JP2019055431A - 部材の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各部材に対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、コストを低減して２つの部材を接合できる部材の接合方法を提供する。【解決手段】この部材の接合方法は、穴部１５が設けられた底壁１１を有する鋼製部品１０と、中空状のアルミパイプ２０とを準備する。そして、鋼製部品１０の穴部１５にアルミパイプ２０を挿通して底壁１１を通過させ、アルミパイプ２０の内部にゴム３０を挿入し、ゴム３０をアルミパイプ２０の軸線Ｌ方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによってアルミパイプ２０の少なくとも穴部１５に挿通された部分を拡大変形させて底壁１１にかしめ接合する。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、部材の接合方法に関する。

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強度が高い薄鋼板が使用されている。これらのハイテンション鋼は軽量化や安全性向上に有効ではあるものの、アルミなどの低比重材料と比べると依然として重い。また、ハイテンション鋼には、その高強度ゆえに成形性が低下したり、成形荷重が上昇したり、更には寸法精度が低下するなどの問題がある。これらの問題を解決するために、近年、鋼板よりも比重が軽いアルミを用いた押し出し成形品や鋳造品、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。

このマルチマテリアル化で問題となるのは鋼板製部品とアルミ部品の接合である。スポット溶接に代表される溶接技術においては鋼板とアルミ板の界面に脆弱な金属間化合物（ＩＭＣ：intermetallic compound）が生じるため、電磁成形接合、ボルトとナットに代表されるねじ締結、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：friction stir welding）、リベット、セルフピアスリベット（ＳＰＲ：self-piercing rivet）、メカニカルクリンチング、接着などの接合技術が実用化されている。

電磁成形によるかしめは、相手部品に嵌合させたパイプ状の部品の内側にソレノイド成形コイルを挿入し、コイルに衝撃電流を流すことによって生ずる変化磁界により、導体のパイプに誘導電流を誘起させる。コイルの１次電流による磁界と、パイプの周方向上に反対方向に流れる誘導電流との間に電磁力が発生し、このときパイプは外側に向かう力を受けるため変形拡大され相手部品にかしめ接合される。この接合方法は、電気伝導度の良い銅やアルミに適しており、自動車部品の接合においても一部で実用化されている。

特許文献１には、マルチマテリアル化のための電磁成形によるかしめ接合技術が開示されている。特許文献１では、断面が中空の金属形材からなるバンパーリインフォースを電磁成形により変形拡大し、アルミニウム合金製のバンパーステイに設けられた穴部と嵌合させて接合している。

特開２００７−２８４０３９号公報

特許文献１のように、電磁成形は、電気伝導度の良い銅やアルミの中空部品を相手部品にかしめ接合するのに適しており、また、その接合メカニズムより、円形形状が好ましい。

しかし、電磁成形による接合では、使用するソレノイドコイルはアルミ部品（アルミパイプ）の内径よりも小さいことが必要になる。小径部品を接合する場合にコイルを小径化しようとすると、コイルの製造の困難性や性能及び耐久性の点で問題がある。製造の困難性については、導線をコイル形状に成形することが困難になり、導線の材質及び断面形状に対する制限が厳しくなると共に、コイル形状に成形する際に、導線断面が変形する。また、大容量の高電圧のコンデンサが必要であると言った新たな設備投資が必要となる。更に、角型断面、穴、又はスリットが形成されているアルミ部品に対しては接合できない。

本発明は、各部材に対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、低コストで２つの部材を接合できる部材の接合方法を提供することを課題とする。

本発明は、第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を通過させ、前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合する接合方法を提供する。

この方法によれば、弾性体を外側へ膨張させて第２部材を均等に拡大変形することで、局所的な変形を防止し、各部材に対する負荷を軽減できる。これは軸線方向に圧縮された弾性体が内側から外側に向かって均等に膨張する性質を利用し、第２部材を均等に変形できるためである。従って、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方法と比べて簡易である。電磁成形は導電材料にのみ使用可能であり、断面形状や寸法についても使用するコイルによって制約がある。これに対し、この方法は材質によらず、断面形状や寸法に関する制約もない。また、弾性体に圧縮力を付加する設備で実行可能なため、大容量のコンデンサを要する電気的な設備も不要である。従って、低コストで２つの部材を接合できる。

また、前記第１部材の前記第１穴部の形状と前記第２部材の前記第１穴部に挿通される部分の断面形状は相似形であってもよい。

この方法によれば、第１部材及び第２部材が互いに相似形であることで、第２部材を均等に拡大変形して接合でき、第１部材及び第２部材に対して局所的な負荷が発生することを防止できる。

また、前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記第２部材の少なくとも一部を前記外枠金型に沿うように成形してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、様々な内面形状の外枠金型を使用することで、第２部材を任意の形状に変形できる。変形させる形状は部品性能の観点などから適宜選択し、用途に応じた形状にできる。

また、前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記外枠金型により前記第２部材の拡大変形を部分的に制限してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、外枠金型を配置することで、第２部材の拡大変形する領域を規定し、高精度に拡大変形領域を制御できる。ここで拡大変形領域とは、第２部材が外側に向かって拡大変形した領域をいう。

また、前記弾性体を圧縮する際、前記第２部材も前記軸線方向に圧縮してもよい。

この方法によれば、第２部材も軸線方向に圧縮することで第２部材の外側方向の拡大変形を補助できる。即ち、弾性体による第２部材の内側からの拡大変形力と合わせて、より確実に第２部材を拡大変形し、かしめ接合できる。

また、前記第１穴部の縁はバーリング加工されていてもよい。

この方法によれば、第１部材の穴部の縁をバーリング加工することで、第１部材の穴部及び第１部分の強度を向上できる。従って、第１部材の変形防止、第２部材の損傷防止、及び両部材の接合強度を向上できる。

また、前記第１穴部が設けられている面とは異なる面に前記軸線方向に向かって凸状のビード部が形成されており、前記ビード部を含めてかしめ接合してもよい。

この方法によれば、ビード部を含めてかしめ接合することで、両部材をより固定でき、接合強度をさらに向上できる。特に、第２部材が円形断面を有する場合、第１部材に対して第２部材が回転することを防止することもできる。

また、前記第１部材は、第２穴部を有する第２部分を備え、前記第１穴部及び前記第２穴部において前記第２部材とかしめ接合されてもよい。

この方法によれば、２箇所でかしめ接合することで、１箇所でのかしめ接合の場合と比べて接合強度をさらに向上できる。

また、前記弾性体は前記第１部材と前記第２部材との接合部で分離されていてもよい。

この方法によれば、弾性体が接合部で分離されていることで、第１部材の接合部の変形を防止できる。具体的には、接合部付近に弾性体を配置しないように弾性体を分離しているため、第２部材は接合部付近で弾性体からの拡大変形力を受けず、接合部付近で拡大変形しない。従って、第１部材は、接合部付近で第２部材からの力を受けず、接合部の形状を維持できる。

また、分離されている前記弾性体の間にプレートが挿入されていてもよい。

この方法によれば、プレートが接合部に存在することでより確実に第１部材の接合部の変形を防止できる。プレートは軸線方向の圧縮力をうけても拡大変形しないため、接合部に対しては拡大変形力が付加されず、接合部の元の形状をより確実に維持できる。

また、前記第２部材は、内側に仕切壁を設けられ、前記軸線方向に延びる外壁を備え、前記仕切壁によって仕切られた空間に複数の前記弾性体を挿入してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、複数の弾性体を使用してかしめ接合するため、変形に伴う応力の集中を防止し、第１部材及び第２部材に対する負荷を軽減できる。

また、前記第２部材は、前記軸線に対して傾斜した端面を備え、前記弾性体の前記軸線方向の両端面は、前記傾斜した端面と平行であってもよい。

この方法によれば、実用上多く見られる第１部材と第２部材が互いに傾斜した状態でのかしめ接合に対応できる。特に、弾性体の両端面を接合角度と同じにすることで、弾性体は均一に拡大変形し、第２部材を均一に拡管できる。

また、前記第１部材は、前記軸線に対して平行な立壁部を備え、前記立壁部の変形を固定治具により拘束してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、治具により第１部材の変形を拘束しているため、第２部材の拡管変形に伴い、第１部材が変形することを抑制できる。

本発明によれば、弾性体を内側から外側に向けて膨張させて第２部材を均等に変形拡大することで、局所的な変形を防止し、各部材に対する負荷を軽減できる。従って、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方法と比べて簡易であるため、低コストで２つの部材を接合できる。

