(57)【要約】【課題】  ３以上の複数の部材を強固に、かつ高い密着度で接合することができる複数部材の接合方法および接合構造の提供。【解決手段】  本発明は、少なくとも２種類の異なる材質で構成された３以上の複数の部材を接合する接合方法であって、各部材に他の部材と嵌合可能な嵌合部を形成し、前記嵌合部同士を嵌合させることにより、銅やステンレス鋼などの硬度の高い材質で成る硬質部材１０，１２とアルミニウムなどの硬度の低い材質で成る軟質部材１１とが互いに隣接して配置されるよう、各部材を硬度に応じて交互に組み合わせて配置し、このように組み合わせた各部材１０，１１，１２に圧縮力を付与して圧縮するものである。これにより、当該圧縮力を利用して軟質部材１１を硬質部材１１，１２との嵌合強度を高める方向により多く変形させることができ、３以上の部材同士を密着させて強固に接合することができる。【選択図】図１
2020104132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種類の異なる材質で構成された３以上の複数の部材を接合する接合方法であって、
各部材に他の部材と嵌合可能な嵌合部を形成し、
前記嵌合部同士を嵌合させることにより、硬度の高い材質で構成された硬質部材と硬度の低い材質で構成された軟質部材とが互いに隣接して配置されるよう、各部材を硬度に応じて交互に組み合わせて配置し、
前記組み合わせた各部材に圧縮力を付与して圧縮することにより、当該圧縮力を利用して前記軟質部材を前記硬質部材との嵌合強度を高める方向により多く変形させ、これにより各部材同士を密着させて接合することを特徴とする複数部材の接合方法。
【請求項２】
硬質部材にアンダーカット部を形成し、このアンダーカット部に軟質部材の余肉を回り込ませて両部材を抜脱不能に接合することを特徴とする請求項１に記載の複数部材の接合方法。
【請求項３】
少なくとも硬質部材と軟質部材の一組を同時に塑性変形させて、硬質部材にアンダーカット部を形成しつつ、このアンダーカット部に軟質部材の余肉を回り込ませて両部材を抜脱不能に接合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複数部材の接合方法。
【請求項４】
硬質部材の嵌合部は軸状を成し、軟質部材の嵌合部は前記硬質部材の軸状の嵌合部が嵌合可能な穴状を成すことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の複数部材の接合方法。
【請求項５】
少なくとも２種類の異なる材質で構成された３以上の複数の部材を接合して成る複数部材の接合構造であって、
硬度の高い材質で構成された硬質部材と硬度の低い材質で構成された軟質部材とが互いに隣接して配置され、前記硬質部材に形成されたアンダーカット部と、塑性変形によって前記アンダーカット部に充填された軟質部材の余肉とを有することを特徴とする複数部材の接合構造。
【請求項６】
アンダーカット部と余肉とは、硬質部材と軟質部材とが抜脱不能になるよう互いに係合することを特徴とする請求項５に記載の複数部材の接合構造。
【請求項７】
アンダーカット部と余肉とは、硬質部材と軟質部材とが回転不能になるよう互いに係合することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の複数部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる材質で成る３以上の複数の部材を高い密着性で接合する複合部材の接合方法および接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異なる材料・材質で構成された複数の部材を接合する方法としては、特許文献１に記載のものが知られている。この接合方法は、突部を有する接合部材を当該突部が露出するように受け型で保持し、この接合部材の突部に被接合部材の袋穴を被せ、被接合部材を圧縮することにより被接合部材と接合部材を同時に塑性変形させて接合するものである。この塑性変形により、接合部材にはアンダーカット部が形成され、このアンダーカット部に被接合部材の余肉が回り込むことで、両部材は抜脱不能に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2018-1185号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自動車・建築分野の構造材の軽量化、高機能化、低コスト化などを目指して、異なる材料・材質で構成された複数部材を強固にかつ精密に接合する技術が求められている。上記特許文献１に記載の接合方法は、そうした強固かつ精密な異種材の接合を実現する技術として様々な分野への展開・応用が期待されており、より多くの部材の接合に如何に対応していくかが現状の課題となっている。また、特許文献１に示された接合方法によって得られる接合構造によると、その接合界面の密着度が極めて高いものとなることから、異なる材料で構成された部材を接合した場合に生じる電解腐食の抑制効果も期待されるが、より多くの部材の接合においても同様の効果が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、３以上の複数の部材を強固に、かつ高い密着度で接合することができる複数部材の接合方法および接合構造の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、少なくとも２種類の異なる材質で構成された３以上の複数の部材を接合する接合方法であって、各部材に他の部材と嵌合可能な嵌合部を形成し、前記嵌合部同士を嵌合させることにより、硬度の高い材質で構成された硬質部材と硬度の低い材質で構成された軟質部材とが互いに隣接して配置されるよう、各部材を硬度に応じて交互に組み合わせて配置し、前記組み合わせた各部材に圧縮力を付与して圧縮することにより、当該圧縮力を利用して前記軟質部材を前記硬質部材との嵌合強度を高める方向により多く変形させ、これにより各部材同士を密着させて接合することを特徴とするものである。
