(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金製の部材に対し、少なくとも先端面とは反対側の後端寄りの周面にネジを設けた摩擦ピンの先端面側を上記部材の表面から内部に向けて回転しつつ押圧し、
上記部材と摩擦ピンとの間に生じる摩擦熱により上記部材を軟化せしめ且つ攪拌することにより、摩擦ピンを上記部材に植設すると共に、
上記部材の表面から突出する摩擦ピンの上記ネジを利用して上記部材に別の部材を固定する、
ことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
一対のアルミニウム又はアルミニウム合金製の部材を重ね合わせて重合面を形成し、
上記重合面を貫通するように一方の部材の表面から他方の部材に向けて、少なくとも先端面とは反対側の後端寄りの周面にネジを設けた摩擦ピンの先端面側を回転しつつ押圧し、
上記一対の部材と摩擦ピンとの間に生じる摩擦熱により両部材を軟化せしめ且つ攪拌することにより、摩擦ピンを両部材に植設し且つ両部材同士を接合すると共に、
上記一方の部材の表面から突出する摩擦ピンの上記ネジを利用して上記両部材に別の部材を固定する、
ことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
前記摩擦ピンが、その先端面に散点状又は線状の凹凸部を形成している、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記摩擦ピンが、その周面に凹凸を形成している、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の接合方法。
【請求項５】
前記摩擦ピンが、その周面に連続するか又は部分的なネジを形成している、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記摩擦ピンをその周面に形成したネジの回転方向と逆方向に回転しつつ前記一対の部材又は前記単独の部材に押圧する、
ことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記摩擦ピンが、その先端面に開口する中空部を有する中空材である、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記摩擦ピンが貫通する前記一対の部材間の重合面付近において、少なくとも何れかの部材に上記摩擦ピンの周囲に隙間を形成する凹部を予め設けた、
ことを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記摩擦ピンが進入する前記一対の部材又は前記単独の部材内に、摩擦ピンと同軸で且つ細径の貫通孔又は閉塞穴を予め形成した、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の接合方法。
【請求項１０】
前記摩擦ピンを前記一対の部材又は前記単独の部材に植設する際、これらの部材の表面に位置する上記摩擦ピンに大径部分を形成すると共に、
上記摩擦ピンを一対の部材又は単独の部材に植設し終わる直前に摩擦ピンの回転を停止し、且つ当該摩擦ピンをその先端面に向けその軸方向に沿って荷重を加えることにより、上記大径部分の一部又は全部を一方の部材又は単独の部材内に埋設した、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下単にアルミニウムと称す）製の部材に対し、回転しつつ進入する摩擦ピンによって生じる摩擦熱により前記部材を軟化及び攪拌して、１つ又は２つの上記部材を摩擦ピンを介して別の部材と接合する接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、２つの部材を重ね合わせて点部分で接合する方法として、アーク溶接、又はスポット溶接が、また、部材の表面にボルトを植設する方法として、スタッド溶接が用いられている。
