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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6767907
(24)【登録日】2020年9月24日
(45)【発行日】2020年10月14日
(54)【発明の名称】部材の接合方法及び装置
(51)【国際特許分類】
B21D 39/20 20060101AFI20201005BHJP
B21D 39/04 20060101ALI20201005BHJP
【ＦＩ】
B21D39/20 D
B21D39/04 D
【請求項の数】7
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-61660(P2017-61660)
(22)【出願日】2017年3月27日
(65)【公開番号】特開2018-161681(P2018-161681A)
(43)【公開日】2018年10月18日
【審査請求日】2019年9月30日
(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】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(72)【発明者】
【氏名】前田 康裕
(72)【発明者】
【氏名】橋村 徹
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 憲一
(72)【発明者】
【氏名】木村 高行
【審査官】
藤田 和英
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭５１−１３３１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６０−２５７９３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−３２３３４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１６／１２５５０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開昭５８−１８４０２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２１Ｄ ３９／００ − ３９／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
孔部が設けられた第１部材と、中空状の第２部材と、ガイド軸部材と、前記ガイド軸部材を挿通可能な貫通孔を有する弾性体と、前記ガイド軸部材を挿通可能な貫通孔を有する第１押子と、前記ガイド軸部材が接続される第２押子と、前記ガイド軸部材を駆動する駆動機構と、移動機構とを準備し、
前記第１部材の前記孔部に前記第２部材を挿通し、
前記弾性体の前記貫通孔に前記ガイド軸部材を挿通し、
前記第２部材の内部に前記ガイド軸部材が挿通された前記弾性体を挿入し、
前記第１部材と前記第２部材と前記弾性体と前記ガイド軸部材とが組み合わされた組立体を水平方向に延びるように配置し、
前記ガイド軸部材が延びる方向において前記第１押子と前記第２押子とによって前記組立体を挟むように配置し、
前記第１押子を固定した状態で前記駆動機構によって前記ガイド軸部材を駆動することで前記ガイド軸部材に接続された前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させ、前記第１押子と前記第２押子とによって前記弾性体を前記ガイド軸部材が延びる方向に圧縮して前記ガイド軸部材の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記孔部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部材にかしめ接合する
ことを含み、
前記駆動機構は、前記ガイド軸部材が延びる方向とは異なる方向に付加された力を前記ガイド軸部材が延びる方向の力に変換するカム機構をさらに備え、
前記カム機構により方向変換した力で前記弾性体を圧縮し、
前記カム機構は、鉛直方向に移動するカムドライバと、下面に車輪を有し、前記車輪の転動によって水平方向に移動するカムスライダとを備え、
前記移動機構は、前記ガイド軸部材を水平方向に移動させるために、前記カムスライダを水平方向に押して前記車輪を転動させて移動させ、前記ガイド軸部材と、前記ガイド軸部材に挿通された状態の前記弾性体とを前記第２部材の内部に挿入する、部材の接合方法。
前記第１部材の前記孔部に前記第２部材を挿通し、
前記弾性体の前記貫通孔に前記ガイド軸部材を挿通し、
前記第２部材の内部に前記ガイド軸部材が挿通された前記弾性体を挿入し、
前記第１部材と前記第２部材と前記弾性体と前記ガイド軸部材とが組み合わされた組立体を水平方向に延びるように配置し、
前記ガイド軸部材が延びる方向において前記第１押子と前記第２押子とによって前記組立体を挟むように配置し、
前記第１押子を固定した状態で前記駆動機構によって前記ガイド軸部材を駆動することで前記ガイド軸部材に接続された前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させ、前記第１押子と前記第２押子とによって前記弾性体を前記ガイド軸部材が延びる方向に圧縮して前記ガイド軸部材の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記孔部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部材にかしめ接合する
ことを含み、
前記駆動機構は、前記ガイド軸部材が延びる方向とは異なる方向に付加された力を前記ガイド軸部材が延びる方向の力に変換するカム機構をさらに備え、
前記カム機構により方向変換した力で前記弾性体を圧縮し、
