説明

パイプの接合方法

【課題】接合部分において優れた耐久信頼性が得られるパイプの接合方法、を提供する。
【解決手段】パイプの接合方法は、相対的に小さい肉厚Tに形成された肉薄パイプ31と、相対的に大きい肉厚Tに形成され、肉薄パイプ31の肉厚Tよりも小さい肉厚Tに形成された肉薄パイプ31に対する接合面21aを有する肉厚パイプ21とを準備する工程と、肉薄パイプ31と肉厚パイプ21とを摩擦圧接法により接合する工程とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、一般的には、パイプの接合方法に関し、より特定的には、摩擦圧接法を利用したパイプの接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のパイプの接合方法に関して、たとえば、特開2004−141933号公報には、肉薄パイプと肉厚パイプの圧接部に生じるバリ隅部の疲労破壊の起点となるシャープエッジの発生を回避し、圧接部の耐久信頼性を向上することを目的としたプロペラシャフトの摩擦圧接方法が開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示されたプロペラシャフトの摩擦圧接方法においては、肉薄パイプの内径を肉厚パイプの内径よりも小径に設定する。
【0003】
また、特開2005−271016号公報には、高い接合強度が得られるとともに、接合時におけるアルミニウム合金管の変形を抑制することを目的とした、鋼管とアルミニウム合金中空部材との摩擦圧接法が開示されている(特許文献2)。また、特開2002−224857号公報には、接合界面に金属間化合物や酸化物等をほとんど残留させず、良好な接合強度を得ることを目的とした異種金属中空部材間の接合構造およびその接合方法が開示されている(特許文献3)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−141933号公報
【特許文献2】特開2005−271016号公報
【特許文献3】特開2002−224857号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の特許文献1に開示されるように、プロペラシャフトの製造工程において、パイプ同士を接合するための手段として摩擦圧接法が利用されている。摩擦圧接法では、パイプの端面同士を当接した状態で両パイプを相対回転させることによって、摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によりパイプを接合する。この際、パイプ端面が変形することによってカール状のバリが発生する。しかしながら、このバリが、パイプの周面から急激に立ち上がるシャープエッジ形状に形成されると、パイプ接合部分の耐久信頼性が損なわれるおそれがある。
【0006】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、接合部分において優れた耐久信頼性が得られるパイプの接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の1つの局面に従ったパイプの接合方法は、相対的に小さい肉厚に形成された第1パイプと、相対的に大きい肉厚に形成された第2パイプとを準備する工程と、第1パイプと第2パイプとを摩擦圧接法により接合する工程とを備える。第2パイプは、第1パイプの肉厚よりも小さい肉厚に形成された第1パイプに対する接合面を有する。
【0008】
このように構成されたパイプの接合方法によれば、第2パイプは第1パイプの肉厚よりも小さい肉厚に形成された接合面を有するため、接合工程で生じるバリが第2パイプ側から受ける力を小さく抑えることができる。これにより、肉薄の第1パイプ側へと向かうシャープエッジ形状のバリが形成されることを抑制できる。結果、第1パイプおよび第2パイプの接合部分において、優れた耐久信頼性を得ることができる。
【0009】
この発明の別の局面に従ったパイプの接合方法は、相対的に小さい強度を有する第1パイプと、相対的に大きい強度を有する第2パイプとを準備する工程と、第1パイプと第2パイプとを摩擦圧接法により接合する工程とを備える。第2パイプは、第1パイプの肉厚よりも小さい肉厚に形成された第1パイプに対する接合面を有する。
【0010】
このように構成されたパイプの接合方法によれば、第2パイプは第1パイプの肉厚よりも小さい肉厚に形成された接合面を有するため、接合工程で生じるバリが第2パイプ側から受ける力を小さく抑えることができる。これにより、低強度の第1パイプ側へと向かうシャープエッジ形状のバリが形成されることを抑制できる。結果、第1パイプおよび第2パイプの接合部分において、優れた耐久信頼性を得ることができる。
【0011】
また好ましくは、第1パイプと第2パイプとを接合する工程は、第1パイプおよび第2パイプの径方向において、第2パイプの接合面が第1パイプの接合面に内包されるように、第1パイプと第2パイプとを突き合わせる工程を含む。
【0012】
このように構成されたパイプの接合方法によれば、肉薄もしくは低強度の第1パイプ側へと向かうシャープエッジ形状のバリが形成されることを抑制できる。
【発明の効果】
【0013】
以上に説明したように、この発明に従えば、接合部分において優れた耐久信頼性が得られるパイプの接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】プロペラシャフトの一部を示す断面図である。
【図2】図1中のプロペラシャフトの製造工程を示す断面図である。
