(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合方法において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する押圧部を有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記パイプの中心軸から前記被接合部材の被接合面までの距離をＤ２とするとき、
次の第１関係式（１）を満足するようにエキスパンド加工を行うものとし、
１＜（Ｄ＋Ｄ１＋ｔ）／Ｄ２  …（１）
前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記パイプの中空部の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であるとともに、前記パイプの肉厚は前記パイプの周方向において一定に設定されており、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの各角部に向かって前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
【請求項２】
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するダイを用いてエキスパンド加工を行う請求項１記載の接合方法。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
【請求項３】
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行う請求項１又は２記載の接合方法。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【請求項４】
中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合方法において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するダイを用いてエキスパンド加工を行うものとし、
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記パイプの中空部の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であるとともに、前記パイプの肉厚は前記パイプの周方向において一定に設定されており、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの各角部に向かって前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
【請求項５】
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行う請求項４記載の接合方法。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【請求項６】
中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合方法において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行うものとし、
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記パイプの中空部の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であるとともに、前記パイプの肉厚は前記パイプの周方向において一定に設定されており、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの各角部に向かって前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
【請求項７】
前記ダイの外周面における前記パイプの各平坦壁部に対応する部位に、前記ダイの軸方向に延びた凹条部が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記被接合部材の挿通孔の周縁部に、短筒状の座部が前記パイプの軸方向に突出して一体に設けられており、
前記被接合部材の挿通孔内に挿通されたパイプの外周面に前記被接合部材の座部を重合させた状態で、エキスパンド加工を行う請求項１〜７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを備え、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合装置において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する押圧部を有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記パイプの中心軸から前記被接合部材の被接合面までの距離をＤ２とするとき、
次の第１関係式（１）を満足するようにＤ及びＤ１が設定されており、
１＜（Ｄ＋Ｄ１＋ｔ）／Ｄ２  …（１）
前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記パイプの中空部の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であるとともに、前記パイプの肉厚は前記パイプの周方向において一定に設定されており、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、前記パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものであることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
【請求項１０】
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するようにＷ２が設定されている請求項９記載の接合装置。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
【請求項１１】
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１及びＤ３が設定されている請求項９又は１０記載の接合装置。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【請求項１２】
中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを備え、
被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプの中空部内に前記ダイが配置された状態で、前記ダイの各ダイセグメントが前記パイプの半径方向外向きに移動されることにより、前記パイプの挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合装置において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスパンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するようにＷ２が設定されており、
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記パイプの中空部の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であるとともに、前記パイプの肉厚は前記パイプの周方向において一定に設定されており、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、前記パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものであることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
【請求項１３】
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１、及びＤ３が設定されている請求項１２記載の接合装置。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【請求項１４】
中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを備え、
前記被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプの中空部内に前記ダイが配置された状態で、前記ダイの各ダイセグメントが前記パイプの半径方向外向きに移動されることにより、前記パイプの挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合装置において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第１押圧凸部と他方をエキスバンド加工時に外側膨出状に塑性変形させるように押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１及びＤ３が設定されており、
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記パイプの中空部の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であるとともに、前記パイプの肉厚は前記パイプの周方向において一定に設定されており、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、前記パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものであることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
【請求項１５】
前記ダイの外周面における前記パイプの各平坦壁部に対応する部位に、前記ダイの軸方向に延びた凹条部が設けられている請求項９〜１４のいずれかに記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプとフランジ等の被接合部材とを接合する方法、及び該方法に用いられる接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パイプにフランジ等の被接合部材を接合する方法として、例えば次の方法が知られている。
【０００３】
