JP4294168B2 - 接合継手構造及び金属製中空材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板状部を有する２個の金属製接合部材が、互いに板状部において接合されているＴ形（Ｌ形を含む）継手等の接合継手構造に関し、この接合継手構造は、例えば、複数個の分割片から組立製作された金属製中空材に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
例えばアルミニウム（その合金を含む、以下同じ）製中空材は、従来、ポートホールダイス又はマンドレル押出方法により製作されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、高価なダイスを用いなければならないので、製造コストが高くついてしまうし、押出可能なサイズが最大３５０〜４００ｍｍであるから、大口径の中空材を得ることができないという難点があった。
【０００４】
この難点を解消するために、中空材を分割構成することにし、これら分割片を順次、接合していくことにより、大口径の中空材を製作する方法が提案される。この方法において、分割片の接合手段としては、ＭＩＧ、ＴＩＧ等の溶融溶接又は固相接合の一種である摩擦撹拌接合を用いることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、溶融溶接を用いた場合には、接合の際に発生する熱つまり接合熱がかなり大きいので、接合部に熱歪みや割れが発生するという難点がある。
【０００６】
一方、摩擦撹拌接合を用いた場合には、接合熱が小さく、そのため熱歪みや割れ等の接合不良が発生しない等という利点がある反面、次のような欠点があった。この欠点を図８及び図９に基づいて説明する。
【０００７】
図８及び図９は、４個の平板状の分割片（110 ）（120 ）（130 ）（140 ）を用い、これら分割片（110 ）（120 ）（130 ）（140 ）の側縁部を順次、摩擦撹拌接合により接合していくことにより、断面４角形状の中空材を製作する方法を示している。
【０００８】
図８（ａ）において、（150 ）は摩擦撹拌接合用の接合工具である。この接合工具（150 ）は、径大の円柱状回転子（151 ）と、該回転子（151 ）の端面（151a）軸線上に設けられた、加工ヘッドとなる径小のピン状プローブ（152 ）とを備えている。また、（110 ）は第１分割片、（120 ）は第２分割片であり、これら両分割片（110 ）（120 ）は、第１分割片（110 ）の右側縁部（111 ）の内面（111c）と第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）の端面（121a）とが突き合わされた状態で、配置されている。同図において、（Ｂ’）は、第１分割片（110 ）の右側縁部（111 ）の内面（111c）と第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）の端面（121a）との突合せ部である。
【０００９】
この接合工具（150 ）を用いて前記第１及び第２分割片（110 ）（120 ）を摩擦撹拌接合する場合は、同図（ａ）に示すように、接合工具（150 ）のプローブ（152 ）を回転させながら、該プローブ（152 ）を突合せ部（Ｂ’）に第１分割片（110 ）の右側縁部（111 ）の外面（111b）から挿入する。この挿入は、プローブ（152 ）の先端が第１分割片（110 ）の右側縁部（111 ）の肉厚を越えて第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）の端面（121a）に挿入されるまで行う。更に、回転子（151 ）の端面（151a）が第１分割片（110 ）の右側縁部（111 ）の外面（111b）に当接するまで行うことが、摩擦熱をより多く発生させることができる点等で、望ましい。
【００１０】
そして、プローブ（152 ）を挿入状態で突合せ部（Ｂ’）に沿って相対的に移動させる。これにより、第１分割片（110 ）と第２分割片（120 ）とが、突合せ部（Ｂ’）におけるプローブ（152 ）の通過部分及びその近傍において接合される。同図（ｂ）において、（W1’）は突合せ部（Ｂ’）に形成された接合部であって、この接合部（W1’）はプローブ（152 ）の径寸法に対して同寸乃至若干大寸の幅を有している。
