▶ 日産自動車株式会社の特許一覧 ▶ ルノー エス．ア．エス．の特許一覧
(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】2023-12-06
(45)【発行日】2023-12-14
(54)【発明の名称】板材の接合構造及び接合方法
(51)【国際特許分類】
F16B 5/04 20060101AFI20231207BHJP
F16B 19/08 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
F16B5/04 A
F16B19/08 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018091137
(22)【出願日】2018-05-10
(65)【公開番号】P2019196803
(43)【公開日】2019-11-14
【審査請求日】2021-02-10
【審判番号】
【審判請求日】2022-09-27
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】507308902
【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．
【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(72)【発明者】
【氏名】倉井 翔平
【合議体】
【審判長】平城 俊雅
【審判官】小川 恭司
【審判官】尾崎 和寛
(56)【参考文献】
【文献】独国特許出願公開第１０２０１４００７３３０（ＤＥ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１６７３２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１９４２８４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００３／０１６７６２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第９９１９３７９（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００８８８８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０６１０２９５６（ＣＮ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５３３２０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３０５５３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
B21J 15/00 - 15/50
B32B 1/00 - 43/00
B62D 17/00 - 25/08
B62D 25/14 - 29/04
F16B 5/00 - 5/12
F16B 17/00 - 19/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
板材の接合構造であって、少なくとも一方が積層された繊維シートに樹脂を浸潤させて形成された繊維強化樹脂板である一対の板材と、
円板状の頭部フランジ及び前記頭部フランジから立設された中空形状の胴部を有し、重ね合わされた前記一対の板材に前記胴部が打ち込まれて前記一対の板材を接合しているセルフピアスリベットと、
前記胴部の外周面と接触する前記繊維強化樹脂板の接触部に浸潤した接着剤と、を備え、
前記接着剤の一部は、前記円板状の頭部フランジと前記一対の板材における前記胴部が打ち込まれる側の外表面との間に挟み込まれており、
前記胴部の内周面から前記外周面に貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔における前記頭部フランジ側の端部は内部空洞の天井部から離れて設けられており、
前記貫通孔は、前記一対の板材の合わせ面の位置に形成されている、板材の接合構造。
【請求項2】
板材の接合方法であって、少なくとも一方が積層された繊維シートに樹脂を浸潤させて形成された繊維強化樹脂板である一対の板材を重ね合わせ、