パイプを被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通するとともに、パイプの中空部内にエキスパンド加工用ダイを配置する。このダイは、その中心部に楔孔部がダイの中心軸と同軸に設けられるとともに、ダイの中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されている。次いで、マンドレルの楔部をダイの楔孔部内に差し込むことにより、ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させる。これにより、パイプの挿通孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とからなるエキスパンド加工対象部の少なくとも挿通部分をエキスパンド加工（即ち拡管加工）し、パイプに被接合部材を接合する。なお、この接合方法はリッジロック加工方法とも呼ばれている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
この接合方法では、パイプのエキスパンド加工対象部はエキスパンド加工によって外側膨出状態に塑性変形される。被接合部材は、パイプのこの塑性変形に伴って外側膨出状態に弾性変形し、これにより被接合部材に弾性復元力が蓄積される。そして、接合後では、被接合部材に蓄積された弾性復元力（スプリングバック力）によって被接合部材がパイプの外周面にパイプに対して外嵌状態に圧接固定される。これにより、パイプに被接合部材が接合される。
【０００５】
こうしてパイプに被接合部材が接合されて製造された接合構造体において、もし仮にこの接合構造体が車両のフレーム等の構造部材に用いられる場合には、一般に、被接合部材のねじり強度と抜け強度とについてそれぞれ高い強度が要求される。
【０００６】
被接合部材のねじり強度には、パイプと被接合部材との間の単位面積当たりの接触残留圧力、接触面積、接触面の摩擦係数などが影響する。被接合部材の抜け強度には、これらの影響因子と、更に、パイプの挿通部分の軸方向両側近傍部分に外側膨出状に局部的に形成された凸部のサイズや形状が影響する。
【特許文献１】特開平４−８８１８号公報（第２頁、第８図）
【特許文献２】特開平１１−３６８５９号公報
【特許文献３】特開平７−２２３０３０号公報（段落番号［0004］〜［0007］、図５〜７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、従来の接合方法では、被接合部材のねじり強度や抜け強度などの接合強度が不足する場合があった。また、エキスパンド加工の途中でパイプが破断する場合があった。
【０００８】
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、被接合部材のねじり強度や抜け強度等の接合強度の向上を図ることができるパイプと被接合部材との接合方法、及び前記接合方法に用いられる接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の手段を提供する。
【００１０】
［１］  中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿入孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合方法において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分を押圧する押圧部を有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記パイプの中心軸から前記被接合部材の被接合面までの距離をＤ２とするとき、
次の第１関係式（１）を満足するようにエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
１＜（Ｄ＋Ｄ１＋ｔ）／Ｄ２  …（１）
【００１１】
［２］  前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するダイを用いてエキスパンド加工を行う前項１記載のの接合方法。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
【００１２】
［３］  前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行う前項１又は２記載の接合方法。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００１３】
［４］  中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿入孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合方法において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分を押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するダイを用いてエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
【００１４】
［５］  前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行う前項４記載の接合方法。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００１５】
［６］  中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを用い、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿入孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合方法において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分を押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００１６】
［７］  前記パイプの断面形状は円形状であり、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、パイプの断面形状に対応した形状である前項１〜６のいずれかに記載の接合方法。
【００１７】
［８］  前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの各角部に向かって前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド加工を行う前項１〜６のいずれかに記載の接合方法。
【００１８】
［９］  前記ダイの外周面における前記パイプの各平坦壁部に対応する部位に、前記ダイの軸方向に延びた凹条部が設けられている前項８記載の接合方法。
【００１９】
［１０］  前記被接合部材の挿通孔の周縁部に、短筒状の座部が前記パイプの軸方向に突出して一体に設けられており、
前記被接合部材の挿通孔内に挿通されたパイプの外周面に前記被接合部材の座部を重合させた状態で、エキスパンド加工を行う前項１〜９のいずれかに記載の接合方法。
【００２０】
［１１］  中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを備え、
被接合部材に設けられた挿通孔内にパイプを挿通した状態で、前記パイプの中空部内に配置された前記ダイの各ダイセグメントを前記パイプの半径方向外向きに移動させることにより、前記パイプの前記挿入孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合装置において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分を押圧する押圧部を有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記パイプの中心軸から前記被接合部材の被接合面までの距離をＤ２とするとき、
次の第１関係式（１）を満足するようにＤ及びＤ１が設定されていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
１＜（Ｄ＋Ｄ１＋ｔ）／Ｄ２  …（１）
【００２１】
［１２］  前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するようにＷ２が設定されている前項１１記載の接合装置。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
【００２２】
［１３］  前記ダイセグメントは、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１及びＤ３が設定されている前項１１又は１２記載の接合装置。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００２３】
［１４］  中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを備え、
被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプの中空部内に前記ダイが配置された状態で、前記ダイの各ダイセグメントが前記パイプの半径方向外向きに移動されることにより、前記パイプの挿入孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも前記挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合装置において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分を押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの肉厚をｔ、
接合初期に前記パイプと当接する前記被接合部材の被接合面の幅をＷ１、
前記ダイセグメントの両押圧凸部の頂部間の距離をＷ２とするとき、
次の第２関係式（２）を満足するようにＷ２が設定されている特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
【００２４】
［１５］  前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１、及びＤ３が設定されている前項１４記載の接合装置。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００２５】
［１６］  中心軸を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されたエキスパンド加工用ダイを備え、
