WO2007116927A1 - 部材同士の接合方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a joining method and a joining structure of members for joining a first member made of a tubular body having a polygonal cross section and a second member.
- the following method is known as a method of joining another member to a pipe.
- the Neuve is inserted into a through hole provided in another member, and a split mold divided into a plurality of parts in the circumferential direction is arranged in the hollow portion of the pipe.
- each mold segment of the split mold is moved outward in the radial direction of the pipe, so that the portion of the pipe inserted into the through hole and the portion in the vicinity of both sides in the axial direction are expanded (expanded).
- This is a method of joining other members to the pipe (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
- This joining method is also called a ridge lock method.
- Patent Document 1 JP-A-4 8818 (Page 2, Fig. 8)
- Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-36859
- Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-224743
- the cross-sectional shape of the pipe is circular, so that when the circumferential load of the pipe is applied to the other member, the other member It was difficult to move in the circumferential direction of Neuve.
- the present invention has been made in view of the above-described technical background, and an object of the present invention is to provide a method for joining members that can firmly join a second member to a first member having a tubular physical strength such as a pipe, and the joining. Bonding structure between members obtained by the method, and bonding used in the bonding method To provide an apparatus.
- the present invention provides the following means.
- a tubular body force first member having a hollow portion is inserted into a through-hole provided in the second member, and the first member is divided into a plurality of portions divided in the circumferential direction in the hollow portion of the first member. Place the mold,
- each mold segment of the split mold is moved outward in the radial direction of the first member, so that the insertion portion of the first member into the through hole and the portions in the vicinity of both sides in the axial direction are expanded.
- the first member is a tubular body having a polygonal cross section
- the through hole of the second member is formed in a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member, and the split mold is divided at a position corresponding to each flat wall portion of the first member,
- the expanding force is applied by moving each mold segment of the split mold arranged in the hollow part of the first member outwardly in the radial direction of the first member by directing each corner of the first member.
- a seat plate portion protruding in the axial direction of the first member is integrally provided at a peripheral portion of the through hole of the second member
- the seat plate part of the second member is arranged in a superposed state on the outer peripheral surface of the first member, and the seat plate part is prevented from raising the outer peripheral surface force of the first member by the regulating member arranged on the outer surface side of the seat plate part.
- the first member is a tubular body having a polygonal cross section
- the through hole of the second member is formed in a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member, and at least each corner of the first member is expanded. Structure.
- a seat plate portion protruding in the axial direction of the first member is integrally provided at the peripheral portion of the through hole of the second member
- an annular regulating member that regulates the seat plate portion so that the seat plate portion does not increase the outer peripheral surface force of the first member is the seat plate 9.
- the split mold is divided into a plurality of parts in the circumferential direction
- the first member having a hollow section and also having a tubular body strength is provided in the second member and inserted into a through hole having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member.
- the split mold is divided at a position corresponding to each flat wall portion of the first member
- Each mold segment of the split mold is moved radially outward of the first member toward each corner of the first member in a state where the split mold is disposed in the hollow portion of the first member.
- Characteristic joining device
- the present invention has the following effects.
- the bonding strength of the second member against the load in the circumferential direction of the first member is referred to as “torsional strength”.
- the bonding strength of the second member with respect to the axial load of the first member is called “stripping strength”.
- the first member is a tubular body having a polygonal cross section
- the through hole of the second member is formed in a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member.
- each corner portion of the first member is expanded more intensively than the flat wall portions of the first member, and is greatly expanded outward. Therefore, the torsional strength is further improved.
- the seat plate portion of the second member is arranged in a superposed state on the outer peripheral surface of the first member.
- the contact area of the second member with the first member is not increased by increasing the thickness of the second member.
- a seat plate is provided at the peripheral portion of the through hole of the second member. Therefore, the weight of the joint structure can be reduced.
- the seat plate portion in a state where the seat plate portion is regulated by the regulating member arranged on the outer surface side of the seat plate portion so that the seat plate portion of the second member does not rise from the outer peripheral surface of the first member, By performing the expanding process, the seat plate portion can be reliably brought into contact with the outer peripheral surface of the first member in a surface contact state, so that the bonding strength is reliably improved.
- the inventions [10] and [11] can provide a joining apparatus suitably used in the method for joining members according to the present invention.
- FIG. 1 is a side view of a joint structure according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the joint structure.
- FIG. 3 is a perspective view of a first member and a second member.
- FIG. 4 is a semi-sectional perspective view of a state before a predetermined portion of the first member is expanded.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state before the predetermined portion of the first member is expanded.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
- FIG. 7 is a half cross-sectional perspective view showing a state in which a predetermined portion of the first member is expanded.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where a predetermined portion of the first member is expanded.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
- FIG. 10 is a side view of the joint structure according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the joint structure.
- FIG. 12 is a side view of the joint structure according to the third embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of the joint structure.
- FIGS. 1 to 9 are views for explaining a joining method and joining apparatus for members according to the first embodiment of the present invention.
- (A1) is a joined structure manufactured by the method for joining members according to the first embodiment.
- the joined structure (A1) includes a first member (1) and a second member ( And 5) are joined together.
- the first member (1) is made of a tubular body having a polygonal cross section having a hollow portion (3).
- the first member (1) has a tubular body force having a quadrangular cross section.
- the cross-sectional shape of the outer peripheral surface and the cross-sectional shape of the inner peripheral surface (hollow portion (3)) of the first member (1) are Both are rectangular. Therefore, the first member (1) has four flat wall portions (la) arranged in the circumferential direction and corners interposed between two flat wall portions (la) (la) adjacent in the circumferential direction. In other words, flat wall portions (la) and corner portions (lb) are alternately arranged in the circumferential direction.
- the cross-sectional shape of the corner (lb) of the first member (1) is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature.
- the first member (1) has a material force that can be plastically deformed, and is made of, for example, a metal, and more specifically, an aluminum or aluminum alloy force.
- the material of the first member (1) is not limited to aluminum or an aluminum alloy, but may be, for example, a metal such as iron, steel, or copper.
- the second member (5) has a plate shape, and more specifically, a disk shape. Furthermore, a through hole (6) through which the first member (1) is inserted is provided at the center of the second member (5).
- the through hole (6) is formed in a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member (1), that is, formed in a quadrangular cross section.
- the cross-sectional shape of each corner (lb) of the first member (1) is formed in an arc shape, so that each of the through holes (6) of the second member (5)
- the cross-sectional shape of the corner (7) is also formed in an arc shape corresponding to the cross-sectional shape of each corner (lb) of the first member (1).
- the second member (5) has rigidity, and is made of, for example, a metal. More specifically, the second member (5) also has an aluminum or aluminum alloy force. However, in the present invention, the material of the second member (5) is not limited to aluminum or an aluminum alloy, but may be a metal such as iron, steel, copper, etc. Or plastic.
- the length of the first member (1) is, for example, in the range of 50 to 2000 mm.
- the length of each side in the cross section of the first member (1) is, for example, in the range of 20 to: LOOmm.
- the radius of curvature of each corner (lb) of the first member (1) is in the range of 5 to 45 mm, for example.
- the thickness of the first member (1) is, for example, in the range of 0.5 to 5 mm.
- each dimension of the first member (1) is limited to be within the above range. Various things are set according to the purpose of use and usage.
- the diameter of the second member (5) is, for example, in the range of 35 to 300 mm.
- the length of each side in the cross section of the through hole (6) of the second member (5) is set, for example, 0.5 to 5 mm larger than the length of each side in the cross section of the first member (1).
- the radius of curvature of each corner (7) of the through hole (6) of the second member (5) is, for example, in the range of 5 to 45 mm.
- the thickness of the second member (5) is, for example, in the range of 1 to 5 Omm.
- each dimension of the second member (5) is not limited to being within the above range, but is variously set according to the purpose of use and application.
