部材接合構造
【課題】部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できるようにする。
【解決手段】山形材よりなる第１の被接合部材１１の孔１６、四角筒状の主部材１０の孔１４，１５、山形材よりなる第２の被接合部材１２の孔１７のそれぞれに単一の補助部材１３を差し込む。
補助部材１３の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第１の被接合部材１１を厚み方向に挟むように形作り、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第２の被接合部材１２を厚み方向に挟むように形作る。
【解決手段】山形材よりなる第１の被接合部材１１の孔１６、四角筒状の主部材１０の孔１４，１５、山形材よりなる第２の被接合部材１２の孔１７のそれぞれに単一の補助部材１３を差し込む。
補助部材１３の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第１の被接合部材１１を厚み方向に挟むように形作り、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第２の被接合部材１２を厚み方向に挟むように形作る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空部材の端部同士を突き合わせ状態に接合して固定する際、あるいは中空部材に被接合部材を接合により固定する際に、中空部材を変形させることなく、高い強度で接合できるようにした部材接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界においては、燃費向上などを目指して車両の軽量化を図る観点から、アルミニウム合金などの軽量素材が積極的に採用されるようになってきており、このため、アルミニウム合金材と鋼材とのように溶接が困難な異種材料同士の接合技術の重要性が高まっている。
【０００３】
一方、車体を構成するリーンホースメントなどの骨組部材や容器状物のように内部に空間を有する中空部材の端部同士を突き合わせ状態に固定する要求、または中空部材に所要目的の被接合部材を固定する要求があり、このような場合には、ボルトによる締結、接着剤による接着、溶接などの方法が用いられてきた。
【０００４】
しかし、ボルトによる締結では、ボルトの締め付けによって中空部材が変形してしまう問題があるために強固な締結ができず、しかも中空部材の外観形状が悪化して製品の品質が低下するという問題がある。また、接着剤による接着では、中空部材同士の面精度による隙間の管理などをしっかりと行わないと、充分な固定強度を得ることが困難であるため、大きな荷重を支持する部材の固定には不向きである。従って、中空部材の固定には、ようせつによる固定が一般に用いられてきた。
【０００５】
図１０〜図１４は、矩形断面形状を有する第１の中空部材１の端部１ａと第２の中空部材２の端部２ａとを付き合わせ状態で固定する従来の一例を示したものである。図１０、図１１に示すように、中空部材１，２の内部に嵌合可能な矩形断面形状を有する所要長さの接続材料３を設け、該接続材料３を長さ方向の中間部位置まで一方の中空部材１の内部に嵌合させた状態にして、中空部材１と接続材料３とを栓溶接などにより溶接固定点４ａで固定し、更に、前記中空部材１の端部と前記接続材料３の外面とを片面からの溶接かせ可能なアーク溶接を用いて線状の溶接固定部５により固定する。４’は中空部材１，２に予め形成される栓溶接用の孔である。
【０００６】
続いて、図１０に示すように中空部材１に固定されて突出している接続材料３に、他方の中空部材２を嵌合させ、図１２に示すように中空部材２と接続材料３とを栓溶接などにより溶接固定点４ｂにて固定し、続いて、中空部材１，２の端部１ａ，２ａ間に開先（図示せず）を形成して該開先を片面からの溶接が可能なアーク溶接を用いて線状の固定溶接部６により低しており、これによって中空部材１，は付き合わせ状態に接合される。
【０００７】
また、図１３、図１４は矩形断面形状を有する中空部材１の端部１ａと中空部材２の端部２ａとを突き合わせ状態に固定する従来の例を示したものである。図１３では中空部材１，２の端部１ａ，２ａ同市を突き合わせた状態において、中空部材１，２の端部１ａ，２ａに跨って延びる長さの接続板７を中空部材１，２の周囲の４面に沿って配置し、各接続板７を栓溶接などにより溶接固定点４ａ，４ｂにて中空部材１，２に固定し、更に、接続板７の全周囲を片面からの溶接が可能なアーク溶接を用いて溶接固定部８により固定しており、これによって中空部材１，２は突き合わせ状態に接合される。
【０００８】
一方、近年、非溶融の状態で部材同士を固定する方法として摩擦攪拌接合があり、一例としては、円形に曲げたアルミニウム板材の突き合わせ部を摩擦攪拌接合して、接合部に欠陥がない良好な製品を得るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−０９４１７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０〜図１２、及び図１３、図１４ に示すように、中空部材１，２の端部同士を溶接によって突き合わせ状態に固定する従来の方法においては、以下のような問題を有していた。
【００１０】
すなわち、中空部材１，２に接続材料３または接続板７を溶接することによって中空部材１，２同士を固定しているため、固定する中空部材１，２及び接続材料３または接続板７は同種材料に限られ、異種材料の固定は困難であるという問題がある。また、溶接固定部５，６，８の長い溶接によって歪みが発生しやすく、この歪みを修正するために手数と時間が掛かり、従って品質、生産性、コストの面で問題があった。更に、図 に示すように、中空部材１，２に接続材料３を差し込む方法では、中空部材１，２と接続材料３との間に隙間が必要であり、この隙間を介して中空部材１，２と接続材料３を溶接することになるため、溶接強度の低下や、品質のばらつきなどの問題が生じる。
【００１１】
一方、上記特許文献１に示されるように、摩擦攪拌接合方法を用いることも考えられるが、特許文献１は、円形に曲げたアルミニウム板材の端部同士を突き合わせてその突き合わせ部を摩擦攪拌接合することによって筒体を構成するものである。つまり、中空部材同士を長手方向に突き合わせた状態において高い強度で接合することができ、あるいは中空部材に被接合部材を高い強度で接合することができる技術は、従来存在していなかった。
【００１２】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、部材相互の接合と中空部材の補強を高い強度で同時に達成できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第２の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材に同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第２の被接合部材に同化させた構成を採る。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第２の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第１の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、被接合部材に同化させた構成を採る。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜４に記載の発明の応用例で、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、第１、第２の被接合部材を二つの主部材のそれぞれに対して補助部材を用いて締結した構成を採る。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項５〜８に記載の発明の応用例で、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、被接合部材を二つの主部材のそれぞれに対して筒状補助部材を用いて締結した構成を採る。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【００２４】
（１）請求項１に記載の発明では、補助部材の一端部分を、主部材、及び第１の被接合部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分を、主部材、及び第２の被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２５】
（２）請求項２に記載の発明では、補助部材の一端部分を、主部材、及び第１の被接合部材に同化させ、補助部材の他端部分を、主部材、及び第２の被接合部材に同化させたので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２６】
（３）請求項３に記載の発明では、補助部材の一端部分を、主部材に同化させるとともに、第１の被接合部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分を、主部材に同化させるとともに、第２の被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２７】
（４）請求項４に記載の発明では、補助部材の一端部分を、第１の被接合部材に同化させるとともに、主部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分を、第２の被接合部材に同化させるとともに、主部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２８】
（５）請求項５に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、主部材、及び被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２９】
（６）請求項６に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、主部材、及び被接合部材に同化させたので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３０】
（７）請求項７に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、主部材に同化させるとともに、被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３１】
（８）請求項８に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、被接合部材に同化させるとともに、主部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３２】
（９）請求項９に記載の発明では、端部を突き合わせた二つの主部材に、補助部材を用いて第１、第２の被接合部材を締結するので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３３】
（１０）請求項１０に記載の発明では、端部を突き合わせた二つの主部材に、筒状補助部材を用いて第１、第２の被接合部材を締結するので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００３５】
図１は本発明の本発明の部材接合構造の第１の例であり、請求項１、請求項９に対応している。