円板状の頭部フランジ及び前記頭部フランジから立設された中空形状の胴部を有し、かつ、前記胴部の内部に充填された接着剤を有し、前記胴部の内周面から前記外周面に貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔における前記頭部フランジ側の端部は内部空洞の天井部から離れて設けられており、前記貫通孔が、前記一対の板材に打ち込んだ際における前記一対の板材の合わせ面の位置に形成されているセルフピアスリベットを、重ね合わされた前記一対の板材に打ち込み、
前記胴部の前記一対の板材への打ち込み時に、前記胴部の前記内部に充填された前記接着剤を前記貫通孔を通して前記外周面と接触する前記繊維強化樹脂板の接触部に浸潤させ、
前記接着剤の一部を、前記円板状の頭部フランジと前記一対の板材における前記胴部が打ち込まれる側の外表面との間に挟み込ませる、板材の接合方法。
【請求項3】
前記接着剤が熱可塑性樹脂であり、前記セルフピアスリベットによって接合された前記一対の板材を前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度でさらに熱処理する、請求項２に記載の板材の接合方法。
【請求項4】
前記接着剤が熱硬化性樹脂であり、前記セルフピアスリベットによって接合された前記一対の板材を前記熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度以上でさらに熱処理する、請求項２に記載の板材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板材の接合構造及び接合方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
少なくとも一方が繊維樹脂強化板である一対の板材をセルフピアスリベット（Self-Piercing Rivet：ＳＰＲ）で接合することが研究されている（下記特許文献１）。ここでの繊維樹脂強化板は、積層された繊維シートに樹脂を含浸させて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許６１２０３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＳＰＲが繊維樹脂強化板に打ち込まれる（圧入される）と、穿孔された接合孔の内周面において層間剥離が発生しやすい。また、打ち込み時に発生した層間剥離が、その後に作用する負荷によって亀裂に進展する場合もある。層間剥離や亀裂は、繊維樹脂強化板の強度を低下させる。ひいては、一対の板材の接合強度も低下する。
【0005】
本発明の目的は、少なくとも一方が繊維樹脂強化板である一対の板材をＳＰＲで接合する場合に、繊維樹脂強化板の層間剥離や亀裂による強度低下を防止することのできる、板材の接合構造及び接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の特徴に係る板材の接合構造では、一対の板材（少なくとも一方は、積層された繊維シートに樹脂を浸潤させて形成された繊維強化樹脂板）が重ね合わせられ、重ね合わされた一対の板材がセルフピアスリベットで接合されている。この接合構造では、頭部フランジと頭部フランジから立設された胴部とを有するセルフピアスリベットの胴部の外周面と接触する繊維強化樹脂板の接触部に接着剤が浸潤している。
【0007】
本発明の第２の特徴に係る板材の接合構造では、まず、一対の板材（少なくとも一方は、積層された繊維シートに樹脂を浸潤させて形成された繊維強化樹脂板）が重ね合わせられる。そして、重ね合わされた一対の板材に接着剤を備えたセルフピアスリベットを打ち込んで、一対の板材を接合する。セルフピアスリベットを打ち込むことで、頭部フランジと頭部フランジから立設された胴部とを有するセルフピアスリベットの胴部の外周面と接触する繊維強化樹脂板の接触部に接着剤が浸潤される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、セルフピアスリベットの胴部と接触する繊維強化樹脂板の接触部に接着剤が浸潤されるので、接触部が接着剤によって補強される。また、層間剥離が生じたとしても接着剤によって剥離部分が接着される。従って、層間剥離に起因する亀裂も抑止される。この結果、繊維強化樹脂板の層間剥離や亀裂による強度低下を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しつつ実施形態を説明する。なお、同一又は同等の構成部分には同一の符号を付してそれらの詳しい説明を省略する。