前記カム機構は、鉛直方向に移動するカムドライバと、下面に車輪を有し、前記車輪の転動によって水平方向に移動するカムスライダとを備え、
前記移動機構は、前記ガイド軸部材を水平方向に移動させるために、前記カムスライダを水平方向に押して前記車輪を転動させて移動させ、前記ガイド軸部材と、前記ガイド軸部材に挿通された状態の前記弾性体とを前記第２部材の内部に挿入する、部材の接合方法。
【請求項2】
前記駆動機構は、前記弾性体の圧縮を解除する方向へ前記ガイド軸部材および前記第２押子を付勢するための付勢部を備え、
前記弾性体の圧縮後に前記駆動機構による前記ガイド軸部材の駆動を解除すると、前記付勢部の付勢力によって前記ガイド軸部材と前記第２押子とを圧縮前の位置に戻す、請求項１に記載の部材の接合方法。
前記弾性体の圧縮後に前記駆動機構による前記ガイド軸部材の駆動を解除すると、前記付勢部の付勢力によって前記ガイド軸部材と前記第２押子とを圧縮前の位置に戻す、請求項１に記載の部材の接合方法。
【請求項3】
前記ガイド軸部材と前記第２押子との間にはボールねじ構造が設けられており、
前記駆動機構は、前記ガイド軸部材を回転駆動させることで前記ボールねじ構造によって前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させる、請求項１または請求項２に記載の部材の接合方法。
前記駆動機構は、前記ガイド軸部材を回転駆動させることで前記ボールねじ構造によって前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させる、請求項１または請求項２に記載の部材の接合方法。
【請求項4】
前記第２部材には、前記第２部材の長手方向に延び、前記第２部材の内部空間を仕切る仕切壁が設けられており、
前記弾性体、前記ガイド軸部材、前記第１押子、および前記第２押子は、前記仕切壁によって仕切られた前記内部空間の数に対応してそれぞれ設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
前記弾性体、前記ガイド軸部材、前記第１押子、および前記第２押子は、前記仕切壁によって仕切られた前記内部空間の数に対応してそれぞれ設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
【請求項5】
前記第１部材の前記孔部の内形と、前記第２部材の外形とは、相似形である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
【請求項6】
前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記第２部材の少なくとも一部を前記外枠金型に沿うように成形してかしめ接合する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
【請求項7】
前記弾性体は前記第１部材と前記第２部材との接合部で分離されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の部材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、部材の接合方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の軽量化や安全性向上のために、ハイテンション鋼と呼ばれる強度が高い薄鋼板が使用されている。これらのハイテンション鋼は軽量化や安全性向上に有効ではあるものの、アルミなどの低比重材料と比べると依然として重い。また、ハイテンション鋼には、その高強度ゆえに、成形性の低下、成形荷重の上昇、および寸法精度の低下などの問題がある。これらの問題を解決するために、近年、鋼板よりも比重が軽いアルミを用いた押し出し成形品や鋳造品、プレス成形品を鋼製部品と合わせて活用するマルチマテリアル化が行われている。
【0003】
このマルチマテリアル化で問題となるのは鋼製部品とアルミ製部品の接合である。スポット溶接に代表される溶接技術においては鋼製部品とアルミ製部品の界面に脆弱な金属間化合物（ＩＭＣ：intermetallic compound）が生じるため、電磁成形接合、ボルトとナットに代表されるねじ締結、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：friction stir welding）、リベット、セルフピアスリベット（ＳＰＲ：self-piercing rivet）、メカニカルクリンチング、または接着などの接合技術が実用化されている。
【0004】
電磁成形によるかしめは、相手部品に嵌合させたパイプ状の部品の内側にソレノイド成形コイルを挿入し、コイルに衝撃電流を流すことによって変化する磁界により、導体のパイプに誘導電流を誘起させる。コイルの一次電流による磁界と、パイプの周方向上に反対方向に流れる誘導電流との間に電磁力が発生し、このときパイプは径方向外側に向かう力を受けるため拡大変形され相手部品にかしめ接合される。この接合方法は、電気伝導度の良い銅やアルミに適しており、自動車部品の接合においても一部で実用化されている。
【0005】
特許文献１では、マルチマテリアル化のための電磁成形によるかしめ接合技術が開示されている。具体的には、断面が中空状であり金属製のバンパーリインフォースを、電磁成形により拡大変形し、アルミ製のバンパーステイに設けられた孔部と嵌合させて接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００７−２８４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示されている電磁成形は電気伝導度の良い銅やアルミの中空部品を相手部品にかしめ接合するのに適しており、またその接合メカニズムより、中空部品の断面形状は円形であることが好ましい。
【0008】
