CN106438933A - 具备异种金属接合轴的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备异种金属接合轴的变速器，在动作时，即使在负担有弯曲/扭转载荷等的情况下，也能够良好地缓和轴接合部处的应力集中，轴接合部不容易剥离。将第2轴(42)压入接合于具有中空结构的第1轴(41)的内部，针对第1轴(41)的内周面(41Sa)和第2轴(42)的外周面(42b)在轴向上的重合部，从第1轴(41)的径向外侧沿着圆周方向驱动摩擦搅拌接合工具(60)，对第1轴(41)和第2轴(42)进行摩擦搅拌接合。并且，第1轴(41)由铝合金制造而成，第2轴(42)由铁系金属制造而成。

Description

具备异种金属接合轴的变速器

技术领域

本发明涉及具备异种金属接合轴的变速器。

背景技术

作为将在轴向上对置的一个被接合部件和另一个被接合部件的对接部(接合部)接合在一起的方法，已知如下这样的所谓的摩擦压接：一边按压两个部件一边使一个被接合部件旋转，由此产生摩擦热，借助该摩擦热使接合部软化，然后使被接合部件停止旋转并按压两个部件，由此将新生面彼此固态接合(例如，参照专利文献1。)。

根据下述专利文献1，记载有这样的内容：使一个被接合部件旋转提升直至达到规定的转速r1，接着提高摩擦压力直至两个部件的对接部处的摩擦压力达到规定的压力P1，同时持续固定时间(摩擦时间)T1地将两个部件的端面彼此对接并按压，将接合界面加热至压接所需要的温度。然后，在达到需要的温度后停止旋转，使转速为零，并且，提高摩擦压力直至两个部件的对接部处的摩擦压力达到规定的压力P2，同时持续固定时间(顶锻时间)T2地将两个部件的端面彼此对接并按压。通过该顶锻工序，将在摩擦工序中在接合界面处生成的金属间化合物、氧化物和软化层等作为溢料从接合界面的周缘部排出，并且将各部件的接合界面的新生面彼此接合在一起(例如，参照专利文献1的[0024]和[0025]。)。

另一方面，作为将在轴向上对置的上述对接部接合在一起的其它方法，已知如下这样的所谓的摩擦搅拌接合：一边使在末端中央部具备销的称作肩的圆柱体旋转，一边将其从径向外侧按压(压入)至上述对接部，由此产生摩擦热，利用该摩擦热使接合部位软化，并且利用设在末端中央部的销搅拌软化了的接合部位，由此引起塑性流动状态，然后使肩遍及接合部的整周移动，从而一边使通过部位软化和搅拌，一边将两个部件固态接合(例如，参照专利文献2。)。

专利文献1：日本特开2002-224857号公报

专利文献2：日本特开2006-68782号公报

专利文献3：日本特开2007-296563号公报

在上述专利文献1所记载的摩擦压接中，存在以下所记述的问题。首先，在顶锻工序中，由于在对接部产生溢料，因此需要进行溢料清理加工。

另外，在顶锻工序中，由于使一个被接合部件在轴向上向另一个被接合部件移动(往复移动)，因此对接部承担有较高的顶锻压，因此顶锻压和往复移动上必然产生偏差，摩擦压接后的轴的轴向尺寸精度(公差)不稳定。

另外，在被接合部件上形成有油路而需要在两个部件之间进行相位对准的情况下，在使旋转的被接合部件停止旋转时，需要高精度的定位控制。

另外，在将如钢和铝的组合那样的杨氏弹性模量互不相同的异种金属彼此在轴向上对接并通过摩擦压接接合在一起的情况下，如果使轴负担有旋转扭矩(扭转载荷)或弯曲载荷等，则应力集中在摩擦压接的对接部(接合部)，接合部容易剥离。

另外，在如钢和铝合金那样的强度差较大的异种材料的摩擦压接中，由于如钢那样的强度高的材料不变形，因此存在着氧化层或污染物质容易残留于接合界面这样的问题。因此，需要对接合部进行人工时效处理等热处理，以使接合部具有充分的接合强度。(例如，参照专利文献3的[0003]和[0006]。)。

另外，在上述专利文献2所记载的摩擦搅拌接合中，由于无需使一个被接合部件旋转或者在轴向上压接，因此，可以认为不会引起上述的溢料清理加工、轴的轴向尺寸精度(公差)的不稳定、高精度的定位控制、或者氧化层或污染物质在接合边界面上残留的问题。

可是，与摩擦压接相同地存在如下问题：在轴承担有旋转扭矩或弯曲载荷等时，应力集中在摩擦压接的对接部(接合部)上，接合部容易剥离。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述以往技术的问题而完成的，其目的在于提供一种具备异种金属接合轴的变速器，其不需要制造时的针对轴接合部的溢料清理加工和高精度的定位控制，并且不存在轴的轴向尺寸精度(公差)的不稳定或者氧化层等污染物质在接合边界面上的残留，而且，即使在动作时承受有弯曲/扭转载荷等的情况下，也能够良好地缓和轴接合部处的应力集中，轴接合部不容易剥离。

