KR20010042853A - 관성압입방법 - Google Patents

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Abstract

2 부재의 적어도 일방에 상호 접근하는 방향으로 운동에너지를 부여하여 이들 2 부재를 상호 압입시키는 관성 압입방법에 있어서, 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치를 안정시키기 위해, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 과 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 을 서로 당접시킴으로써 압입종료시에 있어서의 2 부재 (10, 12) 의 상대위치를 규정함과 동시에, 그 당접 직후에 적어도 일방의 부재 (10, 12) 에 남아 있는 운동에너지를 2 부재 (10, 12) 의 적어도 일방의 소성변형에 의해 흡수시킨다. 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치가 안정화된다. 또, 2 부재 (10, 12) 의 소성변형능력을 크게 하면, 운동에너지를 횡축에, 2 부재의 상대위치의 밀림량을 종축에 취한 그래프에 극대치가 나타난다. 이 극대치가 작아지도록, 2 부재의 소성변형능을 선정하면 운동에너지의 부여량의 제어 정확도가 나빠도 상대위치의 밀림량이 작게 마무리된다.

Description

관성압입방법 {INERTIAL PRESS FITTING METHOD}
상기 압입기술은, 2 부재의 적어도 일방의 관성을 이용하여 2 부재를 충격에 의해 압입시키는 기술이며, 일본 특허공개공보 평 9-66421 호에 기재되어 있다.
본 발명은, 2 부재를 상호 압입시키는 기술에 관한 것이며, 특히 2 부재의 적어도 일방에 상호 접근하는 방향으로 운동에너지를 부여하여 이들 2 부재를 상호 압입시키는 기술에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예인 관성 압입방법을 실시하기에 바람직한 관성 압입장치를 나타낸 측면단면도이다.
도 2 는 상기 제 1 실시예에 있어서 2 부재의 압입이 진행되는 상태를 나타낸 측면단면도이다.
도 3 은 상기 제 1 실시예에 대한 비교예에 있어서 2 부재의 압입이 진행되는 상태를 나타낸 측면단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예인 관성 압입방법에 있어서의 2 부재의 일방을 나타낸 측면도이다.
도 5 는 이들 2 부재의 압입종료위치를 나타낸 측면단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시예인 관성 압입방법에 있어서의 2 부재의 일방을 나타낸 측면도이다.
도 7 은 이들 2 부재의 압입종료위치를 나타낸 측면단면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 4 실시예인 관성 압입방법에 있어서의 완충부재를 나타낸 정면도이다.
도 9 는 그 관성 압입방법에 의한 2 부재의 압입종료위치를 나타낸 측면단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 5 실시예 및 제 6 실시예의 관성 압입방법을 실시하기에 바람직한 관성 압입장치를 나타낸 측면단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 5 실시예 및 제 6 실시예의 관성 압입방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12 는 상기 제 6 실시예인 관성 압입방법에 의해 압입된 조립체를 축선을 따라 절단한 것을 확대하여 나타낸 도이다.
도 13 은 본 발명의 제 7 실시예인 관성 압입방법에 있어서의 2 부재의 압입이 진행하는 상태를 나타낸 측면단면도이다.
도 14 는 본 발명의 제 8 실시예인 관성 압입방법에 있어서의 2 부재의 압입이 진행하는 상태를 나타낸 측면단면도이다.
도 15 는 본 발명의 제 9 실시예인 관성 압입방법에 있어서의 2 부재의 압입이 진행하는 상태를 나타낸 측면단면도이다.
도 16 은 본 발명의 제 10 실시예인 관성 압입방법에 의한 압입된 조립체를 축선을 따라 절단한 것을 확대하여 나타낸 도이다.
관성 압입기술에 있어서는 일반적으로, 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치 (이하, 간단하게 「압입종료위치」 라 함) 를 안정화시키는 기술이 요망되고 있다. 그 요망을 충족시키기 위해 본 발명자들은 먼저, 관성 압입기술에 있어서, 2 부재를 서로 당접시킴으로써 압입종료위치를 규정하는 기술을 제안하였다.
그러나, 이 제안 기술을 실시하는 것만으로는, 2 부재가 당접한 직후에 이들 2 부재의 적어도 일방에 운동에너지가 남아 있으면, 이들 2 부재에 반동이 발생하여 압입종료위치가 정규 위치로부터 밀려버린다.
본 발명은 이상과 같은 사정을 배경으로 이루어진 것이며, 그 과제는 2 부재의 압입종료위치를 충분히 안정화시킬 수 있는 관성 압입방법을 제공하는 것에 있다.
그 과제는 하기 본 발명의 각 형태에 의해 해결된다. 각각의 형태에 항 번호를 붙이고, 필요에 따라 다른 항의 번호를 인용하는 청구범위와 동일한 형식으로 기재한다. 각 항에 기재된 특징을 조합하여 채용가능한 경우에 대한 이해를 용이하게 하기 위함이다. 또한, 본 명세서에 기재되어 있는 기술적 특징 및 이들의 조합이 이하의 것으로 한정된다고 해석해서는 안된다.
(1) 2 부재의 적어도 일방에, 이들 2 부재를 상호 접근시키는 방향으로 운동에너지를 부여하여, 이들 2 부재를 상호 압입시키는 방법으로서,
이들 2 부재를 서로 당접(當接)시킴으로써, 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치를 규정함과 동시에, 그 당접 직후에 상기 2 부재의 상기 적어도 일방에 남아 있는 운동에너지를 2 부재의 적어도 일방의 소성변형에 의해 흡수시키는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
이 방법에서는, 2 부재의 당접 직후에 적어도 일방의 2 부재 (2 부재 중 운동에너지를 부여받은 것) 에 남아 있는 운동에너지가 소성변형 에너지로서 2 부재의 적어도 일방에 흡수된다. 따라서, 이 방법에 의하면 2 부재의 당접 직후에 적어도 일방의 2 부재에 운동에너지가 남아있어도 압입종료위치가 정규 위치로부터 크게 밀리지 않고 마무리된다.
여기서 「2 부재」 의 각각은, 하나의 부품으로서 구성될 수도, 복수의 부품 조립체로서 구성될 수도 있다. 각 부재를 복수의 부품 조립체로서 구성하는 경우에는, 이들 복수의 부품 중에, 오로지 상기 압입시에 사용되는 부품을 포함하도록 구성할 수 있다. 오로지 압입시에 사용되는 부품으로서는, 2 부재 중 그 부품이 속하는 부재와 타방 부재가 서로 당접한 직후에 소성변형됨으로써, 당접 직후에 남아 있는 운동에너지 (과잉의 운동에너지) 를 흡수하는 완충부재가 있다.
(2) 상기 (1) 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방이, 타방 부재와 당접하기 위한 당접부에 있어서, 그 타방의 부재와 억지 끼워 맞추기 위한 억지 끼워맞춤부에 있어서보다 소성변형되기 쉬운 것인 관성 압입방법.
이 방법에 의하면, 당접부가 당접 직후에 남아 있는 운동에너지의 흡수에 기여함으로써 2 부재의 압입종료위치가 안정화됨과 동시에, 억지 끼워맞춤부가 타방 부재에 기계적으로 물리는 앵커링효과(anchoring effect)를 발생시킴으로써 2 부재의 결합력이 향상된다.
(3) 상기 (2) 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방의 비커스 경도 (Hv) 가, 상기 당접부에 있어서 억지 끼워맞춤부에 있어서보다 작은 관성 압입방법.
일반적으로, 재료의 경도는 그 재료의 항복응력과의 사이에 있어서 플러스의 상관(相關)을 갖고, 구체적으로는, 경도가 낮을수록 항복응력이 작아진다. 그리고, 재료는 항복응력이 작을수록 변형되기 쉬워져 외부로부터의 에너지를 소성변형 에너지로서 흡수하기 쉬워진다. 따라서, 재료는 경도가 낮을수록 외부로부터의 에너지를 흡수하기 쉬워진다. 또, 재료의 경도는, 그 재료의 반발계수와의 사이에 있어서도 플러스의 상관을 갖고, 구체적으로는, 경도가 낮을수록 반발계수가 작아진다. 그리고, 재료는 반발계수가 작을수록 다른 부재와의 당접에 의한 반동이 적어진다. 한편, 경도의 측정에는 여러 가지 방법이 존재하는데 그 하나로 비커스 경도가 존재한다. 이와 같은 견지에 기초하여 상기 (2) 항에 기재된 방법의 하나의 형태로서 본 항에 기재된 방법이 이루어진 것이다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재가 서로 당접하기 위한 2 개의 당접부의 적어도 일방이, 이들 2 개의 당접부의 적어도 일방이 소성변형되기 위한 재료의 유동을 허용하는 형상을 갖는 관성 압입방법.
이 방법에 의하면, 2 개의 당접부의 적어도 일방의 형상인자에 의해 용이한소성변형이 확보되고, 이로 인해 당접 직후의 과잉 운동에너지가 효율적으로 흡수된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재가 이들의 접근방향에 대해 직각인 평면에 대해 경사진 스토퍼(stopper)면에 있어서 서로 당접시켜짐으로써, 압입종료시에 2 부재의 상대위치가 규정되는 관성 압입방법.
2 부재의 압입종료위치를, 2 부재를 이들의 접근방향에 대해 직각인 스토퍼면에 있어서 서로 당접시킴으로써 규정할 경우에는, 그 당접 직후에 일방의 부재로부터 타방의 부재로 작용하는 과잉력과 크기가 동일한 반동력이, 타방의 부재로부터 일방의 부재로 과잉력과는 반대방향으로 작용하게 된다. 이에 대해, 2 부재의 압입종료위치를, 2 부재를 이들의 접근방향에 대해 직각인 평면에 대해 경사진 스토퍼면에 있어서 서로 당접시킬 경우에는, 그 당접 직후에 일방의 부재로부터 타방의 부재로 작용하는 과잉력보다 크기가 작은 반동력이, 타방의 부재로부터 일방의 부재로 과잉력과는 반대 방향으로 작용하게 된다. 따라서, 과잉력의 크기가 동일한 상황이면서, 후자의 경우에 있어서 전자의 경우에 있어서보다, 당접 직후에 일방의 부재가 타방의 부재로부터 받는 반동력이 감소되고, 당접 직후에 과잉력에 의해 일방의 부재가 타방의 부재로부터 반동되는 거리가 짧아진다.
