JP4939449B2 - 軸の肥大ばめ方法 - Google Patents
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これに対して特許文献2に開示されたようなかしめによる結合は、収縮ばめとは異なり、軸及び被嵌合部材の少なくとも一方の塑性変形に基づくものであるが、ここでの塑性変形量はその結合の作業効率を考慮して僅かなものにならざるを得ず、かしめ結合による嵌合圧力もまた比較的に弱く、収縮ばめと同様な不具合をもたらす。
肥大加工は、被嵌合部材とともに軸をその軸線回りに回転させながら軸線方向に加圧し、一方、軸の回転加圧と並行して軸に曲げを加え、この曲げにより塑性変形を伴いながら軸の部位を挿通孔の内径よりも拡径し且つ挿通孔内を満たした状態で挿通孔に嵌め合う肥大ばめ部を成形し、この後、軸の曲げを戻す(請求項1)。
好ましくは、回転及び加圧による軸の塑性変形は、弾性変形から弾塑性変形を経て生起され、回転及び加圧による負荷が解除された後、肥大ばめ部と被嵌合部材との間に所定の嵌合圧力を残存させるものとなっており(請求項2)、肥大ばめ部の加工中、被嵌合部材は軸とともに回転されている(請求項3)。そして、軸の曲げの中心は、肥大ばめ部を成形すべき軸の部位の軸線方向中央に位置付けられているのが好ましく(請求項4)、この場合、軸材料の塑性流動が被嵌合部材の挿通孔内にて一様になり、挿通孔の内周に完全に密着した肥大ばめ部が成形される。
また、肥大率を大きく確保できることから、被嵌合部材における挿通孔の公差を収縮ばめやかしめに比べて大きくとることができる。
図1は、金属からなる軸2が基準線A上に配置され、そして、一対のホルダ4,6間にて、その軸線方向両側から挟持された状態を示す。一方のホルダ4は基準線Aの回りに回転可能であるとともに基準線Aに対して所定の角度で傾斜可能であり、他方のホルダ6はホルダ4に向け基準線Aに沿って移動し、軸2に対し、その軸線方向に加圧力を加えることができる。
図1に示す状態からホルダ4が一方向に回転されると、ホルダ4,6間に挟持されている軸2はホルダ4,6とともに、基準線A、即ち、その軸線回りに回転する。この状態で、ホルダ6はホルダ4に向けて移動され、軸2に所定の加圧力Fを加える。
上述した曲げ中心Bからの軸2の曲げは、その曲げの内側に塑性変形に起因した膨らみを発生させ、この膨らみは軸2の回転により、図3に示されるように軸2の全周に亘って成長し、軸2の一部に拡径した肥大部14を成形する。なお、肥大部14の成長に従い、ホルダ6はその分だけホルダ4に向けて移動する。
この後、軸2に対する回転及び加圧を停止し、図5に示されるようにホルダ4,6から軸2を被嵌合部材10とともに取り外せば、被嵌合部材10と軸2とが肥大ばめ部16を介して強固に結合した製品が得られる。
ここで、図6から明らかなように、肥大ばめ部16の成形時、肥大率Rが1.025であれば、肥大ばめ部16の嵌合圧力は800MPa弱に達し、この後、軸2に対する加圧力Fが徐荷され、肥大ばめ部16が収縮するとしても、その肥大率Rは1.018程度に維持される。
ここで、収縮ばめの1つである焼きばめの肥大率について考察する。
また、肥大ばめは、肥大率Rを自由に設定できる点にも大きな特徴を有するが、肥大率Rが過大になれば、被嵌合部材における外周面の変形が無視できなくなる。具体的には、被嵌合部材が外歯を有するギヤである場合には、肥大ばめにより、ギヤの歯面に変形が生じてしまう。このような不具合を防止するには、被嵌合部材に過度な変形を招かない程度に肥大率Rを抑制することになるが、この場合、嵌合圧力の低下を招くことから、被嵌合部材における挿通孔の内周面に例えばローレット状の凹凸を形成しておくのが好ましい。即ち、このような凹凸が予め形成されていれば、肥大加工時、肥大ばめ部16の材料が凹凸の凹部に入り込むことで、嵌合圧力の増加をもたらし、肥大率の抑制に起因する嵌合圧力の低下を補うことができる。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
この変形例を説明するにあたり、図1〜図5に示した一実施例の場合と同様な部材及び部位には同一の参照符号を付して、それらの説明は省略し、一実施例と相違する点のみを以下に説明する。
変形例の場合、ホルダ4にはホルダ6と対向する面4aに凹所、即ち、受座8が形成され、この受座8に被嵌合部材10が面4aから突出した状態で装着されている。なお、受座8に被嵌合部材10が装着されたとき、挿通孔12は軸2と同心的に位置付けられる。
また、上述の軸肥大加工は、図1から図5に示した一実施例や図7〜図11に示した変形例の手順に限らず、軸2に加える回転、曲げ及び加圧は何れの順序であっても、肥大ばめ部の成形は可能である。
更に、上述した一実施例及び変形例では何れも、軸2の曲げ中心Bが肥大ばめ部16の成形完了時、ホルダ4,6間にて規定される肥大幅の中央に位置すべく設定されているが、しかしながら、曲げ中心Bは肥大幅の中央から外れた位置に設定することも可能である。
4,6 ホルダ
8 受座
10 被嵌合部材
12 挿通孔
16 肥大ばめ部
A 基準線
B 曲げ中心
F 加圧力
Claims (4)
- 挿通孔を有する金属の被嵌合部材と前記挿通孔よりも小径の金属の軸とを嵌め合わせて相互に結合する方法において、
前記被嵌合部材の前記挿通孔に前記軸を挿通し、
前記挿通孔内の前記軸の部位を肥大加工により肥大させて前記軸と前記被嵌合部材とを互いに嵌め合わせて結合するにあたり、
前記肥大加工は、
前記被嵌合部材とともに前記軸をその軸線回りに回転させながら前記軸線方向に加圧し、
一方、前記軸の回転加圧と並行して前記軸に曲げを加え、この曲げにより塑性変形を伴いながら前記軸の前記部位を前記挿通孔の内径よりも拡径し且つ前記挿通孔内を満たして前記挿通孔に嵌め合う肥大ばめ部に成形し、この後、前記軸の曲げを戻す
ことを特徴とする軸の肥大ばめ方法。 - 前記回転及び加圧による前記軸の塑性変形は、弾性変形から弾塑性変形を経て生起され、
前記回転及び加圧による負荷が解除された後、前記肥大ばめ部と前記被嵌合部材との間に所定の嵌合圧力を残存させることを特徴とする請求項1に記載の軸の肥大ばめ方法。 - 前記肥大ばめ部の成形中、前記被嵌合部材は前記軸とともに回転されることを特徴とする請求項1に記載の軸の肥大ばめ方法。
- 前記軸の曲げの中心は、前記部位の軸線方向中央に位置付けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の軸の肥大ばめ方法。
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