【０００６】
なお、上記接合方法においては、硬質部材にアンダーカット部を形成し、このアンダーカット部に軟質部材の余肉を回り込ませて両部材を抜脱不能に接合することが望ましく、また、少なくとも硬質部材と軟質部材の一組を同時に塑性変形させて、硬質部材にアンダーカット部を形成しつつ、このアンダーカット部に軟質部材の余肉を回り込ませて両部材を抜脱不能に接合することが望ましい。また、部材同士が密着した良好な接合界面を形成するためには、硬質部材の嵌合部は軸状を成し、軟質部材の嵌合部は前記硬質部材の軸状の嵌合部が嵌合可能な穴状を成すことが望ましい。
【０００７】
また、上記目的を達成するために本発明は、少なくとも２種類の異なる材質で構成された３以上の複数の部材を接合して成る複数部材の接合構造であって、硬度の高い材質で構成された硬質部材と硬度の低い材質で構成された軟質部材とが互いに隣接して配置され、前記硬質部材に形成されたアンダーカット部と、塑性変形によって前記アンダーカット部に充填された軟質部材の余肉とを有することを特徴とするものである。この接合構造によれば、アンダーカット部に充填された余肉によって交互に配置された硬質部材と軟質部材とを抜脱しないよう強固に接合することができる。この効果をより顕著にするためには、前記アンダーカット部と余肉とは、硬質部材と軟質部材とが抜脱不能または回転不能になるよう互いに係合している構造とすることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、硬度の高い材質で構成される硬質部材と硬度の低い材質で構成される軟質部材とが互いに隣接して配置されるよう、各部材を硬度に応じて交互に組み合わせて配置し、各部材に圧縮力を付与して圧縮することにより、当該圧縮力を利用して前記軟質部材を前記硬質部材との嵌合強度を高める方向により多く変形させることができる。よって、各部材の接合部における肉回りが良好かつ密になり、３以上の複数部材であってもこれらを強固に、かつ高い密着度で接合することが可能になる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明に係る第１の実施形態を示す要部断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の接合部品を構成する部材を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を分解した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を組み合わせた状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第１の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を受け型に配置した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を受け型内で圧縮して接合した状態を示す断面図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る第２の実施形態を示す要部断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態の接合部品を構成する部材を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を分解した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を組み合わせた状態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る第２の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を受け型に配置した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を受け型内で圧縮して接合した状態を示す断面図である。
