen Kraft unmittelbar nach dem Gegeneinanderprallen zurückprallt, kleiner als diejenige in dem ersteren Fall ist.
Auf der Basis der oben aufgezeigten Kenntnisse kann bei dem Verfahren gemäß dem vorliegenden Merkmal die Einpress-Endposition der zwei Elemente definiert werden, indem bewirkt wird, dass die zwei Elemente an der Anschlagoberfläche gegeneinander stoßen, die gegenüber der Ebene geneigt ist, die zu der Richtung, in der sich die zwei Elemente einander nähern, senkrecht ist. Daher gewährleistet das vorliegende Verfahren, dass die Einpress-Endposition der zwei Elemente auch durch den Mechanismus stabilisiert wird, dass die Rückprallkraft durch den Formfaktor von wenigstens einem der zwei Elemente verringert wird, wenn nach dem Gegeneinander-Stoßen eine restliche kinetische Energie vorhanden ist.
Eines der zwei Elemente kann eine Drehstabfeder sein, die in einer Hilfslenkungsvorrichtung eines Automobils verwendet wird, und das andere Element kann eine Welle sein, die in der Hilfslenkungsvorrichtung verwendet wird und in die die Drehstabfeder eingepresst wird, wobei die Drehstabfeder einen Stoßabschnitt umfasst, der gegen die Welle stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als 450 ist, und wobei die Welle einen Stoßabschnitt umfasst, der gegen die Drehstabfeder stößt und der eine Vickers-Härte aufweist, die nicht größer als etwa 300 ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten an den zwei Elementen, von denen eines eine Drehstabfeder ist, die in einer Hilfslenkungsvorrichtung eines Automobils verwen det wird, und von denen das andere eine Welle ist, die ebenfalls in der Hilfslenkungsvorrichtung verwendet und in die die Drehstabfeder eingepresst wird, ein Experiment aus. Die Ergebnisse des Experiments zeigen, wie nachstehend ausführlich beschrieben ist, dass in dem Fall, in dem die Drehstabfeder einen Stoßabschnitt umfasst, der gegen die Welle stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als 450 ist, und die Welle einen Stoßabschnitt umfasst, der gegen die Drehstabfeder stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als etwa 300 ist, der Betrag des Rückpralls der zwei Elemente wirksam verringert ist.
Wenigstens eines der zwei Elemente kann einen Stoßabschnitt umfassen, der gegen das andere Element stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als etwa 450 ist.
Wenigstens eines der zwei Elemente kann einen Stoßabschnitt umfassen, der gegen das andere Element stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als 400 ist.
Wenigstens eines der zwei Elemente kann einen Stoßabschnitt umfassen, der gegen das andere Element stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als 350. ist.
Wenigstens eines der zwei Elemente kann einen Stoßabschnitt umfassen, der gegen das andere Element stößt und der eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht größer als 300 ist.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt umfassen, der ein Passloch mit einer Bodenoberfläche aufweist, und das andere Element kann einen Passvorsprungabschnitt aufweisen, der mit Übermaß in das Passloch eingepasst wird, wobei der Passvorsprungabschnitt so in das Passloch eingepresst wird, dass er gegen dessen Bodenoberfläche stößt.
Gemäß dem vorliegenden Merkmal werden ein Abschnitt des Passaussparungsabschnitts, der die Bodenoberfläche des Passlochs liefert, und ein Endabschnitt des Passvorsprungabschnitts als jeweilige Stoßabschnitte der zwei Elemente verwendet. D.h. die zwei Elemente müssen nicht mit jeweiligen ausschließlichen Stoßabschnitten wie etwa gestuften Abschnitten, Flanschen etc. ausgebildet sein.
Der Passvorsprungabschnitt kann eine Endfläche und einen Vorsprung, der von der Endoberfläche hervorragt und der einen Durchmesser hat, der kleiner als derjenige des Passvorsprungabschnitts ist, aufweisen, wobei bewirkt werden kann, dass der Vorsprung gegen die Bodenoberfläche des Passlochs stößt.
Daher wird bewirkt, dass der Vorsprung, dessen Durchmesser kleiner als derjenige des Passvorsprungabschnitts ist, gegen die Bodenoberfläche des Passlochs stößt. Da die Stoßfläche des Vorsprungs und der Bodenoberfläche des Passlochs klein ist, ist es wahrscheinlich, dass sich wenigstens entweder der Vorsprung oder die Bodenoberfläche plastisch verformt. Da ferner über den Vorsprung eine Druckkraft auf einen mittleren Abschnitt des Passvorsprungabschnitts übertragen und demzufolge der mittlere Abschnitt plastisch verformt wird, nimmt der Durchmesser des Passvorsprungabschnitts zu, was dazu führt, dass eine Einpressmaß (d.h. ein Übermaß) des Passvorsprungabschnitts bezüglich des Passaussparungsabschnitts beträchtlich zunimmt, wodurch die Stärke, mit der der Vorsprungs- und der Aussparungsabschnitt miteinander verbunden sind, zunimmt. Dieser Effekt ist in dem Fall sehr beträchtlich, in dem die Härte des mittleren Abschnitts des Passvorsprungabschnitts niedriger als die eines äußeren Umfangsabschnitts davon ist. Jedoch ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts den Vorsprung aufweist, dessen Durchmesser kleiner als derjenige des Vorsprungabschnitts ist. Wenn zum Beispiel die plastische Verformung des Endabschnitts des Passvorsprungabschnitts und/oder des Bodenabschnitts des Passaussparungsabschnitts zur Folge hat, dass die überschüssige Energie in ausreichendem Maße absorbiert wird und daher das Rückprallen verringert oder verhindert wird, ist es nicht erforderlich, den Vorsprung vorzusehen.
Die Bodenoberfläche des Passaussparungsabschnitts kann eine Aussparung aufweisen, die in einem mittleren Abschnitt von dieser ausgebildet ist, wobei bewirkt werden kann, dass ein äußerer Umfangsabschnitt des Vorsprungs gegen einen Abschnitt der Bodenoberfläche stößt, der die Aussparung umgibt.
Da die Aussparung nicht gegen den Vorsprung stößt, nimmt die Stoßfläche des Vorsprungs und der Bodenoberfläche als solche ab, was dazu beiträgt, dass bewirkt wird, dass die plastische Verformung leichter eintritt.
Die Bodenoberfläche des Passaussparungsabschnitts kann eine konische Aussparung aufweisen, die in einem mittleren Abschnitt von dieser ausgebildet ist, wobei bewirkt werden kann, dass ein äußerer Umfangsabschnitt des Vorsprungs gegen eine konische Oberfläche der konischen Aussparung stößt.
Wenn der äußere Umfangsabschnitt des Vorsprungs gegen die konische Oberfläche der konischen Aussparung stößt, dringt der äußere Abschnitt in die konische Oberfläche ein, während einerseits der äußere Abschnitt selbst plastisch verformt wird und er andererseits einen Abschnitt der Bodenoberfläche plastisch verformt, der die konische Oberfläche bildet. Dies ist ein Verankerungseffekt, der zu einer Erhöhung der Stärke führt, mit der die zwei Elemente mit einander verbunden sind. Der äußere Umfangsabschnitt des Vorsprungs kann abgeschrägt sein bzw. eine Phase aufweisen, und es kann bewirkt werden, dass die abgeschrägte Oberfläche gegen die konische Oberfläche stößt. Alternativ kann bewirkt werden, dass ein nicht abgeschrägter, winkliger, äußerer Umfangsabschnitt des Vorsprungs gegen die konische Oberfläche stößt. Jedoch ist es im letzteren Fall, vorzuziehen, dass der Vorsprung und/oder die konische Oberfläche nicht aus einem spröden Material wie Gusseisen hergestellt ist.
Die plastische Verformung kann dadurch hervorgerufen werden, dass ein Höchstwert eines durch Rückprall verursachten Abweichungsbetrages einer tatsächlichen Einpress-Endposition von einer normalen Einpress-Endposition, in der sich die zwei Elemente in engem Kontakt miteinander befinden, nicht größer als ein Referenzbetrag (d.h. der obere Grenzwert eines erlaubten Bereichs) ist.
Wie ausführlich in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben ist, nimmt der Rückprallbetrag (d.h. der Abweichungsbetrag der tatsächlichen Einpress-Endposition von der normalen Einpress-Endposition) einmal zu, wenn sich die kinetische Energie, die auf wenigstens eines der zwei Elemente übertragen wird, erhöht, wenn sich wenigstens einer der jeweiligen Stoßabschnitte der zwei Elemente, die gegeneinander stoßen, plastisch verformt. Wenn sich jedoch die kinetische Energie weiter erhöht, nimmt der Rückprallbetrag ab und nimmt schließlich einen negativen Wert an. Das heißt, von dem Zustand aus, in dem sich jeweilige Stoßoberflächen der zwei Elemente in engem Kontakt miteinander befinden, werden die zwei Elemente weiter stark ineinander gepresst, so dass der Abweichungsbetrag der tatsächlichen Einpress-Endposition von der normalen Einpress-Endposition einen negativen Wert annimmt. Folglich nimmt der Rückprallbetrag in einer Kennlinie, auf deren Abszisse die kinetische Energie und auf deren Ordinate der Rückprallbetrag aufgetragen ist, einen höchsten Punkt ein. Der Höchstwert ist umso kleiner, je größer die plastischen Verformungsvermögen der jeweiligen Stoßabschnitte der zwei Elemente sind. Daher kann der Höchstwert des Rückprallbetrages innerhalb eines erlaubten Bereichs fallen, wenn die Summe der jeweiligen plastischen Verformungsvermögen der jeweiligen Stoßabschnitte der zwei Elemente nicht kleiner als ein Referenzwert ist. In diesem Fall kann eine Passlänge der zwei Elemente innerhalb eines erlaubten Bereichs fallen, selbst wenn die übertragene kinetische Energie in einem breiten Bereich variieren kann. Dies wird gemäß dem vorliegenden Merkmal erreicht. Somit kann die Zuführung der kinetischen Energie leicht gesteuert werden, und demzufolge können die Herstellungskosten gesenkt werden. Gemäß dem vorliegenden Merkmal ist der Höchstwert des Abweichungsbetrags vorzugsweise nicht größer als 0,5 mm, noch besser nicht größer als 0,3 mm und am besten nicht größer als 0,2 mm.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt aufweisen, und das andere Element kann einen Passvorsprungabschnitt aufweisen, der in den Passaussparungsabschnitt eingepresst wird, wobei wenigstens der Passvorsprungabschnitt eine plastische Verformung erfährt und wobei die zwei Elemente in einem Abweichungsbetrag-Anstiegsraten-Absenkbereich ineinander gepresst werden, in dem eine Anstiegsrate eines durch Rückprall verursachten Abweichungsbetrags einer tatsächlichen Einpress-Endposition von einer Referenz-Einpress-Endposition, in der sich die zwei Elemente in engem Kontakt miteinander befinden, mit zunehmender kinetischer Energie abnimmt.
Wie oben ausgeführt, steht der durch Rückprall verursachte Abweichungsbetrag der Einpress-Endposition in enger Beziehung zu der plastischen Verformung der jeweiligen Stoßabschnitte der zwei Elemente. Wenn der Abweichungsbetrag in den Abweichungsbetrag-Anstiegsraten-Absenkbereich fällt, tritt eine beträchtliche plastische Verformung des Passvorsprungabschnitts auf, was die Stärke, mit der die zwei Elemente miteinander verbunden sind, beträchtlich erhöht. Der Zwei-Element-Verbindungsstärken-Erhöhungseffekt kann (unter der Bedingung, dass die zwei Effekte gleichzeitig erzielt werden können) zusätzlich zu dem Einpress-Endpositions-Stabilisierungseffekt oder unabhängig von diesem erreicht werden.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt aufweisen, und das andere Element kann einen Passvorsprungabschnitt aufweisen, der in den Passaussparungsabschnitt eingepresst wird, wobei wenigstens der Passvorsprungabschnitt eine plastische Verformung erfährt und wobei die zwei Elemente in einem Abweichungsbetrag-Absenkbereich ineinander gepresst werden, in dem sich ein durch Rückprall verursachter Abweichungsbetrag einer tatsächlichen Einpress-Endposition von einer normalen Einpress-Endposition, in der sich die zwei Elemente in engem Kontakt miteinander befinden, mit zunehmender kinetischer Energie verringert.
