JPH07116751A

JPH07116751A - 部材同士の接合方法

Info

Publication number: JPH07116751A
Application number: JP5262431A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nakazawa; 靖中沢; Hitoshi Kazama; 仁風間; Sadao Kokubo; 貞男小久保; Masatoshi Enomoto; 正敏榎本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Showa Aluminum Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-09
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JP3391520B2

Abstract

(57)【要約】【構成】円管１の外周部に嵌合されるリング状円板２
の内周面に溝４を設け、これら部材１、２の嵌合状態に
おいて電磁成形を施すことにより両部材１、２を接合一
体化する。【効果】耐トルク性に優れた接合部を、品質、コス
ト、生産性等の面で有利に形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム等の金
属製の部材同士の接合、あるいは金属部材とセラミッ
ク、プラスチック等による部材との接合などに適用され
る、部材同士の接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アルミニウム製の円管の外周部
に同じくアルミニウム製のリング状円板が接合一体化さ
れた構造の耐トルク性良好な部品を製作する場合、従来
は、一般に、図９（イ）に示されるようにリング状円板
（52）を円管（51）の外周部所定位置に嵌合配置し、そ
の状態で、同図（ロ）に示されるように上下の環状境界
部をＴＩＧ等の溶接により隅肉溶接（53）（53）すると
いうようにして行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接に
よる接合方法では、接合部分に熱影響部を生じることか
ら、接合部に強度低下を生じる危険性が高いという問題
があった。

【０００４】また、上記のような溶接法では、トーチ
を、溶接すべき上下の環状境界部に沿って移動させてい
かなければならないため、溶接作業に多くの時間を要す
ると共に、製造コスト面でも不利を招くものであった。

【０００５】この発明は、上記のような従来の問題点に
鑑み、第１部材の外周部に第２部材の環状部を嵌合しこ
れら両部材を接合一体化する場合において、両部材を耐
トルク性良く接合することができ、しかも、品質面、コ
スト、生産性の面でも有利にこれら部材同士を接合する
ことができる、部材同士の接合方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的において、第１
の発明は、第１部材と、該第１部材の外周部に嵌合され
る環状部を備えた第２部材とを用意し、これら第１及び
第２の部材同士の嵌合予定の相対向する周面の少なくと
もいずれか一方に、嵌合状態において両周面間に隙間を
存在せしめる軸線方向に延びる凸及び／又は凹を設けた
ものとなし、第２部材の環状部を第１部材の外周部に嵌
合せしめた状態で、該嵌合部に電磁成形を施し、前記隙
間を利用して塑性変形せしめることにより、前記凸及び
／又は凹と、他方の部材の対向周面とを、周方向におい
て、係合させることを特徴とする部材同士の接合方法を
要旨とする。

【０００７】また、第２の発明は、環状部を有する第１
部材と、該第１部材の環状部の外周部に嵌合される環状
部を備えた第２部材とを用意し、これら第１及び第２の
部材の環状部の相対向する周面の少なくともいずれか一
方に、嵌合状態において両周面間に隙間を存在せしめる
凸及び／又は凹を設けたものとなし、第２部材の環状部
を第１部材の環状部の外周部に嵌合せしめ、この嵌合部
の外周側と内周側とのいずれか一方に電磁成形用コイル
を配置すると共に、他方に変形規制用の形状拘束治具を
配置し、該形状拘束治具にてこれと対向する嵌合部の周
面を支持した状態で、電磁成形を施して前記隙間を利用
して塑性変形せしめることにより、凸及び／又は凹と、
他方の部材の環状部の対向周面とを係合させる部材同士
の接合方法を要旨とする。

【０００８】

【作用】上記第１発明では、第１及び第２の部材同士の
嵌合予定の相対向する周面の少なくともいずれか一方
に、嵌合状態において両周面間に隙間を存在せしめる軸
線方向に延びる凸及び／又は凹を設けたものとなし、第
２部材の環状部を第１部材の外周部に嵌合せしめた状態
で、かしめて前記隙間を利用して塑性変形せしめること
により、凸及び／又は凹と、他方の部材の対向周面と
を、周方向において、係合させるものとしていることに
より、塑性変形による、凸及び／又は凹と、他方の部材
の対向周面との係合作用で、耐トルク性良く両部材が接
合される。

