特許 6605775 管部材のかしめ接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6605775

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】管部材のかしめ接合方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 39/08 20060101AFI20191031BHJP

   F16L 13/14 20060101ALI20191031BHJP

   B21D 39/04 20060101ALI20191031BHJP

   B21D 39/06 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   B21D39/08 C

   F16L13/14

   B21D39/04 D

   B21D39/06

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-65562(P2019-65562)

(22)【出願日】2019年3月29日

【審査請求日】2019年7月2日

(31)【優先権主張番号】特願2018-149497(P2018-149497)

(32)【優先日】2018年8月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】日置 隆介

(72)【発明者】

【氏名】今井 智恵子

(72)【発明者】

【氏名】今村 美速

【審査官】 山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２０１３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−４２９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１１５９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−８３２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０７０９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ３９／０４ − ３９／０８

Ｆ１６Ｌ １３／００ − １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１管部材と該第１管部材よりも小径の第２管部材を準備する工程と、
前記第１管部材よりも大径の孔部が形成された成形治具を準備する工程と、
前記第１管部材の管内に前記第２管部材を挿入して、前記第１管部材と前記第２管部材との重なり部を形成し、前記成形治具の前記孔部の径方向内側に前記重なり部を配置して、前記第１管部材の前記重なり部側の管端を前記孔部から軸方向外側に突出させる工程と、
軸方向長さが前記重なり部よりも長い導体巻き回し部を有するコイルを、前記第２管部材の管内における前記重なり部の軸方向位置に挿入する工程と、
前記コイルに通電して前記第２管部材を電磁拡管させ、前記第１管部材と前記第２管部材を同時に拡径させた膨張部を形成し、且つ前記膨張部の最大径部よりも前記成形治具側で、前記第１管部材の管端を前記第２管部材の斜面に沿って拡径させる工程と、
を備える管部材のかしめ接合方法。

【請求項2】

前記孔部の周方向に沿った少なくとも一部に、前記孔部の内周面における軸方向幅が変化する部位を設ける請求項１に記載の管部材のかしめ接合方法。

【請求項3】

前記成形治具は、前記第１管部材よりも大径の仮想円に外接する複数の押し当て部を有し、前記複数の押し当て部を、前記仮想円の周方向に沿って互いに離間して配置する請求項１に記載の管部材のかしめ接合方法。

【請求項4】

前記コイルの通電前に、前記成形治具に支持された前記押し当て部を径方向内側に押し込み、前記第１管部材を径方向内側に変形させる請求項３に記載の管部材のかしめ接合方法。

【請求項5】

前記コイルの通電前に、前記押し当て部を、前記第２管部材が径方向内側に変形するまで更に押し込む請求項４に記載の管部材のかしめ接合方法。

【請求項6】

前記コイルの前記導体巻き回し部の軸方向長さＬｃと、前記孔部の内周面における軸方向幅Ｗとの比Ｌｃ／Ｗを１〜３にする請求項１に記載の管部材のかしめ接合方法。

【請求項7】

前記第１管部材と前記第２管部材の少なくとも一方は、Ｔ１調質されたアルミニウム合金である請求項１〜６のいずれか１項に記載の管部材のかしめ接合方法。

【請求項8】

前記第１管部材と前記第２管部材は、熱処理型のアルミニウム合金であり、
前記電磁拡管後にＴ５調質を行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の管部材のかしめ接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに径の異なる管部材同士を電磁成形により接合する管部材のかしめ接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の構造部品は、コストや溶接等の施工性の観点から鋼部材が多く用いられている。しかし、近年における燃費の向上の要求から、鋼材の一部を軽量な部材で置き換えることが行われており、パネル部材の他、フレーム部材にもそのような軽量化部材を適用することが検討されている。

【0003】

また、軽量化部材として管部材も用いられ、互いに径の異なる管部材同士を管端部で高強度に接合する工法が望まれている。例えば、特許文献１には、鋼材ではあるが、小径管と大径管とを同軸に重ね合わせ、その重ね合わせ部分に内圧をかけて一体的に拡径してかしめる方法が開示されている。また、特許文献２には、電磁成形によりアルミニウム合金や鋼材を一体的に拡径させる方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−２０１３４３号公報