【図９】（ａ）は本発明に係る第３の実施形態を示す要部断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図１０】本発明に係る第３の実施形態の接合部品を構成する部材を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る第３の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を分解した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を組み合わせた状態を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る第３の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を受け型に配置した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を受け型内で圧縮して接合した状態を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明に係る第４の実施形態を示す要部断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図１４】本発明に係る第４の実施形態の接合部品を構成する部材を示す斜視図である。
【図１５】本発明に係る第４の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を分解した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を組み合わせた状態を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る第４の実施形態の接合方法を示す説明図であり、（ａ）は各部材を受け型に配置した状態を示す断面図、（ｂ）は各部材を受け型内で圧縮して接合した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図面に基づき本発明の第１の実施形態を説明する。
図１（ａ）および同図（ｂ）において、１は複数部材を接合して成る接合部品であり、軸方向全長に渡ってほぼ一様な直径の円柱状を成している。この接合部品１は、銅・アルミニウム・ステンレス鋼の各材料で構成された３つの部材（以下、それぞれ銅部材１０、アルミ部材１１、ステンレス部材１２という）を同軸上に一体に接合した接合構造を有する。すなわち、この接合部品１は、最も硬度の低いアルミ部材１１（特許請求の範囲で言う軟質部材の一例）を挟んで、これよりも硬度の高い銅部材１０、ステンレス部材１２（何れも特許請求の範囲で言う硬質部材の一例）を配置した構成となっており、銅部材１０とステンレス部材１２には、軸状の嵌合部の一例である小径軸部１０ａ，１２ａが互いに対向して接するように設けられている。これら小径軸部１０ａ，１２ａには、その外周に螺旋溝１０ｂ，１２ｂが形成されており、この螺旋溝１０ｂ，１２ｂにはアルミ部材１１の余肉１１ａが充填されている。この例においては、これら螺旋溝１０ｂ，１２ｂが特許請求の範囲に記載されたアンダーカット部に相当し、ここにアルミ部材１１の余肉１１ａが充填されることで、各部材が抜脱不能かつ回転不能となるように一体的かつ強固に接合されている。
【００１１】
次に、図２ないし図４に基づき、接合部品１の接合方法を説明する。接合部品１を得るためには、まず、円柱状の銅部材１０とステンレス部材１２のそれぞれに小径軸部１０ａ，１２ａおよび螺旋溝１０ｂ，１２ｂを形成するとともに、アルミ部材１１には、穴状の嵌合部の一例として、前記小径軸部１０ａ，１２ａが嵌合可能な嵌合穴１１ｂを貫通形成する。これらブランクは同じ外径に構成しておく。
【００１２】
次に、図２および図３（ａ）に示すように、銅部材１０とステンレス部材１２の各ブランクの間にアルミ部材１１を配置し、図３（ｂ）に示すように、これらの嵌合部同士、すなわち各小径軸部１０ａ，１２ａと嵌合穴１１ｂとを嵌合させる。この銅部材１０・アルミ部材１１・ステンレス部材１２というように、硬質部材と軟質部材を交互に隣接して配置した状態で、これらを図４（ａ）に示すように、受け型ＭとノックアウトピンＮｐで拘束して支持する。この受け型Ｍには、銅部材１０・アルミ部材１１・ステンレス部材１２の外径よりも僅かに大きい直径の成形穴Ｍｈが設けられており、ノックアウトピンＮｐは、この成形穴Ｍｈに摺動可能に挿通配置され、常時は所定位置に固定されて成形穴Ｍｈの底部を規定している。また、成形穴Ｍｈの一端は開口端となっており、この成形穴Ｍｈに挿入された銅部材１０は、その一端が成形穴Ｍｈの開口端から突出するように支持される。これら受け型ＭおよびノックアウトピンＮｐは、後述のパンチＰによる押圧に耐える剛性を有する。
【００１３】
次に、図４（ｂ）に示すように、銅部材１０の一端をパンチＰで押圧し、これにより各部材１０，１１，１２に圧縮力を付与して圧縮する。この時、各部材１０，１１，１２は、径方向および軸方向を成形穴ＭｈとノックアウトピンＮｐとで拘束されているため、これら部材１０，１１，１２は拡径方向および軸方向に変形することができず、よって、圧縮力のエネルギの多くは空隙の存在する嵌合部同士の嵌合箇所、すなわち、小径軸部１０ａ，１２ａと嵌合穴１１ｂの嵌合箇所の変形に費やされる。この嵌合箇所においては、各部材１０，１１，１２に硬度差があることから、圧縮力を受けてアルミ部材１１が他の部材に先行し、かつ最も大きく変形する。つまり、アルミ部材１１は、成形穴Ｍｈに外周を拘束された状態で圧縮されるため、この圧縮による塑性変形で生じた余肉１１ａが各螺旋溝１０ｂ，１２ｂに密に充填される。また、アルミ部材１１が圧縮されることにより、銅部材１０とステンレス部材１２の小径軸部１０ａ，１２ａ同士が圧着する。これらの結果、各部材１０，１１，１２の嵌合強度が高められるとともに、各部材１０，１１，１２を密着して一体的かつ強固に接合することができ、各部材を軸方向に抜脱不能に抜け止めし、かつ相互に回転不能に回り止めすることができる。
