JP2020049517A

JP2020049517A - 接合体の製造方法

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Publication number: JP2020049517A
Application number: JP2018181925A
Authority: JP
Inventors: 康行永井; Yasuyuki Nagai
Original assignee: KYB YS Co Ltd
Current assignee: KYB YS Co Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP7054374B2

Abstract

【課題】接合体の製造方法において、接合不良と酸化スケールの発生を防止する。【解決手段】シリンダチューブの製造方法は、チューブ本体１０の貫通孔１１とヘッド部材２０の突出部２１とが嵌合クリアランスＦＣを持って嵌合した状態で、チューブ本体１０の端面１５とフランジ部２５とを突き当てて摩擦圧接によって接合する接合工程を含み、チューブ本体１０は、端面１５から回転軸Ｏに沿って離れるにつれて内径が小さくなる傾斜内周面１３を有し、接合工程では、第１部材の端面１５と第２部材のフランジ部２５から塑性流動する流動材料をその先端部が回転軸Ｏ方向における傾斜内周面１３の範囲内に位置するまで突出部２１の根元側から嵌合クリアランスＦＣに充填し、流動材料によって、非当接部２６ｂと第１部材とを接合すると共に傾斜内周面１３と突出部２１の外周面とを接合する。【選択図】図４

Description

本発明は、接合体の製造方法に関するものである。

特許文献１には、一方の部材を、回転軸を中心として回転させながら、他方の部材に対して回転軸と平行に押圧して接合する回転摩擦接合方法であって、一方の部材には他方の部材に向かって回転軸と同軸状に突き出す円形突出部が形成され、他方の部材には円形突出部が挿入される円形穴部が形成される摩擦接合方法が開示されている。

特開２００８−１２５７３号公報

特許文献１に開示される摩擦接合方法では、例えば加工精度の影響により回転軸に対して円形突出部が偏心することがある。この場合に一方の部材を回転させて他方の部材と接合しようとすると、回転軸に対して偏心して回転する円形突出部の外周と円形孔部の内周とが局所的（不均一）に接触するおそれがある。このような局所的な接触が生じると、円形突出部と円形孔部が接触した一部が溶融し、溶融した母材によって意図しない箇所で一方の部材と他方の部材とが接合されるおそれがある。

このような意図しない接合を抑制するためには、円形突出部と円形孔部との間のクリアランスを大きく設定して、円形突出部と円形孔部との接触を抑制することが考えられる。しかしながら、円形突出部と円形孔部とのクリアランスを大きくすると、クリアランスへ流動する材料（バリ）が空気に触れる表面積が増加し、これに伴い円形孔部の内部で酸化スケールが発生しやすくなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、酸化スケールの発生を抑制し接合不良を抑制できる接合体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、端面に形成される中空部を有する第１部材と、中空部に嵌合する突出部及び突出部から径方向外側に向かって設けられるフランジ部を有する第２部材と、を接合して接合体を製造する製造方法であって、中空部と突出部とが所定の嵌合クリアランスを持って嵌合した状態で第１部材と第２部材とを回転軸回りに相対回転させ、第１部材の端面と第２部材のフランジ部とを当接させて、端面とフランジ部との間に摩擦熱を発生させる第１接合工程と、第１部材と第２部材との相対回転速度が第１接合工程よりも低い状態で、第１部材と第２部材とを回転軸に沿って互いに近接する方向に相対移動させて第１部材の端面と第２部材のフランジ部とを接合する第２接合工程と、を含み、第１部材は、中空部を形成する内周面であって、端面から回転軸に沿って離れるにつれて内径が小さくなる傾斜内周面を有し、第２接合工程では、第１部材の端面と第２部材のフランジ部から塑性流動する流動材料をその先端部が回転軸方向における傾斜内周面の範囲内に位置するまで突出部の根元側から嵌合クリアランスに充填し、流動材料によって、嵌合クリアランスに面するフランジ部の非当接部と第１部材とを接合すると共に傾斜内周面と突出部の外周面とを接合することを特徴とする。

本発明では、第２接合工程において、流動材料は、その先端部が回転軸方向における第１部材の傾斜内周面の範囲内に位置するまで嵌合クリアランスに充填される。傾斜内周面は、第１部材の端面から回転軸に沿って離れるにつれ内径が小さくなる。このため、傾斜内周面によって突出部の外周面との間で形成される径方向の嵌合クリアランスは、第２接合工程において第１部材と第２部材とを回転軸に沿って押し付けるのに伴い小さくなる。よって、第１接合工程において第１部材の突出部と第２部材とが意図せずに接触しないように第１部材と第２部材の突出部との間の嵌合クリアランスを比較的大きくしても、第２接合工程では小さくなる嵌合クリアランスに流動材料が充填される。よって、嵌合クリアランスに充填される流動材料の空気に触れる表面積が抑制され、酸化スケールの発生が抑制される。

また、本発明は、突出部が、回転軸に沿って外径が一様に形成される円筒外周面と、円筒外周面よりも突出部の先端側に設けられ流動材料により中空部の傾斜内周面と接合される突出部の外周面であって、フランジ部から回転軸に沿って離れるにつれて外径が小さくなる傾斜外周面と、を有し、第１部材は、端面に接続され回転軸に沿って内径が一様に形成される円筒内周面をさらに有し、第１接合工程では、突出部の傾斜外周面が中空部の傾斜内周面の内側に収容され、中空部の円筒内周面と突出部の円筒外周面との間に生じる根元側クリアランスは、中空部の傾斜内周面と突出部の傾斜外周面との間に生じる先端側クリアランスよりも、小さくなるように構成されることを特徴とする。

この発明では、突出部の根元側で生じる根元側クリアランスが、先端側クリアランスよりも小さいため、突出部の振れが生じたとしても、相対的に小さい根元側クリアランスを形成する円筒内周面と円筒外周面とが接触する。よって、突出部の先端側にあるチューブ本体の傾斜内周面と突出部の傾斜外周面との接触が抑制され、突出部の先端側における意図しない第１部材と第２部材の接触を抑制することができる。したがって、突出部の先端側での意図しない第１部材と第２部材の接触により溶融した材料が、中空部内にバリとして生じることを抑制できる。

また、本発明は、傾斜内周面が、回転軸に対して所定の角度で傾斜するテーパ面であり、傾斜外周面は、傾斜内周面と同じ角度で回転軸に対して傾斜するテーパ面であることを特徴とする。

本発明によれば、接合体の製造において酸化スケールの発生と接合不良が抑制される。

油圧シリンダの構成を示す部分断面図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法を説明するための断面図であり、接合前の状態を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法を説明するための断面図であり、第１接合工程において第１部材と第２部材とが当接した状態を示す図である。図３におけるＡ部拡大図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法を説明するための断面図であり、第１接合工程を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法を説明するための断面図であり、第２接合工程を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法の第１変形例を説明するための図４に対応する拡大断面図であり、第１部材と第２部材とが当接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法の第２変形例を説明するための図４に対応する拡大断面図であり、第１部材と第２部材とが当接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法の第３変形例を説明するための図４に対応する拡大断面図であり、第１部材と第２部材とが当接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法の第４変形例を説明するための図４に対応する拡大断面図であり、第１部材と第２部材とが当接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るシリンダチューブの製造方法の第５変形例を説明するための図４に対応する拡大断面図であり、第１部材と第２部材とが当接した状態を示す図である。本発明の実施形態に係るピストンロッドの製造方法を説明するため断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

