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特許7078515異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法
(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】
(24)【登録日】2022-05-23
(45)【発行日】2022-05-31
(54)【発明の名称】異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/23 20060101AFI20220524BHJP
B21D 39/20 20060101ALI20220524BHJP
B21D 39/14 20060101ALI20220524BHJP
B21D 39/04 20060101ALI20220524BHJP
【ＦＩ】
B23K9/23 H
B21D39/20 D
B21D39/14
B21D39/04 D
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2018201197
(22)【出願日】2018-10-25
(65)【公開番号】P2020066033
(43)【公開日】2020-04-30
【審査請求日】2020-11-30
(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】鈴木 励一
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２２８８６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１４７３０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】再公表特許第２０１６／１０３３７５（ＪＰ，Ａ１）
【文献】実開平０２－０２８３２４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１６／０４２５９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００２－００５１３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ９／２３
Ｂ２１Ｄ ３９／２０
Ｂ２１Ｄ ３９／１４
Ｂ２１Ｄ ３９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなる第２の部材とを接合してなる異材接合方法において、前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材と、前記第１の部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
前記内側部材を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して、前記第１の部材と前記補助部材とをかしめ結合する工程と、
前記補助部材と前記第２の部材とを溶接することで、前記補助部材を介して前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する工程と、
を有する異材接合方法。
【請求項2】
前記拡管加工は、前記外側部材が配置されている前記内側部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を軸方向に圧縮することで、前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、請求項１に記載の異材接合方法。
【請求項3】
前記外側部材には、円周方向に沿って複数の穴が設けられ、前記拡管加工は、前記内側部材の内部に前記複数の穴に対応して複数の玉を配置し、前記複数の玉と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間する押出部材を軸方向に変位させることで、前記複数の玉を前記内側部材の径方向外側へ移動させ、前記複数の穴に臨む前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、請求項１に記載の異材接合方法。
【請求項4】
前記内側部材が前記第１の部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記かしめ結合は、前記第１の部材の周壁の一部を、前記穴又は内向き溝に対して嵌入させることにより行われる、請求項１～３のいずれか１項に記載の異材接合方法。
【請求項5】
前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、請求項１～４のいずれか１項に記載の異材接合方法。
【請求項6】
第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなり、前記第１の部材と接合される第２の部材と、を有する異材接合継手において、前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材を備え、
前記補助部材と前記第１の部材のいずれか一方である内側部材は、その周壁の一部が径方向外側に膨出する膨出部を有することで、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方である外側部材とかしめ結合され、
前記補助部材と前記第２の部材とが溶接される異材接合継手。
【請求項7】
前記内側部材が前記第１の部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記第１の部材の周壁の一部が、前記穴又は内向き溝に対して嵌入されてなる、請求項６に記載の異材接合継手。
【請求項8】
前記補助部材には、円周方向に沿って複数の前記穴が設けられ、前記第１の部材は、前記複数の穴に嵌入される複数の前記膨出部を有する、請求項７に記載の異材接合継手。
【請求項9】
前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、請求項６～８のいずれか１項に記載の異材接合継手。
【請求項10】
金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材であって、
前記管状部材である内側部材は、その周壁の一部が径方向外側に膨出する膨出部を有することで、前記補助部材である外側部材とかしめ結合され、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記管状部材の周壁の一部が、前記穴又は内向き溝に対して嵌入されてなる異材接合用補助部材付き管状部材。
【請求項11】
前記補助部材には、前記穴を構成する複数の貫通穴が円周方向に沿って設けられ、前記管状部材は、前記複数の貫通穴に嵌入される複数の前記膨出部を有し、
前記複数の膨出部の突出高さは、前記補助部材の肉厚以下である、請求項１０に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
【請求項12】
前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、請求項１０又は１１に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
【請求項13】
金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法であって、前記補助部材と前記管状部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記管状部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
前記内側部材を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して、前記管状部材と前記補助部材とをかしめ結合する工程と、を備え、
前記拡管加工は、前記外側部材が配置されている前記内側部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を軸方向に圧縮することで、前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
【請求項14】