例えば図７(Ａ)に示すように、２つの部材２０，２２を重ね合わせて部分的にアーク溶接を利用して接合する場合、電極Ａにより接合すべき部分にアーク放電を行う。次いで、表面側部材２０から裏面側部材２２まで両部材２０，２２を溶融した状態でアーク放電を停止することにより、両部材２０，２２に跨る溶融部Ｍが凝固することにより、両部材２０，２２を点部分で接合するものである。
このアーク溶接による場合、表面側部材２０から裏面側部材２２に達するまで溶融させる必要があり、溶接の熱影響により両部材２０，２２の変形や、溶融による表面形状の荒れが生じるため、熟練した専門技術者が必要であった。
【０００３】
また、スポット溶接は、図７(Ｂ)に示すように、表面側部材２４と裏面側部材２６とを一対の電極２８で挟持し、係る電極２８，２８間に電流を流す。これにより、両部材２４，２６の接合面付近において抵抗発熱を生じ、図７(Ｃ)に示すように、両部材２４,２６間にナゲットＧを形成し、両部材２４,２６を重ね合わせて部分的に接合できる。尚、図中の符号Ｓは上記電極２８による圧痕を示す。
ところで自動車や車両の軽量化に伴って、各種の部品に対するアルミニウムの適用が検討されている。しかし、上記スポット溶接は、少なくとも一方の部材が薄肉である必要があり、接合すべき部材２４，２６の厚さが厚肉になると、スポット溶接機によっては溶接できず、且つアルミニウムの場合には大電流を要するため、溶接機にも大型の電源装置を備えることが必要になる。従って、２つのアルミニウム部材（２４，２６）同士を簡便に点接合するには不向きであった。
【０００４】
更に、スタッド溶接は、図７(Ｄ)に示すように、部材３０の表面に該部材３０と同じ材質のボルト３２とをチャック３４と口金３６を介して接触させる。次に、ボルト３２と部材３０の間でアークを発生させると、図７(Ｅ)に示すように、ボルト３２の下端と部材３０内に溶け込み部分Ｍを形成することにより、スタッドボルト３２は、部材３０の表面に垂直に植設される。
しかし、上記アークは、部材３０に強度低下や変形を招くことがある。しかも、部材３０をアルミニウム化した場合、スタッドボルト３２にはアルミニウム以外の金属を使用することができず、接合強度不足となることがあった。
【０００５】
ところで、アルミニウム製の部材に対して、異種金属の部材を接合する方法として、摩擦結合方法（特開平７−４７４８０号公報）が提案されている。この結合方法は、アルミニウム（Ａｌ）製の第二の構成部品に対して、銅（Ｃｕ）製の第一の構成部品を回転ししつ進入させ、両部品間に生じる摩擦熱により両部品の界面付近を軟化させて結合するものである。しかし、上記第一の構成部品をどのようにして用いるのかについては、具体的には何ら開示されていない。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、１つ又は一対のアルミニウム製部材に対し別の部材を簡単な治具等を用いて簡便にネジ結合可能とする接合方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、アルミニウムと異種材質の摩擦ピンを介して、アルミニウム製の部材の表面に別の部材をネジ結合にて接合することに着想して成されたものである。
【０００８】
即ち、本発明の第１の接合方法（請求項１）は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の部材に対し、少なくとも先端面とは反対側の後端寄りの周面にネジを設けた摩擦ピンの先端面側を上記部材の表面から内部に向けて回転しつつ押圧し、上記部材と摩擦ピンとの間に生じる摩擦熱により上記部材を軟化せしめ且つ攪拌することにより、摩擦ピンを上記部材に植設すると共に、上記部材の表面から突出する摩擦ピンの上記ネジを利用して上記部材に別の部材を固定する、ことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、摩擦ピンによる摩擦熱によってアルミニウム製の部材を固相状態で流動化し攪拌することで、上記部材に摩擦ピンを簡便且つ強固に植設でき、且つ摩擦ピンの後端寄りに設けたネジを利用して別の部材を容易に固定することができる。しかも、摩擦ピンがアルミニウム以外の鋼やステンレス鋼等の異種材質であっても、従来のスタッド溶接のような制限を受けず、且つ摩擦ピンの埋設長さも深くすることができるので、少ない治具で容易且つ強固に植設できる。