以下では、接合体が、油圧シリンダ（流体圧シリンダ）１のシリンダチューブ１００である場合を説明する。

まず、図１を参照して、接合体としてのシリンダチューブ１００を備える油圧シリンダ１の全体構成を説明する。

油圧シリンダ１は、二つのシリンダ室であるロッド側室３及び反ロッド側室４内の作動油（作動流体）の油圧により伸縮作動するアクチュエータである。

図１に示すように、油圧シリンダ１は、円筒状のシリンダチューブ１００と、シリンダチューブ１００内に挿入されるピストンロッド１０１と、ピストンロッド１０１の端部に設けられシリンダチューブ１００の内周面に沿って摺動するピストン２と、を備える。

シリンダチューブ１００には、一端（先端）の開口部を封止すると共にピストンロッド１０１を摺動自在に支持する円筒状のシリンダヘッド５が設けられる。シリンダヘッド５は、周方向に並ぶ複数の締結ボルト（図示省略）を介してシリンダチューブ１００に締結される。

図１に示すように、シリンダチューブ１００の基端部とピストンロッド１０１の先端部には、油圧シリンダ１を他の機器に取り付けるための取付部（クレビス）１００Ａ、１０１Ａがそれぞれ設けられる。ピストンロッド１０１の基端部には、ねじ締結によってピストン２が取り付けられる。

シリンダチューブ１００の内部は、ピストン２によって、ロッド側室３及び反ロッド側室４に仕切られる。ロッド側室３及び反ロッド側室４には、作動流体としての作動油が充填される。

油圧シリンダ１は、シリンダチューブ１００に設けられるポート（図示省略）を通じて作動油が反ロッド側室４に供給されるとともにロッド側室３から排出されることでピストンロッド１０１が伸長方向へ移動する。また、油圧シリンダ１は、作動油がロッド側室３に供給されるとともに反ロッド側室４から排出されることでピストンロッド１０１が収縮方向へ移動する。伸縮作動時にシリンダチューブ１００内部のシリンダ室（ロッド側室３、反ロッド側室４）に作動油が給排されることにより、シリンダチューブ１００には作動油の油圧が内圧として作用する。

次に、主に図２から図６を参照して、シリンダチューブ１００の製造方法について説明する。

シリンダチューブ１００は、図２に示すように、第１部材としてのチューブ本体１０と、第２部材としてのヘッド部材２０とを、摩擦圧接で接合することにより製造される。より具体的には、チューブ本体１０とヘッド部材２０とを回転軸Ｏ回りで相対回転させた状態で当接させ、これにより生じる摩擦熱によって接合する（後述する接合工程）。

まず、図２から図４を参照して、接合前のチューブ本体１０及びヘッド部材２０の構成について説明する。図２は、チューブ本体１０の中心軸とヘッド部材２０の中心軸とが、互いに同軸的に配置され、後述する摩擦圧接の回転軸Ｏと一致した状態を示すものである。

チューブ本体１０は、図１及び２に示すように、軸方向の両端面１５に開口する貫通孔１１を有する円筒状に形成される。貫通孔１１が、ヘッド部材２０と接合されるチューブ本体１０の端面１５に形成される中空部に相当する。

図２に示すように、チューブ本体１０の一方の端面１５に、ヘッド部材２０が接合される。ヘッド部材２０が接合される端面１５（接合面）は、摩擦圧接における回転軸Ｏ（チューブ本体１０の中心軸）に垂直な平坦面である垂直端面１６と、垂直端面１６の径方向内側に設けられ回転軸Ｏに対して傾斜して形成される傾斜端面１７と、を有する。垂直端面１６は、環状の平面であり、チューブ本体１０の外周面に連続して形成される。傾斜端面１７は、回転軸Ｏに対して４５°で傾斜するテーパ面であり、垂直端面１６とチューブ本体１０の内周面とに接続される。

中空部である貫通孔１１を形成するチューブ本体１０の内周面は、回転軸Ｏを中心とする円筒面として形成され傾斜端面１７に接続される第１円筒内周面（円筒内周面）１２と、第１円筒内周面１２と連続し回転軸Ｏに対して傾斜する傾斜内周面１３と、回転軸Ｏを中心とする円筒面として形成され傾斜内周面１３に連続する第２円筒内周面１４と、を有する。第２円筒内周面１４は、ピストン２が摺動する摺動面である。

傾斜内周面１３は、回転軸Ｏに対して傾斜して形成されるテーパ面（円錐面）である。傾斜内周面１３は、接合面である端面１５から軸方向に沿って離れるにつれて内径が小さくなる。

ヘッド部材２０は、チューブ本体１０の貫通孔１１に嵌合するように形成される突出部２１と、突出部２１から径方向外側に向かって設けられるフランジ部２５と、を有する。

フランジ部２５には、突出部２１とは軸方向の反対側に取付部１００Ａが設けられる。フランジ部２５は、外径がチューブ本体１０の外径と同一に形成される。

チューブ本体１０に接合されるフランジ部２５の端面２６は、回転軸Ｏに垂直な環状の平担面であるフランジ垂直面２７と、回転軸Ｏに傾斜するフランジ傾斜面２８と、を有する。フランジ垂直面２７は、フランジ部２５の外周面とフランジ傾斜面２８とに連続する。

フランジ傾斜面２８は、中心軸に対して４５°に傾斜して形成されるテーパ面（円錐面）である。フランジ傾斜面２８は、フランジ垂直面２７からチューブ本体１０に向けて回転軸Ｏに沿って離れるにつれ外径が小さくなる。このように、チューブ本体１０の傾斜内周面１３とフランジ部２５のフランジ傾斜面２８は、互いに対応した形状、具体的には、回転軸Ｏに対して４５°だけ傾いたテーパ面形状に形成される。

突出部２１は、フランジ部２５と同軸的に設けられる。突出部２１は、外周面として、フランジ部２５のフランジ傾斜面２８に連続し回転軸Ｏを中心とする円筒面として形成される円筒外周面２２と、円筒外周面２２に連続し回転軸Ｏに対して傾斜する傾斜外周面２３と、を有する。傾斜外周面２３は、フランジ部２５から回転軸Ｏに沿って離れるにつれ外径が小さくなるテーパ面（円錐面）である。つまり、突出部２１は、フランジ部２５に接続される根元部分が円筒外周面２２を有する円柱状に形成され、フランジ部２５から離れた先端部分が傾斜外周面２３を有する円錐台形状に形成される。なお、以下では、突出部２１において、フランジ部２５側を突出部２１の「根元」、根元の反対側を突出部２１の「先端」と称する。

