JPH0399731A - シャフトと薄肉パイプとのかしめ締結法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシャツＩ・と薄肉パイプとのがしめ締結法に関
する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕管状部
材（パイプ）と他の部材とを結合させる方（１） 法については、従来は一般に機械加工及び溶接、ろう接
等が行われていたが最近これに代わるものとして、冷間
鍛造による結合法か色々と工夫されている。

例えば特開昭５７−３１．４２５号公報においては管状
部材より成る筒形のショックアフソーバのピストン棒と
その両端の終端結合部材との結合、固定法を実施例とし
て、管状部材の結合を、プレスばめとハンマ打ち作業に
より行うことが提案されている。

また、特開昭５９−１０４２２６号公報においては、中
空管状のカムシャフトとカム及びジャーナルとの結合を
実施例として、冷鍛加工による管状部材とカム等の環体
部との固着方法が開示されている。

上記の管状部材については、いづれもその肉厚が結合す
る相手となる部材に比して比較的に厚い場合について工
夫されたちのてあり、この管状部材が薄肉パイプである
場合、例えば衝撃吸収用ステアリンクシャフト等のパイ
プとシャフトとの締結方法に於いては従来通り、機械加
工及び溶接等を利用した結合法か行われていた。第１７
・〜１９図に（２） この概要を示す。第１７図にはその締結構造の横断図面
、第１８図には第１７図のＥ−Ｅ断面図を示す。

図に示すように、シャフト１に対して薄肉パイプ２を締
結するにあたって（Ｊ、四方向び）がしめど、パイプ先
端部（１３）の溶接とか行われている。かしめは回転方
向の強度を確保し、溶接は軸方向の強度を確保するため
に行われる。これを更に詳しく述べると、シャフトの接
続部外周には軸方向の溝部４を４ケ所、円周方向に等間
隔に機械加工により成形し、シャツＩ−１とパイプ２と
の組付けにあたってはパイプ２をシＡ・フト］の先端部
に嵌合し、この溝部４内にパイプ２をかしめることによ
り両者を固着させる。しかし、第１９図に第１８図Ｂ部
拡大図として示すように、溝部４は機械加工されて成形
されたがために、シャフト１の溝部４の」二端部１１は
尖った鋭角（以下ピン角と言う）となり、このためにパ
イプ２を溝部４内にかしめて結合させても溝部４内に密
着ぜす、図示のように空隙部４　ｃＪか生しこのために
、シＡ・フト１パイプ２との間に回転方向のガタか生じ
る。また、軸方向に対（３） しては、シャフト１とパイプ２との間でパイプの先端部
１３の部位を円周方向に溶接して固定しであるが、この
ために両者の締結には、かしめと溶接との２工程を必要
とし、所要１〕数か増し、また、前記かしめ工程を終っ
てからこの溶接工程に被加工物（以下ワークと言う）を
搬送する場合にまた固定していない軸方向にシャツＩ・
か抜は落ち易い等の作業」二の問題があり、また、溶接
時の高温により、熱変形を起こすという精度上の問題も
ある。

以上の問題点を解決するために、本発明に於いては薄肉
パイプとジャ７１へとの締結法に関し、がたの無い強固
な結合をした精度の高い成形を行い、かつ、手間のか＼
らない手段を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記の目的を達成するために本発明に於いては、薄肉パ
イプとこれに嵌合するシ、＼・フトとの締結方法であっ
て、該シャフトの前記薄肉パイプとの接合部外周にかし
め用の溝部を冷間鍛造により円周（４） 方向並ひに軸方向に成形し、前記薄肉パイプを前記シャ
ツ１〜に成形された溝部にかしめることにより、前記ジ
ャ７Ｉ・と前記パイプとを軸方向及び円周方向に相互に
動かぬように密着させて締結したことを特徴とするシャ
フトとパイプとのかしめ締結法を提供する。

