本發(fā)明涉及具備異種金屬接合軸的變速器。

背景技術(shù)：

作為將在軸向上對(duì)置的一個(gè)被接合部件和另一個(gè)被接合部件的對(duì)接部(接合部)接合在一起的方法，已知如下這樣的所謂的摩擦壓接：一邊按壓兩個(gè)部件一邊使一個(gè)被接合部件旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生摩擦熱，借助該摩擦熱使接合部軟化，然后使被接合部件停止旋轉(zhuǎn)并按壓兩個(gè)部件，由此將新生面彼此固態(tài)接合(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1。)。

根據(jù)下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1，記載有這樣的內(nèi)容：使一個(gè)被接合部件旋轉(zhuǎn)提升直至達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速r1，接著提高摩擦壓力直至兩個(gè)部件的對(duì)接部處的摩擦壓力達(dá)到規(guī)定的壓力P1，同時(shí)持續(xù)固定時(shí)間(摩擦?xí)r間)T1地將兩個(gè)部件的端面彼此對(duì)接并按壓，將接合界面加熱至壓接所需要的溫度。然后，在達(dá)到需要的溫度后停止旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)速為零，并且，提高摩擦壓力直至兩個(gè)部件的對(duì)接部處的摩擦壓力達(dá)到規(guī)定的壓力P2，同時(shí)持續(xù)固定時(shí)間(頂鍛時(shí)間)T2地將兩個(gè)部件的端面彼此對(duì)接并按壓。通過(guò)該頂鍛工序，將在摩擦工序中在接合界面處生成的金屬間化合物、氧化物和軟化層等作為溢料從接合界面的周緣部排出，并且將各部件的接合界面的新生面彼此接合在一起(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1的[0024]和[0025]。)。

另一方面，作為將在軸向上對(duì)置的上述對(duì)接部接合在一起的其它方法，已知如下這樣的所謂的摩擦攪拌接合：一邊使在末端中央部具備銷(xiāo)的稱(chēng)作肩的圓柱體旋轉(zhuǎn)，一邊將其從徑向外側(cè)按壓(壓入)至上述對(duì)接部，由此產(chǎn)生摩擦熱，利用該摩擦熱使接合部位軟化，并且利用設(shè)在末端中央部的銷(xiāo)攪拌軟化了的接合部位，由此引起塑性流動(dòng)狀態(tài)，然后使肩遍及接合部的整周移動(dòng)，從而一邊使通過(guò)部位軟化和攪拌，一邊將兩個(gè)部件固態(tài)接合(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2。)。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2002-224857號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2006-68782號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2007-296563號(hào)公報(bào)

在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的摩擦壓接中，存在以下所記述的問(wèn)題。首先，在頂鍛工序中，由于在對(duì)接部產(chǎn)生溢料，因此需要進(jìn)行溢料清理加工。

另外，在頂鍛工序中，由于使一個(gè)被接合部件在軸向上向另一個(gè)被接合部件移動(dòng)(往復(fù)移動(dòng))，因此對(duì)接部承擔(dān)有較高的頂鍛壓，因此頂鍛壓和往復(fù)移動(dòng)上必然產(chǎn)生偏差，摩擦壓接后的軸的軸向尺寸精度(公差)不穩(wěn)定。

另外，在被接合部件上形成有油路而需要在兩個(gè)部件之間進(jìn)行相位對(duì)準(zhǔn)的情況下，在使旋轉(zhuǎn)的被接合部件停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，需要高精度的定位控制。

另外，在將如鋼和鋁的組合那樣的楊氏彈性模量互不相同的異種金屬彼此在軸向上對(duì)接并通過(guò)摩擦壓接接合在一起的情況下，如果使軸負(fù)擔(dān)有旋轉(zhuǎn)扭矩(扭轉(zhuǎn)載荷)或彎曲載荷等，則應(yīng)力集中在摩擦壓接的對(duì)接部(接合部)，接合部容易剝離。

另外，在如鋼和鋁合金那樣的強(qiáng)度差較大的異種材料的摩擦壓接中，由于如鋼那樣的強(qiáng)度高的材料不變形，因此存在著氧化層或污染物質(zhì)容易殘留于接合界面這樣的問(wèn)題。因此，需要對(duì)接合部進(jìn)行人工時(shí)效處理等熱處理，以使接合部具有充分的接合強(qiáng)度。(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3的[0003]和[0006]。)。

另外，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的摩擦攪拌接合中，由于無(wú)需使一個(gè)被接合部件旋轉(zhuǎn)或者在軸向上壓接，因此，可以認(rèn)為不會(huì)引起上述的溢料清理加工、軸的軸向尺寸精度(公差)的不穩(wěn)定、高精度的定位控制、或者氧化層或污染物質(zhì)在接合邊界面上殘留的問(wèn)題。

可是，與摩擦壓接相同地存在如下問(wèn)題：在軸承擔(dān)有旋轉(zhuǎn)扭矩或彎曲載荷等時(shí)，應(yīng)力集中在摩擦壓接的對(duì)接部(接合部)上，接合部容易剝離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明是鑒于上述以往技術(shù)的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種具備異種金屬接合軸的變速器，其不需要制造時(shí)的針對(duì)軸接合部的溢料清理加工和高精度的定位控制，并且不存在軸的軸向尺寸精度(公差)的不穩(wěn)定或者氧化層等污染物質(zhì)在接合邊界面上的殘留，而且，即使在動(dòng)作時(shí)承受有彎曲/扭轉(zhuǎn)載荷等的情況下，也能夠良好地緩和軸接合部處的應(yīng)力集中，軸接合部不容易剝離。

