JP4892432B2

JP4892432B2 - 部材接合構造

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Publication number: JP4892432B2
Application number: JP2007200538A
Authority: JP
Inventors: 浩史福田
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-08-01
Also published as: JP2009036286A

Description

本発明は部材接合構造に関するものである。

接合すべき部材を溶融させずに相互に接続する方法として摩擦撹拌接合がある（例えば、特許文献１参照）。

この技法では、被接合部材を重ね合わせた被接合物を、裏当て部材である支持ツールに載せたうえ、被接合物に接合ツールを回転させながら押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した材料を撹拌して同化させる。

次いで、接合ツールを被接合物から離して材料が同化した部位を硬化させ、被接合部材を相互に接合する。

接合ツールは、円柱状のショルダ部と、当該ショルダ部に同軸に連なり且つツール先端へ向けて突出する短円筒状でショルダ部よりも外径が小さいピン部とを備えている。

また、アルミニウム合金を素材とした中空押し出し形材を二つ並べたうえ、この形材を摩擦撹拌接合によって一体化して構造体を製作する手法も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１３６３６５号公報特開２００２−１３７０７１号公報

しかしながら、外側中空部材に内側中空部材を嵌め合わせた継手を、効率よく接合する手立ては、今までなかった。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を効率よく接合できるようにすることを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように穿設した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように穿設した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材とを備え、内側中空部材の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔に補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している内側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させた構成を採る。

請求項２に記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けたナットとを備え、内側中空部材のナットとは反対側の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔とナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって内側中空部材、及びそれに隣接している外側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材を厚み方向に挟むように形作るとともに、ナットのねじ溝に充填した構成を採る。

請求項３に記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けたナットとを備え、内側中空部材のナットとは反対側の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔とナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって内側中空部材、及びそれに隣接している外側中空部材に同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材、及びナットに同化させた構成を採る。

請求項４に記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けたナットとを備え、内側中空部材のナットとは反対側の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔とナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している内側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、ナットのねじ溝に充填した構成を採る。

請求項５に記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第１のナットと、外側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第２のナットとを備え、第１のナットとは反対側になる内側中空部材の外面が、第２のナット側になる外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔と各ナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材を厚み方向に挟むように形作るとともに、第１のナットのねじ溝に充填し、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２のナットのねじ溝に充填した構成を採る。

請求項６の記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第１のナットと、外側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第２のナットとを備え、第１のナットとは反対側になる内側中空部材の外面が、第２のナット側になる外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔と各ナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材、及びそれに隣接している第１のナットに同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２のナット、外側中空部材、及びそれに隣接している内側中空部材に同化させた構成を採る。

請求項７に記載の発明では、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第１のナットと、外側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第２のナットとを備え、第１のナットとは反対側になる内側中空部材の外面が、第２のナット側になる外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔と各ナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している第１のナットのねじ溝に充填し、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２のナット、及びそれに隣接している外側中空部材に同化させた構成を採る。

請求項８に記載の発明では、ねじ溝を補助部材挿入用の孔に設ける。

本発明の部材接合構造によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。

（１）請求項１に記載の発明では、補助部材の一端部分を、外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している内側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、同じ補助部材の他端部分を、外側中空部材に同化させたので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（２）請求項２に記載の発明では、補助部材の一端部分を、内側中空部材、及びそれに隣接している外側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、同じ補助部材の他端部分を、外側中空部材を厚み方向に挟むように形作るとともに、ナットのねじ溝に充填したので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（３）請求項３に記載の発明では、補助部材の一端部分を、内側中空部材、及びそれに隣接している外側中空部材に同化させ、同じ補助部材の他端部分を、外側中空部材、及びナットに同化させたので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（４）請求項４に記載の発明では、補助部材の一端部分を、外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している内側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、同じ補助部材の他端部分を、外側中空部材に同化させるとともに、ナットのねじ溝に充填したので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（５）請求項５に記載の発明では、補助部材の一端部分を、外側中空部材を厚み方向に挟むように形作るとともに、第１のナットのねじ溝に充填し、補助部材の他端部分を、第２のナットのねじ溝に充填したので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（６）請求項６の記載の発明では、補助部材の一端部分を、外側中空部材、及びそれに隣接している第１のナットに同化させ、補助部材の他端部分を、第２のナット、外側中空部材、及びそれに隣接している内側中空部材に同化させたので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（７）請求項７に記載の発明では、補助部材の一端部分を、外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している第１のナットのねじ溝に充填し、補助部材の他端部分を、第２のナット、及びそれに隣接している外側中空部材に同化させたので、断面形状が異なる中空部材の嵌め合わせた継手を、効率よく接合できる。

