JP6109395B1 - 結合部品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】孔部を有する第１部材と軸部を有する第２部材との接合時におけるバリの発生を抑えつつ両者を強固に接合することができる結合部品の製造方法を提供する。【解決手段】結合部品１００の製造方法は、平板リング状の第１部材１１０の孔部１１１に孔側弱圧入部１１２が形成されている。また、円筒状の第２部材１２０の軸部１２１に軸側弱圧入部１２２および軸側強圧入部１２４がそれぞれ形成されている。孔側弱圧入部１１２および軸側弱圧入部１２２は、第１強圧入代Ｌｓ１よりも薄く形成された第１弱圧入代Ｌｗ１によって形成されている。軸側強圧入部１２４は、孔部１１１と軸部１２１とを電気抵抗溶接する際に電気抵抗溶接に最低限必要な圧入代である第２強圧入代Ｌｓ１によって形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、第１部材が有する孔部に第２部材が有する軸部を嵌合させて前記第１部材と前記第２部材とを結合させた結合部品の製造方法に関する。
従来から、第１部材が有する孔部に第２部材が有する軸部を嵌合させて前記第１部材と前記第２部材とを結合させた結合部品の製造方法がある。例えば、下記特許文献１には、第１部材が有する孔部と第２部材が有する軸部とが互いに嵌合する接合界面の端部近傍に圧入加工時に生じるバリを収容するバリ収容部を形成する圧入接合構造が開示されている。
特開２００５−１４０６４号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載された圧入接合構造においては、第１部材が有する孔部と第２部材が有する軸部とが互いに嵌合する接合界面に連続してバリ収容部が形成されているため、第１部材と第２部材との接合力が弱くなるとともにバリ収容部内に進入するバリ量が少ない場合にはバリ収容部内に隙間が生じて接合力がより低下するという問題があった。
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、孔部を有する第１部材と軸部を有する第２部材との接合時におけるバリの発生を抑えつつ両者を強固に接合することができる結合部品の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、第１部材が有する孔部に第２部材が有する軸部を嵌合させて第１部材と第２部材とを結合させた結合部品の製造方法であって、第１部材および第２部材は、孔部と軸部とが互いに最初に嵌合し合う側の各先端部分に同各先端部分同士では互いに接することなく、かつ同各先端部分の奥側にそれぞれ張り出して形成された強圧入部に対して第２弱圧入代を有した弱圧入部をそれぞれ有するとともに、各強圧入部が第２弱圧入代よりも厚い第２強圧入代で構成されたものであり、第１部材および第２部材における各弱圧入部と各強圧入部とを互いに圧入する第２弱圧入工程と、第１部材と第２部材との間に通電による電気抵抗熱を生じさせた状態で第１部材および第２部材における各強圧入部同士を互いに圧入する第２強圧入工程とを有することにある。
また、上記目的を達成するため、第１部材が有する孔部に第２部材が有する軸部を嵌合させて第１部材と第２部材とを結合させた結合部品の製造方法であって、第１部材および第２部材は、孔部と軸部とが互いに最初に嵌合し合う各先端部分に第１弱圧入代を有した弱圧入部をそれぞれ有し、さらに、第１部材または第２部材は、弱圧入部の奥側に同弱圧入部より張り出して第１弱圧入代よりも厚い第１強圧入代を有した強圧入部を有し、第１部材および第２部材における各弱圧入部同士を互いに圧入する第１弱圧入工程と、第１部材と第２部材との間に通電による電気抵抗熱を生じさせた状態で第１部材および第２部材における各弱圧入部のうちの一方と強圧入部とを互いに圧入する第１強圧入工程とを有するようにすることもできる。
これらのように構成した本発明の各特徴によれば、結合部品の製造方法は、第１部材の孔部と第２部材の軸部とは、第１弱圧入代および第２弱圧入代の各圧入をそれぞれ介して第１強圧入代および第２強圧入代の各圧入によって接合される。この場合、第１弱圧入代および第２弱圧入代は第１強圧入代および第２強圧入代に対して両部材間の重なり厚（すなわち、圧入代）がそれぞれ薄く形成されている。これにより、本発明に係る結合部品の製造方法によれば、孔部を有する第１部材と軸部を有する第２部材との接合時におけるバリの発生を抑えつつ両者を隙間なく密着させることができ強固に接合することができる。
また、本発明の他の特徴は、前記結合部品の製造方法において、第１弱圧入代および第２弱圧入代は、互いに嵌合し合う第１部材および第２部材間でバリが生じない重なり厚さに形成されていることにある。
このように構成した本発明の他の特徴によれば、結合部品の製造方法は、第１弱圧入代および第２弱圧入代は、互いに嵌合し合う第１部材および第２部材間でバリが生じない厚さに形成されているため、孔部を有する第１部材と軸部を有する第２部材との接合時におけるバリの発生をより効果的に抑制することができる。この場合、第１弱圧入代および第２弱圧入代は、第１部材および第２部材の材質、形状および圧入条件ごとに設定されるため、予め実験を行って求められるものである。なお、バリとは、孔部と軸部とが互いに圧入状態で嵌合される際に孔部および／または軸部を構成する材料の一部が孔部の開口部の周辺に削られまたは押し出されたものである。
また、本発明の他の特徴は、前記結合部品の製造方法において、孔部と軸部とが互いに最初に嵌合し合う各先端部のうちの少なくとも一方の角部には、傾斜面または曲面からなる案内部が形成されていることにある。
