JP4966034B2

JP4966034B2 - 部材接合構造

Info

Publication number: JP4966034B2
Application number: JP2007015557A
Authority: JP
Inventors: 一春田中; 浩史福田
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2008137066A; US8240540B2; US20100064494A1

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。
特開２００４−１３６３６５号公報

しかしながら特許文献１の手法では、例えば鋼とアルミニウム合金とのように、硬さや軟化温度などの物性が著しく違う異種材の接合には対応できない。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、異種材にも対応可能な部材接合構造を提供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、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材と第２の被接合部材に係合するように形作った構成を採る。

請求項２に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、締結部材の空間内側面に周方向に延びる溝を設けておき、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の空間内側面の溝に入り込ませ且つ第２の被接合部材の孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。

請求項３に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に係合するように形作り且つ第２の被接合部材に同化させた構成を採る。

請求項４に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、締結部材の空間内側面に周方向に延びる溝を設けておき、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の空間内側面の溝に入り込ませ且つ第２の被接合部材に同化させた構成を採る。

請求項５に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に同化させ且つ第２の被接合部材に係合するように形作った構成を採る。

請求項６に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に同化させ且つ第２の被接合部材の孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。

請求項７に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材と第２の被接合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、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材に係合するように形作った構成を採る。

請求項９に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材の孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。

請求項１０に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材に係合するように形作り且つ第２の締結部材に同化させた構成を採る。

請求項１１に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材の孔の周囲を覆うように形作り且つ第２の締結部材に同化させた構成を採る。

請求項１２に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材に同化させ且つ第２の締結部材に係合するように形作った構成を採る。

請求項１３に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材に同化させ且つ第２の締結部材の孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。

請求項１４に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材に同化させた構成を採る。

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、２に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の被接合部材、及び締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（２）請求項３、４に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の被接合部材に同化させ且つ締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（３）請求項５、６に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の被接合部材に係合させ且つ締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（４）請求項７に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の被接合部材、及び締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（５）請求項８、９に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第１、第２の締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（６）請求項１０、１１に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第１の締結部材に係合させ且つ第２の締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（７）請求項１２、１３に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第１の締結部材に同化させ且つ第２の締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

（８）請求項１４に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第１、第２の締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。

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第１の例であり、請求項１、２に対応している。

この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材５と、補助部材７とを備えている。

補助部材７はアルミニウム合金を素材とし、第２の被接合部材２と締結部材５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の被接合部材１，２には部材厚み方向に貫通する孔３，４が、同軸に穿設してある。

締結部材５には部材厚み方向に貫通するねじ孔２０が、前記第１、第２の被接合部材１，２の孔３，４と同軸に位置するように穿設してある。

上記ねじ孔２０は、部材厚み方向へ貫通しないねじ穴であってもよく、締結部材５としては、ナットや袋ナットを利用することができる。

図１（ａ）に示すように、ねじ孔２０、及び孔３，４には補助部材７が差し込まれる。

締結部材５は、第１の被接合部材１に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。

図１（ｄ）に示すように、補助部材７に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、締結部材５のねじ孔２０内周面、及び第１、第２の被接合部材１，２の孔３，４内周面のそれぞれに密着し且つ当該第２の被接合部材２の孔４の周囲を覆うように形作られ、補助部材７が第１、第２の被接合部材１，２を接合している。

補助部材７を上述したような形状とする際には、裏当て部材６と接合ツール１０を用いる。

裏当て部材６と接合ツール１０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。

接合ツール１０は、短円柱状のピン部８を円柱状のショルダ部９の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材６は、締結部材５と補助部材７を受ける役割をする。

裏当て部材６で保持されている補助部材７の第２の被接合部材２側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図１（ｂ）に示すように、補助部材７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。

この後、図１（ｃ）に示すように、補助部材７に由来する材料が、ねじ孔２０のねじ溝に入り込み、第２の被接合部材２の孔４の周囲を覆う。

更に、図１（ｄ）に示すように、接合ツール１０を補助部材７から引き離して、孔４を覆う補助部材７の塑性流動部位、及びねじ孔２０に密着した補助部材７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２の接合が完了する。

