JP2016505789A - 摩擦撹拌溶接を利用したハイブリッドドライブシャフト及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような問題点を解決するために、従来技術による文献として、大韓民国登録特許第0445142号が公知されている。この先行技術は接合部において接合面の下の位置に延長される凹部の発生を防止する摩擦撹拌溶接技術を開示する。
好ましくは、上記中空円筒体を複合材料層で成形する段階は、その成形条件が、成形温度は110〜170℃、気圧は5〜7kgf/cm2であり、フィルムで密封されたフィルムの内部真空圧は−0.2bar以下である。
好ましくは、上記金属チューブは上記連結部材との接合面が金属チューブの軸方向に対する垂直面に対して傾斜角度θを成すように形成される。
好ましくは、上記傾斜角度θは15゜≦θ≦90゜である。
好ましくは、上記金属チューブと連結部材の摩擦撹拌溶接は溶接ツールが上記接合面に対する底辺上の所定地点に挿入されて作業が行われる。
好ましくは、上記連結部材は金属ヨークである。
好ましくは、上記金属チューブと金属ヨークとの接合面が金属チューブの軸方向に対する垂直面に対して傾斜するように形成される。
好ましくは、上記摩擦ツールは上記接合傾斜界面の二等分割点に用いられる。
好ましくは、上記接合面の一部分は傾斜面に、一部分は垂直面に形成される。
(1)アルミニウムチューブの内部に複合材料層を接合し、両末端に金属ヨークを摩擦撹拌溶接を通じて接合するので、機構的複雑な結合構造を単純に一体化させ、軽量化を達することができるという効果を奏する。
(2)一つの金属チューブからなるので、金属チューブを連結するための複雑な結合構造が削除されて構造を単純にすることができ、これを通じて従来より部品数が減少し、車の組み立て時間が減少するという効果を奏する。
(3)金属チューブと金属ヨークとの間に摩擦撹拌溶接される接合面が傾斜するように形成されることによって、摩擦撹拌溶接の最後に脱出工具によって発生する欠陷(工具脱出ディボット(divot))を接合界面上で発生しないようにして、それによって発生する応力集中やその他の欠陷を予め防止し、また二つの接合面の溶接面積を最大化させて、より堅固な接合強度効果を奏する。
(4)摩擦ツールが接合界面から所定位置離れた所で挿入されて溶接を行うので、溶接ツールが脱出しながら残るディボットが接合界面上に発生しなくなって、応力集中、疲労集中による接合界面の破壊を予め防止することができるという効果を奏する。
また、本発明の実施例では、金属チューブに金属ヨークを摩擦撹拌溶接させることに基づいて作成したが、このような金属ヨーク以外にも他の連結部材であるフランジのような他の部品を結合する場合にも同じく適用されることができることは勿論である。
本発明の好ましい実施例による摩擦撹拌溶接に用いられる二つの部材401、402が図8に示されている。二つの部材401、402は中空円筒状に形成され、末端を互いに対向させた状態で摩擦撹拌溶接を行う。両方で互いに対向して接触するように少しずつ適切な力を加えて押した状態で摩擦ツール500が部材401、402の内面と表面を摩擦撹拌しながら溶接を行う。
Claims (14)
- 複合材料からなる中空円筒体を金属チューブの内周面に密着させた状態でマンドレルを前記中空円筒体の内部に挿入して前記中空円筒体を金属チューブの内周面に加圧させる段階と、
前記金属チューブと前記中空円筒体とをフィルムで密封し減圧させて真空圧を加える段階と、
前記真空圧を加えた状態で熱を加えて前記中空円筒体を複合材料層に成形する段階と、
前記金属チューブの両端に連結部材を摩擦撹拌溶接で接合させる段階と
を含むことを特徴とするドライブシャフト製造方法。 - 前記中空円筒体を複合材料層に成形する段階は、その成形条件について、
成形温度は110〜170℃で、気圧は5〜7kgf/cm2であり、フィルムで密封されたフィルムの内部真空圧は−0.2bar以下であることを特徴とする請求項1に記載のドライブシャフト製造方法。 - 前記複合材料は炭素纎維及びエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載のドライブシャフト製造方法。
- 前記金属チューブは前記連結部材との接合面が前記金属チューブの軸方向に対する垂直面に対して傾斜角度(θ)を成すように形成されたことを特徴とする請求項1に記載のドライブシャフト製造方法。
- 前記傾斜角度(θ)は15゜≦θ≦90゜であることを特徴とする請求項4に記載のドライブシャフト製造方法。
- 前記金属チューブと前記連結部材との摩擦撹拌溶接は、溶接ツールが前記接合面に対する底辺上の所定地点に挿入されて作業が行われることを特徴とする請求項4に記載のドライブシャフト製造方法。
- 前記連結部材は金属ヨークであることを特徴とする請求項1に記載のドライブシャフト製造方法。
- 円筒状で形成された金属チューブと、
前記金属チューブの内面に接着された複合材料層と、
前記金属チューブの両端に一部が挟まれた後、接触面が摩擦撹拌溶接によって結合された金属ヨークとを含み、
前記金属チューブと金属ヨークとの接合面が金属チューブの軸方向に対する垂直面に対して傾斜するように形成されたことを特徴とするドライブシャフト。 - 前記接合面の傾斜角度(θ)は15゜≦θ≦90゜であることを特徴とする請求項8に記載のドライブシャフト。
- 二つの部材を対向した状態で摩擦ツールによって発生された熱によって部材を溶接する摩擦撹拌溶接方法において、
前記二つの部材の接合界面の中で一部分が所定角度傾いた傾斜面を成すように形成した状態で、二つの部材が接触するように対向させ、前記摩擦ツールを前記接合界面上の通常の垂直接合界面から離れた所定分割地点の位置で挿入して溶接し、溶接後に発生するディボットが接合界面上から離れるようにすることを特徴とする摩擦撹拌溶接方法。 - 前記傾斜面の傾斜角度(θ)は前記垂直接合界面に対して15゜≦θ≦90゜傾斜したことを特徴とする請求項10に記載の摩擦撹拌溶接方法。
- 前記二つの部材は中空円筒状に形成されることを特徴とする請求項10に記載の摩擦撹拌溶接方法。
- 前記摩擦ツールは前記接合界面に対する垂直二等分割点に用いられることを特徴とする請求項10に記載の摩擦撹拌溶接方法。
- 前記接合界面は、一部分は傾斜面、一部分は垂直面で形成されることを特徴とする請求項10に記載の摩擦撹拌溶接方法。
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