JPS6038219B2 - 金属部材の結合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２個の被結合部材の接合部間隙に、第３の結
合部村を挿入し、２個の被結合部材を加圧摺動させるこ
とによって該結合部材を塑性流動させて結合させる方法
に係り、特に、加圧用沿具を使用しないで金属や合成樹
脂製のシャフト、棒、筒状部材相互を強固に固着する場
合に用いて好適な結合方法に関する。

２個の被結合部材を、第３の結合部材で結合する方法と
して、溶接（ろう付を含む）、鏡込の方法がある。

衆知のように、溶接法では、被結合部材、結合部材とも
に加熱されるため熱変形が生じ、高い寸法精度のものは
得がたい。

また被結合部材、結合部村ならびに溶接棒、ろう村など
の選定に制限がある。さらに生産性が低く、大がかりな
設備が必要となることや、作業条件のバラッキによる品
質上の欠陥が生じやすいなどの欠点を有する。又、銭込
法では、結合強度を確保するために、銭ぐるみや廻り止
め機構等を設けるなどにより構成が複雑となり、且つ大
形化する。また結合部材などの材料選定に制限があり、
さらに生産性が低く、また熱変形などにより精度が低い
などの欠点を有する。また第３の結合部村を２個の被結
合物体の間に挿入して結合する方法も知られている。

すなわち、特開昭５２−４６２５５号公報にある如くシ
ャフトとロータの後合部間隙に非鉄金属からなるスリー
ブを挿入し、上下の金型でスリーブを加締める方法であ
る。

このようにすれば、シャフトにあらかじめ溝を設けてお
くと、加締時スリーブは溝に喰い込み、固定力が得られ
ることになる。

しかし、この方法ではスリーブが溝に充分に喰い込まず
。

〇なるギャップが生ずる。これはスリーブの変形抵抗が
均一であるため、スリーブに加えらた加締荷重によって
、スリーブの中間部応力。３が充分な塑性変形を行う程
度に高まる前に、スリーブ端部がその内部応力ひ，によ
り変形を起し、またスリーブ端部近傍のふくらみにより
摺動抵抗が増え、従って。

３の増大が押えられるためである。このことは第３の結
合部材（スリーブ）のみに直接加締荷重を加えるために
生ずるものであって、前記した。

３にバラッキが多く、したがって機械的強度が不均一と
なるため、かかる結合方法は多量生産には不向きである
。

本発明の目的は、２個の被結合部材を結合するものにお
いて、２個の被結合部材を一方向に互いに加圧摺動させ
るのみで、機械的に強固な結合が簡単に得られる結合方
法を提供することにある。

本発明の特徴は次の点にある。すなわち、２個の被結合
部村の結合位置に、互いに対向する結合面によって形成
されるほぼ密封された環状の空間部と、該空間都内の夫
々の被結合部材側に各々凹部とを設け、一方、２個の被
結合部材の結合前に、あらかじめ２個の被結合部材より
変形抵抗が小さく、かつ適度の機械的強度を有する結合
部村を上記空間部内に配設し、しかる後に上記２個の被
結合部材を介して上記結合部材を加圧し、それによって
上記結合部材を上記空間部内の凹部に塑性流動させて、
上記２個の被結合部材を結合するものである。以下、第
１図、第２図により本発明の基本原理を説明する。

第１図は２個の被結合部材の結合前の状態を示し、第２
図は上記被結合部材の結合後の状態を示す図である。

第１図において、第１の被結合部材６は例えば回転軸で
あり、蓬大部６１を有し、第２の被結合部材７は蚤づ・
部７１を有し、第１の被結合部材６に鉄合されて麹端か
ら矢印の方向へ摺動し、回転軸の所定位置で結合される
回転体である。

そして第１、第２の被結合部材の結合位置では、これら
の都村でもつてほぼ密閉された環状の空間Ａが形成され
るようにし、そしてこの空間の対向面にある２個の被結
合部材には軸とほぼ直交する方向に各々凹部０，Ｑが設
けられている。各凹部の深さは０．１〜１．仇肋程度が
よい。一方、８は被結合部材６，７より塑性変形しやす
い、．すなわち変形抵抗の小さい金属からなる環状の結
合部村であり、該結合部材８の厚さはあらかじめ上記空
間Ａの高さ日と等しいか、ないいま若干小さくし、かつ
結合部材８の断面積は上記空間Ａの凹部を含む断面積と
等しいが、ないいまわずかに小さく設定する。

