JP2021016862A - 金属部材の接合方法及び接合構造 - Google Patents

金属部材の接合方法及び接合構造 Download PDF

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Abstract

【課題】接合が容易で、接合エネルギーが小さい金属部材の接合方法及び接合構造を提供する。【解決手段】内側金属部材１０の外周面部に、軸方向中間部に位置する接合外径部１２と、接合外径部を挟んだ軸方向両側に位置する嵌合テーパ外径部１３，１４とを形成する。外側金属部材２０の内周面部に、接合外径部１２に対応し、接合外径部１２とオーバーラップするように接合外径部１２より小径の接合内径部２２と、嵌合テーパ外径部１３，１４に対応する嵌合テーパ内径部２３，２４とを形成する。内側金属部材１０の接合外径部１２と外側金属部材２０の接合内径部２２とを軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接合する。内側金属部材１０の嵌合テーパ外径部１３，１４と外側金属部材２０の嵌合テーパ内径部２３，２４とを接合に伴って嵌合状態とする。【選択図】図３

Description

本発明は、内側金属部材の外周面部と外側金属部材の内周面部とを接合する金属部材の接合方法及び接合構造に関する。
従来、図７に示すように、金属部材の接合方法として、例えばディファレンシャル装置１００のデフケース１１０とリングギヤ１２０は、ボルト１３０により締結されていた。このボルト締結では、ボルト孔を形成する必要からリングギヤ１２０の外径が大きくなり、またボルト１３０の存在によりコスト及び重量が増加していた。そこで、近年、コストダウンと軽量化を図るため、ボルト締結に代えてリングマッシュ接合が行われている。
リングマッシュ接合は、図８に示すように、内側金属部材であるデフケース１１０と外側金属部材であるリングギヤ１２０を電極１４０，１５０を介して軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接触部分の金属を軟化させ、塑性流動を発生させて拡散接合させるものである。このリングマッシュ接合は、接合エネルギーが大きく、リングギヤ１２０に変形が生じるとともに、接合後のデフケース１１０とリングギヤ１２０の間に段差ｓが生じ、このためにリングギヤ１２０に作用する曲げモーメントに対して応力集中が発生するという問題があった。
特許文献１には、内側金属部材の第１、第２外径部と、外側金属部材の第１、第２内径部とをそれぞれ当接させ、電極を介して軸方向に加圧しつつ通電してリングマッシュ接合を行い、内側金属部材の第１外径部と外側金属部材の第１内径部を接合して第１接合部を形成するとともに、内側金属部材の第２外径部と外側金属部材の第２内径部を接合して第２接合部を形成して、第１接合部と第２接合部の間に閉空間を形成する方法が提案されている。
特許文献１の方法では、接合部が２か所であるが、閉空間の分だけ接合範囲を少なくできるため接合エネルギーが小さくなる。しかし、２か所の接合部が軸方向の両端に位置しているため、外側金属部材に作用する曲げモーメントに対して２か所の接合部のいずれかに応力集中が発生するという問題があった。
また、特許文献２には、内側金属部材に接合用外径部と外側金属部材の接合用内径部とをそれぞれ当接させ、電極を介して軸方向に加圧しつつ通電してリングマッシュ接合を行い、内側金属部材の接合用外径部と外側金属部材の接合用内径部を接合して接合部を形成するとともに、内側金属部材の嵌合用傾斜面部と外側金属部材の嵌合用傾斜面部とを当接してテーパ嵌合部を形成する方法が提案されている。
特許文献２の方法では、接合部が１か所であるため、接合エネルギーが小さく、外側金属部材の変形も小さく、接合後に段差が生じないが、接合部とテーパ嵌合部が軸方向の両端に位置しているため、外側金属部材に作用する曲げモーメントの方向によっては接合部に応力集中が発生するという問題があった。
そこで、図９に示すように、内側金属部材であるデフケース１１０の第１、第２、第３外径部１１１，１１２，１１３と、外側金属部材であるリングギヤ１２０の第１、第２、第３内径部１２１，１２２，１２３をそれぞれ当接させてリングマッシュ接合により接合し、デフケース１１０の第１外径部１１１と第２外径部１１２の間の第１段部１１４と、第２外径部１１２と第３外径部１１３の間の第２段部１１５とを、リングギヤ１２０の第１内径部１２１と第２内径部１２２の間の第１段部１２４と、第２内径部１２２と第３内径部１２３の間の第２段部１２５とをそれぞれ当接させる方法が考えられる。
