JP2010051975A - パイプと被接合部材との接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプのスプリングバック量を低減し、これによりパイプと被接合部材との接合強度を向上させることができるパイプと被接合部材との接合方法を提供する。
【解決手段】被接合部材５に設けられた挿通孔６内にパイプ１を挿通した状態で、パイプ１の挿通孔６内への挿通部分２をエキスパンド加工することにより、パイプ１に被接合部材５を接合する。パイプ１として、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプを用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、パイプと被接合部材（例：ブラケット、フランジ）との接合方法、及び、パイプと被接合部材との接合構造体に関する。

パイプと該パイプに外挿した被接合部材（ブラケット、フランジ等）とを接合する方法として、例えば、特開２００７−２７５９３２号公報（特許文献１）及び特開平１１−３６８５９号公報（特許文献２）に開示された方法が知られている。

前者の公報では、四角形パイプと被接合部材とをエキスパンド加工用ダイを用いてエキスパンド加工することにより、四角形パイプに被接合部材を接合する方法が開示されている。

後者の公報では、互いに外径の異なる２個のパイプと被接合部材とを、エキスパンド加工用ダイを用いてエキスパンド加工することにより、両パイプに被接合部材を接合する方法が開示されている。

これらの接合方法の原理について図１１及び１２を参照して説明すると次のとおりである。

被接合部材１０５に設けられた挿通孔１０６内に四角形パイプ１０１を挿通する。この状態では、挿通孔１０６の内周面１０７とパイプ１０１の外周面１０３との間にはクリアランスＣが存在している。また、図１２に示すようにパイプ１０１の肉厚は周方向に均一である。そして、パイプ１０１の中空部１０１ｘ内に配置されたエキスパンド加工用ダイ１１１の各ダイセグメント１１１ａでパイプ１０１の挿通孔１０６内への挿通部分１０２をパイプ１０１の半径外方向に押圧することにより、パイプ１０１の挿通部分１０２をエキスパンド加工する。これにより、パイプ１０１に被接合部材１０５が接合される。

なお、これらの図において、１１８ａは、ダイ１１１の各ダイセグメント１１１ａをパイプ１０１の半径外方向に移動させるためのマンドレル１１８の楔部である。１１４は、マンドレル１１８の楔部１１８ａが差し込まれるダイ１１１の楔孔部である。１０５ａは、パイプ１０１の外周面１０３に重合される被接合部材１０５の座部である。１０４は、パイプ１０１の内周面である。１０１ａはパイプ１０１の角部、１０１ｂはパイプ１０１の辺部である。

このエキスパンド加工では、エキスパンド加工量（拡管量）がクリアランスＣよりも大きくなるようにパイプ１０１の挿通部分１０２をダイ１１１の各ダイセグメント１１１ａで押圧し、これによりパイプ１０１の挿通部分１０２と被接合部材１０５とを一緒にパイプ１０１の半径外方向へ押し拡げる。そして、ダイセグメント１１１ａでパイプ１０１の挿通部分１０２を押圧するのをやめることにより生じるパイプ１０１と被接合部材１０５とのスプリングバック量の差によって、被接合部材１０５がパイプ１０１に圧接固定される。

このエキスパンド加工による接合方法（即ち拡管接合方法）では、パイプ１０１と被接合部材１０５との接合強度を高めるためには、パイプ１０１のスプリングバック量はなるべく小さい方が望ましい。
特開２００７−２７５９３２号公報 特開平１１−３６８５９号公報

しかしながら、パイプ１０１がスプリングバックの大きな材料で製作されている場合には、パイプ１０１のスプリングバック量が大きいので、パイプ１０１と被接合部材１０５との接合強度が小さいという難点があった。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、パイプのスプリングバック量を小さくし、これよりパイプと被接合部材との接合強度を向上させることができるパイプと被接合部材との接合方法、及び、パイプと被接合部材との接合強度が高いパイプと被接合部材との接合構造体を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、パイプの挿通孔内への挿通部分をエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合するパイプと被接合部材との接合方法において、
パイプとして、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプを用いることを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。

［２］ 偏肉パイプは、外周面の断面形状が非円形状の異形パイプである前項１記載のパイプと被接合部材との接合方法。

［３］ 異形パイプは、外周面の断面形状が多角形状の多角形パイプである前項２記載のパイプと被接合部材との接合方法。

［４］ 多角形パイプは、角部が厚肉、辺部の幅方向中間部が薄肉に形成されている前項３記載のパイプと被接合部材との接合方法。

［５］ 周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用いて、パイプの挿通部分をエキスパンド加工する前項１〜４のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。

