特許 7295487 リベット継手の製造方法、リベット継手、自動車部品、及び通電加熱用リベット

(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】2023-06-13

(45)【発行日】2023-06-21

(54)【発明の名称】リベット継手の製造方法、リベット継手、自動車部品、及び通電加熱用リベット

(51)【国際特許分類】

   B21J 15/00 20060101AFI20230614BHJP

   B21J 15/02 20060101ALI20230614BHJP

   B21J 15/14 20060101ALI20230614BHJP

   F16B 5/08 20060101ALI20230614BHJP

   F16B 5/04 20060101ALI20230614BHJP

【ＦＩ】

B21J15/00 W

B21J15/02 N

B21J15/14 G

F16B5/08 Z

F16B5/04 C

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022512135

(86)(22)【出願日】2021-03-26

(86)【国際出願番号】 JP2021012975

(87)【国際公開番号】W WO2021200692

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-03-22

(31)【優先権主張番号】P 2020060158

(32)【優先日】2020-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100217249

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221279

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100207686

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 恭宏

(74)【代理人】

【識別番号】100224812

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】富士本 博紀

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 敏之

(72)【発明者】

【氏名】堀本 雅之

(72)【発明者】

【氏名】今村 高志

(72)【発明者】

【氏名】松井 翔

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－２１６２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／００２９７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２５４７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０２５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４２４１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １５／００

Ｂ２１Ｊ １５／０２

Ｂ２１Ｊ １５／１４

Ｆ１６Ｂ ５／０８

Ｆ１６Ｂ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼製のリベットの軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、
前記リベットを、前記リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、
一対の前記電極で、前記リベットを加圧及び通電して、前記軸部の先端を潰すこと、及び、
前記リベットを冷却し、冷却後の前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下にすること、
を備えるリベット継手の製造方法。

【請求項2】

複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ１１８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板であることを特徴とする請求項１に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項3】

スポット溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接からなる群から選択される一種以上の溶接方法によって複数の前記板材を接合すること
をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項4】

複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に接着剤を塗布して、次いで複数の前記板材を重ねること
をさらに有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項5】

隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項6】

前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の前記箇所における最高到達温度が９００℃超であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項7】

前記リベットの炭素量を０．０８～０．３２質量％とし、
前記リベットの炭素当量を０．２２～０．４５質量％とすることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項8】

前記軸部を前記貫通孔に通す前に、前記リベットを加熱することをさらに備える請求項１～７のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項9】

それぞれに貫通孔を備える、重ねられた複数の板材と、
軸部が前記貫通孔を貫通し、前記複数の板材をかしめるリベットと、
を備え、
前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下である
リベット継手。

【請求項10】

複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ１１８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板であることを特徴とする請求項９に記載のリベット継手。

【請求項11】

スポット溶接部、レーザ溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上の溶接部をさらに有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のリベット継手。

【請求項12】

複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に配された接着剤をさらに有することを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載のリベット継手。

【請求項13】

隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項９～１２のいずれか一項に記載のリベット継手。

【請求項14】

前記リベットの炭素量が０．０８～０．３２質量％であり、
前記リベットの炭素当量が０．２２～０．４５質量％であることを特徴とする請求項９～１３のいずれか一項に記載のリベット継手。

【請求項15】

前記リベットが、前記軸部の両端に配された頭部及び変形部を有し、
前記リベットの前記軸部の軸線に平行な断面視で、前記頭部及び／又は前記変形部の頂面が、前記軸部の前記軸線に沿った方向において、前記リベットの近傍の前記板材の面から、前記軸部から離れる側に向けて０．６ｍｍ離れた位置よりも、前記軸部側にある
ことを特徴とする請求項９～１４のいずれか一項に記載のリベット継手。

【請求項16】

請求項９～１５のいずれか一項に記載のリベット継手を備える自動車部品。

【請求項17】

バンパー、又はＢピラーであることを特徴とする請求項１６に記載の自動車部品。

【請求項18】

重ねられた複数の板材の貫通孔に通され、その中央が焼き入れられ、且つ、その先端が潰される軸部を備える鋼製の通電加熱用リベットであって、
炭素量が０．０８～０．３２質量％であり、
炭素当量が０．２２～０．４５質量％である
ことを特徴とする通電加熱用リベット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リベット継手の製造方法、リベット継手、自動車部品、及び通電加熱用リベットに関する。
本願は、２０２０年３月３０日に、日本に出願された特願２０２０－０６０１５８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

自動車の軽量化、及び衝突安全性の向上を目的として、高強度鋼板の適用が進められている。しかしながら、高強度鋼板から構成されるスポット溶接継手には、母材鋼板の引張強さが７８０ＭＰａを超えると十字引張強さ（Ｃｒｏｓｓ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＣＴＳ）が低下するという課題がある。また、鋼板の引張強さが１５００ＭＰａを超えると、十字引張強さのみならず引張せん断強さ（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＴＳＳ）も低下する傾向にある。

【0003】

スポット溶接継手の強度が低下すると、非常に厳しい条件における衝突などにより部材が変形した時に、溶接部の破断が生じる恐れがある。従って、たとえ鋼板の強度を向上させたとしても、部材全体としての耐荷重が不足する恐れがある。そこで、高強度鋼板から構成される継手の強度を向上させる接合方法が求められている。

【0004】

継手の十字引張強さを向上させる手段の一つとして、本発明者らはリベット接合に着目した。リベット接合とは、鋼板に貫通孔を形成し、この貫通孔に頭部と軸部とを有するリベットを挿通させ、リベットの軸部の先端を室温で塑性変形させて潰し、そしてリベットの頭部及び塑性変形部によって鋼板をかしめる接合法である。リベット接合によって得られた継手は、リベット継手と呼ばれる。

【0005】

リベット継手の製造方法に関し、例えば以下のような技術が開示されている。

【0006】

特許文献１には、締結具によって２個以上の構成部材を互いに結合させる方法であって、各構成部材は、穴を備えるとともに、前記構成部材は、前記穴が互いに重なり合って前記締結具を前記穴内において受けるように配置され、前記穴内に配置される前記締結具は、機械的に加圧および加熱されることで、前記締結具が変形させられて、以って前記構成部材が互いに結合させられる方法において、前記締結具は本質的に前記締結具の変形段階においてのみ加熱されて、前記締結具から結合させられる前記構成部材への熱伝達が最小限に抑えられ、結合は、前記締結具と前記構成部材とのいずれもが金属間合金群の材料に含まれる同一または同様の合金により製作されて行なわれることを特徴とする方法が開示されている。

【0007】

特許文献２には、１対の電極の間にリベットの頭部と先端部分とをはさんで通電加熱すると共に押圧してリベッティングする方法において、リベットの頭部裏面と被リベット材との間に、断面積が小さく、且つ、リベット穴にリベットの軸部が十分密着充填すると共に、又は、それ以後に、頭部裏面と被リベット材とが接触するような高さを有する間座部を設けて、リベッティングすることを特徴とするリベッティング方法が開示されている。

【0008】

特許文献３には、リベットを電極ではさみ、電気を通して抵抗熱により加熱し、加圧成形を行うリベットの締結方法において、通電加熱後一旦成形側頭部電極をリベットから話して、リベットの先端部まで加熱をゆきわたらせることを特徴とするリベットの締結方法が開示されている。

