WO2007116927A1

WO2007116927A1 - 部材同士の接合方法

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Publication number: WO2007116927A1
Application number: PCT/JP2007/057637
Authority: WO
Inventors: Masahiro Miyazaki; Yasuji Kawamata
Original assignee: Showa Denko K.K.
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2007-10-18
Also published as: US20090139089A1; CN101415505B; EP2002909A1; JP4921019B2; US8156630B2; JP2007275932A; CN101415505A; EP2002909B1; EP2002909A4

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

請求の範囲

[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、

[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、

[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、

[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。