JP2000202640A - 車両駆動軸アセンブリの各部品を固定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助流体圧ポンプをトルク・トランスファ・
ケースから直接に駆動して、補助流体圧ポンプを駆動す
るための動力取出し装置アダプタの必要をなくすことに
ある。 【解決手段】 駆動装置１４を備えた自動車トルク・ト
ランスファ・ケース・ポンプ駆動装置１０を、トルク・
トランスファ・ケース１２の前部に取付け、補助流体圧
ポンプ１６を直接にトランスファ・ケース１２から駆動
して補助流体圧ポンプ１６の駆動に動力取出し装置（Ｐ
ＴＯ）アダプタの必要をなくすことができる。このよう
に動力取出し装置（ＰＴＯ）アダプタの必要をなくすこ
とにより、自動車両内のトルク・トランスファ・ケース
１２の装備を簡略化し、空間の問題のある用途において
も補助流体圧ポンプ１６の使用ができる。出力連結部
は、補助流体圧ポンプ１６の位置決めを容易にする標準
のＳＡＥ流体圧ポンプ取付台を使うのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車駆動軸を
作る方法、ことに自動車Ｕ字形ジョイント・ヨーク（Ｕ
−ｊｏｉｎｔ ｙｏｋｅ）及びスプライン付き管軸のよ
うな金属製の端部フィッティング（ｅｎｄ ｆｉｔｔｉ
ｎｇ）を、自動車駆動軸としての使用時のように種種の
速度で回転しトルク及び軸線方向の力を伝える管状軸に
取付ける方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に車両駆動軸は、変速機から車軸に
トルクを伝え車両の選定した車輪を駆動する。駆動軸
は、変速機及び車軸間の相対角度を変えることによって
作動する。さらに駆動軸は車両の運転時に道路条件に応
じて伸縮する。これ等の機能を果すように駆動軸は、駆
動軸管に連結した公知の自在継手及び滑り継手（ｓｌｉ
ｐｊｏｉｎｔ）を備える。

【０００３】駆動軸管は、管ヨークの一端部に終ること
の多い所望の長さの中空円筒形部分を備える。管ヨーク
は、クロスの各トラニオンに取付けた軸受カップを受入
れる互いに対向する１対のアームを備える。管ヨーク、
クロス及び軸受は端部ヨークと組合せて自在継手を形成
することができる。駆動軸管の反対側端部は、端部ヨー
クを受入れるようにしたスプライン付き管軸に終ること
ができる。この駆動軸管の反対側端部は又第２の管ヨー
クに終ることができる。管ヨーク及び駆動軸管は、通常
鋼材で形成され普通の溶接法により駆動軸管に取付け
る。

【０００４】車両重量を減らし、平滑な運転が行われ、
燃料消費を改良するように、各駆動軸部品はアルミニウ
ムのような比較的軽い材料から形成してある。純粋なア
ルミニウムは許容できる強度を持つ駆動軸部品を作るこ
とができないが、アルミニウム合金は適当な強度を持
つ。アルミニウム合金はその強度及び比較的軽い重量に
よって許容できる材料であったが、このような各部品に
従来の溶接法を使うと問題を伴った。たとえばアルミニ
ウム部品は、従来の溶接中にこれ等の部品に伝わる発生
熱により弱くなった。

【０００５】金属管への端部フィッティングの取付けの
ために、その他多くの方法が利用されているがそれぞれ
成功の程度は異なっている。これ等の他の方法では、ピ
ン、リベット、ボルト、接着剤の使用とスプライン、キ
ーみぞ、多角形整合形状、焼きばめ及びプレスばめのよ
うな機械的方法とがある。しかしこれ等の機械的方法
は、とくに車両の駆動軸に適用するときは望ましい程度
には経済的でない。

【０００６】現用の場合に商標名ＭＡＧＮＡＦＯＲＭと
して知られる最近の革新技術の１例では成功度が限定さ
れる。この技術では非駆動軸用に一般に使われているよ
うに極めて高い電磁誘導力を使いアルミニウム管を継手
にスエージ加工する（ｓｗａｇｅ）。しかし端部フィッ
ティングを駆動軸管に取付けるこのような方法の成績は
あまり満足が得られていない。磁気形成法は２個の回転
部品間にトルクを伝えるのに非円形の力伝達形状を必要
とする。典型的には駆動軸に使うアルミニウムは、切欠
き感知材料であり、比較的大きい輪郭を持つ形状に変形
させることによりこの材料が応力を受ける場合にき裂を
生ずる。又車両の駆動軸にトルクを加えるときは、ヨー
ク及び駆動軸管の間に、大きく騒がしい音を生ずる少量
の滑りが起る。この場合多くの使用者の不満を生じた。
なおそのほかに磁気パルス成形法（ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｐｕｌｓｅ ｆｏｒｍｉｎｇ）ではトルクが高すぎない
場合だけ良好な機械的強度が得られる。しかし疲労試験
で計測すると高レベルのトルクでは駆動軸の寿命は著し
く低下する。

【０００７】これ等の問題を解決するように多くの修正
が行われている。しかしこれ等の修正ではすべて満足が
得られていない。従って管のスエージ加工を行うパルス
磁界の有利な使用と端部継手及びアルミニウム駆動軸管
を互いに接合する溶接法の有利な使用とができる解決法
を提供する必要がある。

【０００８】従来の公知の圧接法は、高い強度の電流の
インパルスを通過させるインダクタにより生ずる磁界の
相互作用の使用に基づく。溶接しようとする各部品はこ
れ等の部品間に或る角度をなして互いに間隔を置いた関
係に位置させる。この方法は、溶接しないで互いに異な
る厚さを持ち互いに異なる材料で作った薄肉の部品の重
なり合う溶接した継手を得るのに使うことができる。こ
のことはライゼンコ（Ｌｙｓｅｎｋｏ）等を発明者とす
る米国特許第３，５２０，０４９号明細書に記載してあ
る。この方法は、磁気パルス溶接（ＭＰＷ）［Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃ Ｐｕｌｓｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ］と呼ばれ、と
くに核燃料棒の端部を溶接するのに使われ又接合しよう
とする各部品の直径の小さい（約２５ｍｍ）その他の場
合と、機械的強度の高い金属で作った管とに使用される
ことが分った。互いに溶接しようとする各部品の直径
は、各管が技術的に純粋なアルミニウムで作られ約１．
５ｍｍの壁厚を持つ場合に、一層大きく（約６０ｍｍ）
することができる。

【０００９】製造の際に現在使われるＭＰＷ用装置は磁
気パルス成形用装置と同じ基本構造を持つ。各装置の主
要な部品には、コンデンサ・バンク（ｃａｐａｃｉｔｏ
ｒｂａｎｋ）、インダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）及び高
電流スイッチ開閉装置（ｈｉｇｈ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）がある。従来のＭＰ
Ｗ装置の技術的能力は、約７５ないし１８０ｍｍの範囲
内の管直径と２なし３ｍｍの壁厚とを持つ駆動軸の磁気
パルス溶接に必要な能力よりはるかに低い。さらに従来
のＭＰＷ装置は６０６１Ｔのような高強度アルミニウム
合金で作った駆動軸に対し端部フィッティングの磁気パ
ルス溶接を行うことができない。

【００１０】ＭＰＷを使う大直径の各管状部品の溶接の
改良は、１９８３年刊行Ａｖｔ．Ｓｖａｒｋａ第４号４
８ないし５１ページ及び５８ページのヤブロクニコフ
（Ｙａｂｌｏｃｈｎｉｋｏｖ）を著者とする「大直径薄
肉管のＭＰＷ用装置」に記載してある。アーク・マグネ
ティック・パルス・エクイツプメント（Ａｒｃ Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ Ｐｕｌｓｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（ＡＭ
ＰＥ）と称する装置は２つの主要な特徴を持つ。第１の
特徴では特殊形式のインダクタを使い、又第２の特徴で
はインダクタに近接して位置させた密接な間隔を置いた
環状電極を持つ特殊な真空スイッチを使う。これ等の電
極間には絶縁物（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）及び金属質ハウ
ジングがある。絶縁物、金属質ハウジング及び各電極の
接触面は、真空ポンプにより真空にした密閉した放電室
を生成するように密封してある。これ等の特徴とシステ
ム接続バスバー（ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ｂｕｓ ｂａｒ）の超低インダクタンス（ｅｘｔｒａ
−ｌｏｗ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）とによって、ＡＭＰ
Ｅは放電処理でエネルギー損失が最低である。