［６］ 多角形パイプの各辺部の幅方向中間部に対応する位置にて、周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
多角形パイプの中空部内に配置されたダイの各ダイセグメントを多角形パイプの各角部に向かって半径外方向に移動させることにより、パイプの挿通部分をエキスパンド加工する前項４記載のパイプと被接合部材との接合方法。

［７］ 被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプが挿通された状態で、パイプの挿通孔内への挿通部分がエキスパンド加工されることにより、パイプに被接合部材が接合されたパイプと被接合部材との接合構造体において、
パイプとして、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプが用いられていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合構造体。

［８］ 偏肉パイプは、外周面の断面形状が非円形状の異形パイプである前項７記載のパイプと被接合部材との接合構造体。

［９］ 異形パイプは、外周面の断面形状が多角形状の多角形パイプである前項８記載のパイプと被接合部材との接合構造体。

［１０］ 多角形パイプは、角部が厚肉、辺部の幅方向中間部が薄肉に形成されている前項９記載のパイプと被接合部材との接合構造体。

本発明は以下の効果を奏する。

なお本明細書では、パイプに被接合部材が接合されて製造された接合構造体において、パイプの周方向の荷重に対する被接合部材の接合強度を「ねじり強度」といい、パイプの軸方向の荷重に対する被接合部材の接合強度を「抜け強度」という。

［１］の発明では、パイプとして、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプを用いることにより、パイプがその薄肉部で塑性変形し易くなり、これによりパイプのスプリングバック量を小さくすることができ、もってパイプと被接合部材との接合強度を向上させることができる。

さらに、パイプがその薄肉部で塑性変形し易くなっているので、パイプの挿通部分をエキスパンド加工するのに要する押圧力を低減することができる。

［２］の発明では、偏肉パイプが異形パイプなので、パイプに対する被接合部材のねじり強度を向上させることができる。

［３］の発明では、異形パイプが多角形パイプなので、ねじり強度を確実に向上させることができる。

［４］の発明では、多角形パイプは、角部が厚肉、辺部の幅方向中間部が薄肉に形成されている。したがって、パイプの角部の強度が高くなっているので、ねじり強度を更に向上させることができる。

［５］の発明では、パイプの挿通部分を確実にエキスパンド加工することができる。

［６］の発明では、パイプの挿通部分の各角部を重点的にエキスパンド加工することができ、これにより、ねじり強度を更に一層向上させることができる。

［７］〜［１０］の発明では、それぞれ上記［１］〜［４］の発明の効果と同様の効果を奏する。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜５は、本発明の一実施形態に係るパイプと被接合部材との接合方法を説明する図である。図１において、１はパイプ、５は被接合部材である。Ｋ１は、パイプ１に被接合部材５が接合されて製造された接合構造体である。

図２に示すように、パイプ１は、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプであり、詳述すると外周面３の断面形状が非円形状の異形パイプであり、更に詳述すると外周面３の断面形状が略四角形状の四角形パイプである。

このパイプ１の四辺部１ｂ、１ｂ、１ｂ、１ｂの長さは互いに等しく、更に、互いに隣り合う二辺部１ｂ、１ｂの間の角度は直角である。したがって、このパイプ１の外周面３の断面形状は略正四角形状である。さらに、パイプ１の各角部１ａの外面３ａは丸く面取りされた状態になっており、そのため、各角部１ａの外面３ａの断面形状は円弧状に形成されている。また、このパイプ１の各辺部１ｂの外面３ｂは平坦状に形成されている。

さらに、このパイプ１の各角部１ａの内面４ａは内側に僅かに膨出した状態になっており、一方、このパイプ１の各辺部１ｂの内面４ｂの幅方向中間部は外側に「く」字状に僅かに窪んだ状態になっている。その結果、このパイプ１の各角部１ａが厚肉に形成されるとともに、各辺部１ｂの幅方向中間部が薄肉に形成されている。また、このパイプ１の各角部１ａの内面４ａの断面形状は円弧状である。以上のようにパイプ１の断面形状が形成されることにより、パイプ１を後述する被接合部材５の挿通孔６内に挿入し易くなる。