- the insertion portion (2a) of the first member (1) into the through hole (6) slightly bulges outward. Further, the portions (2b) (2b) in the axial direction on both sides in the axial direction of the insertion portion (2a) into the through hole (6) of the first member (1) locally bulge outward in a circular arc cross section. The second member (5) is sandwiched between these two parts (2b) (2b).
- the bulging height of the portion (2b) (2b) in the vicinity of both sides in the axial direction of the insertion portion (2a) into the through hole (6) of the first member (1) is, for example, 0.5 to: LOmm
- the width of this part (2b) is, for example, in the range of 3 to 30 mm.
- the bulging height and width of this portion (2b) are not limited to being within the above range.
- the second member (5) is used as, for example, a flange attached to another member.
- the second member (5) is usually provided with a fastener insertion hole (not shown) such as a bolt insertion hole.
- the second member (5) is not limited to being used as a flange.
- the second member (5) may be a member having a bracket nust.
- the joining device (10) according to the first embodiment of the present invention for joining the first member (1) and the second member (5) will be described below.
- the joining device (10) includes a split mold (11) and its driving means (17).
- the split mold (11) is disposed in the hollow portion (3) of the first member (1), and as shown in FIG. 6, the hollow portion (3) of the first member (1) It is formed in a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape.
- the split mold (11) is divided into a plurality of parts in the circumferential direction around a wedge hole part (14), which will be described later, provided in the center part.
- the number of divisions of the split mold (11) is four, which is the same as the number of flat wall portions (la) of the first member (1). Therefore, this split mold (11) is composed of four mold segments (1 la) combined with each other.
- the split mold (11) is divided at positions corresponding to the flat wall portions (1a) of the first member (1), not at positions corresponding to the corner portions (lb) of the first member (1). More specifically, the split mold (11) is divided at a position corresponding to the intermediate portion in the width direction of each flat wall portion (la) of the first member (1).
- two convex portions (12) (12) spaced apart from each other in the axial direction are formed on the entire circumference of the axially intermediate portion of the outer peripheral surface of the split die (11). It is extended and provided.
- the two convex portions (12) (12) are located on the outer side of the axially adjacent portions (2b) (2b) of the insertion portion (2a) into the through hole (6) of the first member (1).
- the cross-sectional shape of each convex portion (12) is an arc shape.
- the diameter of the portion (13) between the two convex portions (12), (12) of the split mold (11) is set to be larger than the diameters at both ends in the axial direction of the split mold (11).
- This part (13) is a part that bulges locally through the insertion part (2a) into the insertion hole (6) of the first member (1).
- the driving means (17) is configured so that each mold segment (11a) of the split mold (11) disposed in the hollow portion (3) of the first member (1) is connected to each of the first members (1).
- the first member (1) is moved radially outward toward the corner (lb) (see Fig. 9).
- the drive means (17) has a mandrel (18).
- a wedge (18a) is formed at the tip of the mandrel (18).
- the wedge portion (18a) is formed in a tapered conical shape (or a truncated cone shape).
- a drive source (not shown) for moving the mandrel (18) in the axial direction is connected to the base end portion of the mandrel (18).
- a fluid pressure cylinder such as a hydraulic cylinder is used as the drive source.
- the wedge portion (18a) may be formed in a pyramid shape (or a truncated pyramid shape) instead of a conical shape.
- the split mold (11) is divided into four pieces in the circumferential direction around the wedge hole (14) as described above! RU
- the first member (1) is inserted into the through hole (6) of the second member (5) in a loosely inserted state. Further, the split mold (11) is inserted and arranged in a floating state at a position corresponding to the second member (5) in the hollow part (3) of the first member (1). Further, the wedge portion (18a) of the mandrel (18) of the drive means (17) is inserted and disposed in the wedge hole portion (14) at the center of the split mold (11).
- the wedge part (18a) of the mandrel (18) is extracted from the wedge hole part (14) of the split mold (11). Then, the second member (5) is pressed against and fixed to the outer peripheral surface of the first member (1) by the elastic restoring force (spring back force) accumulated in the second member (5). Thereby, the second member (5) is joined to the first member (1) (specifically, the outer peripheral surface of the first member (1)).
- the split mold (11) has the width direction of each flat wall portion (la) of the first member (1). It is divided at the position corresponding to the middle part, and at the time of expanding, each mold segment (11a) of this split mold (11) moves by force to each corner (lb) of the first member (1) Therefore, by this expanding process, the insertion portion (2a) into the through hole (6) of the first member (1) and the axially adjacent side portions (2b) (2b) are particularly inserted. Each corner (lb) of the portion (2a) and each corner (lb) of the adjacent portions (2b) and (2b) in the axial direction of the penetration portion (2a) are large and surely bulge outward. As a result, the second member (5) is very firmly joined to the first member (1).
- the bonding method of the first embodiment has the following advantages.
- the first member (1) also has a tubular body force with a square cross section, and the through hole (6) of the second member (5) is formed in a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member (1). Therefore, the torsional strength is improved in a state where the first member (1) is inserted into the through hole (6) of the second member (5). Therefore, even if a load in the circumferential direction of the first member (1) is applied to the second member (5), the second member (5) remains in the circumferential direction of the first member (1). It becomes difficult to move.
- each mold segment (11a) of the split mold (11) arranged in the hollow part (3) of the first member (1) is connected to each corner (lb) of the first member (1). Since the expansion process is performed by moving the first member (1) outward in the radial direction by force, each corner (lb) of each corner (lb) rather than each flat wall (la) of the first member (1) The one is expanded more intensively and bulges outward. Therefore, the torsional strength is further increased. Therefore, as shown in FIG. 9, even if a gap (K) occurs between each flat wall (la) of the first member (1) and the second member (5), the first member (1) 1 A sufficient torsional strength can be secured against the circumferential load of the member (1).
- the portions (2b) (2b) in the axial direction on both sides of the insertion portion (2a) into the through hole (6) of the first member (1) are outside Since there are two protrusions (12) (12) that bulge locally, by performing an expanding force check using this split mold (11), the first member (1)
- the portions (2b) and (2b) in the axial direction on both sides in the axial direction of the insertion portion (2a) into the through hole (6) are locally and reliably bulged outward. Therefore, the pull-out strength is reliably improved. Therefore, even if the axial load of the first member (1) is applied to the second member (5), the second member (5) is displaced in the axial direction of the first member (1). It becomes difficult.
- each corner (lb) of the first member (1) is formed in an arc shape.
- a circumferential load of the first member (1) is applied to the second member (5), it is possible to reliably prevent stress from concentrating on each corner (lb) of the first member (1). Therefore, strength reliability is improved.
- FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams for explaining a joined structure (A2) according to a second embodiment of the present invention.
- the same reference numerals are given to the same elements as those of the joined structure (A1) of the first embodiment.
- the structure of the joint structure (A2) of the second embodiment will be described below with a focus on a different structure from the joint structure (A1) of the first embodiment.
- the peripheral direction of the through hole (6) of the second member (5) is in the axial direction of the first member (1) (ie, A substantially short rectangular tube (short rectangular tube) seat plate portion (8) projecting to one side of the second member (5) in the thickness direction) is integrally formed over the entire circumference.
- This seat plate portion (8) is formed from a flange that the peripheral portion of the through hole (6) of the second member (5) is bent into a substantially short cylindrical shape over the entire circumference.
- the seat plate (8) is superposed on the outer peripheral surface of the first member (1) in a state where the second member (5) is joined to the first member (1).
- the thickness of the second member (5) and the seat plate portion (8) is the same as each other, for example, in the range of 0.5 to: LOmm. Further, the protruding length of the seat plate (8) is, for example, in the range of 1 to 50 mm. However, in the present invention, the dimensions of the second member (5) and the seat plate portion (8) are not limited to being within the above ranges.
- the restricting member (20) is an annular regulating member.
- the restricting member (20) prevents the seat plate (8) of the second member (5) superposed on the outer peripheral surface of the first member (1) from raising the outer peripheral surface force of the first member (1).
- the seat plate (8) is regulated.
- the restricting member (20) is a rectangular ring.
- the regulating member (20) has rigidity, and is made of, for example, metal, and more specifically, aluminum-aluminum or aluminum alloy force.
- the material of the regulating member (20) is not limited to aluminum or an aluminum alloy, but may be, for example, a metal such as iron, steel, or copper. It may be plastic.
- the length of each side in the cross section of the hollow portion of the regulating member (20) is, for example, 0.5 to 5 mm larger than the length of each side in the cross section of the seat plate portion (8) of the second member (5). Is set. Regulatory Department The width of the material (20) (that is, the length along the first member (1) axial direction of the restricting member (20)) is relative to the protruding length of the seat plate (8) of the second member (5). For example, it is in the range of 0.5 to 1 times.
- the wall thickness of the restricting member (20) is set to a thickness that can withstand the load applied to the restricting member (20) during the expansion cache, for example, within a range of 1 to LOmm. However, in the present invention, each dimension of the regulating member (20) is not limited to being within the above range.
- the base plate portion (8) of the second member (5) is superposed on the outer peripheral surface of the first member (1) and the flange of the first member (1)
- the insertion part (2a) into the through hole (6) and the axially neighboring parts (2b) (2b) are expanded, and the second member (5) is joined to the first member (1).
- the regulating member (20) is fixedly attached to the outer surface of the seat plate portion (8), that is, the regulating member (20) is joined to the seat plate portion (8) in an externally fitted state. .
- the first member (1) is passed through the through hole (6) of the second member (5), and the seat plate (8) of the second member (5) is passed through the first member (1). It arrange
- the seat plate portion (8) is regulated by the regulating member (20) so that the outer peripheral surface force of the first member (1) does not unintentionally rise during the expansion cache. Further, a slight gap is generated between the seat plate portion (8) and the regulating member (20). Next, the split mold (11) is inserted into the hollow part (3) of the first member (1).
- each mold segment (11a) of the split mold (11) is directed toward each corner (lb) of the first member (1), as in the joining method of the first embodiment.
- the first member (1) is moved outward in the radial direction, so that the insertion part (2a) into the through hole (6) of the first member (1) and its axially adjacent parts (2b) ( 2b) is expanded.
- the second member (5) is joined to the first member (1), and the regulating member (20) is fixedly attached to the outer surface of the seat plate portion (8) of the second member (5). That is, the restricting member (20) is joined to the seat (8) of the second member (5) in an externally fitted state.
- the regulating member (20) Therefore, the seat plate portion (8) of the second member (5) is regulated so as not to unintentionally rise from the outer peripheral surface of the first member (1).
- the bonding method of the second embodiment has the following advantages.
- the seat plate portion (8) of the second member (5) By arranging the seat plate portion (8) of the second member (5) on the outer peripheral surface of the first member (1) in a superposed state, the first member (1) of the second member (5) Since the contact area with the contact increases, the bonding strength is further improved. Furthermore, the increase in the contact area of the second member (5) with the first member (1) is not performed by increasing the thickness of the second member (5). Since it is performed by providing the seat plate portion (8) at the peripheral portion of the through hole (6), it is possible to reduce the weight of the joined structure (A2).
- the seat plate (8) of the second member (5) is regulated by the regulating member (20) so that the outer peripheral surface force of the first member (1) is not increased.
- the seat plate (8) can be reliably brought into contact with the outer peripheral surface of the first member (1) in a surface contact state, and the bonding strength is reliably improved.
- FIG. 12 and FIG. 13 are views for explaining a joint structure (A3) according to a third embodiment of the present invention.
- the same elements as those of the joined structure (Al) (A2) of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.
- the joined structure (A3) of the third embodiment is obtained by removing the restricting member (20) in the joined structure (A2) of the second embodiment after the expansion cache.
- the restricting member (20) may be annular and may be divided into a plurality of parts in the circumferential direction, or may not be annular.
- the first member (1) may have a tubular body strength having a polygonal cross section such as a triangular shape, a pentagonal shape, a hexagonal shape, a heptagonal shape, or an octagonal shape.
- the shape of the second member (5) is not limited to a disk shape.
- a square plate shape or a cylindrical shape may be used.
- a groove is formed on the peripheral surface of the through hole (6) of the second member (5) to increase the frictional force and improve the bonding strength. It is also good, or it is okay to have dents or recesses formed on the ridges.
- the material of the first member (1) used is an aluminum alloy of alloy number A6N01-T5 according to JIS (Japanese Industrial Standards).
- the length of the first member (1) is 200mm and the cross-sectional dimension (outer diameter) is
- the material of the second member (5) used is the same as that of the first member (1).
- the second member (5) has a diameter of 130 mm
- the through hole (6) has a cross-sectional dimension of 80 X 80 mm
- the corner (7) has a radius of curvature of 22 mm
- the bulge height of the portions (2b) (2b) in the vicinity of both axial sides of the insertion portion (2a) into the through hole (6) of the first member (1) The length is 3mm and the width is 15mm.
- the first member (1) and the second member (5) were joined in the same manner as in the above example except that the first member (1) used had a tubular body force with a circular cross section.
- the material of the first member (1) used is the same as that in the above embodiment.
- the length of the first member (1) is 200mm, the outer diameter is 85mm, and the wall thickness is 2mm.
- the material of the second member (5) used is the same as in the above embodiment.
- the second member (5) has a diameter of 130 mm and a wall thickness of 10 mm.
- the cross-sectional shape of the through hole of the second member (5) is circular, and its diameter is 89 mm.
- the torsional strength of the joining structure (A1) of the example was compared with the torsional strength of the joining structure of the comparative example.
- the torsional strength was measured as follows. [0098] By fixing the first member (1) and applying the circumferential load of the first member (1) to the second member (5), the second member (5) becomes the first member (1). Torque when rotated 0.5 ° in the circumferential direction was measured as torsional strength.
- the torsional strength was about 300 Nm.
- the torsional strength was about 650 Nm.
- the torsional strength of the bonded structure (A1) of the example before the predetermined portion (2a) (2 b) (2b) of the first member (1) was measured.
- the torsional strength was about 250 Nm.
- the reason why the torsional strength of the joined structure (A1) of the example is remarkably high is as follows. That is, the first member (1) made of a tubular body having a polygonal cross section is placed in the through hole (6) having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the first member (1) in the second member (5). The improvement in torsional strength obtained by insertion and the improvement in torsional strength obtained by joining the second member (5) to the first member (1) acted synergistically. The strength is much higher.
- the present invention is, for example, a steering support beam, a steering column holder, a muffler, a frame, a propeller shaft, a suspension arm, other parts of an automobile, or a product used for a part other than an automobile, for example, a piping material or a bicycle part.
- the present invention can be used for a joining method between materials and a joining apparatus used therefor.
