(57)【要約】      （修正有）【課題】結合作業コストの高騰を抑制できる。【解決手段】プロペラシャフトの円筒軸部材２の環状端面２ｂとヨーク部材４の接合面８ａ間に、円筒軸部材やヨーク部材よりも融点の低いアモルファス合金シートであるインサート材７を介装して液相拡散により結合する。ヨーク部材の結合基部８に形成された嵌合溝部１０に、傾動治具２７の先端部２７ａを嵌合することにより、結合基部を傾動自在に形成して、各中心Ｘ、Ｙを位置決めしつつ先端部を下方に押圧することにより、インサート材を介して接合面全体を、クランプ機構２０により固定された円筒軸部材の環状端面全体に均一に圧接するようにした。【選択図】  図２
2004249306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２部材の互いに突き合わされた両端部間に、前記２部材よりも融点の低いインサート材を介装して液相拡散により前記両部材を結合する２部材の結合装置であって、
前記一方側部材を他方側部材の突き合わせ端部に応じて傾動させる傾動機構を設けると共に、前記両端部間にインサート材を介装した状態で一方側部材を傾動しつつ両端部を突き合わせ、かつ該突き合わせた状態で所定の処理を行って両端部を液相拡散により結合したことを特徴とする２部材の結合装置。
【請求項２】
前記一方側部材の端部に平坦状の接合面を形成する一方、前記他方側部材を前記接合面の外径よりも小さな円筒軸部材によって形成し、前記接合面と円筒軸部材の端部の環状端面とを前記インサート材を介して突き合わせたことを特徴とする請求項１に記載の２部材の結合装置。
【請求項３】
前記傾動機構は、前記一方側部材の端部内側から軸方向に押圧して前記他方側部材の端面に倣って傾動させる傾動治具を有することを特徴とする請求項１または２に記載の２部材の結合装置。
【請求項４】
前記一方側部材の端部内側のほぼ中央位置に、前記傾動治具の先細り状の先端部が嵌合する嵌合部を設け、前記傾動治具の先端部を前記嵌合部に嵌合押圧させることにより、前記一方側部材を傾動治具の先端部を中心として傾動させて前記他方側部材の中心と調心するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の２部材の結合装置。
【請求項５】
２部材の互いに突き合わされた両端部間に、前記２部材よりも融点の低いインサート材を介装して液相拡散により前記両部材を結合する２部材の結合方法であって、
前記一方側部材を他方側部材に対して傾動自在に支持すると共に、前記両端部間にインサート材を介装した後に、一方側部材を傾動しつつ該一方側部材の端部を他方側部材の端部に突き合わせ、かつ該突き合わせた状態で両部材を互いに対向する方向へ加圧したことを特徴とする２部材の結合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用のプロペラシャフトに用いられる２部材である筒状軸部とヨーク部などを結合させる結合装置及び結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の２部材の結合装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られており、これはステアリング装置に用いられるステアリングシャフトの結合に適用されたものである。
【０００３】
すなわち、シャフト本体を軸方向から２分割された２つのシャフト部の突き合わせ端部間に、インサート材として前記両シャフト部よりも低温で溶融するボロンやシリコンなどからなるアモルファス合金シートを介装し、前記両シャフト部の突き合わせ端部を互いに軸方向から加圧、加熱（例えば１２００℃、８０秒、５．９ＭＰａ）することによって液相拡散結合するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術にあっては、前述のように、両シャフト部間のアモルファス合金シートを所定の処理条件下において溶融させることにより、前記両シャフト部の突き合わせ端部を結合するようになっていることから、強固な結合状態を得るためには、該両接合面の周方向全体を均一に当接させて融合させなければならない。
【０００６】
換言すれば、突き合わされた両接合面間のいずれか一方に偏肉やうねり、あるいは小さな段差などが生じていると、互いに突き合わせした際に、部分的に隙間などが発生して均一な融合性が得られず、強固な結合力を得ることが困難になる。
【０００７】
また、両シャフト部を支持する支持装置によって両接合面を突き合わせる際に、一方のシャフト部が他方のシャフト部に対して傾きながら当接させた場合にも、両接合面間に隙間などが発生して、均一な融合が得られないおそれがある。