図９の方法では、接合部が軸方向に３か所あるため、加圧時の軸方向接合長さを小さくできる。また、３箇所の接合部が径方向にずれているため、リングギヤ１２０の変形が小さくなるとともに、リングギヤ１２０に作用する曲げモーメントに対する応力集中が分散される。さらに、リングギヤ１２０の第１段部１２４と第２段部１２５がデフケース１１０の第１段部１１４と第２段部１１５に当接してリングマッシュ接合が終了するため、接合後に段差が生じないうえ、接合部の応力集中が分散される。しかし、通電時に３か所の接合部への電流の経路が不均一になるため、却って通電量を大きくしなければならず、接合が難しいうえ、接合エネルギーが大きくなるという問題がある。
特開２０１１−９８３５８号公報 特開２０１６−２０９９２６号公報
本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、接合が容易で、接合エネルギーが小さい金属部材の接合方法及び接合構造を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明は、
内側金属部材の外周面部と外側金属部材の内周面部とを軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接合する方法であって、
前記内側金属部材の外周面部に、軸方向中間部に位置する接合外径部と、前記接合外径部を挟んだ軸方向両側に位置する嵌合テーパ外径部とを形成し、
前記外側金属部材の内周面部に、前記接合外径部に対応し、前記接合外径部とオーバーラップするように前記接合外径部より小径の接合内径部と、前記嵌合テーパ外径部に対応する嵌合テーパ内径部とを形成し、
前記内側金属部材の前記接合外径部と前記外側金属部材の前記接合内径部とを軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接合し、
前記内側金属部材の前記嵌合テーパ外径部と前記外側金属部材の前記嵌合テーパ内径部とを前記接合に伴って嵌合状態とする。
前記内側金属部材の前記接合外径部の加圧方向の端部と前記外側金属部材の前記接合内径部の反加圧方向の端部とを当接した状態で軸方向に加圧しつつ通電することが好ましい。
前記内側金属部材の前記嵌合テーパ外径部と前記外側金属部材の前記嵌合テーパ内径部とを、圧入により嵌合状態とすることが好ましい。
前記接合外径部と前記接合内径部の接合部と、前記嵌合テーパ外径部と前記嵌合テーパ内径部の嵌合テーパ部との間に、閉空間を形成することが好ましい。
前記内側金属部材がデフケース、前記外側金属部材がリングギヤであってもよい。今場合、前記リングギヤが平歯車であってもよい。
また前記課題を解決するために、本発明は、
内側金属部材の外周面部と外側金属部材の内周面部との接合構造であって、
前記内側金属部材の外周面部の軸方向中間部に形成された接合外径部と、前記外側金属部材の内周面部の軸方向中間部に形成された接合内径部とが塑性流動によって接合した接合部と、
前記内側金属部材の前記接合外径部を挟んだ軸方向両側に形成された嵌合テーパ外径部と、前記外側金属部材の前記接合内径部を挟んだ軸方向両側に形成された嵌合テーパ内径部とが加圧状態で嵌合した嵌合テーパ部とが設けられている。
前記接合外径部と前記接合内径部の前記接合部と、前記嵌合テーパ外径部と前記嵌合テーパ内径部の前記嵌合テーパ部との間に、閉空間が形成されていることが好ましい。
前記内側金属部材がデフケース、前記外側金属部材がリングギヤであってもよい。この場合、前記リングギヤが平歯車であってもよい。
請求項１の発明によれば、内側金属部材の接合外径部と外側金属部材の接合内径部とが軸方向中間部の１か所に位置するので、加圧と通電が容易で、接合エネルギーが小さいうえ、外側金属部材の変形が小さく、接合部への応力集中が小さくなる。
また、内側金属部材の嵌合テーパ外径部と外側金属部材の嵌合テーパ内径部とが当接して嵌合状態となるまで加圧と通電による接合が行われるため、内側金属部材と外側金属部材の間に段差が生じない。
さらに、接合部の軸方向両側で内側金属部材の嵌合テーパ外径部と外側金属部材の嵌合テーパ内径部とが嵌合するため、外力の作用方向によらず、応力集中を回避でき、衝撃荷重に強い接合構造が得られる。
請求項２の発明によれば、内側金属部材の接合外径部の加圧方向の端部と外側金属部材の接合内径部の反加圧方向の端部とを当接した状態で軸方向に加圧しつつ通電するので、内側金属部材と外側金属部材を同軸状態で接合することができ、周方向に均質な接合構造が得られる。
請求項３の発明によれば、内側金属部材の嵌合テーパ外径部と外側金属部材の嵌合テーパ内径部とを圧入により嵌合状態とするので、強固な嵌合状態が得られる。
請求項４の発明によれば、接合外径部と接合内径部の接合部と、嵌合テーパ外径部と嵌合テーパ内径部の嵌合テーパ部との間に、閉空間を形成するので、接合により生じるバリを閉空間に逃すことができ、バリに起因する接合不良を防止することができる。
請求項５の発明によれば、内側金属部材がデフケース、外側金属部材がリングギヤであり、デフケースとリングギヤを高強度に接合でき、ディファレンシャル機構の信頼性を向上することができる。
請求項６の発明によれば、リングギヤが平歯車であり、フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）のディファレンシャル機構のリングギヤである場合、前進時と後退時にリングギヤに逆のモーメントが作用しても、いずれのモーメントに対しても接合部の応力集中を回避でき、強度、耐久性の高いディファレンシャル機構を提供できる。
請求項７の発明によれば、
内側金属部材の接合外径部と外側金属部材の接合内径部とが軸方向中間部の１か所に位置するので、加圧と通電が容易で、接合エネルギーが小さいうえ、外側金属部材の変形が小さく、接合部への応力集中が小さくなる。
また、内側金属部材の嵌合テーパ外径部と外側金属部材の嵌合テーパ内径部とが当接して嵌合状態となるまで加圧と通電による接合が行われるため、内側金属部材と外側金属部材の間に段差が生じない。
さらに、接合部の軸方向両側で内側金属部材の嵌合テーパ外径部と外側金属部材の嵌合テーパ内径部とが嵌合するため、外力の作用方向によらず、応力集中を回避でき、衝撃荷重に強い接合構造が得られる。
請求項８の発明によれば、接合外径部と接合内径部の接合部と、嵌合テーパ外径部と嵌合テーパ内径部の嵌合テーパ部との間に、閉空間が形成されているので、接合により生じるバリを閉空間に逃すことができ、バリに起因する接合不良を防止することができる。
請求項９の発明によれば、内側金属部材がデフケース、外側金属部材がリングギヤであり、デフケースとリングギヤを高強度に接合でき、ディファレンシャル機構の信頼性を向上することができる。
請求項１０の発明によれば、リングギヤが平歯車であり、フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）のディファレンシャル機構のリングギヤである場合、前進時と後退時にリングギヤに逆のモーメントが作用しても、いずれのモーメントに対しても接合部の応力集中を回避でき、強度、耐久性の高いディファレンシャル機構を提供できる。
本発明の実施形態にかかる接合方法により接合したＦＦ型車両のディファレンシャル装置の断面図。 図１のディファレンシャル装置のデフケースとリングギヤの接合構造を示す拡大断面図。 デフケースとリングギヤの接合方法の工程順に示す断面図。 本発明の実施形態にかかる接合方法により接合したＦＲ型車両のディファレンシャル装置の断面図。 図４のディファレンシャル装置のデフケースとリングギヤの接合構造を示す拡大断面図。 図４のディファレンシャル装置のデフケースとリングギヤの他の接合構造を示す拡大断面図。 従来のボルト締結によるディファレンシャル装置の断面図。 従来のデフケースとリングギヤの接合構造の第１例を示す拡大断面図。 従来のデフケースとリングギヤの接合構造の第２例を示す拡大断面図。
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）型車両のディファレンシャル装置１を示す。ディファレンシャル装置１は、本発明の実施形態にかかる接合方法により接合したデフケース１０とリングギヤ２０とからなる。デフケース１０は、本発明の内側金属部材に相当し、リングギヤ２０は本発明の外側金属部材に相当する。
デフケース１０は鋳鉄製で、具体的にはＦＣＤ４５０、ＦＣＤ５５０等の球状黒鉛鋳鉄である。デフケース１０の内部には、車軸２ａ、２ｂに連結された１対のサイドギヤ３と、該１対のサイドギヤ３に噛み合う１対のピニオンギヤ４とが収容されている。デフケース１０の外周面には外周フランジ部１１が形成されている。
