本发明涉及一种复合部件和该复合部件的制造方法。
背景技术：
现有技术的旋转部件包括由金属制成的轴部件和具有轴部件配合在其中的插入孔的配合部件。通过将轴部件的一部分放置在插入孔内，并且径向扩大轴部件的该部分使得轴部件的该部分与插入孔的内周面牢固地接触而将配合部件固定于轴部件(例如，参见jp2012-61520a)。
当相似轮廓的旋转部件由单个件制成时，应力集中在对应于轴部件的部分与对应于配合部件的部分之间的边界处。然而，在旋转部件具有两件结构，即，轴部件和配合部件时，抑制了这样的应力的集中。此外，在轴部件与配合部件的硬度的规格不同的情况下，能够根据它们的规格将轴部件和配合部件独立地淬火，从而能够降低制造成本。
现有技术的旋转部件的配合部件还具有预先形成于该配合部件的插入孔的内周面上的槽，使得轴部件的部分在于插入孔内扩大的同时进入槽，从而提高配合部件固定于轴部件的强度。
轴部件的扩大由轴部件的塑性变形引起。从而，难以沿着其整个周边均匀地扩大轴部件的要配合在配合部件中的部分。
轴部件的扩大的变化可能引起轴部件与插入孔的内周面之间的局部不充分接触，并且可能降低配合部件固定于轴部件的强度。为了抑制轴部件与插入孔的内周面之间的接触状态的变化，在将轴部件配合到插入孔中时要求极高的精度，这可能需要切削轴部件的待配合到插入孔内的部分，并且可能降低制造效率。
现有技术的旋转部件在插入孔的内周面上具有槽，使得轴部件的部分卡合在槽中以提高配合部件固定于轴部件的强度。然而，在通过例如锻造制造配合部件的情况下，需要独立地进行切削以在插入孔的内周面上形成槽，这可能再次降低制造效率。
技术实现要素：
本发明的说明性方面提供了一种具有提高的配合强度和较高的制造效率的复合部件，该复合部件具有配合部件，该配合部件通过径向扩大插入到配合部件的插入孔内的轴部件而被固定于轴部件。
根据本发明的说明性方面，一种复合部件包括：由金属制成的轴部件；和具有插入孔的配合部件，该配合部件被固定于插入到所述插入孔中的轴部件。所述轴部件包括：接收部，该接收部与所述配合部件的第一端面接触；与所述插入孔的内周面紧密接触的第一径向扩大部，该第一径向扩大部在所述轴部件的轴向上与所述接收部邻接地设置；以及与所述配合部件的第二端面紧密接触的第二径向扩大部，该配合部件的第二端面与所述第一端面相反，并且该第二径向扩大部在轴向上与所述第一径向扩大部邻接地设置。
根据本发明的另一个说明性方面，提供了一种复合部件的制造方法，该方法包括：将由金属制成的轴部件插入到配合部件的插入孔内，使得所述配合部件的第一端面与形成于所述轴部件的接收部接触；和通过将轴向上的压缩载荷施加于所述轴部件，并且将在与轴向交叉的方向上的交变载荷施加于所述轴部件的插入到所述插入孔中的插入部而径向扩大轴部件的插入部，从而形成与所述插入孔的内周面紧密接触的第一径向扩大部和与所述配合部件的第二端面紧密接触的第二径向扩大部，以将所述配合部件固定于所述轴部件。
附图说明
图1是根据本发明实施例的复合部件的一个实例的轴部件和配合部件的截面图。
图2是配合部件的平面图。
图3是其中轴部件径向扩大使得配合部件固定于轴部件的复合部件的截面图。
图4是图示出复合部件的制造装置的一个实例的示意图。
图5a是图示出使用图4的装置的扩大过程的示意图。
图5b是图示出扩大过程的另一个示意图。
图5c是图示出扩大过程的另一个示意图。
图5d是图示出扩大过程的另一个示意图。
图6是图示出轴部件的扩大过程的另一个实例的示意图。
图7是图示出轴部件的扩大过程的另一个实例的示意图。
图8是图示出轴部件的扩大过程的另一个实例的示意图。
图9是图示出轴部件的扩大过程的另一个实例的示意图。
具体实施方式
图1和2图示出根据本发明的实施例的复合部件1。
复合部件1包括轴部件2和配合部件3。复合部件1是例如设置在车辆的动力传递系统中的无级变速器(cvt)，在该情况下，轴部件2对应于滑轮轴并且配合部件3对应于滑轮。
轴部件2包括从轴向上的一端延伸的小直径部10以及在轴向上与小直径部10邻接地设置的大直径部11。轴部件2由诸如钢材这样的可塑性变形的金属材料制成，并且通过例如锻造制造。虽然在示例出的实例中，轴部件2由实心材料制造，但是其可以由中空材料制造。