【特許文献2】特開２０１８−８３２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の拡管技術においては、図１１の（Ａ）に示すように、内側の管部材４１の電磁拡管によって、内側の管部材４１及び外側の管部材４３が共に拡管した後、図１１の（Ｂ）に示すように双方の管部材４１，４３にスプリングバック差が生じ、部分的に密着していない隙間領域４５を生じる。この隙間領域４５は、管部材同士の接合強度を低下させ、ガタつきやかしめ不良の原因になる。また、特許文献２の拡管技術においても同様に、拡管後のスプリングバック差が生じ得る。さらに、管部材の周方向に関する接合強度が低く、ねじり等の耐荷重性が低下することがあった。

【0006】

本発明は、拡管後のスプリングバック差によって生じるかしめ部の隙間を抑制し、ねじり強度を向上できる管部材のかしめ接合方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は下記の構成からなる。
第１管部材と該第１管部材よりも小径の第２管部材を準備する工程と、
前記第１管部材よりも大径の孔部が形成された成形治具を準備する工程と、
前記第１管部材の管内に前記第２管部材を挿入して、前記第１管部材と前記第２管部材との重なり部を形成し、前記成形治具の前記孔部の径方向内側に前記重なり部を配置して、前記第１管部材の前記重なり部側の管端を前記孔部から軸方向外側に突出させる工程と、
軸方向長さが前記重なり部よりも長い導体巻き回し部を有するコイルを、前記第２管部材の管内における前記重なり部の軸方向位置に挿入する工程と、
前記コイルに通電して前記第２管部材を電磁拡管させ、前記第１管部材と前記第２管部材を同時に拡径させた膨張部を形成し、且つ前記膨張部の最大径部よりも前記成形治具側で、前記第１管部材の管端を前記第２管部材の斜面に沿って拡径させる工程と、
を備える管部材のかしめ接合方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明の管部材のかしめ接合方法によれば、拡管後のスプリングバック差によって生じるかしめ部の隙間を抑制し、ねじり強度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、電磁成形前の第１管部材、第２管部材、電磁成形コイル、及び成形治具の配置を説明する断面図である。

【図2】図２は、第１構成例の成形治具の外観斜視図である。

【図3】図３は、図１に示す第１管部材と第２管部材の重なり部を電磁成形した様子を示す平面図である。

【図4】図４は、電磁成形後に成形治具を除去した第１管部材と第２管部材との接合体を示す概略斜視図である。

【図5】図５の（Ａ）〜（Ｃ）は、電磁成形によって第１管部材と第２管部材が成形治具の孔部の端部において、径方向外側に向けて変形する様子を段階的に示す工程説明図である。

【図6】図６は、第１管部材の管端を成形治具の孔部から突出させない従来の第１管部材の電磁拡管の様子を示す参考図である。

【図7】図７は、コイルへの入力エネルギーと、電磁成形により得られた接合構造体の強度との関係を、電磁拡管時の成形治具の板厚毎に示したグラフである。

【図8】図８は、第２構成例の成形治具の概略断面図である。

【図9】図９は、図８に示す接触ブロック、第１管部材、第２管部材の配置位置を模式的に示す説明図である。

【図10】図１０は、入力エネルギーに対する引張ピーク荷重の変化を実験例毎に示すグラフである。

【図11】図１１の（Ａ），（Ｂ）は、従来の拡管技術を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
ここでは、互いに径が異なり、軸方向垂直断面が円形の第１管部材と第２管部材とを成形治具の内側で電磁成形により拡管させ、各部材を相互にかしめて接合する、管部材のかしめ接合方法を説明する。

【0011】

＜電磁成形時の各部材の配置＞
図１は電磁成形前の第１管部材、第２管部材、電磁成形コイル、及び成形治具の配置を説明する断面図である。図中のＺ方向は垂直方向、Ｘ，Ｙ方向は水平方向であり、Ｘ方向は第１管部材１１と第２管部材１３の軸方向である。Ｙ方向はＸ方向とＺ方向に直交する方向である。

【0012】

第１管部材１１には、一方の軸端２１から、第１管部材１１よりも小径な第２管部材１３の一方の軸端１４が挿入される。これにより、第１管部材１１と第２管部材１３とが径方向に重なり合った重なり部１５が形成される。

