JP3219849B2 - 金属結合部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる塑性流動方式
により金属部材同士を結合するようにした金属結合部品
及びその製造方法に関し、特に硬度の近接した金属部材
同士の結合を実現できるようにした加圧方法の改善に関
する。本発明は、例えば車両のＡＢＳ（アンチロックブ
レーキシステム）装置における車輪の回転速度を検出す
る際に採用されるセンサロータをホイールハブに結合す
る場合に適しているので、以下、これを例にとって説明
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動二輪車においては、急制動
時に車輪がロックするのを防止するためにＡＢＳ装置が
搭載される場合がある。このＡＢＳ装置のセンサ部分
は、例えば図１３に示すように構成されている。車輪を
支持するアルミ鋳物製のホイールハブ４１の外周面４１
ａにフエライト系焼結体からなる側歯型センサロータ４
２を固着し、このセンサロータ４２の回転による磁性の
強弱を検出するセンサ４３をフロントフォーク４４にブ
ラケットを介してねじ止めする。そしてこのセンサ４３
からのパルス信号をカウント処理して回転速度を算出
し、この算出値と車体速度との差に応じてブレーキ力を
制御するように構成されている。また、従来装置として
図１４に示すものもある。これはホイールハブ４５の外
周面４５ａに外歯型センサロータ４６を圧入により装着
し、センサ４７をブレーキキャリパ４８にねじ止めした
ものである。上記側歯型センサロータ４２をホイールハ
ブ４１に固着する場合、従来、上記ロータ４２の外周縁
に所定間隔ごとに耳状のフランジ部４２ａを一体に突出
形成し、このフランジ部４２ａをホイールハブ４１にボ
ルト締め固定している。また上記外歯型センサロータ４
６の場合は、ホイールハブ４５の外縁部に抜け止め用の
ワッシャとボルト４９を螺挿している。

【０００４】ところで、上記側歯型，外歯型のセンサロ
ータ４２，４６では、歯が外方に露出してることから走
行中の石跳ね等により歯が損傷し易く、その結果誤信号
の原因となる場合がある。このような側歯，外歯に対し
て、ホイールハブの内周面に内歯型のセンサロータを配
設した構造の場合は、石跳ねによる歯の損傷を回避でき
る。この場合に、上記ホイールハブの内周面に内歯型セ
ンサロータを圧入する方法を採用すると、アルミ鋳物と
フェライト系焼結体とは熱膨張係数がそれぞれ24×10^-6
1/℃,11 ×10^-61/℃と異なることから、例えば繰り返し
のブレーキングによる温度の上昇によって上記圧入部に
隙間が生じ、その結果急制動時の慣性力でセンサロータ
が回ってしまうおそれがある。一方、熱膨張係数の差異
を考慮してセンサロータの初期圧入力を大きくすると、
ロータやホイールハブが変形するなどの不具合が生じ
る。内歯型センサロータを固定する場合に上記問題を回
避するには、上記センサロータの外周縁にフランジ部を
一体形成し、このフランジ部をホイールハブにボルト締
め固定する方法を採用せざるを得ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
センサロータをボルト締めする方法を採用した場合、フ
ランジ部やボルト部分がノイズの原因となり易く、その
結果出力波形が不安定になり、誤信号を生じる場合があ
るという問題がある。

【０００６】ここで、上述の熱膨張率の差や上記ボルト
締めによる誤信号の問題を解消できる方法として、出願
人が先に提案した特開平２−１６９１４３号のような塑
性流動方式がある。これは、図１１に示すように、軸状
の第１金属部材５０に加圧型として機能する段部５０
ａ，及び結合用凹溝５０ｂを形成し、環状の第２金属部
材５１に結合用穴５１ａを形成する。そして、加圧治具
５２により上記第１金属部材５０の段部５０ａで上記第
２金属部材５１の穴５１ａの周縁部を加圧する。すると
第２金属部材５１の周縁部分が段部５０ａで加圧されて
塑性変形し、この塑性変形部５１ｂが上記凹溝５０ｂに
流入嵌合し、これにより両金属部材５０，５１が結合さ
れる。この結合方法を上記センサロータとホイールハブ
との結合に採用すれば、残留応力が大きいことから熱膨
張が生じても両者の結合力が弱まることはほとんどな
い。その結果、センサロータのフランジ部をボルト締め
固定する構造を不要にでき、誤信号の問題を解消でき
る。