在用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明的變速器中，變速器100具備異種金屬接合軸40，該異種金屬接合軸40是將由互不相同的材質(zhì)構(gòu)成的至少第1軸41和第2軸42同軸地接合在一起而成的，其特征在于，所述第1軸41具有中空結(jié)構(gòu)，并且所述第2軸42被壓入所述第1軸41的內(nèi)部，該第1軸41的內(nèi)周面41Sa和該第2軸42的外周面42b具有關(guān)于軸向重合的軸向重合部42bs，該軸向重合部通過(guò)摩擦攪拌接合而接合在一起。

在上述結(jié)構(gòu)中，第1軸41被配置在第1軸41和第2軸42的軸接合部的徑向外側(cè)，軸接合部被第1軸41在徑向上支承。因此，即使在彎曲載荷或扭轉(zhuǎn)載荷(旋轉(zhuǎn)扭矩)作用于軸上的情況下，針對(duì)軸接合部的載荷(應(yīng)力)集中也得到了良好地緩和，軸接合部不容易剝離，提高了接合強(qiáng)度。

另外，第1軸41和第2軸42是在靜止的狀態(tài)下通過(guò)摩擦攪拌接合而接合在一起的，因此，不需要在摩擦壓接中所需的溢料清理加工和高精度的定位控制，并且不會(huì)發(fā)生軸的軸向尺寸精度(公差)的不穩(wěn)定或者氧化層或污染物質(zhì)在接合邊界面上的殘留這樣的、摩擦壓接所固有的問(wèn)題。

本發(fā)明的變速器的第2特征在于，所述第1軸41由輕金屬構(gòu)成，并且，所述第2軸42的外周面42b由強(qiáng)度和熔點(diǎn)比所述輕金屬高的金屬構(gòu)成。

在上述結(jié)構(gòu)中，熔點(diǎn)比較高的第2軸42被壓入熔點(diǎn)比較低的第1軸41的內(nèi)部。由此，能夠使摩擦攪拌接合工具60從第1軸41的徑向外側(cè)抵接于第1軸41的外周面41Sb，從而能夠沿著所希望的接合路徑40a、40b、40c、40d、40e對(duì)第1軸41和第2軸42的關(guān)于軸向的重合部進(jìn)行摩擦攪拌接合。

另外，由于能夠?qū)σ蟾邚?qiáng)度的軸配置具有比較高的強(qiáng)度的第2軸42，并且，對(duì)不要求高強(qiáng)度的軸配置輕量的第1軸41，因此能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)軸的大幅的輕量化。

本發(fā)明的變速器的第3特征在于，所述軸向重合部42bs是每隔圓周方向上的規(guī)定的間隔θ沿著圓周方向、軸向或相對(duì)于軸向傾斜規(guī)定的角度δ的傾斜方向、或者螺旋方向中的任一方向以規(guī)定的長(zhǎng)度LC、LS、LO連續(xù)地，或者沿著將這些方向組合而成的復(fù)合方向連續(xù)地通過(guò)摩擦攪拌接合而接合在一起的。

在上述結(jié)構(gòu)中，第1軸41和第2軸42接合的接合路徑的長(zhǎng)度和面積的自由度增大。由此，能夠根據(jù)異種金屬接合軸40所承受的載荷的大小和方向選擇具有最優(yōu)的接合強(qiáng)度的接合路徑。

本發(fā)明的變速器的第4特征在于，所述軸向重合部42bs是每隔圓周方向上的規(guī)定的間隔θ沿著相對(duì)于軸向的傾斜角度δ、-δ交替反轉(zhuǎn)的傾斜方向通過(guò)摩擦攪拌接合而接合在一起的。

在上述結(jié)構(gòu)中，對(duì)于接合部40e關(guān)于通過(guò)接合部40e的第2軸42側(cè)的端點(diǎn)E2且與軸向平行的直線La傾斜的傾斜方向，包含關(guān)于直線La向兩個(gè)方向(兩側(cè))傾斜的2種傾斜方向。即，在上述結(jié)構(gòu)中，扭轉(zhuǎn)載荷的作用方向無(wú)論是順時(shí)針還是逆時(shí)針，都必然包含成為與扭轉(zhuǎn)方向相同的方向的傾斜方向。在接合部的傾斜方向是與扭轉(zhuǎn)方向相同的方向的情況下，在接合部上作用有壓縮載荷，因此接合部難以剝離。即，在上述結(jié)構(gòu)中，與扭轉(zhuǎn)載荷的作用方向無(wú)關(guān)，兩個(gè)軸的接合部不容易剝離，接合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

本發(fā)明的變速器的第5特征在于，涉及所述傾斜方向的接合部關(guān)于通過(guò)該接合部的所述第2軸42側(cè)的端部E2的與軸向平行的直線La，向與作用于該第2軸42的扭轉(zhuǎn)載荷的方向相同的方向傾斜。

在上述結(jié)構(gòu)中，接合部所負(fù)擔(dān)的載荷被分散為接合方向載荷和其垂直方向載荷。特別是，通過(guò)使上述傾斜方向成為與上述旋轉(zhuǎn)方向相同的方向，在接合方向上作用的載荷成為壓縮載荷，第1軸41和第2軸42的軸接合部不容易剝離，接合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

本發(fā)明的變速器的第6特征在于，所述變速器100具備變矩器2，所述變矩器2的定子24被所述第2軸42支承，所述第1軸41被固定于所述變速器100的固定部件43上。

在上述結(jié)構(gòu)中，配置由強(qiáng)度和剛性比第1軸41優(yōu)異的材料構(gòu)成的第2軸42作為承受來(lái)自定子24的載荷的軸，另一方面，對(duì)于承受的載荷比較小的部位配置第1軸41，由此，能夠在確保必要的強(qiáng)度和剛性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)軸的大幅的輕量化。