前記被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプの中空部内に前記ダイが配置された状態で、前記ダイの各ダイセグメントが前記パイプの半径方向外向きに移動されることにより、前記パイプの挿入孔内への挿通部分とその軸方向両側近傍部分とのうち少なくとも挿通部分をエキスパンド加工し、これにより前記パイプに前記被接合部材を接合する接合装置において、
前記ダイの断面形状は、前記パイプの中空部の断面形状に対応した形状であり、
前記ダイセグメントは、前記パイプの前記挿通部分を押圧する押圧部と、前記パイプの前記両近傍部分のうち一方を押圧する第１押圧凸部と他方を押圧する第２押圧凸部とを有しており、
前記パイプの半径方向における前記ダイセグメントの移動量をＤ、
前記パイプの中心軸から前記ダイセグメントの押圧部までの距離をＤ１、
前記ダイセグメントの押圧部に対する押圧凸部の頂部の高さをＤ３、
前記パイプの中心軸から前記パイプの内周面までの距離をＤＰとするとき、
次の第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１及びＤ３が設定されていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００２６】
［１７］  前記パイプの断面形状は円形状であり、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状である前項１１〜１６のいずれかに記載の接合装置。
【００２７】
［１８］  前記パイプの断面形状は多角形状であるとともに、前記パイプの各角部の断面形状は円弧状であり、
前記被接合部材の挿通孔の断面形状は、前記パイプの断面形状に対応した形状であり、
前記ダイは、前記パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
前記各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、前記パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものである前項１１〜１６のいずれかに記載の接合装置。
【００２８】
［１９］  前記ダイの外周面における前記パイプの各平坦壁部に対応する部位に、前記ダイの軸方向に延びた凹条部が設けられている前項１８記載の接合装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は以下の効果を奏する。
【００３０】
なお本明細書では、パイプに被接合部材が接合されて製造された接合構造体において、パイプの周方向の荷重に対する被接合部材の接合強度を「ねじり強度」といい、パイプの軸方向の荷重に対する被接合部材の接合強度を「抜け強度」という。
【００３１】
［１］の発明では、第１関係式（１）を満足するようにエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の向上を図ることができる。
【００３２】
［２］の発明では、第２関係式（２）を満足するダイを用いてエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の更なる向上を図ることができる。
【００３３】
［３］の発明では、第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の更なる向上を図ることができるし、更に、パイプの破断を確実に防止できる。
【００３４】
［４］の発明では、第２関係式（２）を満足するダイを用いてエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の向上を図ることができる。
【００３５】
［５］の発明では、接合強度の更なる向上を図ることができるし、更に、パイプの破断を確実に防止できる。
【００３６】
［６］の発明では、第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の向上を図ることができるし、更に、パイプの破断を確実に防止できる。
【００３７】
［７］の発明では、断面円形状のパイプに対して被接合部材の接合強度の向上を図ることができる。
【００３８】
［８］の発明では、パイプの断面形状は多角形状であり、被接合部材の挿通孔の断面形状はパイプの断面形状に対応した形状であるから、パイプが被接合部材の挿通孔内に挿通された状態において被接合部材のねじり強度が更に向上する。
【００３９】
さらに、パイプの各角部の断面形状が円弧状であるから、被接合部材にパイプの周方向の荷重が加わった場合において、パイプの各角部に応力が集中するのを確実に防止できる。そのため、接合構造体の強度的信頼性が向上する。
【００４０】
さらに、ダイの各ダイセグメントをパイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド加工を行うことから、パイプの各角部を平坦壁部よりも重点的にエキスパンド加工することができる。これにより、パイプの各角部を確実に大きく膨出させることができる。その結果、接合強度の更なる向上を図ることができる。
【００４１】
［９］の発明では、ダイの外周面におけるパイプの各平坦壁部に対応する部位に、ダイの軸方向に延びた凹条部が設けられているので、ダイのダイセグメントとパイプの内周面との接触面積を減少できる。これにより、エキスパンド加工時にダイセグメントとパイプの内周面との間の摩擦力を低減できる。その結果、パイプの各角部を平坦壁部よりも更に確実に大きく膨出できるし、またエキスパンド加工に要する力を低減できる。
【００４２】
［１０］の発明では、被接合部材の挿通孔の周縁部に、短筒状の座部がパイプの軸方向に突出して一体に設けられているので、被接合部材の挿通孔内にパイプを挿通するとともにパイプの外周面に被接合部材の座部を重合させることにより、被接合部材とパイプの外周面との接触面積が増加する。これにより、接合強度の更なる向上を図ることができる。
【００４３】
［１１］〜［１９］の発明では、それぞれ上記［１］〜［９］の発明に係る接合方法に好適に用いられる接合装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
次に、本発明の幾つかの好ましい実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００４５】
＜第１実施形態＞
図１において、（Ｓ１）は、本発明の第１実施形態に係る接合方法によりパイプ（１１）に被接合部材（１５）が接合されて製造された接合構造体である。
【００４６】
パイプ（１１）は真直な丸パイプであり、したがってパイプ（１１）の断面形状は円形状である。このパイプ（１１）はその軸方向に延びた中空部（１３）を有している。この中空部（１３）の断面形状は円形状である。パイプ（１１）の内径及び肉厚はパイプ（１１）の軸方向において一定に設定されている。
【００４７】
パイプ（１１）は、弾性変形及び塑性変形可能な材料からなり、例えば金属からなり、詳述すると例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。ただし本発明では、パイプ（１１）の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、鉄、鋼、銅等の金属であっても良いし、プラスチックであっても良い。また、パイプ（１１）は押出材からなるものである。ただし本発明では、パイプ（１１）は押出材からなるものに限定されるものではなく、その他に、例えば、電縫管、溶接管又は引抜き管からなるものであっても良いし、他の方法により製造されたものであっても良い。
【００４８】
被接合部材（１５）は、例えば、他の部材に取り付けられるフランジとして用いられるものである。この被接合部材（１５）は板状のものであり、詳述すると円環板状のものである。さらに、この被接合部材（１５）の外周縁部には径方向外側に突出した４個の突片部（１５ａ）が一体形成されている。各突片部（１５ａ）には、ボルト挿通孔（１５ｂ）等の締結具挿通孔が設けられている。ただし本発明では、被接合部材（１５）はフランジとして用いられるものであることに限定されるものではなく、その他に、例えば、ブラケットやステイを有するものであっても良いし、その他の目的に用いられるものであっても良い。
【００４９】
被接合部材（１５）の中央部には、パイプ（１１）が挿通される挿通孔（１６）が被接合部材（１５）の厚さ方向に貫通して設けられている。この挿通孔（１６）の断面形状は、パイプ（１１）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。
【００５０】
さらに、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部には、該挿通孔（１６）を包囲するように短円筒状の座部（１８）がパイプ（１１）の軸方向の片側に突出して一体形成されている。この座部（１８）は、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部を、その全周に亘ってパイプ（１１）の軸方向の片側に突出するように短円筒状にプレス曲げ加工することにより、形成されたものである。すなわち、この座部（１８）は、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部からパイプ（１１）の軸方向の片側に突出するように屈曲して形成されたものである。したがって、この座部（１８）は、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部の全周に亘って形成されている。また、この座部（１８）の内側の中空部の断面形状は挿通孔（１６）の断面形状と同じであり、即ち円形状である。この座部（１８）は、エキスパンド加工時にパイプ（１１）の外周面に重合されるものである（図３参照）。
【００５１】
被接合部材（１５）及び座部（１８）は、弾性変形可能な材料からなり、例えば金属からなり、詳述すると例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。ただし本発明では、被接合部材（１５）及び座部（１８）の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、鉄、鋼、銅等の金属であっても良いし、プラスチックであっても良い。また、この被接合部材（１５）及び座部（１８）はプレス成形により製造されたものであるが、本発明では、その他に、例えば、押出加工やダイカストにより製造されたものであっても良いし、その他の方法により製造されたものであっても良い。
【００５２】
パイプ（１１）の長さは例えば５０〜２０００ｍｍの範囲内に設定されている。パイプ（１１）の外径は例えば２０〜１００ｍｍの範囲内に設定されている。パイプ（１１）の肉厚ｔは例えば０．５〜５ｍｍの範囲内に設定されている。
