以下、本発明を図面に示した実施の形態� ��もって説明するが、本発明は、図面に示し� ��実施の形態に限定されるものではない。な� ��、以下、参照する図面においては、共通す� ��要素については同じ符号を用い、その説明� ��適宜省略する。

 本発明の金属部品の製造方法を、図1に示 す形状を備える金属部品10を例にとって以下� ��明する。本実施形態においては、まず、金� ��部品10を軸状部材12と円盤状部材14とに分割� ��て別々に作製する。軸状部材12および円盤� �部材14は、いずれも単純な形状であるので、 例えばネットシェイプ冷間鍛造法と最小限の 切削加工によって作製することができる。

 次に、作製した軸状部材12および円盤状� �材14について熱処理を施す。本発明の方法に よれば、分割された単純形状の部材に対して 熱処理を施せばよいため、一体成型品の場合 に比較して格段に高い積載効率をもって部材 を炉内に積載することができ、その結果、加 熱エネルギーの浪費が回避される。

 さらに、上述した熱処理の種類は、軸状� ��材12および円盤状部材14のそれぞれに要求さ れる強度に応じて適宜選択することができる 。例えば、金属部品10の用途によっては、円� ��状部材14にのみ高い強度が要求され、軸状� �材12の強度については、円盤状部材14のそれ� ��りも低い強度が許容される場合がある。そ� ��ような場合、円盤状部材14についてのみ高� �ストの浸炭焼入れを施し、軸状部材12につい ては、浸炭焼入れよりも低コストの高周波焼 入れを施すというような選択が可能である。

 本実施形態においては、軸状部材12と円� �状部材14とを塑性流動結合法を用いて結合す る。すなわち、軸状部材12と円盤状部材14と� �間に第3の金属部材を結合材として介在させ� ��当該結合材の塑性変形を利用して両者を結� ��する。そのため、軸状部材12の外周面に沿� �て、塑性変形した結合材が流入するための� �合溝16が形成されている。

 また、円盤状部材14には、軸状部材12を挿 入して、高精度に位置決めするために軸状部 材12とほぼ同径の開口部20が形成され、さら� �、開口部20に連続する形で開口部20よりも所� ��分大きい径を有する開口部22が同心円状に� �成されている。その結果、円盤状部材14に軸 状部材12を挿入した際に、軸状部材12の外周� �と円盤状部材14の開口部22の内周面との間に� ��上述した結合材を嵌入するための隙間gがリ ング状に画成されるようになっている。また 、開口部22の内周面にも塑性変形した結合材� ��流入するための結合溝18が形成されており� �軸状部材12に形成された結合溝16は、円盤状� ��材14の開口部20に軸状部材12を挿入し位置決� ��した状態において、結合溝18と対向する位� �に形成される。なお、図1においては、軸状� ��材12および円盤状部材14のそれぞれに形成さ れた結合溝16および結合溝18について、図の� �側に拡大して示している。

 図2は、本実施形態の金属部品10を製造す� ��製造装置30を示す図である。本実施形態に� �いては、まず、治具32の挿入穴33に軸状部材1 2を挿入し、次いで、円盤状部材14を軸状部材 12に嵌入する。このとき、円盤状部材14が治� �32の上面に当接することによって、軸状部材 12の軸方向における円盤状部材14の位置が決� �られる。すなわち、挿入穴33の深さdの設計� �よって上述した軸方向における位置決めが� �される。続いて、本実施形態においては、� �1について上述した隙間gにリング状の結合材 34を嵌入する。その状態で、軸状部材12に円� �状に形成されたパンチ36を嵌入し、パンチ36� ��先端部を結合材34の上部にのみ当接させる� �最後に、加圧治具37を介してパンチ36を所定� ��荷重をもって矢印方向に押圧する。上述し� ��工程において、軸状部材12には荷重が一切� �荷されていないことに注目されたい。

