JP2019005807A

JP2019005807A - 部材の接合方法および接合体

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Publication number: JP2019005807A
Application number: JP2018003044A
Authority: JP
Inventors: 康裕前田; Yasuhiro Maeda; 渡辺　憲一; Kenichi Watanabe; 憲一渡辺; 高行木村; Takayuki Kimura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: EP3646963A1; JP7118645B2; US20200180007A1; EP3646963A4

Abstract

【課題】部材の接合方法および接合体において、接合強度を向上させる。【解決手段】部材の接合方法では、第１管体１０と、第１管体１０に挿入可能な第２管体２０とを準備する。そして、前記第１管体の管孔に対して第１管体１０の軸方向に前記第２管体を挿入する。そして、第２管体２０を第１管体１０に向けて径方向に拡管し、それによって第１管体１０と第２管体２０とをかしめ接合する。第１管体１０は、第２管体２０よりもスプリングバック量の大きい材料で形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、部材の接合方法および接合体に関する。

自動車の軽量化や安全性向上のために、ハイテンション鋼と呼ばれる低比重かつ高強度の金属が使用されている。ハイテンション鋼は軽量化や安全性向上に有効であるが、アルミなどの低比重材料と比較すると重い。また、ハイテンション鋼を使用すると、高強度ゆえに、成形性の低下、成形荷重の上昇、および寸法精度の低下などの問題が生じる。これらの問題を解決するために、近年、鋼よりも低比重のアルミを用いた押し出し成形品、鋳造品、およびプレス成形品を、鋼製部品と合わせて活用するマルチマテリアル化が行われている。

マルチマテリアル化で問題となるのは鋼製部品とアルミ製部品のような異種金属の接合である。一般に、このように性質の異なる異種金属を接合することは困難であるが、例えば、特許文献１および特許文献２では、弾性体を利用することによりマルチマテリアル化における異種金属の接合を可能にする部材の接合方法が開示されている。詳細には、特許文献１および特許文献２の部材の接合方法では、壁面体（板部材）の孔部に管体を挿通し、管体（管部材）の内側に弾性体（ウレタンゴム部材）を挿入し、弾性体を加圧することで変形させ、それによって管体を拡管し、壁面体と管体とをかしめ接合している。

特開昭５１−１３３１７０号公報特開平９−１９２７６０号公報

特許文献１および特許文献２の部材の接合方法では、接合する部材の材料に関する詳細な検討がなされておらず、材料を検討することにより接合強度を改善できる余地がある。また、管体同士の接合に関する詳細な検討もない。特に、管体同士の接合は、壁面体と管体との接合に比べて、加工および取り扱いの困難さ等の観点から接合強度を向上させることが難しい。

本発明は、部材の接合方法および接合体において、接合強度を向上させることを課題とする。

本発明の部材の接合方法は、第１管体と、前記第１管体の管孔に対して前記第１管体の軸方向に挿入可能な第２管体とを準備し、前記第１管体に前記第２管体を挿入し、前記第２管体を前記第１管体に向けて径方向に拡管し、それによって前記第１管体と前記第２管体とをかしめ接合することを含む部材の接合方法であって、前記第１管体は、前記第２管体よりもスプリングバック量の大きい材料で形成されている。

この方法によれば、内側の第２管体よりも外側の第１管体のスプリングバック量が大きくなり、第１管体が第２管体を強く締め付けるため、接合強度を向上できる。また、拡管による接合は、溶接による接合と比べて部材に熱ひずみを与えることがないため、高い寸法精度を確保することができる。ここで、スプリングバック量とは、材料が変形した場合の復元量を意味し、その変形は塑性変形と弾性変形とを問わない。

前記拡管は、弾性体を前記第２管体に挿入し、前記弾性体を前記第２管体の長手方向に圧縮して前記第２管体の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２管体を前記第１管体に向けて拡管することを含んでもよい。

この方法によれば、弾性体により第１管体および第２管体を均等に拡管できるため、第１管体および第２管体に対する局所的な負荷を軽減でき、局所的な変形を防止できる。従って、第１管体と第２管体との嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、電磁成形やその他の加工を施す拡管方法と比べて、弾性体を利用した拡管方法は、簡易に実行でき、接合する部材の材料も任意に選択できる。

前記第１管体の材料の引張強さは、前記第２管体の材料の引張強さ以上であってもよい。また、前記第１管体の材料のヤング率は、前記第２管体の材料のヤング率以下であってもよい。