前記外側部材には、円周方向に沿って複数の穴が設けられ、前記拡管加工は、前記内側部材の内部に前記複数の穴に対応して複数の玉を配置し、前記複数の玉と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間する押出部材を軸方向に変位させることで、前記複数の玉を前記内側部材の径方向外側へ移動させ、前記複数の穴に臨む前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、請求項１３に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
【請求項15】
前記内側部材が前記管状部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記かしめ結合は、前記管状部材の周壁の一部を、前記穴又は内向き溝に対して嵌入させることにより行われる、請求項１３又は１４に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
【請求項16】
前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法に関し、特に、自動車や鉄道車両等の輸送機器、建築物等の構造物に適用可能な異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車等の輸送機器の燃費の向上を図るため、車体重量の軽量化が進められている。軽量化としては、現在主要となっている鋼を、軽量素材であるアルミニウム合金、マグネシウム合金、炭素繊維などに置換する手段がある。しかし、全てをこれら軽量素材に置換するには、高コスト化や強度不足になる、といった課題があり、その解決策として、鋼と軽量素材を適材適所に組み合わせた、いわゆるマルチマテリアルと呼ばれる設計手法が注目を浴びている。
【0003】
鋼と上記軽量素材を組み合わせるには、必然的にこれらを接合する箇所が出てくる。鋼同士やアルミニウム合金同士、マグネシウム合金同士では容易である溶接が、異材では極めて困難であることが知られている。この理由として、鋼とアルミニウムあるいはマグネシウムの溶融混合部には極めて脆い性質である金属間化合物（ＩＭＣ）が生成し、引張や衝撃といった外部応力で溶融混合部が容易に破壊してしまうことにある。このため、抵抗スポット溶接法やアーク溶接法といった溶接法が異材接合には採用できず、他の接合法を用いるのが一般的である。鋼と炭素繊維の接合も、後者が金属ではないことから溶接を用いることができない。
【0004】
従来の異材接合技術の例としては、鋼素材と軽量素材の両方に貫通穴を設けてボルトとナットで上下から拘束する手段があげられる。また、他の例としては、かしめ部材を強力な圧力をかけて片側から挿入し、かしめ効果によって拘束する手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0005】
また、鋼素材と軽量素材とを接合する部位としては、上記平板同士を接合する場合以外に、管状部材と平板とを接合する場合がある。
【0006】
これに対し、特許文献２には、板状の鋼製部品の穴部にアルミパイプを挿通し、更にアルミパイプ内にゴムを挿入した状態で、ゴムの両端を圧縮してアルミパイプを拡大変形させ、鋼製部品にアルミパイプを接合する技術が開示されている。
また、特許文献３では、鋼製の壁の開口に筒状部材を挿入し、筒状部材の内部に配置された弾性体を軸方向に圧縮させて筒状部材を２段階で拡管して、筒状部材と壁とを接合している。
また、特許文献３では、鋼製の壁の開口に筒状部材を挿入し、筒状部材の内部に配置された弾性体を軸方向に圧縮させて筒状部材を２段階で拡管して、筒状部材と壁とを接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００２－１７４２１９号公報
【文献】特開２０１６－１４７３０９号公報
【文献】米国特許第４３２０５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、特許文献２や３に記載の接合方法の場合、鋼板部品には開口をあらかじめ形成する必要が生じると共に、接合現場において、ゴムや弾性体を有する接合装置が必要となり、現場での接合作業が煩雑となる可能性がある。
【0009】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の上記目的は、異材接合方法に係る下記（１）の構成によって達成される。
（１） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなる第２の部材とを接合してなる異材接合方法において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材と、前記第１の部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
前記内側部材を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して、前記第１の部材と前記補助部材とをかしめ結合する工程と、
前記補助部材と前記第２の部材とを溶接することで、前記補助部材を介して前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する工程と、
を有する異材接合方法。
（１） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなる第２の部材とを接合してなる異材接合方法において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材と、前記第１の部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
前記内側部材を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して、前記第１の部材と前記補助部材とをかしめ結合する工程と、
前記補助部材と前記第２の部材とを溶接することで、前記補助部材を介して前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する工程と、
を有する異材接合方法。
【0011】
また、異材接合方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（２）～（５）に関する。
（２） 前記拡管加工は、前記外側部材が配置されている前記内側部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を軸方向に圧縮することで、前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１）に記載の異材接合方法。
（３） 前記外側部材には、円周方向に沿って複数の穴が設けられ、
前記拡管加工は、前記内側部材の内部に前記複数の穴に対応して複数の玉を配置し、前記複数の玉と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間する押出部材を軸方向に変位させることで、前記複数の玉を前記内側部材の径方向外側へ移動させ、前記複数の穴に臨む前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１）に記載の異材接合方法。
（４） 前記内側部材が前記第１の部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記かしめ結合は、前記第１の部材の周壁の一部を、前記穴又は内向き溝に対して嵌入させることにより行われる、（１）～（３）のいずれか１つに記載の異材接合方法。
（５） 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の異材接合方法。
（２） 前記拡管加工は、前記外側部材が配置されている前記内側部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を軸方向に圧縮することで、前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１）に記載の異材接合方法。
（３） 前記外側部材には、円周方向に沿って複数の穴が設けられ、
前記拡管加工は、前記内側部材の内部に前記複数の穴に対応して複数の玉を配置し、前記複数の玉と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間する押出部材を軸方向に変位させることで、前記複数の玉を前記内側部材の径方向外側へ移動させ、前記複数の穴に臨む前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１）に記載の異材接合方法。
（４） 前記内側部材が前記第１の部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記かしめ結合は、前記第１の部材の周壁の一部を、前記穴又は内向き溝に対して嵌入させることにより行われる、（１）～（３）のいずれか１つに記載の異材接合方法。