しかし、特許文献１の電磁成形による接合では、使用するソレノイドコイルはアルミ部品（アルミパイプ）の内径よりも小さいことが必要になる。小径部品を接合する場合に併せてソレノイドコイルを小径化しようとすると、ソレノイドコイルの製造が困難となり、その性能及び耐久性の点でも問題が生じるおそれがある。特に、導線をソレノイドコイルの形状に成形することが困難になり、導線の材質および断面形状に対する制限が厳しくなるとともに、ソレノイドコイルの形状に成形する際に、導線の断面が変形する。また、大容量の高電圧のコンデンサといった設備が必要となる。さらに、角型断面もしくは穴またはスリットが形成されているアルミ部品を接合することは困難である。
【0009】
また、部材の形状について制限は、電磁成形の場合に限られない。例えば、その他のかしめ接合の場合でも、部材の形状として例えば長尺な部材の場合、かしめ接合する際にプレス機を使用するときは、プレス機には限界ストロークが存在するため、長尺な部材を接合装置に配置できないことが多い。
【0010】
本発明は、各部材に対する負荷を軽減し、接合強度を向上させ、形状および材料についての制限を受けることなく、特に長尺な部材に対しても低コストで二つの部材を接合できる部材の接合方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の部材の接合方法は、孔部が設けられた第１部材と、中空状の第２部材と、ガイド軸部材と、前記ガイド軸部材を挿通可能な貫通孔を有する弾性体と、前記ガイド軸部材を挿通可能な貫通孔を有する第１押子と、前記ガイド軸部材が接続される第２押子と、前記ガイド軸部材を駆動する駆動機構とを準備し、前記第１部材の前記孔部に前記第２部材を挿通し、前記弾性体の前記貫通孔に前記ガイド軸部材を挿通し、前記第２部材の内部に前記ガイド軸部材が挿通された前記弾性体を挿入し、前記第１部材と前記第２部材と前記弾性体と前記ガイド軸部材とが組み合わされた組立体を水平方向に延びるように配置し、前記ガイド軸部材が延びる方向において前記第１押子と前記第２押子とによって前記組立体を挟むように配置し、前記第１押子を固定した状態で前記駆動機構によって前記ガイド軸部材を駆動することで前記ガイド軸部材に接続された前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させ、前記第１押子と前記第２押子とによって前記弾性体を前記ガイド軸部材が延びる方向に圧縮して前記ガイド軸部材の径方向外側に向けて膨張させ、それによって前記第２部材の少なくとも前記孔部に挿通された部分を拡大変形させて前記第１部材にかしめ接合することを含む。
【0012】
この方法によれば、弾性体を膨張させて第２部材を均等に拡大変形させることで、局所的な変形を防止し、各部材に対する負荷を軽減できる。これは弾性体の等方変形性を利用し、第２部材を均等に変形できるためである。従って、嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、上記方法は電磁成形およびその他の加工方法と比べて有利である。電磁成形は導電材料にのみ使用可能であり、断面形状および寸法についても使用するコイルによって前述のように制約がある。これに対し、この方法は材質によらず、断面形状および寸法に関する制約もない。さらに、大容量のコンデンサを要する電気的な設備も不要であり、低コストで二つの部材を接合できる。また、上記の組立体を水平に配置しているため、例えば取り回しが困難であるような長尺なパイプなどの第２部材を取り扱う際にも困難でない。ここで、水平方向の用語は、厳密な水平方向以外に実質的に水平であると判断可能な傾斜方向も含む。また、第１押子を固定しているので、第２押子に対してのみ力を付加すればガイド軸部材が延びる方向に弾性体を圧縮できるため、一つの駆動機構によって弾性体を両側から圧縮できる。
【0013】
前記駆動機構は、前記ガイド軸部材が延びる方向とは異なる方向に付加された力を前記ガイド軸部材が延びる方向の力に変換するカム機構をさらに備え、前記カム機構により方向変換した力で前記弾性体を圧縮してもよい。
【0014】
この方法によれば、カム機構によってガイド軸部材が延びる方向（水平方向）とは異なる方向に付加された力をガイド軸部材が延びる方向の力に変換できる。通常、圧縮力を付加するプレス機などの加工機は、鉛直方向に圧縮力を付加する。カム機構は、例えばこの通常のプレス機などの加工機によって付加される鉛直方向の力を水平方向の力に変換できる。上記方法では、水平方向に上記の組立体を配置しているため、前述のように例えば長尺な部材の取り扱いが困難となることを防止しつつ、カム機構によって通常のプレス機などの加工機を使用できるため、容易にこの組立体を接合できる。さらに言えば、第２部材が長尺な部材であるとき、鉛直方向に圧縮力を付加する通常の設備では限界ストロークが規定されているため、寸法の制限上かしめ接合できないおそれがある。しかし、上記方法では、カム機構によって力の作用方向を変換できるため、寸法の制限を受けることなくかしめ接合できる。
【0015】
前記駆動機構は、前記弾性体の圧縮を解除する方向へ前記ガイド軸部材および前記第２押子を付勢するための付勢部を備え、前記弾性体の圧縮後に前記駆動機構による前記ガイド軸部材の駆動を解除すると、前記付勢部の付勢力によって前記ガイド軸部材と前記第２押子とを圧縮前の位置に戻してもよい。
【0016】
この方法によれば、付勢部によって第２押子が自動的に元の位置に戻されるため、手動で第２押子を元の位置に戻す必要がなく、作業性を向上できる。
【0017】
前記ガイド軸部材と前記第２押子との間にはボールねじ構造が設けられており、前記駆動機構は、前記ガイド軸部材を回転駆動させることで前記ボールねじ構造によって前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させてもよい。
【0018】
この方法によれば、ボールねじ構造を設けているため、駆動機構として回転駆動型のものを使用できる。駆動機構として回転駆動型のものを使用すると、プレス機などのようにストローク長を確保する必要がない。従って、第２部材の長さに拘らず、確実に接合でき、さらに接合のための設備を小型化できる。
