JP7307393B1 - リベット継手の製造方法、リベット継手、及び自動車部品 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様に係るリベット継手の製造方法は、軸部及び頭部を有する鋼製のリベットの軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、リベットを、リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、一対の電極で、リベットを加圧及び通電して、軸部の先端に変形部を形成すること、及び、リベットを冷却することを備え、冷却後のリベットの頭部のビッカース硬さＨＢが１３０≦ＨＢ≦３３０を満たし、冷却後のリベットの変形部のビッカース硬さＨＡ、変形部の厚みＴＡ、軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ、軸部の直径ＤＪ、頭部のビッカース硬さＨＢ、及び頭部の厚みＴＢが、ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ及びＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢを満たす。

Description

本発明は、リベット継手の製造方法、リベット継手、及び自動車部品に関する。
本願は、２０２１年９月２７日に、日本に出願された特願２０２１－１５６６５５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車の軽量化、及び衝突安全性の向上を目的として、高強度鋼板の適用が進められている。しかしながら、高強度鋼板から構成されるスポット溶接継手には、母材鋼板の引張強さが７８０ＭＰａを超えると十字引張強さ（Ｃｒｏｓｓ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＣＴＳ）が低下するという課題がある。また、鋼板の引張強さが１５００ＭＰａを超えると、十字引張強さのみならず引張せん断強さ（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＴＳＳ）も低下する傾向にある。

スポット溶接継手の強度が低下すると、非常に厳しい条件における衝突などにより部材が変形した時に、溶接部の破断が生じる恐れがある。従って、たとえ鋼板の強度を向上させたとしても、部材全体としての耐荷重が不足する恐れがある。そこで、高強度鋼板から構成される継手の強度を向上させる接合方法が求められている。

継手の十字引張強さを向上させる手段の一つとして、本発明者らはリベット接合に着目した。リベット接合とは、鋼板に貫通孔を形成し、この貫通孔に頭部と軸部とを有するリベットを挿通させ、リベットの軸部の先端を室温で塑性変形させて潰し、そしてリベットの頭部及び塑性変形部によって鋼板をかしめる接合法である。リベット接合によって得られた継手は、リベット継手と呼ばれる。

リベット継手の製造方法に関し、例えば以下のような技術が開示されている。

特許文献１には、締結具によって２個以上の構成部材を互いに結合させる方法であって、各構成部材は、穴を備えるとともに、前記構成部材は、前記穴が互いに重なり合って前記締結具を前記穴内において受けるように配置され、前記穴内に配置される前記締結具は、機械的に加圧および加熱されることで、前記締結具が変形させられて、以って前記構成部材が互いに結合させられる方法において、前記締結具は本質的に前記締結具の変形段階においてのみ加熱されて、前記締結具から結合させられる前記構成部材への熱伝達が最小限に抑えられ、結合は、前記締結具と前記構成部材とのいずれもが金属間合金群の材料に含まれる同一または同様の合金により製作されて行なわれることを特徴とする方法が開示されている。

特許文献２には、１対の電極の間にリベットの頭部と先端部分とをはさんで通電加熱すると共に押圧してリベッティングする方法において、リベットの頭部裏面と被リベット材との間に、断面積が小さく、且つ、リベット穴にリベットの軸部が十分密着充填すると共に、又は、それ以後に、頭部裏面と被リベット材とが接触するような高さを有する間座部を設けて、リベッティングすることを特徴とするリベッティング方法が開示されている。

特許文献３には、リベットを電極ではさみ、電気を通して抵抗熱により加熱し、加圧成形を行うリベットの締結方法において、通電加熱後一旦成形側頭部電極をリベットから離して、リベットの先端部まで加熱をゆきわたらせることを特徴とするリベットの締結方法が開示されている。

特許文献４には、結合されるべき少なくとも２部材に貫通して形成されるリベット穴を少なくとも一部テーパ状穴に形成し、このリベット穴にリベットを嵌合させ、通電かしめによりリベットの軸部をテーパ状穴に沿った形状に膨出変形させ、通電かしめ後のリベットの熱収縮によりリベットの軸部とテーパ状穴とを密着させ隙間なく結合させることを特徴とするリベットの通電かしめによる部材結合方法が開示されている。ここで、通電かしめ時のリベット温度は７００～９００℃であるとされている。

特許文献５には、複数のワークをリベットを用いて結合するリベット締め方法であって、複数のワークに挿通したリベットを１対の電極間に挟んで加圧した状態で通電し、通電によるリベット自体の抵抗発熱でリベットを軟化させて、リベットの端部をかしめる、ことを特徴とするリベット締め方法が開示されている。

特許文献６には、穴の周囲に環状バーリング形状を有する２枚の被かしめ部材を対向して重ね合わせ、抵抗発熱を利用した抵抗スポット溶接によって界面接合し、更に前記穴にピンを挿入し、同様に抵抗発熱を利用して該ピンを加熱・加圧してかしめ接合を行うことを特徴とする無歪複合接合方法が開示されている。

特許文献７には、引張強さが４３０～１０００ＭＰａの高強度鋼板を被接合材とし、重ね合わせた該被接合材にリベットを打ち込んで貫通させ、貫通させたリベットの先端を変形させて、機械的に接合することを特徴とする引張特性と疲労特性に優れた高強度鋼板の接合方法が開示されている。

日本国特表２００６－５０７１２８号公報 日本国特開昭５５－２７４５６号公報 日本国特開昭５３－７８４８６号公報 日本国特開昭６１－１６５２４７号公報 日本国特開平１０－２０５５１０号公報 日本国特開平３－２１６２８２号公報 日本国特開２０００－２０２５６３号公報

高強度の板材（特に高強度金属板又は鋼板）に対してリベット接合を適用した例を、本発明者らは確認することができなかった。高強度板材の強度に釣り合う程度の高強度材料からリベットを製造するためには、加工コストがかかる。また、リベットを用いて板材を接合すると、部品点数が増大して、継手の製造コストが増大する。その一方、高強度板材をリベット接合することのメリットは知られていなかった。以上の理由により、高強度板材の接合手段は専ら溶接（特にスポット溶接）とされており、リベット接合の適用例は皆無であった。例えば、特許文献１～８のいずれにおいても、その接合対象は低強度材料とされている。特に特許文献８に記載されるような、貫通穴が設けられていない板材にリベットを打ち込んで貫通させる接合方法は、引張強さが１０００ＭＰａ超の高強度鋼板に適用することができない。

しかし本発明者らは、高強度鋼板をリベット接合することにより得られる継手（リベット継手）の十字引張強さが、スポット溶接継手のそれよりも著しく高いことを知見した。鋼板を機械的に接合するリベット接合によれば、接合部の脆化が生じないので、高強度鋼板から構成される接合継手のＣＴＳを高く保持可能であると考えられた。

一方、本発明者らは、リベット継手の引張せん断強さは必ずしも安定せず、さらに、スポット溶接継手のそれよりも劣ることを合わせて知見した。これは、リベットの軸部の引張せん断強さが低い理由はリベットの軸部の硬さがスポット溶接部より低いからであると考えられた。また、リベットと板材との間に隙間があるので、リベット継手におけるせん断応力がかかる領域の断面積が、スポット溶接継手のそれより小さいことも、引張せん断強さを低下させる一因であると考えられた。

例えば、特許文献１～８のいずれにおいても、ＴＳＳを向上させるための手段について何ら検討されていない。これら文献において、ＴＳＳの低下についてはなんら問題視されておらず、また、リベット継手においてＴＳＳが低下するメカニズムについての考察もなされていない。さらに、本発明者らが検討したところ、これらの技術を高強度鋼板に適用して得られるリベット継手の継手強度（ＴＳＳ及びＣＴＳなど）は十分ではなかった。例えば特許文献８に記載されるような、貫通穴が設けられていない板材に対してリベットを打ち込んで貫通させる接合方法では、リベットの炭素量及び焼入れ性等を高め、これによりリベットを高強度化する必要がある。しかしながら、このようなリベットにおいては、リベッティング後の硬さ分布が不適切となりやすい。そのため、リベットの破断が生じやすい。

上述の事情に鑑みて、本発明は、引張せん断強さ（ＴＳＳ）が安定的に高められたリベット継手を得ることが可能なリベット継手の製造方法、並びに、ＴＳＳが安定的に高められたリベット継手及び自動車部品を提供することを課題とする。

本発明の要旨は以下の通りである。

（１）本発明の一態様に係るリベット継手の製造方法は、軸部及び頭部を有する鋼製のリベットの前記軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、前記リベットを、前記リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、一対の前記電極で、前記リベットを加圧及び通電して、前記軸部の先端に変形部を形成すること、及び、前記リベットを冷却することを備え、冷却後の前記リベットの前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０≦ＨＢ≦３３０を満たし、冷却後の前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）、前記変形部の厚みＴＡ（ｍｍ）、前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式１及び式２を満たす。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式１
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式２
（２）上記（１）に記載のリベット継手の製造方法では、冷却後の前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式３を満たしてもよい。
ＨＪ×ＤＪ≧５．３×ＨＢ×ＴＢ ：式３
（３）上記（１）又は（２）に記載のリベット継手の製造方法では、冷却後の前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）が、３１０≦ＨＡ≦６００を満たし、冷却後の前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）が３１０≦ＨＪ≦５９０であってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法は、前記リベットの前記頭部と、前記頭部に隣接した前記板材とをプロジェクション溶接することをさらに備えてもよい。
（５）上記（４）に記載のリベット継手の製造方法では、冷却後の前記リベットにおいて、前記プロジェクション溶接によって形成されるプロジェクション溶接部のビッカース硬さＨＰ（ＨＶ）、及び前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が、下記式４を満たしてもよい。
１．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式４
（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であってもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、前記リベットのＣ含有量が０．０８～０．４０質量％であってもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、前記リベットのＣ含有量、Ｍｎ含有量、及びＢ含有量が０．１６≦Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂ≦０．５０を満たしてもよい。

