特許 7295488 リベット継手の製造方法、リベット継手、及び自動車部品

(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、及び自動車部品

(51)【国際特許分類】

   B21J 15/00 20060101AFI20230614BHJP

   B21J 15/02 20060101ALI20230614BHJP

   B21J 15/14 20060101ALI20230614BHJP

   F16B 5/04 20060101ALI20230614BHJP

   F16B 5/08 20060101ALI20230614BHJP

【ＦＩ】

B21J15/00 W

B21J15/02 N

B21J15/14 G

F16B5/04 C

F16B5/08 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022512137

(86)(22)【出願日】2021-03-26

(86)【国際出願番号】 JP2021012994

(87)【国際公開番号】W WO2021200695

(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 2020060160

(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】▲浜▼田 幸一

(72)【発明者】

【氏名】大野 敦史

(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２０１５－０４２４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５４７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １５／００

Ｂ２１Ｊ １５／０２

Ｂ２１Ｊ １５／１４

Ｆ１６Ｂ ５／０４

Ｆ１６Ｂ ５／０８

(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、前記リベットの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１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすること、
を備え、
前記リベットの、式１によって算出される炭素当量Ｃｅｑを０．０２５～０．２１５質量％とすることを特徴とする
リベット継手の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
＜式１＞
ここで、前記式１に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量％を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。

【請求項2】

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に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項3】

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又は２に記載のリベット継手の製造方法。

【請求項4】

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１～３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】

前記通電によって、前記リベットの前記軸部の最高到達温度を９００℃超にす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】

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１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満であり、
前記リベットの、式１によって算出される炭素当量Ｃｅｑが０．０２５～０．２１５質量％であることを特徴とする
リベット継手。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
＜式１＞
ここで、前記式１に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量％を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。

【請求項7】

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６に記載のリベット継手。

【請求項8】

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６又は７に記載のリベット継手。

【請求項9】

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６～８のいずれか一項に記載のリベット継手。

【請求項10】

請求項６～９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。

【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、及び自動車部品に関する。
本願は、２０２０年３月３０日に、日本に出願された特願２０２０－０６０１６０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勧められている。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。

【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通し、リベットの軸部の先端を室温で塑性変形させ、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。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（リベット接合継手）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る。

【0005】

一方、本発明者らの実験によれば、鋼製リベットを用いて継手構造を製造すると、リベットを軸として板材が相互に回転可能な状態となった。これは、リベットの頭部と変形部とによる締結力（軸力）が不足しているからであると考えられた。リベット接合を２箇所以上で実施すれば、板材は回転しない。しかしながら、接合部における軸力不足している場合、接合部にてがたつきが生じ、継手全体の剛性が低下するおそれがあると本発明者らは考えた。

【0006】

ところで、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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

しかし、特許文献１～５のいずれにおいても、リベット継手の十字引張強さ及び軸力について何ら検討されておらず、また、これらを向上させるための構成についても十分に検討されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【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】

【0014】

本発明は、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び軸力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、十字引張強さ及び軸力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。

【課題を解決するための手段】

【0015】

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、前記リベットの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１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすること、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。
（３）上記（１）又は（２）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。
（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。
（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、前記通電によって、前記リベットの前記軸部の最高到達温度を９００℃超にしてもよい。
（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、前記リベットの、式１によって算出される炭素当量Ｃｅｑを０．０２５～０．２１５質量％としてもよい。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４ ＜式１＞
ここで、前記式１に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量％を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。
（７）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１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満である。
（８）上記（７）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。
（９）上記（７）又は（８）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。
（１０）上記（７）～（９）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。
（１１）上記（７）～（１０）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、式１によって算出される炭素当量Ｃｅｑが０．０２５～０．２１５質量％であってもよい。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４ ＜式１＞
ここで、前記式１に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量％を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。
（１２）本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記（７）～（１１）のいずれか一項に記載のリベット継手を備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び軸力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、十字引張強さ及び軸力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。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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】

【0018】

本発明者らは、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び軸力が高い接合部を製造する方法について、さらなる検討を重ねた。その結果、鋼製リベットの硬さを低くすることにより、軸力が高められることが知見された。

【0019】

リベットの硬さを低くすることによって軸力が高められる理由は明らかではないが、本発明者らは、リベットのミクロ組織に生じるマルテンサイトが影響していると推定している。

【0020】

板材のリベット接合は、リベットを加熱し、リベットの先端を変形させ、次いでリベットを冷却することにより行われる。リベットの加熱温度が十分に高く、且つリベットの冷却速度が十分に大きい場合、リベットの冷却の際にリベットが焼入れされて、リベットの硬さが増大する。硬さの増大は、マルテンサイト変態によって生じると考えられる。

【0021】

ここで、鋼のマルテンサイト変態は、鋼の体積を膨張させる働きを有する。リベットの先端を変形させた後でリベットにマルテンサイト変態が生じると、リベットの軸の長さが増大し、リベットの頭部とリベット先端の変形部との間隔が増大し、軸力が損なわれるのではないかと本発明者らは推定している。

【0022】

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、鋼製のリベット１２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、リベット１２を、リベット１２の軸方向に一対の電極Ａの間に挟むこと、一対の電極Ａで、リベット１２を加圧及び通電して、リベット１２の軸部１２１の先端を潰すこと、及び、リベット１２を冷却し、冷却後のリベット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を１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすること、を備える。換言すると、本発明の一態様に係るリベット１２継手の製造方法は、鋼製のリベット１２を、重ねられた複数の板材１１の通し穴１１１に挿通させる工程と、リベット１２を一対の電極Ａの間に挟む工程と、一対の電極Ａを介して、リベット１２に加圧及び通電し、リベット１２の軸部１２１の先端の変形を生じさせる工程と、リベット１２を冷却する工程と、を備え、冷却の後のリベット１２の軸部１２１の平均ビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とする。以下、この製造方法について詳細に説明する。

【0023】

まず、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に通し、リベットの軸方向に一対の電極Ａの間に挟む。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に通し、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。

【0024】

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ので、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。より好適には引張強さが１１８０ＭＰａ級以上、さらに最適には１５００ＭＰａ以上である。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１２の頭部１２２側に配置しても良い。板材１１に種々の表面処理がなされていてもよい。例えば、板材１１がＧＡめっき、ＧＩめっき、ＥＧめっき、Ｚｎ－Ｍｇめっき、Ｚｎ－Ａｌめっき、Ｚｎ－Ｎｉめっき、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき、Ａｌめっき、塗装、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。

【0025】

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、ハイドロフォーム成形、又はホットブロー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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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いてもよい。通常のリベット接合においては、接合部の隙間を減少させる観点から、貫通孔１１１の直径を一定化することが好ましいと考えられる。一方、本実施形態に係るリベット継手の製造方法では、リベット１２を加熱して軟化させるので、たとえ貫通孔１１１の直径が板材１１毎に同一でなくとも、隙間を十分に減少させることができる。これにより、接合された状態における軸径を拡大できるため、ＴＳＳの向上に寄与する。また、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１２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。

【0030】

また、貫通孔１１１の直径の最小値は、この貫通孔１１１に通す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。両者の差が０．１ｍｍより小さいと、リベットを通しにくくなる。一方、両者の差が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。より望ましくは、貫通孔１１１の直径の最小値と、この貫通孔１１１に通すリベットの軸部の直径の最大値との差は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穴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。

【0031】

リベット１２は、後述するように、その軸部１２１の軸方向の中心かつ径方向の中心の箇所の硬さが、リベット接合の完了後に１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満となるように構成される必要がある。しかしながら、この要求が満たされる限り、リベット１２の態様は特に限定されない。

【0032】

例えば、リベット１２の形状は特に限定されず、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（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変形部が形成しづらくなる。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、頭部があるリベットの場合、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

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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に通しやすいので好ましい。

【0036】

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。

【0037】

リベット１２は、その頭部１２２を用いて板材１１をかしめる。そのため、頭部１２２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１２２のないリベット１２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。

【0038】

リベットは、例えば、コイル線材を切断し、これを切削加工、もしくは冷間鍛造加工することによって製造される。生産性の観点では、リベットの加工方法は、冷間鍛造加工が望ましい。リベットは加工ままで用いてもよいが、加工後に熱処理をしてから接合に供しても良い。

【0039】

リベット１２は、表面処理がされていないものでよい。一方、継手構造１に耐食性が必要な場合は、リベット１２に表面処理がなされていてもよい。例えばリベット１２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。

【0040】

次に、一対の電極Ａで、リベット１２に加圧及び通電して、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）。リベット１２への通電は、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、これにより先端の変形を容易にする働きを有する。

【0041】

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。

【0042】

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、リベットを加圧しながらリベットを通電加熱する。リベット１２への加圧条件及び通電条件（電流値、電圧値、及び通電時間等）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。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、通電の条件を検討することができる。

【0043】

リベット１２の加圧力及び通電条件として、例えば以下のものを例示することができる。下表において、電圧値の記載は省略されている。電圧値はリベット１２及び電流値に応じて決まるからである。リベット１２の軸部１２１の径を増大させた場合、電流値及び通電時間の一方又は両方を増大させて、入熱量を増大させればよい。
・リベット軸径 ：４ｍｍ～１０ｍｍ
・リベット軸長さ ：５ｍｍ～１２ｍｍ
・電流値 ：４ｋＡ～１６ｋＡ
・加圧力 ：２５０ｋｇｆ～６００ｋｇｆ
・通電時間 ：０．２～１．０秒
・保持時間 ：０．１～１．０秒

【0044】

リベット１２への加圧及び通電は、一対の電極Ａを用いて行う。一対の電極Ａ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Ａ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Ａ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Ａ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。

【0045】

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Ａ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、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、リベットの加圧方向とリベットの軸線方向とがなす角度は４°以下である。また、通電終了後の保持時間の間に加圧力を変化させてもよい。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段以上の多段通電や電流を調整して焼き戻しのテンパー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。

【0046】

通電加熱の際の加熱条件は特に限定されないが、例えば、リベットの軸部の最高到達温度を９００℃超としてもよい。リベットの軸部の最高到達温度を９００℃超にすることにより、リベットの軟化を促進し、リベット１２と板材１１の貫通孔１１１との間の隙間を減少させることができる。これにより、継手強度が一層向上する。リベットの軸部の最高到達温度の上限値は特に規定されない。例えば、リベットの一部に溶融が生じてもよい。

【0047】

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。

【0048】

本実施形態に係るリベット継手の製造方法では、冷却の後のリベット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を１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とする必要がある。以下、「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」を、単に軸部１２１のビッカース硬さと称する。
本発明者らの実験によれば、リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを１３０ＨＶ以上とすることにより、継手構造１の十字引張強さ（ＣＴＳ）を確保することができる。一方、リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを３００ＨＶ未満とすることにより、リベット１２の軸力を確保することができる。リベット１２の軸部１２１の硬さと、リベット１２の軸力との間に相関がある理由は現時点で明らかではないが、本発明者らは、リベット１２の軸部１２１の硬さを向上させる働きを有するマルテンサイトが、リベット１２の軸部１２１の長さを増大させ、リベット１２の軸力を低下させていると推定している。十字引張強さ、及び軸力の両方を確保するために、リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さは１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満の範囲内とされる必要がある。リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを１５０ＨＶ以上、１８０ＨＶ以上、又は２００ＨＶ以上としてもよい。リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを２８０ＨＶ以下、２５０ＨＶ以下、又は２２０ＨＶ以下としてもよい。

【0049】

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は、以下の手順により測定される。リベット１２を、リベット１２の中心軸に沿って切断し、断面を適宜調製する。次いで、リベット１２の軸部１２１の長手方向中央にあたる箇所（換言すると、リベット１２の頭部１２２（頭部がないリベットを用いた場合は、２つの変形部の中間）と板材１１とが接する面、及び、リベット１２の変形部１２３と板材１１とが接する面の中間にあたる個所）において、３か所、ビッカース硬さを測定する。なお、リベット１２の内部に引け巣が生じている場合は、引け巣が無い箇所（引け巣より０．２ｍｍ以上離れた位置）においてビッカース硬さを測定する。硬さ測定における荷重は０．５ｋｇとする。この硬さ測定値の平均値が、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。

【0050】

リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを上述の範囲内とするための方法は特に限定されない。鋼製のリベット１２の硬さに影響を及ぼす要素は、例えば、炭素当量Ｃｅｑ、及び熱処理条件等である。これらの要素を適宜組み合わせることによって、リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを制御すればよい。

【0051】

例えば、リベット１２の炭素当量Ｃｅｑを、０．０２５～０．２１５質量％としてもよい。Ｃｅｑは、下記式１によって求められる値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
＜式１＞
ここで、前記式１に含まれる元素記号には、前記リベットが含有する成分の質量％を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。Ｃｅｑは鋼の焼入れ性指標であり、これが大きいほど、焼入れ後の硬さが大きくなる。Ｃｅｑを０．０２５～０．２１５質量％の範囲内とすることにより、冷却の後のリベットの軸部の平均ビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすることが容易となる。