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Abstract
パイプ等の管状体からなる第1部材に第2部材を強固に接合できる部材同士の接合方法を提供する。 中空部3を有する断面多角形状の管状体からなる第1部材1と、第1部材1の断面形状に対応した断面形状の挿通孔6を有する第2部材5と、第1部材1の各平坦壁部1aに対応する位置で周方向に複数個に分割された割り型11と、を準備する。そして、第1部材1を第2部材5の挿通孔6内に挿通するとともに、第1部材1の中空部3内に割り型11を配置する。次いで、割り型11の各型セグメント11aを第1部材1の各角部1bに向かって第1部材1の半径方向外向きに移動させることにより、第1部材1の挿通孔6内への挿通部分2a及びその軸方向両側近傍部分2b、2bをエキスパンド加工し、第1部材1と第2部材5を接合する。
Description
明 細 書
部材同士の接合方法
技術分野
[0001] 本発明は、断面多角形状の管状体からなる第 1部材と、第 2部材とを接合する部材 同士の接合方法及び接合構造体に関する。
背景技術
[0002] 従来、パイプに他の部材を接合する方法として、例えば次の方法が知られている。
[0003] ノイブを他の部材に設けられた揷通孔内に挿通するとともに、パイプの中空部内に 周方向に複数個に分割された割り型を配置する。次いで、割り型の各型セグメントを パイプの半径方向外向きに移動させることにより、パイプの揷通孔内への挿通部分 及びその軸方向両側近傍部分をエキスパンド加工 (拡管加工)する。これにより、他 の部材をパイプに接合する方法である(例えば特許文献 1及び 2参照)。なお、この接 合方法はリッジロック方法とも呼ばれて 、る。
[0004] なお、部材同士の接合方法ではな 、が、割り型を用いた円筒体のエキスパンドカロ ェ方法として、例えば特開 2002— 224743号公報に記載された方法が知られてい る (特許文献 3参照)。
特許文献 1 :特開平 4 8818号公報 (第 2頁、第 8図)
特許文献 2:特開平 11― 36859号公報
特許文献 3:特開 2002— 224743号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 而して、従来の接合方法により得られた接合構造体では、パイプの断面形状は円 形状であったため、他の部材にパイプの周方向の荷重が加わった場合、他の部材が ノイブの周方向にずれ動き易 、と 、う難点があった。
[0006] 本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、パイプ等の管 状体力 なる第 1部材に第 2部材を強固に接合できる部材同士の接合方法、該接合 方法により得られた部材同士の接合構造体、及び前記接合方法に用いられる接合
装置を提供することにある。
[0007] 本発明のその他の目的及び利点は、以下の好ましい実施形態から明らかにされる であろう。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は以下の手段を提供する。
[0009] [1] 中空部を有する管状体力 なる第 1部材を第 2部材に設けられた揷通孔内に 挿通するとともに、第 1部材の中空部内に周方向に複数個に分割された割り型を配 置し、
次いで、割り型の各型セグメントを第 1部材の半径方向外向きに移動させることによ り、第 1部材の揷通孔内への挿通部分及びその軸方向両側近傍部分をエキスパンド 加工し、第 1部材と第 2部材を接合する部材同士の接合方法において、
第 1部材は、断面多角形状の管状体からなり、
第 2部材の揷通孔は、第 1部材の断面形状に対応した断面形状に形成されており、 割り型は、第 1部材の各平坦壁部に対応する位置で分割されており、
第 1部材の中空部内に配置された割り型の各型セグメントを第 1部材の各角部に向 力つて第 1部材の半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド力卩ェを行うこ とを特徴とする部材同士の接合方法。
[0010] [2] 割り型の外周面には、第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍 部分を外側に局部的に膨出させる 2個の凸部が設けられている前項 1記載の部材同 士の接合方法。
[0011] [3] 第 1部材の角部の断面形状は略円弧状に形成されている前項 1又は 2記載の 部材同士の接合方法。
[0012] [4] 第 2部材の揷通孔の周縁部に、第 1部材の軸方向に突出した座板部が一体 に設けられており、
第 2部材の座板部を第 1部材の外周面に重合状態に配置し、且つ座板部の外面側 に配置された規制部材により座板部が第 1部材の外周面力 捲り上がらないように座 板部を規制した状態で、エキスパンド加工を行う前項 1〜3の 、ずれかに記載の部材 同士の接合方法。
[0013] [5] 前項 1〜4のいずれかに記載の部材同士の接合方法により得られた部材同士 の接合構造体。
[0014] [6] 中空部を有する管状体力 なる第 1部材が第 2部材に設けられた揷通孔内に 挿通された状態で、第 1部材の揷通孔内への挿通部分及びその軸方向両側近傍部 分がエキスパンド加工されて、第 1部材と第 2部材が接合された部材同士の接合構造 体において、
第 1部材は、断面多角形状の管状体からなり、
第 2部材の揷通孔は、第 1部材の断面形状に対応した断面形状に形成されており、 第 1部材の少なくとも各角部がエキスパンド加工されていることを特徴とする部材同 士の接合構造体。
[0015] [7] 第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分が外側に局部的 に膨出して 、る前項 6記載の部材同士の接合構造体。
[0016] [8] 第 1部材の角部の断面形状は略円弧状に形成されている前項 6又は 7記載の 部材同士の接合構造体。
[0017] [9] 第 2部材の揷通孔の周縁部に、第 1部材の軸方向に突出した座板部が一体 に設けられており、
第 2部材の座板部が第 1部材の外周面に重合された状態で、座板部が第 1部材の 外周面力 捲り上がらないように座板部を規制した環状の規制部材が座板部に外嵌 状態に接合されている前項 6〜8のいずれかに記載の部材同士の接合構造体。
[0018] [10] 周方向に複数個に分割された割り型を備えており、
中空部を有する断面多角形状の管状体力もなる第 1部材を、第 2部材に設けられ、 第 1部材の断面形状に対応した断面形状の揷通孔内に挿通した状態で、第 1部材の 中空部内に配置された割り型の各型セグメントを第 1部材の半径方向外向きに移動 させることにより、第 1部材の揷通孔内への挿通部分及びその軸方向両側近傍部分 をエキスパンド加工して、第 1部材と第 2部材を接合する接合装置であって、
割り型は、第 1部材の各平坦壁部に対応する位置で分割されており、
割り型の各型セグメントは、第 1部材の中空部内に割り型が配置された状態で第 1 部材の各角部に向かって第 1部材の半径方向外向きに移動されるものであることを
特徴とする接合装置。
[0019] [11] 割り型の外周面には、第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向両側近 傍部分を外側に局部的に膨出させる 2個の凸部が設けられている前項 10記載の接 合装置。
発明の効果
[0020] 本発明は以下の効果を奏する。
[0021] なお本明細書では、第 1部材に第 2部材が接合された接合構造体において、第 1 部材の周方向の荷重に対する第 2部材の接合強度を「ねじり強度」という。また、第 1 部材の軸方向の荷重に対する第 2部材の接合強度を「抜け強度」という。
[0022] [1]の発明では、第 1部材は断面多角形状の管状体からなり、第 2部材の揷通孔は 第 1部材の断面形状に対応した断面形状に形成されていることから、第 1部材が第 2 部材の揷通孔内に挿通された状態においてねじり強度が向上する。したがって、もし 仮に第 2部材に第 1部材の周方向の荷重が加わった場合であっても、第 2部材は第 1 部材の周方向にずれ動き難くなる。
[0023] さらに、第 1部材の中空部内に配置された割り型の各型セグメントを第 1部材の各角 部に向力つて第 1部材の半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンドカロェ を行うので、第 1部材の各平坦壁部よりも第 1部材の各角部の方が重点的にエキスパ ンド加工されて外側に大きく膨出される。そのため、ねじり強度が更に向上する。
