特許 7074316 接合部材、接合方法および接合体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】接合部材、接合方法および接合体

(51)【国際特許分類】

   B23P 11/02 20060101AFI20220517BHJP

   B21D 39/00 20060101ALI20220517BHJP

【ＦＩ】

B23P11/02 Z

B21D39/00 F

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018009436

(22)【出願日】2018-01-24

(65)【公開番号】P2019126872

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】311009376

【氏名又は名称】株式会社アスター

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】本郷 武延

【審査官】村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００８／０１５７３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－０４２５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１０－００２２８６７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５３５０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ １１／０２

Ｂ２１Ｄ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の金属部材と第二の金属部材とを有し、圧入による接合に用いられる接合部材であって、
前記第二の金属部材は、前記第一の金属部材よりも変形し易い部材であり、
前記第一の金属部材は、前記第二の金属部材との接触面に該第二の金属部材方向に突出する突起が複数設けられ、
前記突起は、前記第一の金属部材が前記第二の金属部材と嵌合された場合に圧入の押圧方向および該押圧方向に対して傾斜する方向に進行することを規制する規制部位を含み、
隣り合う前記突起は、それぞれの前記規制部位が前記押圧方向において重ならないように離間して配置され、
それぞれの前記突起は、前記押圧方向とのなす角が３０度より大きい傾斜部を含む、
ことを特徴とする接合部材。

【請求項2】

前記傾斜部は曲線部であり、該曲線部の少なくとも一つの接線と前記第一の金属部材の押圧面とのなす角は５０度程度である、
ことを特徴とする請求項1に記載の接合部材。

【請求項3】

前記曲線部は、前記接触面の平面視において一の方向に湾曲する、
ことを特徴とする請求項２に記載の接合部材。

【請求項4】

前記突起の数は３である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の接合部材。

【請求項5】

前記第一の金属部材は、略円柱状部材である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の接合部材。

【請求項6】

前記突起によって前記第二の金属部材の一部を少なくとも弾性変形を含む変形をさせながら嵌合する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の接合部材。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれかに記載の接合部材を用いた接合方法であって、
前記第一の金属部材と前記第二の金属部材を重ねて押圧し、前記突起によって前記第二の金属部材の一部を変形させて両者を嵌合する、
ことを特徴とする接合方法。

【請求項8】

前記第一の金属部材または前記第二の金属部材を、前記突起の形成方向に沿うように回転しながら押圧する、
ことを特徴とする請求項７に記載の接合方法。

【請求項9】

請求項１から請求項６のいずれかに記載の接合部材によって接合された、接合体。

【請求項10】

請求項７または請求項８に記載の接合方法によって接合された、接合体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属部材の圧入接合に用いる接合部材、接合方法および接合体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属部材同士の接合において、一方の金属部材に設けた孔部に他方の金属部材を押圧して嵌め込む、いわゆる圧入による接合方法がある。また、金属部材同士を強固に嵌着するために、一方の部材（例えば軸部材）の周面に突条（セレーション）を形成し、他方の部材に設けた穴部に圧入する際に、突条の一部を変形し、あるいは突条によって穴の内周面に溝を刻設して嵌合させる技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、突条のパターンとしては、軸部材の軸に沿う方向や、軸に対して傾斜する方向に形成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３４０２０３６号公報

【文献】特開２００４－２９３７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特に、一旦嵌め込んだ後は固定して分解することがない場合のしまり嵌め（しめしろのある嵌め合い）状態の圧入の場合、従来のように押圧方向（例えば、軸部材などの軸方向）に沿う突条や、押圧方向（例えば、軸方向）に対して傾斜した突条を多数設ける構成の場合、抜け荷重の向上（抜去力の向上、抜けにくさの向上）には限界があった。

【0005】

具体的には、一方の金属部材の硬度が高く他方の金属部材の硬度が低い場合や、所定の形状の筐体に部材を嵌め込む場合などにおいては、しまり嵌めとはいっても、金属部材同士の寸法差を大きく確保できず、結果として抜去力を高められない（高い抜去力への耐性が低い）問題がある。

【0006】

また、一方の金属部材の硬度が高く、他方の金属部材の硬度が低い場合には、硬度が低い方の金属部材が破壊する恐れがあるため、圧入できる荷重にも限界がある。このため、例えば、ステンレスとアルミニウムなどの接合では、一般的には、ステンレスに焼入れをし、両者を圧入した上でレーザ溶接を行うことにより、或る程度の接合強度を維持しており、接合の工程が複雑となる上、接合強度の向上、および抜去力の向上には限界があった。