根據(jù)本發(fā)明的具備異種金屬接合軸的變速器，不需要在制造時(shí)的針對(duì)異種金屬接合軸的溢料清理加工和高精度的定位控制，并且不存在軸的軸向尺寸精度(公差)的不穩(wěn)定或者氧化層等污染物質(zhì)在接合邊界面上的殘留，而且，即使在動(dòng)作時(shí)承受有彎曲/扭轉(zhuǎn)載荷等的情況下，也能夠良好地緩和軸接合部處的應(yīng)力集中，軸接合部不容易剝離，提高了接合強(qiáng)度。

另外，能夠根據(jù)所承受的載荷來(lái)配置具有最優(yōu)的強(qiáng)度的軸，由此能夠在確保必要的強(qiáng)度和剛性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)軸的大幅的輕量化。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的變速器的骨架圖。

圖2是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的定子軸的周邊部的重要部位半剖視圖。

圖3是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的定子軸的說(shuō)明圖。

圖4是示出基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的摩擦攪拌接合實(shí)現(xiàn)的接合部(接合路徑)的類(lèi)型的說(shuō)明圖。

圖5是將圖4的(d)的第1軸的外周面展開(kāi)成平面的展開(kāi)圖。

圖6是示出接合部的關(guān)于軸向的傾斜方向與端部的載荷集中緩和之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。

圖7是將圖4的(e)的第1軸的外周面展開(kāi)成平面的展開(kāi)圖。

圖8是示出基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的摩擦攪拌接合實(shí)現(xiàn)的接合部(接合路徑)的類(lèi)型的說(shuō)明圖。

圖9是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的定子軸的說(shuō)明圖。

圖10是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的定子軸的重要部位剖視圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1：發(fā)動(dòng)機(jī)；2：變矩器；3：變速器主體；5：差速機(jī)構(gòu)；14：第3軸；21：前罩；22：泵輪(pump impeller)；22a：凸臺(tái)部件；23：渦輪(turbine runner)；23a：渦輪輪轂；24：定子；25：?jiǎn)蜗螂x合器；26：中間部件；27：鎖止離合器；27a：鎖止離合器活塞；27b：油室；27c：油室；40：定子軸；40A：定子軸；40B：定子軸；40a：接合部；40b：接合部；40c：接合部；40d：接合部；40e：接合部；40f：接合部；θ：圓周角；δ：傾斜角；41：第1軸；41S：筆直部；41Sa：筆直部?jī)?nèi)周面；41Sb：筆直部外周面；41F：凸緣部；41op：油路；41TH：工具抽出孔；42：第2軸；42a：內(nèi)周面；42b：外周面；42bs：軸向重合部；42bw：徑向重合部；42op：油路；43：第1間隔壁；44：第2間隔壁；45：鏈輪；46：軸承；60：摩擦攪拌接合工具；61：肩；62：銷(xiāo)；100：變速器。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的變速器100的骨架圖。并且，為了便于說(shuō)明，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)(驅(qū)動(dòng)源)1一并進(jìn)行了圖示。如圖1所示，本變速器100具備發(fā)動(dòng)機(jī)(驅(qū)動(dòng)源)1、變矩器2、變速器主體3和差速機(jī)構(gòu)5。

發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)被輸出至曲軸11。該曲軸11的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由變矩器2輸入至變速器主體3。變矩器2是經(jīng)由流體(工作油)進(jìn)行扭矩的傳遞的流體傳動(dòng)裝置，其具有前罩21、與該前罩21形成為一體的泵輪(pump impeller)22、在前罩21與泵輪22之間被配置成與泵輪22對(duì)置的渦輪(turbine runner)23、以及經(jīng)由單向離合器25支承于定子軸40上的定子24。如圖1所示，曲軸11經(jīng)由前罩21與變矩器2的泵輪22連接，渦輪23與主軸12連接。另外，單向離合器25安裝于中間部件26，中間部件26以花鍵結(jié)合的方式安裝于定子軸40的第2軸42上。在第2軸42的內(nèi)周面設(shè)有軸承13，該軸承13將主軸12支承成能夠旋轉(zhuǎn)。并且，參照?qǐng)D2和圖3，在后面敘述本發(fā)明的該定子軸40的詳情。

在渦輪23與前罩21之間設(shè)有具備鎖止離合器活塞27a的鎖止離合器27。因此，鎖止離合器活塞27a抵接于前罩21的內(nèi)表面而使兩個(gè)部件27a、21接合，由此，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)力被直接傳遞至主軸12。針對(duì)將變矩器2內(nèi)的空間利用鎖止離合器活塞27a隔開(kāi)而形成的2個(gè)油室、即形成得比鎖止離合器活塞27a靠渦輪23側(cè)的油室27b和形成得比鎖止離合器活塞27a靠前罩21側(cè)的油室27c，分別供給和排出或者排出和供給工作油，在兩個(gè)油室之間形成壓力差，由此使鎖止離合器活塞27a工作。在由前罩21和泵輪22形成的容器內(nèi)封入有工作油。

在未進(jìn)行鎖止控制的情況下，泵輪22與渦輪23的相對(duì)旋轉(zhuǎn)被允許。在該狀態(tài)下，當(dāng)曲軸11的旋轉(zhuǎn)扭矩經(jīng)由前罩21被傳遞至泵輪22時(shí)，充滿(mǎn)變矩器2的容器的工作油借助泵輪22的旋轉(zhuǎn)從泵輪22向渦輪23，繼而向定子24循環(huán)。由此，泵輪22的旋轉(zhuǎn)扭矩被傳遞至渦輪23，從而驅(qū)動(dòng)主軸12。

另一方面，在鎖止控制中，鎖止離合器27成為接合的狀態(tài)，不是經(jīng)由工作油從前罩21向渦輪23旋轉(zhuǎn)，而是前罩21和渦輪23一體地旋轉(zhuǎn)，曲軸11的旋轉(zhuǎn)扭矩被直接傳遞至主軸12。