（９）本発明の別の態様に係るリベット継手は、それぞれに貫通孔を備える、重ねられた複数の板材と、軸部、並びに前記軸部の両端に設けられた頭部及び変形部を有し、前記軸部が前記貫通孔を貫通し、前記複数の板材をかしめる鋼製のリベットと、を備え、前記リベットの前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０≦ＨＢ≦３３０を満たし、前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）、前記変形部の厚みＴＡ（ｍｍ）、前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式Ａ及び式Ｂを満たす。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式Ａ
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｂ
（１０）上記（９）に記載のリベット継手では、前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式Ｃを満たしてもよい。
ＨＪ×ＤＪ≧５．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｃ
（１１）上記（９）又は（１０）に記載のリベット継手では、前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）が３１０≦ＨＡ≦６００を満たし、前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）が３１０≦ＨＪ≦５９０を満たしてもよい。
（１２）上記（９）～（１１）のいずれか一項に記載のリベット継手は、前記リベットの前記頭部と、前記頭部に隣接した前記板材とを接合するプロジェクション溶接部をさらに備えてもよい。
（１３）上記（１２）に記載のリベット継手では、前記プロジェクション溶接部のビッカース硬さＨＰ（ＨＶ）、及び前記リベットの前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が下記式Ｄを満たしてもよい。
１．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式Ｄ
（１４）上記（９）～（１３）のいずれか一項に記載のリベット継手では、複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であってもよい。
（１５）上記（９）～（１４）のいずれか一項に記載のリベット継手では、前記リベットのＣ含有量が０．０８～０．４０質量％であってもよい。
（１６）上記（９）～（１５）のいずれか一項に記載のリベット継手では、前記リベットのＣ含有量、Ｍｎ含有量、及びＢ含有量が０．１６≦Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂ≦０．５０を満たしてもよい。

（１７）本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記（９）～（１６）のいずれか一項に記載のリベット継手を備える。
（１８）上記（１７）に記載の自動車部品は、バンパー、又はＢピラーであってもよい。

本発明によれば、引張せん断強さ（ＴＳＳ）が安定的に高められたリベット継手を得ることが可能なリベット継手の製造方法、並びに、ＴＳＳが安定的に高められたリベット継手及び自動車部品を提供することができる。

本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す断面模式図である。 本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す断面模式図である。 本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す断面模式図である。 本実施形態に係るリベット継手の製造方法、及びこれにより得られたリベット継手を示す断面模式図である。 リベット継手に引張せん断応力が加えられた際の応力分布の模式図である。 引張せん断応力によって軸部が破断する場合の、リベット継手の断面模式図である。 引張せん断応力によって変形部が破断する場合の、リベット継手の断面模式図である。 引張せん断応力によって頭部が破断する場合の、リベット継手の断面模式図である。 貫通孔の大きさが板材ごとに異なるリベット継手の一例を示す断面図である。 貫通孔の周辺に配された接着剤をさらに有するリベット継手を示す断面図である。 リベット継手と、他の接合手段とを併用したバンパーの斜視図である。 プロジェクション溶接の直前の板材及びリベットの断面模式図である。 プロジェクション溶接の完了後の板材及びリベットの断面模式図である。 プロジェクション溶接部の拡大断面図である。 リベットと他の部品との干渉を防止するための手段の一例を示す断面図である。 リベットと他の部品との干渉を防止するための手段の一例を示す断面図である。 リベットと他の部品との干渉を防止するための手段の一例を示す断面図である。 本実施形態に係る自動車部品の一例であるＢピラーの断面図である。 本実施形態に係る自動車部品の一例であるバンパーの断面図である。

本発明者らは、引張せん断強さ（ＴＳＳ）が安定的に高められたリベット継手を得るための手段について鋭意検討を重ねた。その結果、リベットの破断箇所とリベット継手のＴＳＳとの間に相関関係があることがわかった。リベットの軸部が引張せん断応力によって破断する場合、リベット継手のＴＳＳは小さくなった。加えて、リベットの軸部が引張せん断応力によって破断する場合、引張せん断応力が印可されてからリベットが破断するまでの間のリベット継手の変形量が小さくなることも知見された。さらに本発明者らは、リベットの変形部が引張せん断応力によって破断する場合、ＴＳＳの値が安定しないことも見出した。そして本発明者らは、リベットが軸部又は変形部ではなく頭部から破断するようにリベットの形状及び硬さを制御することにより、リベット継手のＴＳＳを安定的に高められることを知見した。

以上の知見に基づいて得られた本発明の一態様に係るリベット継手の製造方法（以下、リベット接合方法と略す場合がある）は、図１Ａ～図１Ｄに示されるように、
（Ｓ１）軸部１２１及び頭部１２２を有する鋼製のリベット１２（通電加熱用リベット）の軸部１２１を、重ねられた複数の板材１１の貫通孔１１１に通すことと、
（Ｓ２）リベット１２を、リベット１２の軸方向に一対の電極Ａの間に挟むことと、
（Ｓ３）一対の電極Ａで、リベット１２を加圧及び通電して、軸部１２１の先端に変形部１２３を形成することと、
（Ｓ４）リベット１２を冷却することと、
を備える。ここで、冷却後のリベット１２の頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０≦ＨＢ≦３３０を満たすようにする。さらに、冷却後のリベット１２の形状及び硬さが以下の式１及び式２を満たすようにする。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式１
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式２
ここで、図１Ｄに示されるように、式１及び式２に含まれる符号の意味は以下の通りである。
ＨＡ：単位ＨＶでの、冷却後のリベット１２の変形部１２３のビッカース硬さ
ＴＡ：単位ｍｍでの、冷却後のリベット１２の変形部１２３の厚み
ＨＪ：単位ＨＶでの、冷却後のリベット１２の軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さ
ＤＪ：単位ｍｍでの、冷却後のリベット１２の軸部１２１の直径
ＨＢ：単位ＨＶでの、冷却後のリベット１２の頭部１２２のビッカース硬さ
ＴＢ：単位ｍｍでの、冷却後のリベット１２の頭部１２２の厚み
以下、この製造方法について詳細に説明する。

まず、図１Ａに示されるように、鋼製のリベット１２の軸部１２１を、重ねられた複数の板材の貫通孔１１１に通す。次に、図１Ｂに示されるように、リベット１２の軸方向に一対の電極Ａの間に、リベット１２を挟む。板材１１は、リベット継手１の母材となる。リベット１２は、軸部１２１及び頭部１２２を有し、この軸部１２１の先端は、リベッティングによって塑性変形されて変形部１２３を構成する。頭部１２２は、変形部１２３とともに板材１１を挟持する（かしめる）働きを有する。

板材１１の構成は特に限定されない。例えば、板材１１を鋼板、特に高強度鋼板（例えば引張強さＴＳが約５９０ＭＰａ以上の鋼板）とした場合、リベット継手１の強度を向上させることができて好ましい。また、本実施形態に係るリベット接合方法は、ＣＴＳ低下を招く脆化を高強度鋼板に生じさせない。従って本実施形態に係るリベット接合方法は、高強度鋼板の接合に適用された場合に、高いＣＴＳを有するリベット継手１を提供することができる。高強度鋼板の引張強さが９８０ＭＰａ以上である場合、ＣＴＳに関し、本実施形態に係るリベット接合の優位性は、スポット溶接に対して一層顕著となる。より好適には、板材１１の強度水準は、引張強さが１１８０ＭＰａ以上、さらに最適には１５００ＭＰａ以上である。板材１１の引張強さの上限は特に限定されないが、例えば２７００ＭＰａ以下としてもよい。

また、板材１１をアルミ板、ＣＦＲＰ板、及びチタン板などとしてもよい。溶接による接合とは異なり、本実施形態に係るリベット接合では、板材１１の材質を異ならせてもよい。例えば、鋼板とアルミ板との組み合わせ、又は鋼板とＣＦＲＰ板との組み合わせでもよい。板材の配置には特に規定はないが、材質の異なる板材の場合、融点の低い板材をリベット頭部側に配置することが、融点の低い板材の溶融を避ける観点から望ましい。板材１１に種々の表面処理がなされていてもよい。例えば、板材１１がＧＡめっき、ＧＩめっき、ＥＧめっき、Ｚｎ－Ａｌめっき、Ｚｎ－Ｍｇめっき、Ｚｎ－Ｎｉめっき、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき、Ａｌめっき、並びにホットスタンプによって母材金属と合金化されたＺｎ系めっき（Ｚｎ－Ｆｅ、Ｚｎ－Ｎｉ－Ｆｅ）及びＡｌ系めっき（Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ）等を有してもよい。

板材１１の板厚にも特に限定はなく、例えば０．５ｍｍ～３．６ｍｍとしてもよい。板材１１の厚みを異ならせてもよい。板材１１の枚数も特に限定されない。本実施形態に係るリベット接合の説明においては、板材１１の枚数を２枚と仮定するが、枚数を３枚以上とすることも妨げられない。好適な組み合わせとして例えば、板厚が約１．６ｍｍの板材と約２．３ｍｍの板材との２枚重ね、又は板厚が０．７５ｍｍの板材と、１．８ｍｍの板材と、１．２ｍｍの板材との３枚重ねが挙げられる。板材の好適な組み合わせの範囲として例えば、板厚が約０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材と、０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材との２枚重ね、又は板厚が０．６ｍｍ～１．６ｍｍ板材と、０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材と、０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材との３枚重ねが挙げられる。板材は、冷間もしくは熱間でのプレス成形、冷間でのロール成形、又はハイドロフォーム成形された成形品であっても良い。また、板材はパイプ状に成形されていても良い。

リベット１２を挿通させる貫通孔（通し穴）１１１の構成も特に限定されない。リベット１２を貫通孔１１１に滞りなく通す観点からは、貫通孔１１１の径が、リベッティング前のリベット１２の軸部の直径より大きいことが好ましい。

