JP7007251B2 - 異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法に関し、特に、自動車や鉄道車両等の輸送機器、建築物等の構造物に適用可能な異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法に関する。

例えば、自動車等の輸送機器の燃費の向上を図るため、車体重量の軽量化が進められている。軽量化としては、現在主要となっている鋼を、軽量素材であるアルミニウム合金、マグネシウム合金、炭素繊維などに置換する手段がある。しかし、全てをこれら軽量素材に置換するには、高コスト化や強度不足になる、といった課題があり、その解決策として、鋼と軽量素材を適材適所に組み合わせた、いわゆるマルチマテリアルと呼ばれる設計手法が注目を浴びている。

鋼と上記軽量素材を組み合わせるには、必然的にこれらを接合する箇所が出てくる。鋼同士やアルミニウム合金同士、マグネシウム合金同士では容易である溶接が、異材では極めて困難であることが知られている。この理由として、鋼とアルミニウムあるいはマグネシウムの溶融混合部には極めて脆い性質である金属間化合物（ＩＭＣ）が生成し、引張や衝撃といった外部応力で溶融混合部が容易に破壊してしまうことにある。このため、抵抗スポット溶接法やアーク溶接法といった溶接法が異材接合には採用できず、他の接合法を用いるのが一般的である。鋼と炭素繊維の接合も、後者が金属ではないことから溶接を用いることができない。

従来の異材接合技術の例としては、鋼素材と軽量素材の両方に貫通穴を設けてボルトとナットで該穴の両側から拘束する手段があげられる。また、他の例としては、かしめ部材を強力な圧力をかけて片側から挿入し、かしめ効果によって拘束する手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、鋼素材と軽量素材とを接合する部位としては、上記平板同士を接合する場合以外に、管状部材と平板とを接合する場合がある。

これに対し、特許文献２には、板状の鋼製部品の穴部にアルミパイプを挿通し、更にアルミパイプ内にゴムを挿入した状態で、ゴムの両端を圧縮してアルミパイプを拡大変形させ、鋼製部品にアルミパイプを接合する技術が開示されている。
また、特許文献３では、鋼製の壁の開口に筒状部材を挿入し、筒状部材の内部に配置された弾性体を軸方向に圧縮させて筒状部材を２段階で拡管して、筒状部材と壁とを接合している。

特開２００２－１７４２１９号公報 特開２０１６－１４７３０９号公報 米国特許第４３２０５６８号明細書

ところで、特許文献２や３に記載の接合方法の場合、接合現場において、ゴムや弾性体を有する接合装置が必要となり、現場での接合作業が煩雑となる可能性がある。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなる第２の部材とを接合してなる異材接合方法において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材と、前記第１の部材のいずれか一方の内側部材の複数の穴が形成された部分の周囲に、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
柱状の中子を、前記内側部材の内側に配置する工程と、
前記内側部材に形成された複数の穴と対向する前記外側部材の周壁に向けて、押圧部材を径方向内側に変位させることで、前記外側部材の周壁の一部を径方向内側に膨出させて前記穴に対して嵌入させ、前記内側部材と前記外側部材とをかしめ結合する工程と、
前記中子を前記内側部材の内側から引き抜く工程と、
前記補助部材と前記第２の部材とを溶接することで、前記補助部材を介して前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する工程と、
を有する異材接合方法。
（２） 前記中子は、前記複数の穴に対応する各位相に軸方向に沿って延びる複数の溝部を有し、
前記中子の配置工程において、前記中子は、前記複数の溝部と前記内側部材の前記複数の穴との各位相が一致するようにして、前記内側部材の内側に配置され、
前記かしめ結合工程において、前記外側部材の周壁の一部は、前記内側部材の穴及び前記中子の溝部に嵌入させる（１）に記載の異材接合方法。
（３） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなる第２の部材とを接合してなる異材接合方法において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材と、前記第１の部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
軸方向に沿って延びる複数の溝部を有する柱状の中子を、前記内側部材の内側に配置する工程と、
前記内側部材を介して前記中子に形成された複数の溝部と対向する前記外側部材の周壁に向けて、押圧部材を径方向内側に変位させることで、前記外側部材の周壁の一部を径方向内側に膨出させて前記内側部材に形成された窪みに対して嵌入させ、前記内側部材と前記外側部材とをかしめ結合する工程と、
前記中子を前記内側部材の内側から引き抜く工程と、
前記補助部材と前記第２の部材とを溶接することで、前記補助部材を介して前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する工程と、
を有する異材接合方法。

（４） 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記第１の部材であり、
前記補助部材の軸方向端部には、前記第１の部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
前記第１の部材の配置工程において、前記第１の部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、（１）～（３）のいずれかに記載の異材接合方法。
（５） 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１）～（４）のいずれかに記載の異材接合方法。
（６） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなり、前記第１の部材と接合される第２の部材と、を有する異材接合継手において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材を備え、
前記補助部材と前記第１の部材のいずれか一方である内側部材には、円周方向に複数の穴が形成され、
前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方である外側部材は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して前記穴に対して嵌入される複数の嵌入部を有することで、前記内側部材とかしめ結合され、
前記補助部材と前記第２の部材とが溶接される異材接合継手。
（７） 前記複数の嵌入部は、前記内側部材の内周面よりも径方向内側に膨出している、（５）に記載の異材接合継手。
（８） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなり、前記第１の部材と接合される第２の部材と、を有する異材接合継手において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材を備え、
前記補助部材と前記第１の部材のいずれか一方である外側部材は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方である内側部材に設けられた複数の窪みに対して嵌入される複数の嵌入部を有することで、前記内側部材とかしめ結合され、
前記補助部材と前記第２の部材とが溶接される異材接合継手。
（９） 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記第１の部材であり、
前記補助部材の軸方向端部には、前記第１の部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
前記第１の部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、（６）～（８）のいずれかに記載の異材接合継手。
（１０） 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（６）～（９）のいずれかに記載の異材接合継手。

（１１） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材であって、
前記管状部材と前記補助部材のいずれか一方の内側部材には、円周方向に複数の穴が形成され、
前記管状部材と前記補助部材のいずれか他方の外側部材は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して前記複数の穴に対して嵌入されてなる複数の嵌入部を有することで、前記内側部材とかしめ結合される異材接合用補助部材付き管状部材。
（１２） 前記複数の嵌入部は、前記内側部材の内周面よりも径方向内側に膨出している（１１）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１３） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材であって、
前記管状部材と前記補助部材のいずれか一方の内側部材には、円周方向に複数の窪みが形成され、
前記管状部材と前記補助部材のいずれか他方の外側部材は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して前記複数の窪みに対して嵌入されてなる複数の嵌入部を有することで、前記内側部材とかしめ結合される異材接合用補助部材付き管状部材。
（１４） 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記管状部材であり、
前記補助部材の軸方向端部には、前記管状部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
前記管状部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、（１１）～（１３）のいずれかに記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１５） 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１１）～（１４）のいずれかに記載の異材接合用補助部材付き管状部材。