このように構成した本発明の他の特徴によれば、孔部と軸部とが互いに最初に嵌合し合う各先端部のうちの少なくとも一方の角部に傾斜面または曲面からなる案内部が形成されているため、第２部材の軸部が円滑に第１部材の孔部に導かれて嵌合し易くなりバリの発生をより効果的に抑制することができる。
また、本発明の他の特徴は、前記結合部品の製造方法において、弱圧入部は、強圧入部に対して徐々に形状が変化する徐変部を有していることにある。
このように構成した本発明の他の特徴によれば、結合部品の製造方法は、弱圧入部が強圧入部に対して徐々に形状が変化する徐変部を有しているため、第２部材の軸部が円滑に第１部材の孔部に導かれて圧入し易くなりバリの発生をより効果的に抑制することができる。
また、本発明の他の特徴は、前記結合部品の製造方法において、第１弱圧入工程および第２弱圧入工程は、第１部材および第２部材のうちの少なくとも一方を嵌合方向に対して直交する方向に変位可能な状態で支持していることにある。
このように構成した本発明の他の特徴によれば、結合部品の製造方法は、第１弱圧入工程および第２弱圧入工程が第１部材および第２部材のうちの少なくとも一方を嵌合方向に対して直交する方向に変位可能な状態で支持しているため、仮に、第１部材の孔部と第２部材の軸部との間に芯ずれが生じていた場合であっても第１弱圧入工程および第２弱圧入工程時に第１部材および／または第２部材が移動して両者の軸芯が一致した状態で嵌合が行なわれる。これにより、本発明に係る結合部品の製造方法によれば、第１部材と第２部材との接合時において両者の軸芯がずれていた場合であっても第１部材と第２部材とを軸芯が揃った状態で接合させることができる。
本発明に係る結合部品の製造方法によって成形される結合部品の概略構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る結合部品の製造方法の加工工程を示す流れ図である。 （Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施形態で用いられる第１部材および第２部材をそれぞれ模式的に示しており、（Ａ）は第１部材の正面断面図であり、（Ｂ）は第２部材の正面断面図である。 本発明の第１実施形態に係る結合部品の製造方法における一工程であって第１部材を第２部材上に配置した状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る結合部品の製造方法に用いられる加工機およびこの加工機上に第１部材および第２部材が配置された状態をそれぞれ模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る結合部品の製造方法における一工程であって第１弱圧入工程の直後の状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係る結合部品の製造方法における一工程であって第１強圧入工程の直後の状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係る結合部品の製造方法の加工工程を示す流れ図である。 本発明の第２実施形態に係る結合部品の製造方法における一工程であって第１部材を第２部材上に配置した状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係る結合部品の製造方法における一工程であって第２弱圧入工程の直後の状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係る結合部品の製造方法における一工程であって第２強圧入工程の直後の状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の変形例に係る結合部品の製造方法における一工程であって第１部材を第２部材上に配置した状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。 本発明の他の変形例に係る結合部品の製造方法における一工程であって第１部材を第２部材上に配置した状態の主要部分の構成を模式的に示す要部断面図である。
（第１実施形態）
以下、本発明に係る結合部品の製造方法の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る結合部品の製造方法によって成形される結合部品１００の構成の概略を模式的に示す断面図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る結合部品１００の製造方法における主要な工程の流れを示すフローチャートである。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
まず、本発明に係る結合部品の製造方法によって成形される結合部品１００について簡単に説明する。この結合部品１００は、主とし、鋼材を平板リング状に形成した第１部材１１０と鋼材を筒状に形成した第２部材１２０とで構成されている。第１部材１１０は、平板リング体の中央部に第２部材１２０が嵌合した状態で接合される貫通孔状の孔部１１１が形成されている。また、第２部材１２０は、筒体の一方（図示下方）の端部側に第１部材１１０の孔部１１１に嵌合した状態で接合される円筒状の軸部１２１が形成されている。そして、これらの第１部材１１０と第２部材１２０とは、孔部１１１と軸部１２１とが電気抵抗溶接によって接合されて結合部品１００を一体的に構成している。
この結合部品１００としては、自走式車両におけるクラッチまたは変速機などの動力伝達装置を構成する部品、例えば、遠心クラッチにおけるプーリ、マニュアルトランスミッションにおけるインターロックスリーブまたはオートマチックトランスミッションにおけるマニュアルプレートなどがある。