在用于达成上述目的的本发明的变速器中，变速器100具备异种金属接合轴40，该异种金属接合轴40是将由互不相同的材质构成的至少第1轴41和第2轴42同轴地接合在一起而成的，其特征在于，所述第1轴41具有中空结构，并且所述第2轴42被压入所述第1轴41的内部，该第1轴41的内周面41Sa和该第2轴42的外周面42b具有关于轴向重合的轴向重合部42bs，该轴向重合部通过摩擦搅拌接合而接合在一起。

在上述结构中，第1轴41被配置在第1轴41和第2轴42的轴接合部的径向外侧，轴接合部被第1轴41在径向上支承。因此，即使在弯曲载荷或扭转载荷(旋转扭矩)作用于轴上的情况下，针对轴接合部的载荷(应力)集中也得到了良好地缓和，轴接合部不容易剥离，提高了接合强度。

另外，第1轴41和第2轴42是在静止的状态下通过摩擦搅拌接合而接合在一起的，因此，不需要在摩擦压接中所需的溢料清理加工和高精度的定位控制，并且不会发生轴的轴向尺寸精度(公差)的不稳定或者氧化层或污染物质在接合边界面上的残留这样的、摩擦压接所固有的问题。

本发明的变速器的第2特征在于，所述第1轴41由轻金属构成，并且，所述第2轴42的外周面42b由强度和熔点比所述轻金属高的金属构成。

在上述结构中，熔点比较高的第2轴42被压入熔点比较低的第1轴41的内部。由此，能够使摩擦搅拌接合工具60从第1轴41的径向外侧抵接于第1轴41的外周面41Sb，从而能够沿着所希望的接合路径40a、40b、40c、40d、40e对第1轴41和第2轴42的关于轴向的重合部进行摩擦搅拌接合。

另外，由于能够对要求高强度的轴配置具有比较高的强度的第2轴42，并且，对不要求高强度的轴配置轻量的第1轴41，因此能够实现整个轴的大幅的轻量化。

本发明的变速器的第3特征在于，所述轴向重合部42bs是每隔圆周方向上的规定的间隔θ沿着圆周方向、轴向或相对于轴向倾斜规定的角度δ的倾斜方向、或者螺旋方向中的任一方向以规定的长度LC、LS、LO连续地，或者沿着将这些方向组合而成的复合方向连续地通过摩擦搅拌接合而接合在一起的。

在上述结构中，第1轴41和第2轴42接合的接合路径的长度和面积的自由度增大。由此，能够根据异种金属接合轴40所承受的载荷的大小和方向选择具有最优的接合强度的接合路径。

本发明的变速器的第4特征在于，所述轴向重合部42bs是每隔圆周方向上的规定的间隔θ沿着相对于轴向的倾斜角度δ、-δ交替反转的倾斜方向通过摩擦搅拌接合而接合在一起的。

在上述结构中，对于接合部40e关于通过接合部40e的第2轴42侧的端点E2且与轴向平行的直线La倾斜的倾斜方向，包含关于直线La向两个方向(两侧)倾斜的2种倾斜方向。即，在上述结构中，扭转载荷的作用方向无论是顺时针还是逆时针，都必然包含成为与扭转方向相同的方向的倾斜方向。在接合部的倾斜方向是与扭转方向相同的方向的情况下，在接合部上作用有压缩载荷，因此接合部难以剥离。即，在上述结构中，与扭转载荷的作用方向无关，两个轴的接合部不容易剥离，接合强度进一步提高。

本发明的变速器的第5特征在于，涉及所述倾斜方向的接合部关于通过该接合部的所述第2轴42侧的端部E2的与轴向平行的直线La，向与作用于该第2轴42的扭转载荷的方向相同的方向倾斜。

在上述结构中，接合部所负担的载荷被分散为接合方向载荷和其垂直方向载荷。特别是，通过使上述倾斜方向成为与上述旋转方向相同的方向，在接合方向上作用的载荷成为压缩载荷，第1轴41和第2轴42的轴接合部不容易剥离，接合强度进一步提高。

本发明的变速器的第6特征在于，所述变速器100具备变矩器2，所述变矩器2的定子24被所述第2轴42支承，所述第1轴41被固定于所述变速器100的固定部件43上。

在上述结构中，配置由强度和刚性比第1轴41优异的材料构成的第2轴42作为承受来自定子24的载荷的轴，另一方面，对于承受的载荷比较小的部位配置第1轴41，由此，能够在确保必要的强度和刚性的同时实现整个轴的大幅的轻量化。