ここで、パイプ１の厚肉部をＴ１、薄肉部をＴ２とするとき、パイプ１の厚肉部Ｔ１は各角部１ａであり、パイプ１の薄肉部Ｔ２は各辺部１ｂの幅方向中間部である。

パイプ１の厚肉部Ｔ１の肉厚ｔ１は様々に設定可能であり、例えば２〜６ｍｍの範囲内に設定される。また、パイプ１の厚肉部Ｔ１の肉厚ｔ１と薄肉部Ｔ２の肉厚ｔ２との比は、ｔ１：ｔ２＝１：０．４〜０．９であることが望ましい。

パイプ１は、弾性変形及び塑性変形可能な材料からなり、例えば金属からなり、特にアルミニウム（その合金を含む。以下同じ）又はマグネシウム合金の押出材からなることが望ましい。こうすることにより、得られる接合構造体Ｋ１の軽量化を図ることができるし、更にパイプ１をコスト的に有利に製造することができる。本実施形態では、パイプ１は押出材からなり、そのため、パイプ１の肉厚はその軸方向（即ち長さ方向）に一定に設定されている。

被接合部材５は、例えば、他の部材に取り付けられるフランジやブラケットとして用いられるか、あるいはカムローブとして用いられるものである。ただし本発明では、被接合部材５はフランジ、ブラケット、カムローブであることに限定されるものではなく、その他の部材であっても良い。

被接合部材５は、弾性変形可能な材料からなり、例えば金属からなり、詳述すると例えばアルミニウム又はマグネシウム合金からなる。

被接合部材５は板状である。被接合部材５の中央部には、パイプ１が挿通される挿通孔６が設けられている。この挿通孔６の断面形状は、パイプ１の外周面３の断面形状に対応した形状であり、即ち略正四角形状である。挿通孔６の内周面７の各角部は、パイプ１の各角部１ａの外面３ａに対応して丸く形成されている。

さらに、被接合部材５の挿通孔６の周縁部には、該挿通孔６を包囲するように短角筒状の座部５ａがパイプ１の軸方向の片側に突出して一体形成されている。この座部５ａは、被接合部材５の挿通孔６の周縁部を、その全周に亘って短角筒状にプレス曲げ加工することにより、形成されたものである。

被接合部材５の挿通孔６の内形寸法は、パイプ１の外形寸法よりも例えば０．１〜１ｍｍ程度大きく設定されている。したがって、図１及び２に示すように、被接合部材５の挿通孔６内にパイプ１が挿通された状態では、被接合部材５の挿通孔６の内周面７とパイプ１の外周面３との間に、挿通孔６の内形寸法とパイプ１の外形寸法との寸法差に対応したクリアランスＣ（隙間）が存在している。被接合部材５の座部５ａの肉厚は例えば１〜２０ｍｍの範囲内に設定される。ただし本発明では、被接合部材５の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものでない。

本実施形態の接合構造体Ｋ１では、図３及び４に示すように、パイプ１が被接合部材５の挿通孔６内に挿通されるとともに、被接合部材５の座部５ａがパイプ１の外周面３に重合されている。そしてこの状態で、パイプ１の挿通孔６内への挿通部分２がその周方向の全周に亘ってエキスパンド加工（拡管加工）され、これによりパイプ１に被接合部材５が固定状態に接合されている。

パイプ１の挿通部分２には、エキスパンド加工によって、パイプ１の外側に局部的に膨出した膨出部Ｂが形成されている。この膨出部Ｂは、エキスパンド加工によってパイプ１の挿通部分２が外側に膨出状に塑性変形されて形成されたものである。さらに、被接合部材５は、自己のスプリングバック力（弾性復元力）によってパイプ１の膨出部Ｂの外周面に圧接固定されている。

次に、本発明の一実施形態に係る接合装置１０の構成について以下に説明する。

この接合装置１０は、図１及び２に示すように、エキスパンド加工用ダイ１１、マンドレル１８などを備えている。

マンドレル１８は、例えば工具鋼や超硬合金製の楔部１８ａを有している。この楔部１８ａはマンドレル１８の先端部に先細り状に形成されている。楔部１８ａは、円錐状又は多角錐状であり、本実施形態では円錐状である。