In dem Abweichungsbetrag-Absenkbereich kann ein bedeutenderer Verbindungsstärken-Erhöhungseffekt erreicht werden.
Die zwei Elemente können miteinander in dem Abweichungsbetrag-Absenkbereich und gleichzeitig in einem Bereich, in dem der durch Rückprall verursachte Abweichungsbetrag nicht größer als ein Referenzbetrag ist, ineinander gepresst werden.
Gemäß dem vorliegenden Merkmal ist es möglich, sowohl den Verbindungsstärken-Erhöhungseffekt durch die plastische Verformung als auch den Passlängen-Stabilisierungseffekt zu erhalten. Selbst wenn der Höchstwert des Abweichungsbetrags größer als der Referenzbetrag sein kann, kann der Abwei chungsbetrag in jeweiligen Bereichen auf beiden Seiten des höchsten Punkts kleiner als der Referenzbetrag sein. Das heißt, der Abweichungsbetrag kann auf einen Betrag eingestellt werden, der nicht größer als der Referenzbetrag ist, indem die zu übertragende kinetische Energie auf einen Wert eingestellt wird, der in einem der beiden oben genannten Bereichen liegt. Andererseits kann der Verbindungsstärken-Erhöhungseffekt durch die plastische Verformung des Passvorsprungabschnitts in jedem Abschnitt des Bereichs der kinetischen Energie, der oberhalb des höchsten Punktes liegt, und somit mit einem ausreichend hohen Grad erreicht werden. Jedoch kann es sein, dass der gleiche Effekt in einem Bereich der kinetischen Energie, der unterhalb des höchsten Punktes ist, erreicht oder nicht erreicht wird.
In dem Verfahren, in dem ein Dämpfungselement verwendet wird, wird die kinetische Energie, die unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente über das Dämpfungselement in wenigstens einem der zwei Elemente noch vorhanden ist, durch das Dämpfungselement in plastische Verformungsenergie umgewandelt. Folglich weicht eine tatsächliche Einpress-Endposition nicht stark von einer normalen Position ab, selbst wenn die kinetische Energie unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen der zwei Elemente über das Dämpfungselement übrig bleibt.
Zusätzlich kann die Energieabsorptionscharakteristik des Dämpfungselements unabhängig von jeweiligen Eigenschaften jeweiliger Materialien der zwei Elemente ausgelegt werden, und die überschüssige Energie kann wirksam absorbiert werden, ohne dass es erforderlich ist, die Eigenschaften der Materialien der zwei Elemente einzugrenzen.
Die plastische Verformung kann so bewirkt werden, dass ein Höchstwert eines durch Rückprall verursachten Abweichungsbetrags einer tatsächlichen Einpress-Endposition von einer normalen Einpress-Endposition, in der sich die zwei Elemente in engem Kontakt miteinander befinden, nicht größer als ein Referenzbetrag (d.h. der obere Grenzwert eines erlaubten Bereichs) ist.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt aufweisen, und das andere Element kann einen Passvorsprungabschnitt aufweisen, der in den Passaussparungsabschnitt eingepresst wird, wobei das Dämpfungselement einen äußeren Durchmesser aufweist, der kleiner als der des Passvorsprungabschnitts ist, und wobei die zwei Elemente in einem Abweichungsbetrag-Absenkbereich ineinander gepresst werden, in dem ein durch Rückprall verursachter Abweichungsbetrag einer tatsächlichen Einpress-Endposition von einer normalen Einpress-Endposition, in der sich die zwei Elemente in engem Kontakt zueinander befinden, mit zunehmender kinetischer Energie abnimmt.
Das Dämpfungselement wirkt wie der oben beschriebene Vorsprung, der auf der Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts ausgebildet ist, und der Vorsprungabschnitt verformt sich plastisch, um den Verbindungsstärken-Erhöhungseffekt zu verstärken.
Wenigstens in einer Anfangsphase des Gegeneinander-Stoßens der zwei Elemente können ein Stoßvorsprung und ein Stoßabschnitt, der eine geringere Härte als der Stoßvorsprung aufweist, so gegeneinander stoßen, dass der Stoßvorsprung in den Stoßabschnitt eindringt.
Gemäß des vorliegenden Merkmals stoßen in wenigstens der Anfangsphase des Gegeneinander-Stoßens der zwei Elemente ein Stoßvorsprung, der als Teil von einem der zwei Elemente vorgesehen ist, und ein Stoßabschnitt, der als Teil des anderen Elements vorgesehen ist, so gegeneinander, dass der Stoßvorsprung in den Stoßabschnitt eindringt, der eine geringere Härte als der Stoßvorsprung hat. Folglich wird der Stoßabschnitt plastisch verformt, so dass wenigstens ein Teil der kinetischen Energie, die in wenigstens einem der zwei Elemente verbleibt, absorbiert wird. Bei dem vorliegenden Verfahren weicht eine tatsächliche Einpress-Endposition nicht stark von einer normalen Position ab, selbst wenn wenigstens eines der zwei Elemente in der Anfangsphase des Gegeneinander-Stoßens der zwei Elemente noch eine kinetische Energie besitzt.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt mit einem Passloch mit einer Bodenoberfläche aufweisen, und das andere Element kann ein Passvorsprungabschnitt aufweisen, der mit Übermaß in dem Passloch eingepresst ist, wobei der Stoßvorsprung einen Stoßvorsprung aufweist, der von einem Abschnitt der Bodenoberfläche des Passlochs hervorragt, und der Stoßabschnitt umfasst eine Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts.
Da der Stoßvorsprung von einem Abschnitt der Bodenoberfläche des Passlochs hervorragt, ist die Stoßfläche, auf der der Stoßvorsprung mit der Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts als dem Stoßabschnitt gegeneinanderstößt, im Vergleich zu dem Fall, in dem die gesamte Bodenoberfläche des Passlochs und die gesamte Endoberfläche des Vorsprungabschnitts gegeneinander stoßen, klein. Daher tritt die plastische Verformung leichter ein. Darüber hinaus vergrößert sich das äußere Maß des Vorsprungabschnitts, da sich der Endabschnitt des Passvorsprungabschnitts plastisch verformt, so dass das Einpress-Maß (d.h. das Übermaß) des Vorsprungabschnitts bezüglich des Aussparungsabschnitts beträchtlich erhöht. Daher erhöht sich die Stärke, mit der der Vorsprungabschnitt und der Aussparungsabschnitt miteinander verbunden sind.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt mit einem Passloch mit einer Bodenoberfläche aufweisen, und das andere Element kann einen Passvorsprungabschnitt aufweisen, der mit Übermaß in dem Passloch einge presst wird, wobei der Stoßvorsprung ein hartes Element umfasst, das zwischen der Bodenoberfläche des Passlochs und einer Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts angeordnet ist und das härter als wenigstens entweder die Bodenoberfläche oder die Endoberfläche ist.
Das vorliegende Merkmal wird vorzugsweise in dem Fall angewendet, in dem es angesichts der Struktur oder des Materials schwierig ist, einen Vorsprung auszubilden, der von der Bodenoberfläche des Passlochs oder der Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts hervorragt, oder die Härte der Bodenoberfläche oder der Endoberfläche zu erhöhen. Da der Stoßvorsprung durch das harte Element gebildet ist, das zwischen der Bodenoberfläche und der Endoberfläche angeordnet ist, ist der Freiheitsgrad bezüglich der Auswahl jeweiliger Materialien der zwei Elemente und/oder der Bestimmung des Härteunterschieds des harten Elements und wenigstens eines der zwei Elemente erhöht. Das harte Element kann durch Anhaften, Kleben, Löten etc. vorübergehend an einem der zwei Elemente, das in Ruhe gehalten wird, angebracht werden, oder es kann durch Glühen an einem der zwei Elemente fest befestigt werden. In Abhängigkeit von der Form des harten Elements kann das harte Element alternativ in einem Halteloch gehalten werden, das in einem der zwei Elemente ausgebildet ist. In dem Fall, in dem das Halteloch eine Form aufweist, die das harte Element stabil halten kann, kann auf das oben aufgezeigte vorübergehende Anbringen oder das befestigende Glühen verzichtet werden.
Das harte Element kann eine Stahlkugel sein.
Gemäß dem vorliegenden Merkmal kann das harte Element durch ein billiges und sehr hartes Element bereitgestellt werden. In dem Fall, in dem eine im Handel erhältliche Stahlkugel verwendet wird, werden die Kosten stärker reduziert.
Der Passaussparungsabschnitt kann eine Unterschneidung aufweisen, die in einem Abschnitt einer inneren Umfangsoberfläche des Passlochs ausgebildet ist, die sich in der Nähe der Bodenoberfläche befindet und deren Durchmesser größer als derjenige eines verbleibenden Abschnitts der inneren Umfangsoberfläche ist, und wenn der Stoßabschnitt in die Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts eindringt, kann ein Endabschnitt des Passvorsprungabschnitts dazu gezwungen werden, sich nach außen auszudehnen und dadurch mit der Unterschneidung des Passaussparungsabschnitts in Eingriff zu gelangen.
Bei dem vorliegenden Verfahren kann das Material des Endabschnitts des Passvorsprungabschnitts, das sich durch den Stoßvorsprung nach außen ausdehnt, aufgrund des Unterschnitts fließen. Daher wird der Endabschnitt des Passvorsprungabschnitts leichter plastisch verformt, und die überschüssige Energie in der Anfangsphase des Gegeneinander-Stoßens wird wirksam absorbiert. Da der nach außen ausgedehnte Abschnitt des Passvorsprungabschnitts mit der Unterschneidung in Eingriff ist, wird darüber hinaus wirksam verhindert, dass sich der Passvorsprungabschnitt aus dem Passaussparungsabschnitt löst, und die Stärke, mit der die zwei Elemente miteinander verbunden sind, ist erhöht. Die Unterschneidung kann in Form einer ganz umlaufenden Ringnut oder einer teilweise ausgebildeten Aussparung wie etwa einer blütenblattartigen Aussparung ausgebildet sein.
Eines der zwei Elemente kann einen Passaussparungsabschnitt mit einem Passloch mit einer Bodenoberfläche aufweisen, und das andere Element kann einen Passvorsprungabschnitt aufweisen, der mit Übermaß in das Passloch eingepresst wird, und der Stoßvorsprung kann einen Stoßvorsprung aufweisen, der von einem Abschnitt einer Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts hervorragt, und der Stoßabschnitt kann die Bodenoberfläche des Passlochs umfasst, wobei be wirkt werden kann, dass der Stoßvorsprung in die Bodenoberfläche des Passlochs eindringt.
Gemäß dem vorliegenden Merkmal wird wenigstens ein Teil der kinetischen Energie, die in der Anfangsphase des Gegeneinander-Stoßens noch vorhanden ist, durch die plastische Verformung der Bodenoberfläche des Passaussparungsabschnitts absorbiert, so dass die Einpress-Endposition der zwei Elemente stabilisiert ist.
