(57)【要約】【課題】中空構造体の局所的な補強に適した部材接合構造を提供する。【解決手段】大小の孔１，２を正対するように穿設した中空構造体３と、一端部分が中空構造体３内面に当接するように大きい孔１に差し込んだ筒状の補助部材４とを備え、補助部材４の他端部分を摩擦熱と塑性流動によって、中空構造体３の大きい孔１の周囲を部材厚み方向に挟むように形作り、中空構造体３の剛性を局所的に高めている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方から内方に向けて貫通する孔を穿設した中空構造体と、一端が中空構造体内面に当接するように前記孔に差し込んだ筒状の補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材の他端部分を、中空構造体の孔の周囲を部材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】
外方から内方に向けて貫通する孔を穿設した中空構造体と、一端が中空構造体内面に当接するように前記孔に差し込んだ筒状の補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材の他端部分を、中空構造体の孔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３】
補助部材が差し込まれる孔とは別に、補助部材の空洞の一端に連なる孔を中空構造体に穿設した請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載の部材接合構造。
【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。
【０００６】
また、アルミニウム合金を素材とした中空押し出し形材を二つ並べたうえ、この形材を摩擦撹拌接合によって一体化して構造体を製作する手法も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１３６３６５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
二つの面板の間をリブによって接続した断面を呈する形材は、面板とリブの共同によりこれら単体を上回る剛性を発揮するが、時として形材の剛性を局所的に高めることが要求される。
【０００８】
この場合、二つの面板の間にリブを追加するという手立てが考えられるが、リブは形材の全長にわたって存在するため、結果的に形材の重量が増えてしまうし、コストアップにもなる。
【０００９】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、中空構造体の局所的な補強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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外方から内方に向けて貫通する孔を穿設した中空構造体と、一端が中空構造体内面に当接するように前記孔に差し込んだ筒状の補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材の他端部分を、中空構造体の孔の周囲を部材厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、外方から内方に向けて貫通する孔を穿設した中空構造体と、一端が中空構造体内面に当接するように前記孔に差し込んだ筒状の補助部材とを備え、摩擦熱と塑性流動により補助部材の他端部分を、中空構造体の孔の周囲に同化させた構成を採る。
【００１２】
これらに加えて請求項３に記載の発明では、補助部材が差し込まれる孔とは別に、補助部材の空洞の一端に連なる孔を中空構造体に穿設した構成を採る。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
（１）請求項１に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動により、中空構造体の孔の周囲に補助部材の他端部分を係合させるので、中空構造体の剛性を効率よく局所的に高めることができる。
【００１５】
（２）請求項２に記載の発明では、摩擦熱と塑性流動により、中空構造体の孔の周囲に補助部材の他端部分を同化させるので、中空構造体の剛性を効率よく局所的に高めることができる。
【００１６】
（３）請求項３に記載の発明では、補助部材の空洞と中空構造体に穿設してある２つの孔にボルトなどの機械要素を挿通すれば、付加部材を中空構造体に組み付けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明の部材接合構造の第１の例であり、矩形断面を呈し且つ正対する大小の孔１，２を穿設した中空構造体３と、一端が中空構造体３内面に当接するように大きい孔１に差し込んだ筒状の補助部材４とを備え、当該補助部材４の他端部分を、中空構造体に係合させている。
【００１９】
補助部材４はアルミニウム合金を素材としているが、中空構造体３は素材を限定していない。
【００２０】
図１（ｃ）に示すように、補助部材４の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、中空構造体３の大きい孔１の周囲を部材厚み方向に挟むように形作られ、当該中空構造体３の剛性を局所的に高めている。
【００２１】
補助部材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。
【００２２】
接合ツール５は、補助部材４に比べて外径が大きい円柱状のショルダ部６の先端面に、外径が補助部材４の内径をやや上回る円柱状のピン部７を同軸に連ねた形をしている。
【００２３】
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。
【００２４】
中空構造体３の大きな孔１に補助部材４を差し込んで内接させたうえ、中空構造体３の小さな孔２が穿設してある部位の内面に、補助部材４の一端を突き当てる。
【００２５】
次いで、接合ツール５を回転させながら、そのピン部７を補助部材４の他端部分に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部７が徐々にめり込む。
【００２６】
やがて、接合ツール５のショルダ部６端面が補助部材４に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４に由来する材料が、孔１から中空構造体３の内方へと押し込まれるとともに孔１の内周面に圧着され、相対的に補助部材４の空洞の一端部分の内径が大きくなり、また、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４に由来する材料が、中空構造体３外面の孔１の周囲を覆うように拡がる。
【００２７】
更に、接合ツール５を補助部材４から引き離して、孔１の周囲を覆う補助部材４の塑性流動部位と、中空構造体３の内方に押し込まれた補助部材４の塑性流動部位を硬化させると、これらが中空構造体３の孔１の周囲を部材厚み方向に挟み、当該中空構造体３の補助部材４の剛性が局所的に高まる。
【００２８】
補助部材４の空洞と中空構造体３に穿設してある孔２は、図２に示すように、ボルト８及びナット９を使って付加部材１０，１１を中空構造体３に組み付けるときに利用できる。
【００２９】
図３及び図４は本発明の部材接合構造の第２の例であり、矩形断面を呈し且つ正対する大小の孔１２，１３を穿設した中空構造体１４と、一端が中空構造体１４内面に当接するように大きい孔１２に差し込んだ筒状の補助部材４とを備え、当該補助部材４の他端部分を、中空構造体に同化させている。
【００３０】
中空構造体１４と補助部材４はアルミニウム合金を素材としている。
【００３１】
図３（ｃ）に示すように、補助部材４の他端部分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動によって、中空構造体１４に由来する材料と同化層１５を形作り、当該中空構造体１４の剛性を局所的に高めている。
【００３２】
補助部材４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。
【００３３】
接合ツール５は、補助部材４に比べて外径が大きい円柱状のショルダ部６の先端面に、外径が補助部材４の内径をやや上回る円柱状のピン部７を同軸に連ねた形をしている。
【００３４】
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。
【００３５】
中空構造体１４の大きな孔１２に補助部材４を差し込んで内接させたうえ、中空構造体１４の小さな孔１３が穿設してある部位の内面に、補助部材４の一端を突き当てる。
【００３６】
次いで、接合ツール５を回転させながら、そのピン部７を補助部材４の他端部分に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部７が徐々にめり込む。
【００３７】
やがて、接合ツール５のショルダ部６端面が補助部材４に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材４に由来する材料が、孔１２から中空構造体１４の内方へと押し込まれる。
【００３８】
やがて、接合ツール５のショルダ部６端面が、中空構造体１４の孔１２が穿設してある部位の外面に押し付けられ、接合ツール５のピン部７の周囲に、補助部材４と中空構造体１４に由来する材料の同化層１５が軟化した状態で生じる。
【００３９】
更に、接合ツール５を補助部材４から引き離して、補助部材４と中空構造体１４に由来する材料の同化層１５を硬化させると、中空構造体１４の補助部材４圧縮方向の剛性が局所的に高まる。
【００４０】
補助部材４の空洞と中空構造体１４に穿設してある孔１３は、図４に示すように、ボルト８及びナット９を使って付加部材１６，１７を中空構造体１４に組み付けるときに利用できる。
【００４１】
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】
【００４２】
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】
【００４３】
【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】図１の関連する中空構造体に付加部材を組み付けた状態を示す概念図である。
【図３】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４】図３の関連する中空構造体に付加部材を組み付けた状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  孔
２  孔
３  中空構造体
４  補助部材
１２  孔
１３  孔
１４  中空構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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