根据本发明的具备异种金属接合轴的变速器，不需要在制造时的针对异种金属接合轴的溢料清理加工和高精度的定位控制，并且不存在轴的轴向尺寸精度(公差)的不稳定或者氧化层等污染物质在接合边界面上的残留，而且，即使在动作时承受有弯曲/扭转载荷等的情况下，也能够良好地缓和轴接合部处的应力集中，轴接合部不容易剥离，提高了接合强度。

另外，能够根据所承受的载荷来配置具有最优的强度的轴，由此能够在确保必要的强度和刚性的同时实现整个轴的大幅的轻量化。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的变速器的骨架图。

图2是示出本发明的第1实施方式的定子轴的周边部的重要部位半剖视图。

图3是示出本发明的第1实施方式的定子轴的说明图。

图4是示出基于本发明的第1实施方式的摩擦搅拌接合实现的接合部(接合路径)的类型的说明图。

图5是将图4的(d)的第1轴的外周面展开成平面的展开图。

图6是示出接合部的关于轴向的倾斜方向与端部的载荷集中缓和之间的关系的说明图。

图7是将图4的(e)的第1轴的外周面展开成平面的展开图。

图8是示出基于本发明的第1实施方式的摩擦搅拌接合实现的接合部(接合路径)的类型的说明图。

图9是示出本发明的第2实施方式的定子轴的说明图。

图10是示出本发明的第3实施方式的定子轴的重要部位剖视图。

标号说明

1：发动机；2：变矩器；3：变速器主体；5：差速机构；14：第3轴；21：前罩；22：泵轮(pump impeller)；22a：凸台部件；23：涡轮(turbine runner)；23a：涡轮轮毂；24：定子；25：单向离合器；26：中间部件；27：锁止离合器；27a：锁止离合器活塞；27b：油室；27c：油室；40：定子轴；40A：定子轴；40B：定子轴；40a：接合部；40b：接合部；40c：接合部；40d：接合部；40e：接合部；40f：接合部；θ：圆周角；δ：倾斜角；41：第1轴；41S：笔直部；41Sa：笔直部内周面；41Sb：笔直部外周面；41F：凸缘部；41op：油路；41TH：工具抽出孔；42：第2轴；42a：内周面；42b：外周面；42bs：轴向重合部；42bw：径向重合部；42op：油路；43：第1间隔壁；44：第2间隔壁；45：链轮；46：轴承；60：摩擦搅拌接合工具；61：肩；62：销；100：变速器。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。图1是示出本发明的一个实施方式的变速器100的骨架图。并且，为了便于说明，对发动机(驱动源)1一并进行了图示。如图1所示，本变速器100具备发动机(驱动源)1、变矩器2、变速器主体3和差速机构5。

发动机1的驱动被输出至曲轴11。该曲轴11的旋转经由变矩器2输入至变速器主体3。变矩器2是经由流体(工作油)进行扭矩的传递的流体传动装置，其具有前罩21、与该前罩21形成为一体的泵轮(pump impeller)22、在前罩21与泵轮22之间被配置成与泵轮22对置的涡轮(turbine runner)23、以及经由单向离合器25支承于定子轴40上的定子24。如图1所示，曲轴11经由前罩21与变矩器2的泵轮22连接，涡轮23与主轴12连接。另外，单向离合器25安装于中间部件26，中间部件26以花键结合的方式安装于定子轴40的第2轴42上。在第2轴42的内周面设有轴承13，该轴承13将主轴12支承成能够旋转。并且，参照图2和图3，在后面叙述本发明的该定子轴40的详情。

在涡轮23与前罩21之间设有具备锁止离合器活塞27a的锁止离合器27。因此，锁止离合器活塞27a抵接于前罩21的内表面而使两个部件27a、21接合，由此，来自发动机1的驱动力被直接传递至主轴12。针对将变矩器2内的空间利用锁止离合器活塞27a隔开而形成的2个油室、即形成得比锁止离合器活塞27a靠涡轮23侧的油室27b和形成得比锁止离合器活塞27a靠前罩21侧的油室27c，分别供给和排出或者排出和供给工作油，在两个油室之间形成压力差，由此使锁止离合器活塞27a工作。在由前罩21和泵轮22形成的容器内封入有工作油。

在未进行锁止控制的情况下，泵轮22与涡轮23的相对旋转被允许。在该状态下，当曲轴11的旋转扭矩经由前罩21被传递至泵轮22时，充满变矩器2的容器的工作油借助泵轮22的旋转从泵轮22向涡轮23，继而向定子24循环。由此，泵轮22的旋转扭矩被传递至涡轮23，从而驱动主轴12。

另一方面，在锁止控制中，锁止离合器27成为接合的状态，不是经由工作油从前罩21向涡轮23旋转，而是前罩21和涡轮23一体地旋转，曲轴11的旋转扭矩被直接传递至主轴12。

