部材接合構造
【課題】異種材にも対応可能な部材接合構造を提供する。
【解決手段】互いに連なる孔５，６がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、これら被接合部材１，２の孔５，６に連なるねじ孔７が形成してあり且つ第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材３と、第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に差し込まれ且つ締結部材３に螺合したボルト４とを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルト４に由来する材料を、締結部材３のねじ孔７のねじ溝に入り込ませ且つ第２の被接合部材２に同化させて、第１、第２の被接合部材１，２を接合する。
【解決手段】互いに連なる孔５，６がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、これら被接合部材１，２の孔５，６に連なるねじ孔７が形成してあり且つ第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材３と、第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に差し込まれ且つ締結部材３に螺合したボルト４とを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルト４に由来する材料を、締結部材３のねじ孔７のねじ溝に入り込ませ且つ第２の被接合部材２に同化させて、第１、第２の被接合部材１，２を接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部材接合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。
【特許文献１】特開２００４−１３６３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の手法では、例えば鋼とアルミニウム合金とのように、硬さや軟化温度などの物性が著しく違う異種材の接合には対応できない。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、異種材にも対応可能な部材接合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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材係合部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第２の被接合部材に同化させた構成を採る。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つボルト螺着部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第２の被接合部材に同化させた構成を採る。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に同化させた構成を採る。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結部材に同化させた構成を採る。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結部材のねじ孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が係合し得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第２の締結部材の孔に入り且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて第１の締結部材の孔に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材の孔の内周面に密着するように形作った構成を採る。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第１、第２の締結部材に螺合され且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第１、第２の締結部材のねじ孔の内周面に密着するように形作った構成を採る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の部材接合構造によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００１７】
（１）請求項１に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の被接合部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００１８】
（２）請求項２に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、第２の被接合部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００１９】
（３）請求項３に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２０】
（４）請求項４に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２１】
（５）請求項５に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２２】
（６）請求項６に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２３】
（７）請求項７に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の締結部材に密着させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２４】
（８）請求項８に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、第２の締結部材に密着させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１は本発明の部材接合構造の第１の例であり、請求項１、２に対応している。
【００２７】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材３と、ボルト４とを備えている。
【００２８】
ボルト４と第２の被接合部材２は、アルミニウム合金を素材としている。
【００２９】
第１、第２の被接合部材１，２には部材厚み方向に貫通する孔５，６が、同軸に穿設してある。
【００３０】
締結部材３には部材厚み方向に貫通するねじ孔７が、前記第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６と同軸に位置するように穿設してある。
【００３１】
上記ねじ孔７は、部材厚み方向へ貫通しないねじ穴であってもよく、締結部材３としては、ナットや袋ナットを利用することができる。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、ボルト４は、その頭部が第２の被接合部材２に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に差し込まれ、締結部材３のねじ孔７に螺合されている。
【００３３】