（１６） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法であって、
前記管状部材と前記補助部材のいずれか一方の内側部材の複数の穴が形成された部分の周囲に、前記管状部材と前記補助部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
柱状の中子を、前記内側部材の内側に配置する工程と、
前記内側部材に形成された複数の穴と対向する前記外側部材の周壁に向けて、押圧部材を径方向内側に変位させることで、前記外側部材の周壁の一部を径方向内側に膨出させて前記穴に対して嵌入させ、前記内側部材と前記外側部材とをかしめ結合する工程と、
前記中子を前記内側部材の内側から引き抜く工程と、
を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１７） 前記中子は、前記複数の穴に対応する各位相に軸方向に沿って延びる複数の溝部を有し、
前記中子の配置工程において、前記中子は、前記複数の溝部と前記内側部材の前記複数の穴との各位相が一致するようにして、前記内側部材の内側に配置され、
前記かしめ結合工程において、前記外側部材の周壁の一部は、前記内側部材の穴及び前記中子の溝部に嵌入させる請求項１６に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１８） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法であって、
前記管状部材と前記補助部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記管状部材と前記補助部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
軸方向に沿って延びる複数の溝部を有する柱状の中子を、前記内側部材の内側に配置する工程と、
前記内側部材を介して前記中子に形成された複数の溝部と対向する前記外側部材の周壁に向けて、押圧部材を径方向内側に変位させることで、前記外側部材の周壁の一部を径方向内側に膨出させて前記内側部材に形成された窪みに対して嵌入させ、前記内側部材と前記外側部材とをかしめ結合する工程と、
前記中子を前記内側部材の内側から引き抜く工程と、
を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１９） 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記管状部材であり、
前記補助部材の軸方向端部には、前記管状部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
前記管状部材の配置工程において、前記管状部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、（１６）～（１８）のいずれかに記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（２０） 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１６）～（１９）のいずれかに記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。

本発明の異材接合方法及び異材接合継手によれば、管状の補助部材が管状の第１の部材と強固に結合されると共に、該補助部材と第２の部材とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなる第１の部材と第２の部材とを、補助部材を介して間接的に接合することができる。
また、第１の部材に対する補助部材の取り付け位置に応じて、第１の部材の任意の位置に、第２の部材を接合することができる。
さらに、管状の第１の部材と補助部材とを予め結合しておけば、補助部材と第２の部材とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
また、管状の第１の部材と補助部材とのかしめ部位を多く設けることができるので、結合強度をより強くすることができる。
したがって、本発明は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。

また、本発明の異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法によれば、管状の補助部材が管状部材と強固に結合されているので、管状部材と、該管状部材と異なる金属材料からなる部材とを、補助部材を介して間接的に接合することができる。
また、管状部材に対する補助部材の取り付け位置に応じて、管状部材の任意の位置に、管状部材と異なる金属材料からなる部材を接合することができる。
また、管状の第１の部材と補助部材とのかしめ部位を多く設けることができるので、結合強度をより強くすることができる。
したがって、本発明は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。

本発明の第１実施形態に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る異材接合方法の各工程を示す斜視図である。 第１実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、中子の配置工程及びかしめ結合工程を示す斜視図である。 第１実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第１実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程及び中子の引き抜き工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの縦断面図である。 第１実施形態の第１変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第１実施形態の第２変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第１実施形態の第３変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第１実施形態の第４変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第１実施形態の第５変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 本発明の第２実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、中子の配置工程及びかしめ結合工程を示す斜視図である。 第２実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第２実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程及び中子の引き抜き工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの縦断面図である。 第２実施形態の第１変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第２実施形態の第２変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第２実施形態の第３変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第２実施形態の第４変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第２実施形態の第５変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 本発明の第３実施形態に係る異材接合方法の各工程を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、中子の配置工程及びかしめ結合工程を示す斜視図である。 第３実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第３実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程及び中子の引き抜き工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの縦断面図である。 第３実施形態の第１変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第３実施形態の第２変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第３実施形態の第３変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第３実施形態の第４変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第３実施形態の第５変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る異材接合方法の各工程を示す斜視図である。 第４実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、中子の配置工程及びかしめ結合工程を示す斜視図である。 第４実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第４実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程及び中子の引き抜き工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの縦断面図である。 第４実施形態の第１変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第４実施形態の第２変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第４実施形態の第３変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第４実施形態の第４変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第４実施形態の第５変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 本発明の第５実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、中子の配置工程及びかしめ結合工程を示す斜視図である。 第５実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第５実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程及び中子の引き抜き工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの縦断面図である。 第５実施形態の第１変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第５実施形態の第２変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第５実施形態の第３変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第５実施形態の第４変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第５実施形態の第５変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 本発明の第６実施形態に係る異材接合方法の各工程を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、中子の配置工程及びかしめ結合工程を示す斜視図である。 第６実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第６実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程及び中子の引き抜き工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの縦断面図である。 第６実施形態の第１変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第６実施形態の第２変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第６実施形態の第３変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第６実施形態の第４変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 第６実施形態の第５変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、かしめ結合工程を示す、パイプ、補助部材、中子及びポンチの横断面図である。 本発明の第７実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において、パイプ、補助部材、中子の配置工程及びかしめ結合後の異材接合用補助部材を示す斜視図である。 第７実施形態の異材接合方法において、溶接後の異材接合継手の断面図である。 本発明の第１変形例に係る異材接合補助部材付き管状部材の斜視図である。 本発明の第２変形例に係る異材接合補助部材付き管状部材の斜視図である。 本発明の第３変形例において、補助部材付き管状部材と板材とを接合する状態を示す斜視図である。 本発明の第４変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第５変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第６変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第７変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第８変形例に係る異材接合用補助部材付き管状部材を示す斜視図である。 本発明の第８変形例に係る異材接合方法、及び異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第９変形例に係る異材接合補助部材付き管状部材の斜視図である。 本発明の第１０変形例に係る異材接合補助部材付き管状部材の斜視図である。 本発明の第１１変形例において、補助部材付き管状部材と板材とを接合する状態を示す斜視図である。 本発明の第１２変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第１３変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第１４変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の第１５変形例に係る異材接合継手を示す斜視図である。 本発明の異材接合継手が適用される自動車用のシートフレームを示す斜視図である。