【００１１】とくにＡＭＰＥは、ＭＰＷを使い駆動軸と
同じ大きさの管を溶接することができる。しかしこの技
術が製造の見地から有用になる前に解決しなければなら
ない４つの問題がある。第１の問題は、溶接処理中に溶
接面に沿い軸線方向に（すなわち駆動軸管の軸線方向
に）流れる強力な累積ジェット（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ
ｊｅｔ）によるインダクタの絶縁エレメント（ｉｎｓｕ
ｌａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）の破損及び汚染であ
る。この累積ジェットは衝撃速度が十分に高いとき金属
の衝突溶接（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ）の
処理で生ずる。第２の問題は、高強度アルミニウム合金
管と端部フィッティングとの間の溶接接手の強度がこの
端部フィッティングを鋼材で作った場合に低くなること
である。第３の問題は、真空スイッチの早期の破損の可
能性である。そして第４の問題はＡＭＰＥの長いサイク
ル時間とこれにより生ずる低い生産性とである。後から
述べた２つの問題は相互に関連があり又相互に相反して
いる。

【００１２】ＭＰＷ溶接の処理では、各金属表面は或る
角度をなして相互に近接し高い相対速度で衝突する。各
溶接面は通常酸化物膜及び汚染物を持つ。強い継手又は
溶接部を得るには溶接面からこの汚染物を清掃する必要
がある。各表面が高い速度で相互に衝突する区域におけ
るＭＰＷ処理では、累積ジェットは表面シートからの材
料と衝突面からの汚染物とを含む。累積ジェットと共に
運ばれるこの材料は溶接面を清掃する作用をする。

【００１３】累積ジェットは、大気に逃がす場合に超音
速を持ち雷のような大きい音を生ずる。累積ジェットが
拘束され端部フィッティングの肩部又は工具の表面のよ
うな障害物からはね返りインダクタの絶縁エレメントに
差向けられると、この累積ジェットは問題を生ずる。こ
のような場合に絶縁エレメントは汚染され少ない回数
（おそらくは１００回以下）の溶接サイクル内で破壊す
る。このことは、インダクタの破壊が起るおそれがある
ので製造処理で許容できないのは明らかである。

【００１４】前記した問題によってＭＰＷを使う溶接で
は、駆動軸管を６０６１のような高強度アルミニウム合
金及び任意の関連添加物で作り又端部フィッティングを
ＥＭＳ−４０のような中炭素鋼で作った場合に駆動軸管
と端部フィッティングとの間に高品質の溶接継手の得ら
れることはなお分っていない。このことの物理的理由は
まだ知られていない。しかし駆動軸の製造では、割りフ
ィッティング（ｓｌｉｐ ｆｉｔｔｉｎｇ）が鋼材でし
か作ることができないから、割りフィッティングに対す
るアルミニウム駆動軸管のＭＰＷを可能にする方法を見
付けることが極めて望ましい。

【００１５】スイッチの前記した自動破損をなくす問題
は、高いパルス電流及び強磁界の技術で基本的な問題で
ある。この問題は、電流の振幅が１メガアンペア又はそ
れ以上のレベルに達する場合とパルスのエネルギーが４
０キロジュールまたはそれ以上の場合と電荷移動が１０
クーロン又はそれ以上の場合とパルス周波数が毎分１以
上である場合とはとくに複雑になる。

【００１６】どの高電流スイッチも自然破壊を伴わない
でコンデンサ・バンクの作用電圧に耐えることがなけれ
ばならない。スイッチは又低いインダクタンス及び固有
抵抗を持たなければならない。さらにスイッチは、十分
な電流通過能力、電荷移動及び長い使用寿命を持たなけ
ればならない。実際の条件に従ってこれ等の主な要求に
は、放電回路の他の部品に対する結合の容易なことと静
かな運転と放電サイクル間の十分に短い時間間隔とのよ
うなその他の要求を加える。駆動軸の磁気パルス溶接の
ためには、とくに真空スイッチに対し放電サイクル間の
時間間隔が短かく自然のブレークダウン（ｓｐｏｎｔａ
ｎｅｏｕｓ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）を生じないすなわち
相反する要求を持つワーキング・スイッチ（ｗｏｒｋｉ
ｎｇ ｓｗｉｔｃｈ）のような性質を持つことがとくに
重要である。これ等の性質のうちの第１の性質（時間間
隔が短い）に対する理由は、駆動軸の高い生産量の得ら
れることが必要であるからである。第２の性質（自然の
ブレークダウンを生じない）に対する理由は、溶接作業
の失敗の場合に駆動軸の修理のできないことである。こ
のことは、磁気パルス成形法及び磁気パルス溶接法の間
の臨界的な違いである。磁気パルス成形作業の失敗は、
放電パルスの繰返しを使うことにより修正することがで
きる。しかし磁気パルス溶接作業の失敗は、放電パルス
の繰返しを使うことにより修正することはできない。そ
の理由は、第１のパルスが、ＭＰＷ処理の成功に極めて
臨界的な値を持つ溶接する表面間のすきまを、変化させ
るか又は除去するからである。ＭＰＷの失敗により修復
できないほど役立たない駆動軸管が生ずる。長い使用寿
命は又各製造条件のもとでＭＰＷ駆動軸に必要であるの
は明らかである。

【００１７】ＭＰＷを使い駆動軸を溶接するには２種類
の形式のインダクタだけしか使用できない。第１のイン
ダクタは、大きい高強度単巻きコイル（ｍａｓｓｉｖｅ
ｈｉｇｈ−ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｉｎｇｌｅ−ｔｕｒ
ｎ ｃｏｉｌ）を持つ。このコイルの欠点は、リード線
間のすきまが不均等な磁力界を生ずることにより不均等
な溶接部を生ずることである。他方の好適な形式のイン
ダクタは、ヤブロクニコフを発明者とする米国特許第
４，１２９，８４６号明細書に記載してあるように、若
干の大体において扁平な密接に詰めてあるが互いに間隔
を置いたほぼ円形の又は環状の導体条片（ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ ｓｔｒｉｐ）から成る高強度コイルを持つ。こ
の形式のコイルは一様な方位分布の磁界を生じ従来のＡ
ＭＰＥ法に使われる。ＭＰＷを使い駆動軸を溶接するに
は両方の形式のインダクタは極めて高い電流（１ないし
２メガアンペア及びそれ以上）と高いパルスエネルギー
（４０ないし６０キロジュール及びそれ以上）とを必要
とする。

【００１８】電流の振幅が大きいほど又パルスのエネル
ギーが高いほど、電流パルスのスイッチング作用の問題
が複雑になる。この問題は、経済的な製法に必要なよう
にパルス電流を短い時間間隔で繰返さなければならない
場合にますます複雑になる。従来のＡＭＰＥ法のパルス
電流のスイッチング作用での最もよい成績は真空スイッ
チにより得られる。この場合一分間に２．０ないし２．
５電流放電を生ずるが、この値は駆動軸の経済的製法に
は十分でない。生産性は少なくとも２ないし３倍だけ高
くなければならない。

【００１９】従来のＡＭＰＥに使う真空スイッチは、各
電極の間に約５ｍｍのすきまを持ち、放電室内の残留圧
力を約１０ないし２０パスカルまで下げるとスイッチ作
用をする状態になる。物理的特性を持つこの区域ではス
イッチの自動ブレークダウンの電圧は、圧力の低下に伴
い室内の残留圧力の値に逆比例して増加する。しかしこ
の関係は、絶縁エレメントのインタバキューム（ｉｎｔ
ｅｒｖａｃｕｕｍ）表面が清浄な場合だけ成立する。し
かし各スイッチング工程の過程でこれ等の表面の状態は
変化する。高い電流放電には電極及び絶縁物の極めて斬
新的な過程の電気的侵食（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｒｏｓ
ｉｏｎ）を伴う。電気的侵食の生成物は、電極からの金
属の蒸気及び小さい金属滴を含む。真空スイッチの各素
子へのこれ等の電気的侵食生成物の堆積によって、スイ
ッチは充電の開始が早すぎるとコンデンサ・バンクを横
切って生ずる電圧を阻止することができない。