【図3】この発明の実施の形態2におけるパイプの接合方法の工程を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【0016】
(実施の形態1)
図1は、プロペラシャフトの一部を示す断面図である。図1を参照して、プロペラシャフト10は、車両に搭載され、代表的には、動力をトランスミッションから駆動側の車軸まで伝達する役割を果たす。プロペラシャフト10は、続いて説明する本実施の形態におけるパイプの接合方法を用いて製造される。
【0017】
プロペラシャフト10は、肉厚パイプ21と肉薄パイプ31とが接合されて形成されている。本実施の形態では、肉厚パイプ21は、プロペラシャフト10のチューブを構成する長尺の筒部材からなる。肉薄パイプ31は、連結部として機能するジョイントヨークを構成し、肉厚パイプ21と比較して短尺の筒部材からなる。肉厚パイプ21と肉薄パイプ31とは、同軸上に配置されている。
【0018】
肉厚パイプ21および肉薄パイプ31は、金属から形成されている。肉厚パイプ21と肉薄パイプ31とは、同じ金属から形成されてもよいし、互いに異なる金属から形成されてもよい。
【0019】
図2は、図1中のプロペラシャフトの製造工程を示す断面図である。図中には、図1中の2点鎖線IIで囲まれた範囲に対応する部分が拡大して示されている。
【0020】
図2を参照して、まず、本実施の形態におけるパイプの接合方法の基本的な工程について説明すると、本実施の形態におけるパイプの接合方法は、相対的に小さい肉厚Tに形成された第1パイプとしての肉薄パイプ31と、相対的に大きい肉厚Tに形成された第2パイプとしての肉厚パイプ21とを準備する工程と、肉薄パイプ31と肉厚パイプ21とを摩擦圧接法により接合する工程とを備える。肉厚パイプ21は、肉薄パイプ31の肉厚Tよりも小さい肉厚Tに形成された肉薄パイプ31に対する接合面21aを有する。
【0021】
続いて、本実施の形態におけるパイプの接合方法の工程について詳細に説明する。
図2(A)を参照して、まず、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21を準備する。肉薄パイプ31は、肉厚Tを有し、肉厚パイプ21は、肉厚Tよりも大きい肉厚Tを有する。肉厚パイプ21および肉薄パイプ31は、それぞれ、接合面21aおよび接合面31aを有する。接合面21aおよび接合面31aは、それぞれ、筒状に延びる肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の先端に形成されている。
【0022】
肉厚パイプ21は、テーパ部25を有する。テーパ部25は、肉厚パイプ21の外周面が接合面21aに近接するほど縮径し、肉厚パイプ21の内周面が接合面21aに近接するほど拡径するように、テーパ状に形成されている。肉薄パイプ31は、接合面31aに向けて一定の肉厚Tを有するように形成されている。肉厚パイプ21は、接合面21aにおいて、肉厚Tよりも小さい肉厚Tを有する。
【0023】
接合面31aと接合面21aとが互いに対向するように、肉薄パイプ31と肉厚パイプ21とを同軸上に位置決めする。
【0024】
図2(B)を参照して、次に、摩擦圧接法により、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21を接合する。
【0025】
より具体的には、肉薄パイプ31の接合面31aと肉厚パイプ21の接合面21aとを当接した状態で、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21を相対回転させる。この際、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の径方向において、肉厚パイプ21の接合面21aが肉薄パイプ31の接合面31aに内包されるように、肉薄パイプ31と肉厚パイプ21とを突き当てる。言い換えれば、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の軸方向において、接合面21aを接合面31a上に投影した場合に、投影した接合面21aの全体が接合面31aに含まれる。
【0026】
図2(C)を参照して、接合面31aと接合面21aとの間に摩擦熱が発生し、この摩擦熱を利用して肉薄パイプ31および肉厚パイプ21を接合する。
【0027】
以上に説明した、摩擦圧接法による肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の接合工程においては、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の内周側に、それぞれ圧接カール47および圧接カール42が発生し、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の外周側に、それぞれ圧接カール46および圧接カール41が発生する。
【0028】
本実施の形態では、肉厚パイプ21に、肉薄パイプ31の肉厚Tよりも小さい肉厚Tを有するテーパ部25が形成される構成により、肉薄パイプ31から発生する圧接カール47および圧接カール46が、肉厚パイプ21および圧接カール42,41から押し上げる力を受けない。これにより、圧接カールの根元が丸みを帯び、疲労回復の起点となるシャープエッジが形成されることを抑制できる。
【0029】
さらに本実施の形態では、摩擦圧接時における肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の寄り代を、テーパ部25の全長L以上に設定する。これにより、接合完了後における肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の接合面積を十分に確保することができる。