【０００９】しかも、このかしめを、電磁成形により行
うものとしていることにより、凹凸に対する上記の塑性
変形の度合いが非常に高いものとなり、より一層耐トル
ク性良く両部材が接合される。

【００１０】また、上記第２発明では、第１及部材の環
状部と第２部材の環状部との嵌合部の周壁を挾んで電磁
成形用コイルとは反対の側に変形規制用の形状拘束治具
を配置し、該形状拘束治具にてこれと対向する嵌合部の
周面を支持した状態で、電磁成形を施すものとしている
ことにより、電磁成形時の両環状部対向面同士の圧接
力、及び係合力が一段と高いものになる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明方法の実施例を説明する。

【００１２】用意すべき部材を示す図１において、
（１）は第１部材としての円管、（２）は第２部材とし
てのリング状円板である。

【００１３】円管（１）はアルミニウム管による。な
お、銅管などであってもよい。

【００１４】また、リング状円板（２）も同じくアルミ
ニウム材による。該円板（２）も同じく銅管などであっ
てもよい。

【００１５】このリング状円板（２）は、その円形中心
孔（３）を通じて円管（１）を挿入することにより、該
円管（１）の外周部に適合状態ないしは略適合状態とな
って配置されるものに形成され、その全体が本発明にお
ける環状部に形成されている。

【００１６】そして、このリング状円板（２）の円形中
心孔（３）を囲む内周面には、軸線方向に延びる複数本
の方形溝（４）…が、周方向間隔的に設けられており、
図３（ホ）に示されるように、これらの方形溝（４）…
によって、両部材（１）（２）の重なり部分における対
向周面間に軸線方向に延びる複数本の隙間（５）…が形
成されるようになされている。なお、溝（４）…の加工
は、旋盤、ワイヤーカット放電加工、フライス盤などに
より行いうる。また、冷間鍛造によりポンチでリングご
とに加工していくようにしてもよい。

【００１７】これら両部材（１）（２）の接合に用いら
れる接合装置、及びその付属器具を示す図２において、
（７）は電磁成形装置、（８）は円板用形状拘束治具、
（９）（９）は円管用形状拘束治具である。

【００１８】電磁成形装置（７）は、拡管用の成形装置
で、（11）は電磁成形用コイルである。該成形用コイル
（11）は、スイッチ（12）、コンデンサー（13）等が介
在された電気回路に接続され、該コイル（11）を被加工
材の中空部に挿入配置した状態で、該コイル（11）に瞬
間大電流を流すことにより、被加工材と電磁成形用コイ
ル（11）との間に磁気反発を生じさせ、この磁気反発力
により被加工材を拡管成形するものである。

【００１９】円板用形状拘束治具（８）は、リング状円
板（２）の外周部に配置されて電磁成形時の該リング状
円板（２）の形状を拘束する治具で、導電率が低くかつ
剛性の高い材料、例えばステンレス鋼にて製作されてい
る。そして、その軸芯部には、上記リング状円板（２）
の外径に対応する直径の円形収容孔（8a）が設けられる
と共に、高さがリング状円板（２）の高さに対応する高
さに設計され、リング状円板（２）が、該円形収容孔
（8a）内に適合状態に収容されるものとなされている。

【００２０】円管用形状拘束治具（９）（９）は、円管
（１）の外周部に配置されて電磁成形時の該円管（１）
の形状を拘束する治具で、同じく導電率が低くかつ剛性
の高い材料、例えばステンレス鋼にて製作されている。
そして、その軸芯部には、上記円管（１）の外径に対応
する直径の円形収容孔（9a）が設けられ、円管（１）の
所定長さ範囲が、該円形収容孔（9a）内に適合状態に収
容されるものとなされている。