配合部件3是盘状部件，并且在中心具有插入孔12。配合部件3的一侧上的第一端面13a是大致圆锥状的表面，并且cvt带卡合于该表面。配合部件3的另一侧上的第二端面13b设置有多个凹部14，该多个凹部14绕插入孔12的外周间隔地形成。插入孔12的第二端面13b侧的开口部16朝着第二端面13b逐渐变宽。配合部件3也由诸如钢材这样的金属材料制成，并且通过例如锻造制造。
轴部件2的小直径部10通过配合部件3的插入孔12插入，以将配合部件3装接于轴部件2。使配合部件3的第一端面13a的径向内侧部分接触轴部件2的小直径部10与大直径部11之间的阶部15，使得配合部件3相对于轴部件2定位。
图3图示出径向扩大轴部件2以将配合部件3固定于轴部件2的状态。
径向扩大插入到配合部件3的插入孔12内的轴部件2的小直径部(插入部)10，使得轴部件2具有与插入孔12的内周面紧密接触的第一径向扩大部17和与配合部件3的第二端面13b紧密接触的第二径向扩大部18。通过将轴向上的压缩载荷施加到轴部件2并且通过将与轴向交叉的方向上的交变载荷施加到小直径部10而径向扩大小直径部10。
轴部件2的第一径向扩大部17与插入孔12的内周面牢固接触，并且配合部件3在轴向上被夹持在与配合部件3的第一端面13a接触的阶部(接收部)15以及与配合部件3的第二端面13b紧密接触的第二径向扩大部18之间，从而将配合部件3固定于轴部件2。
作为cvt部件的轴部件2和配合部件3通常通过淬火等被热处理。例如，通过利用例如炉加热渗碳而将cvt带绕其设置的配合部件3预先淬火，而在将配合部件3固定于轴部件之后，通过例如不涉及渗碳处理的感应加热将轴部件2淬火。以这种方式，在包括轴部件2和配合部件3这两个部件的复合部件1中，能够根据轴部件2和配合部件3的规格独立地进行淬火，这能够降低制造成本。
不仅通过与插入孔12的内周面紧密接触的轴部件2的第一径向扩大部17，还通过在轴向上将配合部件3夹持在轴部件2的阶部15与第二径向扩大部18之间，提高了配合部件3固定于轴部件2的强度。以这种方式，即使轴部件2的第一径向扩大部17与配合部件3的插入孔12的内周面之间的接触存在小的变化，也能够充分地确保配合部件3的固定强度。此外，由于配合部件3在轴向上被夹持在轴部件2的阶部15与第二径向扩大部18之间以确保配合部件3的充分的固定强度，所以能够将小直径部10配合到插入孔12中所要求的精度降低为例如通过锻造得到的小直径部10的外径的精度，这能够提高制造效率。
由于在第二径向扩大部18的形成期间引起的轴部件2的材料的流动，第二径向扩大部18卡合在配合部件3的第二端面13b上的凹部14中，从而，进一步提高了配合部件3固定于轴部件2的强度。另外，作为配合部件3的制造的一部分，凹部14能够通过锻造形成于配合部件3的第二端面13b，这能够提高制造效率。优选地，凹部14形成为从配合部件3的插入孔12的内周面在径向上延伸。从而，在第二径向扩大部18的形成期间朝着外径侧流动的轴部件2的材料能够更容易地进入凹部14。
代替凹部14，突起可以形成于配合部件3的第二端面13b。在配合部件3的第二端面13b上的突起与轴部件2的第二径向扩大部18接合的情况下，提高了配合部件3固定于轴部件2的强度，如第二径向扩大部18卡合在凹部14中的情况一样。
图4图示出用于制造复合部件1的装置20的一个实例。
装置20包括：设置在基准线a上的一对保持器21、22；压缩载荷产生器23，该压缩载荷产生器23将轴向上的压缩载荷施加于轴部件2；和交变载荷产生器24，该交变载荷产生器24将与轴部件2的轴向交叉的方向上的交变载荷施加于轴部件2。
保持器21保持轴部件2的大直径部11侧的端部，并且保持器22保持轴部件2的小直径部10侧的另一个端部。保持突起25设置于保持器22的底部，并且待配合在保持突起25中的配合凹部26形成于由保持器22保持的轴部件2的小直径部10侧的端部。当保持突起25配合在配合凹部26中时，轴部件2的小直径部10侧的端部由保持器22保持，并且在保持器22的内周面与小直径部10的外周面之间设置了间隙。
在轴部件2的小直径部10通过配合部件3的插入孔12插入的情况下，轴部件2在轴向上被保持在保持器21、22之间，并且对齐于基准线a。在配合部件3的第一端面13a的径向内侧部分与轴部件2的阶部15接触而使得配合部件3相对于轴部件2定位的情况下，配合部件3也通过保持轴部件2的大直径部11侧的端部的保持器21而与大直径部11同轴地被保持于基准线a。
