JP6119795B2 - Metal member joining method and metal member joining structure - Google Patents
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Description
本発明は、開口部が設けられた第１金属部材の内周壁部と第２金属部材の外周壁部との接合方法及び接合構造に関する。 The present invention relates to a joining method and a joining structure between an inner peripheral wall portion of a first metal member provided with an opening and an outer peripheral wall portion of a second metal member.
開口部を有する第１金属部材と第２金属部材を接合するケースとしては、例えば、車両用手動変速機の回転軸に遊転自在に嵌められる変速ギヤ（第２金属部材）に対するシンクロ用コーン部を有するクラッチギヤ（第１金属部材）の接合がある。特許文献１には、その接合に電子ビーム溶接法を採用することが記載されている。それは、クラッチギヤの開口部に変速ギヤを嵌め、真空中においてその嵌合部に電子ビームを照射するというものである。しかし、この方法では、ワークを真空容器にセットする必要があり、真空引きに時間がかかるため、生産性の向上が難しい。また、電子ビームの照射に伴って溶融物が飛散して接合部近傍に付着する問題（スパッター付着問題）があり、このことも生産性を落とす一因になっている。
As a case for joining the first metal member having the opening and the second metal member, for example, a synchro cone portion for a transmission gear (second metal member) that is freely fitted on a rotating shaft of a vehicle manual transmission. There is a clutch gear (first metal member) joining.
これに対して、開口部を有する第１金属部材と第２金属部材の接合方法として、リングマッシュ溶接法が知られている。例えば、特許文献２には、第１金属部材の内周壁部と第２金属部材の外周壁部を軸方向に離れた２箇所においてリングマッシュ溶接法によって同時に接合することが記載されている。
On the other hand, the ring mash welding method is known as a joining method of the 1st metal member which has an opening part, and a 2nd metal member. For example,
この方法では、第１金属部材の内周壁部に内径が相違する第１内径部及び第２内径部が形成され、第２金属部材の外周壁部に直径が第１金属部材の第１内径部及び第２内径部よりも大きい第１外径部及び第２外径部が形成される。すなわち、第１内径部と第１外径部にラップ代が設けられ、第２内径部と第２外径部にラップ代が設けられる。そして、第１金属部材の第１及び第２の両内径部に第２金属部材の第１及び第２の両外径部をそれぞれ軸方向において当接し、一対の電極によって両金属部材に対する軸方向の加圧と通電がなされる。この方法によれば、真空引きは不要であり、また、２箇所の接合が良好であれば、強固な接合物が得られる。 In this method, a first inner diameter portion and a second inner diameter portion having different inner diameters are formed on the inner peripheral wall portion of the first metal member, and the first inner diameter portion of the first metal member has a diameter on the outer peripheral wall portion of the second metal member. A first outer diameter portion and a second outer diameter portion that are larger than the second inner diameter portion are formed. That is, a lapping margin is provided for the first inner diameter portion and the first outer diameter portion, and a lapping margin is provided for the second inner diameter portion and the second outer diameter portion. Then, both the first and second outer diameter portions of the second metal member are brought into contact with each of the first and second inner diameter portions of the first metal member in the axial direction, and the axial direction with respect to both metal members is performed by the pair of electrodes. Is pressurized and energized. According to this method, evacuation is not necessary, and a strong bonded product can be obtained if bonding at two locations is good.
特許文献２に記載された方法の場合、第１内径部と第１外径部の当接部と、第２内径部と第２外径部の当接部の２箇所に同時に電流が流れる。しかし、この２箇所のラップ代が相違する場合は、当該２箇所では通電抵抗が異なるから、発熱量が相違し、いずれか一方に接合不良を生ずることになる。しかも、当該２箇所のラップ代が相違する場合は、発熱量が相違するだけでなく、ラップ代が大きい側では金属部材に割れを生じ易くなり、ラップ代が小さい側では十分な接合強度が得られないという問題も生ずる。これに対して、当該２箇所をラップ代が同一になるように加工することは、高い加工精度が必要となって難しい。
In the case of the method described in
そこで、本発明者は、上記第１金属部材と第２金属部材の接合において、リングマッシュ溶接法による接合を１箇所にすることを検討した。その一例を図１１に示す。クラッチギヤ（第１金属部材）ａの内周壁部が変速ギヤ（第２金属部材）ｂの外周壁部に対してリングマッシュ溶接法による接合部ｃで接合されているとともに、クラッチギヤａの一端が変速ギヤｂの外周壁の段部ｄで受けられている。 In view of this, the present inventor has studied to join the first metal member and the second metal member by one ring mash welding method. An example is shown in FIG. The inner peripheral wall portion of the clutch gear (first metal member) a is joined to the outer peripheral wall portion of the transmission gear (second metal member) b by a joint c by ring mash welding, and one end of the clutch gear a Is received by the step portion d of the outer peripheral wall of the transmission gear b.