（５） 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１）～（４）のいずれか１つに記載の異材接合方法。
【0012】
また、本発明の上記目的は、異材接合継手に係る下記（６）の構成によって達成される。
（６） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなり、前記第１の部材と接合される第２の部材と、を有する異材接合継手において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材を備え、
前記補助部材と前記第１の部材のいずれか一方である内側部材は、その周壁の一部が径方向外側に膨出する膨出部を有することで、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方である外側部材とかしめ結合され、
前記補助部材と前記第２の部材とが溶接される異材接合継手。
（６） 第１の金属材料からなる管状の第１の部材と、該第１の金属材料と異なる第２の金属材料からなり、前記第１の部材と接合される第２の部材と、を有する異材接合継手において、
前記第１の金属材料と異なる第３の金属材料からなる管状の補助部材を備え、
前記補助部材と前記第１の部材のいずれか一方である内側部材は、その周壁の一部が径方向外側に膨出する膨出部を有することで、前記補助部材と前記第１の部材のいずれか他方である外側部材とかしめ結合され、
前記補助部材と前記第２の部材とが溶接される異材接合継手。
【0013】
また、異材接合継手に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（７）～（９）に関する。
（７） 前記内側部材が前記第１の部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記第１の部材の周壁の一部が、前記穴又は内向き溝に対して嵌入されてなる、（６）に記載の異材接合継手。
（８） 前記補助部材には、円周方向に沿って複数の前記穴が設けられ、
前記第１の部材は、前記複数の穴に嵌入される複数の前記膨出部を有する、（７）に記載の異材接合継手。
（９） 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（６）～（８）のいずれか１つに記載の異材接合継手。
（７） 前記内側部材が前記第１の部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記第１の部材の周壁の一部が、前記穴又は内向き溝に対して嵌入されてなる、（６）に記載の異材接合継手。
（８） 前記補助部材には、円周方向に沿って複数の前記穴が設けられ、
前記第１の部材は、前記複数の穴に嵌入される複数の前記膨出部を有する、（７）に記載の異材接合継手。
（９） 前記第１の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記第２及び第３の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（６）～（８）のいずれか１つに記載の異材接合継手。
【0014】
また、本発明の上記目的は、異材接合用補助部材付き管状部材に係る下記（１０）の構成によって達成される。
（１０） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材であって、
前記補助部材と前記管状部材のいずれか一方の内側部材は、その周壁の一部が径方向外側に膨出する膨出部を有することで、前記補助部材と前記管状部材のいずれか他方の外側部材とかしめ結合される異材接合用補助部材付き管状部材。
（１０） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材であって、
前記補助部材と前記管状部材のいずれか一方の内側部材は、その周壁の一部が径方向外側に膨出する膨出部を有することで、前記補助部材と前記管状部材のいずれか他方の外側部材とかしめ結合される異材接合用補助部材付き管状部材。
【0015】
また、異材接合用補助部材付き管状部材に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（１１）～（１３）に関する。
（１１） 前記内側部材が前記管状部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記管状部材の周壁の一部が、前記穴又は内向き溝に対して嵌入されてなる、（１０）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１２） 前記補助部材には、前記穴を構成する複数の貫通穴が円周方向に沿って設けられ、
前記管状部材は、前記複数の貫通穴に嵌入される複数の前記膨出部を有し、
前記複数の膨出部の突出高さは、前記補助部材の肉厚以下である、（１１）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１３） 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１０）～（１２）のいずれか１つに記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１１） 前記内側部材が前記管状部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記管状部材の周壁の一部が、前記穴又は内向き溝に対して嵌入されてなる、（１０）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１２） 前記補助部材には、前記穴を構成する複数の貫通穴が円周方向に沿って設けられ、
前記管状部材は、前記複数の貫通穴に嵌入される複数の前記膨出部を有し、
前記複数の膨出部の突出高さは、前記補助部材の肉厚以下である、（１１）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
（１３） 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１０）～（１２）のいずれか１つに記載の異材接合用補助部材付き管状部材。
【0016】
また、本発明の上記目的は、異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法に係る下記（１４）の構成によって達成される。
（１４） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法であって、
前記補助部材と前記管状部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記管状部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
前記内側部材を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して、前記管状部材と前記補助部材とをかしめ結合する工程と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１４） 金属材料からなる管状部材と、該管状部材の金属材料と異なる金属材料からなり、前記管状部材と嵌合する管状の補助部材と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法であって、
前記補助部材と前記管状部材のいずれか一方の内側部材の周囲に、前記補助部材と前記管状部材のいずれか他方の外側部材を配置する工程と、
前記内側部材を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して、前記管状部材と前記補助部材とをかしめ結合する工程と、を備える異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
【0017】
また、異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（１５）～（１８）に関する。
（１５） 前記拡管加工は、前記外側部材が配置されている前記内側部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を軸方向に圧縮することで、前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１４）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１６） 前記外側部材には、円周方向に沿って複数の穴が設けられ、