つまり、第１の被接合部材１の素材が、第２の被接合部材２と同じ鋼でも、あるいは鋼以外の硬さや軟化温度などの物性が著しく違う異種材であっても、これらの部材１，２を効率よく且つ確実に接合することができる。

また、第１の被接合部材１の素材が補助部材７と同じアルミニウム合金であれば、補助部材７に由来する材料が第１の被接合部材１に同化する。

この他に、第２の被接合部材２に対して第１の被接合部材１が薄手である場合、第１の被接合部材１に締結部材５を溶接などの手法で予め固着しておけば、締結部材５によって補助部材７に加わる剪断力が分散され、第１、第２の被接合部材１，２に互いにずれる方向への力が働いても補助部材７が破断せず、第１の被接合部材１の剥離も防止できる。

図２は本発明の部材接合構造の第２の例であり、請求項３、４に対応し、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、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２１と、第２の被接合部材２１とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材５と、補助部材７とを備えている。

第２の被接合部材２１と補助部材７はアルミニウム合金を素材とし、締結部材５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の被接合部材１，２１には部材厚み方向に貫通する孔３，２２が、同軸に穿設してある。

締結部材５には部材厚み方向に貫通するねじ孔２０が、前記第１、第２の被接合部材１，２１の孔３，２２と同軸になるように位置させてある。

図２（ａ）に示すように、ねじ孔２０、及び孔３，２２には補助部材７が差し込まれる。

図２（ｄ）に示すように、補助部材７に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、締結部材５のねじ孔２０内周面、及び第１の被接合部材１の孔３内周面のそれぞれに密着し且つ第２の被接合部材２に同化するように形作られ、補助部材７が第１、第２の被接合部材１，２１を接合している。

裏当て部材６で保持されている補助部材７の第２の被接合部材２１側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図２（ｂ）に示すように、補助部材７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。

この後、図２（ｃ）に示すように、補助部材７に由来する材料が、ねじ孔２０のねじ溝に入り込み、第２の被接合部材２に同化する。

更に、図２（ｄ）に示すように、接合ツール１０を補助部材７から引き離して、第２の被接合部材２に同化した補助部材７の塑性流動部位、及びねじ孔２０に密着した補助部材７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２１の接合が完了する。

つまり、第１の被接合部材１の素材が、第２の被接合部材２１と同じアルミニウム合金でも、あるいはアルミニウム合金以外の硬さや軟化温度などの物性が著しく違う異種材であっても、これらの部材１，２１を効率よく且つ確実に接合することができる。

この他に、第２の被接合部材２１に対して第１の被接合部材１が薄手である場合、第１の被接合部材１に締結部材５を溶接などの手法で予め固着しておけば、締結部材５によって補助部材７に加わる剪断力が分散され、第１、第２の被接合部材１，２１に互いにずれる方向への力が働いても補助部材７が破断せず、第１の被接合部材１の剥離も防止できる。

図３は本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項５、６に対応し、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、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材２３と、補助部材７とを備えている。

締結部材２３と補助部材７はアルミニウム合金を素材とし、第２の被接合部材２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。

締結部材２３には部材厚み方向に貫通する孔２４が、前記第１、第２の被接合部材１，２の孔３，４と同軸に位置するように穿設してある。

上記孔２４は、第１の被接合部材１側へ開口し且つ部材厚み方向へは貫通しない穴であってもよい。

図３（ａ）に示すように、孔２４，３，４には補助部材７が差し込まれる。

締結部材２３は、第１の被接合部材１に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。

図３（ｄ）に示すように、補助部材７に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、締結部材２３に同化し且つ第１、２の被接合部材１，２の孔３，４内周面のそれぞれに密着して当該第２の被接合部材２の孔４の周囲を覆うように形作られ、補助部材７が第１、第２の被接合部材１，２を接合している。

裏当て部材６は、締結部材２３と補助部材７を受ける役割をする。

裏当て部材６で保持されている補助部材７の第２の被接合部材２側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図３（ｂ）に示すように、補助部材７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。

この後、図３（ｃ）に示すように、補助部材７に由来する材料が、締結部材２３に同化し、第２の被接合部材２の孔４の周囲を覆う。

更に、図３（ｄ）に示すように、接合ツール１０を補助部材７から引き離して、孔４を覆う補助部材７の塑性流動部位、及び締結部材２３に同化した補助部材７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２の接合が完了する。

