JP2007160373A - Method of fitting member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部材の取付方法に関するものである。 The present invention relates to a method for attaching a member.
近年、自動車業界においては、燃費向上等を目指した車両の軽量化を図る観点からアルミ材等の軽量素材が積極的に採用されており、これによりアルミ材と鉄材等といった溶接が困難な異種材料同士を取り付けて固定する技術への重要性が高まってきている。 In recent years, in the automobile industry, lightweight materials such as aluminum have been actively adopted from the viewpoint of reducing the weight of vehicles with the aim of improving fuel efficiency, etc., which makes it difficult to weld different materials such as aluminum and iron. The importance of attaching and fixing each other is increasing.
例えば、図5に示す如く、従来において、アルミ製の母材aに鉄製(スチール製)のボルトbを取り付けようとした場合には、該ボルトbを鉄製(スチール製)のセッティングプレートcに溶接した上で、該セッティングプレートcを前記アルミ製の母材aに対しボルトd及びナットeで締結するといった手段を講じなければならなかった。 For example, as shown in FIG. 5, conventionally, when an iron (steel) bolt b is to be attached to an aluminum base material a, the bolt b is welded to an iron (steel) setting plate c. In addition, it was necessary to take measures such as fastening the setting plate c to the aluminum base material a with bolts d and nuts e.
尚、後述する本発明の部材の取付方法に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1等がある。
しかしながら、前述の如きセッティングプレートcを介在させたボルト締結を採用した場合には、母材aの表裏面にボルトdやナットeが突起物として張り出すため、これらの突起物の占有スペースを設計上で確保しなければならないという制約があり、しかも、ボルトdやナットeによる締結では緩みや脱落等の心配もあった。 However, when the bolt fastening with the setting plate c as described above is adopted, the bolts d and nuts elongate as projections on the front and back surfaces of the base material a, so the space occupied by these projections is designed. In addition, there is a restriction that it must be secured above, and there are also concerns about loosening and dropping off when fastening with bolts d and nuts e.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、設計上の制約となるような突起物の張り出し及び緩みや脱落等の心配がなくて済む部材の取付方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for attaching a member that does not have to worry about overhanging projections, loosening, dropping off, or the like, which is a design constraint.
本発明は、第一材料に予め穿設してある取付孔に対し、該取付孔より大きな外径のフランジ部を基端側に備えた被取付部材の先端側を挿通し、第一材料に前記フランジ部を被覆するように第二材料を重ね合わせ、該第二材料側への対峙面に前記フランジ部より大きな内径の凹部を備えた逆U字断面の接合ツールを前記フランジ部と同心状に配置して回転しながら第二材料に押し付け、該第二材料と接合ツールとの間に生じた摩擦熱で前記フランジ部周囲の第二材料を固相状態のまま局所的に軟化させて前記接合ツールを第一材料に到達するまで沈降せしめ、前記接合ツールを第一材料にも押し付けることで該第一材料を摩擦熱により固相状態のまま局所的に軟化させて該第一材料と前記第二材料との境界部分を撹拌すると共に、前記接合ツールの凹部における内側面全体で該凹部内の第二材料を摩擦熱により固相状態のまま軟化させて前記フランジ部を埋没せしめ、然る後、前記接合ツールを引き抜いて前記境界部分を硬化させることで被取付部材を第一材料及び第二材料に対し固定することを特徴とする部材の取付方法、に係るものである。 The present invention inserts the distal end side of a mounted member having a flange portion having an outer diameter larger than the mounting hole on the base end side with respect to the mounting hole previously drilled in the first material, A second material is overlapped so as to cover the flange portion, and a reverse U-shaped cross-section joining tool provided with a recess having an inner diameter larger than the flange portion on the opposite surface to the second material side is concentric with the flange portion. The second material around the flange portion is locally softened in a solid state by frictional heat generated between the second material and the welding tool while being rotated and placed on the second material. The joining tool is allowed to settle until it reaches the first material, and the joining tool is pressed against the first material to locally soften the first material in a solid state by frictional heat, thereby While stirring the boundary portion with the second material, the joining tool The second material in the recess is softened in a solid state by frictional heat on the entire inner surface of the recess of the recess to bury the flange, and then the joining tool is pulled out to harden the boundary portion. Then, the member to be attached is fixed to the first material and the second material.