つまり、ボルト４と締結部材３によって、第１、第２の被接合部材１，２を相互に係止することができる。
【００３４】
締結部材３は、第１の被接合部材１に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００３５】
図１（ｄ）に示すように、ボルト４に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、締結部材３のねじ孔７内周面、及び第１の被接合部材１の孔５内周面のそれぞれに密着し且つ第２の被接合部材２に同化するように形作られ、ボルト４が第１、第２の被接合部材１，２を接合している。
【００３６】
ボルト４を上述したような形状とする際には、裏当て部材８と接合ツール９を用いる。
【００３７】
裏当て部材８と接合ツール９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。
【００３８】
接合ツール９は、短円柱状のピン部１０を円柱状のショルダ部１１の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材８は、ボルト４が螺合された締結部材３を受ける役割をする。
【００３９】
締結部材３が裏当て部材８に保持されている状態で、ボルト４の頭部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、図１（ｂ）に示すように、ボルト４が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００４０】
この後、図１（ｃ）に示すように、ボルト４に由来する材料が、ねじ孔７のねじ溝に入り込み且つ第１の被接合部材１の孔５に密着し、第２の被接合部材２に同化する。
【００４１】
更に、図１（ｄ）に示すように、接合ツール９をボルト４から引き離して、第２の被接合部材２に同化したボルト４の塑性流動部位、及び孔５やねじ孔７に密着したボルト４の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２の接合が完了する。
【００４２】
つまり、第１の被接合部材１の素材が、鋼などのアルミニウム合金とは物性が著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材１，２を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００４３】
また、第１の被接合部材１の素材がボルト４と同じアルミニウム合金であれば、ボルト４に由来する材料が第１の被接合部材１に同化する。
【００４４】
この他に、第２の被接合部材２に対して第１の被接合部材１が薄手である場合、第１の被接合部材１に締結部材３を溶接などの手法で予め固着しておけば、締結部材３によってボルト４に加わる剪断力が分散され、第１、第２の被接合部材１，２に互いにずれる方向への力が働いてもボルト４が破断せず、第１の被接合部材１の剥離も防止できる。
【００４５】
図２は本発明の部材接合構造の第２の例であり、請求項１、２に対応し、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００４６】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材１２と、ボルト４とを備えている。
【００４７】
締結部材１２には、前記第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に連なるねじ穴１３と、当該ねじ穴１３の開口とは反対向きに突き出るねじ軸１４とが設けてある。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、ボルト４は、その頭部が第２の被接合部材２に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に差し込まれ、締結部材１２のねじ穴１３に螺合されている。
【００４９】
つまり、ボルト４と締結部材１２によって、第１、第２の被接合部材１，２を相互に係止することができる。
【００５０】
締結部材１２は、第１の被接合部材１に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００５１】
図２（ｂ）に示すように、ボルト４に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、締結部材１２のねじ穴１３内周面、及び第１の被接合部材１の孔５内周面のそれぞれに密着し且つ第２の被接合部材２に同化するように形作られ、ボルト４が第１、第２の被接合部材１，２を接合している。
【００５２】
ボルト４を上述したような形状とする際には、裏当て部材１５と接合ツール９を用いる。
【００５３】
裏当て部材１５と接合ツール９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。
【００５４】
裏当て部材１５は、ボルト４が螺合された締結部材１２を受ける役割をする。
【００５５】
締結部材１２が裏当て部材１５に保持されている状態で、ボルト４の頭部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、ボルト４が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００５６】
この後、ボルト４に由来する材料が、ねじ穴１３のねじ溝に入り込み且つ第１の被接合部材１の孔５に密着し、第２の被接合部材２に同化する。
【００５７】
更に、図２（ｂ）に示すように、接合ツール９をボルト４から引き離して、第２の被接合部材２に同化したボルト４の塑性流動部位、及び孔５やねじ穴１３に密着したボルト４の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２の接合が完了する。
【００５８】
つまり、第１の被接合部材１の素材が、鋼などのアルミニウム合金とは物性が著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材１，２を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００５９】
また、第１の被接合部材１の素材がボルト４と同じアルミニウム合金であれば、ボルト４に由来する材料が第１の被接合部材１に同化する。
【００６０】
図３は本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項３、４に対応している。
【００６１】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１６，１７と、第２の被接合部材１７とは真反対に位置するように第１の被接合部材１６に当接する締結部材１８と、ボルト１９とを備えている。
【００６２】
第１の被接合部材１６、締結部材１８、並びにボルト１９はアルミニウム合金を素材としている。
【００６３】
第１、第２の被接合部材１６，１７には部材厚み方向に貫通する孔２０，２１が、同軸に穿設してある。
【００６４】
締結部材１８には部材厚み方向に貫通するねじ孔２２が、前記第１、第２の被接合部材１６，１７の孔２０，２１と同軸に位置するように穿設してある。
【００６５】
図３（ａ）に示すように、ボルト１９は、その頭部が第２の被接合部材１７に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材１６，１７の孔２０，２１に差し込まれ、締結部材１８のねじ孔２２に螺合されている。
【００６６】
つまり、ボルト１９と締結部材１８によって、第１、第２の被接合部材１６，１７を相互に係止することができる。
【００６７】
