JP2014019190A - アルミニウム合金製プロペラシャフト及び該プロペラシャフトの摩擦圧接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦圧接法による各アルミニウム合金製プロペラシャフトの全長のばらつきを抑制して歩留まり性を向上させることができる。
【解決手段】各ヨーク部材を回転させながらチューブの両端部の先端圧接面に突き合わせつつ軸方向から所定の圧接力で押圧する摩擦工程と、摩擦工程によってチューブと両ヨーク部材との間に発生した寄り代を介して軸方向の変位量（位置ＬＡ）を検出する位置変位検出工程と、検出された変位量が所定量になった際に、各ヨーク部材の回転を停止させる回転停止工程と、回転停止信号が出力されて各ヨーク部材の回転が完全に停止される前の所定角度のＦ２θで、摩擦工程での所定の圧接力Ｐ１よりも大きなアプセット圧力Ｐ２で両ヨーク部材をチューブ方向へ押圧するアプセット圧指令信号を出力するアプセット工程と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、車両用の動力伝達装置であるアルミニウム合金製プロペラシャフト及び該プロペラシャフトの摩擦圧接方法に関する。

周知のように、例えば自動車用プロペラシャフトのチューブとヨーク部材とを接合する方法としては、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接などの他に、高精度な接合が可能な摩擦圧接法がある。

この摩擦圧接法は、例えば、以下の特許文献１にも記載されているように、一方の部材であるヨーク部材を、主軸を介して回転させながら固定側部材であるチューブの両端部に摩擦させ、圧接に必要な熱量を得るために、所定の予熱圧力で部材相互を押し付けて所定温度まで昇温させる予熱工程を取り、次いで、主軸の回転数や摩擦圧力を、所定の高さに設定して摩擦圧接に必要な温度まで部材の接合界面を加熱する。

その後、摩擦工程が終了する段階では、主軸の回転を停止させ、所定のアプセット遅れ時間をもってアプセット工程に移行するようになっている。このアプセット圧力により、接合界面の酸化物や熱軟化部をバリとして外部に排出し、新生面同士の固相接合を行うが、前記アプセット圧力が低いと酸化物の排出不足となり、高過ぎると接合部の塑性変形や割れが発生し、いずれも接合品質を低下させることから、前記摩擦圧力との関連で適正に調整されるようになっている。

そして、前記予熱工程及び摩擦工程は、タイマーによって管理され、前記予熱工程の開始から主軸の回転停止までの時間になっている一方、前記アプセット工程もタイマーによって管理され、前記主軸の回転停止から開始されて所定時間までに設定されている。このアプセット時間内において、摩擦圧力からアプセット圧力への切り替えの際に、アプセット遅れ時間を設定して摩擦過程で部材に与えられる入熱と熱影響範囲を制御してアプセット工程に移行させるようになっている。

特開平１１−１５６５６２号公報

ところで、前記アルミニウム合金材は、鉄材に比較して放熱性が高いことから、極短時間に接合を終了する必要があり、また入熱量が大きいと、熱軟化してアルミニウム合金母材の機械的強度が低下してしまう。さらには、アルミニウム合金材は、寄り代変化速度が速く、圧力タイミングのばらつきによって前記寄り代量が変化してプロペラシャフト全長の寸法精度が悪化するおそれがある。

そして、前記公報記載の従来技術のように、摩擦圧力やアプセット圧力などをすべてタイマーによって管理している場合には、ヨーク部材とチューブの軸方向の寸法のばらつきなどによって、寄り代の変化速度などの接合条件のばらつきが発生し易くなる。このため、前述のように、特に、プロペラシャフトの全長寸法のばらつきが発生し易くなって、製品の歩留まりが悪化してしまうといった技術的課題を招いている。