しかし、溶接後に熱処理を行なったところ、熱処理変形によって、クラッチギヤａと変速ギヤｂの外周壁の段部ｄの間に微小な隙間を生じ、接合部ｃから当該ギヤにクラックが入り易くなるという新たな問題が見出された。この点を説明するに、クラッチペダルの踏み込みが甘い状態でシフトレバーが操作されると、ハブスリーブのスプラインがクラッチギヤａのスプラインｅに噛み合う際に、クラッチギヤａに大きな衝撃が加わる。その場合、上記隙間のために、接合部ｃの先端ｆに衝撃荷重が入る。そして、このような衝撃荷重の入力が繰り返されると、上記接合部ｃの先端ｆからクラッチギヤａ又は変速ギヤｂにクラックが入ることになる。 However, when heat treatment is performed after welding, a minute gap is generated between the step portion d of the outer peripheral wall of the clutch gear a and the transmission gear b due to heat treatment deformation, and cracks are likely to be generated in the gear from the joint portion c. A new problem has been found. To explain this point, if the shift lever is operated while the clutch pedal is not fully depressed, a large impact is applied to the clutch gear a when the spline of the hub sleeve meshes with the spline e of the clutch gear a. In that case, an impact load is applied to the tip f of the joint c due to the gap. When the input of such an impact load is repeated, a crack occurs in the clutch gear a or the transmission gear b from the tip f of the joint c.
以上に鑑み、本発明は、衝撃に強い接合構造を得ること及び生産性を高くすることを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to obtain a joint structure that is resistant to impact and to increase productivity.
本発明は、上記課題を解決するために、第１金属部材と第２金属部材をリングマッシュ溶接法によって接合すると同時に、両金属部材間にテーパ嵌合部を形成するようにした。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the first metal member and the second metal member are joined by the ring mash welding method, and at the same time, a tapered fitting portion is formed between the two metal members.
ここに開示する金属部材の接合方法は、開口部が設けられた第１金属部材と、該第１金属部材の当該開口部を囲む内周壁部に部分的に接触可能な外周壁部を有する第２金属部材とを、軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱によって接合する方法であって、
上記第１金属部材の内周壁部に、所定の内径を有する接合用内径部と、該接合用内径部から軸方向に離れる距離が大きくなるに従って内径が漸次拡大するように傾斜した傾斜面部とを形成する第１工程と、
上記第２金属部材の外周壁部に、上記接合用内径部に対応する接合用外径部と上記傾斜面部に対応する傾斜面部を形成する第２工程と、
上記両金属部材を上記軸方向に合わせ、一対の電極によって上記軸方向に加圧しつつ通電する第３工程とを備え、
上記第２工程では、上記第１金属部材の接合用内径部と上記第２金属部材の接合用外径部が上記軸方向においてラップするように、該接合用外径部の直径を該接合用内径部の直径よりも大きくし、
上記第３工程では、上記第１金属部材の上記接合用内径部の上記傾斜面部側の端部と、上記第２金属部材の上記接合用外径部の上記傾斜面部とは反対側の端部を全周にわたって上記軸方向に当てた状態で、上記加圧及び通電を行ない、
上記加圧及び通電により、上記両金属部材の上記接合用内径部と上記接合用外径部のラップ代部分を塑性流動させて、該両金属部材の上記傾斜面部同士が互いに加圧当接したテーパ嵌合状態になるように、上記第２金属部材を上記第１金属部材の上記開口部に押し込むことを特徴とする。
The metal member joining method disclosed herein includes a first metal member provided with an opening, and an outer peripheral wall part that can partially contact the inner peripheral wall part surrounding the opening part of the first metal member. A method of joining two metal members by resistance heat generation by energization while pressing in the axial direction,
On the inner peripheral wall portion of the first metal member, a joining inner diameter portion having a predetermined inner diameter, and an inclined surface portion inclined so that the inner diameter gradually increases as the distance away from the joining inner diameter portion in the axial direction increases. A first step of forming;
A second step of forming, on the outer peripheral wall portion of the second metal member, an outer diameter portion for bonding corresponding to the inner diameter portion for bonding and an inclined surface portion corresponding to the inclined surface portion;
A third step in which both the metal members are aligned in the axial direction and energized while being pressed in the axial direction by a pair of electrodes;
In the second step, the diameter of the outer diameter portion for bonding is set so that the inner diameter portion for bonding of the first metal member and the outer diameter portion for bonding of the second metal member wrap in the axial direction. Larger than the diameter of the inner diameter part,
In the third step, the end on the inclined surface portion side of the joining inner diameter portion of the first metal member and the end portion on the opposite side of the inclined surface portion of the joining outer diameter portion of the second metal member. Is applied in the axial direction over the entire circumference, the pressure and energization is performed,
By the pressurization and energization, the inner diameter portion for joining and the lap margin portion of the outer diameter portion for joining are plastically flowed, and the inclined surface portions of the two metal members are in pressure contact with each other. The second metal member is pushed into the opening of the first metal member so as to be in a tapered fitting state.
この接合方法によれば、第１金属部材と第２金属部材を軸方向に加圧しつつ通電したとき、両金属部材のラップ代部分が発熱して軟化及び一部溶融を生じ、加圧力によって塑性流動を生ずる。これにより、第２金属部材が第１金属部材の開口部に押し込まれていき、両金属部材の傾斜面部同士は互いに加圧当接したテーパ嵌合状態になる。 According to this joining method, when the first metal member and the second metal member are energized while being pressed in the axial direction, the lap portion of both metal members generates heat, softens and partially melts, and is plasticized by the applied pressure. Causes flow. As a result, the second metal member is pushed into the opening of the first metal member, and the inclined surface portions of both metal members are brought into a taper fitting state in which they are pressed against each other.
すなわち、第１金属部材の内周壁部と第２金属部材の外周壁部の間に、互いの接合用内径部と接合用外径部が塑性流動して接合したリングマッシュ溶接法による接合部と、互いの傾斜面部が加圧当接したテーパ嵌合部とが軸方向に並ぶように設けられた接合構造が得られる。 That is, between the inner peripheral wall portion of the first metal member and the outer peripheral wall portion of the second metal member, the joint portion by the ring mash welding method in which the joint inner diameter portion and the joint outer diameter portion are joined by plastic flow. Thus, a joining structure is obtained in which the tapered fitting portions in which the inclined surface portions are in pressure contact are arranged in the axial direction.