前記拡管加工は、前記内側部材の内部に前記複数の穴に対応して複数の玉を配置し、前記複数の玉と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間する押出部材を軸方向に変位させることで、前記複数の玉を前記内側部材の径方向外側へ移動させ、前記複数の穴に臨む前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１４）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１７） 前記内側部材が前記管状部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記かしめ結合は、前記管状部材の周壁の一部を、前記穴又は内向き溝に対して嵌入させることにより行われる、（１４）～（１６）のいずれか１つに記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１８） 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１４）～（１７）のいずれか１つに記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１５） 前記拡管加工は、前記外側部材が配置されている前記内側部材の内部に弾性体を挿入し、前記弾性体を軸方向に圧縮することで、前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１４）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１６） 前記外側部材には、円周方向に沿って複数の穴が設けられ、
前記拡管加工は、前記内側部材の内部に前記複数の穴に対応して複数の玉を配置し、前記複数の玉と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間する押出部材を軸方向に変位させることで、前記複数の玉を前記内側部材の径方向外側へ移動させ、前記複数の穴に臨む前記内側部材の周壁の一部を径方向外側に膨出させる、（１４）に記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１７） 前記内側部材が前記管状部材で、前記外側部材が前記補助部材であり、
前記補助部材は、穴又は内向き溝が形成されているとともに、
前記かしめ結合は、前記管状部材の周壁の一部を、前記穴又は内向き溝に対して嵌入させることにより行われる、（１４）～（１６）のいずれか１つに記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
（１８） 前記管状部材の金属材料は、アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、鋼製とのいずれか一方であり、
前記補助部材の金属材料は、前記アルミニウム合金もしくはマグネシウム合金製と、前記鋼製とのいずれか他方である、（１４）～（１７）のいずれか１つに記載の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法。
【発明の効果】
【0018】
本発明の異材接合方法及び異材接合継手によれば、管状の補助部材が管状の第１の部材と強固に結合されると共に、該補助部材と第２の部材とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなる第１の部材と第２の部材とを、補助部材を介して間接的に接合することができる。
また、第１の部材に対する補助部材の取り付け位置に応じて、第１の部材の任意の位置に、第２の部材を接合することができる。
さらに、管状の第１の部材と補助部材とをあらかじめ結合しておけば、補助部材と第２の部材とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本発明は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
また、第１の部材に対する補助部材の取り付け位置に応じて、第１の部材の任意の位置に、第２の部材を接合することができる。
さらに、管状の第１の部材と補助部材とをあらかじめ結合しておけば、補助部材と第２の部材とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本発明は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
【0019】
また、本発明の異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法によれば、管状の補助部材が管状部材と強固に結合されているので、管状部材と、該管状部材と異なる金属材料からなる部材とを、補助部材を介して間接的に接合することができる。
また、管状部材に対する補助部材の取り付け位置に応じて、管状部材の任意の位置に、管状部材と異なる金属材料からなる部材を接合することができる。
したがって、本発明は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
また、管状部材に対する補助部材の取り付け位置に応じて、管状部材の任意の位置に、管状部材と異なる金属材料からなる部材を接合することができる。
したがって、本発明は、異なる金属材料からなる部材を、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１実施形態に係る異材接合継手を示す斜視図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る異材接合方法の各工程を示す斜視図である。
【図3】本実施形態に係る異材接合用補助部材付き管状部材を製造する過程を示す断面図である。
【図4】本実施形態の一例に係る異材接合用補助部材付き管状部材の斜視図である。
【図5】本実施形態に係る異材接合方法により製造された異材接合継手の断面図である。
【図6A】本実施形態の第１変形例に係る異材接合方法の各工程、及び異材接合継手を示す斜視図である。
【図6B】本実施形態の第１変形例において、パイプ及び補助部材の他の例を示す横断面図である。
【図6C】本実施形態の第１変形例において、パイプ及び補助部材の他の例を示す横断面図である。
【図6D】本実施形態の第１変形例において、パイプ及び補助部材の他の例を示す横断面図である。
【図7】本実施形態の第２変形例において、補助部材付き管状部材と板材とを接合する状態を示す斜視図である。
【図8】本実施形態の第３変形例に係る異材接合用補助部材付き管状部材を示す断面図である。
【図9A】本実施形態の第４変形例に係る異材接合用補助部材付き管状部材を示す断面図である。
【図9B】本実施形態の第４変形例に係る異材接合方法、及び異材接合継手を示す断面図である。
【図10】本実施形態の第５変形例に係る異材接合方法、及び異材接合継手を示す断面図である。
【図11】本発明の第２実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法の拡管加工において、膨出部が形成される前の状態を示す上面図及び側面図である。
【図12】第２実施形態に用いる拡管加工用の金属球及び円管を示す上面図及び側面図である。
【図13】第２実施形態の異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法の拡管加工において、膨出部が形成された後の状態を示す上面図及び側面図である。
【図14】第２実施形態の変形例に係る押出部材及び金属球を、拡管加工時の移動と共に示す概略図である。
【図15】本発明の第３実施形態に係る異材接合継手を示す斜視図である。
【図16】本発明の第３実施形態に係る異材接合方法の各工程を示す斜視図である。
【図17】第３実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において拡管工程を示す斜視図である。
【図18】第３実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において拡管工程に使用される金属球及び受座を示す斜視図である。
【図19】第３実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において拡管工程を示す断面図である。
【図21】第３実施形態の変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において拡管工程を示す断面図である。