【００５３】
だたし本発明では、パイプ（１１）の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではなく、パイプ（１１）の使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。
【００５４】
被接合部材（１５）の外径は例えば３０〜３００ｍｍの範囲内に設定されている。被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の直径は、パイプ（１１）の外径よりも例えば０．１〜１ｍｍ大きく設定されている。被接合部材（１５）及び座部（１８）の肉厚は例えば１〜２０ｍｍの範囲内に設定されている。座部（１８）の突出長さ（即ち、座部（１８）のパイプ（１１）軸方向に沿う長さ）は例えば３〜３０ｍｍの範囲内に設定されている。
【００５５】
ただし本発明では、被接合部材（１５）及び座部（１８）の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではなく、被接合部材（１５）の使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。
【００５６】
第１実施形態の接合構造体（Ｓ１）では、図１及び図２に示すように、パイプ（１１）が被接合部材（１５）の挿通孔（１６）内に挿通されるとともに、被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の外周面に重合されている。そして、この状態で、パイプ（１１）の挿通孔（１６）内への挿通部分（１２ａ）とその軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）とからなるエキスパンド加工対象部（１２）が、パイプ（１１）の周方向の全周に亘ってエキスパンド加工（拡管加工）され、これによりパイプ（１１）に被接合部材（１５）が固定状態に接合されている。
【００５７】
パイプ（１１）の両近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）には、エキスパンド加工によって、パイプ（１１）の外側に局部的に膨出した断面円弧状の２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）が形成されている。これら２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）はパイプ（１１）の周方向の全周に亘って形成されている。被接合部材（１５）は、これら２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）間で被接合部材（１５）の座部（１８）が挟まれた状態にパイプ（１１）に接合されている。これにより、被接合部材（１５）の抜け強度の向上が図られている。また、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）もパイプ（１１）の外側に少し膨出しており、これにより当該挿通部分（１２ａ）にも膨出部（Ｂ）がパイプ（１１）の周方向の全周に亘って形成されている。
【００５８】
次に、本発明の第１実施形態に係る接合装置（２０）の構成について、以下に説明する。
【００５９】
図３〜図６に示すように、この接合装置（２０）は、エキスパンド加工用ダイ（２１）、マンドレル（２８）などを備えている。
【００６０】
マンドレル（２８）は、例えば工具鋼や超硬合金製の楔部（２９）を有している。この楔部（２９）はマンドレル（２８）の先端部に先細り状に形成されている。楔部（２９）は、円錐状又は多角錐状であり、本第１実施形態では八角錐状であり、詳述すると正八角錐状である。したがって、この楔部（２９）の断面形状は八角形状であり、詳述すると正八角形状である（図４参照）。
【００６１】
また、マンドレル（２８）の基端部には、該マンドレル（２８）をその軸方向に押圧移動又は牽引移動させるマンドレル駆動手段（図示せず）が接続されている。本実施形態では、マンドレル駆動手段は、マンドレル（２８）をその軸方向に押圧移動させるものである。この駆動手段として、例えば、油圧シリンダ等の流体圧シリンダが用いられている。
【００６２】
ダイ（２１）は、パイプ（１１）よりも高い強度を有しており、例えば工具鋼や超硬合金製である。
【００６３】
ダイ（２１）の断面形状は、パイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。詳述すると、ダイ（２１）は、円柱状に形成されており、パイプ（１１）の中空部（１３）内に配置された状態でパイプ（１１）のエキスパンド加工対象部（１２）をパイプ（１１）の外側へ押圧して局部的に膨出させるものである。
【００６４】
ダイ（２１）の中心部には、マンドレル（２８）の楔部（２９）に対応する楔孔部（２４）がダイ（２１）の中心軸（Ｑ）と同軸に且つダイ（２１）の軸方向に貫通して設けられている（図７参照）。この楔孔部（２４）の形状は、マンドレル（２８）の楔部（２９）に対応する形状であり、即ち八角錐状であり、詳述すると正八角錐状である。また、楔孔部（２４）の断面形状は、マンドレル（２８）の楔部（２９）の断面形状に対応した形状であり、即ち八角形状であり、詳述すると正八角形状である。
【００６５】
さらに、図４に示すように、このダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）を中心に周方向に複数個のダイセグメント（２１ａ）に均等に分割されており、すなわち楔孔部（２４）を中心に周方向に複数個のダイセグメント（２１ａ）に均等に分割されている。本第１実施形態では、ダイ（２１）の分割数は８個である。したがって、このダイ（２１）は、互いに同形同寸の８個のダイセグメント（２１ａ）が互いに組み合わされて構成されたものである。これらのダイセグメント（２１ａ）は互いに同一形状で同一構成である。
【００６６】
図３及び図５に示すように、各ダイセグメント（２１ａ）は、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）を押圧する押圧部（２３）と、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）のうち一方（１２ｂ）を局部的に押圧する第１押圧凸部（２２）と他方（１２ｂ）を局部的に押圧する第２押圧凸部（２２）とを有している。両押圧凸部（２２）（２２）は、ダイ（１１）の軸方向における押圧部（２３）の両側にダイ（１１）の軸方向に互いに離間して配置されている。両押圧凸部（２２）（２２）の形状及び寸法は互いに同一である。したがって、ダイセグメント（２１ａ）の押圧部（２３）に対する両押圧凸部（２２）（２２）の頂部の高さ（Ｄ３）は互いに等しく設定されており、また両押圧凸部（２２）（２２）の幅（Ｗ３）は互いに等しく設定されている。
【００６７】
押圧部（２３）は、ダイセグメント（２１ａ）の外周面に、パイプ（１１）の軸方向に平坦状に形成されている。なお本実施形態では、ダイセグメント（２１ａ）の外周面とは、ダイセグメント（２１ａ）のパイプ（１１）側に向いた外面を意味する。
【００６８】
両押圧凸部（２２）（２２）は、ダイセグメント（２１ａ）の外周面における押圧部（２３）の軸方向両側近傍部に、ダイ（２１）の周方向に延びて形成されている。図３に示すように、各押圧凸部（２２）の断面形状は例えば円弧状である。
【００６９】
図３〜図５に示すように、マンドレル（２８）は、マンドレル駆動手段によって、マンドレル（２８）の楔部（２９）をパイプ（１１）の中空部（１３）内に配置されたダイ（２１）の楔孔部（２４）内に差し込むことにより、ダイ（２１）の各ダイセグメント（２１ａ）をパイプ（１１）の半径方向外向きに移動させるものである。
【００７０】
マンドレル駆動手段によるマンドレル楔部（２９）のダイ楔孔部（２４）内への差込み量を設定することにより、パイプ（１１）の半径方向における各ダイセグメント（２１ａ）の移動量が設定される。すなわち、マンドレル駆動手段は、マンドレル楔部（２９）のダイ楔孔部（２４）内への差込み量を設定する差込み量設定部を有している。そして、マンドレル駆動手段は、この差込み量設定部に設定された差込み量に基づいて、マンドレル（２８）の楔部（２９）をダイ（１）の楔孔部（２４）内に差し込むことにより、パイプ（１１）の半径方向における各ダイセグメント（２１ａ）の移動量を設定することができるものとなされている。
【００７１】
ダイ（２１）の各ダイセグメント（２１ａ）は、マンドレル（２８）の楔部（２９）によってパイプ（１１）の半径方向外向きに移動されることによりパイプ（１１）のエキスパンド加工対象部（１２）をエキスパンド加工するものである。
【００７２】
次に、この接合装置（２０）を用いたパイプ（１１）と被接合部材（１５）との接合方法について、以下に説明する。
【００７３】
まず、図３及び図４に示すように、パイプ（１１）を被接合部材（１５）の挿通孔（１６）内に遊挿状態に挿通する。これにより被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の外周面に重合される。さらに、パイプ（１１）の中空部（１３）内における被接合部材（１５）（詳述すると被接合部材（１５）の座部（１８））に対応する位置に、ダイ（２１）を配置する。この状態において、ダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）がパイプ（１１）の中心軸（Ｚ）と一致するようにパイプ（１１）の中空部（１３）内に配置されている。
【００７４】
次いで、マンドレル（２８）を、その楔部（２９）の中心軸がパイプ（１１）の中心軸（Ｚ）と一致するようにパイプ（１１）の中空部（１３）内に配置する。そして、この状態で、マンドレル（２８）の楔部（２９）をマンドレル駆動手段によって該マンドレル（２８）の軸方向に移動（詳述すると押圧移動）させることにより、マンドレル（２８）の楔部（２９）をダイ（２１）の楔孔部（２４）内に差し込む。これにより、図５及び図６に示すように、ダイ（２１）の各ダイセグメント（２１ａ）をパイプ（１１）の半径方向外向きに移動させ、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）とその軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）とからなるエキスパンド加工対象部（１２）をエキスパンド加工（拡管加工）する。
【００７５】