【００２０】早期放電を防ぐようにスイッチを高レベル
の清浄状態に保持することが困難な理由は次の通りであ
る。コンデンサ・バンクからの蓄えられたエネルギーの
放電ごとに、スイッチの真空室からのガス状混合物は真
空ポンプにより排出する。しかし金属質の蒸気及び滴の
一部は絶縁物の表面に堆積し、或る時限にわたりこれ等
の堆積物は種種の絶縁エレメントに被覆を形成し、従っ
て絶縁性が低下する。真空スイッチの放電室内の精巧な
物理的過程は、とくに電流の振幅が数百万アンペアに達
するときは分っていない。しかし放電室内の良好な真空
はこれだけでは早期放電を防ぐのに十分でないことが経
験上分った。

【００２１】溶接サイクル中に、インタバキューム絶縁
（ｉｎｔｅｒｖａｃｕｕｍ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）の
絶縁特性の回復に必要な時間と、コンデンサ・バンクに
充電する時間とは、ＡＭＰＥの全作用サイクルの８０な
いし９０％で典型的には２５ないし３０秒である。ＡＭ
ＰＥの付加的な欠点は、自己ブレークダウン（ｓｅｌｆ
ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）が可能であるから各サイクルが
適正に作用するという保証がないことである。ＡＭＰＥ
の生産性及び信頼性の問題に対するよく知られた解決法
は、放電室のポンピング（ｐｕｍｐｉｎｇ）の時間中の
各スイッチング後に、特殊な断路器によりコンデンサ・
バンクを放電回路から隔離し、又各電極間のブレークダ
ウン電圧を測定することから成る。室のポンピングとコ
ンデンサ・バンクへの充電との処理は同時に行うことが
できる。必要に応じブレークダウンを生じ電圧をチャー
ジした後、各断路器を閉じ、スイッチングを行うことが
できる。この解決法の欠点は、断路器に精密な大きい寸
法を必要とすることである。又構造が機械的原理に基づ
く場合は断路器により制御する特定の流体圧システムが
必要であり、又構造が液体−金属の原理に基づく場合は
水銀の使用が必要である。

【００２２】従ってアルミニウム製駆動軸管を同じ金属
又は異なる金属で作った端部フィッティングに取付ける
ことを含み駆動軸アセンブリの種種の部品を相互に接合
するＭＰＷを使用できる解決用を提供する必要がある。
このシステムにより高い生産性及び信頼性が得られるが
ＡＭＰＥの複雑な構造は避けなければならない。このよ
うなシステムは各部品又は最終アセンブリの一体性又は
強度を損じないようにして車両駆動軸の各アルミニウム
部品を溶接しなければならない。

【００２３】

【発明の開示】本発明は車両駆動軸の各部品を固定する
方法に関する。本方法は、電磁界を利用し１つの部品を
他の部品に極めて高い速度で押付けることにより各部品
を衝突時に相互に溶接する。この方法では、従来の溶接
法で認められる熱による損傷のおそれを伴わないで磁気
パルス溶接法により各部品を互いに溶接する。

【００２４】本発明によれば、車両駆動軸アセンブリの
各部品を固定する方法において、開いた端部を持つ駆動
軸管を用意する段階と、頸部を持つ端部フィッティング
を用意する段階と、前記端部フィッティングの前記頸部
を前記駆動軸管の前記開いた端部内に配置することによ
り、前記頸部と前記駆動軸管との間に環状すきまを形成
する段階と、前記駆動軸管のまわりに前記頸部を受入れ
る端部に隣接してインダクタを用意する段階と、このイ
ンダクタを付勢して前記駆動軸管と前記端部フィッティ
ングを相互に磁気パルス溶接するのに十分な速度で前記
駆動軸管を前記頸部のまわりに押しつぶすように磁界を
生成する段階と、を包含する方法を提供する。

【００２５】本発明の他の実施例では、車両駆動軸アセ
ンブリの端部軸受及び駆動軸管を互いに接合する方法
は、開いた第１の端部を持ち又第１の内径により形成し
た内面を持つ中空の駆動軸管を設け、第１直径より小さ
い第２の直径により形成した外面と第２直径より小さい
第３の直径により形成した内面とを持つ管状スリーブを
設け、第３直径より小さい第４の直径により仕切った外
面を備えた頸部を持つ端部フィッティングを設け、電気
インダクタを設け、前記の端部フィッティングの頸部を
管状スリーブ内に配置し前記の頸部及び管状スリーブの
間に第１の環状すきまを形成するようにし、前記駆動軸
管の開いた端部に前記スリーブを配置し前記管状スリー
ブ及び駆動軸管の間に第２の環状すきまを形成するよう
にし、前記のスリーブ及び頸部を納める前記駆動軸管の
第１端部を前記インダクタ内に配置し、電磁力が生ずる
ようにこのインダクタに通電し前記駆動軸管を前記管状
スリーブに又この管状スリーブを前記頸部に高い速度で
押当てることにより前記の駆動軸管をスリーブに又管状
スリーブを前記頸部に溶接することから成る。

【００２６】本発明の他の実施例では駆動軸アセンブリ
の端部フィッティング及び駆動軸管を互いに接合する方
法は、遷移材料（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉ
ａｌ）から成る大体において管状のスリーブを端部フィ
ッティングの頸部の外面に磁気パルス溶接により溶接
し、遷移材料の厚さを減らし、中空駆動軸管を端部フィ
ッティングに接合するのに磁気パルス溶接を使い中空駆
動軸管を遷移材料に溶接することから成る。

【００２７】本発明の他の実施例は、電磁パルス溶接に
より駆動軸アセンブリの駆動軸管に接合するのに適当な
端部フィッティングが得られる。この溶接法は端部フィ
ッティングに沿って移動する汚染物を生ずる。この端部
フィッティングは、磁気パルス溶接により駆動軸管に溶
接するのに適当な溶接面とこれ等の汚染物の収集場所を
形成するポケットとを備える。

【００２８】本発明の他の実施例では、電磁パルス溶接
により駆動軸アセンブリの駆動軸管に接合するのに適当
な端部フィッティングは、溶接により駆動軸管に接合す
るのに適当な溶接面を持ち端部フィッティングに位置さ
せた頸部と、この端部フィッティングの頸部に位置し駆
動軸の作動中に端部フィッティングの頸部のたわみ性を
増すようにしたみぞ穴とを備える。

【００２９】本発明の他の実施例では駆動軸アセンブリ
の各部品を固定する方法は、開いた端部を持つ駆動軸管
を設け、円すい台形表面及び肩部を持つことにより空洞
を形成する頸部を持つ端部フィッティングを設け、この
端部フィッティングの頸部を駆動軸管の開いた端部内に
配置しこれ等の頚部及び駆動軸管の間に環状のすきまを
形成して駆動軸管の端部を肩部に対し大体において軸線
方向に整合させ、前記空洞から肩部に沿って逸散する汚
染物の放出を阻止する遮蔽を設け、駆動軸管を端部フィ
ッティングに溶接することから成る。

【００３０】本発明の他の実施例では、磁気パルス溶接
装置を使い駆動軸アセンブリの各部品を固定する方法
は、放電スイッチを囲むガスを進行的に放出しこの放出
により放電スイッチが自己ブレークダウンする電圧を進
行的に増し、放電スイッチの自己ブレークダウン電圧以
下のレベルにコンデンサの電圧を保持する割合でこのコ
ンデンサに充電し、電圧が所定の電圧に達した後コンデ
ンサを放電スイッチにより放電させることから成る。

【００３１】本発明の他の実施例では、磁気パルス溶接
装置を使い駆動軸アセンブリの各部品を固定する方法
は、駆動軸及び端部フィッティングをこれ等を相互に溶
接するために互いに組立て、コンデンサを所定のしきい
値レベルに等しい電圧に充電し、組立てた駆動軸及び端
部フィッティングをコンデンサの電圧が所定のレベルに
達した後インダクタコイル内に挿入し、組立てた駆動軸
及び端部フィッティングを駆動軸アセンブリに溶接する
ことから成る。