【0011】
（第１実施形態）
図１に示されるように、本実施形態では、セルフピアスリベット（ＳＰＲ）１Ａで接合される一対の板材は、一対の繊維強化樹脂板２Ａである。ＳＰＲ１Ａは、本体１０Ａと接着剤１１とを備えている。本体１０Ａは、通常のＳＰＲと同様であり、アルミニウム又はアルミニウム合金によって一体的に形成されている。ＳＰＲ１Ａは、頭部フランジ１００と胴部１０１Ａとを備えている。頭部フランジ１００は円板形状を有し、胴部１０１Ａは内部が空洞の中空円筒形状を有している。胴部１０１Ａは、頭部フランジ１００の一面から立設されている。胴部１０１Ａの中心軸は頭部フランジ１００の中心を通る。胴部１０１Ａ内の空洞は先端に向けて徐々に拡径されており、胴部１０１Ａの先端はテーパ形状を有している。
図１に示されるように、本実施形態では、セルフピアスリベット（ＳＰＲ）１Ａで接合される一対の板材は、一対の繊維強化樹脂板２Ａである。ＳＰＲ１Ａは、本体１０Ａと接着剤１１とを備えている。本体１０Ａは、通常のＳＰＲと同様であり、アルミニウム又はアルミニウム合金によって一体的に形成されている。ＳＰＲ１Ａは、頭部フランジ１００と胴部１０１Ａとを備えている。頭部フランジ１００は円板形状を有し、胴部１０１Ａは内部が空洞の中空円筒形状を有している。胴部１０１Ａは、頭部フランジ１００の一面から立設されている。胴部１０１Ａの中心軸は頭部フランジ１００の中心を通る。胴部１０１Ａ内の空洞は先端に向けて徐々に拡径されており、胴部１０１Ａの先端はテーパ形状を有している。
【0012】
本実施形態のＳＰＲ１Ａは、胴部１０１Ａの外周面に接着剤１１が塗布されている。追って詳しく説明するが、この接着剤１１は、ＳＰＲ１Ａが繊維強化樹脂板２Ａに打ち込まれる（圧入される）と、ＳＰＲ１Ａによって繊維強化樹脂板２Ａに穿孔された接合孔２０Ａの内周面から、繊維強化樹脂板２Ａに浸潤する。なお、接着剤１１としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の他、空気中の酸素や水分によって硬化する接着剤や、含有されている溶剤が揮発することで硬化する接着剤など、どのような接着剤でも使用できる。ただし、空気中の酸素や水分によって硬化する接着剤や、含有されている溶剤が揮発することで硬化する接着剤は、ＳＰＲ１Ａを繊維強化樹脂板２Ａに打ち込む直前に接着剤１１を胴部１０１Ａの外周面に塗布する必要がある。
【0013】
本実施形態の接着剤１１は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。このため、接着剤１１は、予めＳＰＲ１Ａの胴部１０１Ａの外周面に塗布されている。熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂製の接着剤１１は、ＳＰＲ１Ａの一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ）への打ち込み時に受ける圧力や摩擦による発熱によって軟化又は液化する。
【0014】
上述したＳＰＲ１Ａが打ち込まれる二枚の繊維強化樹脂板２Ａは、同一のものである。本実施形態の各繊維強化樹脂板２Ａは、積層された炭素繊維シートに樹脂を浸潤させて形成されたＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）板である。ただし、ＳＰＲ１Ａによって接合される二枚の繊維強化樹脂板は、異なる仕様（厚さや繊維シートの織り方等）を有していてもよい。なお、接合される二枚の繊維強化樹脂板２Ａの繊維シートの配向方向は、目的に応じて決定される（二枚の繊維強化樹脂板２Ａの配向方向は同じでも異なっていてもよい）。ＳＰＲ１Ａの仕様は、接合する一対の板材に応じて適切なものが選択される（長さや外径、及び、胴部１０１Ａ内の空洞の深さ等）。
【0015】