まず、結合部品１００を製造する作業者は、第１工程として、図３に示すように、結合部品１００の材料となる第１部材１１０および第２部材１２０をそれぞれ用意する。これらの第１部材１１０および第２部材１２０は、プレスによる打抜き加工、プレスによる曲げ加工または切削加工などの機械加工によって成形される。この場合、第１部材１１０および第２部材１２０における互いの各接合部分、すなわち、孔部１１１および軸部１２１には、孔側弱圧入部１１２および軸側弱圧入部１２２がそれぞれ形成される。
孔側弱圧入部１１２および軸側弱圧入部１２２は、図４に示すように、第１部材１１０における孔部１１１と第２部材１２０の軸部１２１とを嵌合させる際に互いに最初に嵌合し合う各先端部分である嵌合先端部分に所定の圧入代からなる第１弱圧入代Ｌｗ１によって形成された部分である。第１弱圧入代Ｌｗ１は、孔側弱圧入部１１２と軸側弱圧入部１２２とが嵌合する際に互いに重なり合う部分の厚さであり、後述する第１強圧入代Ｌｓ１よりも小さく（薄く）形成される。
より具体的には、第１弱圧入代Ｌｗ１は、軸部１２１における軸側弱圧入部１２２を孔部１１１における孔側弱圧入部１１２内に圧入した際に、バリの発生量が少なくとも後述する軸側強圧入部１２４を孔側弱圧入部１１２内に圧入した際に発生するバリの量よりも少なくなる大きさに設定される。この第１弱圧入代Ｌｗ１は、第１部材１１０および第２部材１２０の材質、形状および圧入条件ごとに設定されるため、予め実験的に求められる。
本実施形態においては、第１弱圧入代Ｌｗ１は、軸側弱圧入部１２２を孔側弱圧入部１１２内に圧入した際に、孔側弱圧入部１１２および軸側弱圧入部１２２のうちの少なくとも一方が径方向に圧縮変形することによりバリが発生しない大きさに設定されている。なお、本発明者らの実験によれば、第１弱圧入代Ｌｗ１は、鋼材からなる孔部１１１および軸部１２１の各径が直径で１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲では直径で０ｍｍを超えかつ０.１ｍｍ以下の範囲が好適である。
また、第１弱圧入代Ｌｗ１は、孔部１１１における孔側弱圧入部１１２の内径の基準寸法に対するマイナス公差と軸部１２１における軸側弱圧入部１２２の外径の基準寸法に対するプラス公差によって形成される。すなわち、第１弱圧入代Ｌｗ１は、孔部１１１と軸部１２１とのしまり嵌めの嵌め合いによって形成される。また、孔側弱圧入部１１２および軸側弱圧入部１２２のうち、軸側強圧入部１２４が形成される側の軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈは、軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈとの関係において設定される。すなわち、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈは、孔部１１１と軸部１２１との嵌合によるバリの発生量を抑えるための部分である。一方、軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈは、孔部１１１と軸部１２１との接合力を規定する部分である。
したがって、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈは、結合部品１００が必要とする孔部１１１と軸部１２１との接合力に応じて設定される。本発明者らの実験によれば、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈは、好ましくは軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈの半分以下、より好ましくは軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈの１／３以下がよい。本実施形態においては、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈは、軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈの１／３以下に形成されている。
また、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈの下限は、孔側弱圧入部１１２と軸側弱圧入部１２２とが円筒面状に互いに満遍なく接触し合って両者間で円滑に通電が可能な長さに設定される。本発明者らの実験によれば、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈの下限は、孔部１１１と軸部１２１との接合部分の厚さＳＴの１／５以上、より好ましくは同接合部分の１／４以上がよい。
一方、孔部１１１内に軸側強圧入部１２４が形成されない孔側弱圧入部１１２の形成長さＬｗｈは、孔部１１１と軸部１２１との接合厚さＳＴ以上の厚さで形成される。本実施形態においては、孔側弱圧入部１１２の形成長さＬｗｈは、孔部１１１と軸部１２１との接合厚さＳＴが第１部材１１０の厚さと同じであるため、第１部材１１０の厚さと同じ長さ、すなわち、孔部１１１の全体に形成されている。
この軸側弱圧入部１２２の奥側の後端部分（図示下方）には、徐変部１２３が形成されている。徐変部１２３は、軸側弱圧入部１２２と軸側強圧入部１２４との間で徐々に形状を変化させる部分である。本実施形態においては、徐変部１２３は、軸側弱圧入部１２２と軸側強圧入部１２４とを円弧状の曲面で繋ぐように形成されている。そして、この徐変部１２３の奥側（図示下方）には、軸側強圧入部１２４が形成されている。
軸側強圧入部１２４は、孔側弱圧入部１１２との間で所定の圧入代からなる第１強圧入代Ｌｓ１によって形成される部分である。第１強圧入代Ｌｓ１は、軸側強圧入部１２４と孔側弱圧入部１１２とが嵌合する際に互いに重なり合う部分の厚さであり、前記第１弱圧入代Ｌｗ１よりも大きく（厚く）形成される。より具体的には、第１強圧入代Ｌｓ１は、孔部１１１と軸部１２１とを電気抵抗溶接する際に電気抵抗溶接に最低限必要な圧入代を確保するように設定される。