[0024] [2]の発明では、割り型の外周面に、第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向 両側近傍部分を外側に局部的に膨出させる 2個の凸部が設けられているので、この 割り型を用いてエキスパンド加工を行うことにより、第 1部材の揷通孔内への揷通部 分の軸方向両側近傍部分が外側に局部的に且つ確実に膨出される。そのため、抜 け強度が確実に向上する。したがって、もし仮に第 2部材に第 1部材の軸方向の荷重 が加わった場合であっても、第 2部材は第 1部材の軸方向にずれ動き難くなる。
[0025] [3]の発明では、第 1部材の角部の断面形状が略円弧状に形成されているので、 第 2部材に第 1部材の周方向の荷重が加わった場合において、第 1部材の角部に応 力が集中するのを確実に防止できる。そのため、強度的信頼性が向上する。
[0026] [4]の発明では、第 2部材の座板部を第 1部材の外周面に重合状態に配置すること
により、第 2部材の第 1部材との接触面積が増加するから、接合強度が更に向上する
。さらに、第 2部材の第 1部材との接触面積の増加は、第 2部材の肉厚を増大させるこ とで行われるものではなぐ第 2部材の揷通孔の周縁部に座板部を設けることにより 行われるので、接合構造体の軽量ィ匕を図ることができる。
[0027] さらに、座板部の外面側に配置された規制部材により第 2部材の座板部が第 1部材 の外周面カゝら捲り上がらな ヽように座板部を規制した状態で、エキスパンド加工を行 うことにより、座板部を第 1部材の外周面に確実に面接触状態に当接させることがで き、もって接合強度が確実に向上する。
[0028] [5]の発明では、高いねじり強度の接合構造体を提供できる。
[0029] [6]〜[9]の発明は、それぞれ [1]〜[4]の発明の効果と同じ効果を奏する。
[0030] [10]及び [11]の発明は、本発明に係る部材同士の接合方法に好適に用いられる 接合装置を提供できる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に係る接合構造体の側面図である。
[図 2]図 2は、同接合構造体の断面図である。
[図 3]図 3は、第 1部材と第 2部材の斜視図である。
[図 4]図 4は、第 1部材の所定部位をエキスパンド加工する前の状態の半断面斜視図 である。
[図 5]図 5は、第 1部材の所定部位をエキスパンド加工する前の状態の断面図である [図 6]図 6は、図 5中の X— X線断面図である。
[図 7]図 7は、第 1部材の所定部位をエキスパンド加工した状態の半断面斜視図であ る。
[図 8]図 8は、第 1部材の所定部位をエキスパンド加工した状態の断面図である。
[図 9]図 9は、図 8中の X— X線断面図である。
[図 10]図 10は、本発明の第 2実施形態に係る接合構造体の側面図である。
[図 11]図 11は、同接合構造体の断面図である。
[図 12]図 12は、本発明の第 3実施形態に係る接合構造体の側面図である。
[図 13]図 13は、同接合構造体の断面図である。
符号の説明
[0032] Al、 A2、 A3…接合構造体
1…第 1部材
la…平坦壁部
lb…角部
2a…挿通部分
2b…揷通部分の近傍部分
3…中空部
5…第 2部材
6…挿通孔
8…座板部
10· ··接合装置
11 · ··害 I匪
11 a…型セグメント
12…凸部
14…楔孔部
17· ··駆動手段
18· ··マンドレル
18a…楔部
20···規制部材
発明を実施するための最良の形態
[0033] 次に、本発明の好ましい幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明 する。
[0034] 図 1〜図 9は、本発明の第 1実施形態に係る部材同士の接合方法及び接合装置を 説明する図である。
[0035] 図 1及び図 2において、(A1)は、本第 1実施形態に係る部材同士の接合方法によ り製造された接合構造体である。この接合構造体 (A1)は、第 1部材 (1)と第 2部材(
5)とが互いに接合されて構成されたものである。
[0036] 第 1部材(1)は、図 3に示すように、中空部(3)を有する断面多角形状の管状体か らなるものである。本実施形態では、第 1部材(1)は断面四角形状の管状体力 なり 、詳述すると第 1部材 (1)の外周面の断面形状及び内周面(中空部 (3) )の断面形状 はいずれも四角形状である。したがって、第 1部材(1)は、周方向に並んだ 4個の平 坦壁部(la)と、周方向に隣り合う 2個の平坦壁部(la) (la)間に介在された角部(lb )とを有しており、換言すると平坦壁部(la)と角部(lb)とが交互に周方向に並んで 配置されたものである。また、第 1部材(1)の角部(lb)の断面形状は、所定の曲率半 径の円弧状に形成されて 、る。
[0037] 第 1部材(1)は、塑性変形可能な材料力 なり、例えば金属からなり、詳述するとァ ルミ-ゥム又はアルミニウム合金力もなる。ただし本発明では、第 1部材(1)の材質は アルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなぐその他に、例 えば、鉄、鋼、銅等の金属であっても良い。
[0038] 第 2部材 (5)は、板状であり、詳述すると円板状である。さらに、第 2部材 (5)の中央 部には、第 1部材(1)が挿通される揷通孔(6)が設けられている。この揷通孔(6)は、 第 1部材(1)の断面形状に対応した断面形状に形成されており、即ち断面四角形状 に形成されている。ここで、上述したように第 1部材(1)の各角部(lb)の断面形状は 円弧状に形成されて 、ることから、第 2部材 (5)の揷通孔 (6)の各角部(7)の断面形 状も第 1部材(1)の各角部(lb)の断面形状に対応して円弧状に形成されている。
[0039] 第 2部材(5)は、剛性を有するものであり、例えば金属からなり、詳述するとアルミ- ゥム又はアルミニウム合金力もなる。ただし本発明では、第 2部材(5)の材質はアルミ ニゥム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなぐその他に、例えば 、鉄、鋼、銅等の金属であっても良いし、セラミックやプラスチックであっても良い。
[0040] 第 1部材(1)の長さは例えば 50〜2000mmの範囲内である。第 1部材(1)の断面 における各辺の長さは例えば 20〜: LOOmmの範囲内である。第 1部材(1)の各角部 (lb)の曲率半径は例えば 5〜45mmの範囲内である。第 1部材(1)の肉厚は例えば 0. 5〜5mmの範囲内である。
[0041] ただし本発明では、第 1部材(1)の各寸法は上記の範囲内であることに限定される
ものではなぐ使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。
[0042] 第 2部材(5)の直径は例えば 35〜300mmの範囲内である。第 2部材(5)の揷通 孔(6)の断面における各辺の長さは、第 1部材(1)の断面における各辺の長さよりも 例えば 0. 5〜5mm大きく設定されている。第 2部材(5)の揷通孔(6)の各角部(7) の曲率半径は例えば 5〜45mmの範囲内である。第 2部材(5)の肉厚は例えば 1〜5 Ommの範囲内である。
[0043] ただし本発明では、第 2部材(5)の各寸法は上記の範囲内であることに限定される ものではなぐ使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。
[0044] この接合構造体 (A1)では、図 2に示すように、第 1部材(1)が第 2部材 (5)の揷通 孔 (6)内に挿通された状態で、第 1部材(1)の第 2部材揷通孔 (6)内への挿通部分( 2a)と該揷通部分(2a)の軸方向両側近傍部分(2b) (2b)とがエキスパンド加工予定 部としてエキスパンド加工 (拡管加工)されることで、第 1部材(1)と第 2部材 (5)が接 合されている。
[0045] 第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)は、外側に僅かに膨出している。さ らに、第 1部材(1)の揷通孔 (6)内への挿通部分 (2a)の軸方向両側近傍部分 (2b) ( 2b)は、外側に断面円弧状に局部的に膨出しており、これら両部位(2b) (2b)間で 第 2部材 (5)が挟まれた状態になっている。
[0046] 第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)の軸方向両側近傍部分(2b) (2b) の膨出高さは例えば 0. 5〜: LOmmの範囲内であり、またこの部分(2b)の幅は例え ば 3〜30mmの範囲内である。ただし本発明では、この部分(2b)の膨出高さ及び幅 は上記の範囲内であることに限定されるものではない。