【0009】

特許文献４には、結合されるべき少なくとも２部材に貫通して形成されるリベット穴を少なくとも一部テーパ状穴に形成し、このリベット穴にリベットを嵌合させ、通電かしめによりリベットの軸部をテーパ状穴に沿った形状に膨出変形させ、通電かしめ後のリベットの熱収縮によりリベットの軸部とテーパ状穴とを密着させ隙間なく結合させることを特徴とするリベットの通電かしめによる部材結合方法が開示されている。ここで、通電かしめ時のリベット温度は７００～９００℃であるとされている。

【0010】

特許文献５には、複数のワークをリベットを用いて結合するリベット締め方法であって、複数のワークに挿通したリベットを１対の電極間に挟んで加圧した状態で通電し、通電によるリベット自体の抵抗発熱でリベットを軟化させて、リベットの端部をかしめる、ことを特徴とするリベット締め方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】日本国特表２００６－５０７１２８号公報

【文献】日本国特開昭５５－２７４５６号公報

【文献】日本国特開昭５３－７８４８６号公報

【文献】日本国特開昭６１－１６５２４７号公報

【文献】日本国特開平１０－２０５５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

高強度の板材（特に高強度金属板又は鋼板）に対してリベット接合を適用した例を、本発明者らは確認することができなかった。高強度板材の強度に釣り合う程度の高強度材料からリベットを製造するためには、加工コストがかかる。また、リベットを用いて板材を接合すると、部品点数が増大して、継手の製造コストが増大する。その一方、高強度板材をリベット接合することのメリットは知られていなかった。以上の理由により、高強度板材の接合手段は専ら溶接（特にスポット溶接）とされており、リベット接合の適用例は皆無であった。例えば、特許文献１～５のいずれにおいても、その接合対象は低強度材料とされている。

【0013】

しかし本発明者らは、高強度鋼板をリベット接合することにより得られる継手（リベット継手）の十字引張強さが、スポット溶接継手のそれよりも著しく高いことを知見した。鋼板を機械的に接合するリベット接合によれば、接合部の脆化が生じないので、高強度鋼板から構成される接合継手のＣＴＳを高く保持可能であると考えられた。

【0014】

一方、本発明者らは、リベット継手の引張せん断強さはスポット溶接継手のそれよりも劣ることを合わせて知見した。これは、リベットの軸部の引張せん断強さが低い理由はリベットの軸部の硬さがスポット溶接部より低いからであると考えられた。また、リベットと板材との間に隙間があるので、リベット継手におけるせん断応力がかかる領域の断面積が、スポット溶接継手のそれより小さいことも、引張せん断強さを低下させる一因であると考えられた。

【0015】

例えば、特許文献１～５のいずれにおいても、ＴＳＳを向上させるための手段について何ら検討されていない。さらに、本発明者らが検討したところ、これらの技術を高強度鋼板に適用して得られるリベット継手の継手強度（ＴＳＳ及びＣＴＳなど）は十分ではなかった。

【0016】

上述の事情に鑑みて、本発明は、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び引張せん断強さ（ＴＳＳ）が高い接合部を製造可能なリベット継手の製造方法、並びに、ＣＴＳ及びＴＳＳが高い接合部を有するリベット継手及び自動車部品を提供することを課題とする。また、本発明は、ＣＴＳ及びＴＳＳが高い接合部を製造可能な通電加熱用リベット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】

【0017】

本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係るリベット継手の製造方法は、鋼製のリベットの軸部を、重ねられた複数の板材の貫通孔に通すこと、前記リベットを、前記リベットの軸方向に一対の電極の間に挟むこと、一対の前記電極で、前記リベットを加圧及び通電して、前記軸部の先端を潰すこと、及び、前記リベットを冷却し、冷却後の前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下にすること、を備える。
（２）上記（１）に記載のリベット継手の製造方法では、複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のリベット継手の製造方法は、スポット溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接からなる群から選択される一種以上の溶接方法によって複数の前記板材を接合することをさらに有してもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法は、複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に接着剤を塗布して、次いで複数の前記板材を重ねることをさらに有してもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であってもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の前記箇所における最高到達温度が９００℃超であってもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法では、前記リベットの炭素量を０．０８～０．３２質量％とし、前記リベットの炭素当量を０．２２～０．４５質量％としてもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか一項に記載のリベット継手の製造方法は、前記軸部を前記貫通孔に通す前に、前記リベットを加熱することをさらに備えてもよい。
（９）本発明の別の態様に係るリベット継手は、それぞれに貫通孔を備える、重ねられた複数の板材と、軸部が前記貫通孔を貫通し、前記複数の板材をかしめるリベットと、を備え、前記リベットの前記軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下である。
（１０）上記（９）に記載のリベット継手では、複数の前記板材のうち１枚以上が、引張強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であってもよい。
（１１）上記（９）又は（１０）に記載のリベット継手は、スポット溶接部、レーザ溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上の溶接部をさらに有してもよい。
（１２）上記（９）～（１１）のいずれか一項に記載のリベット継手は、複数の前記板材の間の、少なくとも前記貫通孔の周辺に配された接着剤をさらに有してもよい。
（１３）上記（９）～（１２）のいずれか一項に記載のリベット継手では、隣接する複数の前記板材における、前記貫通孔の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であってもよい。
（１４）上記（９）～（１３）のいずれか一項に記載のリベット継手では、前記リベットの炭素量が０．０８～０．３２質量％であり、前記リベットの炭素当量が０．２２～０．４５質量％であってもよい。
（１５）上記（９）～（１４）のいずれか一項に記載のリベット継手では、前記リベットが、前記軸部の両端に配された頭部及び変形部を有し、前記リベットの前記軸部の軸線に平行な断面視で、前記頭部及び／又は前記変形部の頂面が、前記軸部の前記軸線に沿った方向において、前記リベットの近傍の前記板材の面から、前記軸部から離れる側に向けて０．６ｍｍ離れた位置よりも、前記軸部側にあってもよい。
（１６）本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記（９）～（１５）のいずれか一項に記載のリベット継手を備える。
（１７）上記（１６）に記載の自動車部品は、バンパー、又はＢピラーであってもよい。
（１８）本発明の別の態様に係る通電加熱用リベットは、重ねられた複数の板材の貫通孔に通され、その中央が焼き入れられ、且つ、その先端が潰される軸部を備える鋼製の通電加熱用リベットであって、炭素量が０．０８～０．３２質量％であり、炭素当量が０．２２～０．４５質量％である。

【発明の効果】

【0018】

本発明は、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び引張せん断強さ（ＴＳＳ）が高い接合部を製造可能なリベット継手の製造方法、並びに、ＣＴＳ及びＴＳＳが高い接合部を有するリベット継手及び自動車部品を提供することができる。また、本発明は、ＣＴＳ及びＴＳＳが高い接合部を製造可能な通電加熱用リベットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1A】本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す図である。