【００１４】
各部材１０，１１，１２を接合した後、パンチＰによる押圧を解除し、ノックアウトピンＮｐを成形穴Ｍｈに沿って上昇させることにより、成形穴Ｍｈから接合した各部材を突き出して取り出すことができる。この際、前述のパンチＰによる押圧により、銅部材１０の一端部は受け型Ｍ上方で拡径し、フランジ部１０ｃに形成されている。このフランジ部１０ｃを切削またはトリミングパンチ（図示せず）によってトリミングすることにより、接合部品１が得られる。
【００１５】
（第２の実施形態）
次に、図面に基づき本発明の第２の実施形態を説明する。
図５（ａ）および同図（ｂ）において、２は複数部材を接合してなる接合部品であり、円板状に広がる頭部２ａと、この頭部２ａ中心から延びる一様な直径の円柱状の軸部２ｂとから構成されている。この接合部品２は、それぞれ炭素鋼・アルミニウム・銅・ステンレス鋼で構成された５つの部材（以下、それぞれ鉄部材２０、アルミ部材２１、銅部材２２、アルミ部材２３、ステンレス部材２４という）を一体に接合した接合構造を有する。具体的には、頭部２ａの周縁外周部が鉄部材２０（特許請求の範囲で言う硬質部材の一例）、これに隣接する頭部２ａの周縁内周部がアルミ部材２１（同じく軟質部材の一例）、これに隣接する頭部２ａの中心部から軸部２ｂの首下部分までが銅部材２２（同じく硬質部材の一例）、これに隣接する軸部２ｂの途中部分がアルミ部材２３（同じく軟質部材の一例）、これに隣接する軸部２ｂの先端部分がステンレス部材２４（同じく硬質部材の一例）で構成されている。
【００１６】
頭部２ａの周縁外周部の鉄部材２０は環状を成し、これに隣接するアルミ部材２１との接合界面（鉄部材２０の内周面）が径方向に凹んだアンダーカット部２０ａになっており、ここにアルミ部材２１の余肉２１ａが充填されている。また、アルミ部材２１は鉄部材２０の内周に沿う環状を成しており、その内周側（頭部２ａの中心側）は、隣接する銅部材２２の接合界面に形成された湾曲凸状のアンダーカット部２２ｃに充填される余肉２１ｂとなっている。
【００１７】
銅部材２２は、本接合部品２の頭部２ａの中心部を構成する円形の鍔状部２２１と、この鍔状部２２１と一体の軸状部２２２とから構成されている。軸状部２２２は、鍔状部２２１と同心にあって一様な直径で延びており、その先端には、軸状の嵌合部の一例である小径軸部２２ａが一体に形成されている。この小径軸部２２ａの外周には、銅部材２２におけるアンダーカット部を構成する螺旋溝２２ｂが形成されており、この螺旋溝２２ｂには銅部材２２に隣接するアルミ部材２３の余肉２３ａが充填されている。また、この小径軸部２２ａには、ステンレス部材２４に一体成形された、軸状の嵌合部の一例である小径軸部２４ａが対向して接している。この小径軸部２４ａの外周には、ステンレス部材２４のアンダーカット部を成す螺旋溝２４ｂが形成されており、この螺旋溝２４ｂにもステンレス部材２４に隣接するアルミ部材２３の余肉２３ａが充填されている。つまり、アルミ部材２３は、銅部材２２とステンレス部材２４の間に介在し、各小径軸部２２ａ，２４ａを収容して配置されており、塑性変形によって、その内周部の余肉２３ａが各小径軸部の螺旋溝２２ｂ，２４ｂに充填されるようになっている。
【００１８】
次に、図６ないし図８に基づき、接合部品２の接合方法を説明する。接合部品２を得るためには、まず、各部材のブランクを準備する。図６および図７（ａ）に示すように、鉄部材２０とアルミ部材２１の各ブランクは円筒状に形成され、銅部材２２のブランクは円柱状の本体軸部２２３に前記小径軸部２２ａおよび螺旋溝２２ｂを一体に形成して成る。また、アルミ部材２３のブランクは、穴状の嵌合部の一例である軸方向に貫通した嵌合穴２３ｂを備えた円筒状に構成されており、ステンレス部材２４は、円柱状の本体軸部２４１に前記小径軸部２４ａおよび螺旋溝２４ｂを一体に形成して成る。なお、銅部材２２、アルミ部材２３およびステンレス部材２４の各ブランクの外径は、全て同じ径に構成しておく。
【００１９】
次に、図７（ｂ）に示すように、上記各部材２０，２１，２２，２３，２４のブランクを嵌合させて組み合わせる。鉄部材２０の内径はアルミ部材２１の外径より僅かに大きく設定してあり、ここにアルミ部材２１を挿入して嵌合させる。また、アルミ部材２１の内径は、銅部材２２の本体軸部２２３の外径より僅かに大きく設定してあり、ここに銅部材２２の本体軸部２２３を挿入して嵌合させる。この３部材においては、鉄部材２０およびアルミ部材２１の穴がそれぞれ穴状の嵌合部を成し、銅部材２２の本体軸部２２３が軸状の嵌合部を成す。これらを嵌合させた時、銅部材２２の本体軸部２２３はアルミ部材２１より軸方向に長いため、本体軸部２２３はアルミ部材２１から突出する。さらに、アルミ部材２３の嵌合穴２３ｂの径は、銅部材２２およびステンレス部材２４の各小径軸部２２ａ，２４ａの外径よりも僅かに大きく設定してあり、しかもアルミ部材２３の長さは、各小径軸部２２ａ，２４ａを収容できる長さに構成してある。よって、このアルミ部材２３に銅部材２２およびステンレス部材２４の各小径軸部２２ａ，２４ａを挿入し嵌合させることができる。このように各部材の嵌合部同士を嵌合させることにより、鉄部材２０・アルミ部材２１・銅部材２２・アルミ部材２３・ステンレス部材２４というように、硬質部材と軟質部材とを交互に隣接して配置した構成とし、これらを図８（ａ）に示すように、受け型ＭとノックアウトピンＮｐで拘束して支持する。これら受け型ＭおよびノックアウトピンＮｐは、上述の接合部品１の接合例で説明したものと同様の構成である。
