JP2000033525A - 慣性圧入方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】2部材の少なくとも一方に相互に接近する向き
に運動エネルギを付与してそれら2部材を相互に圧入す
る慣性圧入方法において、圧入終了時における2部材の
相対位置を安定させる。 【解決手段】第1部材10の先端面80と第2部材12
の底面82とを互いに当接させることによって圧入終了
時における2部材10,12の相対位置を規定するとと
もに、その当接直後に少なくとも一方の部材10,12
に残っている運動エネルギを2部材10,12の少なく
とも一方の塑性変形により吸収させる。圧入終了時にお
ける2部材の相対位置が安定する。また、2部材10,
12の塑性変形能を大きくすると、運動エネルギを横軸
に、2部材の相対位置のずれ量を縦軸にとったグラフに
極大値が現れる。この極大値が小さくなるように、2部
材の塑性変形能を選定すれば、運動エネルギの付与量の
制御精度が悪くても相対位置のずれ量が小さくて済む。
に運動エネルギを付与してそれら2部材を相互に圧入す
る慣性圧入方法において、圧入終了時における2部材の
相対位置を安定させる。 【解決手段】第1部材10の先端面80と第2部材12
の底面82とを互いに当接させることによって圧入終了
時における2部材10,12の相対位置を規定するとと
もに、その当接直後に少なくとも一方の部材10,12
に残っている運動エネルギを2部材10,12の少なく
とも一方の塑性変形により吸収させる。圧入終了時にお
ける2部材の相対位置が安定する。また、2部材10,
12の塑性変形能を大きくすると、運動エネルギを横軸
に、2部材の相対位置のずれ量を縦軸にとったグラフに
極大値が現れる。この極大値が小さくなるように、2部
材の塑性変形能を選定すれば、運動エネルギの付与量の
制御精度が悪くても相対位置のずれ量が小さくて済む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2部材を相互に圧
入する技術に関するものであり、特に、2部材の少なく
とも一方に相互に接近する向きに運動エネルギを付与し
てそれら2部材を相互に圧入する技術に関するものであ
る。
入する技術に関するものであり、特に、2部材の少なく
とも一方に相互に接近する向きに運動エネルギを付与し
てそれら2部材を相互に圧入する技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】上記圧入技術は、2部材の少なくとも一
方の慣性を利用してそれら2部材を衝撃により圧入する
技術であり、特開平9−66421号公報に記載されて
いる。
方の慣性を利用してそれら2部材を衝撃により圧入する
技術であり、特開平9−66421号公報に記載されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段,作用お
よび発明の効果】慣性圧入技術においては一般に、圧入
終了時における2部材の相対位置(以下、単に「圧入終
了位置」という)を安定化させる技術が要望される。そ
の要望を満たすべく、本発明者らは先に、慣性圧入技術
において、2部材を互いに当接させることにより、圧入
終了位置を規定する技術を提案した。しかし、この提案
技術を実施するのみでは、2部材が当接した直後にそれ
ら2部材の少なくとも一方に運動エネルギが残っている
と、それら2部材に跳ね返りが生じて圧入終了位置が正
規の位置からずれてしまう。本発明は以上の事情を背景
としてなされたものであり、その課題は、2部材の圧入
終了位置を十分に安定化させ得る慣性圧入方法を提供す
ることにある。その課題は、下記の本発明の各態様によ
って解決される。各態様はそれぞれに項番号を付し、必
要に応じて他の項の番号を引用する請求項と同じ形式で
記載する。各項に記載の特徴を組み合わせて採用するこ
との可能性の理解を容易にするためである。なお、本明
細書に記載されている技術的特徴およびそれらの組合わ
せが以下のものに限定されると解釈されるべきではな
い。
よび発明の効果】慣性圧入技術においては一般に、圧入
終了時における2部材の相対位置(以下、単に「圧入終
了位置」という)を安定化させる技術が要望される。そ
の要望を満たすべく、本発明者らは先に、慣性圧入技術
において、2部材を互いに当接させることにより、圧入
終了位置を規定する技術を提案した。しかし、この提案
技術を実施するのみでは、2部材が当接した直後にそれ
ら2部材の少なくとも一方に運動エネルギが残っている
と、それら2部材に跳ね返りが生じて圧入終了位置が正
規の位置からずれてしまう。本発明は以上の事情を背景
としてなされたものであり、その課題は、2部材の圧入
終了位置を十分に安定化させ得る慣性圧入方法を提供す
ることにある。その課題は、下記の本発明の各態様によ
って解決される。各態様はそれぞれに項番号を付し、必
要に応じて他の項の番号を引用する請求項と同じ形式で
記載する。各項に記載の特徴を組み合わせて採用するこ
との可能性の理解を容易にするためである。なお、本明
細書に記載されている技術的特徴およびそれらの組合わ
せが以下のものに限定されると解釈されるべきではな
い。
【0004】(1) 2部材の少なくとも一方に、それら2
部材を相互に接近させる向きに運動エネルギを付与し
て、それら2部材を相互に圧入する方法であって、それ
ら2部材を互いに当接させることにより、圧入終了時に
おける2部材の相対位置を規定するとともに、その当接
直後に前記2部材の前記少なくとも一方に残っている運
動エネルギを2部材の少なくとも一方の塑性変形により
吸収させることを特徴とする慣性圧入方法〔請求項
1〕。この方法においては、2部材の当接直後に少なく
とも一方の2部材(2部材のうち運動エネルギを付与さ
れたもの)に残っている運動エネルギが塑性変形エネル
ギとして2部材の少なくとも一方に吸収される。したが
って、この方法によれば、2部材の当接直後に少なくと
も一方の2部材に運動エネルギが残っていても、圧入終
了位置が正規の位置から大きくずれずに済む。ここに
「2部材」の各々は、一部品として構成することも、複
数の部品の組立体として構成することもできる。各部材
を複数の部品の組立体として構成する場合には、それら
複数の部品の中に、専ら上記圧入時に使用される部品を
含むように構成することができる。専ら圧入時に使用さ
れる部品としては、2部材のうちその部品が属する部材
と他方の部材とが互いに当接した直後に、塑性変形する
ことにより、当接直後に残っている運動エネルギ(過剰
の運動エネルギ)を吸収する緩衝体がある。 (2) 前記2部材の少なくとも一方が、他方の部材と当接
すべき当接部において、その他方の部材としまり嵌合す
べきしまり嵌合部におけるより塑性変形し易いものであ
る(1) 項に記載の慣性圧入方法〔請求項2〕。この方法
によれば、当接部が、当接直後に残っている運動エネル
ギの吸収に寄与することにより、2部材の圧入終了位置
が安定化するとともに、しまり嵌合部が、他方の部材に
機械的に係合する投錨効果を生じさせることにより、2
部材の結合力が向上する。 (3) 前記2部材の少なくとも一方のビッカース硬度HV
が、前記当接部において前記しまり嵌合部におけるより
小さい(2) 項に記載の慣性圧入方法。一般に、材料の硬
度は、その材料の降伏応力との間において正の相関を有
し、具体的には、硬度が低いほど降伏応力が小さくな
る。そして、材料は降伏応力が小さいほど塑性変形し易
くなって外部からのエネルギを塑性変形エネルギとして
吸収し易くなる。したがって、材料は硬度が低いほど外
部からのエネルギを吸収し易くなる。また、材料の硬度
は、その材料の反発係数との間においても正の相関を有
し、具体的には、硬度が低いほど反発係数が小さくな
る。そして、材料は反発係数が小さいほど他の部材との
当接による跳ね返りが少なくなる。一方、硬度の測定に
は種々の方法が存在するが、その一つにビッカース硬度
が存在する。このような知見に基づき、前記(2) 項に記
載の方法の一態様として本項に記載の方法がなされたの
である。 (4) 前記2部材が互いに当接すべき2つの当接部の少な
くとも一方が、それら2つの当接部の少なくとも一方が
塑性変形するための材料の流動を許容する形状を有する
(1) ないし(3) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。こ
の方法によれば、2つの当接部の少なくとも一方の形状
因子により塑性変形し易さが確保され、それにより、当
接直後における過剰の運動エネルギの吸収が効率よく行
われる。 (5) 前記2部材がそれらの接近方向に対して直角な平面
に対して傾斜したストッパ面において互いに当接させら
れることにより、圧入終了時における2部材の相対位置
が規定される(1) ないし(4) 項のいずれかに記載の慣性
圧入方法〔請求項3〕。2部材の圧入終了位置を、2部
材をそれらの接近方向に対して直角なストッパ面におい
て互いに当接させることによって規定する場合には、そ
の当接直後に一方の部材から他方の部材に作用する過剰
力と大きさが等しい跳ね返り力が、他方の部材から一方
の部材に過剰力とは逆向きに作用することになる。これ
に対して、2部材の圧入終了位置を、2部材をそれらの
接近方向に対して直角な平面に対して傾斜したストッパ
面において互いに当接させる場合には、その当接直後に
一方の部材から他方の部材に作用する過剰力より大きさ
が小さい跳ね返り力が、他方の部材から一方の部材に過
剰力とは逆向きに作用することになる。したがって、過
剰力の大きさが同じ状況でありながら、後者の場合にお
いて前者の場合におけるより、当接直後に一方の部材が
他方の部材から受ける跳ね返り力が減少し、当接直後に
過剰力によって一方の部材が他方の部材から跳ね返る距
離が短くなる。以上の知見に基づき、本項に記載の方法
においては、2部材の圧入終了位置が、2部材がそれら
の接近方向に対して直角な平面に対して傾斜したストッ
パ面において互いに当接させられることによって規定さ
れる。したがって、この方法によれば、その当接直後に
運動エネルギが残っている場合に、2部材の少なくとも
一方の形状因子による跳ね返り力の減少というメカニズ
ムによっても、2部材の圧入終了位置が安定化する。 (6) 前記2部材の一方が、自動車のパワーステアリング
装置において使用されるトーションバーであり、他方
が、そのトーションバーに圧入されて前記パワーステア
リング装置において使用されるシャフトであり、トーシ
ョンバーのうちシャフトと当接すべき部分のビッカース
硬度HV が約450以下であり、シャフトのうちトーシ
ョンバーと当接すべき部分のビッカース硬度HV が約3
00以下である(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣
性圧入方法〔請求項4〕。本発明者らは、一方が、自動
車のパワーステアリング装置において使用されるトーシ
ョンバーであり、他方が、そのトーションバーに圧入さ
れてパワーステアリング装置において使用されるシャフ
トである2部材について実験を行い、その結果、後に詳
述するように、トーションバーのうちシャフトと当接す
べき部分のビッカース硬度HV が約450以下であり、
シャフトのうちトーションバーと当接すべき部分のビッ
カース硬度HV が約300以下である場合に、それら2
部材の跳ね返りが効果的に抑制されることが確認され
た。このような知見に基づいて本項に記載の方法がなさ
れたのである。 (7) 前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約450以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (8) 前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約400以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (9) 前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約350以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (10)前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約300以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (11)前記2部材の一方が有底の嵌合穴が形成された嵌合
凹部を備え、他方がその嵌合穴にしまり嵌合する嵌合凸
部を備え、嵌合凸部が嵌合穴の底面に当接するまで圧入
される(1) ないし(10)項のいずれかに記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、嵌合穴の底面を形成する部分と、
嵌合凸部の先端部とを、当接部として利用することがで
き、段付部,フランジ等、専用の当接部を形成する必要
がない利点がある。 (12)前記嵌合凸部の先端面にその嵌合凸部より直径の小
さい突起が設けられ、その突起が前記嵌合穴の底面に当
接させられる(11)項に記載の慣性圧入方法。このよう
に、嵌合凸部より直径の小さい突起を嵌合穴の底面に当
接させるようにすれば、突起と嵌合穴底面との当接面積
が小さくなり、両者の少なくとも一方が塑性変形し易く
なる。また、突起を介して嵌合凸部の中央部に圧縮力が
伝達され、嵌合凸部の中央部が塑性変形することによ
り、嵌合凸部の直径が増加して嵌合凹部との圧入代(し
め代)が実質的に増加し、嵌合凸部と嵌合凹部との結合
強度が向上する効果も得られる。この効果は、嵌合凸部
の中央部の硬度が外周部の硬度より低い場合に特に顕著
となる。なお、 (1)〜(11),(15)〜(21)項の各々に記載
の特徴を実施する際には、嵌合凸部の先端面にその嵌合
凸部より直径の小さい突起を設けることは不可欠ではな
い。例えば、嵌合凸部の先端部自体および/または嵌合
凹部の底部の塑性変形により、十分に過剰エネルギが吸
収されて跳ね返りが抑制あるいは防止されるのであれ
ば、突起を設ける必要はないのである。 (13)嵌合凹部の底面の中央部に凹みが形成され、その凹
みの周辺部に前記突起の角部が当接させられる(12)項に
記載の慣性圧入方法。凹みの部分は突起と当接しないた
め、その分当接面積が小さくなり、塑性変形の発生が一
層容易になる。 (14)嵌合凹部の底面の中央部に円錐形の凹みが形成さ
れ、その凹みの円錐面に前記突起の角部が当接させられ
る(12)項に記載の慣性圧入方法。凹みの円錐面と突起の
角部とを当接させれば、角部が、円錐面を形成する部分
を塑性変形させて円錐面に食い込むとともに、自身も塑
性変形して、投錨効果が生じ、2部材の結合力が増す。
突起の角部に面取りが施され、その面取り部が円錐面に
当接するようにしてもよく、面取りが施されていない尖
った角部が当接するようにしてもよい。ただし、後者の
場合には、突起や円錐面が鋳鉄等の脆性材料により形成
されていないことが望ましい。 (15)前記塑性変形が、前記2部材が互いに丁度当接する
正規圧入終了位置からの実際の圧入終了位置の、跳ね返
りによるずれ量の極大値が設定ずれ量(許容範囲の上限
値)以下となるように生じさせられる(1) ないし(14)項
のいずれかに記載の慣性圧入方法〔請求項5〕。後に実
施形態に関連して詳細に説明するように、2部材の互い
に当接する部分の少なくとも一方が塑性変形する場合に
は、2部材の少なくとも一方に付与される運動エネルギ
の増加につれて、一旦は跳ね返り量(実際の圧入終了位
置の正規圧入終了位置からのずれ量)が増加するが、さ
らに運動エネルギが大きくなると跳ね返り量が減少し、
ついには負になる。2部材の当接面が丁度当接する状態
よりさらに深く両者が圧入され、実際の圧入終了位置の