以下、本発明の各実施形態に係る異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す第１～第３実施形態は、第１の部材であるパイプ１を本発明の内側部材とし、補助部材３を本発明の外側部材とする形態を示したものであり、第４～第７実施形態は、第１の部材であるパイプ１を本発明の外側部材とし、補助部材３を本発明の内側部材とする形態を示したものである。また、いずれの実施形態においても、内側部材に複数の貫通穴１ａ、３ｆが形成されている。

（第１実施形態）
第１実施形態の異材接合方法は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金（第１の金属材料）からなる円管状のパイプ（第１の部材、管状部材）１と、鋼製（第２の金属材料）からなる平板状の板材（第２の部材）２とを、鋼製（第３の金属材料）からなる円管状の補助部材３を用いて間接的に接合し、図１に示すような異材接合継手１０を得るものである。このため、異材接合継手１０では、以下詳述するように、補助部材３がパイプ１と強固に結合されていると共に、補助部材３と板材２とがアーク溶接等により接合されている。

図２に示すように、パイプ１には、円周方向に所定の間隔で複数の貫通穴（本実施形態では、４つ）１ａが形成されている。複数の貫通穴１ａは、軸方向においてパイプ１の端部寄りの位置に形成されている。

補助部材３は、パイプ１の端部に外嵌して取り付けられている。このため、補助部材３の内径は、パイプ１の外径より僅かに大きく設計されている。また、補助部材３は、パイプ１の複数の貫通穴１ａに臨む周壁の一部が径方向内側に膨出し、複数の貫通穴１ａに対して嵌入される複数の嵌入部３ａを有する。これによって、補助部材３は、パイプ１とかしめ結合されている。嵌入部３ａの基部は、パイプ１の外周面と貫通穴１ａとの縁部全周に亘って接触しており、補助部材３は、パイプ１に対して軸方向に位置決めされると共に、回り止めされている。

また、板材２と、該板材２の平面に載置された補助部材３の端部との隅部には、アーク溶接によって溶接金属Ｗが形成され、板材２と補助部材３が強固に接合されている。

このような異材接合継手１０は、図２～図５に示すように、まず、複数の貫通穴１ａが形成された円管状のパイプ１と、円筒状の補助部材３と、を用意する。パイプ１の複数の貫通穴１ａは、管状のブランク部材に対して図示しないパンチ等を用いて穿設される。なお、複数の貫通穴１ａは、図１に示すような円形に限らず、多角形など他の形状であってもよい。ただし、後述するポンチ８の先端形状も、貫通穴１ａの形状に合せるのが好ましい。

そして、図３に示すように、補助部材３を、パイプ１の複数の貫通穴１ａが形成される部分の周囲に配置するとともに、鋼鉄製の柱状の中子５を、パイプ１の内側に配置する。

次に、図３～図５に示すように、複数のポンチ（押圧部材）８を、補助部材３の径方向外側で、パイプ１の複数の貫通穴１ａの各位相と対応する位置に配置する。そして、パイプ１の複数の貫通穴１ａと対向する補助部材３の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させる。これにより、補助部材３の周壁の一部が、径方向内側に膨出し、貫通穴１ａに対して嵌入することで、嵌入部３ａを形成し、パイプ１と補助部材３とがかしめ結合される。
なお、ポンチ８は、不図示のプレス装置などに連結され、径方向内側に向かって強大な荷重を付与可能となっている。

その後、ポンチ８を嵌入部３ａから退避させるように、径方向外側へ移動させると共に、中子５をパイプ１の内側から引き抜く。これにより、パイプ１と補助部材３からなる接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）４が得られる。

その後、図２に戻って、接合体４の補助部材３と、板材２とがアーク溶接等により接合される。このアークによるすみ肉溶接は、鋼同士の溶接であるので、金属間化合物を生じることなく、強固に接合される。図２中、符号２３は、溶接トーチを表している。

なお、本実施形態では、パイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金とし、板材２と補助部材３とを鋼製としているが、板材２と補助部材３の金属材料がパイプ１の金属材料と異なるものであればよく、各部材の金属材料はこれに限定されない。例えば、板材２と補助部材３の金属材料は、金属間化合物を生じることなく、融接を用いて互いに接合可能な材料であればよい。また、板材２と補助部材３の鋼製の組成は、互いに同一であっても異なるものであってもよい。
また、パイプ１が鋼製、板材２がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である場合には、補助部材３は、パイプ１の金属材料と異なる金属材料であればよく、例えば、板材２と同じ金属材料であるアルミニウム合金又はマグネシウム合金としてもよい。

また、パイプ１の断面形状は、円形に限らず、管状であれば任意であり、補助部材３の断面形状は、貫通穴１ａが形成される部分でパイプ１の外面に接触又は近接して、貫通穴１ａ内に嵌入部３ａが形成される形状であれば、パイプ１の形状と対応するものでもよいし、パイプ１の形状と異なる形状であってもよい。一方、中子５の断面形状は、パイプ１の断面形状と相似形状である必要がある。

例えば、図６Ａでは、パイプ１は、断面形状が正八角形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が正八角形である角管部材とし、中子５も、断面形状が正八角形である角柱部材としている。また、パイプ１には、貫通穴１ａが１つおきの四辺に穿設されている。

図６Ｂでは、パイプ１は、断面形状が正方形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が正方形である角管部材とし、中子５も、断面形状が正方形である角柱部材としている。また、パイプ１には、貫通穴１ａが各辺に穿設されている。

図６Ｃでは、パイプ１は、断面形状が円形である円管部材とし、補助部材３は、断面形状が正方形である角管部材とし、中子５は、断面形状が円形である円柱部材としている。また、パイプ１には、貫通穴１ａが円周方向に９０°間隔で穿設されている。

図６Ｄでは、パイプ１は、断面形状が円形である円管部材とし、補助部材３は、断面形状が正六角形である角管部材とし、中子５は、断面形状が円形である円柱部材としている。また、パイプ１には、貫通穴１ａが円周方向に１２０°間隔で穿設されている。

図６Ｅでは、パイプ１は、断面形状が長方形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が長方形である角管部材とし、中子５も、断面形状が長方形である角柱部材としている。また、パイプ１には、貫通穴１ａが各辺に穿設されており、特に、長辺には、２つの貫通穴１ａが穿設されている。

上述した図６Ａ～図６Ｅのいずれの変形例の場合も、パイプ１の縮管加工により補助部材３がパイプ１と強固に結合されていると共に、補助部材３と板材２とがアーク溶接等により接合される。