变速器主体3可以应用例如由一对带轮构成的带式无级变速器、或者由1个或多个行星齿轮机构和离合器机构构成的自动变速器。来自发动机1的驱动力在通过变速器主体3变速为所希望的转速后，经由最终传动齿轮31向后述的差速机构5输出。

差速机构5具备：与最终传动齿轮31啮合的最终从动齿轮51；将从最终从动齿轮51传递来的来自发动机1的驱动力经由左右的驱动轴54L、54R分别向左右的驱动轮(未图示)传递的左右半轴齿轮52L、52R；以及吸收左右驱动轮的差速旋转的前后小齿轮53F、53R。

图2是示出本发明的一个实施方式的定子轴40的周边部的重要部位半剖视图。并且，为了便于图示，省略了剖面线的一部分。

在主轴12的内部形成有油路12a，经由该油路12a向变矩器2、离合器CL和变速器主体3(参照图1。)等液压工作设备供给工作油。

在主轴12的外周面以无法旋转的方式固定有定子轴40。定子轴40经由螺栓BT固定于第1间隔壁43，并经由轴承13以能够旋转的方式支承主轴12的一部分。

另外，在主轴12与定子轴40的第1轴41之间设有第3轴14，在第3轴14的内部形成有油路。第3轴14安装于主轴12的外周面。

在定子轴40的第1轴41的外周面以能够旋转的方式安装有凸台部件22a，在该凸台部件22a上焊接有泵轮22，在泵轮22上焊接有前罩21。

在凸台部件22a的外周面上通过花键嵌合安装有用于驱动油泵OP的链轮45。该链轮45被设在第2间隔壁44上的轴承46以能够旋转的方式支承。

在定子轴40的第2轴42的末端部通过花键嵌合安装有中间部件26，单向离合器25被固定于中间部件26。因此，定子24经由单向离合器25以仅能够向一个方向旋转的方式安装于中间部件26上。

在主轴12的末端部通过花键嵌合安装有涡轮轮毂23a，在该涡轮轮毂23a上焊接有涡轮23。

另外，在涡轮轮毂23a上安装有锁止离合器活塞27a。

图3是示出本发明的第1实施方式的定子轴40的说明图。并且，图3的(a)是重要部位剖视图，图3的(b)是示出针对弯曲载荷的轴的接合部40a的应力集中缓和的说明图。另外，为了便于说明，在图3的(a)中也一并分别示出了第3轴14和摩擦搅拌接合工具60。

该定子轴40由第1轴41和第2轴42构成，该第1轴41被固定于变速器主体3的第1间隔壁43(图2)上，支承第2轴42，该第2轴42被压入接合于第1轴41的内周面，支承定子24。

第1轴41整体上是由轻金属、例如铝或铝合金构成的中空轴，且由圆筒状的笔直部41S和圆板状的凸缘部41F构成。笔直部41S与第2轴42卡合，并且，凸缘部41F与变速器主体3的第1间隔壁43(图2)卡合，由此定子轴40被固定成不能旋转。

第2轴42由铁系金属、例如不锈钢构成，是与第1轴41同心的中空轴。另外，外周面42b中的从变速器主体3侧的末端沿轴向延伸长度L的区域被压入接合于第1轴41的内周面41Sa，由此形成沿轴向与第1轴41重合的轴向重合部42bs。而且，第2轴42的外周面42b中的从该轴向重合部42bs沿径向延伸长度R的区域与第1轴41的端面41Sc对接，由此形成沿径向与第1轴41重合的径向重合部42bw。

在第2轴42的发动机1侧的末端部外周面上沿周向形成有花键齿42c，该花键齿42c与安装有单向离合器25(图2)的中间部件26(图2)花键结合。另一方面，在第2轴42的末端部内周面上，安装有以能够旋转的方式支承主轴12(图2)的轴承13。

第1轴41和第2轴42借助摩擦搅拌接合工具60使两个轴的轴向重合部42bs在例如沿着圆周方向的接合部(接合路径)40a处面接合，所述摩擦搅拌接合工具60具备为圆筒旋转体的肩61、和设置在肩61的末端中央部的销62。并且，参照图4在后面叙述该接合部40a的类型。

摩擦搅拌接合工具60一边旋转一边从径向外侧与第1轴41的外周面41Sb抵接，利用因肩61与外周面41Sb的摩擦而产生的摩擦热使抵接部位软化，进而向径向内侧移动而使轴向重合部42bs附近软化。然后，利用销62搅拌软化部位而成为塑性流动状态，同时在保持轴向位置的状态下在轴向重合部42bs附近沿着圆周方向移动，对轴向重合部42bs进行摩擦搅拌接合。

如图3的(b)所示，本发明的轴的接合部40a被外侧的第1轴41在径向上支承。因此，在第2轴42上负担有弯曲载荷的情况下，通过第1轴41良好地缓和了接合部40a处的应力集中，接合部40a不容易剥离。

