JPH0663775A - 環状部材と軸状部材とを接合する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極めて簡易且つ低コストな方法により摩擦接
合法を用いて環状部材と軸状部材とを強固に接合し得る
ようにする。 【構成】 環状部材１の外周面に対して軸状部材２の端
面を摩擦圧接法により接合するに当たって、前記環状部
材１の外周面に、前記軸状部材２の端面全体が当接し得
る平面部１a,１aを軸方向全長に亘って予め形成するよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、摩擦圧接法を用いて
環状部材と軸状部材とを接合する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に行なわれていた物体同士の接
合方法としては、溶接等が良く知られているが、溶接に
よる接合では、ブローホール等の溶接欠陥の発生、熱ひ
ずみによる寸法精度の低下、開先・インロー等の溶接前
工程が必要となること、異種金属・非鉄金属の接合がで
きないこと、火花の飛散・ガス発生などの不具合があ
る。

【０００３】そこで、近年、物体同士を接合する方法と
して、物体同士を摩擦接触させた際に生ずる摩擦熱エネ
ルギーを有効に利用し、さらに高い圧力を加えて物体同
士を接合する摩擦接合法が開発されている。

【０００４】上記摩擦接合法による環状部材と軸状部材
との接合は、図３に示すように、固定状態とされた環状
部材１の外周面に対して軸状部材２の端面２aを一定圧
力で圧接し、その状態のもとに軸状部材２を矢印Ｍで示
すように回転させる摩擦発熱工程と、該摩擦発熱工程に
おいて両者の接触面が摩擦熱により温度上昇し、両者間
に高温層が形成された時点で、軸状部材２の回転を急停
止した後、軸状部材２を矢印Ｐで示す方向に高い圧力
(即ち、アプセット圧)で押圧することにより両者を接合
するアプセット加圧工程とにより行なわれることとなっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、摩擦
接合法によって環状部材１と軸状部材２とを接合する場
合、環状部材１の外周面に軸状部材２の端面を圧接する
こととなっているため、環状部材１の外径Ｄと軸状部材
２の外径dとの関係によっては、軸状部材２の端面と環
状部材１の外周面との接触が十分に得られない場合が生
じ、両者が接触している部分では発熱作用が得られる
が、両者が接触していない部分では冷却作用が働いてし
まうこととなり、接合強度不足の原因となるという不具
合がある。

【０００６】そこで、従来から環状部材１の外径Ｄと軸
状部材２の外径dとの比を、５:１以上とするのが望まし
いとされてきている。従って、摩擦接合による得られる
部品としての製品形状を決定する際に、Ｄ／d≧５とい
う制約を受けることとなり、製品形状の自由度が得られ
ないという不具合がある。

【０００７】上記不具合を解消するためには、図４およ
び図５に示すように、環状部材１あるいは軸状部材２に
対して予備加工を施すことが考えられる。

【０００８】図４に示す方法の場合、外径d₁(d₁＞d)の
軸状部材２の接合側端部のみを外径dとなるように切削
加工するようにしているが、この場合、軸状部材２への
追加加工が必要となるとともに、軸状部材２の強度に対
して接合部の強度が低下するという問題がある。

【０００９】図５に示す方法の場合、環状部材１の外周
に軸状部材２の外径dと等しい凸状部１aを一体に突設す
るようにしているが、この場合、環状部材１を製作する
に当たって鋳造法等を採用しなければならず、コストア
ップにつながるという問題がある。

【００１０】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、極めて簡易且つ低コストな方法により摩擦接合法
を用いて環状部材と軸状部材とを強固に接合し得るよう
にすることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明では、上記課題
を解決するための方法として、環状部材の外周面に対し
て軸状部材の端面を摩擦圧接法により接合するに当たっ
て、前記環状部材の外周面に、前記軸状部材の端面全体
が当接し得る平面部を軸方向全長に亘って予め形成する
ようにしている。

【００１２】

【作用】本願発明では、上記方法によって次のような作
用が得られる。

【００１３】即ち、環状部材を製作するに当たって、引
き抜き法あるいは冷間鍛造法を採用するだけで、環状部
材の外周面に平面部が簡単に形成できるとともに、環状
部材の肉圧調節も容易となる。

