JPH01138081A - 板状体と中空体との摩擦圧接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両のディスクホイールを構成するディスクお
よびリム等の板状体と中空体との摩擦圧接方法に関する
ものである。

（従来の技術） 従来より、車両のディスクホイールを構成するディスク
およびリム等の板状体と中空体との溶着には中空体の円
筒部端面上へ板状体を載置して、その接触面を炭酸ガス
アーク溶接によって溶着させるものが一般的であった。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このような従来の板状体と中空体との溶着にあ
っては、その加工時間が長いものであり、製品の熱影響
部が大きなものであると共に、製品の寸法精度も良くな
かった。本発明はこの問題点を摩擦圧接なる手法を用い
て解決しようとするものである。

摩擦圧接は、他の抵抗溶接等と異なり、エネルギー効率
が高いため要する入力が小さく、また圧接条件の設定お
よび制御が容易であり、更には異種材料間においても可
能であって、その利用価値は大きなものである。また、
上述のような板状体と中空体とを摩擦圧接させようとす
る場合、その摩擦圧接時に圧接面から発生する摩擦熱の
影響によって板状体の表面が変色および変形したり、板
厚の薄い板状体の圧接や板状体の中空体への押圧力か大
きい場合、更には圧接時間が長い等の条件の場合、板状
体の溶融部がその表面まで達し、中空体の円筒部端面か
板状体を貫通するという問題がある。本発明は該問題の
発生を回避しつつ１肪記摩擦圧接を行うことをも目的と
する。このような摩擦圧接の従来技術の一例として特公
昭６１−５１５３４号公報に示されるような回転摩擦溶
着機がある。

（問題点を解決するための手段および作用）上記の点に
鑑み本発明は、板状体の平面部に環状の圧接部を突設し
、該圧接部に対して中空体の円筒部端面を対向せしめ、
前記板状体および中空体の少なくとも一方が回転された
状態で圧接されることを特徴とする中空体と板状体の摩
擦圧接方法であって、圧接時に前記圧接部が溶融し、板
状体と中空体が溶着、接合されるものである。

（実施例） 次に本発明における実施例を図面に沿って説明する。本
実施例の圧接部材としては自動車のディスクホイールを
構成するディスクおよびリムを用いた場合について述べ
る。

第１図および第２図に示すように本実施例に用いられる
装置は縦型摩擦圧接装置１であって、該縦型摩擦圧接装
置１は台盤２上に載置されたリム位置決め手段３および
その上方でリム４の回り止めとなる内外周のリムクラン
プ５，６、更にその上方に位置されたディスク７の位置
決め手段８、該ディスク７を保持する内外周のディスク
クランプ９，１０を主要部として構成されている。

台盤２は周知の工作機械と同様に、重力の方向に対して
垂直な基準面を有するものであって、その略中央部に（
よ後述する内周リムクランプ５の油圧シリンダ５ａが挿
入される挿入孔２ａが穿設されている。

リム位置決め手段３は上記台盤２上に載置された基板３
ａと更にその上方に設けられたアタッチメント３ｂから
なり、各々は台盤上にボルト止め等により固定されてい
ると共に、その中央部には後述する内周リムクランプ５
の一端が挿入されるべく中心孔３ｃ、３ｃが貫通されて
いる。また、アタッチメント３ｂは適用されるリム４の
内周面４ａに合致した形状の外周面３ｄを有して該リム
４の水平方向の位置決めを図っている。従って、多種類
のリムを適用する装置の場合は該アタッチー：ミー メント３ｂはリム４の内径および内周形状に応じて交換
されるものである。

内周リムクランプ５は折曲されたクランプアーム５ｂが
その折曲部付近を中心に回動自在となるよう装置本体側
（第２図鎖線２ｂ）へ枢支されると共に、その下端が連
結棒５ｃを介して油圧シリンダ５ａ内のピストンロンド
上端５ｄに枢支されたリンク機構からなるものであって
、該油圧シリンダ５ａの作動によってクランプアーム５
ｂはリム４の半径方向へ拡張自在な構造となっている。