この第１強圧入代Ｌｓ１は、第１部材１１０および第２部材１２０の材質、形状および圧入条件ごとに設定されるため、予め実験的に求められる。本発明者らの実験によれば、第１強圧入代Ｌｓ１は、鋼材からなる孔部１１１および軸部１２１の各径が直径で１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲では直径で０.５±０.０５の範囲が好適である。
また、第１強圧入代Ｌｓ１は、孔部１１１における孔側弱圧入部１１２の内径の基準寸法に対するマイナス公差と軸部１２１における軸側強圧入部１２４の外径の基準寸法に対するプラス公差によって形成される。すなわち、第１強圧入代Ｌｓ１は、孔部１１１と軸部１２１とのしまり嵌めの嵌め合いによって形成される。また、軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈは、結合部品１００が必要とする孔部１１１と軸部１２１との接合力に応じ設定される。
次に、作業者は、第２工程として、第１部材１１０および第２部材１２０を電気抵抗溶接を行う加工機２００にセットする。ここで、加工機２００は、互いに嵌合し合う２つの部材間に通電による電気抵抗熱を生じさせた状態で両者を圧入することにより両者の界面を塑性流動させて固相接合させる溶接装置である。この加工機２００は、図５に示すように、主として、第１金型２０１および第２金型２０２をそれぞれ備えている。
第１金型２０１および第２金型２０２は、第１部材１１０の孔部１１１と第２部材１２０の軸部１２１とを通電させた状態で押圧することにより両者を圧入するための部品であり、導通性を有する材料（例えば、クロム銅）によってそれぞれ構成されている。これらのうち、第１金型２０１は、第２部材１２０上に配置された第１部材１１０を第２部材１２０側に押圧する可動の金型であり、円筒状に形成されている。
一方、第２金型２０２は、第２部材１２０を支持する固定の金型であり、平板状に形成されている。この場合、第２金型２０２の表面には、第２部材１２０の軸部１２１の外周部に対応する部分にリング状に凹んだ逃げ部２０２ａが形成されている。すなわち、第１金型２０１および第２金型２０２は、第１部材１１０および第２部材１２０をそれぞれ押圧方向に直交する方向、換言すれば、第１部材１１０および第２部材１２０の各径方向をそれぞれ規制せず同方向にそれぞれ変位可能な状態で両部材を押圧する。
この第２工程において、作業者は、第２部材１２０を第２金型２０２上に配置した後、この第２部材１２０の軸部１２１上に第１部材１１０を配置する。この場合、第１部材１１０は、第１弱圧入代Ｌｗ１によって孔部１１１の内径が第２部材１２０の軸部１２１の外径よりも小さいため、第２部材１２０の軸部１２１上に載置される。
次に、作業者は、第３工程として、第１部材１１０における孔側弱圧入部１１２と第２部材１２０における軸側弱圧入部１２２とを互いに圧入する。具体的には、作業者は、加工機２００を操作することにより第１金型２０１を非通電状態で第２金型２０２側に移動（図４および図５においてそれぞれ破線矢印方向に下降）させる。これにより、第１部材１１０は、図６に示すように、孔部１１１の孔側弱圧入部１１２が第２部材１２０の軸部１２１の軸側弱圧入部１２２に嵌合する。この場合、第１部材１１０および第２部材１２０は、第１弱圧入代Ｌｗ１が両者間にバリを生じさせない厚さに設定されているため、両者間にバリが生じることなく嵌合する。
また、この第３工程においては、第１金型２０１および第２金型２０２が第１部材１１０および第２部材１２０をそれぞれ径方向に変位可能な状態で押圧するため、孔側弱圧入部１１２と軸側弱圧入部１２２とが嵌合する際に両者の中心軸の位置がずれていた場合には第１部材１１０および第２部材１２０のうちの少なくとも一方が径方向に変位して両者の中心軸の位置が一致する。これにより、第１部材１１０と第２部材１２０とは、互いに中心軸が一致した状態で嵌合する。この第３工程が、本発明に係る第１弱圧入工程に相当する。すなわち、孔側弱圧入部１１２および軸側弱圧入部１２２が、それぞれ本発明に係る弱圧入部に相当する。
次に、作業者は、第４工程として、第１部材１１０における孔側弱圧入部１１２と第２部材１２０における軸側強圧入部１２４とを互いに圧入する。具体的には、作業者は、加工機２００を操作することにより第１金型２０１と第２金型２０２との間で通電させた状態で第１金型２０１を第２金型２０２側に移動（図６において破線矢印方向に下降）させる。これにより、第１部材１１０は、図７に示すように、孔部１１１の孔側弱圧入部１１２が第２部材１２０の軸部１２１における徐変部１２３を介して軸側強圧入部１２４に嵌合して、孔側弱圧入部１１２と軸側強圧入部１２４とが通電による抵抗熱と第１金型２０１の下降による圧力とによって固相接合される。
この場合、孔部１１１と軸部１２１との接合部ＳＰは、軸側弱圧入部１２２から軸側強圧入部１２４側に向かって傾斜した状態で形成されるとともに、同接合部ＳＰの先端部には孔側弱圧入部１１２と軸側強圧入部１２４との固相接合によるバリＢが生じることがある。すなわち、このバリＢは、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈに応じて生じる場合と生じない場合とがある。