[0047] この接合構造体 (A1)において、第 2部材(5)は、例えば、他の部材に取り付けられ るフランジとして用いられる。この場合、第 2部材(5)には、通常、ボルト挿通孔等の 締結具揷通孔(図示せず)が設けられることとなる。ただし本発明では、第 2部材 (5) はフランジとして用いられるものであることに限定されるものではなぐその他に、例え ば、ブラケットゃスティを有する部材であっても良 、。
[0048] 次に、第 1部材(1)と第 2部材 (5)を接合する、本発明の第 1実施形態に係る接合 装置(10)について、以下に説明する。
[0049] 図 4〜図 6に示すように、この接合装置(10)は、割り型(11)とその駆動手段(17)と を備えている。
[0050] 割り型(11)は、第 1部材(1)の中空部(3)内に配置されるものであり、図 6に示すよ うに、第 1部材( 1)の中空部(3)の断面形状に対応した断面形状に形成されて!ヽる。 この割り型(11)は、その中心部に設けられた後述する楔孔部(14)を中心に周方向 に複数個に分割されている。本実施形態では、図 6に示すように、割り型(11)の分割 数は、第 1部材(1)の平坦壁部(la)の個数と同じく 4個である。したがって、この割り 型( 11 )は、 4個の型セグメント( 1 la)が互いに組み合わされて構成されて 、る。
[0051] さらに、この割り型(11)の分割位置について以下に詳述する。この割り型(11)は、 第 1部材 (1)の各角部(lb)に対応する位置ではなぐ第 1部材 (1)の各平坦壁部(1 a)に対応する位置で分割されており、更に詳述すると、この割り型(11)は、第 1部材 (1)の各平坦壁部(la)の幅方向中間部に対応する位置で分割されている。
[0052] 図 4及び図 5に示すように、割り型(11)の外周面の軸方向中間部には、軸方向に 互いに離間した 2個の凸部(12) (12)が全周に亘つて延びて設けられている。両凸 部(12) (12)は、第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)の軸方向両側近 傍部分 (2b) (2b)を外側に局部的に断面円弧状に膨出させるものである。各凸部(1 2)の断面形状は円弧状である。
[0053] さらに、割り型(11)の両凸部(12) (12)間の部位(13)の直径は、割り型(11)の軸 方向両端部の直径よりも大きく設定されている。この部位(13)は、第 1部材(1)の挿 通孔(6)内への挿通部分(2a)を外側に局部的に膨出されるものである。
[0054] 駆動手段(17)は、第 1部材(1)の中空部(3)内に配置された割り型(11)の各型セ グメント(11a)を、第 1部材(1)の各角部(lb)に向かって第 1部材(1)の半径方向外 向きに移動させるものである(図 9参照)。
[0055] この駆動手段(17)はマンドレル(18)を有している。このマンドレル(18)の先端部 には楔部(18a)が形成されて!、る。この楔部(18a)は先細りの円錐状 (又は円錐台 状)に形成されている。また、このマンドレル(18)の基端部には、該マンドレル(18) を軸方向に移動させる駆動源(図示せず)が接続されている。この駆動源としては、 油圧シリンダ等の流体圧シリンダが用いられる。なお本発明では、マンドレル(18)の
楔部(18a)は円錐状ではなく角錐状 (又は角錐台状)に形成されていても良い。
[0056] 割り型(11)の中心部には、マンドレル(18)の楔部(18a)に対応する上述したテー パ状の楔孔部(14)が割り型(11)の軸方向に貫通して設けられている。図 6に示すよ うに、この楔孔部(14)の横断面形状は円形状である。そして、割り型(11)は、上述し たように、この楔孔部(14)を中心に周方向に 4個に分割されて!、る。
[0057] 次に、この接合装置(10)を用いた第 1部材(1)と第 2部材 (5)の接合方法について 以下に説明する。
[0058] まず、図 4〜図 6に示すように、第 1部材(1)を第 2部材 (5)の揷通孔 (6)内に遊挿 状態に挿通する。また、第 1部材(1)の中空部(3)内における第 2部材 (5)に対応す る位置に割り型(11)を遊揷状態に挿入配置する。さらに、割り型(11)の中心部の楔 孔部(14)内に駆動手段(17)のマンドレル(18)の楔部(18a)を挿入配置する。
[0059] 次いで、この状態で、図 7〜図 9に示すように、マンドレル(18)の楔部(18a)を第 1 部材(1)の軸方向に移動させることにより、割り型(11)の各型セグメント(11a)を第 1 部材(1)の各角部(lb)に向かって第 1部材(1)の半径方向外向きに移動させる(図 9参照)。これにより、図 7及び図 8に示すように、第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿 通部分(2a)及びその軸方向両側近傍部分(2b) (2b)をエキスパンド加工 (拡管加工 )する。
[0060] このエキスパンド加工によって、第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)及 びその軸方向両側近傍部分 (2b) (2b)が外側に局部的に膨出するように塑性変形 されて第 2部材 (5)の揷通孔 (6)の周縁部に圧接されるとともに、第 2部材 (5)の揷通 孔 (6)が半径方向外向きに広がるように第 2部材 (5)が弾性変形される。さらに、この ように第 2部材 (5)が弾性変形されることに伴い、第 2部材 (5)に弾性復元力が蓄積 される。
[0061] 次いで、マンドレル(18)の楔部(18a)を割り型(11)の楔孔部(14)内から抜出する 。すると、第 2部材 (5)に蓄積された弾性復元力 (スプリングバック力)により第 2部材( 5)が第 1部材(1)の外周面に圧接固定される。これにより、第 2部材 (5)が第 1部材( 1) (詳述すると第 1部材 (1)の外周面)に接合される。
[0062] ここで、上述したように、割り型(11)は、第 1部材(1)の各平坦壁部(la)の幅方向
中間部に対応する位置で分割されており、エキスパンドカ卩ェ時には、この割り型(11 )の各型セグメント(11a)は第 1部材(1)の各角部(lb)に向力つて移動されることから 、このエキスパンド加工によって、第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)及 びその軸方向両側近傍部分(2b) (2b)のうち、特に、挿通部分(2a)の各角部(lb) と揷通部分(2a)の軸方向両側近傍部分(2b) (2b)の各角部(lb)とが大きく且つ確 実に外側に膨出する。この結果、第 2部材 (5)が第 1部材 (1)に非常に強固に接合さ れる。
[0063] 而して、本第 1実施形態の接合方法は次の利点がある。
[0064] 第 1部材(1)は断面四角形状の管状体力もなり、第 2部材 (5)の揷通孔 (6)は第 1 部材(1)の断面形状に対応した断面形状に形成されていることから、第 1部材(1)が 第 2部材 (5)の揷通孔 (6)内に挿通された状態においてねじり強度が向上する。した がって、もし仮に第 2部材 (5)に第 1部材(1)の周方向の荷重が加わった場合であつ ても、第 2部材 (5)は第 1部材 (1)の周方向にずれ動き難くなる。
[0065] さらに、第 1部材(1)の中空部(3)内に配置された割り型(11)の各型セグメント(11 a)を第 1部材(1)の各角部(lb)に向力つて第 1部材(1)の半径方向外向きに移動さ せることにより、エキスパンド加工を行うので、第 1部材(1)の各平坦壁部(la)よりも 各角部(lb)の方が重点的にエキスパンド加工されて外側に大きく膨出される。その ため、ねじり強度が更に高くなる。したがって、図 9に示すように、もし仮に第 1部材(1 )の各平坦壁部(la)と第 2部材 (5)との間に隙間 (K)が生じた場合であっても、第 1 部材( 1 )の周方向の荷重に対して十分なねじり強度を確保できる。
[0066] また、割り型(11)の外周面に、第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)の 軸方向両側近傍部分 (2b) (2b)を外側に局部的に膨出させる 2個の凸部(12) (12) が設けられているので、この割り型(11)を用いてエキスパンド力卩ェを行うことにより、 第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)の軸方向両側近傍部分(2b) (2b) が外側に局部的に且つ確実に膨出される。そのため、抜け強度が確実に向上する。 したがって、もし仮に第 2部材 (5)に第 1部材(1)の軸方向の荷重が加わった場合で あっても、第 2部材 (5)は第 1部材 (1)の軸方向にずれ動き難くなる。
[0067] さらに、第 1部材(1)の各角部(lb)の断面形状が円弧状に形成されているので、