この方法によれば、具体的に機械工学的な材料特性によって、第１管体および第２管体の材料を規定できる。特に、引張強さおよびヤング率はスプリングバック量に大きく影響する因子であるため、スプリングバック量の観点から材料の選定を行う上で有意である。

前記部材の接合方法は、前記第１管体を挿入可能な第３管体をさらに準備し、前記第３管体に前記第１管体と前記第２管体とを挿入し、前記第２管体を前記第１管体および前記第３管体に向けて拡管し、それによって前記第１管体と前記第２管体と前記第３管体とをかしめ接合することを含む部材の接合方法であって、前記第３管体、前記第１管体、および前記第２管体の順にスプリングバック量の大きい材料で形成されていてもよい。

この方法によれば、３つの管体を同時に高強度にかしめ接合できる。具体的には、第３管体、第１管体、および第２管体の順にスプリングバック量の大きい材料で形成されているため、外側から内側に向かって順にスプリングバック量の大きい材料で形成された部材が配置されている。これにより、外側の第３管体のスプリングバック量が最も大きいため、第３管体が第１管体および第２管体を強く締め付ける。また、前述のように、中間の第１管体のスプリングバック量が内側の第２管体よりも大きいため、第１管体が第２管体を強く締め付ける。従って、３つの管体が強固な締め付けによってかしめ接合され、高強度なかしめ接合が実現される。

前記第２管体は、前記第１管体の内径よりも太い外径を有する管状の太管部と、前記太管部よりも細くかつ前記第１管体の内径よりも細い外径を有する管状の細管部と、前記太管部と前記細管部とを接続するテーパ状の縮管部とを備え、前記第１管体に前記第２管体の前記細管部を挿入してもよい。

この方法によれば、第１管体と第２管体の長手方向における接合強度を向上できる。このようにして接合された接合体では、第１管体と第２管体の長手方向に圧縮力が付加された際、第１管体の端部が第２管体の縮管部と当接する。従って、第１管体と第２管体の圧縮方向の相対的な直動を止めることができる。そのため、接合が解かれて第１管体が第２管体を突き抜けることを防止できる。

本発明の接合体は、第１管体の管孔に対して前記第１管体の軸方向に第２管体が挿入された状態で、前記第２管体が拡管されて前記第１管体に接合された接合体であって、前記第１管体は、前記第２管体よりもスプリングバック量の大きい材料で形成されている。

この構成によれば、接合体において、スプリングバック量の観点から前述のようにして高強度の接合が実現される。

本発明によれば、２以上の管体を拡管接合する部材の接合方法および接合体において、各管体の材料をスプリングバック量で規定することにより、接合強度を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る部材の接合方法を適用したステアリングサポートの斜視図第１実施形態における第１管体と第２管体との接合前の部分断面図図２の第１管体と第２管体との接合中の部分断面図図２の第１管体と第２管体との接合後の部分断面図第１実施形態におけるスプリングバック量を示す応力ひずみ曲線第１実施形態の変形例におけるスプリングバック量を示す応力ひずみ曲線第２実施形態における第１管体と第２管体と第３管体との接合前の部分断面図図７の第１管体と第２管体と第３管体との接合中の部分断面図図７の第１管体と第２管体と第３管体との接合後の部分断面図第２実施形態におけるスプリングバック量を示す応力ひずみ曲線第３実施形態に係る部材の接合方法を適用したステアリングサポートの斜視図第３実施形態における第１管体と第２管体との接合前の部分断面図図１２の第１管体と第２管体との接合中の部分断面図図１２の第１管体と第２管体との接合後の部分断面図

（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１から図５を参照して、第１実施形態に係る部材の接合方法について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る部材の接合方法は、車体フレームの１つであるステアリングサポートビーム（接合体）１に適用され得る。詳細には、本実施形態に係る部材の接合方法によって、ゴム部材（弾性体）４０を使用して、ステアリングサポートビーム１の第１管体１０と第２管体２０とを接合する。

図１に示すように、ステアリングサポートビーム１は、径の異なる第１管体１０と第２管体２０とが、接合部Ｐにて接合され、さらに複数のブラケット２が接合されることで構成されている。第１管体１０と第２管体２０との径の差異は機構上設けられるものであり、一般に、太い径の第１管体１０が運転席側に配置され、細い径の第２管体２０が助手席側に配置される。なお、図１では説明を明瞭にするために、寸法および形状等が実際とは異なる場合がある。