この他に、第２の被接合部材２に対して第１の被接合部材１が薄手である場合、第１の被接合部材１に締結部材２３を溶接などの手法で予め固着しておけば、締結部材２３によって補助部材７に加わる剪断力が分散され、第１、第２の被接合部材１，２に互いにずれる方向への力が働いても補助部材７が破断せず、第１の被接合部材１の剥離も防止できる。

図４は本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項７に対応し、図中、図２、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、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２１と、第２の被接合部材２１とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材２３と、補助部材７とを備えている。

第２の被接合部材２１と締結部材２３と補助部材７はアルミニウム合金を素材としている。

締結部材２３には部材厚み方向に貫通する孔２４が、前記第１、第２の被接合部材１，２１の孔３，２２と同軸に位置するように穿設してある。

図４（ａ）に示すように、孔２４，３，２２には補助部材７が差し込まれる。

図４（ｄ）に示すように、補助部材７に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、第１の被接合部材１の孔３内周面のそれぞれに密着し且つ締結部材２３と第２の被接合部材２に同化するように形作られ、補助部材７が第１、第２の被接合部材１，２１を接合している。

裏当て部材６で保持されている補助部材７の第２の被接合部材２１側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図４（ｂ）に示すように、補助部材７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。

この後、図４（ｃ）に示すように、補助部材７に由来する材料が、締結部材２３と第２の被接合部材２に同化する。

更に、図４（ｄ）に示すように、接合ツール１０を補助部材７から引き離して、第２の被接合部材２に同化した補助部材７の塑性流動部位、締結部材２３に同化した補助部材７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２１の接合が完了する。

この他に、第２の被接合部材２１に対して第１の被接合部材１が薄手である場合、第１の被接合部材１に締結部材２３を溶接などの手法で予め固着しておけば、締結部材２３によって補助部材７に加わる剪断力が分散され、第１、第２の被接合部材１，２１に互いにずれる方向への力が働いても補助部材７が破断せず、第１の被接合部材１の剥離も防止できる。

図５は本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項８、９に対応している。

この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１１，１２と、第２の被接合部材１２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１１に当接する第１の締結部材１５と、第１の被接合部材１１とは真反対に位置するように第２の被接合部材１２に当接する第２の締結部材１６と、補助部材１９とを備えている。

補助部材１９はアルミニウム合金を素材とし、第１、第２の締結部材１５，１６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の被接合部材１１，１２には部材厚み方向に貫通する孔１３，１４が、同軸に穿設してある。

第１、第２の締結部材１５，１６には部材厚み方向に貫通するねじ孔２５，２６が、前記第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４と同軸に位置するように穿設してある。

上記ねじ孔２５，２６は、部材厚み方向へ貫通する単なる孔であってもよい。

図５（ａ）に示すように、ねじ孔２５、孔１３，１４、並びにねじ孔２６には補助部材１９が差し込まれる。

第１、第２の締結部材１５，１６は、第１，第２の被接合部材１１，１２に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。

図５（ｄ）に示すように、補助部材１９に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、第１の締結部材１５のねじ孔２５内周面、第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４内周面、並びに第２の締結部材１６のねじ孔２６内周面のそれぞれに密着し且つ第１、第２の締結部材１５，１６のねじ孔２５，２６の周囲を覆うように形作られ、補助部材１９が第１、第２の被接合部材１１，１２を接合している。

補助部材１９を上述したような形状とする際には、裏当て部材１８と接合ツール１０を用いる。

裏当て部材１８と接合ツール１０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。

接合ツール１０は、短円柱状のピン部８を円柱状のショルダ部９の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材１８は、第１の締結部材１５と補助部材１９を受ける役割をする。

裏当て部材１８は、第１、第２の締結部材１５，１６を受ける部位の中央に、補助部材１９の端面を支持可能な凹部１７を有している。

裏当て部材１８で保持されている補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図５（ｂ）に示すように、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が、ねじ孔２６のねじ溝に入り込み、第２の締結部材１６のねじ孔２６の周囲を覆う。

