(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合する２つの接合部材の突き合わせ接合部にて軸状部材を回転させて接合する摩擦撹拌接合方法において、
前記２つの接合部材のうちいずれか一方側又は突き合わせ接合部上に予め前記軸状部材を差し込むための初期差込部を形成しておき、この初期差込部へ前記軸状部材を差し込んで回転させながら、前記接合する２つの接合部材の表面に表れる前記突き合わせ接合部の端部の線の上に沿って又はこの線と交差する方向へ移動させることにより前記突き合わせ接合部を撹拌混合するとともに、前記軸状部材が突き合わせ接合部を跨ぐ位置で回転を停止させ、前記軸状部材の軸方向全体が前記突き合わせ接合部に跨るように、前記軸状部材を前記突き合わせ接合部上へ埋設残留させることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
【請求項２】
前記初期差込部を前記２部材のうち予め一方側へ前記突き合わせ接合部から離して形成しておき、この初期差込部へ差し込んだ前記軸状部材を回転させながら、突き合わせ接合部と交差する方向へ移動させることを特徴とする請求項１に記載した摩擦撹拌接合方法。
【請求項３】
前記初期差込部が前記接合部材の肉厚方向に貫通する初期差込穴であり、この初期差込穴に差し込ませた前記軸状部材の両端を一対の回転部材で押さえることを特徴とする請求項１又は２に記載した摩擦撹拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、摩擦撹拌接合方法に係る。摩擦撹拌接合方法とは、２つの接合部材の接合部上にて、軸状部材を回転させて両部材の接合部を可塑化しながら撹拌混合することにより一体化する接合方法である。
【０００２】
【従来の技術】
このような摩擦撹拌接合方法は公知であり、例えば特許第２７１２８３８号記載のものがある。図７はこの方法を示し、適当な金属からなる第１接合部材１と第２接合部材２の各端部を突き合わせ、この接合部３上に軸状部材４を回転させながら接合部３の両側にある第１接合部材１と第２接合部材２の各接合部近傍を可塑化しつつ撹拌混合して接合する。
【０００３】
このとき、軸状部材４は軸方向両端を回転部材５及び６により支持され、可塑化部分はこれら回転部材５及び６の各先端部で押さえられて飛散を防止される。また、軸状部材４は回転部材５側へ取り付けられ、接合が完了すると軸状部材４を回転部材６から分離して、回転部材５とともに上方へ引き上げる。
【０００４】
さらに、接合完了時に軸状部材４を回転部材から分離して接合部３上へ残留させることにより、せん断方向の接合強度を上げるための補強部材として利用することも公知である（特願２０００−２３３４４３号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、回転部材５と６により軸状部材４の両端を両持ち支持することにより、接合部材の肉厚程度に長くした軸状部材４を接合部へ深く差し込んで撹拌混合することができるので、接合強度をアップできる。
【０００６】
しかし、上記従来例の場合、接合完了時に軸状部材４を引き抜くため、軸状部材４の引き抜きに伴う体積減少分に相当する穴又は凹部からなる引き抜き痕が残り、接合部の外観を損なうことがある。また残留した軸状部材４を利用して接合部におけるせん断強度をアップさせることも期待できない。
【０００７】
一方、軸状部材を接合部材中へ残留させて埋設すれば、軸状部材４により接合部におけるせん断強度を上げることができる。しかし、軸状部材４を残留させることにより、撹拌混合される接合部材の可塑化した部分が軸状部材４の体積分だけあふれ出すことになり、このあふれ出し分を接合完了後に除去するための後加工が必要になるため、多くの手間を要することになる。
【０００８】
