JP4090840B2 - プロペラシャフトの摩擦圧接方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロペラシャフトにヨークスタブ、シャフトスタブ、フランジジョイントＣＯＭＰ等の相手部品を摩擦溶接する、プロペラシャフトの摩擦圧接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
摩擦圧接方法では、特許文献１に記載の如く、プロペラシャフトを構成する薄肉パイプ１と相手部品を構成する厚肉パイプ２を同軸配置し、それらの端面を当接させて相対回転することにより生ずる摩擦熱にて両端面を圧接するに際し、薄肉パイプ１の外径を厚肉パイプ２の外径より小径にし、かつ薄肉パイプ１の内径を厚肉パイプ２の内径より大径にしている（図３）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平5-208281（［００１５］、第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
▲１▼厚肉パイプ２の内径が薄肉パイプ１の内径より小径側にあるため、両パイプ１、２の端面の圧接部で、厚肉パイプ２の内径のバリ２Ａが薄肉パイプ１の内径のバリ１Ａを内方から外径側に急激に押上げ、薄肉の故に変形し易い薄肉パイプ１の端面を外方側に拡げるようにラッパ化する。これにより、薄肉パイプ１の内径はその端面に向けて拡径状をなすものになり、薄肉パイプ１のバリ１Ａの根元部で薄肉パイプ１のラッパ状をなす内径につながるバリ隅部１Ｂ（薄肉パイプ１の内径とバリ１Ａの根元との挟み角）がシャープエッジ（急激な立上り状）になる。薄肉パイプ１と厚肉パイプ２の圧接後に、バリ隅部１Ｂのシャープエッジが疲労破壊の起点となり、圧接部の耐久信頼性を損なう。
【０００５】
本発明の課題は、プロペラシャフトの摩擦圧接方法において、薄肉パイプと厚肉パイプの圧接部に生ずるバリ隅部の疲労破壊の起点となるシャープエッジの発生を回避し、圧接部の耐久信頼性を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、薄肉パイプと厚肉パイプを同軸配置し、それらの端面を当接させて相対回転することにより生ずる摩擦熱にて両端面を摩擦圧接するプロペラシャフトの摩擦圧接方法において、薄肉パイプの内径を厚肉パイプの内径より小径にし、薄肉パイプと厚肉パイプの相対する端面を当接させて同軸配置する状態下で、薄肉パイプの端面の内側コーナー部を相対する厚肉パイプの端面の内側コーナー部に対してオフセットし、薄肉パイプの端面の外側コーナー部を相対する厚肉パイプの端面の外側コーナー部に対してオフセットした状態で摩擦圧接することにより、薄肉パイプが摩擦圧接によりその端面に向けて拡径することを抑えるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はプロペラシャフト接合体を示す模式図、図２は本発明の摩擦圧接手順を示す模式図、図３は従来の摩擦圧接手順を示す模式図である。
【０００８】
図１に示すプロペラシャフト接合体１００は、図２に示す如く、プロペラシャフト１０１を構成する薄肉パイプ１０と、ヨークスタブ等の相手部品１０２を構成する厚肉パイプ２０を同軸配置し、それらの端面を当接させて相対回転することにより生ずる摩擦熱にて両端面を溶かし、かつそれらの端面を軸方向に押圧して圧接する。図１において、Ｆは摩擦圧接部である。
【０００９】
このとき、薄肉パイプ１０の板厚ｔは厚肉パイプ２０の板厚Ｔより薄く、薄肉パイプ１０の内径ｄｉは厚肉パイプ２０の内径Ｄｉより小径に、薄肉パイプ１０の外径ｄｏは厚肉パイプ２０の外径Ｄｏより小径に設定される（図２（Ａ））。
【００１０】
従って、薄肉パイプ１０と厚肉パイプ２０は相対する端面を当接させて同軸配置される状態下で、薄肉パイプ１０の端面の内側コーナー部を相対する厚肉パイプ２０の端面の内側コーナー部より小径側にオフセットし、薄肉パイプ１０の端面の外側コーナー部を相対する厚肉パイプ２０の端面の外側コーナー部より小径側にオフセットした状態で圧接されるものとなる。
【００１１】
図２において、（Ａ）は圧接前状態、（Ｂ）は圧接の進行によって薄肉パイプ１０の内外径にバリ（内側返り部）１１、バリ（外側返り部）１２を生じ、厚肉パイプ２０の内外径にバリ（内側返り部）２１、バリ（外側返り部）２２を生じた状態、（Ｃ）は圧接最終段階でバリ１１、１２、２１、２２が成長した状態を示す。
【００１２】
本実施形態によれば以下の作用がある。
