部材接合方法及び構造
【課題】形材の補強に適した部材接合方法及び構造を提供する。
【解決手段】主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂに穿設した各孔９ａ，９ｂに補助部材７を、その先端部分が第２の個所８ｂの孔９ｂに入り且つ基端部分が第１の個所８ａの孔９ａに入るように差し込む。接合ツール５を回転させながら補助部材７の先端に押し付け、この部位と主部材６の第２の個所８ｂを摩擦熱と塑性流動により軟化させた後、接合ツール５を主部材６から引き離して第２の個所８ｂと補助部材７の塑性流動部位を硬化させる。また、接合ツール５を回転させながら補助部材７の基端に押し付け、この部位と主部材６の第１の個所８ａを摩擦熱と塑性流動により軟化させた後、接合ツール５を主部材６から引き離して第１の個所８ａと補助部材７の塑性流動部位を硬化させる。
【解決手段】主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂに穿設した各孔９ａ，９ｂに補助部材７を、その先端部分が第２の個所８ｂの孔９ｂに入り且つ基端部分が第１の個所８ａの孔９ａに入るように差し込む。接合ツール５を回転させながら補助部材７の先端に押し付け、この部位と主部材６の第２の個所８ｂを摩擦熱と塑性流動により軟化させた後、接合ツール５を主部材６から引き離して第２の個所８ｂと補助部材７の塑性流動部位を硬化させる。また、接合ツール５を回転させながら補助部材７の基端に押し付け、この部位と主部材６の第１の個所８ａを摩擦熱と塑性流動により軟化させた後、接合ツール５を主部材６から引き離して第１の個所８ａと補助部材７の塑性流動部位を硬化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部材接合方法及び構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
接合すべき部材を溶融させずに相互に接続する方法として摩擦撹拌接合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技法では、被接合部材を重ね合わせた被接合物を、裏当て部材である支持ツールに載せたうえ、被接合物に接合ツールを回転させながら押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した材料を撹拌して同化させる。
【０００４】
次いで、接合ツールを被接合物から離して材料が同化した部位を硬化させ、被接合部材を相互に接合する。
【０００５】
接合ツールは、円柱状のショルダ部と、当該ショルダ部に同軸に連なり且つツール先端へ向けて突出する短円筒状でショルダ部よりも外径が小さいピン部とを備えている。
【０００６】
また、アルミニウム合金を素材とした中空押し出し形材を二つ並べたうえ、この形材を摩擦撹拌接合によって一体化して構造体を製作する手法も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１３６３６５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
二つの面板の間をリブによって接続した断面を呈する形材は、面板とリブの共同によりこれら単体を上回る剛性を発揮するが、時として形材の剛性を局所的に強めることが要求される。
【０００８】
この場合、二つの面板の間にリブを追加するという手立てが考えられるが、リブは形材の全長にわたって存在するため、結果的に形材の重量が増えてしまうし、コストアップにもなる。
【０００９】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、形材の補強に適した部材接合方法及び構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主部材の第１の個所とそれに向き合う第２の個所のそれぞれに孔を正対するように穿設し、これらの孔に補助部材を、その先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入るように差し込み、接合ツールを回転させながら補助部材の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第２の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第２の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させ、更にまた、接合ツールを回転させながら補助部材の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第１の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第１の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材とを備え、この補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させた構成を採る。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、第１の個所に係合し得るように補助部材の基端部分に設けたフランジとを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させた構成を採る。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに付加部材に同化させた構成を採る。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、付加部材を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに第１、第２の付加部材に同化させた構成を採る。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、第１、第２の付加部材を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の部材接合方法及び構造によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００１８】
（１）請求項１〜請求項７に記載の発明のいずれにおいても、摩擦熱と塑性流動により補助部材の基端部分と先端部分を主部材に同化させるので、主部材の剛性が局所的に高まり、しかも主部材の重量増加を抑えることができる。
【００１９】
（２）請求項４〜請求項７に記載の発明のいずれにおいても、主部材の剛性向上と同時に付加部材の取り付けが完了するので、部材組付工程が減ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２１】
図１は本発明の部材接合構造の第１の例であり、凹部１を有する裏当て部材２と、短円柱状のピン部３を円柱状のショルダ部４の先端面に同軸に連ねた接合ツール５とを用いて、矩形断面の中空形材である主部材６に、丸棒状の補助部材７を接合する。
【００２２】
主部材６と補助部材７は、アルミニウム合金を素材とし、裏当て部材２と接合ツール５は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。
【００２３】
主部材６の第１の個所８ａとそれに向き合う第２の個所８ｂのそれぞれに孔９ａ，９ｂを穿設し、裏当て部材２の凹部１で補助部材７の基端部分を受け、第１の個所８ａの孔９ａに補助部材７の基端部分が入り且つ第２の個所８ｂの孔９ｂに補助部材７の先端部分が入るように主部材６を配置したうえ、接合ツール５を補助部材７の先端部分に相対させる（図１（ａ）参照）。