尚、上記別の部材の材質には、アルミニウム製以外のものも含まれる。
【００１０】
また、本発明の第２の接合方法（請求項２）は、一対のアルミニウム又はアルミニウム合金製の部材を重ね合わせて重合面を形成し、係る重合面を貫通するように一方の部材の表面から他方の部材に向けて、少なくとも先端面とは反対側の後端寄りの周面にネジを設けた摩擦ピンの先端面側を回転しつつ押圧し、上記一対の部材と摩擦ピンとの間に生じる摩擦熱により両部材を軟化せしめ且つ攪拌することにより、摩擦ピンを両部材に植設し且つ両部材同士を接合すると共に、上記一方の部材の表面から突出する摩擦ピンの上記ネジを利用して上記両部材に別の部材を固定する、ことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、摩擦ピンが一対のアルミニウム製の部材を貫通して両部材を固相状態で流動化・攪拌し直に接合すると共に、両部材も摩擦ピンを介して強固に接合される。しかも、上記部材に摩擦ピンを簡便且つ強固に植設でき、且つ摩擦ピンの後端寄りに設けたネジを利用して別の部材を容易に固定することができる。
尚、前記両部材同士が直に接合されていないか接合不十分であっても、上記摩擦ピンを介して強固に接合することができる。また、前記別の部材の材質もアルミニウム製のものに限らない。
【００１２】
また、前記摩擦ピンが、その先端面に散点状又は線状の凹凸部を形成している、接合方法（請求項３）も含まれる。
これによれば、摩擦ピンと上記部材との間で摩擦熱を発生し易くし、部材のアルミニウムを固相状態で更に流動化することができる。
【００１３】
更に、前記摩擦ピンが、その周面に凹凸を形成している、接合方法（請求項４）も含まれる。これによれば、摩擦ピンと上記部材との間で摩擦熱を発生し易くし、該部材のアルミニウムを固相状態で流動化を促進すると共に、第２の接合方法における一対の部材間に跨るアルミニウムの攪拌を確実にして、両部材の直接接合することができる。しかも、摩擦ピン自体を、第２の接合方法における一対の部材と、又は第１の接合方法における単独の部材と強固に接合することができる。
【００１４】
また、前記摩擦ピンが、その周面に連続するか又は部分的なネジを形成している、接合方法（請求項５）も含まれる。
これによれば、ネジにより上記摩擦熱を発生させ、上記部材のアルミニウムを固相状態で流動化して攪拌し、一対の部材同士の直接接合及び摩擦ピン自体の一対の部材、又は単独の部材との接合を一層強固にできる。
【００１５】
更に、前記摩擦ピンをその周面に形成したネジの回転方向と逆方向に回転しつつ前記一対の部材又は前記単独の部材に押圧する、接合方法（請求項６）も含まれる。
これによれば、摩擦ピンにより流動化された上記部材のアルミニウムをネジに沿って部材の外部に排出するのを阻止し、流動化した上記アルミニウムに内圧を加えつつ確実に攪拌できる。従って、係る流動化したアルミニウムは、摩擦ピンの周面付近に留まるため、摩擦ピンのネジ谷内にも進入して固化し摩擦ピンを強固に固定する。しかも、流動化するアルミニウムの容積も増えるため、第２の接合方法における一対の部材の接合を更に強固なものにすることができる。
【００１６】
また、前記摩擦ピンが、その先端面に開口する中空部を有する中空材である、接合方法（請求項７）も含まれる。
更に、前記摩擦ピンが貫通する前記一対の部材間の重合面付近において、少なくとも何れかの部材に上記摩擦ピンの周囲に隙間を形成する凹部を予め設けた、接合方法（請求項８）も含まれる。
加えて、前記摩擦ピンが進入する前記一対の部材又は前記単独の部材内に、摩擦ピンと同軸で且つ細径の貫通孔又は閉塞穴を予め形成した、接合方法（請求項９）も含まれる。
【００１７】
これらによれば、前記部材内に進入する摩擦ピンによりその容積分に相当するアルミニウムは、その一部が上記中空部、凹部、或いは貫通孔又は閉塞穴に進入して外部に排出されなくなり、接合後における仕上げ加工を容易にすることができる。しかも、摩擦ピンの押込み圧力を減らせると共に、第２の接合方法における一対の部材間の重合面間から流動化したアルミニウムが外部にバリとして流れ出すことも防止できる。
【００１８】
更に、前記摩擦ピンを前記一対の部材又は前記単独の部材に植設する際、これらの部材の表面に位置する上記摩擦ピンに大径部分を形成すると共に、該摩擦ピンを一対の部材又は単独の部材に植設し終わる直前に摩擦ピンの回転を停止し、且つ当該摩擦ピンをその先端面に向けその軸方向に沿って荷重を加えることにより、上記大径部分の一部又は全部を一方の部材又は単独の部材内に埋設した、接合方法（請求項１０）も含まれる。
これによれば、上記大径部分により前記部材の流動化して固化するアルミニウムに蓋をした状態で摩擦ピンを押圧するので、係る摩擦ピンと前記一対の部材又は単独部材との密着も確実になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の前提となる参考形態に関し、図１(Ａ)は、接合すべき一対のアルミニウム製の部材１ａ，１ｂをそれぞれの端縁付近で重合して重合面Ｇを設け、且つ図示しない治具で拘束した状態を示す。上記部材１ａ，１ｂには、純Ａｌ系（ＪＩＳ：Ａ１０８０，Ａ１１００）、Ａｌ−Ｍｎ系（ＪＩＳ：Ａ３００３）、Ａｌ−Ｍｇ系（ＪＩＳ：Ａ５０５２，Ａ５４５７）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（ＪＩＳ：Ａ６０６１）等のアルミニウムからなる圧延による板材又は押出形材、或いは鋳造用アルミニウムやダイカスト用アルミニウムからなる鋳物又はダイカスト材が用いられる。各部材１ａ，１ｂの厚さは例えば３〜１８ｍｍ程度である。
【００２０】
図１(Ｂ)に示すように、両部材１ａ，１ｂの重合面Ｇを貫通するよう一方の部材１ｂの表面に向けて直角に摩擦ピン２を回転させつつ接近する。この摩擦ピン２は、アルミニウムよりも硬質で軟化点の高い特殊鋼等からなり、その周面に凹凸であるネジ４を有し、且つ上端に薄肉部６を有する。この薄肉部６は、図示しないモータ等の回転軸の一端に固定されたチャックに把持される。また、摩擦ピン２の直径は約３〜１０ｍｍで、長さは約４〜３４ｍｍ程度である。係る摩擦ピン２は、５００〜１５０００ｒｐｍの回転速度によりネジ４の回転方向と逆方向に回転されつつ、その軸方向に沿って１〜２０ｋＮの押込み力（押圧力）を付与されている。
【００２１】
摩擦ピン２は、先ず一方の部材１ｂ内に進入し、そのネジ４と部材１ｂのアルミニウムとの間で摩擦熱を生じ、且つネジ４付近のアルミニウムを固相状態で軟化して流動化しつつ攪拌する。この際、摩擦ピン２はネジ４と逆方向に回転されているため、流動化したアルミニウムは図示で下向きに押し付けられる。
更に、摩擦ピン２を押込むと、その先端側は重合面Ｇを貫通して、他方の部材１ａ内に進入し、上記と同じく摩擦熱を生じ、且つネジ４付近のアルミニウムを固相状態で軟化して流動化しつつ攪拌する。
その結果、図１(Ｃ)に示すように、摩擦ピン２は両部材１ａ，１ｂの重合面Ｇを貫通して、各部材１ａ，１ｂのアルミニウムを両者間に渉って水平及び垂直方向に流動化して攪拌し、そのネジ４の周囲に略鐘形状の接合部Ｗが形成される。
【００２２】
そして、摩擦ピン２のネジ４部分が両部材１ａ，１ｂ中に進入した状態で、摩擦ピン２の回転を停止し、その薄肉部６を上記チャックから開放する。すると、図１(Ｄ)に示すように、上記接合部Ｗは固化して両部材１ａ，１ｂを接合する。また、固化した接合部Ｗは摩擦ピン２を両部材１ａ，１ｂに跨って固定すると共に、その薄肉部６を一方の部材１ｂにおける接合部Ｗの表面Ｗａ上に突出して植設することができる。従って、両部材１ａ，１ｂは接合部Ｗにより直接接合されると共に、摩擦ピン２を介しても接合されるため、強固な接合強度を得ることができ。尚、接合部Ｗの表面Ｗａ上には摩擦ピン２の進入に伴いその体積分の一部が排出されてバリＷｃが形成されが、このバリＷｃは必要により追って除去される。また、重合面Ｇに沿って前記流動化したアルミニウムの一部は、摩擦ピン２のネジ４の逆向き回転による内圧を受けて外部に流出しようとする。その結果、図１(Ｄ)に示したようなバリＷｂが形成されてしまう場合がある。
【００２３】
図２は、前記参考形態のうち、上記バリＷｂの発生を防ぐ形態に関する。
