JPH10180560A - しまり嵌合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】第１部材と第２部材とのしまり嵌合を行う装置
として、第２部材を第１部材に向かって加速することに
より、第２部材に運動エネルギを付与して第１部材に当
接によりしまり嵌合させる装置を提供する。 【解決手段】第１保持装置４０により、第１部材１０を
移動可能に保持し、第１部材１０の第２部材１２への接
近限度をストッパ９４により規定し、ばね１１２により
第１部材１０をストッパ９４に０より大きい荷重で押し
付ける。加速装置４６により第２部材１２を加速し、そ
れにより、第２部材１２が第１部材１０に当接してしま
り嵌合される。その当接の際、２部材１０，１２に発生
する嵌合力が基準値を超えようとすれば、ばね１１２が
撓んで第１部材１０が第２部材１２と共に運動するた
め、２部材１０，１２に過大な嵌合力が発生せずに済
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２部材のしまり嵌
合を行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】しまり嵌合装置の一従来例が実開昭６３
−１４４１３６号公報に記載されている。この従来装置
は、図３の上側に示すように、固定的に保持されている
第１部材２００に第２部材２０２を剛体である圧入ヘッ
ド２０４により押圧してそれら２部材２００，２０２の
しまり嵌合を行う装置である。しかし、この従来装置に
おいては、第２部材２０２の両端部のうち第１部材２０
０の側とは反対側の端部に圧入ヘッド２０４との接触に
よって機械的力Ｆを付与されるため、第１部材２００と
の当接により第２部材２０２に軸方向圧縮応力が、同図
の下側にグラフで示すように、軸方向位置全体において
一様に分布する。そのため、この従来装置には、第２部
材２０２のうち第１部材２００との予定しまり嵌合部以
外の部分にも軸方向圧縮応力が発生してしまうという問
題があった。そこで、本出願人は、その問題を解決する
ために、本発明に先立ち、２部材の少なくとも一方を互
いに接近する向きに加速して運動エネルギを付与して相
手方に当接させることにより、それら２部材のしまり嵌
合を行うしまり嵌合方法を開発した。そして、本出願人
は、さらに、その方法を実施するために、(a) 第１部材
を保持する保持装置と、(b) 第２部材を前記保持装置に
保持されている第１部材に向かって加速することによ
り、第２部材に運動エネルギを付与して第１部材に当接
によりしまり嵌合させる加速装置とを含むしまり嵌合装
置をも開発した。このしまり嵌合装置を使用すれば、第
１部材２００との当接により第２部材２０２に軸方向圧
縮応力が図４に示すように、第１部材２００と当接する
端部から遠ざかるにつれて漸減し、反対側の端部で０と
なる。

【０００３】この開発装置の一具体例においては、保持
装置が、第１部材を固定的に保持する態様とされてい
た。そのため、第１部材との当接直前における第２部材
の運動エネルギが基準値を超えた場合には、当接直前に
おける第２部材の速度も基準値を超えてしまい、その結
果、当接により２部材にしまり嵌合の方向に過大な嵌合
力が発生する。２部材に過大な嵌合力が発生すると、第
１部材のうち第２部材との予定しまり嵌合部や保持装置
のうち第１部材を保持する部分に亀裂や変形が生じるお
それがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段，作用お
よび効果】以上の事情を背景として、本発明は、第２部
材の運動エネルギの増加時にも２部材のしまり嵌合が正
常に行われるしまり嵌合装置を得ることを課題としてな
されたものである。この課題は、本発明に従い、第１部
材と第２部材とのしまり嵌合を行う装置を、前記保持装
置および加速装置と、前記保持装置に設けられ、前記第
１部材と第２部材との当接によりそれら２部材に発生す
る力が基準値を超えない場合にはその当接による第１部
材の移動を阻止し、超えようとする場合には許容してそ
の当接を緩和する選択的クッション機構とを含むものと
することによって解決される。このしまり嵌合装置にお
いては、第１部材との当接直前における第２部材の運動
エネルギが基準値より大きいために、それら２部材同士
の当接（以下、単に「当接」という。）によりそれら２
部材に発生する嵌合力が基準値を超えようとする場合に
は、当接による第１部材の移動が許容されて当接が緩和
される。そのため、当接による第１部材の移動が阻止さ
れる場合とは異なり、当接により２部材に過大な嵌合力
が発生せずに済む。したがって、本発明によれば、第２
部材の運動エネルギの増加時にも２部材のしまり嵌合が
正常に行われるしまり嵌合装置が得られる。