【0013】

重なり部１５の外周には成形治具１７が配置される。成形治具１７は第１管部材１１よりも大径の孔部１７ａが形成されている。

【0014】

第２管部材１３の管内には、電磁成形用のコイル１９が配置される。図１に示すコイル１９は、導体が巻き回されたコイル本体である導体巻き回し部を表している。このコイル１９は、例えば不図示の支持棒にコイル本体を取り付け、支持棒と共に第２管部材１３の管内に挿入することで、第２管部材１３の管内で軸方向に位置決めされる。コイル１９の配置形態はこれに限らず、成形治具１７と軸方向に関して一体に位置決めされる不図示の支持機構を備える構成等、他の形態であってもよい。

【0015】

また、第１管部材１１と第２管部材１３とは、重なり部１５から軸方向に所定距離を隔てた位置に配置された不図示の支持部材によって、それぞれ同心に支持される。

【0016】

＜第１管部材＞
第１管部材１１の成形前の素管は、円管に限らず、断面が正方形又は長方形の四角管、断面が六角形の六角管、断面が八角形の八角管であってもよく、押出や板材の溶接により製造できる。第１管部材１１の断面形状が円形である場合には、第２管部材も同様に円形断面にする等、互いに相似形状にして成形することが好ましいが、相似でない異形断面同士を組み合わせてもよい。

【0017】

第１管部材１１の材質は、鋼材（普通鋼、高張力鋼）、アルミニウム合金（ＪＩＳ６０００系、７０００系等）、樹脂等、適宜選択可能である。

【0018】

＜第２管部材＞
第２管部材１３の成形前の素管は、第１管部材１１と同様であり、円管に限らず、断面が正方形又は長方形の四角管、断面が六角形の六角管、断面が八角形の八角管であってもよく、押出や板材の溶接により製造できる。また、押出材の場合は、内径側に突出するリブ等を設けてもよい。第２管部材１３の材質は、電磁拡管が可能なアルミニウム合金（ＪＩＳ６０００系、７０００系等）が好適な材料として挙げられる。第１管部材と第２管部材とは同じ材質であってもよく、互いに異なる材質であってもよい。

【0019】

＜成形治具＞
成形治具１７は、電磁成形時にコイル１９からの励起磁界により第２管部材１３にローレンツ力が発生した際の、第１管部材１１及び第２管部材１３からの押し当て力を受け止める剛性を有する。本構成の成形治部１７は板材で構成され、その材質としては、鋼（例えばＳＳ４００等）、アルミ押出材、アルミ鋳物、樹脂射出成形材等が好適な材料として挙げられる。

【0020】

＜コイル＞
コイル１９は、絶縁性樹脂に導体素線を巻き回して形成され、導体素線の周りを絶縁性樹脂で更に取り囲んだ構造を有する。コイル１９は、不図示の支持体の先端に固着される。支持体の内部には導体が配線され、コイル１９が外部の電源部に接続される。コイル１９と支持体とを有する棒状のコイルユニットは、手動又は公知のリニア移動機構等により、第２管部材１３の管内に挿入され、所望の配置位置に位置決め固定される。

【0021】

＜各部の寸法＞
第１管部材１１の外径をφＤout、内径をφｄout、第２管部材１３の外径をφＤin、内径をφｄinとし、成形治具１７の孔部１７ａの内径をφｄｐとし、コイル１９の外径をφＤｃとする。各径は、φｄｐ＞φＤout、φｄout＞φＤin、φｄin＞φＤｃの関係を有する。また、各部材はそれぞれ同心に配置され、それぞれ周方向に沿って略一定の径方向隙間を有する。

【0022】

また、コイル１９のコイル軸方向（Ｘ方向）長さをＬｃ、重なり部１５の軸方向長さをＬｋ、成形治具１７の軸方向幅（板厚）をＷとする。第１管部材１１の重なり部１５側の管端２１は、成形治具１７の孔部１７ａから軸方向外側に突出させている。管端２１が、成形治具１７の端面（開口面１７ｂ）から軸方向外側に向けた突出長さをＳとする。各寸法はＬｃ＞Ｌｋ＞Ｗ＋Ｓ＞Ｗの関係を有する。成形治具１７の軸方向幅Ｗは、第１管部材１１，第２管部材１３の径にもよるが、例えば３０〜５０ｍｍ程度に設定される。また、管端２１の突出長さＳは、成形治具１７の軸方向幅Ｗが４０ｍｍの場合で、５ｍｍ程度に設定される。