而して、このようにすれば、フランジ部周囲の第二材料が第一材料に対し摩擦撹拌接合(Friction Stir Welding:略称FSW)されることになり、これら第一材料と第二材料との間に埋没したフランジ部が強固に挾持されて被取付部材の第一材料及び第二材料に対する良好な固定が実現される一方、前記被取付部材の先端側が第一材料の取付孔から張り出して部材として使用可能な状態となる。 Thus, in this way, the second material around the flange portion is friction stir welded (abbreviated as FSW) to the first material. The flange part buried in between is firmly clamped to achieve good fixing of the mounted member to the first material and the second material, while the tip side of the mounted member projects from the mounting hole of the first material. It becomes a usable state.
この際、被取付部材のフランジ部は、第一材料と第二材料との間に埋没して固定されることになり、ボルト締結の場合におけるボルトやナットの如き突起物が第一材料及び第二材料から張り出すことがないため、この種の突起物の占有スペースを確保するといった設計上の制約がかからなくて済み、しかも、ボルト締結を採用した場合のような緩みや脱落等の心配もなくなる。 At this time, the flange portion of the mounted member is buried and fixed between the first material and the second material, and projections such as bolts and nuts in the case of bolt fastening are the first material and the first material. Because it does not overhang from two materials, there are no design restrictions such as securing the space occupied by this type of protrusion, and there is a concern about loosening and falling off when using bolt fastening. Also disappear.
また、本発明においては、フランジ部の第一材料側への対峙面に突起部を予め形成しておき、該突起部を摩擦熱により軟化した第一材料側に嵌入せしめることが好ましく、このようにすれば、前記突起部の第一材料側への嵌入によりフランジ部の軸心回りの動きが規制され、第一材料及び第二材料に対し被取付部材の回り止めの効果が奏されることになる。 In the present invention, it is preferable that a projection is formed in advance on the surface facing the first material of the flange portion, and the projection is fitted on the first material side softened by frictional heat. If so, the movement of the flange portion around the shaft center is restricted by the insertion of the protruding portion on the first material side, and the effect of preventing rotation of the attached member is exerted on the first material and the second material. become.
上記した本発明の部材の取付方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the above-described member mounting method of the present invention, the following various excellent effects can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、ボルト締結の場合におけるボルトやナットの如き突起物の張り出しがないことから設計上の制約を大幅に緩和することができると共に、ボルト締結の場合の如き緩みや脱落等の心配も解消することができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、第一材料及び第二材料に対し被取付部材の確実な回り止めを図ることができるので、被取付部材がボルトやナット等であっても十分なトルク強度を付与することができる。
(II) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、アルミ製の第一材料1及び第二材料2を母材として、これら二枚重ねの母材に対し鉄製(スチール製)のボルト5(被取付部材)を取り付ける場合を例示している。
1 to 4 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. In this embodiment, the
図1に示す如く、第一材料1には、その厚さ方向に貫通する取付孔3が穿設され、該取付孔3より大きな外径のフランジ部4を基端側に備えたボルト5の先端側が前記取付孔3に対し挿通されており、前記フランジ部4を被覆するように第二材料2が第一材料1の上に重ね合わせてあり、第一材料1の下面側(反第二材料2側)には、前記ボルト5の先端側を収容可能なピット部6aを有する治具6が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