【０００５】以下、本発明を補足説明する。 (1) 本発明において「２部材」は例えば、相手方との予
定しまり嵌合部が共に剛体製であるものでも、一方は剛
体製、他方は弾性体製であるものでもよい。 (2) 本発明において「加速装置」は、２部材の一方が棒
部を有する部材であり、他方がその棒部が嵌合されるべ
き穴部を有する部材である場合に、棒部を有する部材を
加速する態様としたり、穴部を有する部材を加速する態
様とすることができる。また、「加速装置」は、第２部
材を加速するために例えば、気圧，液圧等、直接力や、
磁気力，重力，遠心力等、間接力の少なくとも一つを第
２部材に作用する態様とすることができる。ここに、
「気圧を作用させる態様」には例えば、高圧源と、第２
部材を案内する案内通路と、それら高圧源と案内通路内
の空間とを互いに接続する気体通路と、その気体通路に
設けられた制御弁とを含み、制御弁を開いて高圧気体を
高圧源から案内通路内の空間に供給して第２部材の後端
部に作用させる態様がある。さらに、点火装置と、第２
部材を案内する案内通路と、それら点火装置と案内通路
とを互いに接続する気体通路とを含み、点火装置により
火薬に着火して気体を膨張させ、その膨張した気体を第
２部材の後端部に作用させる態様もある。また、「加速
装置」は、２部材の当接時に第２部材の両端部のうち第
１部材と当接する端部とは反対側の端部に発生する軸方
向圧縮応力が０となることを保証するために、第２部材
が第１部材に当接する直前には第２部材を等速運動状態
とすることが望ましい。 (3) 本発明において「選択的クッション機構」は、当接
により２部材に発生する嵌合力が基準値を超えようとす
る場合に第１部材の移動を許容する機能を有すれば足り
るが、さらに、当接による第１部材の移動後にその移動
を減衰させる機能をも有する態様とすることができる。
ここに、「移動を減衰させる手段」は例えば、第１部材
の移動と共に伸縮するばね（通常のばね，空気ばね等の
特殊なばねを含む。）を主体とする方式としたり、第１
部材の移動と共に流体（液体，気体を含む。）が流通す
る絞り（オリフィス，チョークを含む）を主体とする方
式としたり、それらばねと絞りとの双方を主体とする方
式とすることができる。

【０００６】本発明の別の課題は、簡単な構造で２部材
の嵌合力の過大化を抑制し得るしまり嵌合装置を得るこ
とにある。この課題は、本発明に従い、前記保持装置と
加速装置と選択的クッション機構とを含むしまり嵌合装
置を、選択的クッション機構が、(a) 前記第１部材を移
動可能に保持する移動可能保持機構と、(b) その移動可
能保持機構における第１部材の前記第２部材への接近限
度を規定するストッパと、(c) 第１部材をそのストッパ
に０でない設定荷重で押し付ける弾性手段とを含むもの
とすることによって解決される。