リングギヤ２０は鋼製で、具体的にはＳＣＲ４２０Ｈ等の浸炭焼入れ鋼である。リングギヤ２０は図示しないトランスミッションからギヤ５を介して伝達される駆動力を受けるギヤ部品である。リングギヤ２０には軸方向に貫通した開口部２０ａが形成されている。リングギヤ２０の外周面には平歯車２０ｂが形成され、内周面にはデフケース１０の外周フランジ部１１と同じ厚さを有する内周フランジ部２１が形成されている。
デフケース１０の外周フランジ部１１の外周面部とリングギヤ２０の内周フランジ部２１の内周面部とは、本発明の実施形態の接合方法によって接合されている。接合方法を説明する前に、デフケース１０の外周フランジ部１１の外周面部とリングギヤ２０の内周フランジ部２１の内周面部の接合前の形状を説明する。
図３（ａ）に示すように、デフケース１０の外周フランジ部１１の外周面部には、軸方向中間部に接合外径部１２が形成され、該接合外径部１２を挟んだ軸方向両側に第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４とが形成されている。
接合外径部１２には、リングギヤ２０の接合外径部１２が当接する側の端部に、Ｃ０．５程度の４５°の面取部１５が形成されている。
第１嵌合テーパ外径部１３は、接合外径部１２よりも径方向内側に形成され、接合外径部１２から軸方向に離れるにつれて径が小さくなるように傾斜している。第１嵌合テーパ外径部１３のデフケース１０の中心軸に対する傾斜角度θは、７°〜３０°以下、好ましくは１０°〜１５°である。第１嵌合テーパ外径部１３と接合外径部１２との間には第１段部１６が形成されている。
第２嵌合テーパ外径部１４は、接合外径部１２よりも径方向外側に形成され、接合外径部１２から軸方向に離れるにつれて径が大きくなるように傾斜している。第２嵌合テーパ外径部１４のデフケース１０の中心軸に対する傾斜角度θは、第１嵌合テーパ外径部１３と同様に、７°〜３０°、好ましくは１０°〜１５°である。第２嵌合テーパ外径部１４と接合外径部１２との間には第２段部１７が形成されている。第２嵌合テーパ外径部１４の軸方向長さは、第１嵌合テーパ外径部１３の軸方向長さより短く形成されている。
一方、リングギヤ２０の内周フランジ部２１の内周面部には、軸方向中間部に接合内径部２２が形成され、該接合内径部２２を挟んだ軸方向両側に第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４とが形成されている。
接合内径部２２は、デフケース１０の接合外径部１２に対応し、当該接合外径部１２とオーバーラップするように接合外径部１２より小径に形成されている。接合内径部２２と接合外径部１２のオーバーラップ代δは、０．６ｍｍ程度である。接合内径部２２には、デフケース１０の接合外径部１２が当接する側の端部に、Ｃ０．５程度の４５°の面取部２５が形成されている。
第１嵌合テーパ内径部２３は、デフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３に対応し、接合内径部２２よりも径方向内側に形成され、接合内径部２２から軸方向に離れるにつれて径が小さくなるように傾斜している。第１嵌合テーパ内径部２３のリングギヤ２０の中心軸に対する傾斜角度θは、７°〜３０°以下、好ましくは１０°〜１５°であり、第１嵌合テーパ外径部１３と同じ傾斜角度である。第１嵌合テーパ内径部２３と接合内径部２２との間には第１段部２６が形成されている。
第２嵌合テーパ内径部２４は、デフケース１０の第２嵌合テーパ外径部１４に対応し、接合内径部２２よりも径方向外側に形成され、接合内径部２２から軸方向に離れるにつれて径が大きくなるように傾斜している。第２嵌合テーパ内径部２４のリングギヤ２０の中心軸に対する傾斜角度θは、７°〜３０°以下、好ましくは１０°〜１５°であり、第２嵌合テーパ外径部１４と同じ傾斜角度である。第２嵌合テーパ内径部２４と接合内径部２２との間には第２段部２７が形成されている。第２嵌合テーパ内径部２４の軸方向長さは、第１嵌合テーパ内径部２３の軸方向長さより長く形成されている。
第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４は、第１嵌合テーパ外径部１３と第１嵌合テーパ内径部２３が当接すると同時に、第２嵌合テーパ外径部１４と第２嵌合テーパ内径部２４が当接するような位置関係に配置されている。
また、デフケース１０の接合外径部１２とリングギヤ２０の接合内径部２２は、軸方向に互いに反対方向にずれて配置されている。デフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３は、リングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３より長く形成され、デフケース１０の第２嵌合テーパ外径部１４は、リングギヤ２０の第２嵌合テーパ内径部２４より短く形成されている。