【００３２】本発明の種種の目的及び利点は好適な実施
例の添付図面による以下の説明から当業者には明らかで
ある。

【００３３】

【実施例】添付図面において図１には車両駆動軸アセン
ブリ１０の選定した部品を例示してある。所定の長さの
駆動軸管１２は少なくとも第１の開いた端部１４を持つ
中空の円筒形部材である。図示の実施例では駆動軸管１
２は第２の開いた端部１６を持つように例示してある。
しかし他の実施例では駆動軸管１２は、第２の端部１６
に固定した中央管軸（図示してない）又は滑り管軸（図
示してない）又はその他の部材を備えることができる。

【００３４】駆動軸管１２は、図２に示すように内面１
８を形成する実質的に一定の内径と外面２０を形成する
実質的に一定の外径とを持つことにより一様な厚さを持
つ駆動軸管１２が得られる。駆動軸管１２は、アルミニ
ウムのような任意適当な材料から、とくに６０６１Ｔア
ルミニウム合金のような強いアルミニウム合金から形成
することができる。他のおそらく適当な材料はチタン合
金である。

【００３５】管ヨーク２４の形の端部フィッティング
（ｅｎｄ ｆｉｔｔｉｎｇ）が得られる。図示の実施例
は端部フィッティングとして管ヨーク２４を例示してあ
るが、駆動軸管１２の開いた端部１４に固定するのが望
ましいその他の任意の形式の端部フィッティングを使う
ことができるのはもちろんである。管ヨーク２４は、こ
れから延びる１対の互いに間隔を置いて対向するアーム
２８を持つ本体部分２６を備える。図６に示すように互
いに対向する各アーム２８はこれ等を貫いて円筒形の穴
３０を形成してある。各穴３０は、図６に示すように自
在継手クロス３４に回転できるように取付けた各軸受カ
ップ３２を受入れる。管ヨーク２４、クロス３４及び端
部ヨーク３６は互いに協働して自動車駆動軸に公知の自
在継手を形成する。管ヨーク２４は、アルミニウム及び
鋼を含む任意適当な材料から形成することができる。

【００３６】管状頸部３８は本体部分２６から各アーム
２８の反対側に延びている。頸部３８は種種の形状を持
つ内面及び外面を持つことができる。図８に示すように
頸部３８は、テーパ付き内面４２を形成する変化する内
径とテーパ付き外面４４を形成する変化する外径とを持
つ。その他の表面形状には、後述するように円筒形、二
重テーパ付凸形及び二重テーパ付き凹入形がある。

【００３７】本発明は、管ヨーク２４として例示した端
部フィッティングを駆動軸管１２に固定する方法にあ
る。管ヨーク２４の頸部３８と駆動軸管１２とは、頸部
３８を図２に示すように開いた第１端部１４内に挿入し
たときに頸部３８の外面４４と駆動軸管１２の内面１８
との間に環状すきまＧが存在するように寸法を定める。
すきまＧは、管ヨーク２４の頸部３８のまわりの各周辺
場所で実質的に均等であるのがよい。頸部３８を図２に
示すように駆動軸管１２の開いた端部１４内に挿入する
と、一般にすきまばめの状態が生ずる。明示のためにす
きまばめにより生ずる環状すきまＧは図面では誇張して
ある。管ヨーク２４及び駆動軸管１２は適当な位置決め
固定具（図には示してなくて図１３に示され詳しく後述
する）により保持してすきまＧが実質的に一様になるよ
うにする。円筒形外面を持つ管ヨークのすきまＧは、典
型的には約０．５ないし約５ｍｍの範囲内なるべくは約
１ないし約３ｍｍの範囲内の比較的大きい半径方向距離
を持つのがよい。非円筒形外面を持つ管ヨークではすき
まは約零ないし約５ｍｍの間で変る。

【００３８】インダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）４６は、
第１端部１４に隣接して駆動軸管１２の外面２０のまわ
りになるべくはこの外面から半径方向に間隔を置いて設
けてある。インダクタ４６はインダクタ・コイルを備え
る。典型的には約７．５ないし約１８ｃｍの範囲内の直
径を持つ駆動軸管の磁気パルス溶接のためには、２形式
のインダクタ・コイルだけしか使うことができない。第
１の形式は大きい高強力単巻きコイル（ｍａｓｓｉｖｅ
ｈｉｇｈ−ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｉｎｇｌｅ−ｔｕｒ
ｎ ｃｏｉｌ）［図示してない］である。この単巻きイ
ンダクタは、各端部間又は各リード線間にすきま又は間
隔を持ち、駆動軸を囲む一様でない磁力界を生ずること
により均等な溶接部を生ずる点で不利である。

【００３９】他方の好適な形式のコイルは、図１に示し
た大体において扁平で密接に詰まるが互いに間隔を置い
た複数のほぼ円形の又は環状の導体条片（ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ ｓｔｒｉｐ）５０から成る高強力コイル４８で
ある。導体条片５０は導体条片５０の端部又はリード線
の相対移動を確実にするピッチでつる巻状に湾曲させる
ことができる。インシュレータ５２は互いに隣接する導
体条片５０の間に位置させる。インダクタ４６はヤブロ
クニコフを発明者とし本説明に参照した米国特許第４，
１２９，８４６号明細書に記載してあるものと同様にす
るのがよい。図１に示した好適な多導体条片コイル４８
は、多導体条片コイル４８が均等な方位分布の磁界を生
ずるから従来の単巻きコイルより勝っている。

【００４０】インダクタ４６は、インダクタ・コイルす
なわち多導体条片コイル４８に電気的に接続するリード
線又は端子５３を備える。各インシュレータ５５、５
６、５７により付加的な絶縁作用が得られる。中心の絶
縁物（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）５８はインダクタ４６の内
径内に位置させてある。端子５３の一方は第１のスイッ
チ・コネクタ又は電極５９を介し電流を供給され、又他
方の端子５３は第１のバス・バー（ｂｕｓ ｂａｒ）６
０により電流源に接続してある。同様に第２電極６１は
第２のバスバー６２により電流源に接続してある。

【００４１】インダクタ４６は放電回路６３を介し高電
圧コンデンサ６４に接続してある。２個の高電圧コンデ
ンサ６４だけしか示してないが、任意の個数の高電圧コ
ンデンサを使うことができる。車両駆動軸として使うの
に適したアルミニウム管及びヨークの有効な溶接に必要
な電流は、少なくとも数十万アンペアの程度であり又お
そらくは百万アンペアまたはそれ以上にもなる。従って
放電回路は高い強さの電流を導くのに適当でなければな
らない。放電回路６３は、作動したときにコンデンサを
放電させインダクタ４６にエネルギー・スパイク（ｅｎ
ｅｒｇｙ ｓｐｉｋｅ）又はサージ（ｓｕｒｇｅ）を供
給させる放電スイッチ６５を備える。インダクタ４６
は、さらに詳しく後述するように駆動軸管１２の外面２
０に対し力を及ぼす強い磁界を生成する。スイッチ６５
は、放電回路６３内に流れる高電流に対応するのに適当
でなければならない。スイッチ６５は放電回路６３を開
閉する任意適当な手段でよい。適当なスイッチは図１に
示す通りである。図１では環状又は円形の導体又は第１
の電極５９は第２電極６１に対しこれ等の電極間に約５
ｍｍのすきま６８を置いて密接に位置させてある。スイ
ッチ６５用の環状又は円形の電極５９、６１の使用によ
りあまり損失を伴わないで放電回路６３に電流が流れる
ことにより本発明の磁気パルス溶接装置の能力を著しく
高める。このような高電流スイッチは当業界にはよく知
られている。

【００４２】コンデンサ６４の充電中にすきま６８を横
切って電圧が生成する。すきま６８を横切る早期放電を
防ぐように、このすきまに真空手段（図示してない）に
より真空又は部分真空を生成してスイッチ６５を横切っ
てアーク発生が起らないようにする。たとえば約１０な
いし約２０Ｐａの部分真空をすきま６８に生じさせる。
所望によりこの部分真空は、インダクタ４６による電流
の放電を開始するようにスパーク・プラグ（図示してな
い）のような任意の手段により遮断することができる。
電流はすきま６８を横切ってアークを発生し放電回路６
３を経て移行する瞬間放電パルスを生成する。コンデン
サ６４は、単一のコンデンサの形でもよく、又は図１に
示すように並列回路に配置したコンデンサから成る蓄電
池がよい。各コンデンサは少なくとも数千ボルトの動作
電圧（ｗｏｒｋｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ）を持つのがよ
い。低いインダクタンスを持つコンデンサが好適であ
る。