이상의 견지에 기초하여, 본 항에 기재된 방법에 있어서는, 2 부재의 압입종료위치가, 2 부재가 이들의 접근방향에 대해 직각인 평면에 대해 경사진 스토퍼면에 있어서 서로 당접시켜짐으로써 규정된다. 따라서, 이 방법에 의하면, 그 당접 직후에 운동에너지가 남아 있는 경우에, 2 부재의 적어도 일방의 형상인자에 의한 반동력의 감소라는 메카니즘에 의해서도 2 부재의 압입종료위치가 안정화된다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 일방이, 자동차의 파워 스티어링 장치에 있어서 사용되는 토션 바이며, 타방이 그 토션바가 압입되어 상기 파워 스티어링 장치에 있어서 사용되는 샤프트이며, 토션바 중 샤프트와 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 450 이하이고, 샤프트 중 토션바와 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 300 이하인 관성 압입방법.
본 발명자들은 일방이 자동차의 파워 스티어링 장치에 있어서 사용되는 토션바이며, 타방이 그 토션바에 압입되어 파워 스티어링 장치에 있어서 사용되는 샤프트인 2 부재에 대하여 실험을 실시하여, 그 결과 나중에 상술하는 바와 같이, 토션바 중 샤프트와 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 450 이하이고, 샤프트 중 토션바와 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 300 이하인 경우에, 이들 2 부재의 반동이 효과적으로 억제되는 것이 확인되었다. 이와 같은 견지에 기초하여 본 항에 기재된 방법이 이루어진 것이다.
(7) 상기 (1) 내지 (5) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방 중 타방과 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 450 이하인 관성 압입방법.
(8) 상기 (1) 내지 (5) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방 중 타방과 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 400 이하인 관성 압입방법.
(9) 상기 (1) 내지 (5) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방 중 타방과 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 350 이하인 관성 압입방법.
(10) 상기 (1) 내지 (5) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방 중 타방과 당접하기 위한 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 300 이하인 관성 압입방법.
(11) 상기 (1) 내지 (10) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 일방이 저면을 갖는 끼워맞춤구멍이 형성된 끼워맞춤오목부를 구비하고, 타방이 그 끼워맞춤구멍에 억지 끼워 맞춤되는 끼워맞춤볼록부를 구비하여, 끼워맞춤볼록부가 끼워맞춤구멍의 저면에 당접할때까지 압입되는 관성 압입방법.
본 형태에 의하면 끼워맞춤구멍의 저면을 형성하는 부분과 끼워맞춤볼록부의 선단부를 당접부로서 이용할 수 있으며, 단차부, 플랜지 등 전용의 당접부를 형성할 필요가 없는 이점이 있다.
(12) 상기 (11) 항에 있어서, 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면에 그 끼워맞춤볼록부보다 직경이 작은 돌기가 형성되고, 그 돌기가 상기 끼워맞춤구멍의 저면에 당접시켜지는 관성 압입방법.
이와 같이, 끼워맞춤볼록부보다 직경이 작은 돌기를 끼워맞춤구멍의 저면에 당접시키도록 하면, 돌기와 끼워맞춤구멍 저면과의 당접면적이 작아지며, 양자의 적어도 일방이 소성변형되기 쉬워진다. 또, 돌기를 통하여 끼워맞춤볼록부의 중앙부에 압축력이 전달되어, 끼워맞춤볼록부의 중앙부가 소성변형됨으로써, 끼워맞춤볼록부의 직경이 증가되어 끼워맞춤오목부와의 압입값 (조임값) 이 실질적으로 증가되고, 끼워맞춤볼록부와 끼워맞춤오목부와의 결합 강도가 향상되는 효과도 얻어진다. 이 효과는, 끼워맞춤볼록부의 중앙부의 경도가 외주부의 경도보다 낮을 경우에 특히 현저해진다. 또한, (1) ∼ (11), (15) ∼ (21) 항의 각각에 기재된 특징을 실시할 때에는, 끼워맞춤볼록부의 선단면에 그 끼워맞춤볼록부보다 직경이 작은 돌기를 형성하는 것은 불가결하지 않다. 예를 들면, 끼워맞춤볼록부의 선단부 자체 및/또는 끼워맞춤오목부의 저부의 소성변형에 의해, 충분히 과잉 에너지가 흡수되어 반동이 억제 또는 방지된다면 돌기를 형성할 필요는 없는 것이다.
(13) 상기 (12) 항에 있어서, 끼워맞춤오목부의 저면의 중앙부에 오목부가 형성되고, 그 오목부의 주변부에 상기 돌기의 이면이 당접되는 관성 압입방법.
오목한 부분은 돌기와 당접하지 않기 때문에, 그만큼 당접면적이 작아져 소성변형의 발생이 한층 용이해진다.
(14) 상기 (12) 항에 있어서, 끼워맞춤오목부의 저면의 중앙부에 원추형의 오목부가 형성되고, 그 오목부의 원추면에 상기 돌기의 외면이 당접되는 관성 압입방법.
오목부의 원추면과 돌기의 외면을 당접시키면, 외면이 원추면을 형성하는 부분을 소성변형시켜 원추면에 박힘과 동시에, 자신도 소성변형되어 앵커링효과가 발생하여 2 부재의 결합력이 증가된다. 돌기의 외면에 모따기가 실시되어, 그 모따기부가 원추면에 당접하도록 해도 되고, 모따기가 실시되지 않은 튀어나온 외면이 당접하도록 해도 된다. 단, 후자의 경우에는, 돌기나 원추면이 주철 등의 취성재료에 의해 형성되어 있지 않는 것이 바람직하다.
(15) 상기 (1) 내지 (14) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성변형이, 상기 2 부재가 서로 정확히 당접하는 정규 압입종료위치로부터의 실제의 압입종료위치의, 반동에 의한 밀림량의 극대치가 설정밀림량 (허용범위의 상한치) 이하가 되도록 발생시켜지는 관성 압입방법.
후에 실시예와 관련하여 상세히 설명하는 바와 같이, 2 부재의 서로 당접하는 부분의 적어도 일방이 소성변형되는 경우에는, 2 부재의 적어도 일방에 부여되는 운동에너지의 증가와 함께, 일단은 반동량 (실제의 압입종료위치의 정규 압입종료위치로부터의 밀림량) 이 증가되지만, 더욱 운동에너지가 커지면 반동량이 감소되어 결국에는 마이너스로 된다. 2 부재의 당접면이 정확히 당접하는 상태보다 더욱 깊게 양자가 압입되어, 실제의 압입종료위치의 정규 압입종료위치로부터의 밀림량이 마이너스로 되는 것이다. 다시 말하면, 부여 운동에너지를 횡축으로, 반동량을 종축으로 취한 그래프에 있어서 반동량에 극대점이 나타나는 것이다. 그리고, 이 극대치는 2 부재의 서로 당접하는 부분의 소성변형능이 클수록 작아진다. 따라서, 2 부재의 당접부의 소성변형능의 합을 일정 이상으로 하면, 반동량의 극대치조차 허용범위 내로 수습되도록 할 수 있으며, 이 경우에는 부여 운동에너지량이 넓은 범위로 퍼져있어도 압입길이는 허용범위 내로 수습되게 된다. 본 형태는 이것을 실현한 형태이며, 부여 운동에너지량의 관리가 용이해져, 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 본 형태의 실시시에는, 밀림량의 극대치가 0.5 mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 0.3 mm 이하가 되도록 하는 것이 더욱 바람직하며, 0.2 mm 이하가 되도록 하는 것이 특히 바람직하다. 본 (15) 항부터 (18) 항까지의 형태는, 끼워맞춤볼록부의 선단에 돌기가 형성되는 형태와 조합되어 실시되는 것이 바람직하다.
(16) 상기 (1) 내지 (15) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중 적어도 끼워맞춤볼록부에 상기 소성변형이 발생하며, 또 상기 2 부재가 서로 정확히 당접하는 기준 압입종료위치로부터의 실제의 압입종료위치의, 반동에 의한 밀림량의 증가율이, 상기 운동에너지의 증가에 따라 감소되는 밀림량 증가율 감소영역에 있어서, 상기 2 부재의 압입이 실시되는 관성 압입방법.
상기와 같이, 반동에 의한 압입종료위치의 밀림량은, 2 부재의 당접부의 소성변형과 밀접한 관계가 있으며, 밀림량이 밀림량 증가율 감소영역에 들어가면 끼워맞춤볼록부에 실질적인 소성변형이 발생하여, 소성변형에 기초하는 결합력의 실질적인 증가효과를 기대할 수 있다. 본 항부터 (18) 항까지의 2 부재의 결합 강도증가대책은, 2 부재의 압입종료위치의 안정화 대책과 맞춰서 채용하거나 (양쪽의 효과가 모두 얻어지는 조건으로 실시하는 것), 그와는 독립하여 채용할 수도 있다.
(17) 상기 (1) 내지 (15) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중 적어도 끼워맞춤볼록부에 상기 소성변형이 발생하며, 또 상기 2 부재가 서로 정확히 당접하는 정규 압입종료위치로부터의 실제의 압입종료위치의, 반동에 의한 밀림량이, 상기 운동에너지의 증가에 따라 감소되는 밀림량 감소영역에 있어서, 상기 2 부재의 압입이 실시되는 관성 압입방법.
밀림량 감소영역에 있어서는 더욱 명백한 결합력 증가효과가 얻어진다.
(18) 상기 (17) 항에 있어서, 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중 적어도 끼워맞춤볼록부에 상기 소성변형이 발생하며, 또 상기 2 부재의 압입이, 상기 밀림량 감소영역으로서, 또 상기 반동에 의한 밀림량이 설정밀림량 이하인 영역에 있어서 실시되는 관성 압입방법.
본 형태에 의하면, 소성변형에 기초하는 결합력 증가 효과를 향유하는 것과, 소정의 압입길이를 확보하는 것의 양자을 달성할 수 있다. 밀림량의 극대치가 설정밀림량보다 클 경우에는, 그 극대점의 양측의 영역에 있어서 반동량이 설정밀림량보다 작아지는 것이 되기 때문에, 부여 에너지량을 이들 양측의 영역 중 어느 일방에 속하는 양으로 제어해도, 밀림량은 설정밀림량 이하로 할 수 있지만, 끼워맞춤볼록부의 소성변형에 기초하는 결합강도의 증가효과는, 극대점보다 부여 운동 에너지가 큰 영역에 있어서는 반드시 얻어지며, 또 충분한 크기로 얻어지지만, 극대점보다 부여 운동에너지가 작은 영역에 있어서는 얻어지는 경우와 얻어지지 않는 경우가 있다.