締結部材１８は、第１の被接合部材１６に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００６８】
図３（ｄ）に示すように、ボルト１９に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、第２の被接合部材１７の孔２１内周面に密着し且つ第１の被接合部材１６と締結部材１８に同化するように形作られ、ボルト１９が第１、第２の被接合部材１６，１７を接合している。
【００６９】
ボルト１９を上述したような形状とする際には、裏当て部材２３と接合ツール９を用いる。
【００７０】
裏当て部材２３と接合ツール９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。
【００７１】
接合ツール９は、短円柱状のピン部１０を円柱状のショルダ部１１の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材２３は、ボルト１９の頭部を受ける役割をする。
【００７２】
ボルト１９の頭部が裏当て部材２３に保持されている状態で、ボルト１９の軸部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、図３（ｂ）に示すように、ボルト１９が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００７３】
この後、図３（ｃ）に示すように、ボルト１９に由来する材料が、第２の被接合部材１７の孔２１に密着し、第１の被接合部材１６と締結部材１８に同化する。
【００７４】
更に、図３（ｄ）に示すように、接合ツール９をボルト１９から引き離して、締結部材１８と第１の被接合部材１６に同化したボルト１９の塑性流動部位、及び孔２１に密着したボルト１９の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１６，１７の接合が完了する。
【００７５】
つまり、第２の被接合部材１７の素材が、鋼などのアルミニウム合金とは物性が著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材１６，１７を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００７６】
また、第２の被接合部材１７の素材がボルト１９と同じアルミニウム合金であれば、ボルト１９に由来する材料が第２の被接合部材１７に同化する。
【００７７】
ねじ孔２２が穿設してある締結部材１８とボルト１９との組み合わせは、これらの部材によって第１、第２の被接合部材１６，１７を相互に係止できるという利点がある。
【００７８】
これに対し、最終的にはボルト１９は締結部材１８に固定されることになるので、締結部材１８とボルト１９に代えて、第２の被接合部材１７に当接可能な頭部を有する軸体、及び単なる孔が穿設してある締結部材の組み合わせも選択肢となり得る。
【００７９】
図４は本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項５、６に対応している。
【００８０】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材２４，２５と、第２の被接合部材２５とは真反対に位置するように第１の被接合部材２４に当接する締結部材２６と、ボルト２７とを備えている。
【００８１】
ボルト２７はアルミニウム合金を素材としている。
【００８２】
第１、第２の被接合部材２４，２５には部材厚み方向に貫通する孔２８，２９が、同軸に穿設してある。
【００８３】
締結部材２６には部材厚み方向に貫通するねじ孔３０が、前記第１、第２の被接合部材２４，２５の孔２８，２９と同軸に位置するように穿設してある。
【００８４】
図４（ａ）に示すように、ボルト２７は、その頭部が第２の被接合部材２５に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材２４，２５の孔２８，２９に差し込まれ、締結部材２６のねじ孔３０に螺合されている。
【００８５】
つまり、ボルト２７と締結部材２６によって、第１、第２の被接合部材２４，２５を相互に係止することができる。
【００８６】
締結部材２６は、第１の被接合部材２４に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００８７】
図４（ｃ）に示すように、ボルト２７に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、締結部材２６のねじ孔３０の周囲を覆うように形作られ、ボルト２７が第１、第２の被接合部材２４，２５を接合している。
【００８８】
ボルト２７を上述したような形状とする際には、裏当て部材３１と接合ツール３２を用いる。
【００８９】
裏当て部材３１と接合ツール３２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。
【００９０】
接合ツール３２は、円柱状の形をしており、裏当て部材３１は、ボルト２７の頭部を受ける役割をする。
【００９１】
ボルト２７の頭部が裏当て部材３１に保持されている状態で、ボルト２７の軸部に接合ツール３２を回転させながら押し付けると、ボルト２７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００９２】
この後、図４（ｂ）に示すように、ボルト２７に由来する材料が、締結部材２６のねじ孔３０の周囲を覆う。
【００９３】
更に、図４（ｃ）に示すように、接合ツール３２をボルト２７から引き離して、ねじ孔３０の周囲を覆っているボルト２７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材２４，２５の接合が完了する。
【００９４】
つまり、第１の被接合部材２４の素材と第２の被接合部材２５の素材が、著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材２４，２５を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００９５】
ねじ孔３０が穿設してある締結部材２６とボルト２７との組み合わせは、これらの部材によって第１、第２の被接合部材２４，２５を相互に係止できるという利点がある。
【００９６】
これに対し、最終的にはボルト２７は締結部材２６に固定されることになるので、締結部材２６とボルト２７に代えて、第２の被接合部材２５に当接可能な頭部を有する軸体、及び単なる孔が穿設してある締結部材の組み合わせも選択肢となり得る。
【００９７】
図５は本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項７、８に対応している。
【００９８】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材３３，３４と、第２の被接合部材３４とは真反対に位置するように第１の被接合部材３３に当接する第１の締結部材３５と、第１の被接合部材３３とは真反対に位置するように第２の被接合部材３４に当接する第２の締結部材３６と、ボルト３７とを備えている。
【００９９】
ボルト３７はアルミニウム合金を素材としている。
【０１００】
第１、第２の被接合部材３３，３４には部材厚み方向に貫通する孔３８，３９が、同軸に穿設してある。
【０１０１】
第１、第２の締結部材３５，３６には部材厚み方向に貫通するねじ孔４０，４１が、前記第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９と同軸に位置するように穿設してある。
【０１０２】
図５（ａ）に示すように、ボルト３７は、その頭部が第２の締結部材３６に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９に差し込まれ、第１、第２の締結部材３５，３６のねじ孔４０，４１に螺合されている。