（８）請求項８に記載の発明では、補助部材に由来する塑性流動部位が、補助部材挿入用の孔に設けたねじ溝に入り込むことで、各中空部材と補助部材を強固に接合できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の部材接合構造の参考例である。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１１と、外側中空部材１１内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。

補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、外側中空部材１１、内側中空部材１２は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。

外側中空部材１１の第１の個所１ａには、部材厚み方向に貫通するねじ孔２ａが穿設してあり、当該第１の個所１ａに向き合う第２の個所１ｂには、部材厚み方向に貫通するねじ孔２ｂが、前記ねじ孔２ａに正対するように穿設してある。

内側中空部材１２の第１の個所３ａには、部材厚み方向に貫通するねじ孔４ａが穿設してあり、当該第１の個所３ａに向き合う第２の個所３ｂには、部材厚み方向に貫通する孔４ｂが、前記ねじ孔４ａに正対するように穿設してある。

補助部材１３は、外側中空部材１１のねじ孔２ａ，２ｂの双方に差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある。

内側中空部材１２は、その第１の個所３ａの外面が外側中空部材１１の第１の個所１ａの内面に当接するように外側中空部材１１に嵌め合わされ、ねじ孔４ａ及び孔４ｂがねじ孔２ａ，２ｂと同軸に位置し、補助部材１３がねじ孔２ａ，４ａ、孔４ｂ、ねじ孔２ｂに差し込まれている（図１の上側参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により内側中空部材１２、及びそれに隣接している外側中空部材１１を厚み方向に挟み、しかもねじ孔２ａ，４ａの溝に入り込むように形作られ、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１１を厚み方向に挟むように形作られている（図１の下側参照）。

補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１４を、円柱状のショルダ部１５に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール１６を用いる。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、ねじ孔２ａ，４ａの全般にわたって詰め込まれ、ねじ孔２ａ，４ａを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１１の第１の個所１ａ、内側中空部材１２の第１の個所３ａ、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、ねじ孔２ｂの全般にわたって詰め込まれ、ねじ孔２ｂを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１１の第２の個所１ｂ、補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図２は本発明の部材接合構造の他の参考例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１７と、外側中空部材１７内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１８と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。

外側中空部材１７、内側中空部材１８、補助部材１３は、いずれもアルミニウム合金を素材としている。

外側中空部材１７の第１の個所５ａには、部材厚み方向に貫通するねじ孔６ａが穿設してあり、当該第１の個所５ａに向き合う第２の個所５ｂには、部材厚み方向に貫通するねじ孔６ｂが、前記ねじ孔６ａに正対するように穿設してある。

内側中空部材１８の第１の個所７ａには、部材厚み方向に貫通するねじ孔８ａが穿設してあり、当該第１の個所７ａに向き合う第２の個所７ｂには、部材厚み方向に貫通する孔８ｂが、前記ねじ孔８ａに正対するように穿設してある。

補助部材１３は、外側中空部材１７のねじ孔６ａ，６ｂの双方に差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある。

内側中空部材１８は、その第１の個所７ａの外面が外側中空部材１７の第１の個所５ａの内面に当接するように外側中空部材１７に嵌め合わされ、ねじ孔８ａ及び孔８ｂがねじ孔６ａ，６ｂと同軸に位置し、補助部材１３がねじ孔６ａ，８ａ、孔８ｂ、ねじ孔６ｂに差し込まれている（図２の上側参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により内側中空部材１８、及びそれに隣接している外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成し、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成している（図２の下側参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び外側中空部材１７、内側中空部材１８に由来する材料が混じり合い、ねじ孔６ａ，８ａを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第１の個所５ａ、内側中空部材１８の第２の個所７ａ、補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び外側中空部材１７に由来する材料が混じり合い、ねじ孔６ｂを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第２の個所５ｂ、補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図３は本発明の部材接合構造の第１の例であり、請求項１に対応し、図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１７と、外側中空部材１７内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。