これにより、デフケース１０とリングギヤ２０が接合されたときに、デフケース１０の接合外径部１２とリングギヤ２０の接合内径部２２との接合部３０が軸方向の中間に位置するようになっている。また、接合外径部１２と接合内径部２２による接合部３０の軸方向長さと、第１嵌合テーパ外径部１３と第１嵌合テーパ内径部２３による第１嵌合テーパ部３１の軸方向長さと、第２嵌合テーパ外径部１４と第２嵌合テーパ内径部２４による第２嵌合テーパ部３２の軸方向長さとが同じになるようになっている。さらに、接合部３０と第１嵌合テーパ部３１との間に第１閉空間３３が形成され、接合部３０と第２嵌合テーパ部３２との間に第２閉空間３４が形成されるようになっている。
第１嵌合テーパ部３１と第２嵌合テーパ部３２の軸方向長さは、対抗する曲げモーメントの大きさに応じていずれかを大きく又は小さくすることができる。また、第１閉空間３３と第２閉空間３４は、接合時に発生するバリを収容するものであるので、バリが多く発生するほうを大きくすることができる。
次に、デフケース１０とリングギヤ２０の接合方法を説明する。
図３（ａ）に示すように、予め、内側金属部材であるデフケース１０の外周面部に、前述したように、接合外径部１２と、第１嵌合テーパ外径部１３と、第２嵌合テーパ外径部１４とを形成しておく。
同様に、外側金属部材であるリングギヤ２０の内周面部に、前述したように、接合内径部２２と、第１嵌合テーパ内径部２３と、第２嵌合テーパ内径部２４とを形成しておく。
次に、リングギヤ２０の開口部２０ａにデフケース１０を挿入し、図３（ｂ）に示すように、デフケース１０の接合外径部１２の面取部１５と、リングギヤ２０の接合内径部２２の面取部２５を全周にわたって当接させる。これにより、デフケース１０とリングギヤ２０は同軸状態となる。
この状態で、デフケース１０の外周フランジ部１１と、リングギヤ２０の内周フランジ部２１にそれぞれ電極３５，３６を設置する。電極３５，３６は、デフケース１０の接合外径部１２とリングギヤ２０の接合内径部２２を軸方向に挟み、かつ、互いにできるだけ接近するように配置する。続いて、電極３５，３６を介してデフケース１０とリングギヤ２０を軸方向に加圧しつつ電源装置３７により通電し、リングマッシュ接合を行う。例えば、約６TONの圧力を加えながら１００から２００KAの通電とする。
電源装置３７から供給される電流は、リングギヤ２０の電極３５から、リングギヤ２０の接合内径部２２の面取部２５とデフケース１０の接合外径部１２の面取部１５との接触部を通って、デフケース１０の電極３６に流れる。この通電により、接合外径部１２と接合内径部２２のオーバーラップした部分が抵抗発熱によって８００〜９００℃に発熱して軟化し、塑性流動する。デフケース１０とリングギヤ２０は軸方向に加圧されているため、オーバーラップ部の発熱、軟化及び塑性流動が加圧方向に進行してゆくにつれ、図３（ｃ）に示すように、リングギヤ２０は、リングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４がデフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４にそれぞれ当接するまで、デフケース１０に対して押し込まれてゆく。
リングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４がデフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４にそれぞれ当接すると、電極３５からの電流が第１嵌合テーパ外径部１３と第１嵌合テーパ内径部２３の第１嵌合テーパ部３１、接合部３０、及び第２嵌合テーパ外径部１４と第２嵌合テーパ内径部２４の第２嵌合テーパ部３２の３箇所を通り、接合部３０を流れる電流が激減するため、接合部３０の発熱が減少し、リングマッシュ接合が終了する。
デフケース１０の接合外径部１２とリングギヤ２０の接合内径部２２は、リングマッシュ接合により接合部３０を形成する。デフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４は、リングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４に圧入して、それぞれ第１嵌合テーパ部３１、第２嵌合テーパ部３２となる。接合外径部１２と接合内径部２２のオーバーラップした部分は、軸方向の両側にバリ３８となって押し出され、接合部３０と第１嵌合テーパ部３１の間の第１閉空間３３、及び接合部３０と第２嵌合テーパ部３２の間の第２閉空間３４に収容される。