〔作　用〕

薄肉パイプの内径程度に太くしたシャフト素材の一端部
を溝成形パンチにより冷間鍛造を行い、軸方向の溝部及
び円周方向の溝部を成形した後、前記薄肉パイプを前記
シャフト素材の一端部に嵌合させ、前記成形された溝部
に対して薄肉パイプをかしめて密着結合させ、軸方向及
び円周方向にパイプとシャフトとが相互に動かぬように
強固に締結する。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基いて説明する。第１図〜第３
図に一つの実施例を示す。従来技術の説明で示した第１
７図〜第１９図とその図のｔＭ成と配置は同一で、構成
部品の名称、符号も同一の物については同一の名称と符
号とがイ」シである。第１図はシャフト１と薄肉パイプ
２とか締結された状態を示し第２図は第１図のｎ−ｎ断
面図、第３図は第２図のＡ部拡大図である。薄肉パイプ
２は図示の通りかしめ部３と５の２つの箇所てかしめら
れ、シャツＩ−１と密着している。シャツＩ・とパイプ
との軸方向の抜は防止のための締結については、円周方
向に沿って形成されたシャフト１の溝部（凹部又は段部
）８に沿ってパイプ２かかしめられたかしめ部３により
シャツＩ−１とパイプ２とが固着され、かつ該かしめ部
３と後述する溝部４内にかしめられたかしめ部５とによ
りシャツＩ〜１の肉厚部９を挟持することにより両者が
軸方向に相互に動かぬように固着されている。ンヤフト
の回転方向のかたをなくするだめの締結については、か
しめ部５てパイプ２かシャツＩ−］に設けられた軸方向
の溝部４内に密着するようにかしめられ、その状態は第
３図に示すように従来技術の第１９図に示すようなパイ
プ２とシャフト］との間に空隙部４ｄが生ずるようなこ
とは無い。これは溝部４の成形が従来技術のように機械
加工によらず、冷間鍛造により行われ、それにより第１
９図に示すピン角部１１を生ずることなく、湾曲したＲ
１部１２を有する形状に角部か成形されるなめである。

この溝部４の断面形状は白山度か広く、第４図に示ずよ
うな溝幅か溝底に近づくにつれて広くなる形状、又は第
５図に示す様な逆に狭くなる形状をとることも可能であ
る。また、軸方向の固定方法については、第６図に示ず
ようにシャフト１に円周方向に講６を付けその部位でか
しめる方法も可能である。

上記のシャフト１の軸方向の溝部４を成形するには、前
述の通り冷間鍛造により行うが、その後、この溝部４に
薄肉パイプ２か隙間無くぴったりと密着する様にかしめ
られるか否かは溝部４の湾曲したＲ部１２等のＲ部分の
形状によって左右される。

したかって、冷間鍛造時にこのｉ１１部４を成形するた
めに使用する金型の形状をとの様なものにするかが重要
な問題である。

第７図にこの冷間鍛造の金型とワークとの配置図、第８
図にこの金型となる溝成形パンチ２０の平面図を示す。

鍛造加工後は第８図に示ずパンチ２０のＲ１部１４の形
状が第３図シャツｌ−］のＲ部Ｒ２Ｏ形状に転写される
。またＨ１部４の深さＩｔはパンチ２０の歯形２０ａの
高さＩ］が転写される。第７図に於いて、中心線より右
か溝成形前、左か？Ｆ＋成形後の状態を示し、シャツｌ
−１は、その先端部か厚く成形された１１１の状態てパ
ンチ２０と相対し、パンチ２０か下降するとパンチの歯
形２０ａかシャフト１ｄに喰い込み冷間鍛造か行われ左
側の状態に成形されジＡ・フト］ｂの状態になり、第１
図、第２図に示ずような溝部４がシャフト］に形成され
る。

以上の作業により成形された溝部４に前述の通りにパイ
プ２を密着さぜたかしめを行うためには消の形状をそれ
に適合したものとすることが必要で、そのためには、パ
ンチ２０の歯形２０ａの形状かそれに適合したものてな
けれはならない。このために、如何なる形状の歯形か良
いかを実験によりたしかめた結果を次に説明する。