本発明は、前記従来の摩擦圧接法の技術的課題に鑑みて案出されたもので、プロペラシャフトの長さ寸法のばらつきを効果的に抑制できるアルミニウム合金製プロペラシャフト及びその摩擦圧接方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、アルミニウム合金製プロペラシャフトに関し、アルミニウム合金製のチューブと、それぞれの基端部が前記チューブの両端部に軸方向から突き合わされて摩擦圧接により接合され、それぞれの二股状の先端部にベアリングカップを保持する各一対のベアリング保持穴が径方向から対向して設けられたアルミニウム合金製の一対のヨーク部材と、を備え、前記一方のヨーク部材のベアリング保持孔の中心と他方のヨーク部材のベアリング保持孔の中心との間の長さは、基準長さに対して±２．０ｍｍの範囲内となるように設定したことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、前記各ヨーク部材の前記両ベアリング保持孔の中心同士を結ぶ線の周方向位相が、各ヨーク部材間で周方向に±３°以内となるように設定されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、アルミニウム合金製のチューブと、それぞれの二股状の先端部にベアリングカップを保持する各一対のベアリング保持穴が径方向から対向して設けられたアルミニウム合金製の一対のヨーク部材と、を備え、該両ヨーク部材の各基端部を前記チューブの両端部に軸方向から突き合わせて摩擦圧接により接合するアルミニウム合金製プロペラシャフトの摩擦圧接方法において、前記チューブまたは両ヨーク部材の一方側の部材を固定すると共に、他方側の部材を回転させて、前記チューブの両端部の先端圧接面と該先端圧接面に突き合わされた前記両ヨーク部材の各基端部の対向圧接面を軸方向から所定の圧接力で押圧する摩擦工程と、前記摩擦工程によって前記チューブと両ヨーク部材との間に発生した寄り代を介して軸方向の変位量を検出する位置変位検出工程と、前記位置変位検出工程で検出された変位量が所定量になった際に、前記他方側の部材の回転を停止させる回転停止信号を出力する回転停止工程と、前記回転停止信号が出力されて他方側の部材の回転が完全に停止されるまでの間に、前記摩擦工程での所定の圧接力よりも大きなアプセット圧力で前記両ヨーク部材をチューブ方向へ押圧するアプセット圧指令信号を出力するアプセット工程と、を備えたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、摩擦圧接方法において、前記回転停止工程では、停止時間算出部によって前記停止信号が出力されてから前記他方側の部材の回転が完全に停止するまでの停止時間を算出する一方、前記アプセット工程では、前記停止時間算出部によって算出された停止時間に到達する手前のタイミングで前記アプセット圧の付与を開始することを特徴としている。

本発明によれば、とりわけ、アルミニウム合金製プロペラシャフトの長さ寸法のばらつきを効果的に抑制して製品の歩留まりを良くすることができる。

本発明に係るアルミニウム合金製プロペラシャフトの実施形態を示す一部断面図である。 本実施形態におけるアルミニウム合金製プロペラシャフトの製造工程を示し、Ａ、Ｂは装置にチューブとヨーク部材を取り付ける状態を示し、Ｃは素材長の確認工程を示し、Ｄは両ヨーク部材の回転開始状態を示し、Ｅは摩擦工程を示し、Ｆはアプセット工程を示し、Ｇはプロペラシャフトの製造完了後の装置の原位置に戻り工程を示している。 Ａ、Ｂは寄り代の検出方法を示す説明図である。 摩擦圧接方法における従来の時間による制御と、本実施形態における位置制御を実験した制御チャートである。 本実施形態における位置制御とアプセット圧のタイミング遅れ制御を実験した制御チャートである。 実験１〜３の結果を示す表である。 摩擦圧接部の熱軟化範囲の硬度分布図である。

以下、本発明にかかるアルミニウム合金製プロペラシャフトと該プロペラシャフトの摩擦圧接方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。

なお、この実施形態におけるプロペラシャフトは、例えば車両（自動車）に適用したもので、車両のトランスミッションとデファレンシャルギアの間に取り付けられるものである。

すなわち、図１は車両用プロペラシャフトの一部を示し、車体前後方向に沿って配設された長尺な円筒状のチューブ１と、該チューブ１の両端部１ａ，１ｂに軸方向から接合される一対のヨーク部材２，３と、を備えている。