円形穴を有するチャンネル型鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 図１Ａの鋼製部品とアルミパイプをかしめ接合した斜視図。 本発明の第１実施形態に係るかしめる前の断面図。 本発明の第１実施形態に係るかしめている途中の断面図。 本発明の第１実施形態に係るかしめた後の断面図。 本発明の第１実施形態に係るかしめた後にゴムを引き抜く際の断面図。 本発明の第１実施形態の変形例であるゴムが流体封入部材の場合のかしめる前の断面図。 本発明の第１実施形態の変形例であるゴムが流体封入部材の場合のかしめた後の断面図。 円形穴を有する鋼製部品と断面四角形のアルミパイプの斜視図。 四角形穴を有する鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 バーリング加工を施した鋼製部品の接合部の一例断面図。 バーリング加工を施した鋼製部品の接合部の他の一例の断面図。 バーリング加工を施した鋼製部品の接合部の他の一例の断面図。 バーリング加工を施した円形穴を有する鋼製部品の接合部の斜視図。 バーリング加工を施した四角形穴を有する鋼製部品の接合部の斜視図。 本発明の第２実施形態に係る外枠金型を使用してかしめる前の断面図。 本発明の第２実施形態に係る外枠金型を使用してかしめた後の断面図。 円管状に成形されたアルミパイプの斜視図。 正六角管状に成形されたアルミパイプの斜視図。 十字管状に成形されたアルミパイプの斜視図。 本発明の第３実施形態に係る接合部付近にのみゴムを配置してかしめる前の断面図。 本発明の第３実施形態に係る接合部付近にのみゴムを配置してかしめた後の断面図。 本発明の第３実施形態の変形例である外枠金型を使用して部分的にアルミパイプを拡張させてかしめる前の断面図。 本発明の第３実施形態の変形例である外枠金型を使用して部分的にアルミパイプを拡張させてかしめた後の断面図。 本発明の第４実施形態に係る円錐台形状の圧子によりかしめる前の断面図。 本発明の第４実施形態に係る円錐台形状の圧子によりかしめた後の断面図。 本発明の第５実施形態に係るアルミパイプを軸方向に圧縮してかしめる前の断面図。 本発明の第５実施形態に係るアルミパイプを軸方向に圧縮してかしめた後の断面図。 本発明の第５実施形態の変形例である外枠付の圧子によりかしめる前の断面図。 本発明の第５実施形態の変形例である外枠付の圧子によりかしめた後の断面図。 本発明の第６実施形態に係る２箇所でかしめる場合の円形穴を有する鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 本発明の第６実施形態に係る２箇所でかしめる場合の四角形穴を有する鋼製部品と断面四角形のアルミパイプの斜視図。 本発明の第６実施形態の変形例である２箇所でかしめる場合の円形穴を有するハットチャンネル型の鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 本発明の第６実施形態の変形例である２箇所でかしめる場合の四角形穴を有するハットチャンネル型の鋼製部品と断面四角形のアルミパイプの斜視図。 図１５Ａ及び図１５Ｂのかしめている途中の断面図。 図１６Ａのかしめた後の断面図。 図１６Ａの部分的に拡張させてかしめた後の断面図。 本発明の第７実施形態の変形例である鋼製部品とアルミパイプをビード部を形成した面でかしめた後の断面図。 図１８ＡのXVIII−XVIII線における断面図。 本発明の第８実施形態に係る分離したゴムを使用してかしめた後の断面図。 本発明の第８実施形態の変形例である分離したゴムの間にプレートを挿入してかしめた後の断面図。 本発明の第８実施形態の変形例である接合部で硬度が異なるゴムを使用してかしめた後の断面図。 本発明の第９実施形態に係る樹脂筒部品とアルミパイプのかしめる前の斜視図。 図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめた後の斜視図。 図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめる前の断面図。 図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめた後の断面図。 本発明の第１０実施形態に係る鋼製バンパービームとアルミ製ステイの斜視図。 本発明の第１０実施形態に係るバルジング用治具の断面図。 本発明の第１０実施形態に係る鋼製バンパービームとバルジング用治具を挿入した状態のアルミ製ステイの断面図。 本発明の第１０実施形態に係るかしめる前の断面図。 本発明の第１０実施形態に係るかしめた後の断面図。 本発明の第１０実施形態に係るかしめた後にバルジング用治具を除去した後の断面図。 図２６ＡのXXVI−XXVI線の断面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプの斜視図。 図２７ＡのXXVI−XXVI線におけるかしめる前の断面図。 図２７ＡのXXVI−XXVI線におけるかしめた後の断面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプとゴムの平面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプと他の形状のゴムの平面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプ、ゴム、及びＬ型アングルの平面図。 本発明の第１２実施形態に係るかしめる前の断面図。 本発明の第１２実施形態に係るかしめた後の断面図。 本発明の第１３実施形態に係るかしめる前後の平面図。 本発明の第１３実施形態に係るかしめた前後の平面図。 本発明の第１３実施形態に係るかしめる前の正面図。 本発明の第１３実施形態に係る固定治具を使用せずかしめた後の正面図。 本発明の第１３実施形態に係る固定治具を使用してかしめた後の正面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、方向や位置を表す用語（例えば、「上側」、「下側」等）を用いる場合があるが、これらは発明の理解を容易にするためであり、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本発明の一形態の例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

以下で説明する各実施形態では、個々の部材の材料を例示しているが、全実施形態において個々の部材の材料は特に例示しているものに限定されず、任意の材料に対して本発明は適用できる。

（第１実施形態）
図１Ａから２Ｄを参照して、鋼製部品（第１部材）１０とアルミパイプ（第２部材）２０をかしめ接合する接合方法について説明する。

図１Ａに示すように、鋼製部品１０はハイテンション鋼からなるチャンネル型の形状である。鋼製部品１０は、底壁（第１部分）１１と、底壁１１から鉛直上方へ延びる２つの側壁１２，１３と、２つの側壁１２，１３からそれぞれ水平方向外側へ延びる上壁１４を備える。底壁１１には、アルミパイプ２０を挿通可能な穴部（第１穴部）１５が設けられている。アルミパイプ２０はアルミニウム合金からなる中空状で断面円形であり、軸線Ｌ方向に延びている。軸線Ｌは、アルミパイプ２０の中心と、鋼製部品１０の穴部１５の中心とを通っている。

図１Ｂに示すように、アルミパイプ２０及び鋼製部品１０は、アルミパイプ２０が内側から外側に向かって拡大変形して図において上側の端部２１が押し潰されることで、鋼製部品１０の穴部１５にかしめ接合されている。鋼製部品１０の穴部１５の形状と寸法は、アルミパイプ２０の断面形状と相似形で、アルミパイプ２０が挿通可能な範囲で極力小さい方が好ましい。

鋼製部品１０とアルミパイプ２０のかしめ接合は、以下の手順で実行される。

図２Ａから図２Ｄに示すように、鋼製部品１０とアルミパイプ２０のかしめ接合は、ゴム（弾性体）３０を使用する。

まず、図２Ａのように、鋼製部品１０の穴部１５にアルミパイプ２０を挿通し、アルミパイプ２０の内部にゴム３０を挿入し、プレス装置４０にセットする。ただし、アルミパイプ２０は、内部にゴム３０を挿入された状態で穴部１５に挿通されてもよい。プレス装置４０は、圧子４３及び受座４２を備える。圧子４３は平坦な下面を有し、下面で鋼製部品１０又はゴム３０を押圧する。受座４２は、平坦な上面を有し、上面には鋼製部品１０及びゴム３０が載置されている。ゴム３０は、アルミパイプ２０に挿入可能な径の円柱形状であり、アルミパイプ２０よりも全長が長いものが使用されている。従って、セットされた状態では、ゴム３０はアルミパイプ２０の上端から部分的に突出している。このため、プレス装置４０がプレスを開始して受座４２と圧子４３が相対的に接近すると、ゴム３０が最初に押圧される。ただし、必ずしもゴム３０はアルミパイプ２０の上端から突出している必要はなく、アルミパイプ２０の上端と面一又は内部に収容されていてもよい。

次に、図２Ｂのように、プレス装置４０によりゴム３０に対して軸線Ｌ方向に圧縮の外力を付与する。ゴム３０は軸線Ｌ方向の寸法が小さくなるにつれて、径方向の寸法が拡大する。このようにゴム３０を軸線Ｌから外側に向けて弾性変形（膨張）させ、アルミパイプ２０を拡大変形させる。そして、図２Ｃのように、プレス装置４０によりさらに圧縮することで、アルミパイプ２０をさらに拡大変形させ、同時にアルミパイプ２０の図において上側の端部２１を鋼製部品１０に向けて折り曲げて押し潰し、鋼製部品１０とかしめ接合する。

かしめ接合後、図２Ｄのように、プレス装置４０の圧縮力が除去されたゴム３０は、自身の弾性力により元の形状に復元し、容易にアルミパイプ２０から取り除くことができる。

この方法によれば、ゴム３０を外側へ膨張させてアルミパイプ２０を均等に拡大変形することで、局所的な変形を防止し、各部材１０，２０に対する負荷を軽減できる。これは軸線Ｌ方向に圧縮されたゴム３０が内側から外側に向かって均等に膨張する性質を利用し、アルミパイプ２０を均等に変形できるためである。従って、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方法と比べて簡単な方法である。

電磁成形は、導電材料にのみ使用可能であり、断面形状や寸法についても使用するコイルによって制約がある。これに対し、この方法は材質によらず、断面形状や寸法に関する制約もない。また、ゴム３０に圧縮力を付加する設備で実行可能なため、電磁成形のように大容量のコンデンサを要する電気的な設備も不要である。

以上より、この方法によれば、２つの部材を接合でき、低コストかつ簡易にマルチマテリアル化を実行できる。従って、上述のように、ハイテンション鋼製とアルミニウム合金製の２部品以外にも様々な材質の部材に対してこの方法は使用可能である。これは以降の実施形態においても同様である。

アルミパイプ２０の内側に挿入されるゴム３０の材質は、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）、又はシリコンゴムのいずれかを用いることが好ましい。また、これらのゴム３０の硬度はショアＡで３０以上であることが好ましい。

なお、アルミパイプ２０に挿入されるのはゴム３０に限定されない。例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、内部に気体又は液体を封入された流体封入部材３２をゴム３０の代わりに使用してもよい。また、圧縮力で外側へ膨張し、アルミパイプ２０を拡大変形できるものであればこれ以外でも使用可能である。好ましくは、圧縮力に応じて外側へ膨張する際、ゴム３０のように均等に変形する部材である方がよい。

また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、鋼製部品１０の底壁１１に設けられた穴部１５の形状と寸法は、嵌合されるアルミパイプ２０の断面形状と相似形でなくともよい。具体的には、図４Ａのように円形の穴部１５を有する鋼製部品１０と断面四角形のアルミパイプ２０をかしめ接合することもでき、図４Ｂのように四角形の穴部１５を有する鋼製部品１０と断面円形のアルミパイプ２０をかしめ接合することもできる。

また、図５Ａから図５Ｃに示すように、鋼製部品１０の変形防止、アルミパイプ２０の損傷低減、及びかしめ強度向上のために、穴部１５にバーリング加工(フランジアップ)を施してもよい。バーリング加工の形状は、例えば図５Ａから図５Ｃに示すように様々な断面形状が考えられる。図５Ａでは肩部１５ａの半径を大きくしている。図５Ｂでは肩部１５ａを面取りしている。図５Ｃではロール加工を採用している。これらにより、鋼製部品１０の強度が高い場合でも、鋼製部品１０の加工割れを効果的に防止できる。

バーリング加工の向きについては図において上向き又は下向きのいずれであってもよい。好ましくは、図２Ａに２点鎖線で示すように、バーリング加工で曲げ起こした部分が鋼製部品１０の表面に出現しないように、図において下向きに形成するほうがよい。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、バーリング加工を施す穴部１５の形状は円形（図６Ａ参照）や四角形（図６Ｂ参照）など様々な形状が考えられる。特に穴部１５が多角形の場合は、図６Ｂに示すように、コーナー部１５ｂを切り欠き、直辺部１５ｃのみを曲げ起こすことでコーナー部１５ｂの割れを防止できる。

（第２実施形態）
図７Ａ及び図７Ｂに示す本実施形態の接合方法は、外枠金型４１に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図７Ａに示すように、本実施形態では、外枠金型４１を使用して鋼製部品１０とアルミパイプ２０をかしめ接合する。外枠金型４１は、アルミパイプ２０と同心の円筒状である。外枠金型４１は、受座４２と鋼製部品１０の間であって、アルミパイプ２０の外側に配置されている。プレス装置４０にセットされた状態では、アルミパイプ２０と外枠金型４１の間には隙間が設けられている。この状態で、図７Ｂに示すように、圧子４３により押圧することで、アルミパイプ２０が拡大変形した際に外枠金型４１の内面形状になじませることができる。

この方法によれば、図８Ａから図８Ｃに示すように、外枠金型４１の内面形状を円筒形状（図８Ａ参照）以外に、六角形状（図８Ｂ参照）や十字形状（図８Ｃ参照）のように様々な多角形状とすることが可能である。これらの形状については、部品性能の観点などから適宜選択できる。例えば、アルミパイプ２０が自動車部品の１つであるバンパーステイである場合、外枠金型４１の内面に微小な凹凸を付与しておけば、アルミパイプ２０にこの微小な凹凸形状が転写され、衝突時の衝突エネルギーの吸収性能を向上できる。