図２(Ａ)は、接合すべき両部材１ａ，１ｂの重合面Ｇにおける中央付近に円盤形状の凹部１ｃを同軸に一対形成した状態を示す。図２(Ｂ)に示すように、前記同様に摩擦ピン２を一方の部材１ｂから重合面Ｇの上記各凹部１ｃに向けて回転しつつ押込む。その結果、図２(Ｃ)に示すように、摩擦ピン２のネジ４により流動化され攪拌された両部材１ａ，１ｂのアルミニウムは、摩擦ピン２の周囲に接合部Ｗを形成する。その際、上記一対の凹部１ｃに相当する容積のアルミニウムは摩擦ピン２のネジ４の逆向き回転による内圧を受けて外部に流出しなくなり、前記バリＷｂ，Ｗｃがないか少ない接合部Ｗを形成することができる。
尚、図２(Ｃ)において、各部材１ａ，１ｂの流動化したアルミニウムが互いに攪拌されない場合がある。しかし、この場合でも各部材１ａ，１ｂは個別の接合部Ｗ及び摩擦ピン２を介して所要程度以上の強度をもって接合される。尚また、上記凹部１ｃは何れか一方の部材１ａ，１ｂのみに穿設しても良い。
【００２４】
図２(Ｄ)は、一方の部材１ａにおける摩擦ピン２の進入路に沿って該ピン２よりも細径の貫通孔１ｄを穿設すると共に、他方の部材１ｂにおけるピン２の進入路に沿って該ピン２よりも細径の閉塞穴１ｅを穿設した状態を示す。閉塞穴１ｅの直径は、貫通孔１ｄと同径か僅かに細径としている。係る貫通孔１ｄ及び閉塞穴１ｅを予め両部材１ａ，１ｂの重合面Ｇ付近に穿設することにより、摩擦ピン２により流動化したアルミニウムによる前記バリＷｂ，Ｗｃの発生を防いだり減らすことができる。しかも、摩擦ピン２の軸方向に沿った押込み力を低減することもできる。尚、貫通孔１ｄと閉塞穴１ｅの何れか一方のみを形成しても良い。
【００２５】
また、図２(Ｅ)に示すように、摩擦ピン２自体をその先端面に開口する中空部３を有する中空材から形成することによっても、摩擦ピン２により流動化されたアルミニウムによる前記バリＷｂ，Ｗｃの発生を少なくすることができ、且つ摩擦ピン２の軸方向に沿った押込み力を低減することもできる。
尚、前記凹部１ｃと貫通孔１ｄ、凹部１ｃと貫通孔１ｄと閉塞穴１ｅ、或いはこれらと上記中空部３を有する摩擦ピン２を適宜組み合せて併用することで、接合部ＷのバリＷｂ，Ｗｃの発生を一層確実に防止することが可能となる。
【００２６】
図３は、本発明における第２の接合方法に関する。
図３(ａ)は、前記摩擦ピン２を示し、図３(Ａ)に示すように、一対のアルミニウム製の部材１ａ，１ｂに対し前記同様にして回転しつつ押込んで、そのネジ４の周囲に接合部Ｗを形成する。且つ、摩擦ピン２の後端寄りのネジ４を接合部Ｗの表面Ｗａ及び一方の部材１ｂから上方に突出するように上記ピン２を植設したものである。そして、突出した摩擦ピン２のネジ４に別部材であるアングル８の透孔９を貫通し、且つ上記ネジ４にナットＮを螺合することにより、アングル８を予め接合した一対の部材１ａ，１ｂに固定したものである。
【００２７】
これにより、アルミニウム製の両部材１ａ，１ｂ及びアングル８を摩擦ピン２を介して強固に接合することができる。尚、アングル８には形鋼又はアルミニウムの押出形材を用いる。また、本図３及びこれ以降の図面においても、部材１ａ，１ｂに前記凹部１ｃや貫通孔１ｄ等を形成することにより、部材１ａの表面や部材１ａ，１ｂの重合面付近にバリＷｂ，Ｗｃの発生を抑制する構造としている。但し、バリＷｃ等の発生を完全には阻止できないが、その図示は省略した。
【００２８】
図３(ｂ)は、周面にネジ４を有し且つその後端面に六角穴７を形成した摩擦ピン２′を示す。図３(Ｂ)は、このピン２′を用いて一対の部材１ａ，１ｂ及びアングル８を接合した状態を示す。即ち、予め摩擦ピン２′をその六角穴７内に図示しないチャックと一体の六角ピンを挿入し且つその周囲に電磁石を有する当該チャックに固定する。次に、摩擦ピン２′を一対のアルミニウム製の部材１ａ，１ｂに対し前記同様にして回転しつつ押込み、そのネジ４の周囲に接合部Ｗを形成する。同時に、摩擦ピン２′の後端寄りのネジ４を接合部Ｗの表面Ｗａ及び一方の部材１ｂから上方に突出するよう上記ピン２′を植設する。