第 2部材 (5)に第 1部材(1)の周方向の荷重が加わった場合において、第 1部材(1) の各角部(lb)に応力が集中するのを確実に防止できる。そのため、強度的信頼性 が向上する。
[0068] 図 10及び図 11は、本発明の第 2実施形態に係る接合構造体 (A2)を説明する図 である。これらの図には、上記第 1実施形態の接合構造体 (A1)の要素と同一の要素 には同一の符号が付されている。本第 2実施形態の接合構造体 (A2)の構造につい て、上記第 1実施形態の接合構造体 (A1)とは異なる構成を中心に以下に説明する
[0069] この接合構造体 (A2)では、図 11に示すように、第 2部材(5)の揷通孔(6)の周縁 部には、第 1部材(1)の軸方向(即ち、第 2部材 (5)の厚さ方向)の片側に突出した略 短角筒状 (短角筒状)の座板部(8)が全周に亘つて一体形成されて!ヽる。この座板 部(8)は、第 2部材 (5)の揷通孔 (6)の周縁部が全周に亘つて略短角筒状に屈曲さ れること〖こより形成されたものである。この座板部(8)は、第 2部材(5)が第 1部材(1) に接合された状態において第 1部材( 1)の外周面に重合されるものである。
[0070] 第 2部材(5)及び座板部(8)の肉厚は、互いに同じであり、例えば 0. 5〜: LOmmの 範囲内である。また、座板部(8)の突出長さは例えば l〜50mmの範囲内である。た だし本発明では、第 2部材 (5)及び座板部(8)の各寸法は上記の範囲内であること に限定されるものではない。
[0071] (20)は、環状の規制部材である。この規制部材(20)は、第 1部材(1)の外周面に 重合された第 2部材 (5)の座板部(8)が第 1部材(1)の外周面力も捲り上がらないよう に座板部(8)を規制するものである。本実施形態では、この規制部材(20)は角環状 である。
[0072] 規制部材(20)は、剛性を有するものであり、例えば金属からなり、詳述するとアルミ -ゥム又はアルミニウム合金力もなる。ただし本発明では、規制部材(20)の材質はァ ルミ-ゥム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなぐその他に、例え ば、鉄、鋼、銅等の金属であっても良いし、プラスチックであっても良い。
[0073] 規制部材(20)の中空部の断面における各辺の長さは、第 2部材(5)の座板部(8) の断面における各辺の長さよりも例えば 0. 5〜5mm大きく設定されている。規制部
材 (20)の幅 (即ち、規制部材 (20)の第 1部材(1)軸方向に沿う長さ)は、第 2部材 (5 )の座板部(8)の突出長さに対して例えば 0. 5〜1倍の範囲内である。規制部材(20 )の肉厚は、エキスパンドカ卩ェ時に規制部材(20)〖こ加わる荷重に耐え得る肉厚に設 定されており、例えば 1〜: LOmmの範囲内に設定されている。ただし本発明では、規 制部材(20)の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではない。
[0074] この接合構造体 (A2)では、第 2部材 (5)の座板部 (8)が第 1部材(1)の外周面に 重合された状態で、第 1部材(1)の揷通孔 (6)内への挿通部分 (2a)及びその軸方 向両側近傍部分 (2b) (2b)がエキスパンド加工されて、第 2部材 (5)が第 1部材(1) に接合されている。さらに、規制部材(20)が座板部(8)の外面に固定状態に取り付 けられており、すなわち規制部材 (20)が座板部(8)に外嵌状態に接合されて 、る。
[0075] 本第 2実施形態における第 1部材(1)と第 2部材 (5)の接合方法について、上記第 1実施形態の接合方法とは異なる点を中心に以下に説明する。
[0076] 第 1部材( 1)を第 2部材 (5)の揷通孔 (6)内に揷通するとともに、第 2部材 (5)の座 板部(8)を第 1部材(1)の外周面に重合状態に配置する。この状態では、第 2部材( 5)の座板部(8)と第 1部材(1)との間には僅かに隙間が生じている。さらに、規制部 材(20)の中空部内に第 2部材(5)の座板部(8)を挿通して、座板部(8)の外面側に 該座板部(8)を包囲するように規制部材(20)を配置する。この状態では、座板部(8 )は、エキスパンドカ卩ェ時に第 1部材(1)の外周面力 不本意に捲り上がらないように 規制部材 (20)によって規制されて 、る。また、座板部(8)と規制部材 (20)との間に は僅かに隙間が生じている。次いで、第 1部材(1)の中空部(3)内に割り型(11)を挿 入配置する。
[0077] 次いで、この状態で、上記第 1実施形態の接合方法と同様に、割り型(11)の各型 セグメント(11a)を第 1部材(1)の各角部(lb)に向かって第 1部材(1)の半径方向外 向きに移動させ、これにより第 1部材(1)の揷通孔(6)内への挿通部分(2a)及びそ の軸方向両側近傍部分(2b) (2b)をエキスパンド加工する。これにより、第 2部材(5) が第 1部材(1)に接合されるとともに、更に、規制部材 (20)が第 2部材 (5)の座板部( 8)の外面に固定状態に取り付けられ、すなわち規制部材 (20)が第 2部材 (5)の座 板部(8)に外嵌状態に接合される。このエキスパンド加工時には、規制部材(20)に
よって第 2部材 (5)の座板部(8)が第 1部材(1)の外周面から不本意に捲り上がらな いように規制されている。
[0078] 本第 2実施形態の接合方法は次の利点がある。
[0079] 第 2部材 (5)の座板部(8)を第 1部材(1)の外周面に重合状態に配置することによ り、第 2部材 (5)の第 1部材(1)との接触面積が増加するから、接合強度が更に向上 する。さらに、第 2部材 (5)の第 1部材(1)との接触面積の増加は、第 2部材 (5)の肉 厚を増大させることで行われるものではなぐ第 2部材(5)の揷通孔(6)の周縁部に 座板部(8)を設けることにより行われるので、接合構造体 (A2)の軽量ィ匕を図ることが できる。
[0080] さらに、規制部材 (20)によって第 2部材 (5)の座板部(8)が第 1部材(1)の外周面 力も捲り上がらな 、ように座板部(8)を規制した状態で、エキスパンド加工を行うこと により、座板部(8)を第 1部材(1)の外周面に確実に面接触状態に当接させることが でき、もって接合強度が確実に向上する。
[0081] 図 12及び図 13は、本発明の第 3実施形態に係る接合構造体 (A3)を説明する図 である。これらの図には、上記第 1及び第 2実施形態の接合構造体 (Al) (A2)の要 素と同一の要素には同一の符号が付されている。
[0082] 本第 3実施形態の接合構造体 (A3)は、上記第 2実施形態の接合構造体 (A2)に おける規制部材(20)をエキスパンドカ卩ェ後に取り除いたものである。
[0083] この接合構造体 (A3)では、規制部材 (20)が取り除かれているので、接合構造体(
A3)の更なる軽量化が図られて!/、る。
[0084] なお本発明では、規制部材 (20)は環状であって且つ周方向に複数個に分割され たものであっても良!、し、ある 、は環状でなくても良 、。
[0085] 以上で、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示し たものに限定されるものではない。
[0086] 例えば、本発明では、第 1部材(1)は、断面三角形状、五角形状、六角形状、七角 形、八角形等の断面多角形状の管状体力 なるものであっても良い。
[0087] また本発明では、第 2部材 (5)の形状は円板状であることに限定されるものではなく
、その他に、例えば、角板状であっても良いし、筒状であっても良い。
[0088] また本発明では、第 2部材 (5)の揷通孔 (6)の周面に、摩擦力を高めて接合強度を 向上させるための溝 (ローレット溝等)が形成されて 、ても良 、し、あるいは食 、込み 凸部ゃ凹部が形成されて ヽても良!、。
実施例
[0089] 次に、本発明の具体的な実施例を以下に説明する。ただし本発明は、この実施例 に限定されるものではない。
[0090] <実施例 >
図 1〜図 9に示した上記第 1実施形態の接合方法に従って第 1部材(1)と第 2部材(
5)を接合し、図 1及び図 2に示した接合構造体 (A1)を製造した。
[0091] 使用した第 1部材(1)の材質は、 JIS (日本工業規格)による合金番号 A6N01— T5 のアルミニウム合金である。また、第 1部材(1)の長さは 200mm、断面寸法 (外径)は
78 X 78mm,角部(lb)の曲率半径は 20mm、肉厚は 2mmである。
[0092] 使用した第 2部材 (5)の材質は、第 1部材(1)と同じである。また、第 2部材 (5)の直 径は 130mm、揷通孔(6)の断面寸法は 80 X 80mm、角部(7)の曲率半径は 22m m、肉厚は 10mmである。