（第３実施形態）
図９Ａから図１０Ｂに示す本実施形態の接合方法は、アルミパイプ２０の拡大変形領域２２に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図９Ａに示すように、本実施形態では、アルミパイプ２０に挿入するゴム３０の長さを短くし、アルミパイプ２０の接合部付近にのみゴム３０が配置されている。また、受座４２は円柱状の上方へ延びる凸部４２ａを有し、凸部４２ａはアルミパイプ２０に挿入され、ゴム３０を支持している。つまり、ゴム３０の下端は凸部４２ａの上端に当接し、ゴム３０の上端は圧子の下端に当接している。

この方法によれば、ゴム３０が配置されていない部分には外側への拡大変形力が作用しない。従って、図９Ｂに示すように、アルミパイプ２０の拡大変形領域２２を制限し、アルミパイプ２０の接合部の近傍のみを拡大変形させて鋼製部品１０とかしめ接合できる。前述の第１及び第２実施形態のようアルミパイプ２０の概ね全体を変形させるか、又は本実施形態のようにアルミパイプ２０を部分的に変形させるかは、部品性能との関係などで適宜選択すればよい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、アルミパイプ２０の周囲に拡大変形を規制する円筒状の外枠金型４４を配置してもよい。外枠金型４４は、接合部の近傍のみ拡大変形するように、接合部近傍において内径が大きく形成された拡径部４４ａを上端に有する。拡径部４４ａ以外の内径はアルミパイプ２０の外径と概略等しい。従って、外枠金型４４を使用すると、アルミパイプ２０の接合部近傍のみが拡大変形するように拡大変形領域２２を高精度に制御できる。

（第４実施形態）
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す本実施形態の接合方法は、圧子４３の形状に関する部分以外の構成は図１０Ａ及び図１０Ｂの第３実施形態と同様である。従って、図１０Ａ及び図１０Ｂ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。

図１１Ａに示すように、本実施形態のプレス装置４０が備える圧子４３は下向きに先細り形状の円錐台形状であり、凸部４３ａ及びつば部４３ｂを有する。鋼製部品１０の図において上側に突出したアルミパイプ２０の端部２１の拡大変形には高い成形力が必要となる場合があり、ゴム３０の変形のみではかしめが不十分であったり、ゴム３０の大変形でその耐久性が問題となったりする場合がある。そのような場合には、本実施形態の方法が有効である。

図１１Ｂに示すように、成形の終期に、鋼製部品１０の上側に突出したアルミパイプ２０の図において上側の端部２１がゴム３０を介することなく圧子４３の凸部４３ａに直接外側へ押し拡げられ、さらには鋼製部品１０へ向かって折り曲げられる。これにより、より強固にかしめ接合できる。また、ゴム３０に過度の負荷が作用しないのでゴム３０の耐久性が向上する。

（第５実施形態）
図１２Ａ及び図１２Ｂに示す本実施形態の接合方法は、圧子４３及び受座４２の形状に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図１２Ａに示すように、本実施形態では、受座４２は、上方へ延びる円柱状の凸部４２ａと、凸部４２ａの周囲に設けられたつば部４２ｂとを備える。圧子４３は、下方へ延びる円柱状の凸部４３ａと、凸部４３ａの周囲に設けられたつば部４３ｂとを備える。凸部４２ａ，４３ａは、それぞれアルミパイプ２０に挿入されている。

図１２Ｂに示すように、プレスの際、つば部４２ｂ，４３ｂはアルミパイプ２０のそれぞれの端部と当接する。これにより、つば部４２ｂ，４３ｂによりアルミパイプ２０に対して軸線Ｌ方向に圧縮力が付与される。

この方法によれば、アルミパイプ２０も軸線Ｌ方向に圧縮することでアルミパイプ２０の外側方向の拡大変形を補助できる。即ち、ゴム３０によるアルミパイプ２０の内側からの拡大変形力と合わせて、より確実にアルミパイプ２０を拡大変形させ、かしめ接合できる。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、アルミパイプ２０のうち、拡大変形させない部分（本実施形態では端部２１）の外側に外枠４５を配置することも有効である。外枠４５は円筒状でアルミパイプ２０の端部２１の周囲に配置されている。外枠４５を配置することで、アルミパイプ２０の端部２１の変形を規制し、使用用途に応じた形状にできる。

（第６実施形態）
図１４Ａから図１７Ｂに示す本実施形態の接合方法は、接合部の数に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図１４Ａに示すように、本実施形態では、鋼製部品１０とアルミパイプ２０を２箇所でかしめ接合する。鋼製部品１０は、閉断面を構成する底壁１１と、底壁１１に平行に配置された上壁（第２部分）１４と、これらを接続する２つの側壁１２，１３とを備える。底壁１１には、穴部１５（第１穴部）が設けられている。上壁１４には、穴部１７（第２穴部）が設けられている。図１４Ｂに示すように、アルミパイプ２０は、この２箇所の穴部１５，１７に対してかしめ接合されている。

図１６はかしめている際の断面図を示す。２箇所の穴部１５，１７に対するかしめ接合のうち、図において上側の穴部１７に対しては、第１実施形態と同様にアルミパイプ２０の端部２１を圧子４３により鋼製部品１０に向かって折り曲げて押し潰し、さらにアルミパイプ２０を拡大変形してかしめ接合している。図において、下側の穴部１５に対しては、アルミパイプ２０を拡大変形させるのみでかしめ接合している。

本実施形態のように２箇所でかしめ接合することで、１箇所でのかしめ接合の場合と比べ、接合強度をさらに向上させることができる。特に、ゴム３０を使用してかしめ接合する方法は、使用設備も１箇所のかしめ接合の場合と同じであり、複数箇所のかしめ接合に簡単に対応できるため有効である。

２箇所で接合する際の鋼製部品１０又はアルミパイプ２０の形状はこれに限定されない。例えば、鋼製部品１０は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すようにハットチャンネル型であってもよいし、他の形状であってもよい。

また、図１７Ａに示すように、かしめ接合する際にはアルミパイプ２０の全体を自由に拡大変形させてもよい。図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明した外枠金型４４を用いて、図１７Ｂに示すように、アルミパイプ２０の接合部近傍のみを拡大変形させてかしめ接合してもよい。

（第７実施形態）
図１８Ａ及び図１８Ｂに示す本実施形態の接合方法は、接合箇所及びビード部１２ａ，１３ａに関する部分以外の構成は図１６の第６実施形態と同様である。従って、図１６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。

図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、本実施形態では、鋼製部品１０には、２つの側壁１２，１３にそれぞれビード部１２ａ，１３ａが設けられている。ビード部１２ａ，１３ａは、内向きに凸形状であり、軸線Ｌ方向に延びている。アルミパイプ２０は、底壁１１の穴部１５及び２つの側壁１２，１３のビード部１２ａ，１３ａの全てに対してかしめ接合されている。

図１８Ｂに示すように、側壁１２，１３のビード部１２ａ，１３ａも含めてかしめ接合することで接合強度をさらに向上できる。また、ビード部１２ａ，１３ａを含めてかしめ接合しているため、構成部品１０に対するアルミパイプ２０の回転を規制できる。このように、ビード部１２ａ，１３ａは、アルミパイプ２０の回転防止にも有効である。これに代えて、アルミパイプ２０の回転防止のために穴部１５の縁に切り欠き形状を付与したり、円形以外の形状としたりすることも有効である。

（第８実施形態）
図１９に示す本実施形態の接合方法は、ゴム３０が分離されていることに関する部分以外の構成は図１８Ａの第７実施形態と同様である。従って、図１８Ａ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。

図１９に示すように、本実施形態では、ゴム３０は穴部１５の付近で分離されている。この方法によれば、ゴム３０が穴部１５、即ち接合部で分離されていることで、鋼製部品１０の穴部１５及び底壁１１の変形を防止できる。具体的には、ゴム３０が分離されているため、穴部１５に対しては拡大変形力が付加されず、穴部１５及び底壁１１の元の形状を維持できる。

また、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、アルミパイプ２０に挿入される接合部で分離されたゴム３０の間に、板状のプレート３１を挿入することが好ましい。プレート３１の材質は、ゴム３０から受ける圧縮力で変形しない強度を有するものであれば、金属や樹脂などいずれの材質であってもよく、その厚みは１５ｍｍ以下であることが好ましい。

この方法によれば、プレート３１が接合部に存在することでより確実に鋼製部品１０の穴部１５及び底壁１１の変形を防止できる。プレート３１は拡大変形しないため、穴部１５に対しては拡大変形力が付加されず、穴部１５及び底壁１１の元の形状を維持できる。

図２０Ａではゴム３０を分離させ、その間にプレート３１を配置しているが、これに代えて、図２０Ｂのように部分的に材質の異なるゴム３０を使用してもよい。図２０Ｂでは、ゴムは分離されておらず一体であるが、接合部付近に高硬度部分３０ａを有する。即ち、ゴム３０は、接合部の付近の部分のみ、その硬度が高く形成されている。従って、この高硬度部分３０ａがプレート３１と同様の役割を果たし、穴部１５及び底壁１１の元の形状を維持できる。

（第９実施形態）
図２１Ａから図２２Ｂに示す本実施形態の接合方法は、鋼製部品１０が円筒状の樹脂筒部品５０に置換されていることに関する部分以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａ及び図９Ｂ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。

図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、本実施形態では、フランジを上端に有する円筒状の樹脂筒部品５０とアルミパイプ２０をかしめ接合している。樹脂筒部品５０のように、対象部材は板状でなくてもよく、また金属製でなくてもよい。先に記載したように、アルミパイプ２０は、ゴム３０が軸線Ｌ方向の圧縮力を付加された際に外側方向へ変形することにより拡大変形される。従って、電磁成形のように導電材料に限らず樹脂材料に対しても使用でき、その形状も板状に限定されない。

図２２Ａ及び図２２Ｂは、図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめ接合の前後の断面図である。図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、アルミパイプ２０は、円筒状の樹脂筒部品５０の両端部で拡大変形されてかしめ接合されている。