【0007】

本発明は、斯かる実情に鑑み、しまり嵌め（しめしろのある嵌め合い）状態の圧入により接合される接合部材において、十分な抜け止め構造により抜去力を高めた（例えば、軸方向の抜け荷重や回転トルク強度を高めて抜けにくくした）接合部材、接合方法および接合体を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、第一の金属部材と第二の金属部材とを有し、圧入による接合に用いられる接合部材であって、前記第二の金属部材は、前記第一の金属部材よりも変形し易い部材であり、前記第一の金属部材は、前記第二の金属部材との接触面に該第二の金属部材方向に突出する突起が複数設けられ、前記突起は、前記第一の金属部材が前記第二の金属部材と嵌合された場合に圧入の押圧方向および該押圧方向に対して傾斜する方向に進行することを規制する規制部位を含み、隣り合う前記突起は、それぞれの前記規制部位が前記押圧方向において重ならないように離間して配置され、それぞれの前記突起は、前記押圧方向とのなす角が３０度より大きい傾斜部を含む、ことを特徴とする接合部材である。

【0009】

また、本発明は、上記の接合部材を用いた接合方法であって、前記第一の金属部材と前記第二の金属部材を重ねて押圧し、前記突起によって前記第二の金属部材の一部を変形させて両者を嵌合する、ことを特徴とする接合方法である。

【0010】

また、本発明は、上記の接合部材によって接合された接合体である。

【0011】

また、本発明は、上記の接合方法によって接合された接合体である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、しまり嵌め（しめしろのある嵌め合い）状態の圧入により接合される接合部材において、十分な抜け止め構造により抜去力に対する耐性を高めた（例えば、軸方向の抜け荷重や回転トルク強度を高めて抜けにくくした）接合部材、接合方法および接合体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態の接合部材を示す図であり、（ａ）が第一金属部材の上面図であり、（ｂ）が第一金属部材の側面図であり、（ｃ）が第二金属部材の上面図であり、（ｄ）が第二金属部材２１の側面図である。

【図2】本発明の実施形態の接合部材を示す図であり、（ａ）が第一金属部材の上面図であり、（ｂ）が第一金属部材の側面図である。

【図3】本実施形態の接合部材による接合方法の一例を示す図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の上面図である。

【図4】本実施形態の第一の金属部材と比較例を説明する側面図である。

【図5】本実施形態の接合体と比較例を説明する概念図である。

【図6】、図５（ｂ）の突起付近を拡大した概念図である。

【図7】本実施形態の突起の他の例を示す側面図である。

【図8】本発明の他の実施形態を示す図である。

【図9】本発明の他の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0015】

図１および図２は、本実施形態の接合部材１０を示す図であり、図１（ａ）、図２（ａ）が第一金属部材１１の上面図であり、図１（ｂ）、図２（ｂ）が第一金属部材１１の側面図であり、図１（ｃ）が第二金属部材２１の上面図であり、図１（ｄ）が第二金属部材２１の側面図である。なお、以下の各図においては、説明の便宜上、主要な構成要素を誇張して示す。

【0016】

接合部材１０は、しまり嵌め（しめしろのある嵌め合い）状態の圧入によって接合される第一の金属部材１１と第二の金属部材２１により構成される。

【0017】

第一の金属部材１１と第二の金属部材２１は、異なる種類の金属部材であり、第二の金属部材２１は、第一の金属部材１１よりも変形し易い部材である。ここで「変形し易い」とは、例えば、少なくとも弾性変形による変形がし易いこと、または（弾性変形に加えて）塑性変形や、溝の刻設（切削）などの変形がし易いことをいう。一例として、第二の金属部材２１の硬度は第一の金属部材１１の硬度よりも低いものであり、具体的には、第一の金属部材１１はステンレスであり、第二の金属部材２１はアルミニウムである。また、ここでは一例として、第一の金属部材１１を第二の金属部材２１の孔部２４に圧入する場合について、説明する。

