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公開番号2025107455
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2025080951,2023532015
出願日2025-05-14,2022-06-29
発明の名称接合構造
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F16B 5/04 20060101AFI20250710BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】基材に接合しようとする対象材の板厚に応じて好ましい接合強度が確保できる接合構造を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る接合構造は、筒状の第1の立ち上がり部が形成された第1の金属板と、第1の立ち上がり部が挿通された通し穴が形成され、第1の金属板に対して接合される、1枚以上の対象材と、第1の立ち上がり部に挿通され、重ね合わせられた第1の金属板及び対象材を接合する接合部材と、を備えた接合構造であって、接合部材は、第1の立ち上がり部の内部に挿通された軸部を有し、第1の金属板の枚数は1であり、接合部材が、軸部の両端に設けられ、軸部の径外方向に向けて突出する一対の突出部を有し、これにより第1の金属板及び対象材を接合し、接合部材がリベットであり、第1の立ち上がり部が、対象材の第1面から突出しており、第1の立ち上がり部の角度が45°以上90°未満である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
筒状の第１の立ち上がり部が形成された第１の金属板と、
前記第１の立ち上がり部が挿通された通し穴が形成され、前記第１の金属板に対して接合される、１枚以上の対象材と、
前記第１の立ち上がり部に挿通され、重ね合わせられた前記第１の金属板及び前記対象材を接合する接合部材と、
を備えた接合構造であって、
前記接合部材は、前記第１の立ち上がり部の内部に挿通された軸部を有し、
前記対象材の両面のうち前記第１の金属板に対向する面と反対側の面である第１面と、前記第１の立ち上がり部の先端部とが、前記第１の立ち上がり部の軸心方向で異なる位置となり、
前記第１の金属板の枚数は１であり、
前記接合部材が、前記軸部の両端に設けられ、前記軸部の径外方向に向けて突出する一対の突出部を有し、これにより前記第１の金属板及び前記対象材を接合し、
前記接合部材がリベットであり、
前記第１の立ち上がり部の角度が前記第１の金属板に対して４５°以上９０°未満であるの角度をなしている
接合構造。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記接合部材が、前記軸部の両端に設けられ、前記軸部の径外方向に向けて突出する一対の突出部を有し、これにより前記第１の金属板及び前記対象材を接合する
ことを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
【請求項３】
前記対象材のうち１枚以上が、第２の立ち上がり部を有する第２の金属板であり、
前記第２の立ち上がり部は、前記第２の金属板に設けられた前記通し穴である第２の通し穴の縁部から立ち上がる筒状の領域であり、
前記第２の立ち上がり部と前記軸部との間に、前記第１の立ち上がり部が挿入されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造。
【請求項４】
前記第２の立ち上がり部が、前記第２の金属板を曲げ成形して得られたものであり、
前記第１の立ち上がり部と、前記第２の立ち上がり部とが、同じ向きに立ち上がっており、
前記第１の金属板に垂直な方向において、前記第１の立ち上がり部の前記先端部が、前記第２の立ち上がり部の先端部よりも、前記第１の金属板から離れている
ことを特徴とする請求項３に記載の接合構造。
【請求項５】
立ち上がり部が、前記第１の金属板のみに設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接合構造。
【請求項６】
前記第１の立ち上がり部の内部の空間が、前記第１の立ち上がり部の基部から頂部に向けて細くなる曲面形状を有し、
前記第１の立ち上がり部の基部側に配されている、前記接合部材の前記突出部が、前記第１の立ち上がり部の内面に沿った曲面形状を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の接合構造。
【請求項７】
前記第１の立ち上がり部が、前記接合部材を構成する板組の表面から突出し、且つ、前記板組の前記表面に沿うように押し広げられた形状を有し、
前記第１の立ち上がり部と接する、前記接合部材の前記突出部は、前記第１の立ち上がり部を介して前記板組を固定する
ことを特徴とする請求項２に記載の接合構造。
【請求項８】
前記第１の立ち上がり部が、前記対象材の前記第１面から突出している
ことを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
【請求項９】