【００４３】コンデンサ６４から成る蓄電池は、充電回
路７２を介し電源７０のような電源に接続する。理想的
には電源及びコンデンサは各コンデンサ内に電荷の急速
な生成ができるように寸法を定めることにより各磁気パ
ルス溶接作業に対する時限又はサイクル時間を短縮す
る。この工程中に電流がすきま６８を横切ってアークを
発生し、放電回路が閉じるときは、充電回路７２は電源
から接続を切り又は絶縁するのがよい。このことは充電
回路７２内のスイッチ７４によってできる。

【００４４】金属質駆動軸管１２に対する強い瞬間的磁
界の作用により、駆動軸をインダクタ４６から半径方向
内方に押圧し又は駆動する極めて強い力を生ずる。イン
ダクタ４６を介し電流パルスによって生成する磁界はア
ルミニウム製駆動軸管１２に強い反作用うず電流を生起
する。これ等のうず電流により、図２に矢印７８により
示すように金属質駆動軸に加わる内向きの力を生ずる対
向磁界（ｏｐｐｏｓｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅ
ｌｄ）を生成する。図３に示すようにこれ等の力により
駆動軸管１２を頸部３８のまわりに押当てるが、このよ
うな衝撃作用により駆動軸管を頚部３８に溶接する。

【００４５】管ヨーク２４の頸部３８と駆動軸管１２と
の寸法及び形状とインダクタ４６の寸法及び形状と電磁
界の強さ及び形状とはすべて、溶接部の強度を定める要
因である。駆動軸管１２及び頸部３８の間に比較的大き
い環状すきまＧを保持することによって、駆動軸管１２
の押しつぶれ部分は比較的高い速度に加速することがで
きる。高い衝撃速度により駆動軸管１２の内面１８を頸
部３８の外面４４にこれ等の内外面が図３に示すように
相互に接触するときに相互に溶接した状態にする。

【００４６】駆動軸管１２の速度は、この駆動軸管が端
部ヨークの頚部３８の外面４４に接触するようになると
きは、少なくとも３００メートル／秒なおなるべくは約
３００ないし約４００メートル／秒の範囲内にするのが
よい。場合により磁気成形法と呼ばれる一般によく知ら
れた金属成形法とは異なって、本発明の電気パルス溶接
法は、駆動軸管１２を管ヨーク２４の頸部３８に溶接す
るのに十分な速度で金属質加工品を管ヨーク２４に向か
い推進する。管ヨークの頸部に駆動軸管を接触させる衝
撃速度は、インダクタ４６により生ずる磁気駆動力の関
数であるだけでなく、又駆動軸管１２及び管ヨークの頸
部３８の間のすきま又は距離Ｇの関数でもある。

【００４７】磁気パルス溶接装置の物理的配置を考慮す
ると考慮する他の要因は、すきまを閉じ駆動軸管を管ヨ
ークに接触させるように変形又は収縮させることにより
駆動軸管１２が磁界に応答しなければならないことであ
る。しかし駆動軸管１２は変形に耐える。すきまが大き
すぎる場合は、内方への変形に対するこの抵抗により管
ヨーク２４への駆動軸管の衝撃速度を低下させることに
よって良好な溶接部の生成を妨げる。なお一層重要な制
限は、駆動軸壁がインダクタ・コイル５０から遠ざかる
向きに半径方向内方に移動する際にインダクタ・コイル
５０により生成する電磁界がこう配及び弱さを持つこと
である。従って、比較的大きいすきま６８により衝撃速
度を高める期待と狭いすきまにより電磁界からの力を最
大にし又駆動軸の変形に反作用を及ぼす力を最小にする
必要性との間を調和させなければならない。

【００４８】操作に当たっては電源７０により高電圧コ
ンデンサ６４に充電する。高電圧コンデンサの充電中に
充電回路を閉じ放電回路を開く。すきま６８を横切る電
圧が所望の放電レベルまで上昇すると、スイッチ６５を
閉じすきま６８を横切って電流がアークを生成し、放電
回路６３に電流が流れる。高電圧コンデンサの放電中に
充電回路が開き放電回路を閉じる。インダクタ４６を経
て流れる電流は強い磁界を生成する。この磁界により端
部ヨーク２４の頸部３８に向かい駆動軸管１２の急速な
内向きの斥力を生ずる。駆動軸管１２と端部ヨーク２４
の頸部３８との間のすきまＧは、駆動軸管１２の端部ヨ
ーク２４の頸部３８への恒久的な溶接ができるのに十分
な衝撃速度を生ずることができるのに適当な距離であ
る。

【００４９】本発明の磁気パルス溶接法により比較的大
きい駆動軸及び管ヨークの溶接ができる。たとえば約
７．５ないし約１８ｃｍの範囲内の外径を持つ駆動軸
は、典型的な駆動軸寸法は約１０ｃｍであるが、本発明
方法を使って溶接することができる。駆動軸への端部フ
ィッティングの有効な溶接は、端部フィッティング及び
駆動軸の間にトルクを加えるときは溶接部の破壊に先だ
って駆動軸が破壊することを意味する。

【００５０】前記した磁気パルス溶接法は、駆動軸管１
２を形成するのに使った材料が端部フィッティングを形
成するのに使った材料と同じであるときに適当である。
他の例では、駆動軸管１２は高強度アルミニウム合金の
ような第１の材料から又端部フィッティングは鋼のよう
な第２の材料から形成することが望ましい。このような
例では１１００系列のアルミニウムのような遷移材料か
ら成る中空円筒形スリーブ８０は、図４に示すように駆
動軸管１２の内面１８と頸部３８の外面４４との間に配
置する。駆動軸管１２及びスリーブ８０の間には実質的
に一様な環状すきまＧ１が保持され、又スリーブ８０及
び頸部３８の間には実質的に一様なすきまＧ２を保持す
る。円筒形外面を持つ端部フィッティングではすきまＧ
１、Ｇ２は典型的には約１ないし３ｍｍの範囲内の比較
大きい半径方向距離を持つのがよい。各すきまＧ１、Ｇ
２はスリーブ８０のまわりの各周辺場所で実質的に均等
である。

【００５１】駆動軸管１２、スリーブ８０及び頸部３８
を図１３に示した位置決めフィッティング（ｌｏｃａｔ
ｏｒ ｆｉｔｔｉｎｇ）により所望の位置に保持しイン
ダクタ４６の磁力を加えるときは、互いに隣接する表面
は比較的高い速度のもとで押しつぶされ両境界面に溶接
作用が生じ駆動軸管１２をスリーブ８０に又スリーブ８
０を管ヨーク２４として例示した端部フィッティングの
頸部３８に固定するようにする。図２の環状すきまＧと
同様にして図４の環状すきまＧ１、Ｇ２は駆動軸管１２
及びスリーブ８０間とスリーブ８０及び頸部３８間との
各すきまばめを示すように誇張してある。

【００５２】図６及び図７に示すように管ヨークを駆動
軸管に溶接した後、端部ヨーク３６及びクロス３４は管
ヨーク２４に連結され自在継手８２を形成することがで
きる。自在継手８２は図７に示すように車両８４でトル
クを伝えるのに使うことができる。エンジン８５は変速
機８６に動力を供給し、変速機８６は自在継手８２及び
駆動軸管１２を介し後車輪８７に回転力を加える。

【００５３】図８ないし図１１に示すように端部フィッ
ティング２４の外面は円筒形でなくてもよく異なる形状
を備えてもよい。図８は、テーパ付き内面４２及びテー
パ付き外面４４Ａを持つ管ヨーク頸部３８Ａを備えた端
部フィッティング２４Ａを示す。図９では端部フィッテ
ィング２４Ｂの管ヨーク頸部３８Ｂの外面４４Ｂは凹入
した二重テーパ付き形状を持つ。図１０の外面４４Ｃは
端部フィッティング２４Ｃの管ヨーク頸３８Ｃの二重テ
ーパ付き凹入面４４Ｃとして例示してある。又図１１で
は端部フィッティング２４Ｄの管ヨーク頸部３８Ｄの外
面４４Ｄは大体において円筒形の形状を持つ。