次に、接合体であるシリンダチューブ１００の製造方法について説明する。

シリンダチューブ１００は、以下の製造工程により製造される。なお、以下の工程（２）が第１接合工程に相当し、工程（４）が第２接合工程に相当する。

（１）まず、図２に示すように、チューブ本体１０の一方の端面１５（接合面）とヘッド部材２０のフランジ部２５の端面２６（接合面）とが対向するように同軸的に配置する。

（２）次に、ヘッド部材２０を回転軸Ｏを中心に回転させた状態で、チューブ本体１０とヘッド部材２０とを回転軸Ｏに沿って互いに近接する方向に相対移動させる。本実施形態では、チューブ本体１０をヘッド部材２０に向けて移動させる。これによって、図３及び図４に示すように、ヘッド部材２０の突出部２１がチューブ本体１０の貫通孔１１に所定のクリアランス（以下、「嵌合クリアランスＦＣ」と称する。）をもって嵌合し、チューブ本体１０の端面１５とヘッド部材２０のフランジ部２５の端面２６とが当接する状態（以下、「当接状態」と称する。）とする。

ここで、図４を参照して、当接状態について詳細に説明する。

チューブ本体１０とヘッド部材２０とを回転軸Ｏに沿って近接させて当接状態とする際、チューブ本体１０の傾斜端面１７とヘッド部材２０のフランジ部２５のフランジ傾斜面２８とが当接する一方、チューブ本体１０の垂直端面１６とフランジ部２５のフランジ垂直面２７とは接触せずに軸方向において離間する。よって、チューブ本体１０の垂直端面１６とフランジ部２５のフランジ垂直面２７との間には所定のクリアランス（以下、「対向クリアランスＯＣ」と称する。）が形成される。

また、当接状態では、嵌合クリアランスＦＣに面するフランジ部２５の端面２６（フランジ傾斜面２８）の一部も、チューブ本体１０には当接しない。

このように、フランジ部２５の端面２６は、当接状態において、チューブ本体１０の端面１５に当接するフランジ傾斜面２８の一部（以下、「当接部２６ａ」と称する。）と、当接部２６ａよりも径方向内側であってチューブ本体１０の端面１５とは当接しない部分（以下、「非当接部２６ｂ」と称する。）と、当接部２６ａよりも径方向外側であってチューブ本体１０の端面１５とは当接しない部分（以下、「逃げ部２６ｃ」と称する。）と、に分けられる。

非当接部２６ｂは、フランジ部２５の端面２６において嵌合クリアランスＦＣに面する部位であり、フランジ傾斜面２８の径方向内側の一部が非当接部２６ｂに相当する。つまり、非当接部２６ｂは、当接部２６ａと突出部２１とを接続する部位である。

逃げ部２６ｃは、フランジ部２５の端面２６において対向クリアランスＯＣに面する部位であり、フランジ傾斜面２８の径方向外側の一部とフランジ垂直面２７とが逃げ部２６ｃに相当する。

当接状態では、ヘッド部材２０の突出部２１は、円筒外周面２２がチューブ本体１０の第１円筒内周面１２と対向し、傾斜外周面２３が第１円筒内周面１２と傾斜内周面１３とに対向するように、チューブ本体１０の貫通孔１１に嵌合する。当接状態では、嵌合クリアランスＦＣは、突出部２１の根元側から先端側に向けて、増加する。具体的には、嵌合クリアランスＦＣは、チューブ本体１０の第１円筒内周面１２と突出部２１の円筒外周面２２との間における径方向のクリアランス（以下、「第１クリアランスＦＣ１」と称する。）と、第１円筒内周面１２と外周傾斜面との間における径方向のクリアランス（以下、「第２クリアランスＦＣ２」と称する。）と、傾斜内周面１３と傾斜外周面２３との間のクリアランス（以下、「第３クリアランスＦＣ３」と称する。）と、を含む。第１クリアランスＦＣ１は、軸方向に沿って一定の大きさを有する。第２クリアランスＦＣ２は、根元側から先端側に向けて、第１クリアランスＦＣ１から増加する。第３クリアランスＦＣ３は、軸方向に沿って一定の大きさを有する。つまり、第１クリアランスＦＣ１が、嵌合クリアランスＦＣにおける最小のクリアランスである。また、第１クリアランスＦＣ１が根元側クリアランスに相当し、第３クリアランスＦＣ３が先端側クリアランスに相当する。

なお、嵌合クリアランスＦＣが「根元側から先端側に向けて増加」するとは、根元側から先端側へ向かうにつれてクリアランスが減少する領域がないことを意味するものであり、クリアランスが軸方向に沿って一定である領域（例えば、第１円筒内周面１２と円筒外周面２２との間の第１クリアランスＦＣ１）を含むことを排除しない。つまり、嵌合クリアランスＦＣが「根元側から先端側に向けて増加」するとは、ある軸方向位置の嵌合クリアランスＦＣが、当該軸方向位置における嵌合クリアランスＦＣよりも根元側にある嵌合クリアランスＦＣと比較して、同じ又は大きい状態を意味するものである。

以上のような当接状態において、回転軸Ｏ中心に回転するヘッド部材２０とチューブ本体１０を所定の押し付け力で押し付けることで、チューブ本体１０の傾斜端面１７とヘッド部材２０のフランジ傾斜面２８における当接部２６ａとの間で摩擦熱を発生させる。摩擦熱により、傾斜端面１７及び当接部２６ａが軟化する。軟化した当接部２６ａからの伝熱により、端面１５とは当接しない非当接部２６ｂと逃げ部２６ｃも加熱される。さらに、図５に示すように、軟化したフランジ部２５の当接部２６ａ及びチューブ本体１０の傾斜端面１７の材料の一部は、嵌合クリアランスＦＣ及び対向クリアランスＯＣへ流動する。よって、嵌合クリアランスＦＣに流動した材料に接触するフランジ部２５の非当接部２６ｂ、突出部２１の円筒外周面２２、及びチューブ本体１０の第１円筒内周面１２も加熱される。また、対向クリアランスＯＣに流動した材料に接触するフランジ部２５の逃げ部２６ｃとチューブ本体１０の垂直端面１６も加熱される。

（３）フランジ部２５における非当接部２６ｂが充分に軟化されるまで加熱した時点で、ヘッド部材２０の回転を停止させる。具体的には、予め非当接部２６ｂが軟化するまでのチューブ本体１０の押し付けによる移動量又は押し付け時間を実験等により定めておき、その移動量又は押し付け時間に達した時点でヘッド部材２０の回転を制御する。

（４）ヘッド部材２０の回転を停止させると、チューブ本体１０を所定量だけチューブ本体１０へ向けて移動させるように、チューブ本体１０をさらに大きな押し付け力でヘッド部材２０側に押し付ける。これにより、加熱された高温部が、外周側及び内周側に塑性流動する。内周側に塑性流動した流動材料は、チューブ本体１０の内周面と突出部２１の外周面との間の嵌合クリアランスＦＣに導かれ、突出部２１の根元側から嵌合クリアランスＦＣを充填する。

ここで、図５中の二点鎖線は、チューブ本体１０とヘッド部材２０との相対回転を停止して両者を近接させた際のヘッド部材２０を示すものである。上述のように、傾斜内周面１３は、チューブ本体１０の端面１５に向かうにつれ内径が小さくなる形状である。このため、回転軸Ｏに沿ってヘッド部材２０をチューブ本体１０に向けて移動させると、図５に示すように、傾斜内周面１３と外周傾斜面との間の第３クリアランスＦＣ３は、移動に伴い小さくなる。具体的には、第３クリアランスＦＣ３の大きさは、隙間量ｔ１から隙間量ｔ２へと小さくなる。