【００１１】
しかしながら、接合工具（150 ）のプローブ（152 ）は、これを挿入し易くするために、その径寸法が一般に３〜４ｍｍといった小径に設定されており、また上述したように摩擦撹拌接合では、プローブ（152 ）の径寸法に対して同寸乃至若干大寸の幅を有する接合部（W1’）しか形成されないことから、第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）の厚さ寸法（即ち上側縁部（121 ）の端面（121a）の幅寸法）が例えば５ｍｍ以上である場合には、突合せ部（Ｂ’）を部分的にしか接合することができないことになり、接合面積が小さく、強度面に不安があった。なお、図示していないが、突合せ部（Ｂ’）に挿入したプローブ（152 ）を、突合せ部（Ｂ’）においてジグザクに移動させれば、接合面積が増加するので継手強度を高くすることができるが、これによれば、接合操作が極めて面倒になり、接合作業能率が低下するという新たな問題が生じることになる。
【００１２】
一方、図９（ａ）に示すように、接合工具（150 ）のプローブ（152 ）を、突合せ部（Ｂ’）に、第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）の外面（121b）から挿入して突合せ部（Ｂ’）を摩擦撹拌接合する場合には、同図（ｂ）に示すように、第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）がプローブ（152 ）の挿入圧を受けて内側に押し込まれる等して、突合せ部（Ｂ’）が開いてしまうという問題が生じる。このように突合せ部（Ｂ’）が開いてしまうと、形成される接合部にずれが発生するから接合状態の良好な接合部を形成することができなくなるし、寸法精度が低下するという問題が発生する。
【００１３】
これに対して、同図（ｃ）に示すように、中空部（Ｈ’）内に、所定長さを有する棒状の支持部材（160 ）を嵌挿し、この支持部材（160 ）で第２分割片（120 ）を内側から支持すれば、第２分割片（120 ）の上側縁部（121 ）が押し込まれる不具合を防止することができるが、この方法では、支持部材（160 ）の嵌挿作業及び抜出作業を別途、行う必要があり、そのため接合作業能率が低下するという問題が発生する。
【００１４】
この発明は、上記のような技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、熱歪み、割れ、ずれ等の接合不良が回避されたつまり良好な接合状態を有し、かつ高い継手強度を有する接合継手構造及び金属製中空材を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１のものは、第１板状部を有する金属製第１接合部材と、第２板状部を有する金属製第２接合部材とが、前記第１及び第２板状部において接合されている接合継手構造であって、前記第１板状部の一方の片面と、前記第２板状部の端面とが、突き合わされるとともに、前記第１板状部の一方の片面における前記第２板状部の端面との突合せ面の近傍に設けられた凸部の側面と、前記第２板状部の一方の片面とが、当接され、この状態で、前記凸部の側面と前記第２板状部の一方の片面との当接部が、この当接部に接合工具の加工ヘッドを前記第１板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されていることを特徴としている。
【００１６】
これによれば、第１接合部材の第１板状部と第２接合部材の第２板状部との接合手段として、接合熱が溶融溶接に比して小さいという特徴を有する摩擦撹拌接合を採用することにより、熱歪みや割れの発生が防止される。
【００１７】
また、凸部の側面と第２板状部の一方の片面との当接部が、この当接部に接合工具の加工ヘッドを第１板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されることにより、第２板状部が薄肉のものである場合はもとより、第２板状部が厚肉のものである場合であっても、第２板状部と第１板状部とがしっかりと接合される。
【００１８】