【0023】

コイル１９の導体巻き回し部の軸方向長さＬｃと、成形治具１７の軸方向幅Ｗと、の比Ｌｃ／Ｗの下限値は、好ましくは１．０、より好ましくは１．２、更に好ましくは１．５である。また、比Ｌｃ／Ｗの上限値は、好ましくは３、より好ましくは２．８、更に好ましくは２．５である。これによれば、コイル１９（導体巻き回し部）が、成形治具１７の軸方向幅Ｗ以上の範囲に配置されるため、第１管部材１１と第２管部材１３の成形治具１７の両脇側で、確実に膨張部（図４の２７，２９参照）を形成できる。

【0024】

コイル１９の巻き回し部の軸方向中心位置Ｏｃと、重なり部１５の軸方向長さＬｋの中心位置と、成形治具１７の軸方向幅Ｗの中心位置とは、それぞれＸ方向に関して同じ位置に配置される。

【0025】

[第１構成例]
第１構成例の成形治具１７のように、成形治具１７が一枚の板材である場合は、電磁成形後に第１管部材１１と第２管部材１３と一体になる。

【0026】

＜成形治具の形状＞
図２は第１構成例の成形治具１７の外観斜視図である。
本構成の成形治具１７は孔部１７ａが形成された板状部材であって、孔部１７ａの開口面１７ｂ，１７ｃに、水平断面で円弧状に窪んだ一対の凹部２３ａ，２６ｂが形成されていることが好ましい。凹部２３ａ，２３ｂは、孔部１７ａの少なくとも一部を含んで形成され、図２にはＺ方向に連続する円弧溝として示している。各凹部２３ａ，２３ｂの円弧の曲率中心は、図２に示すように孔部１７ａの中心軸と一致していてもよく、一致していなくてもよい。また、各凹部２３ａ，２３ｂが互いにＹ方向にずれて形成されていてもよい。

【0027】

成形治具１７に凹部２３ａ，２３ｂを形成した場合、孔部１７ａの内周面においては、成形治具１７の軸方向幅Ｗが、孔部１７ａの円周位置に応じて異なる幅となる。即ち、孔部１７ａのＹ方向両端の内周面における軸方向幅Ｗ１よりも、孔部１７ａのＺ方向両端の内周面における軸方向幅Ｗ２が小さい（Ｗ１＞Ｗ２）。この場合、孔部１７ａの内周面では、周方向に沿って軸方向幅がＷ１〜Ｗ２の間で連続的に変化する。

【0028】

＜電磁成形方法＞
図３は図１に示す第１管部材１１と第２管部材１３の重なり部１５を電磁成形した様子を示す平面図である。

【0029】

第２管部材１３の管内にコイル１９を挿入し、コイル１９の通電により第２管部材１３を電磁拡管する。コイル１９には、不図示の電源部から、例えば１６ｋＪ程度のエネルギーが瞬間的に投入され、コイル１９に対面する第２管部材１３に渦電流が励起される。この渦電流によって第２管部材１３に径方向外側へ向かうローレンツ力が発生し、このローレンツ力によって第２管部材１３が拡管される。

【0030】

第２管部材１３が拡管すると、第２管部材１３の拡管変形に追従して第２管部材１３の外周に配置される第１管部材１１が径方向外側に向けて拡管する。第１管部材１１の外周面は、成形治具１７の孔部１７ａの内周面に当接して拡管が抑制され、第１管部材１１の両脇部では更に拡管が進む。これにより、第１管部材１１と第２管部材１３の重なり部１５には、成形治具１７の孔部１７ａを挟んだ両脇側の、コイル１９の軸方向長さＬｃと重なる領域において、径方向外側に膨出した膨張部２７，２９が形成される。

【0031】

膨張部２７，２９は、電磁成形により第１管部材１１と第２管部材１３とが同時に変形して形成され、互いの接合面が密着した状態で成形治具１７にかしめられる。これにより、第１管部材１１と、第２管部材１３と、成形治具１７とが一体にされた接合構造体が得られる。

【0032】

なお、成形治具１７が、複数の金型をボルト等の締結部材により分解可能な割り型である場合には、成形治具１７を電磁成形後に第１管部材１１と第２管部材１３から取り外しすることができる。その場合、電磁成形後に複数の金型を分解することで、第１管部材１１と第２管部材１３とが一体に接合された接合構造体が得られる。このような割り型としては、複数の金型を組み合わせた際に、第１管部材１１より大径の孔部が形成されるものであればよい。また、複数の金型同士の間には、周方向隙間が設けられていてもよい。その場合、各金型の第１管部材１１と対面する部位が、第１管部材１１よりも大径の仮想円に外接するように配置されていればよい。