【0018】

図１（ａ）、同図（ｂ）に示すように、第一の金属部材１１は例えば、押圧面１２Ａ，１２Ｂと、側面１３を有し、孔部１４を有する略円筒形状（リング形状）であり、押圧面１２Ａ、１２Ｂが直接的に押圧力を受ける面であり、側面（周面）１３が第二の金属部材２１との接触面となる。そしてその周面（この例では、外周面）１３には、圧入した場合の第二の金属部材２１方向に突出する線状の突起１５が複数（この例では３本）設けられている。ここで、また、以下の方向の説明に際しては、便宜上、押圧面１２Ａ、１２Ｂに垂直な方向（第一の金属部材１１の板厚方向）を（円柱の）軸方向Ｖといい、押圧面１２Ａ、１２Ｂに水平な方向を径方向Ｈといい、周面（外周面）１３に沿う方向を周方向Ｒという。

【0019】

突起１５は、同図（ａ）に示す上面視において、円柱の軸中心から径方向Ｈ外側に向かって鋭角に突出する先端部１５Ｔを有し、外周面１３の平面視（同図（ｂ）に示す側面視）において、先端部１５Ｔが軸方向Ｖとは異なる方向に向かって延在する線状に形成される。

【0020】

より具体的には、突起１５は、押圧面（上面）１２Ａから押圧面（下面）１２Ｂに達するように延在するが、押圧面１２Ａにおける先端部１５Ｔの位置（例えば、始点の位置）Ｐ１と、押圧面１２Ｂにおける先端部１５Ｔの位置（例えば、終点の位置）Ｐ２とが周方向Ｒにおいてずれるように、軸方向Ｖに対して傾斜し、且つ外周面１３の平面視において一の方向に湾曲する（同図（ｂ）では径方向Ｈの右側に向かって凸となるように湾曲する）曲線状（弧状）に形成される。

【0021】

また、図１（ａ）に示すように、突起１５は（略）等間隔に離間した例えば３箇所に設けられる。なお、同図（ｂ）は隣り合う突起１５を説明する便宜上の概略図であり、同図（ａ）に示す突起１５の位置とは対応していない。更に、隣り合う突起１５同士は、軸方向Ｖ（または周方向Ｒ）において一切重ならないように離間して配置される。詳細には、突起１５は、始点Ｐ１の位置と終点の位置Ｐ２とが周方向Ｒにおいてずれる弧状に形成され、一の突起１５は、周方向Ｒにおける所定範囲の配置領域ＤＲに亘って存在している。そして、一の突起１５の配置領域ＤＲには、他のいずれの突起１５も存在しないように、突起１５同士は離間して配置される。

【0022】

第二の金属部材２１は同図（ｃ）、同図（ｄ）に示すように、例えば、押圧面２２Ａ，２２Ｂと側面２３を有し、さらに中央に孔部２４を有する（略）円筒形状（リング形状）であり、押圧面２２Ａ、２２Ｂが直接的に押圧力を受ける面であり、側面２３の内側の周面（孔部２４の周面、内周面）２５が第一の金属部材１１との接触面となる。

【0023】

図２を参照して、第一の金属部材１１の突起１５の突出量（外周面１３から先端部１５Ｔまでの距離）Ｄは、例えば、押圧面１５Ａ（１５Ｂ）のサイズ（外径ｄ１）の０．１％～０．５％程度である。

【0024】

なお、上述のとおり、図面においては説明の便宜上、突起１５を誇張して示しているが、実際には、第一の金属部材１１のサイズ（直径）に対する突起１５の比率は図示のものとは異なっていり、突起１５は第一の金属部材１１のサイズ（径）に対して非常に微細なものである。

【0025】

一例として、押圧面１５Ａの外径ｄ１が例えば２５ｍｍ程度の場合、突出量Ｄは約５０μｍ程度である。また、突起１５は、０より大きいが比較的小さい曲率を有する弧状であり、軸方向Ｖに対する傾斜角度は、軸方向Ｖ（板厚方向）の中心位置における弧の接線の角度αとして、例えば５０度程度である。

【0026】

また、第一の金属部材１１と第二の金属部材２１のしめしろは、直径の寸法（第一の金属部材１１の外径ｄ１－第二の金属部材２１の内径（孔部２４の直径）ｄ３）として、例えば、１５μｍ～３０μｍ程度である。

【0027】

図３は、本実施形態の接合部材１０による接合方法の一例を示す図であり、同図（ａ）、同図（ｂ）が側面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）の上面図である。

【0028】

本実施形態の接合方法は、まず、第二の金属部材２１を圧入機またはプレス機のダイ４１の上に載置し、その上に第一の金属部材１１を載置（積層）し、第一の金属部材１１の押圧面（例えば、押圧面１２Ａ）をパンチ４２によって押圧する（図３（ａ））。