上記（４）の工程において、内周側に塑性流動する材料は、軸方向において傾斜内周面１３の範囲内まで、嵌合クリアランスＦＣ（第３クリアランスＦＣ３）を充填する。言い換えれば、図６に示すように、内周側に塑性流動した材料の先端部Ｔが、傾斜内周面１３の径方向の内側に設けられ傾斜内周面１３の軸方向範囲内に位置するように、チューブ本体１０の軸方向の移動量が設定される。

外周側に塑性流動した流動材料は、対向クリアランスＯＣに導かれ、当接部２６ａから径方向外側へ向けて流動して対向クリアランスＯＣを充填する。さらに、外周側に塑性流動した材料は、チューブ本体１０の外周へバリＢとして排出される（図６参照）。

（５）最後に、上記（４）の押し付け状態を所定時間保持することによって、加熱されて軟化したチューブ本体１０の端面１５とヘッド部材２０のフランジ部２５の端面２６との相互拡散を促進させ、両者の接合が完了する（図６参照）。ヘッド部材２０では、チューブ本体１０の端面１５が当接する当接部２６ａが摩擦熱により軟化すると共に、非当接部２６ｂ及び逃げ部２６ｃも加熱されて軟化する。よって、図６に示すように、ヘッド部材２０は、当接部２６ａに加えて非当接部２６ｂ及び逃げ部２６ｃにおいてもチューブ本体１０に接合される。なお、図６中の破線は、チューブ本体１０とヘッド部材２０との接合界面を示すものである。

また、上記（２）において、当接部２６ａ及び非当接部２６ｂで軟化した材料は、一部がチューブ本体１０の内周面と突出部２１の外周面との間の嵌合クリアランスＦＣに導かれる。嵌合クリアランスＦＣへ流動した材料と突出部２１の外周面との間で生じる摩擦熱によって突出部２１の外周面の一部も加熱される。したがって、摩擦熱で加熱され軟化された突出部２１の外周面の一部も、チューブ本体１０の内周面に接合される。このように、本実施形態では、フランジ部２５の端面２６の全域にわたってチューブ本体１０に接合され、図６に破線で示す接合界面が突出部２１の根元部からチューブ本体１０の外周面にまで径方向外側に延びるように構成される。

以上のような接合工程により、チューブ本体１０とヘッド部材２０との接合が行われる。

なお、上記（４）の第２接合工程においては、チューブ本体１０とヘッド部材２０との相対回転を停止させて互いに押し付ける構成に限られず、上記（２）の第１接合工程における相対回転速度（具体的には、ヘッド部材２０の回転数）よりも低い相対回転速度によってチューブ本体１０とヘッド部材２０とを互いに押し付けてもよい。別の観点からいえば、本実施形態における接合体の製造方法の摩擦圧接は、いわゆるブレーキ式であってもよいし、フライホイール式であってもよい。特許請求の範囲における「前記第１部材と前記第２部材との相対回転速度が前記第１接合工程よりも低い状態」とは、相対回転速度がゼロよりも大きく第１接合工程における相対回転速度よりも低い状態のみならず、相対回転速度がゼロの状態（つまり、相対回転を停止させた状態）も含む意味である。

チューブ本体１０とヘッド部材２０との接合面の外周側に排出されたバリＢは、接合完了後に切除され、チューブ本体１０とヘッド部材２０との外周は滑らかに連続した状態に加工される。なお、バリＢの存在が問題ないような場合には、バリＢの切除を行わず、シリンダチューブ１００の外周側にバリＢが残っていてもよい。

嵌合クリアランスからシリンダチューブの内側空間にまで流動材料が流出すると、シリンダチューブの内周側にもバリが生じる。嵌合クリアランス内の流動材料が冷却されバリとなる過程においては、いわゆる酸化スケールが生じる。シリンダチューブの内周側のバリや酸化スケールは、除去や洗浄が困難である。このような内周側のバリが生じた状態でシリンダチューブの内部に作動油が導かれると、酸化スケールが作動油に混入し、いわゆるコンタミとなるおそれがある。

よって、本実施形態の接合工程においては、嵌合クリアランスＦＣを充填する一方、シリンダチューブ１００の内側空間に流出しないように、塑性流動がコントロールされる。具体的には、流動材料の先端部Ｔが、突出部２１の端面から図６中左側へ突出してバリとならないように、流動材料がコントロールされる。これにより、作動油内へのコンタミの発生をより効果的に防止することができる。言い換えれば、本実施形態に係る製造方法では、嵌合クリアランスＦＣへの塑性流動をコントロールすることにより、シリンダチューブ１００の内周側に生じるバリを抑制することができる。

また、接合工程の完了後には、チューブ本体１０とヘッド部材２０との摩擦圧接部に対して、超音波探傷などの非破壊試験による品質検査が行われる。このような品質検査によって、摩擦圧接部における接合の不具合などを検出することができる。

次に、本実施形態に係る接合体の製造方法の作用について説明する。

本実施形態では、チューブ本体１０は、チューブ本体１０の端面１５に向かうにつれ内径が小さくなる傾斜内周面１３を有し、嵌合クリアランスＦＣに充填される流動材料の先端部Ｔは、傾斜内周面１３の軸方向の範囲内に位置する。上記工程（５）において、回転軸Ｏに沿ってヘッド部材２０をチューブ本体１０に向けて移動させると、傾斜内周面１３と外周傾斜面との間の第３クリアランスＦＣ３は、移動に伴い小さくなる（図５参照）。つまり、当接状態における第３クリアランスＦＣ３（図５中実線、隙間量ｔ１）は相対的に大きく、接合完了時における第３クリアランスＦＣ３（図５中二点鎖線、隙間量ｔ２）は相対的に小さい。よって、当接状態において第３クリアランスＦＣ３を比較的大きく設定することができ、傾斜内周面１３への傾斜外周面２３の意図しない接触を抑制することができる。また、接合完了時に第３クリアランスＦＣ３が相対的に小さく設定されることにより、第３クリアランスＦＣ３に充填される流動材料（バリ）が空気に触れる表面積が小さくなるため、バリによってチューブ本体１０（シリンダチューブ１００）の内部に生じる酸化スケールの発生を抑制することができる。このように、当接状態においては第３クリアランスＦＣ３が相対的に大きく、接合完了時には第３クリアランスＦＣ３が小さくなる構成であるため、接合不良と酸化スケールの発生とを同時に抑制することができる。