Wenigstens eines der zwei Elemente kann eine Trägheitsbewegung in einer Richtung ausführen, in der sich die zwei Elemente einander nähern, und die zwei Element können unter Ausnutzung der kinetischen Energie des einen Elements, das eine Trägheitsbewegung ausführt, ineinander gepresst werden, wobei eines der zwei Elemente einen Passaussparungsabschnitt mit einem Passdurchgangsloch aufweisen kann, wobei das andere Element einen Passvorsprungabschnitt aufweisen kann, der mit Übermaß in das Durchgangsloch eingepresst wird, und wobei in einem Zustand, in dem ein drittes Element in das Passdurchgangsloch an einer Zwischenposition von diesem von einem der zwei Endöffnungen von diesem aus, die sich gegenüber der anderen Endöffnung befindet, in der der Passvorsprungabschnitt eingepresst wird, eingeführt werden kann, der Passvorsprungabschnitt so in das Passdurchgangsloch eingepresst wird, dass es gegen das dritte Elemente stößt.
Da der Passaussparungsabschnitt das Passdurchgangsloch aufweist, kann das dritte Element verwendet werden, um die Einpress-Endposition der zwei Elemente zu definieren. Da in dem Zustand, in dem das dritte Element in das Passdurchgangsloch von einem von dessen Endöffnungen aus, die der anderen Endöffnung gegenüberliegt, in die der Passvorsprungabschnitt eingepresst werden soll, eingeführt wird, wird der Pressvorsprungabschnitt in das Passdurchgangsloch eingepresst, um gegen das dritte Element zu stoßen, wobei die Einpress-Endposition des Passvorsprungabschnitts an jeder gewünschten Position gewählt werden kann. Daher kann die Einpress-Endposition der zwei Elemente an jeder gewünschten Position gewählt werden, indem eine Tiefe gewählt wird, bis zu der das dritte Element in das Passdurchgangsloch eingeführt wird.
Ein Stoßvorsprung, der härter als eine Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts ist, kann auf einer Endoberfläche eines Abschnitts des dritten Elements ausgebildet sein, das in das Passdurchgangsloch eingeführt wird, und es kann bewirkt werden, dass der Stoßvorsprung in die Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts eindringt.
Da der auf dem dritten Element ausgebildete Stoßabschnitt in die Endoberfläche des Passvorsprungabschnitts eindringt, wird wenigstens ein Teil der kinetischen Energie, die wenigstens eines der zwei Elemente noch aufweist, durch die plastische Verformung des Endabschnitts des Passvorsprungabschnitts absorbiert. Somit wird das Rückprallen des Passvorsprungabschnitts und des dritten Elements verhindert oder verringert, und eine tatsächliche Einpress-Endposition weicht nicht stark von einer vorgeschriebenen Position ab.
Der Passaussparungsabschnitt kann eine ringförmige Nut aufweisen, die in einem Abschnitt einer inneren Umfangsoberfläche des Passdurchgangslochs gebildet ist, die an die Endoberfläche des dritten Elements angrenzt, und ein Abschnitt des Passvorsprungabschnitts, der durch das Eindringen des Stoßabschnitts dazu gezwungen wird, sich nach außen auszudehnen, kann in die ringförmige Nut eingreifen.
Gemäß dem vorliegenden Merkmal ist es wahrscheinlich, dass sich der Endabschnitt des Passvorsprungabschnitts plastisch verformt, und es wird erreicht, dass der Abschnitt des Passvorsprungabschnitts, der gezwungen wird, sich nach außen auszudehnen, mit der ringförmigen Nut in Eingriff gelangt. Daher wird die Stärke, mit der die zwei Elemente miteinander verbunden sind, erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer Trägheits-Einpress-Vorrichtung, die dazu geeignet ist, ein Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.
2 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung von Schritten zum Ineinanderpressen von zwei Elementen gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung von Schritten zum Ineinanderpressen von zwei Elementen gemäß einem vergleichbaren Beispiel, das der ersten Ausführungsform entspricht.
4 ist eine Seitenansicht eines der zwei Elemente, die bei einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
5 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung eines Zustands, in dem das Ineinanderpressen der zwei Elemente, die bei der zweiten Ausführungsform verwendet wird, beendet ist.
6 ist eine Seitenansicht eines der zwei Elemente, die in einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung eines Zustandes, in dem das Ineinanderpressen der zwei Elemente, die bei der dritten Ausführungsform verwendet werden, beendet ist.
8 ist eine Vorderansicht eines Dämpfungselements, das in einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung eines Zustandes, in dem das Ineinanderpressen der zwei Elemente, die gemäß der vierten Ausführungsform verwendet werden, beendet ist.
10 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer Trägheits-Einpress-Vorrichtung, die dazu geeignet ist, ein Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.
11 ist eine Kennlinie zur Erläuterung des Trägheits-Einpress-Verfahrens gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und des Trägheits-Einpress-Verfahrens gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine vergrößerte Ansicht einer Einpresseinheit oder -Anordnung, im Querschnitt entlang einer Achslinie von dieser, die bei dem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewonnen wird.
13 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung von Schritten zum Ineinanderpressen von zwei Elementen in einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung von Schritten zum Ineinanderpressen von zwei Elementen in einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Seitenansicht im Querschnitt zur Erläuterung von Schritten zum Ineinanderpressen von zwei Elementen in einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine vergrößerte Ansicht einer Einpressanordnung, im Querschnitt entlang einer Achslinie von dieser, die in einem Trägheits-Einpress-Verfahren gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewonnen wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend sind einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Einpressen eines sich bewegenden Elements als ein erstes Element in ein ruhendes Element als ein zweites Element. Ausführlich beschrieben, wie es in 1 gezeigt ist, ist die erste Ausführungsform ein Verfahren zum Beschleunigen eines ersten Elements 10 und Einpressen eines Passvorsprungabschnitts 11 des ersten Elements 10 in einen Passaussparungsabschnitt 16 eines zweiten Elements 12. Das erste Element 10 ist eine Drehstabfeder, die in einer Servolenkvorrichtung eines Automobils verwendet wird, und das zweite Element 12 ist eine Welle, die ebenfalls in der Servolenkvorrichtung verwendet wird und in die die Drehstabfeder 10 so eingepresst wird, dass die Feder 10 nicht von der Welle getrennt oder relativ zu ihr ge dreht werden kann. Die zwei Elemente 10, 12 sind aus wärme behandeltem Stahl gebildet.
Das erste Element 10 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist entlang seiner Achse gestreckt. Der Passvorsprungabschnitt 11 ist an einem Ende des ersten Elements 10 ausgebildet. Das zweite Element 12 weist eine allgemein zylindrische, gestufte Form auf, und ein Passloch 17 mit einer Bodenoberfläche ist in einem mittleren Abschnitt einer Endoberfläche des zweiten Elements 12 ausgebildet. Der Passaussparungsabschnitt 16 wird von einem Abschnitt des zweiten Elements 12 bereitgestellt, welcher das Passloch 17 aufweist. Eine Aussparung 18 ist in einem mittleren Abschnitt der Bodenoberfläche des Passlochs 17 ausgebildet. Die Aussparung 18 wird durch eine Spitze eines Bohrers gebildet, der dazu verwendet wird, in dem zweiten Element 12 ein Loch zu erzeugen, bevor es geräumt wird.
Da der Passvorsprungabschnitt 11 mit Übermaß in den Passaussparungsabschnitt 16 eingepresst wird, ist eine Vorpassungsmaß eines äußeren Durchmessers des Vorsprungabschnitts 11 größer als derjenige eines inneren Durchmessers des Aussparungsabschnitts 16. Eine äußere Umfangsfläche des Vorsprungabschnitts 11 weist ein Rillengewerbe auf, das aus Stegen und Rillen besteht, welche sich in einer axialen Richtung des Vorsprungabschnitts 11 erstrecken, so dass sich die Stege und die Rillen in einer Umfangsrichtung einander abwechseln.
Das vorliegende Trägheits-Einpress-Verfahren wird mittels einer in 1 gezeigten Trägheits-Einpress-Vorrichtung ausgeführt.
Die Trägheits-Einpress-Vorrichtung umfasst eine Haltevorrichtung 40, die das zweite Element 12 in dessen horizontaler Lage hält. Die Haltevorrichtung 40 umfasst ein Gehäuse 42 und eine Luftkammer 46, die in dem Gehäuse 42 ge bildet ist. Das zweite Element 12 wird in der Luftkammer 46 gehalten. Die Luftkammer 46 ist über ein Durchgangsloch 47 immer mit der Atmosphäre bzw. Umgebung verbunden. Das Gehäuse 42 weist ein Durchgangsloch 48 auf, das an einem Ende mit der Luftkammer 16 und an dem anderen Ende mit der Atmosphäre verbunden ist. Das Durchgangsloch 48 ist mit einer Abdeckung 50 abgeschlossen, die mit Schrauben 52 lösbar an dem Gehäuse 42 angebracht ist. Die Abdeckung 50 weist auf der Seite der Luftkammer 46 ein Passloch 53 auf, in das einer (der hintere) von gegenüberliegenden Endabschnitten des zweiten Elements 12, der dem anderen Endabschnitt gegenüberliegt, in den das erste Element 10 mit Übermaß eingepresst werden soll, passt.
Die Trägheits-Einpress-Vorrichtung umfasst darüber hinaus einen Führungsdurchgang 54, die das erste Element 10 so führt, dass das erste Element 10 im Wesentlichen luftdicht gleitbar in dem Führungsdurchgang 54 aufgenommen ist. Der Führungsdurchgang 54 wird von einem inneren Durchgang 55 des Gehäuses 42 und einem inneren Durchgang eines Rohres 56 als ein Durchgangsbildungselement so gebildet, dass der Führungsdurchgang 54 koaxial zu dem zweiten Element 12 ist, das von dem Gehäuse 40 gehalten wird. Der Führungsdurchgang 54 ist an seinem einen Ende mit der Luftkammer 46 verbunden. Das erste Element 10 ist so in den Führungsdurchgang 54 eingepasst, dass der Passvorsprungabschnitt 11 des ersten Elements 10 im Wesentlichen luftdicht gleitbar in dem Führungsdurchgang 54 aufgenommen ist.
Die Trägheits-Einpress-Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine Beschleunigungsvorrichtung 58, die das erste Element 10 beschleunigt. Die Beschleunigungsvorrichtung 58 umfasst eine Hochdruckvorrichtung 60, die hinter dem ersten Element 10 einen Luftdruck erzeugt, der höher als der Atmosphärendruck ist. Die Hochdruckvorrichtung 60 umfasst (a) ein Gehäuse 62, (b) eine Hochdruckquelle 64, die eine Hochdruckluft speichert und diese in dem Maße, wie sie ge braucht wird, bereitstellt, und (c) eine Luftkammer 66, die in dem Gehäuse 62 gebildet ist. Die Hochdruckquelle 64 hat eine Struktur, die z.B. einen Kompressor und ein Steuerventil umfasst. Die Luftkammer 66 ist über einen Luftdurchgang 68 mit der Hochdruckquelle 64 verbunden und ist ferner mit dem anderen Endabschnitt des Führungsdurchgangs 54 verbunden.
Im Folgenden sind jeweilige Schritte des vorliegenden Trägheits-Einpress-Verfahrens in zeitlicher Reihenfolge beschrieben.
Bevor die zwei Elemente 10, 12 ineinander gepresst werden, wird jedes der zwei Elemente 10, 12 an eine entsprechende, vorgeschriebene Position in der Trägheits-Einpress-Vorrichtung gebracht.
Wenn in diesem Zustand der Luftkammer 66 über die Luftdurchführung 68 von der Hochdruckquelle 64 die Hochdruckluft zugeführt wird, wird die Hochdruckluft einem Raum in dem Führungsdurchgang 54 zugeführt. Wenn die Hochdruckluft dem Innenraum des Führungsdurchgangs 54 zugeführt wird, wird der Luftdruck hinter dem ersten Element 10 höher als der Atmosphärendruck.