また、接合部ＳＰは、軸側弱圧入部１２２と孔側弱圧入部１１２の一部（図４および図６において上側）との圧入部分が圧入による接合および／または固相接合による接合部分であり、軸側強圧入部１２４と孔側弱圧入部１１２の他の一部（図４および図６において下側）との圧入部分が固相接合による接合部分となる。この場合、軸側弱圧入部１２２と孔側弱圧入部１１２の一部との圧入部分は、第１部材１１０および第２部材１２０の材質、形状、圧入条件および通電条件によって圧入のみで接合される場合、固相接合のみで接合される場合、圧入接合と固相接合とが共存して接合している場合とがある。したがって、本発明に係る接合部材の製造方法によれば、軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈおよび軸側強圧入部１２４の形成長さＬｓｈを適宜調整することにより、発生するバリＢの量および両部材の接合強さを調整することができる。
この第４工程によって、第１部材１１０と第２部材１２０とが接合されて結合部品１００が成形される。この第４工程が、本発明に係る第１強圧工程に相当する。すなわち、軸側強圧入部１２４が、本発明に係る強圧入部に相当する。
なお、接合部ＳＰは、明確に現れるものではなく、図７は傾向を表したに過ぎない。また、本第１実施形態においては、作業者は加工機２００に対して第３工程および第４工程の各工程ごとに各工程の実行を指示した。しかし、加工機２００は、１回の指示によって第３工程と第４工程とを連続的に実行するように構成することもできる。
次に、作業者は、第５工程として、加工機２００内から結合部品１００を取出す。具体的には、作業者は、加工機２００が前記第４工程の後に第１金型２０１を第２金型２０２から離隔（図示上昇）させて元の位置に復帰したことを確認して第２金型２０２上から結合部品１００を取出す。この後、作業者は、結合部品１００に対して必要な加工を行って結合部品１００を完成させる。この結合部品１００に対する後加工については、本発明に直接関わらないためその説明は省略する。
上記作動説明からも理解できるように、上記第１実施形態によれば、結合部品１００の製造方法は、第１部材１１０の孔部１１１と第２部材１２０の軸部１２１とは、第１弱圧入代Ｌｗ１の圧入を介して第１強圧入代Ｌｓ１の圧入によって接合される。この場合、第１弱圧入代Ｌｗ１は第１強圧入代Ｌｓ１に対して両部材間の重なり厚（すなわち、圧入代）がそれぞれ薄く形成されている。これにより、本発明に係る結合部品１００の製造方法によれば、孔部１１１を有する第１部材１１０と軸部１２１を有する第２部材１２０との接合時におけるバリＢの発生を抑えつつ両者を隙間なく密着させることができ強固に接合することができる
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、第２部材１２０の軸部１２１に本発明に係る強圧入部としての軸側強圧入部１２４を設けて構成した。しかし、強圧入部は、第１部材１１０および第２部材１２０のうちのいずれか一方に形成されていればよい。したがって、強圧入部は、第１部材１１０の孔部１１１における孔側弱圧入部１１２の奥側（図４における上側）に孔側強圧入部として形成することもできる。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る結合部品の製造方法の第２実施形態について図８〜図１１を用いて説明する。この第２実施形態においては、主として、上記第１実施形態と異なる部分について説明する。
上記結合部品１００と同様に構成された結合部品３００は、主として、第１部材３１０と第２部材３２０とで構成されている。第１部材３１０は、貫通孔状の孔部３１１に孔側弱圧入部３１２、徐変部３１３および孔側強圧入部３１４がそれぞれ形成されている。また、第２部材３２０は、円筒状の軸部３２１に軸側弱圧入部３２２、徐変部３２３および軸側強圧入部３２４がそれぞれ形成されている。
孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２は、図９に示すように、第１部材３１０における孔部３１１と第２部材３２０の軸部３２１とを嵌合させる際に互いに最初に嵌合し合う側の各先端部分である嵌合先端部分に所定の圧入代からなる第２弱圧入代Ｌｗ２によって形成された部分である。第２弱圧入代Ｌｗ２は、孔側弱圧入部３１２と軸側強圧入部３２４とが嵌合する際、および軸側弱圧入部３２２と孔側強圧入部３１４とが嵌合する際に互いに重なり合う部分の厚さであり、後述する第２強圧入代Ｌｓ２よりも小さく（薄く）形成される。
より具体的には、第２弱圧入代Ｌｗ２は、上記第１弱圧入代Ｌｗ１と同様に、軸側強圧入部３２４を孔側弱圧入部３１２内に圧入した際、および軸側弱圧入部３２２を孔側強圧入部３１４に圧入した際に、バリの発生量が少なくとも後述する軸側強圧入部３２４を孔側強圧入部３１４内に圧入した際に発生するバリの量よりも少なくなる大きさに設定される。この第２弱圧入代Ｌｗ２は、第１部材３１０および第２部材３２０の材質、形状および圧入条件ごとに設定されるため、予め実験的に求められる。また、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２を構成する各第２弱圧入代Ｌｗ２は同じ値である。
本実施形態においては、第２弱圧入代Ｌｗ２は、上記第１弱圧入代Ｌｗ１と同様に、軸側強圧入部３２４を孔側弱圧入部３１２内に圧入した際、および軸側弱圧入部３２２を孔側強圧入部３１４に圧入した際に、各部の径方向への圧縮変形によってバリが発生しない大きさに設定されている。なお、本発明者らの実験によれば、第２弱圧入代Ｌｗ２は、鋼材からなる孔部３１１および軸部３２１の各径が直径で１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲では直径で０ｍｍを超えかつ０.１ｍｍ以下の範囲が好適である。
