JP4262800B2

JP4262800B2 - Propeller shaft friction welding equipment

Info

Publication number: JP4262800B2
Application number: JP18036898A
Authority: JP
Inventors: 和巨岩野; 和久佐藤; 義明川上
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: JP2000015458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロペラシャフトにおける一方のシャフトと他方のシャフトスタブを摩擦圧接する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャフトとシャフトスタブを摩擦圧接する従来の装置を、模式化して図５に示す。
パイプ状をしたシャフト01が挟持手段であるクランプ治具05により外周面を挟圧されて固定支持される。
【０００３】
他方のシャフトスタブ02は長尺の小径基軸02ａの端部が拡径して大径軸端02ｂが形成され、小径基軸02ａの端部にはセレーション02ｃが刻設されており、同小径基軸02ａのセレーション02ｃに回転保持治具06が嵌合して保持するとともに大径軸端02ｂの外周をクランプ治具07が挟圧してシャフト01と同軸に保持する。
【０００４】
そして回転保持治具06とクランプ治具07が一体に回転し、保持したシャフトスタブ02を回転させながらシャフト01に近づけ押圧して摩擦圧接する。
その際回転は、主に回転保持治具06により小径基軸02ａのセレーション02ｃの嵌合を介してシャフトスタブ02に伝達され、圧接時の様々な荷重に対する大径軸端02ｂの同軸度の維持をクランプ治具07の挟持により行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし回転が伝達される小径基軸02ａのセレーション02ｃが、摩擦圧接により摩擦ねじれ荷重等の負荷が加わる大径軸端02ｂから小径基軸02ａを介して離れているので、クランプ治具07による大径軸端02ｂの挟持に滑りが生じて小径基軸02ａにねじれが発生し易い。
【０００６】
クランプ治具07に滑りが生じると、クランプ治具07の磨耗が著しく耐久性を損ない、シャフトスタブ02側も傷やバリによる錆などの不具合も生じる。
そこでクランプ治具07を強固に構成し、シャフトスタブ02の小径基軸02ａの剛性を高くすることが考えられるが、装置が大型化するばかりでなく、シャフトスタブ02も不必要に剛性アップすることになって小型化、軽量化の点で不利となる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、シャフトスタブの小型軽量化を維持しながら大径軸端の滑りおよび小径基軸のねじれをなくし商品性の向上を図ることができる耐久性に優れたプロペラシャフトの摩擦圧接装置を供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、一方のシャフトと他方のシャフトスタブを同軸に配置し互いに相対回転させながら押圧して摩擦圧接するプロペラシャフトの摩擦圧接装置において、前記シャフトスタブは小径基軸の一端が拡径されて摩擦圧接側端部である大径軸端が形成され、前記小径基軸にセレーションが回り止め係合部として形成され、前記大径軸端に係合凹部が回り止め係合部として形成され、前記シャフトスタブを保持し回転する回転保持手段が、一体に回転するセレーションと係合突起を備え、前記回転保持手段は、そのセレーションが前記小径基軸のセレーションに嵌合し、前記係合突起が前記大径軸端の係合凹部に嵌合して前記シャフトスタブと一体に回転するプロペラシャフトの摩擦圧接装置とした。
【０００９】
シャフトスタブの小径基軸ばかりでなく大径軸端も回り止め係合部が形成されて、回転保持手段が両回り止め係合部にそれぞれ係合して一体に回転させるので、シャフトスタブの小型軽量化を維持しながら大径軸端が滑って小径基軸にねじれを生じさせることが防止され、製品の商品性の向上が図れるとともに、回転保持手段の磨耗が抑制されて耐久性の低下を防止することができる。
【００１０】
摩擦圧接側端部の大径軸端に回り止め係合部を有して回転保持手段により係合されて回転させられるので、摩擦圧接による負荷に対してシャフトスタブが変形することなく十分耐えることができ、製品の商品性を高く維持できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図４に図示し説明する。
一方のパイプ状をしたシャフト１を上下一対のクランプ治具10が挟み着けて固定支持している。
【００１２】
他方のシャフトスタブ２は、長尺の小径基軸３の端部が拡径して大径軸端４が形成され、小径基軸３には端部にセレーション３ａが刻設され、大径軸端４には外周面の小径基軸３側に等間隔に４か所係合凹部４ａが形成されている。
このシャフトスタブ２を回転保持治具20が、前記シャフト１に同軸に保持する。
【００１３】
回転保持治具20の分解斜視図を図４に示す。
円筒状をしたベース21の前面を中央に円孔22ａを有する円板22が塞いでおり、円孔22ａを挟んで対称な位置に矩形の切欠き23，23が円板22の外周とベース21の周壁に共通の空隙として形成されていて、同切欠き23，23にそれぞれ摺動部材24，24が半径方向に摺動自在に組み込まれている。
【００１４】
そして軸対称に設けられる一対のクランプ取付部材25，25のボス部25ａ，25ａが、円板22の切欠き23，23から挿入されて前記摺動部材24，24にボルト26，26により固着される。
クランプ取付部材25は、ボス部25ａの端部に円弧状をした取付部25ｂが形成されている。
【００１５】
この取付部25ｂにやはり円弧状をしたクランプ治具27がボルト28により固着される。
このクランプ治具27の内周面の径が、シャフトスタブ２の大径軸端４の外径に等しく、この内周面にシャフトスタブ２の大径軸端４に形成された係合凹部４ａに係合する係合突起27ａが突設されている。
【００１６】
なお図２を参照してベース21の内部には円柱状の保持軸部材30が、中心軸に配設され円板22の円孔22ａに嵌入しており、同保持軸部材30はシャフトスタブ２の小径基軸３の外径に等しい内径の円孔30ａが所定深さ形成され、最奥部内周面にセレーションが刻設されている。