正規圧入終了位置からのずれ量が負になるのである。換
言すれば、付与運動エネルギを横軸に、跳ね返り量を縦
軸にとったグラフにおいて跳ね返り量に極大点が現れる
のである。そして、この極大値は、2部材の互いに当接
する部分の塑性変形能が大きいほど小さくなる。したが
って、2部材の当接部の塑性変形能の和を一定以上にす
れば、跳ね返り量の極大値ですら許容範囲内に納まるよ
うにすることができ、この場合には、付与運動エネルギ
量が広い範囲にばらついても、圧入長さは許容範囲内に
納まることとなる。本態様はこれを実現した態様であ
り、付与運動エネルギ量の管理が容易となって、製造コ
ストを低減させることができる。本態様の実施時には、
ずれ量の極大値が0.5mm以下となるようにすること
が望ましく、0.3mm以下となるようにすることがさ
らに望ましく、0.2mm以下となるようにすることが
特に望ましい。本(15)項から(18)項までの態様は、嵌合
凸部の先端に突起が形成される態様と組み合わせて実施
されることが望ましい。 (16)前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と嵌合凸部
とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が生じ、か
つ、前記2部材が互いに丁度当接する基準圧入終了位置
からの実際の圧入終了位置の、跳ね返りによるずれ量の
増加率が、前記運動エネルギの増加に伴って減少するず
れ量増加率減少領域において、前記2部材の圧入が行わ
れる(1) ないし(15)項のいずれかに記載の慣性圧入方法
〔請求項6〕。上記のように、跳ね返りによる圧入終了
位置のずれ量は、2部材の当接部の塑性変形と密接な関
係があり、ずれ量がずれ量増加率減少領域に入れば嵌合
凸部に実質的な塑性変形が生じ、塑性変形に基づく結合
力の実質的な増加効果が期待できる。本項から(18)項ま
での2部材の結合強度増加対策は、2部材の圧入終了位
置の安定化対策と合わせて採用すること(両方の効果が
共に得られる条件で実施すること)も、それとは独立し
て採用することもできる。 (17)前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と嵌合凸部
とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が生じ、か
つ、前記2部材が互いに丁度当接する正規圧入終了位置
からの実際の圧入終了位置の、跳ね返りによるずれ量
が、前記運動エネルギの増加に伴って減少するずれ量減
少領域において、前記2部材の圧入が行われる(1) ない
し(15)項のいずれかに記載の慣性圧入方法。ずれ量減少
領域においては一層明瞭な結合力増加効果が得られる。 (18)前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と嵌合凸部
とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が生じ、か
つ、前記2部材の圧入が、前記ずれ量減少領域であっ
て、かつ、前記跳ね返りによるずれ量が設定ずれ量以下
である領域において行われる(17)項に記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、塑性変形に基づく結合力増加効果
を享受することと、所定の圧入長さを確保することとの
両方を達成することができる。ずれ量の極大値が設定ず
れ量より大きい場合には、その極大点の両側の領域にお
いて跳ね返り量が設定ずれ量より小さくなることとなる
ため、付与エネルギ量をそれら両側の領域のいずれに属
する量に制御しても、ずれ量は設定ずれ量以下にできる
が、嵌合凸部の塑性変形に基づく結合強度の増加効果
は、極大点より付与運動エネルギが大きい領域において
は必ず得られ、かつ十分な大きさで得られるが、極大点
より付与運動エネルギが小さい領域においては得られる
場合も、得られない場合もある。 (19)2部材の少なくとも一方に、それら2部材を相互に
接近させる向きに運動エネルギを付与して、それら2部
材を相互に圧入する方法であって、それら2部材を緩衝
体を介して互いに当接させることにより、圧入終了時に
おける2部材の相対位置を規定するとともに、それら2
部材が前記緩衝体を介して当接した直後に前記2部材の
前記少なくとも一方に残っている運動エネルギを緩衝体
の塑性変形により吸収させることを特徴とする慣性圧入
方法〔請求項7〕。この方法においては、2部材が緩衝
体を介して当接した直後に少なくとも一方の2部材に残
っている運動エネルギが塑性変形エネルギとして緩衝体
に吸収される。したがって、この方法によれば、緩衝体
を介した当接直後に運動エネルギが残っていても、圧入
終了位置が正規の位置から大きくずれずに済む。また、
この方法によれば、緩衝体のエネルギ吸収特性を2部材
の材料的性質とは無関係に設計することが可能となるた
め、2部材の材料的性質に制約を課することなく過剰の
運動エネルギを効果的に吸収させることができる。本緩
衝体のエネルギ吸収特性を利用する態様においても、前
記2部材の当接部の塑性変形を利用する態様における(1
5)項以降の特徴を採用可能である。下記2項はその代表
的なものである。 (20)前記塑性変形が、前記2部材が互いに丁度当接する
正規圧入終了位置からの実際の圧入終了位置の、跳ね返
りによるずれ量が、設定ずれ量(許容範囲の上限値)以
下となる状態で生じさせられる(19)項に記載の慣性圧入
方法。 (21)前記緩衝体がそれの外径が前記2部材の互いに圧入
される嵌合凹部と嵌合凸部とのうちの嵌合凸部の外径よ
り直径の小さいものであり、かつ、前記跳ね返りによる
ずれ量が、前記運動エネルギの増加に伴って減少するず
れ量減少領域において、前記2部材の圧入が行われる(1
9)項または(20)項に記載の慣性圧入方法。緩衝体が、嵌
合凸部の先端に形成される前記突起と同様の作用をな
し、嵌合凸部の塑性変形に基づく結合強度の増加効果が
得られる。 (22)前記2部材が当接させられる際、少なくとも当接当
初において、当接突起とその当接突起より硬度が低い被
当接部との当接が生じさせられ、当接突起が被当接部に
食い込まされる (1), (2), (4),(11),(15)〜(18)項
のいずれか1つに記載の慣性圧入方法〔請求項8〕。本
態様においては、少なくとも2部材の当接当初におい
て、2部材のいずれか一方に設けられた当接突起と、他
方に設けられた被当接部とが当接し、当接突起がそれよ
り硬度の低い被当接部に食い込むことにより、被当接部
が塑性変形させられて2部材の少なくとも一方に残って
いる運動エネルギの少なくとも一部が吸収される。この
方法によれば、2部材の当接当初に少なくとも一方の2
部材に運動エネルギが残っていても、圧入終了位置が正
規の位置から大きくずれずに済む。 (23)前記2部材が、有底の嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌
合凸部とにおいてしまり嵌合させられ、前記当接突起が
前記嵌合穴の底面の一部が突出させられた当接突起であ
り、前記被当接部が前記嵌合凸部の先端面である(22)項
に記載の慣性圧入方法。当接突起を嵌合穴の底面の一部
が突出させられたものとすれば、被当接部としての嵌合
凸部の先端面との当接面積が、嵌合穴の底面と嵌合突部
の先端面全体とが当接する場合に比較して小さくなり、
塑性変形の発生が容易となる。また、嵌合凸部の先端部
が塑性変形することにより、嵌合凸部の外のり寸法が増
加して嵌合凹部との圧入代(しめ代)が実質的に増加す
るようにすれば、嵌合凸部と嵌合凹部との結合強度が向
上する効果が得られる。 (24)前記2部材が、有底の嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌
合凸部とにおいてしまり嵌合させられ、前記当接突起が
前記嵌合穴の底面と前記嵌合凸部の端面との間に介在さ
せられる、それら底面と端面との少なくとも一方より硬
度の高い介在物である(22)項に記載の慣性圧入方法。本
態様は、嵌合穴の底面あるいは嵌合凸部の先端面の一部
を突出させ、硬度を高くすることが構造上あるいは材質
上困難な場合に好適である。このように介在物により当
接突起を構成すれば、介在物の硬度を嵌合穴の底面と嵌
合凸部の端面との少なくとも一方より高くすればよく、
2部材の材質の選定や、2部材の少なくとも一方と当接
突起との硬度差の設定の自由度が増す。介在物は、2部
材のうち静止状態に維持される側の部材に、接着,粘
着,半田付け等により仮止めしてもよく、2部材のいず
れか一方にろう付け等により強固に固定してもよい。ま
た、介在物の形状によっては、2部材の一方に保持穴を
形成して、その保持穴に介在物を保持させてもよい。保
持穴が介在物を安定して保持し得る形状のものである場
合には、上記仮止め,ろう付け等を省略することも可能
である。 (25)前記介在物が鋼球である(24)項に記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、介在物を安価で剛性の高いものと
することが容易になる。市販の鋼球を使用すれば、一層
コスト低減を図り得る。 (26)前記有底の嵌合穴の内周面の底面近傍部に、直径が
他の部分より大きくされたアンダカット部が形成され、
前記当接突起の前記嵌合凸部の先端面への食込みによ
り、嵌合凸部の先端部が押し広げられて、前記アンダカ
ット部に係合させられる(23)項ないし(26)項のいずれか
1つに記載の慣性圧入方法〔請求項9〕。本態様の方法
によれば、当接突起により押し広げられる嵌合凸部の先
端部の材料の流動が、アンダカット部により許容される
ため、嵌合凸部の先端部がさらに塑性変形し易くなり、
当接当初における過剰の運動エネルギの吸収が効果的に
行われる。また、嵌合凸部の押し広げられた部分がアン
ダカット部に係合させられることにより、嵌合凸部と嵌
合凹部との抜け出しが良好に防止され、2部材の結合力
が増加する。アンダカット部は、環状の溝とすることも
可能であるし、花弁形等部分的に形成された凹部とする
ことも可能である。 (27)前記2部材が、有底の嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌
合凸部とにおいてしまり嵌合させられ、前記当接突起が
前記嵌合凸部の先端面の一部が突出させられた当接突起
であり、前記被当接部が前記嵌合穴の底面であって、当
接突起が嵌合穴の底面に食い込まされる(22)項に記載の
慣性圧入方法。本態様においては、嵌合凹部の底面が当
接当初に残っている運動エネルギの少なくとも一部を塑
性変形により吸収することにより、2部材の圧入終了位
置が安定化する。 (28)2部材の少なくとも一方に、それら2部材を相互に
接近させる向きに運動エネルギを付与して、それら2部
材を相互に圧入する方法であって、前記2部材が、貫通
した嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌合凸部とにおいてしま
り嵌合させられるものであり、その貫通した嵌合穴の嵌
合凸部が圧入される側とは反対側の開口から第3の部材
が嵌合穴の途中まで挿入された状態で、嵌合凸部がその
第3の部材に当接するまで嵌合穴に圧入されることを特
徴とする慣性圧入方法。嵌合穴が貫通穴である場合に
は、第3の部材により2部材の圧入終了位置を規定する
ことが可能である。嵌合凸部が圧入される側とは反対側
の開口から第3の部材を挿入した状態で、嵌合凸部をそ
の第3の部材に当接するまで嵌合穴に圧入すれば、嵌合
凸部の圧入終了位置を所望の位置に規定することができ
るのである。第3部材の挿入深さを選択することによ
り、2部材の圧入終了位置を適宜設定することができ
る。 (29)前記第3の部材の前記嵌合穴に挿入される部分の先
端面に、前記嵌合凸部の先端面より硬度が高い当接突起
が形成され、その当接突起が嵌合凸部の先端面に食い込
まされる(28)項に記載の慣性圧入方法〔請求項10〕。
第3の部材に形成された当接突起が嵌合凸部の先端面に
食い込まされることにより、嵌合突部の先端部が塑性変
形させられて2部材の少なくとも一方に残っている運動
エネルギの少なくとも一部が吸収されるため、嵌合凸部
と第3の部材との跳ね返りが防止または抑制され、圧入
終了位置が規定の位置から大きくずれずに済む。 (30)前記嵌合穴の内周面の、前記第3の部材の先端面に
隣接する部分に、円環状溝が形成され、前記嵌合凸部の
前記当接突起の食込みにより押し広げられた部分がその
円環状溝に係合させられる(29)項に記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、嵌合凸部の先端部が塑性変形し易
くなり、かつ、嵌合凸部の押し広げられた部分が嵌合穴
の円環状溝に係合させられることにより、2部材の結合
力がさらに増加する。
部材を相互に接近させる向きに運動エネルギを付与し
て、それら2部材を相互に圧入する方法であって、それ
ら2部材を互いに当接させることにより、圧入終了時に
おける2部材の相対位置を規定するとともに、その当接
直後に前記2部材の前記少なくとも一方に残っている運
動エネルギを2部材の少なくとも一方の塑性変形により
吸収させることを特徴とする慣性圧入方法〔請求項
1〕。この方法においては、2部材の当接直後に少なく
とも一方の2部材(2部材のうち運動エネルギを付与さ
れたもの)に残っている運動エネルギが塑性変形エネル
ギとして2部材の少なくとも一方に吸収される。したが
って、この方法によれば、2部材の当接直後に少なくと
も一方の2部材に運動エネルギが残っていても、圧入終
了位置が正規の位置から大きくずれずに済む。ここに
「2部材」の各々は、一部品として構成することも、複
数の部品の組立体として構成することもできる。各部材
を複数の部品の組立体として構成する場合には、それら
複数の部品の中に、専ら上記圧入時に使用される部品を
含むように構成することができる。専ら圧入時に使用さ
れる部品としては、2部材のうちその部品が属する部材
と他方の部材とが互いに当接した直後に、塑性変形する
ことにより、当接直後に残っている運動エネルギ(過剰
の運動エネルギ)を吸収する緩衝体がある。 (2) 前記2部材の少なくとも一方が、他方の部材と当接
すべき当接部において、その他方の部材としまり嵌合す
べきしまり嵌合部におけるより塑性変形し易いものであ
る(1) 項に記載の慣性圧入方法〔請求項2〕。この方法
によれば、当接部が、当接直後に残っている運動エネル
ギの吸収に寄与することにより、2部材の圧入終了位置
が安定化するとともに、しまり嵌合部が、他方の部材に
機械的に係合する投錨効果を生じさせることにより、2
部材の結合力が向上する。 (3) 前記2部材の少なくとも一方のビッカース硬度HV
が、前記当接部において前記しまり嵌合部におけるより
小さい(2) 項に記載の慣性圧入方法。一般に、材料の硬
度は、その材料の降伏応力との間において正の相関を有
し、具体的には、硬度が低いほど降伏応力が小さくな
る。そして、材料は降伏応力が小さいほど塑性変形し易
くなって外部からのエネルギを塑性変形エネルギとして
吸収し易くなる。したがって、材料は硬度が低いほど外
部からのエネルギを吸収し易くなる。また、材料の硬度
は、その材料の反発係数との間においても正の相関を有
し、具体的には、硬度が低いほど反発係数が小さくな
る。そして、材料は反発係数が小さいほど他の部材との
当接による跳ね返りが少なくなる。一方、硬度の測定に
は種々の方法が存在するが、その一つにビッカース硬度
が存在する。このような知見に基づき、前記(2) 項に記
載の方法の一態様として本項に記載の方法がなされたの
である。 (4) 前記2部材が互いに当接すべき2つの当接部の少な
くとも一方が、それら2つの当接部の少なくとも一方が