上記通電によって両金属部材に電流が流れる箇所は、互いの接合用内径部と接合用外径部との当接部の１箇所である。従って、従来の２箇所を同時に溶接する（２箇所同時に電流を流す）ケースのような通電抵抗の相違による接合不良や加工精度の問題はなく、生産性向上に有利になる。 The location where current flows through both the metal members by energization is one location of the contact portion between the joining inner diameter portion and the joining outer diameter portion. Therefore, there is no problem of bonding failure or processing accuracy due to a difference in energization resistance as in the case where two conventional locations are welded at the same time (current is supplied simultaneously at two locations), which is advantageous in improving productivity.
そうして、上記第１金属部材と第２金属部材の接合構造体に熱処理変形を多少生じたとしても、両金属部材の傾斜面部は互いに加圧当接したテーパ嵌合状態になっているから、この傾斜面部間に隙間を生ずることが避けられる。従って、当該接合構造体に外力が加わっても、その外力は上記加圧・通電による接合部とテーパ嵌合部とに分散して受けられ、応力集中が避けられる。すなわち、本発明によれば、繰り返しの衝撃にも強い接合構造体が得られる。 Thus, even if heat treatment deformation occurs to some extent in the joined structure of the first metal member and the second metal member, the inclined surface portions of both metal members are in a taper fitting state in which they are pressed against each other. It is possible to avoid a gap between the inclined surface portions. Therefore, even if an external force is applied to the joint structure, the external force is distributed and received in the joint portion and the taper fitting portion by the pressurization / energization, and stress concentration is avoided. That is, according to the present invention, a joined structure that is resistant to repeated impacts can be obtained.
好ましい接合方法では、上記第３工程では、第２金属部材の傾斜面部を第１金属部材の傾斜面部に圧入することにより、該両金属部材を互いの傾斜面部同士を加圧当接したテーパ嵌合状態にする。圧入により、両金属部材の結合が強固になり、当該嵌合部での熱処理変形による隙間の発生も確実に防止される。両金属部材の軸線に対する両金属部材の傾斜面部の傾斜角度は例えば１０度以上３０度以下にすることが好ましい。 In a preferred joining method, in the third step, the inclined surface portion of the second metal member is press-fitted into the inclined surface portion of the first metal member so that the two metal members are press-contacted with each other. Make a match. By press-fitting, the connection between both metal members is strengthened, and the generation of a gap due to heat treatment deformation at the fitting portion is reliably prevented. It is preferable that the inclination angle of the inclined surface portions of both metal members with respect to the axis of both metal members is, for example, 10 degrees or more and 30 degrees or less.
好ましい接合方法では、上記第１金属部材の上記傾斜面部を上記接合用内径部から上記軸方向に離れた部位に形成し、上記第３工程において、第２金属部材を第１金属部材の開口部に押し込んだときに、該両金属部材の接合用内径部及び接合用外径部による接合部と傾斜面部同士のテーパ嵌合部との間に閉空間が形成されるようにする。 In a preferred joining method, the inclined surface portion of the first metal member is formed at a position away from the joining inner diameter portion in the axial direction, and in the third step, the second metal member is an opening of the first metal member. When the two metal members are pushed in, a closed space is formed between the joining portion formed by the joining inner diameter portion and the joining outer diameter portion and the tapered fitting portion between the inclined surface portions.
リングマッシュ溶接法では、両金属部材のラップ代部分の塑性流動を利用して接合するから、塑性流動した金属の一部が接合部から軸方向の両側にはみ出す。これに対して、上述の如く、上記接合部とテーパ嵌合部の間に閉空間が形成されるようにすると、接合部からはみ出した金属材を閉空間に収容することができ、バリ処理工数を減らすことができる。 In the ring mash welding method, since joining is performed using plastic flow at the lap margin portion of both metal members, a part of the plastic fluidized metal protrudes from both sides in the axial direction from the joint. On the other hand, as described above, if a closed space is formed between the joint and the taper fitting portion, the metal material protruding from the joint can be accommodated in the closed space, and the burr processing man-hours can be accommodated. Can be reduced.
好ましい溶接方法では、上記第１工程及び第２工程において、上記両金属部材各々に、上記軸方向に相対し、第１金属部材の開口部に第２金属部材を押し込んだときに互いに当接することによって該第２金属部材の押込み量を規制するストッパ面を形成しておき、
上記第３工程において、第２金属部材を第１金属部材の開口部に該両金属部材の上記ストッパ面同士が当接するまで押し込むことにより、該両金属部材の上記傾斜面部同士を加圧当接した状態にする。
In a preferred welding method, in the first step and the second step, the metal members are in contact with each other when the second metal member is pushed into the opening of the first metal member so as to be opposed to the axial direction. By forming a stopper surface that restricts the pushing amount of the second metal member by,
In the third step, the second metal member is pressed into the opening of the first metal member until the stopper surfaces of the two metal members come into contact with each other, whereby the inclined surface portions of the two metal members are pressed against each other. To the state.
これにより、第１金属部材の開口部に対する第２金属の押込み量が上記ストッパ面によって定まり、両金属部材の傾斜面同士を確実に加圧当接させるための押込み量のコントロールが容易になる。 Thereby, the pushing amount of the second metal with respect to the opening of the first metal member is determined by the stopper surface, and the pushing amount for reliably bringing the inclined surfaces of the two metal members into pressure contact with each other can be easily controlled.