并且，也可以在第1轴41与第2轴42的轴向重合部42bs的基础上，以沿着圆周方向的接合路径对两个轴的关于径向的重合部、即径向重合部42bw进行摩擦搅拌接合。

这样，本发明的定子轴40是代替了以往的整体上由铁系金属构成的定子轴的如下这样的异种金属接合轴：其要求强度的末端部是通过由铁系金属形成的第2轴42来构成的，其不要求强度的末端部以外的部位是通过由铝系轻金属形成的第1轴41来构成的。因此，关于上述定子轴40，其末端部以外的部位由铝系轻金属构成，因此能够实现轴整体的大幅的轻量化。

另外，第1轴41与第2轴42的接合是通过如下步骤完成的：在将第2轴42压入接合于第1轴41的内周面后，利用摩擦搅拌接合工具60沿着圆周方向进行面接合。

而且，在第2轴42上负担有弯曲载荷的情况下，接合部40a被第1轴41在径向上支承，因此，接合部40a处的应力集中被良好地缓和，接合部40a不容易剥离，提高了接合强度。

另外，关于第2轴42，也可以是：利用铁系金属仅构成外周面42b，利用非铁金属(例如铝系金属)或者非金属(树脂材料)构成外周面42b以外的部位。

图4是示出基于本发明的第1实施方式的摩擦搅拌接合实现的接合部(接合路径)的类型的说明图。并且，关于以下的说明中的轴向和圆周方向的各方向(左右方向)，采用以图4所示的轴姿势为基准的方向。

首先，关于图4的(a)所示的接合部40a，是针对第1轴41与第2轴42的轴向重合部42bs(图3)，从第1轴41的外周面41Sb的径向外侧沿着圆周方向呈直线状连续驱动摩擦搅拌接合工具60(图3)，对第1轴41和第2轴42进行摩擦搅拌接合而成的。并且，在此所说的“直线状”是指：在将接合路径展开成平面时的展开图中，接合路径成为直线。

只要将摩擦搅拌接合工具60在轴向上固定并在圆周方向上呈直线状连续驱动即可，因此该接合部40a是生产效率最优的接合部。

接下来，关于图4的(b)所示的接合部40b，是针对第1轴41与第2轴42的轴向重合部42bs，每隔规定的圆周角度θ(等间隔地)在轴向上以规定的长度LS呈直线状连续驱动摩擦搅拌接合工具60，对第1轴41和第2轴42进行摩擦搅拌接合而成的。并且，关于摩擦搅拌接合工具60的轴向驱动的起点，例如采用与前1个轴向驱动的终点相同的一侧的端点，这样能够以最小的驱动距离形成接合部40b。例如，在将摩擦搅拌接合工具60向轴向右侧从端点E1驱动至端点E2后，下次轴向驱动的起点为端点E2。

在该接合部40b中，能够增加接合个数(圆周角度θ)和轴向长度LS来增加接合面积，因此能够实现接合强度的进一步增加。另外，由于上述接合部40a在圆周方向上连续，因此，存在一部分的剥离成为起点而导致整体剥离的担忧，与此相对，在该接合部40b中，由于各个接合是独立的，因此，即使一部分发生剥离，整体上也不会发生剥离。

另外，该接合部40b能够大幅确保轴向上的接合面积，因此能够恰当地维持接合部40b的针对弯曲载荷的刚性。

并且，各接合部也可以在圆周方向上不均等地设置，也可以每隔圆周角度θ改变轴向长度LS。另外，各接合部也可以不是以直线状构成，而是以曲线状构成。

接下来，关于图4的(c)所示的接合部40c，是针对第1轴41与第2轴42的轴向重合部42bs，每隔规定的圆周角度θ仅使轴向的驱动方向(向左，向右)反转，并且以规定的轴向长度LS、然后以规定的圆周方向长度LC呈直线状连续驱动摩擦搅拌接合工具60，对第1轴41和第2轴42进行摩擦搅拌接合而成的。例如，以使摩擦搅拌接合工具60向圆周方向右侧行进长度LC→向轴向右侧行进长度LS→向圆周方向右侧行进长度LC→向轴向左侧行进长度LS→向圆周方向右侧行进长度LC→向轴向右侧行进长度LS→向圆周方向右侧行进长度LC→向轴向左侧行进长度LS→向圆周方向右侧行进长度LC…的方式，呈直线状连续驱动摩擦搅拌接合工具60，对第1轴41和第2轴42进行摩擦搅拌接合。并且，对于周向长度LC，例如以第1轴41的外周全长除以LC所得到的值为偶数的方式确定，从而使得接合部40c的起点和终点一致。