塑性変形するための材料の流動を許容する形状を有する
(1) ないし(3) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。こ
の方法によれば、2つの当接部の少なくとも一方の形状
因子により塑性変形し易さが確保され、それにより、当
接直後における過剰の運動エネルギの吸収が効率よく行
われる。 (5) 前記2部材がそれらの接近方向に対して直角な平面
に対して傾斜したストッパ面において互いに当接させら
れることにより、圧入終了時における2部材の相対位置
が規定される(1) ないし(4) 項のいずれかに記載の慣性
圧入方法〔請求項3〕。2部材の圧入終了位置を、2部
材をそれらの接近方向に対して直角なストッパ面におい
て互いに当接させることによって規定する場合には、そ
の当接直後に一方の部材から他方の部材に作用する過剰
力と大きさが等しい跳ね返り力が、他方の部材から一方
の部材に過剰力とは逆向きに作用することになる。これ
に対して、2部材の圧入終了位置を、2部材をそれらの
接近方向に対して直角な平面に対して傾斜したストッパ
面において互いに当接させる場合には、その当接直後に
一方の部材から他方の部材に作用する過剰力より大きさ
が小さい跳ね返り力が、他方の部材から一方の部材に過
剰力とは逆向きに作用することになる。したがって、過
剰力の大きさが同じ状況でありながら、後者の場合にお
いて前者の場合におけるより、当接直後に一方の部材が
他方の部材から受ける跳ね返り力が減少し、当接直後に
過剰力によって一方の部材が他方の部材から跳ね返る距
離が短くなる。以上の知見に基づき、本項に記載の方法
においては、2部材の圧入終了位置が、2部材がそれら
の接近方向に対して直角な平面に対して傾斜したストッ
パ面において互いに当接させられることによって規定さ
れる。したがって、この方法によれば、その当接直後に
運動エネルギが残っている場合に、2部材の少なくとも
一方の形状因子による跳ね返り力の減少というメカニズ
ムによっても、2部材の圧入終了位置が安定化する。 (6) 前記2部材の一方が、自動車のパワーステアリング
装置において使用されるトーションバーであり、他方
が、そのトーションバーに圧入されて前記パワーステア
リング装置において使用されるシャフトであり、トーシ
ョンバーのうちシャフトと当接すべき部分のビッカース
硬度HV が約450以下であり、シャフトのうちトーシ
ョンバーと当接すべき部分のビッカース硬度HV が約3
00以下である(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣
性圧入方法〔請求項4〕。本発明者らは、一方が、自動
車のパワーステアリング装置において使用されるトーシ
ョンバーであり、他方が、そのトーションバーに圧入さ
れてパワーステアリング装置において使用されるシャフ
トである2部材について実験を行い、その結果、後に詳
述するように、トーションバーのうちシャフトと当接す
べき部分のビッカース硬度HV が約450以下であり、
シャフトのうちトーションバーと当接すべき部分のビッ
カース硬度HV が約300以下である場合に、それら2
部材の跳ね返りが効果的に抑制されることが確認され
た。このような知見に基づいて本項に記載の方法がなさ
れたのである。 (7) 前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約450以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (8) 前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約400以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (9) 前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約350以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (10)前記2部材の少なくとも一方のうち他方の部材と当
接すべき部分のビッカース硬度HV が約300以下であ
る(1) ないし(5) 項のいずれかに記載の慣性圧入方法。 (11)前記2部材の一方が有底の嵌合穴が形成された嵌合
凹部を備え、他方がその嵌合穴にしまり嵌合する嵌合凸
部を備え、嵌合凸部が嵌合穴の底面に当接するまで圧入
される(1) ないし(10)項のいずれかに記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、嵌合穴の底面を形成する部分と、
嵌合凸部の先端部とを、当接部として利用することがで
き、段付部,フランジ等、専用の当接部を形成する必要
がない利点がある。 (12)前記嵌合凸部の先端面にその嵌合凸部より直径の小
さい突起が設けられ、その突起が前記嵌合穴の底面に当
接させられる(11)項に記載の慣性圧入方法。このよう
に、嵌合凸部より直径の小さい突起を嵌合穴の底面に当
接させるようにすれば、突起と嵌合穴底面との当接面積
が小さくなり、両者の少なくとも一方が塑性変形し易く
なる。また、突起を介して嵌合凸部の中央部に圧縮力が
伝達され、嵌合凸部の中央部が塑性変形することによ
り、嵌合凸部の直径が増加して嵌合凹部との圧入代(し
め代)が実質的に増加し、嵌合凸部と嵌合凹部との結合
強度が向上する効果も得られる。この効果は、嵌合凸部
の中央部の硬度が外周部の硬度より低い場合に特に顕著
となる。なお、 (1)〜(11),(15)〜(21)項の各々に記載
の特徴を実施する際には、嵌合凸部の先端面にその嵌合
凸部より直径の小さい突起を設けることは不可欠ではな
い。例えば、嵌合凸部の先端部自体および/または嵌合
凹部の底部の塑性変形により、十分に過剰エネルギが吸
収されて跳ね返りが抑制あるいは防止されるのであれ
ば、突起を設ける必要はないのである。 (13)嵌合凹部の底面の中央部に凹みが形成され、その凹
みの周辺部に前記突起の角部が当接させられる(12)項に
記載の慣性圧入方法。凹みの部分は突起と当接しないた
め、その分当接面積が小さくなり、塑性変形の発生が一
層容易になる。 (14)嵌合凹部の底面の中央部に円錐形の凹みが形成さ
れ、その凹みの円錐面に前記突起の角部が当接させられ
る(12)項に記載の慣性圧入方法。凹みの円錐面と突起の
角部とを当接させれば、角部が、円錐面を形成する部分
を塑性変形させて円錐面に食い込むとともに、自身も塑
性変形して、投錨効果が生じ、2部材の結合力が増す。
突起の角部に面取りが施され、その面取り部が円錐面に
当接するようにしてもよく、面取りが施されていない尖
った角部が当接するようにしてもよい。ただし、後者の
場合には、突起や円錐面が鋳鉄等の脆性材料により形成
されていないことが望ましい。 (15)前記塑性変形が、前記2部材が互いに丁度当接する
正規圧入終了位置からの実際の圧入終了位置の、跳ね返
りによるずれ量の極大値が設定ずれ量(許容範囲の上限
値)以下となるように生じさせられる(1) ないし(14)項
のいずれかに記載の慣性圧入方法〔請求項5〕。後に実
施形態に関連して詳細に説明するように、2部材の互い
に当接する部分の少なくとも一方が塑性変形する場合に
は、2部材の少なくとも一方に付与される運動エネルギ
の増加につれて、一旦は跳ね返り量(実際の圧入終了位
置の正規圧入終了位置からのずれ量)が増加するが、さ
らに運動エネルギが大きくなると跳ね返り量が減少し、
ついには負になる。2部材の当接面が丁度当接する状態
よりさらに深く両者が圧入され、実際の圧入終了位置の
正規圧入終了位置からのずれ量が負になるのである。換
言すれば、付与運動エネルギを横軸に、跳ね返り量を縦
軸にとったグラフにおいて跳ね返り量に極大点が現れる
のである。そして、この極大値は、2部材の互いに当接
する部分の塑性変形能が大きいほど小さくなる。したが
って、2部材の当接部の塑性変形能の和を一定以上にす
れば、跳ね返り量の極大値ですら許容範囲内に納まるよ
うにすることができ、この場合には、付与運動エネルギ
量が広い範囲にばらついても、圧入長さは許容範囲内に
納まることとなる。本態様はこれを実現した態様であ
り、付与運動エネルギ量の管理が容易となって、製造コ
ストを低減させることができる。本態様の実施時には、
ずれ量の極大値が0.5mm以下となるようにすること
が望ましく、0.3mm以下となるようにすることがさ
らに望ましく、0.2mm以下となるようにすることが
特に望ましい。本(15)項から(18)項までの態様は、嵌合
凸部の先端に突起が形成される態様と組み合わせて実施
されることが望ましい。 (16)前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と嵌合凸部
とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が生じ、か
つ、前記2部材が互いに丁度当接する基準圧入終了位置
からの実際の圧入終了位置の、跳ね返りによるずれ量の
増加率が、前記運動エネルギの増加に伴って減少するず
れ量増加率減少領域において、前記2部材の圧入が行わ
れる(1) ないし(15)項のいずれかに記載の慣性圧入方法
〔請求項6〕。上記のように、跳ね返りによる圧入終了
位置のずれ量は、2部材の当接部の塑性変形と密接な関
係があり、ずれ量がずれ量増加率減少領域に入れば嵌合
凸部に実質的な塑性変形が生じ、塑性変形に基づく結合
力の実質的な増加効果が期待できる。本項から(18)項ま
での2部材の結合強度増加対策は、2部材の圧入終了位
置の安定化対策と合わせて採用すること(両方の効果が
共に得られる条件で実施すること)も、それとは独立し
て採用することもできる。 (17)前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と嵌合凸部
とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が生じ、か
つ、前記2部材が互いに丁度当接する正規圧入終了位置
からの実際の圧入終了位置の、跳ね返りによるずれ量
が、前記運動エネルギの増加に伴って減少するずれ量減
少領域において、前記2部材の圧入が行われる(1) ない
し(15)項のいずれかに記載の慣性圧入方法。ずれ量減少
領域においては一層明瞭な結合力増加効果が得られる。 (18)前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と嵌合凸部
とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が生じ、か
つ、前記2部材の圧入が、前記ずれ量減少領域であっ
て、かつ、前記跳ね返りによるずれ量が設定ずれ量以下
である領域において行われる(17)項に記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、塑性変形に基づく結合力増加効果
を享受することと、所定の圧入長さを確保することとの
両方を達成することができる。ずれ量の極大値が設定ず
れ量より大きい場合には、その極大点の両側の領域にお
いて跳ね返り量が設定ずれ量より小さくなることとなる
ため、付与エネルギ量をそれら両側の領域のいずれに属
する量に制御しても、ずれ量は設定ずれ量以下にできる
が、嵌合凸部の塑性変形に基づく結合強度の増加効果
は、極大点より付与運動エネルギが大きい領域において
は必ず得られ、かつ十分な大きさで得られるが、極大点
より付与運動エネルギが小さい領域においては得られる
場合も、得られない場合もある。 (19)2部材の少なくとも一方に、それら2部材を相互に
接近させる向きに運動エネルギを付与して、それら2部
材を相互に圧入する方法であって、それら2部材を緩衝
体を介して互いに当接させることにより、圧入終了時に
おける2部材の相対位置を規定するとともに、それら2
部材が前記緩衝体を介して当接した直後に前記2部材の
前記少なくとも一方に残っている運動エネルギを緩衝体
の塑性変形により吸収させることを特徴とする慣性圧入
方法〔請求項7〕。この方法においては、2部材が緩衝
体を介して当接した直後に少なくとも一方の2部材に残
っている運動エネルギが塑性変形エネルギとして緩衝体
に吸収される。したがって、この方法によれば、緩衝体
を介した当接直後に運動エネルギが残っていても、圧入
終了位置が正規の位置から大きくずれずに済む。また、
この方法によれば、緩衝体のエネルギ吸収特性を2部材
の材料的性質とは無関係に設計することが可能となるた
め、2部材の材料的性質に制約を課することなく過剰の
運動エネルギを効果的に吸収させることができる。本緩
衝体のエネルギ吸収特性を利用する態様においても、前
記2部材の当接部の塑性変形を利用する態様における(1
5)項以降の特徴を採用可能である。下記2項はその代表
的なものである。 (20)前記塑性変形が、前記2部材が互いに丁度当接する
正規圧入終了位置からの実際の圧入終了位置の、跳ね返
りによるずれ量が、設定ずれ量(許容範囲の上限値)以
下となる状態で生じさせられる(19)項に記載の慣性圧入
方法。 (21)前記緩衝体がそれの外径が前記2部材の互いに圧入
される嵌合凹部と嵌合凸部とのうちの嵌合凸部の外径よ
り直径の小さいものであり、かつ、前記跳ね返りによる
ずれ量が、前記運動エネルギの増加に伴って減少するず
れ量減少領域において、前記2部材の圧入が行われる(1
9)項または(20)項に記載の慣性圧入方法。緩衝体が、嵌
合凸部の先端に形成される前記突起と同様の作用をな
し、嵌合凸部の塑性変形に基づく結合強度の増加効果が
得られる。 (22)前記2部材が当接させられる際、少なくとも当接当
初において、当接突起とその当接突起より硬度が低い被
当接部との当接が生じさせられ、当接突起が被当接部に
食い込まされる (1), (2), (4),(11),(15)〜(18)項
のいずれか1つに記載の慣性圧入方法〔請求項8〕。本
態様においては、少なくとも2部材の当接当初におい
て、2部材のいずれか一方に設けられた当接突起と、他
方に設けられた被当接部とが当接し、当接突起がそれよ
り硬度の低い被当接部に食い込むことにより、被当接部
が塑性変形させられて2部材の少なくとも一方に残って
いる運動エネルギの少なくとも一部が吸収される。この
方法によれば、2部材の当接当初に少なくとも一方の2
部材に運動エネルギが残っていても、圧入終了位置が正
規の位置から大きくずれずに済む。 (23)前記2部材が、有底の嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌
合凸部とにおいてしまり嵌合させられ、前記当接突起が
前記嵌合穴の底面の一部が突出させられた当接突起であ
り、前記被当接部が前記嵌合凸部の先端面である(22)項
に記載の慣性圧入方法。当接突起を嵌合穴の底面の一部
が突出させられたものとすれば、被当接部としての嵌合
凸部の先端面との当接面積が、嵌合穴の底面と嵌合突部
の先端面全体とが当接する場合に比較して小さくなり、
塑性変形の発生が容易となる。また、嵌合凸部の先端部
が塑性変形することにより、嵌合凸部の外のり寸法が増
加して嵌合凹部との圧入代(しめ代)が実質的に増加す
るようにすれば、嵌合凸部と嵌合凹部との結合強度が向
上する効果が得られる。 (24)前記2部材が、有底の嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌
合凸部とにおいてしまり嵌合させられ、前記当接突起が
前記嵌合穴の底面と前記嵌合凸部の端面との間に介在さ
せられる、それら底面と端面との少なくとも一方より硬
度の高い介在物である(22)項に記載の慣性圧入方法。本
態様は、嵌合穴の底面あるいは嵌合凸部の先端面の一部
を突出させ、硬度を高くすることが構造上あるいは材質
上困難な場合に好適である。このように介在物により当