そこで本願発明は、接合部のせん断強度を高めるとともに、可塑化材料のあふれ出しに伴う接合後における後加工を省略できる摩擦撹拌接合方法及びその接合品の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に係る摩擦撹拌接合方法は、互いに接合する２つの接合部材の接合部にて軸状部材を回転させて接合する摩擦撹拌接合方法において、
前記２つの接合部材のうちいずれか一方側又は接合部上に予め前記軸状部材を差し込むための初期差込部を形成しておき、この初期差込部へ前記軸状部材を差し込んで回転させながら、前記接合する２つの接合部材の表面に表れる前記突き合わせ接合部の端部の線の上に沿って又はこの線と交差する方向へ移動させることにより前記突き合わせ接合部を撹拌混合するとともに、前記軸状部材が突き合わせ接合部を跨ぐ位置で回転を停止させ、前記軸状部材の軸方向全体が前記突き合わせ接合部に跨るように、前記軸状部材を前記突き合わせ接合部上へ埋設残留させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る摩擦撹拌接合接合方法は、上記請求項１において、前記初期差込部を前記２部材のうち予め一方側へ前記接合部から離して形成しておき、この初期差込部へ差し込んだ前記軸状部材を回転させながら、接合部と交差する方向へ移動させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る摩擦撹拌接合接合方法は、上記請求項１又は２において、前記初期差込部が前記接合部材の肉厚方向に貫通する初期差込穴であり、この初期差込穴に差し込ませた前記軸状部材の両端を一対の回転部材で押さえることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の摩擦撹拌接合方法によれば、予め設けられた初期差込部に軸状部材を差し込み、回転させながら接合部を移動させると、接合部は軸状部材により撹拌混合され、可塑化材料は軸状部材の移動方向後方へ回り込む。したがって、接合完了後に軸状部材を接合部に残留させても、その体積分のあふれ出しがなくなり、このあふれ出しを除去するための後加工を省略できる。しかも軸状部材を接合部へ残留させたので、せん断強度をアップできる。
【００１３】
請求項２の摩擦撹拌接合方法によれば、予め一方側の接合部材に初期差込部を設け、ここから回転する軸状部材を接合部と交差する方向へ移動させて接合部状へ残留させるので、初期差込部を確実に形成でき、かつ接合部における摩擦撹拌接合も確実に実現できる。
【００１４】
請求項３の摩擦撹拌接合方法によれば、初期差込部を接合部材の肉厚方向へ貫通形成し、軸状部材の軸方向両端を一対の回転部材により押さえつけることにより、軸状部材を両持ち支持できるので、接合部に対する軸状部材の差し込みを十分に深くでき、撹拌混合による接合部の長さがほぼ肉厚方向全体に及ぶため、さらに接合強度が大きくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は接合完了後の製品を示し、図２はその２−２線断面を示す。図３は図１の接合前の状態を示し、図４はその４−４線断面を回転部材とともに示す。図５は回転部材のスライド構造を示し、図６は図４のバリエーションである。
【００１６】
まず、図１及び図２において、この接合品は、自動車のサスペンション用リンクアームであり、このリンクアーム１０は、第１接合部材であるロッド１１と第２接合部材である目玉部状のブラケット１２及びブッシュ１３を備える。ブラケット１２はブッシュ１３を収容するリング部１４と、その外周部から径方向外方へ突出する二股部１５を有する。
【００１７】
二股部１５はロッド１１の先端部を嵌合する溝状等をなす凹部１６を備え、この凹部１６を挟む対向位置に外方へ膨らむ肥大部１７を設け、この肥大部１７の内側にロッド１１へ向かって摩擦撹拌部１８が形成されている。この摩擦撹拌部１８は二股部１５とロッド１１の突き合わされた接合面に形成される接合部１９に達し、この接合部１９上に軸状部材２０が位置する。接合部１９は本願の突き合わせ接合部に相当する。二股部１５とロッド１１は摩擦撹拌部１８及び軸状部材２０を介して一体化される。