【００３６】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材１０と、当該主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材１１と、当該第１の被接合部材１１が当接していない主部材１０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材１２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材１０、第１の被接合部材１１、第２の被接合部材１２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。
【００３７】
主部材１０、第１の被接合部材１１、並びに第２の被接合部材１２には、二ヶ所に合計４個の孔１４，１５，１６，１７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材１１の孔１６、主部材１０の孔１４，１５、第２の被接合部材１２の孔１７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図１の上側参照）。
【００３８】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第１の被接合部材１１の孔１６，１４の周囲を厚み方向に挟むように形作られ、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第２の被接合部材１２の孔１５，１７の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図１の下側参照）。
【００３９】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、主部材１０、及び第１の被接合部材１１の孔１４，１６の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第１の被接合部材１１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００４０】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、主部材１０、及び第２の被接合部材１２の孔１５，１７の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第２の被接合部材１２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材１０の変形を防ぐための補強要素になる。
【００４１】
また、既に主部材１０が接合されている第１、第２の被接合部材１１，１２に、主部材１０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材１１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材１０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００４２】
図９に示すように二つの主部材１０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材１１と第２の被接合部材１２とを、二つの主部材１０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００４３】
図２は本発明の本発明の部材接合構造の第２の例であり、請求項２、請求項９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。
【００４４】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材３０と、当該主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材３１と、当該第１の被接合部材３１が当接していない主部材３０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材３２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。主部材３０、第１の被接合部材３１、第２の被接合部材３２、補助部材１３は、アルミニウム合金を素材としている。
【００４５】
主部材３０、第１の被接合部材３１、並びに第２の被接合部材３２には、二ヶ所に合計４個の孔３４，３５，３６，３７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材３１の孔３６、主部材３０の孔３４，３５、第２の被接合部材３２の孔３７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図２の上側参照）。
【００４６】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０、及び第１の被接合部材３１に混じり合って同化層３３を形成し、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０、及び第２の被接合部材３２に混じり合って同化層３３を形成している（図２の下側参照）。
【００４７】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、主部材３０、及び第１の被接合部材３１に由来する材料が混じり合い、孔３４，３６を塞ぐ。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第１の被接合部材３１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００４８】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、主部材３０、及び第２の被接合部材３２に由来する材料が混じり合い、孔３５，３７を塞ぐ。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第２の被接合部材３２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材３０の変形を防ぐための補強要素になる。
【００４９】
また、既に主部材３０が接合されている第１、第２の被接合部材３１，３２に、主部材３０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材３１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材３０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００５０】
図９に示すように二つの主部材３０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２とを、二つの主部材３０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００５１】
図３は本発明の本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項３、請求項９に対応し、図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００５２】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材３０と、当該主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材１１と、当該第１の被接合部材１１が当接していない主部材３０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材１２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。主部材３０、補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、第１の被接合部材１１、第２の被接合部材１２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。
【００５３】
主部材３０、第１の被接合部材１１、並びに第２の被接合部材１２には、二ヶ所に合計４個の孔３４，３５，１６，１７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材１１の孔１６、主部材３０の孔３４，３５、第２の被接合部材１２の孔１７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図３の上側参照）。
【００５４】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０に混じり合って同化層３３を形成するとともに、第１の被接合部材１１の孔１６の周囲を厚み方向に挟むように形作られ、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０に混じり合って同化層３３を形成するとともに、第２の被接合部材１２の孔１７の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図３の下側参照）。
【００５５】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び主部材３０に由来する材料が混じり合い、孔３４を塞ぎ、第１の被接合部材１１の孔１６の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第１の被接合部材１１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００５６】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び主部材３０に由来する材料が混じり合い、孔３５を塞ぎ、第２の被接合部材１２の孔１７の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第２の被接合部材１２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材３０の変形を防ぐための補強部材になる。
【００５７】
また、既に主部材３０が接合されている第１、第２の被接合部材１１，１２に、主部材３０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材１１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材３０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００５８】
図９に示すように二つの主部材３０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材１１と第２の被接合部材１２とを、二つの主部材３０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００５９】