接突起を構成すれば、介在物の硬度を嵌合穴の底面と嵌
合凸部の端面との少なくとも一方より高くすればよく、
2部材の材質の選定や、2部材の少なくとも一方と当接
突起との硬度差の設定の自由度が増す。介在物は、2部
材のうち静止状態に維持される側の部材に、接着,粘
着,半田付け等により仮止めしてもよく、2部材のいず
れか一方にろう付け等により強固に固定してもよい。ま
た、介在物の形状によっては、2部材の一方に保持穴を
形成して、その保持穴に介在物を保持させてもよい。保
持穴が介在物を安定して保持し得る形状のものである場
合には、上記仮止め,ろう付け等を省略することも可能
である。 (25)前記介在物が鋼球である(24)項に記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、介在物を安価で剛性の高いものと
することが容易になる。市販の鋼球を使用すれば、一層
コスト低減を図り得る。 (26)前記有底の嵌合穴の内周面の底面近傍部に、直径が
他の部分より大きくされたアンダカット部が形成され、
前記当接突起の前記嵌合凸部の先端面への食込みによ
り、嵌合凸部の先端部が押し広げられて、前記アンダカ
ット部に係合させられる(23)項ないし(26)項のいずれか
1つに記載の慣性圧入方法〔請求項9〕。本態様の方法
によれば、当接突起により押し広げられる嵌合凸部の先
端部の材料の流動が、アンダカット部により許容される
ため、嵌合凸部の先端部がさらに塑性変形し易くなり、
当接当初における過剰の運動エネルギの吸収が効果的に
行われる。また、嵌合凸部の押し広げられた部分がアン
ダカット部に係合させられることにより、嵌合凸部と嵌
合凹部との抜け出しが良好に防止され、2部材の結合力
が増加する。アンダカット部は、環状の溝とすることも
可能であるし、花弁形等部分的に形成された凹部とする
ことも可能である。 (27)前記2部材が、有底の嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌
合凸部とにおいてしまり嵌合させられ、前記当接突起が
前記嵌合凸部の先端面の一部が突出させられた当接突起
であり、前記被当接部が前記嵌合穴の底面であって、当
接突起が嵌合穴の底面に食い込まされる(22)項に記載の
慣性圧入方法。本態様においては、嵌合凹部の底面が当
接当初に残っている運動エネルギの少なくとも一部を塑
性変形により吸収することにより、2部材の圧入終了位
置が安定化する。 (28)2部材の少なくとも一方に、それら2部材を相互に
接近させる向きに運動エネルギを付与して、それら2部
材を相互に圧入する方法であって、前記2部材が、貫通
した嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌合凸部とにおいてしま
り嵌合させられるものであり、その貫通した嵌合穴の嵌
合凸部が圧入される側とは反対側の開口から第3の部材
が嵌合穴の途中まで挿入された状態で、嵌合凸部がその
第3の部材に当接するまで嵌合穴に圧入されることを特
徴とする慣性圧入方法。嵌合穴が貫通穴である場合に
は、第3の部材により2部材の圧入終了位置を規定する
ことが可能である。嵌合凸部が圧入される側とは反対側
の開口から第3の部材を挿入した状態で、嵌合凸部をそ
の第3の部材に当接するまで嵌合穴に圧入すれば、嵌合
凸部の圧入終了位置を所望の位置に規定することができ
るのである。第3部材の挿入深さを選択することによ
り、2部材の圧入終了位置を適宜設定することができ
る。 (29)前記第3の部材の前記嵌合穴に挿入される部分の先
端面に、前記嵌合凸部の先端面より硬度が高い当接突起
が形成され、その当接突起が嵌合凸部の先端面に食い込
まされる(28)項に記載の慣性圧入方法〔請求項10〕。
第3の部材に形成された当接突起が嵌合凸部の先端面に
食い込まされることにより、嵌合突部の先端部が塑性変
形させられて2部材の少なくとも一方に残っている運動
エネルギの少なくとも一部が吸収されるため、嵌合凸部
と第3の部材との跳ね返りが防止または抑制され、圧入
終了位置が規定の位置から大きくずれずに済む。 (30)前記嵌合穴の内周面の、前記第3の部材の先端面に
隣接する部分に、円環状溝が形成され、前記嵌合凸部の
前記当接突起の食込みにより押し広げられた部分がその
円環状溝に係合させられる(29)項に記載の慣性圧入方
法。本態様によれば、嵌合凸部の先端部が塑性変形し易
くなり、かつ、嵌合凸部の押し広げられた部分が嵌合穴
の円環状溝に係合させられることにより、2部材の結合
力がさらに増加する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明のさらに具体的な実
施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態は、第1部材を移動部材、第2部
材を静止部材として第1部材を第2部材に圧入する方法
であり、具体的には、図1に示すように、第1部材10
を加速して第1部材10のうちの嵌合凸部11を第2部
材12のうちの嵌合凹部16に圧入する方法である。第
1部材10は車両のパワーステアリング装置において使
用されるトーションバーであり、一方、第2部材12は
そのパワーステアリング装置においてそのトーションバ
ーと離脱不能かつ相対回転不能に圧入されるシャフトで
ある。また、両部材10,12は調質鋼製である。
施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態は、第1部材を移動部材、第2部
材を静止部材として第1部材を第2部材に圧入する方法
であり、具体的には、図1に示すように、第1部材10
を加速して第1部材10のうちの嵌合凸部11を第2部
材12のうちの嵌合凹部16に圧入する方法である。第
1部材10は車両のパワーステアリング装置において使
用されるトーションバーであり、一方、第2部材12は
そのパワーステアリング装置においてそのトーションバ
ーと離脱不能かつ相対回転不能に圧入されるシャフトで
ある。また、両部材10,12は調質鋼製である。
【0006】第1部材10は円形断面で一軸線に沿って
延びる形状を有しており、それの一端部に前記嵌合凸部
11が形成されている。第2部材12は、概して段付き
の円柱状を成すとともに、一端面の中央に有底の嵌合穴
17が形成されてその嵌合穴17を形成する部分が前記
嵌合凹部16とされている。嵌合穴17の底面の中央部
には凹み18が形成されている。この凹み18は、第2
部材12をリーマ加工に先立って下穴加工する際にドリ
ルの先端により形成される。
延びる形状を有しており、それの一端部に前記嵌合凸部
11が形成されている。第2部材12は、概して段付き
の円柱状を成すとともに、一端面の中央に有底の嵌合穴
17が形成されてその嵌合穴17を形成する部分が前記
嵌合凹部16とされている。嵌合穴17の底面の中央部
には凹み18が形成されている。この凹み18は、第2
部材12をリーマ加工に先立って下穴加工する際にドリ
ルの先端により形成される。
【0007】嵌合凸部11と嵌合凹部16とがしまり嵌
合させられるため、嵌合凸部11の外径の圧入前寸法が
嵌合凹部16の内径の圧入前寸法より大きくされてい
る。嵌合凸部11の外周面には、それぞれ軸方向に延び
るランドと溝とが周方向に交互に並んだセレーションが
形成されている。
合させられるため、嵌合凸部11の外径の圧入前寸法が
嵌合凹部16の内径の圧入前寸法より大きくされてい
る。嵌合凸部11の外周面には、それぞれ軸方向に延び
るランドと溝とが周方向に交互に並んだセレーションが
形成されている。
【0008】本慣性圧入方法は同図に示す慣性圧入装置
により実施される。この慣性圧入装置は、第2部材12
を水平な姿勢で保持する保持装置40を備えている。保
持装置40は、ハウジング42と、そのハウジング42
に形成された空気室46とを有し、その空気室46内に
おいて第2部材12を保持する。空気室46は貫通穴4
7により常時大気と連通させられている。ハウジング4
2には、一端部において空気室46と連通し、他端部に
おいて大気と連通する貫通穴48が形成されている。こ
の貫通穴48はキャップ50がボルト52等によりハウ
ジング42に着脱可能に取り付けられることによって閉
塞される。キャップ50には、空気室46の側におい
て、第2部材12の両端部のうち第1部材10としまり
嵌合されるべき端部とは反対側の端部(後方)において
嵌合する嵌合穴53が形成されている。
により実施される。この慣性圧入装置は、第2部材12
を水平な姿勢で保持する保持装置40を備えている。保
持装置40は、ハウジング42と、そのハウジング42
に形成された空気室46とを有し、その空気室46内に
おいて第2部材12を保持する。空気室46は貫通穴4
7により常時大気と連通させられている。ハウジング4
2には、一端部において空気室46と連通し、他端部に
おいて大気と連通する貫通穴48が形成されている。こ
の貫通穴48はキャップ50がボルト52等によりハウ
ジング42に着脱可能に取り付けられることによって閉
塞される。キャップ50には、空気室46の側におい
て、第2部材12の両端部のうち第1部材10としまり
嵌合されるべき端部とは反対側の端部(後方)において
嵌合する嵌合穴53が形成されている。
【0009】慣性圧入装置はさらに、第1部材10を実
質的に気密かつ摺動可能に案内する案内通路54を備え
ている。案内通路54は、ハウジング42の内部通路5
5と通路形成部材としてのパイプ56の内部通路とによ
り、保持装置40における第2部材12と同軸に形成さ
れている。案内通路54はそれの一端部において空気室
46に接続されている。その案内通路54に第1部材1
0がそれの嵌合凸部11において実質的に気密かつ摺動
可能に嵌合されている。
質的に気密かつ摺動可能に案内する案内通路54を備え
ている。案内通路54は、ハウジング42の内部通路5
5と通路形成部材としてのパイプ56の内部通路とによ
り、保持装置40における第2部材12と同軸に形成さ
れている。案内通路54はそれの一端部において空気室
46に接続されている。その案内通路54に第1部材1
0がそれの嵌合凸部11において実質的に気密かつ摺動
可能に嵌合されている。
【0010】慣性圧入装置はさらに、第1部材10を加
速する加速装置58を備えている。加速装置58は、第
1部材10の後方圧を大気圧より高圧にする高圧化装置
60を備えている。高圧化装置60は、(a) ハウジング
62と、(b) 高圧空気を保持して必要に応じて供給する
高圧源64と、(c) ハウジング62に形成された空気室
66とを備えている。高圧源64は例えば、コンプレッ
サと制御弁とを含む構成とされる。空気室66は空気通
路68により高圧源64と接続され、また、案内通路5
4の他端部とも接続されている。
速する加速装置58を備えている。加速装置58は、第
1部材10の後方圧を大気圧より高圧にする高圧化装置
60を備えている。高圧化装置60は、(a) ハウジング
62と、(b) 高圧空気を保持して必要に応じて供給する
高圧源64と、(c) ハウジング62に形成された空気室
66とを備えている。高圧源64は例えば、コンプレッ
サと制御弁とを含む構成とされる。空気室66は空気通
路68により高圧源64と接続され、また、案内通路5
4の他端部とも接続されている。
【0011】次に本慣性圧入方法の具体的工程を経時的
に説明する。2部材10,12の圧入に先立ち、各部材
10,12が慣性圧入装置に所定位置においてセットさ
れる。この状態で高圧空気が高圧源64から空気通路6
8を経て空気室66に供給されれば、その高圧空気は案
内通路54内の空間に供給される。高圧空気が案内通路
54内の空間に供給されれば、第1部材10の後方圧が
大気圧より高圧にされる。それにより、第1部材10は
自身の軸線に平行な方向に加速され、第1部材10が運
動エネルギを付与される。その結果、第1部材10が第
2部材12に同軸状態で接近し、やがて第1部材10が
第2部材12と接触し、それら2部材10,12の圧入
が開始される。圧入途中においては、第1部材10のセ
レーションのランドが第2部材12の嵌合凹部16の内
周面に食い込むことと、2部材10,12の摩擦熱によ
って両者が互いに溶着されることとの双方が行われ、そ
れらにより2部材10,12が強固に結合される。圧入
終了後、キャップ50をハウジング42から取り外すこ
とによって2部材10,12の圧入組立体が保持装置4
0から取り出される。
に説明する。2部材10,12の圧入に先立ち、各部材
10,12が慣性圧入装置に所定位置においてセットさ
れる。この状態で高圧空気が高圧源64から空気通路6
8を経て空気室66に供給されれば、その高圧空気は案
内通路54内の空間に供給される。高圧空気が案内通路
54内の空間に供給されれば、第1部材10の後方圧が
大気圧より高圧にされる。それにより、第1部材10は
自身の軸線に平行な方向に加速され、第1部材10が運
動エネルギを付与される。その結果、第1部材10が第
2部材12に同軸状態で接近し、やがて第1部材10が
第2部材12と接触し、それら2部材10,12の圧入
が開始される。圧入途中においては、第1部材10のセ
レーションのランドが第2部材12の嵌合凹部16の内
周面に食い込むことと、2部材10,12の摩擦熱によ
って両者が互いに溶着されることとの双方が行われ、そ
れらにより2部材10,12が強固に結合される。圧入
終了後、キャップ50をハウジング42から取り外すこ
とによって2部材10,12の圧入組立体が保持装置4
0から取り出される。
【0012】加速装置58は、標準運動エネルギより大
きい運動エネルギを第1部材10に付与するように設計
されている。標準運動エネルギは、第1部材10および
第2部材12の圧入前寸法が正規値であってそれらの圧
入代(第1部材10のセレーションの外径と第2部材1
2の圧入穴の内径との差)が正規値であり、かつ、それ
ら2部材10,12の材料の硬さも正規である状況で、
第1部材10の先端面80(第1のストッパ面)が第2
部材12の底面82(第2のストッパ面)に丁度当接し
た時に第1部材10の運動エネルギが0となる大きさで
ある。第1部材10に付与される運動エネルギがそのよ
うな大きさに設定されることにより、本実施形態におい
ては、運動エネルギ,圧入代および材料の硬さのばらつ
きが原因で、第1部材10の先端面80が第2部材12
の底面82に到達しないうちに第1部材10が停止して
しまうことが防止される。運動エネルギ,圧入代および
材料の硬さのばらつきにもかかわらず、第1部材10の
先端面80が確実に第2部材12の底面82に当接する
ようになっているのである。
きい運動エネルギを第1部材10に付与するように設計
されている。標準運動エネルギは、第1部材10および
第2部材12の圧入前寸法が正規値であってそれらの圧
入代(第1部材10のセレーションの外径と第2部材1
2の圧入穴の内径との差)が正規値であり、かつ、それ
ら2部材10,12の材料の硬さも正規である状況で、
第1部材10の先端面80(第1のストッパ面)が第2
部材12の底面82(第2のストッパ面)に丁度当接し
た時に第1部材10の運動エネルギが0となる大きさで
ある。第1部材10に付与される運動エネルギがそのよ
うな大きさに設定されることにより、本実施形態におい
ては、運動エネルギ,圧入代および材料の硬さのばらつ
きが原因で、第1部材10の先端面80が第2部材12
の底面82に到達しないうちに第1部材10が停止して
しまうことが防止される。運動エネルギ,圧入代および
材料の硬さのばらつきにもかかわらず、第1部材10の
先端面80が確実に第2部材12の底面82に当接する
ようになっているのである。
【0013】本実施形態においては、第1部材10の嵌
合凸部11全体の表面におけるビッカース硬度HV が4
30〜290の範囲内とされる一方、第2部材12の嵌