【図23】第３実施形態の変形例に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法において拡管工程に使用される金属球及び受座を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の各実施形態に係る異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【0022】
（第１実施形態）
第１実施形態の異材接合方法は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金（第１の金属材料）からなる円管状のパイプ（第１の部材、管状部材）１と、鋼製（第２の金属材料）からなる平板状の板材（第２の部材）２とを、鋼製（第３の金属材料）からなる円管状の補助部材３を用いて間接的に接合し、図１に示すような異材接合継手１０を得るものである。このため、異材接合継手１０では、以下詳述するように、補助部材３がパイプ１と強固に結合されていると共に、補助部材３と板材２とがアーク溶接等により接合されている。
第１実施形態の異材接合方法は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金（第１の金属材料）からなる円管状のパイプ（第１の部材、管状部材）１と、鋼製（第２の金属材料）からなる平板状の板材（第２の部材）２とを、鋼製（第３の金属材料）からなる円管状の補助部材３を用いて間接的に接合し、図１に示すような異材接合継手１０を得るものである。このため、異材接合継手１０では、以下詳述するように、補助部材３がパイプ１と強固に結合されていると共に、補助部材３と板材２とがアーク溶接等により接合されている。
【0023】
補助部材３は、パイプ１の端部に外嵌して取り付けられている。このため、補助部材３の内径は、パイプ１の外径より僅かに大きく設計されている。また、補助部材３は、円周方向に所定の間隔で複数の貫通穴（本実施形態では、３つ）３ａが形成されている。
【0024】
パイプ１は、補助部材３の複数の貫通穴３ａに臨む周壁の一部が径方向外側に膨出し、複数の貫通穴３ａに対して嵌入される複数の膨出部１ａを有し、これによって、補助部材３とかしめ結合されている。したがって、膨出部１ａの基部は、補助部材３の内周面と貫通穴３ａとの縁部全周に亘って接触しており、補助部材３は、パイプ１に対して軸方向に位置決めされると共に、回り止めされている。
【0025】
そして、板材２と、該板材２の平面に載置された補助部材３の端部との隅部には、アーク溶接によって溶接金属Ｗが形成され、板材２と補助部材３が強固に接合されている。
【0026】
このような異材接合継手１０は、図２に示すように、まず、円筒状のパイプ１と、複数の貫通穴３ａが形成された補助部材３と、を用意する。補助部材３の複数の貫通穴３ａは、管状のブランク部材に対して図示しないパンチ等を用いて穿設される。なお、複数の貫通穴３ａは、図１，２に示すような円形に限らず、多角形など他の形状であってもよい。
【0027】
そして、この補助部材３を、パイプ１の周囲に配置し、図３に示すように、ゴム２１（弾性体）を用いたパイプ１の拡管加工により、複数の貫通穴３ａに臨むパイプ１の周壁の一部を径方向外側に膨出させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する。
【0028】
このかしめ結合は、図３に示すように、受座２０の上にパイプ１と、パイプ１の周囲に配置される補助部材３と、を載置する。受座２０は、パイプ１及び補助部材３が載置される上面から突出する円柱状の突出部２０ａを有し、突出部２０ａの周囲にパイプ１が外嵌される。また、受座２０に配置されたパイプ１の内部には、パイプ１の内径よりわずかに小さな外径をそれぞれ有するゴム２１と押圧部材２２とが配置される。ゴム２１は、受座２０の突出部２０ａの上に載置され、パイプ１の上下方向において、貫通穴３ａの上方及び下方に延在して位置する。したがって、受座２０の突出部２０ａは、補助部材３の端面から貫通穴３ａまでの軸方向長さよりも短い。また、ゴム２１は軸方向に圧縮後も貫通穴３ａの上方及び下方に延在して位置する長さに設定される。押圧部材２２は、ゴム２１の上に載置されており、不図示のプレス装置などに連結され、下方に向かって強大な荷重を付与可能となっている。
【0029】
なお、ゴム２１の材質としては、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）、又はシリコンゴムのいずれかを用いることが好ましい。また、これらのゴム２１の硬度はショアＡで３０以上であることが好ましい。
【0030】
次いで、押圧部材２２によってゴム２１の軸方向に強大な荷重を付与すると、ゴム２１は全長が短くなる代わりに外径が増大するように弾性変形する。これにより、パイプ１の内周面が径方向外方へと押圧されるが、補助部材３の内周面が対向する周壁の部位では、パイプ１の拡径が拘束される一方、補助部材３の貫通穴３ａが臨む周壁の部位は、弾性変形したゴム２１により拡管して径方向外方に押し出され、貫通穴３ａ内に膨出してドーム状の膨出部１ａをなし、貫通穴３ａ内に嵌入する。
【0031】
そして、押圧部材２２から荷重を除くことでゴム２１が変形から復帰するが、塑性変形しているパイプ１の膨出部１ａは複数の貫通穴３ａ内に残存した状態を維持するから、パイプ１と補助部材３とはかしめ接合されることとなる。その後、パイプ１内から押圧部材２２、ゴム２１を取り除き、更に受座２０からパイプ１と補助部材３を取り外すことで、図３に示す接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）４を得ることができる。
なお、一対の補助部材３をパイプ１の両端部にかしめ結合することで、図４に示すような接合体４を構成してもよい。
なお、一対の補助部材３をパイプ１の両端部にかしめ結合することで、図４に示すような接合体４を構成してもよい。
【0032】
その後、図２に戻って、接合体４の補助部材３と、板材２とがアーク溶接等により接合される。このアークによるすみ肉溶接は、鋼同士の溶接であるので、金属間化合物を生じることなく、強固に接合される。図２中、符号２３は、溶接トーチを表している。
【0033】
なお、図５に示すように、補助部材３の肉厚ｔは、アーク溶接の際に溶接金属Ｗがアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるパイプ１に達しないように設定される。加えて、補助部材３の肉厚ｔは、上述したパイプ１を拡管加工する際に、補助部材３が変形しないように設定されている。
【0034】
また、本実施形態では、パイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金とし、板材２と補助部材３とを鋼製としているが、板材２と補助部材３の金属材料がパイプ１の金属材料と異なるものであればよく、各部材の金属材料はこれに限定されない。例えば、板材２と補助部材３の金属材料は、金属間化合物を生じることなく、融接を用いて互いに接合可能な材料であればよい。また、板材２と補助部材３の鋼製の組成は、互いに同一であっても異なるものであってもよい。
また、パイプ１が鋼製、板材２がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である場合には、補助部材３は、パイプ１の金属材料と異なる金属材料であればよく、例えば、板材２と同じ金属材料であるアルミニウム合金又はマグネシウム合金としてもよい。
また、パイプ１が鋼製、板材２がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である場合には、補助部材３は、パイプ１の金属材料と異なる金属材料であればよく、例えば、板材２と同じ金属材料であるアルミニウム合金又はマグネシウム合金としてもよい。
【0035】
さらに、補助部材３には、複数の貫通穴３ａが形成される代わりに、内周面に凹設される複数の有底穴や、周方向全周に亘って又は周方向に沿って断続的に形成される内向き溝であってもよい。すなわち、パイプ１の拡管加工により、穴や内向き溝内に膨出される膨出部１ａによって補助部材３がパイプ１から抜けない構成であればよく、回り止めされるほうがより好ましい。
【0036】
また、パイプ１の断面形状は、円形に限らず、筒状であれば任意であり、他の例として、四角形、六角形、八角形などの多角形であってもよい。この場合、補助部材３の断面形状も、パイプ１の形状と対応するものであればよく、円形に限らず、四角形、六角形、八角形などの多角形であってもよい。なお、パイプ１の拡管加工に用いられるゴム２１や押圧部材２２もパイプ１の内形形状に対応するものを用意すればよい。
【0037】