外側中空部材１７、補助部材１３は、いずれもアルミニウム合金を素材とし、内側中空部材１２は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。

内側中空部材１２は、その第１の個所３ａの外面が外側中空部材１７の第１の個所５ａの内面に当接するように外側中空部材１７に嵌め合わされ、ねじ孔４ａ及び孔４ｂがねじ孔６ａ，６ｂと同軸に位置し、補助部材１３がねじ孔６ａ，４ａ、孔４ｂ、ねじ孔６ｂに差し込まれている（図３の上側参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成するとともに、それに隣接している内側中空部材１２を厚み方向に挟み、しかもねじ孔４ａの溝に入り込むように形作られ、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成している（図３の下側参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び外側中空部材１７に由来する材料が混じり合い、ねじ孔６ａ、４ａを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第１の個所５ａ、内側中空部材１２の第２の個所３ａ、及び補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第２の個所５ｂ、及び補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図４は本発明の部材接合構造の第２の例であり、請求項２に対応し、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１１と、外側中空部材１１内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１２と、丸棒状の補助部材１３と、ナット２０とを備えている。

補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、外側中空部材１１、内側中空部材１２とナット２０は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。

外側中空部材１１の第１の個所１ａには、部材厚み方向に貫通する孔２ｃが穿設してあり、当該第１の個所１ａに向き合う第２の個所１ｂには、部材厚み方向に貫通する孔２ｄが、前記孔２ｃに正対するように穿設してある。

内側中空部材１２の第１の個所３ａには、部材厚み方向に貫通する孔４ｃが穿設してあり、当該第１の個所３ａに向き合う第２の個所３ｂには、部材厚み方向に貫通する孔４ｄが、前記ねじ孔４ｃに正対するように穿設してある。

補助部材１３は、外側中空部材１１の孔２ｃ，２ｄの双方に差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある。

ナット２０は、孔４ｄの穿設位置に見合うように、内側中空部材１２の外面に固着されている。

内側中空部材１２は、その第１の個所３ａの外面が外側中空部材１１の第１の個所１ａの内面に当接するように外側中空部材１１に嵌め合わされ、孔４ｃ，４ｄが孔２ｃ，２ｄと同軸に位置し、補助部材１３が孔２ｃ，４ｃ，４ｄ、ナット２０、孔２ｄに差し込まれている（図４の上側参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により内側中空部材１２、及びそれに隣接している外側中空部材１１を厚み方向に挟むように形作られ、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１１を厚み方向に挟み、しかもナット２０の溝に入り込むように形作られている（図４の下側参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、孔２ｃ，４ｃの全般にわたって詰め込まれ、孔２ｃ，４ｃを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１１の第１の個所１ａ、内側中空部材１２の第１の個所３ａ、補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、孔２ｄの全般にわたって詰め込まれ、孔２ｄを塞ぐとともにナット２０の溝に入り込む。

図５は本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項３に対応し、図中、図１〜図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１７と、外側中空部材１７内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１８と、丸棒状の補助部材１３と、ナット２１とを備えている。

外側中空部材１７、内側中空部材１８、補助部材１３、ナット２１は、いずれもアルミニウム合金を素材としている。

外側中空部材１７の第１の個所５ａには、部材厚み方向に貫通する孔６ｃが穿設してあり、当該第１の個所５ａに向き合う第２の個所５ｂには、部材厚み方向に貫通する孔６ｄが、前記孔６ｃに正対するように穿設してある。

内側中空部材１８の第１の個所７ａには、部材厚み方向に貫通する孔８ｃが穿設してあり、当該第１の個所７ａに向き合う第２の個所７ｂには、部材厚み方向に貫通する孔８ｄが、前記孔８ｃに正対するように穿設してある。

補助部材１３は、外側中空部材１７のねじ孔６ｃ，６ｄの双方に差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある。