好ましい実施形態では、上記第２金属部材は、車両用シンクロメッシュ式手動変速機の回転軸に遊転自在に嵌められる変速ギヤであり、上記第１金属部材は、上記回転軸に固定されたクラッチハブに上記変速ギヤを接続するためのハブスリーブがスプライン結合するクラッチギヤである。 In a preferred embodiment, the second metal member is a transmission gear that is freely fitted on a rotation shaft of a vehicle synchromesh manual transmission, and the first metal member is a clutch fixed to the rotation shaft. A hub sleeve for connecting the transmission gear to the hub is a clutch gear to which a spline connection is made.
本発明によれば、第１金属部材と第２金属部材を軸方向に加圧しつつ通電し、両金属部材を接合用内径部と接合用外径部の塑性流動によって接合させたときに、両金属部材の傾斜面部同士が加圧当接したテーパ嵌合部が形成されるようにしたから、テーパ嵌合部によって外力による応力集中が避けられ、繰り返しの衝撃に強い接合構造体が得られ、生産性向上にも有利になる。 According to the present invention, when the first metal member and the second metal member are energized while being pressed in the axial direction, and both metal members are joined by the plastic flow of the joining inner diameter portion and the joining outer diameter portion, Since the tapered fitting part in which the inclined surface parts of the metal member are in pressure contact with each other is formed, stress concentration due to external force is avoided by the taper fitting part, and a joint structure strong against repeated impacts is obtained. It is also advantageous for improving productivity.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
＜実施形態１＞
図１に示すように、本実施形態は、車両用シンクロメッシュ式手動変速機のリング状のクラッチギヤ（第１金属部材）１と変速ギヤ（第２金属部材）２を接合するケースである。クラッチギヤ１及び変速ギヤ２の材質としては、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼やＳＣＭ４１５等の機械構造用合金鋼が好適である。
<
As shown in FIG. 1, the present embodiment is a case in which a ring-shaped clutch gear (first metal member) 1 and a transmission gear (second metal member) 2 of a synchromesh manual transmission for a vehicle are joined. As materials for the
変速ギヤ２は、手動変速機の回転軸に遊転自在に嵌められる動力伝達用のギヤである。変速ギヤ２は、歯が螺旋状になったヘリカルギヤであり、その螺旋歯３を有するギヤ部より軸方向に突出した円筒部４の突出端部にクラッチギヤ１が同軸で接合される。上記回転軸にはクラッチハブが該回転軸と一体に回転するように固定される。このクラッチハブにスプライン結合したハブスリーブがシフトレバーの操作によって軸方向にスライドしてクラッチギヤ１のスプライン５にスプライン結合することにより、クラッチハブと変速ギヤ２が接続される。クラッチギヤ１は、ハブスリーブのスライドに伴ってシンクロナイザーリングが嵌まる軸方向に突出した環状コーン部６を備えている。
The
[金属部材の接合方法]
クラッチギヤ１と変速ギヤ２は、両者を軸方向に加圧しつつ通電による抵抗発熱（ジュール熱）を利用して接合する。
[Method of joining metal parts]
The
−第１工程−
図２に示すように、クラッチギヤ（第１金属部材）１の開口部１ａを囲む内周壁部に、所定の内径を有する接合用内径部７と嵌合用傾斜面部８を軸方向に間隔をおいて形成する。
-First step-
As shown in FIG. 2, a joining
本実施形態では、接合用内径部７と嵌合用傾斜面部８の間に、接合用内径部７よりも径が大きくなった大内径部９を形成している。接合用内径部７と大内径部９の間には、接合用内径部７から大内径部９に向かって内径が漸次拡大した環状傾斜面部１０を形成している。嵌合用傾斜面部８は、大内径部９に続いており、接合用内径部７から軸方向に離れる距離が大きくなるに従って内径が漸次拡大するように傾斜している。この嵌合用傾斜面部８は環状に形成されている。クラッチギヤ１の軸線に対する嵌合用傾斜面部８の傾斜角度θは１０度以上３０度以下である。
In the present embodiment, a large
−第２工程−
図２に示すように、変速ギヤ（第２金属部材）２の円筒部４の外周壁部に、クラッチギヤ１の接合用内径部７に対応する接合用外径部１２と、クラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８に対応して内径が漸次拡大するように傾斜した環状の嵌合用傾斜面部１３を形成する。接合用外径部１２の直径は接合用内径部７の直径よりも大きくする。例えば、接合用外径部１２の直径は接合用内径部７の直径よりも０．６ｍｍ程度大きくすればよい。これにより、クラッチギヤ１と変速ギヤ２を軸方向に同軸で並べたときに、互いの接合用内径部７と接合用外径部１２が当該軸方向においてラップするようにする。同図において符号１４はラップ代である。
-Second step-
As shown in FIG. 2, the outer peripheral wall portion of the
本実施形態では、接合用外径部１２はギヤ部側に延長され、その延長端に外径が拡大するように段部１５が設けられ、該段部１５に嵌合用傾斜面部１３が続いている。変速ギヤ２の軸線に対する嵌合用傾斜面部１３の傾斜角度θは１０度以上３０度以下である。また、変速ギヤ２の外周壁部には、接合用外径部１２に続いて円筒部４の先端側に外径が漸次小さくなった環状傾斜面部１６を形成している。
In the present embodiment, the joining
変速ギヤ２には、嵌合用傾斜面部１３に続いて、クラッチギヤ１の端面と軸方向において相対するストッパ面１７を形成している。クラッチギヤ１の端面は、次の第３工程において、変速ギヤ２をクラッチギヤ１の開口部１ａに押し込んだとき、変速ギヤ２のストッパ面１７と当接することによって、変速ギヤ２の押込み量を規制するストッパ面１１を構成している。
The