また、マンドレル１８の基端部には、該マンドレル１８をその軸方向に押圧移動又は牽引移動させるマンドレル駆動手段（図示せず）が接続されている。本実施形態では、マンドレル駆動手段は、マンドレル１８をその軸方向に押圧移動させるものである。この駆動手段として、例えば、油圧シリンダ等の流体圧シリンダが用いられている。

ダイ１１は、パイプ１よりも高い強度を有しており、例えば工具鋼や超硬合金製である。

ダイ１１の断面形状は、パイプ１の中空部１ｘの断面形状に対応した形状であり、即ち四角形状である。ダイ１１は、パイプ１の中空部１ｘ内に配置された状態でパイプ１のエキスパンド加工対象部としての挿通部分２をパイプ１の外側へ押圧して局部的に膨出させるものである。

ダイ１１の中心部には、マンドレル１８の楔部１８ａに対応する楔孔部１４がダイ１１の中心軸Ｑと同軸に且つダイ１１の軸方向に貫通して設けられている。この楔孔部１４の形状は、マンドレル１８の楔部１８ａに対応する形状であり、即ち円錐状である。

さらに、このダイ１１は、その中心軸Ｑを中心に周方向に複数個のダイセグメント１１ａに均等に分割されており、すなわち楔孔部１４を中心に周方向に複数個のダイセグメント１１ａに均等に分割されている。本実施形態では、ダイ１１の分割数は４個である。したがって、このダイ１１は、互いに同形同寸の４個のダイセグメント１１ａが互いに組み合わされて構成されたものである。これらのダイセグメント１１ａは互いに同一形状で同一構成である。ダイ１１の分割位置は、パイプ１の各辺部１ｂの幅方向中間部に対応する位置であり、即ちパイプ１の各薄肉部Ｔ２に対応する位置である。

各ダイセグメント１１ａのパイプ１側に向いた外面は、パイプ１を押圧する押圧面部に対応している。

次に、この接合装置１０を用いたパイプ１と被接合部材５との接合方法について、以下に説明する。

まず、図１及び２に示すように、パイプ１を被接合部材５の挿通孔６内に遊挿状態に挿通する。この状態では、被接合部材５の挿通孔６の内周面７とパイプ１の外周面３との間に、挿通孔６の内形寸法とパイプ１の外形寸法との寸法差に対応したクリアランスＣ（隙間）が存在している。

さらに、パイプ１の中空部１ｘ内における被接合部材５に対応する位置に、ダイ１１を配置する。この状態において、ダイ１１は、その中心軸Ｑがパイプ１の中心軸Ｚと一致するようにパイプ１の中空部１ｘ内に配置されている。

次いで、マンドレル１８の楔部１８ａをダイ１１の楔孔部１４内に差し込む。これにより、図３及び４に示すように、ダイ１１の各ダイセグメント１１ａをパイプ１の各角部１ａに向かって半径外方向に移動させ、これにより、各ダイセグメント１１ａでパイプ１の挿通部分２、特に挿通部分２の角部１ａを重点的に半径外方向に押圧してエキスパンド加工（拡管加工）する。

このエキスパンド加工では、エキスパンド加工量（拡管量）がクリアランスＣよりも大きくなるようにパイプ１の挿通部分２を各ダイセグメント１１ａで押圧し、これによりパイプ１の挿通部分２と被接合部材５とを一緒にパイプ１の半径外方向へ押し拡げる。この押し拡げ動作に伴いパイプ１と被接合部材５とにそれぞれスプリングバック力（弾性復元力）が蓄積されていく。

そして、パイプ１の挿通部分２に所定の膨出量の膨出部Ｂが形成されたとき、エキスパンド加工を終了するためにマンドレル１８の楔部１８ａをダイ１１の楔孔部１４から抜出し、ダイセグメント１１ａでパイプ１の挿通部分２を押圧するのをやめる。すると、パイプ１と被接合部材５とのスプリングバック量の差によって被接合部材５がパイプ１に圧接固定されて被接合部材５がパイプ１に接合される。これにより、接合構造体Ｋ１が製造される。

図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、本実施形態の接合方法において、パイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工する前、途中及び後の状態を示す断面図である。Ａは、パイプ１の各辺部１ｂの幅である。各辺部１ｂの幅Ａは等しく設定されている。αは、エキスパンド加工の途中で生じたパイプ１の各辺部１ｂの幅の増加量である。