以上説明したように、本実施形態の異材接合方法によれば、管状のパイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるとし、平板状の板材２を鋼製からなるとした場合、鋼製からなる管状の補助部材３を、パイプ１の複数の貫通穴１ａが形成された部分の周囲に配置する工程と、柱状の中子５を、パイプ１の内側に配置する工程と、パイプ１に形成された複数の貫通穴１ａと対向する補助部材３の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させることで、補助部材３の周壁の一部を径方向内側に膨出させて貫通穴１ａに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、中子５をパイプ１の内側から引き抜く工程と、補助部材３と板材２とを溶接することで、補助部材３を介してパイプ１と板材２とを接合する工程と、を有する。
また、本実施形態の異材接合継手１０によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１と接合される平板状の板材２（又は他のパイプ９）と、鋼製からなる管状の補助部材３と、を備え、補助部材３は、その周壁の一部が径方向内側に膨出してパイプ１の貫通穴１ａに対して嵌入される複数の嵌入部３ａを有することで、パイプ１とかしめ結合され、且つ、補助部材３と板材２とが溶接される。
これにより、管状の補助部材３が管状のパイプ１と強固に結合されると共に、該補助部材３と板材２とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。

また、管状のパイプ１と補助部材３とを予め結合しておけば、補助部材３と板材２とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。

また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３と、を備え、管状の補助部材３を、パイプ１の複数の貫通穴１ａが形成された部分の周囲に配置する工程と、鋼鉄製の柱状の中子５を、パイプ１の内側に配置する工程と、パイプ１に形成された複数の貫通穴１ａと対向する補助部材３の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させることで、補助部材３の周壁の一部を径方向内側に膨出させて貫通穴１ａに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、中子５をパイプ１の内側から引き抜く工程と、を備える。
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状部材と、鋼製からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３と、を備え、パイプ１には、複数の貫通穴１ａが形成され、補助部材３は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して複数の貫通穴１ａに対して嵌入されてなる複数の嵌入部３ａを有することで、パイプ１とかしめ結合される。
これにより、管状の補助部材３がパイプ１と強固に結合されているので、パイプ１と、該パイプ１と異なる金属材料からなる板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る異材接合方法について、図７～図１０Ｅを参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略或いは簡略化する。

第２実施形態では、図７及び図８に示すように、中子５は、パイプ１の複数の貫通穴１ａに対応する各位相に軸方向に沿って延びる複数（本実施形態では、４つ）の溝部５ａを有する。このため、本実施形態では、中子５の配置工程において、中子５は、複数の溝部５ａとパイプ１の複数の貫通穴１ａとの各位相が一致するようにして、パイプ１の内側に配置される。

さらに、図８及び図９に示すように、かしめ結合工程において、ポンチ８は、より深くまで径方向内側に押し込むことができ、補助部材３の周壁の一部は、パイプ１の貫通穴１ａ及び中子５の溝部５ａに嵌入する。即ち、本実施形態の嵌入部３ａは、パイプ１の内周面よりも径方向内側に膨出して、第１実施形態よりも深くまで形成されるので、かしめ接合強度が向上された異材接合継手１０及び接合体４を得ることができる。

また、本実施形態では、図１０Ａ～図１０Ｅに示すような、第１実施形態の図６Ａ～６Ｅと同様な断面形状を有するパイプ１及び補助部材３との組合せにおいても、溝部５ａを有する中子５を用いて、かしめ接合強度が向上された異材接合継手１０及び接合体４を得ることができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る異材接合方法について、図１１～図１５Ｅを参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略或いは簡略化する。

第３実施形態では、図１１に示すように、第１及び第２実施形態と異なり、貫通穴が形成されていない円管状のパイプ１が使用される。一方、図１２に示すように、中子５は、第２実施形態と同様に、軸方向に沿って延びる複数の溝部５ａを有する円柱状のものが使用される。複数の溝部５ａは、円周方向に等間隔に形成されている。また、補助部材３は、第１及び第２実施形態と同様に、円管状のものが使用される。

したがって、第３実施形態では、管状のパイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるとし、平板状の板材２を鋼製からなるとした場合、鋼製からなる管状の補助部材３を、パイプ１の周囲に配置し、また、複数の溝部５ａを有する鋼鉄製の柱状の中子５を、パイプ１の内側に配置する。そして、パイプ１を介して中子５に形成された複数の溝部５ａと対向する補助部材３の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させる。これにより、補助部材３の周壁の一部を径方向内側に膨出させることで、パイプ１には、中子５の複数の溝部５ａ内にそれぞれ入り込む複数の内向き凸部１ｂが形成され、補助部材３の周壁の一部は、パイプ１の複数の内向き凸部１ｂによって形成された複数の窪み１ｃに対してそれぞれ嵌入する複数の嵌入部３ａが形成され、パイプ１と補助部材３とがかしめ結合される。

その後は、第１実施形態と同様に、中子５をパイプ１の内側から引き抜くことで、接合体４が形成され、さらに、補助部材３と板材２とを溶接することで、補助部材３を介してパイプ１と板材２とを接合して、異材接合継手１０が得られる。

このように、第３実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法、及び異材接合継手の製造方法によれば、貫通穴１ａを有しない円管状のパイプ１に対して、溝部５ａを有する中子５を用いてパイプ１と補助部材３とをかしめ結合するので、パイプ１に貫通穴の穴開け作業を行なう必要がなくなり、工程数を削減でき、製造コストを低減することができる。

また、第３実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材、及び異材接合継手によれば、パイプ１の金属材料と異なる金属材料からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３とを備え、パイプ１には、径方向内側に凹んだ複数の窪み１ｃが形成され、補助部材３は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して複数の窪み１ｃに対して嵌入されてなる複数の嵌入部３ａを有する。これにより、補助部材３は、パイプ１とかしめ結合される。即ち、本実施形態では、パイプ１に貫通穴１ａを有さずに、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合できるとともに、パイプ１の内部の防水性を確保することができる。

また、本実施形態では、図１５Ａ～図１５Ｅに示すような、第１実施形態の図６Ａ～６Ｅと同様な断面形状を有するパイプ１及び補助部材３との組合せにおいても、貫通穴１ａを有しないパイプ１に対して、溝部５ａを有する中子５を用いて、かしめ結合することができる。この場合も、製造工程数を削減できるメリットを有する。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る異材接合方法について、図１６～図２１Ｅを参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略或いは簡略化する。

