CN103363059A - 树脂熔接用芯轴、复合构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能容易提高树脂外周材与芯轴的接合强度的树脂熔接用芯轴和使用该芯轴的复合构件及其制造方法。使芯轴(20)嵌合于树脂外周材(30)的嵌合孔(31)并进行感应加热，在将树脂外周材熔接于该芯轴的周面(21)上时，通过在树脂外周材的嵌合孔内设置平坦内壁面(32)，在芯轴的周面上设置沿横切周向的方向形成且沿周向并列配置的多个肋状突部(26)和配置在多个肋状突部的两端侧的平坦部(25)，通过使树脂外周材的嵌合孔嵌套于芯轴的周面，使多个肋状突部的顶部与平坦内壁面相接触，且使平坦部与平坦内壁面相对，之后利用感应加热使树脂外周材熔接在凹凸部(24)及平坦部上。

Description

树脂熔接用芯轴、复合构件及其制造方法

技术领域

本发明涉及通过使芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并对芯轴的整体进行感应加热而使树脂外周材熔接在芯轴的周面上的树脂熔接用芯轴和在树脂熔接用芯轴(以下，有时也将其简称为芯轴)的周面上熔接树脂外周材而成形的复合构件以及制造该复合构件的方法。

背景技术

以往，在芯轴的周面上熔接树脂外周材而成的复合构件被使用于各种构件、装置。在将该复合构件应用于例如电动动力转向装置的蜗轮的情况下，为了确保方向盘操作的可靠性、装置的耐久性等，要求芯轴与树脂外周材之间可靠地接合。

以往，提案有几个通过使芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热来在芯轴的周面上熔接树脂外周材的技术。例如，在下述的专利文献1中公开有在树脂成形物上固定金属轮毂的方法。在该方法中，首先，对金属成形体的树脂接触面、即芯轴的周面实施凹凸加工。在树脂成形物上形成比金属成形体的外径稍小的直径的通孔。在金属成形体的凹凸加工面上涂布粘结材料，对树脂成形物进行加热而使通孔的直径膨胀，将金属成形体压入通孔内。之后，通过高频感应加热，使树脂成形物的金属接触部分处于熔融温度以上，而将树脂成形物熔接于金属成形体上。采用专利文献1的方法，能够高效率地制造由树脂与金属构成的扁平的齿轮、车轮这样的成形品。

在下述的专利文献2中记载有蜗轮的制造方法。在该方法中，首先，在金属制的芯轴的外周形成沿周向排列的外周凹凸部，在树脂制的环形齿轮的内周以与芯轴的外周凹凸部相对应的形状形成沿周向排列的内周凹凸部。在环形齿轮与芯轴之间夹设粘接剂而使外周凹凸部与内周凹凸部相卡合，之后，利用高频熔接将金属制的芯轴与树脂制的环形齿轮相结合。在专利文献2的方法中，能够确保金属芯轴与树脂环形齿轮间的粘合力，并且能够提高设计的自由度。

在使芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热的以往的技术中，如专利文献1及2的任一文献所公开的内容，在芯轴的周面上形成凹凸形状，提高了由树脂外周材与芯轴之间的熔接产生的接合强度。例如，在专利文献1中，为了提高接合强度，实施1mm～3mm的滚花加工等。在专利文献2中，为了提高粘合力，在金属制的芯轴的外周上形成外锯齿。

专利文献1：日本特开2003-118006号公报

专利文献2：日本特开2001-141033号公报

在以往的方法中，通过较大地形成芯轴的凹凸形状，提高了树脂外周材相对于芯轴的接合强度。

但是，在较大地形成芯轴的凹凸形状的情况下，在利用滚花加工在芯轴上形成凹凸形状时，加工时需要更大的加压力或需要机械加工。而且，在芯轴上沿高度(或深度)方向形成较大的凹凸形状的情况下，如对比文献2所述那样，通过在树脂外周材的内周面上以与芯轴的凹凸形状相对应的形状也设置凹凸形状才能够进行嵌合。因此，对于提高树脂外周材相对于芯轴的接合强度，需要花费功夫。

发明内容

因此，本发明以提供能够容易地提高与树脂外周材之间的接合强度的树脂熔接用芯轴为第1目的，以提供使用该芯轴提高了接合强度的复合构件为第2目的。另外，以提供能够容易地提高芯轴与树脂外周材间的接合强度的复合构件的制造方法为第3目的。

即使将芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热，若树脂外周材的树脂没有充分地进入芯轴的凹凸加工面，则也会在凹凸加工面与树脂外周材之间产生细微的间隙的未熔接部分。在产生未熔接部分时，芯轴与树脂外周材之间的接合强度会相应地降低，树脂外周材相对于芯轴的周向的接合强度、中心轴线方向的接合强度降低。