この後、接合ツール１０を補助部材１９から引き離し、ねじ孔２６の周囲を覆う補助部材１９に由来する材料を硬化させる。

次いで、図５（ｃ）に示すように、第１、第２の被接合部材１１，１２を逆向きにし、補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端部を裏当て部材（図示せず）で受け、補助部材１９の第１の被接合部材１１側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が、ねじ孔２５のねじ溝に入り込み、第１の締結部材１５のねじ孔２５の周囲を覆う。

この後、図５（ｄ）に示すように、接合ツール１０を補助部材１９から引き離し、ねじ孔２５の周囲を覆う補助部材１９に由来する材料を硬化させると、第１、第２の被接合部材１１，１２の接合が完了する。

これにより、第１、第２の被接合部材１１，１２が、例えば鋼とアルミニウム合金とのように、硬さや軟化温度などの物性が著しく違う異種材であっても、これらの部材１１，１２を効率よく且つ確実に接合することができる。

また、第１、第２の被接合部材１１，１２の素材が補助部材１９と同じアルミニウム合金であれば、補助部材１９に由来する材料が第１、第２の被接合部材１１，１２に同化する。

図６は本発明の部材接合構造の第６の例であり、請求項１０、１１に対応し、図中、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、第１、第２の被接合部材１１，１２と、第２の被接合部材１２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１１に当接する第１の締結部材１５と、第１の被接合部材１１とは真反対に位置するように第２の被接合部材１２に当接する第２の締結部材２７と、補助部材１９とを備えている。

第２の締結部材２７は、補助部材１９と同じアルミニウム合金を素材としている。

第２の締結部材２７には部材厚み方向に貫通する孔２８が、前記第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４と同軸に位置するように穿設してある。

図６（ａ）に示すように、ねじ孔２５、並びに孔１３，１４，２８には補助部材１９が差し込まれる。

第１、第２の締結部材１５，２７は、第１，第２の被接合部材１１，１２に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。

図６（ｄ）に示すように、補助部材１９に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、第１の締結部材１５のねじ孔２５内周面、並びに第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４内周面のそれぞれに密着し且つ第１の締結部材１５のねじ孔２５の周囲を覆い、第２の締結部材２７に同化するように形作られ、補助部材１９が第１、第２の被接合部材１１，１２を接合している。

裏当て部材１８は、第１の締結部材１５と補助部材１９を受ける役割をする。

裏当て部材１８で保持されている補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図６（ｂ）に示すように、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が第２の締結部材２７に同化する。

この後、接合ツール１０を補助部材１９から引き離し、第２の締結部材２７に同化した補助部材１９に由来する材料を硬化させる。

次いで、図６（ｃ）に示すように、第１、第２の被接合部材１１，１２を逆向きにし、補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端部を裏当て部材（図示せず）で受け、補助部材１９の第１の被接合部材１１側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が、ねじ孔２５のねじ溝に入り込み、第１の締結部材１５のねじ孔２５の周囲を覆う。

この後、図６（ｄ）に示すように、接合ツール１０を補助部材１９から引き離し、ねじ孔２５の周囲を覆う補助部材１９に由来する材料を硬化させると、第１、第２の被接合部材１１，１２の接合が完了する。

図７は本発明の部材接合構造の第７の例であり、請求項１２、１３に対応し、図中、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、第１、第２の被接合部材１１，１２と、第２の被接合部材１２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１１に当接する第１の締結部材２９と、第１の被接合部材１１とは真反対に位置するように第２の被接合部材１２に当接する第２の締結部材１６と、補助部材１９とを備えている。

第１の締結部材２９は、補助部材１９と同じアルミニウム合金を素材としている。

第１の締結部材２９には部材厚み方向に貫通する孔３０が、前記第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４と同軸に位置するように穿設してある。

図７（ａ）に示すように、孔３０，１３，１４、並びにねじ孔２６には補助部材１９が差し込まれる。

第１、第２の締結部材２９，１６は、第１，第２の被接合部材１１，１２に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。

図７（ｄ）に示すように、補助部材１９に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、第１の締結部材２９に同化し且つ第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４内周面、並びに第２の締結部材１６のねじ孔２６内周面のそれぞれに密着して第２の締結部材１６のねじ孔２６の周囲を覆うように形作られ、補助部材１９が第１、第２の被接合部材１１，１２を接合している。