第４実施形態の異材接合方法は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金（第１の金属材料）からなる円管状のパイプ（第１の部材、管状部材）１と、鋼製（第２の金属材料）からなる平板状の板材（第２の部材）２とを、鋼製（第３の金属材料）からなる円管状の補助部材３を用いて間接的に接合し、図１６に示すような異材接合継手１０を得るものである。このため、異材接合継手１０では、以下詳述するように、補助部材３がパイプ１と強固に結合されていると共に、補助部材３と板材２とがアーク溶接等により接合されている。

図１７に示すように、補助部材３には、円周方向に所定の間隔で複数の貫通穴（本実施形態では、４つ）３ｆが形成されている。

補助部材３は、パイプ１の端部に内嵌して取り付けられている。このため、補助部材３の外径は、パイプ１の内径より僅かに小さく設計されている。また、パイプ１は、補助部材３の複数の貫通穴３ｆに臨む周壁の一部が径方向内側に膨出し、複数の貫通穴３ｆに対して嵌入される複数の嵌入部１ｆを有する。これによって、パイプ１と補助部材３とは、かしめ結合されている。嵌入部１ｆの基部は、パイプ１の内周面と貫通穴３ｆとの縁部全周に亘って接触しており、補助部材３は、パイプ１に対して軸方向に位置決めされると共に、回り止めされている。また、パイプ１と補助部材３とは、互いにかしめ結合された状態において、補助部材３の軸方向端部３ｂがパイプ１の軸方向端部１ｇから延出している。

また、板材２と、該板材２の平面に載置された補助部材３の軸方向端部３ｂとの隅部には、アーク溶接によって溶接金属Ｗが形成され、板材２と補助部材３が強固に接合されている。なお、補助部材３の軸方向端部３ｂは、パイプ１の軸方向端部１ｇから延出しているので、板材２と容易に溶接することができる。

このような異材接合継手１０は、図１７～図２０に示すように、まず、円管状のパイプ１と、複数の貫通穴３ｆが形成された円筒状の補助部材３と、を用意する。補助部材３の複数の貫通穴３ｆは、管状のブランク部材に対して図示しないパンチ等を用いて穿設される。なお、複数の貫通穴３ｆは、図１６に示すような円形に限らず、多角形など他の形状であってもよい。ただし、後述するポンチ８の先端形状も、貫通穴３ｆの形状に合せるのが好ましい。

そして、図１８に示すように、パイプ１を、補助部材３の複数の貫通穴３ｆが形成される部分の周囲に、補助部材３の軸方向端部３ｂがパイプ１の軸方向端部１ｇから延出した状態で配置するとともに、鋼鉄製の柱状の中子５を、補助部材３の内側に配置する。このため、パイプ１を補助部材３の周囲に配置する際には、パイプ１の軸方向端部１ｇの下方には、パイプ１の軸方向端部１ｇを支持する支持部材（図示せず）を用いることが好ましい。

次に、図１８～図２０に示すように、複数のポンチ（押圧部材）８を、補助部材３の径方向外側で、補助部材３の複数の貫通穴３ｆの各位相と対応する位置に配置する。そして、補助部材３の複数の貫通穴３ｆと対向するパイプ１の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させる。これにより、パイプ１の周壁の一部が、径方向内側に膨出し、貫通穴３ｆに対して嵌入することで、嵌入部１ｆを形成し、パイプ１と補助部材３とがかしめ結合される。
なお、ポンチ８は、不図示のプレス装置などに連結され、径方向内側に向かって強大な荷重を付与可能となっている。

その後、ポンチ８を嵌入部１ｆから退避させるように、径方向外側へ移動させると共に、中子５をパイプ１及び補助部材３の内側から引き抜く。これにより、パイプ１と補助部材３からなる接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）４が得られる。

その後、図１７に戻って、接合体４の補助部材３と、板材２とがアーク溶接等により接合される。このアークによるすみ肉溶接は、鋼同士の溶接であるので、金属間化合物を生じることなく、強固に接合される。図１７中、符号２３は、溶接トーチを表している。

なお、本実施形態では、パイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金とし、板材２と補助部材３とを鋼製としているが、板材２と補助部材３の金属材料がパイプ１の金属材料と異なるものであればよく、各部材の金属材料はこれに限定されない。例えば、板材２と補助部材３の金属材料は、金属間化合物を生じることなく、融接を用いて互いに接合可能な材料であればよい。また、板材２と補助部材３の鋼製の組成は、互いに同一であっても異なるものであってもよい。
また、パイプ１が鋼製、板材２がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である場合には、補助部材３は、パイプ１の金属材料と異なる金属材料であればよく、例えば、板材２と同じ金属材料であるアルミニウム合金又はマグネシウム合金としてもよい。

また、パイプ１の断面形状は、円形に限らず、管状であれば任意であり、補助部材３の断面形状は、貫通穴３ｆが形成される部分でパイプ１の内面に接触又は近接して、貫通穴３ｆ内に嵌入部１ｆが形成される形状であれば、パイプ１の形状と対応するものでもよいし、パイプ１の形状と異なる形状であってもよい。一方、中子５の断面形状は、補助部材３の断面形状と相似形状である必要がある。

例えば、図２１Ａでは、パイプ１は、断面形状が正八角形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が正八角形である角管部材とし、中子５も、断面形状が正八角形である角柱部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ｆが１つおきの四辺に穿設されている。

図２１Ｂでは、パイプ１は、断面形状が正方形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が正方形である角管部材とし、中子５も、断面形状が正方形である角柱部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ｆが各辺に穿設されている。

図２１Ｃでは、パイプ１は、断面形状が正方形である角管部材とし、補助部材３は、断面形状が円形である円管部材とし、中子５は、断面形状が円形である円柱部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ｆが円周方向に９０°間隔で穿設されている。

図２１Ｄでは、パイプ１は、断面形状が正六角形である角管部材とし、補助部材３は、断面形状が円形である円管部材とし、中子５は、断面形状が円形である円柱部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ｆが円周方向に１２０°間隔で穿設されている。

図２１Ｅでは、パイプ１は、断面形状が長方形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が長方形である角管部材とし、中子５も、断面形状が長方形である角柱部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ｆが各辺に穿設されており、特に、長辺には、２つの貫通穴３ｆが穿設されている。

上述した図２１Ａ～図２１Ｅのいずれの変形例の場合も、パイプ１の縮管加工により補助部材３がパイプ１と強固に結合されていると共に、補助部材３と板材２とがアーク溶接等により接合される。