为了增加芯轴与树脂外周材之间的接合强度，在将芯轴的凹凸加工面的凹凸形状沿高度(或深度)方向增大的情况下，在熔接前的嵌合状态下芯轴与树脂外周材接触的间隔分离或接触面积减少。在该状态下进行感应加热时，不能利用来自芯轴的热使树脂外周材的内周面均匀地熔融，产生未熔融部分增加或局部过热而产生有树脂的不均匀变形的部分。即使在树脂外周材的内周面上设置凹凸形状，在芯轴的凹凸形状与树脂外周材的凹凸形状不一致的部分也会产生未熔融部分、过热部分。

结果新发现如下见解：在防止产生树脂的过热部分且利用感应加热使树脂外周材熔接在芯轴上时，树脂不能够进入到芯轴的凹凸部的所有部位，在凹凸部的表面上生成未熔接部分，不能够充分地提高接合强度。

基于该见解，实现第1目的的本发明的树脂熔接用芯轴，通过使该芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热，而使树脂外周材熔接在周面上，该芯轴在周面上具有多个肋状突部和分别配设在肋状突部的两端侧的平坦部，该多个肋状突部沿横切周向的方向形成且沿周向并列地配置，在该芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内时，在相邻的肋状突部之间形成有间隙，从芯轴的中心轴线到平坦部的距离在整周上小于从中心轴线到肋状突部的顶部的距离。

采用本发明的树脂熔接用芯轴，能够利用多个肋状突部将树脂外周材的整个接合面熔融，树脂能够充分地进入到芯轴的多个肋状突部间的间隙及平坦部的所有部位。因此，能够容易地提高芯轴与树脂外周材之间的接合强度。

特别优选为，多个肋状突部的高度是1mm以下，相邻的肋状突部之间的间隙是2mm以下。

多个肋状突部适合设置为比平坦部向外侧突出1mm以下的高度。芯轴的平坦部的沿中心轴线的宽度特别适合设为相邻的肋状突部之间的间隙中的最大间隔的0.5倍～1倍。

实现第2目的的本发明的复合构件，具有上述树脂熔接用芯轴和熔接在该芯轴的周面上的树脂外周材。

采用该复合构件，由于使用上述的结构的芯轴，因此能够提高芯轴与树脂制构件之间的接合强度。

实现第3目的的本发明是通过使芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热而使树脂外周材熔接在芯轴的周面上的复合构件的制造方法，准备在周面上设有沿横切周向的方向上形成且沿周向并列地配置的多个肋状突部和配置在肋状突部的两端侧的平坦部的芯轴，准备在嵌合孔内设有平坦的内壁面的树脂外周材，通过使树脂外周材的嵌合孔嵌套于芯轴的周面上，而使多个肋状突起的顶部与平坦的内壁面相接触，并且使平坦部与平坦的内壁面相对，之后进行感应加热，使树脂外周材熔接在芯轴的多个肋状突部、多个肋状突部之间及平坦部上。

若如此地制造复合构件，由于在树脂外周材的嵌合孔内设置平坦内壁面且使该平坦内壁面与多个肋状突部相接触，因此，能够可靠地熔融平坦内壁面的与肋状突部接触的部位。而且，若通过充分地熔融与树脂熔接用芯轴的多个肋状突部及多个肋状突部之间相对的平坦内壁面而使其进入到肋状突部间的所有部位并熔接，则芯轴的平坦部与树脂外周材的平坦内壁面都能够熔接，能够使树脂外周材的平坦壁面以足够的强度与芯轴的周面接合。而且，仅通过在芯轴的周面上设置多个肋状突部与平坦部，在树脂外周材上设置与多个肋状突部相接触的平坦内壁面，就能够容易地提高复合构件的接合强度。因而，不需要在树脂外周材上设置用于嵌合的凹凸形状。