變速器主體3可以應(yīng)用例如由一對(duì)帶輪構(gòu)成的帶式無(wú)級(jí)變速器、或者由1個(gè)或多個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)和離合器機(jī)構(gòu)構(gòu)成的自動(dòng)變速器。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)力在通過(guò)變速器主體3變速為所希望的轉(zhuǎn)速后，經(jīng)由最終傳動(dòng)齒輪31向后述的差速機(jī)構(gòu)5輸出。

差速機(jī)構(gòu)5具備：與最終傳動(dòng)齒輪31嚙合的最終從動(dòng)齒輪51；將從最終從動(dòng)齒輪51傳遞來(lái)的來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由左右的驅(qū)動(dòng)軸54L、54R分別向左右的驅(qū)動(dòng)輪(未圖示)傳遞的左右半軸齒輪52L、52R；以及吸收左右驅(qū)動(dòng)輪的差速旋轉(zhuǎn)的前后小齒輪53F、53R。

圖2是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的定子軸40的周邊部的重要部位半剖視圖。并且，為了便于圖示，省略了剖面線的一部分。

在主軸12的內(nèi)部形成有油路12a，經(jīng)由該油路12a向變矩器2、離合器CL和變速器主體3(參照?qǐng)D1。)等液壓工作設(shè)備供給工作油。

在主軸12的外周面以無(wú)法旋轉(zhuǎn)的方式固定有定子軸40。定子軸40經(jīng)由螺栓BT固定于第1間隔壁43，并經(jīng)由軸承13以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承主軸12的一部分。

另外，在主軸12與定子軸40的第1軸41之間設(shè)有第3軸14，在第3軸14的內(nèi)部形成有油路。第3軸14安裝于主軸12的外周面。

在定子軸40的第1軸41的外周面以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝有凸臺(tái)部件22a，在該凸臺(tái)部件22a上焊接有泵輪22，在泵輪22上焊接有前罩21。

在凸臺(tái)部件22a的外周面上通過(guò)花鍵嵌合安裝有用于驅(qū)動(dòng)油泵OP的鏈輪45。該鏈輪45被設(shè)在第2間隔壁44上的軸承46以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承。

在定子軸40的第2軸42的末端部通過(guò)花鍵嵌合安裝有中間部件26，單向離合器25被固定于中間部件26。因此，定子24經(jīng)由單向離合器25以?xún)H能夠向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的方式安裝于中間部件26上。

在主軸12的末端部通過(guò)花鍵嵌合安裝有渦輪輪轂23a，在該渦輪輪轂23a上焊接有渦輪23。

另外，在渦輪輪轂23a上安裝有鎖止離合器活塞27a。

圖3是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的定子軸40的說(shuō)明圖。并且，圖3的(a)是重要部位剖視圖，圖3的(b)是示出針對(duì)彎曲載荷的軸的接合部40a的應(yīng)力集中緩和的說(shuō)明圖。另外，為了便于說(shuō)明，在圖3的(a)中也一并分別示出了第3軸14和摩擦攪拌接合工具60。

該定子軸40由第1軸41和第2軸42構(gòu)成，該第1軸41被固定于變速器主體3的第1間隔壁43(圖2)上，支承第2軸42，該第2軸42被壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面，支承定子24。

第1軸41整體上是由輕金屬、例如鋁或鋁合金構(gòu)成的中空軸，且由圓筒狀的筆直部41S和圓板狀的凸緣部41F構(gòu)成。筆直部41S與第2軸42卡合，并且，凸緣部41F與變速器主體3的第1間隔壁43(圖2)卡合，由此定子軸40被固定成不能旋轉(zhuǎn)。

第2軸42由鐵系金屬、例如不銹鋼構(gòu)成，是與第1軸41同心的中空軸。另外，外周面42b中的從變速器主體3側(cè)的末端沿軸向延伸長(zhǎng)度L的區(qū)域被壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面41Sa，由此形成沿軸向與第1軸41重合的軸向重合部42bs。而且，第2軸42的外周面42b中的從該軸向重合部42bs沿徑向延伸長(zhǎng)度R的區(qū)域與第1軸41的端面41Sc對(duì)接，由此形成沿徑向與第1軸41重合的徑向重合部42bw。

在第2軸42的發(fā)動(dòng)機(jī)1側(cè)的末端部外周面上沿周向形成有花鍵齒42c，該花鍵齒42c與安裝有單向離合器25(圖2)的中間部件26(圖2)花鍵結(jié)合。另一方面，在第2軸42的末端部?jī)?nèi)周面上，安裝有以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承主軸12(圖2)的軸承13。

第1軸41和第2軸42借助摩擦攪拌接合工具60使兩個(gè)軸的軸向重合部42bs在例如沿著圓周方向的接合部(接合路徑)40a處面接合，所述摩擦攪拌接合工具60具備為圓筒旋轉(zhuǎn)體的肩61、和設(shè)置在肩61的末端中央部的銷(xiāo)62。并且，參照?qǐng)D4在后面敘述該接合部40a的類(lèi)型。

摩擦攪拌接合工具60一邊旋轉(zhuǎn)一邊從徑向外側(cè)與第1軸41的外周面41Sb抵接，利用因肩61與外周面41Sb的摩擦而產(chǎn)生的摩擦熱使抵接部位軟化，進(jìn)而向徑向內(nèi)側(cè)移動(dòng)而使軸向重合部42bs附近軟化。然后，利用銷(xiāo)62攪拌軟化部位而成為塑性流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)在保持軸向位置的狀態(tài)下在軸向重合部42bs附近沿著圓周方向移動(dòng)，對(duì)軸向重合部42bs進(jìn)行摩擦攪拌接合。