−第３工程−
図３に示すように、クラッチギヤ１と変速ギヤ２を同軸にして軸方向に合わせ、一対の電極２１，２２によってクラッチギヤ１と変速ギヤ２を軸方向に加圧しつつ電源装置２０を作動させて通電する。
-Third step-
As shown in FIG. 3, the
この場合、クラッチギヤ１の接合用内径部７の嵌合用傾斜面部８側の端部である環状傾斜面部１０と、変速ギヤ２の接合用外径部１２の嵌合用傾斜面部１３とは反対側の端部である環状傾斜面部１６を全周にわたって上記軸方向に当てた状態にして、上記加圧及び通電を行なう。例えば、約６ＴＯＮの圧力を加えながら、１００〜２００ＫＡの通電とすればよい。これにより、クラッチギヤ１の接合用内径部７と変速ギヤ２の接合用外径部１２のラップ代部分が抵抗発熱によって軟化及び一部溶融し、加圧力によって塑性流動する。その結果、クラッチギヤ１のストッパ面（端面）１１と変速ギヤ２のストッパ面１７が当たるまで、変速ギヤ２がクラッチギヤ１の開口部１ａに押し込まれていく。
In this case, the annular
クラッチギヤ１のストッパ面１１に変速ギヤ２のストッパ面１７が当たる直前に、クラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８が変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３に当接する。そして、上記ストッパ面１１にストッパ面１７が当たるまで、変速ギヤ２がクラッチギヤ１の開口部１ａに押し込まれることにより、変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３がクラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８に圧入される。その後、上記通電を切るとともに、上記加圧を解除する。
Immediately before the
これにより、図４に示すように、クラッチギヤ１と変速ギヤ２よりなり、接合用内径部７と接合用外径部１２がラップ代部分において接合した接合部２３と、嵌合用傾斜面部８と嵌合用傾斜面部１３が加圧状態で当接したテーパ嵌合部２４とが軸方向に並んだ変速用のギヤ構造体が得られる。
As a result, as shown in FIG. 4, the joint 23 is composed of the
また、接合部２３とテーパ嵌合部２４の間には、クラッチギヤ１の大内径部９及び環状傾斜面部１０と、変速ギヤ２の接合用外径部１２の延長部１２ａ及び段部１５とによって閉空間２５が形成される。
Between the joint 23 and the
上記接合方法において、加圧及び通電を開始したときに電流が流れるのは、クラッチギヤ１の環状傾斜面部１０と変速ギヤ２の環状傾斜面部１６の接触箇所の１箇所である。従って、当該接触箇所において通電による所期のジュール熱が発生し、上記ラップ代部分での接合（軟化及び塑性流動）が円滑に行なわれる。
In the above joining method, the current flows when pressurization and energization are started at one of the contact points of the annular
クラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８が変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３に当接するに至ったときは、この当接部でも電流が流れる。しかし、その当接部は比較的広い面接触であり、しかも、電流の一部が流れるに過ぎないから、当該当接部でのジュール熱の発生量は少ない。従って、当該当接部では嵌合用傾斜面部８，１３の軟化・溶融を生ずることがない。そのため、変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３がクラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８に確実に圧入された状態になる。なお、クラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８が変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３に当接するに至る前に、接合用の通電を切るようにしてもよい。
When the fitting
また、上述の如く、変速ギヤ２をクラッチギヤ１の開口部１ａに、互いのストッパ面１１，１７同士が当たった状態になるまで押し込むことによって、嵌合用傾斜面部１３を嵌合用傾斜面部８に圧入するようにしている。そのため、節度のある圧入になり、その結果、嵌合用傾斜面部８と嵌合用傾斜面部１３のテーパ嵌合が確実になる。
Further, as described above, the
また、上記接合において、塑性流動したラップ代部分の金属は接合部２３から軸方向の両側にはみ出す。テーパ嵌合部２４側にはみ出した金属は、接合部２３とテーパ嵌合部２４の間の閉空間２５に収容されるから、外部にはみ出すことがない。従って、接合部２３からテーパ嵌合部２４の反対側にはみ出し金属のみを除去すればよく、バリ処理工数を減らすことができる。
Further, in the above-described joining, the plastic-flowing lap margin metal protrudes from the joint 23 to both sides in the axial direction. Since the metal protruding to the
[変速用ギヤ構造体について]
変速用ギヤ構造体には熱処理（焼入れ及び焼戻し）が行なわれる。この熱処理の結果、クラッチギヤ１の端面１１と変速ギヤ２のストッパ面１７の間に微小隙間を生ずることがある。しかし、クラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８と変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３は、互いに加圧当接したテーパ嵌合状態になっているため、クラッチギヤ１及び変速ギヤ２に多少の熱処理変形があったとしても、嵌合用傾斜面部８と嵌合用傾斜面部１３の間に隙間を生ずることは避けられる。
[About gear structure for gear shifting]
The transmission gear structure is subjected to heat treatment (quenching and tempering). As a result of this heat treatment, a minute gap may be formed between the
従って、変速の際にクラッチペダルの踏み込みが甘い状態でシフトレバーが操作された場合でも、接合部２３の一端（テーパ嵌合部２４側の端）に応力集中を生ずること、すなわち、クラックが入ることが避けられる。この点を説明すると、この場合、ハブスリーブのスプラインがクラッチギヤ１のスプライン４に噛み合う際に、該クラッチギヤ１に大きな衝撃が加わる。しかし、クラッチギヤ１と変速ギヤ２は、接合部２３で接合されているだけでなく、テーパ嵌合部２４で面接触しているため、衝撃荷重は接合部２３とテーパ嵌合部２４に分散される。そのため、接合部２３の一端に大きな衝撃荷重が入力されることがなく、上記のようなシフトレバーの操作が繰り返されても、接合部２３の一端からクラッチギヤ１又は変速ギヤ２にクラックが入ることが避けられる。