(19) 2 부재의 적어도 일방에, 이들 2 부재를 상호 접근시키는 방향으로 운동에너지를 부여하여, 이들 2 부재를 상호 압입시키는 방법으로서,
이들 2 부재를 완충부재를 통하여 서로 당접시킴으로써, 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치를 규정함과 동시에, 이들 2 부재가 상기 완충부재를 통하여 당접한 직후에 상기 2 부재의 상기 적어도 일방에 남아 있는 운동에너지를 완충부재의 소성변형에 의해 흡수시키는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
이 방법에 있어서는, 2 부재가 완충부재를 통하여 당접된 직후에 적어도 일방의 2 부재에 남아 있는 운동에너지가 소성변형 에너지로서 완충부재에 흡수된다. 따라서, 이 방법에 의하면, 완충부재를 통한 당접 직후에 운동에너지가 남아 있어도 압입종료위치가 정규의 위치로부터 크게 밀리지 않고 마무리된다.
또, 이 방법에 의하면, 완충부재의 에너지 흡수특성을 2 부재의 재료적 성질과는 관계없이 설계하는 것이 가능해지기 때문에, 2 부재의 재료적 성질에 제약을 부과하지 않고 과잉의 운동에너지를 효과적으로 흡수시킬 수 있다.
본 완충부재의 에너지 흡수 특성을 이용하는 형태에 있어서도, 상기 2 부재의 당접부의 소성변형을 이용하는 형태에 있어서의 (15) 항 이후의 특징을 채용하는 것이 가능하다. 하기 2 항은 그 대표적인 것이다.
(20) 상기 (19) 항에 있어서, 상기 소성변형이, 상기 2 부재가 서로 정확히 당접되는 정규 압입종료위치로부터의 실제의 압입종료위치의, 반동에 의한 밀림량이, 설정밀림량 (허용범위의 상한치) 이하가 되는 상태에서 발생시켜지는 관성 압입방법.
(21) 상기 (19) 항 또는 (20) 항에 있어서, 상기 완충부재가 그 외경이 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중의 끼워맞춤볼록부의 외경보다 직경이 작은 것이며, 또 상기 반동에 의한 밀림량이, 상기 운동에너지의 증가에 따라 감소되는 밀림량 감소영역에 있어서, 상기 2 부재의 압입이 실시되는 관성 압입방법.
완충부재가 끼워맞춤볼록부의 선단에 형성되는 상기 돌기와 동일한 작용을 이루어 끼워맞춤볼록부의 소성변형에 기초하는 결합 강도의 증가 효과가 얻어진다.
(22) 상기 (1), (2), (4), (11), (15) ∼ (18) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 부재가 당접될때 적어도 당접 초기에 있어서 당접돌기와 그 당접돌기보다 경도가 낮은 피당접부와의 당접이 발생되고, 당접돌기가 피당접부에 박히는 관성 압입방법.
본 형태에 있어서는, 적어도 2 부재의 당접 초기에 있어서, 2 부재 중 어느 일방에 형성된 당접돌기와, 타방에 형성된 피당접부가 당접하여, 당접돌기가 그보다 경도가 낮은 피당접부로 박힘으로써, 피당접부가 소성변형되어 2 부재의 적어도 일방에 남아 있는 운동에너지의 적어도 일부가 흡수된다. 이 방법에 의하면, 2 부재의 당접 초기에 적어도 일방의 2 부재에 운동에너지가 남아 있어도 압입종료위치가 정규의 위치로부터 크게 밀리지 않고 마무리된다.
(23) 상기 (22) 항에 있어서, 상기 2 부재가, 저면을 갖는 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에 있어서 억지 끼워 맞춤되며, 상기 당접돌기가 상기 끼워맞춤구멍의 저면의 일부가 돌출된 당접돌기이며, 상기 피당접부가 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면인 관성 압입방법.
당접돌기를 끼워맞춤구멍의 저면의 일부가 돌출되어진 것이라면, 피당접부로서의 끼워맞춤볼록부의 선단면과의 당접면적이, 끼워맞춤구멍의 저면과 끼워맞춤돌기부의 선단면 전체가 당접하는 경우에 비교하여 작아져 소성변형의 발생이 용이해진다. 또, 끼워맞춤볼록부의 선단부가 소성변형됨으로써, 끼워맞춤볼록부의 외경치수가 증가되어 끼워맞춤오목부와의 압입값 (조임값) 이 실질적으로 증가되도록 하면, 끼워맞춤볼록부와 끼워맞춤오목부와의 결합강도가 향상되는 효과가 얻어진다.
(24) 상기 (22) 항에 있어서, 상기 2 부재가, 저면을 갖는 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에 있어서 억지 끼워 맞춤되며, 상기 당접돌기가 상기 끼워맞춤구멍의 저면과 상기 끼워맞춤볼록부의 단면(端面)과의 사이에 개재시켜진, 이들 저면과 단면과의 적어도 일방보다 경도가 높은 개재물(介在物)인 관성 압입방법.
본 형태는, 끼워맞춤구멍의 저면 또는 끼워맞춤볼록부의 선단면의 일부를 돌출시켜, 경도를 높게 하는 것이 구조상 또는 재질상 곤란한 경우에 바람직하다. 이와 같이 개재물에 의해 당접돌기를 구성하면, 개재물의 경도를 끼워맞춤구멍의 저면과 끼워맞춤볼록부의 단면과의 적어도 일방보다 높게 하면 되며, 2 부재의 재질의 선정이나, 2 부재의 적어도 일방과 당접돌기와의 경도차의 설정의 자유도가 증가된다. 개재물은, 2 부재 중 정지상태로 유지되는 측의 부재에 접착, 점착, 땜납 등에 의해 임시 고정해도 되며, 2 부재 중 어느 일방에 납땜 등에 의해 견고히 고정해도 된다. 또, 개재물의 형상에 따라서는, 2 부재의 일방에 지지구멍을 형성하여 그 지지 구멍에 개재물을 지지시켜도 된다. 지지구멍이 개재물을 안정적으로 지지할 수 있는 형상인 경우에는, 상기 임시 고정, 납땜 등을 생략하는 것도 가능하다.
(25) 상기 (24) 항에 있어서, 상기 개재물이 강구(鋼球)인 관성 압입방법.
본 형태에 의하면, 개재물을 저렴하고 강성이 높은 것으로 하는 것이 용이해진다. 시판하는 강구를 사용하면 한층 비용절감을 꾀할 수 있다.
(26) 상기 (23) 내지 (26) 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저면을 갖는 끼워맞춤구멍의 내주면의 저면 근방부에, 직경이 다른 부분보다 커진 언더컷부가 형성되어, 상기 당접돌기의 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면으로의 박힘에 의해, 끼워맞춤볼록부의 선단부가 눌려 넓혀지고, 상기 언더컷부에 물리는 관성 압입방법.
본 형태의 방법에 의하면, 당접돌기에 의해 눌려 넓혀지는 끼워맞춤볼록부의 선단부의 재료의 유동이, 언더컷부에 의해 허용되기 때문에, 끼워맞춤볼록부의 선단부가 더욱 소성변형되기 쉬어지며, 당접 초기에 있어서의 과잉의 운동에너지의 흡수가 효과적으로 실시된다. 또, 끼워맞춤볼록부의 눌려 넓혀진 부분이 언더컷부에 물림으로써, 끼워맞춤볼록부와 끼워맞춤오목부와의 발출이 양호하게 방지되어 2 부재의 결합력이 증가된다. 언더컷부는 고리상의 홈으로 하는 것도 가능하며, 화변(花弁)형 등 부분적으로 형성된 오목부로 하는 것도 가능하다.
(27) 상기 (22) 항에 있어서, 상기 2 부재가 저면을 갖는 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에 있어서 억지 끼워 맞춰지며, 상기 당접돌기가 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면의 일부가 돌출되어진 당접돌기이며, 상기 피당접부가 상기 끼워맞춤구멍의 저면으로서, 당접돌기가 끼워맞춤구멍의 저면에 박히는 관성 압입방법.
본 형태에 있어서는, 끼워맞춤오목부의 저면이 당접 초기에 남아 있는 운동에너지의 적어도 일부를 소성변형에 의해 흡수함으로써 2 부재의 압입종료위치가 안정화된다.
(28) 2 부재의 적어도 일방에, 이들 2 부재를 상호 접근시키는 방향으로 운동에너지를 부여하여, 이들 2 부재를 상호 압입시키는 방법으로서,
상기 2 부재가, 관통한 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에 있어서 억지 끼워 맞춰지는 것이며, 그 관통한 끼워맞춤구멍의 끼워맞춤오목부가 압입되는 측과는 반대측의 개구로부터 제 3 부재가 끼워맞춤구멍의 도중까지 삽입된 상태에서, 끼워맞춤볼록부가 그 제 3 부재에 당접하기까지 끼워맞춤구멍에 압입되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
끼워맞춤구멍이 관통구멍인 경우에는, 제 3 부재에 의해 2 부재의 압입종료위치를 규정하는 것이 가능하다. 끼워맞춤볼록부가 압입되는 측과는 반대측의 개구로부터 제 3 부재를 삽입한 상태에서, 끼워맞춤볼록부를 그 제 3 부재에 당접하기까지 끼워맞춤구멍에 압입하면, 끼워맞춤볼록부의 압입종료위치를 소망하는 위치로 규정할 수 있다. 제 3 부재의 삽입깊이를 선택함으로써, 2 부재의 압입종료위치를 적절히 설정할 수 있다.
(29) 상기 (28) 항에 있어서, 상기 제 3 부재의 상기 끼워맞춤구멍에 삽입되는 부분의 선단면에, 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면보다 경도가 높은 당접돌기가 형성되고, 그 당접돌기가 끼워맞춤볼록부의 선단면에 박히는 관성 압입방법.
제 3 부재에 형성된 당접돌기가 끼워맞춤볼록부의 선단면에 박힘으로써, 끼워맞춤돌기부의 선단부가 소성변형되어져 2 부재의 적어도 일방에 남아 있는 운동에너지의 적어도 일부가 흡수되기 때문에, 끼워맞춤볼록부와 제 3 부재와의 반동이 방지 또는 억제되고, 압입종료위치가 규정의 위치로부터 크게 밀리지 않고 마무리된다.