[0093] また、接合構造体 (A1)において、第 1部材(1)の揷通孔 (6)内への挿通部分 (2a) の軸方向両側近傍部分(2b) (2b)の膨出高さは 3mm、その幅は 15mmである。
[0094] <比較例 >
第 1部材(1)として断面円形状の管状体力もなるものを用いたこと以外は、上記実 施例と同様に第 1部材 (1)と第 2部材 (5)を接合した。
[0095] 使用した第 1部材(1)の材質は、上記実施例と同じである。また、第 1部材(1)の長 さは 200mm、外径は 85mm、肉厚は 2mmである。
[0096] 使用した第 2部材 (5)の材質は、上記実施例と同じである。また、第 2部材 (5)の直 径は 130mm、肉厚は 10mmである。また、第 2部材(5)の揷通孔の断面形状は円 形状であり、その直径は 89mmである。
[0097] [ねじり強度の比較]
実施例の接合構造体 (A1)のねじり強度と、比較例の接合構造体のねじり強度とを 比較した。なお、ねじり強度は次のように測定した。
[0098] 第 1部材(1)を固定しておき、第 2部材 (5)に第 1部材(1)の周方向の荷重を加える ことにより第 2部材(5)が第 1部材(1)の周方向に 0. 5° 回転したときのトルクを、ねじ り強度として測定した。
[0099] 比較例の接合構造体では、ねじり強度は約 300Nmであった。
[0100] 一方、実施例の接合構造体 (A1)では、ねじり強度は約 650Nmであった。なお、 参考例として、実施例の接合構造体 (A1)において第 1部材(1)の所定部位 (2a) (2 b) (2b)をエキスパンドカ卩ェする前のものについて、ねじり強度を測定したところ、ねじ り強度は約 250Nmであつた。
[0101] 以上の結果により、実施例の接合構造体 (A1)のねじり強度は、比較例の接合構 造体のねじり強度よりも格段に高 ヽことを確認し得た。
[0102] 実施例の接合構造体 (A1)のねじり強度が格段に高い理由は次のとおりである。す なわち、断面多角形状の管状体からなる第 1部材(1)が第 2部材 (5)における第 1部 材(1)の断面形状に対応した断面形状の揷通孔(6)内に挿通されることにより得られ るねじり強度の向上と、第 2部材 (5)が第 1部材(1)に接合されることにより得られるね じり強度の向上とが相乗的に作用したため、ねじり強度が格段に高くなつたものであ る。
[0103] 本願は、 2006年 4月 6日付で出願された日本国特許出願の特願 2006— 105699 号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成する ものである。
[0104] ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に 解釈するために用いられたものではなぐここに示され且つ述べられた特徴事項の如 何なる均等物をも排除するものではなぐこの発明のクレームされた範囲内における 各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。
[0105] 本発明は、多くの異なった形態で具現ィ匕され得るものであるが、この開示は本発明 の原理の実施例を提供するものと見なされるべきであって、それら実施例は、本発明 をここに記載しかつ Zまたは図示した好ましい実施形態に限定することを意図するも のではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。
[0106] 本発明の図示実施形態を幾つカゝここに記載した力 本発明は、ここに記載した各種
の好ま 、実施形態に限定されるものではなぐこの開示に基づ ヽて 、わゆる当業者 によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ (例えば、各種実施形 態に跨る特徴の組み合わせ)、改良及び Z又は変更を有するありとあらゆる実施形 態をも包含するものである。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に 基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューシヨン中 に記載された実施例に限定されるべきではなぐそのような実施例は非排他的である と解釈されるべきである。
産業上の利用可能性
本発明は、例えば、自動車のステアリングサポートビーム、ステアリングコラムホルダ 、マフラ、フレーム、プロペラシャフト、サスペンションアーム、その他の自動車の部品 、あるいは自動車以外の製品として、例えば配管材、自転車の部品に用いられる部 材同士の接合方法及びそれに用いられる接合装置に利用可能である。
Claims
[1] 中空部を有する管状体力 なる第 1部材を第 2部材に設けられた揷通孔内に挿通 するとともに、第 1部材の中空部内に周方向に複数個に分割された割り型を配置し、 次いで、割り型の各型セグメントを第 1部材の半径方向外向きに移動させることによ り、第 1部材の揷通孔内への挿通部分及びその軸方向両側近傍部分をエキスパンド 加工し、第 1部材と第 2部材を接合する部材同士の接合方法において、
第 1部材は、断面多角形状の管状体からなり、
第 2部材の揷通孔は、第 1部材の断面形状に対応した断面形状に形成されており、 割り型は、第 1部材の各平坦壁部に対応する位置で分割されており、
第 1部材の中空部内に配置された割り型の各型セグメントを第 1部材の各角部に向 力つて第 1部材の半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド力卩ェを行うこ とを特徴とする部材同士の接合方法。
[2] 割り型の外周面には、第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分 を外側に局部的に膨出させる 2個の凸部が設けられている請求項 1記載の部材同士 の接合方法。
[3] 第 1部材の角部の断面形状は略円弧状に形成されている請求項 1記載の部材同 士の接合方法。
[4] 第 2部材の揷通孔の周縁部に、第 1部材の軸方向に突出した座板部が一体に設け られており、
第 2部材の座板部を第 1部材の外周面に重合状態に配置し、且つ座板部の外面側 に配置された規制部材により座板部が第 1部材の外周面力 捲り上がらないように座 板部を規制した状態で、エキスパンド加工を行う請求項 1記載の部材同士の接合方 法。
[5] 請求項 1〜4のいずれかに記載の部材同士の接合方法により得られた部材同士の 接合構造体。
[6] 中空部を有する管状体力 なる第 1部材が第 2部材に設けられた揷通孔内に挿通 された状態で、第 1部材の揷通孔内への挿通部分及びその軸方向両側近傍部分が エキスパンド加工されて、第 1部材と第 2部材が接合された部材同士の接合構造体に
おいて、
第 1部材は、断面多角形状の管状体からなり、
第 2部材の揷通孔は、第 1部材の断面形状に対応した断面形状に形成されており、 第 1部材の少なくとも各角部がエキスパンド加工されていることを特徴とする部材同 士の接合構造体。
[7] 第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分が外側に局部的に膨 出して 、る請求項 6記載の部材同士の接合構造体。
[8] 第 1部材の角部の断面形状は略円弧状に形成されている請求項 6記載の部材同 士の接合構造体。
[9] 第 2部材の揷通孔の周縁部に、第 1部材の軸方向に突出した座板部が一体に設け られており、
第 2部材の座板部が第 1部材の外周面に重合された状態で、座板部が第 1部材の 外周面力 捲り上がらないように座板部を規制した環状の規制部材が座板部に外嵌 状態に接合されている請求項 6記載の部材同士の接合構造体。
[10] 周方向に複数個に分割された割り型を備えており、
中空部を有する断面多角形状の管状体力もなる第 1部材を、第 2部材に設けられ、 第 1部材の断面形状に対応した断面形状の揷通孔内に挿通した状態で、第 1部材の 中空部内に配置された割り型の各型セグメントを第 1部材の半径方向外向きに移動 させることにより、第 1部材の揷通孔内への挿通部分及びその軸方向両側近傍部分 をエキスパンド加工して、第 1部材と第 2部材を接合する接合装置であって、
割り型は、第 1部材の各平坦壁部に対応する位置で分割されており、
割り型の各型セグメントは、第 1部材の中空部内に割り型が配置された状態で第 1 部材の各角部に向かって第 1部材の半径方向外向きに移動されるものであることを 特徴とする接合装置。
[11] 割り型の外周面には、第 1部材の揷通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分 を外側に局部的に膨出させる 2個の凸部が設けられている請求項 10記載の接合装 置。
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