【００２４】
孔９ａ，９ｂの形状は、補助部材７が丸棒状であれば、ドリルで穿設した丸孔でよく、補助部材７が角棒状、もしくは板状である場合には、それに見合った形の孔９ａ，９ｂを機械加工などで各個所８ａ，８ｂに穿設することになる。
【００２５】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の先端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００２６】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の先端と主部材６の第２の個所８ｂに押し付けられ、当該第２の個所８ｂも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第２の個所８ｂと補助部材７の先端部分に由来する材料の同化層１０が軟化した状態で生じる（図１（ｂ）参照）。
【００２７】
回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材７の先端部分に押し付けると、初めのうちは補助部材７も周方向へ回ることがある。
【００２８】
この補助部材７の回動は材料の軟化に伴って収まるが、クランプのような機械的手段を用いて補助部材７の回動を抑えるという手法も採れる。
【００２９】
接合ツール５の押圧力は、補助部材７を介して裏当て部材２に伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００３０】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材７から引き離して、塑性流動部位である同化層１０を硬化させ、補助部材７の基端部分を裏当て部材２から取り外したうえ、主部材６及び補助部材７を逆向きにし、前記同化層１０を裏当て部材（図示せず）により受け、接合ツール５を補助部材７の基端部分に相対させる。
【００３１】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００３２】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の基端と主部材６の第１の個所８ａに押し付けられ、当該第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第１の個所８ａと補助部材７の基端部分に由来する材料の同化層１１が軟化した状態で生じる（図１（ｃ）参照）。
【００３３】
既に同化層１０が硬化して補助部材７の先端部分が主部材６の第２の個所８ｂに一体化しているため、回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材７の基端部分に押し付けても、補助部材７は周方向へ回らない。
【００３４】
接合ツール５の押圧力は、補助部材７を介して第２の個所８ｂに伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００３５】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材７から引き離して、塑性流動部位である同化層１１を硬化させる（図１（ｄ）参照）。
【００３６】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材７の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材７の基端部分が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まることになる。
【００３７】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材７の先端部分の穴１２と基端部分の穴１３は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００３８】
上述した事例では、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させているが、これと逆に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させた後に、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００３９】
図２は本発明の部材接合構造の第２の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４０】
この例では、平らな裏当て部材１４と、先に述べた接合ツール５とを用いて、矩形断面の中空形材である主部材６に、その第１の個所８ａに当接するフランジ１５を基端部分に有する丸棒状の補助部材１６を接合する。
【００４１】
補助部材１６は、アルミニウム合金を素材とし、裏当て部材１４は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。
【００４２】
裏当て部材１４で補助部材１６のフランジ１５を受け、第１の個所８ａの孔９ａに補助部材１６の基端部分が入り且つ第２の個所８ｂの孔９ｂに補助部材１６の先端部分が入るように主部材６を配置してフランジ１５に第１の個所８ａを載せ、接合ツール５を補助部材１６の先端部分に相対させる（図２（ａ）参照）。
【００４３】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材１６の先端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００４４】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材１６の先端と主部材６の第２の個所８ｂに押し付けられ、当該第２の個所８ｂも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第２の個所８ｂと補助部材１６の先端部分に由来する材料の同化層１７が軟化した状態で生じる（図２（ｂ）参照）。
【００４５】
回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材１６の先端部分に押し付けると、初めのうちは補助部材１６も周方向へ回ることがある。
【００４６】
この補助部材１６の回動は材料の軟化に伴って収まるが、クランプのような機械的手段を用いて補助部材１６の回動を抑えるという手法も採れる。
【００４７】
接合ツール５の押圧力は、補助部材１６を介して裏当て部材１４に伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００４８】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材１６から引き離して、塑性流動部位である同化層１７を硬化させ、補助部材１６の基端部分を裏当て部材１４から取り外したうえ、主部材６及び補助部材１６を逆向きにし、前記同化層１７を裏当て部材（図示せず）により受け、接合ツール５を補助部材１６の基端部分に相対させる。
【００４９】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材１６の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００５０】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材１６のフランジ１５と主部材６の第１の個所８ａに押し付けられ、当該第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第１の個所８ａと補助部材１６のフランジ１５に由来する材料の同化層１８が軟化した状態で生じる（図２（ｃ）参照）。