貫通孔１１１の形状は、例えば円形等とすることができる。一方、貫通孔１１１の形状が４角形、５角形、６角形、８角形など多角形であってもよい。これらの多角形の角部に曲率を持たせても良い。また、貫通孔１１１の形状が楕円、又は、円の一部に凸部あるいは凹部がある形状であっても良い。貫通孔１１１を円形状以外の形状とすることにより、リベット接合した板材が、貫通孔のリベットを中心に回転することを防止したり、接合部のガタつきを軽減したりすることができるので、さらに望ましい。

リベット１２を通すための貫通孔１１１は、レーザ切断、金型を用いた打ち抜き、ドリルを用いた穿孔等の任意の手段で形成することができる。板材１１がホットスタンプ鋼板である場合は、熱間での金型打ち抜き、あるいはレーザ切断によって貫通孔１１１を形成することが望ましい。

貫通孔１１１の大きさは板材１１の深さ方向に一定であってもよい。一方、深さ方向に貫通孔１１１の大きさが相違する段形状、又はテーパ形状を、貫通孔１１１に適用してもよい。また、複数の被接合材間の貫通孔１１１の中心軸は一致していなくても良い。

複数の板材１１における貫通孔１１１の直径（貫通孔１１１が円形でない場合は、円相当径）は、図１Ｂに示されるように同一であってもよいし、一方図３に示されるように相違してしてもよい。貫通孔１１１の大きさに差を設けることにより、応力緩和効果や、リベット１２を通す作業の効率化が期待できる。貫通孔１１１の直径の相違の程度は特に限定されないが、例えば、隣接する板材１１における貫通孔１１１の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であることが好ましい。リベット１２を通す作業の容易化の観点では、リベットの入り口となる側（リベットの頭部がある側）とは逆側の板材の貫通孔の直径を大きくする方が好ましい。これにより、リベット１２の先端が貫通孔１１１の中で詰まることを防止できる。

また、貫通孔１１１の直径の最小値は、挿通するリベットの軸部の直径の最大値よりも０．１ｍｍ～５ｍｍ大きいことが望ましい。０．１ｍｍより小さいと挿通性が悪化し、５ｍｍより大きいと貫通孔１１１の隙間を十分に充填させることが難しくなるためである。より望ましくは、０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲であり、最適には０．５ｍｍ～２．３ｍｍの範囲である。また、複数の被接合材間の貫通孔１１１の中心軸のずれは１．５ｍｍ以内が望ましく、０．７５ｍｍ以下がさらに望ましい。

リベット１２は、鋼製とされる。これにより、リベット継手１の接合強度を優れたものとすることができる。リベット１２のその他の構成は、リベッティングの前の段階においては特に限定されない。後述するリベッティング後のリベット１２の形状及び硬さが所定の関係式を満たすように、好適な構成を適宜選択することができる。リベット１２の構成の好適な例については後述する。

次に、図１Ｃに示されるように、リベット１２を、リベット１２の軸方向に一対の電極Ａの間に挟む。そして、一対の電極Ａを介して、リベット１２に加圧及び通電する。これにより、リベット１２に抵抗発熱を生じさせ、リベット１２を軟化させ、リベット１２の軸部１２１の先端を潰す（いわゆるリベッティング）。これにより、軸部１２１の先端に変形部１２３が形成される。

本実施形態に係るリベット接合では、電極Ａを用いてリベット１２に加圧した後で、リベット１２に通電することが好ましい。加圧した状態で通電を開始すると、軸部１２１の軟化及び軸部１２１の先端の変形が生じる。この時、リベット１２の内部に溶融部が生じても良い。この場合、リベット１２を電極Ａの間に挟み込み、リベット１２を加圧し、リベット１２に通電し、そしてリベット１２を冷却するという手順で、接合が実施されることになる。しかしながら、リベット１２への加熱の開始のタイミング、及びリベット１２への加圧の開始のタイミングは、上述の好ましい例に限定されない。

また、通常のリベット接合ではリベット１２の軸部１２１を板材１１の貫通孔１１１に挿通する前にリベット１２を加熱及び軟化させることが許容される。本実施形態に係るリベット継手の製造方法においても、リベット１２を加熱し、次いでリベット１２の軸部１２１を板材１１の貫通孔に通してもよい。挿通後、一対の電極Ａに通電し、リベット１２に抵抗発熱を生じさせ、リベット１２を軟化させ、リベットの軸部の先端を変形させ、リベットを冷却する。挿通前において、リベットの軸部の直径が太い場合や、リベットが硬い場合などに、挿通前に軟化させると好ましい場合がある。

リベット１２は、加圧及び通電に引き続いて冷却される。これにより、図１Ｄに示される冷却後の鋼製のリベット１２には、焼入れ硬化が生じる。冷却後のリベット１２においては、その形状及び硬さが、以下の式１及び式２を満たす必要がある。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式１
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式２
また、冷却後のリベット１２においては、上記式１及び式２に含まれるＨＢが、１３０≦ＨＢ≦３３０を満たす必要もある。

記号「ＨＡ」は、単位ＨＶでの、冷却後のリベット１２の変形部１２３のビッカース硬さである。以下、この値ＨＡを「変形部１２３のビッカース硬さ」と称する。変形部１２３のビッカース硬さは、冷却後のリベット１２の軸を通る、リベット継手１の切断面において測定される。この切断面において、変形部１２３と接する板材１１の表面を、変形部１２３と軸部１２１との境界とみなす。そして、軸部１２１の両端における、変形部１２３の厚み方向中央部を、変形部１２３のビッカース硬さＨＡの測定位置とする。なお、変形部１２３の厚み方向は、リベット１２の軸方向と等しい。例えば図１Ｄにおいて、符号「ＨＡ」が付された点が、変形部１２３のビッカース硬さＨＡの測定位置である。この測定位置において、荷重０．５ｋｇｆでビッカース硬さ測定をすることにより、変形部１２３のビッカース硬さＨＡが得られる。

記号「ＴＡ」は、単位ｍｍでの、冷却後のリベット１２の変形部１２３の厚みである。以下、この値ＴＡを「変形部１２３の厚み」と称する。変形部１２３の厚みは、冷却後のリベット１２の軸を通るリベット継手１の切断面において、リベット１２の軸方向に沿って、軸部１２１の両端における変形部１２３の厚みを測定することによって得られる。例えば図１Ｄにおいて、符号「ＴＡ」が付された矢印が、変形部１２３の厚みＴＡの測定位置である。

図２Ａに、リベット継手１に引張せん断応力が加えられた際の応力分布の模式図を示す。図２Ａにおいて、白色の矢印は、板材１１に加えられる引張せん断応力の方向を示し、黒色の矢印は、板材１１がリベット１２に加える応力の位置及び方向を示す。図２Ａに示されるように、上述された変形部１２３のビッカース硬さＨＡ及び厚みＴＡの測定箇所は、変形部１２３から頭部１２２に向かう方向にリベット１２を貫通孔１１１から引き抜く応力が変形部１２３にかかった際に、応力が変形部１２３において最大となる箇所である。従って、リベット１２の破断形態を制御するにあたっては、上述の測定箇所で得られる変形部１２３の硬さ及び厚みを利用することが、最も適切である。

記号「ＨＪ」は、単位ＨＶでの、冷却後のリベット１２の軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さである。以下、この値ＨＪを、「軸部１２１のビッカース硬さ」と称する。軸部１２１のビッカース硬さは、冷却後のリベット１２の軸を通る、リベット継手１の切断面において測定される。この切断面において、軸部１２１と接する板材１１の表面を、軸部１２１と変形部１２３との境界とみなし、頭部１２２と接する板材１１の表面を、軸部１２１と頭部１２２との境界とみなす。そして、軸部１２１の中心軸上にあり、且つ上述の２つの境界の中央部にある位置を、軸部１２１のビッカース硬さＨＪの測定位置とする。例えば図１Ｄにおいて、符号「ＨＪ」が付された点が、軸部１２１のビッカース硬さＨＪの測定位置である。この測定位置において、荷重０．５ｋｇｆでビッカース硬さ測定をすることにより、軸部１２１のビッカース硬さＨＪが得られる。ただし、ビッカース硬さ測定位置に、割れ、ブローホールなどの欠陥があった場合は、欠陥から０．２ｍｍ以上離れた近傍の位置で測定する。

記号「ＤＪ」は、単位ｍｍでの、冷却後のリベット１２の軸部１２１の直径である。以下、この値ＤＪを、「軸部１２１の直径」と称する。冷却後の軸部１２１が円筒形状である場合は、軸部１２１の直径は、冷却後のリベット１２の軸を通るリベット継手１の切断面において、軸方向と垂直な方向に沿って測定される、軸部１２１の幅の最小値である。

例えば図１Ｄにおいて、符号「ＤＪ」が付された矢印が、軸部１２１の直径ＤＪの測定位置である。貫通孔１１１の直径及びリベッティング前の軸部１２１の直径が、軸方向に沿って一定である場合、リベッティング後の軸部１２１の直径は、変形部１２３に近づくほど大きくなる。リベッティングによって、変形部１２３に近い位置では軸部１２１と貫通孔１１１との間の隙間を埋めるように軸部１２１が大きく膨張する一方、頭部１２２に近い位置では軸部１２１があまり膨張しないからである。そのため、図１Ｄでは、頭部１２２と軸部１２１との境界が、軸部１２１の直径ＤＪの測定位置とされる。ただし、貫通孔１１１がテーパを有している場合や、複数の板材１１に設けられた貫通孔１１１の直径が相違する場合には、軸部１２１の幅が最小となる位置が、頭部１２２と軸部１２１との境界と一致しない可能性がある。

冷却後の軸部１２１が円筒形状ではない場合、リベット１２の軸を通る切断面において軸部１２１の直径を測定することはできない。この場合、まず、リベット１２の軸を通る切断面を観察することによって、軸部１２１の直径が最小となる位置を特定する。次に、軸部１２１の直径が最小となる位置において、リベット１２の軸と垂直に、軸部１２１を切断する。リベット１２の軸と垂直な切断面の円相当径を、軸部１２１の直径ＤＪとみなす。

上述された軸部１２１のビッカース硬さＨＪの測定箇所は、軸部１２１のビッカース硬さを代表する箇所である。また、上述された軸部１２１の直径ＤＪの測定箇所は、軸部１２１において最も破断しやすい箇所である。従って、リベット１２の破断形態を制御するにあたっては、上述の測定箇所で得られる軸部１２１の硬さ及び直径を利用することが、最も適切である。

記号「ＨＢ」は、単位ＨＶでの、冷却後のリベット１２の頭部１２２のビッカース硬さである。以下、この値ＨＢを「頭部１２２のビッカース硬さ」と称する。頭部１２２のビッカース硬さは、冷却後のリベット１２の軸を通る、リベット継手１の切断面において測定される。この切断面において、頭部１２２と接する板材１１の表面を、頭部１２２と軸部１２１との境界とみなす。そして、軸部１２１の両端における、頭部１２２の厚み方向中央部を、頭部１２２のビッカース硬さＨＢの測定位置とする。なお、頭部１２２の厚み方向は、リベット１２の軸方向と等しい。例えば図１Ｄにおいて、符号「ＨＢ」が付された点が、頭部１２２のビッカース硬さＨＢの測定位置である。この測定位置において、荷重０．５ｋｇｆでビッカース硬さ測定をすることにより、頭部１２２のビッカース硬さＨＢが得られる。

記号「ＴＢ」は、単位ｍｍでの、冷却後のリベット１２の頭部１２２の厚みである。以下、この値ＴＢを「頭部１２２の厚み」と称する。頭部１２２の厚みは、冷却後のリベット１２の軸を通るリベット継手１の切断面において、リベット１２の軸方向に沿って、軸部１２１の両端における頭部１２２の厚みを測定することによって得られる。例えば図１Ｄにおいて、符号「ＴＢ」が付された矢印が、頭部１２２の厚みＴＢの測定位置である。

図２Ａに示されるように、上述された頭部１２２のビッカース硬さＨＢ及び厚みＴＢの測定箇所は、頭部１２２から変形部１２３に向かう方向にリベット１２を貫通孔１１１から引き抜く応力が頭部１２２にかかった際に、応力が頭部１２２において最大となる箇所である。従って、リベット１２の破断形態を制御するにあたっては、上述の測定箇所で得られる頭部１２２の硬さ及び厚みを利用することが、最も適切である。

冷却後のリベット１２においては、式１及び式２が満たされるように軸部１２１、頭部１２２、及び変形部１２３の形状及び硬さが制御される必要がある。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式１
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式２
式１及び式２のいずれも、軸部１２１における破断を防止し、頭部１２２における破断を促進するために設けられた規定である。具体的には、式１では、軸部１２１のビッカース硬さＨＪ及び直径ＤＪに対して、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ及び厚みＴＢを十分に小さくすることを規定している。また、式２では、変形部１２３のビッカース硬さＨＡ及び厚みＴＡに対して、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ及び厚みＴＢを十分に小さくすることを規定している。これにより、破断が頭部１２２で優先的に生じる。
ＨＪ×ＤＪの下限値を、５．３×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。即ち、冷却後のリベット１２の軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、軸部１２１の直径ＤＪ（ｍｍ）、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び頭部１２２の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式３を満たしてもよい。
ＨＪ×ＤＪ≧５．３×ＨＢ×ＴＢ ：式３
上記式３が満たされる場合、軸部１２１における破断が一層抑制される。ＨＪ×ＤＪの下限値を、５．０×ＨＢ×ＴＢ、５．５×ＨＢ×ＴＢ、又は５．８×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。
ＨＡ×ＴＡの下限値を、１．５×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。これにより、軸部１２１における破断が一層抑制される。ＨＡ×ＴＡの下限値を、１．８×ＨＢ×ＴＢ、２．０×ＨＢ×ＴＢ、又は２．５×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。

頭部１２２で破断を生じさせるべき理由について、以下に説明する。本発明者らは、引張せん断強さ（ＴＳＳ）が安定的に高められたリベット継手を得るための手段について鋭意検討を重ねた。その結果、リベット１２の破断箇所とリベット継手１のＴＳＳとの間に相関関係があることがわかった。リベット１２の軸部１２１が引張せん断応力によって破断する場合、リベット継手１のＴＳＳは小さくなった。加えて、リベット１２の軸部１２１が引張せん断応力によって破断する場合、引張せん断応力が印可されてからリベット１２が破断するまでの間のリベット継手１の変形量が小さくなることも知見された。さらに本発明者らは、リベット１２の変形部１２３が引張せん断応力によって破断する場合、ＴＳＳの値が安定しないことも見出した。そして本発明者らは、リベット１２が軸部１２１又は変形部１２３ではなく頭部１２２から破断するように冷却後のリベット１２の形状及び硬さを制御することにより、リベット継手１のＴＳＳを安定的に高められることを知見した。

図２Ａ～図２Ｄに、引張せん断応力が加わった際のリベット継手１の断面模式図を示す。図２Ａ～図２Ｄでは、上側の板材１１が左側に引っ張られ、下側の板材１１が右側に引っ張られている。これにより、軸部１２１の上部には、上側の貫通孔１１１の内壁によって左側に向かう応力が加えられ、軸部１２１の下部には、下側の貫通孔１１１の内壁によって右側に向かう応力が加えられる。また、頭部１２２には、下側の貫通孔１１１の外周によって、下側に向かう応力が加えられ、変形部１２３には、上側の貫通孔１１１の外周によって、上側に向かう応力が加えられる。なぜなら、貫通孔１１１からリベット１２を引き抜くような応力が、頭部１２２及び変形部１２３に加えられるからである。

図２Ｂは、軸部１２１が破断起点となる場合のリベット継手１の模式図である。図２Ｃ及び図２Ｄはそれぞれ、変形部１２３及び頭部１２２が破断起点となる場合のリベット継手１の模式図である。本発明者らの実験結果によれば、軸部１２１が破断起点となった場合、図２Ｂに示されるように、破断までに板材１１の変形があまり生じず、従ってせん断応力の印加の開始から破断に至るまでの変形量が小さかった。一方、変形部１２３又は頭部１２２が破断起点となった場合、図２Ｃ及び図２Ｄに示されるように、破断までに板材１１が変形し、リベット１２が傾き、これによりせん断応力の印加の開始から破断に至るまでの変形量が大きかった。そして、変形部１２３又は頭部１２２が破断起点となった場合のＴＳＳは、軸部１２１が破断起点となった場合のＴＳＳよりも大きかった。

ただし、変形部１２３で破断が生じた場合、ＴＳＳにばらつきが生じた。リベッティングの際に形成される変形部１２３では、形状が一定ではなく、また大きな塑性変形を経ているので硬さも一様ではない。これが、変形部１２３で破断する場合のＴＳＳばらつきの原因となっている可能性がある。変形部１２３のサイズを大きくすることによりＴＳＳばらつきを解消することを本発明者らは検討したが、この場合、リベッティング時に変形部１２３に割れが発生した。一方、頭部１２２で破断が生じた場合は、ＴＳＳは安定的に高い値となった。

本発明者らの実験結果によれば、式１及び式２を満たすように軸部１２１、頭部１２２、及び変形部１２３の形状及び硬さを制御することにより、冷却後のリベット１２において、頭部１２２が最も破断しやすくなることが確認された。従って、本実施形態に係るリベット継手１の製造方法では、式１及び式２が満たされるようにリベッティング及び冷却を実施する必要がある。

また、冷却後のリベット１２においては、頭部１２２のビッカース硬さＨＢが、１３０≦ＨＢ≦３３０を満たす必要がある。頭部１２２のビッカース硬さＨＢが３３０超である場合、リベット１２の破断の起点が、頭部１２２の外部となるおそれがある。一方、頭部１２２のビッカース硬さＨＢが１３０未満である場合、リベット継手１のＴＳＳがかえって低下する。以上の理由により、頭部１２２のビッカース硬さＨＢは１３０以上３３０以下とされる。頭部１２２のビッカース硬さＨＢを１３５以上、１５０以上、又は１８０以上としてもよい。頭部１２２のビッカース硬さＨＢを３００以下、２８０以下、又は２５０以下としてもよい。

以上の要件が満たされるようにリベット１２のリベッティング及び焼入れが実施される限り、通電条件は特に限定されない。リベット１２の化学成分、リベット１２の強度、リベット１２の寸法、リベット１２に加圧及び通電をする際の加圧条件及び通電条件、並びにリベット１２の冷却条件を介して、冷却後のリベット１２の形状及び硬さを制御することができる。これらの条件の好適な例は以下の通りである。

まず、リベット１２の化学成分の例について説明する。リベット１２の化学成分は、例えば、単位質量％でのＣ含有量、Ｍｎ含有量、及びＢ含有量が０．１６≦Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂ≦０．５０以下となるようなものとすればよい。Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂを０．１６以上とすることにより、リベット１２の硬さを確保することができる。一方、Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂを０．５０以下とすることにより、リベット１２の靭性を確保することができる。Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂを０．１８以上、０．２０以上、又は０．２５以上としてもよい。Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂを０．４８以下、０．４５以下、又は０．３５以下としてもよい。

また、リベット１２の炭素量を０．０８～０．４０質量％としてもよい。これにより、リベット１２に焼き入れ部を形成し、リベット継手１の接合強度を一層高めることができる。リベット１２の炭素量を０．１０質量％以上、０．１５質量％以上、又は０．１７質量％以上としてもよい。リベット１２の炭素量を０．３５０質量％以下、０．３０質量％以下、又は０．２５質量％以下としてもよい。

次に、リベッティング前のリベット１２の形状の例について説明する。以下、特段の断りが無い限り、リベット１２の形状の例に関する説明は、全て、加圧及び通電によって変形部１２３が形成される前のリベット１２に関するものである。

リベッティング前のリベット１２の軸部１２１の径（直径）（軸部１２１の断面が円形ではない場合は、軸部１２１の円相当径）は、継手強度を確保する観点から３ｍｍ以上としてもよい。また、軸部１２１の径が大きすぎると電流密度が低下しリベットが軟化しづらくなる。そのため、軸部１２１の径の上限は１２ｍｍ以下としても良い。軸部１２１の長さ（リベット１２の長さから、頭部１２２の厚みを除いた値）は、板材１１の合計板厚より大きくする必要があり、リベット１２が頭部１２２を有する場合、好ましくは、以下の範囲内とする。なお、下記式に含まれる値は、リベッティング前のものである。
板材の合計板厚＋軸部の径×０．３≦軸部の長さ≦板材の合計板厚＋軸部の径×２．０
リベット１２の軸部１２１の長さを、板材１１の合計板厚＋軸部１２１の径×０．３より大きくすることにより、軸部１２１の先端を変形させた後のかしめ部（変形部１２３）の大きさを確保し、継手強度を一層高めることができる。軸部１２１の長さを板材１１の合計板厚＋軸部１２１の径×２．０以下とすることにより、製造効率を高めることができる。

なお、軸部１２１の径は一定であってもよい。一方、軸部１２１の先端に向かって、軸部１２１の径が減少する形状（いわゆるテーパ形状）をリベット１２が有してもよい。テーパ部が、軸部１２１の全体にわたって形成されていても、軸部１２１の先端付近にのみ形成されていてもよい。テーパ形状を有するリベット１２は、貫通孔１１１に挿通させやすいので好ましい。また、軸部１２１の先端は平らであっても半球形であってもよい。軸部１２１の先端を半球状にすると、軸部１２１を貫通孔１１１に挿通させやすいので好ましい。

リベット１２の頭部１２２の形状は、一般的なフランジ形状とすればよい。例えば頭部１２２の形状を、半球形（いわゆる丸頭）、円盤形（いわゆる平頭）、又は表面側が平らで根本が円錐形となる形状（いわゆる皿頭）とすることができる。頭部１２２の平面視での形状は、例えば円形、四角形、又は六角形などの多角形とすることができる。頭部１２２の電極側の中央部に、位置決め用の凹部が設けられていてもよい。また、頭部１２２の座部（被接合材と接触する面）に、軸部１２１を取り囲む凹部（いわゆる座部アンダーカット）が設けられていてもよい。このような凹部は、頭部１２２に弾性を付与し、これによりリベット１２のかしめ力を一層増大させる。また、頭部１２２の座部（被接合材と接触する面）に、１つ以上の突起部が設けられていても良い。このような突起部は、リベッティング時に被接合材にめり込むこと、又は被接合材と接合部とを形成することにより、リベット１２のかしめ力を一層増大させる。突起部の形状は、円状、多角形状、軸部を囲むリング状が挙げられる。なお、図１Ｄ等に例示されるリベッティング及び冷却後のリベット１２の頭部１２２の断面形状は四角形であるが、もし頭部１２２の断面形状がこれ以外の形状、例えば半球状であったとしても、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ及び頭部１２２の厚みＴＢの測定方法は上述の通りとすればよい。

リベット１２は、その頭部１２２を用いて板材１１をかしめる。そのため、頭部１２２の直径は、貫通孔１１１の直径より１．５ｍｍ以上大きくすることが好ましい。頭部１２２の直径は、より望ましくは、貫通孔１１１の直径より３．０ｍｍ以上大きい。また、頭部１２２の厚みは０．８ｍｍ～５ｍｍとすることが好ましい。頭部１２２の厚みが０．８ｍｍ未満だと、継手強度が十分に得られない。一方、頭部１２２の厚みが５ｍｍ超であると、破断の起点が頭部１２２の外部となるおそれがある。

リベット１２は例えば、コイル線材を切断し、切削加工、もしくは冷間鍛造加工に供することによって製造されれば良い。生産性の観点では、切断されたコイルの加工方法は、冷間鍛造加工が望ましい。リベット１２は、加工ままで使用してもよいが、特に継手強度が必要な場合は、切削加工又は冷間鍛造加工後のリベットに焼き入れ、焼き戻しの熱処理をしても良い。この熱処理によりリベット１２の頭部１２２も含めたリベット１２全体の硬さを上げることで、継手強度がさらに向上する。

リベット１２は表面処理がされていないものでよいが、耐食性が必要な場合は、表面処理がなされていてもよい。例えばリベット１２に、亜鉛系めっき、アルミ系めっき、クロム系めっき、ニッケル系めっき、及びクロメート処理などがされても良い。

次に、リベット１２の通電加圧条件の例について説明する。リベット１２は、焼き入れ硬化が生じる程度に通電されることが好ましい。ただし、焼き入れ実施に必要な温度は、リベット１２の成分（例えば炭素量及び炭素当量等）に応じて相違する。そのため、加熱温度はリベット１２の成分に応じて適宜選択すればよい。例えば、リベット１２の軸部１２１における最高到達温度を９００℃超とすることが好ましい。ただし、リベット１２のＡ_３点が低ければ、軸部１２１の最高到達温度を９００℃未満としてもよい。また、リベットの頭部１２２については、焼き入れは必須ではないため、その最高到達温度が９００℃以上でも９００℃未満でも良い。なお、リベット１２の軸部１２１の最高到達温度は、リベット１２の軸部１２１の断面の金属組織の観察によって、推定することができる。例えばリベット１２の材質が鉄合金であり、軸部にマルテンサイト組織が生成していれば、リベット１２の軸部の最高到達温度は約９００℃以上であったと推定することができる。また、リベット１２の材質が鉄合金であり、軸部１２１に溶融凝固部が生成していれば、リベット１２の軸部１２１の最高到達温度は１５３０℃以上であったと推定することができる。

リベット１２は、板材１１が重ね合わされた後で、例えば、リベット供給装置により貫通孔１１１に挿入される。そして、例えばスポット溶接機を用いて、リベットに加圧しながらリベットに通電加熱を行う。もしくは、板材１１が重ね合わされた後で、リベット１２は、例えばリベット供給装置により、リベットの頭部１２２を保持する機構を有するスポット溶接ロボットの電極Ａ上に配置される。そして、スポット溶接ロボットが可動することにより電極Ａ上のリベット１２は貫通孔１１１に挿入される。そして、リベットに加圧しながらリベットに通電加熱を行う。リベット１２を焼き入れ実施に必要な温度まで加熱するための具体的な通電条件（電流値、電圧値、及び通電時間等）、及びリベット１２の加圧条件は特に限定されず、リベット１２の形状及び材質に応じて適宜選択することができる。当業者であれば、種々の条件でリベット１２への加圧及び通電を実施することにより、リベット１２の形状及び材質に応じた最適な加圧条件、及び通電条件を検討することができる。

リベット１２への加圧及び通電は、一対の電極Ａを用いて行うことが好ましい。一対の電極Ａの構成は特に限定されない。例えば、スポット溶接用の電極は加圧及び通電を実施することが可能であるので、これを用いて本実施形態に係るリベット接合を行ってもよい。電極Ａの形状は、リベット１２の形状に合わせて適宜選択することができる。例えば電極Ａは、フラット型電極、シングルＲ型、ＣＦ型、及びＤＲ型等であっても良い。電極Ａの材質の例としては、導電性に優れたクロム銅、アルミナ分散銅、及びクロムジルコニウム銅等が挙げられる。なお、一対の電極Ａの片側には、磁石、機械式保持機構、もしくは真空引きなどにより、リベットの頭部を接合時まで保持する機構を有することが望ましい。電極Ａの材質の例としては、導電性に優れたクロム銅、アルミナ分散銅、及びクロムジルコニウム銅等が挙げられる。また、一対の電極Ａにおいて形状、材質は異なっていてもよい。

溶接機の電源の例としては、単相交流、直流インバータ、及び交流インバータ等が挙げられる。ガンの形式の例としては、定置式もしくはＣ型、又はＸ型等が挙げられる。電極がリベットに印加する加圧力は、例えば１５０ｋｇｆ～１０００ｋｇｆである。加圧力は、好適には２５０ｋｇｆ～６００ｋｇｆである。割れの無い良好な接合部をえるためには、リベットの軸径が大きいほど加圧力を上げることが望ましい。加圧力の設定値は一定値で良いが、必要に応じて、通電中に加圧力を変化させても良い。電極によるリベットの加圧方向は、リベットの軸が伸びる方向に対して、１０°以下の角度とすることが、良好な接合部を得る観点から望ましい。より望ましくは、加圧方向とリベットの軸方向とがなす角度は４°以下である。

通電時間は、例えば０．１５秒～２秒である。通電時間は好適には０．２秒～１秒である。通電回数は１回でも良い（いわゆる単通電）が、必要に応じて２段通電、３段の多段通電を行っても良い。また、パルス通電や、電流を徐々に上げるアップスロープ、電流を徐々に下げるダウンスロープの通電でも良い。また、通電の前半に高い電流を流して急激にリベット加熱し、後半に電流を下げて変形させても良い。また、リベットの軸径が大きい場合は、通電の前半において、通電の後半よりも低い電流値を通電の後半よりも長く流すことでリベットを均一に加熱し、さらに通電の後半において、電流値を上げて通電することでリベットを変形させることが望ましい。一方、上述のように、抵抗発熱以外の手段によってリベット１２を加熱してもよく、この場合、リベット１２に加圧してリベッティングする手段も、一対の電極Ａに限定されない。この通電条件と、後述の冷却条件とを組み合わせることにより、式１及び式２を満たすような硬さ分布を得ることが容易となる。

軟化されたリベット１２を加圧し、その軸部１２１の先端を変形させた後で、リベット１２を冷却する。これにより、複数の板材１１がリベット１２によってかしめられ、接合される。具体的には、リベット１２の頭部１２２、及びリベット１２の軸部１２１のつぶされた先端（即ち変形部１２３）によって、複数の板材１１がかしめられる。さらに、リベット１２の冷却により、リベット１２の加熱時にリベット１２の金属組織に生じたオーステナイトをマルテンサイト変態させる。これにより、その軸部１２１の中央に焼き入れ部を形成し、冷却後のリベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さ（即ち軸部１２１のビッカース硬さＨＪ）を高めることができる。

上述のようにリベット１２の加熱及び冷却をすることにより、例えば、冷却後のリベット１２の軸部１２１のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）を、３１０以上５９０以下にしてもよい。軸部１２１のビッカース硬さＨＪを３１０以上とすることにより、上述した式１を満たすことが容易となる。一方、軸部１２１のビッカース硬さＨＪを５９０以下とすることにより、軸部１２１の脆化を回避して、リベット継手１のＴＳＳを一層向上させることができる。軸部１２１のビッカース硬さＨＪを３２０以上、３５０以上、又は４００以上としてもよい。軸部１２１のビッカース硬さＨＪを５７０以下、５５０以下、又は５３０以下としてもよい。

また、冷却後のリベット１２の変形部１２３のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）を、３１０以上６００以下としてもよい。変形部１２３のビッカース硬さＨＡを３１０以上とすることにより、上述の式２を満たすことが容易となる。一方、変形部１２３のビッカース硬さＨＡを６００以下とすることにより、変形部１２３の脆化を回避して、リベット継手１のＴＳＳを一層向上させることができる。変形部１２３のビッカース硬さＨＡを３２０以上、３５０以上、又は４００以上としてもよい。変形部１２３のビッカース硬さＨＡを５８０以下、５５０以下、又は５３０以下としてもよい。

リベット１２の冷却条件は特に限定されないが、例えば、リベット１２の８００～５００℃の間の冷却速度を５０℃／秒以上、より好適には１００℃／秒以上、最適には１５０℃／秒以上と規定してもよい。これにより、リベット１２の軸部１２１の中央においてマルテンサイト変態を生じさせ、式１及び式２を満たすような硬さ分布を得ることが容易となる。

リベット１２の冷却条件を上述の範囲内とするためには、リベット１２を加速冷却することが望ましい。例えば電極Ａの保持時間を延長することで、加速冷却することが可能である。保持時間とは、接合のための電流を流し終わってから、電極を開放し始めるまでの時間のことである。電極Ａの内部には冷媒が流通している。通電後、電極Ａをリベット１２に接触させることなどにより、リベット１２を加速冷却することができる。リベット１２を加速冷却することにより、リベット１２を焼き入れし、継手の接合強度を一層高めることができる。しかしながら、加速冷却をするための、電極Ａとリベット１２との接触状態を保持する時間（保持時間）が長すぎると、生産性が低下する。そのため、保持時間は、通電が完了した後、３秒以下とすることが望ましい。保持時間は、より望ましくは０．０１秒以上１．００秒以下である。保持時間は、最適には０．１０秒以上０．８０秒以下である。

本実施形態に係るリベット継手の製造方法では、他の接合手段を併用することも妨げられない。異なる２種以上の接合手段を組み合わせることにより、リベット継手の接合強度を一層高めることができる。

例えば、本実施形態に係るリベット接合方法が、スポット溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接（例えばＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＣＯ_２溶接、及びプラズマ溶接等）からなる群から選択される一種以上の溶接方法によって複数の板材１１を接合することをさらに有してもよい。溶接は、リベット接合の前に行われても後に行われてもよい。部品の組立て精度向上の観点からは、溶接後にリベット接合をすることが望ましい。溶接が、スポット溶接の場合、スポット溶接後、リベット接合を行えばよい。あるいは、スポット溶接後、リベット接合を行い、その後、スポット溶接を行っても良い。

また、本実施形態に係るリベット接合方法が、複数の板材１１の間の、少なくとも貫通孔１１１の周辺に接着剤１３を塗布して、次いで複数の板材１１を重ねることをさらに有してもよい。これにより、図４に示されるように、板材１１が接着される。接着剤の厚みは特に規定はないが、０．０３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としてもよい。薄すぎると接着不良が発生し、厚すぎると接着強度が低下する。接着剤１３の塗布は、複数の板材１１を重ね、リベット１２を板材１１に通す前に行う必要がある。熱硬化型接着剤の場合、接着剤１３の硬化は、リベット接合後、電着塗装ラインでの塗装焼き付け用の加熱によって行なってもよい。反応硬化型の接着剤の場合は、接着剤１３の硬化は、リベット接合後、時間が経過することにより行われる。なお、板材１１のスポット溶接においては、爆飛を防止するために、接着剤１３の塗布箇所とスポット溶接箇所とを離隔させる必要が生じることがある。しかし本実施形態に係るリベット接合方法では、爆飛が生じないので、接着剤１３の塗布箇所が限定されないという利点がある。リベット１２と接着剤１３とを併用することで接合継手の剛性を一層向上できる利点が得られる。また、リベット１２と接着剤１３とを併用することで、異種金属の接合や金属とＣＦＲＰとの接合において、重ね面の接触腐食を防止することができる。接着剤１３の他に、シーラーを板材１１の間に塗布してもよい。シーラーはリベット継手１の耐水性及び耐食性を高める。さらに、異種金属の接合の場合や、金属とＣＦＲＰとの接合の場合は、少なくとも片側の金属板に、リベット接合前に化成処理と塗装を施してもよい。これにより、異種材料間の接触腐食についてもさらに強く抑制し、耐食性を高めることができる。

リベット継手の製造方法が、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、リベット１２の頭部１２２と、頭部１２２に隣接した板材１１とをプロジェクション溶接することをさらに備えてもよい。これにより得られるリベット継手１は、頭部１２２と板材１１とを接合するプロジェクション溶接部１４を有する。プロジェクション溶接部１４は、リベット継手１に引張せん断応力が加えられた際に応力が一層分散させる効果を発揮し、これにより、リベット継手１のＴＳＳが一層向上する。

なお、プロジェクション溶接は、板材１１を重ね合わせる前に行っても、重ね合わせた後に行ってもよい。例えば図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、まずリベット１２の軸部１２１を１枚の板材１１の貫通孔１１１に通し、次にリベット１２の頭部１２２と板材１１とをプロジェクション溶接し、さらに残りの板材１１の貫通孔１１１にリベット１２の軸部１２１を通してもよい。この場合、プロジェクション溶接の後で板材１１が重ね合わせられる。これにより、軸部１２１を重ねられた複数の板材１１の貫通孔１１１に通すことができる。一方、まず複数の板材１１を重ね合わせ、次に軸部１２１を複数の板材１１の貫通孔１１１に通し、さらにリベット１２の頭部１２２と板材１１とをプロジェクション溶接してもよい。この場合、板材１１を重ね合わせた後でプロジェクション溶接が行われることとなる。リベット継手１の製造装置に応じて、プロジェクション溶接を行うタイミングを適宜選択することができる。

プロジェクション溶接の条件は特に限定されないが、例えば、冷却後のリベット１２において、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰ（ＨＶ）及び頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が下記式４を満たすように、プロジェクション溶接を行うことが好ましい。
１．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式４
ここでＨＰとは、図７に示されるように、頭部１２２と板材１１との接触面から頭部１２２に向けて０．２ｍｍ離れた箇所において測定される、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さである。なお、プロジェクション溶接部１４は溶接金属から構成されていても、固相接合面から構成されていてもよい。いずれの場合であっても、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰの測定箇所は上述の通りとすればよい。

プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰを１．４×ＨＢ以上とすることにより、引張せん断応力がリベット継手１に加えられた際に頭部１２２と板材１１とが分離し難くなる。これにより、プロジェクション溶接部１４の応力緩和効果を一層高めることができる。一方、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰを３．２×ＨＢ以下とすることにより、プロジェクション溶接部１４の低温割れを抑制し、プロジェクション溶接部１４の応力緩和効果を一層高めることができる。なお、リベット１２と板材１１とをプロジェクション溶接する場合、図６Ａに示されるように、プロジェクション溶接前のリベット１２の頭部１２２の座面に突起１２２１を設けることが好ましい。座面とは、頭部１２２における、板材１１と接触する面のことである。

次に、本発明の別の実施形態に係るリベット継手について説明する。本実施形態に係るリベット継手１は、図１Ｄに示されるように、それぞれに貫通孔１１１を有する、重ねられた複数の板材１１と、軸部１２１、並びに軸部１２１の両端に設けられた頭部１２２及び変形部１２３を有し、軸部１２１が貫通孔１１１を貫通し、複数の板材１１をかしめるリベット１２と、を備える。ここで、リベット１２の頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０≦ＨＢ≦３３０を満たし、リベット１２の変形部１２３のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）、変形部１２３の厚みＴＡ（ｍｍ）、軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、軸部１２１の直径ＤＪ（ｍｍ）、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び頭部１２２の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式Ａ及び式Ｂを満たす。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式Ａ
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｂ

複数の板材１１の構成は特に限定されない。また、板材１１に形成され、リベット１２が挿通される貫通孔１１１の構成も特に限定されない。これらの具体例は、本実施形態に係るリベット継手の製造方法の説明において詳述された通りである。

複数の板材１１における貫通孔１１１の直径（貫通孔１１１が円形でない場合は、円相当径）は、同一であってもよいし、相違してしてもよい。貫通孔１１１の大きさに差を設けることにより、応力緩和効果や、リベット１２を通す作業の効率化が期待できる。貫通孔１１１の直径の相違の程度は特に限定されないが、例えば、隣接する板材１１における貫通孔１１１の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であることが好ましい。

リベット１２は、その軸部１２１が貫通孔１１１を貫通し、且つ、複数の板材１１をかしめる部材である。そのため、リベット１２は、軸部１２１の両端に設けられた頭部１２２及び変形部１２３を備える。軸部１２１は、複数の板材１１の貫通孔１１１に挿通され、頭部１２２及び変形部１２３は複数の板材１１を挟持し、これにより軸部１２１は複数の板材１１をかしめ接合している。変形部１２３は、軸部１２１の先端が潰されることによって形成されている。なお頭部１２２と変形部１２３とは容易に判別可能であり、例えば、メタルフローや表面の酸化度合いからも判別可能である。または、ビッカース硬さが大きい方を変形部１２３とみなすこともできる。

リベット１２の構成（形状、材質及び表面処理など）の具体例は、本実施形態に係るリベット継手の製造方法の説明において詳述された通りである。例えば、リベット１２の炭素量は好ましくは０．０８～０．４０質量％である。リベット１２の炭素量を０．１０質量％以上、０．１５質量％以上、又は０．１７質量％以上としてもよい。リベット１２の炭素量を０．３５０質量％以下、０．３０質量％以下、又は０．２５質量％以下としてもよい。また、リベット１２の単位質量％でのＣ含有量、Ｍｎ含有量、及びＢ含有量が０．１６≦Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂ≦０．５０を満たしてもよい。Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂを０．１８以上、０．２０以上、又は０．２５以上としてもよい。Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂを０．４８以下、０．４５以下、又は０．３５以下としてもよい。

リベット１２においては、変形部１２３のビッカース硬さＨＡ、変形部１２３の厚みＴＡ、軸部１２１のビッカース硬さＨＪ、軸部１２１の直径ＤＪ、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ、及び頭部１２２の厚みＴＢが、下記式Ａ及びＢを満たす。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式Ａ
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｂ
これら数式に含まれる数値の測定方法は、リベット継手の製造方法において説明された方法と同じである。本発明者らの実験結果によれば、式Ａ及び式Ｂを満たすように軸部１２１、頭部１２２、及び変形部の形状及び硬さを制御することにより、冷却後のリベット１２において、頭部１２２が最も破断しやすくなることが確認された。
ＨＪ×ＤＪの下限値を、５．３×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。即ち、冷却後のリベット１２の軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、軸部１２１の直径ＤＪ（ｍｍ）、頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び頭部１２２の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式Ｃを満たしてもよい。
ＨＪ×ＤＪ≧５．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｃ
上記式Ｃが満たされる場合、軸部１２１における破断が一層抑制される。ＨＪ×ＤＪの下限値を、５．０×ＨＢ×ＴＢ、５．５×ＨＢ×ＴＢ、又は５．８×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。
ＨＡ×ＴＡの下限値を、１．５×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。これにより、軸部１２１における破断が一層抑制される。ＨＡ×ＴＡの下限値を、１．８×ＨＢ×ＴＢ、２．０×ＨＢ×ＴＢ、又は２．５×ＨＢ×ＴＢとしてもよい。

また、リベット１２においては、頭部１２２のビッカース硬さＨＢが、１３０≦ＨＢ≦３３０を満たす必要がある。頭部１２２のビッカース硬さＨＢが３３０超である場合、リベット１２の破断の起点が、頭部１２２の外部となるおそれがある。一方、頭部１２２のビッカース硬さＨＢが１３０未満である場合、リベット継手１のＴＳＳがかえって低下する。以上の理由により、頭部１２２のビッカース硬さＨＢは１３０以上３３０以下とされる。頭部１２２のビッカース硬さＨＢを１３５以上、１５０以上、又は１８０以上としてもよい。頭部１２２のビッカース硬さＨＢを３００以下、２８０以下、又は２５０以下としてもよい。

リベット１２は、その内部が焼き入れされていてもよい。これにより、リベット１２において、軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さ、即ち軸部１２１のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）が３１０以上５９０以下とされていてもよい。軸部１２１のビッカース硬さＨＪを３１０以上とすることにより、上述した式Ａを満たすことが容易となる。一方、軸部１２１のビッカース硬さＨＪを５９０以下とすることにより、軸部１２１の脆化を回避して、リベット継手１のＴＳＳを一層向上させることができる。軸部１２１のビッカース硬さＨＪを３２０以上、３５０以上、又は４００以上としてもよい。軸部１２１のビッカース硬さＨＪを５７０以下、５５０以下、又は５３０以下としてもよい。

また、リベット１２の変形部１２３のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）を、３１０以上６００以下としてもよい。変形部１２３のビッカース硬さＨＡを３１０以上とすることにより、上述の式Ｂを満たすことが容易となる。一方、変形部１２３のビッカース硬さＨＡを６００以下とすることにより、変形部１２３の脆化を回避して、リベット継手１のＴＳＳを一層向上させることができる。変形部１２３のビッカース硬さＨＡを３２０以上、３５０以上、又は４００以上としてもよい。変形部１２３のビッカース硬さＨＡを５８０以下、５５０以下、又は５３０以下としてもよい。

複数の板材１１のうち１枚以上が鋼板であってもよい。特に、板材１１及びリベット１２が高強度鋼（例えば引張強さが９８０ＭＰａ以上の鋼）である場合、リベット継手１の強度を飛躍的に高めることができる。なお、スポット溶接部とは異なり、リベット１２は鋼材を脆化させず、従ってＣＴＳの低下を生じさせない。また、通常のリベットとは異なり、本実施形態に係るリベット継手のリベット１２は高いＴＳＳを有するので、高強度鋼板の接合に適する。

また、リベット継手１が、少なくとも複数の板材１１の間の貫通孔１１１の周辺に配された接着剤１３をさらに有してもよい。リベット継手１が、スポット溶接部、レーザ溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上の溶接部をさらに有してもよい。上述したように、複数の接合手段を組み合わせることにより、リベット継手１の継手強度を一層高めることができる。リベット継手１が、複数の板材１１の間に配されたシーラーをさらに有してもよい。これによりリベット継手１の耐水性及び耐食性が高められる。また、接着層として、アイオノマーなどの樹脂接着テープを用いても良い。また、リベットの頭部及び／又は変形部を覆うようにシーラーを塗布しても良い。これにより、リベットの頭部及び／又は変形部と、金属又はＣＦＲＰとの隙間からの水の侵入を、防ぐことができる。

リベット１２と、その他の接合手段とを併用したリベット継手１の例（バンパー）を図５に示す。図５に示されるように、衝突時に負荷される応力が高くなると予想される部位に、本実施形態に係るリベット１２（図５における黒丸部分）を用いた接合を行い、その他の箇所では別の接合手段（例えば安価なスポット溶接によって形成されるスポット溶接部２）（図５における白丸部分）を採用してもよい。

本実施形態に係るリベット継手１では、リベット１２が、軸部１２１の両端に配された頭部１２２及び変形部１２３を有する。ここで、図８～図１０に示されるように、リベット１２の軸部１２１の軸線に平行な断面視において、頭部１２２及び／又は変形部１２３の頂面が、軸部１２１の軸線に沿った方向において、リベット１２の近傍の板材１１の面から、軸部１２１から離れる側に向けて０．６ｍｍ離れた位置よりも、軸部１２１側にあってもよい。ここで、板材１１の面（外面）とは、板材１１において、他の板材と接していない面を意味する。これにより、頭部１２２及び／又は変形部１２３が板材１１から突出することを抑制し（又は、突出部の高さを０．６ｍｍ以内に抑制し）、頭部１２２及び／又は変形部１２３と、その他の部品との干渉を抑制することができる。

図８及び図１０の例では、リベット１２の変形部１２３の頂面が、リベット１２の近傍の板材の面１１２（外面）よりも、軸部１２１側にある。図９の例では、リベット１２の頭部１２２及び変形部１２３の双方の頂面が、リベット１２の近傍の板材それぞれに対して、これらの板材の面１１２（外面）よりも軸部１２１側にある。ここで、板材の面１１２（外面）とは、それぞれの板材において、他の板材と接していない方の面を意味する。なお、図８～図１０では、頭部１２２及び／又は変形部１２３の頂面が、リベット１２の近傍の板材の面１１２（外面）よりも軸部１２１側にあるが、頭部１２２及び／又は変形部１２３の頂面が最大で０．６ｍｍだけ板材の面１１２からはみ出していてもよい。即ち、図８～図１０において、頭部１２２及び／又は変形部１２３の頂面が、点線から０．６ｍｍ突出したとしても、他の部品との干渉を抑制する効果が得られる。

上述した手法により板材１１を接合する前、あるいは、接合してから、板材１１をプレス成形することで、頭部１２２及び／又は変形部１２３の頂面が、軸部１２１の軸線に沿った方向において、リベット１２の近傍の板材１１の面１１２から０．６ｍｍ離れた位置よりも、軸部１２１側にあるようにしてもよい。図８の例では、２枚の板材１１のうち変形部１２３側に配されたものが、リベット１２の近傍において、変形部１２３の側へ変形されている。図９の例では、２つの板材のうち頭部１２２側にあるものが、リベット１２の近傍において頭部１２２側へ変形され、かつ、２つの板材のうち変形部１２３側にあるものが、リベット１２の近傍において、変形部１２３側へ変形されている。図１０の例では、２枚の板材１１のうち変形部１２３側に配されたものが、リベット１２の近傍において変形部１２３の側へ変形され、かつ、２枚の板材１１のうち頭部１２２側に配されたものが、リベット１２の近傍において、他方の板材１１に対応して変形されている。なお、図８～図１０に記載の破線は、板材の面１１２に一致する面を示す。

リベット継手１が、リベット１２の頭部１２２と、頭部１２２に隣接した板材１１とを接合するプロジェクション溶接部１４をさらに備えてもよい。プロジェクション溶接部１４は、リベット継手１に引張せん断応力が加えられた際に応力が一層分散させる効果を発揮し、これにより、リベット継手１のＴＳＳが一層向上する。

プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰ（ＨＶ）、及びリベット１２の頭部１２２のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が下記式Ｄを満たしてもよい。
１．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式Ｄ
ここでＨＰとは、頭部１２２と板材１１との接触面から頭部１２２に向けて０．２ｍｍ離れた箇所において測定される、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さである。なお、プロジェクション溶接部１４は溶接金属から構成されていても、固相接合面から構成されていてもよい。いずれの場合であっても、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰの測定箇所は上述の通りとすればよい。ＨＰは、荷重０．５ｋｇｆでビッカース硬さ測定をする。

プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰを１．４×ＨＢ以上とすることにより、引張せん断応力がリベット継手１に加えられた際に頭部１２２と板材１１とが分離し難くなる。これにより、プロジェクション溶接部１４の応力緩和効果を一層高めることができる。一方、プロジェクション溶接部１４のビッカース硬さＨＰを３．２×ＨＢ以下とすることにより、プロジェクション溶接部１４の割れを抑制し、プロジェクション溶接部１４の応力緩和効果を一層高めることができる。