【０００７】ところが、上記塑性流動方式による結合方
法を上記センサロータとホイールハブとの結合に採用し
た場合、両者を構成するフェライト焼結体とアルミ鋳物
との硬度が近接していることから、塑性流動せず、充分
な結合力が得られないことが判明した。即ち、図１２に
示すように、硬度の近接した第１金属部材５０と第２金
属部材５１を結合させると、加圧時に第１金属部材５０
の段部５０ａ部分が外方に変形する屈部変形ａが発生
し、段部５０ａが加圧型としての機能を果たさなくなる
からである。

【０００８】本発明の目的は、ボルト締めによる誤信号
の発信や熱膨張率の差による隙間の発生を解消しなが
ら、硬度の近接した金属部材同士の結合を確実に行える
金属結合部品及びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の発明
は、外周に結合用凹溝が形成された突状部とこの突状部
より大径の加圧用段部とを有する第１金属部材と、上記
突状部が挿入される穴あるいは凹部からなる第１めす形
状部を有する第２金属部材とを、上記突状部を上記第１
めす形状部に挿入した状態で上記加圧用段部で上記第２
金属部材を加圧することにより上記第１めす形状部の一
部を塑性変形させて上記結合用凹溝内に流入させること
によって結合してなる金属結合部品において、上記第１
めす形状部の開口部に該第１めす形状部より大径の凹部
からなる第２めす形状部を形成し、上記突状部を上記第
１めす形状部に挿入するとともに上記加圧用段部を上記
第２めす形状部に嵌合挿入した状態で該加圧用段部で上
記第２めす形状部を加圧することにより、上記第１めす
形状部の一部を塑性変形させて上記結合用凹溝に流入さ
せて該第１めす形状部と突状部との間に結合力を生じさ
せるとともに、上記加圧用段部と第２めす形状部との間
に結合力を生じさせてなることを特徴としている。

【００１０】また請求項２の発明は、加圧用段部とこれ
に続く結合用凹溝とを有する第１金属部材を、第２金属
部材の結合用穴内に挿入するとともに、上記段部で第２
金属部材を加圧することにより該第２金属部材に形成さ
れた塑性変形部を第１金属部材の結合用凹溝内に流入嵌
合させるようにした金属結合部品の製造方法において、
上記第２金属部材として、上記段部が嵌合挿入される凹
部を有するものを準備し、該凹部により、上記段部の加
圧方向に直角方向への変形を阻止しつつ上記段部で加圧
し、該加圧により形成された塑性変形部を上記結合用凹
溝内に流入嵌合させるようにしたことを特徴としてい
る。

【００１１】

【作用】本発明の金属結合部品及びその製造方法によれ
ば、図１ないし図３に示すように、第１金属部材１に加
圧用段部１ａと、これに続く結合用凹溝１ｂを有する突
状部１ｃとを形成し、第２金属部材２の第１めす形状部
２ｃの開口部に第２めす形状部３を形成する。そして第
１金属部材１を第２金属部材２内に挿入し、上記第２め
す形状部３に上記第１金属部材１の段部１ａを嵌合挿入
して位置決めする（図２の左側参照）。この状態で、加
圧治具４で第１金属部材１を加圧し、下降させる。する
と第１金属部材１の加圧用段部１ａが第２めす形状部３
の周縁部２ａを塑性変形させる。そして、この塑性変形
部２ｂが上記第１金属部材１の結合用凹溝１ｂ内に流入
し、これにより両金属部材１，２が結合される。この場
合、上記第２めす形状部３が段部１ａの外周面を側方か
らバックアップすることから、段部１ａが外方へ膨出変
形することはなく、硬度が近接している場合でも段部１
ａは加圧型としての機能を確実に果たすこととなる。な
お、図３に示すように、加圧による第１金属部材１の内
部応力の分布（×印参照）は、段部１ａの下部に集中す
ることから、加圧初期において段部１ａの下部のみを拘
束するだけで膨出変形を防止できる。また上記バックア
ップの力は第１金属部材１内及び第２金属部材２内のそ
れぞれの残留応力により加圧後においても保持される。