例えば、図６Ａに示すように、パイプ１は、断面形状が四角形である角管部材であってもよい。この場合、補助部材３もパイプ１の外面に沿った四角形であればよく、貫通穴３ａは各側面にそれぞれ穿設されてもよい。
【0038】
また、補助部材３の断面形状は、貫通穴３ａが形成される部分でパイプ１の外面に接触又は近接して、貫通穴３ａ内に膨出部１ａが形成される形状であれば、パイプ１の形状と対応するものでもよいし、パイプ１の形状と異なる形状であってもよい。
【0039】
例えば、図６Ｂでは、パイプ１は、断面形状が正八角形である角管部材とし、補助部材３も、断面形状が正八角形である角管部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ａが１つおきの四辺に穿設されている。
【0040】
図６Ｃでは、パイプ１は、断面形状が円形である円管部材とし、補助部材３は、断面形状が正方形である角管部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ａが各辺に穿設されている。
【0041】
図６Ｄでは、パイプ１は、断面形状が円形である円管部材とし、補助部材３は、断面形状が正六角形である角管部材としている。また、補助部材３には、貫通穴３ａが１つおきの三辺に穿設されている。
【0042】
【0043】
さらに、図７に示すように、接合体４の端面（パイプ１及び補助部材３の端面）は、パイプ１の軸線方向に対して傾斜していてもよく、接合体４の軸線方向が板材２の法線に対して傾斜して接合することもできる。この場合、パイプ１及び補助部材３の端面は、パイプ１の拡管加工の後に斜めに切断してもよいし、拡管加工の前にそれぞれ斜めに切断していてもよい。
【0044】
また、パイプ１の膨出部１ａは、補助部材３の貫通穴３ａに確実にかしめ結合されるものであればよく、膨出部１ａの突出高さｈが補助部材３の肉厚ｔよりも高くてもよいし、図８に示すように、補助部材３の肉厚ｔ以下であってもよい。なお、膨出部１ａの大きさは、貫通穴３ａの大きさや拡管加工時の押圧部材２２の軸方向荷重等によって制御される。
【0045】
さらに、このような突出高さｈの場合、図９Ａに示すように、膨出部１ａ及び貫通穴３ａが補助部材３の軸方向両端側に位置するようにして、補助部材３をパイプ１の軸方向中間部に配置した接合体４を形成することで、開口が形成された板材２を補助部材３の回りに挿通することができる。これにより、図９Ｂに示すように、一対の補助部材３と、板材２との間の各隅部をアーク溶接などにより接合することで、板材２をパイプ１の軸方向中間部に接合することができる。
【0046】
また、パイプ１と補助部材３とは、図５に示すように、互いの端面が面一となるように結合されてもよいが、図１０に示すように、補助部材３の端面がパイプ１の端面よりも延出するように結合されてもよい。
これにより、図５に示す実施形態では、すみ肉溶接の際に、溶接金属がパイプ１に当たらないように留意する必要があったが、図１０に示す変形例では、溶接金属がパイプ１に当たらないように留意する必要がない。
これにより、図５に示す実施形態では、すみ肉溶接の際に、溶接金属がパイプ１に当たらないように留意する必要があったが、図１０に示す変形例では、溶接金属がパイプ１に当たらないように留意する必要がない。
【0047】
以上説明したように、本実施形態の異材接合方法によれば、管状のパイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるとし、平板状の板材２を鋼製からなるとした場合、鋼製からなり、貫通穴３ａが形成された管状の補助部材３を、パイプ１の周囲に配置する工程と、パイプ１を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して貫通穴３ａに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、補助部材３と板材２とを溶接することで、補助部材３を介してパイプ１と板材２とを接合する工程と、を備える。
また、本実施形態の異材接合継手１０によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１と接合される平板状の板材２と、鋼製からなり、貫通穴３ａが形成される管状の補助部材３と、を備え、パイプ１は、その周壁の一部が径方向外側に膨出して貫通穴３ａに対して嵌入される膨出部１ａを有することで、補助部材３とかしめ結合され、かつ、補助部材３と板材２とが溶接される。
これにより、管状の補助部材３が管状のパイプ１と強固に結合されると共に、該補助部材３と板材２とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
また、パイプ１に対する補助部材３の取り付け位置に応じて、パイプ１の任意の位置に、板材２を接合することができる。
さらに、管状のパイプ１と補助部材３とをあらかじめ結合しておけば、補助部材３と板材２とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
また、本実施形態の異材接合継手１０によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１と接合される平板状の板材２と、鋼製からなり、貫通穴３ａが形成される管状の補助部材３と、を備え、パイプ１は、その周壁の一部が径方向外側に膨出して貫通穴３ａに対して嵌入される膨出部１ａを有することで、補助部材３とかしめ結合され、かつ、補助部材３と板材２とが溶接される。
これにより、管状の補助部材３が管状のパイプ１と強固に結合されると共に、該補助部材３と板材２とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
また、パイプ１に対する補助部材３の取り付け位置に応じて、パイプ１の任意の位置に、板材２を接合することができる。
さらに、管状のパイプ１と補助部材３とをあらかじめ結合しておけば、補助部材３と板材２とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
【0048】
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３と、を備え、貫通穴３ａが形成された管状の補助部材３を、パイプ１の周囲に配置する工程と、パイプ１を拡管加工することにより、その周壁の一部を径方向外側に膨出して貫通穴３ａに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、を備える。
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状部材と、鋼製からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３と、を備え、補助部材３には、貫通穴３ａが形成され、パイプ１は、その周壁の一部が径方向外側に膨出して貫通穴３ａに対して嵌入されてなる膨出部１ａを有する。
これにより、管状の補助部材３がパイプ１と強固に結合されているので、パイプ１と、該パイプ１と異なる金属材料からなる板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
また、パイプ１に対する補助部材３の取り付け位置に応じて、パイプ１の任意の位置に、パイプ１と異なる金属材料からなる板材２を接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状部材と、鋼製からなり、パイプ１の周囲に配置される管状の補助部材３と、を備え、補助部材３には、貫通穴３ａが形成され、パイプ１は、その周壁の一部が径方向外側に膨出して貫通穴３ａに対して嵌入されてなる膨出部１ａを有する。
これにより、管状の補助部材３がパイプ１と強固に結合されているので、パイプ１と、該パイプ１と異なる金属材料からなる板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
また、パイプ１に対する補助部材３の取り付け位置に応じて、パイプ１の任意の位置に、パイプ１と異なる金属材料からなる板材２を接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
【0049】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法について説明する。本実施形態では、パイプ１の拡管加工において、第１実施形態のものと異なる。すなわち、第１実施形態では、パイプ１の拡管加工が、弾性体を軸方向に圧縮することで行われていたが、本実施形態では、図１１～図１３に示すように、複数（本実施形態では３つ）の金属球（玉）３１を用いて行われる。