図４は本発明の本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項４、請求項９に対応し、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００６０】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材１０と、当該主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材３１と、当該第１の被接合部材３１が当接していない主部材１０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材３２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。第１の被接合部材３１、第２の被接合部材３２、補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材１０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。
【００６１】
主部材１０、第１の被接合部材３１、並びに第２の被接合部材３２には、二ヶ所に合計４個の孔１４，１５，３６，３７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材３１の孔３６、主部材１０の孔１４，１５、第２の被接合部材３２の孔３７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図４の上側参照）。
【００６２】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により第１の被接合部材３１に混じり合って同化層３３を形成するとともに、主部材１０の孔１４の周囲を厚み方向に挟むように形作られ、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により被接合部材３２に混じり合って同化層３３を形成するとともに、主部材３０の孔１５の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図４の下側参照）。
【００６３】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び第１の被接合部材３１に由来する材料が混じり合い、孔３６を塞ぎ、主部材１０の孔１４の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第１の被接合部材３１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００６４】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び第２の被接合部材３２に由来する材料が混じり合い、孔３７を塞ぎ、主部材１０の孔１５の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第２の被接合部材３２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材１０の変形を防ぐための補強要素になる。
【００６５】
また、既に主部材１０が接合されている第１、第２の被接合部材３１，３２に、主部材１０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材３１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材１０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００６６】
図９に示すように二つの主部材１０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２とを、二つの主部材３０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００６７】
図５は本発明の本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項５、請求項１０に対応している。
【００６８】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材４０と、当該主部材４０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材４１と、当該第１の被接合部材４１が当接していない主部材４０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。補助部材４３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材４０、第１の被接合部材４１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が、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００６９】
主部材４０、第１の被接合部材４１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔４４，４５，４６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔４４，４６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔４５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材４１の孔４６、主部材４０の孔４４に嵌まり、しかも先端が主部材４０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図５の上側参照）。
【００７０】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材４０、及び第１の被接合部材４１の孔４６，４４の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図５の下側参照）。
【００７１】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３に由来する材料が、主部材４０、及び第１の被接合部材４１の孔４４，４６の周囲を覆う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材４０、第１の被接合部材４１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００７２】
次いで、補助部材４３、主部材４０の孔４５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材４０の変形を防ぐ。
【００７３】
既に主部材４０が接合してある第１、第２の被接合部材４１，４２に、主部材４０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まる鋼製のナットを、予め第１の被接合部材４１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットのねじ溝に入り込ませて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００７４】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材４０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材４１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材４０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００７５】
図６は本発明の本発明の部材接合構造の第６の例であり、請求項６、請求項１０に対応し、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００７６】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材６０と、当該主部材６０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材６１と、当該第１の被接合部材６１が当接していない主部材６０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。主部材６０、第１の被接合部材６１、補助部材４３は、アルミニウム合金を素材としているが、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００７７】
主部材６０、第１の被接合部材６１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔６４，６５，６６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔６４，６６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔６５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材６１の孔６６、主部材６０の孔６４に嵌まり、しかも先端が主部材６０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図６の上側参照）。
【００７８】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材６０、及び第１の被接合部材６１に混じり合って同化層６３を形成している（図６の下側参照）。
【００７９】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３、主部材６０、及び第１の被接合部材６１に由来する材料が混じり合う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材６０、第１の被接合部材６１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００８０】
次いで、補助部材４３、主部材６０の孔６５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材６０の変形を防ぐ。
【００８１】
既に主部材６０が接合してある第１、第２の被接合部材６１，４２に、主部材６０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まるアルミニウム合金製のナットを、予め第１の被接合部材６１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットに同化そせて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００８２】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材６０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材６１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材６０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００８３】
図７は本発明の本発明の部材接合構造の第７の例であり、請求項７、請求項１０に対応し、図中、図５、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００８４】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材６０と、当該主部材６０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材４１と、当該第１の被接合部材４１が当接していない主部材６０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。主部材６０、補助部材４３は、アルミニウム合金を素材とし、第１の被接合部材４１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が、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００８５】