【０００８】
したがって、両突き合わせ端部の両接合面を予め均一に設定する必要があり、このためには、両接合面の加工精度を高くしなければならないと共に、高い精度の加工治具が要求される。この結果、結合作業コストの高騰が余儀なくされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の２部材の結合装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、とりわけ、一方側部材を他方側部材の突き合わせ端部に応じて傾動させる傾動機構を設けると共に、前記両端部間にインサート材を介装した状態で一方側部材を傾動しつつ両端部を突き合わせ、かつ該突き合わせた状態で所定の処理を行って両端部を液相拡散により結合したことを特徴としている。
【００１０】
したがって、この発明によれば、例えば他方側部材を突き合わせ端部を上方へ突出させながら所定の支持機構によって予め支持固定しておくと共に、一方側部材の下端部にインサート材を予めセットしておく。次に、一方側部材を他方側部材に互いの中心を位置決めしながら下降させ、インサート材を介して両突き合わせ上下端部の対向面（接合面）を突き合わせる。
【００１１】
そして、この突き合わせ作業の時点では、一方側部材が傾動機構により傾動自在になっていることから、一方側部材の接合面を、例えば他方側部材の接合面の傾きなどに倣った形で当接させることができる。
【００１２】
したがって、一方側部材の接合面全体を、他方側部材の接合面に均一に当接させることができ、これによって、その後、一方側部材を傾動機構によって下方へ所定圧で加圧すると共に、所定温度まで加熱することによってインサート材の溶融により、両部材を均一かつ強固に結合させることが可能になる。
【００１３】
この結果、一方側及び他方側部材の各接合面の加工精度を高くする必要がなく、また高精度の加工治具も不要になるので、結合作業コストの高騰を抑制できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記一方側部材の端部に平坦状の接合面を形成する一方、前記他方側部材を前記接合面の外径よりも小さな円筒軸部材によって形成し、前記接合面と円筒軸部材の端部の環状端面とを前記インサート材を介して突き合わせたことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、円筒軸部材の環状端面よりも接合面の外径の方が大径であることから、両者の接合部位を確実に確保することが可能になる。
【００１６】
請求項３に記載の発明にあっては、前記傾動機構は、前記一方側部材の端部内側から軸方向に押圧して前記他方側部材の端面に倣って傾動させる傾動治具を有することを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、傾動治具を比較的単純な構造によって構成したことから、その製造作業性が良好になり、コストの高騰を抑制できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記一方側部材の端部内側のほぼ中央位置に、前記傾動治具の先細り状の先端部が嵌合する嵌合部を設け、前記傾動治具の先端部を前記嵌合部に嵌合押圧させることにより、前記一方側部材を傾動治具の先端部を中心として傾動させて前記他方側部材の中心と調心するように構成したことを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、他方側部材に嵌合部を設けることによって、傾動治具の先端部の位置決めが容易になると共に、一方側部材の先端部を中心として他方側部材の中心とのいわゆる自動調心機能を発揮させることができるので、傾動治具による一方側部材の良好な傾動自在性が得られ、両接合面をより均一に当接させることが可能になる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、２部材の結合方法であって、一方側部材を他方側部材に対して傾動自在に支持すると共に、前記両端部間にインサート材を介装した後に、一方側部材を傾動しつつ該一方側部材の端部を他方側部材の端部に突き合わせ、かつ該突き合わせた状態で両部材を互いに対向する方向へ加圧したことを特徴としている。
【００２１】
この発明によれば、請求項１の発明と同様に、一方側部材を自在に傾動させることができることから、一方側部材の端部を他方側部材の端部の形状に倣って当接させることができ、したがって、インサート材を介して両端部を均一かつ強固に結合させることが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる２部材の結合装置及び結合方法を、車両用プロペラシャフトの円筒軸部材とヨーク部材に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２３】