本発明の別の態様に係る自動車部品は、本実施形態に係るリベット継手を有する。これにより、本実施形態に係る自動車部品は、高い接合強度を有する。本実施形態に係る自動車部品とは、例えば、衝突安全性を確保するために重要な部材であるバンパー、及びＢピラーである。図１１に、本実施形態に係る自動車部品の一例であるＢピラーの断面図を示す。図１２に、本実施形態に係る自動車部品の一例であるバンパーの断面図を示す。また、Ａピラー、サイドシル、フロアメンバー、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー、フロントサスタワー、トンネルリンフォース、ダッシュパネル、トルクボックス、シート骨格、シートレール、バッテリーケースのフレーム及びそれらのピラー同士の結合部（Ｂピラーとサイドシルの結合部、Ｂピラーとルーフレールの結合部、ルーフクロスメンバーとルーフレールの結合部）を、本実施形態に係る自動車部品としてもよい。

成分、形状、及び加工処理が異なる種々の鋼製のリベットを、ホットスタンプされた２枚の引張強さ２４００ＭＰａの高強度鋼板の貫通孔に挿通した。次いで、スポット溶接機を用いてこれらリベットに加圧及び通電して、リベット継手を作製した。一部のリベットに関しては、その頭部と鋼板とを接合するプロジェクション溶接を行った。

鋼板の板厚は１．６ｍｍとした。鋼板の成分は０．４５Ｃ－０．５Ｍｎ－，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｂ添加とした。リベッティングのために用いられた電極の材質は、Ｃｒ－Ｃｕ合金とした。リベットの接合条件、及びプロジェクション溶接条件は下記の通りとした。
●リベットの接合条件
・加圧力 ：４００ｋｇｆ
・通電時間：０．３０秒～０．５０秒の範囲内で調整
・電流値 ：５ｋＡ～１０ｋＡの範囲内で調整
・保持時間：０．５秒
●プロジェクション溶接条件
・加圧力 ：４００ｋｇｆ
・通電時間：０．１秒
・電流値 ：１０ｋＡ～１３ｋＡの範囲内で調整

上述の手段によって得られた種々のリベット継手の変形部のビッカース硬さＨＡ、変形部の厚みＴＡ、軸部のビッカース硬さＨＪ、軸の直径ＤＪ、頭部のビッカース硬さＨＢ、及び頭部の厚みＴＢを、上述の手段によって測定し、表１に記載した。プロジェクション溶接を行ったリベット継手に関しては、プロジェクション溶接部のビッカース硬さＨＰも上述の手段によって測定し、表１に記載した。そして、上述の値が下記式を満たしているか否かの判定結果を、表２に記載した。
ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式１（式Ａ）
ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式２（式Ｂ）
１．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式４（式Ｄ）

上述の手段によって得られた種々のリベット継手の引張せん断強さ（ＴＳＳ）等を、引張せん断試験にて評価した。引張せん断試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６：１９９９「抵抗スポット及びプロジェクション溶接継手のせん断試験に対する試験片寸法及び試験方法」に準拠して実施した。以下の２つの条件を満たすリベット継手を、ＴＳＳが安定的に高められたリベット継手と判定した。
（条件１）ＴＳＳが、１．３×ＤＪ×ＴＢを上回ること
（条件２）引張せん断試験によって形成された破断部が、リベットの頭部にあること
なお、破断部がリベットの頭部にあるか変形部にあるかは、試験後のリベットの破断部を観察することによって確認した。

条件１を満たしたリベット継手は、引張せん断応力に対する高い抵抗を有するとみなすことができる。なお、ＴＳＳはリベットの形状に大きく影響されるので、ＴＳＳが高められているか否かを判断するにあたっては、合否基準値を軸部１２１の直径ＤＪ及び頭部１２２の厚みＴＢの関数とした。

また、条件２を満たしたリベット継手は、引張せん断応力が安定的に高められているとみなすことができる。破断部がリベットの変形部に形成されたリベット継手は、多数回の引張せん断試験を実施した場合にＴＳＳがばらつくと推定されるので、たとえＴＳＳが上記条件１を満たしていたとしても、ＴＳＳが安定的に高められたものとはみなされない。

頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０～３３０であり、且つ式１及び式２が満たされたリベット継手は、ＴＳＳが安定的に高められていた。

一方、頭部のビッカース硬さＨＢが過剰であり、さらに式２が満たされなかった例１４では、破断部が変形部に形成された。例１４は高いＴＳＳを有していたが、例１４の条件で複数個のリベット継手を製造した場合、ＴＳＳのばらつきが生じると推定される。

頭部のビッカース硬さＨＢが不足し、さらに式１が満たされなかった例１５では、破断部が軸部に形成され、さらにＴＳＳが極めて低かった。

式２が満たされなかった例１６では、破断部が変形部に形成され、さらにＴＳＳが低かった。

頭部のビッカース硬さＨＢが不足した例１７では、ＴＳＳが低かった。破断部が頭部に形成されたので、例１７のＴＳＳは例１５よりも若干高かったが、頭部のビッカース硬さＨＢが不足していたので、例１７のＴＳＳは合否基準に満たなかった。

１ リベット継手
１１ 板材
１１１ 貫通孔
１１２ 板材の面
１２ リベット
１２１ 軸部
１２２ 頭部
１２２１ 突起
１２３ 変形部
１３ 接着剤
１４ プロジェクション溶接部
２ スポット溶接部
Ａ 電極
ＨＡ 変形部１２３のビッカース硬さ
ＴＡ 変形部１２３の厚み
ＨＪ 軸部１２１のビッカース硬さ
ＤＪ 軸部１２１の直径
ＨＢ 頭部１２２のビッカース硬さ
ＴＢ 頭部１２２の厚み

Claims (18)

1. 軸部及び頭部を有する鋼製のリベットの前記軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、
   前記リベットを、前記リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、
   一対の前記電極で、前記リベットを加圧及び通電して、前記軸部の先端に変形部を形成すること、及び、
   前記リベットを冷却すること
   を備え、
   冷却後の前記リベットの前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０≦ＨＢ≦３３０を満たし、
   冷却後の前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）、前記変形部の厚みＴＡ（ｍｍ）、前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式１及び式２を満たす
   リベット継手の製造方法。
   ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式１
   ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式２
2. 冷却後の前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式３を満たすことを特徴とする請求項１に記載のリベット継手の製造方法。
   ＨＪ×ＤＪ≧５．３×ＨＢ×ＴＢ ：式３
3. 冷却後の前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）が、３１０≦ＨＡ≦６００を満たし、
   冷却後の前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ前記径方向の中心の前記箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）が３１０≦ＨＪ≦５９０である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のリベット継手の製造方法。
4. 前記リベットの前記頭部と、前記頭部に隣接した前記板材とをプロジェクション溶接すること
   をさらに備える請求項１又は２に記載のリベット継手の製造方法。
5. 冷却後の前記リベットにおいて、前記プロジェクション溶接によって形成されるプロジェクション溶接部のビッカース硬さＨＰ（ＨＶ）、及び前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が、下記式４を満たすことを特徴とする請求項４に記載のリベット継手の製造方法。
   １．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式４
6. 複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリベット継手の製造方法。
7. 前記リベットのＣ含有量が０．０８～０．４０質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリベット継手の製造方法。
8. 前記リベットのＣ含有量、Ｍｎ含有量、及びＢ含有量が０．１６≦Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂ≦０．５０を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のリベット継手の製造方法。
9. それぞれに貫通孔を備える、重ねられた複数の板材と、
   軸部、並びに前記軸部の両端に設けられた頭部及び変形部を有し、前記軸部が前記貫通孔を貫通し、前記複数の板材をかしめる鋼製のリベットと、
   を備え、
   前記リベットの前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が１３０≦ＨＢ≦３３０を満たし、
   前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）、前記変形部の厚みＴＡ（ｍｍ）、前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式Ａ及び式Ｂを満たすリベット継手。
   ＨＪ×ＤＪ≧４．７×ＨＢ×ＴＢ ：式Ａ
   ＨＡ×ＴＡ≧１．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｂ
10. 前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）、前記軸部の直径ＤＪ（ｍｍ）、前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）、及び前記頭部の厚みＴＢ（ｍｍ）が、下記式Ｃを満たすことを特徴とする請求項９に記載のリベット継手。
    ＨＪ×ＤＪ≧５．３×ＨＢ×ＴＢ ：式Ｃ
11. 前記リベットの前記変形部のビッカース硬さＨＡ（ＨＶ）が３１０≦ＨＡ≦６００を満たし、
    前記リベットの前記軸部の前記軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さＨＪ（ＨＶ）が３１０≦ＨＪ≦５９０を満たす
    ことを特徴とする請求項９に記載のリベット継手。
12. 前記リベットの前記頭部と、前記頭部に隣接した前記板材とを接合するプロジェクション溶接部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のリベット継手。
13. 前記プロジェクション溶接部のビッカース硬さＨＰ（ＨＶ）、及び前記リベットの前記頭部のビッカース硬さＨＢ（ＨＶ）が下記式Ｄを満たすことを特徴とする請求項１２に記載のリベット継手。
    １．４×ＨＢ≦ＨＰ≦３．２×ＨＢ ：式Ｄ
14. 複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であることを特徴とする請求項９のいずれか一項に記載のリベット継手。
15. 前記リベットのＣ含有量が０．０８～０．４０質量％であることを特徴とする請求項９に記載のリベット継手。
16. 前記リベットのＣ含有量、Ｍｎ含有量、及びＢ含有量が０．１６≦Ｃ＋（１／３０）Ｍｎ＋５Ｂ≦０．５０を満たすことを特徴とする請求項９に記載のリベット継手。
17. 請求項９～１６のいずれか一項に記載のリベット継手を備える自動車部品。
18. バンパー、又はＢピラーであることを特徴とする請求項１７に記載の自動車部品。

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