上述したＳＰＲ１Ａによって一対の繊維強化樹脂板２Ａを接合するには、一対の繊維強化樹脂板２Ａを重ね合わせ、重ね合わされた繊維強化樹脂板２ＡにＳＰＲ１Ａを打ち込む（圧入する）。ＳＰＲ１Ａの打ち込み後の接合構造を図２に示す。ＳＰＲ１Ａの打ち込み時には、一対の繊維強化樹脂板２Ａの反対側には治具３Ａが配置され、打ち込み器具（装置）によって頭部フランジ１００が押圧される。治具３Ａは、一対の繊維強化樹脂板２Ａを反対側で支持するとともに、打ち込まれたＳＰＲ１Ａの先端を変形させる。ＳＰＲ１Ａの先端は、治具３Ａによって外側に拡げられ、繊維強化樹脂板２Ａは頭部フランジ１００と外側に拡げられた胴部１０１Ａの先端とによって挟み込まれる。治具３Ａには、胴部１０１Ａの先端を外側に拡げる凹円穴３０Ａが形成されている。凹円穴３０Ａの中央には、胴部１０１Ａの先端の外側への拡張を助ける凸部３１Ａが形成されている。
【0016】
胴部１０１Ａの先端がテーパ形状に形成されているので、ＳＰＲ１Ａを繊維強化樹脂板２Ａに打ち込むと胴部１０１Ａが繊維強化樹脂板２Ａにめり込む。この結果、繊維強化樹脂板２Ａには接合孔２０Ａが形成され、胴部１０１Ａは接合孔２０Ａの内部に位置することとなる。接合孔２０Ａが形成される際には、繊維強化樹脂板２Ａの繊維シート及びマトリクス樹脂は胴部１０１Ａの先端によって円柱状に切断される。繊維強化樹脂板２Ａの切断された部分は、胴部１０１Ａの内部に残される。
【0017】
ＳＰＲ１Ａの繊維強化樹脂板２Ａへの打ち込み（圧入）時には、上述したように、胴部１０１Ａの外周面上に塗布された接着剤１１（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）が圧力や摩擦による発熱によって軟化又は液化する。接着剤１１は、ＳＰＲ１Ａの打ち込み（圧入）と共に接合孔２０Ａの内部に押し込まれ、接合孔２０Ａの内周面から繊維強化樹脂板２Ａの内部へと浸潤する。特に、接着剤１１は、繊維強化樹脂板２Ａの繊維部分に浸潤する。接着剤１１の一部は、接合孔２０Ａの打ち込み側に掻き出されて、頭部フランジ１００と繊維強化樹脂板２Ａの外表面との間に挟み込まれる。
【0018】
繊維強化樹脂板２Ａに浸潤した軟化又は液化した接着剤１１は、ＳＰＲ１Ａの打ち込みが終わると再び硬化して接合孔２０Ａの内周面を補強する。なお、ＳＰＲ１Ａの打ち込み時に接合孔２０Ａの内周面に層間剥離が生じたとしても、接着剤１１が浸潤して層間に充填される。このため、層間剥離部分は接着剤１１によって補強されるため、繊維強化樹脂板２Ａの強度が低下することはない。頭部フランジ１００と繊維強化樹脂板２Ａの外表面との間の接着剤１１も、接合孔２０Ａによる繊維強化樹脂板２Ａの強度低下を抑止する。
【0019】
本実施形態では、ＳＰＲ１Ａの打ち込み後に、接合された一対の繊維強化樹脂板２Ａに熱処理が施される。接着剤１１が熱可塑性樹脂の場合は、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で熱処理する。この熱処理によって、熱可塑性樹脂は液化し、繊維強化樹脂板２Ａにより一層浸潤する。熱処理後、熱可塑性樹脂は硬化し、接着剤１１（熱可塑性樹脂）による補強がより一層確実に行われるようになる。
【0020】
一方、接着剤１１が熱硬化性樹脂の場合は、熱硬化性樹脂の硬化に必要な温度（以下、硬化温度という）以上で熱処理する。この熱処理によって、熱硬化性樹脂は、その性質上、硬化温度への温度上昇の途中で一旦液化し、繊維強化樹脂板２Ａにより一層浸潤する。そして、硬化温度に達すると、熱硬化性樹脂の内部で架橋反応（重合反応）が始まり、熱硬化性樹脂が硬化する。硬化した熱硬化性樹脂は、熱処理が終わって温度が低下しても硬化したままである。従って、熱処理後には、接着剤１１（熱可塑性樹脂）による補強がより一層確実に行われるようになる。架橋反応によって一旦硬化した接着剤１１（熱可塑性樹脂）は、再び熱を加えても軟化しないので、耐熱性に優れる。
【0021】
本実施形態の接合構造（接合方法）によれば、一対の繊維強化樹脂板２Ａが上述したＳＰＲ１Ａによって接合され、かつ、ＳＰＲ１Ａの胴部１０１Ａの外周面と接触する繊維強化樹脂板２Ａの接触部（接合孔２０Ａの内周面）に接着剤１１が浸潤される。従って、接着剤１１によって繊維強化樹脂板２Ａの層間剥離や亀裂による強度低下を抑止することができる。
【0022】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図３及び図４を参照しつつ説明する。本実施形態では、ＳＰＲ１Ｂが上述した第１実施形態のＳＰＲ１Ａと異なっている。具体的には、ＳＰＲ１Ｂの本体１０Ｂの胴部１０１Ｂの内部に接着剤１１が充填されている。そして、胴部１０１Ｂには、その内部から外周面に貫通する貫通孔１０２が形成されている。ＳＰＲ１Ｂの繊維強化樹脂板２Ａへの打ち込み時には、接着剤１１が貫通孔１０２を通して胴部１０１Ｂの外部に押し出される。