该接合部40c是将上述接合部40a(圆周方向)和上述接合部40b(轴向)组合而成的复合型的结合部，在生产效率和接合面积方面优异。

并且，轴向长度LS和周向长度LC也可以不是固定值。另外，接合部也可以不是以直线状构成，而是以曲线状构成。

接下来，关于图4的(d)所示的接合部40d，是针对第1轴41和第2轴42的轴向重合部42bs，每隔规定的圆周角度θ，关于与轴向平行的直线La沿着倾斜角δ以长度LO呈直线状驱动摩擦搅拌接合工具60，对第1轴41和第2轴42进行摩擦搅拌接合而成的。

图5是将图4的(d)的第1轴41的外周面41Sb展开成平面的展开图。并且，粗虚线表示每隔圆周角度θ的、摩擦搅拌接合工具60相对于轴向重合部42bs的驱动方向。

根据图5可知，摩擦搅拌接合工具60的驱动是将摩擦搅拌接合工具60的轴向驱动和圆周方向驱动同时组合而成的。另外，在图5所示的对摩擦搅拌接合工具60的驱动中，驱动的起点是与前1个驱动的终点相同的一侧的端点。这种情况下可知，轴向驱动方向和圆周方向驱动方向这两个驱动方向每隔圆周角度θ一同反转。

另外，如图6的(a)所示，在接合部沿轴向形成的情况下(例如上述接合部40b)，如果负担有扭矩，则在第2轴42侧的端部E2处，载荷F集中在与接合方向垂直的方向上。与此相对，如图6的(b)所示，在接合部关于轴向倾斜地形成的情况下(例如上述接合部40d)，集中在端部的载荷F被分解成接合方向分量F1和其垂直方向分量F2，因此能够使集中在端部的载荷F良好地分散。

并且，在图6的(b)的情况下，在接合部的倾斜方向是与扭转方向相同的方向、即以通过第2轴42侧的端部E2的与轴向平行的直线La为基准时的接合部的倾斜方向是与扭转方向相同的方向的情况下，载荷F的接合方向分量F1针对接合部40d在压缩方向上起作用。即，接合方向分量F1在使第2轴42压入接合于第1轴41的内周面的方向上起作用，因此接合部40d难以剥离。

再返回图4的(d)，接合部40d仅在以通过第2轴42侧的端部E2的与轴向平行的直线La为基准时的倾斜方向是与扭转方向相同的方向的、所谓单侧载荷的情况下，对于接合强度的提高是有效的。

并且，各接合部也可以不在圆周上均等地设置，倾斜角δ和长度LO也可以不是固定值。另外，各接合部也可以不是以直线状构成，而是以曲线状构成。

关于图4的(e)所示的接合部40e，是针对第1轴41和第2轴42的轴向重合部42bs，例如以关于与轴向平行的直线La向圆周方向右侧倾斜的倾斜角δ朝向轴向左侧呈直线状驱动长度LO’，接着以关于直线La与倾斜角δ对称的向圆周方向左侧倾斜的倾斜角δ朝向轴向右侧呈直线状驱动长度LO’，此后重复该驱动，对第1轴41和第2轴42进行摩擦搅拌接合而成的。并且，与上述接合部40c相同地，以360°除以θ所得到的值为偶数的方式确定圆周角度θ，从而使得接合部40e的起点和终点一致

图7是将图4的(e)的第1轴41的外周面41Sb展开成平面的展开图。并且，粗虚线表示每隔圆周角度θ的、摩擦搅拌接合工具60相对于轴向重合部42bs的驱动方向。

根据图7可知，摩擦搅拌接合工具60的驱动是将摩擦搅拌接合工具60的轴向驱动和圆周方向驱动同时组合而成的。另外，在图7所示的对摩擦搅拌接合工具60的驱动中，驱动的起点是与前1个驱动的终点相同的端点。这种情况下可知：每隔圆周角度θ，只有轴向驱动方向这一驱动方向反转，圆周方向的驱动方向为固定方向。

再次返回图4的(e)，该接合部40e由倾斜方向为与扭转方向相同的方向和与扭转方向相反的方向的2种接合部构成，因此，与扭转方向无关，无论在所谓的单侧载荷的情况还是在双侧载荷的情况下，都对接合强度的提高是有效的。这种情况下，轴向的接合面积较广，因此即使针对弯曲载荷也会成为牢固的接合。因此，该接合部40e在包括上述接合部40a、40b、40c、40d在内的接合部中具有最牢固的接合强度。

并且，倾斜角δ和长度LO’也可以不是固定值。另外，各接合部也可以不是以直线状构成，而是以曲线状构成。另外，关于倾斜角δ和倾斜角-δ各自的绝对值，例如可以如10°、-15°这样互不相同。即，倾斜角可以关于直线La非对称地反转。

并且，在上述接合部的类型的说明中，在待进行摩擦搅拌接合的第1轴41和第2轴42(以下，也仅称为“工件”。)被固定的状态下，在规定的方向上驱动摩擦搅拌接合工具60(以下，也仅称为“工具”。)。