【０００７】図５には、このしまり嵌合装置の一例が概
念的に示されている。なお、この例においては、選択的
クッション機構における弾性手段３００が第１部材３０
２をストッパ３０４に向かって押し付けるコイルばねと
されているが、弾性手段３００は例えば、板ばね等、他
の形式のばねとしたり、ゴム等、他の形式の弾性部材と
したり、圧縮気体等、他の形式の弾性手段とすることが
できる。また、この例においては、選択的クッション機
構における移動可能保持機構３０５が、第１部材３０２
を保持穴により摺動可能に嵌合することによって第１部
材３０２を保持する形式とされているが、移動可能保持
機構３０５はその他の形式とすることができる。第１部
材３０２と第２部材３０６との当接時にそれら２部材３
０２，３０６に発生する嵌合力が基準値を超えない正常
状態では、同図の(a) に示すように、第１部材３０２
は、第２部材３０６との当接後に図示の原位置から移動
することが弾性手段３００によって阻止されるから、当
接によって第１部材３０２の速度ｖが０から増加するこ
とも弾性手段３００に新たな弾性変形が発生することも
ない。すなわち、この正常状態では、選択的クッション
機構が２部材３０２，３０６の当接を緩和するクッショ
ン機能を果たさないのである。これに対して、嵌合力が
基準値を超えようとする異常状態では、同図の(b) に示
すように、第１部材３０２は、第２部材３０６との当接
によって上記原位置から図において左方に移動すること
が弾性手段３００によって許容されるから、当接によっ
て第１部材３０２の速度ｖが０から増加するとともに弾
性手段３００に新たな弾性変形が発生する。すなわち、
この異常状態では、選択的クッション機構が２部材３０
２，３０６の当接を緩和するクッション機能を果たすの
であり、それにより、２部材３０２，３０６の嵌合力の
過大化が抑制される。このように、本発明によれば、選
択的クッション機構が移動可能保持機構とストッパと弾
性手段とを主体とする簡単な構造とされるから、簡単な
構造によって２部材の嵌合力の過大化が抑制されるしま
り嵌合装置が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のさらに具体的な二
実施形態である圧入機を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１には、本発明の一実施形態である圧入機が示さ
れている。この圧入機は、穴を有する第１部材１０を被
圧入部材として、その被圧入部材の穴に第２部材１２を
圧入部材として圧入する装置である。

【０００９】この圧入機により組み立てられる圧入組立
体の一例は、同図に示すように、自動車のパワーステア
リング装置で使用されるトーションバーとピニオンシャ
フトとの圧入組立体であり、この例においては、ピニオ
ンシャフトが第１部材１０、トーションバーが第２部材
１２とされる。トーションバー１２は、軸方向に延びる
とともに、それの両端部にそれぞれ大径部２０，２２が
形成されたものである。それら大径部２０，２２はほぼ
同じ直径とされている。それら大径部２０，２２のうち
ピニオンシャフト１０の穴２４に圧入されるべきものが
大径部２０である。この大径部２０の外周面には、しま
り嵌合時に大径部２０の外周部が潰れて小径化されるこ
とを助けるために、周方向に沿って凹凸を繰り返す形状
が付与されている。そのための加工の一例がセレーショ
ン加工である。

【００１０】圧入機は、第１部材１０を水平な姿勢で保
持する第１保持装置４０と、第２部材１２を水平な姿勢
で保持する第２保持装置４４と、第２部材１２を加速し
て運動エネルギを付与して第１部材１０に当接させる加
速装置４６とを備えている。それら第１保持装置４０と
第２保持装置４４と加速装置４６とは共通のハウジング
４８を有している。

【００１１】第２保持装置４４においては、第２部材１
２を軸方向に案内する案内通路５０がハウジング４８に
形成されている。なお、案内通路５０は、その一部また
は全部をハウジング４８から独立したパイプ等により構
成可能である。第２部材１２は案内通路５０に実質的に
気密かつ軸方向に摺動可能に嵌合されている。案内通路
５０内における第２部材１２の初期位置（図において破
線で示す。）を規定するために、ハウジング４８にスト
ッパ５２が形成されている。