【0019】
前記第２部材には、前記第２部材の長手方向に延び、前記第２部材の内部空間を仕切る仕切壁が設けられており、前記弾性体、前記ガイド軸部材、前記第１押子、および前記第２押子は、前記仕切壁によって仕切られた前記内部空間の数に対応してそれぞれ設けられていてもよい。
【0020】
この方法によれば、複数の弾性体を使用してかしめ接合するため、変形に伴う応力の集中を防止し、第１部材及び第２部材に対する負荷を軽減できる。また、仕切壁によって第２部材の剛性を向上させることができるため、接合された際の接合体の強度を向上できる。この方法は、接合体として車両のバンパーのように高い強度と信頼性が求められるものに適用すると有効である。
【0021】
前記ガイド軸部材を水平方向に移動させる移動機構をさらに準備し、前記移動機構により前記ガイド軸部材を水平方向に移動させ、前記ガイド軸部材と、前記ガイド軸部材に挿通された状態の前記弾性体とを前記第２部材の内部に挿入してもよい。
【0022】
この方法によれば、移動機構によりガイド軸部材を水平方向に移動させることで、ガイド軸部材および弾性体を第２部材に確実に挿入できる。これにより、特に、重量または寸法の大きなガイド軸部材および弾性体を取り扱う際の困難を軽減できる。
【0023】
前記第１部材の前記孔部の内形と、前記第２部材の外形とは、相似形であってもよい。
【0024】
この方法によれば、上記のような相似関係にあることで、第２部材を均等に拡大変形して第１部材にかしめ接合でき、第１部材および第２部材に対して局所的な負荷が発生することを防止できる。
【0025】
前記第２部材の外側に外枠金型を配置し、前記第２部材の少なくとも一部を前記外枠金型に沿うように成形してかしめ接合してもよい。
【0026】
この方法によれば、様々な内面形状の外枠金型を使用するなどして、第２部材の外形を任意の形状に変形できる。変形させる形状は部品性能の観点などから適宜選択し、用途に応じた形状に変形できる。
【0027】
前記弾性体は前記第１部材と前記第２部材との接合部で分離されていてもよい。
【0028】
この方法によれば、弾性体が接合部で分離されていることで、接合部の意図しない変形を防止できる。意図しない変形とは、第１部材の変形を意味する。かしめ接合では、第２部材が拡大変形され第１部材に押し当てられることで接合されるが、このとき第１部材が第２部材から力を受けて変形し得る。即ち、接合部において第１部材は力を受けないことが好ましい。そこで、上記方法のように、接合部付近に弾性体を配置しないように弾性体を分離することで、第２部材は接合部付近で弾性体からの拡大変形力を受け難くなり、接合部付近で拡大変形し難くなる。従って、第１部材は、接合部付近で第２部材からの力を受け難くなり、接合部の形状を維持できる。
【0029】
本発明の部材の接合装置は、貫通孔を有する弾性体を使用して、孔部が設けられた第１部材と、中空状の第２部材とをかしめ接合する部材の接合装置であって、前記弾性体の前記貫通孔に挿通可能なガイド軸部材と、前記ガイド軸部材が挿通される貫通孔を有し、位置が固定されており、平坦な第１押圧面を有する第１押子と、前記ガイド軸部材に接続され、位置が可動であり、前記第１押圧面と対向した平坦な第２押圧面を有する第２押子と、前記ガイド軸部材を駆動して前記第２押子を前記第１押子に向かって移動させる駆動機構とを備える。
【0030】
この構成によれば、以下の使用方法に従って第１部材と第２部材とを容易にかしめ接合できる。まず、第１部材の孔部に第２部材が挿通され、かつ、第２部材の内部に弾性体が挿入された組立体を第１押子と第２押子との間に配置する。そして、弾性体の貫通孔にガイド軸部材が挿通された状態で、駆動機構によってガイド軸部材を駆動することでガイド軸部材に接続された第２押子を第１押子に向かって移動させる。次いで、第１押子および第２押子によって弾性体をガイド軸部材が延びる方向に圧縮してガイド軸部材の径方向外側に向けて膨張させ、それによって第２部材の少なくとも孔部に挿通された部分を拡大変形させて第１部材にかしめ接合する。
【発明の効果】
【0031】
本発明によれば、弾性体を内側から外側に向けて膨張させて第２部材を均等に変形拡大することで、局所的な変形を防止し、各部材に対する負荷を軽減できる。従って、嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、電磁成形やその他の加工方法と比べて簡易であり、形状や材料についての制限を受けることなく、低コストで二つの部材を接合できる。特に、第２部材を水平に配置できるため、長尺な部材であっても接合可能である。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1A】本発明の第１実施形態に係る部材の接合方法の接合前の部分断面図。
【図1B】本発明の第１実施形態に係る部材の接合方法の接合後の部分断面図。
【図2A】第２実施形態に係る部材の接合方法の接合前の部分断面図。
【図2B】第２実施形態に係る部材の接合方法の接合後の部分断面図。
【図3】第３実施形態に係る部材の接合方法における第２部材と弾性体の断面図。
【図4A】第３実施形態に係る部材の接合方法の接合前の部分断面図。
【図4B】第３実施形態に係る部材の接合方法の接合前の部分断面図。
【図5A】第４実施形態に係る部材の接合方法の第１工程の部分断面図。
【図5B】第４実施形態に係る部材の接合方法の第２工程の部分断面図。
【図5C】第４実施形態に係る部材の接合方法の第３工程の部分断面図。
【図5D】第４実施形態に係る部材の接合方法の第４工程の部分断面図。
【図5E】第４実施形態に係る部材の接合方法の第５工程の部分断面図。
【図6A】第１部材の孔部の内形と第２部材の外形が相似形の場合の斜視図。
【図6B】第１部材の孔部の内形と第２部材の外形が非相似形の場合の斜視図。