(30) 상기 (29) 항에 있어서, 상기 끼워맞춤구멍의 내주면의, 상기 제 3 부재의 선단면에 인접하는 부분에, 원고리형상홈이 형성되고, 상기 끼워맞춤볼록부의 상기 당접돌기의 박힘에 의해 눌려 넓혀진 부분이 그 원고리상 홈에 물리는 관성 압입방법.
본 형태에 의하면, 끼워맞춤볼록부의 선단부가 소성변형되기 쉬워지고, 또 끼워맞춤볼록부의 눌려 넓혀진 부분이 끼워맞춤구멍의 원고리형상홈에 물림으로써 2 부재의 결합력이 더욱 증가된다.
이하, 본 발명의 더욱 구체적인 실시예의 몇 가지를 도면에 기초하여 상세히 설명하겠다.
본 발명의 제 1 실시예는, 제 1 부재를 이동부재, 제 2 부재를 정지부재로서 제 1 부재를 제 2 부재에 압입시키는 방법이며, 구체적으로는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (10) 를 가속하여 제 1 부재 (10) 중 끼워맞춤볼록부 (11) 를 제 2 부재 (12) 중의 끼워맞춤오목부 (16) 에 압입시키는 방법이다. 제 1 부재 (10) 는 차량의 파워스티어링 장치에 있어서 사용되는 토션바이며, 한편 제 2 부재 (12) 는 그 파워스티어링장치에 있어서 그 토션바와 이탈이 불가능하며 또 상대회전이 불가능하게 압입되는 샤프트이다. 또, 양 부재 (10, 12) 는 조질강재이다.
제 1 부재 (10) 는 원형단면으로 일축선을 따라 연장되는 형상을 갖고 있으며, 그 일단부에 상기 끼워맞춤볼록부 (11) 가 형성되어 있다. 제 2 부재 (12) 는, 대략 단차가 있는 원주형상을 이룸과 동시에, 일단면의 중앙에 저면을 갖는 끼워맞춤구멍 (17) 이 형성되어 그 끼워맞춤구멍 (17) 을 형성하는 부분이 상기 끼워맞춤오목부 (16) 로 되어 있다. 끼워맞춤구멍 (17) 의 저면의 중앙부에는 오목부 (18) 이 형성되어 있다. 이 오목부 (18) 은, 제 2 부재 (12) 를 리머(reamer)가공에 앞서 하부구멍을 가공할 때에 드릴의 선단에 의해 형성된다.
끼워맞춤볼록부 (11) 와 끼워맞춤오목부 (16) 가 억지 끼워 맞춰지기 때문에, 끼워맞춤볼록부 (11) 의 외경의 압입전 치수가 끼워맞춤오목부 (16) 의 내경의 압입전 치수보다 크게 되어 있다. 끼워맞춤볼록부 (11) 의 외주면에는, 각각 축방향으로 연장되는 랜드와 홈이 둘레방향으로 교대로 나열된 세레이션(serration)이 형성되어 있다.
본 관성 압입방법은 동 도면에 도시된 관성 압입장치에 의해 실시된다.
이 관성 압입장치는, 제 2 부재 (12) 를 수평한 자세로 지지하는 지지장치 (40) 를 구비하고 있다. 지지장치 (40) 는, 하우징 (42) 과, 그 하우징 (42) 에 형성된 공기실 (46) 을 갖고, 그 공기실 (46) 내에 있어서 제 2 부재 (12) 를 지지한다. 공기실 (46) 은 관통구멍 (47) 에 의해 항상 대기와 연통되고 있다. 하우징 (42) 에는, 일단부에 있어서 공기실 (46) 과 연통되고, 타단부에 있어서 대기와 연통하는 관통구멍 (48) 이 형성되어 있다. 이 관통구멍 (48) 은 캡 (50) 이 볼트 (52) 등에 의해 하우징 (42) 에 탈착이 가능하게 부착됨으로써 폐쇄된다. 캡 (50) 에는, 공기실 (46) 측에 있어서, 제 2 부재 (12) 의 양 단부 중 제 1 부재 (10) 와 억지 끼워 맞춰지기 위한 단부와는 반대측의 단부 (후방) 에 있어서 끼워 맞추어지는 끼워맞춤구멍 (53) 이 형성되어 있다.
관성 압입장치는 또한, 제 1 부재 (10) 를 실질적으로 기밀하고 또 슬라이딩이 가능하게 안내하는 안내통로 (54) 를 구비하고 있다. 안내통로 (54) 는, 하우징 (42) 의 내부통로 (55) 와 통로형성부재로서의 파이프 (56) 의 내부통로에 의해, 지지장치 (40) 에 있어서의 제 2 부재 (12) 와 동 축에 형성되어 있다. 안내통로 (54) 는 그 일단부에 있어서 공기실 (46) 에 접속되어 있다. 제 1 부재 (10) 가 그 끼워맞춤볼록부 (11) 에 있어서 실질적으로 기밀되고 슬라이딩이 가능하게 그 안내통로 (54) 에 끼워 맞춰져 있다.
관성 압입장치는 또한, 제 1 부재 (10) 를 가속하는 가속장치 (58) 를 구비하고 있다. 가속장치 (58) 는, 제 1 부재의 후방압을 대기압보다 고압으로 하는 고압화 장치 (60) 를 구비하고 있다. 고압화 장치 (60) 는, (a) 하우징 (62) 과, (b) 고압공기를 지지하여 필요에 따라 공급하는 고압원 (64) 과, (c) 하우징 (62) 에 형성된 공기실 (66) 을 구비하고 있다. 고압원 (64) 은 예를 들면, 콤프레서와 제어밸브를 포함하는 구성으로 이루어진다. 공기실 (66) 은 공기통로 (68) 에 의해 고압원 (64) 과 접속되며, 또 안내통로 (54) 의 타단부와도 접속되어 있다.
다음으로 본 관성 압입방법의 구체적 공정을 순차적으로 설명하겠다.
2 부재 (10, 12) 의 압입에 앞서, 각 부재 (10, 12) 가 관성 압입장치에 소정의 위치에서 세트된다.
이 상태에서 고압공기가 고압원 (64) 으로부터 공기통로 (68) 를 거쳐 공기실 (66) 에 공급되면, 그 고압공기는 안내통로 (54) 내의 공간에 공급된다. 고압공기가 안내통로 (54) 내의 공간에 공급되면, 제 1 부재 (10) 의 후방압이 대기압보다 고압으로 된다.
이로 인해, 제 1 부재 (10) 는 자신의 축선에 평행한 방향으로 가속되고, 제 1 부재 (10) 가 운동에너지를 부여받는다. 그 결과, 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (12) 에 동 축상태에서 접근하고, 결국에는 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (12) 와 접촉하고, 이들 2 부재 (10, 12) 의 압입이 개시된다. 압입도중에 있어서는, 제 1 부재 (10) 의 세레이션의 랜드가 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 의 내주면에 박히는 것과, 2 부재 (10, 12) 의 마찰열에 의해 양자가 서로 용착되는 것의 쌍방이 실시되고, 이들에 의해 2 부재 (10, 12) 가 견고히 결합된다.
압입종료 후, 캡 (50) 을 하우징 (42) 으로부터 제거함으로써 2 부재 (10, 12) 의 압입조립체가 지지장치 (40) 로부터 취출된다.
가속장치 (58) 는, 표준 운동에너지보다 큰 운동에너지를 제 1 부재 (10) 로 부여하도록 설계되어 있다. 표준 운동에너지는, 제 1 부재 (10) 및 제 2 부재 (12) 의 압입전 치수가 정규치로서 이들의 압입값 (제 1 부재 (10) 세레이션의 외경과 제 2 부재 (12) 의 압입구멍 의 내경과의 차) 이 정규값이며, 또 이들 2 부재 (10, 12) 의 재료의 경도도 정규인 상황에서, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) (제 1 스토퍼면) 이 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) (제 2 스토퍼면) 에 정확히 당접되었을 때에 제 1 부재 (10) 의 운동에너지가 0 이 되는 크기이다. 제 1 부재 (10) 에 부여되는 운동에너지가 그 같은 크기로 설정됨으로써, 본 실시예에 있어서는, 운동에너지, 압입값 및 재료의 경도의 불균일이 원인으로, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 이 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 도달하기도 전에 제 1 부재 (10) 가 정지되어 버리는 것이 방지된다. 운동에너지, 압입값 및 재료의 경도의 불균일에도 불구하고, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 이 확실하게 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접하도록 되어 있는 것이다.
본 실시예에 있어서는, 제 1 부재 (10) 의 끼워맞춤볼록부 (11) 전체의 표면에 있어서의 비커스 경도 (Hv) 가 430 ∼ 290 의 범위내로 되는 한편, 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 전체의 표면에 있어서의 비커스 경도 (Hv) 가 280 으로 되어 있다.
본 발명자들은, 본 발명에 앞서 다음과 같은 실험을 실시하였다. 그 실험이란, 복수의 제 1 부재 (10) 와 복수의 제 2 부재 (12) 로부터 임의로 추출한 복수의 샘플쌍에 대해, 제 1 부재 (10) 의 표면열처리의 조건을 변경함으로써, 제 1 부재 (10) 의 비커스 경도 (Hv) 를 640, 470, 430, 400, 360, 290 와 같이 변경하여 제 1 부재 (10) 를 제 2 부재 (12) 에 압입시킨다는 것이다. 단, 이들 2 부재 (10, 12) 의 압입값의 정규치는 0.2 mm 이며, 또 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (12) 에 압입되기 시작하기 직전의 제 1 부재 (10) 의 속도의 정규치는 210 km/h 이다.
그 실험결과로서, 도 2 에는, 제 1 부재 (10) 의 비커스 경도 (Hv) 가 430 이하이며, 또 제 2 부재 (12) 의 비커스 경도 (Hv) 가 280 인 경우에 2 부재 (10, 12) 의 압입이 진행되는 상태가 순차적으로, 구체적으로는 압입도중과 선단면 (80) 과 저면 (82) 과의 당접시와 압입종료시에 대해 나타내고 있다. 본 도에 있어서는, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 이 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접된 후에, 이들 2 부재 (10, 12) 에 반동이 발생하지 않는다. 이들 2 부재 (10, 12) 의 압입이 거의 정규의 상대위치에서 종료하고, 2 부재 (10, 12) 의 끼워맞춤길이가 정규치에 정확하게 일치하고 있는 것이다. 이것은, 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (12) 에 당접되었을 때에 제 1 부재 (10) 에 운동에너지가 남아 있어도, 그 운동에너지에 의해 제 1 부재 (10) 및 제 2 부재 (12) 가 소성변형됨으로써, 그 운동에너지 2 부재 (10, 12) 에 흡수되었기 때문이라고 생각된다. 단, 각 부재 (10, 12) 의 형상인자에 의해, 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (12) 에 의해 소성변형되기 쉽기 때문에, 운동에너지를 흡수하기 위한 소성변형은 주로 제 1 부재 (10) 에 있어서 실시된다.