Accordingly, even when the shift lever is operated with the clutch pedal being depressed at the time of shifting, stress concentration occurs at one end of the joint portion 23 (the end on the
＜実施形態２＞
本実施形態を図５及び図６に基いて説明する。本実施形態は、クラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８及び変速ギヤ２の嵌合用傾斜面部１３の位置が実施形態１と異なる。
<
This embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the positions of the fitting
図５に示すように、クラッチギヤ１の内周壁部には、実施形態１と同じく、接合用内径部７、環状傾斜面部１０及び大内径部９が軸方向において順に形成されている。しかし、実施形態１とは違って、第１工程では、大内径部９に続くようにストッパ面１１を形成し、このストッパ面１１に続くように嵌合用傾斜面部８を形成するようにしている。
As shown in FIG. 5, the inner peripheral wall portion of the
このクラッチギヤ１の嵌合用傾斜面部８及びストッパ面の配置に対応して、変速ギヤ２の外周壁部においても、第２工程では、接合用外径部１２の延長部１２ａの端に続くようにストッパ面１７を形成し、このストッパ面１７に続くように嵌合用傾斜面部１３を形成するようにしている。
Corresponding to the arrangement of the fitting
第３工程は、実施形態１と同様に行なうことができる。すなわち、クラッチギヤ１と変速ギヤ２を同軸にして、クラッチギヤ１の環状傾斜面部１０と変速ギヤ２の環状傾斜面部１６を全周にわたって上記軸方向に当てた状態にする。その状態で、一対の電極によってクラッチギヤ１と変速ギヤ２を軸方向に加圧しつつ通電する。
The third step can be performed in the same manner as in the first embodiment. That is, the
これにより、クラッチギヤ１の接合用内径部７と変速ギヤ２の接合用外径部１２のラップ代部分が抵抗発熱によって軟化及び一部溶融し、加圧力によって塑性流動する。そして、クラッチギヤ１のストッパ面１１に変速ギヤ２のストッパ面１７が当たるまで、変速ギヤ２がクラッチギヤ１の開口部１ａに押し込まれていく。
As a result, the lap margin portion of the joining
その結果、図６に示すように、クラッチギヤ１の接合用内径部７と変速ギヤ２の接合用外径部１２がラップ代部分において接合した接合部２３と、嵌合用傾斜面部８と嵌合用傾斜面部１３が加圧状態で当接したテーパ嵌合部２４とを有する変速用のギヤ構造体が得られる。また、接合部２３とテーパ嵌合部２４の間に、クラッチギヤ１の大内径部９及び環状傾斜面部１０と、変速ギヤ２の接合用外径部１２の延長部１２ａ及びストッパ面１７とによって閉空間２５が形成される。
As a result, as shown in FIG. 6, the joining
よって、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果が得られる。
Therefore, also in this embodiment, the same effect as
＜実施形態３＞
図７に示すように、本実施形態はリングギヤ（第１金属部材）３１とデフケース（第２金属部材）３２を接合するケースである。デフケース３２は、ディファレンシャル機構のピニオンギアやサイドギアを収納するケースであり、その材質としてはＦＣＤ４５０やＦＣＤ５５０等の球状黒鉛鋳鉄が好適である。リングギア３１は、変速機から伝達される駆動力を受けるギア部品であり、その材質としては、ＳＣＲ４２０Ｈ等の浸炭焼入れ鋼が好適である。
<
As shown in FIG. 7, the present embodiment is a case in which a ring gear (first metal member) 31 and a differential case (second metal member) 32 are joined. The
−第１工程−
図８に示すように、リングギヤ３１の開口部３１ａを囲む内周壁部に、実施形態１と同様に、所定の内径を有する接合用内径部３３と環状の嵌合用傾斜面部３４を軸方向に間隔をおいて形成し、接合用内径部３３と嵌合用傾斜面部３４の間に、接合用内径部３３よりも径が大きくなった大内径部３５を形成し、接合用内径部３３と大内径部３５の間に、環状傾斜面部３６を形成する。リングギヤ３１の軸線に対する嵌合用傾斜面部３４の傾斜角度θは１０度以上３０度以下である。このリングギヤ３１はその端面をストッパ面３７としている。
-First step-
As shown in FIG. 8, the inner peripheral wall portion surrounding the opening 31 a of the
−第２工程−
図８に示すように、デフケース３２の外周壁部に、リングギヤ３１の接合用内径部３３及び嵌合用傾斜面部３４に対応する接合用外径部４１及び環状の嵌合用傾斜面部４２を形成する。接合用外径部４１の直径は接合用内径部３３の直径よりも大きくし、接合用内径部３３と接合用外径部４１が軸方向においてラップするようにする（ラップ代４３）。実施形態１と同じく、接合用外径部４１の延長部の端に段部４４を介して嵌合用傾斜面部４２が続いている。デフケース３２の軸線に対する嵌合用傾斜面部４２の傾斜角度θは１０度以上３０度以下である。デフケース３２の外周壁部には、接合用外径部４１に続いて外径が漸次小さくなった環状傾斜面部４５を形成している。
-Second step-
As shown in FIG. 8, a joining
デフケース３２には、嵌合用傾斜面部４２に続いて、リングギヤ３１のストッパ面３７と軸方向において相対し、第３工程におけるデフケース３２の押込み量を規制するストッパ面４６を形成している。
The
−第３工程−
図９に示すように、リングギヤ３１とデフケース３２を同軸にして軸方向に合わせる。すなわち、リングギヤ３１の環状傾斜面部３６とデフケース３２の環状傾斜面部４５を全周にわたって当てた状態にする。その状態で、一対の電極５１，５２によってリングギヤ３１とデフケース３２を軸方向に加圧しつつ通電する。これにより、リングギヤ３１の接合用内径部３３とデフケース３２の接合用外径部４１のラップ代部分が抵抗発熱によって軟化及び一部溶融して塑性流動を起こす。その結果、リングギヤ３１のストッパ面３７にデフケース３２のストッパ面４６が当たるまで、デフケース３２がリングギヤ３１の開口部３１ａに押し込まれていく。
-Third step-
As shown in FIG. 9, the
これにより、図１０に示すように、リングギヤ３１の接合用内径部３３とデフケース３２の接合用外径部４１がラップ代部分において接合した接合部４７と、嵌合用傾斜面部３４と嵌合用傾斜面部４２が加圧状態で当接したテーパ嵌合部４８とを有するリングギヤ付デフケースが得られる。また、接合部４７とテーパ嵌合部４８の間に、リングギヤ３１の嵌合用傾斜面部３４の延長部、大内径部３５及び環状傾斜面部３６と、デフケース３２の接合用外径部４１の延長部４１ａ及び段部４４とによって閉空間４９が形成される。