【0029】

このとき、第一の金属部材１１は、弧状に設けられた突起１５に沿って螺旋条に回転しながら第二の金属部材２１の孔部２４に押し込まれる。ここで、第二の金属部材２１は、第一の金属部材１１よりも変形し易いため、第二の金属部材２１は、少なくとも弾性変形し、あるいは、弾性変形に加えて塑性変形するとともに突起１５によって第二の金属部材２１の内周面２５の一部が削り取られるように（溝が刻設されるように）変形して、突起１５と、第二の金属部材２１の内周面２５とが強固に嵌合（嵌着）する。このようにして、第一の金属部材１１と第二の金属部材２１とは、しまり嵌め（しめしろのある嵌め合い）状態の圧入によって接合され、第一の金属部材１１はその外周面１３において、第二の金属部材２１の孔部２４の内周面２５と接触した接合体３０が形成される（同図（ｂ）、同図（ｃ））。

【0030】

なお、上述の突起１５の数、突出量Ｄを含む上記の各部材のサイズは一例であり、これらは第一の金属部材１１および第二の金属部材１２の材質や、板厚、直径、さらに要求される接合強度や抜去力などに応じて、適宜選択される。

【0031】

また、突起１５の数は、複数であればよいが、第一の金属部材１１を第二の金属部材２１の上に載置して押圧する際の安定性を考慮すると、３個以上が望ましい。

【0032】

このように、本実施形態では、変形し難い第一の金属部材１１の周面（外周面）１３に、周方向Ｒ（及び軸方向Ｖ）において互いに重ならないように離間した弧状の突起１５を形成し、変形し易い第二の金属部材２１の孔部２４に第一の金属部材１１をしまり嵌めによって圧入し、接合体３０を形成する。これにより当該接合体３０は、接合強度はもとより、抜け荷重（抜去力）を大幅に高めることができる。

【0033】

以下、図４～図６を参照してこれについて説明する。本実施形態によれば、まず、突起１５の数と配置によって、抜去力を高めることができると考えられる。

【0034】

図４は、本実施形態の第一の金属部材１１と比較例を示す側面図である。図４（ａ）、同図（ｂ）は第一の金属部材１１の比較例となる第一の金属部材５０、５２の一例であり、同図（ａ）が軸方向Ｖに沿って直線状の突起（突条）５１を複数形成した第一の金属部材５０の側面図である。また、同図（ｂ）が軸方向Ｖに対して傾斜する直線状の突起（突条）５３を複数形成し、且つ隣り合う突起５３同士が周方向Ｒ（軸方向Ｖ）において一部重なるように配置した第一の金属部材５２の側面図である。例えばこの例では、一の突起５３（５３Ａ）の全体が配置領域ＤＲに亘って位置しているが、当該配置領域ＤＲには、左右に隣り合う他の突起５３（５３Ｂ，５３Ｃ）の一部が周方向Ｒ（軸方向Ｖ）において一の突起５３Ａに重なるように配置されている。

【0035】

また、同図（ｃ）が本実施形態の突起１５を形成した第一の金属部材１１の側面図である。なお、図４に示す第一の金属部材５０、５２、１１は、いずれも、突起以外は同一の構成であり、第一の金属部材５０、５２、１１を圧入する第二の金属部材２１の構成は、いずれも図１（ｃ）、同図（ｄ）と同様とする。

【0036】

図５は、本実施形態の接合体３０と比較例を示す概念図である。同図（ａ）が図４（ｂ）に示す第一の金属部材５２を第二の金属部材５４に圧入して形成した接合体６０の上面概念図であり、同図（ｂ）は本実施形態の接合体３０の上面概念図である。なお、図４（ａ）に示す第一の金属部材５０の場合も図５（ａ）と同様である。

【0037】

また、図６は、図５（ｂ）の突起１５付近を拡大した概念図である。既述のとおり、本実施形態の各図では突起１５を誇張して示しており、実際の形状は、図６に近いものとなっている（繰り返すが、実際の突起１５と第一の金属部材１１の外径の曲率の比率は図６に示すものとも異なっている）。図６は、図５の突起１５付近を拡大した上面概要図であるが、軸方向Ｖ（板厚方向）に沿う突起１５の形成位置を、順次ずらして記載している。

【0038】

本実施形態の圧入による接合は、第二の金属部材２１、５４が第一の金属部材１１、５３に比して変形し易く、より具体的には、例えば硬度が低いものである。つまり、圧入によって第二の金属部材２１、５４が少なくとも弾性変形して第一の金属部材１１、５３に密着し、これに加えて一部が塑性変形する場合もあることによって、両者が嵌めあわされると考えられる。

