(57)【要約】【課題】接合部が静寂化することなく強固に、かつ少ない変形で接合する。【解決手段】磁性体からなる内側部材と外側部材とにて形成される環状の隙間に非磁性体からなる非磁性リング１４を圧入し、この非磁性リングの内周面と外周面のそれぞれの周面を半溶融状態にして各周面を内外部材に界面融着により接合する。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなる内側部材と外側部材とにて形成される環状の隙間に非磁性体からなる非磁性リングを圧入し、この非磁性リングの内周面と外周面のそれぞれの周面を半溶融状態にして各周面を内外部材に界面融着により接合することを特徴とする磁性体と非磁性体の接合方法。
【請求項２】
環状の隙間に、半溶融温度まで加熱した非磁性体リングを圧入することを特徴とする請求項１記載の磁性体と非磁性体の接合方法。
【請求項３】
環状の隙間に非磁性体リングを圧入し、ついでこの非磁性リングの端面に回転体を押し付けて、このときの摩擦熱にて非磁性リングを加熱することを特徴とする請求項１記載の磁性体と非磁性体の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば機械構造用炭素鋼のような磁性体と、例えばステンレススチールやアルミニウム等の非磁性体を接合する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性体も非磁性体のいずれも金属であり、これらの異種金属を接合するための従来技術としては、圧入、カシメ等による機械的接合方法、ロー付け法、接着法、スポット溶接法、摩擦圧接法、電子ビーム溶接法等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術において、機械的接合方法では、接合時の変形が問題となると共に、シール性の確保が難しく、またロー付けでは接合強度が弱いと共に、接合線に沿って部分的な加熱が行われるため、この部分加熱により変形が生じるという問題があった。また接着法では、、接合強度及び接合に対する信頼性に問題があり、またスポット溶接法、摩擦圧接法、電子ビーム溶接法のように溶融接合する場合は、溶接部で脆弱な金属間化合物が生成されてしまい、信頼できる接合ができないこと、及び溶接部の加熱温度と冷却温度及びそれぞれの保持時間により、この部分の組織が変化し、溶接割れが発生したり、溶接部が脆弱になるという問題があった。特に電子ビーム溶接法にあっては、上記したロー付け法と同様に加熱による変形の問題と、溶接部に生じる余肉の切削除去が必要となる問題がある。
【０００４】
本発明は上記のことに鑑みなされたもので、上記した従来の技術における課題を解決することができるようにした磁性体と非磁性体との接合方法を提供することを目的とするためのものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁性体と非磁性体の接合方法は、磁性体からなる内側部材と外側部材とにて形成される環状の隙間に非磁性体からなる非磁性リングを圧入し、この非磁性リングの内周面と外周面のそれぞれの周面を半溶融状態にして各周面を内外部材に界面融着により接合する。
【０００６】
そして上記接合において、環状の隙間に、半溶融温度まで加熱した非磁性体リングを圧入する。また、環状の隙間に非磁性体リングを圧入し、ついでこの非磁性リングの端面に回転体を押し付けて、このときの摩擦熱にて非磁性リングを加熱する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は本発明を適用しようとする電磁式カップリングを示すもので、図中１はエンジン側に連結されている入力軸、２は動力を後輪に伝える出力軸で、両軸はメインクラッチ３にてＯＮ、ＯＦＦ可能にして連結されている。メインクラッチ３は、内径側を入力軸１側にスプライン係合するインナープレート３ａと、外径側を出力軸２側に設けたケース２ａの内側にスプライン係合するアウタープレート３ｂを交互に配置し、これをケース２ａの先端側に固着した固定板４に向けて押圧装置５の押し板６にて押圧することにより両軸１，２の係合がＯＮとなり、押圧を解除することによりＯＦＦとなるようになっている。
【０００９】
押圧装置５は上記押し板６と、この押し板６の後側に配置される受け板７と、この受け板７に対して押し板６を押動作用させるためのスラスト力発生機構８とからなっている。
【００１０】
