WO2018061618A1 - 部材の接合方法および接合体 - Google Patents

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wall surface
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康裕 前田
徹 橋村
渡辺　憲一
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株式会社神戸製鋼所
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    • F16B4/00—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/004—Press fits, force fits, interference fits, i.e. fits without heat or chemical treatment

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for joining members and a joined body.
  • a low specific gravity and high strength metal called high tension steel is used to reduce the weight and safety of automobiles.
  • High-tension steel is effective in reducing weight and improving safety, but is heavier than low specific gravity materials such as aluminum. Further, when high tension steel is used, problems such as a decrease in formability, an increase in forming load, and a decrease in dimensional accuracy occur due to high strength.
  • multi-materials have been used in which extruded products, cast products, and press-formed products using aluminum having a specific gravity lower than steel are used together with steel parts. .
  • Patent Literature 1 discloses a member joining method that enables joining of dissimilar metals in multi-materials by using an elastic body.
  • an aluminum pipe (second member) is inserted into a hole of a steel part (first member), an elastic body is inserted inside the aluminum pipe, and the elastic body is pressurized.
  • the steel pipe and the aluminum pipe are crimped and joined.
  • the member joining method disclosed in Patent Document 1 does not mention that the hole of the first member has a draft angle.
  • the first member is a die-cast product such as a die-cast product, a cast product, a forged product, or a resin product
  • a draft angle is provided in the hole of the first member from the viewpoint of detachability from the die. Need to be done.
  • the member joining method disclosed in Patent Document 1 there is no particular description of the member joining method that is advantageous in such a case.
  • An embodiment of the present invention has been made under such circumstances, and the object thereof is a method for joining members using an elastic body, in which a molded article having a draft in a hole is to be joined. In this case, it is an object to provide a method for joining members which is advantageous.
  • the method for joining members includes a first member that is a mold-molded product in which a hole having a draft angle is formed from both end portions toward a central portion, a hollow second member, An elastic body is prepared, the second member is inserted into the hole of the first member, the elastic body is inserted into the second member, and the elastic body is moved in the axial direction of the second member.
  • a method for joining members comprising compressing and expanding radially outward of the axis, thereby enlarging and deforming the second member and caulking to the first member.
  • the second member is uniformly expanded and deformed by the elastic body, the local load on the second member can be reduced and local deformation can be prevented. Accordingly, the fitting accuracy between the first member and the second member is improved, and the bonding strength can be improved. Further, it is simpler than a joining method in which electromagnetic forming or other processing is performed.
  • the first member is a mold product, it is necessary to provide a draft in the hole.
  • the draft is provided in the hole part of the 1st member toward the center part from the both ends, ie, the draft in a different direction is provided.
  • the two problems which arise when the draft angle of one direction is provided can be solved. Specifically, if a one-way draft angle that decreases from one end to the other end is provided in the hole of the first member, the extraction load in the direction in which the hole is reduced in diameter However, the bonding strength is weak against a pulling-out load in the direction in which the hole is enlarged.
  • the inner diameter of one end of the hole is larger than the inner diameter of the other end.
  • the amount of expansion deformation of the second member is relatively large, and the deformation load of the second member is large (second problem).
  • the above-described configuration provides draft angles in different directions, so the first problem, which is a weak direction of bonding strength, is eliminated, and it is strong against pulling loads in either direction. Bond strength can be secured. Furthermore, since the amount of diameter expansion at one end of the hole is smaller than when a draft in one direction is provided, the deformation burden on the second member, which is the second problem, can be reduced.
  • a core may be further prepared, the core may be inserted into the second member, and the elastic body may be inserted into the second member from both sides with the core interposed therebetween.
  • the deformation of the second member can be suppressed at the portion where the core is disposed, unnecessary deformation of the second member other than the joint portion can be suppressed, and the deformation load of the second member can be reduced. Furthermore, since the elastic body is not necessary at the portion where the core is disposed, the volume of the elastic body can be reduced, and the overall compression amount can be reduced.
  • the inner surface of the first member may be provided with a non-gradient surface having no draft, and an opening may be provided at a position facing the non-gradient surface.
  • the first member can be reduced in weight by providing the opening in the first member, and the opening can be formed on the inner surface of the first member by using the opening as a die hole for molding.
  • a non-gradient surface with high surface accuracy can be provided. By using this non-gradient surface with high surface accuracy, it is possible to form a bonding surface in which the first member and the second member are in close contact with each other with high accuracy, to suppress unstable rattling during bonding, and to improve the bonding strength. .
  • the hole of the first member has a trapezoidal cross section, the non-gradient surface is provided on the upper bottom side of the hole, and the opening is on the lower bottom side of the hole.
  • the draft angle on the upper bottom side of the hole may be larger than the draft angle on the lower bottom side.
  • the second member since the draft on the upper bottom side is larger than the draft on the lower bottom side, when the second member expands and deforms, the second member first contacts the first member on the lower bottom side. And pressed against the non-gradient surface on the upper base side. That is, when the second member is pressed against the non-gradient surface on the upper bottom side, the second member is supported by the first member on the lower bottom side, so that the second member is in close contact with the non-gradient surface on the upper bottom side substantially without a gap. It is enlarged and deformed.
  • the non-gradient surface on the upper bottom side is formed with high surface accuracy as described above, it is possible to form a bonding surface in which the first member and the second member are closely attached with high accuracy, and unstable rattling at the time of bonding. Can be suppressed, and the bonding strength can be further improved.
  • the one end of the second member may be expanded in a trumpet shape.
  • An outer frame mold is further prepared, the outer frame mold is disposed outside the first member, and the first member and the second member are prevented from being deformed by the outer frame mold.
  • the member may be caulked and joined.
  • the joined body according to the embodiment of the present invention is inserted into the first member, which is a mold-molded product in which a hole having a draft is formed from both ends toward the center, and the hole of the first member.
  • the first member which is a die-molded product
  • a draft angle from both ends to the center is provided in the hole of the first member. Therefore, the first member and the second member can be joined with high joint strength and a small deformation load.
  • the perspective view before the joining of the wall surface body and tube which apply the joining method of the member which concerns on 1st Embodiment The perspective view after the joining of the wall surface body and tube which applied the joining method of the member which concerns on 1st Embodiment.
  • Sectional drawing of the 1st process of the joining method of the member which concerns on 1st Embodiment Sectional drawing of the 2nd process of the joining method of the member which concerns on 1st Embodiment.
  • Sectional drawing of the 4th process of the joining method of the member which concerns on 1st Embodiment Sectional drawing of the 1st Embodiment.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5B.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5B.
  • the wall surface body 10 is a circular tube having a hole 11 having a circular cross section.
  • the wall surface body 10 is a die-molded product manufactured by a die casting method, and is made of, for example, an aluminum alloy, a magnesium alloy, a zinc alloy, or a copper alloy. Since the wall surface body 10 is a die-cast product, a draft is provided in the hole 11 of the wall surface body 10. The draft angle is not provided in one direction from the one end portion 12 toward the other end portion 13, but is provided from the both end portions 12 and 13 toward the central portion 14, that is, in different directions (FIG. 2A). reference).
  • the draft angle is provided so that the hole diameter is reduced from both end portions 12 and 13 of the hole portion 11 toward the central portion 14 (see FIG. 2A).
  • a draft angle is provided on the outer surface of the wall surface body 10 so that the outer diameter increases from both end portions 12 and 13 toward the central portion 14 (see FIG. 2A).
  • the magnitude of the draft is, for example, about 2 to 5 degrees.
  • the tubular body 20 of this embodiment is a hollow circular tube extending in the direction of the axis L.
  • the outer diameter of the tube body 20 is smaller than the inner diameter of the hole portion 11 of the wall surface body 10, that is, the tube body 20 has a size that can be inserted into the hole portion 11 of the wall surface body 10.
  • the tubular body 20 is an extruded material made of, for example, an aluminum alloy.
  • the tubular body 20 expands radially outward of the axis L, and the tubular body 20 is caulked and joined to the hole 11 of the wall surface body 10.
  • a body 1 is formed.
  • the inner shape of the hole 11 of the wall surface body 10 is preferably similar to the outer shape of the tube body 20, and is preferably as small as possible within a range in which the tube body 20 can be inserted.
  • the materials of the wall surface body 10 and the tube body 20 are not limited to those described above.
  • the wall surface body 10 may be a die-molded product that requires a draft, and may be, for example, a cast product, a forged product, or a resin product in addition to the above-described die cast product.
  • the tube body 20 only needs to have a hollow shape and can be plastically deformed, and may be a press material made of high tension steel, for example, in addition to the above-described extruded material made of aluminum alloy, and any material. Can be used. The same applies to the following second to sixth embodiments.
  • the member joining method of this embodiment will be described by dividing it from the first step to the sixth step.
  • a wall surface body 10, a tube body 20, and an elastic body 30 are prepared as a first step.
  • the elastic body 30 is a cylindrical rubber having an outer diameter that can be inserted into the tube body 20.
  • the length of the elastic body 30 should just be a length which can deform
  • the material of the elastic body 30 is, for example, urethane rubber, chloroprene rubber, CNR rubber (chloroprene rubber + nitrile rubber), silicon rubber, or the like.
  • the tube body 20 is inserted through the hole 11 of the wall surface body 10 as the second step.
  • the tubular body 20 penetrates the wall surface body 10, and both end portions 21 and 22 of the tubular body 20 are exposed from the wall surface body 10.
  • the elastic body 30 is inserted into the tube body 20 as a third step.
  • the tube body 20 may be inserted through the hole 11 of the wall surface body 10 with the elastic body 30 inserted therein. That is, the order of the second step and the third step may be reversed.
  • the pressurizing device 40 of this embodiment is a press device and includes two indenters 41.
  • the pressurizing device 40 may be a hydraulic cylinder or the like.
  • the two indenters 41 have a cylindrical convex portion 42 and a flange portion 43 provided around the convex portion 42.
  • the convex portion 42 of the indenter 41 has a cylindrical shape with an outer diameter that can be inserted into the tube body 20, and is approximately the same size as the outer diameter of the elastic body 30.
  • the end surface of the convex portion 42 is a flat surface perpendicular to the axis L in order to press the elastic body 30 evenly.
  • the convex portions 42 of the two indenters 41 are respectively inserted into both end portions 21 and 22 of the tube body 20.
  • An elastic body 30 is disposed between the two inserted indenters 41.
  • the elastic body 30 is compressed in the direction of the axis L by the pressurizing device 40.
  • the dimension in the radial direction increases. Therefore, the tubular body 20 receives a force from the elastic body 30 whose size is expanded in the radial direction, and is expanded and deformed outward in the radial direction.
  • the expanded and deformed tube body 20 is caulked and joined to the wall surface body 10, and thus the joined body 1 is formed.
  • the joined body 1 and the elastic body 30 are removed from the pressure device 40 (see FIG. 2E).
  • the elastic body 30 from which the compressive force of the pressure device 40 (see FIG. 2E) has been removed is restored to its original shape by its own elastic force. Therefore, the elastic body 30 can be easily removed from the joined body 1.
  • the tubular body 20 can be uniformly expanded and deformed by the elastic body 30, and therefore, a local load on the tubular body 20. Can be reduced, and local deformation can be prevented. Therefore, the fitting accuracy between the wall surface body 10 and the tube body 20 is improved, and the joining strength can be improved. Further, it is simpler than a joining method in which electromagnetic forming or other processing is performed.
  • the wall surface body 10 is a molded product, it is necessary to provide a draft in the hole 11.
  • draft angles are provided in the hole portion 11 of the wall surface body 10 from the both end portions 12 and 13 toward the central portion 14, that is, draft angles in different directions are provided.
  • the draft angle of a different direction is provided, the two problems which arise when the draft angle of one direction is provided can be solved. Specifically, as shown in FIGS.
  • the bonding strength is strong with respect to the drawing load in the direction in which the diameter of the portion 11 is reduced (arrow A1 direction), but against the drawing load in the direction in which the hole 11 is expanded in diameter (arrow A2 direction). Decreases the bonding strength. That is, there is a direction in which the bonding strength is weak depending on the direction of the pull-out load (first problem). Further, in this case, the inner diameter of the one end 12 of the hole 11 is larger than the inner diameter of the other end 13.
  • the configuration of the present embodiment provides draft angles in different directions, so the first problem, which is a weak direction of bonding strength, is eliminated, and the pulling load in any direction is eliminated. Even strong bonding strength can be secured. Furthermore, since the amount of diameter expansion of the one end part 12 of a hole part becomes small compared with the case where the draft of one direction is provided, the deformation
  • (Second Embodiment) 4A and 4B show a method for joining members according to the second embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • a core 44 is used.
  • the core 44 is, for example, a cylindrical steel part. Any shape and material can be used for the core 44 as long as it is not deformed by the compressive force of the pressurizing device 40.
  • the core 44 is inserted into the tubular body 20 in the same manner as the elastic body 30 in a process corresponding to the third process of the first embodiment.
  • the elastic body 30 is inserted into the tube body 20, it is inserted on both sides with the core 44 interposed therebetween. That is, in this embodiment, two elastic bodies 30 are used.
  • the core 44 is disposed at the central portion 14 inside the tube body 20, and the two elastic bodies 30 are disposed at the joint portion inside the tube body 20.
  • the two elastic bodies 30 are pressed from both sides by a pressure device (not shown), and the wall surface body 10 and the tube body 20 are caulked and joined.
  • the member joining method of the present embodiment since deformation of the tube body 20 can be suppressed at the portion where the core 44 is disposed, unnecessary deformation of the tube body 20 other than the joint portion can be suppressed, and the tube body 20 can be suppressed. The deformation burden can be reduced. Furthermore, since the elastic body 30 is not required in the portion where the core 44 is disposed, the volume of the elastic body 30 can be reduced, and the overall compression amount can be reduced.
  • (Third embodiment) 5A to 6B show a method for joining members according to the third embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the wall surface body 10 and the tube body 20 have a substantially trapezoidal cross section.
  • the wall surface body 10 includes an upper wall 15, a lower wall 16 that faces the upper wall 15 and is longer than the upper wall 15, and two side walls 17 that connect them.
  • a non-gradient surface 18 that is not provided with a draft is provided on the inner surface of the upper wall 15 of the wall surface body 10, and an opening 19 is provided on the lower wall 16 at a position facing the non-gradient surface 18. . Therefore, the tubular body 20 is exposed from the wall surface body 10 through the opening 19.
  • the wall surface body 10 can be reduced in weight by providing the wall surface body 10 with the opening portion 19, and the opening portion 19 can be used as a die hole for molding.
  • the non-gradient surface 18 with high surface accuracy can be provided on the wall surface body 10.
  • the wall surface body 10 and the tube body 20 have a substantially trapezoidal cross section, but the cross sectional shape is not limited to this and may be any shape.
  • (Fourth embodiment) 7A and 7B show a method for joining members according to the fourth embodiment.
  • the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the draft angle of the inner surface of the upper wall 15 (upper bottom side of the trapezoidal cross section) is provided larger than the draft angle of the inner surface of the lower wall 16 (lower bottom side of the trapezoidal cross section).
  • the draft angle of the inner surface of the upper wall 15 may be set to 5 degrees
  • the draft angle of the inner surface of the lower wall 16 may be set to 3 degrees.
  • the tubular body 20 is first a wall surface body on the lower bottom side. 10 is pressed against the non-gradient surface on the upper bottom side. That is, when the tube body 20 is pressed against the non-gradient surface 18 on the upper bottom side, the tube body 20 is supported by the wall surface body 10 on the lower bottom side, so that the tube body 20 is in close contact with the non-gradient surface on the upper bottom side substantially without a gap. Enlarged and deformed to the state.
  • the non-gradient surface 18 on the upper bottom side is formed with high surface accuracy as described above, it is possible to form a bonding surface in which the wall surface body 10 and the tube body 20 are closely attached with high accuracy, and unstable backlash at the time of bonding. Sticking can be suppressed and the bonding strength can be further improved.
  • (Fifth embodiment) 8A and 8B show a method for joining members according to the fifth embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the elastic body 30 is compressed in the direction of the axis L by a pressure device (not shown) in a state where the elastic body 30 protrudes from the tubular body 20 at one end 21 of the tubular body 20.
  • a pressure device not shown
  • the elastic body 30 expands outward in the radial direction of the axis L, and bends the one end portion 21 of the tubular body 20 toward the wall surface body 10. That is, the one end portion 21 of the tube body 20 is expanded in a trumpet shape.
  • the end portion of the trumpet-shaped tubular body 20 is caught and plays a role of retaining, so that the joining strength can be improved.
  • (Sixth embodiment) 9A and 9B show a method for joining members according to the sixth embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • an outer frame mold 45 that suppresses deformation of the wall surface body 10 is further prepared. In a state where the outer frame mold 45 is disposed outside the wall surface body 10, the tubular body 20 is enlarged and deformed.

Abstract

本発明の部材の接合方法は、両端部１２，１３から中央部１４に向かって抜き勾配を有する孔部１１が形成された金型成形品である壁面体１０と、中空状の管体２０と、弾性体３０とを準備し、壁面体１０の孔部１１に管体２０を挿通し、管体２０の内部に弾性体３０を挿入し、弾性体３０を管体２０の軸線Ｌ方向に圧縮して軸線Ｌの径方向外側に向けて膨張させ、それによって管体２０を拡大変形させて壁面体１０にかしめ接合することを含む。

Description

部材の接合方法および接合体
　本開示は、部材の接合方法および接合体に関する。
　自動車の軽量化および安全性向上のために、ハイテンション鋼と呼ばれる低比重かつ高強度の金属が使用されている。ハイテンション鋼は軽量化および安全性向上に有効であるが、アルミなどの低比重材料と比較すると重い。また、ハイテンション鋼を使用すると、高強度ゆえに、成形性の低下、成形荷重の上昇、および寸法精度の低下などの問題が生じる。これらの問題を解決するために、近年、鋼よりも低比重のアルミを用いた押し出し成形品、鋳造品、およびプレス成形品を、鋼製部品と合わせて活用するマルチマテリアル化が行われている。
　マルチマテリアル化で問題となるのは鋼製部品とアルミ製部品のような異種金属の接合である。例えば特許文献１には、弾性体を利用することによりマルチマテリアル化における異種金属の接合を可能にする部材の接合方法が開示されている。特許文献１の部材の接合方法では、アルミパイプ（第２部材）を鋼製部品（第１部材）の穴部に挿入し、アルミパイプの内側に弾性体を挿入し、弾性体を加圧することでアルミパイプを拡管して、鋼製部品とアルミパイプをかしめ接合している。
特開２０１６－１４７３０９号公報
　特許文献１に開示された部材の接合方法では、第１部材の孔部が抜き勾配を有することについては言及されていない。例えば、第１部材がダイキャスト品、鋳造品、鍛造品、または樹脂製品のような金型成形品の場合、第１部材の孔部には金型との離脱性の観点から抜き勾配が設けられる必要がある。しかし、特許文献１に開示された部材の接合方法では、そのような場合に有利な部材の接合方法については特段の記載がない。
　本発明の実施形態はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、弾性体を使用した部材の接合方法であって、孔部に抜き勾配を有する金型成形品を接合対象とした場合に有利な部材の接合方法を提供することである。
　本発明の実施形態に係る部材の接合方法は、両端部から中央部に向かって抜き勾配を有する孔部が形成された金型成形品である第１部材と、中空状の第２部材と、弾性体とを準備し、前記第１部材の前記孔部に前記第２部材を挿通し、前記第２部材の内部に前記弾性体を挿入し、前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して前記軸線の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材を拡大変形させて前記第１部材にかしめ接合することを含む、部材の接合方法。
　この方法によれば、弾性体により第２部材を均等に拡大変形させるため、第２部材に対する局所的な負荷を軽減でき、局所的な変形を防止できる。従って、第１部材と第２部材の嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、電磁成形またはその他の加工を施す接合方法と比べて簡易である。
　また、第１部材が金型成形品であるため、孔部には抜き勾配を設ける必要がある。上記構成では、第１部材の孔部において抜き勾配が両端部から中央部に向かって設けられており、即ち異なる方向の抜き勾配が設けられている。このように異なる方向の抜き勾配が設けられている場合、一方向の抜き勾配が設けられている場合に生じる２つの課題を解決できる。具体的には、仮に第１部材の孔部において一端部から他端部に向かって縮径する一方向の抜き勾配が設けられている場合、孔部が縮径されている方向への引き抜き荷重に対しては接合強度が強いが、孔部が拡径されている方向への引き抜き荷重に対しては接合強度が弱くなる。即ち、引き抜き荷重の方向に応じて、接合強度の弱い方向が存在する（第１の課題）。さらにこの場合、孔部の一端部の内径は、他端部の内径に比べて大きくなる。孔部の内径が相対的に大きい一端部では、第２部材の拡大変形量が相対的に大きくなり第２部材の変形負担が大きくなる（第２の課題）。これらの２つの課題に対して、上記構成では、異なる方向の抜き勾配を設けているため、第１の課題である接合強度の弱い方向を解消し、いずれの方向の引き抜き荷重に対しても強い接合強度を確保できる。さらに、一方向の抜き勾配が設けられた場合と比べて孔部の一端部の拡径量が小さくなるため、第２の課題である第２部材の変形負担を小さくできる。
　中子をさらに準備し、前記中子を前記第２部材の内部に挿入し、前記中子を挟んで両側から前記弾性体を前記第２部材に挿入してもよい。
　この方法によれば、中子が配置された部分では第２部材の変形を抑制できるため、接合部以外での第２部材の不要な変形を抑制でき、第２部材の変形負担を減少できる。さらに、中子が配置された部分では弾性体が不要となることから、弾性体の体積を縮小でき、全体としての圧縮量を小さくできる。
　前記第１部材の内面には、抜き勾配を有していない非勾配面が設けられており、前記非勾配面と対向する位置に開口部が設けられてもよい。
　この方法によれば、第１部材に開口部を設けることで、第１部材を軽量化できると共に、この開口部を成形の際の金型の抜き穴とすることで、第１部材の内面に面精度の高い非勾配面を設けることができる。この面精度の高い非勾配面を利用することで、第１部材と第２部材が高精度に密着した接合面を形成でき、接合時の不安定なガタつきを抑制し、接合強度を向上できる。
　前記第１部材の前記孔部は、台形状の断面を有し、前記非勾配面は、前記孔部の上底側に設けられており、前記開口部は、前記孔部の下底側に設けられており、前記孔部の上底側の抜き勾配は、下底側の抜き勾配よりも大きくてもよい。
　この方法によれば、上底側の抜き勾配が下底側の抜き勾配よりも大きいため、第２部材が拡大変形すると、第２部材は、まず下底側で第１部材に当接した後、上底側の非勾配面に押し当てられる。即ち、第２部材は、上底側の非勾配面に押し当てられるとき、下底側で第１部材に支持されているため、上底側の非勾配面と実質的に隙間なく密着した状態に拡大変形される。上底側の非勾配面は、前述のように高い面精度で形成されているため、第１部材と第２部材が高精度に密着した接合面を形成でき、接合時の不安定なガタつきを抑制し、接合強度を一層向上できる。
　前記第２部材の一端部は、ラッパ状に拡径されていてもよい。
　この方法によれば、第２部材に引き抜き荷重が加えられた際、ラッパ状の第２部材の端部が引っ掛かり、抜け止めの役割を果たすため、接合強度を向上できる。