 図3は、上述した一連の工程を拡大して示 す。図3(a)に示すように、隙間gに結合材34を� �入したのち、図3(b)に示すように、パンチ36� �先端部を結合材34の上部にのみ当接させる。 この状態で、パンチ36を矢印方向に押圧する� ��、図3(c)に示すように、結合材34が塑性変形� ��て、軸状部材12の外周面および円盤状部材14 の内周面にそれぞれ形成された結合溝16、18� �流入し、その結果、機械的かみ合いにより� �状部材12と円盤状部材14とが結合される。

 図4は、実際に製造した金属部品10の断面� ��ついて、結合溝16、18と結合材34を拡大して� ��す。図4を参照すると、パンチ36によって上� ��ら押圧された結合材34が図中の矢印の方向� �流動し、その結果、結合溝16、18が高い割合� ��充填されていることが分かる。本実施形態� ��おいては、結合溝16、18と結合材34とが当接� ��る接合面にパンチ36の押圧による残留応力� �作用するため高摩擦状態が維持されている� �

 上述した実施形態においては、結合溝16� �よび18は、それぞれ、軸状部材12の外周面お� ��び円盤状部材14の開口部22の内周面に沿って リング状に形成されており、軸状部材12の軸� ��向に対して高いせん断強度を示すと共に、� ��述した残留応力の作用によって、回転方向� ��対しても充分な結合強度を示す。また、本� ��施形態によれば、軸状部材12と円盤状部材14 の開口部20とで精度良く位置決めされる上に� ��接合のための押圧の過程においては、軸状� ��材12に大きな荷重がかからないため、円盤� �部材14との相対的位置が変動することがなく 、その結果、軸状部材12と円盤状部材14との� �精度な結合が実現される。

 なお、本発明における結合溝は、上述し� ��ようなリング状の溝に限るものではなく、� ��状部材12の軸方向に対して平行な結合溝を� �成することによって、回転方向に対するせ� �断強度を担保することもできる。さらに、� �述したようなリング状の結合溝を形成した� �で、当該結合溝に対し、軸状部材12の軸方向 のローレットを刻設して、軸方向および回転 方向の双方に対する高いせん断強度を実現す ることもできる。

 また、本発明における結合材は、結合す� ��部材よりも硬度の小さい金属であればよく� ��例えば、S25C(JIS)、S45C(JIS)等を用いることが� ��きる。

 以上、図1~3を参照して、金属部品10にお� �て、軸状部材12の外周面と円盤状部材14の開� ��部20の両方に結合溝を形成する態様につい� �説明してきたが、本発明は、上述した実施� �態に限定されるものではなく、本発明にお� �ては、その使用態様上、要求される強度が� �状部材12の軸方向で異なるような場合には、 円盤状部材14の結合溝18を省略することもで� �る。この理由については、後に詳説する。� �らに、本発明においては、金属部品10に要求 される強度の大きさに鑑みて、軸状部材12の� ��合溝16と円盤状部材14の結合溝18を両方とも� ��略し、軸状部材12と円盤状部材14とを緊迫結 合によって固定することもできる。

 以上、本発明を上述した金属部品10を例� �とって説明してきたが、本発明の製造方法� �、上述した形状の金属部品に限らず、軸状� �分を備える金属部材と該軸状部分が嵌挿さ� �る板状部分を備える金属部材を結合してな� �金属部品全般に適用することができ、特に� �動車のCVT用シャフト付きシーブの製造にお� �て有効である。以下、この点について説明� �る。

 図5(a)は、本発明の製造方法によって製造 された自動車のCVT用シャフト付きシーブ40の� ��面図である。CVT用シャフト付きシーブ40は� �円盤状のシーブ42と軸状のシャフト44とを含� ��で構成されており、その使用に際して、シ� ��ブ42の破線で示す側の面に動力伝達手段で� �るスチールベルトが接触する。CVT用シャフ� �付きシーブ40の製造にあたっては、図1につ� �て上述したのと同様の方法により、円盤状� �シーブ42のスチールベルトが接触する面の反 対側の面にリング状の結合材46を嵌入するた� ��の隙間を形成し、これに結合材46を嵌入・� �圧することによって円盤状のシーブ42と軸状 のシャフト44とを結合材46を介して塑性流動� �合する。なお、図5(a)においては、シーブ42� �シャフト44の結合部分を拡大して概略的に示 している。