【００２０】
各部材２０，２１，２２，２３，２４は、受け型Ｍにおいて、銅部材２２の本体軸部２２３の下側約半分・アルミ部材２３・ステンレス部材２４が成形穴Ｍｈに挿入されて外周を拘束され、銅部材２２の上側約半分が成形穴Ｍｈから突出した状態で支持される。また、銅部材２２の外周を取り巻く鉄部材２０とアルミ部材２１は、受け型Ｍ上に載置され支持されており、この状態で、鉄部材２０・アルミ部材２１・銅部材２２の上端面は同一面上に揃えられている。つまり、ノックアウトピンＮｐの位置調整で、そのような支持形態を創出する。
【００２１】
次に、図８（ｂ）に示すように、鉄部材２０・アルミ部材２１・銅部材２２をパンチＰによって一斉に押圧し、これにより各部材２０，２１，２２，２３，２４に圧縮力を付与して圧縮する。この時、銅部材２２の下部・アルミ部材２３・ステンレス部材２４は、径方向および軸方向を成形穴ＭｈとノックアウトピンＮｐとで拘束されているため、これら部材は拡径方向および軸方向に変形することができず、よって、これらに及ぶ圧縮力のエネルギの多くは、空隙の存在する嵌合部同士の嵌合箇所、すなわち小径軸部２２ａ，２４ａと嵌合穴２３ｂの嵌合箇所の変形に費やされる。この嵌合箇所においては、各部材２２，２３，２４に硬度差があることから、圧縮力を受けてアルミ部材２３が他の部材２２，２４に先行し、かつ最も大きく変形する。すなわち、銅部材２２とステンレス部材２４の間でアルミ部材２３が圧縮されて塑性変形し、これによって生じた余肉２３ａが螺旋溝２２ｂ，２４ｂに密に充填されるとともに、小径軸部２２ａ，２４ａ同士を圧着させる。この結果、銅部材２２の下部・アルミ部材２３・ステンレス部材２４の嵌合強度が高められるとともに、各部材２２，２３，２４が密着して一体的かつ強固に接合した接合部品２の軸部２ｂが成形される。このようにして形成された軸部２ｂにおいては、前述のように螺旋溝２２ｂ，２４ｂに余肉２３ａが密に充填されているため、銅部材２２、アルミ部材２３およびステンレス部材２４を軸方向に抜脱不能に抜け止めし、かつ相互に回転不能に回り止めすることができる。
【００２２】
一方、重合した状態の鉄部材２０・アルミ部材２１・銅部材２２上部は、圧縮力を受けて樽状に膨らみながら受け型Ｍの端面に沿って薄い円形フランジ様に延伸されていく。ここでも各部材２０，２１，２２間に硬度差があることから、圧縮力を受けてアルミ部材２１が他の部材２０，２２に先行し、かつ、より大きく変形する。すなわち、鉄部材２０と銅部材２２上部がそれぞれ樽状に変形してアンダーカット部２０ａ，２２ｃを形成するのに対し、アルミ部材２１はより大きく圧縮変形して流動し、これによってアルミ部材２１の余肉２１ａ，２１ｂが各アンダーカット部２０ａ，２２ｃに密に充填される。これにより、鉄部材２０・アルミ部材２１・銅部材２２上部の嵌合強度が高められるとともに、各部材２０，２１，２２が密着して一体的かつ強固に接合した接合部品２の頭部２ａが成形される。この時、アルミ部材２１の余肉２１ａ，２１ｂの流動により、頭部２ａの上端面および座面は平坦に構成される。このようにして形成された頭部２ａにおいても、アンダーカット部２０ａ，２２ｃに余肉２１ａ，２１ｂが密に充填されるため、鉄部材２０、アルミ部材２１および銅部材２２を軸方向に抜脱不能に抜け止めし、かつ相互に回転不能に回り止めすることができる。
【００２３】
上述のようにして各部材２０，２１，２２，２３，２４を接合して接合部品２を成形した後、パンチＰによる押圧を解除し、ノックアウトピンＮｐを成形穴Ｍｈに沿って上昇させることにより、受け型Ｍから接合部品２を突き出して取り出すことができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
以下、図面に基づき本発明の第３の実施形態を説明する。
図９（ａ）および同図（ｂ）において、３は複数部材を接合して成る接合部品であり、軸方向全長に渡ってほぼ一様な直径の円柱状を成している。この接合部品３は、アルミニウムとステンレス鋼の各材料で構成された３つの部材（以下、それぞれアルミ部材３０、ステンレス部材３１、アルミ部材３２という）を同軸上に一体的に接合した接合構造を有する。すなわち、この接合部品３は、硬度の高いステンレス部材３１（特許請求の範囲で言う硬質部材の一例）を、これよりも硬度の低いアルミ部材３０，３２（何れも特許請求の範囲で言う軟質部材の一例）で挟んだ構成となっており、ステンレス部材３１には、その両端部に軸状の嵌合部の一例である小径軸部３１ａ，３１ｂが設けられている。これら小径軸部３１ａ，３１ｂには、その外周にそれぞれ環状溝３１ｃが２本ずつ形成されており、これら環状溝３１ｃ・・・にはアルミ部材３０，３２の余肉３０ａ，３２ａが充填されている。この例においては、前記環状溝３１ｃ・・・が特許請求の範囲に記載されたアンダーカット部に相当し、ここにアルミ部材３０，３２の余肉３０ａ，３２ａが密に充填されることで、各部材３０，３１，３２が抜脱不能かつ回転不能に一体的に接合されている。