【００５１】
既に同化層１７が硬化して補助部材１６の先端部分が主部材６の第２の個所８ｂに一体化しているため、回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材１６の基端部分に押し付けても、補助部材１６は周方向へ回らない。
【００５２】
接合ツール５の押圧力は、補助部材１６を介して第２の個所８ｂに伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００５３】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材１６から引き離して、塑性流動部位である同化層１８を硬化させる（図２（ｄ）参照）。
【００５４】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材１６の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材１６の基端部分が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まることになる。
【００５５】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材１６の先端部分の穴１９と基端部分の穴２０は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００５６】
上述した事例では、補助部材１６の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させているが、これと逆に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させた後に、補助部材１６の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００５７】
図３は本発明の部材接合構造の第３の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００５８】
この例では、先に説明した図１（ｂ）の工程を経て同化層１０が硬化した後、主部材６及び補助部材７を逆向きにし、接合ツール５を補助部材７の基端部分に相対させたうえ、付加部材２１を補助部材７に外嵌し且つ主部材６の第１の個所８ａに載るように配置する。
【００５９】
この付加部材２１は、アルミニウム合金を素材としている。
【００６０】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００６１】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の基端と付加部材２１に押し付けられ、当該付加部材２１や主部材６の第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、付加部材２１と主部材６の第１の個所８ａと補助部材７の基端部分に由来する材料の同化層２２が軟化した状態で生じる（図３（ａ）参照）。
【００６２】
この後、接合ツール５を主部材６、補助部材７、及び付加部材２１から引き離して、塑性流動部位である同化層２２を硬化させる（図３（ｂ）参照）。
【００６３】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材７の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材７の基端部分と付加部材２１が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まり、これと同時に付加部材２１の装着も完了するため、部材組付工程が減ることになる。
【００６４】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材７の先端部分の穴１２と基端部分の穴２３は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００６５】
上述した事例では、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａや付加部材２１に一体化させているが、これと逆に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａや付加部材２１に一体化させた後に、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００６６】
この他に、付加部材２１を図１（ａ）や図２（ａ）の主部材６の第２の個所８ｂに当接するように補助部材７の先端部分に外嵌させ、摩擦撹拌接合の手法により補助部材７，１６及び主部材６との一体化を図ることもできる。
【００６７】
更に、付加部材２１を図２（ａ）の補助部材１６に予め外嵌させておき、主部材６の第１の個所８ａと補助部材１６のフランジ１５で付加部材２１を挟み、摩擦撹拌接合の手法により補助部材１６及び主部材６との一体化を図ることもできる。
【００６８】
図４は本発明の部材接合構造の第４の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００６９】
この例では、先に説明した図１（ｂ）の工程を経て同化層１０が硬化した後、主部材６及び補助部材７を逆向きにし、接合ツール５を補助部材７の基端部分に相対させたうえ、付加部材２４を補助部材７に外嵌し且つ主部材６の第１の個所８ａに載るように配置する。
【００７０】
この付加部材２４は、鋼を素材としている。
【００７１】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００７２】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の基端に押し付けられ、主部材６の第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第１の個所８ａと補助部材７の基端部分に由来する材料の同化層２５が軟化した状態で、付加部材２４を部材厚み方向に挟むように生じる（図４（ａ）参照）。
【００７３】
この後、接合ツール５を主部材６、補助部材７、及び付加部材２４から引き離して、塑性流動部位である同化層２５を硬化させる（図４（ｂ）参照）。
【００７４】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材７の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材７の基端部分が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まり、これと同時に付加部材２４の装着も完了するため、部材組付工程が減ることになる。
【００７５】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材７の先端部分の穴１２と基端部分の穴２６は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００７６】
上述した事例では、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させて付加部材２４を組み付けているが、これと逆に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａに一体化させて付加部材２４を組み付けた後に、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００７７】