在该复合构件的制造方法中，最好是通过使树脂外周材的嵌合孔嵌套于芯轴的周面上，来使平坦部与树脂外周材的内壁面相分离地相对。

特别优选为，多个肋状突部的高度是1mm以下，相邻的肋状突部之间的间隙是2mm以下。

多个肋状突部适合设置为比平坦部向外侧突出1mm以下的高度。芯轴的平坦部的沿中心轴线的宽度特别适合设为相邻的肋状突部之间的间隙中的最大间隔的0.5倍～1倍。

在该复合构件的制造方法中，在树脂外周材熔接于芯轴上之后，通过切削端面，除去芯轴的平坦部与树脂外周材未完全熔接的部分。

采用本发明的树脂熔接用芯轴，由于在周面上具有沿横切周向的方向形成的多个肋状突部及平坦部，因此，能够提供一种能够提高芯轴的周面与树脂外周材之间的接合强度的芯轴。

采用本发明的复合构件，由于使用上述结构的芯轴，因此，能够提供一种能够提高芯轴与树脂制构件之间的接合强度的复合构件。

采用本发明的复合构件的制造方法，由于在芯轴的周面上设置沿横切周向的方向形成的多个肋状突部与平坦部，在树脂外周材的嵌合孔内设置平坦内壁面，使芯轴的周面与树脂外周材的嵌合孔相嵌合并进行感应加热，因此，能够提供一种能够提高芯轴与树脂外周材之间的接合强度的复合构件的制造方法。

附图说明

图1的(a)是表示本发明的实施方式的复合构件，以剖面表示局部的主视图，(b)是以剖面表示复合构件的局部的侧视图。

图2的(a)是本发明的实施方式的树脂熔接用芯轴的主视图，(b)是以剖面表示树脂熔接用芯轴的局部的侧视图。

图3是表示本发明的实施方式的树脂熔接用芯轴的肋状突起的局部扩大图。

图4的(a)是表示本发明的实施方式的树脂熔接用芯轴的肋状突起与树脂外周材之间熔接前的状态的剖视图，(b)是表示树脂熔接用芯轴的肋状突起与树脂外周材之间熔接后的状态的剖视图。

图5的(a)～(e)是说明本发明的实施方式的复合构件的制造工序的图。

具体实施方式

以下，参照图1至图5说明本发明的实施方式。

如图1的(a)、(b)所示，该实施方式的复合构件10呈以中心轴线L为中心的大致圆板形状，具有树脂熔接用芯轴20和熔接在该芯轴20的周面21上的树脂外周材30。该复合构件是电动动力转向装置用蜗轮坯料的例子。蜗轮坯料是通过在外周表面上形成齿轮槽而能够制造电动动力转向装置的蜗轮的中间体。

如图2的(a)、(b)及图3所示，复合构件10的芯轴20呈在中心轴线L方向上具有规定长度的大致圆板形状，在中心设有沿中心轴线L形成为恒定截面形状的贯穿孔22。芯轴20的一端面形成为平坦，在另一端面上形成有圆环槽状的空心部23。周面21沿中心轴线L平行地形成，且具有在周向全长上设置为环状的凹凸部24和在凹凸部24的沿中心轴线L的方向的两端分别形成为截面圆形的平坦部25。

凹凸部24通过沿周向并列地配置沿横切周向的方向形成的多个肋状突部26而构成。多个肋状突部26最好沿整周以恒定间距均匀地配置。

各肋状突部26的形状优选是：在后述的感应加热时，在各肋状突部26与树脂外周材30的嵌合孔31的内表面相接触的状态下，易于使树脂熔融的形状，而且优选是在熔接后易于确保芯轴的周面与树脂构件之间的接合强度的形状。因此，最好是使多数的肋状突部26的形状相同，优选使全部的肋状突部26的形状相同。

在该实施方式中，全部的肋状突部26均形成为相同形状。如图3所示，各肋状突部26呈在周向的截面形状中顶部26a较窄而底部26b较宽的山形或大致三角形形状。两侧面可以形成为平面或曲面等任一个。若是这样的形状，则在后述的感应加热时，熔融树脂易于进入到相邻的肋状突部之间的间隙27内。

顶部26a可以是曲面或平面，也可以形成为尖头形状。相邻的肋状突部26之间的底部26b的形状优选为平面或曲面形状。若是这样的底部26b，则在感应加热时，能够使熔融树脂充分地填充到底部26b内。

各肋状突部26的两侧面相对于顶部26a可以对称也可以为非对称。两侧面的斜度并没有特殊地限定，但是各侧面相对于芯轴20的周面21的法线的最大角度θ例如是30度～60度，优选是40度～50度。若最大角度θ过小，则相邻的肋状突部26之间的间隙27较深，因此，在后述的感应加热时，熔融树脂难以进入到间隙27内。另一方面，若最大角度θ过大，则相邻的肋状突部26之间的间隙27较浅，因此，难以获得肋状突部26与树脂外周材30间的周向上的机械卡定力。

沿横切周向的方向形成的各肋状突部26既可以相对于中心轴线L平行，也可以相对于中心轴线倾斜。若各肋状突部26是相对于中心轴线L平行的形状，则能够利用锻造制作芯轴20。另外，各肋状突部26的沿中心轴线L的方向的形状在长度方向上也可以有所变化，但若是在全长上呈恒定截面形状或凸形状，则容易利用锻造制作芯轴20。