【０１０３】
つまり、ボルト３７と第１、第２の締結部材３５，３６によって、第１、第２の被接合部材３３，３４を相互に係止することができる。
【０１０４】
第１、第２の締結部材３５，３６は、第１、第２の被接合部材３３，３４に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【０１０５】
図５（ｃ）に示すように、ボルト３７に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９内周面、及び第１、第２の締結部材３５，３６のねじ孔４０，４１内周面にそれぞれ密着し且つ第２の締結部材３６のねじ孔４０の周囲を覆うように形作られ、ボルト３７が第１、第２の被接合部材３３，３４を接合している。
【０１０６】
ボルト３７を上述したような形状とする際には、裏当て部材８と接合ツール９を用いる。
【０１０７】
裏当て部材８と接合ツール９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。
【０１０８】
接合ツール９は、短円柱状のピン部１０を円柱状のショルダ部１１の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材８は、ボルト３７が螺合された第１の締結部材３５を受ける役割をする。
【０１０９】
第１の締結部材３５が裏当て部材８に保持されている状態で、ボルト３７の頭部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、ボルト３７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【０１１０】
この後、図５（ｂ）に示すように、ボルト３７に由来する材料が、ねじ孔４０，４１のねじ溝に入り込み且つ第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９に密着し、第２の締結部材３６のねじ孔４１の周囲を覆う。
【０１１１】
更に、図５（ｃ）に示すように、接合ツール９をボルト３７から引き離して、ねじ孔４１の周囲を覆っているボルト３７の塑性流動部位、及び孔３８，３９やねじ孔４０，４１に密着したボルト３７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材３３，３４の接合が完了する。
【０１１２】
つまり、第１の被接合部材３３の素材と第２の被接合部材３４の素材が、著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材３３，３４を効率よく且つ確実に接合することができる。
【０１１３】
ねじ孔４１が穿設してある締結部材３６とボルト３７との組み合わせは、これらの部材によって第１、第２の被接合部材３３，３４を相互に係止できるという利点がある。
【０１１４】
これに対し、最終的にはボルト３７は締結部材３６に固定されることになるので、第１、第２の締結部材３５，３６とボルト３７に代えて、第２の被接合部材２５に当接可能な頭部を有する軸体、及び単なる孔が穿設してある第１、第２の締結部材の組み合わせも選択肢となり得る。
【０１１５】
なお、本発明の部材接合構造は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、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】
【０１１６】
本発明の部材接合構造は、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】
【０１１７】
【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。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 第１の被接合部材
２ 第２の被接合部材
３ 締結部材
４ ボルト（補助部材）
５ 孔
６ 孔
７ ねじ孔（補助部材係合部位）
１２ 締結部材
１３ ねじ穴（補助部材係合部位）
１６ 第１の被接合部材
１７ 第２の被接合部材
１８ 締結部材
１９ ボルト（補助部材）
２０ 孔
２１ 孔
２２ ねじ孔
２４ 第１の被接合部材
２５ 第２の被接合部材
２６ 締結部材
２７ ボルト（補助部材）
２８ 孔
２９ 孔
３０ ねじ孔
３３ 第１の被接合部材
３４ 第２の被接合部材
３５ 第１の締結部材
３６ 第２の締結部材
３７ ボルト
３８ 孔
３９ 孔
４０ ねじ孔
４１ ねじ孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は部材接合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。
【特許文献１】特開２００４−１３６３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の手法では、例えば鋼とアルミニウム合金とのように、硬さや軟化温度などの物性が著しく違う異種材の接合には対応できない。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、異種材にも対応可能な部材接合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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材係合部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第２の被接合部材に同化させた構成を採る。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つボルト螺着部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第２の被接合部材に同化させた構成を採る。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材に同化させた構成を採る。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結部材に同化させた構成を採る。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結部材のねじ孔の周囲を覆うように形作った構成を採る。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が係合し得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第２の締結部材の孔に入り且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて第１の締結部材の孔に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材の孔の内周面に密着するように形作った構成を採る。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第１、第２の締結部材に螺合され且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第１、第２の締結部材のねじ孔の内周面に密着するように形作った構成を採る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の部材接合構造によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００１７】
（１）請求項１に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の被接合部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００１８】
（２）請求項２に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、第２の被接合部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００１９】
（３）請求項３に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２０】
（４）請求項４に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、締結部材に同化させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２１】
（５）請求項５に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２２】
（６）請求項６に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、締結部材に係合させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２３】
（７）請求項７に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によって補助部材を、第２の締結部材に密着させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【００２４】
（８）請求項８に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動によってボルトを、第２の締結部材に密着させるので、第１、第２の被接合部材が異種材であっても、両部材を効率よく且つ確実に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１は本発明の部材接合構造の第１の例であり、請求項１、２に対応している。
【００２７】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材３と、ボルト４とを備えている。
【００２８】
ボルト４と第２の被接合部材２は、アルミニウム合金を素材としている。
【００２９】
第１、第２の被接合部材１，２には部材厚み方向に貫通する孔５，６が、同軸に穿設してある。
【００３０】
締結部材３には部材厚み方向に貫通するねじ孔７が、前記第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６と同軸に位置するように穿設してある。
【００３１】
上記ねじ孔７は、部材厚み方向へ貫通しないねじ穴であってもよく、締結部材３としては、ナットや袋ナットを利用することができる。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、ボルト４は、その頭部が第２の被接合部材２に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に差し込まれ、締結部材３のねじ孔７に螺合されている。
【００３３】
つまり、ボルト４と締結部材３によって、第１、第２の被接合部材１，２を相互に係止することができる。
【００３４】
締結部材３は、第１の被接合部材１に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００３５】
図１（ｄ）に示すように、ボルト４に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、締結部材３のねじ孔７内周面、及び第１の被接合部材１の孔５内周面のそれぞれに密着し且つ第２の被接合部材２に同化するように形作られ、ボルト４が第１、第２の被接合部材１，２を接合している。
【００３６】
ボルト４を上述したような形状とする際には、裏当て部材８と接合ツール９を用いる。
【００３７】
裏当て部材８と接合ツール９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。
【００３８】
接合ツール９は、短円柱状のピン部１０を円柱状のショルダ部１１の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材８は、ボルト４が螺合された締結部材３を受ける役割をする。
【００３９】
締結部材３が裏当て部材８に保持されている状態で、ボルト４の頭部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、図１（ｂ）に示すように、ボルト４が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００４０】
この後、図１（ｃ）に示すように、ボルト４に由来する材料が、ねじ孔７のねじ溝に入り込み且つ第１の被接合部材１の孔５に密着し、第２の被接合部材２に同化する。
【００４１】
更に、図１（ｄ）に示すように、接合ツール９をボルト４から引き離して、第２の被接合部材２に同化したボルト４の塑性流動部位、及び孔５やねじ孔７に密着したボルト４の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２の接合が完了する。
【００４２】
つまり、第１の被接合部材１の素材が、鋼などのアルミニウム合金とは物性が著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材１，２を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００４３】
また、第１の被接合部材１の素材がボルト４と同じアルミニウム合金であれば、ボルト４に由来する材料が第１の被接合部材１に同化する。
【００４４】
この他に、第２の被接合部材２に対して第１の被接合部材１が薄手である場合、第１の被接合部材１に締結部材３を溶接などの手法で予め固着しておけば、締結部材３によってボルト４に加わる剪断力が分散され、第１、第２の被接合部材１，２に互いにずれる方向への力が働いてもボルト４が破断せず、第１の被接合部材１の剥離も防止できる。
【００４５】
図２は本発明の部材接合構造の第２の例であり、請求項１、２に対応し、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００４６】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１，２と、第２の被接合部材２とは真反対に位置するように第１の被接合部材１に当接する締結部材１２と、ボルト４とを備えている。
【００４７】
締結部材１２には、前記第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に連なるねじ穴１３と、当該ねじ穴１３の開口とは反対向きに突き出るねじ軸１４とが設けてある。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、ボルト４は、その頭部が第２の被接合部材２に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材１，２の孔５，６に差し込まれ、締結部材１２のねじ穴１３に螺合されている。
【００４９】
つまり、ボルト４と締結部材１２によって、第１、第２の被接合部材１，２を相互に係止することができる。
【００５０】
締結部材１２は、第１の被接合部材１に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００５１】
図２（ｂ）に示すように、ボルト４に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、締結部材１２のねじ穴１３内周面、及び第１の被接合部材１の孔５内周面のそれぞれに密着し且つ第２の被接合部材２に同化するように形作られ、ボルト４が第１、第２の被接合部材１，２を接合している。
【００５２】
ボルト４を上述したような形状とする際には、裏当て部材１５と接合ツール９を用いる。
【００５３】
裏当て部材１５と接合ツール９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。
【００５４】
裏当て部材１５は、ボルト４が螺合された締結部材１２を受ける役割をする。
【００５５】
締結部材１２が裏当て部材１５に保持されている状態で、ボルト４の頭部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、ボルト４が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００５６】
この後、ボルト４に由来する材料が、ねじ穴１３のねじ溝に入り込み且つ第１の被接合部材１の孔５に密着し、第２の被接合部材２に同化する。
【００５７】
更に、図２（ｂ）に示すように、接合ツール９をボルト４から引き離して、第２の被接合部材２に同化したボルト４の塑性流動部位、及び孔５やねじ穴１３に密着したボルト４の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１，２の接合が完了する。
【００５８】
つまり、第１の被接合部材１の素材が、鋼などのアルミニウム合金とは物性が著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材１，２を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００５９】
また、第１の被接合部材１の素材がボルト４と同じアルミニウム合金であれば、ボルト４に由来する材料が第１の被接合部材１に同化する。
【００６０】
図３は本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項３、４に対応している。
【００６１】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材１６，１７と、第２の被接合部材１７とは真反対に位置するように第１の被接合部材１６に当接する締結部材１８と、ボルト１９とを備えている。
【００６２】
第１の被接合部材１６、締結部材１８、並びにボルト１９はアルミニウム合金を素材としている。
【００６３】
第１、第２の被接合部材１６，１７には部材厚み方向に貫通する孔２０，２１が、同軸に穿設してある。
【００６４】
締結部材１８には部材厚み方向に貫通するねじ孔２２が、前記第１、第２の被接合部材１６，１７の孔２０，２１と同軸に位置するように穿設してある。
【００６５】
図３（ａ）に示すように、ボルト１９は、その頭部が第２の被接合部材１７に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材１６，１７の孔２０，２１に差し込まれ、締結部材１８のねじ孔２２に螺合されている。
【００６６】
つまり、ボルト１９と締結部材１８によって、第１、第２の被接合部材１６，１７を相互に係止することができる。
【００６７】
締結部材１８は、第１の被接合部材１６に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００６８】
図３（ｄ）に示すように、ボルト１９に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、第２の被接合部材１７の孔２１内周面に密着し且つ第１の被接合部材１６と締結部材１８に同化するように形作られ、ボルト１９が第１、第２の被接合部材１６，１７を接合している。
【００６９】
ボルト１９を上述したような形状とする際には、裏当て部材２３と接合ツール９を用いる。
【００７０】
裏当て部材２３と接合ツール９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。
【００７１】
接合ツール９は、短円柱状のピン部１０を円柱状のショルダ部１１の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材２３は、ボルト１９の頭部を受ける役割をする。
【００７２】
ボルト１９の頭部が裏当て部材２３に保持されている状態で、ボルト１９の軸部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、図３（ｂ）に示すように、ボルト１９が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００７３】
この後、図３（ｃ）に示すように、ボルト１９に由来する材料が、第２の被接合部材１７の孔２１に密着し、第１の被接合部材１６と締結部材１８に同化する。
【００７４】
更に、図３（ｄ）に示すように、接合ツール９をボルト１９から引き離して、締結部材１８と第１の被接合部材１６に同化したボルト１９の塑性流動部位、及び孔２１に密着したボルト１９の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材１６，１７の接合が完了する。
【００７５】
つまり、第２の被接合部材１７の素材が、鋼などのアルミニウム合金とは物性が著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材１６，１７を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００７６】
また、第２の被接合部材１７の素材がボルト１９と同じアルミニウム合金であれば、ボルト１９に由来する材料が第２の被接合部材１７に同化する。
【００７７】
ねじ孔２２が穿設してある締結部材１８とボルト１９との組み合わせは、これらの部材によって第１、第２の被接合部材１６，１７を相互に係止できるという利点がある。
【００７８】
これに対し、最終的にはボルト１９は締結部材１８に固定されることになるので、締結部材１８とボルト１９に代えて、第２の被接合部材１７に当接可能な頭部を有する軸体、及び単なる孔が穿設してある締結部材の組み合わせも選択肢となり得る。
【００７９】
図４は本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項５、６に対応している。
【００８０】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材２４，２５と、第２の被接合部材２５とは真反対に位置するように第１の被接合部材２４に当接する締結部材２６と、ボルト２７とを備えている。
【００８１】
ボルト２７はアルミニウム合金を素材としている。
【００８２】
第１、第２の被接合部材２４，２５には部材厚み方向に貫通する孔２８，２９が、同軸に穿設してある。
【００８３】
締結部材２６には部材厚み方向に貫通するねじ孔３０が、前記第１、第２の被接合部材２４，２５の孔２８，２９と同軸に位置するように穿設してある。
【００８４】
図４（ａ）に示すように、ボルト２７は、その頭部が第２の被接合部材２５に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材２４，２５の孔２８，２９に差し込まれ、締結部材２６のねじ孔３０に螺合されている。
【００８５】
つまり、ボルト２７と締結部材２６によって、第１、第２の被接合部材２４，２５を相互に係止することができる。
【００８６】