押し板６の内径側は入力軸１にスプライン係合されている。また受け板７は出力軸２のケース２ａに対してスラストベアリングにて回転自在に支持されていると共に、内径側は入力軸１側に摺動自在に嵌合されている。そしてこの受け板７は、この受け板７より外側に設けた電磁クラッチ９を介して出力軸２のケース２ａに回転方向に係脱可能に連結されている。
【００１１】
電磁クラッチ９は上記受け板７の外側とケース２ａの内側にてリング状の空間が構成され、この空間内にリテーニングリング１０がストップリングに当接する範囲において摺動可能に嵌合されている。そしてこのリテーニングリング１０とケース２ａのロータ部との間に、内径側が受け板７にスプライン係合するクラッチ板と外径側がケース２ａ側にスプライン係合する摩擦板とが交互に配置されている。そしてケース２ａのロータ部の軸方向外側には励磁力にて上記リテーニングリング１０をケース２ａのロータ部側へ引きつけて上記クラッチ板と摩擦板を押圧し、サブクラッチ９をＯＮにするためのリング状の電磁コイル１１が設けてある。
【００１２】
電磁コイル１１はケース２ａに設けた段状の凹部と出力軸２のボス部外周とで構成されるコイル収容室１２内に上記電磁クラッチ９のロータ部側へ向けて配置されている。そしてこの電磁コイル１１は上記出力軸２に軸受を介して回転自在に嵌合され、かつ図示しないフレーム側に固定されたカバー部材１３に支持されている。
【００１３】
ロータ部には、上記電磁コイル１１の磁気ループ１５上での磁力の短絡を防止するために、非磁性体であるステンレススチールからなる非磁性リング１４が配置されており、出力軸２とケース２ａとはこの非磁性リング１４にて分断されて個々の部材になっている。そしてこれらの部材は、冷間あるいは熱間による鍛造成形体を材料加工することにより成形するのが一般的であるが、本発明者らは、これらを図２から図７に示すように絞り成形法及びスピニング成形法を用いて成形した。この製法によれば、材料の歩留まりがよいため材料が安くつき、また鍛造と機械加工を行うのに対して加工費が安くつくという利点がある。
【００１４】
図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は円板状の鋼板を用いた板状素材２１を軸方向に絞り加工にて絞り出して出力軸素材２２を成形する様子を示す。
【００１５】
図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は電縫管等の鋼管を用いた管状素材２３から縮径方向にスピニングにより順次絞り加工を施して出力軸素材２２を成形する様子を示す。
【００１６】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は円板状の鋼板を用いた板状素材２４を軸方向に絞り加工にてケース素材２５を成形する様子を示す。図中（ｂ）は深絞り、（ｃ）はフランジ部２６のプレスによるトリミング、（ｄ）は内側にスプライン型を挿入して外側からスピニングローラにて縮径加工してスプライン溝２７を成形し、（ｄ）では底部２８をプレスによりトリミングする様子をそれぞれ示す。
【００１７】
図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は電縫管等の鋼管を用いた管状素材２９から縮径方向にスピニングローラにて絞り加工を施してスプライン溝２７を有するケース素材２５を成形する様子を示す。
【００１８】
図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は円板状の鋼板を用いた板状素材２４をスピニングにより順次絞り加工を施してケース素材２５を成形する様子を示す。（ｃ）では底部２８をプレスにてトリミングする工程を示す。
【００１９】
図７はケース素材２５のスピニング成形において、底部のトリミングを省くために、この部分をあらかじめ打ち抜いたドーナツ板状素材２４ａを用いた例を示す。
【００２０】
次に、上記のようにして成形した出力軸素材２２のフランジ部外周面とケース素材２５の底部内周面のそれぞれを、非磁性リング１４の内周面と、外周面とがそれぞれ密に嵌合するように仕上げ加工を施す。このときの各周面の仕上げ寸法は非磁性リング１４の内周面と外周面に対してシマリバメのハメアイの寸法公差となるように加工する。
【００２１】
ついで図８に示すように、出力軸素材２２のフランジ部とケース素材２５の底部とを定盤上に同心状に配置する。この状態で半溶融状態となる温度に加熱した非磁性リング１４を上記出力軸素材２２とケース素材２５の間のリング状の隙間に圧入する。このときの両素材２２，２５は常温である。
【００２２】