主部材６０、第１の被接合部材４１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔６４，６５，４６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔６４，４６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔６５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材４１の孔４６、主部材６０の孔６４に嵌まり、しかも先端が主部材６０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図７の上側参照）。
【００８６】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材６０に混じり合って同化層６３を形成するとともに、第１の被接合部材４１の孔４６の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図７の下側参照）。
【００８７】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３、及び主部材６０に由来する材料が混じり合い、第１の被接合部材４１の孔４６の周囲を覆う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材６０、第１の被接合部材４１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００８８】
次いで、補助部材４３、主部材６０の孔６５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材６０の変形を防ぐ。
【００８９】
既に主部材６０が接合してある第１、第２の被接合部材４１，４２に、主部材６０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まる鋼製のナットを、予め第１の被接合部材４１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットのねじ溝に入り込ませて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００９０】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材６０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材４１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材６０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００９１】
図８は本発明の本発明の部材接合構造の第８の例であり、請求項８、請求項１０に対応し、図中、図５〜図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００９２】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材４０と、当該主部材４０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材６１と、当該第１の被接合部材６１が当接していない主部材６０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。第１の被接合部材６１、補助部材４３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材３０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が、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００９３】
主部材４０、第１の被接合部材６１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔４４，４５，６６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔４４，６６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔４５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材６１の孔６６、主部材４０の孔４４に嵌まり、しかも先端が主部材４０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図８の上側参照）。
【００９４】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により第１の被接合部材６１に混じり合って同化層６３を形成するとともに、主部材４０の孔４４の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図８の下側参照）。
【００９５】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３、及び第１の被接合部材６１に由来する材料が混じり合い、主部材４０の孔４６の周囲を覆う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材４０、第１の被接合部材６１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００９６】
次いで、補助部材４３、主部材４０の孔４５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材４０の変形を防ぐ。
【００９７】
既に主部材４０が接合してある第１、第２の被接合部材６１，４２に、主部材４０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まるアルミニウム合金製のナットを、予め第１の被接合部材６１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットに同化そせて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００９８】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材４０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材６１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材４０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００９９】
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】
【０１００】
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】
【０１０１】
【図１】本発明の部材接合構造の第１の例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の例を示す概念図である。
【図９】図１〜図４に示す主部材を端部同士を突き合わせて状態に固定する場合の主部材と第１、第２場合の被接合部材の関係を示す概念図である。
【図１０】矩形断面形状を有する中空部材の端部同士を突き合わせ状態に固定する従来の一例を示す斜視図である。
【図１１】一方の中空部材の内部に接続材料を嵌合させて固定した状態を示す側面図である。
【図１２】図１１の一方の中空部材に固定した接続材料に他方の中空部材を嵌合して固定する状態を示す側面図である。
【図１３】矩形断面形状を有する中空部材の端部同士を突き合わせ状態に固定する従来の他の例を示す斜視図である。
【図１４】図１３の切断正面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０，３０ 主部材
１１，３１ 第１の被接合部材
１２，３２ 第２の被接合部材
１３ 補助部材
３３ 同化層
１４，３４ 孔
１５，３５ 孔
１６，３６ 孔
１７，３７ 孔
４０，６０ 主部材
４１，６１ 第１の被接合部材（被接合部材）
４３ 補助部材
６３ 同化層
４４，６４ 孔
４６，６６ 孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空部材の端部同士を突き合わせ状態に接合して固定する際、あるいは中空部材に被接合部材を接合により固定する際に、中空部材を変形させることなく、高い強度で接合できるようにした部材接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界においては、燃費向上などを目指して車両の軽量化を図る観点から、アルミニウム合金などの軽量素材が積極的に採用されるようになってきており、このため、アルミニウム合金材と鋼材とのように溶接が困難な異種材料同士の接合技術の重要性が高まっている。
【０００３】
一方、車体を構成するリーンホースメントなどの骨組部材や容器状物のように内部に空間を有する中空部材の端部同士を突き合わせ状態に固定する要求、または中空部材に所要目的の被接合部材を固定する要求があり、このような場合には、ボルトによる締結、接着剤による接着、溶接などの方法が用いられてきた。
【０００４】
しかし、ボルトによる締結では、ボルトの締め付けによって中空部材が変形してしまう問題があるために強固な締結ができず、しかも中空部材の外観形状が悪化して製品の品質が低下するという問題がある。また、接着剤による接着では、中空部材同士の面精度による隙間の管理などをしっかりと行わないと、充分な固定強度を得ることが困難であるため、大きな荷重を支持する部材の固定には不向きである。従って、中空部材の固定には、ようせつによる固定が一般に用いられてきた。
【０００５】
図１０〜図１４は、矩形断面形状を有する第１の中空部材１の端部１ａと第２の中空部材２の端部２ａとを付き合わせ状態で固定する従来の一例を示したものである。図１０、図１１に示すように、中空部材１，２の内部に嵌合可能な矩形断面形状を有する所要長さの接続材料３を設け、該接続材料３を長さ方向の中間部位置まで一方の中空部材１の内部に嵌合させた状態にして、中空部材１と接続材料３とを栓溶接などにより溶接固定点４ａで固定し、更に、前記中空部材１の端部と前記接続材料３の外面とを片面からの溶接かせ可能なアーク溶接を用いて線状の溶接固定部５により固定する。４’は中空部材１，２に予め形成される栓溶接用の孔である。
【０００６】
続いて、図１０に示すように中空部材１に固定されて突出している接続材料３に、他方の中空部材２を嵌合させ、図１２に示すように中空部材２と接続材料３とを栓溶接などにより溶接固定点４ｂにて固定し、続いて、中空部材１，２の端部１ａ，２ａ間に開先（図示せず）を形成して該開先を片面からの溶接が可能なアーク溶接を用いて線状の固定溶接部６により低しており、これによって中空部材１，は付き合わせ状態に接合される。
【０００７】