尚、ここに図示している例においては、ボルト5のフランジ部4における下面(第一材料1側への対峙面)に、その周方向に所要間隔を隔てて複数の突起部5aが形成されている。
In the example shown here, a plurality of
更に、前記第二材料2の上側には、前記ボルト5のフランジ部4より大きな内径の凹部7を下面(第一材料1側への対峙面)に形成した逆U字断面の接合ツール8が前記フランジ部4と同心状に配置されており、図示しない接合装置により回転可能且つ昇降可能に支持されるようになっている。
Further, on the upper side of the
そして、このように重ね合わせた第一材料1及び第二材料2に対しボルト5を取り付けるにあたっては、図1の状態から図2に示すように接合ツール8を回転しながら下降して下端部を第二材料2に押し付け、該第二材料2と接合ツール8との間に生じた摩擦熱で前記フランジ部4周囲の第二材料2を固相状態のまま局所的に軟化させて前記接合ツール8を第一材料1に到達するまで沈降せしめる。
And in attaching the
次いで、図3に示す如く、前記接合ツール8の下端部を第一材料1にも押し付けることで該第一材料1を摩擦熱により固相状態のまま局所的に軟化せしめると、該第一材料1と前記第二材料2との境界部分9が撹拌され、しかも、これと同時に前記接合ツール8の凹部7における内側面全体で該凹部7内の第二材料2が摩擦熱により固相状態のまま軟化されて前記フランジ部4が埋没されることになり、また、摩擦熱により軟化した第一材料1側に対しフランジ部4の下面の各突起部5aが嵌入されることになる。
Next, as shown in FIG. 3, when the
然る後に、図4に示す如く、前記接合ツール8を上方へ引き抜いて前記境界部分9を硬化させると、フランジ部4周囲の第二材料2が第一材料1に対し摩擦撹拌接合(Friction Stir Welding:略称FSW)されることになり、これら第一材料1と第二材料2との間に埋没したフランジ部4が強固に挾持されてボルト5の第一材料1及び第二材料2に対する良好な固定が実現される一方、前記ボルト5の先端側が第一材料1の取付孔3から張り出して使用可能な状態となる。
Thereafter, as shown in FIG. 4, when the
この際、ボルト5のフランジ部4は、第一材料1と第二材料2との間に埋没して固定されることになり、ボルト締結の場合におけるボルトやナットの如き突起物が第一材料1及び第二材料2から張り出すことがないため、この種の突起物の占有スペースを確保するといった設計上の制約がかからなくて済み、しかも、ボルト締結を採用した場合のような緩みや脱落等の心配もなくなる。
At this time, the flange portion 4 of the
また、フランジ部4の下面の各突起部5aが第一材料1側に嵌入されることによって、フランジ部4の軸心回りの動きが規制され、第一材料1及び第二材料2に対しボルト5の回り止めの効果が奏されることになる。
Further, the
従って、上記形態例によれば、ボルト締結の場合におけるボルトやナットの如き突起物の張り出しがないことから設計上の制約を大幅に緩和することができると共に、ボルト締結の場合の如き緩みや脱落等の心配も解消することができ、しかも、第一材料1及び第二材料2に対しボルト5の確実な回り止めを図ることができるので、該ボルト5に対し十分なトルク強度を付与することができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, since there is no protrusion of a bolt or nut in the case of bolt fastening, the design restrictions can be greatly eased, and the looseness or drop-off as in the case of bolt fastening can be achieved. In addition, since the
尚、本発明の部材の取付方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、第一材料及び第二材料は必ずしも同種材料でなくても良く、異種材料であっても良いこと、更に、被取付部材は必ずしもボルトでなくても良く、ソケット型のナット等であっても良いこと、また、第一材料及び第二材料は摩擦熱で固相状態のまま局所的に軟化させられるものであれば良く、金属材料以外に高分子材料等を適宜に採用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, the attachment method of the member of this invention is not limited only to the above-mentioned example, The 1st material and the 2nd material do not necessarily need to be the same kind material, and a different material may be sufficient, Further, the attached member does not necessarily have to be a bolt and may be a socket type nut or the like, and the first material and the second material are locally softened in a solid state by frictional heat. Of course, a polymer material or the like can be appropriately employed in addition to the metal material, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 第一材料
2 第二材料
3 取付孔
4 フランジ部
5 ボルト(被取付部材)
5a 突起部
6 治具
6a ピット部
7 凹部
8 接合ツール
9 境界部分
DESCRIPTION OF
5a Protruding
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