【００２１】次に、上記円管（１）とリング状円板
（２）との接合手順を説明する。

【００２２】まず、図１（イ）（ロ）に示されるよう
に、リング状円板（２）の中心孔（３）を通じて円管
（１）を通すことによって、該リング状円板（２）を円
管（１）の外周部における長さ方向中間所定位置に配置
する。この配置状態において、両部材（１）（２）の対
向周面間には、図３（ホ）に示されるように、軸線方向
に延びる複数本の隙間（５）…が形成される。

【００２３】次に、図２（ハ）（ニ）に示されるよう
に、リング状円板（２）の外周部に円板用形状拘束治具
（８）を配置すると共に、該円板用形状拘束治具（８）
及びリング状円板（２）に隣接する態様において、円管
（１）の外周部両側に円管用形状拘束治具（９）（９）
を配置する。また、電磁成形装置（７）の成形用コイル
（11）も、円管（１）内の拡管予定位置に挿入配置す
る。

【００２４】その状態で、成形用コイル（11）に瞬間大
電流を流し、磁気反発により、円管（１）に拡管変形力
を付与する。

【００２５】すると、円管（１）がリング状円板（２）
に圧接されると共に、図３（ヘ）に示されるように、両
部材（１）（２）の間に形成されている隙間（５）…を
利用して、円管（１）の周壁の一部が、塑性変形してリ
ング状円板（２）の各方形溝（４）…内に突出（15）…
され、各突出部（15）…が各方形溝（４）…に係合され
て、両部材（１）（２）が接合一体化される。

【００２６】このように、上記接合方法は、かしめによ
って円管（１）の周壁の一部を、塑性変形せしめてリン
グ状円板（２）の、軸線方向に延びる溝（４）…内に突
出せしめ、両部材（１）（２）を接合一体化するもので
あるから、接合部の強度、特に接合部の耐トルク性を非
常に高いものにすることができる。

【００２７】しかも、電磁成形によりかしめを行うもの
としているから、円管（１）の周壁の一部をリング状円
板（２）の溝（４）…内に深くかつ広く突出せしめるこ
とができ、より一層耐トルク性に優れた接合部を形成す
ることができる。

【００２８】更に、溝（４）は方形断面の溝によるもの
としているから、電磁成形後の係合状態においてエッジ
効果が働き、接合部強度を更に一層強いものにすること
ができる。

【００２９】しかも、溝（４）は、リング状円板（２）
の長さ方向全長に設けているから、係合範囲が広く、接
合部の強度をより一層強いものにすることができる。

【００３０】加えて、リング状円板（２）の外周部に形
状拘束治具（８）を配置して電磁成形を行うものとして
いるから、電磁成形時のリング状円板（２）の拡大方向
の変形が規制されて、円管（１）とリング状円板（２）
とが強く圧接されると共に、この圧接作用によりリング
状円板（２）の溝（４）…への円管（１）の周壁の一部
の突出が更に大きくかつ広く確保されるなどし、接合部
の強度を一段と強いものにすることができる。

【００３１】また、円管（１）の外周部に円管用形状拘
束治具（９）（９）を配置して電磁成形を行うものとし
ているから、リング状円板（２）から突出する円管部分
の不本意な拡管変形を規制しえて形状良好な接合品に接
合することができるなどの効果が発揮される。

【００３２】因みに、円管（１）として、外径が３８ｍ
ｍ、肉厚が１．６ｍｍのＡ６０６１−Ｔ８材からなるも
のを用意すると共に、リング状円板（２）として、内径
が３８ｍｍ、外径が９０ｍｍ、高さが１０ｍｍで、溝
（４）…の幅が５ｍｍ、同溝（４）の深さが０．５ｍｍ
のＡ６０６１−Ｔ６材からなるものを用意し、これらを
組み合わせて電磁成形を行った。すると、リング状円板
（２）の軸線方向における抜け荷重は４２ＫＮ、また、
限界トルクは５７０Ｎ・ｍであった。