また、図１３、図１４は矩形断面形状を有する中空部材１の端部１ａと中空部材２の端部２ａとを突き合わせ状態に固定する従来の例を示したものである。図１３では中空部材１，２の端部１ａ，２ａ同市を突き合わせた状態において、中空部材１，２の端部１ａ，２ａに跨って延びる長さの接続板７を中空部材１，２の周囲の４面に沿って配置し、各接続板７を栓溶接などにより溶接固定点４ａ，４ｂにて中空部材１，２に固定し、更に、接続板７の全周囲を片面からの溶接が可能なアーク溶接を用いて溶接固定部８により固定しており、これによって中空部材１，２は突き合わせ状態に接合される。
【０００８】
一方、近年、非溶融の状態で部材同士を固定する方法として摩擦攪拌接合があり、一例としては、円形に曲げたアルミニウム板材の突き合わせ部を摩擦攪拌接合して、接合部に欠陥がない良好な製品を得るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−０９４１７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０〜図１２、及び図１３、図１４ に示すように、中空部材１，２の端部同士を溶接によって突き合わせ状態に固定する従来の方法においては、以下のような問題を有していた。
【００１０】
すなわち、中空部材１，２に接続材料３または接続板７を溶接することによって中空部材１，２同士を固定しているため、固定する中空部材１，２及び接続材料３または接続板７は同種材料に限られ、異種材料の固定は困難であるという問題がある。また、溶接固定部５，６，８の長い溶接によって歪みが発生しやすく、この歪みを修正するために手数と時間が掛かり、従って品質、生産性、コストの面で問題があった。更に、図 に示すように、中空部材１，２に接続材料３を差し込む方法では、中空部材１，２と接続材料３との間に隙間が必要であり、この隙間を介して中空部材１，２と接続材料３を溶接することになるため、溶接強度の低下や、品質のばらつきなどの問題が生じる。
【００１１】
一方、上記特許文献１に示されるように、摩擦攪拌接合方法を用いることも考えられるが、特許文献１は、円形に曲げたアルミニウム板材の端部同士を突き合わせてその突き合わせ部を摩擦攪拌接合することによって筒体を構成するものである。つまり、中空部材同士を長手方向に突き合わせた状態において高い強度で接合することができ、あるいは中空部材に被接合部材を高い強度で接合することができる技術は、従来存在していなかった。
【００１２】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、部材相互の接合と中空部材の補強を高い強度で同時に達成できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第２の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材に同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第２の被接合部材に同化させた構成を採る。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第２の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第１の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、被接合部材に同化させた構成を採る。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜４に記載の発明の応用例で、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、第１、第２の被接合部材を二つの主部材のそれぞれに対して補助部材を用いて締結した構成を採る。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項５〜８に記載の発明の応用例で、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、被接合部材を二つの主部材のそれぞれに対して筒状補助部材を用いて締結した構成を採る。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【００２４】
（１）請求項１に記載の発明では、補助部材の一端部分を、主部材、及び第１の被接合部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分を、主部材、及び第２の被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２５】
（２）請求項２に記載の発明では、補助部材の一端部分を、主部材、及び第１の被接合部材に同化させ、補助部材の他端部分を、主部材、及び第２の被接合部材に同化させたので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２６】
（３）請求項３に記載の発明では、補助部材の一端部分を、主部材に同化させるとともに、第１の被接合部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分を、主部材に同化させるとともに、第２の被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２７】
（４）請求項４に記載の発明では、補助部材の一端部分を、第１の被接合部材に同化させるとともに、主部材を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分を、第２の被接合部材に同化させるとともに、主部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２８】
（５）請求項５に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、主部材、及び被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００２９】
（６）請求項６に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、主部材、及び被接合部材に同化させたので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３０】
（７）請求項７に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、主部材に同化させるとともに、被接合部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３１】
（８）請求項８に記載の発明では、筒状補助部材の一端部分を、被接合部材に同化させるとともに、主部材を厚み方向に挟むように形作ったので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３２】
（９）請求項９に記載の発明では、端部を突き合わせた二つの主部材に、補助部材を用いて第１、第２の被接合部材を締結するので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【００３３】
（１０）請求項１０に記載の発明では、端部を突き合わせた二つの主部材に、筒状補助部材を用いて第１、第２の被接合部材を締結するので、部材相互の接合と主部材の補強を同時に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００３５】
図１は本発明の本発明の部材接合構造の第１の例であり、請求項１、請求項９に対応している。
【００３６】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材１０と、当該主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材１１と、当該第１の被接合部材１１が当接していない主部材１０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材１２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材１０、第１の被接合部材１１、第２の被接合部材１２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。
【００３７】
主部材１０、第１の被接合部材１１、並びに第２の被接合部材１２には、二ヶ所に合計４個の孔１４，１５，１６，１７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材１１の孔１６、主部材１０の孔１４，１５、第２の被接合部材１２の孔１７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図１の上側参照）。
【００３８】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第１の被接合部材１１の孔１６，１４の周囲を厚み方向に挟むように形作られ、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材１０、及び第２の被接合部材１２の孔１５，１７の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図１の下側参照）。
【００３９】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、主部材１０、及び第１の被接合部材１１の孔１４，１６の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第１の被接合部材１１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００４０】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３に由来する材料が、主部材１０、及び第２の被接合部材１２の孔１５，１７の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第２の被接合部材１２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材１０の変形を防ぐための補強要素になる。
【００４１】
また、既に主部材１０が接合されている第１、第２の被接合部材１１，１２に、主部材１０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材１１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材１０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００４２】
図９に示すように二つの主部材１０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材１１と第２の被接合部材１２とを、二つの主部材１０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００４３】
図２は本発明の本発明の部材接合構造の第２の例であり、請求項２、請求項９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。
【００４４】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材３０と、当該主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材３１と、当該第１の被接合部材３１が当接していない主部材３０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材３２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。主部材３０、第１の被接合部材３１、第２の被接合部材３２、補助部材１３は、アルミニウム合金を素材としている。