【0052】

また、リベット１２の冷却速度が高いほど、リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さが大きくなる。従って、リベット１２のＣｅｑと、冷却速度とを適宜制御すれば、冷却の後のリベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすることができる。リベット１２の冷却方法は特に限定されない。リベット１２のＣｅｑが高い場合は、通電終了後に、リベット継手１を大気中に放置することで、リベット１２を自然冷却させてもよい。なお、リベット１２への通電を終了してから、リベット１２を電極Ａから離すまでの間に若干のタイムラグが存在し、この間にリベット１２から電極Ａへの熱移動が生じることが多い。また、リベット１２のＣｅｑが低い場合は、内部に冷媒を流通させた電極Ａをリベット１２に接触させることなどにより、リベット１２を加速冷却してもよい。加速冷却は、リベット１２への通電が終了してから、リベット１２を電極Ａから解放するまでの時間である保持時間を用いて実施すれば良い。生産性向上の観点から、保持時間は３秒以下が望ましい。保持時間は、より望ましくは０．０１秒以上１．０秒以下である。保持時間は、最適には０．１秒以上０．８秒以下である。

【0053】

また、上述したように、テンパー通電をリベット１２に行ってもよい。これにより、リベット１２を軟化させることができる。さらに、リベット１２を冷却した後で、追加の熱処理を行ってもよい。例えば、継手構造１を炉内で焼戻してもよい。即ち、リベット１２には、リベッティングの際の加熱及びこれに続く冷却が行われるので、これを用いてリベット１２の軸部１２１の硬さを制御することが好ましいが、これ以外の熱処理を行ってもよい。

【0054】

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。

【0055】

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を接合する工程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。部品の組立て精度確保の観点からは、溶接後にリベット接合をすると、溶接時に複数の板材１１が固定されるため、接合する部品の組み付け精度ばらつきが小さくなり、望ましい。スポット溶接の場合、スポット溶接後にリベット接合を行うか、あるいは、スポット溶接で仮止めをしてリベット接合を行い、その後にスポット溶接で増し打ちを実施することがより望ましい。

【0056】

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を重ねる工程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、接着剤の硬化は、リベット接合後、電着塗装ラインでの焼き付け工程の加熱で行なってもよい。反応硬化型の接着剤の場合は、接着剤の硬化は、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。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、リベット頭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頭部と鋼板との隙間から水の侵入を防ぐことができる。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及び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。

【0057】

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継手１（図５における黒丸部分）を適用し、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。

【0058】

本実施形態に係る継手構造１では、図６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１１２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１１２（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。
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１１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１１それぞれに対して、これらの板材１１の面１１２（外面）よりも軸部１２１側にある。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だけ外面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、破線から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。なお、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。

【0059】

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、かつ、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、もう一方の板材に対応して変形されている。

【0060】

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を備える、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１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満である。換言すると、本実施形態に係るリベット継手１は、通し穴１１１を有する、重ねられた複数の板材１１と、複数の板材１１の通し穴１１１に挿通された軸部１２１と、軸部１２１の両端に配された頭部１２２及び変形部１２３とを有する鋼製のリベット１２と、を備え、複数の板材１１は、頭部１２２及び変形部１２３によってかしめられ、リベット１２の軸部１２１の平均ビッカース硬さが１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満である。

【0061】

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。

【0062】

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。通常のリベット接合継手においては、接合部の隙間を減少させる観点から、貫通孔１１１の直径を一定化することが好ましいと考えられる。一方、本実施形態に係るリベット継手１では、リベット１２を加熱して軟化させるので、たとえ貫通孔１１１の直径が板材１１毎に同一でなくとも、隙間を十分に減少させることができる。従って、本実施形態に係るリベット継手１では、貫通孔１１１の直径が相違していたとしても、リベット１２の軸部１２１の外壁は貫通孔１１１の内壁に沿った形状を有することとなる。また、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。

【0063】

リベット１２は、軸部１２１と、軸部１２１の両端に設けられた頭部１２２及び変形部１２３とを備える。軸部１２１は、複数の板材１１の貫通孔１１１を貫通し、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。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。

【0064】

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（以下、「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」を、軸部１２１のビッカース硬さと称する）は、１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とされる。これにより、継手構造１の軸力が高められる。その原因は不明であるが、リベット１２の軸部１２１の長さを増大させるマルテンサイト変態が抑制されたからであると推定される。リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを１５０ＨＶ以上、１８０ＨＶ以上、又は２００ＨＶ以上としてもよい。リベット１２の軸部１２１のビッカース硬さを２８０ＨＶ以下、２５０ＨＶ以下、又は２２０ＨＶ以下としてもよい。