【００１８】
符号２１，２２は軸状部材２０の両端に形成された連結凹部、２３はブッシュ１３を構成する内筒、２４は防振ゴムであり、リング部１４と内筒２３に加硫接着して一体化されている。軸状部材２０は接合部材であるロッド１１及びブラケット１２より硬くかつある程度の耐熱性があれば、超硬材などの適当な金属材料から制作できる。
【００１９】
なお、図１及び３に示すリンクアーム１０におけるの半分側の図示を省略してあるが、ロッド１１の右端側にも図示と同様構造のブラケット１２が左右一対で設けられる。但し、一方のブラケットにおけるブッシュは内筒２３の軸線方向を異にしたり、又は全く別構造のブッシュを用いたり、さらにはブラケット及びブッシュ自体を省略した単なる取付部にする等任意にできる。
【００２０】
ブラケット１２はアルミなどの軽合金等からなる金属又は樹脂等の適宜可塑性材料をリング状部１４の軸線方向へ長尺に押し出し成形し、所定のカット幅W（図２）に定尺カットすることにより容易に得られる。このとき、ブラケット１２の肥大部１７には初期差込穴２５を押し出し成形と同時一体に形成できるため、後加工で初期差込穴２５を形成する必要がなくなり効率等的である。また、ロッド１１も同様材料を用いて中実棒状若しくはパイプ状等適宜に成形できるが、その成形方法は必ずしも押し出し成形によらず、種々可能である。
【００２１】
次にこのリンクアーム１０の製造方法を説明する。図３及び図４に示すように、肥大部１７へ予め初期差込穴２５を形成する。この初期差込穴２５は前述のように押し出し成形時に一体に形成されるが、別に機械加工して設けてもよい。図４に示すように、この初期差込穴２５は二股部１５のカット幅方向における肉厚を貫通しており、この中にピン状の軸状部材２０が差し込まれる。初期差込穴２５の内径は軸状部材２０の外径よりも若干大きめにされ、初期差込穴２５と軸状部材２０の間に若干の間隙が形成される。
【００２２】
この状態で、軸状部材２０の両端に一対の回転部材２６及び２７を配置し、それぞれの連結突起２８，２９を対応する連結凹部２１，２２へ係合させ、同一方向へ同期回転させる。このとき、例えば回転部材２６を駆動側とし、回転部材２７は従動側の非駆動部材として、単に軸状部材２０の一端を支持するだけのものでもよい。各回転部材２６，２７の先端部は接合部材の表面へ押しつけられ、可塑化材料の飛散を防止する。
【００２３】
なお、図５に示すように、少なくとも回転部材２６は、内側部材３０と外側部３１の内外嵌合構造とし、内側部材３０にて軸状部材２０と連結するとともに、外側部３１を内側部材３０の周囲へ軸線方向へスライド自在とし、その先端面３２を二股部１５及びロッド１１の接合部表面へ押し付けるようになっている。
【００２４】
また、図６に示すように、軸状部材２０の両端に連結突起２８，２９を形成し、回転部材２６，２７の側にそれぞれ連結凹部２１，２２を形成してもよい。
【００２５】
次に、回転部材２６，２７により軸状部材２０を回転させるとともに、図５に仮想線で示すように、外側部３１を二股部１５の表面側へスライドさせて先端面３２を押しつけ、一体に回転させつつ接合部１９と交差する方向、すなわち図３及び図４に示すように、接合する２つの接合部材である二股部１５及びロッド１１の表面に表れる接合部１９の端部の線と交差するようにロッド１１側へ移動させる。なお後述するようにこの線上をこの線に沿って移動してもよい。すると、二股部１５の一部は軸状部材２０により可塑化しつつ摩擦撹拌されて流動するため、軸状部材２０の移動方向後方側へ移動して移動軌跡後方側を埋め、同時に初期差込穴２５を埋める。
【００２６】
また、外側部材３１の先端面３２により、二股部１５の接触部表面が摩擦撹拌されて可塑化することにより、この可塑化材料によって軸状部材２０と初期差込穴２５の間に当初存在していた若干の間隙は埋められる。なお、回転部材のスライドに代えて、回転部材２６，２７の各先端部による押さえ込み量を多めに調節することによっても、前記軸状部材２０と初期差込穴２５の間における間隙を埋めることができる。