裏当て部材１８は、第１の締結部材２９と補助部材１９を受ける役割をする。

裏当て部材１８で保持されている補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図７（ｂ）に示すように、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が、ねじ孔２６のねじ溝に入り込み、第２の締結部材１６のねじ孔２６の周囲を覆う。

次いで、図７（ｃ）に示すように、第１、第２の被接合部材１１，１２を逆向きにし、補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端部を裏当て部材（図示せず）で受け、補助部材１９の第１の被接合部材１１側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が第１の締結部材２９に同化する。

この後、接合ツール１０を補助部材１９から引き離し、第１の締結部材２９に同化した補助部材１９に由来する材料を硬化させると、第１、第２の被接合部材１１，１２の接合が完了する。

図８は本発明の部材接合構造の第８の例であり、請求項１４に対応し、図中、図６、図７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、第１、第２の被接合部材１１，１２と、第２の被接合部材１２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１１に当接する第１の締結部材２９と、第１の被接合部材１１とは真反対に位置するように第２の被接合部材１２に当接する第２の締結部材２７と、補助部材１９とを備えている。

第１、第２の締結部材２９，２７は、補助部材１９と同じアルミニウム合金を素材としている。

第１、第２の締結部材２９，２７には部材厚み方向に貫通する孔３０，２８が、前記第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４と同軸に位置するように穿設してある。

図８（ａ）に示すように、孔３０，１３，１４，２８には補助部材１９が差し込まれる。

第１、第２の締結部材２９，２７は、第１，第２の被接合部材１１，１２に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。

図８（ｄ）に示すように、補助部材１９に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、第１の締結部材２９に同化し且つ第１、第２の被接合部材１１，１２の孔１３，１４内周面のそれぞれに密着して第２の締結部材２７に同化するように形作られ、補助部材１９が第１、第２の被接合部材１１，１２を接合している。

裏当て部材１８で保持されている補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、図８（ｂ）に示すように、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が、第２の締結部材２７に同化する。

次いで、図８（ｃ）に示すように、第１、第２の被接合部材１１，１２を逆向きにし、補助部材１９の第２の被接合部材１２側の端部を裏当て部材（図示せず）で受け、補助部材１９の第１の被接合部材１１側の端面に、接合ツール１０を回転させながら押し付けると、補助部材１９が摩擦熱と塑性流動により軟化し、当該補助部材１９に由来する材料が第１の締結部材２９に同化する。

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、その他、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第１の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第２の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第３の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第４の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第５の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第６の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第７の例の施工手順を示す概念図である。本発明の部材接合構造の第８の例の施工手順を示す概念図である。

符号の説明

１第１の被接合部材
２第２の被接合部材
３孔
４孔
５締結部材
７補助部材
１１第１の被接合部材
１２第２の被接合部材
１３孔
１４孔
１５第１の締結部材
１６第２の締結部材
１９補助部材
２０ねじ孔
２１第２の被接合部材
２２孔
２３締結部材
２４孔
２５ねじ孔
２６ねじ孔
２７第２の締結部材
２８孔
２９第１の締結部材
３０孔

Claims

互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材と第２の被接合部材に係合するように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、締結部材の空間内側面に周方向に延びる溝を設けておき、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の空間内側面の溝に入り込ませ且つ第２の被接合部材の孔の周囲を覆うように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に係合するように形作り且つ第２の被接合部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、締結部材の空間内側面に周方向に延びる溝を設けておき、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の空間内側面の溝に入り込ませ且つ第２の被接合部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に同化させ且つ第２の被接合部材に係合するように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に同化させ且つ第２の被接合部材の孔の周囲を覆うように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の空間が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する締結部材と、当該締結部材の空間、及び第１、第２の被接合部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材と第２の被接合部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材に係合するように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材の孔の周囲を覆うように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材に係合するように形作り且つ第２の締結部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材の孔の周囲を覆うように形作り且つ第２の締結部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材に同化させ且つ第２の締結部材に係合するように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１の締結部材に同化させ且つ第２の締結部材の孔の周囲を覆うように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、これら被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接する第１の締結部材と、前記被接合部材の孔に連なる補助部材挿入用の孔が形成してあり且つ第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接する第２の締結部材と、第１の締結部材の孔、第１、第２の被接合部材の孔、及び第２の締結部材の孔に差し込んだ補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。