【００２５】
次に、図１０ないし図１２に基づき、接合部品３の接合方法を説明する。接合部品３を得るためには、まず、図１０および図１１（ａ）に示すように、円柱状のステンレス部材３１の両端部に小径軸部３１ａ，３１ｂおよび環状溝３１ｃ・・・を形成するとともに、各アルミ部材３０，３２には、穴状の嵌合部の一例として、前記小径軸部３１ａ，３１ｂが嵌合可能な有底の嵌合穴３０ｂ，３２ｂをそれぞれ形成する。これら各部材３０，３１，３２のブランクは全て同じ外径に構成しておく。
【００２６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、アルミ部材３０，３２の間にステンレス部材３１を配置し、これらの嵌合部同士、すなわち各小径軸部３１ａ，３１ｂと嵌合穴３０ｂ，３２ｂとを嵌合させる。このアルミ部材３０・ステンレス部材３１・アルミ部材３２というように、軟質部材と硬質部材を交互に隣接して配置した状態で、図１２（ａ）に示すように、これらを受け型ＭとノックアウトピンＮｐで拘束して支持する。この受け型ＭおよびノックアウトピンＮｐは、第１の実施形態で説明したものと同様のものであり、受け型Ｍの成形穴Ｍｈに挿入されたアルミ部材３０は、その一端が成形穴Ｍｈの開口端から突出した状態に支持される。
【００２７】
次に、図１２（ｂ）に示すように、アルミ部材３０の一端をパンチＰで押圧し、これにより各部材３０，３１，３２に圧縮力を付与して圧縮する。この時、各部材３０，３１，３２は、径方向および軸方向を成形穴ＭｈとノックアウトピンＮｐとで拘束されているため、各部材３０，３１，３２は拡径方向および軸方向に変形することができず、よって、圧縮力のエネルギの多くは空隙の存在する嵌合部同士の嵌合箇所、すなわち小径軸部３１ａ，３１ｂと嵌合穴３０ｂ，３２ｂとの嵌合箇所の変形に費やされる。この嵌合箇所においては、各部材３０，３１，３２に硬度差があることから、圧縮力を受けてアルミ部材３０，３２がステンレス部材３１に先行し、かつ最も大きく変形する。すなわち、ステンレス部材３１を挟んでアルミ部材３０，３２が圧縮されて塑性変形し、これによって生じた余肉３０ａ，３２ａが環状溝３１ｃ・・・に流動して密に充填される。これにより、各部材３０，３１，３２の嵌合強度が高められるとともに、各部材３０，３１，３２を密着させて一体的かつ強固に接合することができ、各部材３０，３１，３２を軸方向に抜脱不能に抜け止めし、かつ相互に回転不能に回り止めすることができる。
【００２８】
各部材３０，３１，３２を接合した後、パンチＰによる押圧を解除し、ノックアウトピンＮｐを成形穴Ｍｈに沿って上昇させることにより、成形穴Ｍｈから接合した各部材３０，３１，３２を取り出すことができる。この時、前述のパンチＰによる押圧により、アルミ部材３０の一端部は受け型Ｍの上端面に沿って拡径し、円板状のフランジ部３０ｃを形成している。このフランジ部３０ｃを切削またはトリミングパンチによってトリミングして除去することで、接合部品３が得られる。
【００２９】
（第４の実施形態）
以下、図面に基づき本発明の第４の実施形態を説明する。
図１３（ａ）および同図（ｂ）において、４は複数部材を接合してなる接合部品であり、円板状に広がる頭部４ａと、この頭部４ａ中心から延びる一様な直径の円柱状の軸部４ｂとから構成されている。この接合部品４は、それぞれアルミニウム・銅・ステンレス鋼で構成された４つの部材（以下、それぞれアルミ部材４０、銅部材４１、アルミ部材４２、ステンレス部材４３という）を一体に接合した接合構造を有する。具体的には、頭部４ａのフランジ状の主体部がアルミ部材４０（特許請求の範囲でいう軟質部材の一例）、これに隣接する頭部４ａの中心部から軸部４ｂの首下部分までが銅部材４１（同じく硬質部材の一例）、これに隣接する軸部４ｂの途中部分がアルミ部材４２（同じく軟質部材の一例）、これに隣接する軸部４ｂの先端部分がステンレス部材４３（同じく硬質部材の一例）で構成されている。この接合部品４の軸部４ｂの構成は、上記第２の実施形態の接合部品２と同様であるため、構成が同じ部位については、接合部品２のものと同じ名称を用いて詳しい説明を省略する。
【００３０】
頭部４ａの主体部を構成するアルミ部材４０は円板状を成しており、これに隣接して接合される銅部材４１の上端部を覆い、上端面側に銅部材４１を貫通させない構成となっている。このアルミ部材４０に覆われた銅部材４１には、アルミ部材４０内に位置し端面側に向かって徐々に拡径したテーパ状を成すアンダーカット部４１ａが形成されており、このアンダーカット部４１ａには、アルミ部材４０の余肉４０ａが充填されている。また、銅部材４１には、その軸線と平行な方向に延びる複数の溝４１ｃ・・・を外周面に形成して成るセレーション部４１ｂが前記アンダーカット部４１ａに連設されており、このセレーション部４１ｂの各溝４１ｃ・・・にも、アルミ部材４０の余肉４０ａが充填されている。
【００３１】