このエキスパンド加工では、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）は、各ダイセグメント（２１ａ）の押圧部（２３）によってパイプ（１１）の外側に膨出するように押圧されて塑性変形される。さらに、このようにパイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）が膨出することに伴い、被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）によってパイプ（１１）の外側に押し出されて座部（１８）の弾性変形域内で弾性変形される。これにより、座部（１８）に弾性復元力が蓄積される。また、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）は、各ダイセグメント（２１ａ）の両押圧凸部（２２）（２２）によってパイプ（１１）の外側に膨出するように押圧される。これにより、当該両近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）は外側膨出状に塑性変形される。
【００７６】
次いで、マンドレル（２８）の楔部（２９）をダイ（２１）の楔孔部（２４）内から抜出する。すると、被接合部材（１５）の座部（１８）に蓄積された弾性復元力（スプリングバック力）により、被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の外周面に、パイプ（１１）に対して外嵌状態に圧接固定される。これにより、被接合部材（１５）がパイプ（１１）（詳述するとパイプ（１１）の外周面）に接合され、もって図１及び図２に示した接合構造体（Ｓ１）が製造される。
【００７７】
この接合方法では、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部に、短円筒状の座部（１８）がパイプ（１１）の軸方向の片側に突出して一体に設けられていることから、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）内にパイプ（１１）を挿通するとともにパイプ（１１）の外周面の被接合部材（１５）の座部（１８）を重合させることにより、被接合部材（１５）とパイプ（１１）との接触面積が増加する。これにより、被接合部材（１５）の接合強度を増大できる。
【００７８】
而して、この接合方法では、エキスパンド加工は、次の第１関係式（１）、第２関係式（２）及び第３関係式（３）を満足するように行われるのが望ましい。
【００７９】
第１関係式：１＜（Ｄ＋Ｄ１＋ｔ）／Ｄ２  …（１）
第２関係式：１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦３．０  …（２）
第３関係式：１．０＜（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３）
【００８０】
ここで、各関係式（１）（２）及び（３）において、ｔ、Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、ＤＰ、Ｗ１及びＷ２は、図７に示すように次のとおりである。
【００８１】
ｔは、パイプ（１１）の肉厚である。
【００８２】
Ｄは、パイプ（１１）の半径方向におけるダイセグメント（２１ａ）の移動量である。
【００８３】
Ｄ１は、パイプ（１１）の中心軸（Ｚ）からダイセグメント（２１ａ）の押圧部（２３）までの距離である。
【００８４】
Ｄ２は、パイプ（１１）の中心軸（Ｚ）から被接合部材（１５）の被接合面（１９）までの距離である。
【００８５】
Ｄ３は、ダイセグメント（２１ａ）の押圧部（２３）に対する押圧凸部（２２）の頂部の高さである。
【００８６】
ＤＰは、パイプ（１１）の中心軸（Ｐ）からパイプ（１１）の内周面までの距離である。
【００８７】
Ｗ１は、接合初期にパイプ（１１）と当接する被接合部材（１５）の被接合面（１９）の幅である。
【００８８】
Ｗ２は、ダイセグメント（２１ａ）の両押圧凸部（２２）（２２）の頂部間の距離である。
【００８９】
ここで本実施形態では、上述したように、エキスパンド加工時にダイ（２１）の中心軸（Ｑ）がパイプ（１１）の中心軸（Ｚ）と一致するようにダイ（２１）がパイプ（１１）の中空部（１３）内に配置されることから、Ｄ１は、ダイ（２１）の中心軸（Ｑ）からダイセグメント（２１ａ）の押圧部（２３）までの距離であると換言することができる。
【００９０】
また本実施形態では、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の内周面、即ち被接合部材（１５）の座部（１８）の内周面が、被接合部材（１５）の被接合面（１９）に対応している。ただし、座部（１８）の内周面における被接合部材（１５）に対して屈曲した屈曲部側の周面部は、断面円弧状に形成されているので、接合初期にパイプ（１１）とは当接しない。したがって、この周面部は接合初期の被接合面（１９）には該当しない。
【００９１】
また本実施形態では、エキスパンド加工は、ダイ（２１）の各ダイセグメント（２１ａ）について第１〜第３関係式（１）（２）（３）を満足するように行われている。
【００９２】
上記第１関係式（１）を満足することにより、エキスパンド加工時に被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の外側に確実に押し出される。その結果、被接合部材（１５）の座部（１８）とパイプ（１１）との間に高い接触残留圧力を発生でき、これにより、被接合部材（１５）の接合強度、特にねじり強度の向上を確実に図ることができる。
【００９３】
もし第１関係式（１）を満足しない場合、即ち１≧（Ｄ＋Ｄ１＋ｔ）／Ｄ２の場合、被接合部材（１５）の座部（１８）とパイプ（１１）との間に接触残留圧力が発生せず、そのため被接合部材（１５）の接合強度、特にねじり強度を向上させることが困難である。
【００９４】
ただし本発明では、第１関係式（１）を必ずしも満足する必要はなく、すなわち第１関係式（１）を満足することは本発明の必須要件ではない。
【００９５】
第１関係式（１）の右辺の上限値は特に限定されず、例えば、エキスパンド加工時において被接合部材（１５）の座部（１８）が弾性変形域内での変形となる値まで許容される。すなわち本発明では、エキスパンド加工による被接合部材（１５）の座部（１８）の変形形態が塑性変形ではなく弾性変形である条件のもとで、つまりエキスパンド加工により被接合部材（１５）の座部（１８）が塑性変形しないで弾性変形する条件のもとで、上記第１関係式（１）を満足することが特に望ましい。具体的に第１関係式（１）の右辺の上限値について示すと、第１関係式（１）の右辺の上限値は例えば１．２（特に好ましくは１．１）であることが望ましい。
【００９６】
第１関係式（１）では、ダイセグメント（２１ａ）は、押圧凸部（２２）を有していても良いし、あるいは図８に示すように押圧凸部を有していなくても良い。すなわち、接合構造体（Ｓ１）において被接合部材（１５）の抜け強度とねじり強度がともに必要な場合には、ダイセグメント（２１ａ）は押圧凸部（２２）を有していることが望ましく、一方、被接合部材（１５）のねじり強度だけが必要な場合には、ダイセグメント（２１ａ）は押圧凸部（２２）を必ずしも有していなくても良い。
【００９７】
なお、パイプ（１１）の半径方向における各ダイセグメント（２１ａ）の移動量の設定は、マンドレル駆動手段によるマンドレル楔部（２９）のダイ楔孔部（２４）内への差込み量を調節することにより、行われる。
【００９８】
上記第２関係式（２）を満足することにより、被接合部材（１５）の接合強度の向上を確実に図ることができる。
【００９９】
図９は、第２関係式（２）を満足し且つ第２関係式（２）の中辺の値が１．０に近い場合における接合例を示している。
【０１００】
もし第２関係式（２）の中辺の値が１．０未満の場合には、エキスパンド加工によって被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の両近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）と一緒に変形されることにより、被接合部材（１５）の抜け強度やねじり強度が低下する虞があるし、更に、エキスパンド加工時に被接合部材（１５）の座部（１８）のエッジ部がパイプ（１１）の外周面に食い込む虞がある。
【０１０１】
図１０は、上記第２関係式（２）を満足し且つ第２関係式（２）の中辺の値が３．０に近い場合における接合例を示している。
【０１０２】
もし第２関係式（２）の中辺の値が３．０を超えた場合には、エキスパンド加工によりパイプ（１１）の両近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）に形成される２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）の位置が被接合部材（１５）の座部（１８）から離れすぎるため、被接合部材（１５）の接合強度、特にねじり強度が低下する虞がある。
【０１０３】
第２関係式（２）において特に望ましい関係式（２ａ）は次のとおりである。
１．０≦Ｗ２／（Ｗ１＋２ｔ）≦１．５  …（２ａ）
【０１０４】
ただし本発明では、第２関係式（２）を必ずしも満足する必要はなく、すなわち第２関係式（２）を満足することは本発明の必須要件ではない。
【０１０５】
上記第３関係式（３）を満足することにより、被接合部材（１５）の接合強度、特に抜け強度の向上を確実に図ることができるし、エキスパンド加工時におけるパイプ（１１）の破断を確実に防止できる。
【０１０６】
もし第３関係式（３）の中辺の値が１．０以下の場合、パイプ（１１）の両近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）に膨出部（Ｂ）が形成されないため、被接合部材（１５）の接合強度、特に抜け強度の向上を図ることが困難になる。一方、中辺の値が１．２を超える場合、例えばエキスパンド加工時にパイプ（１１）が破断する虞がある。
【０１０７】
第３関係式（３）において特に望ましい関係式（３ａ）は次のとおりである。
１．１≦（Ｄ＋Ｄ１＋Ｄ３）／ＤＰ≦１．２  …（３ａ）
【０１０８】
ただし本発明では、第３関係式（３）を必ずしも満足する必要はなく、すなわち第３関係式（３）を満足することは本発明の必須要件ではない。
【０１０９】
なお本発明では、ダイセグメント（２１ａ）の押圧凸部（２２）の幅Ｗ３は特に限定されるものではなく、例えば３〜３０ｍｍの範囲内に設定される。また、押圧凸部（２２）の形状についても特に限定されるものではない。ここで、押圧凸部（２２）におけるパイプ（１１）と当接する部分にはエッジを設けず、この部分は滑らかな曲面で形成されていることが望ましい。本実施形態では、上述したように押圧凸部（２２）は断面円弧状に形成されている。また本発明では、ダイセグメント（２１ａ）の押圧部（２３）と押圧凸部（２２）との間の境界部に丸みが付けられていても良い。
【０１１０】