【0039】

この場合、特に弾性変形について着目すると、比較例では、図５（ａ）に示すように、第一の金属部材５２（５０）が圧入されると、突起５３（５１）の先端は第二の金属部材５４と点（線）接触して片矢印で示すように径方向Ｈの外側に第二の金属部材５４を押圧する。また、突起５３間の領域は両矢印で示すように周方向Ｒに第二の金属部材５４を広げるように押圧する。このように、突起５３の数が多いと、その先端での点（線）接触が多く、逆に突起５３間の面接触は小さくなる。

【0040】

そして、多数の突起５３によって片矢印で示すように全体的に径方向Ｈの外側に押圧されるため、個々の突起５３付近での弾性変形量（分散された弾性変形量）は破線で示すように小さくなり、それぞれ柔軟な変形が困難となる。また、突起５３間の領域においても実際に面接触している領域はさらに少なくなって密着性が低下すると考えられる。

【0041】

また、特に図４（ｂ）に示すように、ある突起５３Ａの配置領域ＤＲにおいて、隣り合う突起５３Ｂ，５３Ｃ同士が周方向Ｒ（軸方向Ｖ）に沿って重なり合うように配置されている場合には、本来、突起５３間で面接触する領域の一部も突起５３の先端での点（線）接触となり、面接触の領域が更に減少していることになる。

【0042】

これに対し本実施形態では、図５（ｂ）および図６に示すように、突起１５の先端１５Ｔでの点（線）接触が同図（ａ）に比べて格段に少なく、逆に突起１５間の面接触は格段に大きくなる。また、突起１５の数が少なく、全体的な径方向Ｈ外側への押圧量が少なくなるため、個々の突起１５付近での弾性変形量（分散された弾性変形量）を十分に確保できる。つまり、破線で示すようにそれぞれに緩やかで柔軟な変形（例えば、突起１５の近傍では、突起１５に向かって伸縮し、突起１５間では、第一の金属部材１１と第二の金属部材２１の接触面同士が密着するような変形）が可能になるといえる。

【0043】

また、特に図１（ｂ）に示すように、ある突起１５の配置領域ＤＲにおいて、隣り合う突起１５同士が周方向Ｒ（軸方向Ｖ）に沿って重なり合わないため、突起１５間での面接触の領域も十分に確保できる。

【0044】

つまり、本実施形態の場合、図５（ａ）に示す構成と比較して、第二の金属部材２１は、全体的な変形量を抑えつつも、個々の突起１５付近で緩やかに弾性変形し、且つ面接触の領域を十分に確保できる構成となっている。このため、第一の金属部材１１と第二の金属部材２１の密着性を高め、高い抜去力に耐えられると考えられる。

【0045】

また、図４を参照して、弾性変形による密着の状態として考えた場合、図４（ａ）に示す、第一の金属部材５０の場合には、圧入によって第二の金属部材５４が弾性変形し、ハッチングで示すように突部５１に沿って第一の金属部材５０と密着してはいるものの、突起５１の延在方向が軸方向Ｖと一致しており、第一の金属部材５０の軸方向Ｖへの進行（矢印で示す）は何ら規制されていない。従って、例えば第二の金属部材５４が破壊しない前提で、軸方向Ｖ（圧入時の押し込み方向またはその逆方向）に接合強度を超える力を加えると、第一の金属部材５０は第二の金属部材５４から抜去されてしまう。

【0046】

また、同図（ｂ）に示す、第一の金属部材５２の場合も同様であり、圧入によって第二の金属部材５４が弾性変形し、ハッチングで示すように突部５１に沿って第一の金属部材５２と密着してはいるものの、第一の金属部材５２の突起５３の延在方向への進行（矢印で示す）は何ら規制されていない。従って、例えば第二の金属部材５４が破壊しない前提で、突起５３の延在方向（圧入時の押し込み方向またはその逆方向）に接合強度を超える力を加えると、第一の金属部材５２は第二の金属部材５４から抜去されてしまう。

【0047】

これに対し、同図（ｃ）および図６に示すように、本実施形態の突起１５は、第一の金属部材１１の外周面１３の平面視（側面視）において弧状に形成されている。そして、圧入により第二の金属部材２１が弾性変形し、ハッチングで示すように突部１５に沿って第一の金属部材１１と密着している。