また、摩擦圧接による接合においては、ヘッド部材の加工精度や、ヘッド部材と回転軸との芯ずれなどに起因して、ヘッド部材の突出部が回転軸に対して偏心して回転し、回転軸に対する突出部の振れが生じることがある。突出部の振れが生じると、チューブ本体の貫通孔の内周面とヘッド部材の突出部とが意図せず局所的に接触するおそれがある。このような局所的な接触が生じると、接触箇所の母材が溶融し、意図しない箇所でチューブ本体とヘッド部材が接合する接合不良が生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、嵌合クリアランスＦＣは、最も根元側にある第１クリアランスＦＣ１が、最も小さくなるように構成される。このため、仮に、突出部２１が回転軸Ｏに対して偏心した状態で回転軸Ｏ回りに回転して突出部２１の振れが生じたとしても、根元側の円筒外周面２２がチューブ本体１０に接触するため、突出部２１の先端側の傾斜外周面２３がチューブ本体１０に接触することが防止される。これにより、突出部２１の先端側が意図せずチューブ本体１０に接触して貫通孔１１内にバリが生じることを抑制できる。また、円筒外周面２２がチューブ本体１０に接触することにより、それ以上の突出部２１の振れが防止される。つまり、突出部２１の根元側においてチューブ本体１０の第１円筒内周面１２と突出部２１の円筒外周面２２とで最小の嵌合クリアランスＦＣ（第１クリアランスＦＣ１）が形成されることにより、突出部２１の振れは第１クリアランスＦＣ１の大きさに抑制される。よって、接合不良をさらに抑制することができる。

また、本実施形態では、チューブ本体１０の端面１５とフランジ部２５の端面２６は、径方向内側の傾斜端面１７とフランジ傾斜面２８とにおいて当接すると共に、径方向外側の垂直端面１６とフランジ垂直面２７とは接触せずに対向クリアランスＯＣを形成する。これにより、摩擦圧接の初期においては相対的に径方向内側の領域において摩擦熱が発生し、その後に径方向外側の領域において摩擦熱が発生する。このように、摩擦熱が径方向内側から外側に向けて順次発生するように制御できるため、流動材料を径方向外側に向けて流動させやすくなる。別の観点からいえば、径方向の外側に対向クリアランスＯＣが設けられることにより、初期に当接するチューブ本体１０の傾斜端面１７とフランジ部２５のフランジ傾斜面２８との間で溶融した流動材料が、対向クリアランスＯＣへ向けて径方向外側に流れやすい。このようにして、摩擦圧接で生じるバリを制御することができ、接合体の接合品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、フランジ部２５の端面２６は、フランジ傾斜面２８によって突出部２１の外周面の円筒外周面２２に連続する。このため、フランジ部２５と突出部２１との接続部分に直角の角部が形成されない。直角の角部は流動材料が充填されにくいため、直角の角部が形成されない構成とすることで、チューブ本体１０の傾斜端面１７とフランジ部２５の当接部２６ａとの間からの流動材料が嵌合クリアランスＦＣに充足されやすい。これにより、流動材料の制御が容易となり、接合体の品質を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、チューブ本体１０に当接する当接部２６ａに加え、非当接部２６ｂを加熱して軟化させることにより、非当接部２６ｂもチューブ本体１０に接合される。これにより、ヘッド部材２０とチューブ本体１０との接合界面がヘッド部材２０における突出部２１の根元部からフランジ部２５及びチューブ本体１０の外周面まで延びるようなシリンダチューブ１００が形成される。よって、接合前の嵌合クリアランスＦＣが残留せず、チューブ本体１０とヘッド部材２０との接合部は、中実構造となる。このため、接合前の嵌合クリアランスＦＣが非破壊試験において欠陥であると認識されることが防止され、非破壊試験による品質検査を容易に行うことができる。

次に、本実施形態の変形例について、説明する。以下のような変形例も本発明の範囲内であり、以下の変形例と上記実施形態の各構成とを組み合わせたり、以下の変形例同士を組み合わせたりすることも可能である。また、上記実施形態の説明において記載された変形例についても同様に、他の変形例と任意に組み合わせることが可能である。

以下、図７〜図９を参照して、チューブ本体１０の貫通孔１１の内周面と突出部２１の外周面に関する変形例について説明する。

上記実施形態では、チューブ本体１０の内周面は、接合面である端面１５に連続する第１円筒内周面１２と、第１円筒面に連続する傾斜内周面１３と、傾斜内周面１３に連続する第２円筒面と、を有する。突出部２１の外周面は、フランジ部２５の端面２６に連続する円筒外周面２２と、円筒外周面２２に連続する傾斜外周面２３と、を有する。これに対し、チューブ本体１０の内周面と突出部２１の外周面とは、上記工程（４）において、チューブ本体１０をヘッド部材２０に向けて移動させるのに伴い、嵌合クリアランスＦＣが小さくなるように構成される限り、任意の構成とすることができる。つまり、チューブ本体１０をヘッド部材２０に向けて移動させるのに伴い、嵌合クリアランスＦＣが小さくなるように構成される限り、接合不良の抑制と酸化スケールの発生とを同時に抑制するという効果を発揮することができる。

具体的には、チューブ本体１０に傾斜内周面１３が設けられ、先端部Ｔが傾斜内周面１３の軸方向範囲内に位置する流動材料によって傾斜内周面１３と突出部２１の外周面とが接合される構成であればよい。例えば、図７に示すように、突出部２１の外周面は、傾斜外周面２３を有していなくてもよい。図７に示す変形例では、突出部２１の外周面は、外径が一様な円筒外周面２２のみで構成される。反対に、図８に示すように、突出部２１の外周面は、円筒外周面２２を有していなくてもよい。図８に示す変形例では、突出部２１の外周面は、先端に向かうにつれて外径が小さくなる傾斜外周面２３のみで構成される。

また、図９に示すように、チューブ本体１０の内周面は、第１円筒内周面１２を有していなくてもよい。図９に示す変形例では、傾斜内周面１３が接合面である端面１５（傾斜端面１７）に連続する。

また、図９に示すように、嵌合クリアランスＦＣは、根元側から先端側に向かうにつれ増加するものでなくてもよい。図９に示す変形例では、チューブ本体１０の内周面では、傾斜内周面１３が端面１５に連続し、突出部２１の外周面は、傾斜外周面２３のみで構成される。この変形例では、傾斜内周面１３の傾斜角は、傾斜外周面２３の傾斜角よりも大きい。よって、嵌合クリアランスＦＣは、根元側から先端側に向かうにつれ減少する。この場合であっても、先端側で形成される嵌合クリアランスＦＣの最小クリアランスが、突出部２１の振れを許容する（振れによって突出部２１がチューブ本体１０に接触しない）程度の大きさを有するように設定すれば、突出部２１の振れに起因する意図しない突出部２１とチューブ本体１０との接触を抑制することができる。

以上のような図７〜図９に示す変形例においても、チューブ本体１０をヘッド部材２０に向けて移動させるのに伴い、傾斜内周面１３が形成する嵌合クリアランスＦＣが小さくなり、移動に伴って小さくなった嵌合クリアランスＦＣに流動材料の先端部Ｔが充填される、これにより、図７〜図９に示す変形例においても、接合不良の抑制と酸化スケールの発生とを同時に抑制するという効果を奏する。