【図1B】本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す図である。

【図1C】本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す図である。

【図1D】本実施形態に係るリベット継手の製造方法を示す図である。

【図2】本実施形態に係るリベット継手の一例を示す断面図である。

【図3】貫通孔の大きさが板材ごとに異なるリベット継手の一例を示す断面図である。

【図4】貫通孔の周辺に配された接着剤をさらに有するリベット継手を示す断面図である。

【図5】リベット継手と、他の接合手段とを併用したバンパーの斜視図である。

【図6】リベットと他の部品との干渉を防止するための手段の一例を示す断面図である。

【図7】リベットと他の部品との干渉を防止するための手段の一例を示す断面図である。

【図8】リベットと他の部品との干渉を防止するための手段の一例を示す断面図である。

【図9】本実施形態に係る自動車部品の一例であるＢピラーの断面図である。

【図10】本実施形態に係る自動車部品の一例であるバンパーの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明者らは、接合強度（十字引張強さ（ＣＴＳ）及び引張せん断強さ（ＴＳＳ））が高い接合部を製造可能な接合方法について鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、高強度鋼板をリベット接合することにより得られる継手（リベット継手）の十字引張強さが、スポット溶接継手のそれよりも著しく高いことを知見した。鋼板を機械的に接合するリベット接合によれば、接合部の脆化が生じないので、高強度鋼板から構成される接合継手のＣＴＳを高く保持可能であると考えられた。一方、本発明者らは、リベット継手のＴＳＳがスポット溶接継手のそれよりも劣ることを合わせて知見した。

【0021】

本発明者らは、リベット接合部のＴＳＳを高める方法について、さらなる検討を重ねた。その結果、リベットの材質を鋼製とし、その軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所（以下、「軸部の中央」と称する場合がある）に焼き入れ部を形成することにより、リベット継手のＴＳＳが飛躍的に高められることが知見された。なお、リベットの軸部とは、リベットの軸方向の中央部を含む、一定の大きさの径を備えた部分である。

【0022】

通常のリベット接合方法は、母材となる複数の板材にリベットの軸部を通すことと、リベットに加圧して変形を生じさせ、これにより板材をかしめ接合することとを含む。ここで、リベットを加熱してもよいとされる。リベットを加熱して軟化させることにより、リベットの変形抵抗が低下し、かしめ接合が容易となるからである。また、リベットを加熱及び軟化させることにより、リベットと母材との間の隙間を減少させることもできる旨が報告されている。ただし、その加熱温度はリベットを構成する鋼のオーステナイト変態点（Ａ_３変態点）よりはるかに低くされていた。

【0023】

鋼の焼き入れは、鋼を加熱してその金属組織にオーステナイトを生じさせた後、鋼を急冷してオーステナイトをマルテンサイトに変態させる熱処理である。完全に焼き入れするためには、完全にオーステナイト相に変態するＡ_３変態点を超える温度まで、鋼を加熱することが望ましい。従来技術においては、リベットの軸部の中央に焼き入れ部が形成されることはなかった。これは、リベットを過剰に加熱した場合、板材に無用の熱履歴を与えて金属組織が変質するおそれが懸念されたりしたからであると推定される。例えば特許文献１には、締結具から構成部材への熱伝達が最小限に抑えられるべきである旨が記載されている。一方、リベットを過剰に加熱することの利点は何ら見いだされていなかった。

【0024】

しかしながら本発明者らは、リベット接合の際にリベットを通常の範囲よりも高い温度域まで加熱し、その内部に焼き入れ部を形成させることにより、せん断応力に対するリベットの抵抗力が増し、リベット接合部のＴＳＳが従来と比べて遥かに高められることを知見した。また、リベットを焼き入れするための加熱は特に母材となる板材の機械特性に悪影響を与えず、従ってＣＴＳを低下させるような脆化を生じさせることもないことも、合わせて見いだされた。

【0025】

以上の知見に基づいて得られた本発明の一態様に係るリベット継手の製造方法（以下、リベット接合方法と略す場合がある）は、図１Ａ～図１Ｄに示されるように、
（Ｓ１）鋼製のリベット１２（通電加熱用リベット）の軸部１２１を、重ねられた複数の板材１１の貫通孔１１１に通すことと、
（Ｓ２）リベット１２を、リベット１２の軸方向に一対の電極の間に挟むことと、
（Ｓ３）一対の電極で、リベット１２を加圧及び通電して、軸部１２１の先端を潰すことと、
（Ｓ４）リベット１２を冷却し、冷却後のリベット１２の軸方向の中心且つ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下にすることと、
を備える。以下、この製造方法について詳細に説明する。

【0026】

まず、図１Ａに示されるように、鋼製のリベット１２の軸部１２１を、重ねられた複数の板材の貫通孔１１１に通す。次に、図１Ｂに示されるように、リベット１２の軸方向に一対の電極の間に、リベット１２を挟む。板材１１は、リベット継手１の母材となる。リベット１２は、通常、軸部１２１及び頭部１２２を有し、この軸部１２１の先端は、リベッティングによって塑性変形されて変形部１２３を構成する。頭部１２２は、変形部１２３とともに板材１１を挟持する（かしめる）働きを有する。なお、頭部１２２を有しないリベット１２を貫通孔１１１に挿通させ、軸部１２１の両端を塑性変形させたとしても、板材１１をかしめることが可能である。この場合、２つの変形部１２３のうち一方を頭部１２２とみなすことができる。

【0027】

板材１１の構成は特に限定されない。例えば、板材１１を鋼板、特に高強度鋼板（例えば引張強さＴＳが約５９０ＭＰａ以上の鋼板）とした場合、リベット継手１の強度を向上させることができて好ましい。また、本実施形態に係るリベット接合方法は、ＣＴＳ低下を招く脆化を高強度鋼板に生じさせない。従って本実施形態に係るリベット接合方法は、高強度鋼板の接合に適用された場合に、高いＣＴＳを有するリベット継手１を提供することができる。高強度鋼板の引張強さが９８０ＭＰａ以上である場合、ＣＴＳに関し、本実施形態に係るリベット接合の優位性は、スポット溶接に対して一層顕著となる。より好適には、板材１１の強度水準は、引張強さが１１８０ＭＰａ級以上、さらに最適には１５００ＭＰａ以上である。板材１１の引張強さの上限は特に限定されないが、例えば２７００ＭＰａ以下としてもよい。
また、板材１１をアルミ板、ＣＦＲＰ板、及びチタン板などとしてもよい。溶接による接合とは異なり、本実施形態に係るリベット接合では、板材１１の材質を異ならせてもよい。例えば、鋼板とアルミ板との組み合わせ、又は鋼板とＣＦＲＰ板との組み合わせでもよい。板材の配置には特に規定はないが、材質の異なる板材の場合、融点の低い板材をリベット頭部側に配置することが、融点の低い板材の溶融を避ける観点から望ましい。板材１１に種々の表面処理がなされていてもよい。例えば、鋼板とアルミ板との組み合わせ、及び鋼板とＣＦＲＰ板との組み合わせ等でもよい。例えば、板材１１がＧＡめっき、ＧＩめっき、ＥＧめっき、Ｚｎ－Ａｌめっき、Ｚｎ－Ｍｇめっき、Ｚｎ－Ｎｉめっき、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき、Ａｌめっき、並びにホットスタンプによって母材金属と合金化されたＺｎ系めっき（Ｚｎ－Ｆｅ、Ｚｎ－Ｎｉ－Ｆｅ）及びＡｌ系めっき（Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ）等を有してもよい。