各肋状突部26的高度H最好为1mm以下。该肋状突部26的高度H是从中心轴线L到各肋状突部26的顶部26a的距离与从中心轴线L到相邻的肋状突部26之间的底部26b的距离的差。若各肋状突部26的高度H过高，则相邻的肋状突部26之间的间隙27的深度过深，熔融树脂难以充分地进入。另一方面，各肋状突部26的高度H优选为0.5mm以上，特别优选为0.7mm以上。若各肋状突部26的高度H过低，则难以确保熔接后芯轴20与树脂外周材之间的沿周向及中心轴线L的方向的机械卡定力。

在该凹凸部24上，相邻的肋状突部26之间的间隙最好为2mm以下，即，间隙27的最大间隔D最好为2mm以下。相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D是相邻的肋状突部26的顶部26a之间的沿周向的距离。例如，在各肋状突部26的顶部26a是尖头形状的情况下，最大间隔D可以近似为肋状突部26的顶部26a之间的直线距离，在各肋状突部26的顶部26a设有平面或曲面且在两侧部设有角部的情况下，最大间隔D可以近似为肋状突部26之间的相邻角部之间的直线距离。另外，在各肋状突部26的顶部26a是曲面形状且未设有角部的情况下，最大间隔D可以近似为后述的树脂外周材30实际接触的部位之间的直线距离。

若相邻的肋状突部26之间的间隙27过宽，则在后述的感应加热时，从各肋状突部26向树脂外周材30供给的热不能够充分地传递。因此，存在于相邻的肋状突部26之间的间隙27内的树脂外周材30的树脂无法充分熔融，易产生未熔接部分。另一方面，若相邻的肋状突部26之间的间隙27过窄，则由于不能够加深各肋状突部26的深度，因此突出量减小，在熔接后难以确保芯轴与树脂外周材30之间的足够的接合强度。相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隙D优选为1mm以上。

芯轴20的平坦部25设于在沿中心轴线L的方向上与凹凸部24相邻的位置，即设于与多个肋状突部26的两端侧相邻的位置。该平坦部25由与没有凹凸的中心轴线L平行的面构成，优选由截面圆形形状的曲面构成。平坦部25形成为距中心轴线L的距离比凹凸部24的肋状突部26的顶部26a距中心轴线L的距离小。通过以该距离设置平坦部25，多个肋状突部26的顶部的高度为比平坦部25向外侧高出1mm以下的高度。该高度优选为0.5mm以上，特别优选为0.7mm以上。因此，若使树脂外周材30的后述的平坦内壁面32与平坦部25相对地进行加热，则能够利用从多个肋状突部26供给的热使树脂外周材30熔接在平坦部25上。

该平坦部25距中心轴线L的距离为与相邻的肋状突部26之间的底部26b与中心轴线L之间的距离相同或小于相邻的肋状突部26之间的底部26b与中心轴线L之间的距离，但特别优选为相同的距离。熔接后，通过树脂外周材30熔接在平坦部25上，能够在各肋状突部26的两端与树脂外周材30之间获得沿中心轴线L的方向的机械卡定力，能够提高接合强度。

上述平坦部25的沿中心轴线L的方向的宽度W优选形成为相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D的0.5倍以上。通过以这样的宽度形成平坦部25，当与各肋状突部26的端部相邻的部位在后述的感应加热中被软化或熔融时，在多个肋状突部26的两端部侧，树脂外周材30也能够以足够的宽度熔接于平坦部25，，能够确保树脂熔接用芯轴20与树脂外周材30之间的沿中心轴线L的方向的机械卡定力。

该平坦部25的宽度W例如可以为间隙27的最大间隔D以下。若平坦部25的宽度W过宽，则存在有在平坦部25与树脂外周材30之间形成有未完全熔接的部分的情况。

芯轴20的空心部23及贯穿孔22根据需要形成，其形状、大小为任意的。在该实施方式中，空心部23形成为在芯轴20的一方的端面上开口的槽形状，且形成为到达凹凸部24的底部26b的内侧的深度。因此，空心部23与凹凸部24的底部26b之间的厚度变薄。若该部位的厚度变薄，则能够减少热容量，因此在加热时能够易于升温。

空心部23可以是分别设在芯轴20的两端面上的槽，也可以是在一个或两个端面上以到达凹凸部24的内侧的位置的深度局部设置的孔。而且，也可以是以贯穿芯轴20的两端面之间的方式局部设置的孔。