本実施形態の接合装置（２０）では、第１関係式（１）を満足するようにＤ及びＤ１が設定されていることが望ましく、及び／又は、第２関係式（２）を満足するようにＷ２が設定されていることが望ましく、及び／又は、第３関係式（３）を満足するようにＤ、Ｄ１及びＤ３が設定されていることが望ましい。このように設定された接合装置（２０）を用いてパイプ（１１）と被接合部材（１５）とを接合することにより、上述した効果を確実に奏することができる。
【０１１１】
＜第２実施形態＞
図１１〜図１５は、本発明の第２実施形態に係る接合方法及び該接合方法に用いられる接合装置（２０）を説明する図である。これらの図には、上記第１実施形態の接合装置の要素と同一の要素には同一の符号が付されている。本第２実施形態の接合方法及び接合装置（２０）について、上記第１実施形態の接合方法及び接合装置とは異なる点を中心に以下に説明する。
【０１１２】
パイプ（１１）は、真直な角パイプであり、その断面形状は多角形状である。本第２実施形態では、パイプ（１１）の断面形状は四角形状である。また、パイプ（１１）はその軸方向に延びた中空部（１３）を有している。この中空部（１３）の断面形状は四角形状である。パイプ（１１）の断面の各辺の長さは同じである。
【０１１３】
パイプ（１１）は、その軸方向に延びるとともに互いに周方向に並んだ４個の平坦壁部（１１ａ）（１１ａ）（１１ａ）（１１ａ）と、互いに隣り合う２個の平坦壁部（１１ａ）（１１ａ）間に配置された角部（１１ｂ）とを有している。各角部（１１ｂ）の断面形状は、所定の曲率半径の円弧状である。このパイプ（１１）の材質は、上記第１実施形態と同じであり、即ちアルミニウム又はアルミニウム合金である。
【０１１４】
被接合部材（１５）は平面視略四角形の板状のものである。被接合部材（１５）の中央部にはパイプ（１１）が挿通される挿通孔（１６）が被接合部材（１５）の厚さ方向に貫通して設けられている。この挿通孔（１６）の断面形状は、パイプ（１１）の断面形状に対応した形状であり、即ち四角形状である。挿通孔（１６）の各角部の断面形状は、パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）の断面形状に対応した形状であり、即ち円弧状である。
【０１１５】
さらに、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部には、該挿通孔（１６）を包囲するように短角筒状（詳述すると短四角筒状）の座部（１８）が、パイプ（１１）の軸方向の片側に突出して一体形成されている。被接合部材（１５）及び座部（１８）の材質は、第１実施形態と同じであり、即ちアルミニウム又はアルミニウム合金である。
【０１１６】
パイプ（１１）の断面の各辺の長さは例えば２０〜１００ｍｍの範囲内に設定されている。パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）の外側曲率半径（Ｒ）は例えば５〜４５ｍｍの範囲内に設定されている。パイプ（１１）の長さ及び肉厚ｔは第１実施形態と同じである。
【０１１７】
ただし本発明では、パイプ（１１）の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではなく、パイプ（１１）の使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。
【０１１８】
被接合部材（１５）の各辺の長さは例えば３０〜１５０ｍｍの範囲内に設定されている。被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の断面の各辺の長さは、パイプ（１１）の断面の各辺の長さよりも例えば０．１〜１ｍｍ大きく設定されている。挿通孔（１６）の各角部の曲率半径は例えば５．１〜４７ｍｍの範囲内に設定されている。被接合部材（１５）及び座部（１８）の肉厚は第１実施形態と同じであり、また座部（１８）の突出長さは第１実施形態と同じである。
【０１１９】
ただし本発明では、被接合部材（１５）及び座部（１８）の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではなく、被接合部材（１５）の使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。
【０１２０】
本第２実施形態の接合装置（２０）において、マンドレル（２８）の楔部（２９）は四角錐状である。したがって、図１３に示すように、楔部（２９）の断面形状は四角形状である。
【０１２１】
ダイ（２１）の断面形状はパイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状に対応した形状であり、即ち四角形状である。ダイ（２１）の中心部には、マンドレル（２８）の楔部（２９）に対応した楔孔部（２４）が設けられている。さらに、ダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）を中心に周方向に均等に複数個のダイセグメント（２１ａ）に分割されている。本第２実施形態では、ダイ（２１）の分割数は４個である。詳述すると、ダイ（２１）は、パイプ（１１）の各平坦壁部（１１ａ）の幅方向中間部に対応する位置で分割されている。
【０１２２】
この接合装置（２０）の他の構成は、上記第１実施形態の接合装置と同じである。
【０１２３】
次に、この接合装置（２０）を用いた接合方法について以下に説明する。
【０１２４】
まず、図１２及び図１３に示すように、パイプ（１１）を被接合部材（１５）の挿通孔（１６）内に遊挿状態に挿通する。これにより、被接合部材（１５）の座部（１８）がパイプ（１１）の外周面に重合される。さらに、パイプ（１１）の中空部（１３）内における被接合部材（１５）の座部（１８）に対応する位置に、ダイ（２１）を配置する。この状態において、ダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）がパイプ（１１）の中心軸（Ｚ）と一致するようにパイプ（１１）の中空部（１３）内に配置されている。
【０１２５】
次いで、マンドレル（２８）の楔部（２９）をダイ（２１）の楔孔部（２４）内に差し込む。これにより、図１４及び図１５に示すように、ダイ（２１）の各ダイセグメント（２１ａ）をパイプ（１１）の各角部（１１ｂ）に向かってパイプ（１１）の半径方向外向きに移動させ、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）とその軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）とからなるエキスパンド加工対象部（１２）をエキスパンド加工（拡管加工）する。
【０１２６】
こうして得られた接合構造体（Ｓ２）では、図１１に示すように、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）には、エキスパンド加工によってパイプ（１１）の外側に局部的に膨出した断面円弧状の２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）がパイプ（１１）の周方向の全周に亘って形成されている。被接合部材（１５）は、これら２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）間で被接合部材（１５）の座部（１８）が挟まれた状態でパイプ（１１）に接合されている。これにより、被接合部材（１５）の抜け強度の向上が図られている。
【０１２７】
第２実施形態の接合方法において、エキスパンド加工は、上記の第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するように行われるのが望ましい。
【０１２８】
第２実施形態の接合方法では、上記第１実施形態の上述した利点がある上、更に次の利点がある。
【０１２９】
すなわち、パイプ（１１）の断面形状は四角形状であり、被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の断面形状はパイプ（１１）の断面形状に対応した形状であるから、パイプ（１１）が被接合部材（１５）の挿通孔（１６）内に挿通された状態において被接合部材（１５）のねじり強度が更に向上する。したがって、もし仮に被接合部材（１５）にパイプ（１１）の周方向の荷重が加わった場合であっても、被接合部材（１５）はパイプ（１１）の周方向にずれ動き難くなる。
【０１３０】
さらに、パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）の断面形状が円弧状であることから、被接合部材（１５）にパイプ（１１）の周方向の荷重が加わった場合において、パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）に応力が集中するのを確実に防止できる。そのため、接合構造体（Ｓ２）の強度的信頼性が向上する。
【０１３１】
さらに、ダイ（２１）の各ダイセグメント（２１ａ）をパイプ（１１）の各角部（１１ｂ）に向かってパイプ（１１）の半径方向外向きに移動させることにより、エキスパンド加工を行うことから、パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）を平坦壁部（１１ａ）よりも重点的にエキスパンド加工することができる。これにより、パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）を確実に大きく膨出させることができる。その結果、接合強度、特にねじり強度の更なる向上を図ることができる。
【０１３２】
＜第３実施形態＞
図１６及び図１７は、本発明の第３実施形態に係る接合方法及び該接合方法に用いられる接合装置（２０）を説明する図である。これらの図面には、上記第１及び第２実施形態の接合装置の要素と同一の要素には同一の符号が付されている。本第３実施形態の接合方法及び接合装置（２０）について、第１及び第２実施形態の接合方法及び接合装置とは異なる点を中心に以下に説明する。
【０１３３】
本第３実施形態では、パイプ（１１）及び被接合部材（１５）は上記第２実施形態と同じである。
【０１３４】
本第３実施形態では、接合装置（２０）のダイ（２１）の外周面におけるパイプ（１１）の各平坦壁部（１１ａ）に対応する部位に、ダイ（２１）の軸方向（即ち、パイプ（１１）の軸方向）に延びた断面コ字状の凹条部（２５）が設けられている。
【０１３５】
この接合装置（２０）の他の構成は、上記第２実施形態の接合装置と同じである。
【０１３６】
本第３実施形態の接合方法は、上記第２実施形態の接合方法と同じである。また、本第３実施形態の接合方法において、エキスパンド加工は、上記の第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するように行われるのが望ましい。
【０１３７】