図１３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、従来の接合方法において、パイプ１０１の挿通部分１０２をエキスパンド加工する前、途中及び後の状態を示す断面図である。このパイプ１０１の肉厚は周方向に均一である。Ａは、パイプ１０１の各辺部１０１ｂの幅である。各辺部１０１ｂの幅Ａは等しく設定されている。αは、エキスパンド加工の途中で生じたパイプ１０１の各辺部１０１ｂの幅の増加量である。

図１３（Ａ）で示したパイプ１０１の断面積と図５（Ａ）で示したパイプ１の断面積とは等しくなっており、また、図１３（Ｂ）で示したαと図５（Ｂ）で示したαとは等しくなっている。

図１３（Ａ）に示すように、従来の接合方法によれば、パイプ１０１は肉厚が周方向に均一なものであるから、パイプ１０１は偏肉パイプ１に比べて塑性変形し難い。そのため、このパイプ１０１の挿通部分１０２をエキスパンド加工すると、図１３（Ｂ）に示すように、パイプ１０１がその周方向に略均一に弾性変形又は塑性変形する。したがって、図１３（Ｃ）に示すように、エキスパンド加工の終了後に生じるパイプ１０１のスプリングバック量Ｓ１は大きい。

これに対して、図５（Ａ）に示すように、本実施形態の接合方法によれば、パイプ１は上述したように肉厚が周方向に不均一なものであるから、パイプ１はその薄肉部Ｔ２で塑性変形し易くなっている。そのため、このパイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工すると、図５（Ｂ）に示すように、パイプ１がその薄肉部Ｔ２で局部的に塑性変形する。したがって、図５（Ｃ）に示すように、エキスパンド加工の終了後に生じるパイプ１のスプリングバック量Ｓ２は小さい。すなわち、Ｓ２＜Ｓ１である。

以上のように、本実施形態の接合方法によれば、パイプ１のスプリングバック量Ｓ２を小さくすることができる。そのため、パイプ１と被接合部材５との接合強度を向上させることができる。

さらに、このパイプ１がその薄肉部Ｔ２で塑性変形し易くなっているので、パイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工するのに要する押圧力を低減することができる。

さらに、このパイプ１が外周面３の断面形状が非円形状の異形パイプなので、パイプ１に対する被接合部材５のねじり強度を向上させることができる。

さらに、このパイプ１が四角形パイプ（即ち多角形パイプ）なので、ねじり強度を確実に向上させることができるあ。

さらに、このパイプ１は、各角部１ａが厚肉、各辺部１ｂの幅方向中間部が薄肉に形成されている。したがって、パイプ１の各角部１ａの強度が高くなっているので、ねじり強度を更に向上させることができる。すなわち、一般に、パイプ１にその周方向の荷重が作用した場合、パイプ１の各角部１ａにねじり荷重が集中して加わる。しかるに、本実施形態では、パイプ１の各角部１ａが厚肉に形成されることでその強度が高くなっているので、ねじり強度を更に向上させることができる。

さらに、周方向に複数個のダイセグメント１１ａに分割されたエキスパンド加工用ダイ１１を用いて、パイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工するので、パイプ１の挿通部分２を確実にエキスパンド加工することができる。

さらに、ダイ１１は、パイプ１の各辺部１ｂの幅方向中間部に対応する位置にて分割されており、ダイ１１の各ダイセグメント１１ａをパイプ１の各角部１ａに向かって半径外方向に移動させることにより、パイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工するので、パイプ１の挿通部分２の各角部１ａを重点的にエキスパンド加工することができ、これにより、ねじり強度を更に一層向上させることができる。さらに、図５（Ｂ）に示すように、エキスパンド加工時において、パイプ１の各薄肉部Ｔ２の位置で、互いに隣り合う２個のダイセグメント１１ａ、１１ａの間が開くから、薄肉部Ｔ２の塑性変形が薄肉部Ｔ２とダイセグメント１１ａとの接触摩擦力により阻害されることが殆どない。そのため、薄肉部Ｔ２を容易に且つ確実に塑性変形させることができ、もってパイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工するのに要する押圧力を確実に低減することができる。

而して、本発明は、上記実施形態で示したパイプ１であることに限定されるものではなく、様々に変更可能である。その幾つかの変形例について上記実施形態とは異なる点を中心に図面を参照して以下に示す。