这样的芯轴20在所获得的复合构件的用途中、即在该实施方式的情况下为在蜗轮的用途中能够确保需要的强度等所期望的性质，且能够由能感应加热的各种金属等构成。该芯轴20形成为通过锻造设有贯穿孔22及空心部23、具有凹凸部24及平坦部25的一体形状。

若采用锻造，能够不去除材料而设置贯穿孔22及空心部23等，因此能够减少材料的浪费。另外，若采用锻造，则与滚花加工不同，能够自由地设定多个肋状突部26的形状、高度H、间隙27的最大间隔D、位置、大小等，通过调整这些，能够确保树脂外周材30的适合的接合强度。而且，若通过锻造形成多个肋状突部26，则不需要如滚花加工那样从外侧对周面加压而形成凹凸部24，即使空心部23与凹凸部24的底部26b之间的厚度如本实施方式那样较薄，例如5mm以下，也能够在周面21上容易地形成肋状突部26。

树脂外周材30是熔接在芯轴20的周面21上的树脂制的构件。该树脂外周材30由能够因在与芯轴接触地配置的状态下被芯轴20加热而被该热熔融或软化的热塑性树脂构成，能够根据复合构件的用途选择适当的材料。该材料优选为，在将嵌合孔31侧加热到熔融温度以上时，表面侧不会被熔融的程度的导热性的材料。

在该实施方式中，为了能够确保作为蜗轮所要求的强度，并且易于确保耐热性等，使用6、6-尼龙、6-尼龙、4、6-尼龙等聚酰胺。特别是，出于能够易于确保强度等理由，6-尼龙较合适，特别是机械强度、热特性、化学性质优异的M Cナイ口ン(日本ポリペン株式会社制，注册商标)较合适。另外，为了确保滑动性，也可以使用聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)等。

该实施方式的树脂外周材30呈环状。树脂外周材30的内周面紧贴并熔接在芯轴20的周面21上。即，如图4的(b)所示，熔接的树脂外周材30将设在芯轴20的周面21上的多个肋状突部26完全地埋设，树脂外周材30进入到各肋状突部26之间的间隙27内并完全地填充，牢固地粘合在各肋状突部26上，并且也充分地熔接在平坦部25上。

这样，在树脂外周材30熔接在芯轴20上的状态下，多个肋状突部26被完全地埋设，因此，从复合构件10的两端面侧观察到的芯轴20与树脂外周材30间的边界线，如图1所示形成为由平坦部25的端部构成的圆形形状。另外，树脂外周材30的外周形状及厚度形成为包括蜗轮的齿等的加工余量在内的尺寸。

接着，说明制造复合构件10的方法。

在制造复合构件10时，经由下述工序：准备树脂外周材30与芯轴20的准备工序；使树脂外周材30的嵌合孔31嵌套于芯轴20的周面21而制作组合构件40的嵌合工序；通过对芯轴20进行感应加热而将嵌套在芯轴20的周面上的树脂外周材30熔接的熔接工序；实现作为复合构件10的精度的预加工工序。

首先，在准备工序中，如图5的(a)、(b)所示，分别形成芯轴20和树脂外周材30。

如图5的(b)所示，树脂熔接用芯轴20通过锻造在芯轴20的周面21上设置沿周向并列配置有沿横切周向的方向形成的多个肋状突部26的凹凸部24和形成在多个肋状突部26的两端侧的平坦部25。平坦部25的沿中心轴线L的宽度W形成得大于相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D的0.5倍。

锻造后，也能够根据需要实施机械加工等。在机械加工中，将两端面与中心轴线L形成为规定的直角度或者以规定精度形成各部分。

如图5的(a)所示，树脂外周材30由热塑性树脂形成为环状。在该实施方式中，树脂外周材30具有与中心轴线L平行的截面圆形的外周面33、具有与芯轴20的周面21相对应的内壁面的嵌合孔31和由平面构成的两端面。两端面之间的厚度与设于芯轴20的周面21上的凹凸部24及其两侧的平坦部25的沿中心轴线L的方向的长度相对应。

嵌合孔31具有未设置凹凸形状、与中心轴线L平行地形成的截面圆形的平坦内壁面32。只要该嵌合孔31沿中心轴线L的方向的长度至少大于芯轴的凹凸部的中心轴线方向的长度，则该嵌合孔31可以是贯穿孔也可以是非贯穿孔。在该实施方式中，该嵌合孔31形成为贯穿孔。