第１管体１０は、概ね円管状の部材であり、ハイテンション鋼からなる。詳細には、第１管体１０は、管状の太管部１１と、太管部１１よりも相対的に細い径を有する管状の細管部１２と、太管部１１と細管部１２とを接続するテーパ状の縮管部１３とを備える。即ち、第１管体１０の一端部は細管部１２であり、他端部は太管部１１である。第１管体１０は、一端部である細管部１２の接合部Ｐにおいて第２管体２０と接合されている。第１管体１０の他端部は、板状のブラケット２と接合されている。ただし、第１管体１０の形状および材料は、これに限定されず、本発明に矛盾のない範囲で任意に変更可能である。

第２管体２０は、円管状の部材であり、軟鋼からなる。第２管体２０の軸方向に垂直な断面形状が概ね一定であり、第２管体２０は第１管体１０に挿入可能な大きさである。第２管体２０の一端部は、板状のブラケット２と接合されている。ただし、第２管体２０の形状および材料は、これに限定されず、本発明に矛盾のない範囲で任意に変更可能である。また、第２管体２０には種々のブラケット２が接合されている。

ステアリングサポートビーム１の両端に設けられたブラケット２は、第１管体１０および第２管体２０を図示しない車両側壁に固定するためにそれぞれの端部に取り付けられている。他のブラケット２は、第１管体１０および第２管体２０を支持するために、第１管体１０および第２管体２０に取り付けられている。これらの支持用のブラケット２により、第１管体１０および第２管体２０は、図示しないフロアパネルまたはダッシュパネルのような車両の構成要素と機械的に連結される。また、図示されていないが、ステアリングホイールの回転軸となるステアリングコラムを支持するためのステアリングブラケットなども第１管体１０には接合される。このように、ステアリングサポートビーム１は、様々な車両の構成要素と接合される支持部材であり、高強度であることが求められる。

図２から図４は、図１の接合部Ｐを拡大した断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る部材の接合方法では、まず、第１管体１０に第２管体２０を挿入する。この状態では、第１管体１０と第２管体２０とが、拡管変形されておらず、互いに管軸方向に直動可能な状態である。次いで、第２管体２０内にゴム部材４０を挿入する（図２中の矢印参照）。ただし、挿入の順番は特に限定されない。即ち、まず、第２管体２０内にゴム部材４０を挿入し、その状態で第２管体２０を第１管体１０に挿入してもよい。

ゴム部材４０は、円柱状であり、第２管体２０に挿入可能な大きさである。第２管体２０の軸方向に垂直な断面において、ゴム部材４０の外形は、第２管体２０の内形と相似形であり、可能な限り大きいものであることが好ましい。また、ゴム部材４０の両端は第１管体１０および第２管体２０の長手方向（軸方向）に対して垂直な平坦面を有する。ゴム部材４０の材料は、例えば、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＣＮＲゴム（クロロプレンゴム＋ニトリルゴム）、またはシリコンゴムのいずれかであることが好ましい。また、ゴム部材４０の硬度はショアＡで３０以上であることが好ましい。

図３に示すように、ゴム部材４０を接合部Ｐ（図１参照）に配置した後、ゴム部材４０を挟んで両側に押子５０を配置する。押子５０は、ゴム部材４０を押圧する部分である圧子部５１と、圧子部５１から延びる駆動ロッド５２とを有する。圧子部５１は円柱状であり、端面は平坦な押圧面となっている。駆動ロッド５２は、図示しないプレス装置等に取り付けられており、このプレス装置によって駆動されることで、ゴム部材４０は第１管体１０および第２管体２０の長手方向に圧縮される（図３中の矢印Ａ参照）。この圧縮に伴い、ゴム部材４０は第１管体１０および第２管体２０の径方向外側に膨張する（図３中の矢印Ｂ参照）。この膨張によって、第２管体２０が拡管され、さらに第１管体１０も拡管され、第１管体１０と第２管体２０とがかしめ接合される。

図４に示すように、拡管後、図示しないプレス装置を駆動し、押子５０による圧縮力を解除する。圧縮力が解除されたゴム部材４０は、弾性力により元の形状に復元する。そのため、容易に第２管体２０からゴム部材４０を取り除くことができる。このとき、ゴム部材４０による拡管力が解除されたことにより、第１管体１０および第２管体２０には、スプリングバック現象が起こる。即ち、第１管体１０および第２管体２０は、径方向内側に向かって僅かに縮管する（図４中の矢印Ｃ参照）。