【００１７】
この保持軸部材30の外周に摺動円筒部材31が軸方向に摺動自在に嵌合していて、摺動円筒部材31の外周に断面コ字状の環状部材32が嵌着されている。
摺動部材24の背後には、屈曲部を支軸34により枢支されたＬ字状の揺動部材33が揺動自在に支持されており、同揺動部材33の一側片は前記環状部材32の凹部に端部を挿入し、他側片は摺動部材24の背面に形成された凹部に端部を挿入している。
【００１８】
したがって摺動円筒部材31を軸方向に摺動すると、環状部材32の凹部に一側片の端部を挿入した一対の揺動部材33，33が揺動して他側片が摺動部材24，24を半径方向に同時に摺動する。
【００１９】
この摺動部材24，24にクランプ取付部材25，25が固着され、クランプ取付部材25，25にクランプ治具27，27が固着されるので、摺動円筒部材31の軸方向の摺動で円弧状のクランプ治具27，27が互いの間隔を拡大・縮小する。
【００２０】
かかる回転保持治具20にシャフトスタブ２を装着する場合は、クランプ治具27，27を拡径しておき（図２において２点鎖線で示す状態）、小径基軸３のセレーション３ａを先にして保持軸部材30の円孔30ａに奥まで挿入すると、先端のセレーション３ａが円孔30ａのセレーションに係合して軸方向位置が固定されるとともに回り止めされて軸回転が阻止される。
【００２１】
そして摺動円筒部材31を後方に摺動して両クランプ治具27，27の間隔を縮小してシャフトスタブ２の大径軸端４を挟み着け挟持する。
このときクランプ治具27，27の内周面に突設された係合突起27ａが、シャフトスタブ２の大径軸端４に形成された係合凹部４ａに係合するような姿勢に、予めシャフトスタブ２を保持軸部材30に保持させるように円孔30ａに挿入しておく必要がある。
【００２２】
こうして回転保持治具20にシャフトスタブ２が装着される。
シャフトスタブ２は、小径基軸３が保持軸部材30に保持されるとともに端部がセレーション係合して回り止めされており、大径軸端４がクランプ治具27，27により挟持されて同軸度が確保されるとともに係合凹部４ａが係合突起27ａに係合して回り止めされている。
【００２３】
回転保持治具20が回転しながら一体に保持されたシャフトスタブ２を、一方のクランプ治具10に固定支持されたシャフト１に同軸上で近づけ押圧して摩擦圧接すると、シャフトスタブ２の小径基軸３ばかりでなく大径軸端４も回り止め係合しているので摩擦ねじれ荷重により大径軸端４がクランプ治具27に対して滑るようなことは確実に防止できる。
【００２４】
したがってこの滑りによって大径軸端４の外周面に傷を生じたり、小径基軸３にねじれを生じさせたりして製品の商品性を悪化させることは防止できる。
またクランプ治具27の磨耗も防止でき耐久性の低下も防止できる。
滑りは係合突起27ａにより防止されているので、クランプ治具27，27による挟圧力も必要以上に大きくする必要がなく、そのためシャフトスタブ２も必要以上に剛性を高くする必要がなく小型軽量化を図ることができ、クランプ治具27そのものも小型化できる。
【００２５】
以上の実施の形態では、クランプ治具27に係合突起を一体に設けてシャフトスタブ２の同軸度確保と回り止めを行っていたが、クランプ治具は同軸度確保を主目的として別途回り止め部材を回転保持治具20に一体に設け、該回り止め部材がシャフトスタブの大径軸端の係合凹部に係合するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る摩擦圧接装置の一部側面図である。
【図２】回転保持治具の断面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】同分解斜視図である。
【図５】従来の摩擦圧接装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…シャフト、２…シャフトスタブ、３…小径基軸、４…大径軸端、
10…クランプ治具、20…回転保持治具、21…ベース、22…円板、23…切欠き、24…摺動部材、25…クランプ取付部材、26…ボルト、27…クランプ治具、28…ボルト、30…保持軸部材、31…摺動円筒部材、32…環状部材、33…揺動部材、34…支軸。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for friction-welding one shaft of a propeller shaft and the other shaft stub.
[0002]
[Prior art]
A conventional apparatus for friction welding the shaft and the shaft stub is schematically shown in FIG.
The pipe-shaped shaft 01 is fixedly supported by the outer peripheral surface being clamped by a clamp jig 05 which is a clamping means.
[0003]
The other shaft stub 02 has a large-diameter shaft end 02b formed by expanding the end of the long small-diameter base shaft 02a. A serration 02c is engraved at the end of the small-diameter base shaft 02a. The rotation holding jig 06 is fitted and held in the serration 02c, and the outer circumference of the large-diameter shaft end 02b is clamped and held coaxially with the shaft 01.
[0004]
Then, the rotation holding jig 06 and the clamping jig 07 rotate integrally, and the held shaft stub 02 is pressed close to the shaft 01 while being rotated, and is friction-welded.