なお、図示は省略するが、傾斜内周面１３及び傾斜外周面２３は、それぞれ回転軸Ｏに対して傾斜するテーパ面（円錐面）に限らず、例えば曲面であってもよい。

また、突出部２１の外周面に傾斜外周面２３が設けられる場合、傾斜内周面１３と傾斜外周面２３とは、互いに対応する形状に形成されることが望ましいが、互いに対応する形状でなくてもよい。図９に示す変形例のように、傾斜内周面１３と傾斜外周面２３とがテーパ面として形成される場合、互いの傾斜角は、一致することが望ましいが、一致しなくてもよい。図９に示すように、傾斜内周面１３が相対的に大きな傾斜角を有していてもよいし、図示は省略するが傾斜外周面２３が相対的に大きな傾斜角を有していてもよい。

次に、図１０及び図１１を参照して、チューブ本体１０の端面１５（接合面）とヘッド部材２０のフランジ部２５の端面２６（接合面）に関する変形例について説明する。

上記実施形態では、チューブ本体１０の傾斜端面１７とフランジ部２５のフランジ傾斜面２８とが当接し、チューブ本体１０の垂直端面１６とフランジ部２５のフランジ垂直面２７とによって対向クリアランスＯＣが形成される。言い換えれば、フランジ部２５の当接部２６ａは、フランジ傾斜面２８に設けられ、フランジ垂直面２７が主として逃げ部２６ｃを構成する。

これに対し、チューブ本体１０の端面１５とフランジ部２５の端面２６とが初期において相対的に径方向内側の領域で当接し、その後相対的に径方向外側の領域で当接するように構成される限り、上記構成に限られない。

例えば、図１０及び図１１に示すように、チューブ本体１０の端面１５は、傾斜端面１７を有しておらず、フランジ部２５の端面２６はフランジ傾斜面２８を有していなくてもよい。つまり、チューブ本体１０とヘッド部材２０とは、傾斜面同士で接触するものでなくてもよい。

図１０に示す変形例では、チューブ本体１０の端面１５は、回転軸Ｏに垂直な平坦面である垂直端面１６のみによって構成される。フランジ部２５の端面２６は、突出部２１の外周面に連続し回転軸Ｏに垂直なフランジ垂直面２７と、フランジ垂直面２７の径方向外側に設けられチューブ本体１０の端面１５から離間するように回転軸Ｏ方向に延びる外側傾斜面２７ａと、を有する。当接状態では、チューブ本体１０の垂直端面１６とフランジ部２５のフランジ垂直面２７とが当接し、フランジ部２５の外側傾斜面２７ａは、チューブ本体１０の垂直端面１６との間に対向クリアランスＯＣを形成する。つまり、図１０の変形例では、外側傾斜面２７ａが逃げ部２６ｃを構成する。

また、図１１に示す変形例では、チューブ本体１０の端面１５は、貫通孔１１の内周面（図１１では第１円筒内周面１２）に連続し回転軸Ｏに垂直な垂直端面１６と、垂直端面１６の径方向外側に設けられフランジ部２５の端面２６から離間するように回転軸Ｏ方向に延びる外側傾斜端面１６ａと、を有する。フランジ部２５の端面２６は、回転軸Ｏに垂直なフランジ垂直面２７のみによって構成される。当接状態では、チューブ本体１０の垂直端面１６とフランジ部２５の垂直端面１６における径方向内側の一部とが当接し、フランジ部２５の垂直端面１６における径方向外側の一部が、チューブ本体１０の外側傾斜端面１６ａとの間に対向クリアランスＯＣを形成する。つまり、図１１の変形例では、フランジ垂直面２７の径方向外側の一部であって、チューブ本体１０の外側傾斜端面１６ａに対向する部分が逃げ部２６ｃを構成する。

図１０及び図１１に示す変形例においても、チューブ本体１０の端面１５とフランジ部２５の端面２６とは、相対的に径方向の内側にある領域において初期に当接し、相対的に径方向の外側の領域がその後に当接する。よって、図１０及び図１１に示す変形例においても、バリＢを径方向外側に流動するように制御することができる。

また、図１０及び図１１に示す変形例では、チューブ本体１０とヘッド部材２０とは、押し付け方向（回転軸Ｏ方向）に垂直な平面において互いに当接する。これにより、摩擦圧接におけるチューブ本体１０とヘッド部材２０との回転軸Ｏに沿った相対移動量を制御しやすく、回転軸Ｏに沿った接合体の長さの寸法精度を良好にすることができる。

なお、図１０に示す変形例と図１１に示す変形例とを組み合わせて、チューブ本体１０の端面１５に外側傾斜端面１６ａを設け、フランジ部２５の端面２６に外側フランジ傾斜面２８ａを設けて、外側傾斜端面１６ａと外側フランジ傾斜面２８ａとによって対向クリアランスＯＣを形成してもよい。

次に、上記以外の変形例について説明する。

上記実施形態では、接合体は、チューブ本体１０とヘッド部材２０とを接合させるシリンダチューブである。これに対し、接合体は、シリンダチューブに限られず、例えばピストンロッド１０１でもよい。

接合体がピストンロッド１０１である場合には、図１２に示すように、ピストンロッド１０１は、第１部材としてのロッド本体３０と、それぞれ第２部材としてのねじ用部材４０及びロッドヘッド５０と、を摩擦圧接にて接合することで製造される。

ロッド本体３０には、軸方向の両端面１５に開口する中空部としての貫通孔３０Ａが形成される。詳細な図示は省略するが、貫通孔１１の両端部には、それぞれ上記実施形態と同様の傾斜内周面１３が設けられる。また、ロッド本体３０の両端面３１Ａ、３１Ｂは、それぞれ上記実施形態におけるチューブ本体１０の端面１５と同様に構成される。

ねじ用部材４０は、ロッド本体３０の貫通孔３０Ａに嵌合するように形成される突出部４１と、突出部４１から径方向外側に向かって設けられるフランジ部４２と、を有する。フランジ部４２には、突出部４１とは軸方向の反対側に、ボス部４４が設けられる。ボス部４４は、外周に雄ねじが形成され、ピストン２がねじ締結される。フランジ部４２は、外径がロッド本体３０の外径と同一に形成される。

ロッドヘッド５０は、ロッド本体３０の貫通孔３０Ａに嵌合するように形成される突出部５１と、突出部５１から径方向外側に向かって設けられるフランジ部５２と、を有する。フランジ部５２には、突出部５１とは軸方向の反対側に、取付部１０１Ａが設けられる。フランジ部５２は、外径がロッド本体３０の外径と同一に形成される。

詳細な図示は省略するが、ねじ用部材４０とロッドヘッド５０のそれぞれの突出部４１、５１は、上記実施形態におけるヘッド部材２０の突出部２１と同様に構成される。また、ねじ用部材４０とロッドヘッド５０のそれぞれにおけるフランジ部４２、５２の端面４３、５３は、上記実施形態におけるヘッド部材２０のフランジ部２５の端面２６と同様に構成される。

よって、上記実施形態における接合体の製造方法と同様の構成により、ロッド本体３０とねじ用部材４０、及び、ロッド本体３０とロッドヘッド５０と接合することで、ピストンロッド１０１を製造することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