スプリングバック量の観点から第１管体１０と第２管体２０とを比較すると、外側に配置された第１管体１０の材料（ハイテンション鋼）の方が内側に配置された第２管体２０の材料（軟鋼）よりもスプリングバック量が大きい。従って、外側の第１管体１０の方が内側の第２管体２０よりも大きく縮管し、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付けることで、かしめ接合の接合強度が一層向上する。ここで、スプリングバック量とは、材料が変形した場合の復元量を意味し、その変形は塑性変形と弾性変形とを問わない。

図５は、スプリングバック量Ｓ１，Ｓ２を示す応力ひずみ線図である。横軸は拡管量（ひずみ）を示し、縦軸は応力を示す。スプリングバック量Ｓ１は第１管体１０のスプリングバック量を示し、スプリングバック量Ｓ２は第２管体２０のスプリングバック量を示している。第１管体１０（ハイテンション鋼）および第２管体２０（軟鋼）は同種の鋼鉄系の材料であり、グラフ中の左側直線部の傾きで表されるように、第１管体１０のヤング率Ｅ１および第２管体２０のヤング率Ｅ２は概ね同じである。また、第１管体１０の引張強さＴｓ１は、第２管体２０の引張強さＴｓ２よりも大きい。特に、本実施形態におけるスプリングバック量Ｓ１とスプリングバック量Ｓ２との差は、引張強さＴＳ１，Ｔｓ２の差によって主に生じている。なお、第１管体１０の応力ひずみ曲線が原点を始点としていないのは、第１管体１０と第２管体２０との間に存在するクリアランスによる。即ち、内側の第２管体２０がこのクリアランスの分だけ拡管されてから、第１管体１０が拡管され始めることを意味している。また、スプリングバックは図中の破線によって応力がゼロとなる位置まで模式的に示されているが、実際には第１管体１０と第２管体２０との間に生じる応力が平衡状態に達して縮管が完了する。これらを考慮した上で、第１管体１０のスプリングバック量Ｓ１は、第２管体２０のスプリングバック量Ｓ２よりも大きい。従って、外側の第１管体１０の方が内側の第２管体２０よりも大きく縮管し、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付けるため、かしめ接合の接合強度が一層向上している。

本実施形態によれば、内側の第２管体２０よりも外側の第１管体１０のスプリングバック量が大きくなり、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付けるため、接合強度を向上できる。また、拡管による接合は、溶接による接合と比べて部材に熱ひずみを与えることがないため、高い寸法精度を確保することができる。

また、本実施形態によれば、ゴム部材４０により第１管体１０および第２管体２０を均等に拡管できるため、第１管体１０および第２管体２０に対する局所的な負荷を軽減でき、局所的な変形を防止できる。従って、第１管体１０と第２管体２０との嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、電磁成形やその他の加工を施す拡管方法と比べて、ゴム部材４０を利用した拡管方法は、簡易に実行でき、接合する部材の材料も任意に選択できる。

また、本実施形態によれば、具体的に機械工学的な材料特性である引張強さによって、第１管体１０および第２管体２０の材料を規定できる。特に、引張強さはスプリングバック量に大きく影響する因子であるため、スプリングバック量の観点から材料の選定を行う上で有意である。