すなわち、摩擦撹拌接合を行う場合において、従来のように、加工ヘッドを突合せ部に第１板状部の他方の片面から挿入する場合には、接合面積は加工ヘッドの径寸法により決定されることになる。そのため、第２板状部が加工ヘッドの径寸法よりも大寸の厚さ寸法を有する場合には、該第２板状部をしっかりと接合することができない。そこで、この発明では、加工ヘッドを凸部の側面と第２板状部の一方の片面との当接部に第１板状部の他方の片面から挿入する。こうすることにより、接合面積が加工ヘッドの径寸法に依存しなくなる。したがって、凸部の突出高さを高く設定する等して凸部の側面の面積を増やすことにより、接合面積を簡単に増加させることができるようになる結果、第２板状部が厚肉のものである場合であっても、該第２板状部と第１板状部とを強固に接合することができるようになる。
【００１９】
また、この第１発明において、前記第１板状部の一方の片面と前記第２板状部の端面との突合せ部が、この突合せ部に接合工具の加工ヘッドを前記第２板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されている場合には、摩擦撹拌接合の際に、凸部が第２板状部を支持する支持部として機能し、このため、突合せ部に加工ヘッドを第２板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により突合せ部を接合する場合であっても、加工ヘッドの挿入圧により生じる第２板状部の位置ずれが防止される。この結果、接合部にずれが発生しなくなり、もって接合状態の良好な接合部が形成される。もとより、第１板状部と第２板状部とは、当接部と突合せ部の２箇所で接合されることになるから、第１板状部と第２板状部とが更に強固に接合される。
【００２０】
また、この発明の第２のものは、断面４角形状に形成されるとともに、４箇所のコーナー部のうちの少なくとも２箇所のコーナー部において分割された金属製中空材であって、中空部を中心に周方向に隣接する分割片同士の隣接部において、一方の分割片の側縁部内面と、他方の分割片の側縁部端面とが、突き合わされるとともに、前記一方の分割片の中間部内面に設けられた凸部の側面と、前記他方の分割片の側縁部内面とが、当接され、この状態で、前記凸部の側面と前記他方の分割片の側縁部内面との当接部が、この当接部に接合工具の加工ヘッドを前記一方の分割片の側縁部外面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されていることを特徴としている。
【００２１】
これによれば、中空材が複数個の分割片から組立製作されたものであることにより、中空材の口径寸法に関する設定自由度が高くなる。したがって、分割片として、幅寸法が大寸のものを用いて組み立てることにより、大口径の中空材が簡単に得られる。また、一方の分割片と他方の分割片との接合手段として、摩擦撹拌接合を採用することにより、熱歪みや割れの発生が防止される。
【００２２】
さらに、凸部の側面と他方の分割片の側縁部内面との当接部が、この当接部に接合工具の加工ヘッドを第１板状部の他方の側縁部片面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されることにより、上記第１発明と同様の理由により、他方の分割片が薄肉のものである場合はもとより、他方の分割片が厚肉のものである場合であっても、他方の分割片と一方の分割片とがしっかりと接合される。
【００２３】
また、この第２発明において、前記一方の分割片の側縁部内面と前記他方の分割片の側縁部端面との突合せ部が、この突合せ部に接合工具の加工ヘッドを前記他方の分割片の側縁部外面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されている場合には、接合時に第２分割片の位置ずれが発生しなくなるし、当接部と突合せ部の２箇所で接合されるから、一方の分割片と他方の分割片とが更に強固に接合され、もって強度的信頼性の高い中空材が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２５】