前記チューブ１は、全体がアルミニウム合金製（例えば６０００系アルミニウム合金Ｔ６，Ｔ８処理）によって筒状一体に形成され、その肉厚Ｓは例えば約３ｍｍに設定されていると共に、外径Ｄが例えば１０５ｍｍの均一径に設定されて、何らセレーションなどが形成されておらず、平坦状に形成されている。また、チューブ１を含む前記両ヨーク部材２，３の後述する各ベアリング保持孔５ａ、５ａ、５ａ、５ａの中心線Ｑ、Ｑ１間の距離長さＬは、例えば約１２００ｍｍの所定長さに設定されており、この全長は後述する摩擦圧接時の寄り代を含めた長さになっている。

前記一対のヨーク部材２，３は、アルミニウム合金材によって同一の外径に形成され、前記チューブ１の両端部１ａ、１ｂに軸方向から突き合わせられて摩擦圧接法によって接合される基端部４、４と、該各基端部４、４から軸方向へそれぞれ延出された先端部５、５と、から構成されている。また、このヨーク部材２，３のそれぞれの軸方向の長さは、後述する摩擦圧接時の寄り代を含めた長さに設定されている。

前記各基端部４、４は、前記チューブ１と同じ外径の円筒状に形成されて、肉厚が前記各先端部５，５からチューブ１側の端縁４ａ、４ａに亘って段差状に形成されて、この端縁４ａ、４ａ側がチューブ１と同じほぼ肉厚に形成されている。

前記各先端部５，５は、それぞれ二股状に形成されて、ほぼ中央位置に図外の十字軸継手の十字軸に設けられたベアリングカップを保持する各一対のベアリング保持孔５ａ、５ａ、５ａ、５ａが径方向へ貫通形成されている。この各ベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａは、径方向から同軸上に形成されて同一内径に設定されている。

なお、図１中、６は前記チューブ１の軸方向のほぼ中央位置に内周面に沿って固定されたダンパー材である。

そして、前記チューブ１の両端部１ａ、１ｂと各ヨーク部材２，３の基端部４，４とは、これらの軸方向からの突き合わせ箇所が以下の摩擦圧接法によって接合されるようになっている。
〔摩擦圧接機による摩擦圧接法〕
摩擦圧接機は、前記チューブ１の両端部１ａ、１ｂをクランプ固定するクランプ機構８と、前記各ヨーク部材２，３を、図外のサーボモータによって主軸を介して回転させ、また軸方向へ進退自在にスライド移動させる回転スライド機構（加圧機構）と、該回転スライド機構を制御するコントロールユニットなどを備えている。

また、後述する摩擦加圧中の寄り代、つまり、図２Ｃに示すように、例えば左側ヨーク部材２とチューブ１が接触した位置を基準点Ｓとして、摩擦加圧中に、左側のベアリング保持孔５ａ、５ａの中心線Ｑと右側のベアリング保持孔５ａ、５ａの中心線Ｑ１の位置を検出することにより、中心線Ｑ、Ｑ１の距離長さＬの変位量である寄り代を検出するサーボ機構を有している。

すなわち、前記寄り代とは、図２Ｃ及び図３Ａに示すように、例えば左側のヨーク部材２とチューブ１との寄り代Ｕについて考察すると、左側ヨーク部材２とチューブ１が接触した位置を基準点Ｓとした場合、ここから前記左側のベアリング保持孔５ａ、５ａの中心線Ｑまでの長さＬ１とする。そして、図３Ｂに示すように、摩擦圧接後のカール９によって、前記基準点Ｓから左側のベアリング保持孔５ａ、５ａの中心線Ｑまで変位した長さＬ２とすると、前記Ｌ１からＬ２を除した値を寄り代Ｕとするのである。この寄り代Ｕは、右側のヨーク部材３とチューブ１との間でも同様に発生することから、全体の寄り代は右側と左側のそれぞれのＵの和となる。