　外枠金型をさらに準備し、前記第１部材の外側に前記外枠金型を配置し、前記外枠金型により前記第１部材の変形を抑制した状態で前記第１部材と前記第２部材とをかしめ接合してもよい。
　この方法によれば、外枠金型を使用することで、第１部材の変形を抑制しているため、第１部材の塑性変形を防止できる。
　本発明の実施形態に係る接合体は、両端部から中央部に向かって抜き勾配を有する孔部が形成された金型成形品である第１部材と、前記第１部材の前記孔部に挿通された中空状の第２部材とを備え、前記第２部材が拡管された状態で前記第１部材とかしめ接合されている。
　この構成によれば、第１部材の孔部に両端部から中央部に向かって抜き勾配を設けているため、前述のように、いずれの方向の引き抜き荷重に対しても強い接合強度を確保できる。
　本発明によれば、弾性体を使用した部材の接合方法において、金型成形品である第１部材を接合対象とし、第１部材の孔部に両端部から中央部に向かう抜き勾配が設けられているため、高い接合強度でかつ少ない変形負担で第１部材と第２部材を接合できる。
第１実施形態に係る部材の接合方法を適用する壁面体と管体の接合前の斜視図。 第１実施形態に係る部材の接合方法を適用した壁面体と管体の接合後の斜視図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の第１工程の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の第２工程の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の第３工程の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の第４工程の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の第５工程の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の第６工程の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の比較例の接合前の断面図。 第１実施形態に係る部材の接合方法の比較例の接合後の断面図。 第２実施形態に係る部材の接合方法の接合前の断面図。 第２実施形態に係る部材の接合方法の接合後の断面図。 第３実施形態に係る部材の接合方法の接合前の断面図。 第３実施形態に係る部材の接合方法の接合後の断面図。 第４実施形態に係る部材の接合方法の接合前の断面図。 第４実施形態に係る部材の接合方法の接合後の断面図。 図５ＢのＡ－Ａ線に沿った横断面図。 図５ＢのＢ－Ｂ線に沿った横断面図。 第５実施形態に係る部材の接合方法の接合前の断面図。 第５実施形態に係る部材の接合方法の接合後の断面図。 第６実施形態に係る部材の接合方法の接合前の断面図。 第６実施形態に係る部材の接合方法の接合後の断面図。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
　（第１実施形態）
　図１Ａ～２Ｄを参照して、壁面体（第１部材）１０と管体（第２部材）２０をかしめ接合する部材の接合方法について説明する。
　図１Ａに示すように、壁面体１０は、断面円形の孔部１１を有する円管である。壁面体１０は、ダイキャスト法により製造された金型成形品であり、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金、または銅合金からなる。壁面体１０がダイキャスト品であるため、壁面体１０の孔部１１には抜き勾配が設けられている。抜き勾配は、一端部１２から他端部１３に向かって一方向に設けられているわけではなく、両端部１２，１３から中央部１４に向かって、即ち異なる方向に設けられている（図２Ａ参照）。具体的には、抜き勾配は、孔部１１の両端部１２，１３から中央部１４に向かって孔径が縮径されるように設けられている（図２Ａ参照）。同様に、壁面体１０の外面には、両端部１２，１３から中央部１４に向かって外径が拡径されるように抜き勾配が設けられている（図２Ａ参照）。抜き勾配の大きさは、例えば２～５度程度である。
　図１Ａに示すように、本実施形態の管体２０は、軸線Ｌ方向に延びた中空状の円管である。管体２０の外径は壁面体１０の孔部１１の内径よりも小さく、即ち管体２０は壁面体１０の孔部１１に挿入可能な大きさである。管体２０は、例えばアルミニウム合金製の押し出し材である。
　図１Ｂに示すように、本実施形態の部材の接合方法を適用すると、管体２０が軸線Ｌの径方向外側へ膨張し、管体２０が壁面体１０の孔部１１にかしめ接合され、接合体１が形成される。軸線Ｌ方向から見て、壁面体１０の孔部１１の内形は、管体２０の外形と相似形であることが好ましく、さらに管体２０を挿通可能な範囲で極力小さい方が好ましい。
　壁面体１０および管体２０の材質は、前述のものに限定されない。具体的には、壁面体１０は、抜き勾配を要する金型成形品であればよく、前述のダイキャスト品以外に、例えば、鋳造品、鍛造品、または樹脂製品であってもよい。また、管体２０は、その形状が中空状で、かつ塑性変形可能あればよく、前述のアルミニウム合金製の押し出し材以外に、例えばハイテンション鋼製のプレス材であってもよく、任意の材料を使用できる。これは以降の第２～第６実施形態についても同様である。
　図２Ａ～２Ｆに示すように、本実施形態の部材の接合方法を第１工程から第６工程に分けて説明する。
　図２Ａに示すように、第１工程として、壁面体１０と、管体２０と、弾性体３０とを準備する。弾性体３０は、管体２０に挿入可能な外径の円柱状のゴムである。弾性体３０の長さは、接合部近傍において管体２０を変形できる程度の長さであればよい。弾性体３０の材質は、例えば、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＣＮＲゴム（クロロプレンゴム＋ニトリルゴム）、またはシリコンゴム等である。