図１において、（P1）はこの第１実施形態の所定長さを有するパイプ状のアルミニウム製中空材である。この中空材（P1）は、断面長方形乃至正方形状に形成されており、４箇所の直角コーナー部を有するとともに、これら４箇所のコーナー部において分割されているものである。つまり、この中空材（P1）は、図３に示すように、４個の幅広平板状の分割片（10）（20）（30）（40）から組立製作されたものであって、５００×５００ｍｍを越える外径を有している。
【００２６】
各分割片（10）（20）（30）（40）は、製作される中空材（P1）が高強度なものになるよう、いずれも５ｍｍ以上の厚さ寸法を有している。さらに、各分割片（10）（20）（30）（40）は、２個の平板状の小分割片（11、11）（21、21）（31、31）（41、41）から構成されており、これら小分割片は全て押出形材から製造されたものである。そして、対応する２個の小分割片（11、11）の側縁部の端面同士が突き合わされ、かつこの突合せ部が摩擦撹拌接合により接合（接合部W3）されることにより、両小分割片（11、11）が一体化され、これによって前記の幅広の分割片（10）が形成されている。このように、分割片（10）として、複数個の小分割片（11、11）の突合せ接合品を用いることにより、簡単に分割片（10）の幅寸法を大寸に設定することができるから、ダイスを用いた押出方法では製作できなかった、５００×５００ｍｍを越える外径を有する大口径の中空材（P1）であっても、これを簡単に製作することができる。
【００２７】
而して、この中空材（P1）は、図２に示すように、中空部（Ｈ）を中心に周方向に隣接する分割片（10）（20）同士の隣接部において、一方の分割片（10）と他方の分割片（20）とが、断面Ｌ字状をなして、対応する側縁部（12）（22）において摩擦撹拌接合により接合されことにより、一体化されたものである。
【００２８】
ここで、説明の便宜上、図２（ａ）において、中空部（Ｈ）の位置に対して上側に配置された分割片（10）を第１分割片、右側に配置された分割片（20）を第２分割片、下側に配置された分割片（30）を第３分割片、及び左側に配置された分割片（40）を第４分割片と呼ぶことにする。
【００２９】
第１〜第４分割片（10）（20）（30）（40）は、次のように構成されている。
【００３０】
すなわち、図４に示すように、第１分割片（10）の左右の側縁部（14）（12）の内面（14c ）（12c ）はともに、第２及び第４分割片（20）（40）の上側縁部（22）（42）の端面（22a ）（42a ）に突き合わされる突合せ面となる部位である。
【００３１】
さらに、同図に示すように、この第１分割片（10）の幅方向中間部の右側縁部（12）寄りの位置（即ち、前記突合せ面（12c ）の近傍）の内面には、断面方形状の凸部（13）が長さ方向に沿って一体に設けられている。また同じく、この第１分割片（10）の幅方向中間部の左側縁部（14）寄りの位置の内面には、断面方形状の凸部（15）が長さ方向に沿って一体に設けられている。これら２個の凸部（13）（15）の突出高さは、その側面（13a ）（15a ）の面積を大きくして接合面積を増大させるために、後記する接合工具（50）のプローブ（52）の径寸法よりも大寸に設定されている。このように接合面積を増大させることにより、第２及び第４分割片（20）（40）が５ｍｍ以上の厚さ寸法を有するものであっても、これを強固に接合することができるようになる。
【００３２】
第３分割片（30）は、上記第１分割片（10）と同一構成を有するもので、その構成を簡単に説明すれば、第３分割片（30）の左右の側縁部（34）（32）の内面（34c ）（32c ）は、第２及び第４分割片（20）（40）の下側縁部（24）（44）の端面（24a ）（44a ）に突き合わされる突合せ面となる部位であり、またこの第３分割片（30）の幅方向中間部の左右の側縁部（34）（32）寄りの位置の内面には、凸部（35）（33）が設けられている。同図において、（35a ）（33a ）はこれら凸部（35）（33）の側面を示している。また、（32a ）及び（32b ）は、第３分割片（30）の右側縁部（32）の端面及び外面を示し、（34a ）及び（34b ）は第３分割片（30）の左側縁部（34）の端面及び外面を示している。一方、（24b ）及び（24c ）は第２分割片（20）の下側縁部（24）の外面及び内面を示し、（44b ）及び（44c ）は第４分割片（40）の下側縁部（44）の外面及び内面を示している。