次に、第２実施形態について図３及び図４を参照しつつ説明する。本実施形態では、ＳＰＲ１Ｂが上述した第１実施形態のＳＰＲ１Ａと異なっている。具体的には、ＳＰＲ１Ｂの本体１０Ｂの胴部１０１Ｂの内部に接着剤１１が充填されている。そして、胴部１０１Ｂには、その内部から外周面に貫通する貫通孔１０２が形成されている。ＳＰＲ１Ｂの繊維強化樹脂板２Ａへの打ち込み時には、接着剤１１が貫通孔１０２を通して胴部１０１Ｂの外部に押し出される。
【0023】
貫通孔１０２は、接着剤１１を周囲に均等に押し出すように、周方向に等間隔に複数形成される。具体的には、貫通孔１０２は、二つ～四つ形成されるのが好ましい。貫通孔１０２の数が多くなると、胴部１０１Ｂの強度が低下してしまう。本実施形態では、四つの貫通孔１０２が同じ高さに形成されている。なお、対向する二つの貫通孔１０２が二組あるが、各組の高さを変えてもよい。このようにすることで、接着剤１１の押し出し位置を変えて繊維強化樹脂板２Ａへの浸潤をより確実に行うことが可能となる場合もある。
【0024】
本実施形態における接着剤１１も、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂製の接着剤１１は、ＳＰＲ１Ｂの一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ）への打ち込み時に受ける圧力による発熱によって軟化又は液化する。なお、接着剤１１としては、空気中の酸素や水分によって硬化する接着剤や、含有されている溶剤が揮発することで硬化する接着剤など、どのような接着剤でも使用できる。特に、本実施形態の場合は、空気と触れる部分は局所的に硬化してしまうかもしれないが、空気中の酸素や水分によって硬化する接着剤であれば、胴部１０１Ｂの内部に予め充填させておくことが可能な場合がある。この場合、ＳＰＲ１Ｂを繊維強化樹脂板２Ａに打ち込む「直前に」接着剤１１を胴部１０１Ｂの内部に充填しなくてもよく、作業性が向上する。
【0025】
その他の構成は上述した第１実施形態と同じである。上述したＳＰＲ１Ｂによって一対の繊維強化樹脂板２Ａを接合するには、一対の繊維強化樹脂板２Ａを重ね合わせ、重ね合わされた繊維強化樹脂板２ＡにＳＰＲ１Ｂを打ち込む（圧入する）。ＳＰＲ１Ｂの打ち込み後の接合構造を図４に示す。ＳＰＲ１Ｂを繊維強化樹脂板２Ａに打ち込むと、繊維強化樹脂板２Ａには接合孔２０Ａが形成され、繊維強化樹脂板２Ａの円柱状に切断された部分によって胴部１０１Ｂの内部に充填された接着剤１１は圧力を受ける。圧力を受けた接着剤１１（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）は圧力による発熱によって軟化又は液化する。
【0026】
軟化又は液化した接着剤１１は、圧力を受けて貫通孔１０２を通って胴部１０１Ｂの外部に押し出される。外部に押し出された接着剤１１は、接合孔２０Ａの内周面から繊維強化樹脂板２Ａの内部へと浸潤する。特に、接着剤１１は、繊維強化樹脂板２Ａの繊維部分に浸潤する。押し出された接着剤１１の一部は、頭部フランジ１００と繊維強化樹脂板２Ａの外表面との間にまで達する（達しなくてもよい）。
【0027】
繊維強化樹脂板２Ａに浸潤した軟化又は液化した接着剤１１は、ＳＰＲ１Ｂの打ち込みが終わると再び硬化して接合孔２０Ａの内周面を補強する。ＳＰＲ１Ｂの打ち込み時に接合孔２０Ａの内周面に層間剥離が生じたとしても、接着剤１１が浸潤して層間に充填される。このため、層間剥離部分は接着剤１１によって補強されるため、繊維強化樹脂板２Ａの強度が低下することはない。頭部フランジ１００と繊維強化樹脂板２Ａの外表面との間の接着剤１１も、接合孔２０Ａによる繊維強化樹脂板２Ａの強度低下を抑止する。
【0028】
本実施形態においても、ＳＰＲ１Ｂの打ち込み後に、接合された一対の繊維強化樹脂板２Ａに熱処理がさらに施される。これにより、上述した第１実施形態と同様に、接着剤１１（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）による補強がより一層確実に行われるようになる。なお、本実施形態では、接着剤１１は、繊維強化樹脂板２Ａの円柱状に切断された部分にも浸潤してしまうが、この部分は接合された繊維強化樹脂板２Ａの強度とは関係がない。むしろ、繊維強化樹脂板２Ａの切断された部分は、接着剤１１を押し出す役割がある点で重要である。