締結部材２６は、第１の被接合部材２４に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【００８７】
図４（ｃ）に示すように、ボルト２７に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、締結部材２６のねじ孔３０の周囲を覆うように形作られ、ボルト２７が第１、第２の被接合部材２４，２５を接合している。
【００８８】
ボルト２７を上述したような形状とする際には、裏当て部材３１と接合ツール３２を用いる。
【００８９】
裏当て部材３１と接合ツール３２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。
【００９０】
接合ツール３２は、円柱状の形をしており、裏当て部材３１は、ボルト２７の頭部を受ける役割をする。
【００９１】
ボルト２７の頭部が裏当て部材３１に保持されている状態で、ボルト２７の軸部に接合ツール３２を回転させながら押し付けると、ボルト２７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【００９２】
この後、図４（ｂ）に示すように、ボルト２７に由来する材料が、締結部材２６のねじ孔３０の周囲を覆う。
【００９３】
更に、図４（ｃ）に示すように、接合ツール３２をボルト２７から引き離して、ねじ孔３０の周囲を覆っているボルト２７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材２４，２５の接合が完了する。
【００９４】
つまり、第１の被接合部材２４の素材と第２の被接合部材２５の素材が、著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材２４，２５を効率よく且つ確実に接合することができる。
【００９５】
ねじ孔３０が穿設してある締結部材２６とボルト２７との組み合わせは、これらの部材によって第１、第２の被接合部材２４，２５を相互に係止できるという利点がある。
【００９６】
これに対し、最終的にはボルト２７は締結部材２６に固定されることになるので、締結部材２６とボルト２７に代えて、第２の被接合部材２５に当接可能な頭部を有する軸体、及び単なる孔が穿設してある締結部材の組み合わせも選択肢となり得る。
【００９７】
図５は本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項７、８に対応している。
【００９８】
この部材接合構造は、面接触するように重ねた板状の第１、第２の被接合部材３３，３４と、第２の被接合部材３４とは真反対に位置するように第１の被接合部材３３に当接する第１の締結部材３５と、第１の被接合部材３３とは真反対に位置するように第２の被接合部材３４に当接する第２の締結部材３６と、ボルト３７とを備えている。
【００９９】
ボルト３７はアルミニウム合金を素材としている。
【０１００】
第１、第２の被接合部材３３，３４には部材厚み方向に貫通する孔３８，３９が、同軸に穿設してある。
【０１０１】
第１、第２の締結部材３５，３６には部材厚み方向に貫通するねじ孔４０，４１が、前記第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９と同軸に位置するように穿設してある。
【０１０２】
図５（ａ）に示すように、ボルト３７は、その頭部が第２の締結部材３６に当接し、軸部が第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９に差し込まれ、第１、第２の締結部材３５，３６のねじ孔４０，４１に螺合されている。
【０１０３】
つまり、ボルト３７と第１、第２の締結部材３５，３６によって、第１、第２の被接合部材３３，３４を相互に係止することができる。
【０１０４】
第１、第２の締結部材３５，３６は、第１、第２の被接合部材３３，３４に溶接などの手法により予め固着しておいてもよい。
【０１０５】
図５（ｃ）に示すように、ボルト３７に由来する材料は摩擦熱と塑性流動によって、第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９内周面、及び第１、第２の締結部材３５，３６のねじ孔４０，４１内周面にそれぞれ密着し且つ第２の締結部材３６のねじ孔４０の周囲を覆うように形作られ、ボルト３７が第１、第２の被接合部材３３，３４を接合している。
【０１０６】
ボルト３７を上述したような形状とする際には、裏当て部材８と接合ツール９を用いる。
【０１０７】
裏当て部材８と接合ツール９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。
【０１０８】
接合ツール９は、短円柱状のピン部１０を円柱状のショルダ部１１の先端面に同軸に連ねた形をしており、また、裏当て部材８は、ボルト３７が螺合された第１の締結部材３５を受ける役割をする。
【０１０９】
第１の締結部材３５が裏当て部材８に保持されている状態で、ボルト３７の頭部に接合ツール９を回転させながら押し付けると、ボルト３７が摩擦熱と塑性流動により軟化する。
【０１１０】
この後、図５（ｂ）に示すように、ボルト３７に由来する材料が、ねじ孔４０，４１のねじ溝に入り込み且つ第１、第２の被接合部材３３，３４の孔３８，３９に密着し、第２の締結部材３６のねじ孔４１の周囲を覆う。
【０１１１】
更に、図５（ｃ）に示すように、接合ツール９をボルト３７から引き離して、ねじ孔４１の周囲を覆っているボルト３７の塑性流動部位、及び孔３８，３９やねじ孔４０，４１に密着したボルト３７の塑性流動部位を硬化させると、第１、第２の被接合部材３３，３４の接合が完了する。
【０１１２】
つまり、第１の被接合部材３３の素材と第２の被接合部材３４の素材が、著しく違う異種材であっても、第１、第２の被接合部材３３，３４を効率よく且つ確実に接合することができる。
【０１１３】
ねじ孔４１が穿設してある締結部材３６とボルト３７との組み合わせは、これらの部材によって第１、第２の被接合部材３３，３４を相互に係止できるという利点がある。
【０１１４】
これに対し、最終的にはボルト３７は締結部材３６に固定されることになるので、第１、第２の締結部材３５，３６とボルト３７に代えて、第２の被接合部材２５に当接可能な頭部を有する軸体、及び単なる孔が穿設してある第１、第２の締結部材の組み合わせも選択肢となり得る。
【０１１５】
なお、本発明の部材接合構造は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、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】
【０１１６】
本発明の部材接合構造は、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】
【０１１７】
【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。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 第１の被接合部材
２ 第２の被接合部材
３ 締結部材
４ ボルト（補助部材）
５ 孔
６ 孔
７ ねじ孔（補助部材係合部位）
１２ 締結部材
１３ ねじ穴（補助部材係合部位）
１６ 第１の被接合部材
１７ 第２の被接合部材
１８ 締結部材
１９ ボルト（補助部材）
２０ 孔
２１ 孔
２２ ねじ孔
２４ 第１の被接合部材
２５ 第２の被接合部材
２６ 締結部材
２７ ボルト（補助部材）
２８ 孔
２９ 孔
３０ ねじ孔
３３ 第１の被接合部材
３４ 第２の被接合部材
３５ 第１の締結部材
３６ 第２の締結部材
３７ ボルト
３８ 孔
３９ 孔
４０ ねじ孔