また、第２弱圧入代Ｌｗ２は、上記第１弱圧入代Ｌｗ１と同様に、孔部３１１と軸部３２１とのしまり嵌めの嵌め合いによって形成される。また、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈは、上記軸側弱圧入部１２２の形成長さＬｗｈと同様に、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈとの関係において設定される。すなわち、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈは、孔部３１１と軸部３２１との嵌合によるバリの発生量を抑えるための部分である。一方、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈは、孔部３１１と軸部３２１との接合力を規定する部分である。
したがって、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈは、結合部品３００が必要とする孔部３１１と軸部３２１との接合力に応じて設定される。本発明者らの実験によれば、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈは、好ましくは孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈの半分以下、より好ましくは孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈの１／３以下がよい。本実施形態においては、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈは、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈの１／３以下に形成されている。
また、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈの下限は、孔側弱圧入部３１２と軸側強圧入部３２４とが、および孔側強圧入部３１４と軸側弱圧入部３２２とがそれぞれ円筒面状に互いに満遍なく接触し合って両者間で円滑に通電が可能な長さに設定される。本発明者らの実験によれば、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈの下限は、孔部３１１と軸部３２１との接合部分の厚さＳＴの１／５以上、より好ましくは同接合部分の１／４以上がよい。
孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４は、両者間で所定の圧入代からなる第２強圧入代Ｌｓ２によって形成される部分である。第２強圧入代Ｌｓ２は、孔側強圧入部３１４と軸側強圧入部３２４とが嵌合する際に互いに重なり合う部分の厚さであり、前記第２弱圧入代Ｌｗ２よりも大きく（厚く）形成される。より具体的には、第２強圧入代Ｌｓ２は、孔部３１１と軸部３２１とを電気抵抗溶接する際に電気抵抗溶接に最低限必要な圧入代を確保するように設定される。
この第２強圧入代Ｌｓ２は、第１部材３１０および第２部材３２０の材質、形状および圧入条件ごとに設定されるため、予め実験的に求められる。本発明者らの実験によれば、第２強圧入代Ｌｓ２は、鋼材からなる孔部３１１および軸部３２１の各径が直径で１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲では直径で０.５±０.０５の範囲が好適である。
また、第２強圧入代Ｌｓ２は、孔部３１１と軸部３２１とのしまり嵌めの嵌め合いによって形成される。また、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈは、結合部品３００が必要とする孔部３１１と軸部３２１との接合力に応じ設定される。また、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４を構成する各第２強圧入代Ｌｓ２は同じ値である。
このように構成された第１部材３１０および第２部材３２０は、図８に示すように、上記第１実施形態と同様に、第１工程および第２工程を経て第２部材３２０が第２金型２０２上に配置されるとともに、この第２部材３２０上に第１部材３１０が配置される。この場合、第１部材３１０は、軸側弱圧入部３２２が孔側強圧入部３１４との間で第２弱圧入代Ｌｗ２を確保するために孔側弱圧入部３１２に対して接触しない程度に小径に形成されている。このため、第１部材３１０は、孔側弱圧入部３１２が軸側弱圧入部３２２の外側に対向した位置に嵌った状態で配置される。
そして、作業者は、第３工程として、第１部材３１０における孔側弱圧入部３１２と第２部材３２０における軸側強圧入部３２４とを互いに圧入すると同時に、第１部材３１０における孔側強圧入部３１４と第２部材３２０における軸側弱圧入部３２２とを互いに圧入する。具体的には、作業者は、加工機２００を操作することにより第１金型２０１を非通電状態で第２金型２０２側に移動（図９において破線矢印方向に下降）させる。これにより、第１部材３１０は、図１０に示すように、孔部３１１の孔側弱圧入部３１２が第２部材３２０の軸部３２１の軸側強圧入部３２４に嵌合する。また、これと同時に、第２部材３２０は、軸部の軸側弱圧入部３２２が第１部材３１０の孔部３１１の孔側強圧入部３１４に嵌合する。この場合、第１部材３１０および第２部材３２０は、第２弱圧入代Ｌｗ２が両者間にバリを生じさせない厚さに設定されているため、両者間にバリが生じることなく嵌合する。