リングマッシュ接合されたデフケース１０とリングギヤ２０は、図２に示すように、接合部３０と、第１嵌合テーパ部３１と、第２嵌合テーパ部３２とを有する接合構造となる。接合部３０は、デフケース１０の外周面部の軸方向中間部に形成された接合外径部１２と、リングギヤ２０の内周面部の軸方向中間部に形成された接合内径部２２とが塑性流動によって接合した部分である。第１嵌合テーパ部３１と第２嵌合テーパ部３２は、デフケース１０の接合外径部１２を挟んだ軸方向両側に形成された第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４が、リングギヤ２０の接合内径部２２を挟んだ軸方向両側に形成された第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４にそれぞれ加圧状態で嵌合した部分である。
前記実施形態のリングマッシュ接合では、デフケース１０の接合外径部１２とリングギヤ２０の接合内径部２２とが軸方向中間部の１か所に位置するので、加圧と通電が容易で、接合エネルギーが小さいうえ、リングギヤ２０の変形が小さく、接合部３０への応力集中が小さくなる。
また、接合時に、リングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４がデフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４にそれぞれ当接するまでリングマッシュ接合が継続し、デフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３及び第２嵌合テーパ外径部１４とリングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３及び第２嵌合テーパ内径部２４とが嵌合状態となるとリングマッシュ接合が終了するため、デフケース１０とリングギヤ２０の間に段差が生じない。
さらに、接合部３０の軸方向両側でデフケース１０の第１嵌合テーパ外径部１３と第２嵌合テーパ外径部１４がリングギヤ２０の第１嵌合テーパ内径部２３と第２嵌合テーパ内径部２４にそれぞれ嵌合して第１嵌合テーパ部３１と第２嵌合テーパ部３２を形成するため、外力の作用方向によらず、応力集中を回避でき、衝撃荷重に強い接合構造が得られる。例えば、リングギヤ２０に図１の示す下に凸に湾曲させるような曲げモーメントが作用したとき、主に第１嵌合テーパ部３１の嵌合面がこの曲げモーメントに打ち勝ち、逆のモーメントが作用したときには第２嵌合テーパ部３２の嵌合面がこの曲げモーメントに打ち勝つので、接合部３０への応力集中を回避できる。
前記実施形態のリングマッシュ接合では、接合部３０と、第１嵌合テーパ部３１と、第２嵌合テーパ部３２との間に、第１閉空間３３、第２閉空間３４が形成されているので、接合により生じるバリ３８をこれらの第１閉空間３３、第２閉空間３４に逃すことができ、バリに起因する接合不良を防止することができる。この結果、バリ処理の工数を減少することができる。
前記実施形態は、内側金属部材がデフケース１０、外側金属部材がリングギヤ２０であるディファレンシャル装置１に適用されたものであり、デフケース１０とリングギヤ２０を高強度に接合でき、ディファレンシャル機構の信頼性を向上することができる。
フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）型車両のディファレンシャル機構では、一般にリングギヤ２０は平歯車である。この場合、前記実施形態のリングマッシュ接合による接合構造によれば、前進時と後退時にリングギヤ２０に逆のモーメントが作用しても、いずれのモーメントに対しても第１嵌合テーパ部３１と第２嵌合テーパ部３２のいずれかにおいて、嵌合面が対向することによって曲げモーメントに対抗するので、接合部３０の応力集中を回避でき、強度、耐久性の高いディファレンシャル機構を提供できる。
本発明は、図４に示すように、フロントエンジンリアドライブ（ＦＲ）型車両のディファレンシャル装置１´のデフケース１０とリングギヤ２０の接合にも適用できる。ＦＲ型車両のディファレンシャル装置１´では、一般にリングギヤ２０はプロペラシャフト６のギヤ７に噛み合う傘歯車２０ｃである。この場合においても、図５に示すように、前記実施形態の接合方法により、軸方向中間部の接合部３０と、該接合部３０を挟んだ軸方向両側の第１嵌合テーパ部３１と第２嵌合テーパ部３２を有する接合構造とすることができる。