ナット２１は、孔８ｄの穿設位置に見合うように、内側中空部材１８の外面に固着されている。

内側中空部材１８は、その第１の個所７ａの外面が外側中空部材１７の第１の個所５ａの内面に当接するように外側中空部材１１に嵌め合わされ、孔８ｃ，８ｄが孔６ｃ，６ｄと同軸に位置し、補助部材１３が孔６ｃ，８ｃ、８ｄ、ナット２１、孔６ｄに差し込まれている（図５の上側参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により内側中空部材１８、及びそれに隣接している外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成し、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７、及びナット２１に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成している（図５の下側参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び外側中空部材１７、内側中空部材１８に由来する材料が混じり合い、孔６ｃ，８ｃを塞ぐ。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、外側中空部材１７、及びナット２１に由来する材料が混じり合い、孔６ｄを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第２の個所５ｂ、ナット２１、及び補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図６は本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項４に対応し、図中、図１〜図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１７と、外側中空部材１７内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１２と、丸棒状の補助部材１３と、ナット２０とを備えている。

外側中空部材１７、補助部材１３は、いずれもアルミニウム合金を素材とし、内側中空部材１２、ナット２０は、いずれもアルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。

内側中空部材１２の第１の個所３ａには、部材厚み方向に貫通する孔４ｃが穿設してあり、当該第１の個所３ａに向き合う第２の個所３ｂには、部材厚み方向に貫通する孔４ｄが、前記孔４ｃに正対するように穿設してある。

ナット２１は、孔４ｄの穿設位置に見合うように、内側中空部材１２の外面に固着されている。

内側中空部材１２は、その第１の個所３ａの外面が外側中空部材１７の第１の個所５ａの内面に当接するように外側中空部材１７に嵌め合わされ、孔４ｃ，４ｄが孔６ｃ，６ｄと同軸に位置し、補助部材１３が孔６ｃ，４ｃ，４ｄ、ナット２０、孔６ｄに差し込まれている（図６の上側参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成するとともに、それに隣接している内側中空部材１２を厚み方向に挟むように形作られ、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成し、しかもナット２０の溝に入り込むように形作られている（図６の下側参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び内側中空部材１８に由来する材料が混じり合い、孔６ｃ，４ｃを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第１の個所５ａ、内側中空部材１２の第２の個所３ａ、補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び外側中空部材１７に由来する材料が混じり合い、孔６ｄを塞ぐとともにナット２０の溝に入り込む。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第２の個所５ｂ、ナット２０、及び補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図７、図８は本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項５に対応し、図中、図１〜図６と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１１と、外側中空部材１１内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１２と、丸棒状の補助部材１３と、ナット２２，２３とを備えている。

補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、外側中空部材１１、内側中空部材１２、ナット２２，２３は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。

第１、第２の個所１ａ，１ｂの間にある外側中空部材１１の第３の個所１ｃには、部材厚み方向に貫通する孔２ｅが穿設してあり、当該第３の個所１ｃに向き合う第４の個所１ｄには、部材厚み方向に貫通する孔２ｆが、前記孔２ｅに正対するように穿設してある。

第１、第２の個所３ａ，３ｂの間にある内側中空部材１２の第３の個所３ｃには、部材厚み方向に貫通する孔４ｅが穿設してあり、当該第３の個所３ｃに向き合う第４の個所３ｄには、部材厚み方向に貫通する孔４ｆが、前記ねじ孔４ｅに正対するように穿設してある。

補助部材１３は、外側中空部材１１の孔２ｅ，２ｆの双方に差し込まれるのに充分な寸法に、ナット２３の厚みに見合う寸法を加えた長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある。