Folglich wird das erste Element 10 in einer zu seiner Achslinie parallelen Richtung beschleunigt, so dass dem ersten Element 10 kinetische Energie zugeführt wird. Folglich nähert sich das erste Element 10 dem zweiten Element 12 in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element 10, 12 koaxial zueinander bleiben. Schließlich berührt das erste Element 10 das zweite Element 12, und das Ineinanderpressen der zwei Elemente 10, 12 beginnt. Während des Ineinanderpressens greifen die Stege des Rillengewerbes des ersten Elements 10 in eine innere Umfangsfläche des Passaussparungsabschnitts 16 des zweiten Elements 12 ein, wobei die zwei Elemente 10, 12 aufgrund der durch die Reibung der zwei Elemente 10, 12 erzeugten Wärme miteinander verschweißt werden. Somit werden die zwei Elemente 10, 12 fest miteinander verbunden.
Nach dem Ineinanderpressen wird die Abdeckung 50 von dem Gehäuse 42 entfernt und eine Einpresseinheit aus den zwei Elementen 10, 12 wird aus der Haltevorrichtung 40 genommen.
Die Beschleunigungsvorrichtung 58 ist so ausgelegt, dass sie dem ersten Element 10 eine kinetische Energie zuführt, die größer als eine kinetische Standardenergie ist. Die kinetische Standardenergie ist als eine kinetische Energie definiert, die gewährleistet, dass unter der Bedingung, dass jeweilige Vorpassungsmaße des ersten und des zweiten Elements 10, 12 normal sind, ein Einpressmaß der zwei Elemente 10, 12 (d.h. ein Unterschied zwischen dem äußeren Durchmesser des Rillengewerbes des ersten Elements 10 und dem inneren Durchmesser des Einpresslochs des zweiten Elements 12) normal sind und jeweilige Härtewerte jeweiliger Materialien der zwei Elemente 10, 12 normal sind, die dem ersten Element 10 zugeführte kinetische Energie null wird, wenn eine Endoberfläche 80 (d.h. eine erste Anschlagoberfläche) des ersten Elements 10 in engen Kontakt mit einer Bodenoberfläche (d.h. einer zweiten Anschlagoberfläche) 82 des zweiten Elements 12 gebracht ist. Da bei der vorliegenden Ausführungsform die dem ersten Element 10 zugeführte kinetische Energie größer als die kinetische Standardenergie ist, wird verhindert, dass die Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 stoppt, bevor sie die Bodenoberfläche 82 des zweiten Elements 12 erreicht, weil die kinetische Energie, die Einpressmaß oder die Härtewerte der Materialien nicht normal sind. Selbst wenn die kinetische Energie, das Einpressmaß oder die Härtewerte der Materialien nicht normal sind, ist gewährleistet, dass die Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 gegen die Bodenoberfläche 82 des zweiten Elements 12 stößt.
Bei der vorliegenden Erfindung hat die gesamte Oberfläche des Passvorsprungabschnitts 11 des ersten Elements 10 eine Vickers-Härte Hv, die in den Bereich von 290 bis 430 fällt, und die gesamte Oberfläche des Passaussparungsabschnitts 16 des zweiten Elements 12 hat eine Vickers-Härte Hv von 280.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten ein Experiment aus, in dem eine Mehrzahl von Probenpaaren aus einer Mehrzahl von ersten Elementen 10 und einer Mehrzahl von zweiten Elementen 12 willkürlich entnommen wurden und jeweilige Oberflächen der entnommenen ersten Elemente 10 durch Wärmebehandlung unter verschiedenen Bedingungen behandelt wurden, so dass die ersten Elemente 10 Vickers-Härtewerte Hv von 640, 470, 430, 400, 360 bzw. 290 besaßen, und jedes der so gewonnenen ersten Elemente 10 wurde in ein entsprechendes der entnommenen zweiten Elemente 12 eingepresst. Bei diesem Experiment wurde 0,2 mm als ein normales Einpressmaß des ersten und des zweiten Elements 10, 12 gewählt, und 210 km/h wurde als normale Geschwindigkeit jedes ersten Elements 10 unmittelbar bevor das erste Element 10 beginnt, in das entsprechende zweite Element 12 einzudringen, ausgewählt.
Die Ergebnisse des obigen Experiments sind in 2 für den Fall gezeigt, in dem das erste Element 1 eine Vikkers-Härte Hv von nicht größer als 430 und das zweite Element 12 eine Vickers-Härte Hv von 280 hat. 2 zeigt in zeitlicher Abfolge jeweilige Schritte des Ineinanderpressens der zwei Elemente 10, 12, genauer beschrieben, den Schritt, in dem das Ineinanderpressen fortschreitet, den Schritt, in dem sich die Endoberfläche 80 in engem Kontakt mit der Bodenoberfläche 82 befindet, und den Schritt, in dem das Ineinanderpressen beendet ist. 2 zeigt, dass das erste Element 10 nicht von dem zweiten Element 12 zurückprallt, nachdem die Endoberfläche 80 an der Bodenober fläche 82 angestoßen ist. Das heißt, das Ineinanderpressen der zwei Elemente 10, 12 endet bei einer im wesentlichen normalen Position, und eine Passlänge der zwei Elemente 10, 12 entspricht exakt einem normalen Wert. Es wird vermutet, dass man jene Ergebnisse erhält, da die kinetische Energie, selbst wenn das erste Element 10 eine verbleibende kinetische Energie besitzt, wenn das erste Element 10 gegen das zweite Element 12 stößt, bewirkt, dass sich das erste und das zweite Element 10, 12 plastisch verformen und diese demzufolge von den zwei Elementen 10, 12 absorbiert wird. Da es jedoch aufgrund seines Formfaktors wahrscheinlicher ist, dass sich das erste Element 10 plastisch verformt, verformt sich hauptsächlich das erste Element, um die kinetische Energie zu absorbieren.
Die plastische Verformung des ersten Elements 10 wird zum Beispiel als ein Phänomen beobachtet, bei dem ein äußerer Umfangsabschnitt der Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 gestaucht wird. Durch die oben genannte Aussparung 18 kann das Material der Endoberfläche 18 des ersten Elements 10 von dem äußeren Umfangsabschnitt der Oberfläche 80 in Richtung zu deren mittlerem Abschnitt fließen. Unter dieser Bedingung wird bewirkt, dass die Endoberfläche 80 gegen die Bodenoberfläche 82 stößt. Da die Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 auf diese Weise gestaucht wird, wird das erste Element 10 übermäßig in das zweite Element 12 hinein gepresst (d.h. das erste Element 10 wird von einem normalen Zustand, in dem sich die zwei Elemente 10, 12 in engem Kontakt miteinander befinden, weiter in das zweite Element 12 eingepresst). Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannten jedoch, dass der übermäßige Einpressbetrag ein Betrag ist, der nicht größer als 0,2 mm ist.
Im Gegensatz dazu zeigt 3, ebenso wie 2, jeweilige Schritte des Ineinanderpressens der zwei Elemente 10, 12 für den Fall, in dem das erste Element eine Vickers-Härte Hv aufweist, die nicht kleiner als 470 ist, und das zweite Element 12 eine Vickers-Härte Hv aufweist, die 280 beträgt. 2 zeigt, dass das erste Element unmittelbar nachdem die Endoberfläche 80 gegen die Bodenoberfläche 82 stößt, um eine Distanz, die gleich groß wie oder größer als 1,5 mm bezüglich des zweiten Elements 12 beträgt, zurückprallt. Das heißt, das Ineinanderpressen der zwei Elemente 10, 12 endet an einer Position, die von einer normalen relativen Position abweicht, und eine Passlänge der zwei Elemente 10, 12 ist kürzer als eine normaler Wert. Es wird vermutet, dass man diese Ergebnisse erhält, weil sich das erste Element 10 kaum plastisch verformt und demzufolge die kinetische Energie, die verbleibt, wenn das erste Element 10 gegen das zweite Element 12 stößt, nicht durch plastische Verformung des ersten Elements 10 absorbiert wird.
Auf der Grundlage der oben genannten experimentellen Ergebnisse werden bei der vorliegenden Ausführungsform das erste Element 10, das eine Vickers-Härte Hv im Bereich von 290 bis 430 besitzt, und das zweite Element 12, das eine Vickers-Härte Hv von 280 besitzt, verwendet.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten ein weiteres Experiment mit dem Zweck aus, dass eine Einpresseinheit entsteht, deren Passlänge kurz ist, weil jeweilige Vorpassungsmaße des ersten und zweiten Elements 10, 12 nicht normal sind, in dem jeweilige Vorpassungsmaße einer Mehrzahl von ersten Elementen 10 und einer Mehrzahl von zweiten Elementen 12 vor dem Ineinanderpressen mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Auf der Grundlage der Messergebnisse wurden eine Mehrzahl von Paaren aus ersten und zweiten Elementen 10, 12 so ausgewählt, dass das Einpressmaß jedes ausgewählten Paars aus einem ersten und zweiten Element 10, 12 in einen geeigneten Bereich fällt, und jedes von den ausgewählten Paar aus dem ersten und dem zweiten Element 10, 12 wurde ineinander gepresst. Auf diese Weise werden ungeeignet ineinander gepresste Einheiten vermieden. Jedoch werden der Schritt der exakten Messung der jeweili gen Maße des ersten und des zweiten Elements 10, 12 und der Schritt des Zusammenfassens zu Paaren aus dem ersten und dem zweiten Element 10, 12 zusätzlich benötigt. Daher kann der Wirkungsgrad des Einpressvorgangs nicht ausreichend erhöht werden. Im Gegensatz dazu werden bei der vorliegenden Ausführungsform jene zusätzlichen Schritte nicht benötigt. Daher kann der Wirkungsgrad des Einpressvorgangs ausreichend erhöht werden.
Im Folgenden ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform nur bezüglich der Form eines Endabschnitts eines ersten Elements, und alle weiteren Elemente der vorliegenden Ausführungsform sind gleich wie jene der ersten Ausführungsform. Daher wird nachstehend nur die Form genau beschrieben, wobei die gleichen Bezugszahlen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet werden, um die entsprechenden Elemente der vorliegenden Ausführungsform zu bezeichnen, ohne eine ausführliche Beschreibung dieser Elemente zu geben.
Wie in 4 gezeigt ist, ragt bei der vorliegenden Ausführungsform ein Vorsprung 104 von einem mittleren Abschnitt einer Endoberfläche 102 eines ersten Elements 100 hervor, wobei der Vorsprung 104 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und koaxial zu dem ersten Element 100 ist. Eine Endoberfläche 106 des Vorsprungs 104 besitzt eine Vikkers-Härte Hv von 300. Eine Einpressoberfläche eines Passaussparungsabschnitts 16 eines zweiten Elements 16 besitzt eine Vickers-Härte Hv von 280. Beim Ineinanderpressen stößt daher die Endoberfläche 106 des Vorsprungs 104 des ersten Elements 100 an einer Bodenoberfläche 82 des zweiten Elements 12 an, wie es in 5 gezeigt ist, und wenn das erste Element 100 unmittelbar nach dem Anstoßen eine verbleibende kinetische Energie besitzt, verformt sich der Vorsprung 104 plastisch, um die verbleibende kinetische Ener gie zu absorbieren, so dass das Rückprallen des ersten Elements 100 verringert wird. Das heißt, der Vorsprung 104 als ein Abschnitt des ersten Elements 100 wirkt als Dämpfer (Stoß) – Abschnitt, der sich plastisch verformt, um eine übermäßige kinetische Energie des ersten Elements 100 zu absorbieren.
Eine äußere Umfangsoberfläche eines Passvorsprungabschnitts 108 des ersten Elements 100, das heißt eine Einpressoberfläche 110, die in den Passaussparungsabschnitt 16 des zweiten Elements 12 eingepresst werden soll, besitzt eine Vickers-Härte Hv von 640. Somit ist das erste Element 100 in dem Vorsprung 104 weich (der Stoßabschnitt) und in dem Einpressabschnitt (Übermaßpassabschnitt), der in das zweite Element 12 eingepresst werden soll, hart. Mit dieser Struktur kann eine Passlänge der zwei Elemente 100, 12 genau gesteuert werden, und die zwei Elemente 100, 12 können aufgrund eines Ankereffekts, bei dem Stege (hervorragende Abschnitte) eines harten Rillengewerbes des ersten Elements 100 mechanisch mit einer weichen, inneren Umfangsoberfläche des zweiten Elements 12 in Eingriff sind, stark miteinander verbunden werden.
Nachfolgend ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform jedoch nur hinsichtlich der Form eines Endabschnitts eines ersten Elements, und alle weiteren Elemente der vorliegenden Ausführungsform sind gleich wie jene der zweiten Ausführungsform. Daher ist nachstehend nur die Form genau beschrieben, wobei die gleichen Bezugszahlen wie bei der zweiten Ausführungsform verwendet werden, um die entsprechenden Elemente der vorliegenden Ausführungsform zu bezeichnen, ohne diese Elemente ausführlich zu beschreiben.
Wie in 6 gezeigt ist, nimmt bei der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser eines Endabschnitts allmäh lich ab, während bei der zweiten Ausführungsform der Vorsprung 104, der einen konstanten Durchmesser über seine gesamte Länge aufweist, von dem mittleren Abschnitt der Endoberfläche 102 des ersten Elements 100 hervorragt. Genauer beschrieben, ragt ein Vorsprung 124 wie bei der zweiten Ausführungsform einteilig von einem mittleren Abschnitt einer Endoberfläche 122 eines ersten Elements 120 hervor, wobei der Vorsprung 124 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und koaxial zu dem ersten Element 120 ist. Anders als bei der zweiten Ausführungsform weist ein äußerer Umfangsabschnitt eines Endabschnitts des Vorsprungs 124 eine Phase bzw. Abschrägung auf, so dass der Endabschnitt des Vorsprungs 124 eine Anschlagoberfläche 126 aufweist, die gegenüber einer zu einer Richtung, in der sich die zwei Elemente 120, 12 nähern, senkrechten Richtung geneigt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stößt die Anschlagoberfläche 126 des Vorsprungs 124 des ersten Elements 120 beim Einpressen an eine Bodenoberfläche 82 des zweiten Elements 12 an, wie es in 7 gezeigt ist, und wenn das erste Element 120 im Moment des Stoßens eine verbleibende kinetische Energie besitzt, verformt sich der Vorsprung 124 plastisch, um die verbleibende kinetische Energie zu absorbieren, so dass eine Passlänge der zwei Elemente 120, 12 genau gesteuert werden kann. Darüber hinaus stößt bei der vorliegenden Ausführungsform das erste Element 120 an die Bodenoberfläche 82 des zweiten Elements 12 an der Endoberfläche 106 des Vorsprungs 104 an, d.h. der nicht senkrechten Anschlagoberfläche 126, die nicht zu der Richtung, in der sich die zwei Elemente 120, 12 einander nähern, senkrecht ist, im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform, bei der das erste Element 100 gegen die senkrechte Anschlagoberfläche stößt. Daher nimmt das erste Element 120 aufgrund der beim Aufprall in dem ersten Element 120 verbleibenden Energie beim Anstoßen von dem zweiten Element 12 nur eine Rückprallkraft auf, die kleiner als eine übermäßige Kraft ist, die, die von dem ersten Element 120 auf das zweite Element 12 wirkt. Auch aus diesem Grund ist der Rückprall des ersten Elements 120 abgeschwächt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform, besitzt die Anschlagoberfläche 126 des Vorsprungs 124 eine Vickers-Härte Hv von 300, und eine äußere Umfangsoberfläche eines Passvorsprungabschnitts 128 des ersten Elements 120, das heißt eine Einpressoberfläche 130, die in den Passaussparungsabschnitt 16 des zweiten Elements 12 eingepresst werden soll, besitzt eine Vickers-Härte Hv von 640. Somit ist das erste Element 120 in dem Vorsprung 124 weich und in dem Einpressabschnitt (Übermaßpassabschnitt), der in das zweite Element 12 eingepresst werden soll, hart. Durch diese Konstruktion können die zwei Elemente 120, 12 aufgrund eines Ankereffekts wie bei der zweiten Ausführungsform fest miteinander verbunden werden.
Im Folgenden ist eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform umfasst jedoch viele Elemente, die auch die erste Ausführungsform besitzt. Daher sind nachstehend nur unterschiedliche Elemente der vorliegenden Ausführungsform genau beschrieben, wobei die gleichen Bezugszahlen wie die bei der ersten Ausführungsform verwendeten verwendet werden, um die entsprechenden Elemente der vorliegenden zu bezeichnen, ohne diese Elemente ausführlich zu beschreiben.
Obwohl bei der ersten Ausführungsform das erste Element 10 einen einteiligen Abschnitt aufweist, der die kinetische Energie des ersten Elements 10, die zum Zeitpunkt des Zusammenstoßens des ersten und des zweiten Elements 10, 12 verbleibt, absorbiert, wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Einpress-Endposition von zwei Elementen 10, 12 definiert, indem die zwei Elemente 10, 12 über ein Dämpfelement gegeneinander gestoßen werden, das sich plastisch verformt, um die kinetische Energie des ersten Elements 10, die nach dem Zusammenstoß der zwei Elemente 10, 12 verbleibt, zu absorbieren.
8 ist eine Vorderansicht eines Dämpfungselements 140. Das Dämpfungselement 140 weist die Form einer dünnen Scheibe auf, deren Durchmesser geringfügig kleiner als ein innerer Durchmesser eines Passaussparungsabschnitts 16 eines zweiten Elements 16 ist, und das Dämpfungselement 140 lässt sich in den Aussparungsabschnitt 16 einsetzen. Das Dämpfungselement 140 umfasst eine Mehrzahl von Vorsprüngen 142, die an seiner äußeren Umfangsoberfläche ausgebildet sind. In dem Zustand, in dem das Dämpfungselement 140 in dem Aussparungsabschnitt 16 eingepasst ist, sind die Vorsprünge 142 teilweise mit einer inneren Umfangsoberfläche des Aussparungsabschnitts 16 in Eingriff, so dass verhindert wird, dass sich die Position des Dämpfungselements 140 leicht verändert. Das Dämpfungselement 140 besteht aus Kupfer oder weichem Stahl, der weicher, d.h. leichter plastisch verformbar, als der wärmebehandelte Stahl, der zur Bildung der zwei Elemente 10, 12 verwendet wird. Das erste Element 10 besitzt eine Vickers-Härte Hv, die nicht kleiner als 470 ist, und das zweite Element 12 besitzt eine Vikkers-Härte Hv, die nicht kleiner als 280 ist.
9 zeigt in zeitlicher Abfolge jeweilige Schritte des Ineinanderpressens der zwei Elemente 10, 12 über das Dämpfungselement 140. Vor dem Ineinanderpressen wird das Dämpfungselement 140 in dem Passaussparungsabschnitt 16 des zweiten Elements 12 eingepasst, so dass sich das Dämpfungselement 140 in engem Kontakt mit einer Bodenoberfläche des Aussparungsabschnitts 16 befindet und sich von diesem 16 nicht löst. Daraufhin wird die Beschleunigung des ersten Elements 10 gestartet und anschließend wird der Einpress-Vorgang des ersten Elements 10 in das zweite Element 12 gestartet. Danach stößt eine Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 über das Dämpfungselement 140 an einer Bodenoberfläche 82 des zweiten Elements 12 an. Wenn das erste Ele ment zum Zeitpunkt des Anstoßens eine verbleibende kinetische Energie besitzt, verformt sich das Dämpfungselement 140 aufgrund der verbleibenden kinetische Energie, wobei es die kinetische Energie absorbiert. Folglich tritt im Wesentlichen kein Rückprall des ersten Elements 10 von dem zweiten Element 12 auf, obwohl das erste Element 10 zum Zeitpunkt des Anstoßens die übermäßige kinetische Energie besitzt.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform das Dämpfungselement 140, das von den zwei Elementen 10, 12 getrennt ist, die überschüssige kinetische Energie absorbiert, ist es nicht erforderlich, die zwei Elemente 10, 12 einer speziellen Behandlung zu unterziehen. Daher sind jeweilige Eigenschaften der jeweiligen Materialien der zwei Elemente 10, 12 nicht durch die Notwendigkeit eingegrenzt, die kinetische Energie zu absorbieren.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten an dem ersten Element 100 und dem zweiten Element 12, die in 4 und 5 gezeigt sind, eine Beziehung zwischen der kinetischen Energie und der Einpress-Endposition unter Verwendung einer in 10 gezeigten Trägheits-Einpress-Vorrichtung. Die vorliegende Einpress-Vorrichtung umfasst einen Sockel 200, eine erste Haltevorrichtung 202, die das zweite Element 12 als ein Element, in das das erste Element 100 eingepresst werden soll, so hält, dass das zweite Element 12 fest in seiner horizontalen Lage gehalten wird, eine zweite Haltevorrichtung 204, die das erste Element 100 als ein Element, das in das zweite Element 12 eingepresst werden soll, so hält, dass das erste Element 100 in seiner horizontalen Lage in Richtung des zweiten Elements 12, das von der ersten Haltevorrichtung 202 gehalten wird, bewegbar ist, und eine Bewegungssteuerungsvorrichtung 206, die die Bewegung des von der zweiten Haltevorrichtung 204 gehaltenen ersten Elements 100 steuert. Die erste und die zweite Haltevorrichtung 202, 204 und die Bewegungssteuerungsvor richtung 206 sind alle auf dem Sockel 200 angeordnet. Die Bewegungssteuerungsvorrichtung 206 umfasst eine Beschleunigungsvorrichtung 210 und einen Mechanismus 212, um eine im Wesentlichen träge Bewegung auszuführen.
Die erste Haltevorrichtung 202 umfasst einen Rahmen 220. Der Rahmen 220 ist an dem Sockel 200 befestigt. Der Rahmen 220 weist ein Loch 222 auf, das sich horizontal erstreckt. Ein zylindrisches Element 224 als ein Halteelement ist lösbar in dem Loch 222 angebracht. Ein Paar Stifte 226 sind lösbar in dem zylindrischen Element 224 und dem Rahmen 220, jeweils in radialer Richtungen des Elements 224, angebracht. Die zwei Stifte 226 werden im Wesentlichen gleichzeitig in das zylindrische Element 224 und den Rahmen 220 eingepasst, so dass verhindert wird, dass sich das zylindrische Element 64 von dem Rahmen 220 löst. Das zweite Element 12 wird von der ersten Haltevorrichtung 202 wie folgt gehalten: Zuerst werden die zwei Stifte 226 von der ersten Haltevorrichtung 202 entfernt, und das zylindrische Element 224 wird von dem Rahmen 220 entfernt. Als nächstes wird das zweite Element 12 an dem zylindrischen Element 224 befestigt, so dass die zwei Elemente 12, 224 an dem Rahmen 220 befestigt sind.
Die zweite Haltevorrichtung 204 umfasst einen Rahmen 230. Der Rahmen 230 ist an dem Sockel 200 befestigt. Der Rahmen 230 weist ein Halteloch 232 auf, das einen Boden besitzt, der sich koaxial zu dem von der ersten Haltevorrichtung 202 gehaltenen zweiten Element 12 erstreckt und das auf der Seite der ersten Haltevorrichtung 202 offen ist. Das erste Element 100 passt in das Halteloch 232 in einer im Wesentlichen luftdichten Weise und so, dass das erste Element 100 in dem Loch 232 gleitbar ist, so dass das erste Element 100 in Richtung des zweiten Elements 12, das von der ersten Haltevorrichtung 202 gehalten wird, bewegbar ist. Ein Anschlagabschnitt 234 wird durch den Boden des Haltelochs 232 bereitgestellt. Der Anschlagabschnitt 234 positioniert das erste Element 100 in dem Halteloch 232 an einer durch gestrichelte Linien in 10 gezeigten normalen Position.
Der Rahmen 230 weist einen Luftdurchgang 240 auf. Der Luftdurchgang 240 ist an einem Anschluss 242 mit einem Lufttank 244 verbunden, der immer Luft unter Druck speichert. Ein Nadelventil 246 als ein Steuerventil ist an einem Zwischenabschnitt in dem Luftdurchgang 240 angeordnet. Das Nadelventil 246 umfasst ein Ventilelement 248, das gleitbar in den Rahmen 230 eingepasst ist, und ist in einen Sperrzustand schaltbar, in dem das Ventil 246 den Luftdurchgang 240 sperrt und verhindert, dass die Luft (Druckluft) von dem Lufttank 244 in das Halteloch 232 strömt, und in einen Freigabezustand schaltbar, in dem das Ventil 246 den Luftdurchgang 240 freigibt und das Strömen der Luft von dem Lufttank 244 in das Halteloch 232 erlaubt. Dieses Schalten wird durch eine Nocke 250 ausgeführt, die von einer (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung angetrieben wird.
Die zweite Haltevorrichtung 204 umfasst ein Führungsrohr 252 als ein Führungselement. Das Führungsrohr 252 ist an seinem einen Ende an dem Rahmen 230 befestigt, und das andere Ende des Führungsrohrs 252 erreicht ein Loch 253 großen Durchmessers des von der ersten Haltevorrichtung 202 gehaltenen zweiten Elements 12. Das erste Element 100 ist in das Führungsrohr 252 in im Wesentlichen luftdichter Weise und so, dass das erste Element 100 in dem Rohr 252 gleitbar ist, eingepasst. Somit definiert das Führungsrohr 252 einen Weg, entlang dessen das erste Element 100 bewegt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wirken das Halteloch 232 und das Führungsrohr 252 zusammen, um einen Führungsdurchgang zu bilden, der das erste Element 100 führt. Eine Nut 254 ist in einer äußeren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Führungsrohrs 252 gebildet, der in das zweite Element 12 eingepasst ist, so dass sich die Nut 252 in einer axialen Richtung des Rohres 252 erstreckt. Die Nut 254 bildet einen Luftentweichungsdurchgang. Der Rahmen 230 weist zusätzlich ein Verbindungsloch 256 auf, das unmittelbar, bevor das erste Element 100 gegen das zweite Element 12 stößt, die hinter dem ersten Element 100 in dem Halteloch 232 erzeugte Luftkammer mit der Atmosphäre verbindet. Daher wird unmittelbar, bevor das erste Element 100 gegen das zweite Element 12 stößt, der Druck in der Luftkammer hinter dem ersten Element 100 im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck, so dass das erste Element 100 im Wesentlichen eine Trägheitsbewegung ausführt. Daher wirken der Luftdurchgang 240, der Lufttank 244, das Nadelventil 246, die Nocke 250 etc. zusammen, um die Beschleunigungsvorrichtung 210 zu bilden, ein Abschnitt des Rahmens 230, der das Verbindungsloch 256 bildet, bildet die Vorrichtung 212 zur Erzeugung einer im Wesentlichen trägen Bewegung und die Beschleuigungsvorrichtung 210 und die Vorrichtung 212 zur Erzeugung einer im Wesentlichen trägen Bewegung wirken zusammen, um die Bewegungssteuerungsvorrichtung zu bilden.
Bei der wie oben aufgebauten Trägheits-Einpress-Vorrichtung wird der Druck des Lufttanks 244 auf verschiedene Werte verändert, um die auf das erste Element 100 übertragene kinetische Energie zu ändern und dadurch eine Beziehung zwischen dem Druck (der als Index der kinetischen Energie gedacht werden kann), mit dem das erste Element 10 in das zweite Element 12 eingepresst wird, und dem Betrag der Abweichung der tatsächlichen Einpress-Endposition von der normalen Einpress-Endposition zu untersuchen. 11 zeigt die so gewonnene Beziehung. Dieser Betrag der Abweichung bedeutet einen Betrag der Abweichung einer tatsächlichen Länge jeder Einpresseinheit von deren normaler Länge, bei der das erste Element 100 in einem Zustand in das zweite Element 12 eingepresst ist, in dem sich die Endoberfläche 106 des Vorsprungs 104 in engem Kontakt mit der Bodenoberfläche 82 des Passaussparungsabschnitts 16 befindet. Wenn die tatsächliche Länge größer als die normale Länge ist, ist der Abweichungsbetrag positiv. Wie aus 11 er sichtlich ist, nimmt der Abweichungsbetrag mit zunehmendem Druck ab. Wenn der Abweichungsbetrag Null erreicht, nimmt er bis auf einen Höchstwert zu und fällt dann erneut ab, und zwar auf negative Werte. Ein Punkt A, bei dem der Abweichungsbetrag gleich Null ist, wird als der „Punkt geeigneten Drucks" (der als der „Punkte geeigneter Energie" bezeichnet werden kann) bezeichnet. Ein Bereich S, in dem der Druck größer als bei Punkt A ist, wird als der „Bereich übermäßigen Drucks" (der als der „Bereich übermäßiger Energie" bezeichnet werden kann) bezeichnet. Ein Punkt B, bei dem der Abweichungsbetrag den Höchstwert annimmt, wird als der „Punkt des höchsten Abweichungsbetrags" bezeichnet. Ein Bereich T, in dem die kinetische Energie höher als die in dem Punkt B ist, wird als der „Bereich abnehmenden Abweichungsbetrags" bezeichnet. Ein Bereich V, in dem der Abweichungsbetrag negativ ist, wird als der „Bereich negativen Abweichungsbetrages" bezeichnet.
Unter der Annahme, dass der Druck in dem Lufttank 244, der ein Wert ist, der der oben genannten kinetischen Energie entspricht, mit x bezeichnet wird und der Abweichungsbetrag einer tatsächlichen Einpress-Endposition von der normalen Einpress-Endposition mit y bezeichnet wird, kann die Beziehung zwischen dem Druck und dem Abweichungsbetrag in einem Bereich ungenügenden Drucks, in dem der Druck kleiner als der beim Punkt A geeigneten Drucks ist, durch eine gerade Linie approximiert werden, und kann in dem Bereich übermäßigen Drucks durch eine gekrümmte Linie approximiert werden. Nimmt man an, dass diese gekrümmte Linie durch eine kubisch gekrümmte Linie definiert ist, ist die kubisch gekrümmte Linie durch den folgenden Ausdruck gegeben: y = -90,56x3 + 106,8x2 – 40,28x + 4,994
Dieser Ausdruck kann verwendet werden, um einen Teilungspunkt C zu bestimmen, der die kubisch-gekrümmte Linie, die die Beziehung zwischen dem Druck x und dem Abweichungsbetrag y in dem Bereich übermäßigen Drucks repräsentiert, in einen abwärts-konvexen Abschnitt und einen aufwärtskonvexen Abschnitt teilt. Da der Teilungspunkt C der Punkt ist, bei dem Steigerungsrate der kinetischen Energie x bezüglich des Abweichungsbetrags y nicht weiter zunimmt und abzunehmen beginnt, wird er als „Abweichungsbetrag-Anstiegsraten-Absenkstartpunkt" bezeichnet, und ein Bereich U, in dem die kinetische Energie größer als die des Abweichungsbetrag-Anstiegsraten-Absenkstartpunkts ist, wird als „Abweichungsbetrag-Anstiegsraten-Absenkbereich" bezeichnet.
In dem in 11 gezeigten Fall fällt der Abweichungsbetrag in einem weiten Druckbereich zwischen 0,3 MPa und 0,6 MPa in den Bereich von ± 0,3 mm. In dem Fall, in dem ein erlaubter Bereich des Abweichungsbetrags zum Beispiel ± 0,4 mm beträgt, kann der Druck im Wesentlichen zwischen 0,3 MPa und 0,6 MPa variieren. In dem Fall, in dem der erlaubte Bereich des Abweichungsbetrags schmal ist, kann der Abweichungsbetrag so gesteuert werden, dass er in den schmalen erlaubten Bereich fällt, selbst wenn der Druck stark variieren kann, wenn der Vorsprung 104 so gestaltet ist, dass er sich leicht plastisch verformt und demzufolge der Höchstwert des Abweichungsbetrags verringert ist. Allgemein gilt, dass, wenn die Summe aus jeweiligen plastischen Verformungsvermögen jeweiliger Stoßabschnitte zweier Elemente, die ineinander gepresst werden, größer als ein vorgeschriebenes plastisches Verformungsvermögen ist, kann der Höchstwert des Abweichungsbetrages so gesteuert werden, dass er in dessen erlaubten Bereich fällt. Auf diese Weise kann die erforderliche Steuerungsgenauigkeit der zu übertragenden kinetischen Energie stark abgesenkt werden. Die in 10 gezeigte Trägheits-Einpress-Vorrichtung entspricht einer Trägheits-Einpress-Vorrichtung, die verwendet werden kann, um die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Der Grund, weshalb der in 11 gezeigte Punkt A als der Punkt geeigneten Drucks (oder als der Punkt geeigneter Energie) bezeichnet wird, ist der, dass es günstig für das erste und das zweite Element 100, 12 ist, soweit ineinander gepresst zu werden, bis die Endoberfläche 106 des Vorsprungs 104 in engen Kontakt mit der Bodenoberfläche 82 des Einpressaussparungsabschnitts 16 gebracht ist. Wenn der Druck der Luft, die auf das erste Element 100 wirkt, auf einen Wert in der Nähe dieses Punktes geeigneten Drucks geregelt wird, kann die Genauigkeit von Maßen der Einpresseinheit aus dem ersten und dem zweiten Element 100, 12 erhöht werden. Angesichts dieser Tatsache ist es sehr natürlich, dass der Punkt A als der Punkt geeigneten Drucks bezeichnet wird. Selbst in dem Fall, in dem der Druck auf einen Wert in der Nähe des Punktes geeigneten Drucks geregelt wird, um die Genauigkeit der Maße zu erhöhen, ist es wirksam, die jeweiligen Stoßabschnitte des ersten und des zweiten Elements 100, 12 plastisch leicht verformbar auszuführen und dadurch den Höchstwert des Abweichungsbetrages zu verringern. Da die Zunahmerate des Abweichungsbetrages in dem Druckbereich, in dem der Druck größer als der bei Punkt A ist, verringert wird, indem der Höchstwert verringert wird, kann die Genauigkeit der Maße leicht aufrecht erhalten werden.
Es gibt jedoch einige Fälle, in denen es wünschenswert ist, dass der Luftdruck, der auf das erste Element 100 wirkt, auf einen Wert geregelt wird, der in den Bereich übermäßigen Drucks fällt. Einer jener Fälle (die sechste Ausführungsform) ist der, in dem der Druck so geregelt wird, dass die Verbindungsstärke erhöht wird. 12 zeigt eine Einpresseinheit entlang einer Achslinie von ihr, die man erhält, wenn man in einem Zustand einpresst, in dem der Druck in dem Lufttank 244 in einem Bereich; der innerhalb des Abweichungsbetrags-Absenkbereichs T liegt und in dem der Abweichungsbetrag negativ ist, 0,6 MPa beträgt. Wie aus 12 ersichtlich ist, wird der Vorsprung 104 plastisch verformt, und die Endoberfläche 102 des Passvorsprungabschnitts 11 wird niedergedrückt, und die äußere Umfangsoberfläche des Vorsprungabschnitts 11 ist zu einer fassartigen Form verformt. Genauer gesagt wird der Durchmesser des Vorsprungabschnitts 11 vergrößert, und das Einpressmaß (Übermaß) des Vorsprungabschnitts 11 und des Aussparungsabschnitts 16 wird beträchtlich erhöht. Daher wird die Verbindungsstärke, mit der das erste und das zweite Element 100, 12 miteinander verbunden werden, erhöht. Diesen Verbindungsstärkenerhöhungseffekt erhält man im Wesentlichen in einem Bereich, in dem der Vorsprungabschnitt 11 im Wesentlichen plastisch verformt wird, das heißt in dem Bereich U, in dem die Zunahmerate des Abweichungsbetrags geringer wird, dem Bereich T, in dem der Abweichungsbetrag abnimmt, oder dem Bereich V mit negativem Abweichungsbetrag, so dass das Ausmaß dieses Effekts entsprechend der Beschreibung der drei Bereiche U, T, und V zunimmt.