【００４５】
主部材３０、第１の被接合部材３１、並びに第２の被接合部材３２には、二ヶ所に合計４個の孔３４，３５，３６，３７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材３１の孔３６、主部材３０の孔３４，３５、第２の被接合部材３２の孔３７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図２の上側参照）。
【００４６】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０、及び第１の被接合部材３１に混じり合って同化層３３を形成し、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０、及び第２の被接合部材３２に混じり合って同化層３３を形成している（図２の下側参照）。
【００４７】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、主部材３０、及び第１の被接合部材３１に由来する材料が混じり合い、孔３４，３６を塞ぐ。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第１の被接合部材３１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００４８】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、主部材３０、及び第２の被接合部材３２に由来する材料が混じり合い、孔３５，３７を塞ぐ。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第２の被接合部材３２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材３０の変形を防ぐための補強要素になる。
【００４９】
また、既に主部材３０が接合されている第１、第２の被接合部材３１，３２に、主部材３０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材３１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材３０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００５０】
図９に示すように二つの主部材３０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２とを、二つの主部材３０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００５１】
図３は本発明の本発明の部材接合構造の第３の例であり、請求項３、請求項９に対応し、図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００５２】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材３０と、当該主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材１１と、当該第１の被接合部材１１が当接していない主部材３０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材１２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。主部材３０、補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、第１の被接合部材１１、第２の被接合部材１２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。
【００５３】
主部材３０、第１の被接合部材１１、並びに第２の被接合部材１２には、二ヶ所に合計４個の孔３４，３５，１６，１７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材１１の孔１６、主部材３０の孔３４，３５、第２の被接合部材１２の孔１７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図３の上側参照）。
【００５４】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０に混じり合って同化層３３を形成するとともに、第１の被接合部材１１の孔１６の周囲を厚み方向に挟むように形作られ、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材３０に混じり合って同化層３３を形成するとともに、第２の被接合部材１２の孔１７の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図３の下側参照）。
【００５５】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び主部材３０に由来する材料が混じり合い、孔３４を塞ぎ、第１の被接合部材１１の孔１６の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第１の被接合部材１１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００５６】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び主部材３０に由来する材料が混じり合い、孔３５を塞ぎ、第２の被接合部材１２の孔１７の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材３０、第２の被接合部材１２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材３０の変形を防ぐための補強部材になる。
【００５７】
また、既に主部材３０が接合されている第１、第２の被接合部材１１，１２に、主部材３０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材１１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材３０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材３０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００５８】
図９に示すように二つの主部材３０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材１１と第２の被接合部材１２とを、二つの主部材３０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００５９】
図４は本発明の本発明の部材接合構造の第４の例であり、請求項４、請求項９に対応し、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００６０】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材１０と、当該主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接する山形材よりなる第１の被接合部材３１と、当該第１の被接合部材３１が当接していない主部材１０の他の二面に接する山形材よりなる第２の被接合部材３２と、丸棒状の補助部材１３とを備えている。第１の被接合部材３１、第２の被接合部材３２、補助部材１３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材１０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。
【００６１】
主部材１０、第１の被接合部材３１、並びに第２の被接合部材３２には、二ヶ所に合計４個の孔１４，１５，３６，３７が同軸に穿設してある。補助部材１３は、第１の被接合部材３１の孔３６、主部材１０の孔１４，１５、第２の被接合部材３２の孔３７のそれぞれに差し込まれるのに充分な長さを有し、一端部分にフランジを形作ってある（図４の上側参照）。
【００６２】
補助部材１３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により第１の被接合部材３１に混じり合って同化層３３を形成するとともに、主部材１０の孔１４の周囲を厚み方向に挟むように形作られ、また、補助部材１３の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により被接合部材３２に混じり合って同化層３３を形成するとともに、主部材３０の孔１５の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図４の下側参照）。
【００６３】
補助部材１３を上述したような形状とする際には、補助部材１３に比べて外径が小さなピン部１８を、円柱状のショルダ部１９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール２０を用いる。補助部材１３の一端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び第１の被接合部材３１に由来する材料が混じり合い、孔３６を塞ぎ、主部材１０の孔１４の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第１の被接合部材３１、補助部材１３の一端部分が、相互に接合される。
【００６４】
補助部材１３の他端面に接合ツール２０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材１３、及び第２の被接合部材３２に由来する材料が混じり合い、孔３７を塞ぎ、主部材１０の孔１５の周囲を覆う。この後、接合ツール２０を補助部材１３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材１０、第２の被接合部材３２、補助部材１３の他端部分が、相互に接合される。これにより、補助部材１３が、主部材１０の変形を防ぐための補強要素になる。
【００６５】
また、既に主部材１０が接合されている第１、第２の被接合部材３１，３２に、主部材１０と同じ形の別部材を追加の補助部材１３を用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、山形材よりなる第１の被接合部材３１に代えて、断面がＺ字状の形材や、主部材１０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う三面に接する溝形材を用いてもよいし、四角筒状の主部材１０に変えて、例えば六角筒状の中空部材を用いてもよい。
【００６６】
図９に示すように二つの主部材１０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２とを、二つの主部材３０のそれぞれに補助部材１３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００６７】
図５は本発明の本発明の部材接合構造の第５の例であり、請求項５、請求項１０に対応している。