At that time, the rotation is transmitted to the shaft stub 02 mainly by the rotation holding jig 06 through the fitting of the serration 02c of the small-diameter base shaft 02a to maintain the coaxiality of the large-diameter shaft end 02b with respect to various loads at the time of press contact. This is done by clamping the clamp jig 07.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the serration 02c of the small-diameter base shaft 02a to which the rotation is transmitted is separated from the large-diameter shaft end 02b to which a load such as a frictional torsional load is applied by friction welding via the small-diameter base shaft 02a, Slip occurs in the clamping of the end 02b, and the small-diameter base shaft 02a is likely to be twisted.
[0006]
When the clamp jig 07 slips, the wear of the clamp jig 07 significantly deteriorates the durability, and the shaft stub 02 side also suffers from defects such as scratches and rust due to burrs.
Therefore, it is conceivable that the clamping jig 07 is firmly configured to increase the rigidity of the small-diameter base shaft 02a of the shaft stub 02, but not only the apparatus is increased in size but also the shaft stub 02 is unnecessarily increased in rigidity. This is disadvantageous in terms of miniaturization and weight reduction.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to eliminate the slip of the large-diameter shaft end and the twist of the small-diameter base shaft while maintaining the reduction in size and weight of the shaft stub, thereby improving the merchantability. The propeller shaft friction welding device is excellent in durability and can be used.
[0008]
[Means for solving the problems and effects]
In order to achieve the above object, the present invention provides a friction welding apparatus for a propeller shaft, in which one shaft and the other shaft stub are arranged coaxially and pressed while rotating relative to each other, and the shaft stub has a small diameter base shaft. One end of the shaft is enlarged to form a large-diameter shaft end that is the friction welding side end, a serration is formed as a non-rotating engagement portion on the small-diameter base shaft, and an engagement recess is formed on the large-diameter shaft end. A rotation holding means that is formed as a joint and holds and rotates the shaft stub includes a serration and an engagement protrusion that rotate integrally, and the rotation holding means fits the serration of the small diameter base shaft, A friction pressure welding apparatus for a propeller shaft, in which the engagement protrusion is fitted into an engagement recess at the end of the large-diameter shaft and rotates integrally with the shaft stub .