【図7A】第１部材がハット型の場合のかしめ接合前の斜視図。
【図7B】第１部材がハット型の場合のかしめ接合後の斜視図。
【図8A】第１部材にバーリング加工を施したかしめ接合前の部分断面図。
【図8B】第１部材にバーリング加工を施したかしめ接合後の部分断面図。
【図9A】第２部材の外側に外枠金型を配置した場合のかしめ接合前の図。
【図9B】第２部材の外側に外枠金型を配置した場合のかしめ接合後の図。
【図10A】第１部材と第２部材との接合部のゴムを分離した場合のかしめ接合前の部分断面図。
【図10B】第１部材と第２部材との接合部のゴムを分離した場合のかしめ接合後の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の各実施形態は、第１部材１０と第２部材２０とを、ゴム（弾性体）３２を使用して接合する部材の接合方法に関する。以下の各実施形態では、第１部材１０および第２部材２０の材料は特に限定されず、それぞれ任意の材料に対して本発明の各実施形態に係る部材の接合方法は適用され得る。
【0034】
（第１実施形態）図１Ａおよび図１Ｂに示すように、かしめ接合装置３０は、ガイド軸部材３８と、第１押子３４と、第２押子３５と、駆動機構３６とを備える。ガイド軸部材３８は、水平方向に延びる棒状の部材である。ここで、水平方向の用語は、厳密な水平方向以外に実質的に水平であると判断可能な傾斜方向も含む。第１押子３４は、概ね円柱状であり、ガイド軸部材３８が挿通される円形の貫通孔３４ａを有し、平坦な第１押圧面３４ｂを有する。また、本実施形態の第１押子３４は、位置が固定された立壁部４４に取り付けられている。即ち、第１押子３４の位置は固定されている。立壁部４４には、第１押子３４の貫通孔３４ａと同心に同形状の貫通孔４４ａが設けられている。後述するように、これらの貫通孔３４ａ，４４ａにはガイド軸部材３８が挿通される。第２押子３５は、概ね円柱状であり、ガイド軸部材３８と接続されており、かしめ接合の際に第１押圧面３４ｂと対向する平坦な第２押圧面３５ａを有する。また、本実施形態の第２押子３５は、第１押子３４とは異なり、ガイド軸部材３８と接続されているため、ガイド軸部材３８に伴って移動される。従って、このかしめ接合装置３０の構成では、ガイド軸部材３８が長手方向に押し引きされたとき、ガイド軸部材３８は、第１押子３４の貫通孔３４ａおよび立壁部４４の貫通孔４４ａ内で摺動し、先端に接続された第２押子３５を移動させる。
【0035】
第１部材１０は、中空状であり、詳細には円管状であり、水平方向かつガイド軸部材３８と同じ方向に延びるように配置されている。
【0036】
第２部材２０は、断面矩形の角管状であり、水平方向かつガイド軸部材３８と直交する方向に延びるように配置されている。第２部材２０は、ガイド軸部材３８が延びる方向に貫通されている二つの孔部１２ａが設けられた端壁１２と、二つの端壁１２を繋ぐ二つの側壁１４とを備える。
【0037】
ゴム３２は、円柱状であり、中心にはガイド軸部材３８を挿通するための貫通孔３２ａが設けられている。ゴム３２は、水平方向かつガイド軸部材３８と同じ方向に延びるように配置されており、貫通孔３２ａにガイド軸部材３８が挿通されることによってガイド軸部材３８に支持され、姿勢及び位置が維持される。ゴム３２の材質は、例えば、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＣＮＲゴム（クロロプレンゴム＋ニトリルゴム）、またはシリコンゴムのいずれかであることが好ましい。また、これらのゴム３２の硬度は、ショアＡで３０以上であることが好ましい。
【0038】
駆動機構３６は、カムドライバ４０とカムスライダ４２とを備える。カムドライバ４０は、立壁部４４に隣接しており、立壁部４４について第２押子３５と反対側に配置されている。カムドライバ４０は、立壁部４４に沿って鉛直方向に移動可能であり、カムスライダ４２に力を伝達するための傾斜面４０ａをその下部に有する。カムドライバ４０には、例えば通常よくプレス加工などに使用されるプレス機械等を使用してもよい。カムスライダ４２は、下面に図示しないレール機構を有し、水平方向に移動可能である。ただし、レール機構以外にも例えば車輪などのように移動の際に地面との摩擦力を低減する機構であれば採用可能である。またカムスライダ４２は、カムドライバ４０から力を伝達されるための傾斜面４２ａをその上部に有する。そのため、カムドライバ４０の傾斜面４０ａおよびカムスライダ４２の傾斜面４２ａは、互いに対応した傾斜に形成されている。カムスライダ４２は、ガイド軸部材３８が挿通される貫通孔４２ｂを有している。カムスライダ４２の貫通孔４２ｂは、第１押子３４の貫通孔３４ａおよび立壁部４４の貫通孔４４ａと同形状かつ同心に設けられている。そのため、ガイド軸部材３８は、カムスライダ４２の貫通孔４２ｂと、第１押子３４の貫通孔３４ａと、立壁部４４の貫通孔４４ａとに挿通されることができる。
【0039】
カムドライバ４０に鉛直方向（図において下方向）の力が付加されると、傾斜面４０ａ，４２ａを介してカムドライバ４０からカムスライダ４２に力が伝達される。これにより、カムドライバ４０が鉛直方向（図において下方向）へ移動するとともに、カムスライダ４２はガイド軸部材３８に沿って水平方向（図において右方向）へ移動する。ここで、ガイド軸部材３８の一端は第１押子３４に接続されているが、他端はカムスライダ４２の外側（立壁部４４と反対側）にて貫通孔４２ｂより大きなボルトなどの係止部材３９に接続されている。そのため、このようにカムスライダ４２が移動すると、係止部材３９を介してガイド軸部材３８を同じ方向に引っ張り、即ち第２押子３５を同じ方向に移動させる。前述のように第１押子３４は固定されているため、第２押子３５は第１押子３４に近づき、第１押子３４と第２押子３５との間で圧縮力を生成することができる。なお、カムドライバ４０およびカムスライダ４２は、カム機構の一例である。
【0040】