（第１０実施形態）
自動車部品の１つであるバンパーについて、本発明を実施した例について説明する。

図２３に示すように、中央に仕切り１１１を有する閉断面の鋼製バンパービーム（第１部材）１１０に円筒形のアルミ製ステイ（第２部材）１２０をかしめ接合している。鋼製バンパービーム１１０は、両側部に開口部１１３，１１３を有し、開口部１１３，１１３は、仕切り１１１により分割されている。なお、図２３では、説明のため、鋼製バンパービーム１１０の天板１１４（図２６Ａ参照）が外された状態で示している。図２４Ａに示すように、実施に当たって、丸棒状のゴム１３０と鋼製の板状のプレート１３１、そして鋼製の細い丸棒１４０を備えるバルジング用治具１５０を使用している。ゴム（弾性体）１３０と板状のプレート１３１の中央には細い丸棒１４０が挿入可能な貫通穴１１２を設けている。丸棒１４０の一端にはゴム１３０の落下防止用のつば１４１を設けている。ゴム１３０は２分割し、その１つには丸棒１４０のつば１４１が係止可能な座ぐり１３２を設けている。そして、座ぐり１３２を下に向けたゴム１３０の上に板状のプレート１３１を載置し、その上にもう一方のゴム１３０を載置して下から丸棒１４０を挿入している。プレート１３１は、外径がφ８３．５ｍｍの円形で厚さは１０ｍｍとし、ゴム１３０は外径がφ８３．５ｍｍの円形で長さが５０ｍｍ、硬度がショアＡで９０のウレタンゴムを用いている。

図２４Ｂは、鋼製バンパービーム１１０に設けた穴（穴部）１１２（図２３参照）にアルミ製ステイ１２０を挿通し、上述のバルジング用治具１５０をアルミ製ステイ１２０に挿入した状態を示している。図２３のように、鋼製バンパービーム１１０は、板厚が１．４ｍｍの１４７０ＭＰａ級の冷延鋼板をロールフォーミングにて中央に仕切り１１１を有する閉断面形状に加工し、アルミ製ステイ１２０との接合部に外径がφ９０．２ｍｍの円形の穴１１２を空けている。このとき、中央部の仕切り１１１も一部除去している。アルミ製ステイ１２０は、Ａ６０６３のアルミニウム合金製で板厚が３ｍｍ、外径がφ９０ｍｍ、及び長さが１５０ｍｍの円形パイプを用いている。

次に、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すかしめ加工について説明する。図２５Ａは、下金型１５２の上に鋼製バンパービーム１１０とアルミ製ステイ１２０、バルジング用治具１５０をセットし、上方に押し治具１５１を配置した状態を示している。この状態をプレス装置４０（図２Ａから図２Ｄ参照）にセットし、押し治具１５１がセットされたスライドを下降させ、ゴム１３０に圧縮力を付加する。このとき、図９Ａ及び図９Ｂに示すようなアルミパイプ２０の軸線Ｌ方向の押圧は行っていない。

図２５Ｂは、スライドが下死点にあるときの状況を示している。押し治具１５１によってゴム１３０が圧縮され、水平方向に拡大変形し、アルミ製ステイ１２０をバルジ成形している。板状のプレート１３１が挿入されているため、鋼製バンパービーム１１０の接合面には過大な力が作用せずに不要な変形が抑制され、嵌合精度の高いかしめ接合が完了する。

図２６Ａ及び図２６Ｂは、かしめ接合が完了した鋼製バンパービーム１１０及びアルミ製ステイ１２０を示している。図２６Ａは鋼製バンパービーム１１０とアルミ製ステイ１２０をかしめ接合した状態の断面図で、図２６ＢはXXVI−XXVI線での断面図である。本実施例における特徴は、図２６Ｂに示すゴム１３０によるアルミ製ステイ１２０の変形拡大による、鋼製バンパービーム１１０に設けた穴１１２におけるかしめ以外に、中央の仕切り１１１でもかしめることができ、接合強度が高いことである。

（第１１実施形態）
図２７Ａから図２７Ｆに示す本実施形態の接合方法は、アルミパイプ２０が内部に仕切壁２３を有し、複数のゴム３０がアルミパイプ２０に挿入されることに関する以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａから図９Ｂ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。

図２７Ａに示すように、本実施形態のアルミパイプ２０は、軸線Ｌ方向に延びる断面が四角形の外壁２４と、外壁２４の内部に設けられた仕切壁２３とを有する。アルミパイプ２０の内部の空間は、平面視十字型の仕切壁２３によって４つに区切られている。このように仕切壁２３を設けることでアルミパイプ２０の強度を向上させることができる。また、断面形状は四角形に限定されず、任意の形状であってよい。

図２７Ｂ及び図２７Ｃに示すように、本実施形態の圧子４３は、仕切壁２３の形状に合わせて切欠部４３ｃが設けられている。切欠部４３ｃを設けたことにより、ゴム３０を押圧した際にもアルミパイプ２０と干渉することなくかしめ接合を完了できる。

このように、複数のゴム３０（本実施形態では４つ）を使用してかしめ接合するため、変形に伴う応力の集中を防止し、鋼製部材１０及びアルミパイプ２０に対する負荷を軽減できる。

また、本実施形態のゴム３０は、その形状を特に限定されない。例えば、図２７Ｄに示すように、挿入された４つのゴム３０の角をＲ面取りすることで、アルミパイプ２０の角にかかる負荷を軽減し、割れや損傷を防止してもよい。図２７Ｅに示すように、Ｒ面取りと同様に、Ｃ面取りしてもよい。図２７Ｆに示すように、挿入する４つのゴム３０の形状は、円柱状であるが、アルミパイプ２０の内側に仕切壁２３に沿って鋼製のＬ型アングル４６を配置してもよい。これにより仕切壁２３にかかる負荷を軽減して変形を抑制できる。

（第１２実施形態）
図２８Ａ及び図２８Ｂに示す本実施形態の接合方法は、構成部品１０とアルミパイプ２０が互いに傾斜した状態で接合されることに関する以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａから図９Ｂ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。

図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、本実施形態のアルミパイプ２０は、軸線Ｌに対して傾斜した端面２５を有する。構成部品１０は屈曲しており、傾斜面４２ｃに載置されている。アルミパイプ２０は、傾斜面４２ｃに傾斜した端面２５が当接した状態で載置され、構成部品１０とかしめ接合される。従って、構成部品１０とアルミパイプ２０は、互いに傾斜した状態でかしめ接合される。本実施形態のゴム３０の両端面３０ｂ，３０ｃは、アルミパイプ２０の傾斜した端面２５と平行に形成及び配置されている。また、圧子４３も押圧面４３ｄがゴム３０の端面３０ｂ，３０ｃと平行に形成されている。

このようにすることで、実用上多く見られる構成部品１０とアルミパイプ２０が互いに傾斜した状態でのかしめ接合に対応できる。具体的には、ゴム３０の両端面３０ｂ，３０ｃを接合角度と同じにすることで、ゴム３０は均一に拡大変形し、アルミパイプ２０を均一に拡管できる。

（第１３実施形態）
図２９Ａから図２９Ｄに示す本実施形態の接合方法は、構成部品１０の変形を固定治具４７により拘束した状態で接合することに関する以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａから図９Ｂ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。

図２９Ａ及び図２９Ｂに示すように、本実施形態の構成部品１０は、底壁１１と、底壁１１から軸線Ｌ方向に延びる立壁部１８を有する。アルミパイプ２０は、かしめ接合前の断面形状が円形であってもよいし（図２９Ａ破線参照）、四角形であってもよく（図２９Ｂ破線参照）、特に形状は限定されない。構成部品１０の外側には変形を抑制するための固定治具４７が設けられている。固定治具４７は、立壁部１８に沿って配置されており、外側へ移動しないように図の矢印方向から固定されている。本実施形態では板状の固定治具４７を使用しているが、固定治具４７の形状はこれに限定されず、変形を抑制できる任意の形状であってよい。

図２９Ｃから図２９Ｅに示すように、固定治具４７が設けられていない場合、かしめ接合すると、構成部品１０が反るように変形する場合がある（図２９Ｄ参照）。しかし、固定治具４７により構成部品１０の変形を拘束することで、アルミパイプ２０の拡管変形に伴う構成部品１０の反り等の変形を抑制できる（図２９Ｅ参照）。

１０ 鋼製部品（第１部材）
１１ 底壁（第１部分）
１２，１３ 側壁
１２ａ，１３ａ ビード部
１４ 上壁（第２部分）
１５ 穴部（第１穴部）
１５ａ 肩部
１５ｂ コーナー部
１５ｃ 直辺部
１７ 穴部（第２穴部）
１８ 立壁部
２０ アルミパイプ（第２部材）
２１ 端部
２２ 拡大変形領域
２３ 仕切壁
２４ 外壁
２５ 端面
３０ ゴム（弾性体）
３０ａ 高硬度部分
３０ｂ，３０ｃ 端面
３１ プレート
３２ 流体封入部材
４０ プレス装置
４１ 外枠金型
４２ 受座
４２ａ 凸部
４２ｂ つば部
４２ｃ 傾斜面
４３ 圧子
４３ａ 凸部
４３ｂ つば部
４３ｃ 切欠部
４３ｄ 押圧面
４４ 外枠金型
４４ａ 拡径部
４５ 外枠
４６ Ｌ型アングル
４７ 固定治具
５０ 樹脂筒部品
１１０ 鋼製バンパービーム（第１部材）
１１１ 仕切り
１１２ 穴（穴部）
１１３ 開口部
１１４ 天板
１２０ アルミ製ステイ（第２部材）
１３０ ゴム（弾性体）
１３１ プレート
１３２ 座ぐり
１４０ 丸棒
１４１ つば
１５０ バルジング用治具
１５１ 押し治具
１５２ 下金型

本発明は、部材の接合方法に関する。

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強度が高い薄鋼板が使用されている。これらのハイテンション鋼は軽量化や安全性向上に有効ではあるものの、アルミなどの低比重材料と比べると依然として重い。また、ハイテンション鋼には、その高強度ゆえに成形性が低下したり、成形荷重が上昇したり、更には寸法精度が低下するなどの問題がある。これらの問題を解決するために、近年、鋼板よりも比重が軽いアルミを用いた押し出し成形品や鋳造品、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。

このマルチマテリアル化で問題となるのは鋼板製部品とアルミ部品の接合である。スポット溶接に代表される溶接技術においては鋼板とアルミ板の界面に脆弱な金属間化合物（ＩＭＣ：intermetallic compound）が生じるため、電磁成形接合、ボルトとナットに代表されるねじ締結、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：friction stir welding）、リベット、セルフピアスリベット（ＳＰＲ：self-piercing rivet）、メカニカルクリンチング、接着などの接合技術が実用化されている。

電磁成形によるかしめは、相手部品に嵌合させたパイプ状の部品の内側にソレノイド成形コイルを挿入し、コイルに衝撃電流を流すことによって生ずる変化磁界により、導体のパイプに誘導電流を誘起させる。コイルの１次電流による磁界と、パイプの周方向上に反対方向に流れる誘導電流との間に電磁力が発生し、このときパイプは外側に向かう力を受けるため変形拡大され相手部品にかしめ接合される。この接合方法は、電気伝導度の良い銅やアルミに適しており、自動車部品の接合においても一部で実用化されている。

特許文献１には、マルチマテリアル化のための電磁成形によるかしめ接合技術が開示されている。特許文献１では、断面が中空の金属形材からなるバンパーリインフォースを電磁成形により変形拡大し、アルミニウム合金製のバンパーステイに設けられた穴部と嵌合させて接合している。