压缩载荷产生器23使保持轴部件2的大直径部11侧的端部的保持器21沿着基准线a进行平移运动，从而将轴向上的压缩载荷通过保持器21、22施加于轴部件2。
交变载荷产生器24通过倾斜保持轴部件2的小直径部10侧的端部的保持器22而弯曲小直径部10，从而使得保持器22的旋转轴相对于基准线a倾斜。然后，交变载荷产生器24使倾斜的保持器22绕旋转轴旋转，从而施加在与轴部件2的轴向交叉的方向上的交变载荷。
图5a至5d图示出使用装置20扩大轴部件2的过程。
如图5a所示，通过压缩载荷产生器23使保持器21沿着基准线a进行平移运动(参见图4)，从而，将轴向上的压缩载荷施加于被保持在保持器21、22之间的轴部件2。通过交变载荷产生器24使保持器22相对于基准线a倾斜，并且被旋转(参见图4)。将保持器22的倾斜角度设定为轴部件2的弯曲能够在弹性极限内变形的角度，并且通常是大约2度至3度。
如图5b所示，被保持在保持器21、22之间的轴部件2的小直径部10绕着基准线a上的中心o弯曲，该中心o在轴部件2的轴向上从配合部件3稍微偏移，并且该小直径部10绕着轴部件2的轴旋转。随着该旋转，在与轴部件2的轴向交叉的方向上的交变载荷在弯曲的轴部件2的小直径部10的弯曲方向上的内侧部分和外侧部分施加于弯曲的轴部件2的小直径部10。小直径部10的弯曲方向的内侧的部分由于塑性流动而膨出，并且随着轴部件2绕轴旋转，由于塑性流动而引起的膨出在整个周边上生长，从而，径向扩大了小直径部10。
如图5c所示，由于小直径部10的径向扩大，所以与配合部件3的插入孔12的内周面紧密接触的第一径向扩大部17形成在配合部件3的插入孔12的内侧。在配合部件3的插入孔12的外侧，小直径部10也径向扩大，从而填充设置于保持器22的内周面与小直径部10的外周面之间的间隙并填充形成在保持器22的端面与配合部件3的第二端面13b之间的间隙，从而形成与配合部件3的第二端面13b紧密接触的第二径向扩大部18。由于插入孔12的第二端面13b侧的开口部16(参见图1)逐渐变宽，所以在插入孔12内扩大的小直径部10的过量的材料朝着第二端面13b流动，并且这加速了第二径向扩大部18的形成。
如图5d所示，在形成第一径向扩大部17和第二径向扩大部18之后，轴部件2的压缩停止，并且轴部件2由于使相对于基准线a倾斜的保持器22再次沿着基准线a对齐而恢复。以这种方式，轴部件2的扩大处理完成，并且轴部件2的旋转停止。
然后，将其中配合部件3固定于轴部件2的复合部件1从保持器21、22移除。
轴部件2的扩大处理不限于图5a至5d所示的实例。图6至9分别图示出轴部件2的扩大处理的其它实例。
在图6的实例中，以与图5a至5d所示的实例中相同的方式，通过弯曲轴部件2的小直径部10并且使其绕着轴旋转而施加交变载荷。另一方面，代替使保持器22相对于基准线a倾斜，使保持器22在与基准线a交叉的方向上滑动以弯曲小直径部10。
在图7的实例中，轴部件2的大直径部11侧的端部由保持器21以不可旋转的方式保持为受限制的状态，并且轴部件2的小直径部10侧的另一端由保持器22可旋转地保持为不受限制的状态。在这些情况下，使由保持器22保持的端部绕着基准线a旋转，从而弯曲轴部件2并且将交变载荷施加于轴部件2的小直径部10。
在图8的实例中，通过以横跨基准线a的方式往复旋转保持轴部件2的小直径部10侧的端部的保持器22而将交变载荷施加于轴部件2的小直径部10。
在图9的实例中，通过利用振动产生器osc将弯曲或绞合振动施加于轴部件2，将交变载荷施加于轴部件2的小直径部10。
虽然已经参考本发明的特定实施例描述了本发明，但是本发明的范围不限于上述实施例，并且本领域技术人员将要理解的是，能够在不背离由附加的权利要求限定的本发明的范围的情况下对本发明做出各种修改和改进。例如，轴部件2和配合部件3可以不是滑轮轴和滑轮，并且配合部件3可以是齿轮等。
本申请基于2015年10月21日提交的日本专利申请no.2015-207395，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。