図６は、本実施形態の第１変形例に係るパイプ１の端面図である。このパイプ１は、外周面３の断面形状が六角形状（詳述すると正六角形状）で且つ内周面４の断面形状が円形状の六角形パイプである。外周面３と内周面４は互いに同軸に形成されている。

このパイプ１の各角部１ａの外面３ａは丸く面取りされた状態になっており、そのため、各角部１ａの外面３ａの断面形状は円弧状に形成されている。また、このパイプ１の各辺部１ｂの外面３ｂは平坦状に形成されている。このパイプ１の厚肉部Ｔ１は各角部１ａであり、パイプ１の薄肉部Ｔ２は各辺部１ｂの幅方向中間部である。

図７は、本実施形態の第２変形例に係るパイプ１の端面図である。このパイプ１は、外周面３の断面形状が五角形状（詳述すると正五角形状）で且つ内周面４の断面形状が円形状の五角形パイプである。外周面３と内周面４は互いに同軸に形成されている。

このパイプ１の各角部１ａの外面３ａは丸く面取りされた状態になっており、そのため、各角部１ａの外面３ａの断面形状は円弧状に形成されている。また、このパイプ１の各辺部１ｂの外面３ｂは平坦状に形成されている。このパイプ１の厚肉部Ｔ１は各角部１ａであり、パイプ１の薄肉部Ｔ２は各辺部１ｂの幅方向中間部である。

図８は、本実施形態の第３変形例に係るパイプ１の端面図である。このパイプ１は、外周面３の約左半部の断面形状が円弧形状で、外周面３の約右半部の断面形状が不等辺多角形状で、内周面４の約左半部の断面形状が円弧形状で、内周面４の約右半部の断面形状が不等辺多角形状の異形パイプである。このパイプ１では、その約左半部の肉厚は周方向に均一であるが、その約右半部の肉厚は周方向に不均一になっている。

図９及び１０は、本発明の第４変形例に係るパイプ１と被接合部材５との接合方法を説明する図である。

図９に示すように、このパイプ１の各角部１ａの外面３ａは外側に円弧状に大きく膨出した状態になっており、一方、このパイプ１の各辺部１ｂの内面４ｂが外側に「く」字状に僅かに窪んだ状態になっている。その結果、このパイプ１の各角部１ａが厚肉に形成されるとともに、各辺部１ｂの幅方向中間部が薄肉に形成されている。したがって、このパイプ１の厚肉部Ｔ１は各角部１ａであり、パイプ１の薄肉部Ｔ２は各辺部１ｂの幅方向中間部である。

さらに、被接合部材５の挿通孔６内にパイプ１が挿通された状態では、被接合部材５の挿通孔６の内周面７の各角部７ａとパイプ１の各角部１ａの外面３ａとの間に大きなクリアランスが生じている。一方、被接合部材５の挿通孔６の内周面７の各辺部７ｂとパイプ１の各辺部１ｂとの間には小さなクリアランスが生じているか又はクリアランスが全く生じていない。被接合部材５の挿通孔６の内周面７の各角部７ａの形状は、パイプ１の各角部１ａの外面３ａの形状に対応した形状になっている。また、マンドレル１８の楔部１８ａとダイ１１の楔孔部１４とはそれぞれ四角錐状である。

図１０に示すように、この変形例では、ダイ１１の各ダイセグメント１１ａをパイプ１の各角部１ａに向かって半径外方向に移動させることにより、パイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工する。これにより、パイプ１の挿通部分２の各角部１ａを重点的にエキスパンド加工することができ、もってねじり強度を更に一層向上させることができる。

以上で本発明の実施形態及び幾つかの変形例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、様々に変更可能である。

また本発明では、パイプ１のエキスパンド加工対象部は、パイプ１の挿通部分２と更にその軸方向両側近傍部分とであっても良い。すなわち本発明では、パイプ１の挿通部分２と更にその軸方向両側近傍部分とをエキスパンド加工しても良い。この場合、パイプ１に対する被接合部材５のねじり強度だけではなく更に被接合部材５の抜け強度も向上させることができる。

また本発明では、パイプ１の薄肉部Ｔ２が各角部１ａであり、パイプ１の厚肉部Ｔ１が各辺部１ｂの幅方向中間部であっても良い。この場合、ダイ１１の各ダイセグメント１１ａでパイプ１の各辺部１ｂを半径外方向に押圧することにより、パイプ１の挿通部分２がエキスパンド加工される。