このように、スプリングバック量の観点から前述のようにして高強度の接合が実現されたステアリングサポートビーム１を得ることができる。

また、本実施形態の変形例として、第１管体１０の材料をアルミ合金とし、第２管体２０の材料をハイテンション鋼としてもよい。

図６は、スプリングバック量Ｓ１，Ｓ２を示す応力ひずみ線図である。横軸は拡管量（ひずみ）を示し、縦軸は応力を示す。スプリングバック量Ｓ１は第１管体１０のスプリングバック量を示し、スプリングバック量Ｓ２は第２管体２０のスプリングバック量を示している。グラフ中の左側直線部の傾きで表されるように、第１管体１０（アルミ合金）のヤング率Ｅ１は、第２管体２０（ハイテンション鋼）のヤング率Ｅ２よりも小さい。また、第１管体１０の引張強さＴｓ１は、第２管体２０の引張強さＴｓ２よりも大きい。特に、本実施形態におけるスプリングバック量Ｓ１とスプリングバック量Ｓ２との差は、これらのヤング率の差および引張強さの差によって主に生じている。また、スプリングバックは図中の破線によって応力がゼロとなる位置まで模式的に示されているが、実際には第１管体１０と第２管体２０との間に生じる応力が平衡状態に達して縮管が完了する。これらを考慮した上で、第１管体１０のスプリングバック量Ｓ１は、第２管体２０のスプリングバック量Ｓ２よりも大きい。従って、外側の第１管体１０の方が内側の第２管体２０よりも大きく縮管し、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付けるため、かしめ接合の接合強度が一層向上している。

本変形例によれば、具体的に機械工学的な材料特性である引張強さおよびヤング率によって、第１管体１０および第２管体２０の材料を規定できる。特に、引張強さおよびヤング率はスプリングバック量に大きく影響する因子であるため、スプリングバック量の観点から材料の選定を行う上で有意である。

（第２実施形態）
図７から図１０に示す第２実施形態の部材の接合方法では、第１管体１０と第２管体２０と第３管体３０とをかしめ接合する。第３管体３０および各管体１０〜３０の材質に関すること以外は、第１実施形態の部材の接合方法と実質的に同様である。従って、第１実施形態で説明した部分と同様の部分については説明を省略することがある。

第３管体３０は、円管状の部材である。第３管体３０は、断面形状が概ね一定であり、第１管体１０を挿入可能な大きさである。ただし、第３管体３０の形状および材料は、これに限定されず、本発明に矛盾のない範囲で任意に変更可能である。

図７に示すように、本実施形態では、まず、外側から順に、第３管体３０、第１管体１０、第２管体２０、およびゴム部材４０を配置する。これらの配置は、例えば、第２管体２０を第１管体１０に挿入した後にそれらを第３管体３０に挿入してもよいし、第１管体１０を第３管体３０に挿入した後に第２管体２０を第１管体１０に挿入してもよい。さらに言えば、ゴム部材４０を第２管体２０に挿入するタイミングも特に限定されない。

図８に示すように、上記配置後、ゴム部材４０を挟んで両側に押子５０を配置する。そして、２つの押子５０によってゴム部材４０を第１〜第３管体１０〜３０の長手方向（軸方向）に圧縮する（図８中の矢印Ａ参照）。この圧縮に伴い、ゴム部材４０は第１〜第３管体１０〜３０の径方向外側に膨張する（図８中の矢印Ｂ参照）。この膨張によって、第１〜第３管体１０〜３０が拡管され、特に、第３管体３０の両側で第１管体１０および第２管体２０が大きく拡管され、第１〜第３管体１０〜３０が互いにかしめ接合される。

図９に示すように、拡管後、押子５０による圧縮を解除する。圧縮力が除去されたゴム部材４０は、自身の弾性力により元の形状に復元する。そのため、容易に第２管体２０からゴム部材４０を取り除くことができる。このとき、ゴム部材４０による拡管力が解除されたことにより、第１〜第３管体１０〜３０には、スプリングバック現象が起こる。即ち、第１〜第３管体１０〜３０は、径方向内側に向かって僅かに縮管する（図９中の矢印Ｃ参照）。

スプリングバック量の観点から第１〜第３管体１０〜３０を比較すると、外側から内側に向かって順にスプリングバック量が大きくなるように規定されている。従って、ゴム部材４０による拡管力を解除すると、外側の第３管体３０が中間の第１管体１０および内側の第２管体２０よりも大きく縮管し、さらに中間の第１管体１０が内側の第２管体２０よりも大きく縮管する。これにより、第３管体３０が第１，第２管体１０，２０を強く締め付け、かつ、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付けることで、かしめ接合の接合強度が一層向上する。