[0009]
Not only the small-diameter base shaft of the shaft stub but also the large-diameter shaft end is formed with a non-rotating engagement portion, and the rotation holding means engages with both the anti-rotation engagement portions to rotate integrally, so the small size and light weight of the shaft stub This prevents the end of the large-diameter shaft from slipping and twisting the small-diameter base shaft while maintaining the reduction of the product, improving the product quality of the product and suppressing the wear of the rotation holding means to prevent the durability from being lowered. be able to.
[0010]
Since it has a non-rotating engagement part at the end of the large diameter shaft on the friction welding side end and is rotated by the rotation holding means, it can sufficiently withstand the load caused by friction welding without deformation of the shaft stub. And maintain high product merchantability.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
One pipe-like shaft 1 is sandwiched and fixedly supported by a pair of upper and lower clamping jigs 10.
[0012]
In the other shaft stub 2, the end of the long small-diameter base shaft 3 is expanded to form a large-diameter shaft end 4, and the small-diameter base shaft 3 is provided with serrations 3 a at the end thereof. Are formed with four engagement recesses 4a at equal intervals on the outer peripheral surface on the small-diameter base shaft 3 side.
A rotation holding jig 20 holds the shaft stub 2 coaxially with the shaft 1.
[0013]
An exploded perspective view of the rotary holding jig 20 is shown in FIG.
A circular plate 22 having a circular hole 22a in the center is closed at the front surface of the cylindrical base 21, and rectangular cutouts 23, 23 are arranged symmetrically across the circular hole 22a. Are formed as a common gap on the peripheral wall of the first and second sliding members 24 and 24, which are respectively incorporated in the notches 23 and 23 so as to be slidable in the radial direction.
[0014]
The boss portions 25a, 25a of the pair of clamp mounting members 25, 25 provided symmetrically about the axis are inserted from the notches 23, 23 of the disc 22 and fixed to the sliding members 24, 24 by bolts 26, 26. The
The clamp attachment member 25 has an arcuate attachment portion 25b formed at the end of the boss portion 25a.
[0015]
A clamp jig 27 having an arc shape is fixed to the mounting portion 25b with a bolt 28.
The diameter of the inner peripheral surface of the clamp jig 27 is equal to the outer diameter of the large-diameter shaft end 4 of the shaft stub 2, and the engaging recess 4 a formed on the large-diameter shaft end 4 of the shaft stub 2 on the inner peripheral surface. An engaging protrusion 27a is provided to engage with the protrusion.
[0016]
Referring to FIG. 2, a cylindrical holding shaft member 30 is disposed inside the base 21 and is fitted in the circular hole 22a of the disk 22 disposed on the central axis. The holding shaft member 30 is a shaft stub 2. A circular hole 30a having an inner diameter equal to the outer diameter of the small-diameter base shaft 3 is formed to a predetermined depth, and serrations are engraved on the innermost peripheral surface of the innermost portion.
[0017]
A sliding cylindrical member 31 is fitted to the outer periphery of the holding shaft member 30 so as to be slidable in the axial direction, and an annular member 32 having a U-shaped cross section is fitted to the outer periphery of the sliding cylindrical member 31.
Behind the sliding member 24, an L-shaped swinging member 33 having a bent portion pivotally supported by a support shaft 34 is supported in a swingable manner. The end is inserted into the recess of the member 32, and the other side piece is inserted into the recess formed on the back surface of the sliding member 24.
[0018]
Accordingly, when the sliding cylindrical member 31 is slid in the axial direction, the pair of oscillating members 33 and 33 having the end portions of the one side pieces inserted into the recesses of the annular member 32 oscillate, and the other side piece becomes the slidable member 24. , 24 slide simultaneously in the radial direction.
[0019]
The clamp mounting members 25, 25 are fixed to the sliding members 24, 24, and the clamp jigs 27, 27 are fixed to the clamp mounting members 25, 25. The arc-shaped clamp jigs 27 and 27 enlarge or reduce the distance between each other.