なお、ＦＲ型車両のディファレンシャル装置のリングギヤ２０が傘歯車２０ｃの場合、前進時と後退時にリングギヤ２０には同じ方向のモーメントが作用するので、図６に示すように、１つの接合部３０と、１つの嵌合テーパ部３２を形成するようにしてもよい。この場合、嵌合テーパ部３２の嵌合面が対向することによって曲げモーメントに対抗することができる。
１ ディファレンシャル装置
１０ デフケース（内側金属部材）
１２ 接合外径部
１３ 第１嵌合テーパ外径部
１４ 第２嵌合テーパ外径部
２０ リングギヤ（外側金属部材）
２０ｂ 平歯車
２２ 接合内径部
２３ 第１嵌合テーパ内径部
２４ 第２嵌合テーパ内径部
３０ 接合部
３１ 第１嵌合テーパ部
３２ 第２嵌合テーパ部
３３ 第１閉空間
３４ 第２閉空間
３５ 電極
３６ 電極
３７ 電源装置
３８ バリ

Claims (10)

  1. 内側金属部材の外周面部と外側金属部材の内周面部とを軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接合する方法であって、
    前記内側金属部材の外周面部に、軸方向中間部に位置する接合外径部と、前記接合外径部を挟んだ軸方向両側に位置する嵌合テーパ外径部とを形成し、
    前記外側金属部材の内周面部に、前記接合外径部に対応し、前記接合外径部とオーバーラップするように前記接合外径部より小径の接合内径部と、前記嵌合テーパ外径部に対応する嵌合テーパ内径部とを形成し、
    前記内側金属部材の前記接合外径部と前記外側金属部材の前記接合内径部とを軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接合し、
    前記内側金属部材の前記嵌合テーパ外径部と前記外側金属部材の前記嵌合テーパ内径部とを前記接合に伴って嵌合状態とすることを特徴とする金属部材の接合方法。
  2. 前記内側金属部材の前記接合外径部の加圧方向の端部と前記外側金属部材の前記接合内径部の反加圧方向の端部とを当接した状態で軸方向に加圧しつつ通電することを特徴とする請求項１に記載の金属部材の接合方法。
  3. 前記内側金属部材の前記嵌合テーパ外径部と前記外側金属部材の前記嵌合テーパ内径部とを、圧入により嵌合状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材の接合方法。
  4. 前記接合外径部と前記接合内径部の接合部と、前記嵌合テーパ外径部と前記嵌合テーパ内径部の嵌合テーパ部との間に、閉空間を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の金属部材の接合方法。
  5. 前記内側金属部材がデフケース、前記外側金属部材がリングギヤであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の金属部材の接合方法。
  6. 前記リングギヤが平歯車であることを特徴とする請求項５に記載の金属部材の接合方法。
  7. 内側金属部材の外周面部と外側金属部材の内周面部との接合構造であって、
    前記内側金属部材の外周面部の軸方向中間部に形成された接合外径部と、前記外側金属部材の内周面部の軸方向中間部に形成された接合内径部とが塑性流動によって接合した接合部と、
    前記内側金属部材の前記接合外径部を挟んだ軸方向両側に形成された嵌合テーパ外径部と、前記外側金属部材の前記接合内径部を挟んだ軸方向両側に形成された嵌合テーパ内径部とが加圧状態で嵌合した嵌合テーパ部とが設けられていることを特徴とする金属部材の接合構造。
  8. 前記接合外径部と前記接合内径部の前記接合部と、前記嵌合テーパ外径部と前記嵌合テーパ内径部の前記嵌合テーパ部との間に、閉空間が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の金属部材の接合構造。
  9. 前記内側金属部材がデフケース、前記外側金属部材がリングギヤであることを特徴とする請求項７又は８に記載の金属部材の接合構造。
  10. 前記リングギヤが平歯車であることを特徴とする請求項９に記載の金属部材の接合構造。
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