第７図に示した冷間鍛造により成形されたシャツｌ〜１
の軸方向の溝部４の近傍の形状を第９図に示す、第９図
（、）は平面図、（ｌ〕）は止血図を示し、図中７は鍛
造時に発生したばり、ｔはそのばりの長さである。この
はりが発生ずると鍛造加工後これを取り除くための機械
加工の工程か余分に必要になるので、このぼりが発生し
ない加工を行うことか必要である。このためには金型、
ずなわち溝成形パンチ２０の歯形２０ａの形状をはりの
発生の少い適正なものとしなけれはならず、そのために
以下説明するような検討を行った。

先つ、歯形２０ａの基本的な形状となるものの一例を第
１０〜１２図に示す。第１０図は歯形２０ａの部分拡大
平面図、第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ断面図、第１
２図は第１０〜１１図に示す歯形２０ａの斜視図を示す
。

実際の歯形２０ａの形は第１１同断面図斜線部分に示す
ように角の部分はすべて湾曲したＲ形状となっているが
、第１０〜１２図に於いてはその基本的な形状を明瞭に
するために歯形を形成する基本となる面を延長し、それ
笠の面かお互に交叉して形成さ（９） れる線て基本の面の境界を表わし、実際は湾曲している
Ｒの表現は各境界線に付したＲ記号の符号又は数字（例
えば、Ｒ３は半径３ｍ＋ｎのＲを示す）で表示し、その
他の寸法表示は畦単位で示しである。

上記のような基本的な形状を持つ歯形２０ａについて次
のような条件１〜４を設定した。

条件１・・・成形ランドの長さ、Ｌ（ｎ＋ｍ）条件２・
・・かき分は部Ｒ寸法、Ｒ’ａ（ｔｎｍ）条件３・・溝
成形角度、α（度） 条件４・・側面と溝部つなぎＲ寸法、Ｆｊｂ（ｔｎｍ）
これ等のり、Ｒａ、α、Ｒ１）についてはいづれも第１
０〜１２図に示されている。これ等の寸法を種／７に変
えて組合せた形状の歯形２０ａの型を作り、これを用い
て冷間鍛造を行い成形品を発生するはりの長さしを測定
した。その結果の−・例を第１３図、第１４図に示す。

第１３図によれは、Ｌ　＝＝　１　、　Ｏ＋ｎｍ　、　
ｎ　ａ３Ｉｎｍ　、　Ｒｔ〕＝０．５ｍ＋ｎの場合α−
４５°のときにはりの長さ１＝０となる。第１４図によ
れはＬ　＝　］、　、ＯｍｍＲ，ａ＝　３ｍｍ　、　Ｒ
ｂ＝０．５ｍｍ　、　ａ−４５°のとき、及び、Ｌ　＝
　１．０ｍｍ　Ｒａ＝　３ｍｍ　、　Ｒｈ＝　２ｍｍ　
、　ａ　＝６０°の（１０） ときにばりの長さ１＝０となる。以上の実験より出され
た結論としては、成形ラン１への長さし−１，０ｖｎｍ
、かき分は部Ｒａ＝３ｍｍで側面と溝部とのつなぎＲｂ
＝２±０．５ｍｍ、溝成形角度α−４５°〜６ｏ０の範
囲で歯形２０ａの形状を選定すればはりの発生しない適
正なシャツＩ・の成形品が得られることが判った。

上記の歯形２０ａを用いて成形されなシャツ１へ１の軸
方向の溝部４の形状の一例を第１５図、第１６図に示す
。これはシャツ１〜１の外径がφ２８．５＋ｎ＋ｎの場
合で、第１５図は正面図、第１６図は側面図を示す。

成形品の寸法は溝「１１が３ｖｎ、ｉ’Ｍ底部の２面幅
が１８ｍｍて、第３図Ｒ部１２の部分に対応する湯の入
口部のＲ部分の寸法はＦえ１□−０，５〜２．０ｍｍと
し、溝部４の底部のＲ寸法はＲＩｓ　＝　１．０〜２．
０ｍｍ、？Ｈ部４の後端立ち」ユリ部のＲ寸法はＲ１８
−２〜４ｍｍ、溝成形角度α−４５〜６０’である。

上述のような各部の寸法を存する形状の溝４を形成すれ
ば冷鍛成形の場合にはばつが発生することなく、その成
形性が良く、また第３図に示すよ（１１） うに、パイプをかしめた場合にパイプと講との間に隙間
か無く密着し、強固な締結構造を得ることができる。