【0048】

この場合、第一の金属部材１１を第二の金属部材２１から抜去すべく、矢印で示すように軸方向Ｖまたは軸方向Ｖに対して傾斜した方向（圧入時の押し込み方向またはその逆方向）に移動させた場合であっても、弧状の突起１５のいずれかの部位ＰＸが第二の金属部材２１に当接することによってその進行が規制されることになる。

【0049】

つまり、本実施形態の第一の金属部材１１に形成される突起１５は、第二の金属部材２１に嵌合された第一の金属部材１１が、押圧方向（軸方向Ｖ）および押圧方向に対して傾斜する方向に直線的に進行することを規制する規制部位ＰＸを含んでいる。

【0050】

このため、このため、第二の金属部材２１から第一の金属部材１１を抜去しようとした場合であっても、規制部位ＰＸによって、第一の金属部材１１の進行が規制されるため、第二の金属部材２１から第一の金属部材１１を抜去する力を、従来に比べて大幅に向上させることができる。

【0051】

なお、同図（ｃ）では規制部位ＰＸを数点のみ示しているが、突起１５を弧状に形成した場合には、その全体が押圧方向（軸方向Ｖ）および押圧方向に対して傾斜する方向（傾斜する方向の少なくともいずれか）に直線的に進行することを規制する規制部位ＰＸとなる。

【0052】

具体的には、例えば、突起１５，５１，５３の形状以外の条件は同一と仮定して、同図（ａ）、同図（ｂ）に示す突起５１、５３を形成した場合の抜去力（抜け荷重）が例えば、２０ｋｇ～３０ｋｇの場合、本実施形態の突起１５のパターンにすることにより２００ｋｇ～３００ｋｇまで向上させることができる。

【0053】

なお、ここでは主に第二の金属部材２１（５４）の弾性変形について説明したが、第二の金属部材２１は弾性変形に加えて、一部の塑性変形および／または突起１５に沿う溝の刻設などによって、第一の金属部材１１と嵌合（嵌着）する場合もある。

【0054】

図７は、突起１５の他の例を示す側面図である。

【0055】

突起１５は、第二の金属部材２１に嵌合された第一の金属部材１１が、押圧方向（軸方向Ｖ）および押圧方向に対して傾斜する方向に直線的に進行することを規制する規制部位ＰＸを含んでいれば、上記の例に限らない。

【0056】

例えば、同図（ａ）に示すように、上下の押圧面１２Ａ，１２Ｂからそれぞれ板厚の中心に向かい、軸方向Ｖに対して傾斜した突起１５であってもよい。この場合、一方の押圧面１２Ａから板厚の中心に向かう突起１５Ａと、他方の押圧面１２Ｂから板厚の中心に向かう突起１５Ｂとは、互いの延在方向には存在しないように軸方向Ｖに平行移動させた位置に形成する。これにより、突起１５Ａ，１５Ｂはいずれも板厚の中心側の端部が規制部位ＰＸとなる。

【0057】

この場合、周方向には重なるが、突起１５Ａ，１５Ｂの長さが短いため、面接触の領域は十分確保することができる。

【0058】

また、同図（ｂ）に示すように、突起１５が弧状ではあるが、延在する一方の端部（例えば、終点Ｐ２）が押圧面（例えば、押圧面１２Ｂ）には達しないように形成してもよい。弧状の場合、規制部位ＰＸは全体に存在するが、この形状であれば、圧入によって第二の金属部材２１が削り取られた場合、その削りかすが外部に排出されることも防止できる。

【0059】

図８は、第一の金属部材１１と第二の金属部材２１とを入れ替えた例である。同図（ａ）が第二の金属部材２１の上面図であり、同図（ｂ）が第一の金属部材１１の上面図であり、同図（ｃ）が両者を圧入して形成した接合体３０の上面図であり、同図（ｄ）が接合体３０の側面図である。

【0060】

図８に示すように、変形し難い第一の金属部材１１に孔部１７が形成され、その孔部１７に変形し易い第二の金属部材２１を圧入するようにしてもよい。

【0061】

この場合、第一の金属部材１１の、第二の金属部材２１の接触面となる孔部１７の周面（内周面）１８に、第二の金属部材２１の方向（内側）に突出する突起１５を形成する。突起１５の側面視のパターンは、図１や図５と同様である。

【0062】

この場合であっても、突起１５は押圧方向（軸方向Ｖ）および押圧方向に対して傾斜する方向に直線的に進行することを規制する規制部位ＰＸを有し、また、突起１５の数が少なく、面接触が大きく確保できるため、第二の金属部材２１との密着性を高めることができ、高い抜去力に耐えることができる。