[0020]
When mounting the shaft stub 2 on the rotation holding jig 20, the clamp jigs 27 and 27 are enlarged in diameter (as shown by a two-dot chain line in FIG. 2), and the serration 3a of the small-diameter base shaft 3 is put first. When inserted into the circular hole 30a of the holding shaft member 30 as far as it will go, the serration 3a at the tip engages with the serration of the circular hole 30a and the axial position is fixed and the rotation is prevented to prevent shaft rotation.
[0021]
Then, the sliding cylindrical member 31 is slid rearward to reduce the distance between the clamp jigs 27 and 27 so that the large-diameter shaft end 4 of the shaft stub 2 is clamped and clamped.
At this time, the engagement protrusions 27a projecting on the inner peripheral surfaces of the clamp jigs 27, 27 are previously engaged with the engagement recesses 4a formed on the large-diameter shaft end 4 of the shaft stub 2. It is necessary to insert the shaft stub 2 into the circular hole 30 a so that the holding shaft member 30 holds the shaft stub 2.
[0022]
Thus, the shaft stub 2 is attached to the rotation holding jig 20.
The shaft stub 2 has a small-diameter base shaft 3 held by a holding shaft member 30 and an end portion that is serrated to prevent rotation, and the large-diameter shaft end 4 is clamped by clamp jigs 27 and 27 so as to be coaxial. Is secured, and the engaging recess 4a engages with the engaging protrusion 27a and is prevented from rotating.
[0023]
When the shaft stub 2 held integrally while the rotation holding jig 20 rotates is pressed close to the shaft 1 fixedly supported by one clamp jig 10 on the same axis and is friction-welded, the small diameter base shaft of the shaft stub 2 is obtained. Since not only 3 but also the large-diameter shaft end 4 is engaged with rotation, it is possible to reliably prevent the large-diameter shaft end 4 from sliding with respect to the clamp jig 27 due to a frictional torsional load.
[0024]
Accordingly, it is possible to prevent the merchantability of the product from being deteriorated by this scratching on the outer peripheral surface of the large-diameter shaft end 4 or causing the small-diameter base shaft 3 to be twisted.
Further, wear of the clamp jig 27 can be prevented, and deterioration of durability can be prevented.
Since sliding is prevented by the engagement protrusion 27a, it is not necessary to increase the clamping force by the clamping jigs 27 and 27 more than necessary. Therefore, the shaft stub 2 does not need to be more rigid than necessary and is reduced in size and weight. The clamp jig 27 itself can be downsized.
[0025]
In the above embodiment, the engagement protrusion is integrally provided on the clamp jig 27 to ensure the coaxiality of the shaft stub 2 and prevent rotation. However, the clamp jig is separately prevented from rotating for the purpose of ensuring the coaxiality. A member may be provided integrally with the rotation holding jig 20, and the rotation preventing member may be configured to engage with an engagement recess at the large-diameter shaft end of the shaft stub.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial side view of a friction welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a rotation holding jig.
FIG. 3 is a front view of the same.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the same.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a conventional friction welding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shaft, 2 ... Shaft stub, 3 ... Small diameter base shaft, 4 ... Large diameter shaft end,
10 ... Clamp jig, 20 ... Rotation holding jig, 21 ... Base, 22 ... Disc, 23 ... Notch, 24 ... Sliding member, 25 ... Clamp mounting member, 26 ... Bolt, 27 ... Clamp jig, 28 ... Bolt, 30 ... Holding shaft member, 31 ... Sliding cylindrical member, 32 ... Ring member, 33 ... Oscillating member, 34 ... Support shaft.

Claims

In the friction welding device of the propeller shaft, the shaft and the other shaft stub are arranged coaxially and pressed against each other while rotating relative to each other.
In the shaft stub, one end of a small diameter base shaft is expanded to form a large diameter shaft end which is a friction welding side end,
Serrations are formed as non- rotating engagement portions on the small diameter base shaft ,
An engagement recess is formed as a detent engagement portion at the end of the large diameter shaft,
The rotation holding means for holding and rotating the shaft stub includes a serration and an engaging protrusion that rotate integrally,
The rotation holding means is characterized in that the serration is fitted to the serration of the small-diameter base shaft, and the engagement protrusion is fitted to the engagement recess of the large-diameter shaft end and rotates integrally with the shaft stub. Propeller shaft friction welding equipment.