この他に、付加部材２４を図１（ａ）や図２（ａ）の主部材６の第２の個所８ｂに当接するように補助部材７の先端部分に外嵌させ、摩擦撹拌接合の手法により主部材６に組み付けることもできる。
【００７８】
更に、付加部材２１を図２（ａ）の補助部材１６に予め外嵌させておき、主部材６の第１の個所８ａと補助部材１６のフランジ１５で付加部材２１を挟み、摩擦撹拌接合の手法により主部材６に組み付けることもできる。
【００７９】
図５は本発明の部材接合構造の第５の例であり、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００８０】
この例では、主部材６に付加部材２１を装着するのとは別に、アルミニウム合金を素材とする付加部材２７を補助部材７の先端部分に外嵌させ、接合ツール５によって補助部材７の先端部分と付加部材２７と主部材６の第２の個所８ｂに由来する材料の同化層２８を形作り、この後、同化層２８を硬化させて付加部材２７を主部材６及び補助部材７に装着する。
【００８１】
よって、主部材６の剛性を局所的に高める際に、付加部材２１，２７の装着も完了し、部材組付工程が減ることになる。
【００８２】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとに形作られた補助部材７の先端部分の穴２９と基端部分の穴２３は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００８３】
図６は本発明の部材接合構造の第６の例であり、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００８４】
この例では、主部材６に付加部材２４を装着するのとは別に、鋼を素材とする付加部材３０を補助部材７の先端部分に外嵌させ、接合ツール５によって補助部材７の先端部分と主部材６の第２の個所８ｂに由来する材料の同化層３１を形作り、この後、同化層３１を硬化させて付加部材３０を主部材６及び補助部材７に装着する。
【００８５】
よって、主部材６の剛性を局所的に高める際に、付加部材２４，３０の装着も完了し、部材組付工程が減ることになる。
【００８６】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとに形作られた補助部材７の先端部分の穴３２と基端部分の穴２６は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００８７】
図７は本発明の部材接合構造に関連する施工手順の他の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００８８】
この例では、接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材７の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材６の第２の個所８ｂの材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させる工程に並行して、別の接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材７の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材６の第１の個所８ａの材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させる工程を行うようにし、各接合ツール５を主部材６及び補助部材７から引き離して、塑性流動部位である同化層１０，１１を硬化させる。
【００８９】
これは図１の部材接合構造だけでなく、図２〜図６に示す部材接合構造にも適用できる。
【００９０】
なお、本発明の部材接合方法及び構造は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、ピン部がない単なる円柱状の接合ツールを用いるようにすること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の部材接合方法及び構造は、様々な部品の接合組付工程に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の部材接合構造の第１の例の施工手順を示す概念図である。
【図２】本発明の部材接合構造の第２の例の施工手順を示す概念図である。
【図３】本発明の部材接合構造の第３の例の施工手順を示す概念図である。
【図４】本発明の部材接合構造の第４の例の施工手順を示す概念図である。
【図５】本発明の部材接合構造の第５の例の施工手順を示す概念図である。
【図６】本発明の部材接合構造の第６の例の施工手順を示す概念図である。
【図７】本発明の部材接合構造に関連する施工手順の他の例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９３】
５ 接合ツール
６ 主部材
７ 補助部材
８ａ 第１の個所
８ｂ 第２の個所
９ａ 孔
９ｂ 孔
１０ 同化層
１１ 同化層
１５ フランジ
１６ 補助部材
１７ 同化層
１８ 同化層
２１ 付加部材（第１の付加部材）
２２ 同化層
２４ 付加部材（第２の付加部材）
２５ 同化層
２７ 付加部材（第１の付加部材）
２８ 同化層
３０ 付加部材（第２の付加部材）
３１ 同化層
【技術分野】
【０００１】
本発明は部材接合方法及び構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
接合すべき部材を溶融させずに相互に接続する方法として摩擦撹拌接合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技法では、被接合部材を重ね合わせた被接合物を、裏当て部材である支持ツールに載せたうえ、被接合物に接合ツールを回転させながら押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した材料を撹拌して同化させる。
【０００４】
次いで、接合ツールを被接合物から離して材料が同化した部位を硬化させ、被接合部材を相互に接合する。
【０００５】
接合ツールは、円柱状のショルダ部と、当該ショルダ部に同軸に連なり且つツール先端へ向けて突出する短円筒状でショルダ部よりも外径が小さいピン部とを備えている。
【０００６】
また、アルミニウム合金を素材とした中空押し出し形材を二つ並べたうえ、この形材を摩擦撹拌接合によって一体化して構造体を製作する手法も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１３６３６５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
二つの面板の間をリブによって接続した断面を呈する形材は、面板とリブの共同によりこれら単体を上回る剛性を発揮するが、時として形材の剛性を局所的に強めることが要求される。
【０００８】
この場合、二つの面板の間にリブを追加するという手立てが考えられるが、リブは形材の全長にわたって存在するため、結果的に形材の重量が増えてしまうし、コストアップにもなる。