【００５４】駆動軸管１２の軸線方向の場所は、異なる
管と端部フィッティングの外側の異なる形状とに対し臨
界的である。図８に明らかなように駆動軸管１２の端部
１４は導体条片ガス包囲体の端部９０に大体において軸
線方向に整合する。しかし図１１に示すように端部フィ
ッティング外面が外面４４Ｄのように円筒形であるとき
は、駆動軸管１２の端部１４の最適の位置は導体条片ガ
ス包囲体の端部９０でなくて導体条片ガス包囲体のほぼ
中間の点９２に整合する。その理由は、磁気パルス溶接
により良好な品質の溶接接合部を生成するには図１２に
示すように２個の加工品（すなわち駆動軸及び端部フィ
ッティング）を５ないし１５゜の程度のわずかな角度を
相互になすように向きを定め又は整合させることが必要
であるからである。両表面間のこの角度は、溶接処理中
に端部フィッティングに向かう駆動軸管１２の不均等な
加速に適応するように定める。初期の状態では駆動軸は
円筒形であり、自由端部１４は図１１に示すように導体
条片ガス包囲体の中間点９２に位置させる。通常コイル
の軸線方向長手に沿う磁界の分布によりコイルの中間点
９２に最高の磁界強さが生ずる。中間点９２における最
高の磁界によって、自由端部１４は駆動軸管１２の他の
どの部分より一層高い衝撃速度に達する。自由端部１４
が軸線方向で磁力の最高の位置にあることによって、こ
の自由端部は端部フィッティングの面に当たる駆動軸管
の第１の部分である。全駆動軸面の即座の衝撃でなくて
駆動軸管の一部分（すなわち端部１４）の不均等な衝撃
により強い溶接部を生ずる。

【００５５】とくに有利な形状を図１２に示してある。
角度９４は駆動軸管１２及び端部フィッティング９６間
の角度である。駆動軸管及び端部フィッティング間のこ
の角度は、この場合端部フィッティングに対し駆動軸の
不均等な衝撃を生ずるから有利である。端部フィッティ
ング９６には、駆動軸管１２の端部１４に対して止め又
は位置決め体として作用する肩部又は環状段９８を設け
てある。端部フィッティング９６の内面１００は互いに
異なる３つの部分を持つ。第１の表面部分は、一般に駆
動軸壁に接触し端部フィッティング９６を駆動軸管１２
内に心合わせする作用をする大体において円筒形の部分
１０２である。端部フィッティング内面１００の軸線方
向外端面部分１０４は、駆動軸管１２内への端部フィッ
ティング９６の挿入が容易になるように半径方向内方に
テーパを付けてある。軸線方向内端面部分１０６は駆動
軸管１２に対して半径方向内方にテーパを付を付けるこ
とにより駆動軸管１２及び内端面部分１０６間に間隔を
生ずる。この間隔により駆動軸管壁に衝撃時に有効な溶
接部が生ずるように溶接処理中に十分な速度を生じさせ
る。

【００５６】図１３に示すように本発明の特定の実施例
では駆動軸管１２及び端部フィッティング１１０はイン
ダクタ４６内に位置させる。位置決めクランプ１１２は
駆動軸管１２に固定され、そしてインダクタ４６内への
駆動軸管１２の軸線方向の移動はインダクタ４６に対し
て固定した制限部材又は止め１１４に対する位置決めク
ランプ１１２の衝合又は接触により制限される。

【００５７】端部フィッティング１１０に対し位置決め
取付具（ｌｏｃａｔｏｒ ｆｉｘｔｕｒｅ）１１６を設
けてある。位置決め取付具１１６は、インダクタ４６に
対する端部フィッティング１１０の能動的な所定の軸線
方向位置決めのために環状ブシュ１２０に接触するよう
になる環状の位置決め環１１８を持つ。環状絶縁ブシュ
１２０はインダクタ４６に対し固定してある。インダク
タ４６内への端部フィッティング１１０の侵入を軸線方
向に固定するほかに位置決め取付具１１６は又インダク
タ４６及び駆動軸管１２に対する端部フィッティング１
１０の半径方向心合わせができる。環状環１１８には軸
線方向みぞ穴と止めねじ１２２のような調整部材とを設
けて環状位置決め環１１８を位置決め取付具１１６に調
整できるように結合又は連結できるようにするのがよ
い。位置決め取付具１１６は端部フィッティング連結部
１２４により端部フィッティング１１０に固定する。イ
ンダクタ４６内の駆動軸管１２の適正な心合わせが確実
にできるように円すい形グリップ１２６を設けてある。

【００５８】例 有効な作用の例では電源７０は最高約５，０００ボルト
の定常電圧を生じ、又コンデンサ・バンクは８４００μ
Ｆの全キャパシタンスが得られるように５，０００ボル
トの保証電圧で３５０μＦのキャパシタンスをそれぞれ
持つ２４個のコンデンサを並列に備える。すきま６８を
横切る電圧はアーク放電の開始に先だって約３，５００
ボルトのレベルまで上昇できる。インダクタを流通する
電流は約百万アンペア以上典型的には百三十万アンペア
以上にするのがよい。インダクタ４６を通る電流の流れ
は約３０テスラの磁界を生成する。このようにして駆動
軸を半径方向内方に動かし恒久的溶接を生ずるのに十分
な速度で管ヨークに接触させる。

【００５９】図１４ないし図１６は遷移材料を使う好適
な方法を示す。この遷移材料は、強いアルミニウム合金
から成る駆動軸と鋼のような他の材料から成る端部フィ
ッティングとの間の接着を高める任意適当な材料でよ
い。好適な遷移材料は１１００のような軟質の金属アル
ミニウム合金である。カラー１３０の形状の遷移材料か
ら成る素材又はセグメントは図１４に示すように先ず管
ヨーク頸部に隣接して位置させる。次いでカラー１３０
はＭＰＷを使い管ヨーク頸部に溶接する。次いで溶接し
たカラー１３０は図１５に示すように極めて薄い層１３
０Ａに旋削し又は薄くする。このような旋削は任意適当
な旋削装置（ｔｕｒｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）により行
うことができる。このカラーの厚さを減らすのに任意の
応用できる機械加工処理を使うことができるのはもちろ
んである。層１３０Ａの薄さは駆動軸及び端部フィッテ
ィングの間の最終的な接合の強さに役立つ。遷移材料か
ら成る薄い層１３０Ａは約０．３ないし約１．０ｍｍの
範囲の厚を持つのがよい。遷移層をその厚さを減らすよ
うに旋削した後、駆動軸管１２は図１６に示すように遷
移材料１３０Ａに溶接することができる。

【００６０】薄い層１３０Ａは、厚さを減らすように旋
削を必要とする厚い方の層１３０でなくて管ヨーク頸部
３８に当てがうのがよいと考えられる。しかし遷移材料
から成る薄い層は、比較的厚い層を当てがうのに使った
同じ周波数のエネルギーを使うと当てがうことができな
い。磁気パルス溶接により薄い層１３０Ａを当てがうに
は、遷移層１３０のような典型的な金属層又は駆動軸管
１２を溶接するのに必要な周波数（約１０ｋＨｚ）より
かなり高い周波数（約２０ｋＨｚ又はそれ以上）で電流
を放電することのできる溶接装置を必要とする。２組の
別個の機械を使う必要をなくすには、厚い方の層１３０
を当てがい、次いでこの層を所望の薄い層１３０Ａが得
られるように旋削する。すなわち遷移材料から成る薄い
層１３０Ａを使うことにより得られる接着強さの向上
は、２組の溶接機を使う余分の負担を負って始めて又は
所望の薄い層を得るのに一層厚い層を旋削する余計な製
造工程を加えて始めて得られることが明らかである。

【００６１】遷移材料から成る層は、又ガルバニック処
理（ｇａｌｖａｎｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ）により又は金
属溶射処理（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｐ
ｒｏｃｅｓｓ）出吹付け法により施すことができるのは
もちろんである。