ナット２２は、孔４ｅの穿設位置に見合うように、内側中空部材１２の外面に固着されている。

ナット２３は、孔２ｆの穿設位置に見合うように、外側中空部材１１の外面に固着されている。

内側中空部材１２は、その第４の個所３ｄの外面が外側中空部材１１の第４の個所１ｄの内面に当接するように外側中空部材１１に嵌め合わされ、孔４ｅ，４ｆが孔２ｅ，２ｆと同軸に位置し、補助部材１３が孔２ｅ、ナット２２、孔４ｅ，４ｆ、孔２ｆ、ナット２３に差し込まれている（図８参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によりナット２２の溝に入り込み、それに隣接している外側中空部材１１を厚み方向に挟むように形作られ、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、ナット２３の溝に入り込むように形作られている（図７参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、孔２ｅ，４ｅの全般にわたって詰め込まれ、孔２ｅ，４ｅを塞ぐとともにナット２２の溝に入り込む。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１１の第３の個所１ｃ、内側中空部材１２の第３の個所３ｃ、ナット２２、補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、孔２ｆ，４ｆの全般にわたって詰め込まれ、孔２ｆ，４ｆを塞ぐとともにナット２３の溝に入り込む。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１１の第４の個所１ｄ、内側中空部材１２の第４の個所３ｄ、ナット２３、補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図９、図１０は本発明の部材接合構造の第６の例であり、請求項６に対応し、図中、図１〜図８と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１７と、外側中空部材１７内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１８と、丸棒状の補助部材１３と、ナット２４，２５とを備えている。

外側中空部材１７、内側中空部材１８、補助部材１３、ナット２４，２５は、いずれもアルミニウム合金を素材としている。

第１、第２の個所５ａ，５ｂの間にある外側中空部材１７の第３の個所５ｃには、部材厚み方向に貫通する孔６ｅが穿設してあり、当該第３の個所５ｃに向き合う第４の個所５ｄには、部材厚み方向に貫通する孔６ｆが、前記孔６ｅに正対するように穿設してある。

第１、第２の個所７ａ，７ｂの間にある内側中空部材１８の第３の個所７ｃには、部材厚み方向に貫通する孔８ｅが穿設してあり、当該第３の個所７ｃに向き合う第４の個所７ｄには、部材厚み方向に貫通する孔８ｆが、前記孔８ｅに正対するように穿設してある。

補助部材１３は、外側中空部材１７の孔６ｅ，６ｆの双方に差し込まれるのに充分な寸法に、ナット２５の厚みに見合う寸法を加えた長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある。

ナット２４は、孔８ｅの穿設位置に見合うように、内側中空部材１８の外面に固着されている。

ナット２５は、孔８ｆの穿設位置に見合うように、外側中空部材１７の外面に固着されている。

内側中空部材１８は、その第４の個所７ｄの外面が外側中空部材１７の第４の個所５ｄの内面に当接するように外側中空部材１１に嵌め合わされ、孔８ｅ，８ｆが孔６ｅ，６ｆと同軸に位置し、補助部材１３が孔６ｅ、ナット２４、孔８ｅ，８ｆ、孔６ｆ、ナット２５に差し込まれている（図１０参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によりナット２４、及び外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成し、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によりナット２５、及び外側中空部材１７、及び内側中空部材１８に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成している（図９参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及びナット２４に由来する材料が混じり合い、孔６ｅを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第３の個所５ｃ、内側中空部材１８の第３の個所７ｃ、ナット２４、補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、外側中空部材１７、内側中空部材１８及びナット２５に由来する材料が混じり合い、孔６ｆ、８ｆを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第４の個所５ｄ、内側中空部材１８の第４の個所７ｄ、ナット２５、及び補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

図１１、図１２は本発明の部材接合構造の第７の例であり、請求項７に対応し、図中、図１〜図１０と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

この部材接合構造は、矩形断面の外側中空部材１７と、外側中空部材１７内方に嵌め合わされる矩形断面の内側中空部材１２と、丸棒状の補助部材１３と、ナット２２，２５とを備えている。

外側中空部材１７、補助部材１３、ナット２５は、いずれもアルミニウム合金を素材とし、内側中空部材１２、ナット２２は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。

第１、第２の個所３ａ，３ｂの間にある内側中空部材１２の第３の個所３ｃには、部材厚み方向に貫通する孔４ｅが穿設してあり、当該第３の個所３ｃに向き合う第４の個所３ｄには、部材厚み方向に貫通する孔４ｆが、前記孔４ｅに正対するように穿設してある。

ナット２５は、孔６ｆの穿設位置に見合うように、外側中空部材１７の外面に固着されている。

内側中空部材１２は、その第４の個所３ｄの外面が外側中空部材１７の第４の個所５ｄの内面に当接するように外側中空部材１１に嵌め合わされ、孔４ｅ，４ｆが孔６ｅ，６ｆと同軸に位置し、補助部材１３が孔６ｅ、ナット２２、孔４ｅ，４ｆ、孔６ｆ、ナット２５に差し込まれている（図１２参照）。