以上述べた様に、側面と接続部にかしめ効果が最適とな
るようなＲ形状を有する講は、冷間鍛造により成形され
るので、金型（パンチ）の形状を変えることにより、Ｒ
形状を自由に選択して成形することができる。たたし、
Ｒ＝　０．５＋ｎ＋ｎ以下は材料がフィルアップしない
ので成形不可能である。また、Ｒの上限はジャ７ｊ・の
外径、溝幅、深さ等の幾何学的寸法で制限される。それ
以外は、本発明により、ｉＩ１幅、講方向、溝形状をい
ろいろと組合せることにより、軸方向、円周方向のパイ
プとシＡ・フ１−との相互の動きを確実に止める締結を
行うことができる。

以上は講を４ケ有する場合について説明したが講の数は
これに限定されることなく、２ケ、３ケ、６ケ等状態に
応じて任意に選択して差支えない。

（１２） 〔発明の効果〕 本発明により次の効果を奏する。

（１）　冷間鍛造とかしめとによりパイプとシャツ）・
とか成形性良く、強固に締結され、溶接時等に起る熱変
形のおそれも無く、高品質の製品が得られる。

（２）機械加工や溶接、ろづ接等の他の工程を必要とせ
ず、冷間鍛造の工程だけで製品が完成するのて、工数と
設備が節約され、経済的である。

（３）加工後の製品の検査も目視チエツクのみでかしめ
の有無か１゛ＩＩるのでトルクチエツク等の手間をかけ
ることなく品質を確保することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による薄肉パイプとシャフトと
の締結構造の横断面図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ断
面図、第３図は第２図のＡ部部分拡大図、第４図は他の
実施例による底広の溝部断面図、第５図は更に他の実施
例による底部の溝部断面図、第６図は更に他の実施例に
よるシャツ）・の円周方（１３） 向に溝を付けたシＡ・フＩ〜の横断面図、第７図は、冷
間鍛造の金型とワークとの配置図、第８図は１７１１成
形パンチの平面図、第９図は冷間鍛造により成形された
シャツ１−の軸方向の溝部近傍の形状を示し、（ａ）は
その平面図、（ｂ）は正面図、第１０図は溝成形パンチ
の歯形の部分拡大平面図、第１１図は第１０図のＸＩ　
−Ｘ７　＠面図、第１２図は第１０へ一１１図に示す歯
形の斜視図、第１３〜１４図は歯形の形状に応じたはり
の発生状況を示し、第１３図は、溝成形角度はりの長さ
線図、第１４図は側面と溝部とのつなぎ寸法−ばつの長
さ線図、第１５〜１６図は金型により成形されたシャフ
トの軸方向の溝部の形状の一例を示し、第１５図はその
正面図、第１６図は側面図、第１７〜１９図は従来例に
よる薄肉パイプとシャフトとの締結構造を示し、第１７
図はその横断面図、第１８図は第１７図のＥ−Ｅ断面図
、第１９図は第１８図のＢ部拡大図を示す。 １・・・シャフト、　　　２・・・薄肉パイプ、３．５
・・・かしめ部、　４　軸方向の溝部。 （１４） 第 １０ 図 Ｌ・・・成形ランドの長さ Ｒｏ・・・かぎ分は部８寸法 Ｒｂ・・・側面と溝部つなぎＲ寸法 α・・・溝成形角度 ゝＲ０ 第 ２ 図 ＬＩＪＬＩＪ ♀蛋ω（＋＄ｌ 山し← ♀誓ωｒＩＪｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、薄肉パイプとこれに嵌合するシャフトとの締結方法
   であって、該シャフトの前記薄肉パイプとの接合部外周
   にかしめ用の溝部を冷間鍛造により円周方向並びに軸方
   向に成形し、前記薄肉パイプを前記シャフトに成形され
   た溝部にかしめることにより前記シャフトと前記パイプ
   とを軸方向及び円周方向に相互に動かぬように密着させ
   て締結したことを特徴とするシャフトとパイプとのかし
   め締結法。