【０００９】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、形材の補強に適した部材接合方法及び構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主部材の第１の個所とそれに向き合う第２の個所のそれぞれに孔を正対するように穿設し、これらの孔に補助部材を、その先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入るように差し込み、接合ツールを回転させながら補助部材の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第２の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第２の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させ、更にまた、接合ツールを回転させながら補助部材の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第１の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第１の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材とを備え、この補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させた構成を採る。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、第１の個所に係合し得るように補助部材の基端部分に設けたフランジとを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させた構成を採る。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに付加部材に同化させた構成を採る。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、付加部材を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに第１、第２の付加部材に同化させた構成を採る。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、第１、第２の付加部材を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の部材接合方法及び構造によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００１８】
（１）請求項１〜請求項７に記載の発明のいずれにおいても、摩擦熱と塑性流動により補助部材の基端部分と先端部分を主部材に同化させるので、主部材の剛性が局所的に高まり、しかも主部材の重量増加を抑えることができる。
【００１９】
（２）請求項４〜請求項７に記載の発明のいずれにおいても、主部材の剛性向上と同時に付加部材の取り付けが完了するので、部材組付工程が減ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２１】
図１は本発明の部材接合構造の第１の例であり、凹部１を有する裏当て部材２と、短円柱状のピン部３を円柱状のショルダ部４の先端面に同軸に連ねた接合ツール５とを用いて、矩形断面の中空形材である主部材６に、丸棒状の補助部材７を接合する。
【００２２】
主部材６と補助部材７は、アルミニウム合金を素材とし、裏当て部材２と接合ツール５は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。
【００２３】
主部材６の第１の個所８ａとそれに向き合う第２の個所８ｂのそれぞれに孔９ａ，９ｂを穿設し、裏当て部材２の凹部１で補助部材７の基端部分を受け、第１の個所８ａの孔９ａに補助部材７の基端部分が入り且つ第２の個所８ｂの孔９ｂに補助部材７の先端部分が入るように主部材６を配置したうえ、接合ツール５を補助部材７の先端部分に相対させる（図１（ａ）参照）。
【００２４】
孔９ａ，９ｂの形状は、補助部材７が丸棒状であれば、ドリルで穿設した丸孔でよく、補助部材７が角棒状、もしくは板状である場合には、それに見合った形の孔９ａ，９ｂを機械加工などで各個所８ａ，８ｂに穿設することになる。
【００２５】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の先端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００２６】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の先端と主部材６の第２の個所８ｂに押し付けられ、当該第２の個所８ｂも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第２の個所８ｂと補助部材７の先端部分に由来する材料の同化層１０が軟化した状態で生じる（図１（ｂ）参照）。
【００２７】
回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材７の先端部分に押し付けると、初めのうちは補助部材７も周方向へ回ることがある。
【００２８】
この補助部材７の回動は材料の軟化に伴って収まるが、クランプのような機械的手段を用いて補助部材７の回動を抑えるという手法も採れる。
【００２９】
接合ツール５の押圧力は、補助部材７を介して裏当て部材２に伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００３０】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材７から引き離して、塑性流動部位である同化層１０を硬化させ、補助部材７の基端部分を裏当て部材２から取り外したうえ、主部材６及び補助部材７を逆向きにし、前記同化層１０を裏当て部材（図示せず）により受け、接合ツール５を補助部材７の基端部分に相対させる。
【００３１】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００３２】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の基端と主部材６の第１の個所８ａに押し付けられ、当該第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第１の個所８ａと補助部材７の基端部分に由来する材料の同化層１１が軟化した状態で生じる（図１（ｃ）参照）。
【００３３】
既に同化層１０が硬化して補助部材７の先端部分が主部材６の第２の個所８ｂに一体化しているため、回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材７の基端部分に押し付けても、補助部材７は周方向へ回らない。
【００３４】
接合ツール５の押圧力は、補助部材７を介して第２の個所８ｂに伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００３５】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材７から引き離して、塑性流動部位である同化層１１を硬化させる（図１（ｄ）参照）。
【００３６】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材７の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材７の基端部分が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まることになる。
【００３７】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材７の先端部分の穴１２と基端部分の穴１３は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００３８】