特開２００７−２８４０３９号公報

特許文献１のように、電磁成形は、電気伝導度の良い銅やアルミの中空部品を相手部品にかしめ接合するのに適しており、また、その接合メカニズムより、円形形状が好ましい。

しかし、電磁成形による接合では、使用するソレノイドコイルはアルミ部品（アルミパイプ）の内径よりも小さいことが必要になる。小径部品を接合する場合にコイルを小径化しようとすると、コイルの製造の困難性や性能及び耐久性の点で問題がある。製造の困難性については、導線をコイル形状に成形することが困難になり、導線の材質及び断面形状に対する制限が厳しくなると共に、コイル形状に成形する際に、導線断面が変形する。また、大容量の高電圧のコンデンサが必要であると言った新たな設備投資が必要となる。更に、角型断面、穴、又はスリットが形成されているアルミ部品に対しては接合できない。

本発明は、各部材に対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、低コストで２つの部材を接合できる部材の接合方法を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を通過させ、前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合することを含み、前記弾性体は、内部に気体又は液体を封入された流体封入部材である、接合方法を提供する。

この方法によれば、弾性体を外側へ膨張させて第２部材を均等に拡大変形することで、局所的な変形を防止し、各部材に対する負荷を軽減できる。これは軸線方向に圧縮された弾性体が内側から外側に向かって均等に膨張する性質を利用し、第２部材を均等に変形できるためである。従って、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方法と比べて簡易である。電磁成形は導電材料にのみ使用可能であり、断面形状や寸法についても使用するコイルによって制約がある。これに対し、この方法は材質によらず、断面形状や寸法に関する制約もない。また、弾性体に圧縮力を付加する設備で実行可能なため、大容量のコンデンサを要する電気的な設備も不要である。従って、低コストで２つの部材を接合できる。特に、弾性体が内部に気体又は液体を封入された流体封入部材であることで、上記第２部材の均等な変形を簡易に実現できる。

本発明の第２の態様は、第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を貫通させ、前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合することを含み、前記第１穴部は、多角形状であり、前記第１穴部では、多角形状のコーナー部が切り欠かれ、直辺部のみが曲げ起こされている、部材の接合方法を提供する。

この方法によれば、前述のようにして、第１部材と第２部材とに対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、低コストで第１部材と第２部材とを接合できる。特に、第１穴部では、多角形状のコーナー部が切り欠かれ、直辺部のみが曲げ起こされていることで、曲げ起こされた直辺部によって第１部材と第２部材との接合面積が増大し、接合強度を向上できる。

本発明の第３の態様は、第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を貫通させ、前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合することを含み、前記軸線方向に延びる前記第２部材の端部を拡大変形させないように、前記端部の外側に外枠を配置した状態で、前記第１部材と前記第２部材とをかしめ接合する、部材の接合方法を提供する。

この方法によれば、前述のようにして、第１部材と第２部材とに対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、低コストで第１部材と第２部材とを接合できる。特に、第２部材の端部を拡大変形させないように、端部の外側に外枠を配置した状態で、第１部材と第２部材とをかしめ接合するため、第２部材の端部の形状を維持して接合できる。

本発明の第４の態様は、第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を貫通させ、前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合することを含み、前記第２部材は、内側に仕切壁を設けられ、前記軸線方向に延びる外壁を備え、前記仕切壁によって仕切られた空間に複数の前記弾性体を挿入し、前記第２部材は、多角形状であり、前記弾性体は、前記第２部材に挿入された際に前記第２部材の内側角部との間に隙間が生じる形状である、部材の接合方法を提供する。

この方法によれば、前述のようにして、第１部材と第２部材とに対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、低コストで第１部材と第２部材とを接合できる。特に、弾性体は、第２部材に挿入された際に第２部材の内側角部との間に隙間が生じる形状であるため、第２部材の内側角部に対する過負荷を防止できる。

本発明の第５の態様は、第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を貫通させ、前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合することを含み、前記第２部材は、内側に仕切壁を設けられ、前記軸線方向に延びる外壁を備え、前記仕切壁によって仕切られた空間に複数の前記弾性体を挿入するとともに、前記弾性体と前記仕切壁との間に変形防止プレートを配置してかしめ接合する、部材の接合方法を提供する。

この方法によれば、前述のようにして、第１部材と第２部材とに対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、低コストで第１部材と第２部材とを接合できる。特に、仕切壁によって仕切られた空間に複数の弾性体を挿入するため、各空間においてかしめ接合を実行できる。また、変形防止プレートによって、仕切壁の変形を防止できる。

また、前記第１部材の前記第１穴部の形状と前記第２部材の前記第１穴部に挿通される部分の断面形状は相似形であってもよい。

この方法によれば、第１部材及び第２部材が互いに相似形であることで、第２部材を均等に拡大変形して接合でき、第１部材及び第２部材に対して局所的な負荷が発生することを防止できる。

また、前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記第２部材の少なくとも一部を前記外枠金型に沿うように成形してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、様々な内面形状の外枠金型を使用することで、第２部材を任意の形状に変形できる。変形させる形状は部品性能の観点などから適宜選択し、用途に応じた形状にできる。

また、前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記外枠金型により前記第２部材の拡大変形を部分的に制限してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、外枠金型を配置することで、第２部材の拡大変形する領域を規定し、高精度に拡大変形領域を制御できる。ここで拡大変形領域とは、第２部材が外側に向かって拡大変形した領域をいう。

また、前記弾性体を圧縮する際、前記第２部材も前記軸線方向に圧縮してもよい。

この方法によれば、第２部材も軸線方向に圧縮することで第２部材の外側方向の拡大変形を補助できる。即ち、弾性体による第２部材の内側からの拡大変形力と合わせて、より確実に第２部材を拡大変形し、かしめ接合できる。

また、前記第１穴部の縁はバーリング加工されていてもよい。

この方法によれば、第１部材の穴部の縁をバーリング加工することで、第１部材の穴部及び第１部分の強度を向上できる。従って、第１部材の変形防止、第２部材の損傷防止、及び両部材の接合強度を向上できる。

また、前記第１部材は、第２穴部を有する第２部分を備え、前記第１穴部及び前記第２穴部において前記第２部材とかしめ接合されてもよい。

この方法によれば、２箇所でかしめ接合することで、１箇所でのかしめ接合の場合と比べて接合強度をさらに向上できる。

また、前記弾性体は前記第１部材と前記第２部材との接合部で分離されていてもよい。

この方法によれば、弾性体が接合部で分離されていることで、第１部材の接合部の変形を防止できる。具体的には、接合部付近に弾性体を配置しないように弾性体を分離しているため、第２部材は接合部付近で弾性体からの拡大変形力を受けず、接合部付近で拡大変形しない。従って、第１部材は、接合部付近で第２部材からの力を受けず、接合部の形状を維持できる。

また、分離されている前記弾性体の間にプレートが挿入されていてもよい。

この方法によれば、プレートが接合部に存在することでより確実に第１部材の接合部の変形を防止できる。プレートは軸線方向の圧縮力をうけても拡大変形しないため、接合部に対しては拡大変形力が付加されず、接合部の元の形状をより確実に維持できる。

また、前記第２部材は、内側に仕切壁を設けられ、前記軸線方向に延びる外壁を備え、前記仕切壁によって仕切られた空間に複数の前記弾性体を挿入してかしめ接合してもよい。

この方法によれば、複数の弾性体を使用してかしめ接合するため、変形に伴う応力の集中を防止し、第１部材及び第２部材に対する負荷を軽減できる。

本発明によれば、弾性体を内側から外側に向けて膨張させて第２部材を均等に変形拡大することで、局所的な変形を防止し、各部材に対する負荷を軽減できる。従って、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方法と比べて簡易であるため、低コストで２つの部材を接合できる。

円形穴を有するチャンネル型鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 図１Ａの鋼製部品とアルミパイプをかしめ接合した斜視図。 本発明の第１実施形態に係るかしめる前の断面図。 本発明の第１実施形態に係るかしめている途中の断面図。 本発明の第１実施形態に係るかしめた後の断面図。 本発明の第１実施形態に係るかしめた後にゴムを引き抜く際の断面図。 本発明の第１実施形態の変形例であるゴムが流体封入部材の場合のかしめる前の断面図。 本発明の第１実施形態の変形例であるゴムが流体封入部材の場合のかしめた後の断面図。 円形穴を有する鋼製部品と断面四角形のアルミパイプの斜視図。 四角形穴を有する鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 バーリング加工を施した鋼製部品の接合部の一例断面図。 バーリング加工を施した鋼製部品の接合部の他の一例の断面図。 バーリング加工を施した鋼製部品の接合部の他の一例の断面図。 バーリング加工を施した円形穴を有する鋼製部品の接合部の斜視図。 バーリング加工を施した四角形穴を有する鋼製部品の接合部の斜視図。 本発明の第２実施形態に係る外枠金型を使用してかしめる前の断面図。 本発明の第２実施形態に係る外枠金型を使用してかしめた後の断面図。 円管状に成形されたアルミパイプの斜視図。 正六角管状に成形されたアルミパイプの斜視図。 十字管状に成形されたアルミパイプの斜視図。 本発明の第３実施形態に係る接合部付近にのみゴムを配置してかしめる前の断面図。 本発明の第３実施形態に係る接合部付近にのみゴムを配置してかしめた後の断面図。 本発明の第３実施形態の変形例である外枠金型を使用して部分的にアルミパイプを拡張させてかしめる前の断面図。 本発明の第３実施形態の変形例である外枠金型を使用して部分的にアルミパイプを拡張させてかしめた後の断面図。 本発明の第４実施形態に係る円錐台形状の圧子によりかしめる前の断面図。 本発明の第４実施形態に係る円錐台形状の圧子によりかしめた後の断面図。 本発明の第５実施形態に係るアルミパイプを軸方向に圧縮してかしめる前の断面図。 本発明の第５実施形態に係るアルミパイプを軸方向に圧縮してかしめた後の断面図。 本発明の第５実施形態の変形例である外枠付の圧子によりかしめる前の断面図。 本発明の第５実施形態の変形例である外枠付の圧子によりかしめた後の断面図。 本発明の第６実施形態に係る２箇所でかしめる場合の円形穴を有する鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 本発明の第６実施形態に係る２箇所でかしめる場合の四角形穴を有する鋼製部品と断面四角形のアルミパイプの斜視図。 本発明の第６実施形態の変形例である２箇所でかしめる場合の円形穴を有するハットチャンネル型の鋼製部品と断面円形のアルミパイプの斜視図。 本発明の第６実施形態の変形例である２箇所でかしめる場合の四角形穴を有するハットチャンネル型の鋼製部品と断面四角形のアルミパイプの斜視図。 図１５Ａ及び図１５Ｂのかしめている途中の断面図。 図１６Ａのかしめた後の断面図。 図１６Ａの部分的に拡張させてかしめた後の断面図。 本発明の第７実施形態の変形例である鋼製部品とアルミパイプをビード部を形成した面でかしめた後の断面図。 図１８ＡのXVIII−XVIII線における断面図。 本発明の第８実施形態に係る分離したゴムを使用してかしめた後の断面図。 本発明の第８実施形態の変形例である分離したゴムの間にプレートを挿入してかしめた後の断面図。 本発明の第８実施形態の変形例である接合部で硬度が異なるゴムを使用してかしめた後の断面図。 本発明の第９実施形態に係る樹脂筒部品とアルミパイプのかしめる前の斜視図。 図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめた後の斜視図。 図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめる前の断面図。 図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめた後の断面図。 本発明の第１０実施形態に係る鋼製バンパービームとアルミ製ステイの斜視図。 本発明の第１０実施形態に係るバルジング用治具の断面図。 本発明の第１０実施形態に係る鋼製バンパービームとバルジング用治具を挿入した状態のアルミ製ステイの断面図。 本発明の第１０実施形態に係るかしめる前の断面図。 本発明の第１０実施形態に係るかしめた後の断面図。 本発明の第１０実施形態に係るかしめた後にバルジング用治具を除去した後の断面図。 図２６ＡのXXVI−XXVI線の断面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプの斜視図。 図２７ＡのXXVI−XXVI線におけるかしめる前の断面図。 図２７ＡのXXVI−XXVI線におけるかしめた後の断面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプとゴムの平面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプと他の形状のゴムの平面図。 本発明の第１１実施形態に係るアルミパイプ、ゴム、及びＬ型アングルの平面図。 本発明の第１２実施形態に係るかしめる前の断面図。 本発明の第１２実施形態に係るかしめた後の断面図。 本発明の第１３実施形態に係るかしめる前後の平面図。 本発明の第１３実施形態に係るかしめた前後の平面図。 本発明の第１３実施形態に係るかしめる前の正面図。 本発明の第１３実施形態に係る固定治具を使用せずかしめた後の正面図。 本発明の第１３実施形態に係る固定治具を使用してかしめた後の正面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、方向や位置を表す用語（例えば、「上側」、「下側」等）を用いる場合があるが、これらは発明の理解を容易にするためであり、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本発明の一形態の例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