【0028】

板材１１の板厚にも特に限定はなく、例えば０．５ｍｍ～３．６ｍｍとしてもよい。板材１１の厚さを異ならせてもよい。板材１１の枚数も特に限定されない。本実施形態に係るリベット接合の説明においては、板材１１の枚数を２枚と仮定するが、枚数を３枚以上とすることも妨げられない。好適な組み合わせとして例えば、板厚が約１．６ｍｍの板材と約２．３ｍｍの板材との２枚重ね、又は板厚が０．７５ｍｍの板材と、１．８ｍｍの板材と、１．２ｍｍの板材との３枚重ねが挙げられる。板材の好適な組み合わせの範囲として例えば、板厚が約０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材と、０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材との２枚重ね、又は板厚が０．６ｍｍ～１．６ｍｍ板材と、０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材と、０．６ｍｍ～２．９ｍｍの板材との３枚重ねが挙げられる。板材は、冷間もしくは熱間でのプレス成形、冷間でのロール成形、又はハイドロフォーム成形された成形品であっても良い。また、板材はパイプ状に成形されていても良い。

【0029】

リベット１２を挿通させる貫通孔（通し穴）１１１の構成も特に限定されない。リベット１２を貫通孔１１１に滞りなく通す観点からは、貫通孔１１１の径がリベット１２の軸部の直径より大きいことが好ましい。

【0030】

貫通孔１１１の形状は、例えば円形等とすることができる。一方、貫通孔１１１の形状が４角形、５角形、６角形、８角形など多角形であってもよい。これらの多角形の角部に曲率を持たせても良い。また、貫通孔１１１の形状が楕円、又は、円の一部に凸部あるいは凹部がある形状であっても良い。貫通孔１１１を円形状以外の形状とすることにより、リベット接合した板材が、貫通孔のリベットを中心に回転することを防止したり、接合部のガタつきを軽減したりすることができるので、さらに望ましい。

【0031】

リベット１２を通すための貫通孔１１１は、レーザ切断、金型を用いた打ち抜き、ドリルを用いた穿孔等の任意の手段で形成することができる。板材１１がホットスタンプ鋼板である場合は、熱間での金型打ち抜き、あるいはレーザ切断によって貫通孔１１１を形成することが望ましい。

【0032】

貫通孔１１１の大きさは板材１１の深さ方向に一定であってもよい。一方、深さ方向に貫通孔１１１の大きさが相違する段形状、またはテーパ形状を、貫通孔１１１に適用してもよい。また、複数の被接合材間の貫通孔１１１の中心軸は一致していなくても良い。

【0033】

複数の板材１１における貫通孔１１１の直径（貫通孔１１１が円形でない場合は、円相当径）は、図２に示されるように同一であってもよいし、一方図３に示されるように相違してしてもよい。貫通孔１１１の大きさに差を設けることにより、応力緩和効果や、リベット１２を通す作業の効率化が期待できる。貫通孔１１１の直径の相違の程度は特に限定されないが、例えば、隣接する板材１１における貫通孔１１１の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であることが好ましい。リベット１２を通す作業の容易化の観点では、リベットの入り口となる側（リベットの頭部がある側）とは逆側の板材の貫通孔の直径を大きくする方が好ましい。これにより、リベット１２の先端が貫通孔１１１の中で詰まることを防止できる。

【0034】

また、貫通孔１１１の直径の最小値は、挿通するリベットの軸部の直径の最大値よりも０．１ｍｍ～５ｍｍ大きいことが望ましい。０．１ｍｍより小さいと挿通性が悪化し、５ｍｍより大きいと貫通孔１１１の隙間を十分に充填させることが難しくなるためである。より望ましくは、０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲であり、最適には０．３ｍｍ～１．５ｍｍの範囲である。また、複数の被接合材間の貫通孔１１１の中心軸のずれは１．５ｍｍ以内が望ましく、０．７５ｍｍ以下がさらに望ましい。

【0035】

リベット１２は、その軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所（軸部の中央）に焼き入れ部を形成するために、鋼製とされる必要がある。例えば、リベット１２の炭素量を０．０８～０．３２質量％とし、リベット１２の炭素当量を０．２２～０．４５質量％とすることにより、焼き入れ部１２４を形成することが一層容易となる。なお、炭素当量とは以下の数式によって得られる値であり、炭素以外の合金元素を考慮した鋼材の焼き入れ性を示すものである。
炭素当量＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
ここで、上記元素名には、含有する質量％を代入する。含有していない場合は、ゼロを代入する。

【0036】

リベット１２のその他の構成は特に限定されず、母材となる板材１１の厚さ及び機械特性、並びに貫通孔１１１の大きさなどに応じて適宜選択することができる。例えば、リベット１２の軸部１２１の径（直径）（軸部１２１の断面が円形ではない場合は、軸部１２１の円相当径）は、継手強度を確保する観点から３ｍｍ以上としてもよい。また、軸部１２１の径が大きすぎると電流密度が低下しリベットが軟化しづらくなる。そのため、軸部１２１の径の上限は１２ｍｍ以下としても良い。軸部１２１の長さ（リベット１２の長さから、頭部１２２の厚さを除いた値）は、板材１１の合計板厚より大きくする必要があり、リベット１２が頭部１２２を有する場合、好ましくは、以下の範囲内とする。
板材の合計板厚＋軸部の径×０．３≦軸部の長さ≦板材の合計板厚＋軸部の径×２．０
リベット１２の軸部１２１の長さを、板材１１の合計板厚＋軸部１２１の径×０．３より大きくすることにより、軸部１２１の先端を変形させた後のかしめ部（変形部１２３）の大きさを確保し、継手強度を一層高めることができる。軸部１２１の長さを板材１１の合計板厚＋軸部１２１の径×２．０以下とすることにより、製造効率を高めることができる。

【0037】

また、頭部がないリベットの場合は、軸部１２１の長さ（即ちリベット１２の長さ）は、好ましくは以下の範囲内とする。
板材の合計板厚＋軸部の径×０．６≦軸部の長さ≦板材の合計板厚＋軸部の径×４．０
頭部がないリベットを用いて接合する場合、リベットの両端を変形させる必要がある。そのため、頭部が無いリベットの軸部１２１の長さは、頭部があるリベットのそれより大きくすることが好ましい。

【0038】

なお、軸部１２１の径は一定であってもよい。一方、軸部１２１の先端に向かって、軸部１２１の径が減少する形状（いわゆるテーパ形状）をリベット１２が有してもよい。テーパ部が、軸部１２１の全体にわたって形成されていても、軸部１２１の先端付近にのみ形成されていてもよい。テーパ形状を有するリベット１２は、貫通孔１１１に挿通させやすいので好ましい。また、軸部１２１の先端は平らであっても半球形であってもよい。軸部１２１の先端を半球状にすると、軸部１２１を貫通孔１１１に挿通させやすいので好ましい。