また本発明では、パイプ１の外周面３の断面形状は、四角形状、五角形状、六角形状であることに限定されるものではなく、その他に三角形状であっても良いし、七角形以上の多角形状であっても良い。

また本発明では、圧力媒体（液体、気体、ゴム等）を用いたエキスパンド加工によって、パイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工しても良い。しかしながら、上記実施形態で示したようにエキスパンド加工用ダイ１１を用いてパイプ１の挿通部分２をエキスパンド加工するのが特に望ましい。

本発明は、例えば、自動車のバンパーステイ、ステアリングサポートビーム、ステアリングコラムホルダ、マフラ、フレーム、プロペラシャフト、サスペンションアーム、カムシャフト、その他の自動車の部品を製作する際に用いられ、あるいは、自動車以外の製品として、例えば配管材を製作する際に用いられる、パイプと被接合部材との接合方法、及び、パイプと被接合部材との接合構造体に利用可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係るパイプと被接合部材との接合方法において、パイプをエキスパンド加工する前の状態を示す断面図である。 図２は、図１の正面図である。 図３は、パイプをエキスパンド加工する途中の状態を示す断面図である。 図４は、図３の正面図である。 図５は、パイプをエキスパンド加工する前、途中及び後の状態を示す断面図である。 図６は、本実施形態の第１変形例に係るパイプの端面図である。 図７は、本実施形態の第２変形例に係るパイプの端面図である。 図８は、本実施形態の第３変形例に係るパイプの端面図である。 図９は、本実施形態の第４変形例に係るパイプと被接合部材との接合方法において、パイプをエキスパンド加工する前の状態を示す正面図である。 図１０は、パイプをエキスパンド加工する途中の状態を示す正面図である。 図１１は、従来のパイプと被接合部材との接合方法において、パイプをエキスパンド加工する前の状態を示す断面図である。 図１２は、図１１の正面図である。 図１３は、パイプをエキスパンド加工する前、途中及び後の状態を示す断面図である。

符号の説明

Ｋ１：接合構造体
１：パイプ
１ａ：角部
１ｂ：辺部
２：挿通部分
３：外周面
３ａ：角部の外面
３ｂ：角部の内面
４：内周面
４ａ：角部の内面
４ｂ：辺部の内面
Ｔ１：厚肉部
Ｔ２：薄肉部
Ｂ：膨出部
５：被接合部材
６：挿通孔
７：内周面
１０：接合装置
１１：エキスパンド加工用ダイ
１１ａ：ダイセグメント
１４：楔孔部
１８：マンドレル
１８ａ：楔部

Claims (10)

1. 被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、パイプの挿通孔内への挿通部分をエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合するパイプと被接合部材との接合方法において、
   パイプとして、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプを用いることを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
2. 偏肉パイプは、外周面の断面形状が非円形状の異形パイプである請求項１記載のパイプと被接合部材との接合方法。
3. 異形パイプは、外周面の断面形状が多角形状の多角形パイプである請求項２記載のパイプと被接合部材との接合方法。
4. 多角形パイプは、角部が厚肉、辺部の幅方向中間部が薄肉に形成されている請求項３記載のパイプと被接合部材との接合方法。
5. 周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用いて、パイプの挿通部分をエキスパンド加工する請求項１〜４のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。
6. 多角形パイプの各辺部の幅方向中間部に対応する位置にて、周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
   多角形パイプの中空部内に配置されたダイの各ダイセグメントを多角形パイプの各角部に向かって半径外方向に移動させることにより、パイプの挿通部分をエキスパンド加工する請求項４記載のパイプと被接合部材との接合方法。
7. 被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプが挿通された状態で、パイプの挿通孔内への挿通部分がエキスパンド加工されることにより、パイプに被接合部材が接合されたパイプと被接合部材との接合構造体において、
   パイプとして、肉厚が周方向に不均一な偏肉パイプが用いられていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合構造体。
8. 偏肉パイプは、外周面の断面形状が非円形状の異形パイプである請求項７記載のパイプと被接合部材との接合構造体。
9. 異形パイプは、外周面の断面形状が多角形状の多角形パイプである請求項８記載のパイプと被接合部材との接合構造体。
10. 多角形パイプは、角部が厚肉、辺部の幅方向中間部が薄肉に形成されている請求項９記載のパイプと被接合部材との接合構造体。

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