【００６２】図１７及び図１８は本発明の代表的なＭＰ
Ｗ溶接サイクル中に種種の処理工程のタイミングを例示
する。例示のために溶接サイクルは１５秒の周期を持
つ。図１７及び図１８は１つの可能なタイミング図を表
わすだけであるのはもちろんである。そして本発明では
多くのその他のタイミング及び処理の構成を使用するこ
とができる。先行サイクルから電圧を放電するとすぐに
新規のサイクルが始まる。真空ポンプ（図示してない）
は連続的に作動し真空を吸引するサイクルの開始時に始
動することにより図１８に時間バー１３４により示すよ
うに放電スイッチ６５を囲む空気圧力を連続的に低下さ
せる。

【００６３】サイクルの第１の１秒中又は数秒中に先行
サイクルで溶接された各駆動軸部品は時間バー（ｔｉｍ
ｅ ｂａｒ）１３６により示すように溶接装置から除
く。このサイクルに入る約１秒で充電回路スイッチ７４
を閉じ、図１に示すように又図１８の時間バー１３８に
より示すようにコンデンサバンク６４に電圧を供給す
る。図１７に明らかなようにコンデンサ群の充電の開始
の遅れは、曲線１４０により示すようにコンデンサバン
ク６４の電圧が自己ブレークダウンの電圧１４２より低
いことを意味する。自己ブレークダウン電圧は装置の絶
縁に打勝ち急激な望ましくない放電を生じるのに十分な
電圧である。自己放電電圧は電気絶縁が放電を防ぐのに
もはや十分でないレベルである。早期放電を防ぐように
コンデンサ・バンクの充電は自己ブレークダウンの電圧
とコンデンサ・バンクの電圧との差又は隔たりを保持す
る割合で故意に実施する。放電スイッチの自己ブレーク
ダウン電圧とコンデンサの電圧との間の電圧差は、コン
デンサの充電中に少なくとも２００ボルトのレベルに保
持するのがよい。

【００６４】コンデンサ・バンク６４に充電している間
に、互いに溶接しようとする部品は時間バー１４４によ
り示すように組立てられインダクタ４６内に挿入される
状態になる。コンデンサの電圧が図１７の曲線１４６に
より示した最低電圧又はしきい電圧を越えた後、次いで
コンデンサ・バンク６４の充電を終える。図１７及び図
１８に示した代表的サイクルではこの状態は約１４秒の
マークで生ずる。しきい電圧は、図１７に約３，０００
ボルトで示され約３，０００ないし約４，０００ボルト
の範囲内であると考えられる。しきい電圧に達した後、
組立てた駆動軸部品及び端部継手は時間バー１４８によ
り示すようにインダクタ４６内に挿入する。組立てた各
部品をインダクタ内に挿入した後、コンデンサ・バンク
６４の電圧は放電スイッチ６５のすきま６８を横切って
放電されそして組立てた各部品が溶接される。組立て、
インダクタへの挿入及びインダクタからの取出しは手動
で又はロボットのような図示してない自動装置により終
えることができる。コンデンサ・バンクが充分に充電さ
れるまで組立てた各部品の挿入を遅らせることにより、
コンデンサ・バンクの早期の放電と駆動軸の恒久的な破
損とのおそれがなくなる。

【００６５】図１９に示すようにヨーク２４の頸部３８
の溶接面１４９の一部分は主溶接区域１５２である。主
溶接区域１５２は典型的には端部フィッティングの溶接
面１４９の残りの部分と同じ材料から作る。しかし主溶
接区域１５２は溶接部の最高強度を持つ区域である。こ
のことは、駆動軸管１２及び溶接面１４９間の間隔又は
すきまのような、又駆動軸管及び溶接面１４９間の接触
の角度及び衝撃のような種種の要因によって定める。溶
接面１４９の他の区域も又駆動軸管１２に溶接してもよ
いが、主溶接区域１５２はヨーク２４への駆動軸管１２
の最良の接着ができる。

【００６６】前記したように各溶接面は通常酸化物膜と
種種の汚染物とを持つ。強い接合部又は溶接部を得るに
はこの汚染物を溶接面から漬掃する必要がある。各表面
が或る角度をなして高い速度で相互に衝突する区域にお
けるＭＰＷ処理では、生ずる累積ジェットが衝突面から
の材料を含む。累積ジェットと共に運ばれるこの材料は
溶接面を漬掃するように作用する。これ等の汚染物及び
加圧空気が空洞１５６から逃げないようにするのに、こ
れ等の汚染物及び空気を含むことが望ましい。そうでな
ければこれ等の汚染物はインダクタ装置の種種の部品に
堆積し、又空洞１５６から逃げる汚染物及び加圧空気の
力は中央インシュレータ５８（図１に示してある）を劣
化させる。この処理によりインダクタ・コイルの絶縁破
壊が生ずる。

【００６７】図１９ないし図２５は、それぞれ互いに異
なる利点を生ずる互いに異なる溶接用構造を示す。任意
特定の溶接作業用に選定した構造は、ヨーク形状と材料
及び接着部の所要の強度と管直径と使用しようとする材
料とのような要因による。図１９、図２１及び図２２に
示すように溶接面１４９は、円筒形にする必要がなくて
或る角度を持つ（円すい台形）ことによりヨーク肩部１
５４と共に空洞１５６を形成する。空洞１５６の端部
に、溶接処理中に生ずる汚染物に対する集合部又は堆積
部として作用する１個又は複数個のポケット１６０を設
けてある。端部ヨーク内のポケット１６０の存在により
汚染物の実質的な部分を大気に逃がさないで保持するこ
とによりシステムの効率を高める。溶接面１４９が円す
い台形である場合には、溶接処理により駆動軸管１２
を、先ず溶接面１４９の初期接触部分１６１で、次いで
溶接面１４９の中間部分１６２に沿い進行的に、最後に
溶接面１４９の端部部分１６３で溶接面１４９に接触さ
せる。ポケット１６０は、汚染物及び加圧空気を収集す
るように溶接面の端部部分１６３の近くに位置させてあ
る。ポケット１６０は、図１９に示すように環状スリッ
ト又は切欠きであり又図１９に示すように肩部１５４に
又は溶接面１４９に又は肩部及び溶接面の両方に位置さ
せることができる。ポケット１６０は汚染物及び加圧空
気を収集する任意適当な形状でよい。

【００６８】本発明溶接法の他の態様では環状のプラス
チック材遮蔽体１６４のような汚染物遮蔽体を使用す
る。駆動軸管１２の端部１４が肩部１５４に大体軸線方
向に整合しても、溶接処理中に過度の汚染物を空洞１５
６から放出することができる。遮蔽体１６４は余分な汚
染物及び加圧空気が空洞１５６から逃げないようにする
のに役立つ。前記したように空洞１５６から強制的に放
出する汚染物及び加圧空気の衝撃により中央の絶縁物５
８を損傷する。遮蔽体１６４に適当な材料は約０．３な
いし約０．５ｍｍの厚さを持つポリエチレン・フィルム
である。遮蔽体１６４は、駆動軸管１２の端部１４が頸
部３８Ａの肩部１５４に出会う場所に位置し溶接処理中
に汚染ガス、蒸気及び特異物が逃げないようにする１回
使用の保護囲いがよい。

【００６９】図２０に示すように端部フィッティングの
溶接面１４９Ｂが円すい台形でなくて円筒形である場合
に、駆動軸管１２の端部１４はインダクタ・コイル４８
の中間点の近くに位置させる。これは図１１の形状と同
様である。主溶接区域１５２Ｂは駆動軸管１２の端部１
４に隣接して位置するものとして示してある。図２０に
示した本発明の実施例の特別の利点は、端部１４が先ず
溶接面に接触するから、汚染物及び加圧ガスの波又は流
れが封じ込められ逃げることができないことである。

【００７０】図２１に示すように溶接面は２個所の主溶
接区域１５２Ｃを持つ凸形溶接面１４９Ｃである。同様
に図２２に示すように溶接面１４９Ｄは２個所の主溶接
区域１５２Ｄを持つ凹入面である。各溶接部分間に接着
部を持つ２つの表面を備えたことの利点は両接着部が駆
動軸管１２及び端部継手３８Ｃ、３８Ｄ間に伝わるトル
ク力に対向できることである。