【0029】
本実施形態の接合構造（接合方法）によっても、一対の繊維強化樹脂板２Ａが上述したＳＰＲ１Ｂによって接合され、かつ、ＳＰＲ１Ｂの胴部１０１Ｂの外周面と接触する繊維強化樹脂板２Ａの接触部（接合孔２０Ａの内周面）に接着剤１１が浸潤される。従って、接着剤１１によって繊維強化樹脂板２Ａの層間剥離や亀裂による強度低下を抑止することができる。
【0030】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図５及び図６を参照しつつ説明する。本実施形態では第１実施形態のＳＰＲ１Ａが用いられる。ただし、接合される一対の板材が、上述した繊維強化樹脂板２Ａと金属板２Ｂである。本実施形態の金属板２Ｂは、アルミニウム合金板である。ＳＰＲ１Ａの打ち込み側に繊維強化樹脂板２Ａが配置されるように、一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ及び金属板２Ｂ）が重ね合される。なお、接合される一対の板材の一方が金属板２Ｂであるので、治具３Ｂの凹円穴３０Ｂや凸部３１Ｂの形状が、第１及び第２実施形態の治具３Ａの凹円穴３０Ａや凸部３１Ａの形状と若干異なっている。
次に、第３実施形態について図５及び図６を参照しつつ説明する。本実施形態では第１実施形態のＳＰＲ１Ａが用いられる。ただし、接合される一対の板材が、上述した繊維強化樹脂板２Ａと金属板２Ｂである。本実施形態の金属板２Ｂは、アルミニウム合金板である。ＳＰＲ１Ａの打ち込み側に繊維強化樹脂板２Ａが配置されるように、一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ及び金属板２Ｂ）が重ね合される。なお、接合される一対の板材の一方が金属板２Ｂであるので、治具３Ｂの凹円穴３０Ｂや凸部３１Ｂの形状が、第１及び第２実施形態の治具３Ａの凹円穴３０Ａや凸部３１Ａの形状と若干異なっている。
【0031】
その他の構成は上述した第１実施形態と同じである。上述したＳＰＲ１Ａによって一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ及び金属板２Ｂ）を接合するには、一対の板材を重ね合わせ、重ね合わされた板材にＳＰＲ１Ａを打ち込む（圧入する）。ＳＰＲ１Ａの打ち込み後の接合構造を図６に示す。ＳＰＲ１Ａを繊維強化樹脂板２Ａに打ち込むと、繊維強化樹脂板２Ａには接合孔２０Ａが形成され、繊維強化樹脂板２Ａの円柱状に切断された部分は、胴部１０１Ａの内部に残される。接着剤１１は、上述した第１実施形態と同様に、接合孔２０Ａの内周面から繊維強化樹脂板２Ａの内部へと浸潤する。繊維強化樹脂板２Ａに浸潤した接着剤１１は、接合孔２０Ａによる繊維強化樹脂板２Ａの強度低下を抑止する。
【0032】
ただし、本実施形態では、胴部１０１Ａの先端側に配置される金属板２Ｂの材質はアルミ合金であり、ＳＰＲ１Ａの材質と同じである。このため、ＳＰＲ１Ａを打ち込むと、ＳＰＲ１Ａは、ほぼ同じ硬さを持つ金属板２Ｂを貫通することはなく、胴部１０１Ａの先端は拡がりながら金属板２Ｂを変形させつつ埋没する。このように、材質によっては、ＳＰＲの先端は一対の板材を貫通せずに胴部の先端側の板材に埋没するが、接合としては何の問題もない。
【0033】
本実施形態においても、ＳＰＲ１Ａの打ち込み後に、接合された一対の繊維強化樹脂板２Ａに熱処理がさらに施される。これにより、上述した第１実施形態と同様に、接着剤１１（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）による補強がより一層確実に行われるようになる。なお、本実施形態のような一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ及び金属板２Ｂ）に対して、第２実施形態のＳＰＲ１Ｂを適用することも可能である。
【0034】
本実施形態の接合構造（接合方法）によっても、一対の板材（繊維強化樹脂板２Ａ及び金属板２Ｂ）が上述したＳＰＲ１Ａによって接合され、かつ、ＳＰＲ１Ａの胴部１０１Ａの外周面と接触する繊維強化樹脂板２Ａの接触部（接合孔２０Ａの内周面）に接着剤１１が浸潤される。従って、接着剤１１によって繊維強化樹脂板２Ａの層間剥離や亀裂による強度低下を抑止することができる。