【0063】

図９は、第一の金属部材１１の他の実施形態を示す側面図である。第一の金属部材１１は、第二の金属部材２１との接触面に第二の金属部材２１方向に突出する突起１５が設けられ、その突起１５によって第二の金属部材２１の一部を少なくとも弾性変形させるものであれば上記の例に限らない。

【0064】

例えば、図９（ａ）に示すように、第一の金属部材１１の外周面に単一の突起１５が設けられる構成であってもよい。突起１５は第一の金属部材１１の外周面に沿って周方向Ｒに連続する環状に設けられる。より具体的には、突起１５は、先端部１５Ｔに向かう突出の一方（同図では軸方向Ｖ上側の）の基点Ｓ１から軸方向Ｖにおいてほぼ同じ位置となるように径方向Ｈに突出し（先端部１５Ｔが一方の突出の基点Ｓ１から径方向Ｈに（略）水平に突出し）、その他方の基点Ｓ２が、第一の金属部材１１の軸方向Ｖの端部（図では下方端部）に位置するように形成し、先端部１５Ｔから起点Ｓ２（圧入方向の先端）までが緩やかなテーパー形状を呈したくさび形状であってもよい。この場合、例えば基点Ｓ１と基点Ｓ２の径方向の位置は破線で示すように（略）同位置である。

【0065】

また、同図（ａ）のようなくさび形状の突起１５を有する第一の金属部材１１の場合、同図（ｂ）～同図（ｄ）に示すように、第一の金属部材１１（同図（ｂ）、同図（ｄ））の板厚（軸方向Ｖの厚み）を第二の金属部材２１（同図（ｃ）、同図（ｄ））の板厚より小さくし、第二の金属部材２１の孔部２４の内周面２５に第一の金属部材１１を支持する支持部２７を設けると、より軸方向の抜けを防止でき好適である。支持部２７は、第一の金属部材１１の底部を支持可能なように（同図（ｄ））、第二の金属部材２１の内周面２５から径方向Ｈの内側（軸中心側）に突出する。

【0066】

同図（ａ）～同図（ｄ）に示すようなくさび形状の突起１５の場合、圧入方向の先端（図では下方）ほど直径が小さくなり、圧入方向の先端から突起１５（先端部１５Ｔ）までが緩やかなテーパーであるため、圧入が容易となり、圧入力が低減できる。また、突起１５がくさび形状であるため、圧入方向の抜け荷重（抜去力）を高めることができる。

【0067】

同図（ｅ）は、同図（ａ）に示す突起１５において突出の他方の基点Ｓ２が第一の金属部材１１の軸方向の途中に位置するように形成したくさび形状である。こ

【0068】

この場合の突起１５であっても、圧入方向の先端（図では下方）ほど直径が小さくなり、圧入方向の先端から突起１５（先端部１５Ｔ）までがテーパーであるため、圧入が容易となり（圧入力が低減でき）る。そしていずれも突起１５がくさび形状であるため、圧入方向の抜け荷重（抜去力）を高めることができる。

【0069】

さらに、同図（ｆ）に示すように、同図（ａ）に示すくさび形状の突起１５は環状（周方向Ｒに連続する形状）に限らず、周方向Ｒにおいて分離されて複数設けられても良い。

【0070】

同図（ｆ）に示すようなくさび形状の突起１５の場合、圧入方向の先端（図では下方）ほど直径が小さくなり、圧入方向の先端から突起１５（先端部１５Ｔ）までが緩やかなテーパーであるため、圧入が容易となり、圧入力が低減できる。また、突起１５がくさび形状であるため、圧入方向の抜け荷重（抜去力）を高めることができる。

【0071】

これに加えて、それぞれの突起１５の周方向Ｒの端部は、第一の金属部材１１が軸を中心として周方向Ｒに回転することを規制する規制部位ＰＸとなり、第一の金属部材１１が回転して抜けることを防止できる。

【0072】

また、同図（ｇ）に示すように突起１５は、その先端部１５Ｔが突出の基点Ｓ１，Ｓ２のいずれとも軸方向Ｖにおいて異なる位置となるように、径方向Ｈに突出する構成であってもよい。この場合突起１５は同図（ｇ）に示すように周方向Ｒに連続した形状であってもよいし、図示は省略するが、周方向Ｒに分離されて複数設けられても良い。