【0033】

図４は電磁成形後に成形治具１７を除去した第１管部材１１と第２管部材１３との接合体を示す概略斜視図である。
図示例のように、第１管部材１１と第２管部材１３との接合体には、膨張部２７，２９が形成され、各膨張部２７，２９の内側で第１管部材１１と第２管部材１３とがかしめ固定される。

【0034】

＜電磁成形の効果＞
次に、上記した第１管部材１１と第２管部材１３との電磁成形による効果を説明する。
図５の（Ａ）〜（Ｃ）は電磁成形によって第１管部材１１と第２管部材１３が成形治具１７の孔部１７ａの端部において、径方向外側に向けて変形する様子を段階的に示す工程説明図である。

【0035】

図５の（Ａ）に示すように、電磁成形の開始直後には、第２管部材１３に作用するローレンツ力によって、第２管部材１３が拡管して第１管部材１１の内周面に衝突し、更に第２管部材１３の拡管によって、第１管部材１１の外周面が成形治具１７の孔部１７ａの内周面に押し当てられる。

【0036】

さらに、図５の（Ｂ）に示すように、第２管部材１３は、成形治具１７に支持されない部分（（Ｂ）の右側部分）がローレンツ力によって拡管される。これに伴い、第１管部材１１の管端２１から成形治具１７までの間の突出部３１は、第２管部材１３の拡管によって、第２管部材１３に密着しながら径方向外側に押し広げられる。このとき、第１管部材１１の管端２１は、膨張部３９の最大径部よりも成形治具１７側で第２管部材１３の斜面３３の途中に位置し、斜面３３に沿って変形する。

【0037】

そして、電磁成形の完了後には、図５の（Ｃ）に示すように、第１管部材１１の突出部３１と第２管部材１３のスプリングバック量Δθ１，Δθ２は、略等しくなり、第１管部材１１と第２管部材１３との間に隙間が生じることがない。具体的には、管端２１は、突出部３１の弾性復元力によって第２管部材１３側（径方向内側）に付勢され、管端２１と斜面３３とは常に密着するようになる。

【0038】

図６は第１管部材１１の管端２１を成形治具１７の孔部１７ａから突出させない従来の第１管部材１１Ａの電磁拡管の様子を示す参考図である。
図６に示す場合には、第２管部材１３の電磁成形後のスプリングバック量Δθが、図５の（Ｃ）に示すスプリングバック量Δθ２よりも大きい。これは、第１管部材１１Ａの突出部３１が存在しない分、第２管部材１３の曲げ剛性が小さくなり、第２管部材１３の電磁拡管時の変形量が大きくなることで、スプリングバック量Δθも大きくなるためである。

【0039】

図６に示す場合には、スプリングバック後の第１管部材１１Ａの管端２１部分で、第１管部材１１Ａと第２管部材１３との間に隙間が生じやすくなり、この隙間は、周方向にもバラつきを生じる。その結果、ガタつきや、かしめ不良の発生を招くことになる。

【0040】

一方、図５の（Ｃ）に示すように、成形治具１７の角部となる第１管部材１１の内周面と第２管部材１３の外周面との間に、スプリングバック差による隙間が生じにくく、管端２１での密着性が全周にわたって向上して、良好なかしめ接合形態となる。

【0041】

また、図２，図３に示すように、成形治具１７の孔部１７ａの周方向に沿った少なくとも一部に、成形治具１７の板厚が変化する部位を設けた場合、拡管時における第１管部材１１と成形治具１７の孔部１７ａとの当接領域は、図４にドットパターンで示す当接領域Ａとなる。この当接領域Ａは、円周方向に異なる軸方向幅（図２に示すＷ１，Ｗ２（Ｗ１＜Ｗ２）参照）を有する。したがって、当接領域Ａの幅広の部分と幅狭の部分とでは、第１管部材１１と第２管部材１３の拡径の変形パターンが異なり、周方向に沿って拡径する度合いが変化する。つまり、この場合の電磁成形では、真円のまま拡管するのではなく、楕円状等の周方向に局部的に大きく拡管する変形が生じる。図４に示す場合は、軸方向幅Ｗ１を含む周方向領域では、軸方向幅Ｗ２を含む周方向領域よりも大径に拡管する。