上記非磁性リング１４の半溶融状態となる温度は、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）の場合は１３５０〜１４５０℃、アルミニウムは５６０〜６６０℃、銅は９８０〜１０８０℃である。
【００２３】
両素材２２，２５の間のリング状の隙間内に圧入された非磁性リング１４の内周面と外周面は出力軸素材２２、ケース素材２５のそれぞれの外周面、外周面との間で界面融着されて、上記隙間内に非磁性リング１４が強固に固着される。
【００２４】
図９、図１０は本発明の他の実施の形態を示すもので、図９に示す形態は、出力軸素材２２とケース素材２５の間の隙間に非磁性リング１４を常温状態で圧入後、これの端面に、回転体３０の端面に上記非磁性リング１４のリング形状に沿って複数個植設したピン３１を接触させ、回転体３０を押圧しながら回転するようになっている。
【００２５】
これにより、非磁性リング１４がピン３１との摩擦熱により、これの端面から加熱される。この加熱作業は非磁性リング１４の温度が半溶融温度になるまで行う。
【００２６】
図１０に示す形態は、出力軸素材２２とケース素材２５の間の隙間に非磁性リング１４を圧入後、これの上下の端面に回転する回転ピン３２ａ、３２ｂを押し付けながらこれを環状に移動して非磁性リング１４の端面を摩擦熱にて所定温度に加熱する。このとき、回転ピン３２ａ、３２ｂに対して素材を回転させる。
【００２７】
上記他の実施の形態における非磁性リング１４はピン３１及び回転ピン３２ａ、３２ｂのリング方向の移動により、周方向全体にわたって徐々に所定温度まで昇温される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、隙間内の非磁性リングは内外部材に、それぞれの嵌合面において、界面融着により接合することにより、接合部が脆弱化することなく強固に接合することができる。
【００２９】
そして請求項２においては、非磁性リングを加熱した状態で圧入することから、また、請求項３においては、非磁性リングが摩擦熱にて徐々に所定温度まで上昇するため、接合部材相互の接合時の変形を少なくすることができる。さらに請求項３においては、回転体の回転数、押し付け力により、非磁性リングの温度コントロールを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用しようとする電磁式カップリングを示す断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は円板状素材から出力軸素材を成形する成形工程図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ），（ｅ）は管状素材から出力軸素材を成形する成形工程図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は円板状素材からケース素材を成形する成形工程図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は管状素材からケース素材を成形する成形工程図である。
【図６】円板状素材からケース素材をスピニングにより成形する成形工程図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はドーナツ板状素材からケース素材２５をスピニングにて成形する成形工程図である。
【図８】本発明に係る接合方法を示す工程図である。
【図９】本発明に係る接合方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【図１０】本発明に係る接合方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【符号の説明】
１…入力軸、２…出力軸、２ａ…ケース、３…メインクラッチ、３ａ…インナープレート、３ｂ…アウタープレート、４…固定板、５…押圧装置、６…押し板、７…受け板、８…スラスト力発生機構、８ａ…ボール、９…電磁クラッチ、１０…リテーニングリング、１１…電磁コイル、１２…コイル収容室、１３…カバー、１４…非磁性リング、１５…磁気ループ、２１，２４…円板状素材、２４ａ…ドーナツ板状素材、２２…出力軸素材、２３…管状素材、２５…ケース素材、２６…フランジ部、２７…スプライン溝、２８…底部、３０回転体、３１…ピン、３２ａ、３２ｂ…回転ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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