合凹部16全体の表面におけるビッカース硬度HV が2
80とされている。
合凸部11全体の表面におけるビッカース硬度HV が4
30〜290の範囲内とされる一方、第2部材12の嵌
合凹部16全体の表面におけるビッカース硬度HV が2
80とされている。
【0014】本発明者らは、本発明に先立って次のよう
な実験を行った。その実験とは、複数の第1部材10と
複数の第2部材12とから任意に抽出した複数のサンプ
ル対につき、第1部材10の表面熱処理の条件を変える
ことにより、第1部材10のビッカース硬度HV を64
0,470,430,400,360,290というよ
うに変えて第1部材10を第2部材12に圧入するとい
うものである。ただし、それら2部材10,12の圧入
代の正規値は0.2mmであり、また、第1部材10が
第2部材12に圧入され始める直前の第1部材10の速
度の正規値は210km/hである。
な実験を行った。その実験とは、複数の第1部材10と
複数の第2部材12とから任意に抽出した複数のサンプ
ル対につき、第1部材10の表面熱処理の条件を変える
ことにより、第1部材10のビッカース硬度HV を64
0,470,430,400,360,290というよ
うに変えて第1部材10を第2部材12に圧入するとい
うものである。ただし、それら2部材10,12の圧入
代の正規値は0.2mmであり、また、第1部材10が
第2部材12に圧入され始める直前の第1部材10の速
度の正規値は210km/hである。
【0015】その実験結果として、図2には、第1部材
10のビッカース硬度HV が430以下であり、かつ、
第2部材12のビッカース硬度HV が280である場合
に2部材10,12の圧入が進行する様子が経時的に、
具体的には圧入途中と先端面80と底面82との当接時
と圧入終了時とについて示されている。本図において
は、第1部材10の先端面80が第2部材12の底面8
2に当接した後に、それら2部材10,12に跳ね返り
が生じていない。それら2部材10,12の圧入がほぼ
正規の相対位置で終了し、2部材10,12の嵌合長が
正規値に精度よく一致しているのである。これは、第1
部材10が第2部材12に当接した時に第1部材10に
運動エネルギが残っていても、その運動エネルギによっ
て第1部材10および第2部材12が塑性変形すること
により、その運動エネルギが2部材10,12に吸収さ
れたためであると考えられる。ただし、各部材10,1
2の形状因子により、第1部材10が第2部材12より
塑性変形し易いため、運動エネルギを吸収するための塑
性変形は主に第1部材10において行われる。
10のビッカース硬度HV が430以下であり、かつ、
第2部材12のビッカース硬度HV が280である場合
に2部材10,12の圧入が進行する様子が経時的に、
具体的には圧入途中と先端面80と底面82との当接時
と圧入終了時とについて示されている。本図において
は、第1部材10の先端面80が第2部材12の底面8
2に当接した後に、それら2部材10,12に跳ね返り
が生じていない。それら2部材10,12の圧入がほぼ
正規の相対位置で終了し、2部材10,12の嵌合長が
正規値に精度よく一致しているのである。これは、第1
部材10が第2部材12に当接した時に第1部材10に
運動エネルギが残っていても、その運動エネルギによっ
て第1部材10および第2部材12が塑性変形すること
により、その運動エネルギが2部材10,12に吸収さ
れたためであると考えられる。ただし、各部材10,1
2の形状因子により、第1部材10が第2部材12より
塑性変形し易いため、運動エネルギを吸収するための塑
性変形は主に第1部材10において行われる。
【0016】第1部材10の塑性変形は例えば、第1部
材10の先端面80の周縁が凹む現象として現れる。第
1部材10の先端面80を構成する材料がその周縁から
中央に向かって流動することが前記凹み18により許容
されており、そのような状況において、第1部材10の
先端面80が第2部材12の底面82に当接させられる
からである。このように第1部材10の先端面80が凹
むため、第1部材10が第2部材12に過剰に圧入され
る(両部材10,12が丁度当接する正規圧入状態より
深く圧入される)現象が生じるが、その過剰圧入量は
0.2mm以下で済むことも確認された。
材10の先端面80の周縁が凹む現象として現れる。第
1部材10の先端面80を構成する材料がその周縁から
中央に向かって流動することが前記凹み18により許容
されており、そのような状況において、第1部材10の
先端面80が第2部材12の底面82に当接させられる
からである。このように第1部材10の先端面80が凹
むため、第1部材10が第2部材12に過剰に圧入され
る(両部材10,12が丁度当接する正規圧入状態より
深く圧入される)現象が生じるが、その過剰圧入量は
0.2mm以下で済むことも確認された。
【0017】これに対して、図3には、第1部材10の
ビッカース硬度HV が470以上であり、かつ、第2部
材12のビッカース硬度HV が280である場合に2部
材10,12の圧入が進行する様子が図2におけると同
様な形式で示されている。本図においては、第1部材1
0の先端面80が第2部材12の底面82に当接した直
後に、それら2部材10,12に1.5mm以上の跳ね
返りが生じている。それら2部材10,12の圧入が正
規の相対位置からずれた位置で終了していて、2部材1
0,12の嵌合長が正規値より短くなっているのであ
る。これは、第1部材10が塑性変形し難いため、2部
材10,12の当接時に第1部材10に残っていた運動
エネルギが第1部材10の塑性変形によって吸収されな
かったためであると考えられる。
ビッカース硬度HV が470以上であり、かつ、第2部
材12のビッカース硬度HV が280である場合に2部
材10,12の圧入が進行する様子が図2におけると同
様な形式で示されている。本図においては、第1部材1
0の先端面80が第2部材12の底面82に当接した直
後に、それら2部材10,12に1.5mm以上の跳ね
返りが生じている。それら2部材10,12の圧入が正
規の相対位置からずれた位置で終了していて、2部材1
0,12の嵌合長が正規値より短くなっているのであ
る。これは、第1部材10が塑性変形し難いため、2部
材10,12の当接時に第1部材10に残っていた運動
エネルギが第1部材10の塑性変形によって吸収されな
かったためであると考えられる。
【0018】このような実験結果を基礎として、本実施
形態においては、第1部材10のビッカース硬度HV が
430〜290の範囲内とされる一方、第2部材12の
ビッカース硬度HV が280とされているのである。
形態においては、第1部材10のビッカース硬度HV が
430〜290の範囲内とされる一方、第2部材12の
ビッカース硬度HV が280とされているのである。
【0019】本発明者らは、本発明に先立ち、2部材1
0,12の圧入前寸法のばらつきに起因して嵌合長が足
りない圧入組立体が発生することを防止するために、圧
入に先立って複数の2部材10,12の圧入前寸法を高
精度で測定し、その結果に基づき、それら複数の2部材
10,12の中から、圧入代が適正範囲となる2部材1
0,12の組合せを選択し、選択した組合せについて圧
入を行った。このようにすれば、不良な圧入組立体の発
生は防止されるが、高精度の寸法測定および2部材1
0,12の組合せの選択という工程が余分に必要になる
ため、圧入の作業能率を十分に高めることができない。
これに対して、本実施形態によれば、そのような余分な
工程は不要であるため、圧入の作業能率を十分に高める
ことができる。
0,12の圧入前寸法のばらつきに起因して嵌合長が足
りない圧入組立体が発生することを防止するために、圧
入に先立って複数の2部材10,12の圧入前寸法を高
精度で測定し、その結果に基づき、それら複数の2部材
10,12の中から、圧入代が適正範囲となる2部材1
0,12の組合せを選択し、選択した組合せについて圧
入を行った。このようにすれば、不良な圧入組立体の発
生は防止されるが、高精度の寸法測定および2部材1
0,12の組合せの選択という工程が余分に必要になる
ため、圧入の作業能率を十分に高めることができない。
これに対して、本実施形態によれば、そのような余分な
工程は不要であるため、圧入の作業能率を十分に高める
ことができる。
【0020】次に、本発明の第2実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第1実施形態と第1部材の先端
部の形状のみが異なり、他の要素については共通である
ため、その形状のみについて詳細に説明し、他の要素に
ついては同一の符号を使用することによって詳細な説明
を省略する。
ただし、本実施形態は、第1実施形態と第1部材の先端
部の形状のみが異なり、他の要素については共通である
ため、その形状のみについて詳細に説明し、他の要素に
ついては同一の符号を使用することによって詳細な説明
を省略する。
【0021】図4に示すように、本実施形態において
は、第1部材100の先端面102の中央部から突起1
04が一体に、かつ円形断面で同軸に延び出させられて
いる。この突起104の先端面106におけるビッカー
ス硬度HV は300とされている。第2部材12の嵌合
凹部16の圧入面におけるビッカース硬度HV は280
とされている。したがって、圧入時には、図5に示すよ
うに、第1部材100は突起104の先端面106にお
いて第2部材12の底面82に当接し、その当接直後に
第1部材100に運動エネルギが残っている場合には、
突起104が塑性変形することにより、その残っている
運動エネルギが吸収され、その結果、第1部材100の
跳ね返りが抑制される。すなわち、第1部材100にお
いてそれの一部である突起104が、塑性変形により第
1部材100の過剰の運動エネルギを吸収する緩衝部
(当接部)として機能するのである。
は、第1部材100の先端面102の中央部から突起1
04が一体に、かつ円形断面で同軸に延び出させられて
いる。この突起104の先端面106におけるビッカー
ス硬度HV は300とされている。第2部材12の嵌合
凹部16の圧入面におけるビッカース硬度HV は280
とされている。したがって、圧入時には、図5に示すよ
うに、第1部材100は突起104の先端面106にお
いて第2部材12の底面82に当接し、その当接直後に
第1部材100に運動エネルギが残っている場合には、
突起104が塑性変形することにより、その残っている
運動エネルギが吸収され、その結果、第1部材100の
跳ね返りが抑制される。すなわち、第1部材100にお
いてそれの一部である突起104が、塑性変形により第
1部材100の過剰の運動エネルギを吸収する緩衝部
(当接部)として機能するのである。
【0022】第1部材100の嵌合凸部108の外周
面、すなわち、第2部材12の嵌合凹部16に圧入され
る圧入面110におけるビッカース硬度HV は640と
されている。第1部材100は、突起104(当接部)
において軟らかく、第2部材12への圧入部(しまり嵌
合部)において硬くされているのである。このようにす
ることにより、両部材100,12の嵌合長が精度よく
管理されることになるとともに、第1部材100の硬い
セレーションのランド(凸部)が第2部材12の軟らか
い内周面に機械的にかみ合う投錨効果により、両部材1
00,12が強固に結合されることとなる。
面、すなわち、第2部材12の嵌合凹部16に圧入され
る圧入面110におけるビッカース硬度HV は640と
されている。第1部材100は、突起104(当接部)
において軟らかく、第2部材12への圧入部(しまり嵌
合部)において硬くされているのである。このようにす
ることにより、両部材100,12の嵌合長が精度よく
管理されることになるとともに、第1部材100の硬い
セレーションのランド(凸部)が第2部材12の軟らか
い内周面に機械的にかみ合う投錨効果により、両部材1
00,12が強固に結合されることとなる。
【0023】次に、本発明の第3実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は、第2実施形態と第1部材の先端
部の形状のみが異なり、他の要素については共通である
ため、その形状のみについて詳細に説明し、他の要素に
ついては同一の符号を使用することによって詳細な説明
を省略する。
ただし、本実施形態は、第2実施形態と第1部材の先端
部の形状のみが異なり、他の要素については共通である
ため、その形状のみについて詳細に説明し、他の要素に
ついては同一の符号を使用することによって詳細な説明
を省略する。
【0024】第2実施形態においては、第1部材100
の先端面102の中央部から直径が全体にわたって一定
の突起104が延び出させられていたが、本実施形態に
おいては、図6に示すように、先端部の直径が漸減させ
られている。すなわち、第1部材120の先端面122
の中央部から突起124が一体に、円形断面で、同軸に
延び出させられていることは第2実施形態と同じである
が、その突起124の先端部の周縁が面取りされている
のである。その結果、突起124の先端部に、2部材1
20,12が相互に接近する方向に直角な面に対して傾
斜したストッパ面126が形成されている。
の先端面102の中央部から直径が全体にわたって一定
の突起104が延び出させられていたが、本実施形態に
おいては、図6に示すように、先端部の直径が漸減させ
られている。すなわち、第1部材120の先端面122
の中央部から突起124が一体に、円形断面で、同軸に
延び出させられていることは第2実施形態と同じである
が、その突起124の先端部の周縁が面取りされている
のである。その結果、突起124の先端部に、2部材1
20,12が相互に接近する方向に直角な面に対して傾
斜したストッパ面126が形成されている。
【0025】本実施形態においては、図7に示すよう
に、圧入時に、第1部材120が突起124のストッパ
面126において第2部材12の底面82に当接し、そ
の当接時に第1部材120に運動エネルギが残っている
場合には、突起124が塑性変形することにより、その
残っている運動エネルギが吸収され、その結果、2部材
120,12の嵌合長が精度よく管理される。また、本
実施形態においては、突起104の先端面106、すな
わち、2部材120,12の接近方向に直角なストッパ
面において第2部材12の底面82と当接する第2実施
形態におけるとは異なり、非直角なストッパ面126で
当接する。したがって、その当接時に第1部材120に
残っている運動エネルギにより第1部材120から第2
部材12に作用する過剰力より小さい大きさで跳ね返り
力が第2部材12から第1部材120に作用し、このこ
とによっても、第1部材120の跳ね返りが抑制され
る。
に、圧入時に、第1部材120が突起124のストッパ
面126において第2部材12の底面82に当接し、そ
の当接時に第1部材120に運動エネルギが残っている
場合には、突起124が塑性変形することにより、その
残っている運動エネルギが吸収され、その結果、2部材
120,12の嵌合長が精度よく管理される。また、本
実施形態においては、突起104の先端面106、すな
わち、2部材120,12の接近方向に直角なストッパ
面において第2部材12の底面82と当接する第2実施
形態におけるとは異なり、非直角なストッパ面126で
当接する。したがって、その当接時に第1部材120に
残っている運動エネルギにより第1部材120から第2
部材12に作用する過剰力より小さい大きさで跳ね返り
力が第2部材12から第1部材120に作用し、このこ
とによっても、第1部材120の跳ね返りが抑制され
る。
【0026】本実施形態においても、第2実施形態にお
けるに準じて、突起124のストッパ面126における
ビッカース硬度HV は300とされる一方、第1部材1