本実施形態では、チューブ本体１０は、チューブ本体１０の端面１５に向かうにつれ内径が小さくなる傾斜内周面１３を有し、嵌合クリアランスＦＣに充填される流動材料の先端部Ｔは、傾斜内周面１３の軸方向の範囲内に位置する。このため、チューブ本体１０とヘッド部材２０とを回転軸Ｏに沿って押し付けるのに伴い、突出部２１の外周面と傾斜内周面１３との間における嵌合クリアランスＦＣは、小さくなる。よって、当接状態においてチューブ本体１０とヘッド部材２０の突出部２１とが意図せずに接触しないように嵌合クリアランスＦＣを比較的大きくしても、接合完了時には比較的小さい嵌合クリアランスＦＣに流動材料が充填された状態となる。これにより、嵌合クリアランスＦＣに充填される流動材料の空気に触れる表面積が抑制され、酸化スケールの発生が抑制される。したがって、本実施形態に係る接合体の製造方法では、酸化スケールの発生と接合不良を抑制することができる。

また、本実施形態では、嵌合クリアランスＦＣは、最も根元側にある第１クリアランスＦＣ１が、最も小さくなるように構成される。このため、仮に、突出部２１が回転軸Ｏに対して偏心した状態で回転軸Ｏ回りに回転して突出部２１の振れが生じたとしても、根元側の円筒外周面２２がチューブ本体１０に接触するため、それ以上の突出部２１の振れが防止されて、突出部２１の先端側の外周傾斜面がチューブ本体１０に接触することが防止される。よって、接合不良をさらに抑制することができる。

また、本実施形態では、チューブ本体１０の端面１５とフランジ部２５の端面２６は、径方向内側の傾斜端面１７とフランジ傾斜面２８とにおいて当接すると共に、径方向外側の垂直端面１６とフランジ垂直面２７とは接触せずに対向クリアランスＯＣを形成する。これにより、初期に当接するチューブ本体１０の傾斜端面１７とフランジ部２５のフランジ傾斜面２８との間で溶融した流動材料が、対向クリアランスＯＣへ向けて径方向外側に流れやすくなる。このようにして、摩擦圧接で生じるバリを制御することができ、接合体の品質を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

端面１５、３１Ａ、３１Ｂに形成される中空部（貫通孔１１、３０Ａ）を有する第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と、中空部（貫通孔１１、３０Ａ）に嵌合する突出部２１、４１、５１及び突出部２１、４１、５１から径方向外側に向かって設けられるフランジ部２５、４２、５２を有する第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）と、を接合して接合体（シリンダチューブ１００、ピストンロッド１０１）を製造する製造方法であって、中空部（貫通孔１１、３０Ａ）と突出部２１とが嵌合クリアランスＦＣを持って嵌合した状態で第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とを回転軸Ｏ回りに相対回転させ、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）のフランジ部２５、４２、５２とを当接させて、端面１５とフランジ部２５、４２、５２との間に摩擦熱を発生させる第１接合工程と、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）との相対回転速度が第１接合工程よりも低い状態で、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とを回転軸Ｏに沿って互いに押し付けて第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）のフランジ部２５、４２、５２とを接合する第２接合工程と、を含み、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）は、（貫通孔１１、３０Ａ）を形成する内周面であって、端面１５から回転軸Ｏに沿って離れるにつれて内径が小さくなる傾斜内周面１３を有し、第２接合工程では、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）のフランジ部２５、４２、５２から塑性流動する流動材料をその先端部Ｔが回転軸Ｏ方向における傾斜内周面１３の範囲内に位置するまで突出部２１、４１、５１の根元側から嵌合クリアランスＦＣに充填し、流動材料によって、嵌合クリアランスＦＣに面するフランジ部２５、４２、５２の非当接部２６ｂと第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）とを接合すると共に突出部２１の外周面と第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）とを接合する。

この構成では、第２接合工程において、流動材料は、その先端部Ｔが軸方向において第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の傾斜内周面１３の範囲内に位置するまで嵌合クリアランスに充填される。傾斜内周面１３は、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂから回転軸Ｏに沿って離れるにつれ内径が小さくなる。このため、傾斜内周面１３によって突出部２１、４１、５１の外周面との間で形成される径方向の嵌合クリアランスＦＣは、第２接合工程において第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とを回転軸Ｏに沿って押し付けるのに伴い小さくなる。よって、第１接合工程において第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の突出部２１、４１、５１と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とが意図せずに接触しないように第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）の突出部２１との間の嵌合クリアランスＦＣを比較的大きくしても、第２接合工程では比較的小さくなった嵌合クリアランスＦＣに流動材料が充填される。よって、嵌合クリアランスＦＣに充填される流動材料の空気に触れる表面積が抑制され、酸化スケールの発生が抑制される。したがって、接合体の製造において酸化スケールの発生と接合不良が抑制される。

また、本実施形態に係る接合体の製造方法では、突出部２１、４１、５１は、回転軸Ｏに沿って外径が一様に形成される円筒外周面２２と、円筒外周面２２よりも突出部２１、４１、５１の先端側に設けられ流動材料により中空部（貫通孔１１、３０Ａ）の傾斜内周面１３と接合される突出部２１の外周面であって、フランジ部２５から回転軸Ｏに沿って離れるにつれて外径が小さくなる傾斜外周面２３と、を有し、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）は、端面１５に接続され回転軸Ｏに沿って内径が一様に形成される第１円筒内周面１２をさらに有し、第１接合工程では、突出部２１の傾斜外周面２３が中空部（貫通孔１１、３０Ａ）の傾斜内周面１３の内側に収容され、中空部（貫通孔１１、３０Ａ）の第１円筒内周面１２と突出部２１の円筒外周面２２との間に生じる第１クリアランスＦＣ１は、中空部（貫通孔１１、３０Ａ）の傾斜内周面１３と突出部２１、４１、５１の傾斜外周面２３との間に生じる第２クリアランスＦＣ２よりも、小さくなるように構成される。

この構成では、突出部２１、４１、５１の根元側で生じる第１クリアランスＦＣ１が、第２クリアランスＦＣ２よりも小さいため、突出部２１、４１、５１の振れが生じたとしても、相対的に小さい第１クリアランスＦＣ１を形成する第１円筒内周面１２と円筒外周面２２とが接触する。よって、突出部２１、４１、５１の先端側にあるチューブ本体１０の傾斜内周面１３と突出部２１の傾斜外周面２３との接触が抑制され、突出部２１の先端側における意図しない第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）の接触を抑制することができる。したがって、突出部２１、４１、５１の先端側での意図しない第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）の接触により溶融した材料が、中空部（貫通孔１１、３０Ａ）内にバリとして生じることを抑制できる。

また、本実施形態に係る接合体の製造方法では、傾斜内周面１３は、回転軸Ｏに対して所定の角度で傾斜するテーパ面であり、傾斜外周面２３は、傾斜内周面１３と同じ角度で回転軸Ｏに対して傾斜するテーパ面である。