また、この第３工程においては、第１金型２０１および第２金型２０２が第１部材３１０および第２部材３２０をそれぞれ径方向に変位可能な状態で押圧するため、孔側弱圧入部３１２と軸側強圧入部３２４とが嵌合する際、および軸側弱圧入部３２２と孔側強圧入部３１４とが嵌合する際に両者の中心軸の位置がずれていた場合には第１部材３１０および第２部材３２０のうちの少なくとも一方が径方向に変位して両者の中心軸の位置が一致する。これにより、第１部材３１０と第２部材３２０とは、互いに中心軸が一致した状態で嵌合する。この第３工程が、本発明に係る第２弱圧入工程に相当する。すなわち、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２がそれぞれ本発明に係る弱圧入部に相当し、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４がそれぞれ本発明に係る強圧入部に相当する。
次に、作業者は、第４工程として、第１部材３１０における孔側強圧入部３１４と第２部材３２０における軸側強圧入部３２４とを互いに圧入する。具体的には、作業者は、加工機２００を操作することにより第１金型２０１と第２金型２０２との間で通電させた状態で第１金型２０１を第２金型２０２側に移動（図１０において破線矢印方向に下降）させる。これにより、第１部材３１０は、図１１に示すように、孔部３１１の孔側強圧入部３１４が第２部材３２０の軸部３２１における徐変部３２３を介して軸側強圧入部３２４に嵌合して、孔側強圧入部３１４と軸側強圧入部３２４とが通電による抵抗熱と第１金型２０１の下降による圧力とによって固相接合される。
この場合、孔部３１１と軸部３２１との接合部ＳＰの両端部には孔側強圧入部３１４と軸側強圧入部３２４との固相接合によるバリＢが生じることがある。すなわち、このバリＢは、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の形成長さＬｗｈに応じて生じる場合と生じない場合とがある。
また、接合部ＳＰは、孔側弱圧入部３１２と軸側強圧入部３２４との圧入部分、および軸側弱圧入部３２２と孔側強圧入部３１４との圧入部分がそれぞれ圧入による接合および／または固相接合による接合部分であり、孔側強圧入部３１４と軸側強圧入部３２４との圧入部分が固相接合による接合部分となる。この場合、孔側弱圧入部３１２と軸側強圧入部３２４との圧入部分、および軸側弱圧入部３２２と孔側強圧入部３１４との圧入部分は、第１部材３１０および第２部材３２０の材質、形状、圧入条件および通電条件によって圧入のみで接合される場合、固相接合のみで接合される場合、圧入接合と固相接合とが共存して接合している場合とがある。
したがって、本発明に係る接合部材の製造方法によれば、孔側弱圧入部３１２および軸側弱圧入部３２２の各形成長さＬｗｈおよび孔側強圧入部３１４と軸側強圧入部３２４の各形成長さＬｓｈを適宜調整することにより、発生するバリＢの量および両部材の接合強さを調整することができる。
この第４工程によって、第１部材３１０と第２部材３２０とが接合されて結合部品３００が成形される。この第４工程が、本発明に係る第２強圧工程に相当する。すなわち、孔側強圧入部３１４および軸側強圧入部３２４が、それぞれ本発明に係る強圧入部に相当する。
なお、接合部ＳＰは、明確に現れるものではなく、図１１は傾向を表したに過ぎない。また、本第２実施形態においては、作業者は加工機２００に対して第３工程および第４工程の各工程ごとに各工程の実行を指示した。しかし、加工機２００は、１回の指示によって第３工程と第４工程とを連続的に実行するように構成することもできる。この後、作業者は、第５工程として、加工機２００内から結合部品３００を取出す。
上記作動説明からも理解できるように、上記第２実施形態によれば、結合部品の製造方法は、第１部材３１０の孔部３１１と第２部材３２０の軸部３２１とは、第２弱圧入代Ｌｗ２の圧入を介して第２強圧入代Ｌｓ２の圧入によって接合される。この場合、第２弱圧入代Ｌｗ２は第２強圧入代Ｌｓ２に対して両部材間の重なり厚（すなわち、圧入代）がそれぞれ薄く形成されている。これにより、本発明に係る結合部品の製造方法によれば、孔部３１１を有する第１部材３１０と軸部３２１を有する第２部材３２０との接合時におけるバリの発生を抑えつつ両者を隙間なく密着させることができ強固に接合することができる
さらに、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記変形例の説明において参照する図においては、上記各実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
例えば、上記各実施形態においては、第１部材１１０，３１０の各孔部１１１，３１１における各軸部１２１，３２１が挿入される側の各先端部（開口部）の角部、および第２部材１２０，３２０の各軸部１２１，３２１における各孔部１１１，３１１に挿入される側の各先端部の角部を直角に形成した。しかし、各孔部１１１，３１１の各先端部（開口部）の角部、および各軸部１２１，３２１の各先端部の角部の少なくとも一方に、傾斜面または曲面からなる案内部４００を設けることができる。例えば、案内部４００は、図１２に示すように、軸部１２１における最初に嵌合される側の先端部の角部に傾斜面状に設けることができる。この場合、案内部４００は、軸部１２１の先端部から軸線方向奥側（図１２の上から下の方向）に向かって軸部１２１の外径が拡大するように形成される。
また、例えば、案内部４００は、図１３に示すように、孔部１１１における最初に嵌合される側の先端部の角部に曲面状に設けることができる。この場合、案内部４００は、孔部１１１の先端部（開口部）から軸線方向奥側（図１３の下から上の方向）に向かって孔部１１１の内径が縮小するように形成される。これらの場合、更に、案内部４００は、孔部１１１，３１１および軸部１２１，３２１の径方向の長さよりも軸方向の長さを長く形成すると効果的である。これらによれば、第２部材１２０，３２０の軸部１２１，３２１が円滑に第１部材１１０，３１０の孔部１１１，３１１内に導かれて嵌合し易くなりバリの発生をより効果的に抑制することができる。