以上説明したように、本実施形態の異材接合方法によれば、管状のパイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるとし、平板状の板材２を鋼製からなるとした場合、鋼製からなり、複数の貫通穴３ｆが形成された管状の補助部材３の周囲に、パイプ１を配置する工程と、柱状の中子５を、補助部材３の内側に配置する工程と、補助部材３に形成された複数の貫通穴３ｆと対向するパイプ１の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させることで、パイプ１の周壁の一部を径方向内側に膨出させて貫通穴３ｆに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、中子５を補助部材３の内側から引き抜く工程と、補助部材３と板材２とを溶接することで、補助部材３を介してパイプ１と板材２とを接合する工程と、を有する。
また、本実施形態の異材接合継手１０によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１と接合される平板状の板材２（又は他のパイプ９）と、鋼製からなり、円周方向に複数の貫通穴３ｆが形成される管状の補助部材３と、を備え、パイプ１は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して補助部材３の貫通穴３ｆに対して嵌入される複数の嵌入部１ｆを有することで、補助部材３とかしめ結合され、且つ、補助部材３と板材２とが溶接される。
これにより、管状の補助部材３が管状のパイプ１と強固に結合されると共に、該補助部材３と板材２とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。

また、管状のパイプ１と補助部材３とを予め結合しておけば、補助部材３と板材２とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。

また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３と、を備え、複数の貫通穴３ｆが形成された管状の補助部材３の周囲に、パイプ１を配置する工程と、鋼鉄製の柱状の中子５を、補助部材３の内側に配置する工程と、補助部材３に形成された複数の貫通穴３ｆと対向するパイプ１の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させることで、パイプ１の周壁の一部を径方向内側に膨出させて貫通穴３ｆに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、中子５を補助部材３の内側から引き抜く工程と、を備える。
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状部材と、鋼製からなり、パイプ１の内側に配置される管状の補助部材３と、を備え、補助部材３には、複数の貫通穴３ｆが形成され、パイプ１は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して複数の貫通穴３ｆに対して嵌入されてなる複数の嵌入部１ｆを有することで、補助部材３とかしめ結合される。
これにより、管状の補助部材３がパイプ１と強固に結合されているので、パイプ１と、該パイプ１と異なる金属材料からなる板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、且つ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る異材接合方法について、図２２～図２５Ｅを参照して説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略或いは簡略化する。

第５実施形態では、図２２及び図２３に示すように、中子５は、補助部材３の複数の貫通穴３ｆに対応する各位相に軸方向に沿って延びる複数（本実施形態では、４つ）の溝部５ａを有する。このため、本実施形態では、中子５の配置工程において、中子５は、複数の溝部５ａと補助部材３の複数の貫通穴３ｆとの各位相が一致するようにして、補助部材３の内側に配置される。

さらに、図２３及び図２４に示すように、かしめ結合工程において、ポンチ８は、より深くまで径方向内側に押し込むことができ、パイプ１の周壁の一部は、補助部材３の貫通穴３ｆ及び中子５の溝部５ａに嵌入する。即ち、本実施形態の嵌入部１ｆは、補助部材３の内周面よりも径方向内側に膨出して、第４実施形態よりも深くまで形成されるので、かしめ接合強度が向上された異材接合継手１０及び接合体４を得ることができる。

また、本実施形態では、図２５Ａ～図２５Ｅに示すような、第４実施形態の図２１Ａ～２１Ｅと同様な断面形状を有するパイプ１及び補助部材３０との組合せにおいても、溝部５ａを有する中子５を用いて、かしめ接合強度が向上された異材接合継手１０及び接合体４を得ることができる。
その他の構成及び作用については、第４実施形態のものと同様である。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る異材接合方法について、図２６～図３０Ｅを参照して説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略或いは簡略化する。

第６実施形態では、図２６に示すように、第４及び第５実施形態と異なり、貫通穴が形成されていない円管状の補助部材３が使用される。一方、図２７に示すように、中子５は、第５実施形態と同様に、軸方向に沿って延びる複数の溝部５ａを有する円柱状のものが使用される。複数の溝部５ａは、円周方向に等間隔に形成されている。また、補助部材３は、第４及び第５実施形態と同様に、円管状のものが使用される。

したがって、第６実施形態では、管状のパイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるとし、平板状の板材２を鋼製からなるとした場合、鋼製からなる管状の補助部材３の周囲に、パイプ１を配置し、また、複数の溝部５ａを有する鋼鉄製の柱状の中子５を、補助部材３の内側に配置する。そして、補助部材３を介して中子５に形成された複数の溝部５ａと対向するパイプ１の周壁に向けて、ポンチ８を径方向内側に変位させる。これにより、パイプ１の周壁の一部を径方向内側に膨出させることで、補助部材３には、中子５の複数の溝部５ａ内にそれぞれ入り込む複数の内向き凸部３ｃが形成され、パイプ１の周壁の一部は、補助部材３の複数の内向き凸部３ｃによって形成された複数の窪み３ｄに対してそれぞれ嵌入する複数の嵌入部１ｆが形成され、パイプ１と補助部材３とがかしめ結合される。

その後は、第４実施形態と同様に、中子５を補助部材３の内側から引き抜くことで、接合体４が形成され、さらに、補助部材３と板材２とを溶接することで、補助部材３を介してパイプ１と板材２とを接合して、異材接合継手１０が得られる。

このように、第６実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法、及び異材接合継手の製造方法によれば、貫通穴３ｆを有しない円管状の補助部材３に対して、溝部５ａを有する中子５を用いてパイプ１と補助部材３とをかしめ結合するので、補助部材３に貫通穴の穴開け作業を行なう必要がなくなり、工程数を削減でき、製造コストを低減することができる。

また、第６実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材、及び異材接合継手によれば、パイプ１の金属材料と異なる金属材料からなり、パイプ１の内側に配置される管状の補助部材３とを備え、補助部材３には、径方向内側に凹んだ複数の窪み３ｄが形成され、パイプ１は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して複数の窪み３ｄに対して嵌入されてなる複数の嵌入部１ｆを有する。これにより、パイプ１は、補助部材３とかしめ結合される。即ち、本実施形態では、補助部材３に貫通穴３ｆを有さずに、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合できる。

また、本実施形態では、図３０Ａ～図３０Ｅに示すような、第４実施形態の図２１Ａ～２１Ｅと同様な断面形状を有するパイプ１及び補助部材３０との組合せにおいても、貫通穴３ｆを有しない補助部材３に対して、溝部５ａを有する中子５を用いて、かしめ結合することができる。この場合も、製造工程数を削減できるメリットを有する。
その他の構成及び作用については、第４実施形態のものと同様である。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る異材接合方法について、図３１及び図３２を参照して説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略或いは簡略化する。