４１ ねじ孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材係合部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第２の被接合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２】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つボルト螺着部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第２の被接合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３】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結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４】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結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】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の孔の周囲を覆う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】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結部材のねじ孔の周囲を覆うように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項７】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が係合し得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第２の締結部材の孔に入り且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて第１の締結部材の孔に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材の孔の内周面に密着するように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項８】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第１、第２の締結部材に螺合され且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第１、第２の締結部材のねじ孔の内周面に密着する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】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材係合部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第２の被接合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２】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つボルト螺着部位が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第２の被接合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３】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結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４】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結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】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材の孔に入った補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、締結部材の孔の周囲を覆う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】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる締結部材と、頭部が第２の被接合部材に当接し且つ軸部が第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて締結部材に螺合されたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、締結部材のねじ孔の周囲を覆うように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項７】
互いに連なる補助部材挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つ補助部材が係合し得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つ補助部材が入り得る孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第２の締結部材の孔に入り且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれて第１の締結部材の孔に係合された補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材に由来する材料を、第１、第２の締結部材の孔の内周面に密着するように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
【請求項８】
互いに連なるボルト挿入用の孔がそれぞれ穿設してあり且つ面接触するように重ねた第１、第２の被接合部材と、第２の被接合部材とは真反対に位置するように第１の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第１の締結部材と、第１の被接合部材とは真反対に位置するように第２の被接合部材に当接し且つねじ孔が第１、第２の被接合部材の孔に連なる第２の締結部材と、第１、第２の締結部材に螺合され且つ第１、第２の被接合部材の孔に差し込まれたボルトとを備え、摩擦熱と塑性流動によりボルトに由来する材料を、第１、第２の締結部材のねじ孔の内周面に密着する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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１３７０６７（Ｐ２００８−１３７０６７Ａ）
【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２００７−１５５５８（Ｐ２００７−１５５５８）
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【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２５日（２００７．１．２５）
【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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