【0039】

リベット１２の頭部１２２の形状は、一般的なフランジ形状とすればよい。例えば頭部１２２の形状を、半球形（いわゆる丸頭）、円盤形（いわゆる平頭）、又は表面側が平らで根本が円錐形となる形状（いわゆる皿頭）とすることができる。頭部１２２の平面視での形状は、例えば円形、四角形、又は六角形などの多角形とすることができる。頭部１２２の電極側の中心部に、位置決め用の凹部が設けられていてもよい。また、頭部１２２の座部（被接合材と接触する面）に、軸部１２１を取り囲む凹部（いわゆる座部アンダーカット）が設けられていてもよい。このような凹部は、頭部１２２に弾性を付与し、これによりリベット１２のかしめ力を一層増大させる。また、頭部１２２の座部（被接合材と接触する面）に、１つ以上の突起部が設けられていても良い。このような突起部は、リベッティング時に被接合材にめり込むこと、又は被接合材と接合部とを形成することにより、リベット１２のかしめ力を一層増大させる。突起部の形状は、円状、多角形状、軸部を囲むリング状が挙げられる。

【0040】

リベット１２は、その頭部を用いて板材１１をかしめる。そのため、頭部の直径は、貫通孔１１１の直径より１．５ｍｍ以上大きくすることが好ましい。また、頭部１２２の厚みは０．８ｍｍ～５ｍｍとすることが好ましい。頭部１２２の厚みが０．８ｍｍ未満だと、継手強度が十分に得られない。一方、頭部１２２の厚みが５ｍｍ超であると頭部が大きすぎ、他部品との干渉がおきやすくなる。頭部のないリベットの場合、リベット接合後の変形されたリベット端（即ち、変形部１２３）の直径は、貫通孔１１１の直径より１．５ｍｍ以上大きいことが好ましい。また、変形されたリベット端の厚みは、０．８ｍｍ～５ｍｍとすることが好ましい。

【0041】

リベットは例えば、コイル線材を切断し、切削加工、もしくは冷間鍛造加工に供することによって製造されれば良い。生産性の観点では、切断されたコイルの加工方法は、冷間鍛造加工が望ましい。リベットは、加工ままで使用してもよいが、特に継手強度が必要な場合は、切削加工又は冷間鍛造加工後のリベットに焼き入れ、焼き戻しの熱処理をしても良い。この熱処理によりリベット頭部も含めたリベット全体の硬さを上げることで、継手強度がさらに向上する。

【0042】

リベットは表面処理がされていないものでよいが、耐食性が必要な場合は、表面処理がなされていてもよい。例えばリベットに、亜鉛系めっき、アルミ系めっき、クロム系めっき、ニッケル系めっき、及びクロメート処理などがされても良い。

【0043】

次に、図１Ｃに示されるように、一対の電極を介して、リベット１２に加圧及び通電する。これにより、リベット１２に抵抗発熱を生じさせ、リベット１２を軟化させ、リベット１２の軸部１２１の先端を潰す（いわゆるリベッティング）。

【0044】

本実施形態に係るリベット接合では、電極Ａを用いてリベット１２に加圧した後で、リベット１２に通電することが好ましい。加圧した状態で通電を開始すると、軸部１２１の軟化及び軸部１２１の先端の変形が生じる。この時、リベット１２の内部に溶融部が生じても良い。この場合、リベット１２を電極Ａの間に挟み込み、リベット１２を加圧し、リベット１２に通電し、そしてリベット１２を冷却するという手順で、接合が実施されることになる。しかしながら、リベット１２への加熱の開始のタイミング、及びリベット１２への加圧の開始のタイミングは、上述の好ましい例に限定されない。

【0045】

また、通常のリベット接合ではリベット１２の軸部１２１を板材１１の貫通孔１１１に挿通する前にリベット１２を加熱及び軟化させることが許容される。本実施形態に係るリベット継手の製造方法においても、リベット１２を加熱し、次いでリベット１２の軸部１２１を板材１１の貫通孔に通してもよい。挿通後、一対の電極に通電し、リベット１２に抵抗発熱を生じさせ、リベット１２を軟化させ、リベットの軸部の先端を変形させ、リベットを冷却し、リベットの軸部中央に焼き入れ部を形成させる。挿通前において、リベットの軸部の直径が太い場合や、リベットが硬い場合などに、挿通前に軟化させると好ましい場合がある。

【0046】

リベット１２は、加圧及び通電に引き続いて冷却され、焼き入れされる。そのため、リベット１２は焼き入れが可能な程度に通電される必要がある。ただし、焼き入れ実施に必要な温度はリベット１２の成分（例えば炭素量及び炭素当量等）に応じて相違する。そのため、加熱温度はリベット１２の成分に応じて適宜選択すればよい。例えば、リベット１２の軸部１２１における最高到達温度を９００℃超とすれば、鋼製のリベット１２に焼き入れ部１２４を形成することが可能である。ただし、リベット１２のＡ_３点が低ければ、軸部の最高到達温度を９００℃未満としてもよい。また、リベットの頭部１２２については、焼き入れは必須ではないため、その最高到達温度が９００℃以上でも９００℃未満でも良い。なお、リベットの軸部の最高到達温度は、リベットの軸部１２１の断面の金属組織の観察によって、推定することができる。例えばリベットの材質が鉄合金であり、軸部にマルテンサイト組織が生成していれば、リベットの軸部の最高到達温度は約９００℃以上であったと推定することができる。また、リベットの材質が鉄合金であり、軸部に溶融凝固部が生成していれば、リベットの軸部の最高到達温度は１５３０℃以上であったと推定することができる。

【0047】

リベット１２は、板材１１が重ね合わされた後で、例えば、リベット供給装置により貫通孔１１１に挿入される。そして、例えばスポット溶接機を用いて、リベットに加圧しながらリベットに通電加熱を行う。リベット１２を焼き入れ実施に必要な温度まで加熱するための具体的な通電条件（電流値、電圧値、及び通電時間等）、及びリベット１２の加圧条件は特に限定されず、リベット１２の形状及び材質に応じて適宜選択することができる。リベット１２の焼き入れ部１２４の存在は、リベット１２を切断し、切断面のビッカース硬さを測定することによって確認することができる。従って、当業者であれば、種々の条件でリベット１２への加圧及び通電を実施することにより、リベット１２の形状及び材質に応じた最適な加圧条件、及び通電条件を検討することができる。

【0048】

リベット１２への加圧及び通電は、一対の電極を用いて行うことが好ましい。一対の電極の構成は特に限定されない。例えば、スポット溶接用の電極は加圧及び通電を実施することが可能であるので、これを用いて本実施形態に係るリベット接合を行ってもよい。電極の形状は、リベット１２の形状に合わせて適宜選択することができる。例えば電極は、フラット型電極、シングルＲ型、ＣＦ型、及びＤＲ型等であっても良い。電極の材質の例としては、導電性に優れたクロム銅、アルミナ分散銅、及びクロムジルコニウム銅等が挙げられる。なお、一対の電極の片側には、磁石、機械式保持機構、もしくは真空引きなどにより、リベットの頭部を接合時まで保持する機構を有することが望ましい。電極の材質の例としては、導電性に優れたクロム銅、アルミナ分散銅、及びクロムジルコニウム銅等が挙げられる。また、一対の電極において形状、材質は異なっていてもよい。