第７実施形態では、補助部材３の軸方向端部３ｂには、パイプ１の内径よりも大径の外周面を有する拡管部３ｅが設けられる。具体的に、本実施形態では、拡管部３ｅの外径は、パイプ１の外径と略等しく形成される。これにより、補助部材３の周囲にパイプ１を配置する際に、パイプ１の軸方向端部１ｇは、補助部材３の拡管部３ｅ、即ち、拡管部３ｅによって形成された段差部分と当接させて、パイプ１と補助部材３とを軸方向に位置決めすることができる。また、図３２に示すように、接合体４が形成された後は、補助部材３の拡管部３ｅと板材２とがアーク溶接され、拡管部３ｅと板材２との隅部には溶接金属Ｗが形成される。

したがって、本実施形態によれば、補助部材３に拡管部３ｅを設けることで、パイプ１の支持部材を設けることなく、補助部材３の軸方向端部３ｂをパイプ１の軸方向端部１ｇから延出した状態で、パイプ１を補助部材３の周囲に容易に配置することができる。
また、補助部材３には、拡管部３ｅを形成するための拡管工程が必要となるが、パイプ１の軸方向端部１ｇと板材２との間にくびれ部分がなくなり、異材接合継手１０としての外観性を向上することができる。
その他の構成及び作用については、第４実施形態のものと同様である。なお、本実施形態の拡管部を有する構成は、第５及び第６実施形態の補助部材３にも適用可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。

以下、図３３～図３６Ｂは、パイプ１を内側部材、補助部材３を外側部材とした各変形例である。
例えば、一対の補助部材３をパイプ１の両端部にかしめ結合することで、図３３に示すような接合体４を構成してもよい。

また、図３４に示すように、異材接合用補助部材付き管状部材である接合体４には、補助部材３の嵌入部３ａが軸方向に複数（本実施形態では、２つ）並んで形成されるようにしてもよい。この場合、図示しないが、パイプ１には、貫通穴１ａが軸方向に複数並んで設けられている。

このように、パイプ１と補助部材３とのかしめ部位を円周方向だけでなく、軸方向にも複数設けることで、パイプ１と補助部材３とをより強固に接合することができる。

さらに、図３５Ａに示すように、接合体４の端面（パイプ１及び補助部材３の端面）は、パイプ１の軸線方向に対して傾斜していてもよく、接合体４の軸線方向が板材２の法線に対して傾斜して接合することもできる。この場合、パイプ１及び補助部材３の端面は、パイプ１の縮管加工の後に斜めに切断してもよいし、縮管加工の前にそれぞれ斜めに切断していてもよい。

また、図３５Ｂに示すように、接合体４は、板材２の面に対して、パイプ１の軸線が平行になるように、パイプ１と板材２とが接合させてもよい。この場合、補助部材３と板材２とは、補助部材３の円周方向２か所（片側のみ図示）にパイプ１の軸方向に沿ってアーク溶接が施されている。

また、図３５Ｃに示すように、接合体４は、板材２に形成された半円筒形の凹部２ｄに補助部材３を介してパイプ１が収容されるようにして、パイプ１と板材２とが接合されてもよい。この場合、補助部材３と板材２とは、板材２の凹部２ｄと平面との境界部２箇所にパイプ１の軸方向に沿ってアーク溶接が施されている。

また、図３５Ｄに示すように、接合体４は、パイプ１と他のパイプ９とが直交するようにして、補助部材３を介して互いに接合されてもよい。この場合、補助部材３の端面は、他のパイプ９の外周面９ａに対して全周に亘って接するように加工され、補助部材３の端面に沿ってアーク溶接が施されている。

また、図３５Ｅに示すように、接合体４は、パイプ１と他のパイプ９とが直線状に連結するように、補助部材３を介して互いに接合されてもよい。この場合、補助部材３の端面と他のパイプ９の端面とが全周に亘って接し、これら端面に沿ってアーク溶接が施される。なお、パイプ１とパイプ９は同じ径でも良いし、異なる径とすることもできる。

また、図３６Ａに示すように、嵌入部３ａが補助部材３の軸方向両端側に位置するようにして、補助部材３をパイプ１の軸方向中間部に配置した接合体４を形成することができる。このため、図３６Ｂに示すように、開口が形成された板材２を補助部材３の回りに挿通して、軸方向両側に位置する嵌入部３ａの軸方向中間部で、板材２と補助部材３との各隅部をアーク溶接などにより接合することで、板材２をパイプ１の軸方向中間部に接合することができる。

また、図３７～図３９Ｅは、パイプ１を外側部材、補助部材３を内側部材とした各変形例である。
例えば、補助部材３に設けられる複数の穴３ｆは、要求されるパイプ１との接合強度に応じて少なくとも２箇所あればよく、上記実施形態の４箇所に限定されるものでなく、例えば、図３７に示すような８箇所であってもよい。

また、図３８に示すように、異材接合用補助部材付き管状部材である接合体４には、パイプ１の嵌入部１ｆが軸方向に複数（本実施形態では、２つ）並んで形成されるようにしてもよい。この場合、図示しないが、補助部材３には、貫通穴３ｆが軸方向に複数並んで設けられている。

このように、パイプ１と補助部材３とのかしめ部位を円周方向だけでなく、軸方向にも複数設けることで、パイプ１と補助部材３とをより強固に接合することができる。

さらに、図３９Ａに示すように、接合体４の端面（パイプ１及び補助部材３の端面）は、パイプ１の軸線方向に対して傾斜していてもよく、接合体４の軸線方向が板材２の法線に対して傾斜して接合することもできる。この場合、パイプ１及び補助部材３の端面は、パイプ１の縮管加工の後に斜めに切断してもよいし、縮管加工の前にそれぞれ斜めに切断していてもよい。

また、図３９Ｂに示すように、接合体４は、板材２の面に対して、パイプ１の軸線が平行になるように、パイプ１と板材２とが接合させてもよい。この場合、補助部材３と板材２とは、補助部材３の円周方向２か所（片側のみ図示）にパイプ１の軸方向に沿ってアーク溶接が施されている。

また、図３９Ｃに示すように、接合体４は、板材２に形成された半円筒形の凹部２ｄに補助部材３を介してパイプ１が収容されるようにして、パイプ１と板材２とが接合されてもよい。この場合、補助部材３と板材２とは、板材２の凹部２ｄと平面との境界部２箇所にパイプ１の軸方向に沿ってアーク溶接が施されている。