以下で説明する各実施形態では、個々の部材の材料を例示しているが、全実施形態において個々の部材の材料は特に例示しているものに限定されず、任意の材料に対して本発明は適用できる。

（第１実施形態）
図１Ａから２Ｄを参照して、鋼製部品（第１部材）１０とアルミパイプ（第２部材）２０をかしめ接合する接合方法について説明する。

図１Ａに示すように、鋼製部品１０はハイテンション鋼からなるチャンネル型の形状である。鋼製部品１０は、底壁（第１部分）１１と、底壁１１から鉛直上方へ延びる２つの側壁１２，１３と、２つの側壁１２，１３からそれぞれ水平方向外側へ延びる上壁１４を備える。底壁１１には、アルミパイプ２０を挿通可能な穴部（第１穴部）１５が設けられている。アルミパイプ２０はアルミニウム合金からなる中空状で断面円形であり、軸線Ｌ方向に延びている。軸線Ｌは、アルミパイプ２０の中心と、鋼製部品１０の穴部１５の中心とを通っている。

図１Ｂに示すように、アルミパイプ２０及び鋼製部品１０は、アルミパイプ２０が内側から外側に向かって拡大変形して図において上側の端部２１が押し潰されることで、鋼製部品１０の穴部１５にかしめ接合されている。鋼製部品１０の穴部１５の形状と寸法は、アルミパイプ２０の断面形状と相似形で、アルミパイプ２０が挿通可能な範囲で極力小さい方が好ましい。

鋼製部品１０とアルミパイプ２０のかしめ接合は、以下の手順で実行される。

図２Ａから図２Ｄに示すように、鋼製部品１０とアルミパイプ２０のかしめ接合は、ゴム（弾性体）３０を使用する。

まず、図２Ａのように、鋼製部品１０の穴部１５にアルミパイプ２０を挿通し、アルミパイプ２０の内部にゴム３０を挿入し、プレス装置４０にセットする。ただし、アルミパイプ２０は、内部にゴム３０を挿入された状態で穴部１５に挿通されてもよい。プレス装置４０は、圧子４３及び受座４２を備える。圧子４３は平坦な下面を有し、下面で鋼製部品１０又はゴム３０を押圧する。受座４２は、平坦な上面を有し、上面には鋼製部品１０及びゴム３０が載置されている。ゴム３０は、アルミパイプ２０に挿入可能な径の円柱形状であり、アルミパイプ２０よりも全長が長いものが使用されている。従って、セットされた状態では、ゴム３０はアルミパイプ２０の上端から部分的に突出している。このため、プレス装置４０がプレスを開始して受座４２と圧子４３が相対的に接近すると、ゴム３０が最初に押圧される。ただし、必ずしもゴム３０はアルミパイプ２０の上端から突出している必要はなく、アルミパイプ２０の上端と面一又は内部に収容されていてもよい。

次に、図２Ｂのように、プレス装置４０によりゴム３０に対して軸線Ｌ方向に圧縮の外力を付与する。ゴム３０は軸線Ｌ方向の寸法が小さくなるにつれて、径方向の寸法が拡大する。このようにゴム３０を軸線Ｌから外側に向けて弾性変形（膨張）させ、アルミパイプ２０を拡大変形させる。そして、図２Ｃのように、プレス装置４０によりさらに圧縮することで、アルミパイプ２０をさらに拡大変形させ、同時にアルミパイプ２０の図において上側の端部２１を鋼製部品１０に向けて折り曲げて押し潰し、鋼製部品１０とかしめ接合する。

かしめ接合後、図２Ｄのように、プレス装置４０の圧縮力が除去されたゴム３０は、自身の弾性力により元の形状に復元し、容易にアルミパイプ２０から取り除くことができる。

この方法によれば、ゴム３０を外側へ膨張させてアルミパイプ２０を均等に拡大変形することで、局所的な変形を防止し、各部材１０，２０に対する負荷を軽減できる。これは軸線Ｌ方向に圧縮されたゴム３０が内側から外側に向かって均等に膨張する性質を利用し、アルミパイプ２０を均等に変形できるためである。従って、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方法と比べて簡単な方法である。

電磁成形は、導電材料にのみ使用可能であり、断面形状や寸法についても使用するコイルによって制約がある。これに対し、この方法は材質によらず、断面形状や寸法に関する制約もない。また、ゴム３０に圧縮力を付加する設備で実行可能なため、電磁成形のように大容量のコンデンサを要する電気的な設備も不要である。

以上より、この方法によれば、２つの部材を接合でき、低コストかつ簡易にマルチマテリアル化を実行できる。従って、上述のように、ハイテンション鋼製とアルミニウム合金製の２部品以外にも様々な材質の部材に対してこの方法は使用可能である。これは以降の実施形態においても同様である。

アルミパイプ２０の内側に挿入されるゴム３０の材質は、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）、又はシリコンゴムのいずれかを用いることが好ましい。また、これらのゴム３０の硬度はショアＡで３０以上であることが好ましい。

なお、アルミパイプ２０に挿入されるのはゴム３０に限定されない。例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、内部に気体又は液体を封入された流体封入部材３２をゴム３０の代わりに使用してもよい。また、圧縮力で外側へ膨張し、アルミパイプ２０を拡大変形できるものであればこれ以外でも使用可能である。好ましくは、圧縮力に応じて外側へ膨張する際、ゴム３０のように均等に変形する部材である方がよい。

また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、鋼製部品１０の底壁１１に設けられた穴部１５の形状と寸法は、嵌合されるアルミパイプ２０の断面形状と相似形でなくともよい。具体的には、図４Ａのように円形の穴部１５を有する鋼製部品１０と断面四角形のアルミパイプ２０をかしめ接合することもでき、図４Ｂのように四角形の穴部１５を有する鋼製部品１０と断面円形のアルミパイプ２０をかしめ接合することもできる。

また、図５Ａから図５Ｃに示すように、鋼製部品１０の変形防止、アルミパイプ２０の損傷低減、及びかしめ強度向上のために、穴部１５にバーリング加工(フランジアップ)を施してもよい。バーリング加工の形状は、例えば図５Ａから図５Ｃに示すように様々な断面形状が考えられる。図５Ａでは肩部１５ａの半径を大きくしている。図５Ｂでは肩部１５ａを面取りしている。図５Ｃではロール加工を採用している。これらにより、鋼製部品１０の強度が高い場合でも、鋼製部品１０の加工割れを効果的に防止できる。

バーリング加工の向きについては図において上向き又は下向きのいずれであってもよい。好ましくは、図２Ａに２点鎖線で示すように、バーリング加工で曲げ起こした部分が鋼製部品１０の表面に出現しないように、図において下向きに形成するほうがよい。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、バーリング加工を施す穴部１５の形状は円形（図６Ａ参照）や四角形（図６Ｂ参照）など様々な形状が考えられる。特に穴部１５が多角形の場合は、図６Ｂに示すように、コーナー部１５ｂを切り欠き、直辺部１５ｃのみを曲げ起こすことでコーナー部１５ｂの割れを防止できる。

（第２実施形態）
図７Ａ及び図７Ｂに示す本実施形態の接合方法は、外枠金型４１に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図７Ａに示すように、本実施形態では、外枠金型４１を使用して鋼製部品１０とアルミパイプ２０をかしめ接合する。外枠金型４１は、アルミパイプ２０と同心の円筒状である。外枠金型４１は、受座４２と鋼製部品１０の間であって、アルミパイプ２０の外側に配置されている。プレス装置４０にセットされた状態では、アルミパイプ２０と外枠金型４１の間には隙間が設けられている。この状態で、図７Ｂに示すように、圧子４３により押圧することで、アルミパイプ２０が拡大変形した際に外枠金型４１の内面形状になじませることができる。

この方法によれば、図８Ａから図８Ｃに示すように、外枠金型４１の内面形状を円筒形状（図８Ａ参照）以外に、六角形状（図８Ｂ参照）や十字形状（図８Ｃ参照）のように様々な多角形状とすることが可能である。これらの形状については、部品性能の観点などから適宜選択できる。例えば、アルミパイプ２０が自動車部品の１つであるバンパーステイである場合、外枠金型４１の内面に微小な凹凸を付与しておけば、アルミパイプ２０にこの微小な凹凸形状が転写され、衝突時の衝突エネルギーの吸収性能を向上できる。