【００１２】加速装置４６は、高圧源６０とエア通路６
２と制御弁６４と制御手段６６とを備えている。高圧源
６０は、高圧エアを保持または必要に応じて発生させる
ものである。エア通路６２は、高圧源６０と案内通路５
０の一端部（図において右側の端部）とを互いに接続す
るものである。制御弁６４は、エア通路６２の途中に設
けられ、制御手段６６の作動に基づいてエア通路６２を
開閉するものである。エア通路６２は、外部通路７０と
内部通路７２とから構成されている。外部通路７０は、
ハウジング４８の外部に設けられ、ハウジング４８をそ
れの外部ポート７４において高圧源６０に接続する。一
方、内部通路７２は、ハウジング４８の内部に設けら
れ、外部ポート７４と案内通路５０の上記一端部とを互
いに接続する。制御弁６４は、本実施形態においては、
ニードル弁であり、ハウジング４８に摺動可能に嵌合さ
れた弁体７６を有し、エア通路６２を遮断して、高圧エ
アが高圧源６０から案内通路５０内の空間に流入するこ
とを阻止する遮断状態（図示の状態）と、エア通路６２
を開いて、その流入を許容する開放状態とに切り換わ
る。この切換えは、制御手段６６の一構成要素としての
カム７８によって行われる。カム７８はハウジング４８
内において弁体７６の後端部に近接して配置され、その
カム７８が制御手段６６の別の構成要素としての図示し
ない駆動装置（モータ等）によって駆動されることによ
り、制御弁６４が遮断状態と開放状態とに切り換わる。
これに対して、第１保持装置４０においては、有底の保
持穴９０がハウジング４８に案内通路５０と同軸に形成
されている。保持穴９０は、底部において案内通路５０
の他端部と連通し、開口部において大気と連通してい
る。この保持穴９０に保持部材９２が摺動可能に嵌合さ
れて保持されている。保持穴９０内における保持部材９
２の初期位置、すなわち、案内通路５０への接近限度を
規定するために、ハウジング４８にストッパ９４が形成
されている。保持穴９０が案内通路５０に近い部分にお
いて小径穴９６、遠い部分において大径穴９８となる段
付き穴とされており、それら小径穴９６と大径穴９８と
の間に形成された段付き部として上記ストッパ９４が形
成されているのであり、また、その小径穴９６内の空間
に案内通路５０の上記他端部が接続されている。保持部
材９２は本体部１００と離脱阻止部１０２とを備えてい
る。本体部１００には、案内通路５０の側において開口
する有底の嵌合穴１０４が形成されている。この嵌合穴
１０４には、第１部材１０の両端部のうち案内通路５０
から離れた端部が嵌合する。第１部材１０には軸方向中
間部において環状溝１０６が形成されており、離脱阻止
部１０２はそれが本体部１００に取り付けられた状態で
環状溝１０６に係合する。すなわち、離脱阻止部１０２
は、第１部材１０が本体部１００から離脱することを阻
止するために設けられているのである。離脱阻止部１０
２は、本体部１００に分離可能に取り付けられ、第１部
材１０の交換を可能とする。第１保持装置４０は、さら
に、保持穴９０の開口部を閉塞するキャップ１１０を備
えている。キャップ１１０はボルト１１１等によってハ
ウジング４８に固定されている。そのキャップ１１０と
保持部材９２との間にコイル状のばね１１２が配設され
ている。ばね１１２は、保持部材９２をストッパ９４に
押し付ける。ばね１１２は、圧縮状態で第１保持装置４
０内にセットされており、それにより、保持部材９２が
ストッパ９４に０でない設定荷重Ｗで押し付けられてい
る。

【００１３】ハウジング４８には第１，第２および第３
エア抜き通路１２０，１２２，１２４が形成されてい
る。第１エア抜き通路１２０は、第２部材１２の後方に
おける圧力を第１部材１０との当接直前において大気圧
とすることによって第２部材１２が等速運動状態で第１
部材１０に当接するために設けられている。具体的に
は、第１エア抜き通路１２０は、それの一端部において
大気と連通し、他端部において案内通路５０内における
第２部材１２の後方の空間と連通し、さらに、その他端
部の位置が、第２部材１２が加速されて初期位置から前
進し（図において左方に移動し）、第１保持装置４０に
おける第１部材１０に当接する直前で第２部材１２の大
径部２２が案内通路５０のその他端部を通過する位置と
されている。第２エア抜き通路１２２は、前進する第２
部材１２により小径穴９６内の空間が圧縮されることに
よって第２部材１２の前進が妨げられてしまうことを防
止するために設けられている。具体的には、第２エア抜
き通路１２２は、それの一端部において大気と連通し、
他端部において小径穴９６内の空間と連通している。第
３エア抜き通路１２４は、前進する（図において左方に
移動する）保持部材９２により大径穴９８内の空間が圧
縮されることによって保持部材９２の前進が妨げられて
しまうことを防止するために設けられている。具体的に
は、第３エア抜き通路１２４は、それの一端部において
大気と連通し、他端部において大径穴９８内の空間と連
通している。