なお、結合部材の形状は、第１図に示す矩形断面をもつ
環状リングのほか、上記した条件を満足すれば、空間Ａ
の形状との組合せにおいて、結合部村８の断面形状は円
形、楕円形、台形その他の形状のものでもよく、上記の
摺動加圧により凹部り，Ｑに塑性流動しやすい形状であ
ればよい。

また環状リングに切れ目があっても、なくてもよい。結
合工程においては、まず第１図に示すように、結合部材
８を第１の被結合部村６に挿入し、しかる後に第２の被
結合部村７を挿入する。

そして２個の被結合部村の内、一方を固定して他方の被
結合部材自身を図の矢印の方向に摺動加圧させるか、あ
るいは双方の被結合部材自身を互いに対向方向に加圧す
れば、結合部材８はその圧力によって塑性変形が生ずる
と共に、前述した空間部Ａ内の対向面に設けられた凹部
ｑ，ｂ２内に結合部村８が塑性流入し「空間部Ａは充分
に結合部材８によって充満されることになる。この場合
、結合部材８を塑性変形させる手段として、従来知られ
たたスリ−ブを直接加締める方法に対して、本発明は２
個の被結合部材によって形成せられるほぼ密閉された空
間内で、その空間の断面形状の変化、並びに断面積縮少
の変化を生ぜしめる方向に圧力が加わる。

そのため、被結合部材と結合部材との間に生ずる摺動抵
抗損失が少ないので、結合部材内に生ずる内部応力はほ
ぼ全城にわたって均等に生ずる。したがって結合部村は
その塑性変形によって前記した凹部ｂ，Ｑ内に塑性流動
し、空間部Ａは充分に結合部村によって充満されること
になる。

しかも、結合部村は外部に流出することがないから、内
部応力は充分に高めら、強固な緊迫力によって強い結合
力を簡単に得ることができる。また、本発明の結合方法
は、２つの被結合部材の相互位置を固定した状態で結合
部材を直接加圧する必要がないため、結合部材に合わせ
た特別の加圧のために治具は不要であり、したがって結
合工程が箸るしく改善されることは云うまでもない。こ
こで、本発明の目的を達するためには、第１、第２の被
結合部材の材料が、結合部材の材料より硬いこと、及び
剛性が大きいことが条件となる。

なぜならば、結合部材３が第１、第２の被結合部材６，
７の空間内の内壁で加圧され、塑性流動する間、第１、
第２の被結合部材は変形することなく、充分に堅固でな
くてはならないからである。言いかえれば、結合部材８
は第１、第２の被結合部材より変形抵抗の小さい材料で
あることが条件となる。例えば、第１、第２の被結合部
材が鋼材の場合、結合部村はアルミニウム、蓑銅、銅、
軟鋼などが好適である。また、結合部材自体は非金属材
料であってもよいが、灘断、圧縮、曲げ等について一定
の機械的強度を有していることが要求される。

その大きさは、被結合部材の使用条件により異なること
は言うまでもない、さらに、結合部材の断面積は第１、
第２被結合部材によって形成される空間部の断面積（凹
部の断面積も含む）と等しいか、わずかに４・さくする
ことが望ましい。

なぜならば、結合部材の断面積が上記空間部断面積より
小さすぎると、結合部材の塑性変形が充分に生じないた
め、上記空間部内の凹部に結合部材の流動が不充分とな
り、凹部内部に空隙が生じ結合強度が著しく低減するた
めである。第３図は第１図、第２図に示す結合部材を加
圧する加圧面の形状を変えた場合の別の一実施例を示す
図である。

すなわち、第３図は結合部村８を加圧する第１、第２の
被結合部材６，７の加圧面Ｂ，Ｃにテーパ状の懐斜面（
あるいは単に凸部であってもよい）を設けた場合を示し
ている。このようにすれば、結合部材８を加圧する対向
せる加圧面Ｂ，Ｃは一種の凸部を形成させることになる
。

したがって結合部材と第１第２の被結合部材６，７との
間の接触面は増大され、それだけ緊迫力が増えるため、
結合力は更に大きくなる。第４図は更に本発明の他の実
施例を示す図である。第４図に示す空間部の断面状形状
から明らかなように、前述せる空間部は第１、第２の被
結合部材６，７に形成される凹部を互いに対向させて構
成されている。