如圖3的(b)所示，本發(fā)明的軸的接合部40a被外側(cè)的第1軸41在徑向上支承。因此，在第2軸42上負(fù)擔(dān)有彎曲載荷的情況下，通過(guò)第1軸41良好地緩和了接合部40a處的應(yīng)力集中，接合部40a不容易剝離。

并且，也可以在第1軸41與第2軸42的軸向重合部42bs的基礎(chǔ)上，以沿著圓周方向的接合路徑對(duì)兩個(gè)軸的關(guān)于徑向的重合部、即徑向重合部42bw進(jìn)行摩擦攪拌接合。

這樣，本發(fā)明的定子軸40是代替了以往的整體上由鐵系金屬構(gòu)成的定子軸的如下這樣的異種金屬接合軸：其要求強(qiáng)度的末端部是通過(guò)由鐵系金屬形成的第2軸42來(lái)構(gòu)成的，其不要求強(qiáng)度的末端部以外的部位是通過(guò)由鋁系輕金屬形成的第1軸41來(lái)構(gòu)成的。因此，關(guān)于上述定子軸40，其末端部以外的部位由鋁系輕金屬構(gòu)成，因此能夠?qū)崿F(xiàn)軸整體的大幅的輕量化。

另外，第1軸41與第2軸42的接合是通過(guò)如下步驟完成的：在將第2軸42壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面后，利用摩擦攪拌接合工具60沿著圓周方向進(jìn)行面接合。

而且，在第2軸42上負(fù)擔(dān)有彎曲載荷的情況下，接合部40a被第1軸41在徑向上支承，因此，接合部40a處的應(yīng)力集中被良好地緩和，接合部40a不容易剝離，提高了接合強(qiáng)度。

另外，關(guān)于第2軸42，也可以是：利用鐵系金屬僅構(gòu)成外周面42b，利用非鐵金屬(例如鋁系金屬)或者非金屬(樹(shù)脂材料)構(gòu)成外周面42b以外的部位。

圖4是示出基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的摩擦攪拌接合實(shí)現(xiàn)的接合部(接合路徑)的類(lèi)型的說(shuō)明圖。并且，關(guān)于以下的說(shuō)明中的軸向和圓周方向的各方向(左右方向)，采用以圖4所示的軸姿勢(shì)為基準(zhǔn)的方向。

首先，關(guān)于圖4的(a)所示的接合部40a，是針對(duì)第1軸41與第2軸42的軸向重合部42bs(圖3)，從第1軸41的外周面41Sb的徑向外側(cè)沿著圓周方向呈直線狀連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦攪拌接合工具60(圖3)，對(duì)第1軸41和第2軸42進(jìn)行摩擦攪拌接合而成的。并且，在此所說(shuō)的“直線狀”是指：在將接合路徑展開(kāi)成平面時(shí)的展開(kāi)圖中，接合路徑成為直線。

只要將摩擦攪拌接合工具60在軸向上固定并在圓周方向上呈直線狀連續(xù)驅(qū)動(dòng)即可，因此該接合部40a是生產(chǎn)效率最優(yōu)的接合部。

接下來(lái)，關(guān)于圖4的(b)所示的接合部40b，是針對(duì)第1軸41與第2軸42的軸向重合部42bs，每隔規(guī)定的圓周角度θ(等間隔地)在軸向上以規(guī)定的長(zhǎng)度LS呈直線狀連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦攪拌接合工具60，對(duì)第1軸41和第2軸42進(jìn)行摩擦攪拌接合而成的。并且，關(guān)于摩擦攪拌接合工具60的軸向驅(qū)動(dòng)的起點(diǎn)，例如采用與前1個(gè)軸向驅(qū)動(dòng)的終點(diǎn)相同的一側(cè)的端點(diǎn)，這樣能夠以最小的驅(qū)動(dòng)距離形成接合部40b。例如，在將摩擦攪拌接合工具60向軸向右側(cè)從端點(diǎn)E1驅(qū)動(dòng)至端點(diǎn)E2后，下次軸向驅(qū)動(dòng)的起點(diǎn)為端點(diǎn)E2。

在該接合部40b中，能夠增加接合個(gè)數(shù)(圓周角度θ)和軸向長(zhǎng)度LS來(lái)增加接合面積，因此能夠?qū)崿F(xiàn)接合強(qiáng)度的進(jìn)一步增加。另外，由于上述接合部40a在圓周方向上連續(xù)，因此，存在一部分的剝離成為起點(diǎn)而導(dǎo)致整體剝離的擔(dān)憂(yōu)，與此相對(duì)，在該接合部40b中，由于各個(gè)接合是獨(dú)立的，因此，即使一部分發(fā)生剝離，整體上也不會(huì)發(fā)生剝離。

另外，該接合部40b能夠大幅確保軸向上的接合面積，因此能夠恰當(dāng)?shù)鼐S持接合部40b的針對(duì)彎曲載荷的剛性。

并且，各接合部也可以在圓周方向上不均等地設(shè)置，也可以每隔圓周角度θ改變軸向長(zhǎng)度LS。另外，各接合部也可以不是以直線狀構(gòu)成，而是以曲線狀構(gòu)成。

接下來(lái)，關(guān)于圖4的(c)所示的接合部40c，是針對(duì)第1軸41與第2軸42的軸向重合部42bs，每隔規(guī)定的圓周角度θ僅使軸向的驅(qū)動(dòng)方向(向左，向右)反轉(zhuǎn)，并且以規(guī)定的軸向長(zhǎng)度LS、然后以規(guī)定的圓周方向長(zhǎng)度LC呈直線狀連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦攪拌接合工具60，對(duì)第1軸41和第2軸42進(jìn)行摩擦攪拌接合而成的。例如，以使摩擦攪拌接合工具60向圓周方向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LC→向軸向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LS→向圓周方向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LC→向軸向左側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LS→向圓周方向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LC→向軸向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LS→向圓周方向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LC→向軸向左側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LS→向圓周方向右側(cè)行進(jìn)長(zhǎng)度LC…的方式，呈直線狀連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦攪拌接合工具60，對(duì)第1軸41和第2軸42進(jìn)行摩擦攪拌接合。并且，對(duì)于周向長(zhǎng)度LC，例如以第1軸41的外周全長(zhǎng)除以LC所得到的值為偶數(shù)的方式確定，從而使得接合部40c的起點(diǎn)和終點(diǎn)一致。

