JP3236411U - 摩擦圧接継手 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用シャフト部品の摩擦圧接時の内側のばりの抑制及び摩擦圧接部の構造の最適化に寄与する摩擦圧接継手を提供する。【解決手段】摩擦圧接継手２０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材は断面Ｌ字形の段差部２１を有する。第２圧接部材は圧接のために第１圧接部材の段差部に対して配置される。第２圧接部材は、第１圧接部材の段差部を受容し、第１圧接部材及び第２圧接部材の端面同士が摩擦圧接により結合される。第１圧接部材は、圧接時に内側に生じるばりを受容するばり溝３を有していてもよい。本考案は、摩擦圧接継手の設計及び最適化により、摩擦圧接の強度を確保することができ、かつ内側のばりの形成及び内側壁面の構造を制御することができる。最終的な圧接製品の内壁の状態や清浄度をより好ましいものとすることができる。【選択図】図２

Description

本考案は、圧接継手の構造設計の技術分野に関し、具体的には、摩擦圧接継手に関する。

摩擦圧接は、回転体に適しているだけでなく、母材と同程度の圧接強度が得られるために、異なる材料の溶接にも使用することができ、あらゆる種類の管状部品の溶接に非常に適している。従来の摩擦圧接は、管状部品（パイプ）の溶接に使用されており、外周側のばりは機械加工で除去しやすいが、内周側のばりは除去しにくいことが多い。自動車のシャフト部品では、内周側におけるばりの構造や酸化皮膜が製品の清浄度や内周面の状態に影響を及ぼし、その後の機械加工や熱処理に対して悪影響を及ぼす。そのため、需要の高い自動車用シャフト部品における内側のばりを制御するための合理的な構造を設計することが重要である。

本考案の目的は、先行技術の問題を克服し、自動車用シャフト部品の摩擦圧接時の内側のばりの抑制及び摩擦圧接部の構造の最適化に寄与する摩擦圧接継手を提供することである。

本考案の目的は、以下の技術的解決手段によって達成される。

第１の構造は、第１圧接部材と第２圧接部材を有する。第１圧接部材は、断面Ｌ字形の段差部を有する。第２圧接部材は圧接のために第１圧接部材の段差部に対して配置される。第２圧接部材は、第１圧接部材の段差部を受容し、第１圧接部材の端面と第２圧接部材の端面とが圧接される。第１圧接部材及び第２圧接部材は、段差部の外周面と第２圧接部材の内周面とが対向するようにすきまばめされている。第１圧接部材は第２圧接部材と摩擦圧接により接合される。第１の構造では、材料が半径方向内側に向けて流れるスペースがないため内側のばりの形成を抑制することができる。

第２の構造では、第１圧接部材と第２圧接部材は、第１圧接部材の段差部の外周面と第２圧接部材の前記内周面との間に隙間を残して摩擦圧接により接合される。この隙間がばり溝となる。ばり溝は、圧接時に生じた内側のばりを受容する。これにより、花のような形状をなすばりが内側に形成されるのを回避することができる。

第３の構造は第１の構造をベースとしている。この第３の構造では、第２圧接部材の断面Ｌ字形の段差部は、フック形状部により一端部が覆われたばり溝を有する。ばり溝は、第１圧接部材の端面（圧接面）の半径方向内側に凹設され、一定の幅及び深さを有する。ばり溝の大きさは、摩擦圧接のパラメータに基づいて決定されたばりの大きさに応じて設定される。ばり溝は、圧接時に生じた内側のばりを受容する。これにより、内側のばりの形成を抑制することができる。第１圧接部材における段差部の残りの部分の外周面と第２圧接部材の内周面との間に隙間を残すように、第１圧接部材及び第２圧接部材はすきまばめされている。第１圧接部材は第２圧接部材と摩擦圧接により接合されている。

第４の構造では、第１圧接部材は、段差部の延在方向と反対方向に凹設されたばり溝を有し、これにより、第２圧接部材に対向する第１圧接部材の壁部の肉厚は、第２圧接部材の肉厚と同じ厚さとなってる。つまり、圧接位置における第１圧接部材及び第２圧接部材の肉厚は等しくなっている。ばり溝は、一定の幅及び深さを有する。ばり溝は、第１圧接部材と第２圧接部材の内側に生じたばりを受容する。第１圧接部材は第２圧接部材と摩擦圧接により接合されている。