上述した事例では、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させているが、これと逆に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させた後に、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００３９】
図２は本発明の部材接合構造の第２の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４０】
この例では、平らな裏当て部材１４と、先に述べた接合ツール５とを用いて、矩形断面の中空形材である主部材６に、その第１の個所８ａに当接するフランジ１５を基端部分に有する丸棒状の補助部材１６を接合する。
【００４１】
補助部材１６は、アルミニウム合金を素材とし、裏当て部材１４は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。
【００４２】
裏当て部材１４で補助部材１６のフランジ１５を受け、第１の個所８ａの孔９ａに補助部材１６の基端部分が入り且つ第２の個所８ｂの孔９ｂに補助部材１６の先端部分が入るように主部材６を配置してフランジ１５に第１の個所８ａを載せ、接合ツール５を補助部材１６の先端部分に相対させる（図２（ａ）参照）。
【００４３】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材１６の先端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００４４】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材１６の先端と主部材６の第２の個所８ｂに押し付けられ、当該第２の個所８ｂも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第２の個所８ｂと補助部材１６の先端部分に由来する材料の同化層１７が軟化した状態で生じる（図２（ｂ）参照）。
【００４５】
回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材１６の先端部分に押し付けると、初めのうちは補助部材１６も周方向へ回ることがある。
【００４６】
この補助部材１６の回動は材料の軟化に伴って収まるが、クランプのような機械的手段を用いて補助部材１６の回動を抑えるという手法も採れる。
【００４７】
接合ツール５の押圧力は、補助部材１６を介して裏当て部材１４に伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００４８】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材１６から引き離して、塑性流動部位である同化層１７を硬化させ、補助部材１６の基端部分を裏当て部材１４から取り外したうえ、主部材６及び補助部材１６を逆向きにし、前記同化層１７を裏当て部材（図示せず）により受け、接合ツール５を補助部材１６の基端部分に相対させる。
【００４９】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材１６の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００５０】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材１６のフランジ１５と主部材６の第１の個所８ａに押し付けられ、当該第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第１の個所８ａと補助部材１６のフランジ１５に由来する材料の同化層１８が軟化した状態で生じる（図２（ｃ）参照）。
【００５１】
既に同化層１７が硬化して補助部材１６の先端部分が主部材６の第２の個所８ｂに一体化しているため、回転している接合ツール５のピン部３を丸棒状の補助部材１６の基端部分に押し付けても、補助部材１６は周方向へ回らない。
【００５２】
接合ツール５の押圧力は、補助部材１６を介して第２の個所８ｂに伝わるので、主部材６の第１の個所８ａと第２の個所８ｂの間にある第３の個所８ｃや第４の個所８ｄには座屈変形が生じない。
【００５３】
この後、接合ツール５を主部材６及び補助部材１６から引き離して、塑性流動部位である同化層１８を硬化させる（図２（ｄ）参照）。
【００５４】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材１６の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材１６の基端部分が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まることになる。
【００５５】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材１６の先端部分の穴１９と基端部分の穴２０は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００５６】
上述した事例では、補助部材１６の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させているが、これと逆に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させた後に、補助部材１６の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００５７】
図３は本発明の部材接合構造の第３の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００５８】
この例では、先に説明した図１（ｂ）の工程を経て同化層１０が硬化した後、主部材６及び補助部材７を逆向きにし、接合ツール５を補助部材７の基端部分に相対させたうえ、付加部材２１を補助部材７に外嵌し且つ主部材６の第１の個所８ａに載るように配置する。
【００５９】
この付加部材２１は、アルミニウム合金を素材としている。
【００６０】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００６１】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の基端と付加部材２１に押し付けられ、当該付加部材２１や主部材６の第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、付加部材２１と主部材６の第１の個所８ａと補助部材７の基端部分に由来する材料の同化層２２が軟化した状態で生じる（図３（ａ）参照）。
【００６２】
この後、接合ツール５を主部材６、補助部材７、及び付加部材２１から引き離して、塑性流動部位である同化層２２を硬化させる（図３（ｂ）参照）。
【００６３】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材７の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材７の基端部分と付加部材２１が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まり、これと同時に付加部材２１の装着も完了するため、部材組付工程が減ることになる。
【００６４】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材７の先端部分の穴１２と基端部分の穴２３は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００６５】