【００３３】
次に、この中空材（P1）を、その製作方法に基づいて、第１分割片（10、第１接合部材）と第２分割片（20、第２接合部材）とを接合一体化する場合を中心に説明する。
【００３４】
まず、前記第１分割片（10）の右側縁部（12）の内面（12c ）と第２分割片（20）の上側縁部（22）の端面（22a ）とを、面接触状態に突き合わせるとともに、第１分割片（10）の凸部（13）の側面（13a ）と第２分割片（20）の上側縁部（22）の内面（22c ）とを、面接触状態に当接させる。これにより、両分割片（10）（20）の位置決めが精度良く行われる。
【００３５】
そして、図５に示すように、摩擦撹拌接合によって、まず、凸部（13）の側面（13a ）と第２分割片（20）の上側縁部（22）の内面（22c ）との当接部（Ｃ）を接合する。
【００３６】
この摩擦撹拌接合を説明すれば、（50）は摩擦撹拌接合用の接合工具であって、この接合工具（50）は、径大の円柱状回転子（51）と、該回転子（51）の端面（51a ）の軸線上に設けられた、加工ヘッドとなる径小のピン状プローブ（52）とを備えている。前記回転子（51）及びプローブ（52）はともに、第１及び第２分割片（10）（20）よりも硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱材料から形成されている。また、前記プローブ（52）は、これを分割片（10）に挿入し易くするため、その径寸法が例えば３〜４ｍｍに設定されている。また、このプローブ（52）の周面には、軟化部撹拌用凸部（図示せず）が設けられている。
【００３７】
この接合工具（50）を用い、同図（ａ）に示すように、回転子（51）を回転させることによりプローブ（52）を回転させながら、該プローブ（52）を当接部（Ｃ）に第１分割片（10）の右側縁部（12）の外面（12b ）から挿入する。挿入は、同図（ｂ）に示すように、プローブ（52）が当接部（Ｃ）の全域に亘って挿入されるまで、行う。このとき、回転子（51）の端面（51a ）は、第１分割片（10）の右側縁部（12）の外面（12b ）に当接した状態になっている。そして、プローブ（52）を挿入状態で当接部（Ｃ）に沿って真っ直ぐに相対的に移動させる。
【００３８】
プローブ（52）の回転により発生する摩擦熱、あるいは更に回転子（51）の端面（51a ）と第１分割片（10）の右側縁部（12）の外面（12b ）との摺動に伴い発生する摩擦熱により、プローブ（52）との接触部及びその近傍が軟化し、且つ該軟化部分がプローブ（52）の回転により撹拌されるとともに、プローブ（52）の移動に伴って該軟化撹拌部分がプローブ（52）の通過溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に失って冷却固化される。この現象がプローブ（52）の移動に伴って順次、繰り返されていき、最終的に当接部（Ｃ）がその全長に亘って接合される。このように当接部（Ｃ）が摩擦撹拌接合により接合されることにより、図６（ａ）に示すように、この当接部（Ｃ）に、プローブ（52）の径寸法に対して同寸乃至若干大寸の幅を有する接合部（W1）が当接部（Ｃ）に沿って形成される。
【００３９】
次いで、同図（ｂ）に示すように、第１分割片（10）の右側縁部（12）の内面（12c ）と第２分割片（20）の上側縁部（22）の端面（22a ）との突合せ部（Ｂ）を、摩擦撹拌接合によって接合する。
【００４０】
この摩擦撹拌接合の接合操作を説明すれば、次のとおりである。すなわち、突合せ部（Ｂ）に接合工具（50）のプローブ（52）を、第２分割片（20）の上側縁部（22）の外面（22b ）から挿入する。挿入は、プローブ（52）が突合せ部（Ｂ）の全域に亘って挿入されるまで、行う。このとき、回転子（51）の端面（51a ）は、突合せ部（Ｂ）を跨いで、第２分割片（20）の上側縁部（22）の外面（22b ）と第１分割片（10）の右側縁部（12）の端面（12a ）とに当接した状態になっている。而して、このプローブ（52）の挿入に際して、第１分割片（10）と第２分割片（20）とは、予め、当接部（Ｃ）において接合されているから、プローブ（52）の挿入圧を受けて突合せ部（Ｂ）が開いてしまう不具合は発生しない。すなわち、両分割片（10）（20）を突合せ状態に保持するための手段を別途講じる必要がなくなるから、接合作業を能率的に行うことができる。加えて、凸部（13）が第２分割片（20）の上側縁部（22）を内側から支持する支持部として機能するから、プローブ（52）の挿入圧により生じる第２分割片（20）の位置ずれも阻止することができる。