 現在、自動車のCVT用シャフト付きシーブ� ��、熱間鍛造による一体成形によって製造さ� ��ている。CVT用シャフト付きシーブにおいて� ��、シーブに高い強度が要求されるため、シ� ��フトを含む一体品全体に対し浸炭焼入れに� ��る熱処理が施されている。この浸炭焼入れ� ��ストは非常に過大なものであり、自動車メ� ��カーにおいては、このような熱処理コスト� ��削減が重要な懸案事項となっている。

 本発明の製造方法をCVT用シャフト付きシ� ��ブの製造に適用すれば、シーブ部分を冷間� ��造により形成し、シーブに対してのみ浸炭� ��入れを施し、シーブほどの強度を要求され� ��いシャフトに関しては、よりコストの低い� ��周波焼入れを施すことによって、浸炭焼入� ��コストが低減され、また、熱処理炉内にシ� ��フトあるいはシーブを高い積載効率をもっ� ��載置することができるので、その処理効率� ��向上し、もって、熱処理の総コストが大幅� ��低減される。CVT用シャフト付きシーブに関� ��ていえば、本発明の製造方法による製造コ� ��トは、従来の熱間鍛造による一体成形の場� ��の製造コストに比較して、浸炭焼入れコス� ��については50%程度が削減可能であり、トー� ��ルコストについていえば30%程度の削減が見� ��まれる。

 また、従来の熱間鍛造による一体成形の� ��合、浸炭焼入れ処理における熱歪みが原因� ��て、寸法精度が悪化し不良率が高くなると� ��う問題があったが、本発明によれば、シャ� ��トとシーブとに分割して焼入れ処理を行な� ��ため、熱歪みの影響が少なくなり、歩留ま� ��が改善される。

 さらに、特筆すべきは、CVT用シャフト付� ��シーブの場合、その使用態様上、シーブ42� �破線で示す側の面にスチールベルトによる� �力がかかるため、図5(a)の矢印で示す方向に� ��み繰り返し動的応力が働き、当該応力が常� ��結合材46を圧縮する形で圧縮応力が作用す� �点である。その結果、結合材46と結合溝との 接合面との間の高摩擦状態が維持・増強され るため、CVT用シャフト付きシーブに要求され る軸方向の引き抜き強度が好適に実現される 。なお、本実施形態においては、図5(a)に示� �たCVT用シャフト付きシーブ40について、シー ブ42の開口部側の結合溝を省略することがで� ��る。この点について、図5(b)を参照して、以 下説明する。

 図5(b)は、シーブ42の開口部側の結合溝を� ��略したCVT用シャフト付きシーブ40を示す。CV T用シャフト付きシーブ40においては、上述し たように、シーブ42の破線で示す側の面にの� ��スチールベルトによる押力がかかる。した� ��って、シャフト44の外周面と結合材46との間 には、実線矢印の方向にのみせん断応力が作 用し、破線矢印の方向にはせん断応力が作用 しない。同様に、シーブ42の内周面42aと結合� ��46との間には、破線矢印の方向にせん断応� �が作用せず、さらに、結合材46が嵌入される 隙間がシーブ42を貫通していないため、シー� ��42の開口部の内周面42aと結合材46との間には 、実線矢印の方向のせん断応力もほとんど作 用しない。したがって、シーブ42の開口部の� ��周面42aと結合材46との間には大きな強度は� �求されない。よって、CVT用シャフト付きシ� �ブ40のように、その使用態様上、必要強度が 軸状部材(シャフト44)の軸方向で異なるよう� �部品の場合には、図5(b)に示すように、板状� ��材(シーブ42)の開口部側の結合溝を省略する ことができる。