【００１４】次に作動を説明する。２部材１０，１２の
圧入に先立ち、まず、圧入予定の２部材１０，１２が圧
入機の所定位置にセットされる。具体的には、第１部材
１０は第１保持装置４０内に保持部材９２により保持さ
れた状態でセットされる。このとき、保持部材９２はば
ね１１２とストッパ９４とによって図示の初期位置に設
定荷重Ｗの下に位置決めされる。これに対して、第２部
材１２は第２保持装置４４内にストッパ５２により初期
位置に位置決めされた状態でセットされる。この状態で
制御弁９４が開かれると、高圧エアが高圧源６０からエ
ア通路６２を経て案内通路５０内の空間に供給され、こ
れにより、第２部材１２にそれの後端部において高圧エ
アが作用させられて第２部材１２が加速される。加速さ
れた第２部材１２は、図において実線で示す位置、すな
わち、第１部材１０との当接直前の位置に到達したとき
に、第２部材１２の後方圧が第１エア抜き穴１２０によ
って大気圧とされるため、等速運動状態で第１部材１０
と当接する。加速装置４６が正常であるために、２部材
１０，１２の当接直前における第２部材１２の運動エネ
ルギが基準値を超えない場合には、その当接によって第
１部材１０に発生する嵌合力がばね１１２の設定荷重Ｗ
（本発明における「基準値」の一例である。）を超えな
い。そのため、この場合には、第１部材１０の運動もば
ね１１２の収縮もなしで２部材１０，１２の圧入が行わ
れる。これに対して、加速装置４６が異常であるため
に、２部材１０，１２の当接直前における第２部材１２
の運動エネルギが基準値を超えてしまった場合には、そ
の当接によって第１部材１０に発生する嵌合力がばね１
１２の設定荷重Ｗを超えようとする。そのため、この場
合には、第１部材１０の運動およびばね１１２の収縮と
共に２部材１０，１２の圧入が行われる。その結果、２
部材１０，１２の当接が緩和され、当接により２部材１
０，１２に過大な嵌合力が発生せずに済む。したがっ
て、本実施形態によれば、当接直前における第２部材１
２の運動エネルギの増加時にも２部材１０，１２に過大
な嵌合力が発生せずに済み、常に安定した精度で圧入が
行われて圧入品質が向上するという効果が得られる。

【００１５】すなわち、本実施形態においては、第１保
持装置４０が本発明における「保持装置」の一例を構成
し、加速装置４６が「加速装置」の一例を構成し、ハウ
ジング４８のうち保持穴９０を形成する部分および保持
部材９２（それらは移動可能保持機構の一例）とストッ
パ９４（ストッパの一例）とばね１１２（弾性手段の一
例）とが互いに共同して「選択的クッション機構」の一
例を構成しているのである。

【００１６】図２には、本発明の別の実施形態である圧
入機が示されている。なお、本実施形態は先の実施形態
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文章および図による説
明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。
また、図２には圧入機が図１の場合とは異なり、簡略化
して示されている。

【００１７】圧入機においては、第１部材１０を保持す
る保持部材１５０が、ハウジング１５２に形成された保
持穴１５４に摺動可能かつ実質的に気密に嵌合されてい
る。図示しないが、保持部材１５０にはそれの外周面に
おいて環状溝が同軸に形成され、そこにシール部材が密
着させられている。保持穴１５４内における保持部材１
５０の第２部材１２への接近限度がストッパ１５５によ
り規定されている。保持部材１５０が保持穴１５４に嵌
合されることによって保持穴１５４内の空間が２つに仕
切られている。それら２つの空間のうち、案内通路５０
に近い側の空間は空気室１５６、遠い側の空間は液室１
５８とされている。空気室１５６は第２エア抜き通路１
２２により大気と連通させられている。液室１５８内に
はばね１５９が配設され、保持部材１５０を小さい力で
ストッパ１５５に押し付けている。