該接合部40c是將上述接合部40a(圓周方向)和上述接合部40b(軸向)組合而成的復(fù)合型的結(jié)合部，在生產(chǎn)效率和接合面積方面優(yōu)異。

并且，軸向長(zhǎng)度LS和周向長(zhǎng)度LC也可以不是固定值。另外，接合部也可以不是以直線狀構(gòu)成，而是以曲線狀構(gòu)成。

接下來(lái)，關(guān)于圖4的(d)所示的接合部40d，是針對(duì)第1軸41和第2軸42的軸向重合部42bs，每隔規(guī)定的圓周角度θ，關(guān)于與軸向平行的直線La沿著傾斜角δ以長(zhǎng)度LO呈直線狀驅(qū)動(dòng)摩擦攪拌接合工具60，對(duì)第1軸41和第2軸42進(jìn)行摩擦攪拌接合而成的。

圖5是將圖4的(d)的第1軸41的外周面41Sb展開(kāi)成平面的展開(kāi)圖。并且，粗虛線表示每隔圓周角度θ的、摩擦攪拌接合工具60相對(duì)于軸向重合部42bs的驅(qū)動(dòng)方向。

根據(jù)圖5可知，摩擦攪拌接合工具60的驅(qū)動(dòng)是將摩擦攪拌接合工具60的軸向驅(qū)動(dòng)和圓周方向驅(qū)動(dòng)同時(shí)組合而成的。另外，在圖5所示的對(duì)摩擦攪拌接合工具60的驅(qū)動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)的起點(diǎn)是與前1個(gè)驅(qū)動(dòng)的終點(diǎn)相同的一側(cè)的端點(diǎn)。這種情況下可知，軸向驅(qū)動(dòng)方向和圓周方向驅(qū)動(dòng)方向這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方向每隔圓周角度θ一同反轉(zhuǎn)。

另外，如圖6的(a)所示，在接合部沿軸向形成的情況下(例如上述接合部40b)，如果負(fù)擔(dān)有扭矩，則在第2軸42側(cè)的端部E2處，載荷F集中在與接合方向垂直的方向上。與此相對(duì)，如圖6的(b)所示，在接合部關(guān)于軸向傾斜地形成的情況下(例如上述接合部40d)，集中在端部的載荷F被分解成接合方向分量F1和其垂直方向分量F2，因此能夠使集中在端部的載荷F良好地分散。

并且，在圖6的(b)的情況下，在接合部的傾斜方向是與扭轉(zhuǎn)方向相同的方向、即以通過(guò)第2軸42側(cè)的端部E2的與軸向平行的直線La為基準(zhǔn)時(shí)的接合部的傾斜方向是與扭轉(zhuǎn)方向相同的方向的情況下，載荷F的接合方向分量F1針對(duì)接合部40d在壓縮方向上起作用。即，接合方向分量F1在使第2軸42壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面的方向上起作用，因此接合部40d難以剝離。

再返回圖4的(d)，接合部40d僅在以通過(guò)第2軸42側(cè)的端部E2的與軸向平行的直線La為基準(zhǔn)時(shí)的傾斜方向是與扭轉(zhuǎn)方向相同的方向的、所謂單側(cè)載荷的情況下，對(duì)于接合強(qiáng)度的提高是有效的。

并且，各接合部也可以不在圓周上均等地設(shè)置，傾斜角δ和長(zhǎng)度LO也可以不是固定值。另外，各接合部也可以不是以直線狀構(gòu)成，而是以曲線狀構(gòu)成。

關(guān)于圖4的(e)所示的接合部40e，是針對(duì)第1軸41和第2軸42的軸向重合部42bs，例如以關(guān)于與軸向平行的直線La向圓周方向右側(cè)傾斜的傾斜角δ朝向軸向左側(cè)呈直線狀驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)度LO’，接著以關(guān)于直線La與傾斜角δ對(duì)稱(chēng)的向圓周方向左側(cè)傾斜的傾斜角δ朝向軸向右側(cè)呈直線狀驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)度LO’，此后重復(fù)該驅(qū)動(dòng)，對(duì)第1軸41和第2軸42進(jìn)行摩擦攪拌接合而成的。并且，與上述接合部40c相同地，以360°除以θ所得到的值為偶數(shù)的方式確定圓周角度θ，從而使得接合部40e的起點(diǎn)和終點(diǎn)一致

圖7是將圖4的(e)的第1軸41的外周面41Sb展開(kāi)成平面的展開(kāi)圖。并且，粗虛線表示每隔圓周角度θ的、摩擦攪拌接合工具60相對(duì)于軸向重合部42bs的驅(qū)動(dòng)方向。

根據(jù)圖7可知，摩擦攪拌接合工具60的驅(qū)動(dòng)是將摩擦攪拌接合工具60的軸向驅(qū)動(dòng)和圓周方向驅(qū)動(dòng)同時(shí)組合而成的。另外，在圖7所示的對(duì)摩擦攪拌接合工具60的驅(qū)動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)的起點(diǎn)是與前1個(gè)驅(qū)動(dòng)的終點(diǎn)相同的端點(diǎn)。這種情況下可知：每隔圓周角度θ，只有軸向驅(qū)動(dòng)方向這一驅(qū)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)，圓周方向的驅(qū)動(dòng)方向?yàn)楣潭ǚ较颉?/p>