更に、突出した摩擦ピン２′のネジ４に別部材であるアングル８の透孔９を貫通し、且つ上記ネジ４にナットＮを螺合することにより、アングル８を予め接合した一対の部材１ａ，１ｂに固定したものである。これによって、アルミニウム製の両部材１ａ，１ｂ及びアングル８を摩擦ピン２′を介して強固に接合することができる。
【００２９】
図３(ｃ)は、先端寄りの周面にネジ４を、後端寄りの周面に逆ネジ４′を有すると共に、その間に六角形の太い把持部（大径部分）５を形成した摩擦ピン２″を示す。図３(Ｃ)は、このピン２″を用いて一対の部材１ａ，１ｂ及びアングル８を接合した状態を示す。即ち、摩擦ピン２″を予めその把持部５により図示しないチャックに固定する。次に、係る摩擦ピン２″を一対の部材１ａ，１ｂに対し前記同様にして回転しつつ押込み、そのネジ４の周囲に接合部Ｗを形成し、同時に摩擦ピン２″の把持部５と後端寄りの逆ネジ４′を接合部Ｗの表面Ｗａ及び一方の部材１ｂから上方に突出させて上記ピン２″を植設する。
【００３０】
更に、突出した摩擦ピン２″の逆ネジ４′に別部材であるアングル８の透孔９を貫通し、且つ上記ネジ４にナットＮを螺合することにより、アングル８を予め接合した一対の部材１ａ，１ｂに固定したものである。これによっても、アルミニウム製の両部材１ａ，１ｂ及びアングル８を摩擦ピン２″を介して強固に接合することができる。
また、上記把持部５の全部又は一部を次述するように、一方の部材１ｂ内の接合部Ｗ中に埋設しても良い。
更に、以上のアングル８に替えて更に異なる別の部材、例えばチャンネル形鋼、Ｈ形鋼、又はＩ形鋼等の構造用強度部材や、鋼板、ステンレス鋼板等のアルミニウムと異種材質の板材を摩擦ピン２，２′，２″から突出するネジ４，逆ネジ４′を活用して固定し接合することもできる。
【００３１】
図４は、前記参考形態における変形形態に関する。
図４(Ａ)及び(Ｂ)は、ネジ４を有する周面と、その後端の円筒形をなす大径部分５ａと、該大径部分５ａの後端面に六角穴７を有する摩擦ピン２ａを示す。
図４(Ｃ)は、上記ピン２ａを用いて一対の部材１ａ，１ｂを接合する状態を示す。予め、摩擦ピン２ａをその六角穴７内に六角ピンを挿入し且つ大径部分５ａを吸着する電磁石を六角ピンと一体に有する図示しないチャックに固定する。次に、係る摩擦ピン２ａを一対の部材１ａ，１ｂに対し、前記同様その重合面Ｇを貫通するようにして回転しつつ押込み、そのネジ４の周囲に接合部Ｗを形成する。
【００３２】
そして、摩擦ピン２ａを一対の部材１ａ，１ｂに植設し終わる直前に摩擦ピン２ａの回転を停止し、且つその先端面に向けその軸方向に沿って上記チャックを介して更に荷重を加える。その結果、図４(Ｄ)に示すように、摩擦ピン２ａの大径部分５ａ全体を一方の部材１ｂ中における接合部Ｗ内に埋設することができる。従って、接合部Ｗは摩擦ピン２ａの大径部分５ａにより押圧された状態で固化するため、各部材１ａ，１ｂ及び上記ピン２ａのネジ４に確実に密着し、これら３者間の接合を一層強固にすることができる。尚、上記大径部分５ａの一部を部材１ｂ中の接合部Ｗ内に埋設しても同様の作用を得ることができる。
【００３３】
図５は、更に異なる形態の摩擦ピンを用いた第２の接合方法に関する。
図５(Ａ)は、先端寄りの周面にその長手方向に沿って部分的なネジ４″を有し、後端寄りの周面にネジ４と後端面に六角穴７を有する摩擦ピン２ｂを示す。このピン２ｂを前記同様にチャックに固定し、図５(Ｂ)に示すように、一対の部材１ａ，１ｂに対し、前記同様その重合面Ｇを貫通するように回転しつつ押込み、先端寄りの部分的に形成されたネジ４″の周囲に接合部Ｗを形成する。この際、部分的なネジ４″により各部材１ａ，１ｂとの摩擦熱が高くなり、且つ流動化したアルミニウムを重合面Ｇを挟んで一層激しく攪拌することができる。
【００３４】
従って、図５(Ｃ)に示すように、摩擦ピン２ｂの先端寄りが重合面Ｇを貫通した状態でも上記ネジ４″の周囲に比較的大きな接合部Ｗが形成される。そして、上記ピン２ｂの回転を停止し且つ両部材１ａ，１ｂに跨って植設すると共に、一方の部材１ｂの表面から突出した後端寄りのネジ４を利用して、別の部材たるアングル８をナットＮにより、両部材１ａ，１ｂに固定し強固に接合することができる。
【００３５】