第５の構造では、第１圧接部材の段差部は、半径方向内側に向けて凹設されたばり溝を有する。ばり溝は、一定の幅及び深さを有する。段差部の端部は面取りがされている。第２圧接部材は、第１圧接部材から離間する方向に第２圧接部材の端面（圧接面）から延在する段差部を有する。第１圧接部材の残りの部分の外周面と第２圧接部材の内周面との間に隙間を残すように、第１圧接部材及び第２圧接部材はすきまばめされている。第１圧接部材と第２圧接部材の圧接後、ばり溝は、内側のばり及び酸化物を受容し、第１圧接部材の段差部は、第２圧接部材の段差部と接触する。つまり、第１圧接部材の段差部は、内側に生じたばり及び酸化物を包み込む。第１圧接部材は第２圧接部材と摩擦圧接により接合されている。

第６の構造では、第１圧接部材は、断面Ｌ字形の段差部を有する。第２圧接部材は、第１圧接部材の段差部と対向する段差部を有する。対向する部分の長さ寸法は摩擦圧接時の収縮などのパラメータに応じて設定される。第１圧接部材は、外周面近傍で第２圧接部材と圧接される。第１圧接部材の段差部の半径方向外側に位置する第１圧接部材の端面と、第２圧接部材の段差部の半径方向外側に位置する第２圧接部材の端面とが圧接される。第１圧接部材の段差部の外周面と第２圧接部材の段差部の内周面との間に隙間が形成される。この隙間は圧接後のばりを受容するばり溝である。これにより、ばりによる内側部分における不揃いな形状や酸化物の清浄の問題を回避することができる。

本考案によれば、従来の摩擦圧接継手構造と比較して、摩擦圧接継手の設計及び最適化により内側のばりの形成や内周面の構造を制御することができ、その結果、最終的な圧接製品の内壁の状態や清浄度をより好ましいものとすることができる。

実施例１に係る第１の構造を示す概略図。 実施例２に係る第２の構造を示す概略図。 実施例３に係る第３の構造を示す概略図。 実施例４に係る第４の構造を示す概略図。 実施例５に係る第５の構造を示す概略図。 実施例６に係る第６の構造を示す概略図。

以下、本考案に係る摩擦圧接継手の具体的な実施例を示す。

図１～６に示すように、摩擦圧接継手は、第１圧接部材１及び第２圧接部材２を有する。第１圧接部材１は、断面Ｌ字形の段差部を有する。第２圧接部材２は、圧接のために第１圧接部材１の段差部に対して配置される。第１圧接部材１の段差部の外周面と第２圧接部材２の内周面とが対向するように、第１圧接部材１は第２圧接部材２がすきまばめされる。第１圧接部材１は、圧接時に生じる内側のばりを受容するばり溝３を有する。

図１に示す第１の構造では、摩擦圧接継手１０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材１は、断面Ｌ字形の段差部１１を有する。第２圧接部材２は、第１圧接部材１の段差部１１に対して配置されている。第２圧接部材２は、第１圧接部材１の段差部１１を受容する。第１圧接部材１及び第２圧接部材２は、段差部１１の外周面１１ａと第２圧接部材２の内周面２ａとが対向するようにすきまばめされている。第１圧接部材１は第２圧接部材２と摩擦圧接により接合される。第１圧接部材１と第２圧接部材２とが向かい合わされて圧接されると、第２圧接部材２が第１圧接部材１の段差部１１に入り込み、第１圧接部材１の端面（圧接面）と第２圧接部材２の端面（圧接面）が摩擦により発生する熱及び圧力により摩擦圧接によって結合され、材料間の相互接続が実現する。本構造によれば、全てのばりが半径方向外側に向けられ、第１圧接部材１の内部構造により、第２圧接部材２が半径方向内側に流れるのを防ぐことができる。また、第１圧接部材１と第２圧接部材２がすきまばめされているため、材料が半径方向内側に流れ込む隙間がなく、半径方向内側に露出するばりの形成を抑制することができる。