上述した事例では、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａや付加部材２１に一体化させているが、これと逆に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａや付加部材２１に一体化させた後に、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００６６】
この他に、付加部材２１を図１（ａ）や図２（ａ）の主部材６の第２の個所８ｂに当接するように補助部材７の先端部分に外嵌させ、摩擦撹拌接合の手法により補助部材７，１６及び主部材６との一体化を図ることもできる。
【００６７】
更に、付加部材２１を図２（ａ）の補助部材１６に予め外嵌させておき、主部材６の第１の個所８ａと補助部材１６のフランジ１５で付加部材２１を挟み、摩擦撹拌接合の手法により補助部材１６及び主部材６との一体化を図ることもできる。
【００６８】
図４は本発明の部材接合構造の第４の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００６９】
この例では、先に説明した図１（ｂ）の工程を経て同化層１０が硬化した後、主部材６及び補助部材７を逆向きにし、接合ツール５を補助部材７の基端部分に相対させたうえ、付加部材２４を補助部材７に外嵌し且つ主部材６の第１の個所８ａに載るように配置する。
【００７０】
この付加部材２４は、鋼を素材としている。
【００７１】
接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部３が徐々にめり込む。
【００７２】
やがて、接合ツール５のショルダ部４の端面が、補助部材７の基端に押し付けられ、主部材６の第１の個所８ａも摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール５のピン部３の周囲に、主部材６の第１の個所８ａと補助部材７の基端部分に由来する材料の同化層２５が軟化した状態で、付加部材２４を部材厚み方向に挟むように生じる（図４（ａ）参照）。
【００７３】
この後、接合ツール５を主部材６、補助部材７、及び付加部材２４から引き離して、塑性流動部位である同化層２５を硬化させる（図４（ｂ）参照）。
【００７４】
すなわち、主部材６の第２の個所８ｂに補助部材７の先端部分が一体化し、主部材６の第１の個所８ａに補助部材７の基端部分が一体化して、主部材６の剛性が局所的に高まり、これと同時に付加部材２４の装着も完了するため、部材組付工程が減ることになる。
【００７５】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとの形作られた補助部材７の先端部分の穴１２と基端部分の穴２６は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００７６】
上述した事例では、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させた後に、補助部材７の基端部分を主部材６の第１の個所８ａと一体化させて付加部材２４を組み付けているが、これと逆に、補助部材１６の基端部分を主部材６の第１の個所８ａに一体化させて付加部材２４を組み付けた後に、補助部材７の先端部分を主部材６の第２の個所８ｂと一体化させるという手順を採っても何ら差し支えない。
【００７７】
この他に、付加部材２４を図１（ａ）や図２（ａ）の主部材６の第２の個所８ｂに当接するように補助部材７の先端部分に外嵌させ、摩擦撹拌接合の手法により主部材６に組み付けることもできる。
【００７８】
更に、付加部材２１を図２（ａ）の補助部材１６に予め外嵌させておき、主部材６の第１の個所８ａと補助部材１６のフランジ１５で付加部材２１を挟み、摩擦撹拌接合の手法により主部材６に組み付けることもできる。
【００７９】
図５は本発明の部材接合構造の第５の例であり、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００８０】
この例では、主部材６に付加部材２１を装着するのとは別に、アルミニウム合金を素材とする付加部材２７を補助部材７の先端部分に外嵌させ、接合ツール５によって補助部材７の先端部分と付加部材２７と主部材６の第２の個所８ｂに由来する材料の同化層２８を形作り、この後、同化層２８を硬化させて付加部材２７を主部材６及び補助部材７に装着する。
【００８１】
よって、主部材６の剛性を局所的に高める際に、付加部材２１，２７の装着も完了し、部材組付工程が減ることになる。
【００８２】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとに形作られた補助部材７の先端部分の穴２９と基端部分の穴２３は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００８３】
図６は本発明の部材接合構造の第６の例であり、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００８４】
この例では、主部材６に付加部材２４を装着するのとは別に、鋼を素材とする付加部材３０を補助部材７の先端部分に外嵌させ、接合ツール５によって補助部材７の先端部分と主部材６の第２の個所８ｂに由来する材料の同化層３１を形作り、この後、同化層３１を硬化させて付加部材３０を主部材６及び補助部材７に装着する。
【００８５】
よって、主部材６の剛性を局所的に高める際に、付加部材２４，３０の装着も完了し、部材組付工程が減ることになる。
【００８６】
また、接合ツール５のピン部３がめり込んだあとに形作られた補助部材７の先端部分の穴３２と基端部分の穴２６は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
【００８７】
図７は本発明の部材接合構造に関連する施工手順の他の例であり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００８８】
この例では、接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材７の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材６の第２の個所８ｂの材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させる工程に並行して、別の接合ツール５を回転させながら、ピン部３を補助部材７の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材７の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材６の第１の個所８ａの材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させる工程を行うようにし、各接合ツール５を主部材６及び補助部材７から引き離して、塑性流動部位である同化層１０，１１を硬化させる。
【００８９】
これは図１の部材接合構造だけでなく、図２〜図６に示す部材接合構造にも適用できる。
【００９０】
なお、本発明の部材接合方法及び構造は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、ピン部がない単なる円柱状の接合ツールを用いるようにすること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の部材接合方法及び構造は、様々な部品の接合組付工程に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の部材接合構造の第１の例の施工手順を示す概念図である。
【図２】本発明の部材接合構造の第２の例の施工手順を示す概念図である。
【図３】本発明の部材接合構造の第３の例の施工手順を示す概念図である。