제 1 부재 (10) 의 소성변형은 예를 들면, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 의 둘레테두리가 오목해지는 현상으로서 나타난다. 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 을 구성하는 재료가 그 둘레테두리로부터 중앙을 향하여 유동하는 것이 상기 오목부 (18) 에 의해 허용되고 있고, 그 같은 상황에 있어서, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 이 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접되어지기 때문이다. 이와 같이 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 이 오목해지기 때문에, 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (12) 에 과잉하게 압입되는 (양 부재 (10, 12) 가 정확히 당접되는 정규 압입상태보다 깊게 압입됨) 현상이 발생하지만, 그 과잉압입량은 0.2 mm 이하로 마무리되는 것도 확인되었다.
이에 대해, 도 3 에는, 제 1 부재 (10) 의 비커스 경도 (Hv) 가 470 이상이며, 또 제 2 부재 (12) 의 비커스 경도 (Hv) 가 280 인 경우에 2 부재 (10, 12) 의 압입이 진행되는 상태가 도 2 에 있어서와 동일한 형식으로 도시되어 있다. 본 도에 있어서는, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 이 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접한 직후에, 이들 2 부재 (10, 12) 에 1.5 mm 이상의 반동이 발생하고 있다. 이들 2 부재 (10, 12) 의 압입이 정규의 상대위치로부터 밀린 위치에서 종료하고 있고, 2 부재 (10, 12) 의 끼워맞춤길이가 정규치보다 짧아져 있는 것이다. 이것은, 제 1 부재 (10) 가 소성변형되기 어렵기 때문에, 2 부재 (10, 12) 의 당접시에 제 1 부재 (10) 에 남아 있던 운동에너지가 제 1 부재 (10) 의 소성변형에 의해 흡수되지 않았기 때문이라고 생각된다.
이와 같은 실험결과를 기초로 하여, 본 실시예에 있어서는, 제 1 부재 (10) 의 비커스 경도 (Hv) 가 430 ∼ 290 의 범위내가 되는 한편, 제 2 부재 (12) 의 비커스 경도 (Hv) 가 280 으로 되어 있는 것이다.
본 발명자들은, 본 발명에 앞서, 2 부재 (10, 12) 의 압입전 치수의 불균일에 기인하여 끼워맞춤길이가 부족한 압입조립체가 발생하는 것을 방지하기 위해, 압입에 앞서 복수의 2 부재 (10, 12) 의 압입전 치수를 매우 정확하게 측정하고, 그 결과에 기초하여, 이들 복수의 2 부재 (10, 12) 중에서, 압입값이 적정범위가 되는 2 부재 (10, 12) 의 조합을 선택하고, 선택한 조합에 대해 압입을 실시하였다. 이와 같이 하면, 불량한 압입조립체의 발생은 방지되지만, 아주 정확한 치수측정 및 2 부재 (10, 12) 의 조합의 선택이라는 공정이 여분으로 필요해지기 때문에, 압입의 작업능률을 충분히 높일 수 없다. 이에 대해, 본 실시예에 의하면, 그와 같은 여분의 공정은 불필요하기 때문에, 압입의 작업능률을 충분히 높일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예를 설명하겠다. 단, 본 실시예는, 제 1 실시예와 제 1 부재의 선단부의 형상만이 상이하며, 다른 요소에 대해서는 공통되기 때문에, 그 형상에 대해서만 상세히 설명하고, 다른 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용함으로써 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 제 1 부재 (100) 의 선단면 (102) 의 중앙부로부터 돌기 (104) 가 일체이며 원형단면에서 동축상으로 연장되어 있다. 이 돌기 (104) 의 선단면 (106) 에 있어서의 비커스경도 (Hv) 는 300 으로 되어 있다. 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 의 압입면에 있어서의 비커스경도 (Hv) 는 280 으로 되어 있다. 따라서, 압입시에는, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (100) 는 돌기 (104) 의 선단면 (106) 에 있어서 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접하고, 그 당접 직후에 제 1 부재 (100) 에 운동에너지가 남아 있는 경우에는 돌기 (104) 가 소성변형됨으로써 그 남아 있는 운동에너지가 흡수되고, 그 결과 제 1 부재 (100) 의 반동이 억제된다. 즉, 제 1 부재 (100) 에 있어서 그 일부인 돌기 (104) 가, 소성변형에 의해 제 1 부재 (100) 의 운동에너지를 흡수하는 완충부 (당접부) 로서 기능하는 것이다.
제 1 부재 (100) 의 끼워맞춤볼록부 (108) 의 외주면, 즉 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 에 압입되는 압입면 (110) 에 있어서의 비커스경도 (Hv) 는 640 으로 되어 있다. 제 1 부재 (100) 는 돌기 (104) (당접부) 에 있어서 연하게, 제 2 부재 (12) 로의 압입부 (억지 끼워맞춤부) 에 있어서 단단하게 되어 있는 것이다. 이와 같이 함으로써, 양 부재 (100, 12) 의 끼워맞춤길이가 정확하게 관리되게 됨과 동시에 제 1 부재 (100) 의 단단한 세레이션의 랜드 (볼록부) 가 제 2 부재 (12) 의 연한 내주면에 기계적으로 맞물리는 앵커링효과에 의해, 양 부재 (100, 12) 가 견고히 결합되게 된다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시예를 설명하겠다. 단, 본 실시예는, 제 2 실시예와 제 1 부재의 선단부의 형상만이 상이하고, 다른 요소에 대해서는 공통되기 때문에, 그 형상에 대해서만 상세히 설명하고, 다른 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용함으로써 상세한 설명을 생략한다.
제 2 실시예에 있어서는, 제 1 부재 (100) 의 선단면 (102) 의 중앙부로부터 직경이 전체에 걸쳐 일정한 돌기 (104) 가 연장되어 있었지만, 본 실시예에 있어서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 선단부의 직경이 점점 줄어들고 있다. 즉, 제 1 부재 (120) 의 선단면 (122) 의 중앙부로부터 돌기 (124) 가 일체이며 원형단면에서 동축으로 연장되어 있는 것은 제 2 실시예와 동일하지만, 그 돌기 (124) 의 선단부의 둘레테두리가 모따기되어 있는 것이다. 그 결과, 돌기 (124) 의 선단부에, 2 부재 (120, 12) 가 상호 접근하는 방향으로 직각인 면에 대해 경사진 스토퍼면 (126) 이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이 압입시에 제 1 부재 (120) 가 돌기 (124) 의 스토퍼면 (126) 에서 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접하고, 그 당접시에 제 1 부재 (120) 에 운동에너지가 남아 있는 경우에는, 돌기 (124) 가 소성변형됨으로써, 그 남아 있는 운동에너지가 흡수되고, 그 결과 2 부재 (120, 12) 의 끼워맞춤길이가 정확하게 관리된다. 또, 본 실시예에 있어서는, 돌기 (104) 의 선단면 (106), 즉, 2 부재 (120, 12) 의 접근방향으로 직각인 스토퍼면 에서 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 과 당접하는 제 2 실시예와는 달리 직각이 아닌 스토퍼면 (126) 에서 당접된다. 따라서, 그 당접시에 제 1 부재 (120) 에 남아 있는 운동에너지에 의해 제 1 부재 (120) 로부터 제 2 부재 (12) 로 작용하는 과잉력보다 작은 크기로 반동력이 제 2 부재 (12) 로부터 제 1 부재 (120) 로 작용하고, 이렇게 함으로써도 제 1 부재 (120) 의 반동이 억제된다.
본 실시예에 있어서도, 제 2 실시예에 준하여 돌기 (124) 의 스토퍼면 (126) 에 있어서의 비커스경도 (Hv) 는 300 으로 되는 한편, 제 1 부재 (120) 의 끼워맞춤볼록부 (128) 의 외주면, 즉 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 에 압입되는 압입면 (130) 에 있어서의 비커스경도 (Hv) 는 640 으로 되어 있다. 제 1 부재 (120) 도 돌기는 연하고, 제 2 부재 (12) 로의 압입부 (억지 끼워맞춤부) 는 단단하게 되어 있다. 이와 같이 함으로써 제 2 실시예와 동일하게 2 부재 (120, 12) 가 앵커링효과에 의해 견고하게 결합되게 된다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예를 설명하겠다. 단, 본 실시예는 제 1 실시예와 공통되는 요소가 많기 때문에, 공통되는 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용함으로써 상세한 설명을 생략하고, 상이한 요소에 대해서만 상세히 설명한다.
제 1 실시예에 있어서는 2 부재 (10, 12) 의 당접시 제 1 부재 (10) 에 남아 있는 운동에너지를 흡수하는 부분이 제 1 부재 (10) 에 존재하도록 되어 있지만, 본 실시예에 있어서는 2 부재 (10, 12) 의 압입종료위치가 이들 2 부재 (10, 12) 를, 완충부재를 통하여 서로 당접시킴으로써 규정됨과 동시에 그 완충부재의 소성변형에 의해 2 부재 (10, 12) 의 당접 직후에 제 1 부재 (10) 에 남아 있는 운동에너지가 흡수되도록 되어 있다.
도 8 에는, 그 완충부재 (140) 의 정면도가 도시되어 있다. 완충부재 (140) 는, 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 의 내경보다 약간 작은 직경을 갖는 박판원판형상을 이루며 그 끼워맞춤오목부 (16) 에 끼워 맞추는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 이 완충부재 (140) 의 외주에는 복수개소에 있어서 돌기 (142) 가 형성되어 있고, 끼워맞춤오목부 (16) 에 끼워 맞춰진 상태에서는, 그 돌기 (142) 에 있어서 끼워맞춤오목부 (16) 의 내주면에 부분적으로 물림으로써 위치가 쉽게 밀려버리는 것이 방지되고 있다. 이 완충부재 (140) 는, 2 부재 (10, 12) 를 구성하는 조질강보다 부드러운, 즉 소성변형되기 쉬운 동 또는 연강으로 구성되어 있다. 또, 제 1 부재 (10) 의 비커스경도 (Hv) 는 470 이상, 제 2 부재 (12) 의 비커스경도 (Hv) 는 280 이상으로 되어 있다.