【００３３】比較例として、同寸法・材質で、溝（４）
…の省略された円管とリング状円板とを用意し、電磁成
形を行ったところ、抜け荷重は４２ＫＮ、限界トルクは
１００Ｎ・ｍであった。また、図１０に示されるように
ＴＩＧ溶接を行ったところ、抜け荷重は２９ＫＮ、限界
トルクは５７０Ｎ・ｍであった。

【００３４】以上の比較試験により、溝（４）…と電磁
成形との組み合わせにより、特に限界トルクの非常に高
い接合部を形成しうることを確認しえた。

【００３５】図４に示される実施例は、リング状円板
（２）の内周面に設けられる、軸線方向に指向した溝
（４）…のそれぞれを、扇状断面に形成した例である。
このような実施例構成の採用により、電磁成形後の該溝
（４）…によるエッジ効果がより一層高いものになり、
接合部強度の向上に寄与することができる。

【００３６】図５に示される実施例は、リング状円板
（２）の内周面に設けられる、軸線方向指向した溝
（４）…のそれぞれを、楕円形断面に形成した例であ
り、また、図６に示される実施例は、リング状円板
（２）の内周面に設けられる、軸線方向指向した溝
（４）…のそれぞれを、円形断面に形成した例である。
これらの実施例構成の採用により、両部材（１）（２）
が接合部において密接され、隙間腐食の発生をも抑制・
排除した、耐食性に優れた接合品を製作することができ
る。

【００３７】図７に示される実施例は、リング状円板
（２）の中心孔（３）を楕円形に形成することにより、
長径方向の両端部を凹部（17）（17）とし、該凹部（1
7）（17）と円管（１）との間に塑性変形用の隙間（1
8）を形成したものである。

【００３８】図８に示される実施例は、リング状円板
（２）の内周面に軸線方向に延びる溝（４）…を形成
し、該溝（４）の深さを、その長さ方向中央位置におい
て浅く、両端側に向かうにしたがって深くしていくよう
に変化させた例である。このような実施例構成の採用に
より、接合強度を回転方向にも軸線方向にも非常に高い
ものにすることができる。

【００３９】以上にこの発明の具体的実施例を説明した
が、本発明における第１部材の形状に特に制限はない
し、第２部材も第１部材の外周部に嵌合される環状部を
備えたものであればよい。また、溝（４）…等の凹凸
は、その個数に制限はないし、また、第１及び第２のい
ずれに設けられていてもよいし、両方に設けるようにし
てもよい。更に、電磁成形も、拡管成形によるものに限
られるものではなく、縮管成形によるものであってもよ
い。更に、本発明は、両部材を電磁成形により接合一体
化するものであることから、両部材の材質は、電磁成形
による塑性変形作用によって両部材が接合されるような
ものであればよく、従って、上記実施例のように第１及
び第２部材の両方をアルミニウム等の金属材によるもの
としてもよいし、あるいは、一方を塑性変形可能な金属
材、もう一方をセラミック、プラスチック等の部材によ
るものとしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】上述の次第で、第１発明にかかる部材同
士の接合方法は、第１及び第２の部材同士の嵌合予定の
相対向する周面の少なくともいずれか一方に、嵌合状態
において両周面間に隙間を存在せしめる軸線方向に延び
る凸及び／又は凹を設けたものとなし、第２部材の環状
部を第１部材の外周部に嵌合せしめた状態で、かしめて
前記隙間を利用して塑性変形せしめることにより、凸及
び／又は凹と、他方の部材の対向周面とを、周方向にお
いて、係合させるものとしているから、塑性変形によ
る、凸及び／又は凹と他方の部材の対向周面との係合力
により、両部材を耐トルク性良く接合することができ
る。

【００４１】しかも、このかしめを、電磁成形により行
うものとしているから、凹凸を介した上記の塑性変形の
度合いが、例えば機械的かしめによる場合などに比し
て、非常に高いものになり、より一層耐トルク性高く両
部材を接合することができる。