図１０は、スプリングバック量Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を示す応力ひずみ線図である。横軸は拡管量（ひずみ）を示し、縦軸は応力を示す。スプリングバック量Ｓ１は第１管体１０のスプリングバック量を示し、スプリングバック量Ｓ２は第２管体２０のスプリングバック量を示し、スプリングバック量Ｓ３は第３管体３０のスプリングバック量を示している。グラフ中の左側直線部の傾きで表されるように、第１管体１０のヤング率Ｅ１は第２管体２０のヤング率Ｅ２と概ね同じであり、第３管体３０のヤング率Ｅ３は第１管体１０のヤング率Ｅ１および第２管体２０のヤング率Ｅ２よりも小さい。また、引張強さの観点では、第３管体３０の引張強さＴｓ３が最も大きく、次に第１管体１０の引張強さＴｓ１が大きく、第２管体２０の引張強さＴｓ２が最も小さい。特に、本実施形態におけるスプリングバック量Ｓ１とスプリングバック量Ｓ２との差は、これらのヤング率の差および引張強さの差によって主に生じている。これらを考慮した上で、第３管体３０のスプリングバック量Ｓ３が最も大きく、次に第１管体１０のスプリングバック量Ｓ１が大きく、第２管体２０のスプリングバック量Ｓ２が最も小さい。従って、第３管体３０が第１，第２管体１０，２０を強く締め付け、かつ、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付けることで、かしめ接合の接合強度が一層向上する。なお、スプリングバックは図中の破線によって応力がゼロとなる位置まで模式的に示されているが、実際には第１管体１０と第２管体２０と第３管体３０との間に生じる応力が平衡状態に達して縮管が完了する。

本実施形態によれば、３つの管体１０〜３０を同時に高強度にかしめ接合できる。具体的には、第３管体３０、第１管体１０、および第２管体２０の順にスプリングバック量の大きい材料で形成されているため、外側から内側に向かって順にスプリングバック量の大きい材料で形成された部材が配置されている。これにより、外側の第３管体３０のスプリングバック量が最も大きいため、第３管体３０が第１管体１０および第２管体２０を強く締め付ける。また、中間の第１管体１０のスプリングバック量が内側の第２管体２０よりも大きいため、第１管体１０が第２管体２０を強く締め付ける。従って、３つの管体１０〜３０が強固な締め付けによってかしめ接合され、高強度なかしめ接合が実現される。

（第３実施形態）
図１１から図１４を参照して、第３実施形態に係る部材の接合方法について説明する。図１１から図１４は、第１実施形態の図１から図４に対応する図である。従って、図１から図４に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１管体１００と第２管体２００の形状および配置が第１実施形態から入れ替わっている。ただし、材質は第１実施形態から変更されていない。具体的には、第１管体１００は一定の径を有する円管状であり、助手席側に配置される。第１管体１００の材質はハイテンション鋼である。第２管体２００は、円管状の太管部２０１と、太管部２０１よりも相対的に細い径を有する円管状の細管部２０２と、太管部２０１と細管部２０２とを接続するテーパ状の縮管部２０３とを備え、運転席側に配置される。第２管体２００の材質は、軟鋼である。ここで、第２管体２００の太管部２０１の外径は、第１管体１００の内径よりも大きい。

図１２から図１４は、図１１の接合部Ｐを拡大した断面図である。図１２に示すように、本実施形態に係る部材の接合方法では、まず、第１管体１００に第２管体２００の細管部２０２を挿入する。この状態では、第１管体１００と第２管体２００とが、拡管変形されておらず、互いに管軸方向に直動可能な状態である。ただし、第２管体２００の太管部２０１の外径は、第１管体１００の内径よりも大きいため、第１管体１００が第２管体２００の縮管部２０３を乗り越えて直動することはできない。次いで、第２管体２００内にゴム部材４０を挿入する（図１２中の矢印参照）。ただし、挿入の順番は特に限定されない。即ち、まず、第２管体２００内にゴム部材４０を挿入し、その状態で第２管体２００を第１管体１００に挿入してもよい。

図１３に示すように、ゴム部材４０を接合部Ｐ（図１１参照）に配置した後、ゴム部材４０を挟んで両側に押子５０を配置する。次いで、図示しないプレス装置によって押子５０を駆動し、ゴム部材４０を第１管体１００および第２管体２００の長手方向に圧縮する（図１３中の矢印Ａ参照）。この圧縮に伴い、ゴム部材４０は第１管体１００および第２管体２００の径方向外側に膨張する（図１３中の矢印Ｂ参照）。この膨張によって、第２管体２００が拡管され、さらに第１管体１００も拡管され、第１管体１００と第２管体２００とがかしめ接合される。