前記コントロールユニットは、前記回転スライド機構の回転速度、回転停止などを制御する他に、軸方向の加圧力を制御すると共に、前記サーボ機構による位置検出信号に基づいて、アプセット圧指令信号を出力するようになっている。

前記摩擦圧接機による摩擦圧接方法としては、まず、図２Ａに示すように、前記チューブ１の両端部１ａ、１ｂが、前記クランプ機構８，８によってクランプ固定されると共に、前記左右のヨーク部材２、３の基端部４，４が、図外の回転スライド機構のヨークチャックによって主軸と同軸となるように取り付け固定されている。

その後、図２Ａ及びＢに示すように、前記各ベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａに、レース孔ピン７，７がそれぞれ径方向から挿通配置される。これよって、前記チューブ１に対する両ヨーク部材２，３の周方向の角度位相θが予め同一に設定される。

続いて、図２Ｃに示すように、前記回転スライド機構によって左右のヨーク部材２，３を互いに接近する方向へ移動させて、各基端部４，４を前記チューブ１の両端部１ａ、１ｂに軸方向から突き合わせる。これによって、素材の全長寸法を確認し、前記基準点Ｓを検出する。素材の全長寸法Ｌが確認された後、つまり基準点Ｓが検出された後は、両ヨーク部材２、３をもとの位置にそれぞれ後退移動させる。

次に、図２Ｄに示すように、前記チューブ１から一旦離間した各ヨーク部材２，３を回転スライド機構の主軸を介して同一方向へ回転させる。この回転速度は、各ヨーク部材２，３側ともに所定の回転数でほぼ同一回転数となるように制御されている。

続いて図２Ｅに示すように、回転状態にある左右のヨーク部材２，３を、回転スライド機構によって互いにチューブ１の両端部１ａ，１ｂ方向へ移動させる。つまり、各基端部４，４の端縁４ａ、４ａがチューブ１の両端部１ａ、１ｂに軸方向から突き合わせられると共に、予熱圧力（Ｐ０）と摩擦圧（Ｐ１）によって摩擦圧接が行われる（摩擦工程）。

その後、前記チューブ１の両端部１ａ、１ｂと両ヨーク部材２，３の各基端部４，４の端縁４ａ、４ａとの間にそれぞれ発生したカール（バリ）９である各寄り代Ｕを検出する。つまり、前述したように、サーボ機構によって前記図２Ｃの工程で検出した基準点Ｓから両ヨーク部材２，３の各中心線Ｑ、Ｑ１までの軸方向の位置を検出してそれぞれの実際の寄り代Ｕを検出する（位置変位検出工程）。

そして、この寄り代Ｕが、図４に示すＬＡになった時点で、コントロールユニットが、電動モータに主軸の回転停止信号を出力して（図４のＭ点）前記両ヨーク部材２，３の回転を停止させる（回転停止工程）。

そして、前記主軸の回転停止信号を出力した時点（Ｍ点）から、該主軸が完全に停止するまでは慣性力によって数回転するが、この完全に停止するまでの回転角度から逆算して主軸の回転角度が、所定の回転角度位置（Ｆ２θ）になった場合に、前記回転スライド機構にアプセット圧指令信号出力する（アプセット工程）。

ここで、前記所定の回転角度位置（Ｆ２θ）とは、例えば静的捩り強度や捩り疲労強度などの所定の強度を有し、かつ破損形態がヨーク部材２，３とチューブ１の接合境界ではなく、摩擦圧接時の発熱による熱軟化部位となる回転角度位置である。

前記アプセット圧Ｐ２は、前記摩擦工程の摩擦圧Ｐ１よりも大きな圧力であって、主軸が完全に回転を停止してから所定の時間を経過するまで継続される。このアプセット圧Ｐ２によって、図５に示すように、さらに変位して寄り代（Ｕ２）が大きくなる。このアプセット圧Ｐ２による寄り代（Ｕ２）と前記摩擦圧Ｐ１による寄り代（Ｕ１）を加算した全寄り代量（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２）によって摩擦圧接後のチューブ１と両ヨーク部材２，３の図１に示す最終的な全長Ｌが決定される。