【００１８】液室１５８は、互いに並列な第１液通路１
６０と第２液通路１６２とを経てリザーバ１６４に接続
されている。リザーバ１６４には圧入機により使用され
る作動液が収容されている。第１液通路１６０にはリリ
ーフ弁１６６が設けられている。リリーフ弁１６６の開
弁圧はばね１６７により規定される。リリーフ弁１６６
は、液室１５８の液圧が開弁圧を超えないうちは、液室
１５８からリザーバ１６４に作動液が流出することを阻
止し、それにより、２部材１０，１２の当接時に保持部
材１５０および第１部材１０が第２部材１２と共に運動
することが阻止される。これに対して、リリーフ弁１６
６は、液室１５８の液圧が開弁圧を超えようとすれば、
液室１５８からリザーバ１６４に作動液が流出すること
を許容し、それにより、２部材１０，１２の当接時に保
持部材１５０および第１部材１０が第２部材１２と共に
運動することが許容される。なお、リリーフ弁１６６
は、リザーバ１６４から液室１５８への作動液の流れは
常時阻止する。すなわち、本実施形態においては、保持
部材１５０，液室１５８，第１液通路１６０，リザーバ
１６４およびリリーフ弁１６６が互いに共同して本発明
における「選択的クッション機構」の別の例を構成し、
リリーフ弁１６６の開弁圧が本発明における「基準値」
を規定しているのである。これに対して、第２液通路１
６２にはチェック弁１７０が設けられている。チェック
弁１７０は、リザーバ１６４から液室１５８への作動液
の流れは許容し、その逆向きの流れは阻止する。すなわ
ち、第２液通路１６２は、チェック弁１７０の逆止機能
とリリーフ弁１６６の逆止機能との双方により、保持部
材１５０が前進位置から後退して図示の原位置に戻るた
めに作動液がリザーバ１６４から液室１５８に戻るため
にのみ作動液が流れる唯一の液通路とされているのであ
る。第２液通路１６２にはさらに、絞り１７２がチェッ
ク弁１７０と直列に設けられている。したがって、本実
施形態においては、保持部材１５０が前進位置から後退
して図示の原位置に戻る際に、リザーバ１６４内の作動
液の液室１５８への戻りが絞り１７２によって抑制さ
れ、保持部材１５０が後退してストッパ１５５に当接す
る際にリバウンドが生じることが抑制される。

【００１９】以上、本発明の二実施形態を図面に基づい
て詳細に説明したが、それらの他にも、特許請求の範囲
を逸脱することなく、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
のはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である圧入機を示す側面断
面図である。

【図２】本発明の別の実施形態である圧入機を簡略化し
て示す側面断面図である。

【図３】従来のしまり嵌合装置の原理とその問題点を説
明するための図である。

【図４】本出願人が本発明に先立って開発したしまり嵌
合装置の原理とその効果を説明するための図である。

【図５】本発明を説明するための側面断面図である。

【符号の説明】

１０ 第１部材 １２ 第２部材 ４０ 第１保持装置 ４４ 第２保持装置 ４６ 加速装置 ９０ 保持穴 ９２ 保持部材 ９４ ストッパ １１２ ばね １５８ 液室 １６６ リリーフ弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１部材と第２部材とのしまり嵌合を行う
   装置であって、 第１部材を保持する保持装置と、 第２部材を前記保持装置に保持されている第１部材に向
   かって加速することにより、第２部材に運動エネルギを
   付与して第１部材に当接によりしまり嵌合させる加速装
   置と、 前記保持装置に設けられ、前記第１部材と第２部材との
   当接によりそれら２部材に発生する力が基準値を超えな
   い場合にはその当接による第１部材の移動を阻止し、超
   えようとする場合には許容してその当接を緩和する選択
   的クッション機構とを含むことを特徴とするしまり嵌合
   装置。
2. 【請求項２】前記選択的クッション機構が、(a) 前記第
   １部材を移動可能に保持する移動可能保持機構と、(b)
   その移動可能保持機構における第１部材の前記第２部材
   への接近限度を規定するストッパと、(c) 第１部材をそ
   のストッパに０でない設定荷重で押し付ける弾性手段と
   を含む請求項１に記載のしまり嵌合装置。