【0042】

このように、拡管後の第１管部材１１と第２管部材１３との重なり部１５において、周方向に拡管径が大径となる部位と小径となる部位が混在すると、この大径と小径になった部材がアンカーとなって、第１管部材１１と第２管部材１３との間の、周方向の耐荷重性を向上させる。よって、この電磁成形によれば、かしめ接合形態を良好に保ちつつ、ねじり強度も向上できる。

【0043】

図７はコイルへの入力エネルギーと、電磁成形により得られた接合構造体の強度との関係を、電磁拡管時の成形治具の軸方向幅Ｗ毎に示したグラフである。

【0044】

図７によると、成形治具の軸方向幅Ｗが４０ｍｍの場合、最大引張強度が９ｋＮ程度であるが、軸方向幅Ｗを３０ｍｍ、２０ｍｍと狭くするほど、最大引張強度が向上する。特に、軸方向幅Ｗを４０ｍｍから３０ｍｍに変更した際に顕著な強度向上が認められた。

【0045】

[第２構成例]
図８は第２構成例の成形治具１７Ａの概略断面図である。
第２構成例の成形治具１７Ａは、第１管部材１１の径方向外側に配置される複数（本構成では４つ）の押し当て部５１と、複数の押し当て部５１を第１管部材１１の径方向に移動自在に支持するブロック支持体５３と、を備える割り型構造の治具である。

【0046】

ブロック支持体５３は、不図示のベースに固定される基台部５５と、基台部５５と一体に形成された下側支持部５７と、下側支持部５７に不図示のボルト等の締結部材によって固定される上側支持部５９とを有する。ブロック支持体５３には、下側支持部５７に上側支持部５９を固定した際に、下側支持部５７の凹部５７ａと上側支持部５９の凹部５９ａによって孔部５３ａが形成される。第１管部材１１及び第２管部材１３は、この孔部５３ａの径方向内側に配置され、不図示の管部材支持機構によって互いに同心となるように、径方向位置が調整される。

【0047】

押し当て部５１は、支持軸６１と、接触ブロック６３とを備える。支持軸６１は、下側支持部５７と上側支持部５９に、それぞれ孔部５３ａの径方向に沿って移動自在に支持される。接触ブロック６３の径方向内側には、第１管部材１１の外周面に対峙する当接面６３ａを有する。当接面６３ａは、軸方向（第１管部材１１の軸方向）の垂直断面が第１管部材１１の外周面に沿った円弧状に形成されることが好ましいが、平面や他の曲率の曲面であってもよい。

【0048】

下側支持部５７及び上側支持部５９の接触ブロック６３の両脇側には、それぞれ一対のピン穴６５，６７が形成される。各ピン穴６５，６７には、ピン６７が挿入される。ピン６７は、接触ブロック６３の径方向移動をガイドする。

【0049】

支持軸６１は、不図示の押し込み機構に接続され、押し込み機構の駆動によって径方向への進退動作が可能になっている。この押し込み機構としては、油圧シリンダ、ねじ等を用いた機械式の加圧機構等、適宜のものを使用できる。押し込み機構は、接触ブロック６３を径方向に駆動して、接触ブロック６３の当接面６３ａが第１管部材１１の外周面と同芯になるように配置させる。

【0050】

図８には、押し当て部５１が、第１管部材１１の中心軸Ｏを中心として、円周方向に９０°間隔で配置されているが、これに限らない。例えば、押し当て部５１を円周方向に１２０°間隔で配置した構成、１８０°間隔で配置した構成等、他の構成であってもよい。

【0051】

＜電磁成形方法＞
上記構成の成形治具１７Ａを用いて電磁成形を実施する場合、前述した第１構成例と同様に、第２管部材１３の管内にコイル１９（図１参照）を挿入し、コイル１９の通電により第２管部材１３を電磁拡管する。第２管部材１３が拡管されると、第２管部材１３の拡管変形に追従して第１管部材１１が径方向外側に向けて拡径される。これにより、第１管部材１１と第２管部材１３とが共に径方向外側に膨出した膨張部が形成される。