도 9 에는, 완충부재 (140) 를 사용하여 압입이 실시되는 상태가 순차적으로 도시되어 있다. 압입에 앞서, 완충부재 (140) 가 제 2 부재 (12) 의 끼워맞춤오목부 (16) 에 끼워 맞춰지고, 그 저부에 이탈하지 않도록 밀착되어진다. 그후, 제 1 부재 (10) 의 가속이 개시되어, 결국에는 제 2 부재 (12) 로의 압입이 개시된다. 그후, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 은 완충부재 (140) 를 통하여 제 2 부재 (12) 의 저면 (82) 에 당접한다. 이 당접시에 제 1 부재 (10) 에 운동에너지가 남아 있으면, 그 운동에너지에 의해 완충부재 (140) 가 소성변형되고, 이로 인해 그 운동에너지가 흡수된다. 그 결과, 제 1 부재 (10) 는, 당접시에 아직 과잉의 운동에너지를 갖고 있었음에도 불구하고 제 2 부재 (12) 로부터의 반동이 실질적으로 발생하지 않는다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 2 부재 (10, 12) 와는 별체의 완충부재 (140) 에 의해 과잉 운동에너지의 흡수가 실시되기 때문에, 그 흡수를 위해 특별한 처리를 2 부재 (10, 12) 에 실시하는 것이 불필요해지고, 그 에너지흡수를 위해 2 부재 (10, 12) 의 재료적 성질이 제약을 받지 않고 마무리된다.
발명자들은, 상기 도 4 및 도 5 에 나타낸 제 1 부재 (100) 및 제 2 부재 (12) 에 대해, 압입을 위해 부여되는 운동에너지와 압입종료위치와의 관계를 도 10 에 나타낸 관성 압입장치를 사용하여 조사하였다. 본 압입장치는, 베이스 (200) 와, 피압입부재로서의 제 2 부재 (12) 가 수평자세를 유지하도록 지지하는 제 1 지지장치 (202) 와, 압입부재로서의 제 1 부재 (100) 를 제 1 지지장치 (202) 에 의해 지지되는 제 2 부재 (12) 로 접근 가능하도록 수평으로 지지하는 제 2 지지장치 (204) 와, 그 제 2 지지장치 (204) 에 의해 지지되고 있는 제 1 부재 (100) 의 운동을 제어하는 운동제어장치 (206) 를 구비하고 있다. 이들 제 1 지지장치 (202), 제 2 지지장치 (204) 및 운동제어장치 (206) 는 모두 베이스 (200) 에 형성되어 있다. 운동제어장치 (206) 는, 가속장치 (210) 와 실질 관성운동 실현기구 (212) 를 포함하고 있다.
제 1 지지장치 (202) 는 프레임 (220) 을 구비하고 있다. 프레임 (220) 은 상기 베이스 (200) 에 고정되어 있다. 프레임 (220) 에는, 수평방향으로 연장되는 구멍 (222) 이 형성되어 있다. 그 구멍 (222) 에 지지부재로서의 원통부재 (224) 가 탈착이 가능하게 형성되어 있다. 그 원통부재 (224) 와 프레임 (220) 에는 탈착제어부재로서의 한 쌍의 핀 (226) 이 지름방향으로 탈착이 가능하게 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 핀 (226) 은 원통부재 (224) 와 프레임 (220) 에 지름방향으로 동시에 끼워 맞춰짐으로써 원통부재 (64) 가 프레임 (220) 으로부터 이탈하는 것을 저지한다. 제 2 부재 (12) 의 제 1 지지장치 (202) 로의 장착은 다음과 같이 하여 실시된다. 우선, 한 쌍의 핀 (226) 을 제 1 지지장치 (202) 로부터 제거하고, 원통부재 (224) 를 프레임 (220) 으로부터 제거한다. 다음으로, 원통부재 (224) 에 제 2 부재 (12) 를 고정하고, 양자를 프레임 (220) 에 장착한다.
제 2 지지장치 (204) 도 프레임 (230) 을 구비하고 있다. 이 프레임 (230) 도 상기 베이스 (200) 에 고정되어 있다. 프레임 (230) 에는, 제 1 지지장치 (202) 에 의해 지지되는 제 2 부재 (12) 와 동축상으로 연장되고 제 1 지지장치 (202) 측에서 개방되는 저면을 갖는 지지구멍 (232) 이 형성되어 있다. 제 1 부재 (100) 는 지지구멍 (232) 에서 실질적으로 기밀되고 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰짐으로써, 제 1 지지장치 (202) 에 의해 지지되고 있는 제 2 부재 (12) 로 접근 가능하다. 지지구멍 (232) 의 저부는 스토퍼부 (234) 로 되어 있다. 스토퍼부 (234) 는, 제 1 부재 (100) 를 도면 중의 파선으로 나타낸 바와 같이 지지구멍 (232) 내에서의 정규의 위치로 위치결정하는 것이다.
프레임 (230) 에는 에어통로 (240) 가 형성되어 있다. 이 에어통로 (240) 는, 포트 (242) 에 있어서, 공기를 항상 가압하에 축적하는 에어탱크 (244) 에 접속되어 있다. 에어통로 (240) 에는, 제어밸브로서의 니들(needle)밸브 (246) 가 형성되어 있다. 이 니들밸브 (246) 는 프레임 (230) 에 슬라이딩이 가능하게 끼워 맞춰진 밸브 부재 (248) 를 가지며 도시된 바와 같이 에어통로 (240) 를 차단하여, 에어탱크 (244) 로부터의 에어 (가압공기) 가 지지구멍 (232) 내에 유입하는 것을 저지하는 차단상태와, 에어통로 (240) 를 열고, 에어탱크 (244) 로부터의 에어가 지지구멍 (232) 내에 유입하는 것을 허용하는 개방상태로 전환된다. 이 전환은 도시하지 않은 구동장치에 의해 구동되는 캠 (250) 에 의해 실시된다.
제 2 지지장치 (204) 는, 안내부재로서의 유도관 (252) 을 구비하고 있다. 유도관 (252) 은, 일방 단(端)이 프레임 (230) 에 고정되고, 다른 단은 제 1 지지장치 (202) 에 지지되어 있는 제 2 부재 (12) 의 큰지름구멍 (253) 에 도달하도록 설치되어 있다. 유도관 (252) 은, 제 1 부재 (100) 와 실질적으로 기밀하며 또 슬라이딩이 가능하게 끼워 맞춰짐으로써, 제 1 부재 (100) 의 운동경로를 규정한다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 지지구멍 (232) 과 유도관 (252) 에 의해 제 1 부재 (100) 의 안내통로가 형성되어 있는 것이다. 유도관 (252) 의 제 2 부재 (12) 와 끼워 맞춰지는 부분의 외주에는, 축방향으로 연장되는 홈 (254) 이 형성되고, 배기통로를 구성하고 있다. 프레임 (230) 에는 또한, 제 1 부재 (100) 가 제 2 부재 (12) 에 당접하기 직전에, 지지구멍 (232) 내에 있어서 제 1 부재 (100) 의 후방에 형성된 에어실을 대기로 연통시키는 연통구멍 (256) 이 형성되어 있다. 그 때문에, 제 1 부재 (100) 가 제 2 부재 (12) 에 당접하기 직전에, 제 1 부재 (100) 후방의 에어실의 압력이 거의 대기압과 동일해지고, 제 1 부재 (100) 는 실질적인 관성운동을 실시하는 상태가 된다. 즉, 에어통로 (240), 에어탱크 (244), 니들밸브 (246), 캠 (250) 등이 상기 가속장치 (210) 를 구성하고, 프레임 (230) 중, 연통구멍 (256) 을 형성하는 부분이 상기 실질 관성운동 실현기구 (212) 를 구성하고, 이들 가속장치 (210) 와 실질 관성운동 실현기구 (212) 가 서로 공동으로 상기 운동제어장치 (206) 를 구성하고 있는 것이다.
이상의 구성인 관성 압입장치에 있어서, 제 1 부재 (100) 에 부여되는 운동에너지를 변경하기 위해 에어탱크 (244) 의 압력을 다양하게 변경하고, 제 1 부재 (100) 를 제 2 부재 (12) 에 압입시킨 경우의 압력 (운동에너지의 하나의 지표로 생각할 수 있음) 과, 압입종료위치의 정규 압입종료위치로부터의 밀림량과의 관계를 조사한 결과를 도 11 에 나타낸다. 여기에 있어서, 밀림량은, 돌기 (104) 의 선단면 (106) 과 끼워맞춤오목부 (16) 의 저면 (82) 이 정확히 당접하는 상태에서 제 1 부재 (100) 가 제 2 부재 (12) 에 압입된 정규의 조립체의 길이로부터의, 실제의 조립체의 길이의 밀림량이고, 후자가 큰 경우가 플러스가 되는 양이다. 도면으로부터 분명한 바와 같이, 압력이 증가됨에 따라, 밀림량이 감소되지만, 일단 0 이된 후 증가하여 극대치가 되고, 그후 다시 감소하여 마이너스의 값이 된다. 밀림량이 0 이 되는 점 (A) 을 적정압력점 (적정에너지점이라고도 할 수 있음), 그 점보다 압력이 큰 영역 (S) 을 압력과잉영역 (에너지과잉영역이라고도 할 수 있음), 밀림량이 극대치가 되는 점 (B) 을 밀림량극대점, 밀림량극대점 (B) 보다 운동에너지가 큰 영역 (T) 을 밀림량감소영역, 밀림량이 마이너스가 되는 영역 (V) 을 밀림량마이너스영역으로 하기로 한다.
상기 운동에너지에 대응하는 양으로서 에어탱크 (244) 의 압력점을 x, 정규 압입종료위치로부터의 밀림량을 y 로 나타내면, 적정압력점 (A) 보다 압력이 작은 압력부족영역에서는 양자의 관계가 직선에서 근사할 수 있고, 압력과잉영역에서는 곡선에서 근사할 수 있다. 이 곡선이 3 차 곡선이라고 가정하여 관계식을 구한 결과 다음 식이 얻어졌다.
y = -90.56 x3+ 106.8 x2- 40.28 x + 4.994
이 식으로부터, 압력 (x) 과 밀림량 (y) 과의 압력과잉영역에 있어서의 관계를 나타내는 3 차 곡선의, 밑으로 볼록한 부분과 위로 볼록한 부분과의 경계점 (C) 을 구할 수 있다. 이 점 (C) 은, 운동에너지 (x) 의 증가에 대한 밀림량 (y) 의 증가율이 증가에서 감소로 점환되는 점이기 때문에, 밀림량증가율 감소개시점이라고 하기로 하고, 밀림량증가율 감소개시점보다 운동에너지가 큰 영역 (U) 을 밀림량증가율 감소영역이라고 하기로 한다.