【0065】

リベット１２の化学成分は特に限定されない。例えば、リベット１２が、式１によって算出される炭素当量Ｃｅｑが０．０２５～０．２１５質量％となるような化学成分を有してもよい。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
＜式１＞
ここで、式１に含まれる元素記号には、リベット１２が含有する成分の質量％を代入し、含有されない元素に関しては、ゼロを代入する。Ｃｅｑは鋼の焼入れ性指標であり、これが大きいほど、焼入れ後の硬さが大きくなる。Ｃｅｑを０．０２５～０．２１５質量％の範囲内とすることにより、冷却の後のリベットの軸部のビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすることが容易となる。ただし、Ｃｅｑが上述の範囲外であるリベット１２であっても、熱処理条件を好適に選択することにより、その軸部のビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とすることが可能である。

【0066】

また、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、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をさらに有してもよい。また、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。

【0067】

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】

【0068】

種々の構成を有する鋼製のリベットを、重ねられた２枚の鋼板の貫通孔に通し、一対の電極の間に挟み、これらを用いて加圧及び通電し、リベットの軸部の先端の変形を生じさせ、さらにリベットを冷却することにより、種々のリベット継手を作成した。ここで、接合は１箇所のみで実施した。従って、軸力が不足する場合、板材同士が、接合部を回転軸として回転することとなる。なお、２枚の鋼板は、引張強さが２０００ＭＰａ級のホットスタンプ鋼板とした。２枚の鋼板の板厚は１．４ｍｍとし、２枚の鋼板の化学成分は０．３４％Ｃ－０．２％Ｓｉ－１．２％Ｍｎ－０．２％Ｃｒ－０．０２％Ｔｉ－０．００１５％Ｂ（単位：ｍａｓｓ％、残部鉄及び不純物）とした。

【0069】

リベットの形状は表１に示される通りとした。なお、表１には、板材の穴径をあわせて示した。また、リベットの加圧及び通電は、スポット溶接機を用いて行った。加圧及び通電の条件は表２に示される通りとした。なお、リベットの軸部の最高到達温度が９００℃以上にされたことを確認した。

【0070】

【表1】

【0071】

【表2】

【0072】

そして、継手構造の軸力及び十字引張強さ（ＣＴＳ）、並びにリベットの軸部のビッカース硬さを以下の方法で評価した。評価結果を、表３に示す。発明範囲外の値、及び合否判定基準に満たない値には下線を付した。

【0073】

（軸力）
板材に、５Ｎ・ｍのトルクを付加した。この際に板材が回転した試料を、軸力が不足した試料と判定した。

【0074】

（十字引張強さ（ＣＴＳ））
ＪＩＳ Ｚ ３１３７：１９９９に準じて測定した。ＣＴＳが１０．０ｋＮ未満となった試料を、ＣＴＳが不足した試料と判定した。

【0075】

（リベットの軸部のビッカース硬さ（軸硬さ））
リベットを、リベットの中心軸に沿って切断し、断面を適宜調製した。次いで、リベットの軸部の長手方向中央にあたる箇所において、３か所、ビッカース硬さを測定した。リベットの内部に引け巣が生じている場合は、引け巣が無い箇所においてビッカース硬さを測定した。硬さ測定における荷重は０．５ｋｇｆとした。硬さ測定値の平均値を、リベットの軸部のビッカース硬さとみなした。

【0076】

【表3】

【0077】

試料Ｂ～Ｊは、冷却の後のリベットの軸部のビッカース硬さを１３０ＨＶ以上３００ＨＶ未満とする製造方法によって得られた継手構造である。これら試料では、軸力が確保され、さらに１０．０ｋＮ以上のＣＴＳが確保された。従って、これら試料Ｂ～Ｊは、十字引張強さ及び軸力が高い接合部を有するリベット継手であったといえる。

【0078】

一方、試料Ａでは、ＣＴＳが不足した。これは、リベットの軸部のビッカース硬さが不足していたからであると推定される。
試料Ｋ及びＬでは、軸力が不足した。これは、リベットの軸部のビッカース硬さが過剰であり、リベット長さが増大したからであると推定される。また、試料ＬではＣＴＳも不足した。これは、軸硬さが高すぎたために脆化が生じたからであると推定される。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明によれば、十字引張強さ（ＣＴＳ）及び軸力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、十字引張強さ及び軸力が高い接合部を有するリベット継手を提供することができる。本発明による自動車部品は、高い十字引張強さ及び軸力を有するので、自動車の衝突安全性を向上させる等の種々の貢献が期待できる。従って、本発明は高い産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0080】

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
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】