【００２７】
この摩擦撹拌接合において、当所の摩擦撹拌は二股部１５の肉部だけで行われ、ロッド１１の材料との混合はない。しかし、軸状部材２０の移動によりその外周部が接合部１９に達すると、ロッド１１の構成材料を可塑化するので、二股部１５側の可塑化材料と撹拌混合することになる。
【００２８】
軸状部材２０が接合部１９を跨ぐ位置まで移動すると、棒状部材２０の回転を停止し、回転部材２６，２７を分離する。これにより軸状部材２０は接合部１９上に残留され、軸状部材２０の軸方向全体が突き合わせ接合部１９に跨るように、二股部１５とロッド１１の接合部中へ埋設一体化される。このため、撹拌混合により二股部１５とロッド１１は強固に接合するとともに、接合面におけるせん断強度は軸状部材２０によりアップされる。
【００２９】
しかも、軸状部材２０は二股部１５の肉厚に貫通形成された初期差込穴２５へ差し込むようにしたので、ほぼブラケット１２のカット幅方向における肉厚程度に長くでき、かつ回転部材２６，２７により両端を両持ち支持するから、この長さで軸状部材２０による摩擦撹拌接合が可能になる。したがって棒状部材２０を二股部１５及びロッド１１の肉厚程度まで十分深く差し込むことができ、撹拌混合をこれらの肉厚方向全体に及ぶ範囲で生じさせるから、十分に大きな接合強度を得ることができる。
【００３０】
そのうえ、予め初期差込穴２５を形成することにより、軸状部材２０を接合部へ残留させても、その体積相当分の可塑化材料を初期差込穴２５にて吸収させることができるから、可塑化材料を接合部表面へあふれ出させないようにできる。その結果、接合後におけるあふれ出し部分を除去するための後加工を省略でき、接合作業の効率アップを図ることができる。
【００３１】
しかも、回転部材２７の一部をスライド自在の外側部３１とし、これにより二股部１５の表面を摩擦撹拌するので、初期差込穴２５を軸状部材２０より若干大きめに形成しても、この間隙を埋めて接合部の外観を良好に保つことができる。また、初期差込穴２５を大きくすることにより、軸状部材２０の差し込みが容易になる。そのうえ、このようにしてなるブラケット１２は、初期差込穴２５を接合部１９上に形成する場合と比べて単一部材である二股部２５側へ形成するため、初期差込穴２５を容易に形成でき、かつ後加工不要程度に比較的外観性のよい摩擦撹拌接合を実現できる。
【００３２】
なお、本願発明は上記実施例に限定されず、同一の発明原理内において種々に変形や応用が可能である。本願製法にな実施例の接合品は一例であって、リンクアーム以外の防振部材若しくはその他種々用途の接合品に適用可能である。また、接合部１９へ達した軸状部材２０を接合部１９に沿ってさらに移動させれば、接合強度をより強化できる。さらに初期差込穴２５を接合部１９上に形成し、最初から接合部１９に沿って撹拌混合させてもよい。また初期差込穴２５に代えて貫通させない凹部により初期差込部としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】接合完了後の製品
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の接合前の状態を示す図
【図４】図３の４−４線断面を回転部材とともに示す図
【図５】回転部材のスライド構造を示す図
【図６】図４のバリエーション
【図７】従来の摩擦撹拌接合方法
【符号の説明】
１０：リンクアーム、１１：ロッド、１２：ブラケット、１３：ブッシュ、１５：二股部、１８：摩擦撹拌部、１９：接合部、２０：軸状部材、２５：初期差込穴、２６：回転部材、２７：回転部材
【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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