【0030】
このように構成された、この発明の実施の形態1におけるパイプの接合方法によれば、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21の接合部分にシャープエッジが形成されることを抑制し、プロペラシャフト10の耐久信頼性を向上させることができる。
【0031】
なお、本実施の形態では、プロペラシャフト10のチューブ側に肉厚パイプ21が配置され、ジョイントヨーク側に肉薄パイプ31が配置される場合について説明したが、プロペラシャフト10は、肉薄パイプ31および肉厚パイプ21が逆に配置される構成であってもよい。
【0032】
(実施の形態2)
図3は、この発明の実施の形態2におけるパイプの接合方法の工程を示す断面図である。本実施の形態におけるパイプの接合方法は、実施の形態1におけるパイプの接合方法と比較して、基本的には同様の工程を備える。以下、重複する工程については、その説明を繰り返さない。
【0033】
図3を参照して、まず、本実施の形態におけるパイプの接合方法の基本的な工程について説明すると、本実施の形態におけるパイプの接合方法は、相対的に小さい強度を有する第1パイプとして低強度パイプ131と、相対的に大きい強度を有する第2パイプとしての高強度パイプ121とを準備する工程と、低強度パイプ131と高強度パイプ121とを摩擦圧接法により接合する工程とを備える。高強度パイプ121は、低強度パイプ131の肉厚Tよりも小さい肉厚Tに形成された低強度パイプ131に対する接合面121aを有する。
【0034】
続いて、本実施の形態におけるパイプの接合方法の工程について詳細に説明する。
図3(A)を参照して、まず、低強度パイプ131および高強度パイプ121を準備する。本実施の形態では、低強度パイプ131および高強度パイプ121が、肉厚Tを有する。低強度パイプ131および高強度パイプ121は、それぞれ、接合面131aおよび接合面121aを有する。接合面131aおよび接合面121aは、それぞれ、筒状に延びる低強度パイプ131および高強度パイプ121の先端に形成されている。
【0035】
高強度パイプ121は、テーパ部125を有する。テーパ部125は、図2中のテーパ部25と同じ形態に形成されている。低強度パイプ131は、接合面131aに向けて一定の肉厚Tを有するように形成されている。高強度パイプ121は、接合面121aにおいて、肉厚Tよりも小さい肉厚Tを有する。
【0036】
なお、本実施の形態では、低強度パイプ131および高強度パイプ121が同一の肉厚を有する場合を説明するが、両者の肉厚の大きさの関係は特に限定されない。
【0037】
高強度パイプ121の材料強度は、低強度パイプ131の材料強度よりも高く、本実施の形態では、高強度パイプ121が低強度パイプ131よりも高い強度を有する。
【0038】
図3(B)および図3(C)を参照して、次に、摩擦圧接法により、低強度パイプ131の接合面131aと高強度パイプ121の接合面121aとを接合する。低強度パイプ131および高強度パイプ121の内周側に、それぞれ圧接カール147および圧接カール142が発生し、低強度パイプ131および高強度パイプ121の外周側にそれぞれ圧接カール146および圧接カール141が発生する。
【0039】
本実施の形態では、高強度パイプ121に、低強度パイプ131の肉厚Tよりも小さい肉厚Tを有するテーパ部125が形成される構成により、低強度パイプ131から発生する圧接カール147および圧接カール146が、高強度パイプ121および圧接カール142,141から押し上げる力を受けない。これにより、圧接カールの根元が丸みを帯び、疲労回復の起点となるシャープエッジが形成されることを抑制できる。
【0040】
このように構成された、この発明の実施の形態2におけるパイプの接合方法によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に得ることができる。
【0041】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0042】
この発明は、主に、車両に搭載されるプロペラシャフトの製造工程に利用される。
【符号の説明】
【0043】
10 プロペラシャフト、21 肉厚パイプ、21a,31a,121a,131a 接合面、25,125 テーパ部、31 肉薄パイプ、121 高強度パイプ、131 低強度パイプ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
相対的に小さい肉厚に形成された第1パイプと、相対的に大きい肉厚に形成され、前記第1パイプの肉厚よりも小さい肉厚に形成された前記第1パイプに対する接合面を有する第2パイプとを準備する工程と、
前記第1パイプと前記第2パイプとを摩擦圧接法により接合する工程とを備える、パイプの接合方法。
【請求項2】
相対的に小さい強度を有する第1パイプと、相対的に大きい強度を有し、前記第1パイプの肉厚よりも小さい肉厚に形成された前記第1パイプに対する接合面を有する第2パイプとを準備する工程と、
前記第1パイプと前記第2パイプとを摩擦圧接法により接合する工程とを備える、パイプの接合方法。
【請求項3】
前記第1パイプと第2パイプとを接合する工程は、前記第1パイプおよび前記第2パイプの径方向において、前記第2パイプの接合面が前記第1パイプの接合面に内包されるように、前記第1パイプと前記第2パイプとを突き合わせる工程を含む、請求項1または2に記載のパイプの接合方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate