部材接合構造

【課題】厚み寸法が小さい部材の相互の接合や、素材が異なる部材の相互の接合に適した部材接合構造を提供する。
【解決手段】ナット１と、予め穿設してある孔２がねじ孔に連なるようにナット１に重ねた第１の部材３と、孔２に被さるように第１の部材３に重ねた第２の部材４とを備える。
接合ツール５を用いて、第２の部材４に由来する材料を摩擦熱と塑性流動により、第１の部材３の孔２、並びにナット１のねじ孔に入り込むように形作る。

【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に開示してある手法は、厚み寸法が小さい部材を相互に接合することは考慮していないし、素材が異なる部材を相互に接合することはできない。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、厚み寸法が小さい部材の相互の接合や、素材が異なる部材の相互の接合に適した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、一端に開口を有し且つ当該開口の壁面に周方向に延びる溝が設けてある被嵌合部材と、予め穿設してある孔が前記開口に連なるように被嵌合部材に重ねた第１の部材と、前記孔に被さるように第１の部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第２の部材に由来する材料を、第１の部材の孔、並びに被嵌合部材の開口に入り込むように形作った構成を採る。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、一端に開口を有し且つ当該開口の壁面に周方向に延びる溝が設けてある被嵌合部材と、前記開口に被さるように被嵌合部材に重ねた第１の部材と、当該第１の部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を、被嵌合部材の開口に入り込むように形作った構成を採る。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、一端に開口を有する被同化部材と、前記開口に被さるように被同化部材に重ねた第１の部材と、当該第１の部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を、被同化部材の開口の周囲に同化させた構成を採る。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、開口を有する第１の部材と、壁面に周方向に延びる溝を設けてある孔が前記開口に連なるように第１の部材に重ねた被嵌合部材と、前記孔に被さるように被嵌合部材に重ねた第２の部材とを備え、被嵌合部材を第１の部材に固着しておき、摩擦熱と塑性流動により第２の部材を、被嵌合部材の開口に入り込むように形作った構成を採る。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、第１の部材と、孔を有し且つ前記第１の部材に重ねた被同化部材と、前記孔に被さるように被同化部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第２の部材を、被同化部材の開口の周囲、及び第１の部材に同化させた構成を採る。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、第１の部材と、壁面に周方向に延びる溝が設けてある孔を有し且つ前記第１の部材に重ねた被嵌合部材と、前記孔に被さるように被嵌合部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第２の部材、及び第１の部材を、被嵌合部材の開口に入り込む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、被嵌合部材にナットを用い、請求項８に記載の発明では、被同化部材にナットを用いる。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
（１）請求項１に記載の発明では、第２の部材と被嵌合部材とで第１の部材を挾持し、摩擦熱と塑性流動により第２の部材に由来する材料を被嵌合部材の溝に係合させるので、第１、第２の部材の厚み寸法が小さい場合でも、あるいは第１、第２の部材の素材が異なっていたとしても、双方を効率よく確実に接合することができる。
【００１７】
（２）請求項２に記載の発明では、第２の部材と被同化部材とで第１の部材を挾持し、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を被嵌合部材の溝に係合させるので、第１、第２の部材の厚み寸法が小さい場合でも、双方を効率よく確実に接合することができる。
【００１８】
（３）請求項３に記載の発明では、第２の部材と被同化部材とで第１の部材を挾持し、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を被同化部材に同化させるので、第１、第２の部材の厚み寸法が小さい場合でも、双方を効率よく確実に接合することができる。
【００１９】
（４）請求項４に記載の発明では、第１の部材に固着してある被嵌合部材に第２の部材を重ね、摩擦熱と塑性流動により第２の部材に由来する材料を被嵌合部材の溝に係合させるので、第１、第２の部材の厚み寸法が小さい場合でも、あるいは第１、第２の部材の素材が異なっていたとしても、双方を効率よく確実に接合することができる。
【００２０】
（５）請求項５に記載の発明では、第１、第２の部材で被同化部材を挾持し、摩擦熱と塑性流動により第２の部材に由来する材料を被同化部材と第１の部材に同化させるので、第１、第２の部材の厚み寸法が小さい場合でも、双方を効率よく確実に接合することができる。
【００２１】
（６）請求項６に記載の発明では、第１、第２の部材で被嵌合部材を挾持し、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を被嵌合部材の溝に係合させるので、第１、第２の部材の厚み寸法が小さい場合でも、あるいは第１、第２の部材の素材が異なっていたとしても、双方を効率よく確実に接合することができる。
【００２２】
（７）請求項７、請求項８に記載の発明では、被嵌合部材、または被同化部材に規格品のナットを用いることで、コストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２４】
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、７に対応している。
【００２５】
この部材接合構造は、ナット１と、予め穿設してある孔２がねじ孔に連なるようにナット１に重ねた第１の部材３と、前記孔２に被さるように第１の部材３に重ねた第２の部材４とを備え、第１の部材３は第２の部材４に比べて薄い。
【００２６】
第２の部材４はアルミニウム合金を素材としているが、ナット１、第１の部材３は特に素材を限定せず、例えば、アルミニウム合金、鋼のいずれであってもよい。
【００２７】
図１（ｃ）に示すように、第２の部材４に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、第１の部材３の孔２、並びにナット１のねじ孔に入り込むように形作られ、第２の部材４とナット１とで第１の部材３を挾持している。
【００２８】
第２の部材４を上述したような形状とする際には、例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような接合ツール５を用いる。
【００２９】
接合ツール５は、ナット１のねじ孔や第１の部材３の孔２に対して外径が小さい円柱状のピン部６を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部７の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部６の全長は、第１、第２の部材３，４の厚みの合計に対して若干短い。
【００３０】
接合ツール５の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【００３１】
まず、裏当て部材８にナット１を載せ、第１の部材３と第２の部材４を重ね合わせる。
【００３２】
ナット１、第１の部材３の素材が同じである場合には、双方を溶接で固着しておいてもよい。
【００３３】
次いで、接合ツール５を回転させながら、そのピン部６を第２の部材４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６が徐々にめり込む。
【００３４】
やがて、摩擦熱と塑性流動により軟化した第２の部材４に由来する材料が、第１の部材３の孔２からナット１のねじ孔へと押し込まれるとともに当該ねじ孔の内周面に圧着され、最終的には、接合ツール５のショルダ部７端面が第２の部材４に押し付けられた状態となる。
【００３５】
更に、接合ツール５を第２の部材４から引き離し、当該第２の部材４の塑性流動部位と、塑性流動を呈してナット１のねじ孔に押し込まれた第２の部材４に由来する材料とを硬化させると、当該材料がねじ溝に嵌合し、ナット１から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材３，４の接合が完了する。
【００３６】
接合ツール５のピン部６が抜け出た後の第２の部材４の穴９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。
【００３７】
また、ナット１に代えて、開口の壁面に平行溝を有する被嵌合部材、もしくは袋ナットなどを用いてもよい。
【００３８】
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、７に対応している。
【００３９】
この部材接合構造は、ナット１と、予め穿設してある孔１０がねじ孔に連なるようにナット１に重ねた第１の部材１１と、前記孔１０に被さるように第１の部材１１に重ねた第２の部材１２とを備え、第１、第２の部材１１，１２は厚みが等しい。
【００４０】
第２の部材１２はアルミニウム合金を素材としているが、ナット１、第１の部材１１は特に素材を限定せず、例えば、アルミニウム合金、鋼のいずれであってもよい。
【００４１】
図２（ｃ）に示すように、第２の部材１２に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、第１の部材１１の孔１０、並びにナット１のねじ孔に入り込むように形作られ、第２の部材１２とナット１とで第１の部材１１を挾持している。
【００４２】
第２の部材１２を上述したような形状とする際には、例えば、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すような接合ツール１３を用いる。
【００４３】
接合ツール１３は、ナット１のねじ孔や第１の部材１１の孔１０に対して外径が小さい円柱状のピン部１４を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部１５の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部１４の全長は、ナット１、第１、第２の部材１１，１２の厚みの合計に対して若干短い。
【００４４】
接合ツール１３の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【００４５】
まず、裏当て部材８にナット１を載せ、第１の部材１１と第２の部材１２を重ね合わせる。
【００４６】
ナット１、第１の部材１１の素材が同じである場合には、双方を溶接で固着しておいてもよい。
【００４７】
次いで、接合ツール１３を回転させながら、そのピン部１４を第２の部材１２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１４が徐々にめり込む。
【００４８】
やがて、摩擦熱と塑性流動により軟化した第２の部材１２に由来する材料が、第１の部材１１の孔１０からナット１のねじ孔へと押し込まれるとともに当該ねじ孔の内周面に圧着され、最終的には、接合ツール１３のショルダ部１５端面が第２の部材１２に押し付けられた状態となる。
【００４９】
更に、接合ツール１３を第２の部材１２から引き離し、当該第２の部材１２の塑性流動部位と、塑性流動を呈してナット１のねじ孔に押し込まれた第２の部材１２に由来する材料とを硬化させると、当該材料がねじ溝に嵌合し、ナット１から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１１，１２の接合が完了する。
【００５０】
接合ツール１３のピン部１４が抜け出た後の第２の部材１２の穴１６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。
【００５１】
また、ナット１に代えて、開口の壁面に平行溝を有する被嵌合部材、もしくは袋ナットなどを用いてもよい。
【００５２】
図３は本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項２、７に対応している。
【００５３】
この部材接合構造は、ナット１と、ねじ孔に被さるようにナット１に重ねた第１の部材１７と、当該第１の部材１７に重ねた第２の部材１８とを備え、第１、第２の部材１７，１８は厚みが等しい。
【００５４】
第１、第２の部材１７，１８はアルミニウム合金を素材としているが、ナット１は特に素材を限定せず、例えば、アルミニウム合金、鋼のいずれであってもよい。
【００５５】
図３（ｃ）に示すように、第１、第２の部材１７，１８に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、ナット１のねじ孔に入り込むように形作られ、第２の部材１８とナット１とで第１の部材１７を挾持している。
【００５６】
第１、第２の部材１７，１８を上述したような形状とする際には、例えば、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すような接合ツール５を用いる。
【００５７】
接合ツール５は、ナット１のねじ孔に対して外径が小さい円柱状のピン部６を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部７の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部６の全長は、第１、第２の部材１７，１８の厚みの合計に対して若干短い。
【００５８】
接合ツール５の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【００５９】
まず、裏当て部材８にナット１を載せ、第１の部材１７と第２の部材１８を重ね合わせる。
【００６０】
ナット１、第１の部材１７の素材が同じである場合には、双方を溶接で固着しておいてもよい。
【００６１】
次いで、接合ツール５を回転させながら、そのピン部６を第２の部材１８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６が徐々にめり込む。
【００６２】
やがて、接合ツール５のピン部６は第２の部材１８を突き抜けて第１の部材１７に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部６が徐々にめり込み、接合ツール５のピン部６の周囲に、第１、第２の部材１７，１８に由来する材料の同化層１９が軟化した状態で生じる。
【００６３】
この同化層１９が、ナット１のねじ孔へと押し込まれるとともに当該ねじ孔の内周面に圧着され、最終的には、接合ツール５のショルダ部７端面が第２の部材１８に押し付けられた状態となる。
【００６４】
更に、接合ツール５を第２の部材１８から引き離し、同化層１９を硬化させると、当該同化層１９がねじ溝に嵌合し、ナット１から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１７，１８の接合が完了する。
【００６５】
接合ツール５のピン部６が抜け出た後の第２の部材１８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。
【００６６】
また、ナット１に代えて、開口の壁面に平行溝を有する被嵌合部材、もしくは袋ナットなどを用いてもよい。
【００６７】
図４は本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項３、８に対応している。
【００６８】
この部材接合構造は、ナット１と、ねじ孔に被さるようにナット１に重ねた第１の部材１７と、当該第１の部材１７に重ねた第２の部材１８とを備え、第１、第２の部材１７，１８は厚みが等しい。
【００６９】
ナット１、第１、第２の部材１７，１８はいずれもアルミニウム合金を素材としている。
【００７０】
図４（ｃ）に示すように、第１、第２の部材１７，１８に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、ナット１に由来する材料とともに同化層２１を形作り、ナット１、及び第１、第２の部材１７，１８の一体化を図っている。
【００７１】
第１、第２の部材１７，１８を上述したような形状とする際には、例えば、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すような接合ツール１３を用いる。
【００７２】
接合ツール１３は、ナット１のねじ孔に対して外径が小さい円柱状のピン部１４を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部１５の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部１４の全長は、ナット１、第１、第２の部材１７，１８の厚みの合計に対して若干短い。
【００７３】
接合ツール１３の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【００７４】
まず、裏当て部材８にナット１を載せ、第１の部材１７と第２の部材１８を重ね合わせる。
【００７５】