また、本明細書には、以下の発明も含まれる。

端面１５、３１Ａ、３１Ｂに形成される中空部（貫通孔１１、３０Ａ）を有する第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と、中空部（貫通孔１１、３０Ａ）に嵌合する突出部２１、４１、５１及び突出部２１、４１、５１から径方向外側に向かって設けられるフランジ部２５、４２、５２を有する第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）と、を接合して接合体（シリンダチューブ１００、ピストンロッド１０１）を製造する製造方法であって、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とを回転軸Ｏ回りに相対回転させると共に、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）のフランジ部２５、４２、５２とを当接させ、端面１５、３１Ａ、３１Ｂとフランジ部２５、４２、５２との間に摩擦熱を発生させる第１接合工程と、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）との相対回転速度が第１接合工程よりも低い状態で、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とを回転軸Ｏに沿って互いに近接する方向に相対移動させて、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）のフランジ部２５、４２、５２とを接合する第２接合工程と、を含み、第１接合工程では、フランジ部２５、４２、５２における当接部２６ａと第１部材の端面１５、３１Ａ、３１Ｂとを当接させると共に、フランジ部２５、４２、５２において当接部２６ａよりも径方向の外側に設けられ第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂから離間する逃げ部２６ｃと第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５との間に対向クリアランスＯＣを形成し、第２接合工程では、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）のフランジ部２５、４２、５２の当接部２６ａとの間から塑性流動する流動材料によって、対向クリアランスＯＣを充填して逃げ部２６ｃを第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂに接合する。

この構成では、フランジ部２５、４２、５２の当接部２６ａが、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂに対して対向クリアランスＯＣを形成する逃げ部２６ｃよりも径方向の内側に設けられる。よって、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）におけるフランジ部２５、４２、５２の当接部２６ａとの間で溶融した材料は、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂと逃げ部２６ｃとの間の対向クリアランスＯＣに向けて径方向外側へ流れやすくなる。したがって、接合体の製造において、摩擦圧接で生じるバリを制御できる。

また、本実施形態に係る接合体の製造方法では、フランジ部２５、４２、５２は、突出部２１、４１、５１の外周面に連続し、回転軸Ｏに対して傾斜して当接部２６ａが設けられるフランジ傾斜面２８を有し、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂには、フランジ傾斜面２８に対応した形状に形成され当接部２６ａに当接する傾斜端面１７が設けられる。

この構成では、フランジ部２５、４２、５２は、回転軸Ｏに対して傾斜するフランジ傾斜面２８によって突出部２１に連続し、フランジ傾斜面２８に当接部２６ａが設けられる。これにより、フランジ部２５、４２、５２と突出部２１、４１、５１の間に直角な角部が形成されないため、流動材料を制御しやすく、接合体の品質を向上させることができる。

また、本実施形態に係る接合体の製造方法では、フランジ部２５、４２、５２は、当接部２６ａが設けられ、回転軸Ｏに垂直に形成されるフランジ垂直面２７を有し、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）の端面１５、３１Ａ、３１Ｂには、回転軸Ｏに垂直に形成され当接部２６ａに当接する垂直端面１６が設けられ、フランジ部２５、４２、５２の逃げ部２６ｃ及び当該逃げ部２６ｃに対向する端面１５、３１Ａ、３１Ｂの一部の少なくとも一方は、他方から離間して対向クリアランスＯＣを形成するように回転軸Ｏに対して傾斜して形成される。

この構成では、第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）とは、回転軸Ｏに垂直なフランジ垂直面２７と垂直端面１６において当接するため、回転軸Ｏに沿った第１部材（チューブ本体１０、ロッド本体３０）と第２部材（ヘッド部材２０、ねじ用部材４０、ロッドヘッド５０）との相対移動量を制御しやすく、接合体の品質を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０…チューブ本体（第１部材）、１１…貫通孔（中空部）、１２…第１円筒内周面（円筒内周面）、１３…傾斜内周面、１５…端面、１６…垂直端面、１７…傾斜端面、２０…ヘッド部材（第２部材）、２１…突出部、２２…円筒外周面、２３…傾斜外周面、２５…フランジ部、２６…端面、２６ａ…当接部、２６ｃ…逃げ部、２７…フランジ垂直面、２８…フランジ傾斜面、３０…ロッド本体（第１部材）、３０Ａ…貫通孔（中空部）、４０…ねじ用部材（第２部材）４１…突出部、４２…フランジ部、４３…端面、５０…ロッドヘッド（第２部材）、５１…突出部、５２…フランジ部、１００…シリンダチューブ（接合体）、１０１…ピストンロッド（接合体）、ＦＣ…嵌合クリアランス、ＦＣ１…第１クリアランス（根元側クリアランス）、ＦＣ３…第３クリアランス（先端側クリアランス）、ＯＣ…対向クリアランス、Ｏ…回転軸

Claims

端面に形成される中空部を有する第１部材と、前記中空部に嵌合する突出部及び前記突出部から径方向外側に向かって設けられるフランジ部を有する第２部材と、を接合して接合体を製造する製造方法であって、
前記中空部と前記突出部とが所定の嵌合クリアランスを持って嵌合した状態で前記第１部材と前記第２部材とを回転軸回りに相対回転させ、前記第１部材の前記端面と前記第２部材の前記フランジ部とを当接させて、前記端面と前記フランジ部との間に摩擦熱を発生させる第１接合工程と、
前記第１部材と前記第２部材との相対回転速度が前記第１接合工程よりも低い状態で、前記第１部材と前記第２部材とを前記回転軸に沿って互いに近接する方向に相対移動させて前記第１部材の前記端面と前記第２部材の前記フランジ部とを接合する第２接合工程と、を含み、
前記第１部材は、前記中空部を形成する内周面であって、前記端面から前記回転軸に沿って離れるにつれて内径が小さくなる傾斜内周面を有し、
前記第２接合工程では、前記第１部材の前記端面と前記第２部材の前記フランジ部から塑性流動する流動材料をその先端部が前記回転軸方向における前記傾斜内周面の範囲内に位置するまで前記突出部の根元側から前記嵌合クリアランスに充填し、前記流動材料によって、前記嵌合クリアランスに面する前記フランジ部の非当接部と前記第１部材とを接合すると共に前記突出部と前記第１部材とを接合することを特徴とする接合体の製造方法。
前記突出部は、
前記回転軸に沿って外径が一様に形成される円筒外周面と、
前記円筒外周面よりも前記突出部の先端側に設けられ前記流動材料により前記中空部の前記傾斜内周面と接合される前記突出部の外周面であって、前記フランジ部から前記回転軸に沿って離れるにつれて外径が小さくなる傾斜外周面と、を有し、
前記第１部材は、前記端面に接続され前記回転軸に沿って内径が一様に形成される円筒内周面をさらに有し、
前記第１接合工程では、前記突出部の前記傾斜外周面が前記中空部の前記傾斜内周面の内側に収容され、前記中空部の前記円筒内周面と前記突出部の前記円筒外周面との間に生じる根元側クリアランスは、前記中空部の前記傾斜内周面と前記突出部の前記傾斜外周面との間に生じる先端側クリアランスよりも、小さくなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の接合体の製造方法。
前記傾斜内周面は、前記回転軸に対して所定の角度で傾斜するテーパ面であり、
前記傾斜外周面は、前記傾斜内周面と同じ角度で前記回転軸に対して傾斜するテーパ面であることを特徴とする請求項２に記載の接合体の製造方法。