第２～６の構造では、第１圧接部材１は、圧接時に内側のばりを受容するばり溝３を有する。

図２に示す第２の構造では、摩擦圧接継手２０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材１は、断面Ｌ字形の段差部２１を有する。第１圧接部材１の段差部２１の外周面２１ａと、これに対向する第２圧接部材２の内周面２ａとの間に隙間が形成され、この隙間がばり溝３となる。ばり溝３は、圧接時に生じた内側のばりを受容する。これにより、花のような形状のばりが内側に形成されるのを回避することができる。第１圧接部材１と第２圧接部材２は摩擦圧接により結合されている。

図３に示す第３の構造は、第２の構造をベースとしている。第３の構造は、ばり溝３の端部を覆うフック形状部を有する設計となっている。摩擦圧接継手３０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材１は、断面Ｌ字形の段差部３１と、ばり溝３と、を有する。ばり溝３は、段差部３１の先端部側のフック形状部により、軸方向外側（図左側）の端部が画定されている。ばり溝３は、第１圧接部材１の端面（圧接面）の半径方向内側に凹設され、一定の幅及び深さを有する。ばり溝３の大きさは、摩擦圧接のパラメータに基づいて決定されたばりの大きさに応じて設定される。ばり溝３は、圧接時に生じた内側のばりを受容する。これにより、内側のばりの形成を抑制し、製品の清浄度を制御することができる。第１圧接部材１における段差部３１の残りの部分の外周面３１ａと第２圧接部材２の内周面２ａとの間に隙間が生じるように、第１圧接部材１及び第２圧接部材２はすきまばめされている。第１圧接部材１と第２圧接部材２は摩擦圧接により結合されている。

図４に示す第４の構造では、摩擦圧接継手４０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材１は、段差部４１と、ばり溝３と、を有する。ばり溝３は、段差部４１の延在方向と反対方向（図左側）に凹設されている。これにより、第２圧接部材２に対向する第１圧接部材１の壁部の肉厚は、第２圧接部材２の肉厚と同じ厚さとなってる。つまり、圧接位置における第１圧接部材１及び第２圧接部材２の肉厚（つまり圧接面の厚さ）は等しくなっている。ばり溝３は、一定の幅及び深さを有する。ばり溝３は、第１圧接部材１と第２圧接部材２の内側に生じたばりを受容し、ばりの形成を制御する。第１圧接部材１と第２圧接部材２は摩擦圧接により結合されている。

図５に示す第５の構造では、摩擦圧接継手５０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材１は、断面Ｌ字形の段差部５１と、半径方向内側に向けて凹設されたばり溝３と、を有する。ばり溝３は、一定の幅及び深さを有する。段差部５１の端部は面取りされている。第２圧接部材２は、第１圧接部材１から離間する方向（図右側）に第２圧接部材２の圧接面から延在する段差部５２を有する。第１圧接部材１の残りの部分の外周面と第２圧接部材２の内周面２ａとの間に隙間を残すように、第１圧接部材１及び第２圧接部材２はすきまばめされている。第１圧接部材１と第２圧接部材２の圧接後、ばり溝３は、内側に生じたばりを受容し、第１圧接部材１の段差部５１は、第２圧接部材２の段差部５２と接触する。つまり、第１圧接部材１の段差部５１の先端部は、内側に生じたばり及び酸化物を包み込む。第１圧接部材１と第２圧接部材２は摩擦圧接により結合されている。

図６に示す第６の構造では、摩擦圧接継手６０は、第１圧接部材１と、第２圧接部材２と、を有する。第１圧接部材１は、断面Ｌ字形の段差部６１を有する。第２圧接部材２は、第１圧接部材１の段差部６１と対向する段差部６２を有する。対向する部分の長さ寸法は摩擦圧接時の収縮などのパラメータに応じて設定される。第１圧接部材１は、外周面近傍で第２圧接部材２と圧接される。具体的には、第１圧接部材１の段差部６１の半径方向外側に位置する第１圧接部材１の端面（圧接面）と、第２圧接部材２の段差部６２の半径方向外側に位置する第２圧接部材２の端面（圧接面）とが圧接される。第１圧接部材１の段差部６１の外周面と第２圧接部材２の段差部６２の内周面との間に隙間が形成される。隙間は圧接後のばりを受容するばり溝３となる。これにより、ばりによる内側部分における不揃いな形状や酸化物の清浄の問題を回避することができる。