【００４１】
次いで、プローブ（52）を、挿入状態でかつ回転子（51）を第２分割片（20）の上側縁部（22）の外面（22b ）と第１分割片（10）の右側縁部（12）の端面（12a ）とに押し付けた状態で、突合せ部（Ｂ）に沿って真っ直ぐに相対的に移動させる。これにより、突合せ部（Ｂ）がその全長に亘って接合され、図２（ｂ）に示すように、この突合せ部（Ｂ）に、プローブ（52）の径寸法に対して同寸乃至若干大寸の幅を有する接合部（W2）が突合せ部（Ｂ）に沿って形成される。
【００４２】
このように当接部（Ｃ）と突合せ部（Ｂ）の２箇所が接合されることにより、第１分割片（10）と第２分割片（20）とが極めて強固に接合される。
【００４３】
以上の接合作業を、第１分割片（10）と第４分割片（40）、第３分割片（30）と第２分割片（20）、及び第３分割片（30）と第４分割片（40）を接合する場合について同様に行うことにより、最終的に、図１及び図２に示した所望する中空材（P1）が製作される。
【００４４】
こうして得られた中空材（P1）においては、熱歪み、割れ、ずれ等の接合不良が殆ど発生しておらず、また隣接する分割体（10、20）（20、30）（30、40）（40、10）同士が精度良く位置決めされるとともに、プローブ（52）の挿入圧及び回転子（51）の押付け圧により生じる突合せ部（Ｂ）の開きが阻止された状態で、接合されているから、極めて良好な接合状態を有している。
【００４５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、この発明の第２及び第３実施形態の中空材（P2）（P3）を示している。以下、この第２及び第３実施形態の中空材（P2）（P3）を、上記第１実施形態のもの（P1）との相異点を中心に説明する。
【００４６】
図７（ａ）に示した第２実施形態の中空材（P2）は、４箇所のコーナー部のうちの相隣接する２箇所のコーナー部において分割されたもので、平板状の第１分割片（60）と、断面コ字状の第２分割片（70）とから組立製作されたものである。この中空材（P2）においては、前記第１分割片（60）の幅方向中間部の内面に、幅広の凸部（61）が１個、長さ方向に沿って一体に設けられている。そして、第１分割片（60）の左右の側縁部（63）（62）の内面（63c ）（62c ）と、第２分割片（70）の左右の上側縁部（72）（71）の端面（72a ）（71a ）とが、突き合わされるとともに、凸部（61）の左右の側面（61a ）（61a ）と、第２分割片（70）の左右の上側縁部（72）（71）の内面（72c ）（71c ）とが、当接されている。そして、当接部（Ｃ）（Ｃ）が、この当接部に第１分割片（60）の左右の側縁部（63）（62）の外面（63b ）（62b ）から接合工具のプローブを挿入した摩擦撹拌合により、接合されており、更に前記突合せ部（Ｂ）（Ｂ）が、この突合せ部（Ｂ）（Ｂ）に第２分割片（70）の左右の上側縁部（72）（71）の外面（72b ）（71b ）から接合工具のプローブを挿入した摩擦撹拌接合により、接合されており、これにより第１分割片（60）と第２分割片（70）とが一体化されている。
【００４７】
図７（ｂ）に示した第３実施形態の中空材（P3）は、上記第２実施形態のもの（P2）と同じく、４箇所のコーナー部のうちの相隣接する２箇所のコーナー部において分割されたもので、平板状の第１分割片（80）と、断面コ字状の第２分割片（90）とから組立製作されたものである。この中空材（P3）においては、第１分割片（80）の左右の側縁部（83）（82）の内面（83c ）（82c ）と、第２分割片（90）の左右の上側縁部（92）（91）の端面（92a ）（91a ）とが、突き合わされるとともに、第１分割片（80）の幅方向中間部の内面に長さ方向に沿って一体に設けられた幅広の凸部（81）の左右の側面（81c ）（81c ）と、第２分割片（90）の左右の上側縁部（92）（91）の内面（92c ）（91c ）とが、当接されている。そして、当接部（Ｃ）（Ｃ）だけが、この当接部に第１分割片（80）の外面（83b ）（82b ）から接合工具のプローブを挿入した摩擦撹拌接合により、接合され、これにより第１分割片（80）と第２分割片（90）とが一体化されている。