【0035】
本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、接着剤１１（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）を有するＳＰＲ１Ａ又は１Ｂの一対の板材への打ち込み後に熱処理が行われた。上述したように、この熱処理によって、接着剤１１の繊維強化樹脂板２Ａへの浸潤が促進される（熱硬化性樹脂の場合は硬化も促進され得る）ので好ましい。しかし、熱可塑性樹脂の場合は、ＳＰＲ１Ａ又は１Ｂの一対の板材への打ち込みのみで接着剤１１を繊維強化樹脂板２Ａに十分浸潤させることができるのであれば、熱処理は必ずしも必要ない。
【0036】
また、接着剤１１が熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の場合は、ＳＰＲ１Ａ又は１Ｂの一対の板材への打ち込み時の圧力や摩擦によって軟化又は液化された。しかし、他の種類の接着剤を用いる場合、当該接着剤が十分な流動性を有していれば、このような圧力や摩擦による軟化や液化を利用する必要はない。
【0037】
また、上記の第１実施形態や第３実施形態のＳＰＲ１Ａ（胴部１０１Ａの外周面上に接着剤１１が塗布されている）の頭部フランジ１００は閉じられていた。しかし、頭部フランジ１００の中心に孔が形成され、頭部フランジ１００側で胴部１０１Ａの内部が開放されていてもよい。ただし、上記の第２実施形態のＳＰＲ１Ｂ（胴部１０１Ｂの内部に接着剤１１が充填されている）の頭部フランジ１００は閉じられていなければならない。ＳＰＲ１Ｂの一対の板材への打ち込み時に接着剤１１を胴部１０１Ａの内部から外部に貫通孔１０２を通して押し出すには、頭部フランジ１００は閉じられている必要がある。
【0038】
さらに、上記の第１実施形態や第２実施形態では、一対の板材の両方が繊維強化樹脂板２Ａであった。しかし、一対の板材の少なくとも一方が繊維強化樹脂板であればよく、この場合、接着剤によって一方のみの繊維強化樹脂板の層間剥離や亀裂による強度低下を効果的に抑止できる。また、一方のみの繊維強化樹脂板は、打ち込まれたＳＰＲの頭部フランジ側に配置されてもよいし、胴部の先端側に配置されてもよい。
【0039】
なお、ＳＰＲを打ち込む位置に予め接合孔を形成しておいてもよい。この場合も、第１～第３実施形態のようにＳＰＲを打ち込めば、接着剤を繊維強化樹脂板に浸潤させることができる。特に、一対の板材の一方が鉄板や鋼板である場合、その硬さはＳＰＲのアルミニウム又はアルミニウム合金よりも硬い。このため、ＳＰＲによって鉄板や鋼板を貫通することはできない。このような場合は、鉄板や鋼板に予め接合孔を形成しておき、この接合孔にＳＰＲを打ち込む。
【0040】
なお、上記の第３実施形態において、繊維強化樹脂板２Ａと金属板２Ｂとの位置が逆の場合も、ＳＰＲ１Ａは金属板２Ｂを貫通できないので、金属板２Ｂに予め接合孔を形成しておけばよい。また、繊維強化樹脂板に予め接合孔を形成しておいてもよい。ただし、繊維強化樹脂板に接着剤を浸潤させるので、繊維強化樹脂板に形成される接合孔の内径はＳＰＲの胴部の外径と同じかやや小さい寸法とされる。なお、ＳＰＲの材質は、アルミニウムやアルミニウム合金に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明は、少なくとも一方が繊維樹脂強化板である一対の板材のセルフピアスリベットによる接合に適用できる。
【符号の説明】
【0042】
１Ａ，１Ｂ セルフピアスリベット（ＳＰＲ）
１０Ａ，１０Ｂ （ＳＰＲの）本体
１００ （本体の）頭部フランジ
１０１Ａ，１０１Ｂ （本体の）胴部
１０２ （胴部の）貫通孔
１１ 接着剤
２Ａ 繊維強化樹脂板（板材）
２０Ａ 接合孔
２Ｂ 金属板（板材）
３Ａ，３Ｂ 治具
１０Ａ，１０Ｂ （ＳＰＲの）本体
１００ （本体の）頭部フランジ
１０１Ａ，１０１Ｂ （本体の）胴部
１０２ （胴部の）貫通孔
１１ 接着剤
２Ａ 繊維強化樹脂板（板材）
２０Ａ 接合孔
２Ｂ 金属板（板材）
３Ａ，３Ｂ 治具
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】