図５(Ｄ)は、以上に説明した前記摩擦ピン２〜２ｂにおける先端面に、散点状の凹凸部３ａを設けた形態を示す。また、図５(Ｆ)に示すように、摩擦ピン２〜２ｂの先端面に互いに直交する平行線からなる線状の凹凸部３ｂを設けることもできる。これらの凹凸部３ａ，３ｂを摩擦ピン２〜２ｂの先端面に設けることにより、各ピン２〜２ｂと各部材１ａ，１ｂとの間における摩擦熱の発生を容易にし且つアルミニウムの流動化を一層促進することができる。
【００３６】
図６(Ａ)乃至(Ｃ)は、本発明における第１の接合方法を示す。
予め、アルミニウム製の部材１ｂを水平に拘束すると共に、周面にネジ４を後端面に六角穴７を有する前記摩擦ピン２′を上記六角穴７を介して図示しないチャック固定する。
次に、図６(Ａ)に示すように、チャックと共に摩擦ピン２′を回転しつつ上記部材１ｂに向けて押圧する。この際、回転方向は摩擦ピン２′のネジ４の回転方向と逆向きにする。すると、図６(Ｂ)に示すように、摩擦ピン２′の先端寄りのネジ４部分は部材１ｂとの間で摩擦熱を生じ、前記同様に部材１ｂのアルミニウムを軟化・流動化して攪拌し接合部Ｗを形成する。
【００３７】
更に、摩擦ピン２′が部材１ｂ内に一定長さ進入した状態で、その回転と押圧を停止する。すると、接合部Ｗのアルミニウムは固化して摩擦ピン２′の先端寄りのネジ４部分を部材１ｂ内に埋設する。更に、摩擦ピン２′からチャックを取外すと、図６(Ｂ)に示すように、後端寄りのネジ４が部材１ｂの表面から突出した状態になる。
そして、図６(Ｃ)に示すように、上記部材１ｂ表面から突出した摩擦ピン２ｃのネジ４部分に前記アングル８を貫通し且つナットＮを螺合して、部材１ｂと別の部材たるアングル８とを摩擦ピン２′を介して強固に接合することができる。
尚、摩擦ピン２′に替えて前記摩擦ピン２,２″,２ｂを用い得ることも明らかである。
【００３８】
図６(Ｄ)及び(Ｅ)は、防振ゴムブッシュ用のマウントブラケット１０に、第１の接合方法を適用した例を示す。このブラケット１０は、上記ブッシュを内嵌するリング部１２と、その下辺から左右に延びるフランジ１４，１６とを一体に有し、図示で右側のフランジ１６の底面には切欠き１７が形成されている。且つ、係るブラケット１０は、上記リング部１２,フランジ１４,１６、及び切欠き１７を一体に有する断面形状の図示しないアルミニウム製の押出形材を、その押出方向と直角に所要幅で切断することにより得られたものである。
【００３９】
上記ブラケット１０の左側のフランジ１４の底面には、図６(Ｅ)に示すように、前記図６(Ａ)乃至(Ｃ)に示した第１の接合方法により、摩擦ピン２′からなるボルトが垂直に植設されている。係るボルト(摩擦ピン)２′を用いて、このブラケット１０を図示しない車体等の構成部材にネジ止めすることができる。
また、図６(Ｄ)のように、上記ブラケット１０における右側のフランジ１６の切欠き１７内に、該フランジ１６と直交するアルミニウム製のプレート１８が挿入される。そして、図６(Ｅ)に示すように、フランジ１６とプレート１８との重合部に、前記図４で示した参考形態の接合方法により、一対の前記接合部Ｗが形成され且つ摩擦ピン２ａがそれぞれ進入している。これにより、ブラケット１０にプレート１８が強固に接合される。尚、プレート１８の両端には取付孔１９，１９が穿設されており、これによって車体等の構成部材にネジ止めされる。
【００４０】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記図３〜図５における一対の部材１ａ，１ｂ間の重合面Ｇ付近に前記凹部１ｃや、貫通孔１ｄ、閉塞穴１ｅを設けたり、或いは前記図３〜図６(Ｃ)における摩擦ピン２，２′，２″，２ａ，２ｂに、前記図２（Ｅ）で示した中空部３を形成しても良い。
また、一対の部材１ａ，１ｂをアルミニウム製の押出形材で成形する場合、追って重合部となる付近に予め前記凹部１ｃを一体に形成しておくこともできる。
【００４１】
更に、摩擦ピンの周面に形成する凹凸は、前記ネジ４や部分的なネジ４″に限らず、周面の径方向に沿って互いに平行な連続したリング形の凹凸又は不連続なリング形の凹凸としたり、或いは周面の円周方向に複数ヶ所突出する凸条又は突起を軸方向に沿って連続的に形成したものも含まれる。