【0049】

溶接機の電源の例としては、単相交流、直流インバータ、及び交流インバータ等が挙げられる。ガンの形式の例としては、定置式もしくはＣ型、又はＸ型等が挙げられる。電極がリベットに印加する加圧力は、例えば１５０ｋｇｆ～１０００ｋｇｆである。加圧力は、好適には２５０ｋｇｆ～６００ｋｇｆである。加圧力の設定値は一定値で良いが、必要に応じて、通電中に加圧力を変化させても良い。電極によるリベットの加圧方向は、リベットの軸が伸びる方向に対して、１０°以下の角度とすることが、良好な接合部を得る観点から望ましい。より望ましくは、加圧方向とリベットの軸方向とがなす角度は４°以下である。

【0050】

通電時間は、例えば０．１５秒～２秒である。通電時間は好適には０．２秒～１秒である。通電回数は１回でも良い（いわゆる単通電）が、必要に応じて２段通電、３段の多段通電を行っても良い。また、パルス通電や、電流を徐々に上げるアップスロープ、電流を徐々に下げるダウンスロープの通電でも良い。また、通電の前半に高い電流を流して急激にリベット加熱し、後半に電流を下げて変形させても良い。一方、上述のように、抵抗発熱以外の手段によってリベット１２を加熱してもよく、この場合、リベット１２に加圧してリベッティングする手段も、一対の電極に限定されない。

【0051】

軟化されたリベット１２を加圧し、その軸部１２１の先端を変形させた後で、リベット１２を冷却する。これにより、複数の板材１１がリベット１２によってかしめられ、接合される。具体的には、リベット１２の頭部１２２、及びリベット１２の軸部１２１のつぶされた先端（即ち変形部１２３）によって、複数の板材１１がかしめられる。さらに、リベット１２の冷却により、リベット１２の加熱時にリベット１２の金属組織に生じたオーステナイトをマルテンサイト変態させる。これにより、その軸部１２１の中央に焼き入れ部１２４を形成し、冷却後のリベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所（軸部１２１の中央）のビッカース硬さを３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下にすることができる。

【0052】

本発明者らは、通常より高い温度までリベット１２を加熱して製造された種々のリベット継手の強度評価及び接合部断面観察を行った。その結果、リベット１２の内部に焼き入れ部が形成され、軸部１２１の中央のビッカース硬さが上記範囲内にされたリベット継手のＣＴＳ及びＴＳＳが、通常のリベット継手より著しく高いことが見いだされた。以上の実験結果に基づき、本実施形態に係るリベット接合では、リベット１２の軸部１２１の中央を焼き入れして、その硬さを３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下にすることができるように抵抗発熱を生じさせることとした。なお、板材の合わせ面が軸部１２１の中央と一致しないリベット継手においても、軸部１２１の中央のビッカース硬さが上記範囲内であれば、ＴＳＳを高めることができる。軸部１２１の中央のビッカース硬さが上記範囲内のリベット１２においては、実質的には貫通孔１１１の中にある箇所の全ての領域のビッカース硬さが、３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下であると推定されるからである。加熱時には、リベット１２の軸部１２１がＡ_３変態点より高温に加熱される。軸部１２１の径は小さく、軸部１２１の横断面内での冷却速度の差が殆どないため、軸部１２１の横断面内での硬度のばらつきは小さい。このため、軸部１２１の中央の硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下である場合、軸部１２１において硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下になると推定される。

【0053】

焼き入れ部１２４は、リベット１２の軸部１２１の内部において形成される。そして、リベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さは、３００ＨＶ～６００ＨＶの範囲内とする。リベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを３００ＨＶ以上とすることにより、ＴＳＳを一層高めることができる。一方、リベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを６００ＨＶ以下とすることにより、過剰な硬化によるリベット１２の脆化を一層抑制することができる。より好適には、リベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さの下限は３８０ＨＶ、上限は５６０ＨＶとしても良い。

【0054】

リベット１２の硬さの測定方法は以下の通りである。まず、リベット１２を、リベット１２の軸部１２１の軸に平行、且つ軸部１２１の軸を通る面で切断する。次いで、リベット１２の切断面において、リベットの軸部１２１の軸方向の中心に沿って連続的に硬さ測定を行う。そして、リベット１２の軸部１２１の径方向の中心付近の３箇所における硬さの平均値を、リベット１２の軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さであるとみなす。なお、ビッカース硬さの測定荷重は０．５ｋｇｆとし、連続硬さ測定における測定間隔は５００μｍとする。ただし、ビッカース硬さ測定位置に、割れ、ブローホール等の欠陥があった場合は、欠陥から０．２ｍｍ以上離れた近傍の位置で測定する。

【0055】

板材１１の重ね合わせ面が、リベットの軸部１２１に対するせん断応力が発生する箇所となる。板材１１の重ね合わせ面に沿った軸部１２１の領域の硬さが、ＴＳＳに密接に関係する。上述した通り、リベット１２の加熱時にはリベット１２の軸部１２１が全てＡ_３変態点より高温に加熱される。また、軸部１２１の冷却は軸方向の位置が異なってもあまり差は無い。従って、板材１１の重ね合わせ面に沿った軸部１２１の領域の硬さと、リベットの軸部１２１の軸方向の中心を通る横断面に沿った領域の硬さとの間に、実質的な差は無い。すなわち、軸部の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下であれば、板材１１の重ね合わせ面に沿った軸部１２１の領域の硬さも３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下である。なお、リベットの頭部１２２および変形部１２３の、電極との接触面近傍の硬さは、引張りせん断強さには殆ど影響しないため、３００ＨＶ以上であっても３００ＨＶ未満であってよい。

【0056】

リベット１２の冷却条件は特に限定されないが、例えば、リベット１２の８００～５００℃の間の冷却速度を５０℃／秒以上、より好適には１００℃／秒以上、最適には１５０℃／秒以上と規定してもよい。これにより、リベット１２の軸部１２１の中央においてマルテンサイト変態を確実に生じさせることができる。

【0057】

リベット１２を冷却する手段も特に限定されない。通電終了後に、リベット１２を大気中に放置して自然冷却させたとしても、十分な冷却速度が確保されると推定される。リベット１２に生じた抵抗熱は、その周囲の板材１１に速やかに移動するからである。また、溶接後、電極の保持時間を延長することで、加速冷却することは望ましい。電極の内部には冷媒が流通しており、通電後、電極をリベット１２に接触させることなどにより、リベット１２を加速冷却することができる。リベット１２を加速冷却することにより、リベット１２を焼き入れし、継手の接合強度を一層高めることができる。しかしながら、加速冷却をするための、電極とリベットとの接触状態を保持する時間（保持時間）が長すぎると生産性が低下する。そのため、保持時間は、通電が完了した後、３秒以下とすることが望ましい。保持時間は、より望ましくは０．０１秒以上１．００秒以下である。保持時間は、最適には０．１０秒以上０．８０秒以下である。

【0058】

本実施形態に係るリベット継手の製造方法では、他の接合手段を併用することも妨げられない。異なる２種以上の接合手段を組み合わせることにより、リベット継手の接合強度を一層高めることができる。

【0059】

例えば、本実施形態に係るリベット接合方法が、スポット溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接（例えばＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＣＯ_２溶接、及びプラズマ溶接等）からなる群から選択される一種以上の溶接方法によって複数の板材１１を接合することをさらに有してもよい。溶接は、リベット接合の前に行われても後に行われてもよい。部品の組立て精度向上の観点からは、溶接後にリベット接合をすることが望ましい。溶接が、スポット溶接の場合、スポット溶接後、リベット接合を行えばよい。あるいは、スポット溶接後、リベット接合を行い、その後、スポット溶接を行っても良い。