【００６８】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材４０と、当該主部材４０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材４１と、当該第１の被接合部材４１が当接していない主部材４０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。補助部材４３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材４０、第１の被接合部材４１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が、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００６９】
主部材４０、第１の被接合部材４１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔４４，４５，４６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔４４，４６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔４５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材４１の孔４６、主部材４０の孔４４に嵌まり、しかも先端が主部材４０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図５の上側参照）。
【００７０】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材４０、及び第１の被接合部材４１の孔４６，４４の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図５の下側参照）。
【００７１】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３に由来する材料が、主部材４０、及び第１の被接合部材４１の孔４４，４６の周囲を覆う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材４０、第１の被接合部材４１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００７２】
次いで、補助部材４３、主部材４０の孔４５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材４０の変形を防ぐ。
【００７３】
既に主部材４０が接合してある第１、第２の被接合部材４１，４２に、主部材４０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まる鋼製のナットを、予め第１の被接合部材４１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットのねじ溝に入り込ませて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００７４】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材４０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材４１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材４０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００７５】
図６は本発明の本発明の部材接合構造の第６の例であり、請求項６、請求項１０に対応し、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００７６】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材６０と、当該主部材６０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材６１と、当該第１の被接合部材６１が当接していない主部材６０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。主部材６０、第１の被接合部材６１、補助部材４３は、アルミニウム合金を素材としているが、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００７７】
主部材６０、第１の被接合部材６１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔６４，６５，６６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔６４，６６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔６５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材６１の孔６６、主部材６０の孔６４に嵌まり、しかも先端が主部材６０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図６の上側参照）。
【００７８】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材６０、及び第１の被接合部材６１に混じり合って同化層６３を形成している（図６の下側参照）。
【００７９】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３、主部材６０、及び第１の被接合部材６１に由来する材料が混じり合う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材６０、第１の被接合部材６１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００８０】
次いで、補助部材４３、主部材６０の孔６５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材６０の変形を防ぐ。
【００８１】
既に主部材６０が接合してある第１、第２の被接合部材６１，４２に、主部材６０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まるアルミニウム合金製のナットを、予め第１の被接合部材６１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットに同化そせて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００８２】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材６０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材６１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材６０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００８３】
図７は本発明の本発明の部材接合構造の第７の例であり、請求項７、請求項１０に対応し、図中、図５、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００８４】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材６０と、当該主部材６０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材４１と、当該第１の被接合部材４１が当接していない主部材６０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。主部材６０、補助部材４３は、アルミニウム合金を素材とし、第１の被接合部材４１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が、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００８５】
主部材６０、第１の被接合部材４１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔６４，６５，４６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔６４，４６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔６５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材４１の孔４６、主部材６０の孔６４に嵌まり、しかも先端が主部材６０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図７の上側参照）。
【００８６】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により主部材６０に混じり合って同化層６３を形成するとともに、第１の被接合部材４１の孔４６の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図７の下側参照）。
【００８７】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３、及び主部材６０に由来する材料が混じり合い、第１の被接合部材４１の孔４６の周囲を覆う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材６０、第１の被接合部材４１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００８８】
次いで、補助部材４３、主部材６０の孔６５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材６０の変形を防ぐ。
【００８９】
既に主部材６０が接合してある第１、第２の被接合部材４１，４２に、主部材６０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まる鋼製のナットを、予め第１の被接合部材４１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットのねじ溝に入り込ませて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００９０】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材６０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材４１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材６０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００９１】
図８は本発明の本発明の部材接合構造の第８の例であり、請求項８、請求項１０に対応し、図中、図５〜図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００９２】
この部材接合構造は、四角筒状の主部材４０と、当該主部材４０の四つの外側面のうちの互いに隣り合う二面に接するｈ字状断面の形材よりなる第１の被接合部材６１と、当該第１の被接合部材６１が当接していない主部材６０の他の面に接する山形材よりなる第２の被接合部材４２と、丸筒状の補助部材４３とを備えている。第１の被接合部材６１、補助部材４３は、アルミニウム合金を素材とし、主部材３０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が、第２の被接合部材４２の素材は指定しない。