また、前述したように、主軸の回転停止信号が出力された時点（Ｍ点）と同時に、回転スライド機構によって前記各ヨーク部材２，３の両ベアリング保持孔５ａ、５ａの中心線Ｑと５ａ、５ａの中心線Ｑ１の周方向位相がほぼ同一となるように、前記両ヨーク部材２，３が回転制御されて、前記両方の中心線Ｑ、Ｑ１の周方向の角度位相が±３°以内になるように回転制御される。

その後、図２Ｇに示すように、前記各回転スライド機構が、前記各ベアリング保持孔５ａ、５ａ、５ａ、５ａから各レース孔ピン７，７を引き抜いて、各ヨーク部材２，３から後退方向へ原位置に戻り、プロペラシャフトの払い出しが行われて一連の摩擦圧接作業が完了する。
〔実験による具体的な制御チャート〕
以下、本願発明者によって、従来のような時間によるタイマー制御と、本実施形態のような位置（ＬＡ）制御と、前述したような、ＬＡ制御とＦ２θ制御を組み合わせた場合のように、複数の制御方式を実験１〜３を行った結果について説明する。

図４は制御タイミングと圧力などとの関係を示し、破線が例えば従来技術のような時間制御による場合（実験１）を示し、実線が本実施形態の前記位置（ＬＡ）制御、つまり摩擦圧による寄り代を主体とした制御による場合（実験２）を示している。

まず、破線に示すタイマー制御についてみると、チューブ１と両ヨーク部材２，３を摩擦圧接機にセッティングした後、主軸の回転と共に両ヨーク部材２，３に軸方向から突き合わせてチューブ１の両端部１ａ、１ｂに接触させる（素材接触）と同時に、図４の破線で示すように、所定の摩擦圧Ｐ０によって予熱圧力が開始され、続いて０．１ｓｅｃ経過した時点で所定の摩擦圧Ｐ１によって摩擦圧接が開始される。

その後、０．２ｓｅｃ経過した時点で主軸の回転停止信号が出力される。この主軸が完全に停止するまでの間、つまり前記素材接触から０．５ｓｅｃでアプセット圧指令信号を出力して、該アプセット圧Ｐ２を主軸の回転が完全に停止した後まで付与する。

この実験１によれば、図６に記載したように、左右のヨーク部材２，３のベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの両中心線Ｑ、Ｑ１までの長さが、基準長さに対するばらつき幅が±２．８ｍｍになった。

これに対して、本実施形態の位置ＬＡ制御を行った場合、つまり、前記素材接触からから摩擦圧Ｐ１を付与した後、チューブ１と両ヨーク部材２，３の現在の軸方向の位置を検出して実際の寄り代が所定量のＬＡになった時点で、主軸の回転停止信号を出力した。この停止信号と同時にアプセット圧指令信号を出力して主軸の回転が完全に停止した後の所定時間までアプセット圧Ｐ２を付与した。

この実験２の結果は、図６に記載したように、左右のヨーク部材２，３のベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの両中心線Ｑ、Ｑ１までの長さが、基準長さに対するばらつき幅が±２．１ｍｍになった。

続いて、前記図２Ａ〜Ｇに示した本実施形態におけるＬＡ制御とＦ２θ制御を組み合わせた実験３についてみると、まず、前述と同じく摩擦圧Ｐ１を付与した後に、チューブ１と両ヨーク部材２，３の現在の軸方向の位置を検出して実際の寄り代が所定量ＬＡになった時点で、主軸の回転停止信号を出力した。

その後、前記主軸の回転が完全に停止するまでの数回転の位相変化を１００％としたときに、前記主軸の回転が完全に停止する前の回転角度位置（Ｆ２θ）を２０％〜５０％に設定し、この範囲内に入ったときにアプセット圧指令信号を出力した。