【図４】本発明の部材接合構造の第４の例の施工手順を示す概念図である。
【図５】本発明の部材接合構造の第５の例の施工手順を示す概念図である。
【図６】本発明の部材接合構造の第６の例の施工手順を示す概念図である。
【図７】本発明の部材接合構造に関連する施工手順の他の例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９３】
５ 接合ツール
６ 主部材
７ 補助部材
８ａ 第１の個所
８ｂ 第２の個所
９ａ 孔
９ｂ 孔
１０ 同化層
１１ 同化層
１５ フランジ
１６ 補助部材
１７ 同化層
１８ 同化層
２１ 付加部材（第１の付加部材）
２２ 同化層
２４ 付加部材（第２の付加部材）
２５ 同化層
２７ 付加部材（第１の付加部材）
２８ 同化層
３０ 付加部材（第２の付加部材）
３１ 同化層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主部材の第１の個所とそれに向き合う第２の個所のそれぞれに孔を正対するように穿設し、これらの孔に補助部材を、その先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入るように差し込み、接合ツールを回転させながら補助部材の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第２の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第２の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させ、更にまた、接合ツールを回転させながら補助部材の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第１の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第１の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させることを特徴とする部材接合方法。
【請求項２】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材とを備え、この補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項３】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、第１の個所に係合し得るように補助部材の基端部分に設けたフランジとを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項４】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに付加部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項５】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、付加部材を厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項６】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに第１、第２の付加部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項７】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、第１、第２の付加部材を厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項１】
主部材の第１の個所とそれに向き合う第２の個所のそれぞれに孔を正対するように穿設し、これらの孔に補助部材を、その先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入るように差し込み、接合ツールを回転させながら補助部材の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第２の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第２の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させ、更にまた、接合ツールを回転させながら補助部材の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料を変形させたうえ、これに同化し得るように主部材の第１の個所の材料も摩擦熱と塑性流動により軟化させ、この後、接合ツールを主部材から引き離して、主部材の第１の個所と補助部材の塑性流動部位を硬化させることを特徴とする部材接合方法。
【請求項２】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材とを備え、この補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項３】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、第１の個所に係合し得るように補助部材の基端部分に設けたフランジとを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項４】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに付加部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項５】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、付加部材を厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項６】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所、並びに第１、第２の付加部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項７】
第１の個所と第２の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第２の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第１の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第１の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第２の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第１、第２の個所に同化させて、第１、第２の付加部材を厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１３７０６３（Ｐ２００８−１３７０６３Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３９８８（Ｐ２００７−１３９８８）
【出願日】平成１９年１月２４日（２００７．１．２４）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２４日（２００７．１．２４）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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