（請求項１に対応する作用）
プロペラシャフト接合体１００にあっては、厚肉パイプ２０の内径が薄肉パイプ１０の内径より大径側にある（図２（Ａ））ため、両パイプ１０、２０の端面の圧接部で、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、厚肉パイプ２０の内径のバリ２１が薄肉パイプ１０の内径のバリ１１を直接的に押圧する押圧力を減少させ、厚肉パイプ２０の内径のバリ２１が薄肉パイプ１０の内径のバリ１１に及ぼす影響を少なくし、厚肉パイプ２０の内径のバリ２１が薄肉パイプ１０の内径のバリ１１を外径側に押し上げる如くがなく、薄肉パイプ１０が薄肉の故に変形し易いにもかかわらず、薄肉パイプ１０の端面を外方側に急激に押し拡げるようにラッパ化することがない。これにより、薄肉パイプ１０の内径はその端面に向けて略ストレート状を保ち、拡径状をなすものにならず、薄肉パイプ１０の内径のバリ１１の根元部で薄肉パイプ１０の内径につながるバリ隅部１１Ａ（薄肉パイプ１０の内径とバリ１１の根元との挟み角）が薄肉パイプ１０の内径からスムースに立上って丸味を持つＲ状になり、シャープエッジにならない。薄肉パイプ１０と厚肉パイプ２０の圧接後に、バリ隅部１１Ａが疲労破壊の起点となることがなく、圧接部の耐久信頼性を向上する。
【００１３】
尚、プロペラシャフト接合体１００にあっては、薄肉パイプ１０の外径もその端面に向けて略ストレート状を保ち、薄肉パイプ１０のバリ１２の根元部で薄肉パイプ１０の外径につながるバリ隅部１２Ａ（薄肉パイプ１０の外径とバリ１２の根元との挟み角）がシャープエッジにならず、バリ隅部１２Ａが疲労破壊の起点になることもない。
【００１４】
また、プロペラシャフト接合体１００にあっては、薄肉パイプ１０の内径が厚肉パイプ２０の内径より小径側にあり、両パイプ１０、２０の圧接部で、薄肉パイプ１０の内径のバリ１１が厚肉パイプ２０の内径のバリ２１を内方から外径側に押上げようとしても、厚肉パイプ２０は厚肉の故に変形せず、厚肉パイプ２０の端面を外方側に拡げるようなラッパ化を生じない。これにより、厚肉パイプ２０の内外径はその端面に向けて略ストレート状を保ち、厚肉パイプ２０のバリ２１、２２の根元部で厚肉パイプ２０の内外径につながるバリ隅部２１Ａ（厚肉パイプ２０の内径とバリ２１の根元との挟み角）、バリ隅部２２Ａ（厚肉パイプ２０の外径とバリ２２の根元との挟み角）がともにシャープエッジにならず、バリ隅部２１Ａ、２２Ａが疲労破壊の起点になることもない。
【００１５】
尚、プロペラシャフト接合体１００において、薄肉パイプ１０の構成材料としては、s35c、s43c、s45c、s53c等の低、中炭素鋼、STKM13等の低、中炭素鋼の構造用鋼管鋼を採用でき、厚肉パイプ２０の構成材料としてはs35c、s43c、s45c、s53c等の低、中炭素鋼を採用できる。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、プロペラシャフトの摩擦圧接方法において、薄肉パイプと厚肉パイプの圧接部に生ずるバリ隅部の疲労破壊の起点となるシャープエッジの発生を回避し、圧接部の耐久信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はプロペラシャフト接合体を示す模式図である。
【図２】図２は本発明の摩擦圧接手順を示す模式図である。
【図３】図３は従来の摩擦圧接手順を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 薄肉パイプ
１１、１２ バリ
１１Ａ バリ隅部
２０ 厚肉パイプ
２１、２２ バリ
１００ プロペラシャフト接合体
Claims (1)
- 薄肉パイプと厚肉パイプを同軸配置し、それらの端面を当接させて相対回転することにより生ずる摩擦熱にて両端面を摩擦圧接するプロペラシャフトの摩擦圧接方法において、
薄肉パイプの内径を厚肉パイプの内径より小径にし、薄肉パイプと厚肉パイプの相対する端面を当接させて同軸配置する状態下で、薄肉パイプの端面の内側コーナー部を相対する厚肉パイプの端面の内側コーナー部に対してオフセットし、薄肉パイプの端面の外側コーナー部を相対する厚肉パイプの端面の外側コーナー部に対してオフセットした状態で摩擦圧接することにより、薄肉パイプが摩擦圧接によりその端面に向けて拡径することを抑えることを特徴とするプロペラシャフトの摩擦圧接方法。
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