次いで、接合ツール１３を回転させながら、そのピン部１４を第２の部材１８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１４が徐々にめり込む。
【００７６】
やがて、接合ツール１３のピン部１４は第２の部材１８を突き抜けて第１の部材１７に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部１４が徐々にめり込み、接合ツール１３のピン部１４の周囲に第１、第２の部材１７，１８に由来する材料の同化層２１が軟化した状態で生じる。
【００７７】
この同化層２１は、ナット１のねじ孔の周囲に由来する材料をも巻き込み、最終的には、接合ツール１３のショルダ部１５端面が第２の部材１８に押し付けられた状態となる。
【００７８】
更に、接合ツール１３を第２の部材１８から引き離して同化層２１を硬化させ、ナット１から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１７，１８の接合が完了する。
【００７９】
接合ツール１３のピン部１４が抜け出た後の第２の部材１８の穴２２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。
【００８０】
また、ナット１の代わりに、開口の壁面に平行溝を有する被同化部材、袋ナット、あるいは、ナット１のねじ孔の周囲に由来する材料が同化層２１に巻き込まれることに基づき、開口の内壁に溝がない部材を用いるようにしてもよい。
【００８１】
図５は本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項４、７に対応している。
【００８２】
この部材接合構造は、予め孔１０が穿設してある第１の部材１１と、ねじ孔が当該孔１０に連なるように第１の部材１１に重ねたナット１と、ねじ孔に被さるようにナット１に重ねた第２の部材１２とを備えている。
【００８３】
第２の部材１２はアルミニウム合金を素材としているが、ナット１、第１の部材１１は、アルミニウム合金以外の互いに共通する素材とし、ナット１は第１の部材１１に溶接などの手法で固着してある。
【００８４】
図５（ｃ）に示すように、第２の部材１２に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、ナット１のねじ孔、並びに第１の部材１１の孔１０に入り込むように形作られている。
【００８５】
第２の部材１２を上述したような形状とする際には、例えば、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すような接合ツール１３を用いる。
【００８６】
接合ツール１３は、ナット１のねじ孔や第１の部材１１の孔１０に対して外径が小さい円柱状のピン部１４を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部１５の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部１４の全長は、ナット１、第１、第２の部材１１，１２の厚みの合計に対して若干短い。
【００８７】
接合ツール１３の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【００８８】
まず、裏当て部材８に第１の部材１１を載せ、既に第１の部材１１に固着してあるナット１に第２の部材１２を重ね合わせる。
【００８９】
次いで、接合ツール１３を回転させながら、そのピン部１４を第２の部材１２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１４が徐々にめり込む。
【００９０】
やがて、摩擦熱と塑性流動により軟化した第２の部材１２に由来する材料が、ナット１のねじ孔から第１の部材１１の孔１０へと押し込まれるとともに当該ねじ孔の内周面に圧着され、最終的には、接合ツール１３のショルダ部１５端面が第２の部材１２に押し付けられた状態となる。
【００９１】
更に、接合ツール１３を第２の部材１２から引き離し、当該第２の部材１２の塑性流動部位と、塑性流動を呈してナット１のねじ孔に押し込まれた第２の部材１２に由来する材料とを硬化させると、当該材料がねじ溝に嵌合し、第１の部材１１から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１１，１２の接合が完了する。
【００９２】
接合ツール１３のピン部１４が抜け出た後の第２の部材１２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。
【００９３】
また、ナット１の代わりに、開口の壁面に平行溝を有する被嵌合部材を用いるようにしてもよい。
【００９４】
図６は本発明の部材接合構造の第６の例であり、請求項５、８に対応している。
【００９５】
この部材接合構造は、予め孔１０が穿設してある第１の部材１１と、ねじ孔が当該孔１０に連なるように第１の部材１１に重ねたナット１と、ねじ孔に被さるようにナット１に重ねた第２の部材１２とを備えている。
【００９６】
ナット１、第１、第２の部材１１，１２はいずれもアルミニウム合金を素材としている。
【００９７】
図６（ｃ）に示すように、第２の部材１２に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、ナット１に由来する材料、並びに第１の部材１１に由来する材料とともに同化層２４を形作り、ナット１、及び第１、第２の部材１１，１２の一体化を図っている。
【００９８】
第２の部材１２を上述したような形状とする際には、例えば、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すような接合ツール１３を用いる。
【００９９】
接合ツール１３は、ナット１のねじ孔や第１の部材１１の孔１０に対して外径が小さい円柱状のピン部１４を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部１５の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部１４の全長は、ナット１、第１、第２の部材１１，１２の厚みの合計に対して若干短い。