　図２Ｂに示すように、第２工程として、壁面体１０の孔部１１に管体２０を挿通する。管体２０は壁面体１０を貫通しており、管体２０の両端部２１，２２は壁面体１０から露出している。
　図２Ｃに示すように、第３工程として、管体２０の内部に弾性体３０を挿入する。これに代えて、管体２０は、内部に弾性体３０を挿入された状態で壁面体１０の孔部１１に挿通されてもよい。即ち、第２工程と第３工程の順序は逆であってもよい。
　図２Ｄに示すように、第４工程として、壁面体１０と管体２０と弾性体３０とを組み合わせた状態で加圧装置４０にセットする。本実施形態の加圧装置４０は、プレス装置であり、２つの圧子４１を備える。これに代えて、加圧装置４０は、油圧シリンダー等であってもよい。２つの圧子４１は、円柱状の凸部４２と、凸部４２の周囲に設けられたつば部４３とを有する。圧子４１の凸部４２は、管体２０に挿入可能な外径の円柱状であり、弾性体３０の外径と概ね同じ大きさである。凸部４２の端面は、弾性体３０を均等に押圧するために軸線Ｌに対して垂直な平坦面である。これらが加圧装置４０にセットされた状態では、管体２０の両端部２１，２２に２つの圧子４１の凸部４２がそれぞれ挿入されている。挿入された２つの圧子４１の間には、弾性体３０が配置されている。
　図２Ｅに示すように、第５工程として、加圧装置４０によって弾性体３０を軸線Ｌ方向に圧縮する。弾性体３０は軸線Ｌ方向の寸法が小さくなるにつれて、径方向の寸法が拡大する。従って、管体２０は、径方向に寸法が拡大される弾性体３０から力を受け、径方向外側に拡大変形される。拡大変形された管体２０は壁面体１０とかしめ接合され、従って接合体１が形成される。
　図２Ｆに示すように、第６工程として、接合後、接合体１と弾性体３０を加圧装置４０（図２Ｅ参照）から取り外す。加圧装置４０（図２Ｅ参照）の圧縮力が除去された弾性体３０は、自身の弾性力により元の形状に復元する。従って、弾性体３０を接合体１から容易に取り除くことができる。
　以上の第１工程から第６工程で説明した本実施形態の部材の接合方法によれば、弾性体３０により管体２０を均等に拡大変形させることができるため、管体２０に対する局所的な負荷を軽減でき、局所的な変形を防止できる。従って、壁面体１０と管体２０の嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、電磁成形またはその他の加工を施す接合方法と比べて簡易である。
　また、壁面体１０が金型成形品であるため、孔部１１には抜き勾配を設ける必要がある。本実施形態では、壁面体１０の孔部１１において抜き勾配が両端部１２，１３から中央部１４に向かって設けられており、即ち異なる方向の抜き勾配が設けられている。このように異なる方向の抜き勾配が設けられている場合、一方向の抜き勾配が設けられている場合に生じる２つの課題を解決できる。具体的には、図３Ａ，３Ｂに示すように、仮に壁面体１０の孔部１１において一端部１２から他端部１３に向かって縮径する一方向の抜き勾配が設けられている場合、孔部１１が縮径されている方向（矢印Ａ１方向）への引き抜き荷重に対しては接合強度が強いが、孔部１１が拡径されている方向（矢印Ａ２方向）への引き抜き荷重に対しては接合強度が弱くなる。即ち、引き抜き荷重の方向に応じて、接合強度の弱い方向が存在する（第１の課題）。さらにこの場合、孔部１１の一端部１２の内径は、他端部１３の内径に比べて大きくなる。孔部１１の内径が相対的に大きい一端部１２では、管体２０の拡大変形量が相対的に大きくなり管体２０の変形負担が大きくなる（第２の課題）。これらの２つの課題に対して、本実施形態の構成では、異なる方向の抜き勾配を設けているため、第１の課題である接合強度の弱い方向を解消し、いずれの方向の引き抜き荷重に対しても強い接合強度を確保できる。さらに、一方向の抜き勾配が設けられた場合と比べて孔部の一端部１２の拡径量が小さくなるため、第２の課題である管体２０の変形負担を小さくできる。
（第２実施形態）
　図４Ａ，４Ｂは、第２実施形態の部材の接合方法について示している。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態では、第１実施形態と異なり、中子４４が使用されている。中子４４は、例えば円柱状の鋼製部品である。中子４４の形状および材質は、加圧装置４０による圧縮力で変形しないものであれば任意のものを使用できる。
　図４Ａに示すように、本実施形態では、第１実施形態の第３工程に対応する工程において、中子４４を弾性体３０と同様に管体２０の内部に挿入する。弾性体３０を管体２０に挿入するときは、中子４４を挟んで両側に挿入する。即ち、本実施形態では、２つの弾性体３０が使用される。中子４４は管体２０内部において中央部１４に配置され、２つの弾性体３０は管体２０内部において接合部に配置される。
　図４Ｂに示すように、第１実施形態の第５工程に対応する工程において、図示しない加圧装置で両側から２つの弾性体３０を押圧し、壁面体１０と管体２０をかしめ接合する。
　本実施形態の部材の接合方法によれば、中子４４が配置された部分では管体２０の変形を抑制できるため、接合部以外での管体２０の不要な変形を抑制でき、管体２０の変形負担を減少できる。さらに、中子４４が配置された部分では弾性体３０が不要となることから、弾性体３０の体積を縮小でき、全体としての圧縮量を小さくできる。
（第３実施形態）
　図５Ａ～６Ｂは、第３実施形態の部材の接合方法について示している。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態では、第１実施形態と異なり、壁面体１０および管体２０は、概ね台形の断面を有している。壁面体１０は、上壁１５と、上壁１５と対向し、上壁１５よりも長い下壁１６と、それらを接続する２つの側壁１７とをそれぞれ備える。壁面体１０の上壁１５の内面には抜き勾配が設けられていない非勾配面１８が設けられており、非勾配面１８と対向する位置の下壁１６には開口部１９が設けられている。そのため、開口部１９を通じて管体２０は、壁面体１０から露出している。