【0060】

また、本実施形態に係るリベット接合方法が、複数の板材１１の間の、少なくとも貫通孔１１１の周辺に接着剤１３を塗布して、次いで複数の板材１１を重ねることをさらに有してもよい。これにより、図４に示されるように、板材１１が接着される。接着剤の厚みは特に規定はないが、０．０３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としてもよい。薄すぎると接着不良が発生し、厚すぎると接着強度が低下する。接着剤１３の塗布は、複数の板材１１を重ね、リベット１２を板材１１に通す前に行う必要がある。熱硬化型接着剤の場合、接着剤１３の硬化は、リベット接合後、電着塗装ラインでの塗装焼き付け用の加熱によって行なってもよい。反応硬化型の接着剤の場合は、接着剤１３の硬化は、リベット接合後、時間が経過することにより行われる。なお、板材１１のスポット溶接においては、爆飛を防止するために、接着剤１３の塗布箇所とスポット溶接箇所とを離隔させる必要が生じることがある。しかし本実施形態に係るリベット接合方法では、爆飛が生じないので、接着剤１３の塗布箇所が限定されないという利点がある。リベット１２と接着剤１３とを併用することで接合継手の剛性を一層向上できる利点が得られる。また、リベット１２と接着剤１３とを併用することで、異種金属の接合や金属とＣＦＲＰとの接合において、重ね面の接触腐食を防止することができる。接着剤１３の他に、シーラーを板材１１の間に塗布してもよい。シーラーはリベット継手１の耐水性及び耐食性を高める。さらに、異種金属の接合の場合や、金属とＣＦＲＰとの接合の場合は、少なくとも片側の金属板に、リベット接合前に化成処理と塗装を施してもよい。これにより、異種材料間の接触腐食についてもさらに強く抑制し、耐食性を高めることができる。

【0061】

次に、本発明の別の実施形態に係るリベット継手について説明する。本実施形態に係るリベット継手１は、図２に示されるように、それぞれに貫通孔１１１を有する、重ねられた複数の板材１１と、軸部１２１が貫通孔１１１を貫通し、複数の板材１１をかしめるリベット１２と、を備え、リベット１２の軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下である。

【0062】

複数の板材１１の構成は特に限定されない。また、板材１１に形成され、リベット１２が挿通される貫通孔１１１の構成も特に限定されない。これらの具体例は、本実施形態に係るリベット継手の製造方法の説明において詳述された通りである。

【0063】

複数の板材１１における貫通孔１１１の直径（貫通孔１１１が円形でない場合は、円相当径）は、同一であってもよいし、相違してしてもよい。貫通孔１１１の大きさに差を設けることにより、応力緩和効果や、リベット１２を通す作業の効率化が期待できる。貫通孔１１１の直径の相違の程度は特に限定されないが、例えば、隣接する板材１１における貫通孔１１１の直径の差が０．３ｍｍ～３ｍｍの範囲内であることが好ましい。

【0064】

リベット１２は、その軸部１２１が貫通孔１１１を貫通し、且つ、複数の板材１１をかしめる部材である。そのため、例えばリベット１２は、軸部１２１の両端に設けられた頭部１２２及び変形部１２３を備えてもよい。軸部１２１は、複数の板材１１の貫通孔１１１に挿通され、頭部１２２及び変形部１２３は複数の板材１１を挟持し、これにより軸部１２１は複数の板材１１をかしめ接合している。変形部１２３は、軸部１２１の先端が潰されることによって形成されている。一方、上述したようにリベット１２が、軸部１２１と、軸部１２１の両端に設けられた２つの変形部１２３を有しており、これら変形部１２３が複数の板材１１を挟持してもよい。
リベット１２の構成（形状、材質及び表面処理など）の具体例は、本実施形態に係るリベット継手の製造方法の説明において詳述された通りである。即ち、リベット１２の炭素量は好ましくは０．０８～０．３２質量％であり、リベットの炭素当量は好ましくは０．２２～０．４５質量％である。

【0065】

リベット１２は、その内部に、さらに焼き入れ部１２４を有する。これにより、リベット１２において、軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下とされる。このような焼き入れ部１２４を有するリベット１２は、せん断応力に対する抵抗力が高く、従ってリベット継手１のＴＳＳを飛躍的に高めることができる。

【0066】

焼き入れ部１２４は、リベット１２の軸部において形成される。リベット１２の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さが３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下とされる。リベット１２における、軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さは３００ＨＶ～６００ＨＶの範囲内である。軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを３００ＨＶ以上とすることにより、ＴＳＳを一層高めることができる。一方、軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さを６００ＨＶ以下とすることにより、過剰な硬化によるリベット１２の脆化を一層抑制することができる。

【0067】

複数の板材１１のうち１枚以上が鋼板であってもよい。特に、板材１１及びリベット１２が高強度鋼（例えば引張強さが９８０ＭＰａ以上の鋼）である場合、リベット継手１の強度を飛躍的に高めることができる。なお、スポット溶接部とは異なり、リベット１２は鋼材を脆化させず、従ってＣＴＳの低下を生じさせない。また、通常のリベットとは異なり、本実施形態に係るリベット継手のリベット１２は高いＴＳＳを有するので、高強度鋼板の接合に適する。

【0068】

また、リベット継手１が、少なくとも複数の板材１１の間の貫通孔１１１の周辺に配された接着剤１３をさらに有してもよい。リベット継手１が、スポット溶接部、レーザ溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上の溶接部をさらに有してもよい。上述したように、複数の接合手段を組み合わせることにより、リベット継手１の継手強度を一層高めることができる。リベット継手１が、複数の板材１１の間に配されたシーラーをさらに有してもよい。これによりリベット継手１の耐水性及び耐食性が高められる。また、接着層として、アイオノマーなどの樹脂接着テープを用いても良い。また、リベットの頭部及び／又は変形部を覆うようにシーラーを塗布しても良い。これにより、リベットの頭部及び／又は変形部と、金属又はＣＦＲＰとの隙間からの水の侵入を、防ぐことができる。

【0069】

リベット１２と、その他の接合手段とを併用したリベット継手１の例（バンパー）を図５に示す。図５に示されるように、衝突時に負荷される応力が高くなると予想される部位に、本実施形態に係るリベット１２（図５における黒丸部分）を用いた接合を行い、その他の箇所では別の接合手段（例えば安価なスポット溶接によって形成されるスポット溶接部２）（図５における白丸部分）を採用してもよい。

【0070】

本実施形態に係るリベット継手１では、リベット１２が、軸部１２１の両端に配された頭部１２２及び変形部１２３を有してもよい。ここで、図６～図８に示されるように、リベット１２の軸部１２１の軸線に平行な断面視において、頭部１２２及び／又は変形部１２３の頂面が、軸部１２１の軸線に沿った方向において、リベット１２の近傍の板材１１の面から、軸部１２１から離れる側に向けて０．６ｍｍ離れた位置よりも、軸部１２１側にあってもよい。ここで、板材１１の面（外面）とは、板材１１において、他の板材と接していない面を意味する。これにより、頭部１２２及び／又は変形部１２３が板材１１から突出することを抑制し（または、突出部の高さを０．６ｍｍ以内に抑制し）、頭部１２２及び／又は変形部１２３と、その他の部品との干渉を抑制することができる。