立壁部４４およびカムスライダ４２はコイルばね（付勢部）４６によって弾性的に接続されている。従って、カムスライダ４２は、立壁部４４へ向かって付勢されている。
【0041】
第１部材１０と第２部材２０のかしめ接合は、以下の手順で実行される。
【0042】
まず、第１部材１０の孔部１２ａに第２部材２０を挿通し、ゴム３２の貫通孔３２ａにガイド軸部材３８を挿通し、第２部材２０の内部にガイド軸部材３８が挿通されたゴム３２を挿入する。このようにして、第１部材１０と第２部材２０とゴム３２とガイド軸部材３８とが組み合わされた組立体１を構成する。そして、このように構成された組立体１を水平方向に延びるように配置する。次いで、ガイド軸部材３８が延びる方向においてゴム３２の両側に第１押子３４と第２押子３５とを配置する。このとき、第１押子３４は立壁部４４に固定されているため、位置が固定されているが、第２押子３５はガイド軸部材３８とともに移動可能に配置されている。このときの状態を示すのが図１Ａである。
【0043】
次に、カムドライバ４０に対して鉛直方向（図において下方向）の力を付加し、カムドライバ４０を鉛直方向（図において下方向）に移動させ、前述のようにカムドライバ４０からカムスライダ４２へと力を伝達させ、カムスライダ４２を水平方向（図において右方向）へ移動させる。これにより、係止部材３９およびガイド軸部材３８を介して第２押子３５に対して同方向に移動させる力を付加する。このように第２押子３５を第１押子３４に向かって移動させ、第１押子３４と第２押子３５とによってゴム３２をガイド軸部材３８が延びる方向に圧縮してガイド軸部材３８の径方向外側に向けて膨張させ、それによって第２部材２０の少なくとも孔部１２ａに挿通された部分を拡大変形させて第１部材１０にかしめ接合する。このときの状態を示すのが図１Ｂである。
【0044】
かしめ接合後、駆動機構３６のカムドライバ４０を鉛直方向（図において上方向）に移動させることで、カムスライダ４２に付加されていた水平方向（図において右方向）の力が解除され、コイルばね４６によりカムスライダ４２は元の位置に戻される。第２部材２０内で膨張していたゴム３２においても、ガイド軸部材３８が延びる方向の圧縮力が解除され、径方向に膨張していた状態から自然状態に戻り、第２部材２０に対する接触が解かれる。従って、かしめ接合された第１部材１０および第２部材２０は、ゴム３２から摩擦力を受けることなく、かしめ接合装置３０から簡単に取り外すことができる。
【0045】
本実施形態の部材の接合方法による効果を説明する。
【0046】
本実施形態によれば、ゴム３２を膨張させて第２部材２０を均等に拡大変形させることで、局所的な変形を防止し、各部材１０，２０に対する負荷を軽減できる。これはゴム３２の等方変形性を利用し、第２部材２０を均等に変形できるためである。従って、嵌合精度が向上し、接合強度を向上できる。また、上記方法は電磁成形およびその他の加工方法と比べて有利である。電磁成形は導電材料にのみ使用可能であり、断面形状および寸法についても使用するコイルによって前述のように制約がある。これに対し、この方法は材質によらず、断面形状および寸法に関する制約もない。さらに、大容量のコンデンサを要する電気的な設備も不要であり、低コストで二つの部材１０，２０を接合できる。また、上記の組立体１を水平に配置しているため、例えば取り回しが困難であるような長尺なパイプなどの第２部材２０を取り扱う際にも困難でない。また、第１押子３４を固定しているので、第２押子３５に対してのみ力を付加すればガイド軸部材３８が延びる方向にゴム３２を圧縮できるため、一つの駆動機構３６によってゴム３２を両側から圧縮できる。
【0047】
また、本実施形態によれば、上記のカム機構によってガイド軸部材３８が延びる方向（水平方向）とは異なる鉛直方向に付加された力を水平方向の力に変換できる。通常、圧縮力を付加するプレス機などの加工機は、鉛直方向に圧縮力を付加する。上記のカム機構は、例えばこの通常のプレス機などの加工機によって付加される鉛直方向の力を水平方向の力に変換できる。本実施形態では、水平方向に上記の組立体１を配置しているため、前述のように例えば長尺な第２部材２０の取り扱いが困難となることを防止しつつ、上記のカム機構によって通常のプレス機などの加工機を使用できるため、容易にこの組立体１を接合できる。さらに言えば、第２部材２０が長尺な部材であるとき、鉛直方向に圧縮力を付加する通常の設備では限界ストロークが規定されているため、寸法の制限上かしめ接合できないおそれがある。しかし、本実施形態では、上記のカム機構によって力の作用方向を変換できるため、寸法の制限を受けることなくかしめ接合できる。
【0048】
また、本実施形態によれば、コイルばね４６によって第２押子３５が自動的に元の位置に戻されるため、手動で第２押子３５を元の位置に戻す必要がなく、作業性を向上できる。
【0049】
（第２実施形態）図２Ａから図２Ｂに示す本実施形態のかしめ接合方法は、駆動機構３６とガイド軸部材３８に関する部分以外の構成は図１Ａ及び図１Ｂの第１実施形態と実質的に同じである。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示した構成と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
【0050】
本実施形態では、ガイド軸部材３８が回転する。ガイド軸部材３８に対して回転トルクを付加するために、駆動機構３６は、ハンドル部４７と、ハンドル部４７を回転駆動させるためのモータ４９とを備える。ハンドル部４７は、モータ４９と機械的に接続されており、モータ４９によって回転駆動される。ガイド軸部材３８の一端部には第２押子３５との間に後述のボールねじ構造が設けられており、他端部にはハンドル部４７による把持を可能にするボルトなどの被把持部５０が設けられている。
【0051】