【００４２】加えて、電磁成形によるかしめを行うもの
であるから、溶接による場合などに比べて、品質、コス
ト、生産性等の面でもこれら部材同士を有利に耐トルク
性良く接合することができる。

【００４３】また、上記第２発明にかかる部材同士の接
合方法は、第１及部材の環状部と第２部材の環状部との
嵌合部の周壁を挾んで電磁成形用コイルとは反対の側に
変形規制用の形状拘束治具を配置し、該形状拘束治具に
てこれと対向する嵌合部の周面を支持した状態で、電磁
成形を施すものとしているから、電磁成形による両環状
部対向面同士の圧接力、及び係合力を一段と高いものに
しえて、接合強度を非常に高いものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例にかかる接合前の円管とリング状円板
を示すもので、図（イ）は分離状態の斜視図、図（ロ）
は組み合わせ状態の斜視図である。

【図２】接合作業に用いられる装置及び器具を両部材と
共に示すもので、図（ハ）は分離状態の斜視図、図
（ニ）は組み合わせ状態の縦断面図である。

【図３】図（ホ）は円管とリング状円板とを組み合わせ
た状態の横断面図、図（ヘ）は電磁成形後の横断面図で
ある。

【図４】他の実施例を示すもので、図（イ）は円管とリ
ング状円板とを組み合わせた状態の横断面図、図（ロ）
は電磁成形後の横断面図である。

【図５】更に他の実施例を示すもので、図（イ）は円管
とリング状円板とを組み合わせた状態の横断面図、図
（ロ）は電磁成形後の横断面図である。

【図６】更に他の実施例を示すもので、図（イ）は円管
とリング状円板とを組み合わせた状態の横断面図、図
（ロ）は電磁成形後の横断面図である。

【図７】更に他の実施例を示すもので、図（イ）は円管
とリング状円板とを組み合わせた状態の横断面図、図
（ロ）は電磁成形後の横断面図である。

【図８】更に他の実施例を示すもので、図（イ）はリン
グ状部材の斜視図、図（ロ）は円管とリング状円板とを
組み合わせた状態の縦断面図、図（ハ）は電磁成形後の
縦断面図、図（ニ）は図（ハ）のＩＸ−ＩＸ断面図であ
る。

【図９】従来例を示すもので、図（イ）は部材同士の嵌
合工程を示す斜視図、図（ロ）は溶接工程を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１…円管（第１部材）２…リング状円板（第２部材、環状部）４…溝（凹凸）５…隙間７…電磁成形装置１１…成形用コイル８…形状拘束治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小久保貞男堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者榎本正敏堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１部材と、該第１部材の外周部に嵌合
される環状部を備えた第２部材とを用意し、これら第１及び第２の部材同士の嵌合予定の相対向する
周面の少なくともいずれか一方に、嵌合状態において両
周面間に隙間を存在せしめる軸線方向に延びる凸及び／
又は凹を設けたものとなし、第２部材の環状部を第１部材の外周部に嵌合せしめた状
態で、該嵌合部に電磁成形を施し、前記隙間を利用して
塑性変形せしめることにより、前記凸及び／又は凹と、
他方の部材の対向周面とを、周方向において、係合させ
ることを特徴とする部材同士の接合方法。
【請求項２】環状部を有する第１部材と、該第１部材
の環状部の外周部に嵌合される環状部を備えた第２部材
とを用意し、これら第１及び第２の部材の環状部の相対向する周面の
少なくともいずれか一方に、嵌合状態において両周面間
に隙間を存在せしめる凸及び／又は凹を設けたものとな
し、第２部材の環状部を第１部材の環状部の外周部に嵌合せ
しめ、この嵌合部の外周側と内周側とのいずれか一方に
電磁成形用コイルを配置すると共に、他方に変形規制用
の形状拘束治具を配置し、該形状拘束治具にてこれと対
向する嵌合部の周面を支持した状態で、電磁成形を施し
て前記隙間を利用して塑性変形せしめることにより、凸
及び／又は凹と、他方の部材の環状部の対向周面とを係
合させる部材同士の接合方法。