【0071】

図６および図８の例では、リベット１２の変形部１２３の頂面が、リベット１２の近傍の板材の面１１２（外面）よりも、軸部１２１側にある。図７の例では、リベット１２の頭部１２２および変形部１２３の双方の頂面が、リベット１２の近傍の板材それぞれに対して、これらの板材の面１１２（外面）よりも軸部１２１側にある。ここで、板材の面１１２（外面）とは、それぞれの板材において、他の板材と接していない方の面を意味する。なお、図６～図８では、頭部１２２および／又は変形部１２３の頂面が、リベット１２の近傍の板材の面１１２（外面）よりも軸部１２１側にあるが、頭部１２２および／又は変形部１２３の頂面が最大で０．６ｍｍだけ板材の面１１２からはみ出していてもよい。即ち、図６～図８において、頭部１２２および／又は変形部１２３の頂面が、点線から０．６ｍｍ突出したとしても、他の部品との干渉を抑制する効果が得られる。

【0072】

上述した手法により板材１１を接合する前、あるいは、接合してから、板材１１をプレス成形することで、頭部１２２および／又は変形部１２３の頂面が、軸部１２１の軸線に沿った方向において、リベット１２の近傍の板材１１の面１１２から０．６ｍｍ離れた位置よりも、軸部１２１側にあるようにしてもよい。図６の例では、２枚の板材１１のうち変形部１２３側に配されたものが、リベット１２の近傍において、変形部１２３の側へ変形されている。図７の例では、２つの板材のうち頭部１２２側にあるものが、リベット１２の近傍において頭部１２２側へ変形され、かつ、２つの板材のうち変形部１２３側にあるものが、リベット１２の近傍において、変形部１２３側へ変形されている。図８の例では、２枚の板材１１のうち変形部１２３側に配されたものが、リベット１２の近傍において変形部１２３の側へ変形され、かつ、２枚の板材１１のうち頭部１２２側に配されたものが、リベット１２の近傍において、他方の板材１１に対応して変形されている。なお、図６～図８においては、上述した焼き入れ部１２４の記載は省略している。また、図６～図８に記載の破線は、板材の面１１２に一致する面を示す。

【0073】

本発明の別の態様に係る自動車部品は、本実施形態に係るリベット継手を有する。これにより、本実施形態に係る自動車部品は、高い接合強度を有する。本実施形態に係る自動車部品とは、例えば、衝突安全性を確保するために重要な部材であるバンパー、及びＢピラーである。図９に、本実施形態に係る自動車部品の一例であるＢピラーの断面図を示す。図１０に、本実施形態に係る自動車部品の一例であるバンパーの断面図を示す。また、Ａピラー、サイドシル、フロアメンバー、フロントサイドメンバー、リアサイドメンバー、フロントサスタワー、トンネルリンフォース、ダッシュパネル、トルクボックス、シート骨格、シートレール、バッテリーケースのフレームおよびそれらのピラー同士の結合部（Ｂピラーとサイドシルの結合部、Ｂピラーとルーフレールの結合部、ルーフクロスメンバーとルーフレールの結合部）を、本実施形態に係る自動車部品としてもよい。

【実施例】

【0074】

（実施例１）
表１に示す形状、及び表２に示す成分（質量％）を有する鋼製のリベットと、引張強さ２０００ＭＰａ級のホットスタンプされた高強度鋼板（板厚１．６ｍｍ）とを用いて、表３に示された条件（電極の材質は、Ｃｒ－Ｃｕ合金である。）で種々のリベット継手を作製した。表１には、鋼板の貫通孔の径（下穴径）も合わせて記載した。リベットは、頭部の形が円板状であるものを、下板側に頭部がくるようにセットした。

【0075】

【表1】

【0076】

【表2】

【0077】

【表3】

【0078】

このようにして得られた種々のリベット継手に対して種々の評価を行った。具体的には、リベットの方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さ（軸硬さ）、リベット継手の引張せん断強さＴＳＳ（ＪＩＳ Ｚ ３１３６）、及びリベット継手の十字引張強さＣＴＳ（ＪＩＳ Ｚ ３１３７）を測定した。軸硬さの測定方法は上述した方法とした。ＴＳＳ及びＣＴＳの測定方法は、上述の規格に準じた。ＴＳＳが１４．５ｋＮ以上であり、且つＣＴＳが１１．０ｋＮ以上であるリベット継手を、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び引張せん断強さ（ＴＳＳ）が合格範囲内であるリベット継手と判断した。

【0079】

また、各リベット継手の硬さも測定した。測定結果を下表に示す。発明範囲外の事項には下線を付した。

【0080】

【表4】

【0081】

リベットの軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所のビッカース硬さ（軸硬さ）を３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下にした発明例においては、ＴＳＳ及びＣＴＳが十分に高いリベット継手を得ることができた。一方、軸硬さが不足した比較例Ｂ及び比較例Ｆによって得られたリベット継手においては、ＣＴＳがその他発明例と同等であったものの、十分に高いＴＳＳが得られなかった。軸硬さが過剰であった比較例Ｄにおいては、ＣＴＳが、発明例よりも低い水準となった。

【0082】

（実施例２）
表５に示す形状、及び表２に示す成分（質量％）を有するリベットと、引張強さ２０００ＭＰａ級のホットスタンプされた高強度鋼板（板厚１．６ｍｍ）とを用いて、表３に示された条件で種々のリベット継手を作製した。表５には、鋼板の貫通孔の径（下穴径）も合わせて記載した。リベットは、頭部が円板形で、頭部が下板側にくるようにセットした。なお、番号１０のリベットには、挿通作業の前に熱処理を行った。この事前熱処理は、リベット全体を９５０℃に加熱し、焼き入れし、その後２００℃で焼き戻しを行うというものとした。挿通作業前のリベットの硬さを４４０～４６５ＨＶとなるようにした。これにより、頭部も含めたリベット全体を硬化させた。

【0083】

【表5】

【0084】

このようにして得られた種々のリベット継手の引張せん断強さＴＳＳ（ＪＩＳ Ｚ ３１３６）、及び十字引張強さＣＴＳ（ＪＩＳ Ｚ ３１３７）を測定した。測定結果を下表に示す。なお、全てのリベット継手において、軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所の硬さ（軸硬さ）が３００ＨＶ以上６００ＨＶ以下の範囲内とされた。

【0085】

【表6】

【0086】

表６に示されるように、焼き入れ部が形成されたリベット継手のＴＳＳは、リベットの形状にかかわらず、焼き入れ部を有しないリベット継手のＴＳＳと比べて飛躍的に高められた。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明は、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び引張せん断強さ（ＴＳＳ）が高い接合部を製造可能なリベット継手の製造方法、並びに、ＣＴＳ及びＴＳＳが高い接合部を有するリベット継手及び自動車部品を提供することができるので、高い産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0088】

１ リベット継手
１１ 板材
１１１ 貫通孔
１１２ 板材の面
１２ リベット
１２１ 軸部
１２２ 頭部
１２３ 変形部
１２４ 焼き入れ部
１３ 接着剤
２ スポット溶接部
Ａ 電極

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】