（第３実施形態）
図９Ａから図１０Ｂに示す本実施形態の接合方法は、アルミパイプ２０の拡大変形領域２２に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図９Ａに示すように、本実施形態では、アルミパイプ２０に挿入するゴム３０の長さを短くし、アルミパイプ２０の接合部付近にのみゴム３０が配置されている。また、受座４２は円柱状の上方へ延びる凸部４２ａを有し、凸部４２ａはアルミパイプ２０に挿入され、ゴム３０を支持している。つまり、ゴム３０の下端は凸部４２ａの上端に当接し、ゴム３０の上端は圧子の下端に当接している。

この方法によれば、ゴム３０が配置されていない部分には外側への拡大変形力が作用しない。従って、図９Ｂに示すように、アルミパイプ２０の拡大変形領域２２を制限し、アルミパイプ２０の接合部の近傍のみを拡大変形させて鋼製部品１０とかしめ接合できる。前述の第１及び第２実施形態のようアルミパイプ２０の概ね全体を変形させるか、又は本実施形態のようにアルミパイプ２０を部分的に変形させるかは、部品性能との関係などで適宜選択すればよい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、アルミパイプ２０の周囲に拡大変形を規制する円筒状の外枠金型４４を配置してもよい。外枠金型４４は、接合部の近傍のみ拡大変形するように、接合部近傍において内径が大きく形成された拡径部４４ａを上端に有する。拡径部４４ａ以外の内径はアルミパイプ２０の外径と概略等しい。従って、外枠金型４４を使用すると、アルミパイプ２０の接合部近傍のみが拡大変形するように拡大変形領域２２を高精度に制御できる。

（第４実施形態）
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す本実施形態の接合方法は、圧子４３の形状に関する部分以外の構成は図１０Ａ及び図１０Ｂの第３実施形態と同様である。従って、図１０Ａ及び図１０Ｂ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。

図１１Ａに示すように、本実施形態のプレス装置４０が備える圧子４３は下向きに先細り形状の円錐台形状であり、凸部４３ａ及びつば部４３ｂを有する。鋼製部品１０の図において上側に突出したアルミパイプ２０の端部２１の拡大変形には高い成形力が必要となる場合があり、ゴム３０の変形のみではかしめが不十分であったり、ゴム３０の大変形でその耐久性が問題となったりする場合がある。そのような場合には、本実施形態の方法が有効である。

図１１Ｂに示すように、成形の終期に、鋼製部品１０の上側に突出したアルミパイプ２０の図において上側の端部２１がゴム３０を介することなく圧子４３の凸部４３ａに直接外側へ押し拡げられ、さらには鋼製部品１０へ向かって折り曲げられる。これにより、より強固にかしめ接合できる。また、ゴム３０に過度の負荷が作用しないのでゴム３０の耐久性が向上する。

（第５実施形態）
図１２Ａ及び図１２Ｂに示す本実施形態の接合方法は、圧子４３及び受座４２の形状に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図１２Ａに示すように、本実施形態では、受座４２は、上方へ延びる円柱状の凸部４２ａと、凸部４２ａの周囲に設けられたつば部４２ｂとを備える。圧子４３は、下方へ延びる円柱状の凸部４３ａと、凸部４３ａの周囲に設けられたつば部４３ｂとを備える。凸部４２ａ，４３ａは、それぞれアルミパイプ２０に挿入されている。

図１２Ｂに示すように、プレスの際、つば部４２ｂ，４３ｂはアルミパイプ２０のそれぞれの端部と当接する。これにより、つば部４２ｂ，４３ｂによりアルミパイプ２０に対して軸線Ｌ方向に圧縮力が付与される。

この方法によれば、アルミパイプ２０も軸線Ｌ方向に圧縮することでアルミパイプ２０の外側方向の拡大変形を補助できる。即ち、ゴム３０によるアルミパイプ２０の内側からの拡大変形力と合わせて、より確実にアルミパイプ２０を拡大変形させ、かしめ接合できる。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、アルミパイプ２０のうち、拡大変形させない部分（本実施形態では端部２１）の外側に外枠４５を配置することも有効である。外枠４５は円筒状でアルミパイプ２０の端部２１の周囲に配置されている。外枠４５を配置することで、アルミパイプ２０の端部２１の変形を規制し、使用用途に応じた形状にできる。

（第６実施形態）
図１４Ａから図１７Ｂに示す本実施形態の接合方法は、接合部の数に関する部分以外の構成は図２Ａから図２Ｄの第１実施形態と同様である。従って、図２Ａから図２Ｄ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。

図１４Ａに示すように、本実施形態では、鋼製部品１０とアルミパイプ２０を２箇所でかしめ接合する。鋼製部品１０は、閉断面を構成する底壁１１と、底壁１１に平行に配置された上壁（第２部分）１４と、これらを接続する２つの側壁１２，１３とを備える。底壁１１には、穴部１５（第１穴部）が設けられている。上壁１４には、穴部１７（第２穴部）が設けられている。図１４Ｂに示すように、アルミパイプ２０は、この２箇所の穴部１５，１７に対してかしめ接合されている。

図１６はかしめている際の断面図を示す。２箇所の穴部１５，１７に対するかしめ接合のうち、図において上側の穴部１７に対しては、第１実施形態と同様にアルミパイプ２０の端部２１を圧子４３により鋼製部品１０に向かって折り曲げて押し潰し、さらにアルミパイプ２０を拡大変形してかしめ接合している。図において、下側の穴部１５に対しては、アルミパイプ２０を拡大変形させるのみでかしめ接合している。

本実施形態のように２箇所でかしめ接合することで、１箇所でのかしめ接合の場合と比べ、接合強度をさらに向上させることができる。特に、ゴム３０を使用してかしめ接合する方法は、使用設備も１箇所のかしめ接合の場合と同じであり、複数箇所のかしめ接合に簡単に対応できるため有効である。

２箇所で接合する際の鋼製部品１０又はアルミパイプ２０の形状はこれに限定されない。例えば、鋼製部品１０は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すようにハットチャンネル型であってもよいし、他の形状であってもよい。

また、図１７Ａに示すように、かしめ接合する際にはアルミパイプ２０の全体を自由に拡大変形させてもよい。図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明した外枠金型４４を用いて、図１７Ｂに示すように、アルミパイプ２０の接合部近傍のみを拡大変形させてかしめ接合してもよい。

（第７実施形態）
図１８Ａ及び図１８Ｂに示す本実施形態の接合方法は、接合箇所及びビード部１２ａ，１３ａに関する部分以外の構成は図１６の第６実施形態と同様である。従って、図１６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。

図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、本実施形態では、鋼製部品１０には、２つの側壁１２，１３にそれぞれビード部１２ａ，１３ａが設けられている。ビード部１２ａ，１３ａは、内向きに凸形状であり、軸線Ｌ方向に延びている。アルミパイプ２０は、底壁１１の穴部１５及び２つの側壁１２，１３のビード部１２ａ，１３ａの全てに対してかしめ接合されている。

図１８Ｂに示すように、側壁１２，１３のビード部１２ａ，１３ａも含めてかしめ接合することで接合強度をさらに向上できる。また、ビード部１２ａ，１３ａを含めてかしめ接合しているため、構成部品１０に対するアルミパイプ２０の回転を規制できる。このように、ビード部１２ａ，１３ａは、アルミパイプ２０の回転防止にも有効である。これに代えて、アルミパイプ２０の回転防止のために穴部１５の縁に切り欠き形状を付与したり、円形以外の形状としたりすることも有効である。

（第８実施形態）
図１９に示す本実施形態の接合方法は、ゴム３０が分離されていることに関する部分以外の構成は図１８Ａの第７実施形態と同様である。従って、図１８Ａ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。

図１９に示すように、本実施形態では、ゴム３０は穴部１５の付近で分離されている。この方法によれば、ゴム３０が穴部１５、即ち接合部で分離されていることで、鋼製部品１０の穴部１５及び底壁１１の変形を防止できる。具体的には、ゴム３０が分離されているため、穴部１５に対しては拡大変形力が付加されず、穴部１５及び底壁１１の元の形状を維持できる。

また、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、アルミパイプ２０に挿入される接合部で分離されたゴム３０の間に、板状のプレート３１を挿入することが好ましい。プレート３１の材質は、ゴム３０から受ける圧縮力で変形しない強度を有するものであれば、金属や樹脂などいずれの材質であってもよく、その厚みは１５ｍｍ以下であることが好ましい。

この方法によれば、プレート３１が接合部に存在することでより確実に鋼製部品１０の穴部１５及び底壁１１の変形を防止できる。プレート３１は拡大変形しないため、穴部１５に対しては拡大変形力が付加されず、穴部１５及び底壁１１の元の形状を維持できる。

図２０Ａではゴム３０を分離させ、その間にプレート３１を配置しているが、これに代えて、図２０Ｂのように部分的に材質の異なるゴム３０を使用してもよい。図２０Ｂでは、ゴムは分離されておらず一体であるが、接合部付近に高硬度部分３０ａを有する。即ち、ゴム３０は、接合部の付近の部分のみ、その硬度が高く形成されている。従って、この高硬度部分３０ａがプレート３１と同様の役割を果たし、穴部１５及び底壁１１の元の形状を維持できる。

（第９実施形態）
図２１Ａから図２２Ｂに示す本実施形態の接合方法は、鋼製部品１０が円筒状の樹脂筒部品５０に置換されていることに関する部分以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａ及び図９Ｂ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。

図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、本実施形態では、フランジを上端に有する円筒状の樹脂筒部品５０とアルミパイプ２０をかしめ接合している。樹脂筒部品５０のように、対象部材は板状でなくてもよく、また金属製でなくてもよい。先に記載したように、アルミパイプ２０は、ゴム３０が軸線Ｌ方向の圧縮力を付加された際に外側方向へ変形することにより拡大変形される。従って、電磁成形のように導電材料に限らず樹脂材料に対しても使用でき、その形状も板状に限定されない。

図２２Ａ及び図２２Ｂは、図２１Ａの樹脂筒部品とアルミパイプのかしめ接合の前後の断面図である。図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、アルミパイプ２０は、円筒状の樹脂筒部品５０の両端部で拡大変形されてかしめ接合されている。

（第１０実施形態）
自動車部品の１つであるバンパーについて、本発明を実施した例について説明する。

図２３に示すように、中央に仕切り１１１を有する閉断面の鋼製バンパービーム（第１部材）１１０に円筒形のアルミ製ステイ（第２部材）１２０をかしめ接合している。鋼製バンパービーム１１０は、両側部に開口部１１３，１１３を有し、開口部１１３，１１３は、仕切り１１１により分割されている。なお、図２３では、説明のため、鋼製バンパービーム１１０の天板１１４（図２６Ａ参照）が外された状態で示している。図２４Ａに示すように、実施に当たって、丸棒状のゴム１３０と鋼製の板状のプレート１３１、そして鋼製の細い丸棒１４０を備えるバルジング用治具１５０を使用している。ゴム（弾性体）１３０と板状のプレート１３１の中央には細い丸棒１４０が挿入可能な貫通穴１１２を設けている。丸棒１４０の一端にはゴム１３０の落下防止用のつば１４１を設けている。ゴム１３０は２分割し、その１つには丸棒１４０のつば１４１が係止可能な座ぐり１３２を設けている。そして、座ぐり１３２を下に向けたゴム１３０の上に板状のプレート１３１を載置し、その上にもう一方のゴム１３０を載置して下から丸棒１４０を挿入している。プレート１３１は、外径がφ８３．５ｍｍの円形で厚さは１０ｍｍとし、ゴム１３０は外径がφ８３．５ｍｍの円形で長さが５０ｍｍ、硬度がショアＡで９０のウレタンゴムを用いている。