図１４に示すように、拡管後、図示しないプレス装置を駆動し、押子５０による圧縮力を解除する。圧縮力が解除されたゴム部材４０は、弾性力により元の形状に復元する。そのため、容易に第２管体２００からゴム部材４０を取り除くことができる。このとき、ゴム部材４０による拡管力が解除されたことにより、第１管体１００および第２管体２００には、スプリングバック現象が起こる。即ち、第１管体１００および第２管体２００は、径方向内側に向かって僅かに縮管する（図１４中の矢印Ｃ参照）。

スプリングバック量の観点から第１管体１００と第２管体２００とを比較すると、外側に配置された第１管体１００の材料（ハイテンション鋼）の方が内側に配置された第２管体２００の材料（軟鋼）よりもスプリングバック量が大きい。従って、外側の第１管体１００の方が内側の第２管体２００よりも大きく縮管し、第１管体１００が第２管体２００を強く締め付けることで、かしめ接合の接合強度が一層向上する。ここで、スプリングバック量とは、材料が変形した場合の復元量を意味し、その変形は塑性変形と弾性変形とを問わない。

本実施形態によれば、第１管体１００と第２管体２００の長手方向における接合強度を向上できる。このようにして接合された接合体では、第１管体１００と第２管体２００の長手方向に圧縮力が付加された際、第１管体１００の端部が第２管体２００の縮管部２０３と当接する。従って、第１管体１００と第２管体２００の圧縮方向の相対的な直動を止めることができる。そのため、接合が解かれて第１管体１００が第２管体２００を突き抜けることを防止できる。好ましくは、第１管体１００および第２管体２００が接合された状態で、第１管体１００の端部が第２管体２００の縮管部２０３と当接している。これにより、上記圧縮力を接合点Ｐだけでなく縮管部２０３にも分散させることができる。

以上より、本発明の具体的な実施形態やその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。また、拡管加工は、ゴム部材４０を使用したものに限定されず、電磁成形、機械加工、またはハイドロフォーミング等によって行われてもよい。また、上記実施形態では、部材の接合方法の適用対象としてステアリングサポートビーム１を例に説明しているが、適用対象はこれに限定されない。例えば、ルーフサイドレール、シートフレーム、またはラジエータサポートビームなどの車体フレームにも適用可能である。

１ステアリングサポートビーム（接合体）
２ブラケット
１０，１００第１管体
１１太管部
１２細管部
１３縮管部
２０，２００第２管体
２０１太管部
２０２細管部
２０３縮管部
３０第３管体
４０ゴム部材（弾性体）
５０押子
５１圧子部
５２駆動ロッド

Claims

第１管体と、前記第１管体の管孔に対して前記第１管体の軸方向に挿入可能な第２管体とを準備し、
前記第１管体に前記第２管体を挿入し、
前記第２管体を前記第１管体に向けて径方向に拡管し、それによって前記第１管体と前記第２管体とをかしめ接合する
ことを含む部材の接合方法であって、
前記第１管体は、前記第２管体よりもスプリングバック量の大きい材料で形成されている、部材の接合方法。
前記拡管は、
弾性体を前記第２管体に挿入し、
前記弾性体を前記第２管体の長手方向に圧縮して前記第２管体の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２管体を前記第１管体に向けて拡管する
ことを含む、請求項１に記載の部材の接合方法。
前記第１管体の材料の引張強さは、前記第２管体の材料の引張強さ以上である、請求項１または請求項２に記載の部材の接合方法。
前記第１管体の材料のヤング率は、前記第２管体の材料のヤング率以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
前記第１管体を挿入可能な第３管体をさらに準備し、
前記第３管体に前記第１管体と前記第２管体とを挿入し、
前記第２管体を前記第１管体および前記第３管体に向けて拡管し、それによって前記第１管体と前記第２管体と前記第３管体とをかしめ接合する
ことを含む部材の接合方法であって、
前記第３管体、前記第１管体、および前記第２管体の順にスプリングバック量の大きい材料で形成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に部材の接合方法。
前記第２管体は、前記第１管体の内径よりも太い外径を有する管状の太管部と、前記太管部よりも細くかつ前記第１管体の内径よりも細い外径を有する管状の細管部と、前記太管部と前記細管部とを接続するテーパ状の縮管部とを備え、
前記第１管体に前記第２管体の前記細管部を挿入する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
第１管体の管孔に対して前記第１管体の軸方向に第２管体が挿入された状態で、前記第２管体が拡管されて前記第１管体に接合された接合体であって、
前記第１管体は、前記第２管体よりもスプリングバック量の大きい材料で形成されている、接合体。