也可以与该方式相反，在工具被固定的状态下，在规定的方向上驱动工件，由此获得规定的接合部。例如，也可以是，在工具被固定的状态下，使工件例如旋转驱动360°或者轴向驱动距离LS，由此分别获得沿着圆周方向或轴向对工件进行摩擦搅拌接合而成的、图4的(a)或图4的(b)所示的上述接合部40a、40b。并且，在此所说的“工具被固定的状态”是指工具无法相对于工件的轴向和旋转方向(圆周方向)移位的状态。因此，工具能够相对于工件的径向移位。并且，在此所说的“旋转驱动”是指绕轴旋转，“轴向驱动”是指与轴平行地直线移动。

另外，也可以不是通过驱动工件或工具中的任意一个的方式，而是通过使工件和工具双方向规定的方向依次分别驱动，来得到规定的接合部。例如，也可以在使工具轴向驱动距离LS后，使工件旋转驱动规定的角度θ(圆弧长度LC)，由此得到沿着将轴向和圆周方向组合而成的复合方向对工件进行摩擦搅拌接合而成的、图4的(c)所示的上述接合部40c。

另外，也可以在使工具轴向驱动规定的距离(LO×cosδ)的同时，使工件旋转驱动规定的角度θ(圆弧长度LO×sinδ)，由此得到沿着相对于轴向倾斜规定的角度δ的倾斜方向对工件进行摩擦搅拌接合而成的、图4的(d)所示的上述接合部40d。

另外，也可以一边每隔规定的圆周角度θ使关于轴向的驱动方向反转，一边使工具轴向驱动规定的距离(LO‘×cosδ)，同时使工件旋转驱动规定的角度θ(圆弧长度LO’×sinδ)，由此得到沿着相对于轴向交替倾斜规定的角度δ、-δ的倾斜方向对工件进行摩擦搅拌接合而成的、图4的(e)所示的上述接合部40e。

另外，例如，也可以在使工件旋转驱动规定的圈数(在本实施方式中为5.5圈)的同时，在轴向上驱动工具，由此得到沿螺旋方向对工件进行摩擦搅拌接合而成的、图8所示的接合部40f。

(第2实施方式)

另外，在使用摩擦搅拌接合工具60对第1轴41和第2轴42的轴向重合部42bs进行摩擦搅拌接合的情况下，在抽出摩擦搅拌接合工具60时，会在第1轴41的外周面41Sb上产生所谓的工具抽出孔。因此，通过将该工具抽出孔作为油路的一部分(下孔)利用，能够设置穿过第1轴41和第2轴42的轴向重合部42bs的油路。这种情况下，第2轴42被压入接合于第1轴41的内周面41Sa，因此油路的布局自由度升高。以下，对在内部形成有油路的定子轴进行说明。

图9是示出本发明的第2实施方式的定子轴40A的说明图。并且，图9的(a)是定子轴40A的重要部位剖视图，图9的(b)是刚刚对轴向重合部42bs进行摩擦搅拌接合后的定子轴40A的简图。

如图9的(a)所示，在该定子轴40A中，在第1轴41的笔直部41S分别形成有2个油路41op、41op，另一方面，在第2轴42的轴向重合部42bs形成有与上述油路41op、41op连通的油路42op。另外，油路42op的两侧的轴向重合部42bs被沿着上述第1实施方式的图4的(a)所示的圆周方向的接合路径分别进行了摩擦搅拌接合，由此分别形成有与图4的(a)所示的接合部相同的结构的接合部40a、40a。并且，关于上述以外的结构，与上述第1实施方式的定子轴40的结构相同。

第2轴42的油路42op预先形成于轴向重合部42bs，与此相对，第1轴41的2个油路41op、41op是对轴向重合部42bs进行摩擦搅拌接合后形成的。即，如图9的(b)所示，在沿着圆周方向摩擦搅拌接合第2轴42的轴向重合部42bs的情况下，在抽出摩擦搅拌接合工具60时，在第1轴41的外周面41Sb产生工具抽出孔41TH。将该工具抽出孔41TH作为油路的下孔利用，并且使该工具抽出孔41TH和预先形成于轴向重合部42bs的油路42op连通，由此形成上述油路41op。其结果是，这些油路41op、41op和油路42op例如能够用作这样的油路：该油路用于对用于驱动油泵OP的链轮45(图2)和将链轮45支承成能够旋转的轴承46(图2)等进行润滑。并且，基于摩擦搅拌接合的接合部40a以在轴向上夹着油路41op、41op和油路42op的形态分别形成于油路41op、41op和油路42op的两侧，因此，这些接合部40a、40a对油路41op、41op和油路42op发挥密封功能。