次に、図１４ないし図１６に基づき、接合部品４の接合方法を説明する。接合部品４を得るためには、まず、各部材４０，４１，４２，４３のブランクを準備する。図１４および図１５（ａ）に示すように、アルミ部材４０のブランクは一端が絞られた柱状に形成されており、その他端面には、穴状の嵌合部の一例である有底の嵌合穴４０ｂが形成されている。また、銅部材４１のブランクは円柱状の本体軸部４１１に小径軸部４１１ａおよび螺旋溝４１１ｂを一体に形成して成り、本体軸部４１１の端部には、軸状の嵌合部の一例として、セレーション部４１ｂおよび突部４１ｄが同軸上に一体に連設されている。また、アルミ部材４２は嵌合穴４２ａを有する円筒状を成し、ステンレス部材４３は、円柱状の本体軸部４３１に小径軸部４３１ａおよび螺旋溝４３１ｂを一体に形成して成る。なお、銅部材４１の本体軸部４１１、アルミ部材４２およびステンレス部材４３の各ブランクの外径は、全て同じ径に構成しておく。
【００３２】
次に、図１５（ｂ）に示すように、上記各部材４０，４１，４２，４３のブランクを嵌合させて組み合わせる。アルミ部材４０の有底穴４０ｂの径は銅部材４１の突部４１ｄの外径およびセレーション部４１ｂの外接円の直径よりも僅かに大きく設定してあり、ここを銅部材４１の突部４１ｄおよびセレーション部４１ｂに被せて嵌合させる。このようにアルミ部材４０と銅部材４１とを組み合わせた状態において、銅部材４１の本体軸部４１１はアルミ部材４０から突出する。また、アルミ部材４２の嵌合穴４２ａの径は、銅部材４１およびステンレス部材４３の各小径軸部４１１ａ，４３１ａの外径よりも僅かに大きく設定してあり、しかもアルミ部材４２の長さは、各小径軸部４１１ａ，４３１ａを収容できる長さに構成してある。よって、このアルミ部材４２に銅部材４１およびステンレス部材４３の各小径軸部４１１ａ，４３１ａを挿入し嵌合させることができる。このように各部材４０，４１，４２，４３の嵌合部同士を嵌合させることにより、アルミ部材４０・銅部材４１・アルミ部材４２・ステンレス部材４３というように、軟質部材と硬質部材を交互に隣接して配置した構成とした後、図１６（ａ）に示すように、これらを受け型ＭとノックアウトピンＮｐで拘束して支持する。この受け型ＭおよびノックアウトピンＮｐは、第１の実施形態で説明したものと同様の構成である。
【００３３】
各部材４０，４１，４２，４３は、受け型Ｍにおいて、銅部材４１の本体軸部４１１・アルミ部材４２・ステンレス部材４３が、成形穴Ｍｈに挿入されて外周を拘束され、また、銅部材４１のセレーション部４１ｂおよび突部４１ｄが成形穴Ｍｈから突出した状態で支持される。また、銅部材４１に被せられたアルミ部材４０は、受け型Ｍ上方に配置される。
【００３４】
次に、図１６（ｂ）に示すように、アルミ部材４０をパンチＰで押圧し、これにより各部材４０，４１，４２，４３に圧縮力を付与して圧縮する。この時、受け型Ｍ内にある銅部材４１・アルミ部材４２・ステンレス部材４３は、径方向および軸方向を成形穴ＭｈとノックアウトピンＮｐとで拘束されているため、これら部材４１，４２，４３は拡径方向および軸方向に変形することができず、よって、これらに及ぶ圧縮力のエネルギの多くは、空隙の存在する嵌合部同士の嵌合箇所、すなわち小径軸部４１１ａ，４３１ａと嵌合穴４２ａの嵌合箇所の変形に費やされる。この嵌合箇所においては、各部材４１，４２，４３に硬度差があることから、圧縮力を受けてアルミ部材４２が他の部材４１，４３に先行し、かつ最も大きく変形する。すなわち、銅部材４１とステンレス部材４３の間でアルミ部材４２が圧縮されて塑性変形し、これによって生じた余肉４２ｂが螺旋溝４１１ｂ，４３１ｂに密に充填されるとともに、小径軸部４１１ａ，４３１ａ同士を圧着させる。この結果、銅部材４１・アルミ部材４２・ステンレス部材４３の嵌合強度が高められるとともに、各部材４１，４２，４３が密着して一体的かつ強固に接合した軸部４ｂが成形される。このようにして形成された軸部４ｂにおいては、前述のように螺旋溝４１１ｂ，４３１ｂに余肉４２ｂが密に充填されているため、銅部材４１、アルミ部材４２およびステンレス部材４３を軸方向に抜脱不能に抜け止めし、かつ相互に回転不能に回り止めすることができる。
【００３５】
一方、アルミ部材４０は、圧縮力を受けて樽状に膨らみつつ、受け型Ｍの端面に沿って薄い円形フランジ様に延伸されていく。この時、アルミ部材４０の圧縮・延伸にともない、その圧縮力を受けて銅部材４１の突部４１ｄもその端部側が拡径するテーパ状に塑性変形していき、これによってアンダーカット部４１ａが形成される。ここでも両部材４０，４１間に硬度差があることから、圧縮力を受けてアルミ部材４０が銅部材４１に先行し、かつ、より大きく変形する。すなわち、銅部材４１の突部４１ｄがテーパ状のアンダーカット部４１ａに塑性変形するのに対し、アルミ部材４０はより大きく、円板状に延伸されるまで塑性変形する。これに伴い、アルミ部材４０の余肉４０ａが銅部材４１のアンダーカット部４１ａおよびセレーション部４１ｂに密に充填される。これにより、アルミ部材４０および銅部材４１の嵌合強度が高められるとともに、両部材４０，４１が密着して一体的かつ強固に接合した頭部４ａが成形される。このようにして形成された頭部４ａにおいても、アンダーカット部４１ａに余肉４０ａが充填されるため、アルミ部材４０と銅部材４１とが軸方向に抜脱不能に抜け止めされる。また、セレーション部４１ｂに余肉４０ａが充填されることにより、両部材４０，４１間の軸線回りの回転が阻止される。
【００３６】