すなわち、車両用プロペラシャフトは、図４に示すように、車体前後方向に沿って配設された長尺な入力軸側及び出力軸側の円筒軸部材１，２と、該円筒軸部材１、２の対向端部にそれぞれ結合される入力側及び出力側のヨーク部材３，４と、この各ヨーク３，４を連結する自在継手である十字軸５とを備えており、この実施形態では、前記一方の出力軸側の円筒軸部材２とヨーク部材４とを結合するものを対象にしている。
【００２４】
前記円筒軸部材２は、図５にも示すように、全体が鉄系の金属材によって一体成形され、肉厚が比較的薄肉に形成されていると共に、外径Ｄが均一径に設定されており、ヨーク部材４側の一端部２ａの突き合わせ環状端面２ｂはほぼ平坦状に形成されていると共に、他端部２ｂ側の内部に別異のチューブ６が挿通固定されている。
【００２５】
一方、ヨーク部材４は、図５にも示すように、円筒軸部材２と同じく鉄系の金属材よって形成され、前記円筒軸部材２の一端部２ａにインサート材７を介して結合される円筒状の結合基部８と、該結合基部８の先端側に一体に設けられてそれぞれベアリング保持孔９ａ、９ａが貫通形成された二股状のヨーク部９とから構成されている。
【００２６】
前記結合基部８は、外周側の突き合わせ接合面８ａがほぼ円環状に形成されていると共に、該接合面８ａの外径Ｄ１が前記円筒軸部材２の外径Ｄよりも大きく設定されている。また、結合基部８の内底面のほぼ中央位置には、図１及び図２に示すように、嵌合部である嵌合溝部１０が形成されている。この嵌合溝部１０は、その内周面の開き角度αが所定角度に設定されたほぼ円錐状に形成されている。さらに、接合面８ａの内周側には、前記インサート材７の内周縁が嵌合して該インサート材７を接合面８ａに保持する円板状の突起部１１が一体に設けられている。
【００２７】
前記インサート材７は、図５及び図６に示すように、円筒軸部材２とヨーク部材４の溶融温度より低温で溶融する円環状のアモルファス合金によって形成されて、肉厚が数十ミクロンの薄膜状シートに形成されていると共に、内径が前記結合基部８の突起部１１の外径より若干大きく設定され、外径が前記円筒軸部材２の外径Ｄより若干大きく設定されている。
【００２８】
そして、前記円筒軸部材２とヨーク部材４をインサート材７を介して結合する結合装置について説明すれば、この結合装置は、図１に示すように、上下方向に配置された円筒軸部材２の一端部２ａを把持固定するクランプ機構２０と、前記ヨーク部材４を円筒軸部材２の上方から位置決めしながら下降させる図外の下降機構と、該下降機構によってヨーク部材４を円筒軸部材２の一端部２ａ上に配置した後にヨーク部材４の倒れを防止する倒れ防止機構２１と、円筒軸部材２とヨーク部材４の結合部位の外周側に配置された高周波加熱コイル２２と、該高周波加熱コイル２２に高周波を発振する高周波発振器２３と、該高周波発信器２３を放射温度計２４からの検出温度信号によって制御するコントローラ２５と、前記円筒軸部材２の一端部２ａ上に配置されたヨーク部材４を嵌合溝部１０を介して下方へ押圧してインサート材７を加圧する傾動機構２６とから主として構成されている。
【００２９】
前記傾動機構２６は、図２にも示すように、上下方向に沿って配置された大径軸状の傾動治具２７と、該傾動治具２７を下方向に所定の力で押圧する図外の押圧部とから構成されており、前記傾動治具２７は、前記嵌合溝部１０に上方向から嵌合する先端部２７ａがほぼ円錐形状に形成されていると共に、そのテーパ角度βが嵌合溝部１０の開き角度αよりも大きく設定されている。
【００３０】
なお、前記円筒軸部材２とヨーク部材４との結合作業中に、図１の矢印で示すようにインサート材７にシールドガスが吹き付けられるようになっている。
【００３１】
以下、この装置を用いて円筒軸部材２とヨーク部材４との結合方法について説明する。
【００３２】
まず、円筒軸部材２を、図１及び図２に示すように、一端部２ａの環状端面２ｂを上方へ突きだした状態でクランプ機構２０によって上下方向に沿って把持固定しておくと共に、ヨーク部材４の接合面８ａに突起部１１を介してインサート材７を予めセットしておく。次に、ヨーク部材４を底部側から前記倒れ防止機構２１内に中心線Ｘを円筒軸部材２の軸心Ｙに合わせながら装着すると共に、傾動機構２６の傾動治具２７の先端部２７ａをヨーク部材４の嵌合溝部１０内に上方から嵌合させる。
【００３３】
その後、押圧部を介して傾動治具２７によりヨーク部材４の結合基部８を上方軸方向から押圧することにより、接合面８ａがインサート材７を所定の加圧力で加圧すると共に、円筒軸部材２の環状端面２ｂに突き合わされる。また、コントローラ２５からの制御信号によって高周波発振器２３から高周波加熱コイル２２に通電してインサート材７の周囲を加熱する。