20の嵌合凸部128の外周面、すなわち、第2部材1
2の嵌合凹部16に圧入される圧入面130におけるビ
ッカース硬度HV は640とされている。第1部材12
0も、突起124において軟らかく、第2部材12への
圧入部(しまり嵌合部)において硬くされているのであ
る。このようにすることにより、第2実施形態における
と同様に、2部材120,12が投錨効果により強固に
結合されることとなる。
けるに準じて、突起124のストッパ面126における
ビッカース硬度HV は300とされる一方、第1部材1
20の嵌合凸部128の外周面、すなわち、第2部材1
2の嵌合凹部16に圧入される圧入面130におけるビ
ッカース硬度HV は640とされている。第1部材12
0も、突起124において軟らかく、第2部材12への
圧入部(しまり嵌合部)において硬くされているのであ
る。このようにすることにより、第2実施形態における
と同様に、2部材120,12が投錨効果により強固に
結合されることとなる。
【0027】次に、本発明の第4実施形態を説明する。
ただし、本実施形態は第1実施形態と共通する要素が多
いため、共通する要素については同一の符号を使用する
ことによって詳細な説明を省略し、異なる要素について
のみ詳細に説明する。
ただし、本実施形態は第1実施形態と共通する要素が多
いため、共通する要素については同一の符号を使用する
ことによって詳細な説明を省略し、異なる要素について
のみ詳細に説明する。
【0028】第1実施形態においては、2部材10,1
2の当接時に第1部材10に残っている運動エネルギを
吸収する部分が第1部材10に存在するようになってい
るが、本実施形態においては、2部材10,12の圧入
終了位置がそれら2部材10,12を緩衝体を介して互
いに当接させることによって規定されるとともに、その
緩衝体の塑性変形により、2部材10,12の当接直後
に第1部材10に残っている運動エネルギが吸収される
ようになっている。
2の当接時に第1部材10に残っている運動エネルギを
吸収する部分が第1部材10に存在するようになってい
るが、本実施形態においては、2部材10,12の圧入
終了位置がそれら2部材10,12を緩衝体を介して互
いに当接させることによって規定されるとともに、その
緩衝体の塑性変形により、2部材10,12の当接直後
に第1部材10に残っている運動エネルギが吸収される
ようになっている。
【0029】図8には、その緩衝体140が正面図で示
されている。緩衝体140は、第2部材12の嵌合凹部
16の内径よりわずかに小さい直径を有する薄板円板状
を成しており、その嵌合凹部16に嵌合可能となってい
る。また、この緩衝体140の外周には複数箇所におい
て突起142が形成されており、嵌合凹部16に嵌合さ
れた状態では、その突起142において嵌合凹部16の
内周面に部分的に係合することにより、位置が簡単にず
れてしまうことが防止されている。この緩衝体140
は、2部材10,12を構成する調質鋼より軟らかい、
すなわち、塑性変形し易い銅または軟鋼で構成されてい
る。なお、第1部材10のビッカース硬度HV は470
以上、第2部材12のビッカース硬度HV は280以上
とされている。
されている。緩衝体140は、第2部材12の嵌合凹部
16の内径よりわずかに小さい直径を有する薄板円板状
を成しており、その嵌合凹部16に嵌合可能となってい
る。また、この緩衝体140の外周には複数箇所におい
て突起142が形成されており、嵌合凹部16に嵌合さ
れた状態では、その突起142において嵌合凹部16の
内周面に部分的に係合することにより、位置が簡単にず
れてしまうことが防止されている。この緩衝体140
は、2部材10,12を構成する調質鋼より軟らかい、
すなわち、塑性変形し易い銅または軟鋼で構成されてい
る。なお、第1部材10のビッカース硬度HV は470
以上、第2部材12のビッカース硬度HV は280以上
とされている。
【0030】図9には、緩衝体140を用いて圧入が行
われる様子が経時的に示されている。圧入に先立ち、緩
衝体140が第2部材12の嵌合凹部16に嵌合され、
それの底部に離脱しないように密着させられる。その
後、第1部材10の加速が開始され、やがて、第2部材
12への圧入が開始される。その後、第1部材10の先
端面80は緩衝体140を介して第2部材12の底面8
2に当接する。この当接時に第1部材10に運動エネル
ギが残っていると、その運動エネルギにより緩衝体14
0が塑性変形し、それによりその運動エネルギが吸収さ
れる。その結果、第1部材10は、当接時に未だ過剰の
運動エネルギを有していたにもかかわらず、第2部材1
2からの跳ね返りが実質的に生じない。
われる様子が経時的に示されている。圧入に先立ち、緩
衝体140が第2部材12の嵌合凹部16に嵌合され、
それの底部に離脱しないように密着させられる。その
後、第1部材10の加速が開始され、やがて、第2部材
12への圧入が開始される。その後、第1部材10の先
端面80は緩衝体140を介して第2部材12の底面8
2に当接する。この当接時に第1部材10に運動エネル
ギが残っていると、その運動エネルギにより緩衝体14
0が塑性変形し、それによりその運動エネルギが吸収さ
れる。その結果、第1部材10は、当接時に未だ過剰の
運動エネルギを有していたにもかかわらず、第2部材1
2からの跳ね返りが実質的に生じない。
【0031】このように、本実施形態においては、2部
材10,12とは別体の緩衝体140により過剰運動エ
ネルギの吸収が行われるため、その吸収のために特別な
処理を2部材10,12に施すことが不要となり、その
エネルギ吸収のために2部材10,12の材料的性質が
制約を受けずに済む。
材10,12とは別体の緩衝体140により過剰運動エ
ネルギの吸収が行われるため、その吸収のために特別な
処理を2部材10,12に施すことが不要となり、その
エネルギ吸収のために2部材10,12の材料的性質が
制約を受けずに済む。
【0032】発明者らは、前記図4および図5に示した
第1部材100および第2部材12について、圧入のた
めに付与される運動エネルギと圧入終了位置との関係
を、図10に示す慣性圧入装置を使用して調べた。本圧
入装置は、ベース200と、被圧入部材としての第2部
材12を固定的にかつ水平に保持する第1保持装置20
2と、圧入部材としての第1部材100を、第1保持装
置202によって保持されている第2部材12に接近可
能にかつ水平に保持する第2保持装置204と、その第
2保持装置204によって保持されている第1部材10
0の運動を制御する運動制御装置206とを備えてい
る。それら第1保持装置202,第2保持装置204お
よび運動制御装置206はいずれもベース200に設け
られている。運動制御装置206は、加速装置210と
実質慣性運動実現機構212とを含んでいる。
第1部材100および第2部材12について、圧入のた
めに付与される運動エネルギと圧入終了位置との関係
を、図10に示す慣性圧入装置を使用して調べた。本圧
入装置は、ベース200と、被圧入部材としての第2部
材12を固定的にかつ水平に保持する第1保持装置20
2と、圧入部材としての第1部材100を、第1保持装
置202によって保持されている第2部材12に接近可
能にかつ水平に保持する第2保持装置204と、その第
2保持装置204によって保持されている第1部材10
0の運動を制御する運動制御装置206とを備えてい
る。それら第1保持装置202,第2保持装置204お
よび運動制御装置206はいずれもベース200に設け
られている。運動制御装置206は、加速装置210と
実質慣性運動実現機構212とを含んでいる。
【0033】第1保持装置202は、フレーム220を
備えている。フレーム220は前記ベース200に固定
されている。フレーム220には、水平方向に延びる穴
222が形成されている。その穴222に保持部材とし
ての円筒部材224が着脱可能に設けられている。その
円筒部材224とフレーム220とには着脱制御部材と
しての一対のピン226が径方向に着脱可能に設けられ
ている。それら一対のピン226は円筒部材224とフ
レーム220とに径方向に同時に嵌入させられることに
よって円筒部材64がフレーム220から離脱すること
を阻止する。第2部材12の第1保持装置202への装
着は次のようにして行われる。まず、一対のピン226
を第1保持装置202から取り外し、円筒部材224を
フレーム220から取り外す。次に、その円筒部材22
4に第2部材12を固定し、両者をフレーム220に装
着する。
備えている。フレーム220は前記ベース200に固定
されている。フレーム220には、水平方向に延びる穴
222が形成されている。その穴222に保持部材とし
ての円筒部材224が着脱可能に設けられている。その
円筒部材224とフレーム220とには着脱制御部材と
しての一対のピン226が径方向に着脱可能に設けられ
ている。それら一対のピン226は円筒部材224とフ
レーム220とに径方向に同時に嵌入させられることに
よって円筒部材64がフレーム220から離脱すること
を阻止する。第2部材12の第1保持装置202への装
着は次のようにして行われる。まず、一対のピン226
を第1保持装置202から取り外し、円筒部材224を
フレーム220から取り外す。次に、その円筒部材22
4に第2部材12を固定し、両者をフレーム220に装
着する。
【0034】第2保持装置204も、フレーム230を
備えている。このフレーム230も前記ベース200に
固定されている。フレーム230には、第1保持装置2
02によって保持される第2部材12と同軸的に延びる
とともに、第1保持装置202の側において開口する有
底の保持穴232が形成されている。保持穴232は、
第1部材100を実質的に気密かつ摺動可能に嵌合する
ことにより、第1部材100を、第1保持装置202に
より保持されている第2部材12に接近可能に保持する
ものである。保持穴232の底部はストッパ部234と
されている。ストッパ部234は、第1部材100を、
図中破線で示すように、保持穴232内における正規の
位置に位置決めするものである。
備えている。このフレーム230も前記ベース200に
固定されている。フレーム230には、第1保持装置2
02によって保持される第2部材12と同軸的に延びる
とともに、第1保持装置202の側において開口する有
底の保持穴232が形成されている。保持穴232は、
第1部材100を実質的に気密かつ摺動可能に嵌合する
ことにより、第1部材100を、第1保持装置202に
より保持されている第2部材12に接近可能に保持する
ものである。保持穴232の底部はストッパ部234と
されている。ストッパ部234は、第1部材100を、
図中破線で示すように、保持穴232内における正規の
位置に位置決めするものである。
【0035】フレーム230にはエア通路240が形成
されている。このエア通路240は、ポート242にお
いて、空気を常時加圧下に蓄積するエアタンク244に
接続されている。エア通路240の途中には、制御弁と
してのニードル弁246が設けられている。このニード
ル弁246は、フレーム230に摺動可能に嵌合された
弁子248を有し、図示のように、エア通路240を遮
断して、エアタンク244からのエア(加圧空気)が保
持穴232内に流入することを阻止する遮断状態と、エ
ア通路240を開いて、エアタンク244からのエアが
保持穴232内に流入することを許容する開放状態とに
切り換わる。この切換えは、図示しない駆動装置によっ
て駆動されるカム250によって行われる。
されている。このエア通路240は、ポート242にお
いて、空気を常時加圧下に蓄積するエアタンク244に
接続されている。エア通路240の途中には、制御弁と
してのニードル弁246が設けられている。このニード
ル弁246は、フレーム230に摺動可能に嵌合された
弁子248を有し、図示のように、エア通路240を遮
断して、エアタンク244からのエア(加圧空気)が保
持穴232内に流入することを阻止する遮断状態と、エ
ア通路240を開いて、エアタンク244からのエアが
保持穴232内に流入することを許容する開放状態とに
切り換わる。この切換えは、図示しない駆動装置によっ
て駆動されるカム250によって行われる。
【0036】第2保持装置204は、案内部材としての
導管252を備えている。導管252は、一端がフレー
ム230に固定され、他端は第1保持装置202に保持
されている第2部材12の大径穴253に至るように配
設されている。導管252は、第1部材100と実質的
に気密かつ摺動可能に嵌合することにより、第1部材1
00の運動経路を規定する。すなわち、本実施形態にお
いては、保持穴232と導管252との共同によって第
1部材100の案内通路が形成されているのである。導
管252の第2部材12と嵌合させられる部分の外周に
は、軸方向に延びる溝254が形成され、排気通路を構
成している。フレーム230にはさらに、第1部材10
0が第2部材12に当接する直前に、保持穴232内に
おいて第1部材100の後方に形成されたエア室を大気
に連通させる連通孔256が形成されている。そのた
め、第1部材100が第2部材12に当接する直前に、
第1部材100後方のエア室の圧力がほぼ大気圧と等し
くなり、第1部材100は実質的な慣性運動を行う状態
となる。すなわち、エア通路240,エアタンク24
4,ニードル弁246,カム250等が前記加速装置2
10を構成し、フレーム230のうち、連通孔256を
形成する部分が前記実質慣性運動実現機構212を構成
し、それら加速装置210と実質慣性運動実現機構21
2とが互いに共同して前記運動制御装置206を構成し
ているのである。
導管252を備えている。導管252は、一端がフレー
ム230に固定され、他端は第1保持装置202に保持
されている第2部材12の大径穴253に至るように配
設されている。導管252は、第1部材100と実質的
に気密かつ摺動可能に嵌合することにより、第1部材1
00の運動経路を規定する。すなわち、本実施形態にお
いては、保持穴232と導管252との共同によって第
1部材100の案内通路が形成されているのである。導
管252の第2部材12と嵌合させられる部分の外周に
は、軸方向に延びる溝254が形成され、排気通路を構
成している。フレーム230にはさらに、第1部材10
0が第2部材12に当接する直前に、保持穴232内に
おいて第1部材100の後方に形成されたエア室を大気
に連通させる連通孔256が形成されている。そのた
め、第1部材100が第2部材12に当接する直前に、
第1部材100後方のエア室の圧力がほぼ大気圧と等し
くなり、第1部材100は実質的な慣性運動を行う状態
となる。すなわち、エア通路240,エアタンク24
4,ニードル弁246,カム250等が前記加速装置2
10を構成し、フレーム230のうち、連通孔256を
形成する部分が前記実質慣性運動実現機構212を構成
し、それら加速装置210と実質慣性運動実現機構21
2とが互いに共同して前記運動制御装置206を構成し
ているのである。
【0037】以上の構成の慣性圧入装置において、第1
部材100に付与される運動エネルギを変えるためにエ
アタンク244の圧力を種々に変え、第1部材100を
第2部材12に圧入した場合の圧力(運動エネルギの一
指標と考えることができる)と、圧入終了位置の正規圧
入終了位置からのずれ量との関係を調べた結果を図11
に示す。ここにおいて、ずれ量は、突起104の先端面
106と嵌合凹部16の底面82とが丁度当接する状態
で第1部材100が第2部材12に圧入された正規の組
立体の長さからの、実際の組立体の長さのずれ量であ
り、後者が大きい場合が正となる量である。図から明ら
かなように、圧力が増加するにつれて、ずれ量が減少す
るが、一旦0になった後増加して極大値となり、その後
再び減少し、負の値となる。ずれ量が0になる点Aを適
正圧力点(適正エネルギ点とも称し得る)、その点より
圧力が大きい領域Sを圧力過剰領域(エネルギ過剰領域
とも称し得る)、ずれ量が極大値になる点Bをずれ量極
大点、ずれ量極大点Bより運動エネルギの大きい領域T
をずれ量減少領域、ずれ量が負となる領域Vをずれ量負
領域と称することとする。
部材100に付与される運動エネルギを変えるためにエ
アタンク244の圧力を種々に変え、第1部材100を
第2部材12に圧入した場合の圧力(運動エネルギの一
指標と考えることができる)と、圧入終了位置の正規圧
入終了位置からのずれ量との関係を調べた結果を図11
に示す。ここにおいて、ずれ量は、突起104の先端面
106と嵌合凹部16の底面82とが丁度当接する状態
で第1部材100が第2部材12に圧入された正規の組
立体の長さからの、実際の組立体の長さのずれ量であ
り、後者が大きい場合が正となる量である。図から明ら
かなように、圧力が増加するにつれて、ずれ量が減少す
るが、一旦0になった後増加して極大値となり、その後
再び減少し、負の値となる。ずれ量が0になる点Aを適
正圧力点(適正エネルギ点とも称し得る)、その点より
圧力が大きい領域Sを圧力過剰領域(エネルギ過剰領域
とも称し得る)、ずれ量が極大値になる点Bをずれ量極
大点、ずれ量極大点Bより運動エネルギの大きい領域T
をずれ量減少領域、ずれ量が負となる領域Vをずれ量負
領域と称することとする。
【0038】上記運動エネルギに対応する量としてエア
タンク244の圧力をx、正規圧入終了位置からのずれ
量をyで表すこととすれば、適正圧力点Aより圧力の小
さい圧力不足領域では両者の関係が直線で近似でき、圧
力過剰領域では曲線で近似できる。この曲線が3次曲線
であると仮定して関係式を求めたところ次式が得られ
た。y=−90.56x3 +106.8x2 −40.2
8x+4.994この式から、圧力xとずれ量yとの圧
力過剰領域における関係を表す3次曲線の、下に凸の部
分と上に凸の部分との境界点Cを求めることができる。
この点Cは、運動エネルギxの増加に対するずれ量yの
増加率が増加から減少に転ずる点であるので、ずれ量増
加率減少開始点と称することとし、ずれ量増加率減少開
始点より運動エネルギの大きい領域Uをずれ量増加率減
少領域と称することとする。
タンク244の圧力をx、正規圧入終了位置からのずれ
量をyで表すこととすれば、適正圧力点Aより圧力の小
さい圧力不足領域では両者の関係が直線で近似でき、圧
力過剰領域では曲線で近似できる。この曲線が3次曲線
であると仮定して関係式を求めたところ次式が得られ
た。y=−90.56x3 +106.8x2 −40.2
8x+4.994この式から、圧力xとずれ量yとの圧
力過剰領域における関係を表す3次曲線の、下に凸の部
分と上に凸の部分との境界点Cを求めることができる。
この点Cは、運動エネルギxの増加に対するずれ量yの
増加率が増加から減少に転ずる点であるので、ずれ量増
加率減少開始点と称することとし、ずれ量増加率減少開
始点より運動エネルギの大きい領域Uをずれ量増加率減
少領域と称することとする。
【0039】図示の場合には、圧力が0.3MPaから
0.6MPaの広い領域においてずれ量が±0.3mm
の範囲に納まっており、許容ずれ量の範囲が例えば±
0.4mmであれば、圧力が0.3MPaから0.6M
Paまで大きく変動しても差し支えないことになる。ま
た、許容ずれ量の範囲が狭い場合には、突起104を塑
性変形し易くすることによりずれ量の極大値を小さくす
れば、圧力が大きく変動してもずれ量が許容範囲内に納
まる。一般的に、互いに圧入される2部材の互いに当接
する部分の塑性変形能の和を設定塑性変形能以上とする
ことにより、ずれ量の極大値がずれ量の許容範囲内に入
るようにすれば、付与運動エネルギの所要制御精度を著
しく低くすることができるのであり、この態様が請求項
5に記載の発明の一実施形態(第5実施形態)であるこ
とになる。また、図10の慣性圧入装置は、本発明の第
5実施形態の実施に使用可能な慣性圧入装置であること
になる。
0.6MPaの広い領域においてずれ量が±0.3mm
の範囲に納まっており、許容ずれ量の範囲が例えば±
0.4mmであれば、圧力が0.3MPaから0.6M
Paまで大きく変動しても差し支えないことになる。ま
た、許容ずれ量の範囲が狭い場合には、突起104を塑
性変形し易くすることによりずれ量の極大値を小さくす
れば、圧力が大きく変動してもずれ量が許容範囲内に納
まる。一般的に、互いに圧入される2部材の互いに当接
する部分の塑性変形能の和を設定塑性変形能以上とする
ことにより、ずれ量の極大値がずれ量の許容範囲内に入
るようにすれば、付与運動エネルギの所要制御精度を著
しく低くすることができるのであり、この態様が請求項
5に記載の発明の一実施形態(第5実施形態)であるこ
とになる。また、図10の慣性圧入装置は、本発明の第
5実施形態の実施に使用可能な慣性圧入装置であること
になる。
【0040】上述のように、図11の点Aを適正圧力点
(あるいは適正エネルギ点)と称するのは、第1部材1
00と第2部材12とが、突起104の先端面106と
嵌合凹部16の底面82とが丁度当接する状態まで圧入
されることが適正と考えるからである。第1部材100
に作用させるエアの圧力をこの適正圧力点近傍に制御す
れば、第1部材100と第2部材12との組立体の寸法
精度を高くすることができるのであり、この観点からす
れば点Aは正に適正圧力点である。圧力を適正圧力点近
傍に制御して寸法精度を高める場合であっても、第1部
材100と第2部材12との当接部を塑性変形し易くし
てずれ量の極大値を小さくすることは有効である。極大
値を小さくすれば、点Aより圧力が大きい領域における
ずれ量の増加勾配が小さくなって、寸法精度の維持が容
易になるからである。
(あるいは適正エネルギ点)と称するのは、第1部材1
00と第2部材12とが、突起104の先端面106と
嵌合凹部16の底面82とが丁度当接する状態まで圧入
されることが適正と考えるからである。第1部材100
に作用させるエアの圧力をこの適正圧力点近傍に制御す
れば、第1部材100と第2部材12との組立体の寸法
精度を高くすることができるのであり、この観点からす
れば点Aは正に適正圧力点である。圧力を適正圧力点近
傍に制御して寸法精度を高める場合であっても、第1部
材100と第2部材12との当接部を塑性変形し易くし
てずれ量の極大値を小さくすることは有効である。極大
値を小さくすれば、点Aより圧力が大きい領域における
ずれ量の増加勾配が小さくなって、寸法精度の維持が容
易になるからである。
【0041】しかし、第1部材100に作用させるエア
の圧力を圧力過剰領域内の値に制御することが望ましい
場合もある。結合力向上の観点から圧力を制御する場合
がその一例(第6実施形態)である。図12に、エアタ
ンク244の圧力を0.6MPaとして、ずれ量減少領
域Tのうちずれ量が負になる領域で圧入を行った組立体
を軸線に沿って切断したものを示す。図から明らかなよ
うに、突起104が塑性変形するとともに、嵌合凸部1
1の先端面102をくぼませ、嵌合凸部11の外周面を
樽型に変形させている。嵌合凸部11の直径が増加し
て、嵌合凹部16との圧入代(しめ代)が実質的に増加
しているのであり、これによって第1部材100と第2
部材12との結合強度が向上する。この結合強度向上の
効果は、嵌合凸部11に実質的な塑性変形が生じる領域
で実質的に奏されるのであり、ずれ量増加率減少領域
U,ずれ量減少領域T,ずれ量負領域Vにおいて効果が
得られ、後者ほど大きな効果が得られる。
の圧力を圧力過剰領域内の値に制御することが望ましい
場合もある。結合力向上の観点から圧力を制御する場合
がその一例(第6実施形態)である。図12に、エアタ
ンク244の圧力を0.6MPaとして、ずれ量減少領
域Tのうちずれ量が負になる領域で圧入を行った組立体
を軸線に沿って切断したものを示す。図から明らかなよ
うに、突起104が塑性変形するとともに、嵌合凸部1
1の先端面102をくぼませ、嵌合凸部11の外周面を
樽型に変形させている。嵌合凸部11の直径が増加し
て、嵌合凹部16との圧入代(しめ代)が実質的に増加
しているのであり、これによって第1部材100と第2
部材12との結合強度が向上する。この結合強度向上の
効果は、嵌合凸部11に実質的な塑性変形が生じる領域
で実質的に奏されるのであり、ずれ量増加率減少領域
U,ずれ量減少領域T,ずれ量負領域Vにおいて効果が
得られ、後者ほど大きな効果が得られる。
【0042】さらに別の実施形態を図13ないし図16
に示す。これら各実施形態においては、図1の慣性圧入
装置を使用して第1部材が第2部材に圧入される。した
がって、上記図1および図2に示す第1実施形態と共通
の要素は図示および説明を省略し、異なる要素のみにつ
いて図示,説明する。また、以下の各実施形態における
第1部材は、上記第1実施形態と同様のものであり、そ
の形状を概略的に示し、同一の符号を使用することによ
って詳細な説明を省略する。なお、以下の各実施形態に
おいて、第1部材を第2部材に図10の慣性圧入装置に
より圧入することも可能である。
に示す。これら各実施形態においては、図1の慣性圧入
装置を使用して第1部材が第2部材に圧入される。した
がって、上記図1および図2に示す第1実施形態と共通
の要素は図示および説明を省略し、異なる要素のみにつ
いて図示,説明する。また、以下の各実施形態における
第1部材は、上記第1実施形態と同様のものであり、そ
の形状を概略的に示し、同一の符号を使用することによ
って詳細な説明を省略する。なお、以下の各実施形態に
おいて、第1部材を第2部材に図10の慣性圧入装置に
より圧入することも可能である。
【0043】図13(a),(b)において、第2部材
300は、第1実施形態における第2部材12と同様に
概して段付きの円柱状を成し(図13にはその先端部の
みを図示)、先端面の中央に有底の嵌合穴302が形成
されている。この嵌合穴302を形成する部分が嵌合凹
部16である。嵌合穴302の底面304の中央部が突
出させられて当接突起306が形成されている。本実施
形態における当接突起306は、突出先端部に向かうほ
ど小径となるほぼ円錐形を成している。第1部材10の
先端部である嵌合凸部11の先端面80は、この当接突
起306よりも硬度が低くされている。また、嵌合穴3
02の内周面の底面近傍には、嵌合穴302の他の部分
より大径の環状溝308が全周に形成されている。な
お、図においては、環状溝308が誇張して記載されて
おり、実際の環状溝308はもっと小さい。
300は、第1実施形態における第2部材12と同様に
概して段付きの円柱状を成し(図13にはその先端部の
みを図示)、先端面の中央に有底の嵌合穴302が形成
されている。この嵌合穴302を形成する部分が嵌合凹
部16である。嵌合穴302の底面304の中央部が突
出させられて当接突起306が形成されている。本実施
形態における当接突起306は、突出先端部に向かうほ
ど小径となるほぼ円錐形を成している。第1部材10の
先端部である嵌合凸部11の先端面80は、この当接突
起306よりも硬度が低くされている。また、嵌合穴3
02の内周面の底面近傍には、嵌合穴302の他の部分
より大径の環状溝308が全周に形成されている。な
お、図においては、環状溝308が誇張して記載されて
おり、実際の環状溝308はもっと小さい。
【0044】第1部材10の嵌合凸部11を第2部材3
00の嵌合凹部16に圧入する際には、図13(a)に
示すように、第1部材10が自身の軸線に平行な方向に
運動エネルギを付与されることにより、図13(b)に
示すように、第1部材10が第2部材300に同軸状に
圧入される。そして、第1部材10の先端面80と第2
部材300の当接突起306とが当接し、当接突起30
6が先端面80に食い込む。当接突起306と先端面8
0とが当接した時に第1部材10に運動エネルギが残っ
ており、その運動エネルギによって主として第1部材1
0の先端面80近傍が塑性変形させられる。それによ
り、余剰の運動エネルギが吸収されるため、第1部材1
0の跳ね返りが抑制される。当接突起306は第1部材
10の先端面80よりも硬度が高くかつ先端ほど小径と
されているため先端面80に容易に食い込み、しかも、
当接突起306は嵌合穴302の底面304から突出し
ているため、第1部材10との当接面積が小さく、第1
部材10は先端面80全体が嵌合穴302の底面304
と当接する場合に比較して塑性変形し易い。当接突起3
06により押し広げられる嵌合凸部11の先端部の、第
2部材300の環状溝308内への広がりが容易なので
あり、その広がった部分が環状溝308と係合すること
により、第1部材10の第2部材300に対する軸方向
への抜け出しを防止し、両部材の結合強度が向上する。
さらに、本形態によれば、付与される運動エネルギ量が
広い範囲にばらついても、2部材の圧入終了位置を安定
させることができ、付与運動エネルギ量の管理が容易と
なって、製造コストを低減させることができる。
00の嵌合凹部16に圧入する際には、図13(a)に
示すように、第1部材10が自身の軸線に平行な方向に
運動エネルギを付与されることにより、図13(b)に
示すように、第1部材10が第2部材300に同軸状に
圧入される。そして、第1部材10の先端面80と第2
部材300の当接突起306とが当接し、当接突起30
6が先端面80に食い込む。当接突起306と先端面8
0とが当接した時に第1部材10に運動エネルギが残っ
ており、その運動エネルギによって主として第1部材1
0の先端面80近傍が塑性変形させられる。それによ
り、余剰の運動エネルギが吸収されるため、第1部材1
0の跳ね返りが抑制される。当接突起306は第1部材
10の先端面80よりも硬度が高くかつ先端ほど小径と
されているため先端面80に容易に食い込み、しかも、
当接突起306は嵌合穴302の底面304から突出し
ているため、第1部材10との当接面積が小さく、第1
部材10は先端面80全体が嵌合穴302の底面304
と当接する場合に比較して塑性変形し易い。当接突起3
06により押し広げられる嵌合凸部11の先端部の、第
2部材300の環状溝308内への広がりが容易なので
あり、その広がった部分が環状溝308と係合すること
により、第1部材10の第2部材300に対する軸方向
への抜け出しを防止し、両部材の結合強度が向上する。
さらに、本形態によれば、付与される運動エネルギ量が
広い範囲にばらついても、2部材の圧入終了位置を安定
させることができ、付与運動エネルギ量の管理が容易と
なって、製造コストを低減させることができる。
【0045】第2部材の嵌合穴の底面に形成する当接突
起は、上述のように第2部材と一体的に形成することも
可能であるし、以下に示すように別部材を嵌合穴の底面
に取り付けて当接突起とすることも可能である。図14
(a)に示すように、第2部材400において、嵌合穴
402の底面404の中央部に凹み406を形成し、こ
の凹み406に鋼球408を接着等適宜の手段により固
定する。鋼球408は、嵌合穴402の底面404より
突出し、上記図13に示す実施形態における当接突起3
06と同様に作用する。また、嵌合穴402の内周面の
底面近傍には、環状溝308と同様の環状溝410が形
成されている。鋼球408は、第1部材10の先端面8
0および第2部材の底面404より硬度が高くされ、第
2部材の底面404は第1部材10の先端面80より硬
度が高くされている。そのため、圧入時に、図14
(b)に示すように、鋼球408の食い込みにより嵌合
凸部11の先端部が押し広げられ、環状溝410に係合
させられる。本実施形態は、嵌合穴の底面に突起を形成
し難い場合、あるいは突起の硬度を十分に高くし難い場
合等に好適である。
起は、上述のように第2部材と一体的に形成することも
可能であるし、以下に示すように別部材を嵌合穴の底面
に取り付けて当接突起とすることも可能である。図14
(a)に示すように、第2部材400において、嵌合穴
402の底面404の中央部に凹み406を形成し、こ
の凹み406に鋼球408を接着等適宜の手段により固
定する。鋼球408は、嵌合穴402の底面404より
突出し、上記図13に示す実施形態における当接突起3
06と同様に作用する。また、嵌合穴402の内周面の
底面近傍には、環状溝308と同様の環状溝410が形
成されている。鋼球408は、第1部材10の先端面8
0および第2部材の底面404より硬度が高くされ、第
2部材の底面404は第1部材10の先端面80より硬
度が高くされている。そのため、圧入時に、図14
(b)に示すように、鋼球408の食い込みにより嵌合
凸部11の先端部が押し広げられ、環状溝410に係合
させられる。本実施形態は、嵌合穴の底面に突起を形成
し難い場合、あるいは突起の硬度を十分に高くし難い場
合等に好適である。
【0046】図15に示すように、第2部材500に形
成された嵌合穴502が貫通穴である場合には、第1部
材10の圧入終了位置を規定するストッパ部材504を
設けることが有効である。図15(a)に示すように、
第1部材10の先端面80の圧入終了位置に対応する嵌
合穴502の内周面に、嵌合穴502のそれ以外の部分
より大径の環状溝506を形成する。そして、図15
(b)に示すように、第1部材10が圧入される側とは
反対側の開口からストッパ部材504を挿入する。スト
ッパ部材504は、小径部508およびフランジ部51
0を有する段付きの円柱状を成し、小径部508を第2
部材500の嵌合穴502に、フランジ部510が第2
部材500の端面に当接するまで嵌合させ、かつ、フラ
ンジ部510を図示を省略する受け部材に受けさせる。
小径部508の先端面512の中央部には、図13にお
ける当接突起306と同様、当接突起514を形成す
る。第1部材10に、第2部材500に接近する向きの
運動エネルギが付与されれば、図15(c)に示すよう
に、第1部材10の嵌合凸部11の先端面80がストッ
パ部材504の当接突起514に当接し、嵌合凸部11
の先端部が塑性変形して余剰の運動エネルギが吸収され
るとともに、上記先端部の押し広げられた部分が第2部
材500の環状溝506に係合させられる。
成された嵌合穴502が貫通穴である場合には、第1部
材10の圧入終了位置を規定するストッパ部材504を
設けることが有効である。図15(a)に示すように、
第1部材10の先端面80の圧入終了位置に対応する嵌
合穴502の内周面に、嵌合穴502のそれ以外の部分
より大径の環状溝506を形成する。そして、図15
(b)に示すように、第1部材10が圧入される側とは
反対側の開口からストッパ部材504を挿入する。スト
ッパ部材504は、小径部508およびフランジ部51
0を有する段付きの円柱状を成し、小径部508を第2
部材500の嵌合穴502に、フランジ部510が第2
部材500の端面に当接するまで嵌合させ、かつ、フラ
ンジ部510を図示を省略する受け部材に受けさせる。
小径部508の先端面512の中央部には、図13にお
ける当接突起306と同様、当接突起514を形成す
る。第1部材10に、第2部材500に接近する向きの
運動エネルギが付与されれば、図15(c)に示すよう
に、第1部材10の嵌合凸部11の先端面80がストッ
パ部材504の当接突起514に当接し、嵌合凸部11
の先端部が塑性変形して余剰の運動エネルギが吸収され
るとともに、上記先端部の押し広げられた部分が第2部
材500の環状溝506に係合させられる。
【0047】当接突起を第1部材側に形成することも可
能である。例えば、図16に示すように、第1部材60
0の嵌合凸部602の先端面604に当接突起306と
同様の当接突起606を形成するのである。第2部材6
08の一端面の中央には有底の嵌合穴610を形成し、
その嵌合穴610を形成した部分を嵌合凹部612とす
る。嵌合穴610の底面614は、嵌合凸部602の少
なくとも当接突起606より硬度を低くする。第1部材
600が第2部材608に圧入される際、嵌合凸部60
2の当接突起606が嵌合穴610の底面614に食い
込んで底面614近傍を塑性変形させ、それにより底面
614の盛り上がらされた部分と嵌合凸部602の先端
面604とが密着することにより、余剰の運動エネルギ
が吸収されるとともに第1部材600と第2部材608
との圧入終了位置が決まる。
能である。例えば、図16に示すように、第1部材60
0の嵌合凸部602の先端面604に当接突起306と
同様の当接突起606を形成するのである。第2部材6
08の一端面の中央には有底の嵌合穴610を形成し、
その嵌合穴610を形成した部分を嵌合凹部612とす
る。嵌合穴610の底面614は、嵌合凸部602の少
なくとも当接突起606より硬度を低くする。第1部材
600が第2部材608に圧入される際、嵌合凸部60
2の当接突起606が嵌合穴610の底面614に食い
込んで底面614近傍を塑性変形させ、それにより底面
614の盛り上がらされた部分と嵌合凸部602の先端
面604とが密着することにより、余剰の運動エネルギ
が吸収されるとともに第1部材600と第2部材608
との圧入終了位置が決まる。
【0048】以上の説明から明らかなように、図13お
よび図14に示す各実施形態が、請求項8および9に記
載の発明の一実施形態(第7,第8実施形態)であり、
図15に示す実施形態が請求項10に記載の発明の一実
施形態(第9実施形態)である。また、図16に示す実
施形態は、請求項8に記載の発明の一実施形態(第10
実施形態)である。そして、嵌合凸部11の先端面80
および第2部材608の底面614が請求項8ないし1
0に記載の被当接部を構成している。また、ストッパ部
材504が請求項10に記載の第3の部材を構成してい
る。さらに、上記環状溝308,410,506は、請
求項9に記載のアンダカット部の一例であるが、その
他、花弁形等部分的に形成された凹部等適宜の形状を採
用可能である。
よび図14に示す各実施形態が、請求項8および9に記
載の発明の一実施形態(第7,第8実施形態)であり、
図15に示す実施形態が請求項10に記載の発明の一実
施形態(第9実施形態)である。また、図16に示す実
施形態は、請求項8に記載の発明の一実施形態(第10
実施形態)である。そして、嵌合凸部11の先端面80
および第2部材608の底面614が請求項8ないし1
0に記載の被当接部を構成している。また、ストッパ部
材504が請求項10に記載の第3の部材を構成してい
る。さらに、上記環状溝308,410,506は、請
求項9に記載のアンダカット部の一例であるが、その
他、花弁形等部分的に形成された凹部等適宜の形状を採
用可能である。
【0049】以上、本発明の実施の形態のいくつかを図
面に基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、当業
者の知識に基づいて種々の変形,改良を施した形態で本
発明を実施することができる。
面に基づいて詳細に説明したが、これらの他にも、当業
者の知識に基づいて種々の変形,改良を施した形態で本
発明を実施することができる。
【図1】本発明の第1実施形態である慣性圧入方法を実
施するのに好適な慣性圧入装置を示す側面断面図であ
る。
施するのに好適な慣性圧入装置を示す側面断面図であ
る。
【図2】上記第1実施形態において2部材の圧入が進行
する様子を示す側面断面図である。
する様子を示す側面断面図である。
【図3】上記第1実施形態に対する比較例において2部
材の圧入が進行する様子を示す側面断面図である。
材の圧入が進行する様子を示す側面断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態である慣性圧入方法にお
ける2部材の一方を示す側面図である。
ける2部材の一方を示す側面図である。
【図5】それら2部材の圧入終了状態を示す側面断面図
である。
である。
【図6】本発明の第3実施形態である慣性圧入方法にお
ける2部材の一方を示す側面図である。
ける2部材の一方を示す側面図である。
【図7】それら2部材の圧入終了状態を示す側面断面図
である。
である。
【図8】本発明の第4実施形態である慣性圧入方法にお
ける緩衝体を示す正面図である。
ける緩衝体を示す正面図である。
【図9】その慣性圧入方法による2部材の圧入終了状態
を示す側面断面図である。
を示す側面断面図である。
【図10】本発明の第5実施形態および第6実施形態の
慣性圧入方法を実施するのに好適な慣性圧入装置を示す
側面断面図である。
慣性圧入方法を実施するのに好適な慣性圧入装置を示す
側面断面図である。
【図11】本発明の第5実施形態および第6実施形態の
慣性圧入方法を説明するためのグラフである。
慣性圧入方法を説明するためのグラフである。
【図12】上記第6実施形態である慣性圧入方法により
圧入された組立体を軸線に沿って切断したものを拡大し
て示す図である。
圧入された組立体を軸線に沿って切断したものを拡大し
て示す図である。
【図13】本発明の第7実施形態である慣性圧入方法に
おける2部材の圧入が進行する様子を示す側面断面図で
ある。
おける2部材の圧入が進行する様子を示す側面断面図で
ある。
【図14】本発明の第8実施形態である慣性圧入方法に
おける2部材の圧入が進行する様子を示す側面断面図で
ある。
おける2部材の圧入が進行する様子を示す側面断面図で
ある。
【図15】本発明の第9実施形態である慣性圧入方法に
おける2部材の圧入が進行する様子を示す側面断面図で
ある。
おける2部材の圧入が進行する様子を示す側面断面図で
ある。
【図16】本発明の第10実施形態である慣性圧入方法
による圧入された組立体を軸線に沿って切断したものを
拡大して示す図である。
による圧入された組立体を軸線に沿って切断したものを
拡大して示す図である。
10,100,120:第1部材 12:第2部材
80,102,122:先端面 82:底面 1
04,124:突起 106:先端面 110,1
30:圧入面 126:ストッパ面 140:緩衝
体 300,400,500,608:第2部材
304,404,614:底面 306,514,6
06:当接突起 308,410,506:環状溝
408:鋼球 504:ストッパ部材 512:
先端面 600:第1部材 604:先端面
80,102,122:先端面 82:底面 1
04,124:突起 106:先端面 110,1
30:圧入面 126:ストッパ面 140:緩衝
体 300,400,500,608:第2部材
304,404,614:底面 306,514,6
06:当接突起 308,410,506:環状溝
408:鋼球 504:ストッパ部材 512:
先端面 600:第1部材 604:先端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 公貴 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中岡 正樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 竹内 宏幸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 乾 美智也 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3C030 BB05 BC21
Claims (10)
- 【請求項1】2部材の少なくとも一方に、それら2部材
を相互に接近させる向きに運動エネルギを付与して、そ
れら2部材を相互に圧入する方法であって、 それら2部材を互いに当接させることにより、圧入終了
時における2部材の相対位置を規定するとともに、その
当接直後に前記2部材の前記少なくとも一方に残ってい
る運動エネルギを2部材の少なくとも一方の塑性変形に
より吸収させることを特徴とする慣性圧入方法。 - 【請求項2】前記2部材の少なくとも一方が、他方の部
材と当接すべき当接部において、その他方の部材としま
り嵌合すべきしまり嵌合部におけるより塑性変形し易い
ものである請求項1に記載の慣性圧入方法。 - 【請求項3】前記2部材がそれらの接近方向に対して直
角な平面に対して傾斜したストッパ面において互いに当
接させられることにより、圧入終了時における2部材の
相対位置が規定される請求項1または2に記載の慣性圧
入方法。 - 【請求項4】前記2部材の一方が、自動車のパワーステ
アリング装置において使用されるトーションバーであ
り、他方が、そのトーションバーに圧入されて前記パワ
ーステアリング装置において使用されるシャフトであ
り、トーションバーのうちシャフトと当接すべき部分の
ビッカース硬度HV が約450以下であり、シャフトの
うちトーションバーと当接すべき部分のビッカース硬度
HV が約300以下である請求項1ないし3のいずれか
に記載の慣性圧入方法。 - 【請求項5】前記塑性変形が、前記2部材が互いに丁度
当接する正規圧入終了位置からの実際の圧入終了位置
の、跳ね返りによるずれ量の極大値が設定ずれ量以下と
なるように生じさせられる請求項1ないし4のいずれか
に記載の慣性圧入方法。 - 【請求項6】前記2部材の互いに圧入される嵌合凹部と
嵌合凸部とのうち少なくとも嵌合凸部に前記塑性変形が
生じ、かつ、前記2部材が互いに丁度当接する正規圧入
終了位置からの実際の圧入終了位置の、跳ね返りによる
ずれ量の増加率が、前記運動エネルギの増加に伴って減
少するずれ量増加率減少領域において、前記2部材の圧
入が行われる請求項1ないし5のいずれかに記載の慣性
圧入方法。 - 【請求項7】2部材の少なくとも一方に、それら2部材
を相互に接近させる向きに運動エネルギを付与して、そ
れら2部材を相互に圧入する方法であって、それら2部
材を緩衝体を介して互いに当接させることにより、圧入
終了時における2部材の相対位置を規定するとともに、
それら2部材が前記緩衝体を介して当接した直後に前記
2部材の前記少なくとも一方に残っている運動エネルギ
を緩衝体の塑性変形により吸収させることを特徴とする
慣性圧入方法。 - 【請求項8】前記2部材が当接させられる際、少なくと
も当接当初において、当接突起とその当接突起より硬度
が低い被当接部との当接が生じさせられ、当接突起が被
当接部に食い込まされる請求項1,2,4ないし7項の
いずれか1つに記載の慣性圧入方法。 - 【請求項9】前記2部材が、有底の嵌合穴を有する嵌合
凹部と嵌合凸部とのしまり嵌合により互いに圧入され、
前記有底の嵌合穴の内周面の底面近傍部に、直径が他の
部分より大きくされたアンダカット部が形成され、前記
当接突起の前記嵌合凸部の先端面への食込みにより、嵌
合凸部の先端部が押し広げられて、前記アンダカット部
に係合させられる請求項8に記載の慣性圧入方法。 - 【請求項10】2部材の少なくとも一方に、それら2部
材を相互に接近させる向きに運動エネルギを付与して、
それら2部材を相互に圧入する方法であって、前記2部
材が、貫通した嵌合穴を備えた嵌合凹部と嵌合凸部とに
おいてしまり嵌合させられるものであり、その貫通した
嵌合穴の嵌合凸部が圧入される側とは反対側の開口か
ら、先端面に前記嵌合凸部の先端面より硬度が高い当接
突起が形成された第3の部材が嵌合穴の途中まで挿入さ
れた状態で、前記嵌合凸部が嵌合穴に、第3の部材の当
接突起が嵌合凸部の先端面に食い込むまで圧入されるこ
とを特徴とする慣性圧入方法。
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- 1998-09-08 JP JP25420798A patent/JP3287316B2/ja not_active Expired - Fee Related
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