并且，上述工具抽出孔41TH形成在从承受来自定子24(图2)的旋转载荷的部位(第2轴42的末端部42c)离开的部位(远离的部位)。这是因为：在上述工具抽出孔41TH形成于距离第2轴42的末端部42c较近的部位的情况下，应力集中于上述工具抽出孔41TH，存在附近的接合部40a由于该应力集中而剥离的担忧。因此，优选的是，上述工具抽出孔41TH形成在从第2轴42的末端部42c离开的部位(远离的部位)。

(第3实施方式)

图10是示出本发明的第3实施方式的定子轴40B的重要部位剖视图。该定子轴40B与上述定子轴40不同，第1轴41的发动机1侧的轴向端面41Sc没有与第2轴42的外周面42b接合。即，第1轴41和第2轴42仅在轴向重合部42bs面接合。通过省略径向重合部42bw(图3)，简化了第2轴42的结构，由此能够有助于制造成本的削减。

如以上所述，通过对第1轴41和第2轴42的沿着轴向的上述重合部应用摩擦搅拌接合，能够获得以下的效果。

(1)在摩擦压接中需要针对接合部的溢料除去。与此相对，在摩擦搅拌接合中，通过旋转的工具使钢的新生面露出，因此，产生的溢料微细，无需除去。由此，能够实现制造成本的削减。

(2)在摩擦压接中，由于在轴向上互相按压两个接合部件，因此轴向尺寸精度不稳定。与此相对，在摩擦搅拌接合中，针对两个接合部件的载荷只有由工具产生的径向上的载荷，因此轴向尺寸精度稳定。因此，在通过摩擦搅拌接合将被接合部件彼此接合在一起后，能够在这样的状态下直接用作产品。

(3)在被接合部件之间存在液压孔等的相位的情况下，在摩擦压接中需要高精度的旋转静止控制。与此相对，在摩擦搅拌接合中，能够在对准相位后将第2轴42压入接合于第1轴41，不需要高精度的旋转静止控制，产品质量稳定。

(4)在如以往技术那样使第1轴41和第2轴42在轴向上对接并通过摩擦压接而接合在一起的情况下，如果在轴上负担有弯曲载荷，则应力集中于接合部。与此相对，在如本申请那样将第2轴42压入接合于第1轴41的内周面并通过摩擦搅拌接合而接合在一起的情况下，构成外侧的第1轴41起到了支承接合部40a的作用，因此能够缓和接合部处的应力集中，相对于弯曲载荷成为牢固的接合。

(5)在钢侧进行摩擦压接的情况下，热影响部从接合部延伸至较广的范围，与此相对，在摩擦搅拌接合的情况下是工具直径的范围内的加热，而且还附加有基于铝(第1轴41)的塑性流动实现的冷却作用。因此，即使是热处理部件也无需回火，被接合部件的适用范围较广。

(6)通过2处部位以上摩擦搅拌接合将第1轴41和第2轴42的上述重合部面接合，由此能够在第1轴41和第2轴42之间设置油路。这种情况下，接合部发挥了针对油路的密封功能。另外，第2轴42被压入接合于第1轴41的内周面，因此油路的布局自由度升高。

Claims (6)

1.一种具备异种金属接合轴的变速器，该异种金属接合轴是将由互不相同的材质构成的至少第1轴和第2轴同轴地接合在一起而成的，其特征在于，

所述第1轴具有中空结构，并且所述第2轴被压入所述第1轴的内部，该第1轴的内周面和该第2轴的外周面具有关于轴向重合的轴向重合部，该轴向重合部通过摩擦搅拌接合而接合在一起。

2.根据权利要求1所述的具备异种金属接合轴的变速器，其特征在于，

所述第1轴由轻金属构成，并且，所述第2轴的外周面由强度和熔点比所述轻金属高的金属构成。

3.根据权利要求1或2所述的具备异种金属接合轴的变速器，其特征在于，

所述轴向重合部是每隔圆周方向上的规定的间隔沿着圆周方向、轴向或相对于轴向倾斜规定的角度的倾斜方向、或者螺旋方向中的任一方向以规定的长度连续地，或者沿着将这些方向组合而成的复合方向连续地通过摩擦搅拌接合而接合在一起的。

4.根据权利要求1或2所述的具备异种金属接合轴的变速器，其特征在于，

所述轴向重合部是每隔圆周方向上的规定的间隔沿着相对于轴向的倾斜角度交替反转的倾斜方向通过摩擦搅拌接合而接合在一起的。

5.根据权利要求3所述的具备异种金属接合轴的变速器，其特征在于，

涉及所述倾斜方向的接合部关于通过该接合部的所述第2轴侧的端部的与轴向平行的直线，向与作用于该第2轴的扭转载荷的方向相同的方向倾斜。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的具备异种金属接合轴的变速器，其特征在于，

所述变速器具备变矩器，所述变矩器的定子被所述第2轴支承，所述第1轴固定于所述变速器的固定部件上。