【００３４】
このとき、つまり傾動治具２７によってヨーク部材４を押圧してインサート材７を加圧したときに、該ヨーク部材４は傾動治具２７の先端部２７ａを中心に自在に傾動することができるため、接合面８ａが円筒軸部材２の環状端面２ｂに倣って自在に傾動しながら該環状端面２ｂ全体に均一に当接する。
【００３５】
換言すれば、円筒軸部材２が、例えばクランプ機構２０の把持態様によって軸心Ｙが垂直線に対して僅かに傾いている場合は、ヨーク部材４が傾動治具２７を介して傾いた環状端面２ｂの傾斜角度に沿って傾動して接合面８ａ全体が環状端面２ｂ全体に均一に圧接する。
【００３６】
したがって、その後、インサート材７を前記高周波加熱コイル２２により所定温度、例えば１２００℃まで加熱することによってインサート材７の溶融により、円筒軸部材２とヨーク部材４を均一かつ強固に結合させることが可能になる。なお、インサート材７に対する加圧、加熱処理条件は前記従来のものと同一である。
【００３７】
特に、前記傾動治具２７は、その先端部２７ａがヨーク部材４の結合基部８の内底面中心にある嵌合溝部１０に嵌合して押圧することから、いわゆる自動調心機能が発揮されて、接合面８ａを円筒軸部材２の環状端面２ｂ全体に均一に圧接させることが可能になる。
【００３８】
また、先端部２７ａのテーパ角度βが嵌合溝部１０の開き角度αよりも大きく設定されているので、先端部２７ａのテーパ状の外周縁が嵌合溝部１０の開口縁１０ａに円環状に接触する。これによって円筒軸部材２の軸心Ｙとヨーク部材４の中心Ｘのずれや傾動治具２７の倒れが発生しても接合面８ａと環状端面２ｂを完全に密着させることが可能になる。
【００３９】
なお、円筒軸部材２の軸心Ｙとヨーク部材４の中心Ｘがずれた状態で接合面８ａと環状端面２ｂが結合されたとしても、各構成部品の連結後においてプロペラシャフト全体の軸心調整が行われるので、プロペラシャフトの振動などの問題は発生しない。
【００４０】
したがって、この実施形態にあっては、円筒軸部材２の環状端面２ｂやヨーク部材４の接合面８ａを予め高精度に加工する必要がなくなるので、結合作業コストの高騰を抑制できる。
【００４１】
また、この実施形態によれば、、円筒軸部材２の環状端面２ｂよりも接合面８ａの外径の方が大径に設定されていることから、両者２ｂ、８ａの接合部位を確実に確保することが可能になる。
【００４２】
さらに、傾動治具２７を比較的単純な構造によって構成したことから、その製造作業性が良好になり、コストの高騰を抑制できる。
【００４３】
なお、嵌合溝部１０は、図３に示すように円錐状ではなく球面状に形成することも可能である。
【００４４】
前記実施形態から把握できる前記請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
【００４５】
前記嵌合部を嵌合溝部によって形成する一方、前記傾動治具の先端部をほぼ円錐形状に形成し、該先端部のテーパ角度を前記嵌合溝部の開き角度よりも大きく設定したことを特徴とする請求項４に記載の２部材の結合装置。
【００４６】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、２部材としては前記プロペラシャフトの円筒軸部材とヨーク部材ばかりではなく、ステアリング装置のシャフトやその他の部材に適用することも可能である。また、嵌合部をさらに異なる形状に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結合装置の一実施形態を示す全体概略図である。
【図２】同実施形態にかかる円筒軸部材とヨーク部材の結合過程を示す概略図である。
【図３】本実施形態に供される嵌合溝の他例を示す要部断面図である。
【図４】本実施形態に適用される車両用プロペラシャフトの一部断面図である。
【図５】本実施形態に供される円筒軸部材とヨーク部材及びインサート材を分解して示す側面図である。
【図６】本実施形態に供されるインサート材の正面図である。
【符号の説明】
２…円筒軸部材
２ａ…一端部
２ｂ…環状端面
４…ヨーク部材
７…インサート材
８…結合基部
８ａ…接合面
１０…嵌合溝部
１１…突起部
２６…傾動機構
２７…傾動治具
２７ａ…先端部
【図１】
2004249306.tif 000003
【図２】
2004249306.tif 000004
【図３】
2004249306.tif 000005
【図４】
2004249306.tif 000006
【図５】
2004249306.tif 000007
【図６】
2004249306.tif 000008