【００１２】このように本発明によれば、第２金属部材
に、第１金属部材の段部が嵌合挿入される凹状の第２め
す形状部を形成したので、加圧時における段部の膨出変
形を防止できることから、第１、第２金属部材の硬度が
近接している場合、及び第１金属部材の硬度が不足して
いる場合にも、塑性変形部の凹溝への流動が確実とな
り、また結合凹溝１ｂと第１めす形状部２ｃとの間及び
加圧用段部１ａの外周と第２めす形状部３の内周との間
に結合力が発生するので、結合強度を大幅に高めること
ができる。これにより、例えばセンサロータとホイール
ハブとを塑性流動方式によって結合でき、熱膨張が生じ
ても両者の結合力が弱まることはほとんどなく、ひいて
はフランジ部をボルト締め固定する構造を不要にでき、
誤信号の問題を解消できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図４ないし図８は本発明の一実施例による金属結合
部品を説明するための図であり、本実施例では自動二輪
車のＡＢＳ装置に採用されるセンサロータをホイールハ
ブに結合する場合を例にとって説明する。図において、
１０は自動二輪車の前輪部であり、これはフロントフォ
ーク１６の下端部間に挿入されたシャフト１１により、
車輪を支持するホイールハブ１２のボス部１２ａをベア
リング１３を介在させて回転自在に支持した構造になっ
ている。なお、１５は上記フロントフォーク１６の内側
に配置固定されたカバープレート、１４はホイールハブ
１２の軸方向位置を規制するカラーである。上記ホイー
ルハブ１２の外周部１２ｂにはディスクプレート１８が
ボルト締め固定されており、このプレート１８の外周部
をキャリパ１９で挟持するように構成されている。また
上記ホイールハブ１２とカバープレート１５との間には
空洞部Ａが形成されており、この空洞部Ａは上記ホイー
ルハブ１２とカバープレート１５との対向部に形成され
たラビリンス１７によりシールされている。

【００１４】２５は車輪のロックを回避するためのＡＢ
Ｓ装置であり、これはリング状のセンサロータ２０，磁
気式センサ２１，ＣＰＵ２２，アクチュエータ２３を備
えている。上記センサロータ２０は、上記ホイールハブ
１２の上記空洞部Ａを形成する内周縁部１２ｃに固着さ
れており、このセンサロータ２０の内周面には内歯２０
ａが所定ピッチで形成されている。また、上記センサ２
１はカバープレート１５に装着されている。このセンサ
２１の検出部２１ａは上記センサロータ２０の内歯２０
ａに対向しており、上記内歯２０ａによる凸凹に応じた
電圧値を出力する。また上記ＣＰＵ２２は上記センサ２
１からの電圧信号をパルス信号に処理してカウントする
ことにより車輪の回転速度を算出し、この算出値と実際
の車速とを比較し、この差が所定値以上の場合、車輪が
ロックしていると判断してブレーキ油圧の制御信号をア
クチュエータ２３に出力する。するとこのアクチュエー
タ２３は上記制御信号よりブレーキ油圧を減圧すること
によりブレーキ力を軽減し、これにより車輪のロックを
解除する。

【００１５】そして上記センサロータ２０（第１金属部
材）は、ホイールハブ１２（第２金属部材）に塑性流動
方式により結合されている。このセンサロータ２０はフ
ェライト焼結体からなるもので、これの外周部に形成さ
れた加圧用段部２０ｂと、これに続く結合用凹溝２０ｃ
が環状に形成された突状部とを備えている。また、上記
ホイールハブ１２はアルミダイカスト製のもので、この
ホイールハブ１２の結合用穴（第１めす形状部）１２ｃ
の開口の内周縁部には凹部（第２めす形状部）１２ｄが
形成されている。

【００１６】そして、上記センサロータ２０の段部２０
ｂでホイールハブ１２の凹部１２ｄの底部を加圧変形さ
せることによって形成された塑性変形部１２ｅが上記凹
溝２０ｃ内に流入嵌合しており、これによりセンサロー
タ２０はホイールハブ１２に結合されている。

【００１７】ここで、上記センサロータ２０の結合方法
を図６ないし図８について説明する。上記段部２０ｂの
外径と凹部１２ｄの内径との隙間は100 μm 以下に設定
する。なお、上記段部２０ｂと凹部１２ｄとは中間ば
め、又は締りばめのいずれで嵌合しても良い。そしてホ
イールハブ１２をこれの軸受穴１２ｅを受治具２７ｂに
嵌合させて位置決めし、センサロータ２０の段部２０ｂ
をホイールハブ１２の凹部１２ｄ内に嵌合挿入するとと
もに、結合用凹溝２０ｃを結合用穴１２ｃ内に挿入して
位置決めする。この状態で加圧治具２７ａでセンサロー
タ２０を加圧して下降させる。すると上記段部２０ｂが
凹部１２ｄの底部を塑性変形させ、該塑性変形部１２ｅ
が上記センサロータ２０の凹溝２０ｃ内に流入嵌合す
る。そしてセンサロータ２０がホイールハブ１２の結合
用穴１２ｃの底面に当接した時点で加圧を停止すれば、
これにより両部材１２，２０が結合される。

【００１８】この場合、上記センサロータ２０とホイー
ルハブ１２とは硬度が近接していることから、従来の方
法では段部が外方に膨出変形して塑性流動しないという
問題があった。これに対して本実施例では、ホイールハ
ブ１２に凹部１２ｄを形成し、これに段部２０ｂを嵌合
挿入するようにしたので、この凹部１２ｄが段部２０ｂ
の変形を側方からバックアップすることとなり、押し込
みを確実に行うことができる。その結果、塑性変形部１
２ｅの凹溝２０ｃへの流入が確実となり、結合強度を確
保できる。これにより、従来のセンサロータのフランジ
部をボルト締めする構造を不要にでき、誤信号を回避で
き、検出精度を向上できる。

【００１９】また、温度上昇により熱膨張が生じても残
留応力が大きいことから、両部材１２，２０の結合力が
弱まることはほとんどなく、隙間の問題を解消できる。
ここで、図９は、上記実施例方法で結合されたセンサロ
ータ２０の温度変化と結合トルクとの関係を示す特性図
である。この図からも明らかなように、温度が150 ℃に
上昇しても結合トルクは40〜80Kgm となっており、充分
な結合力が得られていることがわかる。ちなみに、要求
される結合トルクは１Kgm 以上あればよい。

【００２０】なお、上記実施例では、ホイールハブの内
周面に内歯型センサロータを結合した場合を例にとって
説明したが、本発明はホイールハブの外周部に側歯型，
外歯型センサロータを結合する場合にも勿論適用でき
る。図１０は、外歯型センサロータを結合した例であ
る。これはホイールハブ３０の外周縁部３０ａに凹部３
０ｂを形成し、リング状のセンサロータ３１の内周面に
段部３１ａ，凹溝３１ｂを形成して構成されている。こ
の例においても、上記凹部３０ｂが段部３１ａの変形を
側方からバックアップすることから塑性変形部３０ｃの
流入を確実に行うことができる。