上述のようにして各部材４０，４１，４２，４３を接合して接合部品４を成形した後、パンチＰによる押圧を解除し、ノックアウトピンＮｐを成形穴Ｍｈに沿って上昇させることにより、受け型Ｍから接合部品４を突き出して取り出すことができる。
【００３７】
なお、上記第１ないし第４の各実施形態の説明においては、異なる材料で構成された各部材によって、特許請求の範囲に記載された異なる材質で構成された３以上の複数の部材を例示しているが、このように材料が違う場合のみならず、材料が同じで材質が異なっていてもよい。例えば、焼入れを施して硬度を増した低炭素鋼Ｓ２５Ｃを硬質部材とし、これよりも硬度の低い、熱処理を行っていない低炭素鋼Ｓ２５Ｃを軟質部材とし、これらを交互に隣接するように組み合わせて接合しても、上記同様の作用効果が得られる。
【００３８】
また、上記第１ないし第４の各実施形態の説明においては、総じてアルミ部材を軟質部材、他の部材を硬質部材としたが、これに限定されるものではない。本発明の趣旨は、少なくとも２種類の硬度の異なる材質で成る３以上の部材を接合するに当たり、比較的硬度の高い材質で成る部材に、これよりも硬度の低い材質で成る部材を隣接して配置して接合することにより、接合される部材間の肉回りを良好となし、もって密着度が高く、強固な接合を得ることにある。この趣旨に照らせば、同じ材料・材質の部材であっても、接合に当たって組み合わされる部材の材料・材質に応じて軟質部材として扱われることもあれば、硬質部材として扱われることもある。例えば、それぞれ銅、炭素鋼およびステンレス鋼で成る３つの部材を接合する場合には、銅で成る部材が軟質部材として扱われ、炭素鋼とステンレス鋼で成る各部材が硬質部材として扱われることとなる。また、 チタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖとステンレス鋼ＳＵＳ３０４で成る３部材を接合する場合には、ステンレス鋼よりチタン合金の方が硬いため、ステンレス鋼で成る部材が軟質部材、チタン合金で成る部材が硬質部材として扱われることとなる。
【符号の説明】
【００３９】
１      接合部品（第１の実施形態）
１０      銅部材
１０ａ      小径軸部
１０ｂ      螺旋溝
１０ｃ      フランジ部
１１      アルミ部材
１１ａ      余肉
１１ｂ      嵌合穴
１２      ステンレス部材
１２ａ      小径軸部
１２ｂ      螺旋溝
２      接合部品（第２の実施形態）
２ａ      頭部
２ｂ      軸部
２０      鉄部材
２０ａ      アンダーカット部
２１      アルミ部材
２１ａ      余肉
２１ｂ      余肉
２２      銅部材
２２１      鍔状部
２２２      軸状部
２２３      本体軸部
２２ａ      小径軸部
２２ｂ      螺旋溝
２２ｃ      アンダーカット部
２３      アルミ部材
２３ａ      余肉
２３ｂ      嵌合穴
２４      ステンレス部材
２４１      本体軸部
２４ａ      小径軸部
２４ｂ      螺旋溝
３      接合部品（第３の実施形態）
３０      アルミ部材
３０ａ      余肉
３０ｂ      嵌合穴
３０ｃ      フランジ部
３１      ステンレス部材
３１ａ      小径軸部
３１ｂ      小径軸部
３１ｃ      環状溝
３２      アルミ部材
３２ａ      余肉
３２ｂ      嵌合穴
４      接合部品（第４の実施形態）
４ａ      頭部
４ｂ      軸部
４０      アルミ部材
４０ａ      余肉
４０ｂ      嵌合穴
４１      銅部材
４１１      本体軸部
４１１ａ      小径軸部
４１１ｂ      螺旋溝
４１ａ      アンダーカット部
４１ｂ      セレーション部
４１ｃ      溝
４１ｄ      突部
４２      アルミ部材
４２ａ      嵌合穴
４２ｂ      余肉
４３      ステンレス部材
４３１      本体軸部
４３１ａ      小径軸部
４３１ｂ      螺旋溝
Ｍ      受け型
Ｍｈ      成形穴
Ｎｐ      ノックアウトピン
【図１】
2020104132.tif 000003
【図２】
2020104132.tif 000004
【図３】
2020104132.tif 000005
【図４】
2020104132.tif 000006
【図５】
2020104132.tif 000007
【図６】
2020104132.tif 000008
【図７】
2020104132.tif 000009
【図８】
2020104132.tif 000010
【図９】
2020104132.tif 000011
【図１０】
2020104132.tif 000012
【図１１】
2020104132.tif 000013
【図１２】
2020104132.tif 000014
【図１３】
2020104132.tif 000015
【図１４】
2020104132.tif 000016
【図１５】
2020104132.tif 000017
【図１６】
2020104132.tif 000018