前記対象材の前記第１面の側に配されている、前記接合部材の突出部が、前記対象材の前記第１面から突出した前記第１の立ち上がり部を覆うことを特徴とする請求項８に記載の接合構造。
【請求項１０】
前記対象材の前記第１面の側に配されている、前記接合部材の突出部が、前記対象材の前記第１面に接していることを特徴とする請求項９に記載の接合構造。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーリング部が形成された基材と接合対象の対象材とが接合部材で接合された接合構造に関する。
本願は、２０２１年６月２９日に、日本に出願された特願２０２１－１０７６８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
続きを表示（約 2,200 文字）【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大きくなると接合強度が低下するという課題がある。例えば、母材鋼板の引張強さが７８０ＭＰａを超えると十字引張強さ（ＣｒｏｓｓＴｅｎｓｉｏｎＳｔｒｅｎｇｔｈ、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（ＴｅｎｓｉｌｅＳｈｅａｒＳｔｒｅｎｇｔｈ、ＴＳＳ）も低下する傾向にある。
【０００３】
なお、十字引張強さとは、剥離方向応力に対する接合部の強度を意味する。剥離方向の応力とは、接合構造を構成する２枚以上の金属板を、板面に垂直且つ互いに離れる方向に引っ張ることにより、接合部に加えられる応力のことである。また、引張せん断強さとは、せん断応力に対する接合部の強度である。せん断応力とは、接合構造を構成する２枚の金属板を、板面に平行且つ互いに離れる方向に引っ張ることにより、接合部に加えられる応力のことである。十字引張強さ（ＣＴＳ）はＪＩＳＺ３１３７：１９９９に準拠して測定され、引張せん断強さ（ＴＳＳ）はＪＩＳＺ３１３６：１９９９に準拠して測定される。
【０００４】
接合強度の低下は、炭素量が多い高強度鋼板に形成されたナゲットが脆化することにより生じる。高強度鋼板においては、種々の条件の熱処理を適用して金属組織を最適化することによって、靭性が確保されている。しかし、高強度鋼板をスポット溶接すると、ナゲット及びその周囲の熱影響部において金属組織が変化し、その結果、接合部の脆化が生じる。
【０００５】
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。
【０００６】
ところで板状部材を接合するための手段として、溶接のほかに、リベット等の接合部材を用いた機械的接合がある。機械的接合によって得られた接合構造に関し、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、薄板及びその被結合物に形成した結合穴に結合軸体を挿通し、結合軸体とそれと一体又は別体の固定部にて薄板と被結合物を緊締して薄板を被結合物に結合する薄板の結合構造であって、薄板に形成した結合穴の周囲に円筒鍔を連続して突設し、結合軸体又は固定部に円筒鍔の外周に嵌合する袋状部を設けたことを特徴とする薄板の結合構造が開示されている。
また、バーリング部が形成された基材と接合対象の対象材とが接合部材で接合された接合構造の従来例として、特許文献２には、互いに重ねられた薄板と厚板を、両者のそれぞれに設けた貫通穴に締結手段を通して結合する車両における板材の結合構造であって、上記薄板の貫通穴が、筒部を有するバーリング形状に形成されていることを特徴とする車両における板材の結合構造が開示されている。この接合構造は、基材のバーリング部を挿通させる挿通孔を対象材に形成しておき、その挿通孔にバーリング部を挿通させて対象材と基材とを積み重ねた状態でバーリング部の内周面に接触する外周面が形成された軸部を有する接合部材により基材に対して対象材を接合するものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
日本国特開２００１－１２４２１号公報
日本国特開２００３－２６０９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、金属板に通し穴を形成し、この通し穴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金属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。一方、本発明者らの実験によれば、リベット接合継手は引張せん断強さ（ＴＳＳ）を向上させる働きを有しないことも明らかとなった。
【００１０】
特許文献１の技術では、リベット接合におけるＴＳＳの向上手段について検討されていない。特許文献１においては、薄板から成る部材を高い強度と剛性をもって結合できる薄板の結合構造を提供することが目的とされているが、結合軸体に加えられる応力の向きは特に検討されておらず、従ってＴＳＳの向上に焦点を当てた検討はなされていない。また、ＴＳＳを向上させるための構成も、特許文献１には開示されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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