再次返回圖4的(e)，該接合部40e由傾斜方向?yàn)榕c扭轉(zhuǎn)方向相同的方向和與扭轉(zhuǎn)方向相反的方向的2種接合部構(gòu)成，因此，與扭轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)，無(wú)論在所謂的單側(cè)載荷的情況還是在雙側(cè)載荷的情況下，都對(duì)接合強(qiáng)度的提高是有效的。這種情況下，軸向的接合面積較廣，因此即使針對(duì)彎曲載荷也會(huì)成為牢固的接合。因此，該接合部40e在包括上述接合部40a、40b、40c、40d在內(nèi)的接合部中具有最牢固的接合強(qiáng)度。

并且，傾斜角δ和長(zhǎng)度LO’也可以不是固定值。另外，各接合部也可以不是以直線狀構(gòu)成，而是以曲線狀構(gòu)成。另外，關(guān)于傾斜角δ和傾斜角-δ各自的絕對(duì)值，例如可以如10°、-15°這樣互不相同。即，傾斜角可以關(guān)于直線La非對(duì)稱(chēng)地反轉(zhuǎn)。

并且，在上述接合部的類(lèi)型的說(shuō)明中，在待進(jìn)行摩擦攪拌接合的第1軸41和第2軸42(以下，也僅稱(chēng)為“工件”。)被固定的狀態(tài)下，在規(guī)定的方向上驅(qū)動(dòng)摩擦攪拌接合工具60(以下，也僅稱(chēng)為“工具”。)。

也可以與該方式相反，在工具被固定的狀態(tài)下，在規(guī)定的方向上驅(qū)動(dòng)工件，由此獲得規(guī)定的接合部。例如，也可以是，在工具被固定的狀態(tài)下，使工件例如旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)360°或者軸向驅(qū)動(dòng)距離LS，由此分別獲得沿著圓周方向或軸向?qū)ぜM(jìn)行摩擦攪拌接合而成的、圖4的(a)或圖4的(b)所示的上述接合部40a、40b。并且，在此所說(shuō)的“工具被固定的狀態(tài)”是指工具無(wú)法相對(duì)于工件的軸向和旋轉(zhuǎn)方向(圓周方向)移位的狀態(tài)。因此，工具能夠相對(duì)于工件的徑向移位。并且，在此所說(shuō)的“旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”是指繞軸旋轉(zhuǎn)，“軸向驅(qū)動(dòng)”是指與軸平行地直線移動(dòng)。

另外，也可以不是通過(guò)驅(qū)動(dòng)工件或工具中的任意一個(gè)的方式，而是通過(guò)使工件和工具雙方向規(guī)定的方向依次分別驅(qū)動(dòng)，來(lái)得到規(guī)定的接合部。例如，也可以在使工具軸向驅(qū)動(dòng)距離LS后，使工件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)規(guī)定的角度θ(圓弧長(zhǎng)度LC)，由此得到沿著將軸向和圓周方向組合而成的復(fù)合方向?qū)ぜM(jìn)行摩擦攪拌接合而成的、圖4的(c)所示的上述接合部40c。

另外，也可以在使工具軸向驅(qū)動(dòng)規(guī)定的距離(LO×cosδ)的同時(shí)，使工件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)規(guī)定的角度θ(圓弧長(zhǎng)度LO×sinδ)，由此得到沿著相對(duì)于軸向傾斜規(guī)定的角度δ的傾斜方向?qū)ぜM(jìn)行摩擦攪拌接合而成的、圖4的(d)所示的上述接合部40d。

另外，也可以一邊每隔規(guī)定的圓周角度θ使關(guān)于軸向的驅(qū)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)，一邊使工具軸向驅(qū)動(dòng)規(guī)定的距離(LO‘×cosδ)，同時(shí)使工件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)規(guī)定的角度θ(圓弧長(zhǎng)度LO’×sinδ)，由此得到沿著相對(duì)于軸向交替傾斜規(guī)定的角度δ、-δ的傾斜方向?qū)ぜM(jìn)行摩擦攪拌接合而成的、圖4的(e)所示的上述接合部40e。

另外，例如，也可以在使工件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)規(guī)定的圈數(shù)(在本實(shí)施方式中為5.5圈)的同時(shí)，在軸向上驅(qū)動(dòng)工具，由此得到沿螺旋方向?qū)ぜM(jìn)行摩擦攪拌接合而成的、圖8所示的接合部40f。

(第2實(shí)施方式)

另外，在使用摩擦攪拌接合工具60對(duì)第1軸41和第2軸42的軸向重合部42bs進(jìn)行摩擦攪拌接合的情況下，在抽出摩擦攪拌接合工具60時(shí)，會(huì)在第1軸41的外周面41Sb上產(chǎn)生所謂的工具抽出孔。因此，通過(guò)將該工具抽出孔作為油路的一部分(下孔)利用，能夠設(shè)置穿過(guò)第1軸41和第2軸42的軸向重合部42bs的油路。這種情況下，第2軸42被壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面41Sa，因此油路的布局自由度升高。以下，對(duì)在內(nèi)部形成有油路的定子軸進(jìn)行說(shuō)明。

圖9是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的定子軸40A的說(shuō)明圖。并且，圖9的(a)是定子軸40A的重要部位剖視圖，圖9的(b)是剛剛對(duì)軸向重合部42bs進(jìn)行摩擦攪拌接合后的定子軸40A的簡(jiǎn)圖。