尚、該リンク機構は同心円上の３箇所、即ち１２０°の
角度間隔を有して設けられ、上記油圧シリンダ５ａの作
動によって連動されるものである。

更に、クランプアーム５ｂ先端のリム内周面との当接爪
５ｅはリム４の内径に応じて交換自在、若しくは伸縮自
在となっている。

外周リムクランプ６は上記内周リムクランプ５に対面し
た箇所、即ち３箇所に設けられると共に、その一端には
リム４の外周面４ｂに略近似した形状のクランプ爪６ａ
を有するものであって、油圧装置６ｂによってリム４の
半径方向へ移動自在となっている。

ディスク位置決め手段８はディスク７の中央に穿設され
たハブ孔７ａへ挿入される中央突部８ａが設けられた円
盤状部材であって、後述する外周ディスククランプ１ｏ
が取付けられたものである。

上記中央突部８ａはハブ孔７ａの内径と合致してディス
ク７の水平方向の位置決めとなるために、多種類のディ
スクを適用する装置においてはハブ孔７ａの径に応じて
交換されるものである。

内周ディスククランプ９はディスク７外縁の湾曲部７ｂ
内周を外方へ押圧して該ディスクを保持するものであっ
て、クランプアーム９ａの上端はクランプアーム連結部
材９ｂを介して楔部材９ｃ八当接自在に設けられている
。クランプアーム連結部材９ｂは同心円上の３箇所でデ
ィスク７の半径方向へ移動可能に設けられたものであっ
て、その傾斜面９ｅは楔部材９ｃの傾斜面９ｄと間隙を
隔てて同傾斜角度を有しており、他端９ｆはクランプア
ーム連結部材９ｂから折曲された部分であって上記クラ
ンプアーム９ａが図示省略したボルト止め等により着脱
自在に取付けられている。楔部材９ｃは本装置の回転主
軸１１内へ挿通されると共に、上下方向へ移動可能であ
る。

外周ディスククランプ１０は上述の如くディスク位置決
め手段８の外周縁に取付けられたものであって、上記内
周ディスククランプ９のクランプアーム９ａと対面した
位置で、ディスク位置決め手段８の下面へ突設して取付
けられたものである。

次に上記摩擦圧接装置によって溶着されるワーク、即ち
リム４およびディスク７について説明する。リム４およ
びディスク７は第２図および第３図に示すように各々の
圧接部分において圧接時に溶融する部分（圧接部）４ｃ
、７ｃが設けられたものであって、圧接中には該圧接部
が溶融して該圧接部の寸法が短くなることによって所定
寸法の製品（ディスクホイール）を得ることを図ったも
のである。その圧接部４ｃ、７ｃの突出寸法ｊ　１＋ｔ
２は摩擦圧接時にリム４の円筒部端面がディスク７を貫
通したり、該ディスク７の表面が摩擦熱の影響を受けて
変色および変形しないよう設定されるものであって具体
的には板厚が２．３〜３．２ｍ’ｎの場合は２．５〜３
．０ｍとし、板厚が３．５〜６．０ＩＩＩｌｌの場合に
は４．　、　Ｏ−６、ＯｎＩｎに設定する。