【００７１】本発明の付加的な特徴は図２１に示すよう
に自在接手の互いに溶接したヨーク及び駆動軸管の作動
中に端部フィッティングのたわみ性を高めるように端部
フィッティングにみぞ穴１６８Ｃを使用することであ
る。みぞ穴１６８Ｃは、図２１及び図２２に示したよう
な２個所の主溶接区域がある場合にとくに有利である。
その理由は、みぞ穴１６８Ｃによりヨークが必要なとき
にわずかに変形する能力を得ることにより駆動軸アセン
ブリの部品としてこのヨークの有用性を著しく高めるか
らである。典型的には駆動軸管は厚さが２ないし３ｍｍ
の程度であるが、ヨークは典型的にははるかに厚い厚さ
たとえば８ないし１０ｍｍ又はそれ以上までの厚さを持
つ。従って２個所の溶接区域があるときは、みぞ穴の使
用により得られるたわみ性により互いに溶接した両連結
体に応力を加えることにより力を配分し一層強い全溶接
部を生成することができる。

【００７２】みぞ穴１６８Ｃは任意の形状でよくたとえ
ば図２１に示した環状の形状でよい。みぞ穴１６８Ｃは
図示のように溶接面に大体において直交する配置を持つ
のがよいが、他の配置にしてもよい。図２２のみぞ穴１
６８Ｄは、図２１に示したみぞ穴１６８Ｃについて述べ
たのと同じようにして端部フィッティングのたわみ性を
高める。さらに第２のみぞ穴１７０Ｄも又端部フィッテ
ィング３８Ｄの内面に設けてもよい。好適なみぞ穴は、
約２ないし約５ｍｍの範囲内の幅と約１．０ないし約１
０ｍｍの範囲内の深さとを持つ。このみぞ穴の実際の寸
法はヨークに必要なたわみ性によって定めなければなら
ない。

【００７３】本発明の付加的な特徴は図２３及び図２４
に示してある。これ等の図では図１４ないし図１６につ
いて前記したのと同様にして頸部３８Ｅの傾斜した又は
円すい台形溶接面１４９Ｅに対して使う。遷移材料１７
２は溶接面１４９Ｅに溶接し次いで旋削して図２４に示
すように遷移材料から成る薄い層１７２Ａを形成する。
次いで駆動軸管１２は遷移材料層１７２Ａに溶接する。
遮蔽体１６４は遷移材料及び駆動軸管のいずれか又は両
方の溶接に使うことができる。

【００７４】図２５に示すように溶接面１４９Ｆは円筒
形で、遷移材料１７４は駆動軸管１２と頸部３８Ｆの溶
接面１４９Ｆとの間に位置させる。本発明のＭＰＷ溶接
法は遷移材料１７４を溶接面１４９Ｆに溶接しこれと同
時に駆動軸管１２を遷移材料１７４に溶接する。このよ
うにして２工程の溶接法を１工程で達成できる。

【００７５】本発明の作用の原理及びモードをその好適
な実施例で説明し例示した。しかし本発明はその精神を
逸脱しないで種種の変化変型を行う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】本発明方法によりインダクタを使い端部フィッ
ティングを駆動軸管に溶接する前の端部フィッティング
及び駆動軸管の展開斜視図である。

【図２】端部フィッティングを駆動軸管内に挿入し駆動
軸管をインダクタ内に配置した後の図１の端部フィッテ
ィング、駆動軸管及び導体条片を本発明方法により生成
した磁界の力と共に示す部分横断面図である。

【図３】本発明方法を完了した後図２の端部フィッティ
ング、駆動軸管及びインダクタの部分横断面図である。

【図４】端部継手、円筒形スリーブ、駆動軸管、及びイ
ンダクタを本発明方法の実施中に生成する磁界により生
ずる力と共に示す部分横断面図である。

【図５】本発明方法の完了後の図４の端部フィッティン
グ、円筒形スリーブ、駆動軸管及びインダクタの部分横
断面図である。

【図６】本発明方法により駆動軸管に連結した自在継手
の展開斜視図である。

【図７】本発明方法により作った自在継手及び駆動軸管
を備えた車両の平面図である。

【図８】本発明の駆動軸管と単一のテーパ付外面を持つ
端部フィッティングと好適なインダクタコイルとの軸断
面図である。

【図９】二重テーパ付き凹入外面を持つ端部フィッティ
ングを含む図８と同様な軸断面図である。

【図１０】二重テーパ付き凸出外面を持つ端部フィッテ
ィングを含む図８と同様な軸断面図である。

【図１１】円筒形外面を持つ端部フィッティングを含む
図８と同様な軸断面図である。

【図１２】本発明の１実施例の駆動軸の一部と端部フィ
ッティングの一部との部分軸断面図である。

【図１３】駆動軸管、インダクタ及び端部フィッティン
グの他の実施例を位置決め固定具と共に示す軸断面図で
ある。

【図１４】遷移材料から成る中間スリーブの極めて薄い
層を当てがう工程を例示した駆動軸管の一部及び端部フ
ィッティングの一部を示す軸断面図である。

【図１５】図１４をその次の工程で示す軸断面図であ
る。

【図１６】図１５をその次の工程で示す軸断面図であ
る。

【図１７】自己ブレークダウン電圧の生成経過時間とコ
ンデンサバンクの充電電圧の生成とを示す線図である。

【図１８】本発明方法による磁気パルス溶接の工程順序
を示す時間線図である。

【図１９】浮遊汚染物を収集するすきまとインダクタの
残りの部分への汚染物の流出を防ぐ障壁とを示す縦断面
図である。

【図２０】傾斜した円すい台面でなくて円筒面への端部
継手の溶接を示す縦断面図である。

【図２１】凸出面とたわみ性向上用スリットとを持つ端
部フィッティングの縦断面図である。

【図２２】凹入面とたわみ性向上用スリットとを持つ端
部フィッティングの縦断面図である。

【図２３】駆動軸の他の実施例に薄い遷移層を加える１
工程を示す縦断面図である。

【図２４】図２３をその次の工程で示す縦断面図であ
る。

【図２５】他の実施例による駆動軸に遷移材料層を加え
る１工程を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 駆動軸アセンブリ １２ 駆動軸管 １４ 開端部 ２４ 端部フィッティング（管ヨーク） ３８ 頸部 ４６ インダクタ Ｇ すきま

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D042 AA06 AB01 AB07 AB11 AB16 DA05 DA08 DA12 DA15 4E067 AA02 AA05 BL00 DA13 DA17 EA08 EB00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動軸アセンブリの各部品を固定す
   る方法において、 開いた端部を持つ駆動軸管を用意する段階と、 頸部を持つ端部フィッティングを用意する段階と、 前記端部フィッティングの前記頸部を前記駆動軸管の前
   記開いた端部内に配置することにより、前記頸部と前記
   駆動軸管との間に環状すきまを形成する段階と、 前記駆動軸管のまわりに前記頸部を受入れる端部に隣接
   してインダクタを用意する段階と、 このインダクタを付勢して前記駆動軸管と前記端部フィ
   ッティングを相互に磁気パルス溶接するのに十分な速度
   で前記駆動軸管を前記頸部のまわりに押しつぶすように
   磁界を生成する段階と、を包含する方法。
2. 【請求項２】 前記環状すきまが、実質的に均等であ
   り、約０．５ないし約５ｍｍの範囲内の半径方向距離に
   わたるようにする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 前記駆動軸管と前記端部フィッティング
   とを、同じ材料で形成する請求項１の方法。
4. 【請求項４】 前記材料が、アルミニウム合金である請
   求項３の方法。
5. 【請求項５】 前記インダクタを付勢するために、充電
   回路を使い電源により高電圧コンデンサを充電し、放電
   回路を使い前記高電圧コンデンサを放電し、この場合前
   記高電圧コンデンサの充電中は前記充電回路を閉じ前記
   放電回路を開き、前記高電圧コンデンサの放電中は、前
   記充電回路を開き、前記放電回路を閉じる請求項１の方
   法。
6. 【請求項６】 前記インダクタを、７５０，０００アン
   ペアより大きい電流で付勢する請求項１の方法。