如圖9的(a)所示，在該定子軸40A中，在第1軸41的筆直部41S分別形成有2個(gè)油路41op、41op，另一方面，在第2軸42的軸向重合部42bs形成有與上述油路41op、41op連通的油路42op。另外，油路42op的兩側(cè)的軸向重合部42bs被沿著上述第1實(shí)施方式的圖4的(a)所示的圓周方向的接合路徑分別進(jìn)行了摩擦攪拌接合，由此分別形成有與圖4的(a)所示的接合部相同的結(jié)構(gòu)的接合部40a、40a。并且，關(guān)于上述以外的結(jié)構(gòu)，與上述第1實(shí)施方式的定子軸40的結(jié)構(gòu)相同。

第2軸42的油路42op預(yù)先形成于軸向重合部42bs，與此相對(duì)，第1軸41的2個(gè)油路41op、41op是對(duì)軸向重合部42bs進(jìn)行摩擦攪拌接合后形成的。即，如圖9的(b)所示，在沿著圓周方向摩擦攪拌接合第2軸42的軸向重合部42bs的情況下，在抽出摩擦攪拌接合工具60時(shí)，在第1軸41的外周面41Sb產(chǎn)生工具抽出孔41TH。將該工具抽出孔41TH作為油路的下孔利用，并且使該工具抽出孔41TH和預(yù)先形成于軸向重合部42bs的油路42op連通，由此形成上述油路41op。其結(jié)果是，這些油路41op、41op和油路42op例如能夠用作這樣的油路：該油路用于對(duì)用于驅(qū)動(dòng)油泵OP的鏈輪45(圖2)和將鏈輪45支承成能夠旋轉(zhuǎn)的軸承46(圖2)等進(jìn)行潤(rùn)滑。并且，基于摩擦攪拌接合的接合部40a以在軸向上夾著油路41op、41op和油路42op的形態(tài)分別形成于油路41op、41op和油路42op的兩側(cè)，因此，這些接合部40a、40a對(duì)油路41op、41op和油路42op發(fā)揮密封功能。

并且，上述工具抽出孔41TH形成在從承受來(lái)自定子24(圖2)的旋轉(zhuǎn)載荷的部位(第2軸42的末端部42c)離開(kāi)的部位(遠(yuǎn)離的部位)。這是因?yàn)椋涸谏鲜龉ぞ叱槌隹?1TH形成于距離第2軸42的末端部42c較近的部位的情況下，應(yīng)力集中于上述工具抽出孔41TH，存在附近的接合部40a由于該應(yīng)力集中而剝離的擔(dān)憂(yōu)。因此，優(yōu)選的是，上述工具抽出孔41TH形成在從第2軸42的末端部42c離開(kāi)的部位(遠(yuǎn)離的部位)。

(第3實(shí)施方式)

圖10是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的定子軸40B的重要部位剖視圖。該定子軸40B與上述定子軸40不同，第1軸41的發(fā)動(dòng)機(jī)1側(cè)的軸向端面41Sc沒(méi)有與第2軸42的外周面42b接合。即，第1軸41和第2軸42僅在軸向重合部42bs面接合。通過(guò)省略徑向重合部42bw(圖3)，簡(jiǎn)化了第2軸42的結(jié)構(gòu)，由此能夠有助于制造成本的削減。

如以上所述，通過(guò)對(duì)第1軸41和第2軸42的沿著軸向的上述重合部應(yīng)用摩擦攪拌接合，能夠獲得以下的效果。

(1)在摩擦壓接中需要針對(duì)接合部的溢料除去。與此相對(duì)，在摩擦攪拌接合中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的工具使鋼的新生面露出，因此，產(chǎn)生的溢料微細(xì)，無(wú)需除去。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的削減。

(2)在摩擦壓接中，由于在軸向上互相按壓兩個(gè)接合部件，因此軸向尺寸精度不穩(wěn)定。與此相對(duì)，在摩擦攪拌接合中，針對(duì)兩個(gè)接合部件的載荷只有由工具產(chǎn)生的徑向上的載荷，因此軸向尺寸精度穩(wěn)定。因此，在通過(guò)摩擦攪拌接合將被接合部件彼此接合在一起后，能夠在這樣的狀態(tài)下直接用作產(chǎn)品。

(3)在被接合部件之間存在液壓孔等的相位的情況下，在摩擦壓接中需要高精度的旋轉(zhuǎn)靜止控制。與此相對(duì)，在摩擦攪拌接合中，能夠在對(duì)準(zhǔn)相位后將第2軸42壓入接合于第1軸41，不需要高精度的旋轉(zhuǎn)靜止控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

(4)在如以往技術(shù)那樣使第1軸41和第2軸42在軸向上對(duì)接并通過(guò)摩擦壓接而接合在一起的情況下，如果在軸上負(fù)擔(dān)有彎曲載荷，則應(yīng)力集中于接合部。與此相對(duì)，在如本申請(qǐng)那樣將第2軸42壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面并通過(guò)摩擦攪拌接合而接合在一起的情況下，構(gòu)成外側(cè)的第1軸41起到了支承接合部40a的作用，因此能夠緩和接合部處的應(yīng)力集中，相對(duì)于彎曲載荷成為牢固的接合。

(5)在鋼側(cè)進(jìn)行摩擦壓接的情況下，熱影響部從接合部延伸至較廣的范圍，與此相對(duì)，在摩擦攪拌接合的情況下是工具直徑的范圍內(nèi)的加熱，而且還附加有基于鋁(第1軸41)的塑性流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的冷卻作用。因此，即使是熱處理部件也無(wú)需回火，被接合部件的適用范圍較廣。

(6)通過(guò)2處部位以上摩擦攪拌接合將第1軸41和第2軸42的上述重合部面接合，由此能夠在第1軸41和第2軸42之間設(shè)置油路。這種情況下，接合部發(fā)揮了針對(duì)油路的密封功能。另外，第2軸42被壓入接合于第1軸41的內(nèi)周面，因此油路的布局自由度升高。