尚、前記一対の部材１ａ，１ｂのアルミニウムには、同一又は同種のものに限らず、互いに異なる種類のアルミニウムを用い得ること明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上において説明した第１の接合方法（請求項１）によれば、摩擦ピンによる摩擦熱でアルミニウム製の部材を固相状態で流動化し攪拌することで、上記部材に摩擦ピンを簡便且つ強固に植設でき、且つ摩擦ピンの後端寄りに設けたネジを利用して別の部材を容易に固定することができる。しかも、摩擦ピンがアルミニウム以外の鋼やステンレス鋼等の異種材質であっても、従来のスタッド溶接のような制限を受けないと共に、摩擦ピンの埋設長さも深くすることができるので、少ない治具で容易且つ強固に植設できる。
【００４３】
更に、第２の発明の接合方法（請求項２）によれば、摩擦ピンが一対のアルミニウム製の部材を貫通して両部材を固相状態で流動化して攪拌し直に接合すると共に、両部材も摩擦ピン介して強固に接合される。しかも、上記部材に摩擦ピンを簡便且つ強固に植設でき、且つ摩擦ピンの後端寄りに設けたネジを利用して別の部材を容易に固定することもできる。
また、請求項３乃至５に記載の接合方法によれば、一対の部材又は単独の部材に対し摩擦ピンによる摩擦熱を発生し易くし、且つ部材の流動化したアルミニウムを確実に攪拌することができる。
更に、請求項６に記載の接合方法によれば、摩擦ピンが進入する部材における流動化したアルミニウムが不用意に部材の外へ排出されることを防止できる。
加えて、請求項７乃至９に記載の接合方法によれば、摩擦ピンが進入する部材における流動化したアルミニウムが一対の部材間にバリとなって流出したり、単独の部材の表面に不用意に排出されることを防いだり減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(Ａ)〜(Ｄ)は前提的な参考形態の接合方法の各工程を示す概略図。
【図２】(Ａ)〜(Ｃ)は上記参考形態の接合方法における異なる形態を示す概略図、(Ｄ)は更に異なる形態を示す概略図、(Ｅ)は異なる形態の摩擦ピンを示す断面図。
【図３】(ａ)〜(ｃ)は更に異なる形態の摩擦ピンを示す概略図、(Ａ)〜(Ｃ)はこれらの摩擦ピンを用いた本発明における第２の接合方法を示す概略図。
【図４】(Ａ)と(Ｂ)は更に異なる形態の摩擦ピンを示す正面図又は断面図、(Ｃ)と(Ｄ)はこの摩擦ピンを用いた異なる参考形態を示す概略図。
【図５】(Ａ)は別異の形態の摩擦ピンを示す正面図、(Ｂ)と(Ｃ)はこの摩擦ピンを用いた本発明における第２の接合方法を示す概略図、(Ｄ)と(Ｅ)は摩擦ピンの先端面における凹凸部を示す部分正面図又は底面図。
【図６】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明における第１の接合方法の各工程を示す概略図、(Ｄ)と(Ｅ)は上記接合方法により形成したマウントブラケットの斜視図又は正面図。
【図７】(Ａ)は従来の技術のアーク溶接による接合状態を示す概略図、(Ｂ)と(Ｃ)は従来のスポット溶接の各工程を示す部分断面図、(Ｄ)と(Ｅ)は従来のスタッド溶接の各工程を示す概略図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…………………………部材
１ｃ…………………………………凹部
１ｄ…………………………………貫通孔
１ｅ…………………………………閉塞穴
２，２′，２″，２ａ，２ｂ……摩擦ピン
３……………………………………中空部
３ａ，３ｂ…………………………凹凸部
４，４′，４″……………………ネジ(凹凸)
５……………………………………把持部(大径部分)
８……………………………………アングル(別の部材)
Ｇ……………………………………重合面
【図１】
0004092794.tif 000002
【図２】
0004092794.tif 000003
【図３】
0004092794.tif 000004
【図４】
0004092794.tif 000005
【図５】
0004092794.tif 000006
【図６】
0004092794.tif 000007
【図７】
0004092794.tif 000008