本第３実施形態の接合方法で得られた接合構造体（Ｓ３）では、パイプ（１１）のエキスパンド加工対象部（１２）の周方向の全周がエキスパンド加工されているのではなく、エキスパンド加工対象部（１２）の各角部（１１ｂ）だけが局部的にエキスパンド加工されている。すなわち、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の各角部（１１ｂ）と該挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）の各角部（１１ｂ）とがパイプ（１１）の外側に局部的に膨出するようにエキスパンド加工されており、一方、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の平坦壁部（１１ａ）と該挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）の各平坦壁部（１１ａ）とはエキスパンド加工されていない。したがって、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）の各角部（１１ｂ）には、エキスパンド加工によってパイプ（１１）の外側に局部的に膨出した断面円弧状の２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）が形成されており、一方、パイプ（１１）の挿通部分（１２ａ）の軸方向両側近傍部分（１２ｂ）（１２ｂ）の各平坦壁部（１１ａ）にはそのような膨出部は形成されていない。
【０１３８】
本第３実施形態の接合方法では、ダイ（２１）の外周面におけるパイプ（１１）の各平坦壁部（１１ａ）に対応する部位に、ダイ（２１）の軸方向に延びた凹条部（２５）が設けられているので、ダイ（２１）のダイセグメント（２１ａ）とパイプ（１１）の内周面との接触面積を減少できる。これにより、エキスパンド加工時にダイセグメント（２１ａ）とパイプ（１１）の内周面との間の摩擦力を低減できる。その結果、パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）を平坦壁部（１１ａ）よりも更に確実に大きく膨出できるし、またエキスパンド加工に要する力を低減できる。
【０１３９】
＜第４実施形態＞
図１８は、本発明の第４実施形態に係る接合方法及び該接合方法に用いられる接合装置（２０）を説明する図である。これらの図面には、上記第１及び第２実施形態の接合装置の要素と同一の要素には同一の符号が付されている。本第４実施形態の接合方法及び接合装置（２０）について、第１及び第２実施形態の接合方法及び接合装置とは異なる点を中心に以下に説明する。
【０１４０】
本第４実施形態では、パイプ（１１）の断面形状は三角形状である。また、パイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状は三角形状である。パイプ（１１）の断面の各辺の長さは同じである。パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）の断面形状は、所定の曲率半径の円弧状である。
【０１４１】
本第４実施形態の接合装置（２０）において、マンドレル（２８）の楔部（２９）は三角錐状である。したがって、楔部（２９）の断面形状は三角形状である。
【０１４２】
ダイ（２１）の断面形状はパイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状に対応した形状であり、即ち三角形状である。ダイ（２１）の中心部には、マンドレル（２８）の楔部（２９）に対応した楔孔部（２４）が設けられている。さらに、ダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）を中心に周方向に均等に複数個のダイセグメント（２１ａ）に分割されている。本第４実施形態では、ダイ（２１）の分割数は３個である。詳述すると、ダイ（２１）は、パイプ（１１）の各平坦壁部（１１ａ）の幅方向中間部に対応する位置で分割されている。
【０１４３】
この接合装置（２０）の他の構成は、上記第１実施形態の接合装置と同じである。
【０１４４】
本第４実施形態の接合方法は、上記第２実施形態の接合方法と同じである。また、本第４実施形態の接合方法において、エキスパンド加工は、上記の第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するように行われるのが望ましい。
【０１４５】
＜第５実施形態＞
図１９は、本発明の第５実施形態に係る接合方法及び該接合方法に用いられる接合装置（２０）を説明する図である。これらの図面には、上記第１及び第２実施形態の接合装置の要素と同一の要素には同一の符号が付されている。本第５実施形態の接合方法及び接合装置（２０）について、第１及び第２実施形態の接合方法及び接合装置とは異なる点を中心に以下に説明する。
【０１４６】
本第５実施形態では、パイプ（１１）の断面形状は五角形状である。また、パイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状は五角形状である。パイプ（１１）の断面の各辺の長さは同じである。パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）の断面形状は、所定の曲率半径の円弧状である。
【０１４７】
本第５実施形態の接合装置（２０）において、マンドレル（２８）の楔部（２９）は五角錐状である。したがって、楔部（２９）の断面形状は五角形状である。
【０１４８】
ダイ（２１）の断面形状はパイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状に対応した形状であり、即ち五角形状である。ダイ（２１）の中心部には、マンドレル（２８）の楔部（２９）に対応した楔孔部（２４）が設けられている。さらに、ダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）を中心に周方向に均等に複数個のダイセグメント（２１ａ）に分割されている。本第５実施形態では、ダイ（２１）の分割数は５個である。詳述すると、ダイ（２１）は、パイプ（１１）の各平坦壁部（１１ａ）の幅方向中間部に対応する位置で分割されている。
【０１４９】
この接合装置（２０）の他の構成は、上記第１実施形態の接合装置と同じである。
【０１５０】
本第５実施形態の接合方法は、上記第２実施形態の接合方法と同じである。また、本第５実施形態の接合方法において、エキスパンド加工は、上記の第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するように行われるのが望ましい。
【０１５１】
＜第６実施形態＞
図２０は、本発明の第６実施形態に係る接合方法及び該接合方法に用いられる接合装置（２０）を説明する図である。これらの図面には、上記第１及び第２実施形態の接合装置の要素と同一の要素には同一の符号が付されている。本第６実施形態の接合方法及び接合装置（２０）について、第１及び第２実施形態の接合方法及び接合装置とは異なる点を中心に以下に説明する。
【０１５２】
本第６実施形態では、パイプ（１１）の断面形状は六角形状である。また、パイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状は六角形状である。パイプ（１１）の断面の各辺の長さは同じである。パイプ（１１）の各角部（１１ｂ）の断面形状は、所定の曲率半径の円弧状である。
【０１５３】
本第６実施形態の接合装置（２０）において、マンドレル（２８）の楔部（２９）は六角錐状である。したがって、楔部（２９）の断面形状は六角形状である。
【０１５４】
ダイ（２１）の断面形状はパイプ（１１）の中空部（１３）の断面形状に対応した形状であり、即ち六角形状である。ダイ（２１）の中心部には、マンドレル（２８）の楔部（２９）に対応した楔孔部（２４）が設けられている。さらに、ダイ（２１）は、その中心軸（Ｑ）を中心に周方向に均等に複数個のダイセグメント（２１ａ）に分割されている。本第６実施形態では、ダイ（２１）の分割数は６個である。詳述すると、ダイ（２１）は、パイプ（１１）の各平坦壁部（１１ａ）の幅方向中間部に対応する位置で分割されている。
【０１５５】
この接合装置（２０）の他の構成は、上記第１実施形態の接合装置と同じである。
【０１５６】
本第６実施形態の接合方法は、上記第２実施形態の接合方法と同じである。また、本第６実施形態の接合方法において、エキスパンド加工は、上記の第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するように行われるのが望ましい。
【０１５７】
以上で、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に変更可能である。
【０１５８】
例えば、本発明では、パイプ（１１）の断面形状は、円形状、三角形状、四角形状、五角形状又は六角形状であることに限定されるものではなく、その他に、七角形状以上であっても良い。
【０１５９】
また本発明では、パイプ（１１）の内部に、該パイプ（１１）の軸方向に延びた、中空部（１３）を仕切る仕切り壁部（図示せず）が配置されていても良い。
【０１６０】
また本発明では、被接合部材（１５）の座部（１８）の外側に配置された規制部材（図示せず）によって座部（１８）の外側への膨出量を規制した状態で、エキスパンド加工を行っても良い。
【０１６１】
また本発明では、被接合部材（１５）は必ずしも座部（１８）を有していなくても良く、すなわち被接合部材（１５）の挿通孔（１６）の周縁部に座部（１８）が形成されていなくても良い。
【０１６２】
また上記実施形態では、いずれも、マンドレル（２８）の楔部（２９）をマンドレル駆動手段によってマンドレル（２８）の軸方向に押圧移動させることにより、マンドレル（２８）の楔部（２９）がダイ（２１）の楔孔部（２４）内に差し込まれている。しかるに、本発明では、マンドレル（２８）の楔部（２９）をダイ（２１）の楔孔部（２４）内に差し込む方法は、上述の方法であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、マンドレル（２８）の楔部（２９）をマンドレル駆動手段によってマンドレル（２８）の軸方向に牽引移動させることにより、マンドレル（２８）の楔部（２９）がダイ（２１）の楔孔部（２４）内に差し込まれるものとなされていても良い。
【実施例】
【０１６３】
次に、本発明の具体的な実験例を以下に示す。ただし本発明は、以下の実験例に示したものであることに限定されるものではない。
【０１６４】
＜実験例Ａ−１〜Ａ−１７＞
様々な断面寸法の断面円形状のパイプ（１１）を準備した。このパイプ（１１）を用いて図１〜図７に示した上記第１実施形態の接合装置（２０）によりパイプ（１１）に被接合部材（１５）を接合し、これにより接合構造体（Ｓ１）を得た。その後、この接合構造体（Ｓ１）を人工時効処理した。この人工時効処理の条件は１９０℃×７ｈである。
【０１６５】