【０１００】
接合ツール１３の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【０１０１】
まず、裏当て部材８に第１の部材１１を載せ、既に第１の部材１１に固着してあるナット１に第２の部材１２を重ね合わせる。
【０１０２】
次いで、接合ツール１３を回転させながら、そのピン部１４を第２の部材１２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１４が徐々にめり込む。
【０１０３】
やがて、摩擦熱と塑性流動により軟化した第２の部材１２に由来する材料が、ナット１のねじ孔から第１の部材１１の孔１０へと押し込まれるとともに、接合ツール１３のピン部１４の周囲に第２の部材１２に由来する材料とナット１のねじ孔の周囲に由来する材料の同化層２４が軟化した状態で生じる。
【０１０４】
この同化層２４は、第１の部材１１の孔１０の周囲に由来する材料をも巻き込み、最終的には、接合ツール１３のショルダ部１５端面が第２の部材１２に押し付けられた状態となる。
【０１０５】
更に、接合ツール１３を第２の部材１２から引き離して同化層２４を硬化させ、第１の部材１１から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１１，１２の接合が完了する。
【０１０６】
接合ツール１３のピン部１４が抜け出た後の第２の部材１２の穴２５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。
【０１０７】
また、ナット１の代わりに、開口の壁面に平行溝を有する被同化部材、あるいは、ナット１のねじ孔の周囲に由来する材料が同化層２４に巻き込まれることに基づき、開口の内壁に溝がない部材を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
図７は本発明の部材接合構造の第７の例であり、請求項６、７に対応している。
【０１０９】
この部材接合構造は、第１の部材１７と、当該第１の部材１７に重ねたナット１と、ねじ孔に被さるようにナット１に重ねた第２の部材１８とを備えている。
【０１１０】
第１、第２の部材１７，１８はアルミニウム合金を素材とし、ナット１、第１の部材１７は特に素材を限定せず、例えば、アルミニウム合金、鋼のいずれであってもよい。
【０１１１】
図７（ｃ）に示すように、第２の部材１８、及び第１の部材１７に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、ナット１のねじ孔に入り込むように形作られている。
【０１１２】
第１、第２の部材１７，１８を上述したような形状とする際には、例えば、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すような接合ツール１３を用いる。
【０１１３】
接合ツール１３は、ナット１のねじ孔に対して外径が小さい円柱状のピン部１４を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部１５の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部１４の全長は、ナット１、第１、第２の部材１７，１８の厚みの合計に対して若干短い。
【０１１４】
接合ツール１３の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【０１１５】
まず、裏当て部材８に第１の部材１７とナット１を順に載せ、当該ナット１に第２の部材１８を重ね合わせる。
【０１１６】
次いで、接合ツール１３を回転させながら、そのピン部１４を第２の部材１８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１４が徐々にめり込む。
【０１１７】
やがて、摩擦熱と塑性流動により軟化した第２の部材１８に由来する材料が、ナット１のねじ孔の内周面に圧着されるとともに、ピン部１４が第１の部材１７に到達し、摩擦熱と塑性流動により軟化した第１の部材１７に由来する材料も、ナット１のねじ孔の内周面に圧着され、最終的には、接合ツール１３のショルダ部１５端面が第２の部材１２に押し付けられた状態となる。
【０１１８】
更に、接合ツール１３を第２の部材１８から引き離し、第１の部材１７、及び第２の部材１８の塑性流動部位と、塑性流動を呈してナット１のねじ孔に押し込まれた第１、第２の部材１７，１８に由来する材料を硬化させると、当該材料がねじ溝に嵌合し、第１の部材１７から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１７，１８の接合が完了する。
【０１１９】
接合ツール１３のピン部１４が抜け出た後の第２の部材１８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。
【０１２０】
また、ナット１の代わりに、開口の壁面に平行溝を有する被嵌合部材を用いるようにしてもよい。
【０１２１】
図８は本発明の部材接合構造の第８の例であり、請求項５、８に対応している。
【０１２２】
この部材接合構造は、第１の部材１７と、当該第１の部材１７に重ねたナット１と、ねじ孔に被さるようにナット１に重ねた第２の部材１８とを備えている。
【０１２３】
ナット１、第１、第２の部材１７，１８はいずれもアルミニウム合金を素材としている。
【０１２４】
図８（ｃ）に示すように、第２の部材１８に由来する材料は摩擦熱と塑性流動により、ナット１に由来する材料、並びに第１の部材１７に由来する材料とともに同化層２７を形作り、ナット１、及び第１、第２の部材１７，１８の一体化を図っている。
【０１２５】
第１、第２の部材１７，１８を上述したような形状とする際には、例えば、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すような接合ツール１３を用いる。