図２４Ｂは、鋼製バンパービーム１１０に設けた穴（穴部）１１２（図２３参照）にアルミ製ステイ１２０を挿通し、上述のバルジング用治具１５０をアルミ製ステイ１２０に挿入した状態を示している。図２３のように、鋼製バンパービーム１１０は、板厚が１．４ｍｍの１４７０ＭＰａ級の冷延鋼板をロールフォーミングにて中央に仕切り１１１を有する閉断面形状に加工し、アルミ製ステイ１２０との接合部に外径がφ９０．２ｍｍの円形の穴１１２を空けている。このとき、中央部の仕切り１１１も一部除去している。アルミ製ステイ１２０は、Ａ６０６３のアルミニウム合金製で板厚が３ｍｍ、外径がφ９０ｍｍ、及び長さが１５０ｍｍの円形パイプを用いている。

次に、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すかしめ加工について説明する。図２５Ａは、下金型１５２の上に鋼製バンパービーム１１０とアルミ製ステイ１２０、バルジング用治具１５０をセットし、上方に押し治具１５１を配置した状態を示している。この状態をプレス装置４０（図２Ａから図２Ｄ参照）にセットし、押し治具１５１がセットされたスライドを下降させ、ゴム１３０に圧縮力を付加する。このとき、図９Ａ及び図９Ｂに示すようなアルミパイプ２０の軸線Ｌ方向の押圧は行っていない。

図２５Ｂは、スライドが下死点にあるときの状況を示している。押し治具１５１によってゴム１３０が圧縮され、水平方向に拡大変形し、アルミ製ステイ１２０をバルジ成形している。板状のプレート１３１が挿入されているため、鋼製バンパービーム１１０の接合面には過大な力が作用せずに不要な変形が抑制され、嵌合精度の高いかしめ接合が完了する。

図２６Ａ及び図２６Ｂは、かしめ接合が完了した鋼製バンパービーム１１０及びアルミ製ステイ１２０を示している。図２６Ａは鋼製バンパービーム１１０とアルミ製ステイ１２０をかしめ接合した状態の断面図で、図２６ＢはXXVI−XXVI線での断面図である。本実施例における特徴は、図２６Ｂに示すゴム１３０によるアルミ製ステイ１２０の変形拡大による、鋼製バンパービーム１１０に設けた穴１１２におけるかしめ以外に、中央の仕切り１１１でもかしめることができ、接合強度が高いことである。

（第１１実施形態）
図２７Ａから図２７Ｆに示す本実施形態の接合方法は、アルミパイプ２０が内部に仕切壁２３を有し、複数のゴム３０がアルミパイプ２０に挿入されることに関する以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａから図９Ｂ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。

図２７Ａに示すように、本実施形態のアルミパイプ２０は、軸線Ｌ方向に延びる断面が四角形の外壁２４と、外壁２４の内部に設けられた仕切壁２３とを有する。アルミパイプ２０の内部の空間は、平面視十字型の仕切壁２３によって４つに区切られている。このように仕切壁２３を設けることでアルミパイプ２０の強度を向上させることができる。また、断面形状は四角形に限定されず、任意の形状であってよい。

図２７Ｂ及び図２７Ｃに示すように、本実施形態の圧子４３は、仕切壁２３の形状に合わせて切欠部４３ｃが設けられている。切欠部４３ｃを設けたことにより、ゴム３０を押圧した際にもアルミパイプ２０と干渉することなくかしめ接合を完了できる。

このように、複数のゴム３０（本実施形態では４つ）を使用してかしめ接合するため、変形に伴う応力の集中を防止し、鋼製部材１０及びアルミパイプ２０に対する負荷を軽減できる。

また、本実施形態のゴム３０は、その形状を特に限定されない。例えば、図２７Ｄに示すように、挿入された４つのゴム３０の角をＲ面取りすることで、アルミパイプ２０の角にかかる負荷を軽減し、割れや損傷を防止してもよい。図２７Ｅに示すように、Ｒ面取りと同様に、Ｃ面取りしてもよい。図２７Ｆに示すように、挿入する４つのゴム３０の形状は、円柱状であるが、アルミパイプ２０の内側に仕切壁２３に沿って鋼製のＬ型アングル４６を配置してもよい。これにより仕切壁２３にかかる負荷を軽減して変形を抑制できる。

（第１２実施形態）
図２８Ａ及び図２８Ｂに示す本実施形態の接合方法は、構成部品１０とアルミパイプ２０が互いに傾斜した状態で接合されることに関する以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａから図９Ｂ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。

図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、本実施形態のアルミパイプ２０は、軸線Ｌに対して傾斜した端面２５を有する。構成部品１０は屈曲しており、傾斜面４２ｃに載置されている。アルミパイプ２０は、傾斜面４２ｃに傾斜した端面２５が当接した状態で載置され、構成部品１０とかしめ接合される。従って、構成部品１０とアルミパイプ２０は、互いに傾斜した状態でかしめ接合される。本実施形態のゴム３０の両端面３０ｂ，３０ｃは、アルミパイプ２０の傾斜した端面２５と平行に形成及び配置されている。また、圧子４３も押圧面４３ｄがゴム３０の端面３０ｂ，３０ｃと平行に形成されている。

このようにすることで、実用上多く見られる構成部品１０とアルミパイプ２０が互いに傾斜した状態でのかしめ接合に対応できる。具体的には、ゴム３０の両端面３０ｂ，３０ｃを接合角度と同じにすることで、ゴム３０は均一に拡大変形し、アルミパイプ２０を均一に拡管できる。

（第１３実施形態）
図２９Ａから図２９Ｄに示す本実施形態の接合方法は、構成部品１０の変形を固定治具４７により拘束した状態で接合することに関する以外の構成は図９Ａ及び図９Ｂの第５実施形態と同様である。従って、図９Ａから図９Ｂ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。

図２９Ａ及び図２９Ｂに示すように、本実施形態の構成部品１０は、底壁１１と、底壁１１から軸線Ｌ方向に延びる立壁部１８を有する。アルミパイプ２０は、かしめ接合前の断面形状が円形であってもよいし（図２９Ａ破線参照）、四角形であってもよく（図２９Ｂ破線参照）、特に形状は限定されない。構成部品１０の外側には変形を抑制するための固定治具４７が設けられている。固定治具４７は、立壁部１８に沿って配置されており、外側へ移動しないように図の矢印方向から固定されている。本実施形態では板状の固定治具４７を使用しているが、固定治具４７の形状はこれに限定されず、変形を抑制できる任意の形状であってよい。

図２９Ｃから図２９Ｅに示すように、固定治具４７が設けられていない場合、かしめ接合すると、構成部品１０が反るように変形する場合がある（図２９Ｄ参照）。しかし、固定治具４７により構成部品１０の変形を拘束することで、アルミパイプ２０の拡管変形に伴う構成部品１０の反り等の変形を抑制できる（図２９Ｅ参照）。

１０ 鋼製部品（第１部材）
１１ 底壁（第１部分）
１２，１３ 側壁
１２ａ，１３ａ ビード部
１４ 上壁（第２部分）
１５ 穴部（第１穴部）
１５ａ 肩部
１５ｂ コーナー部
１５ｃ 直辺部
１７ 穴部（第２穴部）
１８ 立壁部
２０ アルミパイプ（第２部材）
２１ 端部
２２ 拡大変形領域
２３ 仕切壁
２４ 外壁
２５ 端面
３０ ゴム（弾性体）
３０ａ 高硬度部分
３０ｂ，３０ｃ 端面
３１ プレート
３２ 流体封入部材
４０ プレス装置
４１ 外枠金型
４２ 受座
４２ａ 凸部
４２ｂ つば部
４２ｃ 傾斜面
４３ 圧子
４３ａ 凸部
４３ｂ つば部
４３ｃ 切欠部
４３ｄ 押圧面
４４ 外枠金型
４４ａ 拡径部
４５ 外枠
４６ Ｌ型アングル
４７ 固定治具
５０ 樹脂筒部品
１１０ 鋼製バンパービーム（第１部材）
１１１ 仕切り
１１２ 穴（穴部）
１１３ 開口部
１１４ 天板
１２０ アルミ製ステイ（第２部材）
１３０ ゴム（弾性体）
１３１ プレート
１３２ 座ぐり
１４０ 丸棒
１４１ つば
１５０ バルジング用治具
１５１ 押し治具
１５２ 下金型

Claims (13)

1. 第１穴部が設けられた第１部分を有する第１部材と、中空状の第２部材とを準備し、
   前記第１部材の前記第１穴部に前記第２部材を挿通して前記第１部分を貫通させ、
   前記第２部材の内部に弾性体を挿入し、
   前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して内側から外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記第１穴部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部分にかしめ接合する、部材の接合方法。
2. 前記第１部材の前記第１穴部の形状と前記第２部材の前記第１穴部に挿通される部分の断面形状は相似形である、請求項１に記載の部材の接合方法。
3. 前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記第２部材の少なくとも一部を前記外枠金型に沿うように成形してかしめ接合する、請求項１又は請求項２に記載の部材の接合方法。
4. 前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記外枠金型により前記第２部材の拡大変形を部分的に制限してかしめ接合する、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
5. 前記弾性体を圧縮する際、前記第２部材も前記軸線方向に圧縮する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
6. 前記第１穴部の縁はバーリング加工されている、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。
7. 前記第１穴部が設けられている面とは異なる面に前記軸線方向に向かって凸状のビード部が形成されており、前記ビード部を含めてかしめ接合する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
8. 前記第１部材は第２穴部を有する第２部分を備え、前記第１穴部及び前記第２穴部において前記第２部材とかしめ接合する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
9. 前記弾性体は前記第１部材と前記第２部材との接合部で分離されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
10. 分離されている前記弾性体の間にプレートが挿入されている、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
11. 前記第２部材は、内側に仕切壁を設けられ、前記軸線方向に延びる外壁を備え、
    前記仕切壁によって仕切られた空間に複数の前記弾性体を挿入してかしめ接合する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
12. 前記第２部材は、前記軸線に対して傾斜した端面を備え、
    前記弾性体の前記軸線方向の両端面は、前記傾斜した端面と平行である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
13. 前記第１部材は、前記軸線に対して平行な立壁部を備え、
    前記立壁部の変形を固定治具により拘束してかしめ接合する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の部材の接合方法。

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