【００４８】
以上、この発明の３つの実施形態を説明したが、この発明は、これら実施形態に限定されるものではないことはもちろんである。
【００４９】
例えば、中空材は、２個の断面Ｌ字状の分割片から組立製作されたものであっても良い。また、中空材は、４箇所のコーナー部のうちの３箇所のコーナー部において分割されたものであっても良い。この場合には、中空材は、２個の平板状の分割片と１個の断面Ｌ字状の分割片とから組立製作されることになる。
【００５０】
もとより、この発明（第１発明）に係る接合継手構造は、断面４角形状の中空材についてのみ適用されるものではなく、例えば、中空部を２個以上有している中空パネルについても適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
上述の次第で、第１発明に係る接合継手構造は、凸部の側面と第２板状部の一方の片面との当接部が、この当接部に接合工具の加工ヘッドを第１板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されていることを特徴とする。したがって、この第１発明によれば、加工ヘッドの径寸法の大小に関わらず接合面積を増大させることができるようになるから、第２板状部が薄肉である場合はもとより、第２板状部が厚肉である場合であっても、第２板状部と第１板状部とが互いに強固に接合された、つまり高い継手強度を有する接合継手構造を提供することができる。
【００５２】
もとより、摩擦撹拌接合により接合されることから、接合部に熱歪みや割れが殆ど発生していない、つまり良好な接合状態を有する接合継手構造を提供することができる。
【００５３】
また、第１発明において、第１板状部の一方の片面と第２板状部の端面との突合せ部が、この突合せ部に接合工具の加工ヘッドを第２板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されている場合には、摩擦撹拌接合の際に、凸部が第２板状部を支持する支持部として機能し、このため、突合せ部に加工ヘッドを第２板状部の他方の片面から挿入した摩擦撹拌接合により突合せ部を接合する場合であっても、加工ヘッドの挿入圧により生じる第２板状部の位置ずれが防止されるから、接合部にずれが発生していない、つまり極めて良好な接合状態を有する接合継手構造を提供することができる。
【００５４】
加えて、第１板状部と第２板状部とが、当接部と突合せ部の２箇所で接合されることになるから、第１板状部と第２板状部とが更に強固に接合されることになり、したがって、極めて高い継手強度を有する接合継手構造を提供することができる。
【００５５】
また、第２発明によれば、中空材が複数個の分割片から組立製作されたものであることにより、中空材の口径寸法に関する設定自由度が高くなるから、小口径の中空材はもとより、大口径の中空材であってもこれを提供することができる。
【００５６】
さらに、凸部の側面と他方の分割片の側縁部内面との当接部が、この当接部に接合工具の加工ヘッドを一方の分割片の側縁部外面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されていることから、上記第１発明と同じく、高い継手強度を有する即ち優れた強度的信頼性を有し、かつ良好な接合状態を有する中空材を提供することができる。
【００５７】
また、第２発明において、一方の分割片の側縁部内面と他方の分割片の側縁部端面との突合せ部が、この突合せ部に接合工具の加工ヘッドを他方の分割片の側縁部外面から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されている場合には、上記第２発明と同じく、極めて高い強度的信頼性を有し、かつ極めて良好な接合状態を有する中空材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態の金属製中空材を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１中のII−II線断面図、（ｂ）は（ａ）中のイ部分の拡大図である。