この場合の結合部材８の断面形状は円形、楕円形などが
適当であり、被結合部材６，７からの加圧により凹部ｑ
，ｂ２への塑性流動が良好となる。このようにすれば、
結合部村の凹部双方に蝉性流動する体積が増大するため
、結合部材の努断力は箸るしく増加する。

したがって第１、第２の被結合部材６，７の鞠方向抜き
力は大きくなり、２つの被結合部材の結合力は更に強固
となる。なお、本発明にかかる結合方法の各種の例は単
純図形として示されているが。例えば第１の被結合部材
として回転軸とした場合、これに結合される第２の被結
合部材はプーリ、歯車、クラッチ板等があり、すこぶる
その利用範囲が広い。また、本発明の結合方法は、上記
した如く、必ずしも回転軸と回転体との間の結合のみに
利用されるものではなく、例えば、円筒、あるいは、円
柱等の結合にも利用し得るものである。第５図は歯車９
と鼠１０とを結合部材８（軟鋼）で結合する例を示す。

歯車９に蚤小郡９１、軸１０‘こ蚤大部１０１があり、
密閉空間が形成される。また、駆動軸と被駆動軸のごと
く、２つの被結合部材間に回転トルクが作用する使用目
的に対してはト第６図（Ａ，Ｂ）に示すように、２つの
被結合部材６，７の空間Ａを形成する夫々の全面または
一部の面にローレットや打刻などによる多数の凹凸面Ｄ
を設けておくと、加圧により結合部材８の内部応力がほ
ぼ均等に生ずるため、Ｄの位置いかんにかかわらず、Ｄ
の凹部に結合部材８が塑性流入し、初期の目的を充分に
達成することができる。

以上、本発明からなる結合方法は、何れも結合部村を直
接治具等でもつて加圧するものではなく、結合しようと
する２個の被結合部材間内部に形成される密閉空間内で
、上記２個の被結合部材を介して結合部材が加圧圧縮さ
れるため、結合部材の塑性変形によって生ずる残留応力
は倍化されることになる。しかも、本発明の結合方法は
溶接等の熱処理工程が一切不要であるため、熱による機
械的変形は解消されると共に、熱による部材および表面
処理の変質、劣化もなく安定した機械強度が得られ、さ
らに結合に際しては特別の治具等は不要である生産曲ま
著るしく向上されることになる。例えば、回転軸に回転
体を結合する場合、単に回転体の一端から環状の結合部
村を挿入し、しかる後に回転体を挿入して、回転軸の所
定位置まで回転体を加圧摺動させればよい。

以上、本発明の方法によれば、安定した結合強度が得ら
れると共に、結合工程が単純となるため生産性が箸るし
く改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の結合方法を説明する原理説明
図、第３図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第４図
、第５図は各々本発明の他の実施例を説明する縦断面図
。 第６図Ａ，Ｂは本発明のさらに他の実施例を説明する縦
断面図である。６…第１の被結合部材、７…第２の被結
合部村、８・・・結合部村。 多’図 ＊２図 弟３図 治４図 あｓ図 ＊６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の被結合部材と第２の被結合部材の結合位置に
   、互いに対向する上記二つの被結合部材の結合面によつ
   て、凹部を含む密封された空間部を設け、該空間部に上
   記二つの被結合部材より変形抵抗が小さく、かつ所定の
   機械的強度を有する結合部材を上記空間部内に配設し、
   上記二つの被結合部材を介して上記結合部材を加圧し、
   それによつて上記結合部材を塑性変形させて上記凹部に
   流入させ、上記結合部材の剪断力と緊迫力にて上記二つ
   の被結合部材を結合することを特徴とする金属部材の結
   合方法。 ２ 上記結合部材の断面積を上記凹部を含む空間部断面
   積と略等しくすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項の金属部材の結合方法。 ３ 上記空間部内の上記結合部材を加圧する方向に夫々
   対向する凸部を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項もしくは第２項に基ずく金属部材の結合方法。 ４ 上記二つの被結合部材により形成される上記空間部
   の全面または一部の面にローレツトなどによる凹凸面を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは
   第２項に基づく金属部材の結合方法。