嵌合孔31设为接触尽可能多的肋状突部的顶部的形状，优选接触全部肋状突部的顶部的形状。嵌合孔31的平坦内壁面32的内径适合为能够与芯轴20的凹凸部24嵌合的尺寸。具体地说，平坦内壁面32的内径设定得稍小于凹凸部24的由顶部26a构成的最大直径，例如设定得小0.4％～3％。若平坦内壁面32的内径相对于凹凸部24的最大直径过大，则在后述的感应加热时，不能利用多个肋状突部26的热充分地加热平坦内壁面32，熔融树脂有时难以进入到相邻的肋状突部26之间的间隙27内。另一方面，若平坦内壁面32的内径相对于凹凸部24的最大直径过小，则树脂外周材30本身会发生变形。

接着，在嵌合工序中，通过如图5的(c)所示地使树脂外周材30的嵌合孔31嵌套于芯轴20的周面21，而如图4的(a)所示地使多个肋状突部26的顶部接触平坦内壁面32并且使平坦部25与平坦内壁面32相对。通过使芯轴20嵌合于树脂外周材30的嵌合孔31内，而在相邻的肋状突部26之间形成有间隙。

为了嵌合芯轴20，例如可以使树脂外周材30加热膨胀而嵌套于芯轴20的周面21上。例如，通过在加热炉等中对树脂外周材30进行加热，使嵌合孔31的直径膨胀为与芯轴20的外径相对应的直径，从而能够容易地将芯轴20***到嵌合孔31内。

加热温度能够根据嵌合孔31的内径与芯轴20的外径的对比、热塑性树脂的种类、软化点、膨胀率等设定。例如，在聚酰胺的情况下，加热温度优选设为130℃～150℃左右。另外，若加热温度过高，则有时树脂外周材30的形状精度降低，若加热温度过低，则树脂外周材30的***需要花费功夫。

芯轴20的周面21与树脂外周材30的嵌合孔31的嵌合例如能够通过一边使用夹具等保持平行度、进行定心一边利用压力机等沿轴线方向加压而将芯轴20的周面21***树脂外周材30的嵌合孔31内。这样地制作成将芯轴20与树脂外周材30组合而成的组合构件40。

另外，在该嵌合工序之前，为了提高芯轴20与树脂外周材30之间的接合强度，也可以在芯轴20的周面21与树脂外周材30的嵌合孔31中的一方或双方上设置各种粘接材料等的粘结力提高剂层。

接着，在熔接工序中，如图5的(d)所示，利用感应加热使树脂外周材30熔接于芯轴20的凹凸部24及平坦部25上。该熔接工序使用能够将芯轴升温的装置来进行，在该实施方式中，使用高频感应加热装置。在该装置中设有用于产生交变磁场的加热线圈50，通过控制向加热线圈50的供电，能够将芯轴20的周面调整至所期望的温度。另外，在加热时，能够使组合构件40与加热线圈50以中心轴线L为中心相对旋转。

在加热时，通过使加热线圈50中流动高频电流，而对芯轴20进行感应加热，将芯轴20的表面温度维持在构成树脂外周材30的树脂的熔融温度以上的温度范围内。例如，在使用熔融温度是200℃～240℃的树脂的情况下，将芯轴20的表面温度维持在比熔融温度高20℃～60℃的温度。

由此，树脂外周材30中的与芯轴20的周面21的肋状突部26相接触的部分及其附近部分在芯轴20的热的作用下升温而软化或熔融。于是，相邻的肋状突部26之间的树脂熔融，进入到各肋状突部26之间的间隙27内，熔融树脂紧贴在凹凸部24上。另外，在树脂外周材30中的与多个肋状突部26相邻的附近位置软化或熔融的树脂紧贴在芯轴20的平坦部25的周围。

另外，在该熔接工序中，也能够将多个组合构件40支承在轴状夹具上而一起对多个进行感应加热。作为轴状夹具，例如能够使用贯穿各芯轴20的贯穿孔22内并固定、在该状态下能够与加热线圈50相对移动的夹具等。

熔接工序后，通过例如在空气中散热或利用冷却液进行冷却，在熔融树脂紧贴于芯轴20的周面的状态下固化。

在该实施方式中，之后实施预加工工序。在预加工工序中，对树脂外周材30的端面与芯轴20的端面进行机械加工，例如形成为平面形状。在此，如图5的(e)所示，通过切削端面，而将平坦部25的沿中心轴线L的宽度W变窄。切削端面的量能够适当调整，例如为相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D以下。由此，除去芯轴20的平坦部25与树脂外周材30未完全熔接的部分，能做成平坦部25与树脂外周材30在整周上直到两端部为止完全熔接的状态。也可以通过加工使平坦部25的宽度W为间隙27的最大间隔D的0.5倍～1倍。若平坦部25的宽度W过窄，则存在芯轴20与树脂外周材30的沿中心轴线L的方向的卡定力降低的情况。