【図３】同中空材を４個の分割片に分解して示す斜視図である。
【図４】（ａ）は同中空材を４個の分割片に分解して示す断面図、（ｂ）は（ａ）中のロ部分の拡大図である。
【図５】同中空材の組立製作工程の説明図で、（ａ）は第１及び第２分割片における当接部及び突合せ部を中心に示す断面図、（ｂ）は当接部に接合工具のプローブ（加工ヘッド）を挿入した状態を示す断面図である。
【図６】同中空材の組立製作工程の説明図で、（ａ）は当接部に形成された接合部を示す断面図、（ｂ）は突合せ部に接合工具のプローブを挿入した状態を示す断面図である。
【図７】（ａ）はこの発明の第２実施形態の中空材を示す断面図、（ｂ）はこの発明の第３実施形態の中空材を示す断面図である。
【図８】従来の中空材の組立製作工程の説明図で、（ａ）は接合工具のプローブを突合せ部に挿入した状態を示す断面図、（ｂ）は突合せ部に形成された接合部を示す断面図である。
【図９】従来の中空材のもう一つの組立製作工程の説明図で、（ａ）は接合工具のプローブを突合せ部に挿入する前の状態の断面図、（ｂ）は接合工具のプローブを突合せ部に挿入する途中の状態の断面図、（ｃ）は支持部材を用いて接合工具のプローブを突合せ部に挿入した状態の断面図である。
【符号の説明】
P1…中空材
10…第１分割片（第１接合部材）
12、14…側縁部
12b 、14b …側縁部の外面
12c 、14c …側縁部の内面
13、15…凸部
13a 、15a …凸部の側面
20…第２分割片（第２接合部材）
22、24…側縁部
22a 、24a …側縁部の端面
22b 、24b …側縁部の外面
22c 、24c …側縁部の内面
30…第３分割片
40…第４分割片
Ｃ…当接部
W1…接合部
Ｂ…突合せ部
W2…接合部

Claims (2)

1. 第１板状部を有する金属製第１接合部材（10）と、第２板状部を有する金属製第２接合部材（20）とが、前記第１及び第２板状部において接合されている接合継手構造であって、
   前記第１板状部の一方の片面（12c）と、前記第２板状部の端面（22a）とが、突き合わされるとともに、
   前記第１板状部の一方の片面における前記第２板状部の端面との突合せ面の近傍に設けられた凸部（13）の側面（13a）と、前記第２板状部の一方の片面（22c）とが、当接され、
   この状態で、前記凸部の側面と前記第２板状部の一方の片面との当接部（Ｃ）が、この当接部に接合工具の加工ヘッド（52）を前記第１板状部の他方の片面（12b ）から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されるとともに、
   前記第１板状部の一方の片面と前記第２板状部の端面との突合せ部（Ｂ）が、この突合せ部に接合工具の加工ヘッド（52）を前記第２板状部の他方の片面（22b）から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されていることを特徴とする接合継手構造。
2. 断面４角形状に形成されるとともに、４箇所のコーナー部のうちの少なくとも２箇所のコーナー部において分割された金属製中空材（P1）であって、
   中空部（Ｈ）を中心に周方向に隣接する分割片同士の隣接部において、
   一方の分割片（10）の側縁部内面（12c）と、他方の分割片（20）の側縁部端面（22a）とが、突き合わされるとともに、
   前記一方の分割片の中間部内面に設けられた凸部（13）の側面（13a）と、前記他方の分割片の側縁部内面（22c）とが、当接され、
   この状態で、前記凸部の側面と前記他方の分割片の側縁部内面との当接部（Ｃ）が、この当接部に接合工具の加工ヘッド（52）を前記一方の分割片の側縁部外面（12b）から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されるとともに、
   前記一方の分割片の側縁部内面と前記他方の分割片の側縁部端面との突合せ部（Ｂ）が、この突合せ部に接合工具の加工ヘッド（52）を前記他方の分割片の側縁部外面（22b）から挿入した摩擦撹拌接合により、接合されていることを特徴とする金属製中空材。

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