以上、本考案の実施例を説明したが、本考案は上記実施例に限定されず、種々の変更が可能である。当業者であれば、考案の概念の前提を逸脱することなく、種々の改良や変更が可能であり、これらも実用新案登録請求の範囲の保護範囲内に含まれることを理解されるであろう。

１ 第１圧接部材
２ 第２圧接部材
３ ばり溝
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 摩擦圧接継手
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 第１圧接部材の段差部
５２，６２ 第２圧接部材の段差部

Claims (6)

1. 第１圧接部材と、第２圧接部材と、を有し、
   前記第１圧接部材は断面Ｌ字形の段差部を有し、前記第２圧接部材は圧接のため前記第１圧接部材の段差部に対して配置され、
   前記第２圧接部材は、前記第１圧接部材の段差部を受容し、前記第１圧接部材の端面と前記第２圧接部材の端面と同士が圧接され、
   前記第１圧接部材及び前記第２圧接部材は、前記段差部の外周面と、前記第２圧接部材の内周面とが対向するようにすきまばめされ、
   前記第１圧接部材は前記第２圧接部材と摩擦圧接により接合される、ことを特徴とする摩擦圧接継手。
2. 前記第１圧接部材と前記第２圧接部材は、前記第１圧接部材の前記段差部の前記外周面と前記第２圧接部材の前記内周面との間に隙間を残して圧接され、
   前記隙間はばり溝となり、当該ばり溝は、前記第１圧接部材と前記第２圧接部材の圧接時に生じた内側のばりを受容する、ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接継手。
3. 前記第１圧接部材の前記段差部は、半径方向内側に向けて窪んだばり溝を有し、当該ばり溝は、前記第１圧接部材と前記第２圧接部材の圧接時に生じた内側のばりを受容し、
   前記第１圧接部材の前記段差部の前記外周面と前記第２圧接部材の前記内周面との間に隙間を残すように、前記第１圧接部材及び前記第２圧接部材のすきまばめ状態が維持されている、ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接継手。
4. 前記第１圧接部材は、前記段差部の延在方向と反対方向に凹設されたばり溝を有し、これにより、前記第２圧接部材に対向する前記第１圧接部材の肉厚は、前記第２圧接部材の肉厚と同じ厚さとなり、
   前記ばり溝は、前記第１圧接部材と前記第２圧接部材の内側に生じたばりを受容する、ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接継手。
5. 前記第１圧接部材の前記段差部は、半径方向内側に向けて窪んだばり溝を有し、
   前記段差部の端部は面取りがされており、
   前記第２圧接部材は、前記第１圧接部材から離間する方向に前記第２圧接部材の前記端面から延在する段差部を有し、
   前記第１圧接部材の前記段差部の残りの部分の外周面と前記第２圧接部材の前記内周面との間に隙間が維持され、
   前記ばり溝は、前記第１圧接部材と前記第２圧接部材の圧接時に生じた内側のばりを受容し、
   前記第１圧接部材の前記段差部の前記端部は前記第２圧接部材の前記段差部と接触する、ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接継手。
6. 前記第２圧接部材は、前記第１圧接部材の前記段差部と対向する段差部を有し、
   前記第１圧接部材は、前記外周面近傍で前記第２圧接部材と圧接され、
   圧接後、前記第１圧接部材の前記段差部の半径方向外側に位置する前記第１圧接部材の前記端面と、前記第２圧接部材の前記段差部の半径方向外側に位置する前記第２圧接部材の前記端面とが圧接され、
   前記第１圧接部材の前記段差部の前記外周面と前記第２圧接部材の前記段差部の内周面との間に隙間が形成され、当該隙間は、圧接時のばりを受容するばり溝となる、ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接継手。

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