Weitere Ausführungsformen sind in den 13 bis 16 gezeigt. Bei jeder dieser Ausführungsformen wird ein erstes Element in ein zweites Element eingepresst, wobei die in 1 gezeigte Trägheits-Einpress-Vorrichtung verwendet wird. Daher wird auf die Darstellung und Beschreibung jener Elemente, die auch in der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform vorhanden sind, verzichtet, und nur unterschiedliche Elemente werden dargestellt und beschrieben. Ferner, da das erste Element, das in jeder der nachfolgenden Ausführungsformen das gleiche wie jenes ist, das bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, ist die Form des ersten Elements schematisch dargestellt, wobei in jeder der nachfolgenden Ausführungsform die gleiche Bezugszahl zur Bezeichnung des ersten Elements verwendet wird, wie die, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wird. Es sei angemerkt, dass in jeder der nachfolgenden Ausführungsformen das erste Element durch Verwenden der in 10 gezeigten Trägheits-Einpress-Vorrichtung in das zweite Element eingepresst wird.
13(a) und 13(b) zeigen ein zweites Element 300, das eine allgemein gestufte, zylindrische Form wie das in der ersten Ausführungsform verwendete zweite Element 12 besitzt (nur ein Endabschnitt des zweiten Elements 300 ist in 13 gezeigt). Das zweite Element 300 weist ein Passloch 302 auf, das in der Mitte einer Endoberfläche von diesem ausgebildet ist. Das Passloch 302 hat einen Boden. Ein Abschnitt des zweiten Elements 300, der das Passloch 302 bildet, bildet einen Passaussparungsabschnitt 16 des zweiten Elements 300. Ein Anschlagvorsprung 306 ragt von einem mittleren Abschnitt einer Bodenoberfläche 304 des Passlochs 302 hervor. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Anschlagvorsprung 306 eine im Wesentlichen konische Form auf, deren Durchmesser in einer Richtung zu deren Spitze abnimmt. Eine Endoberfläche 80 eines Passvorsprungabschnitts 11 als ein Endabschnitt des ersten Elements 10 weist eine Härte auf, die niedriger als die des Anschlagvorsprungs 306 ist. Das zweite Element 300 weist eine ganzringförmige Nut 308 mit großem Durchmesser auf, die in der Umgebung der Stoßoberfläche 304, in einer inneren Umfangsfläche des Passlochs 302 ausgebildet ist. Die ringförmige Nut 308 hat einen Durchmesser, der größer als der verbleibende Abschnitt des Passlochs 302 ist, und erstreckt sich über die gesamte innere Umfangsoberfläche derselben 302. In den Figuren ist die ringförmige Nut 308 vergrößert dargestellt. Eine tatsächliche ringförmige Nut ist kleiner als die dargestellte ringförmige Nut 308.
Wenn der Passvorsprungabschnitt 11 des erste Elements 10 in den Passaussparungsabschnitt 16 des zweiten Elements 300 eingepresst wird, wird dem ersten Element 10 eine kinetische Energie in einer zu einer Achslinie von diesem 10 parallelen Richtung zugeführt, wie es in 13(a) gezeigt ist, so dass das erste Element 10 koaxial in das zweite Element 300 eingepresst wird, wie es in 13(b) gezeigt ist. Somit stößt die Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 an dem Anschlagvorsprung 306 des zweiten Elements 300 an, und der Anschlagvorsprung 306 dringt in die Endoberfläche 80 ein. Das erste Element 10 besitzt eine restliche kinetische Energie, wenn der Anschlagvorsprung 306 und die Endoberfläche 80 aneinander stoßen, und die Endoberfläche 80 und ihre Umgebung des ersten Elements 10 werden durch die restliche kinetische Energie plastisch verformt. Daher wird die übermäßige kinetische Energie absorbiert, und der Rückprall des ersten Elements 10 wird minimal. Da der Anschlagvorsprung 306 eine Härte aufweist, die größer als die der Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 ist, und der Durchmesser des Vorsprungs 306 in Richtung seiner Spitze abnimmt, dringt der Vorsprung 306 leicht in die Endoberfläche 80 ein. Ferner, da der Anschlagvorsprung 306 von der Bodenoberfläche 304 des Passlochs 302 hervorragt und die Anstoßfläche des Vorsprungs 306 an das erste Element 10 klein ist, wird das erste Element 10 im Vergleich zu dem Fall, in dem die gesamte Endoberfläche 80 des ersten Elements 10 gegen die Bodenoberfläche 304 des Passlochs 302 stößt, leichter plastisch verformt. Das heißt, der Endabschnitt des Vorsprungabschnitts 11, der durch den Vorsprung 306 dazu gezwungen wird, sich nach außen auszudehnen, erstreckt sich leicht in die ringförmige Nut 308 des zweiten Elements 300, so dass die Erweiterung des ersten Elements 10 in die ringförmige Nut 308 eingreift. Folglich wird verhindert, dass sich das erste Element 10 von dem zweiten Element 300 in dessen axialer Richtung löst, und die Verbindungsstärke der zwei Elemente 10, 300 wird erhöht. Ferner kann in der vorliegenden Ausführungsform die Ineinanderpress-Endposition der zwei Elemente 10, 300 stabilisiert werden, selbst wenn der Betrag der auf das erste Element 10 übertragenen kinetischen Energie in einem weiten Bereich variiert. Somit kann der Betrag der zugeführten kinetischen Energie leicht kontrolliert werden, und demzufolge können die Produktionskosten verringert werden.
Obwohl ein zweites Element einen Vorsprung aufweisen kann, der auf einer Bodenoberfläche eines Passlochs von diesem einteilig ausgebildet ist, wie oben beschrieben ist, ist es möglich, wie nachstehend beschrieben ist, dass ein Vorsprung durch ein separates Element bereitgestellt wird, das an einer Bodenoberfläche eines Passlochs eines zweiten Elements angebracht ist. 14(a) zeigt ein zweites Element 400, der eine Aussparung 406 aufweist, die in einem mittleren Abschnitt einer Bodenoberfläche 404 eines Passlochs 402 von diesem gebildet ist. Eine Stahlkugel 408 ist in der Aussparung 406 mit einem geeigneten Mittel wie etwa einem Klebstoff befestigt. Die Stahlkugel 408 ragt von der Bodenoberfläche 404 des Passlochs 402 hervor und funktioniert wie der Anschlagvorsprung 306, der in der in 13 gezeigten Ausführungsform gezeigt ist. Das zweite Element 400 weist eine ringförmige Nut 410 auf, die in der Umgebung der Bodenoberfläche 404, in einer inneren Umfangsoberfläche des Passlochs 402 gebildet ist. Die ringförmige Nut 410 ist ähnlich wie die ringförmige Nut 308. Die Stahlkugel 408 besitzt eine Härte, die größer als die der Endoberfläche des ersten Elements 10 und die der Bodenoberfläche 404 des zweiten Elements 400 ist, und die Härte der Bodenoberfläche 404 des zweiten Elements 400 ist größer als die der Endoberfläche 80 des ersten Elements 10. Daher dringt die Stahlkugel 408 beim Einpressen in den Endabschnitt des Passvorsprungabschnitt 11 ein, wodurch der Endabschnitt in Richtungen radial nach außen ausgedehnt wird, wie es in 14(b) gezeigt ist, so dass der Endabschnitt in die ringförmige Nut 410 eingreift. Die vorliegende Erfindung ist in den Fällen geeignet, in denen es schwierig ist, einen Vorsprung auf einer Bodenoberfläche eines Passlochs eines zweiten Elements zu bilden oder es schwierig ist, einen Vorsprung mit einer ausreichenden Härte zu bilden.
15 zeigt ein zweites Element 500, das ein Passloch 502 in Form eines Durchgangslochs aufweist, das durch die Dicke des zweiten Elements 500 gebildet ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, ein Anschlagelement 504 zu verwenden, das eine Einpress-Endposition des ersten Elements 10 definiert. Wie in 15(a) gezeigt ist, hat das zweite Element 500 eine ringförmige Nut 506 mit großem Durchmesser, die an einer Position ausgebildet ist, die der Einpress-Endposition einer Endoberfläche 80 des ersten Elements 10, in einer inneren Umfangsfläche des Passlochs 502 gebildet ist. Die ringförmige Nut hat einen Durchmesser, der größer als der des restlichen Abschnitts der inneren Umfangsfläche des Passlochs 502 ist. Wie in 15(b) gezeigt ist, ist das Anschlagelement 504 in eine von zwei Endöffnungen des Passlochs 502 eingesetzt, die der anderen Endöffnung gegenüberliegt, in die das erste Element 10 eingepresst werden soll. Das Anschlagelement 504 hat eine gestufte, zylindrische Form, die einen Abschnitt 508 mit einem kleinen Durchmesser und einen Flanschabschnitt 510 aufweist, und der Abschnitt 508 mit dem kleinen Durchmesser ist in das Passloch 502 des zweiten Elements 500 soweit eingepresst, bis der Flanschabschnitt 510 eine Endoberfläche des zweiten Elements 500 berührt. Der Flanschabschnitt 510 wird von einem (nicht gezeigten) Stützelement gestützt. Ein Anschlagvorsprung 514 wie der in 13 gezeigte Anschlagvorsprung 306 ist auf einem mittleren Abschnitt einer Endoberfläche 512 des Abschnitts 308 mit kleinem Durchmesser gebildet. Wenn auf das erste Element 10 in einer Richtung, in sich das Element 10 dem zweiten Element 500 nähert, kinetische Energie übertragen wird, stößt die Endoberfläche 80 des Passvorsprungabschnitts 11 des ersten Elements 10 an den Anschlagvorsprung 514 des Anschlagselements 504 an, wie es in 15(c) gezeigt ist, so dass der Endabschnitt des Vorsprungabschnitts 11 plastisch verformt wird, die übermäßige Energie absorbiert wird und der sich nach außen ausdehnende Abschnitt des Endabschnitts in die ringförmige Nut 506 des zweiten Elements 500 eingreift.