【００１４】

【発明の効果】本願発明によれば、環状部材の外周面に
対して軸状部材の端面を摩擦圧接法により接合するに当
たって、前記環状部材の外周面に、前記軸状部材の端面
全体が当接し得る平面部を軸方向全長に亘って予め形成
するようにしたので、環状部材を製作する際に引き抜き
法あるいは冷間鍛造法を採用するだけで、所望の環状部
材形状が得られるとともに、環状部材の肉圧調節も容易
となり、従来例におけるように素材に対する追加加工を
施さなくとも、極めて強固な摩擦接合が得られるという
優れた効果がある。

【００１５】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本願発明の好適
な実施例を説明する。

【００１６】本実施例の場合、図１および図２に示すよ
うに、環状部材１の外周面に対して軸状部材２の端面を
摩擦圧接法により接合するに当たって、前記環状部材１
の外周面に、前記軸状部材２の端面全体が当接し得る一
対の平面部１a,１aが１８０°の位相差をもち且つ軸方
向全長に亘って予め形成するようにしている。

【００１７】前記平面部１a,１aの形成は、環状部材１
を製作する際に引き抜き法あるいは冷間鍛造法を採用す
ることにより行なわれる。つまり、環状部材１の製作時
に用いられる金型の断面形状を工夫することにより、追
加加工することなく平面部１a,１aが得られるのであ
る。

【００１８】上記のようにして得られた環状部材１は固
定治具３により位置決め固定されるが、この際、接合部
の反対側に位置する平面部１aを基準にして位置決めす
ることができる。しかる後、環状部材１の平面部１aに
対して軸状部材２の端面を圧接しつつ軸状部材２を矢印
Ｍ方向に高速回転させると、平面部１aに対して軸状部
材２の端面全体が接触した状態で摩擦圧接されることと
なり、接触部分に生ずる摩擦熱エネルギーによって接合
部の温度が上昇して、両者間に高温層が形成される。そ
こで、軸状部材２の回転を急停止した後、軸状部材２を
矢印Ｐで示す方向に高い圧力(即ち、アプセット圧)で押
圧し、両者を接合する。かくして、環状部材１と軸状部
材２とが一体的に接合された製品が得られるのである。

【００１９】上記したように、本実施例によれば、環状
部材１の外周面に、軸状部材１の端面全体が当接し得る
一対の平面部１a,１aを１８０°の位相差をもち且つ軸
方向全長に亘って予め形成するようにしているため、環
状部材１を製作する際に引き抜き法あるいは冷間鍛造法
を採用するだけで、所望の環状部材形状が得られるとと
もに、環状部材１の肉圧調節も容易となり、従来例にお
けるように素材に対する追加加工を施さなくとも、極め
て強固な摩擦接合が得られる。

【００２０】また、環状部材１の外周面に一対の平面部
１a,１aを１８０°の位相差をもって形成するようにし
ているため、摩擦接合時に環状部材１を固定する際に、
接合部の反対側に位置する平面部１aを基準にして位置
決めできることとなり、摩擦接合を行う際の工程管理が
容易となる。

【００２１】なお、上記実施例では、環状部材の外周に
形成される平面部を一対としているが、一面のみの平面
部でもよく、数対の平面部を形成してもよい(換言すれ
ば、環状部材の外周形状を多角形としてもよい)ことは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかる環状部材と軸状部材とを接合
する方法の具体例を示す側面図である。

【図２】本願発明にかかる環状部材と軸状部材とを接合
する方法における環状部材と軸状部材の斜視図である。

【図３】従来の環状部材と軸状部材とを接合する方法の
一つの例を説明するための側面図である。

【図４】従来の環状部材と軸状部材とを接合する方法の
他の例を説明するための側面図である。

【図５】従来の環状部材と軸状部材とを接合する方法の
もう一つの他の例を説明するための側面図である。

【符号の説明】

１は環状部材、１aは平面部、２は軸状部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状部材の外周面に対して軸状部材の端
   面を摩擦圧接法により接合するに当たって、前記環状部
   材の外周面に、前記軸状部材の端面全体が当接し得る平
   面部を軸方向全長に亘って予め形成するようにしたこと
   を特徴とする環状部材と軸状部材とを接合する方法。