したがって、製造される異材接合継手１０及び接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）４は、第１実施形態のものと実質的に同じである。
次に、第２実施形態に係る異材接合方法及び異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法について説明する。本実施形態では、パイプ１の拡管加工において、第１実施形態のものと異なる。すなわち、第１実施形態では、パイプ１の拡管加工が、弾性体を軸方向に圧縮することで行われていたが、本実施形態では、図１１～図１３に示すように、複数（本実施形態では３つ）の金属球（玉）３１を用いて行われる。
したがって、製造される異材接合継手１０及び接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）４は、第１実施形態のものと実質的に同じである。
【0050】
図１１及び図１２に示すように、複数の金属球３１は、樹脂又はゴム製の弾性変形可能な円管４２を用いて保持される。具体的には、円管４２の周壁には、複数（本実施形態では３つ）の穴４２ａが等間隔に設けられており、３つの金属球３１は、３つの穴４２ａから部分的にそれぞれ突出した状態で、円管４２内に保持されている。
【0051】
また、図１１に示すように、３つの金属球３１及び円管４２は、パイプ１内に収容される円管状の下部抑え管４３によって支持される。このため、３つの金属球３１は、パイプ１の周囲に配置された補助部材３の複数の貫通穴３ａと同じ高さの位置に配置される。
【0052】
更に、パイプ１の上方より円管状の上部抑え管４４を挿入して、その下面を円管４２に当接させる。また、この状態で、３つの金属球３１は、補助部材３の貫通穴３ａに臨むように位相合わせして配置させている。
なお、補助部材３は、パイプ１に対して軸方向に位置決めされる必要があり、図示しない治具等を用いて補助部材３を所定の高さに保持する必要がある。
なお、補助部材３は、パイプ１に対して軸方向に位置決めされる必要があり、図示しない治具等を用いて補助部材３を所定の高さに保持する必要がある。
【0053】
この状態から、図１３に示すように、下部が円錐部４０ａである押出部材４０を、パイプ１の上方より円管状の上部抑え管４４の案内にしたがって挿入し、円錐部４０ａを３つの金属球３１と当接させる。そして、押出部材４０を強大な押圧力で軸方向に沿って下降させると、円錐部４０ａが下部抑え管４３内に進入しながら３つの金属球３１を押圧する。金属球３１は下部抑え管４３の上面により軸方向への移動が制限されているため、金属球３１は、円管４２を変形させつつ径方向外側へと互いに離間するように移動する。この金属球３１の移動により、パイプ１の周壁の一部が補助部材３の貫通穴３ａに嵌入することで膨出部１ａが形成され、パイプ１と補助部材３とがかしめ結合されることとなる。その後、押出部材４０を上方に退避させると金属球３１が膨出部１ａから抜け出し、パイプ１と補助部材３からなる接合体４を、下部抑え管４３から抜き出すことができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【0054】
なお、押出部材４０は、本実施形態のように円錐部４０ａに限定されるものでなく、複数の金属球３１と当接する当接部を有し、該当接部が軸方向に沿って中心軸から徐々に離間するものであればよい。これにより、押出部材４０が軸方向に変位することで、複数の金属球３１をパイプ１の径方向外側へ移動させることができる。
【0055】
したがって、押出部材４０の当接部は、上記実施形態のように、複数の金属球３１と当接する円周方向３箇所を有する円錐部４０ａによって構成されてもよく、あるいは、図１４に示す変形例のように、金属球３１の半径ｒに応じた複数（３箇所）の凹面部４０ｂが、軸方向に沿って中心軸から徐々に離間するように構成されたものでもよい。また、この場合、凹面部４０ｂは、軸方向に沿って中心軸から徐々に離間するにつれて、円弧長さを長くしている。さらに、押出部材４０は、３箇所の凹面部４０ｂをそれぞれテーパ面で結ぶように構成される。
この変形例の場合、押出部材４０が軸方向に変位することで、凹面部４０ｂにより金属球３１が円周方向にずれるのを防止できるので、確実に円管４２の穴４２ａに向けて外側に金属球３１を押し出すことができる。
この変形例の場合、押出部材４０が軸方向に変位することで、凹面部４０ｂにより金属球３１が円周方向にずれるのを防止できるので、確実に円管４２の穴４２ａに向けて外側に金属球３１を押し出すことができる。
【0056】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る異材接合方法について、図１５～図２３を参照して説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
次に、本発明の第３実施形態に係る異材接合方法について、図１５～図２３を参照して説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一又は同等部分については、説明を省略あるいは簡略化する。
【0057】
第３実施形態では、補助部材３は、パイプ１の端部に内嵌して取り付けられている。このため、補助部材３の外径は、パイプ１の内径より僅かに小さく設計されている。また、図１６に示すように、パイプ１には、円周方向に所定の間隔で複数の貫通穴（本実施形態では、３つ）１ｄが形成されている。一方、補助部材３は、パイプ１の複数の貫通穴１ｄに臨む周壁の一部が径方向内側に膨出し、複数の貫通穴１ｄに対して嵌入される複数の膨出部３ｄを有する。これによって、パイプ１と補助部材３とは、かしめ結合されている。膨出部３ｄの基部は、補助部材３の外周面と貫通穴１ｄとの縁部全周に亘って接触しており、補助部材３は、パイプ１に対して軸方向に位置決めされると共に、回り止めされている。また、パイプ１と補助部材３とは、互いにかしめ結合された状態において、補助部材３の軸方向端部３ｆがパイプ１の軸方向端部１ｆから延出している。
【0058】
また、板材２と、該板材２の平面に載置された補助部材３の軸方向端部３ｆとの隅部には、アーク溶接によって溶接金属Ｗが形成され、板材２と補助部材３が強固に接合されている。なお、補助部材３の軸方向端部３ｆは、パイプ１の軸方向端部１ｆから延出しているので、板材２と容易に溶接することができる。
【0059】
このような異材接合継手１０は、図１５～図２０に示すように、まず、複数の貫通穴１ｄが形成された円管状のパイプ１と、円筒状の補助部材３と、を用意する。パイプ１の複数の貫通穴１ｄは、管状のブランク部材に対して図示しないパンチ等を用いて穿設される。なお、複数の貫通穴１ｄは、図１６に示すような円形に限らず、多角形など他の形状であってもよい。
【0060】
そして、この補助部材３を、パイプ１の内側に配置し、図１７に示すように、複数（本実施形態では３つ）の金属球（玉）３１と押出部材４０とを用いた拡管加工により、複数の貫通穴１ｄに臨む補助部材３の周壁の一部を径方向外側に膨出させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する。
【0061】
ここで、上述したように、補助部材３がパイプ１の内側に配置され、かつ、補助部材３の軸方向端部３ｆが、パイプ１の軸方向端部１ｆから延出する。このため、拡管加工する際に使用される受座３５では、補助部材３を支持する支持面３４は、パイプ１を支持する支持面３３の内側に設けられた環状溝３８内に形成される。すなわち、支持軸部３６に形成される環状溝３８は、補助部材３の内周面に内嵌する筒状の軸部分と、パイプ１の支持面３３を形成するリング部分との間に形成される。
【0062】
３つの金属球３１は、支持軸部３６の上面３２ａ上に配置される。上面３２ａは、３つの金属球３１が、補助部材３の周囲に配置されたパイプ１の複数の貫通穴１ｄと同じ高さとなるような高さを有する。なお、支持軸部３６の上面３２ａの径方向の肉厚は、金属球３１の半径よりも大きい方が金属球３１を保持するために好ましい。また、支持軸部３６の内径は、後述の押出部材４０が挿入される際に、押出部材４０と干渉しないように設計される。なお、金属球３１の落下を防止するため、金属球３１は、補助部材３を環状溝３８内に配置した後に、上面３２ａ上に載置される。
【0063】
押出部材４０は、第１実施形態と同様に、３つの溝状の凹面４０ｄを有する略三角錐状の当接部４０ｃを有する。また、上述した受座３５を用いる場合には、押出部材４０を円周方向に回転させることで、金属球３１の円周方向位置を変えることができる。このため、金属球３１の円周方向位置を変えることでも、３つの金属球３１がパイプ１の貫通穴１ｄに臨むように位相合わせすることができる。
【0064】