また、図３９Ｄに示すように、接合体４は、パイプ１と他のパイプ９とが直交するようにして、補助部材３を介して互いに接合されてもよい。この場合、補助部材３の端面は、他のパイプ９の外周面９ａに対して全周に亘って接するように加工され、補助部材３の端面に沿ってアーク溶接が施されている。

また、図３９Ｅに示すように、接合体４は、パイプ１と他のパイプ９とが直線状に連結するように、補助部材３を介して互いに接合されてもよい。この場合、補助部材３の端面と他のパイプ９の端面とが全周に亘って接し、これら端面に沿ってアーク溶接が施される。なお、パイプ１とパイプ９は同じ径でも良いし、異なる径とすることもできる。

さらに、上記第１～第７実施形態では、中子５を鋼鉄製としているが、本発明の中子はこれに限らず、非鉄合金やセラミックなどの硬質材であってもよい。

また、本発明の異材接合継手１０が適用される例としては、図４０に示すような、自動車用のシートフレームが挙げられる。具体的には、離間して対向配置される鋼製の一対のプレス板部材（サイドフレーム、第２の部材）２Ａ、２Ｂに対して、アルミニウム合金製のパイプ（第１の部材）１と鋼製の補助部材３とが結合された接合体４Ａ、４Ｂ、４Ｃを梁部材（連結部材）として、アーク溶接により接合することで、自動車用のシートフレームが得られる。この場合、接合体４Ａ，４Ｂ，４Ｃでは、パイプ１の両端部に一対の補助部材３が設けられており、各補助部材３が各プレス板部材２Ａ，２Ｂにそれぞれ接合される。このように構成されたシートフレームは、梁部材として鋼製の金属管が使用される一般的なものに比べて、軽量化を図ることができ、また、従来通りのアーク溶接設備にて製造することができる。

１ パイプ（第１の部材、管状部材）
１ａ 貫通穴（穴）
１ｆ 嵌入部
２ 板材（第２の部材）
３ 補助部材
３ａ 嵌入部
３ｆ 貫通穴（穴）
４ 接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）
５ 中子
８ ポンチ（押圧部材）
９ 他のパイプ（第２の部材）
１０ 異材接合継手

Claims (16)

1. 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなる第２の部材とを接合してなる異材接合方法において、
   前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材と、前記第１の部材のいずれか一方の内側部材の複数の穴が形成された部分の周囲に、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
   柱状の中子を、前記内側部材の内側に配置する工程と、
   前記内側部材に形成された複数の穴と対向する前記外側部材の周壁に向けて、押圧部材を径方向内側に変位させることで、前記外側部材の周壁の一部を径方向内側に膨出させて前記穴に対して嵌入させ、前記内側部材と前記外側部材とをかしめ結合する工程と、
   前記中子を前記内側部材の内側から引き抜く工程と、
   前記補助部材と前記第２の部材とを溶接することで、前記補助部材を介して前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する工程と、
   を有する異材接合方法。
2. 前記中子は、前記複数の穴に対応する各位相に軸方向に沿って延びる複数の溝部を有し、
   前記中子の配置工程において、前記中子は、前記複数の溝部と前記内側部材の前記複数の穴との各位相が一致するようにして、前記内側部材の内側に配置され、
   前記かしめ結合工程において、前記外側部材の周壁の一部は、前記内側部材の穴及び前記中子の溝部に嵌入させる請求項１に記載の異材接合方法。
3. 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記第１の部材であり、
   前記補助部材の軸方向端部には、前記第１の部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
   前記第１の部材の配置工程において、前記第１の部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、請求項１又は２に記載の異材接合方法。
4. 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
   前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である請求項１～３のいずれか１項に記載の異材接合方法。
5. 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなり、前記第１の部材と接合される第２の部材と、を有する異材接合継手において、
   前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材を備え、
   前記補助部材と前記第１の部材のいずれか一方である内側部材には、円周方向に複数の穴が形成され、
   前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方である外側部材は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して前記穴に対して嵌入される複数の嵌入部を有することで、前記内側部材とかしめ結合され、
   前記補助部材と前記第２の部材とが溶接される異材接合継手。
6. 前記複数の嵌入部は、前記内側部材の内周面よりも径方向内側に膨出している請求項５に記載の異材接合継手。
7. 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記第１の部材であり、
   前記補助部材の軸方向端部には、前記第１の部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
   前記第１の部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、請求項５又は６に記載の異材接合継手。
8. 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
   前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である請求項５～７のいずれか１項に記載の異材接合継手。
9. 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材であって、
   前記管状部材と前記補助部材のいずれか一方の内側部材には、円周方向に複数の穴が形成され、
   前記管状部材と前記補助部材のいずれか他方の外側部材は、その周壁の一部が径方向内側に膨出して前記複数の穴に対して嵌入されてなる複数の嵌入部を有することで、前記内側部材とかしめ結合される異材接合用補助部材付き管状部材。
10. 前記複数の嵌入部は、前記内側部材の内周面よりも径方向内側に膨出している請求項９に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
11. 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記管状部材であり、
    前記補助部材の軸方向端部には、前記管状部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
    前記管状部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、請求項９又は１０に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
12. 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
    前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である請求項９～１１のいずれか１項に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
13. 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法であって、
    前記管状部材と前記補助部材のいずれか一方の内側部材の複数の穴が形成された部分の周囲に、前記管状部材と前記補助部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
    柱状の中子を、前記内側部材の内側に配置する工程と、
    前記内側部材に形成された複数の穴と対向する前記外側部材の周壁に向けて、押圧部材を径方向内側に変位させることで、前記外側部材の周壁の一部を径方向内側に膨出させて前記穴に対して嵌入させ、前記内側部材と前記外側部材とをかしめ結合する工程と、
    前記中子を前記内側部材の内側から引き抜く工程と、
    を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
14. 前記中子は、前記複数の穴に対応する各位相に軸方向に沿って延びる複数の溝部を有し、
    前記中子の配置工程において、前記中子は、前記複数の溝部と前記内側部材の前記複数の穴との各位相が一致するようにして、前記内側部材の内側に配置され、
    前記かしめ結合工程において、前記外側部材の周壁の一部は、前記内側部材の穴及び前記中子の溝部に嵌入させる請求項１３に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
15. 前記内側部材が前記補助部材で、前記外側部材が前記管状部材であり、
    前記補助部材の軸方向端部には、前記管状部材の内径よりも大径の外周面を有する拡管部が設けられ、
    前記管状部材の配置工程において、前記管状部材の軸方向端部は、前記補助部材の拡管部と当接する、請求項１３又は１４に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
16. 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
    前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくは前記マグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である請求項１３～１５のいずれか１項に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。

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