【００２１】また、上記実施例では、ＡＢＳ装置に採用
されるセンサロータをホイールハブに結合する場合を例
にとって説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られ
るものではなく要は、結合させる金属部材同士の硬度が
近接している場合に特に有効である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る金属結合部品
及びその製造方法によれば、第２金属部材に、第１金属
部材の段部が嵌合挿入される第２めす形状部を形成した
ので、この第２めす形状部が上記段部を側方からバック
アップし、該段部が加圧型としての機能を確実に果たす
ことができ、その結果従来方法では不可能であった硬度
の近接した金属部材同士の結合も実現できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属結合部品及びその製造方法を説明
するための断面図である。

【図２】本発明の金属結合部品及びその製造方法方法を
説明するための断面図である。

【図３】本発明の金属結合部品及びその製造方法を説明
するための断面図である。

【図４】本発明の一実施例によるセンサロータが採用さ
れた前輪部分の断面図である。

【図５】上記実施例の前輪部分の側面図である。

【図６】上記実施例のセンサロータの結合方法を示す工
程図である。

【図７】上記実施例のセンサロータの結合方法を示す工
程図である。

【図８】上記実施例の結合方法を示す工程図である。

【図９】上記実施例のセンサロータの温度変化と結合ト
ルクとの関係を示す特性図である。

【図１０】本発明の他の実施例による外歯型センサロー
タを示す断面図である。

【図１１】従来の塑性流動方式による金属部材の結合方
法を示す断面図である。

【図１２】従来の塑性流動による問題点を示す断面図で
ある。

【図１３】従来のセンサロータの固定構造を示す断面図
である。

【図１４】従来のセンサロータの固定構造を示す断面図
である。

【符号の説明】

１，２０，３１ 第１金属部材 １ａ，２０ｂ，３１ａ 加圧用段部 １ｂ，２０ｃ，３１ｂ 結合用凹溝 ２，１２，３０ 第２金属部材 ３，１２ｄ，３０ｂ 凹部 ２ｂ，１２ｅ，３０ｃ 塑性変形部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21D 39/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に結合用凹溝が形成された突状部と
   この突状部より大径の加圧用段部とを有する第１金属部
   材と、上記突状部が挿入される穴あるいは凹部からなる
   第１めす形状部を有する第２金属部材とを、上記突状部
   を上記第１めす形状部に挿入した状態で上記加圧用段部
   で上記第２金属部材を加圧することにより上記第１めす
   形状部の一部を塑性変形させて上記結合用凹溝内に流入
   させることによって結合してなる金属結合部品におい
   て、上記第１めす形状部の開口部に該第１めす形状部よ
   り大径の凹部からなる第２めす形状部を形成し、上記突
   状部を上記第１めす形状部に挿入するとともに上記加圧
   用段部を上記第２めす形状部に嵌合挿入した状態で該加
   圧用段部で上記第２めす形状部を加圧することにより、
   上記第１めす形状部の一部を塑性変形させて上記結合用
   凹溝に流入させて該第１めす形状部と突状部との間に結
   合力を生じさせるとともに、上記加圧用段部と第２めす
   形状部との間に結合力を生じさせてなることを特徴とす
   る金属結合部品。
2. 【請求項２】 加圧用段部とこれに続く結合用凹溝とを
   有する第１金属部材を、第２金属部材の結合用穴内に挿
   入するとともに、上記段部で第２金属部材を加圧するこ
   とにより該第２金属部材に形成された塑性変形部を第１
   金属部材の結合用凹溝内に流入嵌合させるようにした金
   属結合部品の製造方法において、上記第２金属部材とし
   て、上記段部が嵌合挿入される凹部を有するものを準備
   し、該凹部により、上記段部の加圧方向に直角方向への
   変形を阻止しつつ上記段部で加圧し、該加圧により形成
   された塑性変形部を上記結合用凹溝内に流入嵌合させる
   ようにしたことを特徴とする金属結合部品の製造方法。