【0052】

そして、成形治部１７Ａの場合、接触ブロック６３同士の間で、周方向に隙間が形成されるため、この隙間に第１管部材１１及び第２管部材１３が径方向外側に突出した膨張部が形成される。これにより、管部材同士のねじり強度を向上できる。

【実施例】

【0053】

第２構成例の成形治具１７Ａを用いて第１管部材と第２管部材とを電磁成形した結果を以下に説明する。

【0054】

図９は図８に示す接触ブロック６３、第１管部材１１、第２管部材１３の配置位置を模式的に示す説明図である。
ここで、接触ブロック６３の当接面６３ａと第１管部材１１の外周面との間の径方向距離をＬ１とし、第１管部材１１の内周面と第２管部材１３の外周面との間の径方向距離をＬ２とする。

【0055】

径方向距離Ｌ１，Ｌ２と、電磁拡管する際の入力エネルギーを変更した実験例１〜６の成形条件を表１に示す。

【0056】

【表1】

【0057】

使用した第１管部材、第２管部材の諸元は次のとおりである。
・第１管部材
材質：Ａ６０６３−Ｔ５
形状：円管パイプ状
厚さ：２．０ [ｍｍ]
・第２管部材
材質：Ａ６０６３−Ｔ５
形状：円管パイプ状
厚さ：２．０ [ｍｍ]

【0058】

表１に示すように、実験例１では、電磁成形前の径方向距離Ｌ１を１．０[ｍｍ]、径方向距離Ｌ２を１．５[ｍｍ]とし、入力エネルギーを１２．８[ｋＪ]、１４．５[ｋＪ]、１６．２[ｋＪ]の３種類として、それぞれ電磁成形を実施した。これにより、第１管部材と第２管部材に膨張部を形成した接合体を得た。なお、接触ブロックの第１管部材と当接する当接面の軸方向幅Ｗは３０[ｍｍ]とした。同様に、実験例２〜６の各条件でも電磁成形を実施して膨張部を有する接合体を得た。

【0059】

ここで、実験例１〜４では、電磁成形前に接触ブロックと第１管部材との間に隙間を設けている。実験例５では、電磁成形前に接触ブロックによって第１管部材を径方向内側へ変形させており、接触ブロックと第１管部材との当接位置において、第１管部材と第２管部材との間の隙間を無くしている。また、実験例６では、電磁成形前に接触ブロックによって第１管部材及び第２管部材を共に、径方向内側へ変形させている。

【0060】

次に、第１管部材と第２管部材とに膨張部を形成した接合体を、軸方向に引張る引張試験を実施し、得られる応力―ひずみ線図から引張ピーク荷重を求めた。その結果を図１０と表１に示す。

【0061】

実験例１〜４の引張ピーク荷重は、最大でも実験例３の２４．７８０[ｋＪ]であったが、実験例５，６では、いずれも２７[ｋＪ]を超える引張ピーク荷重が得られた。特に、第１管部材と第２管部材との間の径方向距離Ｌ２を小さくすることで、顕著な引張ピーク荷重の増加が認められた。

【0062】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0063】

以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 第１管部材と該第１管部材よりも小径の第２管部材を準備する工程と、
前記第１管部材よりも大径の孔部が形成された成形治具を準備する工程と、
前記第１管部材の管内に前記第２管部材を挿入して、前記第１管部材と前記第２管部材との重なり部を形成し、前記成形治具の前記孔部の径方向内側に前記重なり部を配置して、前記第１管部材の前記重なり部側の管端を前記孔部から軸方向外側に突出させる工程と、
軸方向長さが前記重なり部よりも長い導体巻き回し部を有するコイルを、前記第２管部材の管内における前記重なり部の軸方向位置に挿入する工程と、
前記コイルに通電して前記第２管部材を電磁拡管させ、前記第１管部材と前記第２管部材を同時に拡径させた膨張部を形成し、且つ前記膨張部の最大径部よりも前記成形治具側で、前記第１管部材の管端を前記第２管部材の斜面に沿って拡径させる工程と、
を備える管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、電磁成形により第２管部材を電磁拡管し、第１管部材を拡径させた際に、第１管部材の管端が第２管部材の膨張部の斜面に沿って形成される。これにより、第１管部材と第２管部材との間に隙間が生じず、ガタつきやかしめ不良の発生を防止でき、管部材同士の接合強度が向上する。