補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成するとともに、ナット２２の溝に入り込むように形作られ、同じ補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によりナット２５、及び外側中空部材１７に由来する材料に混じり合って同化層１９を形成している（図１１参照）。

補助部材１３の一端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び外側中空部材１７に由来する材料が混じり合い、孔６ｅを塞ぐとともにナット２２の溝に入り込む。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第３の個所５ｃ、内側中空部材１２の第３の個所３ｃ、ナット２２、補助部材１３の一端部分が相互に接合される。

また、補助部材１３の他端面に接合ツール１６を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料、及び外側中空部材１７、ナット２５に由来する材料が混じり合い、孔４ｆの全般にわたって詰め込まれ、孔２ｆ，４ｆを塞ぐ。

この後、接合ツール１６を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、外側中空部材１７の第４の個所５ｄ、内側中空部材１２の第４の個所３ｄ、ナット２５、補助部材１３の他端部分が相互に接合される。

なお、本発明の部材接合構造は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明の部材接合構造は、様々な部品の接合組付工程に適用できる。

本発明の部材接合構造の参考例を示す概念図である。本発明の部材接合構造の他の参考例を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第１の例を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第２の例を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第３の例を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第４の例を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第５の例（施工後）を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第５の例（施工前）を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第６の例（施工後）を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第６の例（施工前）を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第７の例（施工後）を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第７の例（施工前）を示す概念図である。

符号の説明

２ａ，６ａねじ孔
２ｂ，６ｂねじ孔
２ｃ，６ｃ孔
２ｄ，６ｄ孔
２ｅ，６ｅ孔
２ｆ，６ｆ孔
４ａ，８ａねじ孔
４ｂ，８ｂ孔
４ｃ，８ｃ孔
４ｄ，８ｄ孔
４ｅ，８ｅ孔
４ｆ，８ｆ孔
１１外側中空部材
１２内側中空部材
１３補助部材
１７外側中空部材
１８内側中空部材
１９同化層
２０〜２５ナット

Claims

補助部材挿入用の孔を正対するように穿設した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように穿設した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材とを備え、内側中空部材の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔に補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している内側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けたナットとを備え、内側中空部材のナットとは反対側の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔とナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって内側中空部材、及びそれに隣接している外側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材を厚み方向に挟むように形作るとともに、ナットのねじ溝に充填したことを特徴とする部材接合構造。
補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けたナットとを備え、内側中空部材のナットとは反対側の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔とナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって内側中空部材、及びそれに隣接している外側中空部材に同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材、及びナットに同化させたことを特徴とする部材接合構造。
補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けたナットとを備え、内側中空部材のナットとは反対側の外面が外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔とナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している内側中空部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、ナットのねじ溝に充填したことを特徴とする部材接合構造。
補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第１のナットと、外側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第２のナットとを備え、第１のナットとは反対側になる内側中空部材の外面が、第２のナット側になる外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔と各ナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材を厚み方向に挟むように形作るとともに、第１のナットのねじ溝に充填し、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２のナットのねじ溝に充填したことを特徴とする部材接合構造。
補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第１のナットと、外側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第２のナットとを備え、第１のナットとは反対側になる内側中空部材の外面が、第２のナット側になる外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔と各ナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材、及びそれに隣接している第１のナットに同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２のナット、外側中空部材、及びそれに隣接している内側中空部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
補助部材挿入用の孔を正対するように形成した外側中空部材と、補助部材挿入用の孔を正対するように形成した内側中空部材と、前記外側中空部材の孔の双方に差し込まれるのに充分な長さの補助部材と、内側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第１のナットと、外側中空部材の外面に一方の補助部材挿通用の孔と対応するように設けた第２のナットとを備え、第１のナットとは反対側になる内側中空部材の外面が、第２のナット側になる外側中空部材の内面に当接し、しかも補助部材挿入用の各孔が同軸に位置するように内側中空部材を外側中空部材に嵌め合わせたうえ、各孔と各ナットに補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって外側中空部材に同化させるとともに、それに隣接している第１のナットのねじ溝に充填し、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２のナット、及びそれに隣接している外側中空部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
ねじ溝を補助部材挿入用の孔に設けた請求項１〜請求項７のいずれかに記載の部材接合構造。