このことは、換言すれば、第１弱圧入代Ｌｗ１および第２弱圧入代Ｌｗ２を大きくすることができることを意味する。本発明者らの実験によれば、孔部１１１の先端部（開口部）の角部に案内部４００を設けることにより、第１弱圧入代Ｌｗ１および第２弱圧入代Ｌｗ２は、鋼材からなる孔部１１１および軸部１２１の各径が直径で１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲では直径で０ｍｍを超えかつ０.２ｍｍ以下の範囲でもバリが生じないことを確認している。
また、上記各実施形態においては、第１部材３１０および第２部材１２０，３２０に徐変部１２３，３１３，３２３を設けた。しかし、第１部材３１０および第２部材１２０，３２０は、徐変部１２３，３１３，３２３を省略して構成することもできる。この場合、第１部材３１０および第２部材１２０，３２０は、孔側弱圧入部３１２と孔側強圧入部３１４と、軸側弱圧入部１２２，３２２と軸側強圧入部１２４，３２４とは、それぞれ階段状に内径または外径が直ちに変化する形状となる。
また、上記各実施形態においては、第１部材１１０，３１０および第２部材１２０，３２０は、互いに同じ材料で構成されている。しかし、第１部材１１０，３１０および第２部材１２０，３２０は、互いに異なる材料で構成することもできる。この場合、第１部材１１０，３１０および第２部材１２０，３２０は、第１弱圧入工程および第２弱圧入工程において、変形し易い形状側の部材（例えば、相対的に厚さが薄い形状）を変形し難い形状側の部材（例えば、相対的に厚さが厚い形状）に対して硬度の低い材料で構成することにより第１弱圧入工程および第２弱圧入工程におけるバリＢの発生をより効果的に抑制することができる。
また、上記各実施形態においては、第１金型２０１および第２金型２０２は、第１部材１１０，３１０および第２部材１２０，３２０をそれぞれ嵌合方向に直交する方向に対して変位可能な状態で押圧または支持した。しかし、第１金型２０１および第２金型２０２は、第１部材１１０，３１０および第２部材１２０，３２０をそれぞれ嵌合方向に直交する方向に対して変位を規制した状態、つまり、第１部材１１０，３１０および第２部材１２０，３２０を保持した状態で押圧または支持することもできる。
また、上記各実施形態においては、加工機２００は、第２金型２０２に対して第１金型２０１が接近または離隔するように構成した。しかし、加工機２００は、第１金型２０１に対して第２金型２０２が接近または離隔するように構成することできる。また、加工機２００は、第１金型２０１および第２金型２０２の天地を入れ替えて構成することもできる。すなわち、結合部品の製造方法は、第２部材１２０，３２０に対して第１部材１１０，３１０を変位させるようにしてもよいし、第１部材１１０，３１０に対して第２部材１２０，３２０を変位させてもよく、両者の変位は相対的なものである。
Ｌｗ１…第１弱圧入代、Ｌｓ１…第１強圧入代、Ｌｗ２…第２弱圧入代、Ｌｓ２…第２強圧入代、Ｌｗｈ…弱圧入部の形成長さ、Ｌｓｈ…強圧入部の形成長さ、ＳＴ…接合長さ、ＳＰ…接合部、Ｂ…バリ、
１００，３００…結合部品、
１１０，３１０…第１部材、１１１，３１１…孔部、１１２，３１２…孔側弱圧入部、３１３…徐変部、３１４…孔側強圧入部、
１２０，３２０…第２部材、１２１，３２１…軸部、１２２，３２２…軸側弱圧入部、１２３，３２３…徐変部、１２４，３２４…軸側強圧入部、
２００…加工装置、２０１…第１金型、２０２…第２金型、
４００…案内部。

Claims (5)

  1. 第１部材が有する孔部に第２部材が有する軸部を嵌合させて前記第１部材と前記第２部材とを結合させた結合部品の製造方法であって、
    前記第１部材および前記第２部材は、
    前記孔部と前記軸部とが互いに最初に嵌合し合う側の各先端部分に同各先端部分同士では互いに接することなく、かつ同各先端部分の奥側にそれぞれ張り出して形成された強圧入部に対して第２弱圧入代を有した弱圧入部をそれぞれ有するとともに、前記各強圧入部が前記第２弱圧入代よりも厚い第２強圧入代で構成されたものであり、
    前記第１部材および前記第２部材における前記各弱圧入部と前記各強圧入部とを互いに圧入する第２弱圧入工程と、
    前記第１部材と前記第２部材との間に通電による電気抵抗熱を生じさせた状態で前記第１部材および前記第２部材における前記各強圧入部同士を互いに圧入する第２強圧入工程とを有することを特徴とする結合部品の製造方法。
  2. 請求項１に記載の結合部品の製造方法において、
    前記第２弱圧入代は、
    互いに嵌合し合う前記第１部材および前記第２部材間でバリが生じない重なり厚さに形成されていることを特徴とする結合部品の製造方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載の結合部品の製造方法において、
    前記孔部と前記軸部とが互いに最初に嵌合し合う各先端部のうちの少なくとも一方の角部には、傾斜面または曲面からなる案内部が形成されていることを特徴とする結合部品の製造方法。
  4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の結合部品の製造方法において、
    前記弱圧入部は、
    前記強圧入部に対して徐々に形状が変化する徐変部を有していることを特徴とする結合部品の製造方法。
  5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の結合部品の製造方法において、
    前記第２弱圧入工程は、
    前記第１部材および前記第２部材のうちの少なくとも一方を前記嵌合方向に対して直交する方向に変位可能な状態で支持していることを特徴とする結合部品の製造方法。
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