【0073】

またこの場合、突起１５の先端部１５Ｔから基点Ｓ１、Ｓ２までは軸方向Ｖにおいて略等距離であるが、何れか一方の距離が長くてもよい。

【0074】

またこの場合、先端部１５Ｔは、軸方向Ｖにおいて位置が変位しない（同図（ｇ））構成であってもよいし、軸方向Ｖにおいて位置が変位する（側面視において先端部１５Ｔが傾斜する）構成であってもよい。

【0075】

また、同図（ｈ）に示すように、同図（ａ）に示す突起１５（あるいはと同図（ｇ）に示す）突起１５が第一の金属部材１１の軸方向において複数組み合わせられた形状であってもよい。

【0076】

以上、図９に示す実施形態では、第一の金属部材１１を第二の金属部材２１に圧入すると、二の金属部材２１は、少なくとも弾性変形し、あるいは、弾性変形に加えて塑性変形するとともに突起１５によって第二の金属部材２１の内周面２５の一部が削り取られるように（溝が刻設されるように）変形して、突起１５と、第二の金属部材２１の内周面２５とが強固に嵌合（嵌着）し、第一の金属部材１１はその外周面１３において、第二の金属部材２１の孔部２４の内周面２５と接触した接合体３０が形成される（同図（ｄ）参照）。

【0077】

上記実施形態の構成によれば、第一の金属部材１１および第二の金属部材１２の板厚を従来と同等とし、さらに圧入力（圧入負荷）を従来と同程度とした場合であっても、抜け荷重（抜去力）を従来と比較して大幅に増加させることができる。

【0078】

つまり、従来と同程度の抜け荷重（抜去力）を維持すれば良い場合、第一の金属部材１１および第二の金属部材１２の板厚を従来より大幅に低減でき、部品の小型化（軽量化）に寄与できる。

【0079】

また、部品が小型・軽量化することにより、コストダウンが図れ、またレイアウトの自由度が向上する。

【0080】

さらに従来では抜去力向上のために接着材を用いる場合があったが、接着材を用いること無く、抜去力を向上させることができる。

【0081】

また、圧入機械の小型化（省力化）を実現することができる。

【0082】

本実施形態の接合部材及び接合方法は例えば、第一の金属部材１１をリング形状に形成し、第二の金属部材２１で構成された部品（例えば、エンジンヘッド、ダイキャスト品、軸受け部品その他の圧入部品）の部分的に強度が要求される箇所に補強としてリング形状の第一の金属部材１１を圧入するなどの適用が可能である。

【実施例1】

【0083】

図９（ａ）に示した接合部材１０によって、接合体３０を形成し、突起１５を設けない比較例の接合体と圧入力および抜去力を比較した。

【0084】

本実施例の接合体３０は、第一の金属部材１１の材質が炭素工具鋼であり、板厚は５．７ｍｍである。また、第二の金属部材２１の材質はアルミニウムである。

【0085】

比較例の接合体は、突起１５が設けられておらず、内側の金属部材（本実施例の第一の金属部材に対応する部材）の材質が鉄系焼結金属であり、外側の金属部材（本実施例の第二の金属部材２１に対応する部材）の材質は、本実施例と同様のアルミニウムである。また、それ以外の構成（板厚、外径、内径、しめしろなどの形状）は両者において同等である。

【0086】

本実施例の接合体３０および比較例の接合体６０について、圧入負荷（圧入力）と、抜け荷重（抜去力、抜去強度）を測定した。比較例の接合体は、圧入負荷が１９０ｋｇｆであり、抜去強度が１９０ｋｇｆであった。一方、本実施形態の接合体３０は、圧入負荷が２００ｋｇｆであり、抜去強度が５２０ｋｇｆであった。

【0087】

この結果から、本発明によれば、第一の金属部材１１および第二の金属部材１２の板厚を従来と同等とし、さらに圧入力（圧入負荷）を従来と同程度とした場合であっても、抜け荷重（抜去力）を従来と比較して大幅に増加させることができることが明らかとなった。

【0088】

つまり、従来と同程度の抜け荷重（抜去力）を維持すれば良い場合、第一の金属部材１１および第二の金属部材１２の板厚を従来より大幅に低減でき、部品の小型化（軽量化）に寄与できるといえる。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明は、複数の部材の接合に用いることができる。

【符号の説明】

【0090】

１０ 接合部材
１１ 第一の金属部材
１５ 突起
２１ 第二の金属部材
３０ 接合体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】