【0064】

（２） 前記孔部の周方向に沿った少なくとも一部に、前記孔部の内周面における軸方向幅が変化する部位を設ける（１）に記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、電磁拡管した拡管部は、周方向に拡管径が大径となる部位と小径となる部位が混在し、第１管部材と第２管部材との間で周方向の耐荷重性を高められる。これにより、管部材同士のねじり強度が向上する。

【0065】

（３） 前記成形治具は、前記第１管部材よりも大径の仮想円に外接する複数の押し当て部を有し、前記複数の押し当て部を、前記仮想円の周方向に沿って互いに離間して配置する（１）に記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、第２管部材の電磁拡管時に、周方向に隙間を有する分割ブロックに第１管部材が押し当てられる。すると、第１管部材の分割ブロックと当接する位置では、当接後の拡管が抑制され、第１部材の分割ブロックに当接しない位置では、分割ブロックの内周面よりも径方向外側に向けて拡管される。よって、第１管部材と第２管部材には、周方向に沿って、拡管量が小さい部位（分割ブロック配置位置）と拡管量が大きい部位（分割ブロック非配置位置）とが交互に形成される。これにより、第１管部材と第２管部材との間で周方向の耐荷重性が高められる。これにより、管部材同士のねじり強度が向上する。

【0066】

（４）前記コイルの通電前に、前記成形治具に支持された前記押し当て部を径方向内側に押し込み、前記第１管部材を径方向内側に変形させる（３）に記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、電磁成形前に第１管部材を径方向内側に変形させることで、第１管部材と第２管部材と間の距離が短くなり、第２管部材の電磁拡管による第１管部材の変形代が増加して、双方の接合強度が更に向上する。

【0067】

（５） 前記コイルの通電前に、前記押し当て部を、前記第２管部材が径方向内側に変形するまで更に押し込む（４）に記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、第２管部材の電磁拡管による拡管力が第１管部材に直接伝播されるため、第１管部材と第２管部材の膨出量が増大し、双方の接合強度が更に向上する。

【0068】

（６） 前記コイルの前記導体巻き回し部の軸方向長さＬｃと、前記孔部の内周面における軸方向幅Ｗとの比Ｌｃ／Ｗを１〜３にする（１）に記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、コイルが、成形治具の軸方向幅以上の範囲に配置されるため、第１管部材と第２管部材の成形治具の両脇側で、確実に膨張部を形成できる。

【0069】

（７） 前記第１管部材と前記第２管部材の少なくとも一方は、Ｔ１調質されたアルミニウム合金である（１）〜（６）のいずれか１つに記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、管部材の高温加工から冷却後、自然時効させることで、強度を向上できる。

【0070】

（８） 前記第１管部材と前記第２管部材は、熱処理型のアルミニウム合金であり、
前記電磁拡管後にＴ５調質を行う（１）〜（６）のいずれか１つに記載の管部材のかしめ接合方法。
この管部材のかしめ接合方法によれば、溶体化処理後に自然時効させることで、残留応力が低減され、接合強度が向上した管部材が得られる。

【符号の説明】

【0071】

１１ 第１管部材
１３ 第２管部材
１５ 重なり部
１７，１７Ａ 成形治具
１７ａ 孔部
１７ｂ，１７ｃ 開口面
１９ コイル
２１ 管端
２３ａ，２３ｂ 凹部
２７ 膨張部
２９ 膨張部
３１ 突出部
３３ 斜面
５１ 押し当て部
５３ ブロック支持体
５３ａ 孔部

【要約】

【課題】拡管後のスプリングバック差によって生じるかしめ部の隙間を抑制し、ねじり強度を向上できる管部材のかしめ接合方法を提供する。
【解決手段】第１管部材１１の管内に第２管部材１３を挿入して形成される重なり部１５の径方向外側に、成形治具１７の孔部１７ａを配置する。第１管部材１１の重なり部１５側の管端２１を孔部１６ａから軸方向外側に突出させる。軸方向長さが重なり部１５よりも長い導体巻き回し部を有するコイル１９を第２管部材１３の管内に挿入し、第２管部材１３を電磁拡管して、第１管部材１１と第２管部材１３を同時に変形させた膨張部を形成する。これにより、膨張部の最大径部よりも成形治具１７側で、第１管部材１１の管端を第２管部材１３の斜面に沿って拡径させる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】