次いで、この接合構造体（Ｓ１）について被接合部材（１５）のねじり強度及び抜け強度を評価した。その結果を表１に示す。また、この接合に用いた接合装置（２０）のダイ（２１）及び接合条件も表１に示した。
【０１６６】
使用したパイプ（１１）はアルミニウム合金押出材からなるものであり、その材質は、ＪＩＳ（日本工業規格）に準拠したアルミニウム合金番号Ａ６Ｎ０１−Ｔ１である。パイプ（１１）の長さは２００ｍｍである。
【０１６７】
使用した被接合部材（１５）はアルミニウム合金押出板材からなるものであり、その材質は、ＪＩＳに準拠したアルミニウム合金番号Ａ６Ｎ０１−Ｔ５である。被接合部材（１５）及び座部（１８）の肉厚は１０ｍｍである。被接合部材（１５）の外径は１５０ｍｍである。
【０１６８】
【表１】
0005355874.tif 000002
【０１６９】
［ねじり強度の評価方法］
被接合部材（１５）のねじり強度の評価方法は次のとおりである。
【０１７０】
パイプ（１１）の一端部を固定しておき、被接合部材（１５）にパイプ（１１）の周方向の荷重を加えることにより被接合部材（１５）がパイプ（１１）の周方向に０．５°回転したときのトルクを、ねじり強度とした。
【０１７１】
［抜け強度の評価方法］
被接合部材（１５）の抜け強度の評価方法は次のとおりである。
【０１７２】
被接合部材（１５）を固定しておき、パイプ（１１）にその軸方向の荷重を加えることによりパイプ（１１）がその軸方向に被接合部材（１５）に対して０．５ｍｍ変位したときの荷重を、抜け強度とした。
【０１７３】
表１及び表２において、「ねじり強度」の符号の意味は次のとおりである。
◎：５００Ｎｍ以上
○：３００Ｎｍ以上、５００Ｎｍ未満
△：１００Ｎｍ以上、３００Ｎｍ未満
×：１００Ｎｍ未満
【０１７４】
「抜け強度」の符号の意味は次のとおりである。
◎：２０ｋＮ以上
○：１０ｋＮ以上、２０ｋＮ未満
△：５ｋＮ以上、１０ｋＮ未満
×：５ｋＮ未満
【０１７５】
なお、実験例Ａ−９及びＡ−１７では、接合装置（２０）のダイ（２１）として、図８に示すように押圧凸部がないダイを用いてエキスパンド加工を行った。
【０１７６】
［接合強度の評価］
表１から分かるように、断面円形状のパイプ（１１）に被接合部材（１５）を接合する場合において、第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の向上を図ることができる。
【０１７７】
＜実験例Ｂ−１〜Ｂ−１７＞
様々な断面寸法の断面四角形状及び六角形状のパイプ（１１）を準備した。このパイプ（１１）を用いて、図１１〜図１５に示した上記第２実施形態の接合装置（２０）又は図２０に示した上記第６実施形態の接合装置（２０）によりパイプ（１１）に被接合部材（１５）を接合し、これにより接合構造体（Ｓ２）を得た。その後、この接合構造体（Ｓ２）を人工時効処理した。この人工時効処理の条件は１９０℃×７ｈである。
【０１７８】
次いで、この接合構造体（Ｓ２）について被接合部材（１５）のねじり強度及び抜け強度を評価した。その結果を表２に示す。また、この接合に用いた接合装置（２０）のダイ（２１）及び接合条件も表２に示した。
【０１７９】
使用したパイプ（１１）はアルミニウム合金押出材からなるものであり、その材質は、ＪＩＳに準拠したアルミニウム合金番号Ａ６Ｎ０１−Ｔ１である。パイプ（１１）の長さは２００ｍｍである。
【０１８０】
使用した被接合部材（１５）はアルミニウム合金押出板材からなるものであり、その材質は、ＪＩＳに準拠したアルミニウム合金番号Ａ６Ｎ０１−Ｔ５である。被接合部材（１５）及び座部（１８）の肉厚は１０ｍｍである。被接合部材（１５）の外径は１５０ｍｍである。
【０１８１】
【表２】
0005355874.tif 000003
【０１８２】
実験例Ｂ−１〜Ｂ−８、Ｂ−１０〜Ｂ−１６では、図２１に示すように、パイプ（１１）の断面形状は四角形状である。また、パイプ（１１）の断面の各辺の長さは同じである。
【０１８３】
実験例Ｂ−９、Ｂ−１７では、図２２に示すように、パイプ（１１）の断面形状は六角形状である。また、パイプ（１１）の断面の各辺の長さは同じである。
【０１８４】
表２の「パイプの断面形状」欄において「ａ」とは、図２１及び図２２に示すように、パイプ（１１）の外幅を示す。
【０１８５】
また、「評価対象」欄において、「平坦壁部」とは、図２１及び図２２に示すように、パイプ（１１）の中心軸（Ｚ）からパイプ（１１）の平坦壁部（１１ａ）に向かう方向（Ｘ）における評価を意味する。また、「角部」とは、パイプ（１１）の中心軸（Ｚ）からパイプ（１１）の角部（１１ｂ）に向かう方向（Ｙ）における評価を意味する。
【０１８６】
被接合部材（１５）のねじり強度及び抜け強度の評価方法は上述した方法と同じである。「ねじり強度」及び「抜け強度」の符号の意味は上述した符号の意味と同じである。
【０１８７】
［接合強度の評価］
表２から分かるように、断面多角形状（詳述すると断面四角形状又は六角形状）のパイプ（１１）に被接合部材（１５）を接合する場合において、第１関係式（１）、第２関係式（２）及び／又は第３関係式（３）を満足するようにエキスパンド加工を行うことにより、接合強度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】
本発明は、例えば、自動車のステアリングサポートビーム、ステアリングコラムホルダ、マフラ、フレーム、プロペラシャフト、サスペンションアーム、その他の自動車の部品を製作する際に用いられ、あるいは、自動車以外の製品として、例えば配管材を製作する際に用いられる、パイプと被接合部材との接合方法、及び前記接合方法に用いられる接合装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る接合装置により断面円形状のパイプに被接合部材が接合されて製造された接合構造体の斜視図である。
【図２】図２は、同接合構造体の断面図である。
【図３】図３は、同接合装置によりパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図４】図４は、図３中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】図５は、同接合装置によりパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工した状態の断面図である。
【図６】図６は、図５中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】図７は、同接合装置によりパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図８】図８は、同接合装置のダイが押圧凸部を有していない場合の断面図である。
【図９】図９は、第２関係式を満足し且つ第２関係式の中辺の値が１．０に近い場合における一接合例を示す要部断面図である。
【図１０】図１０は、第２関係式を満足し且つ第２関係式の中辺の値が３．０に近い場合における一接合例を示す要部断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態に係る接合装置により断面四角形状のパイプに被接合部材が接合されて製造された接合構造体の斜視図である。
【図１２】図１２は、同接合装置によりパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図１３】図１３は、図１２中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１４】図１４は、同接合装置によりパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工した状態の断面図である。
【図１５】図１５は、図１４中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３実施形態に係る接合装置により断面四角形状のパイプに被接合部材が接合された製造された接合構造体の斜視図である。
【図１７】図１７は、同接合装置によりパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第４実施形態に係る接合装置により断面三角形状のパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第５実施形態に係る接合装置により断面五角形状のパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第６実施形態に係る接合装置により断面六角形状のパイプのエキスパンド加工対象部をエキスパンド加工する前の状態の断面図である。
【図２１】図２１は、表２において使用した断面四角形状のパイプを説明するための断面図である。
【図２２】図２２は、表２において使用した断面六角形状のパイプを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１９０】
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…接合構造体
１１…パイプ
１１ａ…平坦壁部
１１ｂ…角部
１２…エキスパンド加工対象部
１２ａ…挿通部分
１２ｂ…近傍部分
１３…中空部
Ｂ…膨出部
Ｚ…パイプの中心軸
１５…被接合部材
１６…挿通孔
１８…座部
１９…被接合面
２０…接合装置
２１…ダイ
２１ａ…ダイセグメント
２２…押圧凸部（第１押圧凸部、第２押圧凸部）
２３…押圧部
２４…楔孔部
２５…凹条部
２８…マンドレル
２９…楔部
Ｑ…ダイの中心軸
【図１】
0005355874.tif 000004
【図２】
0005355874.tif 000005
【図３】
0005355874.tif 000006
【図４】
0005355874.tif 000007
【図５】
0005355874.tif 000008
【図６】
0005355874.tif 000009
【図７】
0005355874.tif 000010
【図８】
0005355874.tif 000011
【図９】
0005355874.tif 000012
【図１０】
0005355874.tif 000013
【図１１】
0005355874.tif 000014
【図１２】
0005355874.tif 000015
【図１３】
0005355874.tif 000016
【図１４】
0005355874.tif 000017
【図１５】
0005355874.tif 000018
【図１６】
0005355874.tif 000019
【図１７】
0005355874.tif 000020
【図１８】
0005355874.tif 000021
【図１９】
0005355874.tif 000022
【図２０】
0005355874.tif 000023
【図２１】
0005355874.tif 000024
【図２２】
0005355874.tif 000025