在该预加工工序中，最好是将例如贯穿孔22的精度、树脂外周材30的外周面相对于中心轴线L的平行度、两端面的直角度等各部分的精度加工至规定的范围内。

由此，完成如图1所示的复合构件10的制造。

针对如此获得的复合构件10，若在贯通孔22上形成键槽、并且在树脂外周材30的外周上高精度地加工所期望的齿部等，则能够制造作为最终产品的蜗轮。

若如上所述地制造复合构件10，则能够使与被加热了的各肋状突部26相接触的树脂外周材30熔融，熔融树脂能够可靠地进入各肋状突部26之间的间隙27的内部的所有部位。因此，能够防止产生未熔接部分，能够使树脂外周材30可靠地熔接在芯轴20的周面21上。

而且，若使树脂外周材30的嵌合孔31嵌套于该芯轴20的周面21并进行感应加热，则能利用被加热了的各肋状突部26使与凹凸部24相邻的位置的树脂外周材30及与凹凸部24相邻的两端侧的位置的树脂外周材30熔融。因而，熔融树脂进入到肋状突部26之间的间隙27的内部，各肋状突部26与树脂外周材30熔接，且在各肋状突部26的两端侧的相邻位置处，熔融树脂到达平坦部25，平坦部25与树脂外周材30熔接。由此，凹凸部24整体被埋设在树脂外周材30的内部且被牢固地粘合。

将树脂外周材30熔接后，从芯轴20的两端面不会看到凹凸部24，能够获得优异的外观。另外，通过将多个肋状突部26熔接在树脂外周材30上，能提高熔接所产生的接合强度，在多个肋状突部26的侧面与进入到各肋状突部26间的树脂之间能够获得周向的机械卡定力。而且，在多个肋状突部26的两端部与平坦部25上的树脂之间能够获得沿中心轴线L的方向的机械卡定力。因此，能够使树脂外周材30以足够的强度熔接在芯轴20上。

而且，在该芯轴20上，平坦部25的宽度W形成为相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D的0.5倍以上。熔接时，配置在相邻的肋状突部26之间的树脂外周材30在各肋状突部26的热的作用下会被加热至充分地熔融的程度，则与树脂外周材30的肋状突部26相接触的部位的附近也会被熔融。因而，能够使树脂外周材30的与肋状突部26相邻且充分地被熔融的树脂可靠地与芯轴20的平坦部25接合，由此，能够确保芯轴20与树脂外周材30之间的足够的接合强度。

特别是，将平坦部25的沿中心轴线L的宽度W形成得大于相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D的0.5倍，在树脂外周材30熔接于芯轴20的周面21上后，切削端面以使芯轴20的平坦部25的宽度变窄。

因而，在熔接时，能够使树脂外周材30的两端侧在宽度较宽的平坦部25充分地熔融而可靠地熔接在平坦部25上。另外，由于在熔接后切削芯轴20的端面，因此能够获得树脂外周材30与芯轴20直到端部都充分地熔接的复合构件10。

因而，在这样的制造过程中，不需要较大地形成芯轴20的凹凸部24的凹凸形状，也不需要在树脂外周材30的内表面上设置凹凸形状。因此，能够容易地提高芯轴20与树脂外周材30之间的接合强度。

以下，说明实施例及比较例。

实施例

制作图2所示的树脂熔接用芯轴20，将与此相对应的环形状的树脂外周材30嵌套在芯轴20的周面上，通过利用高频感应加热进行熔接，制作实施例的复合构件。

树脂熔接用芯轴20由碳素钢构成，最大直径是60mm，厚度是16mm，在周面21的两端侧设有2mm的平坦部25，在该平坦部之间沿周向并列地配置有沿横切周向的方向形成的多个肋状突部26。各肋状突部26的周向的截面形状呈大致三角形形状，顶部26a的角度相对于自中心轴线L引出的法线左右对称，为大致90度。各肋状突部26的高度是0.9mm，相邻的肋状突部26之间的间隙的最大间隔D为1.9mm。另一方面，树脂外周材30是M Cナイロン(日本ポリペンコ株式会社制，注册商标)制的成形体，外径是85mm，嵌合孔31的内径是60mm，厚度是19mm。

感应加热通过控制向线圈的供电来进行，使得芯轴20的表面温度为构成树脂外周材30的树脂的大致熔融温度。

将所获得的复合构件10沿中心轴线方向切断，观察相邻的肋状突部26之间的底部26b的截面，能够确认到在两端部、在平坦部25的全长上树脂都能熔接。另外，在实施例中，树脂外周材30的树脂充分地存在于该底部26b的所有位置，能够确认能将底部26b充分地熔接。