上記のボールねじ構造では、ガイド軸部材３８に対してねじ溝３８ａが形成されている。また、本実施形態の第２押子３５は、ガイド軸部材３８を挿通可能な貫通孔（図示せず）を有し、この貫通孔の内面には対応するねじ山（図示せず）が形成されている。さらに、上記ボールねじ構造では、二つの支持棒４８が第２押子３５の回転を止めるために設けられており、二つの支持棒４８は立壁部４４から延びて第１押子３４とゴム３２とを貫通し第２押子３５に接続されている。そのため、第１押子３４およびゴム３２は、貫通する二つの支持棒４８に対応した二つの貫通孔３４ｃ，３２ｂをそれぞれ有している。
【0052】
駆動機構３６によってガイド軸部材３８が回転されると、ガイド軸部材３８に接続された第２押子３５に対して回転トルクが作用する。しかし、第２押子３５は、二つの支持棒４８によって回転不能に固定されているため、回転せずにガイド軸部材３８のねじ溝３８ａに従って移動し、即ちガイド軸部材３８に沿って水平方向（図において右方向）へ移動する。第１押子３４は立壁部４４によって位置固定されているため、第２押子３５は第１押子３４に向かって近づく。従って、第１押子３４および第２押子３５によってゴム３２をガイド軸部材３８が延びる方向に圧縮してさらにガイド軸部材３８の径方向には膨張させ、第２部材２０を拡大変形させることで、第１部材１０と第２部材２０とをかしめ接合する。
【0053】
本実施形態によれば、上記のボールねじ構造を設けているため、駆動機構３６として回転駆動型のものを使用できる。駆動機構３６として回転駆動型のものを使用すると、プレス機などのようにストローク長を確保する必要がない。従って、第２部材２０の長さに拘らず、確実に接合でき、さらにかしめ接合装置３０を小型化できる。
【0054】
（第３実施形態）図３から図４Ｂに示す本実施形態のかしめ接合方法は、第２部材２０の内部に仕切壁２２が設けられていることに関する部分以外の構成は図１Ａ及び図１Ｂの第１実施形態と実質的に同じである。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示した構成と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
【0055】
本実施形態では、第２部材２０の長手方向に延び、第２部材２０の内部空間を仕切る仕切壁２２が設けられている。仕切壁２２を設けたことに併せて、ゴム３２、ガイド軸部材３８、第１押子３４、および第２押子３５は、仕切壁２２によって仕切られた上記内部空間の数に対応してそれぞれ設けられている。ただし、ゴム３２と第２部材２０の形態は様々に変更可能であり、図３に示すように、第２部材２０は、断面外形が例えば矩形であり、内部空間を四分割する十字型の仕切壁２２を有していてもよい。この場合、挿入されるゴム３２およびガイド軸部材３８もそれぞれ四つずつ必要であり、同様に第１押子３４および第２押子３５もそれぞれ四つずつ必要である。
【0056】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態では、ゴム３２、ガイド軸部材３８、第１押子３４、および第２押子３５の数が複数設けられているが、数に関する構成以外は本実施形態の構成と実質的に同じである。従って、第１実施形態の部材の接合方法が複数実行されているものと考えることができ、その作用は第１実施形態と実質的に同じである。本実施形態によれば、複数のゴム３２を使用しているため、第１実施形態に比べて応力が集中する可能性を低減し、第２部材２０を均等に拡大変形でき、局所変形の可能性を一層低減できる。
【0057】
（第４実施形態）図５Ａから図５Ｅに示す本実施形態のかしめ接合方法は、プッシャー（移動機構）５４に関する部分以外の構成は図１Ａ及び図１Ｂの第１実施形態と実質的に同じである。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示した構成と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。
【0058】
図５Ａから図５Ｅは、本実施形態の部材の接合方法の第１工程から第５工程までを示している。本実施形態では、カムスライダ４２および立壁部４４の下面に車輪４２ｃ，４４ｂが取り付けられており、カムスライダ４２および立壁部４４が車輪４２ｃ，４４ｂによって滑らかに水平方向に移動可能である。また、カムドライバ４０も図示しないレール機構等により水平方向に移動可能である。
【0059】
カムスライダ４２の水平方向において外側（立壁部４４と反対側）には、プッシャー５４が設けられている。プッシャー５４は、ガイド軸部材３８を支持し、ガイド軸部材３８を水平方向に移動させる。プッシャー５４がガイド軸部材３８を移動させる方法は任意の方法であり得るが、例えばモータおよびギア等を使用してガイド軸部材３８を送り出すかまたは引き入れるようにしてもよい。
【0060】
駆動機構３６および立壁部４４は、ガイド軸部材３８に対して一時的に固定されることができ、即ちガイド軸部材３８とともに移動可能である。従って、プッシャー５４によるガイド軸部材３８の水平移動への押し出し（図５Ｂ矢印参照）に伴い、立壁部４４と駆動機構３６と第１押子３４と第２押子３５とは、ガイド軸部材３８からこの押し出し力を受ける。そして、これらは、水平方向に相対的な位置を変えることなく、合わせて移動可能であり、即ちかしめ接合装置３０が概ね全体として水平方向に移動可能である。
【0061】
図５Ａに示す第１工程では、第１部材１０の孔部１２ａに第２部材２０を挿通している。図５Ｂに示す第２工程では、プッシャー５４によってガイド軸部材３８を水平方向に移動させ、ガイド軸部材３８と、ガイド軸部材３８に挿通された状態のゴム３２とを第２部材２０の内部に挿入している。このとき、駆動機構３６および立壁部４４は、ガイド軸部材３８に対して一時的に固定されており、かしめ接合装置３０が概ね全体として移動される。図５Ｃに示す第３工程では、駆動機構３６によってカムスライダ４２を水平方向において外側（立壁部４４と反対側）に移動させ、ガイド軸部材３８を同方向に引っ張り、第２押子３５を同方向に移動させる。このとき、立壁部４４の位置は固定されており、立壁部４４の下面に取付けられた車輪４４ｂは機能していない。そのため、第１押子３４の位置も固定されており、第２押子３５が第１押子３４に近づくように移動する。従って、ゴム３２にガイド軸部材３８が延びる方向に圧縮力が付加され、ゴム３２がガイド軸部材３８の径方向外側へ膨張され、第１部材１０と第２部材２０がかしめ接合される。図５Ｄに示す第４工程では、駆動機構３６によって付与されたガイド軸部材３８が延びる方向のゴム３２への圧縮力を解除し、ゴム３２を自然状態に戻している。図５Ｅに示す第５工程では、プッシャー５４によりかしめ接合装置３０を移動し、第２部材２０からゴム３２を引き抜いている。