As a result, as shown in FIG. 10, a joining
よって、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果が得られる。
Therefore, also in this embodiment, the same effect as
リングギヤ３１とデフケース３２を接合するケースにおいても、実施形態２と同じく、嵌合用傾斜面部３４，４２によるテーパ嵌合部４８とストッパ面３７，４８によるストッパ部の位置を軸方向において逆にすることができる。
Also in the case where the
１ クラッチギヤ（第１金属部材）
１ａ 開口部
２ 変速ギヤ（第２金属部材）
７ 接合用内径部
８ 嵌合用傾斜面部
１１ ストッパ面
１２ 接合用外径部
１３ 嵌合用傾斜面部
１４ ラップ代
１７ ストッパ面
２３ 接合部
２４ テーパ嵌合部
２５ 閉空間
３１ リングギヤ（第１金属部材）
３１ａ 開口部
３２ デフケース（第２金属部材）
３３ 接合用内径部
３４ 嵌合用傾斜面部
３７ ストッパ面
４１ 接合用外径部
４２ 嵌合用傾斜面部
４６ ストッパ面
４７ 接合部
４８ テーパ嵌合部
４９ 閉空間
1 Clutch gear (first metal member)
DESCRIPTION OF
33 Inner diameter portion for joining 34 Inclined surface portion for fitting 37
Claims (9)
上記第１金属部材の内周壁部に、所定の内径を有する接合用内径部と、該接合用内径部から軸方向に離れる距離が大きくなるに従って内径が漸次拡大するように傾斜した傾斜面部とを形成する第１工程と、
上記第２金属部材の外周壁部に、上記接合用内径部に対応する接合用外径部と上記傾斜面部に対応する傾斜面部を形成する第２工程と、
上記両金属部材を上記軸方向に合わせ、一対の電極によって上記軸方向に加圧しつつ通電する第３工程とを備え、
上記第２工程では、上記第１金属部材の接合用内径部と上記第２金属部材の接合用外径部が上記軸方向においてラップするように、該接合用外径部の直径を該接合用内径部の直径よりも大きくし、
上記第３工程では、上記第１金属部材の上記接合用内径部の上記傾斜面部側の端部と、上記第２金属部材の上記接合用外径部の上記傾斜面部とは反対側の端部を全周にわたって上記軸方向に当てた状態で、上記加圧及び通電を行ない、
上記加圧及び通電により、上記両金属部材の上記接合用内径部と上記接合用外径部のラップ代部分を塑性流動させて、該両金属部材の上記傾斜面部同士が互いに加圧当接したテーパ嵌合状態になるように、上記第２金属部材を上記第１金属部材の上記開口部に押し込むことを特徴とする金属部材の接合方法。 A first metal member provided with an opening and a second metal member having an outer peripheral wall that can partially contact the inner peripheral wall surrounding the opening of the first metal member are pressurized in the axial direction. While joining by resistance heating by energization,
On the inner peripheral wall portion of the first metal member, a joining inner diameter portion having a predetermined inner diameter, and an inclined surface portion inclined so that the inner diameter gradually increases as the distance away from the joining inner diameter portion in the axial direction increases. A first step of forming;
A second step of forming, on the outer peripheral wall portion of the second metal member, an outer diameter portion for bonding corresponding to the inner diameter portion for bonding and an inclined surface portion corresponding to the inclined surface portion;
A third step in which both the metal members are aligned in the axial direction and energized while being pressed in the axial direction by a pair of electrodes;
In the second step, the diameter of the outer diameter portion for bonding is set so that the inner diameter portion for bonding of the first metal member and the outer diameter portion for bonding of the second metal member wrap in the axial direction. Larger than the diameter of the inner diameter part,
In the third step, the end on the inclined surface portion side of the joining inner diameter portion of the first metal member and the end portion on the opposite side of the inclined surface portion of the joining outer diameter portion of the second metal member. Is applied in the axial direction over the entire circumference, the pressure and energization is performed,
By the pressurization and energization, the inner diameter portion for joining and the lap margin portion of the outer diameter portion for joining are plastically flowed, and the inclined surface portions of the two metal members are in pressure contact with each other. The metal member joining method, wherein the second metal member is pushed into the opening of the first metal member so as to be in a taper fitting state.