【００９３】
主部材４０、第１の被接合部材６１、並びに第２の被接合部材４２には、二ヶ所に合計４個の孔４４，４５，６６，４７が同軸に穿設してある。このうち、孔４４，６６の内径は補助部材４３が嵌まり込むように設定してあり、これに対して、孔４５，４７の内径は、補助部材４３が抜け出ないように設定してある。補助部材４３は、その一端部分が第１の被接合部材６１の孔６６、主部材４０の孔４４に嵌まり、しかも先端が主部材４０の内側面に突き当たるのに充分な長さを有している（図８の上側参照）。
【００９４】
補助部材４３の一端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動により第１の被接合部材６１に混じり合って同化層６３を形成するとともに、主部材４０の孔４４の周囲を厚み方向に挟むように形作られている（図８の下側参照）。
【００９５】
補助部材４３を上述したような形状とする際には、外径が補助部材４３の内径と外径の間の値としてあるピン部４８を、円柱状のショルダ部４９に同軸に連ねた形とした鋼製の接合ツール５０を用いる。補助部材４３の一端面に接合ツール５０を回転させながら押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４３、及び第１の被接合部材６１に由来する材料が混じり合い、主部材４０の孔４６の周囲を覆う。この後、接合ツール５０を補助部材４３から引き離して塑性流動部位を固化させると、主部材４０、第１の被接合部材６１、補助部材４３の一端部分が、相互に接合される。
【００９６】
次いで、補助部材４３、主部材４０の孔４５、第２の被接合部材４２の孔４７にボルト（図示せず）に挿入したうえ、その先端部分にナット（図示せず）を螺合して締め付け、主部材４０の変形を防ぐ。
【００９７】
既に主部材４０が接合してある第１、第２の被接合部材６１，４２に、主部材４０と同じ形の別部材を追加の補助部材４３やボルトを用いて同軸に接続したならば、強度が高い突合継手を形成できる。更に、補助部材４３の一端部分が嵌まるアルミニウム合金製のナットを、予め第１の被接合部材６１に取り付けておき、補助部材４３に由来する材料をナットに同化そせて、強度の向上を図るという手立ても採れる。
【００９８】
図９の主部材１０，３０と同様に二つの主部材４０の端部を突き合わせ、第１の被接合部材６１と第２の被接合部材４２とを、二つの主部材４０のそれぞれに補助部材４３を用いて締結する、という発展的な構造も採れる。
【００９９】
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】
【０１００】
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】
【０１０１】
【図１】本発明の部材接合構造の第１の例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の例を示す概念図である。
【図９】図１〜図４に示す主部材を端部同士を突き合わせて状態に固定する場合の主部材と第１、第２場合の被接合部材の関係を示す概念図である。
【図１０】矩形断面形状を有する中空部材の端部同士を突き合わせ状態に固定する従来の一例を示す斜視図である。
【図１１】一方の中空部材の内部に接続材料を嵌合させて固定した状態を示す側面図である。
【図１２】図１１の一方の中空部材に固定した接続材料に他方の中空部材を嵌合して固定する状態を示す側面図である。
【図１３】矩形断面形状を有する中空部材の端部同士を突き合わせ状態に固定する従来の他の例を示す斜視図である。
【図１４】図１３の切断正面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０，３０ 主部材
１１，３１ 第１の被接合部材
１２，３２ 第２の被接合部材
１３ 補助部材
３３ 同化層
１４，３４ 孔
１５，３５ 孔
１６，３６ 孔
１７，３７ 孔
４０，６０ 主部材
４１，６１ 第１の被接合部材（被接合部材）
４３ 補助部材
６３ 同化層
４４，６４ 孔
４６，６６ 孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第２の被接合部材の孔の周囲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２】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材に同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、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】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第２の被接合部材の孔の周囲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４】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第１の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲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５】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、被接合部材の孔の周囲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】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、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７】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、被接合部材の孔の周囲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８】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲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９】
請求項１〜４に記載の部材接合構造において、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、第１、第２の被接合部材を二つの主部材のそれぞれに補助部材を用いて締結した部材接合構造。
【請求項１０】
請求項５〜８に記載の部材接合構造において、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、被接合部材を二つの主部材のそれぞれに筒状補助部材を用いて締結した部材接合構造。
【請求項１】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第２の被接合部材の孔の周囲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２】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、第１の被接合部材に同化させ、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、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】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第１の被接合部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、第２の被接合部材の孔の周囲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４】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する第１の被接合部材と、少なくとも第１の被接合部材が当接していない主部材の他の面に接する第２の被接合部材とを備え、第１の被接合部材、主部材、並びに第２の被接合部材に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第１の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲を厚み方向に挟むように形作り、補助部材の他端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって第２の被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲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５】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、被接合部材の孔の周囲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】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材、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７】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって主部材に同化させるとともに、被接合部材の孔の周囲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８】
中空筒状の主部材と、主部材の外側面のうちの少なくとも互いに隣り合う二面に接する被接合部材とを備え、当該被接合部材、及び主部材の接する部位に孔を同軸に穿設し、これら孔に単一の筒状補助部材を差し込み、当該補助部材の一端部分に由来する材料を、摩擦熱と塑性流動によって被接合部材に同化させるとともに、主部材の孔の周囲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９】
請求項１〜４に記載の部材接合構造において、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、第１、第２の被接合部材を二つの主部材のそれぞれに補助部材を用いて締結した部材接合構造。
【請求項１０】
請求項５〜８に記載の部材接合構造において、同一断面形状の二つの主部材の端部を突き合わせ、被接合部材を二つの主部材のそれぞれに筒状補助部材を用いて締結した部材接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２１４１０９（Ｐ２００９−２１４１０９Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５７１８２（Ｐ２００８−５７１８２）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【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２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【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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