【０１２６】
接合ツール１３は、ナット１のねじ孔に対して外径が小さい円柱状のピン部１４を、それよりも外径が大きい円柱状のショルダ部１５の先端面に同軸に連ねた形をしており、ピン部１４の全長は、ナット１、第１、第２の部材１７，１８の厚みの合計に対して若干短い。
【０１２７】
接合ツール１３の素材には、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を用いている。
【０１２８】
まず、裏当て部材８に第１の部材１７とナット１を順に載せ、当該ナット１に第２の部材１８を重ね合わせる。
【０１２９】
次いで、接合ツール１３を回転させながら、そのピン部１４を第２の部材１８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１４が徐々にめり込む。
【０１３０】
やがて、摩擦熱と塑性流動により軟化した第２の部材１８に由来する材料が、ナット１のねじ孔へと押し込まれるとともに、ピン部１４が第１の部材１７に到達し、接合ツール１３のピン部１４の周囲に第１、第２の部材１７，１８に由来する材料の同化層２７が軟化した状態で生じる。
【０１３１】
この同化層２７は、ナット１のねじ孔の周囲に由来する材料をも巻き込み、最終的には、接合ツール１３のショルダ部１５端面が第２の部材１８に押し付けられた状態となる。
【０１３２】
更に、接合ツール１３を第２の部材１８から引き離して同化層２７を硬化させ、第１の部材１７から裏当て部材８を引き離すことにより、第１、第２の部材１７，１８の接合が完了する。
【０１３３】
接合ツール１３のピン部１４が抜け出た後の第２の部材１８の穴２８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。
【０１３４】
また、ナット１の代わりに、開口の壁面に平行溝を有する被同化部材、あるいは、ナット１のねじ孔の周囲に由来する材料が同化層２７に巻き込まれることに基づき、開口の内壁に溝がない部材を用いるようにしてもよい。
【０１３５】
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、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】
【０１３６】
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】
【０１３７】
【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の第７の例の施工手順を示す概念図である。
【図８】本発明の部材接合構造の第８の例の施工手順を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１ナット（被嵌合部材／被同化部材）
２孔
３第１の部材
４第２の部材
１０孔
１１第１の部材
１２第２の部材
１７第１の部材
１８第２の部材
１９同化層
２１同化層
２４同化層
２７同化層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に開口を有し且つ当該開口の壁面に周方向に延びる溝が設けてある被嵌合部材と、予め穿設してある孔が前記開口に連なるように被嵌合部材に重ねた第１の部材と、前記孔に被さるように第１の部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第２の部材に由来する材料を、第１の部材の孔、並びに被嵌合部材の開口に入り込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２】
一端に開口を有し且つ当該開口の壁面に周方向に延びる溝が設けてある被嵌合部材と、前記開口に被さるように被嵌合部材に重ねた第１の部材と、当該第１の部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を、被嵌合部材の開口に入り込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３】
一端に開口を有する被同化部材と、前記開口に被さるように被同化部材に重ねた第１の部材と、当該第１の部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第１、第２の部材に由来する材料を、被同化部材の開口の周囲に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
【請求項４】
開口を有する第１の部材と、壁面に周方向に延びる溝を設けてある孔が前記開口に連なるように第１の部材に重ねた被嵌合部材と、前記孔に被さるように被嵌合部材に重ねた第２の部材とを備え、被嵌合部材を第１の部材に固着しておき、摩擦熱と塑性流動により第２の部材を、被嵌合部材の開口に入り込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５】
第１の部材と、孔を有し且つ前記第１の部材に重ねた被同化部材と、前記孔に被さるように被同化部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第２の部材を、被同化部材の開口の周囲、及び第１の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６】
第１の部材と、壁面に周方向に延びる溝が設けてある孔を有し且つ前記第１の部材に重ねた被嵌合部材と、前記孔に被さるように被嵌合部材に重ねた第２の部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により第２の部材、及び第１の部材を、被嵌合部材の開口に入り込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７】
被嵌合部材にナットを用いた請求項１、２、４のいずれかに記載の部材接合構造。
【請求項８】
被同化部材にナットを用いた請求項３、５のいずれかに記載の部材接合構造。

【図１】