すなわち、前記Ｆ２θ＜２０％ではアプセット圧Ｐ２によって生じる寄り代Ｕ２量が少なくなって酸化物の排出不足となるため、摩擦圧接時の熱軟化範囲が広がって強度不足や接合不良となり、逆にＦ２θ＞５０％では前記寄り代Ｕ２の絶対値が大きくなるため、長さのばらつき量も大きくなり、全長Ｌの寸法精度不足となる。

前記熱軟化範囲は極力狭く、母材の硬度低下が小さいことが強度上望まれ、図７に硬度分布として示した。摩擦圧接時のチューブ１とヨーク部材３の接合境界面を中心とした熱軟化範囲は、左右へ５ｍｍ以内の範囲であり、この範囲では母材硬度の低下量が４０ＨＶ以内になることが分かった。したがって、前記熱軟化範囲を決定する主軸の回転角度位置としてＦ２θを選択し、回転停止信号が出力された時点から主軸が完全に停止する前の回転角度位置（Ｆ２θ）を２０％〜５０％に設定したのである。

このアプセット圧Ｐ２は、主軸が完全に回転を停止してから所定の時間を経過するまで継続した。

また、主軸の回転停止信号が出力された時点（Ｍ点）と同時に、前記回転スライド機構によって、前記各ヨーク部材２，３の両ベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの中心線Ｑ、Ｑ１の周方向の角度位相が±３°以内になるように回転制御した。

この実験３の結果は、図６に記載したように、前記基準点Ｓから左右のヨーク部材２，３のベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの両中心線Ｑ、Ｑ１までの長さが、基準長さに対するばらつき幅が±１．２ｍｍになった。

以上のように、タイマー制御である実験例１では、図１に示すように、左右のヨーク部材２，３のベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの両中心線Ｑ、Ｑ１までの長さＬのばらつき幅が±２．８ｍｍになってしまうことから、製造された各プロペラシャフトの全長さのばらつきが大きくなって歩留まりが大幅に悪化してしまう。

また、特に、アプセット圧指令も時間によって管理していることから、寄り代に大きな影響を与える各摩擦接合箇所の機械的強度もばらついてしまう。

したがって、かかる時間管理によって製造する場合には、とりわけ、プロペラシャフトの歩留まりの悪化を招来することから製造コストの高騰が余儀なくされる。

実験例２では、位置ＬＡ制御を用いてアプセット圧を開始させることから、左右のヨーク部材２，３のベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの両中心線Ｑ、Ｑ１までの長さＬのばらつき幅が±２．１ｍｍに抑制することができることから、製品としての歩留まり性については許容できる範囲である。

実験例３では、前記位置ＬＡ制御の他に、アプセット圧の指令時期をＦ２θ制御によって行いアプセット圧Ｐ２の開始タイミングを遅らせたことから、左右のヨーク部材２，３のベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの両中心線Ｑ、Ｑ１までの長さＬのばらつき幅が±１．２ｍｍになり、ばらつき幅の大幅な抑制効果が得られた。これによって、プロペラシャフトの歩留まりが極めて良好になる。この結果、製造コストの低減化が図れる。

また、特に、前記Ｆ２θ制御によって寄り代を精度良く制御でき、強度確保上、理想的な硬度分布を得ることができるため、前記各接合箇所の機械的強度も向上する。

すなわち、ＬＡ制御に加えてＦ２θ制御を採用することによって、ばらつき幅を±１．２ｍｍに抑制できることから、摩擦圧接による接合箇所の接合強度である静的捩り強度も十分に確保でき、この結果、高品質のプロペラシャフトが得られた。

なお、前記ベアリング保持孔の中心線Ｑ、Ｑ１間の長さＬのばらつき幅は最大で±２．０ｍｍであれば、車両の動的挙動及び寸法ばらつきを考慮した許容取付長さを満足した上で、車両のトランスミッションとデファレンシャルギアの間に取り付けることができる。

また、この実験例３では、本実施形態で説明したように、主軸の回転停止信号が出力された時点（Ｍ点）と同時に、位相合わせ制御によって両ベアリング保持孔５ａ、５ａと５ａ、５ａの各中心線Ｑ、Ｑ１の周方向の角度位相が±３°以内になっていることから、製品精度が向上してこの点でも製造コストの低減化が図れる。