도시의 경우에는, 압력이 0.3 MPa 로부터 0.6 MPa 의 넓은 영역에 있어서 밀림량이 ±0.3 mm 범위로 수습되고, 허용 밀림량의 범위가 예를 들면 ±0.4 mm 이면, 압력이 0.3 MPa 로부터 0.6 MPa 까지 크게 변동되어도 상관없다. 또, 허용 밀림량의 범위가 좁을 경우에는, 돌기 (104) 를 소성변형되기 쉽게 함으로써 밀림량의 극대치를 작게 하면, 압력이 크게 변동되어도 밀림량이 허용범위내로 수습된다. 일반적으로, 서로 압입되는 2 부재의 서로 당접하는 부분의 소성변형능력의 합을 설정된 소성변형능력이상으로 함으로써 밀림량의 극대치가 밀림량의 허용범위내로 들어가도록 하면, 부여운동에너지의 소요 제어 정확성을 현저하게 낮게 할 수 있으며, 이 형태가 청구항 5 에 기재된 발명의 하나의 실시예 (제 5 실시예) 인 것이 된다. 또, 도 10 의 관성 압입장치는, 본 발명의 제 5 실시예의 실시에 사용이 가능한 관성 압입장치인 것이 된다.
상술한 바와 같이, 도 11 의 점 (A) 을 적정압력점 (또는 적정에너지점) 이라 하는 것은, 제 1 부재 (100) 와 제 2 부재 (12) 가, 돌기 (104) 의 선단면 (106) 과 끼워맞춤오목부 (16) 의 저면 (82) 이 정확히 당접하는 상태까지 압입되는 것이 적정하다고 생각하기 때문이다. 제 1 부재 (100) 에 작용시키는 에어의 압력을 이 적정압력점 근방으로 제어하면, 제 1 부재 (100) 와 제 2 부재 (12) 와의 조립체의 치수 정확도를 높게 할 수 있으며, 이 관점에서 보면 점 (A) 은 플러스로 적정압력점이다. 압력을 적정압력점 근방으로 제어하여 치수 정확도를 높이는 경우라도, 제 1 부재 (100) 와 제 2 부재 (12) 와의 당접부를 소성변형되기 쉽게 하여 밀림량의 극대치를 작게 하는 것은 유효하다. 극대치를 작게 하면, 점 (A) 보다 압력이 큰 영역에 있어서의 밀림량의 증가경사가 작아져 치수 정확도의 유지가 용이해지기 때문이다.
그러나, 제 1 부재 (100) 에 작용시키는 에어의 압력을 압력과잉영역내의 값으로 제어하는 것이 바람직한 경우도 있다. 결합력향상의 관점에서 압력을 제어하는 경우가 그 일례 (제 6 실시예) 이다. 도 12 에, 에어탱크 (244) 의 압력을 0.6 MPa 로 하여, 밀림량감소영역 (T) 중 밀림량이 마이너스가 되는 영역에서 압입을 실시한 조립체를 축선을 따라 절단한 것을 나타낸다. 도면으로부터 분명한 바와 같이, 돌기 (104) 가 소성변형됨과 동시에, 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단면 (102) 을 오목하게 하여, 끼워맞춤볼록부 (11) 의 외주면을 둥근 통형으로 변형시키고 있다. 끼워맞춤볼록부 (11) 의 직경이 증가하고, 끼워맞춤오목부 (16) 와의 압입값 (조임값) 이 실질적으로 증가하고 있는 것이며, 이에 따라 제 1 부재 (100) 와 제 2 부재 (12) 와의 결합강도가 향상된다. 이 결합강도향상의 효과는, 끼워맞춤볼록부 (11) 에 실질적인 소성변형이 발생하는 영역에서 실질적으로 나타나는 것이고, 밀림량증가율감소영역 (U), 밀림량감소영역 (T), 밀림량마이너스영역 (V) 에 있어서 효과가 얻어지며 후자일수록 큰 효과가 얻어진다.
또한 다른 실시예를 도 13 내지 도 16 에 나타낸다. 이들 각 실시예에 있어서는, 도 1 의 관성 압입장치를 사용하여 제 1 부재가 제 2 부재로 압입된다. 따라서, 상기 도 1 및 도 2 에 나타낸 제 1 실시예와 공통의 요소는 도시 및 설명을 생략하고, 상이한 요소에 대해서만 도시, 설명한다. 또, 이하의 각 실시예에 있어서의 제 1 부재는, 상기 제 1 실시예와 동일한 것이며, 그 형상을 개략적으로 나타내고, 동일한 부호를 사용함으로써 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 각 실시예에 있어서, 제 1 부재를 제 2 부재에 도 10 의 관성 압입장치에 의해 압입시키는 것도 가능하다.
도 13 (a), (b) 에 있어서, 제 2 부재 (300) 는, 제 1 실시예에 있어서의 제 2 부재 (12) 와 동일하게 대략 단차가 있는 원주형상을 이루고 (도 13 에는 그 선단부만을 도시), 선단면의 중앙에 저면을 갖는 끼워맞춤구멍 (302) 이 형성되어 있다. 이 끼워맞춤구멍 (302) 을 형성하는 부분이 끼워맞춤오목부 (16) 이다. 끼워맞춤구멍 (302) 의 저면 (304) 의 중앙부가 돌출되어져 당접돌기 (306) 가 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서의 당접돌기 (306) 는, 돌출선단부를 향할수록 작은 지름이 되는 거의 원추형을 이루고 있다. 제 1 부재 (10) 의 선단부인 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단면 (80) 은, 이 당접돌기 (306) 보다도 경도가 낮게 되어 있다. 또, 끼워맞춤구멍 (302) 의 내주면의 저면 근방에는, 끼워맞춤구멍 (302) 의 다른 부분보다 큰 지름의 고리형상홈 (308) 이 전 둘레에 형성되어 있다. 또, 도면에 있어서는, 고리형상홈 (308) 이 과장되게 기재되어 있으며, 실제의 고리형상홈 (308) 은 더 작다.
제 1 부재 (10) 의 끼워맞춤볼록부 (11) 를 제 2 부재 (300) 의 끼워맞춤오목부 (16) 에 압입시킬 때에는, 도 13 (a) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (10) 가 자신의 축선으로 평행한 방향으로 운동에너지를 부여받음으로써, 도 13 (b) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (10) 가 제 2 부재 (300) 에 동 축형상으로 압입된다. 그리고, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 과 제 2 부재 (300) 의 당접돌기 (306) 가 당접하고, 당접돌기 (306) 가 선단면 (80) 에 박힌다. 당접돌기 (306) 와 선단면 (80) 이 당접했을 때에 제 1 부재 (10) 에 운동에너지가 남아 있고, 그 운동에너지에 의해 주로 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 근방이 소성변형된다. 이로 인해, 잉여의 운동에너지가 흡수되기 때문에, 제 1 부재 (10) 의 반동이 억제된다. 당접돌기 (306) 는 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 보다도 경도가 높고 또 선단만큼 작은 지름으로 되어 있기 때문에 선단면 (80) 에 용이하게 박히고, 게다가, 당접돌기 (306) 는 끼워맞춤구멍 (302) 의 저면 (304) 으로부터 돌출되어 있기 때문에, 제 1 부재 (10) 와의 당접면적이 작고, 제 1 부재 (10) 는 선단면 (80) 전체가 끼워맞춤구멍 (302) 의 저면 (304) 과 당접하는 경우에 비교하여 소성변형되기 쉽다. 당접돌기 (306) 에 의해 눌려 확장되는 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단부의, 제 2 부재 (300) 의 고리형상홈 (308) 내로의 확장이 용이하고, 그 넓혀진 부분이 고리형상홈 (308) 과 걸어 물림으로써, 제 1 부재 (10) 의 제 2 부재 (300) 에 대한 축방향으로의 방출을 방지하여 양 부재의 결합강도가 향상된다. 또한, 본 형태에 의하면, 부여받는 운동에너지량이 넓은 범위로 퍼져도, 2 부재의 압입종료위치를 안정시킬 수 있고, 부여운동에너지량의 관리가 용이해져 제조비용을 저감시킬 수 있다.
제 2 부재의 끼워맞춤구멍의 저면에 형성되는 당접돌기는, 상술한 바와 같이 2 부재와 일체적으로 형성되는 것도 가능하고, 이하에 나타낸 바와 같이 다른 부재를 끼워맞춤구멍의 저면에 부착하여 당접돌기로 하는 것도 가능하다. 도 14 (a) 에 나타낸 바와 같이, 제 2 부재 (400) 에 있어서, 끼워맞춤구멍 (402) 의 저면 (404) 의 중앙부에 오목부 (406) 을 형성하고, 이 오목부 (406) 에 강구 (408) 를 접착 등 적절한 수단에 의해 고정시킨다. 강구 (408) 는, 끼워맞춤구멍 (402) 의 저면 (404) 보다 돌출하고, 상기 도 13 에 나타낸 실시예에 있어서의 당접돌기 (306) 와 동일하게 작용한다. 또, 끼워맞춤구멍 (402) 의 내주면의 저면 근방에는, 고리형상홈 (308) 과 동일한 고리형상홈 (410) 이 형성되어 있다. 강구 (408) 는, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 및 제 2 부재의 저면 (404) 보다 경도가 높게 되고, 제 2 부재의 저면 (404) 은 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 보다 경도가 높게 되어 있다. 그 때문에, 압입시에, 도 14 (b) 에 나타낸 바와 같이, 강구 (408) 의 박힘에 의해 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단부가 눌려 넓혀지고, 고리형상홈 (410) 에 물린다. 본 실시예는, 끼워맞춤구멍의 저면에 돌기를 형성하기 어려운 경우, 또는 돌기의 경도를 충분히 높게 하기 어려운 경우에 바람직하다.