次に上記構成による本実施例の作用について説明する。

先ず、台盤２上に載置されたリム位置決め手段３のアタ
ッチメント３ｂ上方からリム４を挿入載置することによ
って該リム４は水平方向に位置決めされ、そして油圧シ
リンダ５ａの作動により内周リムクランプ５のクランプ
アーム５ｂを矢印Ａの方向に回動させてリム当接爪５ｅ
をリム内周面４ａへ押圧させると共に、外周り１１クラ
ンプ６のクランプ爪６ａをリム４側すなわち矢印Ｂ方向
へ移動させてリム当接爪５ｅ、クランプ爪６ａによって
リム４を挟持してリムの回り止めをする。この時に冬瓜
の移動量を調整することによりリムの真円度を良好にし
ておく。次にディスク７のハブ孔７ａをディスク位置決
め手段８の中央突部８ａへ嵌合させた後、楔部材９ｃを
下方へ移動するこ＝７− とにより（矢印Ｃ）、傾斜面９ｄがクランプアーム連結
部材９ｂを外方、すなわち矢印り方向へ拡張する。その
拡張に伴ってディスク７はクランプアーム９ａと外周デ
ィスククランプ１０との間で挟持されて保持される。以
上の操作によってリム４およびディスク７は心合せされ
た状態で本装置１へ取付けが完了する。その後、回転主
軸１１を回転させると共に下降させると、保持されたデ
ィスク７の圧接部７ｃの下端は回転状態においてリム４
の圧接部４ｃの上端と接触する。更にディスク７を下降
させるとディスク７とリム４の接触面の摩擦によって摩
擦熱が発生し、圧接部が溶融する。そして圧接部を所定
址だけ溶融させた後、上記回転を停止すると溶融部が結
合してディスク７とリム４とは強固に圧接されたものに
なる。更に、その圧接部分の断面は第４図に示すように
結合部外方へパリ（鎖線）が成形されているために該パ
リを切削した後完成品（第５図参照）となる。また、上
記ディスク７の圧接部７ｃを長く形成して圧接後の圧接
部分を第６図に示すようにパリをデイスクから離間する
ように構成すると、パリの切削が容易になるものである
。

このように摩擦圧接でディスクホイールを組立てる場合
には、これまでの炭酸ガスアーク溶接等に比べ溶接時間
が１７４〜１１５に短縮されると共にその熱影響部も少
なくなり、完成品の寸法精度も向上されたものとなる。

尚、本実施例のクランプ装置は３箇所の場合し３ついて
述べたがこれに限定されることなく、その個数は増減（
例えば６箇所あるいは２箇所）しても良いものとする。

また、上記実施例では位置決めの手段と回り止めの手段
（クランプ）は個別のものであったが本発明においては
１つの手段でその両機能を持つ治具も含むものである。

更に、上述のような縦型摩擦圧接装置に限らず、横型摩
擦圧接装置でも良い。

（発明の効果） 上述の如く本発明によればこれまで炭酸ガスアーク溶接
が一般的であったディスクホイール等の中空体と板状体
の溶着において、摩擦圧接を採用したことによって、摩
擦圧接加工物は従来の炭酸ガスアーク溶接によるものに
比べて寸法精度がよく、熱影響部が少なくて、材料の変
質が小さく、強度の低下が非常にホさいという一般的な
摩擦圧接の効果に加えて、板状体の平面部に環状の圧接
部を突設したことにより、摩擦圧接時に板状体が摩擦熱
によって変色および変形することなく、また中空体の円
筒部先端が板状体を貫通することもなくなると共に、圧
接部は溶融してパリとなって精度よく加工できるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示し、第１図は本
発明の実施例に用いられた装置の一部を破断した正面図
、第２図はそのワーク取付は部分を拡大し、一部を破断
した縦断面図、第３図は圧接前のディスクおよびリムの
圧接部周辺を示す縦断面図、第４図はディスクホイール
の圧接後の圧接部分を示す縦断面図、第５図は完成品（
ディスクホイール）を示す斜視図、第６図は圧接部分の
他の一例を示す縦断面図である。 １・・・・・縦型摩擦圧接装置、３・・・・リム位置決
め手段、４・・・・・・リム、４ｃ、７ｃ・・・・・圧
接部、５・・・・・・内周リムクランプ、６・・・　外
周リムクランプ、７・・・・・・ディスク、８・・・・
ディスク位置決め手段、９・・・・・内周ディスククラ
ンプ、１０・・・・外周ディスククランプ、１１・・・
・・・回転主軸。 第５図 図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）板状体の平面部に環状の圧接部を突設し、該圧接
   部に対して中空体の円筒部端面を対向せしめ、前記板状
   体および中空体の少なくとも一方が回転された状態で圧
   接されることを特徴とする板状体と中空体との摩擦圧接
   方法。