したがって、拡管加工では、まず、受座３５の支持面３３、３４にパイプ１及び補助部材３がそれぞれ配置される。この際、パイプ１と金属球３１とは、受座３５の上面３２ａ上の３つの金属球３１が補助部材３の貫通穴３ａに臨むように位相合わせされる。
【0065】
そして、押出部材４０を、パイプ１の上方より挿入し、３つの凹面４０ｄを３つの金属球３１と当接させる。そして、押出部材４０を強大な押圧力で軸方向に沿って下降させると、当接部４０ｃが受座３５の支持軸部３６内に進入しながら３つの金属球３１を押圧する。金属球３１は３つの凹面４０ｄによって径方向外側へと互いに離間するように支持軸部３６の上面３２ａ上を移動する。この金属球３１の移動により、補助部材３の周壁の一部がパイプ１の貫通穴１ｄに嵌入することで膨出部３ｄが形成され、パイプ１と補助部材３とがかしめ結合されることとなる。その後、押出部材４０を上方に退避させてパイプ１から抜き出し、さらに、パイプ１と補助部材３からなる接合体（異材接合用補助部材付き管状部材）４を、受座３５から抜き出す。その際、金属球３１が補助部材３の膨出部３ｄから抜け出される。
【0066】
また、受座３５に支持されたパイプ１と補助部材３とは、高さの異なる支持面３３、３４に支持されているので、補助部材３の軸方向端部３ｆがパイプ１の軸方向端部１ｆから延出するようにして、パイプ１と補助部材３とはかしめ結合される。
【0067】
その後、図１６に戻って、接合体４の補助部材３と、板材２とがアーク溶接等により接合される。このアークによるすみ肉溶接は、鋼同士の溶接であるので、金属間化合物を生じることなく、強固に接合される。
【0068】
なお、本実施形態では、パイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金とし、板材２と補助部材３とを鋼製としているが、板材２と補助部材３の金属材料がパイプ１の金属材料と異なるものであればよく、各部材の金属材料はこれに限定されない。例えば、板材２と補助部材３の金属材料は、金属間化合物を生じることなく、融接を用いて互いに接合可能な材料であればよい。また、板材２と補助部材３の鋼製の組成は、互いに同一であっても異なるものであってもよい。
また、パイプ１が鋼製、板材２がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である場合には、補助部材３は、パイプ１の金属材料と異なる金属材料であればよく、例えば、板材２と同じ金属材料であるアルミニウム合金又はマグネシウム合金としてもよい。
また、パイプ１が鋼製、板材２がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である場合には、補助部材３は、パイプ１の金属材料と異なる金属材料であればよく、例えば、板材２と同じ金属材料であるアルミニウム合金又はマグネシウム合金としてもよい。
【0069】
【0070】
以上説明したように、本実施形態の異材接合方法によれば、管状のパイプ１をアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなるとし、平板状の板材２を鋼製からなるとした場合、鋼製からなる管状の補助部材３の周囲に、複数の貫通穴１ｄが形成されたパイプ１を配置する工程と、パイプ１に形成された複数の貫通穴１ｄに臨む補助部材３の周壁の一部を径方向外側に膨出して、パイプ１の貫通穴１ｄ内に嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、補助部材３と板材２とを溶接することで、補助部材３を介してパイプ１と板材２とを接合する工程と、を有する。
【0071】
また、本実施形態の異材接合継手１０によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１と接合される平板状の板材２と、鋼製からなり、円周方向に複数の貫通穴３ａが形成される管状の補助部材３と、を備え、補助部材３は、その周壁の一部が径方向外側に膨出してパイプ１の貫通穴１ｄに対して嵌入される複数の膨出部３ｄを有することで、補助部材３とかしめ結合され、かつ、補助部材３と板材２とが溶接される。
これにより、管状の補助部材３が管状のパイプ１と強固に結合されると共に、該補助部材３と板材２とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
これにより、管状の補助部材３が管状のパイプ１と強固に結合されると共に、該補助部材３と板材２とが溶接により接合されるので、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
【0072】
また、管状のパイプ１と補助部材３とをあらかじめ結合しておけば、補助部材３と板材２とを一般的な溶接方法で容易に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
【0073】
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材の製造方法によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状のパイプ１と、鋼製からなり、パイプ１と嵌合する管状の補助部材３と、を備え、管状の補助部材３の周囲に、複数の貫通穴１ｄが形成されたパイプ１を配置する工程と、パイプ１に形成された複数の貫通穴１ｄに臨む補助部材３の周壁の一部を径方向外側に膨出させて貫通穴１ｄに対して嵌入させ、パイプ１と補助部材３とをかしめ結合する工程と、を備える。
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状部材と、鋼製からなり、パイプ１の内側に配置される管状の補助部材３と、を備え、パイプ１には、複数の貫通穴１ｄが形成され、パイプ１は、その周壁の一部が径方向外側に膨出して複数の貫通穴１ｄに対して嵌入されてなる複数の膨出部３ｄを有することで、補助部材３とかしめ結合される。
これにより、管状の補助部材３がパイプ１と強固に結合されているので、パイプ１と、該パイプ１と異なる金属材料からなる板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
また、本実施形態の異材接合用補助部材付き管状部材によれば、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる管状部材と、鋼製からなり、パイプ１の内側に配置される管状の補助部材３と、を備え、パイプ１には、複数の貫通穴１ｄが形成され、パイプ１は、その周壁の一部が径方向外側に膨出して複数の貫通穴１ｄに対して嵌入されてなる複数の膨出部３ｄを有することで、補助部材３とかしめ結合される。
これにより、管状の補助部材３がパイプ１と強固に結合されているので、パイプ１と、該パイプ１と異なる金属材料からなる板材２とを、補助部材３を介して間接的に接合することができる。
したがって、本実施形態は、異なる金属材料からなるパイプ１と板材２とを、低コストで簡便に、かつ確実に接合でき、広範囲な分野に適用できる。
【0074】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、本発明のパイプ１の拡管工程は、上述した２つの実施形態に限定されるものでなく、例えば、電磁成形を用いてもよいし、ハイドロフォーミングを用いてもよい。
例えば、本発明のパイプ１の拡管工程は、上述した２つの実施形態に限定されるものでなく、例えば、電磁成形を用いてもよいし、ハイドロフォーミングを用いてもよい。
【符号の説明】
【0075】
１ パイプ（第１の部材、管状部材）
１ａ 膨出部
１ｄ 貫通穴
２ 板材（第２の部材）
３ 補助部材
３ａ 貫通穴（穴）
３ｄ 膨出部
３ｆ 軸方向端部
４ 接合体
１０ 異材接合継手
２０ 受座
２０ａ 突出部
２１ ゴム
２２ 押圧部材
２３ 溶接トーチ
３１ 金属球（玉）
３２ 穴
３２ａ 上面
３３ 支持面
３４ 支持面
３８ 環状溝
４０ 押出部材
４０ａ 円錐部（当接部）
４０ｂ 凹面部（当接部）
４０ｃ 当接部
４０ｄ 凹面
４２ 円管
４２ａ 穴
４３ 下部抑え管
４４ 上部抑え管
１ａ 膨出部
１ｄ 貫通穴
２ 板材（第２の部材）
３ 補助部材
３ａ 貫通穴（穴）
３ｄ 膨出部
３ｆ 軸方向端部
４ 接合体
１０ 異材接合継手
２０ 受座
２０ａ 突出部
２１ ゴム
２２ 押圧部材
２３ 溶接トーチ
３１ 金属球（玉）
３２ 穴
３２ａ 上面
３３ 支持面
３４ 支持面
３８ 環状溝
４０ 押出部材
４０ａ 円錐部（当接部）
４０ｂ 凹面部（当接部）
４０ｃ 当接部
４０ｄ 凹面
４２ 円管
４２ａ 穴
４３ 下部抑え管
４４ 上部抑え管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】