【0062】
本実施形態によれば、プッシャー５４によりガイド軸部材３８を水平方向に移動させることで、ガイド軸部材３８およびゴム３２を第２部材２０に確実に挿入できる。これにより、特に、重量または寸法の大きなガイド軸部材３８およびゴム３２を取り扱う際の困難を軽減できる。
【0063】
（適用対象の様々な変形例）既に説明した第１から第４実施形態の部材の接合方法は、様々な対象に対して適用可能である。例えば、第１部材１０を車両のバンパーリインフォースとし、第２部材２０をバンパーステイとしてもよい。また、適用対象の形状についての様々な変形例について図６Ａ〜１０Ｂを参照して説明する。
【0064】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第１部材１０および第２部材２０の形状は様々であり得る。例えば、図示のように、第１部材１０は板状であってもよい。好ましくは、図６Ａに示すように、第１部材１０の孔部１２ａと、第２部材２０の長手方向に垂直な断面外形とは、相似形（例えば共に円形）である。上記のような相似関係にあることで、第２部材２０を均等に拡大変形して第１部材１０にかしめ接合でき、第１部材１０および第２部材２０に対して局所的な負荷が発生することを防止できる。ただし、図６Ｂに示すように、第１部材１０の孔部１２ａと、第２部材２０の断面外形とが、相似形でない場合（例えば、円形と四角形の場合）も本発明は適用可能である。
【0065】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第１部材１０は、ハット型でもあり得る。即ち、第１部材１０は、チャネル形状を有するチャネル部１６ａと、チャネル部１６ａに対して例えば溶接等によって接合された板状の蓋部１６ｂとを備えてもよい。
【0066】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１部材１０の孔部１２ａにはバーリング加工が施されていてもよい。第１部材１０の孔部１２ａの縁をバーリング加工することで、第１部材１０の孔部１２ａの強度を向上できるため第１部材１０の変形を防止し、第１部材１０の変形に伴う第２部材２０の損傷を防止できる。さらに、バーリング加工により接合面積が増大するため、接合強度を向上させることができる。
【0067】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、外枠金型５２を使用して第１部材１０と第２部材２０をかしめ接合してもよい。本変形例の外枠金型５２は、第２部材２０と同心の円筒状であるが、その他の任意の形状であってもよい。外枠金型５２は、第２部材２０の径方向外側に配置されている。図９Ａに示すようにゴム３２を水平方向に圧縮して径方向外側へ膨張させる前の状態では、第２部材２０と外枠金型５２の間には隙間Ｓが設けられている。この状態から、図９Ｂに示すように、第１押子３４および第２押子３５によりゴム３２を第２部材２０の長手方向に圧縮して径方向外側には膨張させることで、第２部材２０を外枠金型５２に沿うように成形してかしめ接合する。これにより、様々な内面形状の外枠金型５２を使用するなどして、第２部材２０の外形を任意の形状に変形できる。変形させる形状は部品性能の観点などから適宜選択し、用途に応じた形状に変形できる。
【0068】
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ゴム３２は孔部１２ａ（即ち接合部）の付近で分離されていてもよい。これにより、ゴム３２が接合部の付近で分離されていることで、接合部の意図しない変形を防止できる。意図しない変形とは、第１部材１０の変形を意味する。かしめ接合では、第２部材２０が拡大変形され第１部材１０に押し当てられることで接合されるが、このとき第１部材１０が第２部材２０から力を受けて変形し得る。即ち、接合部において第１部材１０は力を受けないことが好ましい。そこで、上記方法のように、接合部付近にゴム３２を配置しないようにゴム３２を分離することで、第２部材２０は接合部付近でゴム３２からの拡大変形力を受け難くなり、接合部付近で拡大変形し難くなる。従って、第１部材１０は、接合部付近で第２部材２０からの力を受け難くなり、接合部の形状を維持できる。
【0069】
以上より、本発明の具体的な実施形態やその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態および変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【0070】
１ 組立体１０ 第１部材
１２ 端壁
１２ａ 孔部
１４ 側壁
１６ａ チャネル部
１６ｂ 蓋部
２０ 第２部材
２２ 仕切壁
３０ かしめ接合装置（部材の接合装置）
３２ ゴム
３２ａ，３２ｂ 貫通孔
３４ 第１押子
３４ａ，３４ｃ 貫通孔
３４ｂ 第１押圧面
３５ 第２押子
３５ａ 第２押圧面
３６ 駆動機構
３８ ガイド軸部材
３８ａ，３８ｂ ねじ溝
３９ 係止部材
４０ カムドライバ
４０ａ 傾斜面
４２ カムスライダ
４２ａ 傾斜面
４２ｂ 貫通孔
４２ｃ 車輪
４４ 立壁部
４４ａ 貫通孔
４４ｂ 車輪
４６ コイルばね（付勢部）
４７ ハンドル部
４８ 支持棒
４９ モータ
５０ 被把持部
５２ 外枠金型
５４ プッシャー（移動機構）