도 15 에 나타낸 바와 같이, 제 2 부재 (500) 에 형성된 끼워맞춤구멍 (502) 이 관통구멍인 경우에는, 제 1 부재 (10) 의 압입종료위치를 규정하는 스토퍼부재 (504) 를 형성하는 것이 유효하다. 도 15 (a) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (10) 의 선단면 (80) 의 압입종료위치에 대응하는 끼워맞춤구멍 (502) 의 내주면에, 끼워맞춤구멍 (502) 의 그 이외의 부분보다 큰 지름의 고리형상홈 (506) 을 형성한다. 그리고, 도 15 (b) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (10) 가 압입되는 측과는 반대측의 개구로부터 스토퍼부재 (504) 를 삽입한다. 스토퍼부재 (504) 는, 소경부 (508) 및 플랜지부 (510) 를 갖는 단차가 있는 원주형상을 이루고, 소경부 (508) 를 제 2 부재 (500) 의 끼워맞춤구멍 (502) 에, 플랜지부 (510) 가 제 2 부재 (500) 의 단면에 당접하기까지 끼워 맞춰지며, 또 플랜지부 (510) 는 도시를 생략한 수용부재에 의해 지지된다. 소경부 (508) 의 선단면 (512) 의 중앙부에는, 도 13 에 있어서의 당접돌기 (306) 와 동일하게, 당접돌기 (514) 를 형성한다. 제 1 부재 (10) 에, 제 2 부재 (500) 로 접근하는 방향의 운동에너지가 부여되면, 도 15 (c) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (10) 의 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단면 (80) 이 스토퍼부재 (504) 의 당접돌기 (514) 에 당접하고, 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단부가 소성변형되어 잉여의 운동에너지가 흡수됨과 동시에, 상기 선단부의 눌려 넓혀진 부분이 제 2 부재 (500) 의 고리형상홈 (506) 에 물린다.
당접돌기를 제 1 부재측에 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 16 에 나타낸 바와 같이, 제 1 부재 (600) 의 끼워맞춤볼록부 (602) 의 선단면 (604) 에 당접돌기 (306) 와 동일한 당접돌기 (606) 를 형성하는 것이다. 제 2 부재 (608) 의 일단면의 중앙에는 저면을 갖는 끼워맞춤구멍 (610) 을 형성하고, 그 끼워맞춤구멍 (610) 을 형성한 부분을 끼워맞춤오목부 (612) 로 한다. 끼워맞춤구멍 (610) 의 저면 (614) 은, 적어도 끼워맞춤볼록부 (602) 의 당접돌기 (606) 보다 경도를 낮게 한다. 제 1 부재 (600) 가 제 2 부재 (608) 에 압입될 때, 끼워맞춤볼록부 (602) 의 당접돌기 (606) 가 끼워맞춤구멍 (610) 의 저면 (614) 에 박혀 저면 (614) 근방을 소성변형시키고, 이로 인해 저면 (614) 의 융기된 부분과 끼워맞춤볼록부 (602) 의 선단면 (604) 이 밀착됨으로써, 잉여의 운동에너지가 흡수됨과 동시에 제 1 부재 (600) 와 제 2 부재 (608) 와의 압입종료위치가 결정된다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 도 13 및 도 14 에 나타낸 각 실시예가, 청구범위 제 18 항 및 제 22 항에 기재된 발명의 하나의 실시예 (제 7, 제 8 실시예) 이고, 도 15 에 나타낸 실시예가 청구범위 제 25 항에 기재된 발명의 하나의 실시예 (제 9 실시예) 이다. 또, 도 16 에 나타낸 실시예는, 청구범위 제 22 항에 기재된 발명의 하나의 실시예 (제 10 실시예) 이다. 그리고, 끼워맞춤볼록부 (11) 의 선단면 (80) 및 제 2 부재 (608) 의 저면 (614) 이 청구범위 제 18 항, 제 22 항 또는 제 25 항에 기재된 피당접부를 구성하고 있다. 또, 스토퍼부재 (504) 가 청구범위 제 25 항에 기재된 제 3 부재를 구성하고 있다. 또한, 상기 고리형상홈 (308, 410, 506) 은, 청구범위 제 22 항에 기재된 언더컷부의 일례이지만, 기타 화변형 등 부분적으로 형성된 오목부 등 적절한 형상을 채용하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시예의 몇 가지를 도면에 기초하여 상세히 설명하였지만, 이들 외에도, 당업자의 지식에 기초하여 다양하게 변형, 개량한 형태로 본 발명을 실시할 수 있다.

Claims (23)

  1. 2 부재의 적어도 일방에, 이들 2 부재를 상호 접근시키는 방향으로 운동에너지를 부여하여, 이들 2 부재를 상호 압입시키는 방법으로서,
    이들 2 부재를 서로 당접시킴으로써, 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치를 규정함과 동시에, 그 당접 직후에 상기 2 부재의 상기 적어도 일방에 남아 있는 운동에너지를 2 부재의 적어도 일방의 소성변형에 의해 흡수시키는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방은, 타방 부재와 당접하기 위한 당접부 및 그 타방의 부재와 억지 끼워 맞춤하기 위한 억지 끼워맞춤부를 포함하며, 상기 당접부는 상기 억지 끼워맞춤부보다 용이하게 소성변형되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 2 부재의 적어도 일방의 당접부의 비커스 경도 (Hv)가 그의 억지 끼워맞춤부의 비커스 경도(Hv)보다 작은 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재는 서로 당접하기 위한 당접부를 각각 포함하며, 이들 2 개의 당접부의 적어도 일방이 소성변형되기 위한 재료의 유동을 허용하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재가 이들의 접근방향에 대해 직각인 평면에 대해 경사진 스토퍼면에서 서로 당접됨으로써, 압입종료시에 있어서 2 부재의 상대위치가 규정되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재의 일방은 자동차의 파워 스티어링 장치에 사용되는 토션바이며, 타방은 상기 토션바에 압입되어 상기 파워 스티어링 장치에 사용되는 샤프트이며, 상기 토션바에서 샤프트와 당접하는 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 450 이하이고, 상기 샤프트에서 토션바와 당접하는 부분의 비커스 경도 (Hv) 가 약 300 이하인 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재의 일방은 저면을 갖는 끼워맞춤구멍이 형성된 끼워맞춤오목부를 구비하고, 타방은 그 끼워맞춤구멍에 억지 끼워 맞춤되는 끼워맞춤볼록부를 구비하여, 끼워맞춤볼록부가 끼워맞춤구멍의 저면에 당접할때까지 압입되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면에 그 끼워맞춤볼록부보다 직경이 작은 돌기가 형성되고, 상기 돌기가 상기 끼워맞춤구멍의 저면에 당접되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 끼워맞춤오목부의 저면의 중앙부에 오목부가 형성되고 상기 오목부의 주변부에 상기 돌기의 외면이 당접되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 끼워맞춤오목부의 저면의 중앙부에 원추형의 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 원추면에 상기 돌기의 외면이 당접되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재가 서로 정확히 당접하는 정규 압입종료위치부터 실제의 압입종료위치까지의 반동에 의한 밀림량의 극대치가 설정밀림량 이하가 되도록 상기 소성변형이 발생되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중 적어도 끼워맞춤볼록부에 상기 소성변형이 발생하며, 또 상기 2 부재가 서로 정확히 당접하는 기준 압입종료위치부터 실제의 압입종료위까지의 반동에 의한 밀림량의 증가율이 상기 운동에너지의 증가에 따라 감소되는 밀림량 증가율 감소영역에서, 상기 2 부재의 압입이 실시되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중 적어도 끼워맞춤볼록부에 상기 소성변형이 발생하며, 또 상기 2 부재가 서로 정확히 당접하는 정규 압입종료위치로부터의 실제의 압입종료위치의 반동에 의한 밀림량이 상기 운동에너지의 증가에 따라 감소되는 밀림량 감소영역에서, 상기 2 부재의 압입이 실시되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중 적어도 끼워맞춤볼록부에 상기 소성변형이 발생하며, 또 상기 2 부재의 압입은 상기 밀림량 감소영역에서 그리고 상기 반동에 의한 밀림량이 설정밀림량 이하인 영역에서 실시되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  15. 2 부재의 적어도 일방에, 이들 2 부재를 상호 접근시키는 방향으로 운동에너지를 부여하여, 이들 2 부재를 상호 압입시키는 방법으로서,
    이들 2 부재를 완충부재를 통하여 서로 당접시킴으로써, 압입종료시에 있어서의 2 부재의 상대위치를 규정함과 동시에, 이들 2 부재가 상기 완충부재를 통하여 당접된 직후에 상기 2 부재의 상기 적어도 일방에 남아 있는 운동에너지를 완충부재의 소성변형에 의해 흡수시키는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 2 부재가 서로 정확히 당접되는 정규 압입종료위치부터 실제의 압입종료위치까지의 반동에 의한 밀림량이 설정밀림량 이하가 되는 상태에서 상기 소성변형이 발생되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 완충부재의 외경이 상기 2 부재의 서로 압입되는 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부 중의 끼워맞춤볼록부의 외경보다 작으며, 또 상기 반동에 의한 밀림량이 상기 운동에너지의 증가에 따라 감소되는 밀림량 감소영역에서, 상기 2 부재의 압입이 실시되는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 2 부재가 당접될 때 적어도 당접 초기에, 당접돌기와 그 당접돌기보다 경도가 낮은 피당접부와의 당접이 발생되어 상기 당접돌기가 피당접부에 박히는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 2 부재는 저면을 갖는 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에서 억지 끼워 맞춤되며, 상기 당접돌기는 상기 끼워맞춤구멍의 저면의 일부가 돌출된 당접돌기이며, 상기 피당접부는 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면인 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 2 부재는 저면을 갖는 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에서 억지 끼워 맞춤되며, 상기 당접돌기는 상기 끼워맞춤구멍의 저면과 상기 끼워맞춤볼록부의 단면과의 사이에 개재되고 이들 저면 및 단면의 적어도 일방보다 경도가 높은 개재물인 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 개재물이 강구인 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 저면을 갖는 끼워맞춤구멍의 내주면의 저면 근방부에 다른 부분보다 직경이 큰 언더컷부가 형성되며, 상기 당접돌기가 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면에 박히고 이로 인해 끼워맞춤볼록부의 선단부가 눌려 확장되어 상기 언더컷부에 물려지는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 2 부재는 저면을 갖는 끼워맞춤구멍을 구비한 끼워맞춤오목부와 끼워맞춤볼록부에서 억지 끼워 맞춤되며, 상기 당접돌기는 상기 끼워맞춤볼록부의 선단면의 일부가 돌출되어진 당접돌기이며, 상기 피당접부는 상기 끼워맞춤구멍의 저면으로서 당접돌기가 끼워맞춤구멍의 저면에 박히는 것을 특징으로 하는 관성 압입방법.
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