また、前記各ベアリング保持孔５ａ、５ａ、５ａ、５ａからのレース孔ピン７，７をスムーズに抜け出させることができると共に、各十字継手の十字軸のベアリングカップの取り付け精度が向上する。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、プロペラシャフトの長さや外径などの構造上の変更によって、例えば前記位置ＬＡ制御を行うＬＡの大きさを任意に設定することが可能であると共に、前記アプセット圧指令信号の発信タイミング、つまりＦ２θの値を任意に設定することが可能である。

また、プロペラシャフトとしては、車両用以外の船舶などのプロペラシャフトにも適用可能である。

１…チューブ
１ａ、１ｂ…両端部
２・３…両ヨーク部材
４・４…基端部
５・５…先端部
５ａ、５ａ…ベアリング保持孔
Ｓ…基準点
ＬＡ…位置制御
Ｆ２θ…アプセット圧指令角度制御
Ｑ・Ｑ１…各ベアリング保持孔の中心線
Ｌ…長さ

Claims (4)

1. アルミニウム合金製のチューブと、
   それぞれの基端部が前記チューブの両端部に軸方向から突き合わされて摩擦圧接により接合され、それぞれの二股状の先端部にベアリングカップを保持する各一対のベアリング保持孔が径方向から対向して設けられたアルミニウム合金製の一対のヨーク部材と、を備え、
   前記一方のヨーク部材のベアリング保持孔の中心から他方のヨーク部材のベアリング保持孔の中心までの間の長さは、基準長さに対して±２．０ｍｍの範囲内となるように設定したことを特徴とするアルミニウム合金製プロペラシャフト。
2. 請求項１に記載のアルミニウム合金製プロペラシャフトにおいて、
   前記各ヨーク部材の前記両ベアリング保持孔の中心同士を結ぶ線の周方向位相が、各ヨーク部材間で周方向に±３°以内となるように設定されていることを特徴とするアルミニウム合金製プロペラシャフト。
3. アルミニウム合金製のチューブと、それぞれの二股状の先端部にベアリングカップを保持する各一対のベアリング保持穴が径方向から対向して設けられたアルミニウム合金製の一対のヨーク部材と、を備え、該両ヨーク部材の各基端部を前記チューブの両端部に軸方向から突き合わせて摩擦圧接により接合するアルミニウム合金製プロペラシャフトの摩擦圧接方法において、
   前記チューブまたは両ヨーク部材の一方側の部材を固定すると共に、他方側の部材を回転させて、前記チューブの両端部の先端圧接面と該先端圧接面に突き合わされた前記両ヨーク部材の各基端部の対向圧接面を軸方向から所定の圧接力で押圧する摩擦工程と、
   前記摩擦工程によって前記チューブと両ヨーク部材との間に発生した寄り代を介して軸方向の変位量を検出する位置変位検出工程と、
   前記位置変位検出工程で検出された変位量が所定量になった際に、前記他方側の部材の回転を停止させる回転停止信号を出力する回転停止工程と、
   前記回転停止信号が出力されて他方側の部材の回転が完全に停止されるまでの間に、前記摩擦工程での所定の圧接力よりも大きなアプセット圧力で前記両ヨーク部材をチューブ方向へ押圧するアプセット圧指令信号を出力するアプセット工程と、
   を備えたことを特徴とするアルミニウム合金製プロペラシャフトの摩擦圧接方法。
4. 請求項３に記載のアルミニウム合金製プロペラシャフトの摩擦圧接方法において、
   前記回転停止工程では、停止時間算出部によって前記停止信号が出力されてから前記他方側の部材の回転が完全に停止するまでの停止時間を算出する一方、
   前記アプセット工程では、前記停止時間算出部によって算出された停止時間に到達する手前のタイミングで前記アプセット圧の付与を開始することを特徴とするアルミニウム合金製プロペラシャフトの摩擦圧接方法。

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