上記第３工程では、上記第２金属部材の上記傾斜面部を上記第１金属部材の上記傾斜面部に圧入することにより、該両金属部材を互いの傾斜面部同士が加圧当接したテーパ嵌合状態にすることを特徴とする金属部材の接合方法。 In claim 1,
In the third step, the inclined surface portion of the second metal member is press-fitted into the inclined surface portion of the first metal member, whereby the two metal members are press-fitted to each other by the inclined surface portions. A method for joining metal members, characterized in that the metal member is in a state.
上記第１金属部材の上記傾斜面部を上記接合用内径部から上記軸方向に離れた部位に形成し、
上記第３工程において、上記第２金属部材を上記第１金属部材の上記開口部に押し込んだときに、上記両金属部材の上記接合用内径部及び上記接合用外径部による接合部と上記傾斜面部同士のテーパ嵌合部との間に閉空間が形成されるようにすることを特徴とする金属部材の接合方法。 In claim 1 or claim 2,
Forming the inclined surface portion of the first metal member in a portion away from the joining inner diameter portion in the axial direction;
In the third step, when the second metal member is pushed into the opening of the first metal member, the joint portion and the slope formed by the joining inner diameter portion and the joining outer diameter portion of the both metal members. A method for joining metal members, characterized in that a closed space is formed between the taper fitting portions of the surface portions.
上記第１工程及び第２工程において、上記両金属部材各々に、上記軸方向に相対し、上記第１金属部材の上記開口部に上記第２金属部材を押し込んだときに違いに当接することによって該第２金属部材の押込み量を規制するストッパ面を形成しておき、
上記第３工程において、上記第２金属部材を上記第１金属部材の上記開口部に該両金属部材の上記ストッパ面同士が当接するまで押し込むことにより、該両金属部材の上記傾斜面部同士を加圧当接した状態にすることを特徴とする金属部材の接合方法。 In any one of Claim 1 thru | or 3,
In the first step and the second step, the two metal members are in contact with each other in a difference when the second metal member is pushed into the opening of the first metal member, relative to the axial direction. Forming a stopper surface for regulating the pushing amount of the second metal member;
In the third step, the second metal member is pushed into the opening of the first metal member until the stopper surfaces of the two metal members come into contact with each other, thereby adding the inclined surface portions of the two metal members to each other. A method for joining metal members, wherein the metal members are brought into pressure contact.
上記第２金属部材は、車両用シンクロメッシュ式手動変速機の回転軸に遊転自在に嵌められる変速ギヤであり、
上記第１金属部材は、上記回転軸に固定されたクラッチハブに上記変速ギヤを接続するためのハブスリーブがスプライン結合するクラッチギヤであることを特徴とする金属部材の接合方法。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The second metal member is a transmission gear that is freely fitted on a rotating shaft of a vehicle synchromesh manual transmission,
The metal member joining method according to claim 1, wherein the first metal member is a clutch gear in which a hub sleeve for connecting the transmission gear to a clutch hub fixed to the rotating shaft is spline-coupled.
上記第１金属部材の内周壁部と上記第２金属部材の外周壁部の間に、該内周壁部と外周壁部の塑性流動によって接合した接合部と、該内周壁部の傾斜面と外周壁部の傾斜面が加圧状態で当接したテーパ嵌合部とが、軸方向に並ぶように設けられていることを特徴とする金属部材の接合構造。 A joining structure of an inner peripheral wall portion surrounding the opening portion of the first metal member provided with the opening portion and an outer peripheral wall portion of the second metal member,
Between the inner peripheral wall portion of the first metal member and the outer peripheral wall portion of the second metal member, a joint portion joined by plastic flow of the inner peripheral wall portion and the outer peripheral wall portion, an inclined surface and an outer periphery of the inner peripheral wall portion A joining structure of metal members, characterized in that a tapered fitting portion in which an inclined surface of a wall portion abuts in a pressurized state is provided so as to be aligned in the axial direction.
上記第１金属部材と上記第２金属部材に、該両金属部材の軸方向において互いに当接したストッパ面を備えていることを特徴とする金属部材の接合構造。 In claim 6,
A metal member joining structure, wherein the first metal member and the second metal member are provided with stopper surfaces that are in contact with each other in the axial direction of the two metal members.
上記接合部と上記テーパ嵌合部の間に閉空間が形成されていることを特徴とする金属部材の接合構造。 In claim 6 or claim 7,
A metal member bonding structure, wherein a closed space is formed between the bonding portion and the taper fitting portion.
上記第２金属部材は、車両用シンクロメッシュ式手動変速機の回転軸に遊転自在に嵌められる変速ギヤであり、
上記第１金属部材は、上記変速ギヤを上記回転軸に固定されたクラッチハブに接続するためのハブスリーブがスプライン結合するクラッチギヤであることを特徴とする金属部材の接合構造。 In any one of Claims 6 thru | or 8,
The second metal member is a transmission gear that is freely fitted on a rotating shaft of a vehicle synchromesh manual transmission,
The metal member joining structure according to claim 1, wherein the first metal member is a clutch gear in which a hub sleeve for connecting the transmission gear to a clutch hub fixed to the rotating shaft is splined.
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