接着，与上述相同地制作6个复合构件10，对芯轴20与树脂外周材30沿中心轴线L向相反方向施加载荷而测定屈服强度。其结果，最大值是85.9kN，最小值是62.3kN，平均值是75.2kN。

比较例1

将芯轴的各肋状突部的高度设计为大于1mm，将相邻的肋状突部26之间的间隙27的最大间隔D设计为大于2mm。此外，全部与实施例相同地制作复合构件。

将所获得的复合构件10沿中心轴线方向切断，观察相邻的肋状突部26之间的底部26b的位置的截面，在比较例1中，在相邻的肋状突部26之间，特别是在底部26b侧，存在有多处细微的未熔接部位。

另外，制作6个复合构件10，对芯轴20与树脂外周材30沿中心轴线L向相反方向施加载荷而测定屈服强度。其结果，最大值是40.3kN，最小值是30.0kN，平均值是34.2kN。能够确认到与实施例相比，屈服强度变差。

附图标记说明

10、复合构件；20、树脂熔接用芯轴；21、芯轴的周面；22、贯穿孔；23、空心部；24、凹凸部；25、平坦部；26、肋状突部；26a、顶部；26b、底部；27、间隙；30、树脂外周材；31、嵌合孔；32、平坦内壁面；33、外周面；40、组合构件；50、加热线圈；L、中心轴线；H、高度；W、宽度。

Claims (11)

1.一种芯轴，通过使该芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热，而使上述树脂外周材熔接在该芯轴的周面上，

该芯轴在上述周面上具有肋状突部和分别配设于上述肋状突部的两端侧的平坦部，该肋状突部为多个，沿横切周向的方向形成且沿该周向并列地配置，

在上述芯轴嵌合于上述树脂外周材的嵌合孔内时，在相邻的上述肋状突部间形成有间隙，

从上述芯轴的中心轴线到上述平坦部的距离在整周上小于从上述中心轴线到上述肋状突部的顶部的距离。

2.根据权利要求1所述的芯轴，其中，

上述多个肋状突部的高度是1mm以下，相邻的上述肋状突部之间的间隙是2mm以下。

3.根据权利要求1所述的芯轴，其中，

上述多个肋状突部设置为比上述平坦部向外侧突出1mm以下的高度。

4.根据权利要求1所述的芯轴，其中，

将上述芯轴的平坦部的沿上述中心轴线的宽度设为相邻的上述肋状突部之间的间隙的最大间隔的0.5倍～1倍。

5.一种复合构件，该复合构件具有权利要求1～4中任一项所述的芯轴和熔接在该芯轴的周面上的树脂外周材。

6.一种复合构件的制造方法，该制造方法通过使芯轴嵌合于树脂外周材的嵌合孔内并进行感应加热，而使上述树脂外周材熔接于上述芯轴的周面上，

准备在上述周面上设有多个肋状突部和配置在该肋状突部的两端侧的平坦部的上述芯轴，该多个肋状突部沿横切周向的方向形成且沿该周向并列地配置，

准备在上述嵌合孔内设有平坦的内壁面的上述树脂外周材，

通过使上述树脂外周材的嵌合孔嵌套于上述芯轴的周面上，而使上述多个肋状突部的顶部与上述平坦的内壁面相接触，并且使上述平坦部与上述平坦的内壁面相对，

之后进行感应加热，使上述树脂外周材熔接于上述芯轴的多个肋状突部及上述平坦部。

7.根据权利要求6所述的复合构件的制造方法，其中，

通过使上述树脂外周材的嵌合孔嵌套于上述芯轴的周面上，而使上述平坦部与上述树脂外周材的内壁面相分离地相对。

8.根据权利要求6所述的复合构件的制造方法，其中，

上述多个肋状突部的高度是1mm以下，相邻的上述肋状突部之间的间隙是2mm以下。

9.根据权利要求6所述的复合构件的制造方法，其中，

上述多个肋状突部设置为比上述平坦部向外侧突出1mm以下的高度。

10.根据权利要求6所述的复合构件的制造方法，其中，

将上述芯轴的平坦部的沿上述中心轴线的宽度设为相邻的上述肋状突部之间的间隙的最大间隔的0.5倍～1倍。

11.根据权利要求6所述的复合构件的制造方法，其中，

在上述树脂外周材熔接于上述芯轴上之后，通过切削端面，除去上述芯轴的平坦部与上述树脂外周材未完全熔接的部分。

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