　本実施形態の部材の接合方法によれば、壁面体１０に開口部１９を設けることで、壁面体１０を軽量化できると共に、この開口部１９を成形の際の金型の抜き穴とすることで、壁面体１０に面精度の高い非勾配面１８を設けることができる。この面精度の高い非勾配面１８を利用することで、壁面体１０と管体２０が高精度に密着した接合面を形成でき、接合時の不安定なガタつきを抑制し、接合強度を向上できる。
　また、上壁１５だけでなく側壁１７の内面にも非勾配面が設けられていてもよい。さらにいえば、本実施形態では、壁面体１０および管体２０は、概ね台形の断面を有しているが、断面形状はこれに限定されず、任意の形状であってよい。
（第４実施形態）
　図７Ａ，７Ｂは、第４実施形態の部材の接合方法について示している。本実施形態において、第３実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態では、壁面体１０において、上壁１５（台形断面の上底側）の内面の抜き勾配は、下壁１６（台形断面の下底側）の内面の抜き勾配よりも大きく設けられている。例えば、上壁１５の内面の抜き勾配を５度に設定し、下壁１６の内面の抜き勾配を３度に設定してもよい。
　本実施形態の部材の接合方法によれば、上底側の抜き勾配が下底側の抜き勾配よりも大きいため、管体２０が拡大変形すると、管体２０は、まず下底側で壁面体１０に当接した後、上底側の非勾配面に押し当てられる。即ち、管体２０は、上底側の非勾配面１８に押し当てられるとき、下底側で壁面体１０に支持されているため、上底側の非勾配面と実質的に隙間なく密着した状態に拡大変形される。上底側の非勾配面１８は、前述のように高い面精度で形成されているため、壁面体１０と管体２０が高精度に密着した接合面を形成でき、接合時の不安定なガタつきを抑制し、接合強度を一層向上できる。
（第５実施形態）
　図８Ａ，８Ｂは、第５実施形態の部材の接合方法について示している。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態では、図８Ａに示すように、管体２０の一端部２１において弾性体３０を管体２０から突出させた状態で図示しない加圧装置により弾性体３０を軸線Ｌ方向に圧縮する。これにより、図８Ｂに示すように、弾性体３０は、軸線Ｌの径方向外側に向かって膨張し、管体２０の一端部２１を壁面体１０に向かって折り曲げる。即ち、管体２０の一端部２１がラッパ状に拡径される。
　本実施形態の部材の接合方法によれば、管体２０に引き抜き荷重が加えられた際、ラッパ状の管体２０の端部が引っ掛かり、抜け止めの役割を果たすため、接合強度を向上できる。
（第６実施形態）
　図９Ａ，９Ｂは、第６実施形態の部材の接合方法について示している。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
　本実施形態では、壁面体１０の変形を抑制する外枠金型４５をさらに準備する。外枠金型４５が壁面体１０の外側に配置された状態で、管体２０を拡大変形させる。
　本実施形態の部材の接合方法によれば、外枠金型４５を使用することで、壁面体１０の変形を抑制しているため、壁面体１０の塑性変形を防止できる。
　以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
　　１　接合体
　　１０　壁面体（第１部材）
　　１１　孔部
　　１２　一端部
　　１３　他端部
　　１４　中央部
　　１５　上壁
　　１６　下壁
　　１７　側壁
　　１８　非勾配面
　　１９　開口部
　　２０　管体（第２部材）
　　２１，２２　端部
　　３０　弾性体
　　４０　加圧装置
　　４１　圧子
　　４２　凸部
　　４３　つば部
　　４４　中子
　　４５　外枠金型

Claims (7)

  1. 　両端部から中央部に向かって抜き勾配を有する孔部が形成された金型成形品である第１部材と、中空状の第２部材と、弾性体とを準備し、
    　前記第１部材の前記孔部に前記第２部材を挿通し、
    　前記第２部材の内部に前記弾性体を挿入し、
    　前記弾性体を前記第２部材の軸線方向に圧縮して前記軸線の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材を拡大変形させて前記第１部材にかしめ接合する
    　ことを含む、部材の接合方法。
  2. 　中子をさらに準備し、
    　前記中子を前記第２部材の内部に挿入し、
    　前記中子を挟んで両側から前記弾性体を前記第２部材に挿入する、請求項１に記載の部材の接合方法。
  3. 　前記第１部材の内面には、抜き勾配を有していない非勾配面が設けられており、前記非勾配面と対向する位置に開口部が設けられている、請求項１または請求項２に記載の部材の接合方法。
  4. 　前記第１部材の前記孔部は、台形状の断面を有し、
    　前記非勾配面は、前記孔部の上底側に設けられており、
    　前記開口部は、前記孔部の下底側に設けられており、
    　前記孔部の上底側の抜き勾配は、下底側の抜き勾配よりも大きい、請求項３に記載の部材の接合方法。
  5. 　前記第２部材の一端部は、ラッパ状に拡径されている、請求項１または請求項２に記載の部材の接合方法。
  6. 　外枠金型をさらに準備し、
    　前記第１部材の外側に前記外枠金型を配置し、
    　前記外枠金型により前記第１部材の変形を抑制した状態で前記第１部材と前記第２部材とをかしめ接合する、請求項１または請求項２に記載の部材の接合方法。
  7. 　両端部から中央部に向かって抜き勾配を有する孔部が形成された金型成形品である第１部材と、
    　前記第１部材の前記孔部に挿通された中空状の第２部材と
    　を備え、
    　前記第２部材が拡管された状態で前記第１部材とかしめ接合されている、接合体。
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