Ein Anschlagvorsprung kann auf einem ersten Element gebildet sein. Zum Beispiel zeigt 16 ein erstes Element 600, das einen Anschlagvorsprung 606 aufweist, der auf einer Endoberfläche 604 eines Passvorsprungabschnitts 602 gebildet ist. Der Anschlagvorsprung 606 ist mit dem Anschlagvorsprung 306 identisch. Ein zweites Element 308 weist ein Passloch 610 auf, das mit einem Boden in der Mitte einer Endfläche von diesem gebildet ist. Ein Abschnitt des zweiten Elements 608, das das Passloch 610 bildet, bildet einen Passaussparungsabschnitt 612 des zweiten Elements 608. Eine Bodenoberfläche 614 des Passlochs 610 besitzt eine Härte, die geringer als die von wenigstens dem Anschlagvorsprung 606 des Vorsprungabschnitts 602 ist. Wenn das erste Element 600 in das zweite Element 608 eingepresst wird, dringt der Anschlagvorsprung 606 des Vorsprungabschnitts 602 in die Bodenoberfläche 614 des Passlochs 610, wodurch die Bodenoberfläche 614 und ihre Umgebung plastisch verformt werden, so dass der so angehobene Abschnitt der Bodenoberfläche 614 und die Endoberfläche 604 des Vorsprungabschnitts 602 in engen Kontakt miteinander gebracht werden, die übermäßige kinetische Energie absorbiert wird und die Einpress-Endposition des ersten und des zweiten Elements 600, 608 festgelegt ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich durch seine einigen Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben ist, ist klar, dass die vorliegende Erfindung weitere Änderungen und Verbesserungen enthalten kann, die für dem Durchschnittsfachmann naheliegend sind, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Trägheits-Einpress-Verfahren, bei dem an zumindest eines (10; 100; 120; 600) von zwei Elementen (10; 12; 100; 120; 300; 400; 600; 608) eine Trägheitsbewegung in einer Richtung angelegt wird, die bewirkt, dass sich die beiden Elemente einander nähern, und die beiden Elemente ineinander gepresst werden, indem in der Trägheitsbewegung eine kinetische Energie des einen Elements verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegeneinander-Stoßen der beiden Elemente bewirkt wird, um eine Relativposition der beiden Elemente an einem Zeitpunkt festzulegen, an dem das Einpressen endet, wobei unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen bewirkt wird, dass sich zumindest eines (10; 100; 120; 600) der beiden Elemente plastisch verformt und dadurch eine verbleibende kinetische Energie des einen Elements aufnimmt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das sich plastisch verformende Element einen Stoßabschnitt aufweist, der an das andere Element anstößt, sowie einen Übermaßabschnitt, der mit dem anderen Element eine Übermaß-Passung eingeht, wobei der Stoßabschnitt stärker plastisch verformbar ist als der Übermaßabschnitt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Stoßabschnitt (80; 104; 124; 614) des einen, sich plastisch verformenden Elements eine Vickers-Härte Hv aufweist, die kleiner als diejenige seines Übermaßabschnitts ist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die beiden Elemente jeweils Stoßabschnitte (80, 82; 104, 124; 304, 404; 604, 614) umfassen, die gegeneinander sto ßen, wobei zumindest einer (80; 104; 124; 614) der Stoßabschnitte eine Form aufweist, die seinem Material ein Fließen und damit ein plastisches Verformen erlaubt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bewirkt wird, dass die beiden Elemente (120, 12) an einer Anschlagoberfläche (126) gegeneinander stoßen, die relativ zu einer zu der Richtung senkrechten Fläche geneigt ist, um die Relativposition der beiden Elemente zu dem Zeitpunkt festzulegen, an dem das Einpressen endet.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, wobei eines (10) der beiden Elemente eine Drehstabfeder ist, die in einer Hilfslenkungsvorrichtung eines Automobils eingesetzt wird, und das andere Element (12) eine Welle, die in der Hilfslenkungsvorrichtung eingesetzt wird und in die die Drehstabfeder eingepresst wird, und wobei die Drehstabfeder einen Stoßabschnitt umfasst, der an die Welle anstößt und der eine Vickers-Härte Hv von nicht mehr als etwa 450 aufweist, und die Welle einen Stoßabschnitt umfasst, der an der Drehstabfeder anstößt und der eine Vickers-Härte Hv von nicht mehr als etwa 300 aufweist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eines (12; 300; 400; 608) der beiden Elemente einen Passaussparungsabschnitt (16; 612) umfasst, der eine Passbohrung (17; 302; 402; 610) mit einer Bodenoberfläche (82; 304; 404; 614) aufweist, und das andere Element (10; 100; 120; 600) einen Passvorsprungsabschnitt (11; 108; 128; 602), welcher mit Übermaß in die Passbohrung eingepresst wird, wobei der Passvorsprungsabschnitt so in die Passbohrung eingepresst wird, dass er an ihre Bodenoberfläche anstößt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Passvorsprungsabschnitt (108; 128; 602) eine Endoberfläche (102; 122; 604) aufweist und einen Vorsprung (104; 124; 606), der aus der Endoberfläche hervorsteht und einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner als derjenige des Passvorsprungsabschnitts ist, wobei bewirkt wird, dass der Vorsprung an der Bodenoberfläche anstößt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Bodenoberfläche (82) des Passaussparungsabschnitts (16) eine in ihrem Mittelabschnitt ausgebildete Aussparung (18) aufweist, wobei bewirkt wird, dass ein Außenumfangsabschnitt des Vorsprungs (104; 124) an einen die Aussparung umgebenden Abschnitt der Bodenoberfläche anstößt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Bodenoberfläche (82) des Passaussparungsabschnitts (16) eine konische Aussparung (18) aufweist, die in ihrem Mittelabschnitt ausgebildet ist, wobei bewirkt wird, dass ein Außenumfangsabschnitt des Vorsprungs (104; 124) an eine konische Oberfläche der konischen Aussparung anstößt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die plastische Verformung so bewirkt wird, dass ein Maximalwert eines abprallverursachten Abweichungsbetrags einer Ist-Einpress-Endposition von einer Normal-Einpress-Endposition, an der die beiden Elemente (10, 12; 100; 120; 300; 400; 600, 608) in enger Berührung miteinander stehen, nicht größer als ein Referenzbetrag ist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eines (12; 300; 400) der beiden Elemente (10, 12; 100; 120; 300; 400) einen Passaussparungsabschnitt (16) umfasst und das andere Element einen Passvorsprungsab schnitt (11; 108; 128), welcher in den Passaussparungsabschnitt eingepresst wird, wobei zumindest der Passvorsprungsabschnitt einer plastischen Verformung unterzogen wird, wobei die beiden Elemente in einem Abweichungsbetrag-Anstiegsraten-Absenkbereich ineinander gepresst werden, in dem eine Anstiegsrate des abprallverursachten Abweichungsbetrags einer Ist-Einpress-Endposition von einer Referenz-Einpress-Endposition, an der die beiden Elemente in enger Berührung miteinander stehen, mit steigender kinetischer Energie abfällt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eines (12; 300; 400) der beiden Elemente (10, 12; 100; 120; 300; 400) einen Passaussparungsabschnitt (16) umfasst und das andere Element einen Passvorsprungsabschnitt (11; 108; 128), welcher in den Passaussparungsabschnitt eingepresst wird, wobei zumindest der Passvorsprungsabschnitt der plastischen Verformung unterzogen wird, und wobei die beiden Elemente in einem Abweichungsbetrag-Absenkbereich ineinander gepresst werden, in dem ein abprallverursachter Abweichungsbetrag einer Ist-Einpress-Endposition von einer Normal-Einpress-Endposition, an der die beiden Elemente in enger Berührung miteinander stehen, mit steigender kinetischer Energie abfällt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 13, wobei die beiden Elemente (10, 12; 100; 120; 300; 400) in dem Abweichungsbetrag-Absenkbereich und gleichzeitig in einem Bereich ineinander gepresst werden, in dem der abprallverursachte Abweichungsbetrag nicht größer als ein Referenzbetrag ist.
Trägheits-Einpress-Verfahren, wobei an zumindest eines (10) von zwei Elementen (10; 12) eine Trägheitsbewegung in einer Richtung angelegt wird, die bewirkt, dass sich die beiden Elemente einander nähern, und die beiden Elemente ineinander gepresst werden, indem in der Trägheitsbewegung eine kinetische Energie des einen Elements verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegeneinander-Stoßen der beiden Elemente über ein Pufferelement (140) bewirkt wird, um eine Relativposition der beiden Elemente an einem Zeitpunkt festzulegen, an dem das Einpressen endet, wobei unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen der beiden Elemente über das Pufferelement bewirkt wird, dass sich das Pufferelement plastisch verformt und dadurch eine verbleibende kinetische Energie des einen Elements aufnimmt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 15, wobei die plastische Verformung so bewirkt wird, dass ein Maximalwert des abprallverursachten Abweichungsbetrags einer Ist-Einpress-Endposition von einer Normal-Einpress-Endposition, an der die beiden Elemente in enger Berührung miteinander stehen, nicht größer als ein Referenzbetrag ist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 15, bei dem eines (12) der beiden Elemente einen Passaussparungsabschnitt (16) umfasst und das andere Element (10) einen Passvorsprungsabschnitt (11), welcher in den Passaussparungsabschnitt eingepresst wird, wobei das Pufferelement einen Außenumfang aufweist, der kleiner als derjenige des Passvorsprungsabschnitts ist, und die beiden Elemente in einem Abweichungsbetrag-Absenkbereich ineinander gepresst werden, in dem ein abprallverursachter Abweichungsbetrag einer Ist-Einpress-Endposition von einer Normal-Einpress-Endposition, an der die beiden Elemente in enger Berührung miteinander stehen, mit steigender kinetischer Energie abfällt.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest in einer Anfangsphase des Anstoßens der beiden Elemente ein Stoßvorsprung (306; 408; 606) und ein Stoßabschnitt (80; 614), der weniger hart als der Stoßvorsprung ist, gegeneinander stoßen, so dass der Stoßvorsprung im Stoßabschnitt greift.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eines (300; 400) der beiden Elemente einen Passaussparungsabschnitt (16) umfasst, der eine Passbohrung (402) mit einer Bodenoberfläche (404) aufweist, und das andere Element (10) einen Passvorsprungsabschnitt (11), welcher mit Übermaß in die Passbohrung eingepresst wird, wobei der Stoßvorsprung einen Stoßvorsprung (306; 408) aufweist, der von einem Abschnitt der Bodenoberfläche der Passbohrung hervorsteht und eine Endoberfläche (80) des Passvorsprungsabschnitts aufweist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eines (400) der beiden Elemente einen Passaussparungsabschnitt (16) umfasst, der eine Passbohrung (402) mit einer Bodenoberfläche (404) aufweist, und das andere Element (10) einen Passvorsprungsabschnitt (11), welcher mit Übermaß in die Passbohrung eingepresst wird, wobei der Stoßvorsprung ein hartes Element (408) aufweist, welches zwischen der Bodenoberfläche der Passbohrung und einer Endoberfläche (89) des Passvorsprungsabschnitt vorgesehen ist und härter als zumindest die Bodenoberfläche (404) oder die Endoberfläche (80) ist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 20, wobei das harte Element eine Stahlkugel (408) ist.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Passaussparungsabschnitt eine Hinterschneidung (308; 410) aufweist, die in einem Abschnitt einer Innen umfangsoberfläche der Passbohrung (302; 402) ausgebildet ist, der in der Nähe der Bodenoberfläche (304; 404) liegt und dessen Durchmesser größer ist als derjenige eines verbleibenden Abschnitts der Innenumfangsoberfläche, wobei dann, wenn der Stoßvorsprung (306; 408) in der Endoberfläche (80) des Passvorsprungabschnitts (11) greift, ein Endabschnitt des Passvorsprungabschnitts zu einer Ausdehnung nach außen gedrängt wird und dadurch in die Hinterschneidung des Passaussparungsabschnitts eingreift.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eines (608) der beiden Elemente einen Passaussparungsabschnitt (612) umfasst, der eine Passbohrung (610) mit einer Bodenoberfläche (614) aufweist, und das andere Element (600) einen Passvorsprungsabschnitt (602), welcher mit Übermaß in die Passbohrung eingepresst wird, wobei der Stoßvorsprung einen Stoßvorsprung (606), der von einem Abschnitt einer Endoberfläche (604) des Passvorsprungsabschnitts hervorsteht, und der Stoßabschnitt die Bodenoberfläche der Passbohrung aufweist, und wobei bewirkt wird, dass der Stoßvorsprung in der Bodenoberfläche der Passbohrung greift.
Trägheits-Einpress-Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bewirkt wird, dass jeweilige Stoßabschnitte der beiden Elemente gegeneinander stoßen, um die Relativposition der beiden Elemente an dem Zeitpunkt festzulegen, an dem das Einpressen endet, und bei dem unmittelbar nach dem Gegeneinander-Stoßen bewirkt wird, dass sich zumindest einer der jeweiligen Stoßabschnitte der beiden Elemente plastisch verformt und dadurch die verbleibende kinetische Energie des einen Elements aufnimmt.